(57)【要約】【課題】推進管の発進部および到達部の地盤改良を、特に大規模な地盤改良を必要とせず、きわめて簡易に行うことができる推進管の発進・到達部の凍結工法および凍結工用セグメントを提供する。【解決手段】推進管の発進部または到達部の地山８に、推進管２が貫通可能なコイル状に形成された冷却管または切削可能な材質からなる冷却管７を袋５に入れて内蔵した凍結工用セグメント３を設置する。袋５の中に固化材６を充填することにより袋５を膨張させて冷却管７とともに地山８に形成した中空部４内に突出させる。そして、固化材６が固化した後、冷却管７にブラインを循環させる。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填し、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とする推進管の発進・到達部の凍結工法。
【請求項２】
セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填することにより前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部に突出させ、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とする推進管の発進・到達部の凍結工法。
【請求項３】
固化材として繊維補強モルタルを充填することを特徴とする請求項１または２記載の推進管の発進・到達部の凍結工法。
【請求項４】
推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋の中に設置されてなることを特徴とする凍結工用セグメント。
【請求項５】
袋に固化材を充填してなることを特徴とする請求項４記載の凍結工用セグメント。
【請求項６】
推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記袋は固化材を充填することにより膨張して前記地山に形成された空洞部に突出するように内蔵され、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋とともに前記中空部に突出するように内蔵されてなることを特徴とする凍結工用セグメント。
【請求項７】
袋および冷却管を中空部に突出させる弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の凍結工用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法および本工法で用いられる凍結工用セグメントに関し、例えばパイプルーフ工法によって大断面トンネルを構築するに際し、並行に掘進されたシールド孔間に山止め工として設置される推進管の発進部または到達部において実施されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
非開削工法による地下構造物の構築工法として、例えば図６に図示するように、シールドを地中に押し進めて円形または矩形断面のシールド孔２０，２１を並行に掘進した後、このシールド孔２０と２１間に中間部の山止め工として複数の推進管（鋼管）２２をに架け渡し、その内側２３を掘削して中間部を拡幅する、いわゆるパイプルーフ工法が知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
本工法において、推進管２２は先端側に掘削機を備え、一方のシールド孔２０側から他方のシールド孔２１側に推進させてシールド孔２０と２１間に設置し、推進管２２の両端は発進側および到達側の両方においてシールド孔２０と２１にそれぞれ貫通させている。
【０００４】
この場合、シールド孔２０および２１のセグメントを掘削機によって直接切削することはできないことから、セグメントの一部を撤去してシールド孔２０と２１の側部に孔を設け、そこに推進管２２の端部をそれぞれ貫通させている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−１０２９５５号公報
【特許文献２】
特公平７−７６５０７号公報
【特許文献３】
特開平７−８１４８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、推進管の発進部と到達部の施工に際しては、セグメントを一部撤去しても周囲の土砂や地下水がシールド孔内に流入するのを防止し、安定した状態で施工できるように、周囲の地山を予め地盤改良する必要があった。
【０００７】
従来、この種の地盤改良には高圧噴射攪拌工法や凍結工法などが用いられているが、特に高圧噴射攪拌工法は地上から行う必要があるため、工事が大規模になりやすい等の問題があった。
【０００８】
また、凍結工法はシールド孔の内側からも施工は可能であるが、特に粘性土地盤の場合、凍上・解凍沈下および凍結による膨張圧がシールド孔のセグメントに悪影響を及ぼすおそれがあった。また、いずれの方法も工期の長期化、工事費の高騰が免れない等の課題があった。
【０００９】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に大規模な地盤改良を必要とせず、推進管の発進部および到達部の地盤改良を簡易に行うことができる推進管の発進・到達部の凍結工法および凍結工用セグメントを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填し、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明は、推進管の発進部または到達部の地山に対して、簡易な凍結工によって地盤改良を行うことにより、セグメントを推進管が貫通する際の、推進管の周囲からセグメントの内側に土砂や地下水が流入するのを確実に阻止できるようにしたものである。
【００１２】
この場合の冷却管（または凍結管）としては、銅管などの熱伝導率の高い金属製の管から形成されているのがよく、また必要に応じてコイル部分を長くすることで凍結能力を高めることができる。
【００１３】
また固化材は、地山に形成された中空部に直接充填するのではなく、袋に入れて充填することにより、固化材の漏れによる無駄なくし、適切な量の固化材を確実に充填することができる。
【００１４】
また、この場合の固化材としては、推進管が貫通する際に切削し易いように低強度のモルタルまたはスチールファイバー等を混入した繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートがよい。また、袋には麻袋などを用いることができ、特にエア抜き孔を設けておくのが望ましい。
【００１５】
また、推進管の発進部および到達部以外の地山の覆工材には、鋼殻セグメント、ＲＣセグメント、あるいはＰＣセグメント等を用いることができ、また、推進管には角形鋼管や円形鋼管、あるいは楕円形や多角形などの鋼管を用いることができるが、角形鋼管の方が同じ径の円形鋼管より剛性が高く、内空も利用ができるため望ましい。
【００１６】
請求項２記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部又は到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填することにより前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部（余掘り部）に突出させ、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とするものである。
【００１７】
本願発明は、特に袋に固化材を充填することにより、前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部（余掘り部）に突出させた状態で、冷却管にブラインを循環させて地盤改良をおこなうようにしたものである。
【００１８】
この場合においても、固化材は地山に形成された中空部に直接充填するのではなく、袋に入れて充填することにより固化材の漏れをなくし、適切な量の固化材を確実に充填することができる。
【００１９】
また、地山の中空部はシールド孔を掘進する際、シールドのコピーカッター（オーバーカッター）によって必要な深さに余掘りすることにより形成することができる。
【００２０】
請求項３記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、請求項１または２記載の推進管の発進・到達部の凍結工法において、固化材として繊維補強モルタルを充填することを特徴とするものである。なお、固化材として低強度のモルタルやコンクリートを用いることもできる。
【００２１】
本願発明は、セグメントを推進管が貫通する際、推進管の先端に設置された切削機によって切削し易いように袋の中には固化材として繊維補強モルタルを充填するものである。この場合の補強繊維材としては、例えばスチールファイバー等を用いることができる。
【００２２】
また、冷却管として切削可能な材質からなる冷却管が用いられていれば、冷却管はあえて推進管が貫通可能なコイル状に形成されていなくてもよい。
【００２３】
請求項４記載の凍結工用セグメントは、推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋の中に設置されてなることを特徴とするものである。
【００２４】
本願発明は、セグメントに内蔵された冷却管にブラインを循環させることにより、その周囲の固化材およびセグメント周囲の地山を一定範囲にわたって凍結するようにしたものであり、特に地山に中空部を形成するための余掘りを省略することができる。なお固化材は、原則としてセグメントを地山に設置した後に充填するが、予め充填しておいてもよい。
【００２５】
請求項５記載の凍結工用セグメントは、請求項４記載の凍結工用セグメントにおいて、袋に固化材を充填してなることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項６記載の凍結工用セグメントは、推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記袋は固化材を充填することにより膨張して前記地山に形成された空洞部に突出するように内蔵され、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋とともに前記中空部に突出するように内蔵されてなることを特徴とするものである。
【００２７】
本願発明は、セグメントの中に袋とこの袋に入れた冷却管を、地山に形成された中空部に突出できるように予め内蔵しておくことで、地山にセグメントを設置した後、袋と冷却管を中空部に簡単に設置できるようにしたものである。
【００２８】
請求項７記載の凍結工用セグメントは、請求項６記載の凍結工用セグメントにおいて、袋および冷却管を中空部に突出させる弾性部材が取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
冷却管は、袋が膨張すると同時に地山の中空部に突出するように内蔵されているが、本願発明のように、袋および冷却管を中空部に突出させるための弾性部材が取り付けられていることで、袋と冷却管を中空部に確実に突出させることができる。この場合の弾性部材としてはコイルバネやゴムを用いることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、パイプルーフ工法における推進管の発進部と到達部を示し、図において、シールド孔１の地山は複数のセグメントによって覆工され、特に推進管２の発進部と到達部は、例えば図４に図示するような凍結工用セグメント３によってそれぞれ覆工されている。
【００３１】
凍結工用セグメント３は、シールド孔１の円周方向に沿って平行に設置された複数の主桁３ａ，３ａとこの主桁３ａ，３ａ間にシールド孔１の軸方向に沿って平行に設置された複数の縦リブ３ｂ，３ｂとこれら主桁３ａおよび縦リブ３ｂとからなる枠体の地山側に取り付けられたスキンプレート３ｃとを有し、スキンプレート３ｃには推進管２の端部が貫通する開口部３ｄが形成されている。
【００３２】
また、図１（ａ），（ｂ）に図示するように、凍結工用セグメント３が設置された地山８には、所定深さの中空部（余掘り部）４が開口部３ｄに連通して形成され、この中空部４の中に袋５が固化材６を充填することにより膨張させて設置され、さらにこの袋５の中に冷却管７が固化材６に埋設された状態で設置されている。
【００３３】
冷却管７は、推進管２の周囲に推進管２の径よりやや大きい径をしたコイル状に設置され、その両端部７ａと７ｂはともに凍結工用セグメント３の開口部３ｄを貫通し、凍結工用セグメント３の内側に引き出されている。こうして固化材６によって推進管２の周囲が埋められ、かつ固化材６内に冷却管７が埋設されている。
【００３４】
なお、袋５は麻袋などから形成され、また冷却管７は銅管などの熱伝導率の高い金属製の管から形成され、さら固化材６には固化後に掘削機による切削が可能なスチールファイバーモルタル等が用いられている。
【００３５】
そして、このような構成において、冷却管７にその両端部７ａと７ｂからブラインを循環させることによって中空部４内に充填された固化材６およびその周囲の地山８を一定範囲に渡って凍結させることができ、これにより凍結工用セグメント３に推進管２を貫通させても、推進管２の周囲から地下水や土砂がシールド孔１内に流入することはない。
【００３６】
なお、袋５と冷却管７は、例えば図２（ａ），（ｂ）および図４に図示するように、凍結工用セグメント３内に予め内蔵されている。
【００３７】
この場合、スキンプレート３ｃに形成された開口部３ｄの周囲に主桁３ａ，３ａと縦リブ３ｂ，３ｂとからなる矩形状の枠が形成され、その内側に底板３ｆを取り付けることにより袋５と冷却管７を内蔵するための収納部が形成され、この収納部内に袋５とこの袋５に入れて冷却管７がそれぞれ内蔵され、冷却管７の両端部７ａと７ｂのみが底板３ｆを貫通してセグメント３の内側に引き出されている。また、開口部３ｄに上蓋３ｈが取り付けられている。
【００３８】
なお、底板３ｆと上蓋３ｈは推進管２の先端部に設置された掘削機による切削が容易なようにＦＲＰ等から形成されている。
【００３９】
このような構成において、袋５と冷却管７を地山に形成された中空部４内に突出させるには、凍結工用セグメント３の内側から袋５に固化材６を充填すると、袋５は膨張して上蓋３ｈを中空部４側に押し出し、開口部３ｄから中空部４内に突出する。同時に袋５内の冷却管７が袋５内に入れられたまま開口部３ｄから中空部４内に突出する。
【００４０】
次に、本願発明の推進管の発進・到達部の凍結工法を推進管の発進部に対して行う場合について説明する。
▲１▼    最初に、シールド孔１を掘進する。その際、推進管２の発進部となる部分の地山８を余掘りして所定深さの中空部４を形成する。なお、この場合の中空部４はシールド（図省略）の面板に設置されたコピーカッター（オーバーカッター）を用いて行う。
▲２▼    次に、中空部４が形成された部分の地山に凍結工用セグメント３を組み込む。そして、シールド孔１の内側から袋５の中に固化材６を充填することにより、袋５は膨張させて冷却管７とともに中空部４内に突出させる。
▲３▼    次に、袋５内の固化材６が十分に固化したら冷却管７にブラインを循環させることにより、固化材６および周囲の地山８を凍結することができる。
▲４▼    そして、地山８が十分に凍結したら、凍結工用セグメント３の内側から地山側に推進管２の端部を底板３ｆ、固化材６および上蓋３ｈの順に貫通させて推進管２の推進を開始する。
【００４１】
図５は本願発明の凍結用セグメントの他の例を示し、特にスキンプレート３ｃの内側に形成された収納部に、推進管２が貫通可能なコイル状に形成された冷却管７が袋に充填された固化材６内に埋設された状態で内蔵され、冷却管７の両端部７ａと７ｂのみが凍結用セグメント３の内側に引き出されている。
【００４２】
そして、凍結工用セグメント３を推進管２の発進部または到達部に設置した後、スキンプレート３ｃの内側に内蔵されたままの冷却管７にブラインを循環させるだけで地山８を凍結させることができる。このセグメントによれば地山８に中空部を形成するための余掘りを省略することができる等の効果がある。
【００４３】
なお、冷却管７は袋に入れず、スキンプレート３ｃの内側に形成された収納部に直接設置され、固化材は収納部に直接充填されていてもよい。また、切削可能な材質からなる冷却管が冷却管７として用いられていれば、冷却管７はあえて推進管２が貫通可能なコイル状に形成されていなくてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本願発明は以上説明した通りであり、袋に入れてセグメントに予め内蔵した冷却管を地山に形成された中空部に突出させた後、冷却管にブラインを循環させるだけで、推進管の発進部または到達部の地山に対して凍結工による地盤改良をきわめて簡単に行うことができ、これにより地山に設置されたセグメントに推進管を貫通させる際に、推進管の周囲からセグメントの内側に土砂や地下水が流入するのを確実に阻止することができる。
【００４５】
また、固化材は袋に入れて中空部に充填するので、固化材の無駄を無くし、必要な量の固化材を中空部に確実に充填することができるため、きわめて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は推進管の発進・到達部の断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は推進管の発進・到達部の断面図である。
【図３】パイプルーフ工法を示す断面図である。
【図４】凍結工用セグメントの一部破断斜視図である。
【図５】凍結工用セグメントの他の例を示し、（ａ）はその一部破断斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図６】パイプルーフ工法を示す断面図である。
【符号の説明】
１  シールド孔
２  推進管
３  凍結用セグメント
４  中空部（余掘り部）
５  袋
６  固化材
７  冷却管（凍結管）
８  地山
【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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