(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視で周方向に閉合するように、継手を介して相互に連結された多数の角型鋼殻エレメントを推進工法により地中に設置した後、前記角型鋼殻エレメント内にコンクリートを充填して構造体を構築し、その後に構造体の内部の土砂を掘削し、地中に外殻構造体を構築する地中外殻構造体の構築方法において、
前記継手は、隣接する一方の角型鋼殻エレメントに備えられた凹型継手と、隣接する他方の角型鋼殻エレメントに備えられた凸型継手との嵌合による継手構造とし、
前記角型鋼殻エレメントの設置は、隣接する角型鋼殻エレメント間において、相対的に先行して設置される角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、相対的に後行で設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、
前記凹型継手を備えた角型鋼殻エレメントについては推進工法によって設置する前に、単位エレメント毎に凹型継手内の一部又は全部にパラフィンを充填することにより地下水が凹型継手内を流路として発進部側に漏水しないように止水を図っておき、
前記先行エレメントを推進用掘進機に後続させながら地中に設置した後、前記後行エレメントの凸型継手を設置済みの先行エレメントの凹型継手内に嵌合させた状態とし、推進用掘進機に後続させながら地中に設置する工程において、前記先行エレメントの凹型継手内に充填してあるパラフィンを前記後行エレメントの施工前に、凹型継手内に温水又はスチームを送り込んでパラフィンを溶解させ撤去するとともに、凹型継手内に水を充填した状態とした後、前記後行エレメントの設置を行い、その後、前記後行エレメントの設置後に前記凹型継手内にグラウト材を注入することにより充填水をグラウト材によって置換して各エレメント間の止水を行い、
その後、隣接するエレメント間の隔壁を撤去してエレメント間を連通させ、前記エレメント内部にコンクリートを充填して構造体を構築した後、この構造体の内部の土砂を掘削することにより地中に外殻構造体を構築することを特徴とする地中外殻構造体の構築方法。
【請求項２】
前記多数の角型鋼殻エレメントの設置手順は、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、これら先行エレメントを設置した後、隣接する二つの先行エレメントの間に設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、かつ前記先行エレメントは四隅にそれぞれ後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手を備えているとともに、前記後行エレメントは四隅にそれぞれ前記凹型継手内に挿入される板状の凸型継手を備えている請求項１記載の地中外殻構造体の構築方法。
【請求項３】
前記多数の角型鋼殻エレメントの設置手順は、隣接方向に並び順とし、隣接する２つの角型鋼殻エレメントの内、先順で設置される角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、これに続いて後順で設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、かつ各角型鋼殻エレメントは、左右の一方側に後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手を備えているとともに、左右の他方側に先行エレメント側に前記凹型継手内に挿入される板状の凸型継手を備えている請求項１記載の地中外殻構造体の構築方法。
【請求項４】
前記角型鋼殻エレメントの凹型継手の開口部に止水部を備えているとともに、該止水部は前記開口の両側からそれぞれ開口中央方向に向けて延びる板バネ状のパッキンを有し、前記凹継手と凸継手の嵌合時に、前記板状の凸型継手が前記パッキンを拡開させるように変形させながら前記両側のパッキンの間に嵌挿されるようにしてある請求項１〜３いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法。
【請求項５】
隣接するエレメント同士を上部及び下部に配設した複数の鋼棒により相互に連結する請求項１〜４いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法。
【請求項６】
前記隣接する角型鋼殻エレメント間において、凹型継手と凸型継手との嵌合部の内面側に防水シートを張設して二重の止水構造とする請求項１〜５いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非開削により地下に大断面の地中外殻構造体を構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地下にトンネル状に大断面の地中外殻構造体を構築する方法が提案されている。具体的には、特殊な継手を有する角型鋼殻エレメントを、前記継手を繋ぎ合わせながら連続して土中に推進工法により設置し、その鋼殻エレメント内にコンクリートを充填して、それを部材とする構造物本体を構築し、その後に、構造物本体の内部の土砂を掘削し、地中に外殻構造体を構築する工法が提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、鋼殻エレメントを推進して隣接位置に複数のトンネルを構築する際に、隣接する一方のトンネルの鋼殻エレメントの端部に形成した雄継手部と、他方のトンネルの鋼殻エレメントの端部に形成した雌継手部とを嵌合しつつ推進するための鋼殻エレメントの継手構造であって、前記雄継手部は、前記鋼殻エレメントの応力材部の厚さに略相当する段差を有して隣接する前記鋼殻エレメントの応力材部の外面を覆う突部を有し、前記雌継手部は、前記応力材部端面を前記雄継手部側の応力材部端面との間に隙間を残して対向させると共に、前記雄継手部の突部を覆う被覆部を有し、前記鋼殻エレメントの推進施工後、前記隙間を残して対向する応力材部の端面同士を溶接して連結可能とし、かつ 前記被覆部は、前記雄継手部の突部との間に施工クリアランスを残して覆い、推進施工時には前記施工クリアランス内に止水材を充填可能とした鋼殻エレメントの継手構造とともに、この鋼殻エレメントの継手構造を用いたトンネルの施工方法であって、鋼殻エレメントを推進して先行のトンネルを構築する工程と、この先行のトンネルの鋼殻エレメントに形成された雄継手部または雌継手部に後行のトンネル用の鋼殻エレメントの雌継手部または雄継手部を嵌合させ、かつ、雌継手部の被覆部と雄継手部の突部との間の施工クリアランスに止水材を充填した状態で後行の鋼殻エレメントを推進して後行のトンネルを構築する工程と、前記トンネルの推進施工終了後、前記先行及び後行の鋼殻エレメントの対向する応力材部の端面同士を溶接して連結する工程とを含むことを特徴とする鋼殻エレメントの継手構造を用いたトンネルの施工方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２００２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記鋼殻エレメントを推進工法によって設置する際には、発進部にエレメントの外周形状に整合するエントランスパッキンを設置することによりエレメントの外周面から発進部内に地下水が漏水するのを防止しているが、雌継手部の端面は発進部側に開口しているため、この継手部分から漏水するのを防止する何らかの止水対策が必要となる。前記特許文献１に係るトンネル施工方法では、雌継手内部に粘土等の止水材を充填することにより漏水を防止するようにしていた。
【０００６】
しかしながら、施工深度が深いため水圧が高く、かつ長距離施工に対応するべく雌継手の断面形状を大きくした場合には、粘土を充填しただけでは強度が足らず漏水する危険性があった。また、この粘土は雄継手の嵌入によって自動的に除去されることになるが、雌継手と雄継手との間には余裕があるため、この余裕空間内の粘土については除去されず、雌継手内にグラウト材を充填して止水を図る際に、粘土分が残置した状態のままとなり止水性確保や強度確保の障害になることが懸念された。
【０００７】
そこで本発明の主たる課題は、非開削により地下に大断面の地中外殻構造体を構築する方法において、高水圧下でも鋼殻エレメントの継手から発進部側に漏水するのを確実に防止でき、さらに継手内へグラウト材を確実に充填できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、断面視で周方向に閉合するように、継手を介して相互に連結された多数の角型鋼殻エレメントを推進工法により地中に設置した後、前記角型鋼殻エレメント内にコンクリートを充填して構造体を構築し、その後に構造体の内部の土砂を掘削し、地中に外殻構造体を構築する地中外殻構造体の構築方法において、
前記継手は、隣接する一方の角型鋼殻エレメントに備えられた凹型継手と、隣接する他方の角型鋼殻エレメントに備えられた凸型継手との嵌合による継手構造とし、
前記角型鋼殻エレメントの設置は、隣接する角型鋼殻エレメント間において、相対的に先行して設置される角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、相対的に後行で設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、
前記凹型継手を備えた角型鋼殻エレメントについては推進工法によって設置する前に、単位エレメント毎に凹型継手内の一部又は全部にパラフィンを充填することにより地下水が凹型継手内を流路として発進部側に漏水しないように止水を図っておき、
前記先行エレメントを推進用掘進機に後続させながら地中に設置した後、前記後行エレメントの凸型継手を設置済みの先行エレメントの凹型継手内に嵌合させた状態とし、推進用掘進機に後続させながら地中に設置する工程において、前記先行エレメントの凹型継手内に充填してあるパラフィンを前記後行エレメントの施工前に、凹型継手内に温水又はスチームを送り込んでパラフィンを溶解させ撤去するとともに、凹型継手内に水を充填した状態とした後、前記後行エレメントの設置を行い、その後、前記後行エレメントの設置後に前記凹型継手内にグラウト材を注入することにより充填水をグラウト材によって置換して各エレメント間の止水を行い、
その後、隣接するエレメント間の隔壁を撤去してエレメント間を連通させ、前記エレメント内部にコンクリートを充填して構造体を構築した後、この構造体の内部の土砂を掘削することにより地中に外殻構造体を構築することを特徴とする地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【０００９】
上記請求項１記載の発明では、前記凹型継手を備えた角型鋼殻エレメントについては推進工法によって設置する前に、単位エレメント毎に凹型継手内の一部又は全部にパラフィンを充填することにより地下水が凹型継手内を流路として発進部側に漏水しないように止水を図るようにしてあるため、先行エレメントの推進中は、凹型継手内に充填したパラフィンによって高水圧下でも鋼殻エレメントの継手から発進部側に漏水するのを確実に防止できるようになる。なお、前記パラフィンは水中に拡散しない性質があるため、水質汚染の心配が無く、環境に影響を与えない材料である。
【００１０】
更に、前記先行エレメントの凹型継手内に充填してあるパラフィンを前記後行エレメントの施工前に、凹型継手内に温水又はスチームを送り込んでパラフィンを溶解させ撤去するとともに、凹型継手内に水を充填した状態とするため、後行エレメントの推進設置に当たって障害になることがない。
【００１１】
その後、後行エレメントを設置した後は、前記凹型継手内にグラウト材を注入することにより充填水をグラウト材によって置換して各エレメント間の止水を行うようにするため、凹型継手内にはグラウト材が完全に充填された状態となり確実な止水を行うことができる。
【００１２】
請求項２に係る本発明として、前記多数の角型鋼殻エレメントの設置手順は、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、これら先行エレメントを設置した後、隣接する二つの先行エレメントの間に設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、かつ前記先行エレメントは四隅にそれぞれ後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手を備えているとともに、前記後行エレメントは四隅にそれぞれ前記凹型継手内に挿入される板状の凸型継手を備えている請求項１記載の地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【００１３】
上記請求項２記載の発明では、多数の角型鋼殻エレメントの内、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、これら先行エレメントを設置した後、隣接する二つの先行エレメントの間に設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、かつ前記先行エレメントは四隅にそれぞれ後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手を備えているとともに、前記後行エレメントは四隅にそれぞれ前記凹型継手内に挿入される板状の凸型継手を備えている。
【００１４】
すなわち、従来のように、設置済みの鋼殻エレメントに隣接する鋼殻エレメントを継手同士を嵌合させながら順番に推進設置していく手順による場合は、施工誤差が累積することになるが、本発明のように、多数の角型鋼殻エレメントの内、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメントとして設置した後、隣接する二つの先行エレメントの間に後行エレメントを設置する手順とした場合には、施工誤差が分散し累積することが無いため、たとえ長距離施工であってもすべてのエレメントを円滑に設置できるようになる。
【００１５】
請求項３に係る本発明として、前記多数の角型鋼殻エレメントの設置手順は、隣接方向に並び順とし、隣接する２つの角型鋼殻エレメントの内、先順で設置される角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、これに続いて後順で設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとし、かつ各角型鋼殻エレメントは、左右の一方側に後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手を備えているとともに、左右の他方側に先行エレメント側に前記凹型継手内に挿入される板状の凸型継手を備えている請求項１記載の地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【００１６】
上記請求項３記載の発明は、多数の角型鋼殻エレメントの設置手順を、隣接方向に並び順、すなわち前記特許文献１と同様に、設置済みの鋼殻エレメントに隣接する鋼殻エレメントを継手同士を嵌合させながら順番に設置する場合について規定したものである。このように従来のエレメント設置手順に対しても、本発明は同様に適用が可能である。
【００１７】
請求項４に係る本発明として、前記角型鋼殻エレメントの凹型継手の開口部に止水部を備えているとともに、該止水部は前記開口の両側からそれぞれ開口中央方向に向けて延びる板バネ状のパッキンを有し、前記凹継手と凸継手の嵌合時に、前記板状の凸型継手が前記パッキンを拡開させるように変形させながら前記両側のパッキンの間に嵌挿されるようにしてある請求項１〜３いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【００１８】
上記請求項４記載の発明は、先行エレメントの凹型継に対して後行エレメントの凸型継手が嵌合した状態で、凹型継手内に土砂等が流入するのを防止できるシール構造を採用するものである。また、このようなシール構造を採用することにより、エレメントの設置が完了した後、凹型継手内にグラウト材を充填する際に、注入したグラウト材が外部に流出するのを防止できるようになる。
【００１９】
請求項５に係る本発明として、隣接するエレメント同士を上部及び下部に配設した複数の鋼棒により相互に連結する請求項１〜４いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【００２０】
上記請求項５記載の発明は、隣接するエレメント同士を上部及び下部に配設した複数の鋼棒により相互に連結することにより、各エレメント同士を剛結でき十分な強度特性を確保することが可能となる。
【００２１】
請求項６に係る本発明として、前記隣接する角型鋼殻エレメント間において、凹型継手と凸型継手との嵌合部の内面側に防水シートを張設して二重の止水構造とする請求項１〜５いずれかに記載の地中外殻構造体の構築方法が提供される。
【００２２】
上記請求項６記載の発明では、凹型継手と、凸型継手との嵌合部の内面側に防水シートを張設して二重の止水構造とするものである。二重の止水構造とすることにより確実な止水性を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
以上詳説のとおり本発明によれば、非開削により地下に大断面の地中外殻構造体を構築する方法において、高水圧下でも鋼殻エレメントの継手から発進部側に漏水するのを確実に防止でき、さらに継手内へグラウト材を確実に充填できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】角型鋼殻エレメントのエレメント割付け図である。
【図２】継手部の構造を示す要部拡大図である。
【図３】先行エレメント１の断面図である。
【図４】先行エレメント１の凹型継手部分の拡大図である。
【図５】先行エレメント１の凹型継手へのパラフィン充填状態を示す、(A)は平面図、(B)はB-B線断面図である。
【図６】凹型継手内へのパラフィン充填要領を示す図である。
【図７】凹型継手内の壁面に拡幅部形成状態を示す断面図である。
【図８】後行エレメント２の断面図である。
【図９】先行エレメント用掘削機３を示す、(A)は縦断面図、(B)は正面図である。
【図１０】後行エレメント用掘削機４を示す、(A)は縦断面図、(B)は正面図である。
【図１１】後行エレメント用掘削機４に装備した継手部補助カッター４３を示す横断面図である。
【図１２】先行エレメント１の凹型継手内に充填したパラフィンの撤去要領を示す要部拡大断面図である。
【図１３】(A)は先行エレメント設置後の端部補強対策及び凹型継手へのパッキン設置状態図、(B)は後行エレメント２のエントランスパッキン設置状態図である。
【図１４】後行エレメント設置後の凹型継手内の充填水をグラウト材に置換する要領を示す手順図(A)(B)である。
【図１５】継手部の施工を完了した状態を示す継手部拡大図である。
【図１６】各エレメント間の土砂撤去要領作業図である。
【図１７】各エレメント同士を鋼棒で連結した状態を示す継手部拡大図である。
【図１８】地中に構築した構造体６０の断面図である。
【図１９】角型鋼殻エレメントを並び順に設置する手順(第２形態例)を示したエレメント割付け図である。
【図２０】その継手部の構造を示す要部拡大図である。
【図２１】第２形態例で用いる先行エレメント用掘削機３’の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２６】
〔第１形態例〕
本発明に係る地中外殻構造体の構築方法は、断面視で周方向に閉合するように、例えば図１に示されるように、円形状に沿って、継手を介して相互に連結された多数の角型鋼殻エレメント１…、２…を推進工法により地中に設置した後、鋼殻エレメント１…、２…内にコンクリートを充填して構造体を構築し、その後に構造体の内部の土砂を掘削し、地中に外殻構造体を構築するものである。
【００２７】
前記推進工法は、発進部（発進立坑等）と到達部（到達立坑等）を設け、推進設備を備えた発進部から元押し油圧ジヤッキにより掘進機を地中に押し出し、掘進機の後続に設置管を順次継ぎ足し、管列を推進することで掘進機を到達部に到達させ、地中に連続した管体を設置する工法であり、下水道、水道、ガス、電力、通信等のライフラインのための管きょを地中に設置したり、トンネル状に大断面の地中外殻構造体を構築する際、前記地中外殻構造体を構成する鋼殻エレメントを地中に設置するために採用されている工法である。
【００２８】
以下、具体的に本発明の地中外殻構造体の構築方法について詳述する。
【００２９】
〔角型鋼殻エレメント１，２の構造〕
本発明では、角型鋼殻エレメント１…、２…（以下、単にエレメントという。）の割り付けに当たって、図１に示されるように、多数の角型鋼殻エレメント１…、２…の内、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメント１、１…として割り付け（着色で示したエレメント）、好ましくはすべての先行エレメント１、１…を設置した後、隣接する二つの先行エレメント１、１の間に設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメント２、２…として割り付ける（白抜きで示したエレメント）。すなわち、従来のように、設置済みの鋼殻エレメントに隣接する鋼殻エレメントを継手同士を嵌合させながら順番に推進設置していく手順によるのではなく、図２にも示されるように、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメント１、１…として設置した後、隣接する二つの先行エレメント１、１の間に後行エレメント２を設置する手順による。従って、施工誤差が分散し累積することが無いため、たとえ長距離施工であってもすべてのエレメントを円滑に設置できるようになる。
【００３０】
前記先行エレメント１は、図３に示されるように、頂版１０、底版１１及び側壁１２，１３によって構成される台形断面のエレメントであり、四隅にそれぞれ後行エレメント２側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手１４〜１７を備えている。前記凹型継手１４〜１７は、図４に示されるように（代表的に凹型継手１５を示す。）、凹型継手１５の開口部に止水部Ｓを備えている。この止水部Ｓは、前記開口の両側からそれぞれ開口中央方向に向けて延びる板バネ状のパッキン５Ａ、５Ｂを備え、前記凹型継手１５と凸型継手２４との嵌合時に、前記板状の凸型継手２４が前記パッキン５Ａ、５Ｂを拡開させるように変形させながら前記両側のパッキン５Ａ，５Ｂの間に嵌挿されるようにしてある。
前記パッキン５Ａ、５Ｂは、両側からそれぞれ開口中央方向に向けて延びる板厚約０．３〜１．０ｍｍ程度の２枚の屈曲板状体を対向させることによって構成され、外側端部が凹型継手の開口縁に固定され、中央端側が自由端とされることにより板バネとして作用するものである。前記パッキン５Ａ、５Ｂの自由端同士は、突き合わされるように設けられている。後行エレメント２の板状の凸型継手２５を嵌合させたときに、パッキン５Ａ、５Ｂが溝部内側に向けて拡開するようになる。
更に、図示されるように、前記パッキン５Ａ，５Ｂの外側には、前記開口の両側からそれぞれ開口中央方向に向けて延びる板バネ状の補助パッキン６Ａ，６Ｂを設けることもできる。前記止水部Ｓを二重のパッキンによって構成することにより、確実な止水を図ることができる。また、これら二重のパッキンの間に、シール材を注入しておくことにより、更に確実な止水を図ることができる。
前記パッキン５Ａ、５Ｂ及び補助パッキン６Ａ、６Ｂの取り付けは、外側に配設された押え金具７Ａ（７Ｂ）を介して、ボルト８Ａ（８Ｂ）によって固設されている。
【００３１】
本工法では、図５に示されるように、前記先行エレメント１は、単位エレメント１Ａ毎に（推進施工で接続される前の長さ１〜３ｍ程度の分割エレメントをいう。）、前記凹型継手１４〜１７内の一部にパラフィン１８を充填することにより地下水が凹型継手１４〜１７を流路として発進部側に漏水しないように止水対策が施されている。前記パラフィン１８の充填箇所は、推進施工時に単位エレメント１Ａ毎に順次、溶接接合されて地中に押し出されるため、両端部分が溶接による熱の影響を受けるため中央部分にのみパラフィン１８を充填するようにするのが望ましいが、前記凹型継手１４〜１７内の全長に亘って充填するようにしてもよい。
【００３２】
また、図５(B)に示されるように、前記凹型継手１４〜１７には、後述するように、パレフィン１８を水と置換したり、その後にグラウト材１９と置換したりするために、液体注入管５０と液体排出管５１とが設けられている。
【００３３】
前記パラフィン１８の充填要領は、図６に示されるように、単位エレメント１Ａを床面に立てて、最初に砂５２を所定高さまで凹型継手１４〜１７に充填した後、溶解したパラフィン１８を流し込むことにより、凹型継手１４〜１７内の中央部分に充填することが可能である。充填したパラフィン１８が硬化したならば単位エレメント１Ａを上方に引き上げるようにすれば、砂５２は簡単に撤去することができ、凹型継手１４〜１７の中央部分のみにパラフィン１８を充填することが可能である。
【００３４】
前記凹型継手１４〜１７に充填したパラフィン１８が、推進中に過大な水圧等により移動したりしないようにするために、図７に示されるように、凹型継手１４〜１７の内面に拡幅部１４ａ、１４ｂを設けるようにすると、プラグ効果により水圧によるパラフィン押出しへの抵抗力を増大させることができるため望ましい。
【００３５】
一方、前記後行エレメント２は、図８に示されるように、頂版２０、底版２１及び側壁２２、２３によって構成される台形断面のエレメントであり、四隅にそれぞれ先行エレメント１の凹型継手１４〜１７に挿入される板状（鋼製）の凸型継手２４〜２７を備えている。
【００３６】
前述のように、本発明では、先行エレメント１の凹型継手１４〜１７をコ字状断面の継手とし、前項後行エレメントの凸型継手２４〜２７を板状の継手として前記コ字状断面の凹型継手に差し込むようにした継手構造を採用しているため、長距離推進による施工誤差を十分に吸収することが可能となっている。
【００３７】
〔推進用掘進機３，４の構造〕
前記先行エレメント１の推進設置時に先頭に装備される掘削機３（以下、先行エレメント用掘削機という。）は、前面部分に、図９に示されるように、先行エレメント１の断面形状で掘削するために、回転式掘削ヘッド３０と、遊星カッター３１、３１…と、サブカッター３２とを備えたカッター部を備える。また、前面部分に、掘削面の四隅に前記凹型継手１４〜１７を含む領域を掘削するための継手部カッター３３〜３６が装備されている。具体的には、先行エレメント用掘削機４の四隅にそれぞれ、３方向に伸びるスポーク状の掘削アームからなる継手カッター３３〜３６が装備されている。
【００３８】
一方、前記後行エレメント２の推進設置時に先頭に装備される掘削機４（以下、後行エレメント用掘削機という。）は、前面部分に、図１０に示されるように、後行エレメント２の断面形状で掘削するために、回転式掘削ヘッド４０と、遊星カッター４１、４１…と、サブカッター４２、４２…とを備えたカッター部を備える。また、後行エレメント用掘削機４の後方側には、四隅にそれぞれ継手部補助カッター４３、４３…を備える。この継手部補助カッター４３は、図８に示されるように、電動機によって駆動される水平板状の回転式カッターであり、前記先行エレメント１の凹型継手１４〜１７の開口部近傍を掘削する。前記先行エレメント用掘削機３の継手部カッター３３〜３６によって掘削された領域は置換材９によって置換されるが、その後に後行エレメント用掘削機４を掘進させた際に、前記置換材９によって置換された領域が荒らされ、この領域に土砂が肌落ちし、前記凸型継手２４〜２７による推進力の増大を招く可能性があるため、後行エレメント用掘削機４に前記継手部補助カッター４３、４３…を設けておき、前記凹型継手１４〜１７の開口部近傍の土砂を粉砕するようにする。
【００３９】
〔地中外殻構造体６０の構築手順〕
先ず、最初に前述した先行エレメント１、１…を推進工法により地中に設置する。発進部から先行エレメント用掘削機３を発進させるとともに、この掘削機３の後部に所定長さの先行エレメント１（単位エレメント１Ａ）を順次継ぎ足しながら後続させ、かつ発進部に設置された元押しジャッキにより先行エレメント１の後部から推力を与えるようにする。
【００４０】
前記先行エレメント１の推進設置時に、図９(A)に示されるように、前記先行エレメント用掘削機３に前記先行エレメント１を後続させながら地中に設置する際、前記継手部カッター３３〜３６によって前記凹型継手１４〜１７を含む領域を掘削した直後に、この掘削領域に掘削機内部から置換材９を注入し、置換材９によって置き換える。
【００４１】
前記置換材９としては、低強度性能と、掘削壁崩壊防止性能と、止水性能とを備えた材料が好適に用いられる。例えば、ベントナイト、粘土、スラグ微粉末又はセメント、ポリマー、流動化剤等をそれぞれ所定割合で配合することにより、前記性能を備えるようにすると同時に、水中不分離性、非圧縮性、高流動性を備えた材料とする。この材料の目標強度は概ね1.0〜2.0(N/m2)程度とするのが望ましい。また、スラグ微粉末やセメントを適量配合することにより自硬性を有し、施工完了後に徐々に強度を増すようにすることが望ましい。
【００４２】
また、先行エレメント１の凹型継手１４〜１７内に充填してあるパラフィン１８は、次工程で後行エレメント２の凸型継手２４〜２７を先行エレメント１の凹型継手１４〜１７に嵌合させた状態で推進させる関係上障害になるため、後行エレメント２の推進設置作業前に撤去する。パラフィン１８は５８℃で融解するため、その撤去作業は、図１２に示されるように、温水又はスチームを液体注入管５０から注入すると同時に、融解したパラフィン１８は比重の関係で上層側に浮くため液体排出管５１から排出するようにしてパラフィン１８を温水又はスチームによって置換する。注入した温水又はスチームは温度がその後低下し水となって凹型継手１４〜１７内に充填される。なお、パラフィン１８の撤去作業は、後行エレメント２の推進作業前であれば任意の時期に行うことができる。先行エレメント１の推進設置作業を終えた時に行っても良いし、推進中に行ってよい。推進中は、発進部に近い箇所で１又は幾つかのパラフィン１８が存在していれば漏水は防止できるため、それ以外のパラフィン１８については、推進が進んだ段階でパラフィン１０を撤去しても問題はない。
【００４３】
設置を終えた先行エレメント１の端部には、図１３(A)に示されるように、上部及び下部に補強板５３、５４を取り付けるとともに、凹型継手１４〜１７部位には止水のためのパッキン５５を設置する。このパッキン５５には、次工程で推進設置される後行エレメント２の凸型継手２４〜２７が挿入できるように切り込み５５ａが形成されている。
【００４４】
以上の要領により、すべての先行エレメント１，１…の設置作業が完了したならば、次に隣接する二つの先行エレメント１，１の間に前記後行エレメント２を推進工法により設置する。
【００４５】
先ず、発進部において、図１３(B)に示されるように、後行エレメント２の発進箇所にエントランスパッキン５６を設置して、後行エレメント２の外周面から発進部側に地下水が漏水するのを防止する。
【００４６】
次に、前記先行エレメント１の設置要領と同様に、発進部から後行エレメント用掘削機４を発進させるとともに、この掘削機４の後部に所定長さの後行エレメント２（単位エレメント２Ａ）を順次継ぎ足しながら後続させ、かつ発進部に設置された元押しジャッキにより後行エレメント２の後部から推力を与えるようにする。この際、後行エレメント２の凸型継手２４〜２７は設置済みの先行エレメント１，１の凹型継手１４〜１７内に嵌合させた状態で推進させるようにする。
【００４７】
前記後行エレメント２を設置済みの先行エレメント１，１の間に設置する作業が完了したならば、先行エレメント１の凹型継手１４〜１７内にグラウト材１９を充填する。グラウト材１９の充填作業は、図１４に示されるように、液体注入管５０からグラウト材１９を注入すると同時に、凹型継手１４〜１７内に充填されている水を液体排出管５１から排出させる。グラウト材１９の方が水よりも比重が大きく下側に存在することになるため、液体排出管５１からグラウト材１９が排出されたことを確認してグラウト材１９の充填を完了する。
【００４８】
前記先行エレメント１，１…と後行エレメント２，２…とを地中に設置するとともに、グラウト材１９の充填を完了した状態の継手部断面を図１５に示す。
【００４９】
同図に示されるように、先行エレメント１の凹型継手１６に対して、後行エレメント２の板状の凸型継手２７が挿入された状態となっているとともに、その外部（地山側）には、置換材９によって置換された領域が存在している。また、前記先行エレメント１の凹型継手１６内にはグラウト材１９が充填されており、各エレメント１，２間の止水が確保されている。
【００５０】
次に、図１６に示されるように、先行エレメント１の側壁１２，１３と、後行エレメント２の側壁２２，２３とを取り外し（主桁は残置し、スキンプレートのみを撤去）、これら側壁間に存在している土砂を手作業によって撤去し、周方向に各エレメント１，２間を連通させるようにする。
【００５１】
次いで、図１７に示されるように、隣接するエレメント１，２同士を上部及び下部に配設した複数の鋼棒５７、５７…、好ましくはＰＣ鋼棒により相互に連結し、エレメント１，２同士を剛結する。なお、前記鋼棒５７、５７…はエレメントの幅方向に沿って所定間隔が多数設置するようにする。また、同図に示されるように、前記先行エレメント１の凹型継手１４〜１７と、前記後行エレメント２の凸型継手２４〜２７との嵌合部の内面側に防水シート５８を張設して二重の止水構造としてもよい。
【００５２】
以上の工程が完了したならば、図１８に示されるように、エレメント内部にコンクリートを充填して構造体６０を構築した後、この構造体６０の内部の土砂を掘削することにより地中に外殻構造体を構築する。
【００５３】
〔第２形態例〕
上記第１形態例では、角型鋼殻エレメント１…、２…（以下、単にエレメントという。）の割り付けに当たって、図１に示されるように、多数の角型鋼殻エレメント１…、２…の内、一つ置きの角型鋼殻エレメントを先行エレメント１、１…（着色で示したエレメント）として割り付け、好ましくはすべての先行エレメント１、１…を設置した後、隣接する二つの先行エレメント１、１の間に設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメント２、２…（白抜きで示したエレメント）として割り付けるようにしたが、図１９に示されるように、角型鋼殻エレメント１’の設置手順は、隣接方向に並び順とする場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。
【００５４】
この場合は、角型鋼殻エレメント１’は、隣接する２つの角型鋼殻エレメントの内、先順で設置される角型鋼殻エレメントを先行エレメントとし、後順で設置される角型鋼殻エレメントを後行エレメントとする。すなわち、角型鋼殻エレメント１’は、先行エレメントとなるし、後行エレメントともなる。各角型鋼殻エレメント１’は、図２０に示されるように、左右の一方側（設置順序方向の下流側）に後行エレメント側に開口を向けたコ字状断面の凹型継手１５、１７を備えているとともに、左右の他方側（設置順序方向の上流側）に先行エレメント側に前記凹型継手１５、１７内に挿入される板状の凸型継手２４、２６を備えている。
【００５５】
本第２形態例において使用する推進用掘削機３’は、図２１に示されるように、前記凹継手１５、１７に対応する部位に、該継手を含む領域を掘削するための継手部カッター３４，３６が装備されている掘削機とする。
【００５６】
施工要領は、前記角型鋼殻エレメント１’を推進設置する前に、単位エレメント毎に凹型継手１５、１７内の一部又は全部にパラフィン１８を充填することにより地下水が凹型継手１５、１７内を流路として発進部側に漏水しないように止水を図っておき、
前記角型鋼殻エレメント１’（後行エレメント）の凸型継手２４、２６を設置済みの角型鋼殻エレメント１’（先行エレメント）の凹型継手１５、１７内に嵌合させた状態とし、前記推進用掘進機３’に後続させながら地中に設置する工程において、前記先行エレメントの凹型継手１５、１７内に充填してあるパラフィンを前記後行エレメントの施工前に、凹型継手１５、１７内に温水又はスチームを送り込んでパラフィン１８を溶解させ撤去するとともに、凹型継手１５、１７内に水を充填した状態とした後、前記後行エレメントの設置を行い、その後、前記後行エレメントの設置後に前記凹型継手１５、１７内にグラウト材を注入することにより充填水をグラウト材によって置換して各エレメント間の止水を行う。
【００５７】
その後は、前記第１形態例と同様に、図１６に示されるように、角型鋼殻エレメント１’の側壁を取り外し（主桁は残置し、スキンプレートのみを撤去）、これら側壁間に存在している土砂を手作業によって撤去し、周方向に各角型鋼殻エレメント１’、１’間を連通させるようにする。
【００５８】
次いで、図１７に示されるように、隣接する角型鋼殻エレメント１’、１’同士を上部及び下部に配設した複数の鋼棒５７、５７…、好ましくはＰＣ鋼棒により相互に連結し、エレメント１，２同士を剛結する。
【００５９】
以上の工程が完了したならば、図１８に示されるように、エレメント内部にコンクリートを充填して構造体６０を構築した後、この構造体６０の内部の土砂を掘削することにより地中に外殻構造体を構築する。
【００６０】
〔他の形態例〕
(1)上記第１形態例では、すべての先行エレメント１，１…を設置した後、先行エレメント１，１の間に後行エレメント２を設置する手順としたが、後行エレメント２は両側の先行エレメント１，１の設置が完了していれば、それらの間に設置することが可能であるため、すべての先行エレメント１，１…の設置が完了する前の任意の時期に設置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…先行エレメント、２…後行エレメント、３…先行エレメント用掘削機、４後行エレメント用掘削機…、５…パッキン、６…補助パッキン、９…置換材、１０・２０…頂版、１１・２１…底版、１２・１３・２２・２３…側壁、１４〜１７…凹型継手、１９…グラウト材、２４〜２７…凸型継手、３３〜３６…継手部カッター、４３…継手部補助カッター、５７…鋼棒、５８…防水シート、６０…構造体
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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