(57)【要約】【課題】  本発明は、簡略な構成で安全性が高く安価な発進あるいは到達切羽面の防護方法を提供する。【解決手段】  シールド掘削機７が通過する通過領域面を仮想的に高さ方向で複数に水平分割し、シールド掘削機７の通過領域面のうち最下層に位置する立坑壁２を撤去してシールド掘削機７発進時の切羽面３となる地山を露出させる。切羽面３となる露出した地山の上部をチェーンカッターを用いて水平方向に切削して水平スリット４を形成し、内方に充填材６を充填する。この後、切羽面３の最下層の直上の層から上方に向かって順に上述する第１の工程及び第２の工程を実施し、最上層に至るまでこれを段階的に順次繰り返す。これにより、シールド掘削機７の発進時における切羽面３は、補強スリット９により格子状に分割された小さい断面の集合となり、切羽面３全体でのすべりを抑制する構成が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機の発進あるいは到達立坑における発進あるいは到達切羽面の防護方法であって、
発進もしくは到達立坑の立坑壁におけるシールド掘削機が通過する領域面を複数層に水平分割し、各層毎で、
シールド掘削機が通過する領域面内に位置する立坑壁を撤去してシールド掘削機の切羽面となる地山面を露出させる第１の工程と、
露出した地山面の上部を少なくとも水平方向に削孔して水平スリットを形成した後、該水平スリットに充填材を充填し補強スリットを構築する第２の工程を、
最下層から最上層に至るまで段階的に順を追って繰り返すことを特徴とする発進あるいは到達切羽面の防護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発進あるいは到達切羽面の防護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立坑におけるシールド発進あるいは到達防護工には地盤改良法や凍結工法が用いられているが、土丹のような硬質粘性土地盤では、上述する方法は採用できない。小断面シールドであれば、立坑壁におけるシールド掘削機が通過する領域を撤去し地山面を露出させたままで発進させることも可能であるが、断面径が10ｍを越えるような大断面シールドでは地山面を露出させたままでの発進は地山の崩壊が危惧され、例えば、表面モルタル吹き付けやフェースボルト等の方法を用いても長期間の地山自立に不安が残る。
【０００３】
このような中、切羽より前方の地山を安定させるための方法として、切羽面の前方に略アーチ状の補強体を形成する方法が考案されている。これらは、例えば、特許文献１に示すように、掘削面の外周に沿ってトンネルの掘削方向に延在するスリット状の孔を複数削孔した後、このスリット状の孔に充填材を充填して固化させることにより補強体を構築するもので、該補強体に囲まれた内方をシールド掘削機等により掘削するものである。
【特許文献１】特開平１０−２２０１６５号公報（ｐ５，図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述する方法は、補強体をアーチ状に構築することから、作業が繁雑であるとともに、補強体に確実な強度を付与するには高い精度をもってを構築する必要があり、より簡略な方法で発進あるいは到達切羽面を防護できる工法が求められていた。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成で安全性が高く安価な発進あるいは到達切羽面の防護方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発進あるいは到達切羽面の防護方法は、シールド掘削機の発進あるいは到達立坑における発進あるいは到達切羽面の防護方法であって、発進もしくは到達立坑の立坑壁におけるシールド掘削機が通過する領域面を複数層に水平分割し、各層毎で、シールド掘削機が通過する領域面内に位置する立坑壁を撤去してシールド掘削機の切羽面となる地山面を露出させる第１の工程と、露出した地山面の上部を少なくとも水平方向に削孔して水平スリットを形成した後、該水平スリットに充填材を充填し補強スリットを構築する第２の工程を、最下層から最上層に至るまで段階的に順を追って繰り返すことを特徴といている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発進あるいは到達切羽面の防護方法によれば、切羽面が水平削孔により形成された水平スリットとその内方に充填された充填材よりなる複数の補強スリットを介して複数層に分割されることから、切羽面が大断面であっても複数の小断面に分割されることとなるため、すべり面が小さくなり全体のすべりを抑制でき安全な切羽面を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の発進あるいは到達切羽面の防護方法を図１から図４に示す。本発明は、土丹のような硬質粘性地盤において、シールド掘削機の発進あるいは到達切羽面を補強スリットにより複数の小さい断面に分割することで、切羽面全体のすべりを抑制するものである。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、シールド掘削機７の発進立坑１には、シールド掘削機７が通過する領域の立坑壁２が撤去されて切羽面３となる地山が露出されており、露出した切羽面３は格子状に構築された補強スリット９により複数に分割されている。
【００１０】
該補強スリット９は、図１（ｂ）に示すように、シールド掘削機７の掘進方向に所定量のスリット深さＬ１を有し、水平方向及び鉛直方向の両者に延在する水平スリット４及び鉛直スリット５と、これに充填される充填材６により構成されている。該充填材６は、流動性が高いものの、硬化が早く数時間で所定の強度に達する材料が適しており、例えば、セメントモルタルや吹き付けコンクリート、トンネル掘削時の補強体として一般に知られているプレライニングをトンネルの外周に構築する際に一般に用いられているスリットコンクリート等が好ましい。なお、スリットコンクリートは、急硬材と凝結調整材が配合されているベースコンクリートに急結剤を添加した材料である。
【００１１】
本実施の形態では、前記切羽面３に対して鉛直方向と水平方向の両者に水平スリット４及び鉛直スリット５が形成されており、これら各々に対して充填材６が充填されて、格子状に補強スリット９が構築されている構成を示している。しかし、必ずしもこれにこだわるものではなく、少なくとも水平方向に複数の水平スリット４を形成し、これに充填材６が充填された水平方向の補強スリット９が構築されていればよい。
【００１２】
これら補強スリット９を用いてシールド掘削機７の切羽面３となる地山を複数に分割する構成は、補強スリット９によりすべり面を小さく分割することとなるため、切羽面３全体で生じるすべりを抑制できるものであり、このような構成により発進時の切羽面３となる地山が確実に防護されて、安全にシールド掘削機７による掘削を行えるものである。
なお、本実施の形態では、発進立坑１を例に挙げて詳述したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、到達立坑近傍のシールド掘削機７の通過領域に位置する到達時の切羽面３や、切土面に構築しても良く、特に、切羽面３が大断面となる場合や、シールド掘削機７による掘削の対象となる地盤が、含水した時に軟化する硬質粘性土等である場合に有効である。
【００１３】
上述する補強スリット９を用いた発進あるいは到達切羽面の防護方法を図２及び図３を用いて詳述する。
なお、本実施の形態ではシールド掘削機７の発進時における切羽面３を例に挙げて、その防護方法を詳述する。また、あらかじめ図２（ａ）に示すように、立坑壁２を築造するとともに、該立坑壁２の内方を図２（ｂ）に示すように、掘削したいトンネルの底盤位置、すなわち前記シールド掘削機７を据え付ける深さ位置まで掘削し、発進立坑１を構築しておく。
【００１４】
（第１の工程）
前記シールド掘削機７が通過する通過領域面を仮想的に高さ方向で複数に水平分割し、シールド掘削機７の通過領域面のうち最下層に位置する立坑壁２を撤去して、シールド掘削機７発進時の切羽面３となる地山を露出させる。
（第２の工程）
つぎに、図３（ａ）に示すように、シールド掘削機７発進時の切羽面３となる露出した地山の上部をチェーンカッター８を用いて水平方向に切削して水平スリット４を形成するとともに、同様の方法を用いて水平スリット４の下方に所定の離間間隔をもって複数の鉛直スリット５を形成する。
この後、図３（ｂ）に示すように、該水平スリット４及び鉛直スリット５の内方に前記充填材６を充填し、補強スリット９を構築する。
【００１５】
このとき、該補強スリット９は、先にも述べたようにシールド掘削機７の掘進方向に所定のスリット深さＬ１を有する構成に形成するが、本実施の形態ではそのスリット深さＬ１を約３ｍとしている。なお、そのスリット深さＬ１は必ずしもこれにこだわるものではなく、対象となる地盤特性や切羽面３の断面径に応じて適宜決定すればよい。
【００１６】
この後、図４に示すように、最下層の直上の層から上方に向かって順に上述する第１の工程及び第２の工程を実施し、図１（ａ）に示すように最上層に至るまでこれを段階的に順次繰り返す。これにより、シールド掘削機７の発進時における切羽面３には、切羽面３全体でのすべりを抑制する補強スリット９が構築される。
【００１７】
なお、本実施の形態では、水平スリット４及び鉛直スリット５を切削する際にチェーンカッター８を用いる構成としたが、必ずしもこれにこだわるものではなく、多軸オーガーを用いる等、切羽面３に対して所定のスリット深さＬ１を有する水平スリット４及び鉛直スリット５を切削できる装置であれば何れを用いても良い。
【００１８】
また、水平スリット４及び鉛直スリット５の切削及び充填材６の充填は、必ずしも上述する方法にこだわるものではなく、広く一般に知られているジェットグラウト工法を適用しても良い。ジェットグラウト工法は、空気を伴った超高圧硬化剤を地盤中に回転して噴射させ地盤を切削して水平スリット４や鉛直スリット５を構築してスライムを地表に排出させると同時に、スリットに充填材６等を充填し固結体すなわち補強スリット９を造成させる工法である。
【００１９】
さらに、本実施の形態では、断面径12ｍのトンネルを構築することを想定し、切羽面３を高さ方向で４層に水平分割して高さ方向間隔を３mとするとともに、鉛直方向にも補強スリット９を設け、またスリット深さＬ１を３ｍとした。しかし、鉛直方向の補強スリット９は必ずしも設ける必要はなく、また高さ方向の水平分割数やスリット深さＬ１についても必ずしもこれにこだわるものではない。対象となる地盤の条件やトンネルの断面径に応じて適宜調整すればよいが、前述するようにスリット深さＬ１は補強スリット９の高さ方向間隔に相当する深さとすることを目安とする。
【００２０】
また、地下水位が切羽面３よりも高く湧水による切羽崩壊が懸念される場合には、事前に地下水位低下工法などにより処理をしておいても良い。
【００２１】
上述する構成によれば、発進あるいは到達切羽面の防護方法は、切羽面３が少なくとも複数の水平スリット４、及びこれに充填された充填材６よりなる複数の補強スリット９により複数層に分割されることから、切羽面３が大断面であっても複数の小断面に分割されることとなるため、すべり面が小さくなり全体のすべりを抑制でき、安全な切羽面３を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る発進あるいは到達切羽面の防護方法が施された切羽面を示す図である。
【図２】本発明に係る発進あるいは到達立坑の構築手順を示す図である。
【図３】本発明に係る発進あるいは到達切羽面の防護方法に係る手順（その１）を示す図である。
【図４】本発明に係る発進あるいは到達切羽面の防護方法に係る手順（その２）を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  発進立坑
２  立坑壁
３  切羽面
４  水平スリット
５  鉛直スリット
６  充填材
７  シールド掘削機
８  チェーンカッター
９  補強スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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