(57)【要約】【課題】シールド掘進機による切削時の振動、騒音を著しく低減することのできる、シールド掘進機で切削可能な仮壁を有した、ケーソン工法に適用されるケーソンを提供する。【解決手段】ケーソン工法に適用されるコンクリート中に鉄筋を主筋として埋め込んだＲＣ構造部材で作製されたケーソン１であって、ケーソン周壁２の一部にシールド掘進機２００で切削可能な仮壁１００を有し、仮壁１００は、仮壁１００に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材１０１が０．３体積％以上、１５体積％未満にて埋め込まれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソン工法に適用されるコンクリート中に鉄筋を主筋として埋め込んだＲＣ構造部材で作製されたケーソンであって、
ケーソン周壁の一部にシールド掘進機で切削可能な仮壁を有し、
前記仮壁は、前記仮壁に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材が０．３体積％以上、１５体積％未満にて埋め込まれている、
ことを特徴とするケーソン。
【請求項２】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材におけるガラス繊維の含有量は、３０〜７５体積％であることを特徴とする請求項１に記載のケーソン。
【請求項３】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材におけるマトリックス樹脂は、常温硬化型或いは熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、或いは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であるか、又は、ナイロン或いはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のケーソン。
【請求項４】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、直径１０〜６５ｍｍの中実のロッド状とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のケーソン。
【請求項５】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、外径２０〜７０ｍｍ、肉厚５〜２５ｍｍの中空の管状とされ、管内部には樹脂が充填されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のケーソン。
【請求項６】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、長手軸線方向に沿って環状の突起、或いは、螺旋状の突起を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のケーソン。
【請求項７】
前記仮壁は、前記仮壁に対して、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材の他に炭素繊維強化プラスチック製筋材が０．２体積％以上、２，５体積％未満にて埋め込まれている、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のケーソン。
【請求項８】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、前記仮壁の地山側コンクリート表面に近接してより多く配置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のケーソン。
【請求項９】
前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材とコンクリートとの接着強度を０（ゼロ）又はコンクリートの引張強度以下とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のケーソン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ケーソン工法に適用され地中に沈設されるケーソンに関するものであり、特に、地中を掘削するシールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部となる開口部を有するトンネル掘進用立坑として構築され、シールド掘進機により切削可能な繊維補強仮壁を備えたケーソンの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーソン工法に適用され地中に沈設されるケーソンは、通常、鉄筋を主筋として用いたコンクリート構造部材（ＲＣ構造部材）で作製されている。
【０００３】
一方、地中を掘削するシールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部となる開口部を有するトンネル掘進用立坑を、ケーソン工法にて構築する場合には、ケーソンは、シールド掘進機により切削可能とすることが必要である。コンクリート自体はシールド掘進機のビットにより簡易に削ることは困難であり、特にシールド掘進機の外径が大きな場合には地盤振動や騒音が生じる場合があることが分かった。
【０００４】
特許文献１には、シールド工法用立坑において、シールド掘進機が通過する壁体部分を、鉄筋の代わりにカーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などに樹脂を含浸して作製した鉄筋状補強材を用いたコンクリート構造とすることが開示されている。
【０００５】
従って、ケーソンの外周壁を、鉄筋の代わりに繊維強化プラスチック製筋（ＦＲＰ筋）を使用して補強したＲＣ構成部材で構築することが考えられる。このようなケーソンの外周壁は、シールド掘進機で切削可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−３７８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
つまり、例えば強化繊維として炭素繊維を使用したＦＲＰ筋（即ち、ＣＦＲＰ筋）、或いは、強化繊維としてガラス繊維を使用したＦＲＰ筋（即ち、ＧＦＲＰ筋）などで補強したコンクリート壁はシールド掘進機で切削可能である。
【０００８】
そこで、本発明者らは、今後大断面シールドの発進、到着に需要拡大が見込まれるケーソンにおいて、その要求を十分に満足するようにコンクリート中にＦＲＰ筋としてＣＦＲＰ筋或いはＧＦＲＰ筋を埋め込み、ビットにより切削を試みたところ、コンクリート壁部分の切削時に比べ、ＦＲＰ筋部分の切削の際には振動、騒音が大きく低減することが実験的に確認された。特に、この低減はＧＦＲＰ筋切削時に大きいことが分かった。
【０００９】
ＣＦＲＰ筋よりＧＦＲＰ筋の方が、振動、騒音の低減が大きいのは、ＧＦＲＰ筋の方がＣＦＲＰ筋よりも引張り、せん断強度、剛性が小さいこと、及び、ＧＦＲＰ筋のガラス繊維とマトリックス樹脂との接着強度が弱く、容易にビットでガラス繊維とマトリックス樹脂との接着界面を破壊できることに起因することが分かった。
【００１０】
また、ＧＦＲＰ筋自体の構造が重要であり、更には、コンクリート壁中におけるＧＦＲＰ筋の含有量及び配筋態様が振動、騒音の低減、及び、シールド掘進機のビットの摩耗に大きく影響することが分かった。
【００１１】
本発明は、斯かる本発明者らの新規な知見に基づくものである。
【００１２】
本発明の目的は、シールド掘進機による切削時の振動、騒音を著しく低減することができ、更にはシールド掘進機のビット摩耗を少なくすることのできる、シールド掘進機で切削可能な仮壁を有したケーソン工法に適用されるケーソンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本発明に係るシールド掘進機で切削可能な仮壁を有したケーソンにて達成される。要約すれば、本発明は、ケーソン工法に適用されるコンクリート中に鉄筋を主筋として埋め込んだＲＣ構造部材で作製されたケーソンであって、
ケーソン周壁の一部にシールド掘進機で切削可能な仮壁を有し、
前記仮壁は、前記仮壁に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材が０．３体積％以上、１５体積％未満にて埋め込まれている、
ことを特徴とするケーソンである。
【００１４】
本発明の一実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材におけるガラス繊維の含有量は、３０〜７５体積％である。
【００１５】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材におけるマトリックス樹脂は、常温硬化型或いは熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、或いは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であるか、又は、ナイロン或いはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂である。
【００１６】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、直径１０〜６５ｍｍの中実のロッド状とされる。
【００１７】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、外径２０〜７０ｍｍ、肉厚５〜２５ｍｍの中空の管状とされ、管内部には樹脂が充填される。
【００１８】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、長手軸線方向に沿って形成された環状の突起か、或いは、螺旋状の突起を有している。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記仮壁は、前記仮壁に対して、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材の他に炭素繊維強化プラスチック製筋材が０．２体積％以上、２．５体積％未満にて埋め込まれている。
【００２０】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材は、前記仮壁の地山側コンクリート表面に近接してより多く配置する。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記ガラス繊維強化プラスチック製筋材とコンクリートとの接着強度を０（ゼロ）又はコンクリートの引張強度以下とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シールド掘進機による切削時の振動、騒音を著しく低減することができる。また、シールド掘進機のビットの摩耗を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を示す、ケーソン工法により地中へと沈設されたケーソンの概略断面図である。
【図２】図２（ａ）はケーソンの仮壁の一実施例を示す正面図であり、図２（ｂ）〜（ｄ）は、図２（ａ）の線Ａ−Ａに取った仮壁における配筋態様の例を示す断面図である。
【図３】ガラス繊維強化プラスチック筋材の種々の実施例を示す斜視図である。
【図４】仮壁切削試験設備の概略構成を示す図である。
【図５】仮壁切削時の振動、騒音の状態を示す図である。
【図６】仮壁の切削時のコンクリートの脱落状態を示す写真であり、図６（ａ）はガラス繊維強化プラスチック筋材を有した仮壁を切削した場合を示し、図６（ｂ）はガラス繊維強化プラスチック筋材を有していない仮壁を切削した場合を示す。
【図７】図７（ａ）は仮壁の他の実施例を示す正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の線Ａ−Ａに取った仮壁における配筋態様の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るケーソンを図面に則して更に詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
図１は、ケーソン工法により、地中へと沈設されたケーソン１の概略断面図であり、本発明に係るシールド掘進機２００で切削可能な仮壁１００を有したケーソン１の一実施例を示す。図１に示す本実施例では、トンネル掘進用立坑として構築された１ロット目と２ロット目のケーソン１（１Ａ、１Ｂ）が示されているが、説明を簡単にするために、１ロット目のケーソン１Ａに、地中を掘削するシールド掘進機２００の発進又は到達のための開口部、即ち、発進到達部を構成する、シールド掘進機２００により切削可能な繊維補強仮壁１００が形成されるものとして説明する。従って、以下の説明で、特に、１ロット目と２ロット目のケーソン１（１Ａ、１Ｂ）を区別して説明する必要がある場合を除いては、１ロット目のケーソン１Ａを単に「ケーソン１」と呼ぶこととする。
【００２６】
本実施例にて、ケーソン１は、垂直に構築される立坑を構成し、この垂直軸線に直交する方向（水平方向）に取った断面が矩形状（四角形）であるとして説明するが、その他の多角形状、或いは、円形状などとすることができる。本実施例にてケーソン１は、矩形筒状の周壁２を備え、周壁下方端縁部には刃口３が形成される。また、圧気ケーソンの場合は、図示するように、周壁２の下方端には底壁（底板）４が形成され、この底板４と前記刃口３とにより地盤掘削のための作業室５が形成される。
【００２７】
このようなケーソン１は、地上にてコンクリートを打設して形成され、オープンケーソン工法或いは圧気ケーソン工法などにより、地中へと沈設される。２ロット目のケーソン１Ｂは、１ロット目のケーソン１Ａがその周壁２の上端近くまで沈設が進んだ時、鉄筋組み立て作業、型枠組立作業、コンクリート打設などが行われ、１ロット目のケーソン１Ａに積層して地中へと沈設される。その後、地盤の掘削とケーソンの沈下が繰り返し行われ、ケーソン方式による立坑が構築される。
【００２８】
本実施例では、上述したように、１ロット目のケーソン１Ａに、地中を掘削するシールド掘進機２００の発進又は到達のための発進到達部である開口部を形成するための、シールド掘進機により切削可能な繊維補強仮壁１００が作製される。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）をも参照すると理解されるように、繊維補強仮壁１００は、シールド掘進機２００の最大掘削領域２０１より大きな領域２０２とされる。例えば、シールド掘進機２００の最大掘削領域２０１が直径（Ｄ１）で５ｍとすると、仮壁１００の領域２０２は直径（Ｄ２）で５．２〜５．５ｍとされる。尤も、仮壁１００は、通常円形とされるが、これに限定されるものではなく、シールド掘進機２００の通過を可能とするような一辺の長さが、例えば５．２〜１０ｍとされる矩形状であってもよい。
【００３０】
本実施例にて、ケーソン１の周壁２は、縦筋及び横筋である主筋としての鉄筋１１（図２（ａ）〜（ｄ）には縦筋のみを図示し、横筋は図示していない）を有しており、更には、これら鉄筋１１をスターラップ筋（図示せず）にて巻き付け、コンクリート中に埋め込んだ従来のケーソンと同様のＲＣ構造部材とされる。従って、周壁２の構造は当業者には周知であるのでこれ以上詳しい説明は省略する。ただ、本実施例にて、仮壁１００は、鉄筋１１の代わりにガラス繊維強化プラスチック製筋材を縦筋及び横筋である主筋１０１（図２（ａ）〜（ｄ）には縦筋のみを図示し、横筋は図示していない）として埋め込んだＲＣ構造部材とされる。勿論、仮壁１００においても、主筋の他に切削可能なスターラップ筋（図示せず）を有し、コンクリート中に埋め込んだ構造とすることもできる。
【００３１】
つまり、仮壁１００は、ガラス繊維強化プラスチック製筋材から成る主筋（縦筋、横筋）１０１と、必要に応じてスターラップ筋（図示せず）とを、例えば、籠状に組み立て、コンクリート２に埋設して構成される。特に、仮壁１００の主筋１０１は、仮壁周辺領域のケーソン周壁２を構成する鉄筋１１と重ね継ぎ手などの手段により連結するのが好ましい。
【００３２】
ケーソン周壁２及び仮壁１００のコンクリートとしては、石灰砕石を粗骨材とする石灰石コンクリートが好ましい。
【００３３】
更に、本発明の特徴をなす仮壁１００の主筋１０１について説明する。
【００３４】
主筋１０１であるガラス繊維強化プラスチック製筋材は、ガラス繊維にマトリクス樹脂が含浸して構成されるが、ガラス繊維の含有量は、３０〜７５体積％とされる。マトリクス樹脂としては、常温硬化型或いは熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、或いは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であるか、又は、ナイロン或いはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂とされる。
【００３５】
また、主筋１０１は、図３（ａ）に示すように、直径（ｄｒ）は１０〜６５ｍｍの中実のロッド状とされる。直径（ｄｒ）が１０ｍｍ未満の場合は、配筋本数が多数となり配筋が困難といった問題があり、また、直径（ｄｒ）が６５ｍｍを超えるとコンクリートの付着面積が小さくなり過ぎて、重ね継手による定着長が長くなる、コンクリートのひび割れが分散し難い、付着のバランスが崩れる、といった問題が発生する。
【００３６】
一方、スターラップ筋も又、ガラス繊維強化プラスチック部材から成る直径１０〜６０ｍｍの細長部材とするのがこのましいが、これに限定されるものではなく、シールド掘進機２００による切削が容易な２〜１０ｍｍ程度の針金状部材などであっても良い。
【００３７】
仮壁１００にて、主筋１０１は、通常は、プラス、マイナスの曲げモーメントに効率的に抵抗するために、図２（ｂ）に示すように、地山側、掘削側の表面に近い部位に主として配筋される。なお、振動等の低減のため図２（ｃ）に示すように、仮壁１００の横断面にて全体に一様に配置することもできるが、曲げモーメントに抵抗するのに必要な筋材量を超えて地山側及び掘削側に沿って配置することもできる。特に、図２（ｄ）に示すように、主筋１０１を地山側表面近傍に多く配置した場合には次のような効果が期待される。
【００３８】
つまり、シールド掘進機２００でコンクリート壁２を切削する場合に、特に問題となるケースが多いのは、シールド掘進機２００の到達によるケーソン仮壁の掘削の場合である。即ち、この場合は、シールド掘進機２００がケーソン（立坑）１の外、即ち、地山側にあり、立坑の壁で振動が遮蔽できない到達時である。シールド掘進機２００で、地山側から立坑への到達時に立坑壁（仮壁）１００を切削した場合には、シールド掘進機２００が立坑壁外側表面を切削している場合よりも、立坑壁１００に頭を突っ込んだ状態の方が振動が小さくなる場合がある。これは立坑壁１００に頭を突っ込んだ状態の方が、ビットとコンクリート壁間で発生している振動をシールド掘進機２００のシールド面板や本体、及び立坑壁１００で遮蔽しているためである。
【００３９】
そのため、図２（ｄ）に示すように、主筋（ＧＦＲＰロッド）１０１を地山側コンクリートの表面付近に配置した場合、図２（ｃ）に示すように、全体に一様に配置するよりも少量で効率的に切削性を向上させることが可能となり、騒音、振動の低減を図ることができる。
【００４０】
上述にて理解されるように、コンクリート中に多量にＧＦＲＰロッド１０１を配置した場合、切削時の振動は軽減されるが、ＧＦＲＰロッド１０１の切削屑によりシールド掘進機２００のビットの摩耗が促進される。特に、ＧＦＲＰロッド１０１の切削屑は非常に硬度の高いシリカを含むため、ＧＦＲＰロッド１０１の含有量には注意する必要がある。
【００４１】
そこで、仮壁１００に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材（ＧＦＲＰロッド）が０．０４体積％以上、１５体積％未満にて埋め込まれることが必要である。筋材の含有量が０．０４体積％未満では、切削時の騒音、振動の軽減効果が十分には達成されないといった問題が生じ、１５体積％以上では、ビット摩耗が顕著となるといった問題が生じる。この点については、実験例を挙げて後で更に説明する。
【００４２】
次に、コンクリート中にＧＦＲＰロッド１０１を配置した場合のコンクリートの補強強度の点からＧＦＲＰロッドのコンクリート中の含有量（配筋量）について考察する。
【００４３】
本発明者らの研究実験によれば、ガラスロッド補強コンクリートが曲げによりひび割れた際に急速に崩壊しないためには、一般的なガラスロッドを配筋したコンクリートの最小補強筋量は、０．１５体積％であることが分かった。
【００４４】
なお、上記ガラスロッド補強コンクリートの構成は次の仕様に基づく。
コンクリートの幅及び厚さ：１０００ｍｍ
コンクリート強度：２４Ｎ／ｍｍ2
ガラスロッドのヤング率：４５０００Ｎ／ｍｍ2
ガラスロッドの強度：９６０Ｎ／ｍｍ2
鉄筋（ガラスロッド）かぶり：５０ｍｍ
【００４５】
ここで、コンクリートの切削性を向上させるには、最低でも上記最小補強筋量の２倍が必要であることから、本発明では、コンクリート中におけるガラスロッドの最小補強筋量は、０．３体積％以上とされる。好ましくは、ガラスロッドの補強筋量は、更に上記値の２倍である０．６体積％以上とされる。
【００４６】
一方、配筋量が多くなり過ぎると配置効率が悪く、材料、施工コストの増大、コンクリート打設時のコンクリートの廻りが悪くなる、などの弊害が生じる。従って、５体積％以内とすることが望ましい。
【００４７】
つまり、騒音、振動、ビット摩耗軽減の点、及び、補強強度の点からいえば、仮壁１００に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材（ＧＦＲＰロッド）が０．３体積％以上、１５体積％未満、好ましくは、０．６％以上、５体積％以下とされる。
【００４８】
仮壁１００中におけるＧＦＲＰロッド１０１の含有量については、後述の実験例の説明にて更に説明する。
【００４９】
変更実施例１
上記説明では、仮壁１００の主筋１０１は、図３（ａ）に示すように、円型断面を有した中実のロッド状のガラス繊維強化プラスチック、即ち、ＧＦＲＰロッドにて構成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。図３（ｂ）に示すように、中空管状のガラス繊維強化プラスチック、即ち、ＧＦＲＰ管にて構成することができる。内部にコンクリートが充填されないように、ＧＦＲＰ管の中空部には、切削性の良い樹脂１０３を充填しておくのが良い。樹脂としては、ＧＦＲＰロッド１０１のマトリックス樹脂と同様に、常温硬化型或いは熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、或いは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であるか、又は、ナイロン或いはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂とされる。
【００５０】
仮壁１００中における主筋１０１としてのＧＦＲＰ管は、中実のＧＦＲＰロッドと同じ含有量とされた場合には、その表面積が増大することにより、コンクリートとの剥離性が増大し、結果としてシールド掘進機２００による切削性が増大することとなる。
【００５１】
ＧＦＲＰ管の外径（ｄｔ）は、２０〜７０ｍｍ、厚さ（ｔ）が５〜２５ｍｍとされる。この範囲外の寸法のＧＦＲＰ管では、即ち、外径（ｄｔ）が２０ｍｍ未満の場合には、上述したロッド状の場合と同様に、配筋本数が多数となり配筋が困難といった問題があり、また、外径（ｄｔ）が７０ｍｍを超えるとコンクリートの付着面積が小さくなり過ぎて、重ね継手による定着長が長くなる、コンクリートのひび割れが分散し難い、付着のバランスが崩れる、といった問題が発生する。
【００５２】
変更実施例２
主筋１０１の形状は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して上述したように、ロッド状或いは管状とすることができるが、更に、図３（ｃ）に図示するように、例えば、ロッド状の筋材１０１ａの長手軸線方向に所定の間隔Ｐ（例えば、Ｐ＝５〜３０ｍｍ）で環状の突起１０４を有するように作製することができる。また、図３（ｄ）に図示するように、ロッド状の筋材１０１ａの長手軸線方向に所定のピッチＰ（例えば、Ｐ＝５〜３０ｍｍ）を有した螺旋状の突起１０４を有するように作製しても良い。勿論、図示してはいないが、管状の筋材に対しても環状或いは螺旋状の突起を形成しても良い。
【００５３】
また、環状（或いは螺旋状）突起１０４は、外径（ｄ１０４）が筋材１０１ａの直径（ｄｒ、ｄｔ）より１〜１０ｍｍだけ大きい寸法とされ、又、突起の幅（ｗ１０４）は２〜３０ｍｍとし得る。
【００５４】
斯かる形状とすることにより、主筋１０１は、仮壁１００に埋設された主筋１０１の長手軸線方向へのコンクリートからの引き抜きに対する抵抗は増大し、且つ、主筋１０１の長手軸線方向に対して直角方向へのロッドとコンクリート間の接着強度は低下させて主筋とコンクリート間の接着強度をコンクリートの引張強度以下とすることができる。
【００５５】
シールド掘進機２００による仮壁１００の切削性について実験を行った。
【００５６】
（実験例１、２、３）
実験条件
本発明者らは、コンクリートに対する主筋１０１としてのガラス繊維強化プラスチック製筋材（ＧＦＲＰロッド）を含有した仮壁供試体１Ｓを作製して切削試験を行った。切削試験は、図４に示す切削試験設備を使用して、切削試験機にて面板を供試体に押し付けながら面板を回転させることにより仮壁供試体１Ｓを切削した。
（ガラス繊維強化プラスチック製筋材）
強化繊維：ガラス繊維（繊維径１３μｍ）
樹脂：    エポキシ樹脂
樹脂含浸量：５０体積％
ＧＦＲＰロッドの直径（ｄｒ）：３０ｍｍ
（コンクリート）
水セメント比：３０重量％
砕石：普通砕石
２８日強度（圧縮強度）：５０Ｎ／ｍｍ2
【００５７】
ここで、切削試験機のビットは、
・ビット材質：Ｅ５
・ビット幅：２５ｍｍ、先端Ｒ：１．５ｍｍ
の片刃フラットビットを、先行ビットを模して使用した。一定の摺動距離を切削後に、ビットの先端の減少量を測定した。
【００５８】
実験例１
図５は、１本の上記ビットを用いて上記ガラス繊維強化プラスチック製筋材（ＧＦＲＰロッド）を１本埋設したコンクリートブロック（仮壁供試体）１Ｓを切削した際のものである。
【００５９】
切削時の振動、騒音（Ｘ部分がＧＦＲＰロッド部を切削、それ以外はコンクリート部の切削）は、ＧＦＲＰロッド部切削時には、コンクリート部切削時よりも振動で最大２０ｄｂ低減されている。また、騒音は、最大で２５ｄｂ低減されている。
【００６０】
実験例２
コンクリートに対する主筋としてのＧＦＲＰロッドの含有量を変化させて仮壁供試体１Ｓを作製して切削試験を行った。
【００６１】
表１に実験結果を示す。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
コンクリート中に多量のＧＦＲＰロッドを配置した場合、切削時の振動は軽減されるが、ＧＦＲＰロッドの切削屑によりビットの摩耗が促進されることが分かった。特に、本発明にて使用するＧＦＲＰロッドの切削屑は、非常に硬度の高いシリカを含むため、ＧＦＲＰロッドの含有量は重要であり、仮壁に対して、コンクリート中に主筋としてガラス繊維強化プラスチック製筋材の含有量は筋材が１５体積％未満にて埋め込まれていることが重要であることが分かる。
【００６４】
実験例３
図６（ａ）、（ｂ）は、上記ビットを２本使用してＧＦＲＰロッドを１本埋設した仮壁供試体１Ｓを切削したものである。ビットは、上記のように２５ｍｍ幅の平型であり、ビット間の削り残し幅は３５ｍｍである。ＧＦＲＰロッド有り（図６（ａ））、ＧＦＲＰロッド無し（図６（ｂ））のケースとも６０ｍｍの深さまで削り込んでいる。
【００６５】
図６（ｂ）に示すＧＦＲＰロッド無しの場合は、ビット間のコンクリートは脱落していないため、実際のシールド掘進機での掘削時には、先行ビットで削り残した部分をメインビットで切削する必要がある。そのため、
（１）切削効率が悪い。
（２）押し付け力が余分にかかる。
（３）余分なトルクが必要になる。
（４）先行ビット間のコンクリートをメインビットで削るため、振動がさらに大きくなる。
などのデメリットとなる。小型のシールド掘進機では装備トルク、ジャッキに余裕がないため、ビット間のコンクリートが残るとコンクリート壁を切削できない場合も生じる。
【００６６】
図６（ａ）に示すＧＦＲＰロッド有りの場合は、２本のビット間コンクリートは残っているが、コンクリートとＧＦＲＰロッドの接着が悪い場合にはＧＦＲＰロッド近傍のコンクリートが脱落し、その部分を新たにビットで削る必要が無くなる。また、ＧＦＲＰロッド付近のコンクリートが脱落し、その現象が他の部分まで伝達するため、付着の悪いＧＦＲＰロッドがコンクリート中に無い場合と比べ、更に切削性が向上する。
【００６７】
実施例２
上記説明では、仮壁１００の主筋１０１は全てガラス繊維強化プラスチック筋材（ＧＦＲＰ筋材）にて構成されるものとして説明したが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ＧＦＲＰ筋材１０１Ｇの他に炭素繊維を強化繊維とした繊維強化プラスチック、即ち、炭素繊維強化プラスチック筋材（ＣＦＲＰ筋材）１０１Ｃを混入しても良い。この場合、ＣＦＲＰ筋材１０１Ｃの仮壁１００に対する含有量は、０．２体積％以上、２．５体積％未満とされる。
【００６８】
勿論、本実施例においても、ＧＦＲＰ筋材１０１Ｇ及びＣＦＲＰ筋材１０１Ｃは、ロッド状或いは環状とし得る。また、突起１０４をも備えることも可能である。
【００６９】
シールド掘進機２００による仮壁１００の切削性について実験を行った。
【００７０】
（実験例１）
実験条件
本発明者らは、仮壁における主筋１０１としてコンクリート中にガラス繊維強化プラスチック筋材（ＧＦＲＰロッド）１０１Ｇ及び炭素繊維強化プラスチック筋材（ＣＦＲＰロッド）１０１Ｃを混入した仮壁供試体１Ｓを作製して切削試験を行った。切削試験は、図４に示す切削試験設備を使用して実施した。
（ガラス繊維強化プラスチック製筋材）
強化繊維：ガラス繊維（繊維径１３μｍ）
樹脂：    エポキシ樹脂
繊維含有量：５０体積％
ＧＦＲＰロッドの直径（ｄｒ）：３０ｍｍ
（炭素繊維強化プラスチック製筋材）
強化繊維：炭素繊維（繊維径７μｍ）
樹脂：    エポキシ樹脂
繊維含有量：５０体積％
ＣＦＲＰロッドの直径（ｄｒ）：３０ｍｍ
（コンクリート）
水セメント比：３０重量％
砕石：普通砕石
２８日強度（圧縮強度）：５０Ｎ／ｍｍ2
【００７１】
ここで、切削試験機のビットは、
・ビット材質：Ｅ５
・ビット幅：２５ｍｍ、先端Ｒ：１．５ｍｍ
の片刃フラットビットを、先行ビットを模して使用した。一定の摺動距離を切削後に、ビットの先端の減少量を測定した。
【００７２】
切削試験結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2015021278.tif 000004
【００７４】
切削試験の結果、次の現象が確認された。
（１）ＧＦＲＰロッド及びＣＦＲＰロッドのような繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）ロッドの部分において、コンクリート部分に比べて振動／騒音が非常に低下し、この現象はＧＦＲＰロッドにおいて顕著である。
（２）ＦＲＰロッドの周辺をビットにて切削すると、ＦＲＰとコンクリートの付着が悪いためビット間のコンクリート及びロッド周辺のコンクリートが脱落する現象が生じる。このため、脱落した部分をビットで切削しないことが可能となる。
【００７５】
上記事項（１）、（２）の現象が組み合わさって、ＦＲＰロッドを一定量以上コンクリートに混入した場合、コンクリート切削時の振動、騒音が低減される。
【００７６】
上記事項（２）の現象を確認するために、ＧＦＲＰロッドの外周に潤滑剤を塗布することによってコンクリートとロッド間の接着強度を変化させたロッドを５０Ｎ／ｍｍ2のコンクリート中に埋め込み切削試験を行った。その結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
2015021278.tif 000005
【００７８】
表３から分かるように、ＧＦＲＰロッドとコンクリートの接着性（接着強度）が０（ゼロ）であるか、或いは、コンクリートの引張強度以下である場合にＧＦＲＰロッドとコンクリートの間に脱落が生じた。
【００７９】
上記事項（１）にて、ＣＦＲＰロッドよりもＧＦＲＰロッドの方が振動の低減が大きいのは、ＧＦＲＰロッドの方がＣＦＲＰロッドよりも引張り、せん断強度、剛性が小さいこと及びＧＦＲＰロッドのガラス繊維とマトリックス樹脂の接着強度が弱く、ビットにより容易にガラス繊維とマトリックス樹脂界面を破壊できることに起因する。
【００８０】
主として、ＣＦＲＰロッドに荷重を負担させ、ＧＦＲＰロッドを切削向上のための補助的に用いることも可能であるが、主筋としてＣＦＲＰロッドを用いず、ＧＦＲＰロッドのみでＦＲＰ補強ＲＣ部材を構成することも可能である。ＣＦＲＰロッドに比べ安価なＧＦＲＰロッドを多く使うことにより、効率的に切削時の振動、騒音を低減することができる。
【００８１】
従って、仮壁１００に主筋として含有される炭素繊維強化プラスチック製筋材１０１Ｃは、仮壁１００に対して、体積含有率で０．２体積％以上、２．５体積％未満にて埋め込まれているのが好適である。
【符号の説明】
【００８２】
１（１Ａ、１Ｂ）        ケーソン
２                      周壁
３                      刃口
４                      底板（底壁）
５                      作業室
１００                  繊維補強仮壁
１０１（１０１Ｇ）      ガラス繊維強化プラスチック筋材
１０１（１０１Ｃ）      炭素繊維強化プラスチック筋材
１０４                  突起
２００                  シールド掘進機
【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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【図７】
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【図６】
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