(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向、厚み方向及び幅方向を有する湾曲棒状である切削可能化部材を有し、切削可能化部材の周方向が湾曲するものであり、周方向の両端には厚肉部が形成され、厚肉部同士の間には厚肉部よりも厚み方向に薄い薄肉部が形成され、薄肉部によって湾曲の内側には凹部が形成されており、
切削可能化部材を凹部が内側となるように地中壁の切削可能化領域に配置して、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行うことができることを特徴とするシールド工法用壁部材。
【請求項２】
厚み方向に積層される積層板を用いて形成されるものであり、厚肉部は薄肉部に対して積層される積層板の枚数を多くして形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシールド工法用壁部材。
【請求項３】
積層板は長繊維補強されたポリウレタン発泡樹脂成形体が用いられ、前記繊維は周方向に配向していることを特徴とする請求項２に記載のシールド工法用壁部材。
【請求項４】
地中壁の切削可能化領域以外の領域は補強部材によって補強されるものであり、切削可能化部材の周方向の両端には補強部材に連結するための連結部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシールド工法用壁部材。
【請求項５】
所定の方向に配向するように長繊維補強された樹脂成形体であって繊維の配向方向に長い切削可能化部材と、切削可能化部材の両端に設けられる連結部材とを有し、切削可能化部材には厚肉部と、厚肉部同士の間には厚肉部よりも厚み方向に薄い薄肉部が形成され、薄肉部によって凹部が形成されており、
切削可能化部材を凹部が内側となるように地中壁の切削可能化領域に配置して、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行うことができることを特徴とするシールド工法用壁部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のシールド工法用壁部材を用いて形成されたことを特徴とする地中壁。
【請求項７】
請求項６に記載の地中壁を形成し、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行うことを特徴とするシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法に用いられる地中壁、及びその壁に使用されるシールド工法用壁部材、さらに、これら用いて行われるシールド工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トンネル等を形成するのに、シールド掘削機を使用するシールド工法が用いられている。
このシールド工法は、まず出発点となる場所に発進立坑を形成して、地上からトンネルを形成する深さまで垂直に掘る。そして、そこにシールド掘削機を降ろし、シールド掘削機を用いて水平にトンネルを掘り進んでいく。また、トンネルの終点や所定の中間地点に、発進立坑と同様な到着立坑を設けて、その立坑にシールド掘削機を到着させて行われる。
【０００３】
発進立坑などの立坑には、地下水の噴出や地盤の崩れ等が発生しないように地中壁が形成されている。この地中壁は、内側にかかる圧力を受けるものであるが、シールド掘削機の発進時や到達時には、掘削できるようにしなければならない。
また、トンネルに分岐を形成する場合も、トンネルの壁の内側から外側に、又は、外側から内側に掘り進むため、シールド掘削機の掘削ができるようにしなければならない。
そして、このような地中壁を形成する技術が特許文献１などに開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２３７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような地中壁が、鉄筋で補強したコンクリートである鉄筋コンクリートなどで形成したものを用いられる場合がある。そして、シールド掘削機が通過する領域である発進到達領域には、鉄筋などを用いて補強することができないので、かかる領域に高強度であって掘削可能な材料を用いて補強される。
高強度であって掘削可能な材料としては、特許文献１などに記載された繊維強化樹脂などを用いることができる。
【０００５】
発進到達領域はシールド掘削機が通過する領域であるので、ある程度広い面積となる。そしてかかる領域に長尺状の部材を用い、この長尺状の部材の両端を鉄筋などと連結して固定することとなる。したがって、この長尺状の部材は梁のような設置状態で補強される。
【０００６】
上記のような地中壁の場合、コンクリート部分と長尺状の部材との間でずれを防止することが望ましい。このため、長尺状の部材の表面を凹凸状としたり、段部を形成する方法がある。しかし、表面を凹凸状とする方法では加工が複雑になりやすく、また、段部を設けると部分的に厚みが変化して、曲げやせん断によって材料が受ける応力が変化し、大きな応力がかかる部分の強度が低下するおそれがあった。
【０００７】
また、繊維強化樹脂等を用いた場合には、繊維の配向方向には他の方向よりも補強効果が特に大きいので、曲げ強さをより大きくすることができる。そのため、厚みが一様である板状のものなどを用いたのでは、せん断力が小さい部分の厚みを、大きなせん断力がかかる部分に合わせることになり、全体が大きくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、シールド掘削機によって掘削可能であり、地中壁を補強することが可能なシールド工法用壁部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、周方向、厚み方向及び幅方向を有する湾曲棒状である切削可能化部材を有し、切削可能化部材の周方向が湾曲するものであり、周方向の両端には厚肉部が形成され、厚肉部同士の間には厚肉部よりも厚み方向に薄い薄肉部が形成され、薄肉部によって湾曲の内側には凹部が形成されており、切削可能化部材を凹部が内側となるように地中壁の切削可能化領域に配置して、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行うことができることを特徴とするシールド工法用壁部材である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、厚肉部と薄肉部とが設けられ、凹部が形成された切削可能化部材を有し、切削可能化部材を凹部が内側となるように地中壁の切削可能化領域に配置されるものであるので、シールド掘削機によって掘削可能であり、地中壁を補強することが可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、厚み方向に積層される積層板を用いて形成されるものであり、厚肉部は薄肉部に対して積層される積層板の枚数を多くして形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシールド工法用壁部材である。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、厚み方向に積層される積層板を用いて形成されるものであり、厚肉部は薄肉部に対して積層される積層板の枚数を多くして形成されたものであるので、厚肉部や薄肉部の形成を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、積層板は長繊維補強されたポリウレタン発泡樹脂成形体が用いられ、前記繊維は周方向に配向していることを特徴とする請求項２に記載のシールド工法用壁部材である。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、積層板は長繊維補強されたポリウレタン発泡樹脂成形体が用いられ、前記繊維は周方向に配向しているので、より高強度としながら、シールド掘削機による地中壁の貫通を行うことが可能である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、地中壁の切削可能化領域以外の領域は補強部材によって補強されるものであり、切削可能化部材の周方向の両端には補強部材に連結するための連結部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシールド工法用壁部材である。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、切削可能化部材の周方向の両端には補強部材に連結するための連結部材が設けられているので、シールド工法用壁部材と補強部材との連結を容易に行うことができる。
【００１７】
本発明は湾曲していない切削可能化部材にも適用することができる。
すなわち、請求項５に記載されている発明のように、所定の方向に配向するように長繊維補強された樹脂成形体であって繊維の配向方向に長い切削可能化部材と、切削可能化部材の両端に設けられる連結部材とを有し、切削可能化部材には厚肉部と、厚肉部同士の間には厚肉部よりも厚み方向に薄い薄肉部が形成され、薄肉部によって凹部が形成されており、切削可能化部材を凹部が内側となるように地中壁の切削可能化領域に配置して、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行うことができることを特徴とするシールド工法用壁部材を用いることができる。
【００１８】
そして、上記した請求項１〜５のいずれかに記載のシールド工法用壁部材を用いて地中壁を形成することができる（請求項６）。
また、請求項６に記載の地中壁を形成し、シールド掘進機が地中壁の切削可能化領域を貫通して発進又は到達を行い、シールド工法を行うことができる（請求項７）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のシールド工法用壁部材によれば、シールド掘削機によって掘削可能であり、地中壁を補強することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における地中壁を示した斜視図である。図２は、本発明の地中壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した模式図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、本発明のシールド工法用壁部材を示した斜視図である。図５は、図１に示す地中壁の断面斜視図である。
【００２１】
本発明の第１の実施形態における地中壁１は、図１に示されている。そして、地中壁１は地中に設けられる壁であり、シールド工法に用いる際に形成される立坑の壁となるものである。地中壁１は、地面９１に設けられて地下に位置している。また、地中壁１の内側には空間９２が設けられている。
【００２２】
そして、地中壁１を用いてシールド工法により、トンネル９０を形成することができる。これは、図２に示されるように、この地中壁１をトンネル９０の出発点と到着点に設け、シールド掘削機９５を出発点側の地中壁１内の空間９２に降ろし、シールド掘削機９５で掘削しながら、到着点側の地中壁１までトンネル９０を形成するものである。
【００２３】
地中壁１は、コンクリート製であり、図３に示されるように、コンクリート部１２が強度部１３によって補強されている。強度部１３はシールド工法用壁部材１０と鉄筋である補強部材１１とからなり、シールド工法用壁部材１０と補強部材１１とは地中壁１の内部に配置している。
また、地中壁１は円筒形状であり、空間９２の断面形状は円形であり、地中壁１の上方は開口９４が形成され、他の部分は土砂９７によって囲まれている。
【００２４】
また、図１などに示されるように、地中壁１にはシールド工法の際に発進又は到達する位置である発進到達部９６を有しているが、この位置は、後述するように、切削可能化領域２０に合わせられている。また、この切削可能化領域２０の外径は、シールド掘削機９５の外径より大きく、シールド掘削機９５が掘削する範囲より大きく、はみ出ない大きさである。
【００２５】
地中壁１は、シールド工法用壁部材１０及び補強部材１１を、コンクリートに埋設して形成されるが、後述するシールド工法用壁部材１０の切削可能化部材４０が配置される領域である切削可能化領域２０は、ほぼ円形の形状となっている。
【００２６】
図４に示されるように、シールド工法用壁部材１０には、切削可能化部材４０と連結部材４１が設けられている。
切削可能化部材４０は、積層板４０ｂを積層して形成されるものである。そして、この積層板４０ｂはシールド掘削機９５で掘削できる材質であり、切削可能化部材４０が配置されていてもシールド掘削機９５が通過することができる。積層板４０ｂの具体的な材質は、長繊維強化ポリウレタン発泡樹脂であり、強度に優れるものである。
また、積層板４０ｂは、周方向Ｒに長く、厚み方向Ｔに薄い長尺板であり、積層板４０ｂの積層方向が厚み方向Ｔとなるように積層されている。
【００２７】
切削可能化部材４０は湾曲している湾曲棒状で周方向Ｒに長く、また、その曲率は、図３に示されるように、地中壁１の円筒形状に合わせられている。そして、切削可能化部材４０は周方向Ｒ、厚み方向Ｔ、幅方向Ｗを有しており、周方向Ｒが湾曲する形状となっており、湾曲の内外が厚み方向Ｔとなっている。
【００２８】
切削可能化部材４０の周方向Ｒの両端付近には、厚肉部４２が形成されている。厚肉部４２は他の部分よりも厚み方向Ｔに厚くなっている部分である。そして、厚肉部４２の間には、厚肉部４２よりも薄い薄肉部４３が形成されている。
この厚肉部４２は、薄肉部４３に対して、積層される積層板４０ｂの枚数を多くして形成されるものである。そして、厚肉部４２の積層板４０ｂは、薄肉部４３よりも湾曲の内側に多く積層されて厚肉部４２の内側が突出して突出部４２ａが形成され、また、薄肉部４３の湾曲の内側に凹部４３ａが形成される。
【００２９】
そして、切削可能化部材４０には、湾曲の外側と内側に位置する面である外側面５０、内側面５１、周方向Ｒの両端に位置する端面５２、５３、幅方向Ｗの両側に位置する面である側面５４、５５が形成され、また、厚肉部４２と薄肉部４３の境界に位置する段状部５６、５７と、段状部５６、５７と端面５２、５３の間に位置する突出面５８、５９が形成されている。
【００３０】
厚肉部４２の積層板４０ｂは、突出面５８、５９側ほど周方向Ｒの長さが短くなっており、段状部５６、５７は傾斜状となっている。そのため、強度部１３を配置した後に、コンクリートを流し込む際に、段状部５６、５７付近へ流れ込みやすくすることができ、また、地中壁１の外側から圧力がかかった場合に、段状部５６、５７での応力集中の発生を低減させることができる。
【００３１】
厚み方向Ｔの任意の位置の層は、１枚の積層板４０ｂによって構成してもよく、複数の積層板４０ｂによって構成してもよい。なお、複数の積層板４０ｂを用いた場合、隣接する層との間で、境界部分の位置を互い違いにするなどして、他の層の境界部分の位置と異なるようにすることにより、強度低下を防止することができる。
【００３２】
また、長繊維強化ポリウレタン発泡樹脂である積層板４０ｂの繊維の配向方向は、周方向Ｒである。そのため、周方向Ｒの曲率を変える方向に曲げ応力が作用した場合にも強度が高い。
そして、切削可能化部材４０を製造する場合、連続成形で平板状のものを製造した後、これを所定の長さに切断して、積層板４０ｂを製作し、さらにこれを湾曲状態となるようにしながら積層板４０ｂ同士を接着するなどして固定して行われる。
【００３３】
連結部材４１は、切削可能化部材４０の周方向Ｒの端部に固定されている金属製の棒状の部分である。そして、連結部材４１は切削可能化部材４０の両端にそれぞれ設けられ、切削可能化部材４０の端面５２、５３から突出している。
そして、連結部材４１は、補強部材１１と固定され、シールド工法用壁部材１０と補強部材１１とが一体状となって地中壁１の補強が行われる。この固定は、現場で溶接などにより行われる。
なお、連結部材４１の切削可能化部材４０への固定は特に限定されるものでないが、端面５２、５３に形成された穴に挿入して行うことができる。
【００３４】
地中壁１は、シールド工法用壁部材１０を、コンクリートに埋設して形成される。このシールド工法用壁部材１０の厚み方向の位置は、図３に示されるように、地中壁１の外側寄りである。
そして、図５に示されるように、シールド掘削機９５が通過する領域である切削可能化領域２０には、強度部１３の内、シールド工法用壁部材１０の切削可能化部材４０が配置される。この切削可能化領域２０は、シールド掘削機９５に合わせられてほぼ円形の形状である。
【００３５】
シールド工法用壁部材１０の配置は、外側面５０を外側に、内側面５１を内側（空間９２側）にして、側面５４が上に配置されるようにして行われる。そして、複数のシールド工法用壁部材１０を上下方向に配列して、切削可能化領域２０を形成する。切削可能化領域２０には、連結部材４１や補強部材１１が配置しないようにすればよいので、本実施形態の切削可能化領域２０のように、円形状である場合には、最上部や最下部に配置されるシールド工法用壁部材１０を他のものよりもやや短くすることができる。
【００３６】
また、連結部材４１は切削可能化部材４０の両端にのみ設けられて、補強部材１１と固定され、切削可能化部材４０は、連結部材４１を介して補強部材１１と連結されているので、地中壁１に外側から力が作用した場合、切削可能化部材４０には均等荷重を両端で支える梁に近い状態の応力状態となる。そして、このような応力状態の場合、端面５２、５３から少し離れたところに曲げ応力が０となる所があるが、段状部５６、５７がその近傍に配置するようにすることにより、段状部５６、５７における変形を小さくすることが可能である。
【００３７】
そして、シールド工法用壁部材１０と補強部材１１からなる強度部１３は、図３に示されるように、地中壁１の周方向Ｒを一周しており、また、地中壁１の上から下まで全体を補強している。
また、強度部１３の厚み方向Ｔの位置は外側寄りであり、コンクリート部１２は、強度部１３の外側よりも内側の方が厚い状態となっている。
【００３８】
なお、強度部１３の補強部材１１の形状などの構造は、鉄筋コンクリートに用いられる公知のものを用いることができる。また、シールド工法用壁部材１０の連結部材４１との固定も公知の方法を用いることができる。
【００３９】
地中壁１の形成は、地中に円筒状の穴を形成し、この穴にシールド工法用壁部材１０を配置した後、コンクリートを充填して固化させ、コンクリート部１２を形成することにより行われる。さらに、地中壁１の内側を掘削して空間９２を形成して立坑となる。
【００４０】
地中壁１を形成する際の強度部１３の配置の方法は、シールド工法用壁部材１０と補強部材１１とを全て組み立てた状態で円筒状の穴に進入させることもできるが、下側に配置される部分から徐々に組立ながら、進入させることもできる。
【００４１】
そして、完成した地中壁１は、強度部１３によって補強されているので、強度が高い。また、凹部４３ａにコンクリート部１２が入り込んで、シールド工法用壁部材１０とコンクリート部１２とのずれが発生しにくい。さらに、切削可能化部材４０の両端に厚肉部４２が形成されているので、大きなせん断力が発生する端面５４、５５付近の強度を確保することができる。
【００４２】
上記した地中壁１を用いて、シールド工法により、トンネル９０を形成する場合、シールド掘削機９５を地中壁１の空間９２に降ろし、発進到達部９６からトンネル９０を掘り進む。発進到達部９６は地中壁１の切削可能化領域２０であるので、そのまま、シールド掘削機９５によって掘り進むことができる。
【００４３】
発進到達部９６からトンネル９０を掘り進むが、トンネル９０の終点にも、図２に示すように、地中壁１が形成されている。終点側の地中壁１にも切削可能化領域２０が形成されており、ここをシールド掘削機９５が地中壁１を貫通して地中壁１の内部に移動し、トンネル９０が完成する。
【００４４】
このように、本実施形態のシールド工法用壁部材１０を用いた地中壁１を用いて、シールド工法を行うことにより、シールド掘削機９５によって掘削可能としながら、地中壁１を補強することができる。
【００４５】
上記したシールド工法用壁部材１０の切削可能化部材４０は湾曲したものであったが、湾曲していないものでも良く、直線状である棒状のものであっても良い。なお、この場合、上記した実施形態と同様に、長繊維補強されたポリウレタン発泡樹脂成形体を用いることができ、繊維の配向方向に長いものとし、その両端に連結部材４１を設ける。そして、切削可能化部材４０には厚肉部４２と、厚肉部４２同士の間には厚肉部４２よりも厚み方向に薄い薄肉部４３が形成して凹部４３ａを設け、切削可能化部材４０を凹部４３ａが内側となるように地中壁１の切削可能化領域２０に配置する。
【００４６】
上記した実施形態の地中壁１では、コンクリートで形成されるコンクリート部１２を有しているが、モルタルなどを用いることができる。
また、上記した実施形態のシールド工法用壁部材１０の補強部材１１には鉄筋が用いられていたが鉄骨などの他のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態における地中壁を示した斜視図である。
【図２】本発明の地中壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明のシールド工法用壁部材を示した斜視図である。
【図５】図１に示す地中壁の断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    地中壁
１０  シールド工法用壁部材
１１  補強部材
１３  強度部
２０  切削可能化領域
４０  切削可能化部材
４０ｂ  積層板
４２  厚肉部
４３  薄肉部
４３ａ  凹部
９５  シールド掘削機
Ｒ    周方向
Ｔ    厚み方向
【図１】
0004741941.tif 000002
【図２】
0004741941.tif 000003
【図３】
0004741941.tif 000004
【図４】
0004741941.tif 000005
【図５】
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