(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑から地下にシールドマシンを搬入し、該シールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネルを構築するシールド工法であって、該工法にはセグメント等の建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう作業ヤードから前記立坑上の作業基地まで搬送装置を敷設し、前記作業ヤードから前記搬送装置、前記作業基地及び立坑、前記シールドトンネルを介して前記シールドマシンに至る通路を用いて、前記建設資材を前記作業ヤードから前記シールドマシンまで搬入すると共に、前記シールドマシンにより掘削した掘削土砂を前記作業ヤードまで搬出する工法であって、
前記搬送装置としては、河川敷に沿って敷設されているものか、高架道路または高架鉄道に沿って敷設されているもののいずれかを用いることを特徴とするシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はシールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネルを構築するシールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の切羽密閉型シールドは、都市トンネルの構築において滞水層の掘削安定性や施工の安全性が高く、大口径・大深度・長距離に対しても高い適応性を持っている。しかしながら、三大都市圏を始めとする大都市域では既設構造物の輻輳化や深層化あるいは立坑用地の確保難などから、より一層の大深度化や長距離化が進み、従来のシールド技術の範囲からは大きく外れる事態が生じることも懸念されている。
【０００３】
外径１０ｍ以上のシールドの高速施工実績は、東京湾横断道路シールド工事での平均月推進量１５０〜１８０ｍがあり、これは従来の速度よりも格段に速いものである。そして、これ以上に大口径のシールドトンネルを構築しようとする場合や、これ以上に高速掘進する場合には、掘削土砂の排出量、セグメントや建設資材の搬入量は大幅に増加するため、これらの搬入・搬出作業が課題になる。
【０００４】
例えば、下記条件によりシールドの高速施工を行なうと仮定して、掘削土砂の排出作業と建設資材の搬入作業を試算すると下記の通りになる。
▲１▼施工条件：トンネル外径１５ｍ、掘進延長５０００ｍ、月当たりの工事実施日数２２日、１日当たりの搬入・搬出用車両の搬入・搬出時間８時間、平均月進３００ｍ、セグメント幅１．５ｍで１日当たりのセグメントリング数量９個。
▲２▼土砂搬出用ダンプトラック：１０トン積み、運搬量５．５ｍ3
▲３▼セグメント搬入用トレーラ：４０トン積み、積載可能セグメント個数４ピース
▲４▼試算結果
搬出作業：ダンプトラックの１日当たりの所要台数は５５０台になり、約５２秒に１台のダンプトラックが出入りすることになる。
搬入作業：トレーラの１日当たりの所要台数は２７台になり、約１７．８分に１台のトレーラが出入りすることになる。
【０００５】
以上の試算結果に示したように、大口径のシールド施工や、高速掘進を行なう場合には、非常に多くのセグメント搬入用トレーラと土砂搬出用ダンプトラックを作業現場に出入りさせる必要があるため、道路交通を始めとする周囲環境へ大きな影響を与えることが予想される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来のシールド工法では、シールドトンネル上方に立坑を設け、この立坑の地上出入口に作業基地を設置し、ここからセグメントの搬入と掘削土砂の搬出を行なっており、多くの場合、作業基地は道路、公園、公共用地などの市街地に設けられる。したがって、上述したように、従来に比較して大量の掘削土砂処理やセグメントを要する大口径・高速施工のシールドトンネル、例えば、シールドマシンの外径が１０ｍ以上、シールドマシンの掘進速度が平均月進量３００ｍ以上といったシールドトンネルを従来工法で行なった場合、作業基地の周囲で道路交通を始めとする環境へ大きな影響を与える可能性が高いのである。
本発明の課題は、道路交通を始めとする周囲環境への影響を低減しながら、シールドトンネルの高速施工を可能にするシールド工法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、立坑から地下にシールドマシンを搬入し、該シールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネルを構築するシールド工法であって、該工法にはセグメント等の建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう作業ヤードから前記立坑上の作業基地まで搬送装置を敷設し、前記作業ヤードから前記搬送装置、前記作業基地及び立坑、前記シールドトンネルを介して前記シールドマシンに至る通路を用いて、前記建設資材を前記作業ヤードから前記シールドマシンまで搬入すると共に、前記シールドマシンにより掘削した掘削土砂を前記作業ヤードまで搬出する工法であって、前記搬送装置としては、河川敷に沿って敷設されているものか、高架道路または高架鉄道に沿って敷設されているもののいずれかを用いることを特徴とするシールド工法が提供される。
【０００８】
本発明のシールド工法では、シールドトンネルと、建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう作業ヤードとを作業用トンネルにより連通させるものであるため、作業ヤードは市街地のシールドトンネル建設路線から比較的離れた地点、すなわち、道路交通を始めとする環境への影響が比較的少ない地域に作業ヤードを設置することが可能であり、この作業ヤードから立坑、作業用トンネル、シールドトンネルを介してシールドマシンに至る地下通路を利用して、掘削土砂や建設資材を搬入・搬出するので、市街地における作業基地の周囲で道路交通を始めとする環境への影響を低減することが可能になる。また市街地において、作業基地のために広い用地を確保することは困難であるが、本発明のように作業用トンネルを設ければ、市街地における作業基地の占有面積を狭くすることが可能になる。
【０００９】
また、河川敷またはその付近の地上における立坑は、シールドトンネルに達するように形成することに加えて、前記作業用トンネルに達するように形成しても良く、この場合には、立坑から作業用トンネル、シールドトンネルを介してシールドマシンに至る地下通路を、建設資材の搬入作業と掘削土砂の搬出作業の両作業のために使用したり、あるいは一方の作業のために使用する。
【００１１】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明のシールド工法の概略を示した鳥瞰図であるが、ここでは理解し易くするために、地中に存在する立坑１２やトンネル１４，２０などの地中構造物も実線で示している。
本発明のシールド工法では、建設資材ストックヤード１９と掘削土砂処理ヤード１８とを含む作業ヤード１０に立坑１２を設け、この立坑１２からシールドトンネル１４に到達する作業用トンネル２０を構築し、作業ヤード１０の立坑１２から作業用トンネル２０、シールドトンネル１４を介してシールドマシン１５に至る地下通路を用いて、セグメントなどの建設資材を作業ヤード１０からシールドマシン１５まで搬入すると共に掘削土砂を作業ヤード１０まで搬出することに特徴がある。
【００１２】
さらに詳細に説明すれば、作業ヤード１０において立坑１２を形成し、この立坑１２からシールドマシン（図示せず）を地中に搬入して所定深度に設置し、このシールドマシンを建設予定地点に向けて掘進させて作業用トンネル２０を構築する。この作業用トンネル２０がほぼ予定地点に到達するまでに、シールドトンネル１４の予定路線上方の地上から作業用トンネル２０に至る立坑１３を形成し、この立坑１３から地下までシールドマシン１５を搬入して所定深度に設置し、このシールドマシン１５を掘進させる。
【００１３】
このとき、シールドマシン１５で発生した掘削土砂は、ベルトコンベア２５によりシールドトンネル１４内から作業用トンネル２０を通って立坑１２まで搬送され、この立坑１２を通って地上の作業基地１１まで上げられて、ここから土砂処理ヤード１８に排出される。この土砂処理ヤード１８で処理された土砂は、港湾または河口に留められた運搬船１７に積み込んで、埋立地などの再利用地あるいは最終処分場まで搬送される。
【００１４】
一方、セグメント等の建設資材は、建設資材ストックヤード１９から作業基地１１を介して立坑１２を通り作業用トンネル２０内まで降ろされて、ここから建設資材運搬台車２３により作業用トンネル２０、立坑１３、シールドトンネル１４の順に通過してシールドマシン１５の後端付近まで搬入される。
【００１５】
以上のように、立坑１２と作業用トンネル２０により作業ヤード１０からシールドマシン１５に至る地下通路が形成され、この地下通路を通して、掘削土砂を土砂処理ヤード１８まで搬出し、建設資材をシールドマシン１５まで搬入するので、市街地における作業基地２８の周囲で道路交通を始めとする環境への影響を低減することが可能になる。
【００１６】
ここで、シールドトンネルの建設地が港湾または河口に近い沿海地域にある場合には、図示の如く、作業ヤード１０を港湾または河口に建設することが好ましく、このとき、セグメントは搬送船１６で工場からセグメントストックヤード１９まで搬入され、掘削土砂処理ヤード１８で処理した掘削土砂は搬送船１７で埋立地などの再利用地あるいは最終処分場まで搬送される。なお、セグメントは、セグメントストックヤード１９に工場を設けて現場製造するか、あるいは、他の場所に在る工場で製造することも可能である。
また市街地の立坑１３は、シールドマシン１５を地中に設置した後に、シールドトンネル１４への作業員の出入口や、シールドトンネル１４の換気口等として使用される。
【００１７】
次に、図２は作業用トンネル２０の概略断面図である。
図２において、作業用トンネル２０内には上下に仕切る床版２７が設けられており、床版２７上には運搬台車２２，２３の走行方向を導くと共に電力を供給するためのガイド部材２４が全線にわたって敷設され、床版２７の下方には掘削土砂を搬送するためのベルトコンベア２５が設置される。
【００１８】
また、図３は河川敷に沿って建設資材の搬入や掘削土砂の搬出を行なう工程を説明するための概略図であり、図４は高架鉄道に沿って建設資材の搬入や掘削土砂の搬出を行なう工程を説明するための概略図である。
図３において、河川敷付近の地点からシールドトンネル１４に向けて立坑３５を掘削し、この立坑３５上端に作業基地３１を設置し、河川敷には作業基地３１から作業ヤード（図示せず）まで延びる搬送装置３０を敷設する。この作業ヤードは建設資材ストックヤードと掘削土砂処理ヤードとを含むものである。シールドトンネル１４から、立坑３５を通して掘削土砂を地上の作業基地３１まで上げて、ここから搬送装置３０により作業ヤードまで搬送し、一方、作業ヤードからは建設資材を作業基地３１まで運んで立坑３５からシールドトンネルに降ろし、シールドマシンまで搬送する。したがって、市街地の作業基地２８における搬入・搬出作業を低減し、この周囲環境への影響を低減することができる。
【００１９】
さらに、搬送装置３０による掘削土砂の搬送途中に、掘削土砂の処理ヤードまたは再利用地点を設けても良く、この場合、ここで掘削土砂を降ろして処理または再利用を行なえば、掘削土砂のさらなる有効利用も可能になる。
【００２０】
ここで、搬送装置３０は、例えば、図２の運搬台車及びベルトコンベアのような装置を、河川敷に立設した複数の脚体３４上に架設し、全線にわたって半筒形状の部材３２で被覆して構成することができる。なお、搬送装置３０により掘削土砂の搬送のみを行なう場合には、建設資材の運搬台車は設けず、ベルトコンベアのみを備える構成にしても良い。
【００２１】
図４（ａ）（ｂ）において、高架鉄道５０付近の地上からシールドトンネル１４または作業用トンネル２０に達するように立坑（図示せず）を掘削し、この立坑上端に作業基地（図示せず）を設置し、この作業基地から高架鉄道５０に沿ってその床版５１の下方に作業ヤード（図示せず）まで延びる搬送装置４０を敷設する。この作業ヤードは建設資材ストックヤードと掘削土砂処理ヤードとを含むものである。シールドトンネル１４から、立坑を通して掘削土砂を地上の作業基地まで上げて、ここから搬送装置４０により作業ヤードまで搬送し、一方、作業ヤードからは建設資材を作業基地まで運んで立坑からシールドトンネルに降ろし、シールドマシンまで搬送する。したがって、この場合にも、同様に市街地における作業基地の周囲環境への影響を低減するばかりではなく、掘削土砂のさらなる有効利用が可能になる。
【００２２】
さらに、搬送装置４０による掘削土砂の搬送途中に、掘削土砂の処理ヤードまたは再利用地点を設けても良く、この場合、ここで掘削土砂を降ろして処理または再利用を行なえば、掘削土砂のさらなる有効利用も可能になる。
【００２３】
ここで、土砂搬送装置４０は、例えば、橋脚５２から両側に突設したブラケット４２と、このブラケット４２上に配置した走行路としての管体４１と、床版５１から下方に延ばして管体４１に連結し管体４１を支持する支持部材４３と、管体４１内に走行可能に挿入された土砂搬送カプセル４５とから構成することができる。さらに、土砂搬送カプセル４５は、内部に土砂を収容可能なカプセル状の本体部４５ａと、この本体部４５ａに開閉可能に設けられた開閉窓４５ｂと、管体４１内面に当接して転動する複数の車輪４５ｃ，４５ｄと、車輪４５ｃ，４５ｄを駆動させるため本体部４５ａに内蔵されたモータなどの駆動部（図示せず）とから構成することができる。なお、土砂搬送装置４０は、管体４１に圧縮空気を送り込む空気ブロワ等の圧縮空気供給手段を設けるように構成すれば、本体部４５ａに駆動部を設けなくても、土砂搬送装置４０を駆動可能にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のシールド工法では、建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう作業ヤードから、立坑と作業用トンネルによるシールドトンネルまでの地下通路を設け、この地下通路を通して掘削土砂や建設資材を搬入・搬出するので、市街地における作業基地の周囲で道路交通を始めとする環境への影響を低減しながら、シールドトンネルの高速施工が可能になる。
また市街地において、作業基地のために広い用地を確保することは困難であるが、本発明のように作業用トンネルを設ければ、市街地における作業基地の占有面積を狭くすることが可能になる。
【００２５】
また河川敷、その付近の地上、高架道路付近または高架鉄道付近の地上からシールドトンネルに達するように立坑を設け、この立坑から掘削土砂を地上に搬出し、それぞれ搬送装置により河川敷、高架道路または高架鉄道に沿って掘削土砂や建設資材を搬送するので、市街地における作業基地の周囲環境への影響を低減しながら高速施工することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド工法の概略を示した鳥瞰図である。
【図２】作業用トンネルの概略断面図である。
【図３】掘削土砂を河川敷に沿って搬送する工程を説明するための概略図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は掘削土砂を高架鉄道に沿って搬送する工程を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１０  作業ヤード
１２  立坑
１４  シールドトンネル
１５  シールドマシン
１８  掘削土砂処理ヤード
１９  セグメントストック
２０  作業用トンネル
２２，２３  セグメント運搬台車
２６  ベルトコンベア
３０，４０  土砂運搬装置
５０  高架鉄道
【図１】
0004759695.tif 000002
【図２】
0004759695.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004759695.tif 000005