(57)【要約】【課題】  トンネルへのアプローチ間において、セグメントの厚みを厚くすることなく、セグメントが地下水によって浮き上るのを防止する。【解決手段】  シールド機によって地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメント５を組み立てることにより、掘削した部分の内面にセグメント５による覆工体４を構築するシールド工法に用いられ、覆工体４の地下水による浮き上がりを防止するための覆工体の浮き上がり防止方法であって、掘削した部分の内面にセグメント５を組み立てた後に、セグメント５の上部に所定の重量のウエイト７を載置し、セグメント５が地下水により浮き上がるのを防止する。セグメント５の厚みを厚くする必要がないので、掘削断面を大きくとる必要がなくなり、工期の短縮化、工事費の削減を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機によって地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメントを組み立てることにより、掘削した部分の内面にセグメントによる覆工体を構築するシールド工法に用いられ、前記覆工体の地下水による浮き上がりを防止するための覆工体の浮き上がり防止方法であって、
掘削した部分の内面にセグメントを組み立てた後に、該セグメントの上部に所定の重量のウエイトを載置し、該セグメントが地下水により浮き上がるのを防止するように構成したことを特徴とする覆工体の浮き上がり防止方法。
【請求項２】
前記セグメントを地盤に固定した後、前記ウエイトを前記セグメントから撤去して次のセグメントに移し変えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の覆工体の浮き上がり防止方法。
【請求項３】
前記セグメントの上部に軌道を敷設するとともに、該軌道上を移動可能に移動台車を設け、該移動台車により前記ウエイトを次のセグメントに移し変えるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の覆工体の浮き上がり防止方法。
【請求項４】
前記ウエイトを前記セグメントの上部に載置したままの状態としたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の覆工体の浮き上がり防止方法。
【請求項５】
シールド機によって地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメントを組み立てることにより、掘削した部分の内面にセグメントによる覆工体を構築するシールド工法に用いられ、前記覆工体の地下水による浮き上がりを防止するための覆工体の浮き上がり防止方法であって、
掘削した部分の内面にセグメントを組み立てた後に、該セグメントをアンカーによって固定し、該セグメントが地下水により浮き上がるのを防止するように構成したことを特徴とする覆工体の浮き上がり防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、覆工体の浮き上がり防止方法に関し、特に、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するシールド工法に用いられ、トンネルのアプローチ区間の覆工体を構築するセグメントの地下水による浮き上がりを防止するのに有効な覆工体の浮き上がり防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、道路等をアンダーパスするトンネル構築する場合、工期の短縮、工事費の削減、周辺環境への影響等の理由から、シールド機を用いて地盤を掘削しながら、掘削した箇所に順次セグメントを組み立てることにより、トンネルの内面にセグメントによる覆工体を構築するシールド工法が多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２５５９１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなシールド工法によって掘削した部分にセグメントを組み立てた場合、トンネルへのアプローチ区間において、地下水によってセグメントが浮き上がる問題が生じることがある。
【０００４】
すなわち、トンネルへのアプローチ区間においては、上方が開口する皿形状のセグメントを使用しているため、上方から土圧によってセグメントを地盤側に押さえ付けることができず、地下水によりセグメントが浮き上る問題が生じることある。なお、トンネル区間においては、矩形状のセグメントの周囲に上下、左右方向から土圧が作用しているので、地下水によって浮き上る問題は生じない。
【０００５】
このため、アプローチ区間においては、セグメントの厚みを厚くして重量を重くし、地下水による浮き上りを防止しているが、アプローチ区間のセグメントを厚くした場合には、シールド機の構造上、トンネル区間においても、セグメントの厚みを必要以上に厚くしなければならない。すなわち、１台のシールド機でアンダーパスするトンネルの全線を施工するには、テール部の止水性確保等のシールド機の構造上の制約から、アプローチ区間とトンネル区間の覆工体の外寸法を同一にしなければならない。
【０００６】
この結果、大きな掘削断面を有するシールド機を使用して、掘削断面を大きくとらなければならないため、シールド機の製作費が高くなり、セグメントの製作費も高くなり、また掘削土量も多くなるためその処理に手間がかかり、工期が長くなり、工事費が高ついてしまう。また、掘削断面を大きくとらなければならないため、交差点直下等をアンダーパスする部分において、地盤変状の問題をなくするために土被りを大きくとらなければならず、施工区間を長くとらなければならない。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、セグメントの厚みを厚くすることなく、セグメントの地下水による浮き上がりを防止することができ、これにより、工期を短縮し、工事費を削減することができ、さらに、交差点直下等をアンダーパスする部分において、より低い土被りに設定することができて、施工区間を短くすることができる覆工体の浮き上がり防止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、シールド機によって地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメントを組み立てることにより、掘削した部分の内面にセグメントによる覆工体を構築するシールド工法に用いられ、前記覆工体の地下水による浮き上がりを防止するための覆工体の浮き上がり防止方法であって、掘削した部分の内面にセグメントを組み立てた後に、該セグメントの上部に所定の重量のウエイトを載置し、該セグメントが地下水により浮き上がるのを防止するように構成したことを特徴とする。  
本発明による覆工体の浮き上がり防止方法によれば、シールド機によって掘削した部分にセグメントを組み立て、このセグメントの上部にウエイトを載置することにより、セグメントの地下水による浮き上りが防止されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の覆工対の浮き上がり防止方法であって、前記セグメントを地盤に固定した後、前記ウエイトを前記セグメントから撤去して次のセグメントに移し変えるように構成したことを特徴とする。  
本発明による覆工体の浮き上がり防止方法によれば、シールド機により掘削した部分にセグメントを組み立て、このセグメントの上部にウエイトを載置し、この状態でセグメントを地盤に固定した後、ウエイトを次のセグメントに移し変えることにより、次のセグメントが地下水によって浮き上るのが防止されることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の覆工体の浮き上がり防止方法であって、前記セグメントの上部に軌道を敷設するとともに、該軌道上を移動可能に移動台車を設け、該移動台車により前記ウエイトを次のセグメントに移し変えるように構成したことを特徴とする。  
本発明による覆工体の浮き上がり防止方法によれば、軌道上を移動可能な移動台車によってウエイトを移動させ、次のセグメントに移し変えることができるので、ウエイトの移し変え作業が容易となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の覆工体の浮き上がり防止方法であって、前記ウエイトを前記セグメントの上部に載置したままの状態としたことを特徴とする。  
本発明による覆工体の浮き上がり防止方法によれば、ウエイトをセグメントの上部に載置したままの状態とすることにより、セグメントを地盤に固定する作業が不要となる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、シールド機によって地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメントを組み立てることにより、掘削した部分の内面にセグメントによる覆工体を構築するシールド工法に用いられ、前記覆工体の地下水による浮き上がりを防止するための覆工体の浮き上がり防止方法であって、掘削した部分の内面にセグメントを組み立てた後に、該セグメントをアンカーによって固定し、該セグメントが地下水により浮き上がるのを防止するように構成したことを特徴とする。  
本発明による覆工体の浮き上がり防止方法によれば、シールド機によって掘削した部分にセグメントを組み立て、このセグメントをアンカーによって固定することにより、セグメントの地下水による浮き上りが防止されることになる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように、本発明の覆工体の浮き上り防止方法によれば、セグメントの厚みを厚くして重量を重くすることなく、地下水によってセグメントが浮き上るのを防止できることになる。従って、掘削断面を大きくする必要がないので、掘削断面の大きなシールド機を使用する必要がなくなり、シールド機の製作費、セグメントの製作費を削減することができる。また、掘削断面を小さくすることができるので、掘削土量を削減することもできる。この結果、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。
【００１５】
また、交差点直下をアンダーパスする部分において、土被りを薄くすることができるので、トンネルの全長を短くすることができ、これによっても工期の短縮化を図ることができるとともに、工事費を削減することもできる。さらに、ウエイトをセグメントに載せたままの状態とすることにより、工期の短縮化、工事費の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。  
図１〜図３には、本発明による覆工体の浮き上り防止方法の第１の実施の形態が示されていて、この覆工体の浮き上り防止方法は、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するシールド工法に有効なものであって、特に、トンネルへのアプローチ区間の覆工体の地下水による浮き上がりを防止するのに有効なものである。
【００１７】
以下、図１〜図３を参照しつつ、第１の実施の形態の覆工体の浮き上り防止方法について詳述する。
【００１８】
まず、図３に示すように、道路等をアンダーパスするトンネル１となる部分を、シールド機（図示せず）を用いて地上発進、地上到達により地盤を掘削しながら、掘削した部分に順次セグメント５、６を組み立て、トンネル１の全線に渡ってセグメント５、６による覆工体４を構築する。なお、この実施の形態においていては、２連のトンネル１、１が隣接して構築されている。
【００１９】
トンネル１へのアプローチ区間３においては、上方が開口した皿状のセグメント５を使用して覆工体４を構築し、トンネル区間２においては、矩形状のセグメント６を使用して覆工体４を構築する。
【００２０】
皿状のセグメント５は、複数の分割片を組み合わせることにより、皿状に形成される。矩形状のセグメント６は、複数の分割片を組み合わせることにより矩形状に形成される。皿状のセグメント５は及び矩形状のセグメント６は、一体に形成しても良い。
【００２１】
アプローチ区間３の覆工体４を構成する皿状のセグメント５は、上方が開放された形状をなしているので、土圧によって上方から地盤側に押さえ付けることはできない。このため、図１及び図２に示すように、シールド機に付帯されているセグメント組立て装置（図示せず）によりセグメント５を所定の位置に組み立てた後に、そのセグメント５の上部にウエイト７を載置し、ウエイト７の重量によってそのセグメント５を下方に押し付ける。
【００２２】
ウエイト７の重量は、セグメント５に地下水が作用しても、地下水の圧力によってセグメント５が浮き上ることのない重量に設定する。このような重量のウエイト７をセグメント５の上部に載置することにより、セグメント５に地下水が作用しても、地下水の圧力によってセグメント５が浮き上るようなことはなく、セグメント５を所定の位置に確実に固定することができる。
【００２３】
ウエイト７は、この実施形態においては、例えば、重量物としての金属塊であるタワークレーン用のテストウエイトを用いており、１組のセグメント５に対して、１０ｔ×１＋５ｔ×１＋２ｔ×１＝１７ｔの重量のテストウエイトを二組（合計３４ｔ）使用している。ウエイト７は、タワークレーン用のテストウエイトに限らず、セグメント５を地盤に押し付けることのできる重量物であれば良い。
【００２４】
セグメント５の上部にウエイト７を載置した状態で、図３に示すように、セグメント５にアンカー１５を打設し、セグメント５を地盤２０に固定した後に、セグメント５の上部からウエイト７を撤去し、次のセグメント５の上部に移し変える。この場合、セグメント５には、アンカー挿通用の孔（図示せず）を予め設けておき、その孔をゴム製の栓（図示せず）で閉塞しておく。なお、セグメント５のアンカー１５による固定について、上述した実施例では、セグメント５の上部にウエイト７を載置した状態で行ったが、セグメント５の上部にウエイト７を載置することなく、アンカー１５のみによってセグメント５を地盤２０に固定する方法を採用しても、セグメント５の地下水による浮き上りを防止することができる。
【００２５】
このようなセグメント５へのウエイト７の載置、アンカー１５の打設、ウエイト７の撤去、移し変えを繰り返し行うことにより、アプローチ区間３の覆工体４を構成する全てのセグメント５を地盤２０に固定することができる。
【００２６】
ウエイト７を移し変えるには、セグメント５の上部に２連の軌道８、８を敷設し、一方の軌道８上にバッテリー式の機関車１０を走行可能に設け、他方の軌道８上に移動台車１１を走行可能、かつ上部にウエイト７を載置可能に設け、機関車１０を介して移動台車１１を移動させることにより、移動台車１１に載置したウエイト７を所定のセグメント５の位置まで移動させ、そのセグメント５の上部に載置するように構成しても良い。なお、ウエイト７は、機関車１０に代えて、ウインチ等の他の駆動手段を用いて移動することもできる。
【００２７】
なお、トンネル区間２においては、図３に示すように、矩形状のセグメント６を使用し、その周囲に土圧が作用することになるので、地下水が作用しても浮き上るようなことはないので、ウエイト７によって押さえる必要はない。
【００２８】
上記のように構成したこの実施の形態による覆工体の浮き上り防止方法にあっては、トンネル１へのアプローチ区間３において、セグメント５の厚みを厚くして、セグメント５の外寸法を大きくすることなく、地下水による浮き上りを防止することができるので、シールド機による掘削断面を小さくすることができることになる。従って、シールド機を大型化する必要がないので、シールド機の製作費、セグメント５の製作費を削減することができ、また、掘削土量も少なくすることができるので、土砂の排出作業に要する手間を削減することができ、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することもできる。さらに、掘削断面を小さくすることができるので、交差点直下のアンダーパス部分において、土被りを薄くしても地盤変状が生じることはなく、トンネル１の施工区間を短くすることができる。
【００２９】
図４及び図５には、本発明による覆工体の浮き上り防止方法の第２の実施の形態が示されていて、この実施の形態に示す覆工体の浮き上り防止方法は、皿状のセグメント５の上部に載置したウエイト７をそのままの状態として、本設工事を行うように構成したものである。
【００３０】
すなわち、図４及び図５に示すように、アプローチ区間３に構築した覆工体４を構成する各セグメント５の上部にウエイト７を載置し、ウエイト７の重量によってセグメント５を地盤２０の方向に押し付け、地下水による浮き上りを防止する。この場合、図５に示されるように隣接するセグメント５、５の接合部にウエイト７を載置することもできるし、各セグメント５の上部にそれぞれウエイト７を載置することもできる。
【００３１】
セグメント５の上部に架台１６を設置し、この架台１６上部に１連の軌道８を敷設し、軌道８上に機関車１０及び移動台車（図示せず）を走行可能に設け、この機関車１０によって移動台車を牽引することにより、移動台車に載置したウエイト７を所定のセグメント５の位置に搬入し、そのセグメント５の上部に載置するように構成しても良い。
【００３２】
上記のように構成したこの実施の形態による覆工体の浮き上り防止方法にあっても、トンネル１へのアプローチ区間３において、セグメント５の厚みを厚くすることなく、地下水による浮き上りを防止することができるので、シールド機による掘削断面を小さくすることができる。従って、シールド機の製作費、セグメントの製作費を削減することができるとともに、掘削土量も少なくすることができるので、その排出作業に要する手間を削減することができ、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することもできる。さらに、掘削断面を小さくすることができるので、交差点直下のアンダーパス部分において、土被りを薄くしても地盤変状が生じることがないので、トンネル１の施工区間を短くすることができ、これによっても工期を短縮でき、工事費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による覆工体の浮き上り防止方法の第１の実施の形態を示した概略図であって、セグメントの上部にウエイトを載置した状態を示した説明図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】トンネルの全体を示した概略断面図である。
【図４】本発明による覆工体の浮き上り防止方法の第２の実施の形態を示した概略図であって、セグメントの上部にウエイトを載置した状態を示した説明図である。
【図５】図４の側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  トンネル
２  トンネル区間
３  アプローチ区間
４  覆工体
５  セグメント
６  セグメント
７  ウエイト
８  軌道
１０  機関車
１１  移動台車
１５  アンカー
１６  架台
２０  地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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