(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機で掘削される立坑の壁体内部に予め設けられるシール構造であって、前記壁体内部に、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材と、ＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなり、前記リング状部材に対向して設けられた防護用シール材とにより形成された空洞部を設け、前記空洞部にチューブと間詰め材を充填してなるシール構造であって、
前記チューブは、内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、
前記リング状部材は壁面と平行にリング面を形成して設けられ、前記壁体は、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側が通常コンクリートであり、前記防護用シール材側が切削性コンクリートであり、
前記シールド機で前記壁体が掘削されてセグメントが設置される際、前記防護用シール材の一部および前記切削性コンクリートからなる壁体をシールド機で切削した後、前記チューブを膨張させることにより、前記シールド機と前記壁体との間の空隙部をシールし、前記セグメントが設置され前記シールド機が移動した後、前記チューブを更に膨張させることにより、前記セグメントと前記壁体との間の空隙部をシールすることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
仮設の土留め壁を設ける工程と、前記土留め壁内部を掘削する工程と、前記土留め壁内部に、側壁の一部に開口部を有する立坑を構築する工程と、前記開口部にシール構造を設ける工程と、を具備する壁体の構築方法であって、
前記シール構造を設ける工程は、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材を前記側壁の壁面と平行にリング面を形成するように前記開口部内に設ける工程と、前記リング状部材の内部に、チューブを設ける工程と、前記リング状部材に対向してＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなる防護用シール材を設ける工程と、前記リング状部材と前記防護用シール材が設けられた前記開口部に、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側に通常のコンクリートを打設し、前記防護用シール材側に切削性コンクリートを打設する工程と、を具備し、前記チューブが内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、前記リング状部材と前記防護用シール材との間に設けられた前記チューブの周囲にゲル状液体の間詰め材を注入することを特徴とする壁体の構築方法。
【請求項３】
側面にシールド機で切削可能な切削可能部を有し、前記切削可能部の壁厚が薄く形成されることで前記側面に凹部が形成されたケーソンを沈設させる工程と、前記凹部にシール構造を設ける工程と、を具備する壁体の構築方法であって、
前記シール構造を設ける工程は、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材を、前記側面と平行にリング面を形成するように前記凹部内に設ける工程と、前記リング状部材の内部にチューブを設ける工程と、前記リング状部材に対向してＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなる防護用シール材を設ける工程と、前記リング状部材と前記防護用シール材が設けられた前記凹部に、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側に通常のコンクリートを打設し、前記防護用シール材側に切削性コンクリートを打設する工程と、を具備し、前記チューブが内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、前記リング状部材と前記防護用シール材との間に設けられた前記チューブの周囲にゲル状液体の間詰め材を注入することを特徴とする壁体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工事等の立坑等に用いられるシール構造、壁体及び壁体の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールドトンネルを構築する場合、立坑を構築し、立坑前面の地山を改良して、この立坑の一部を破砕し、シールド機によりシールドトンネルを構築していた。
また、地山の改良を行わず、立坑の一部を炭素繊維等で補強したコンクリート構造とし、この部分をシールド機で直接掘削する工法（ノムスト工法）等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地山の改良を行わず、立坑の一部をシールド機で直接掘削する場合、止水用のパッキンを二重にする必要があり、立坑内に余分なスペースを確保する必要があり、立坑が大きくなるという問題があった。
また、切羽側に設けられるパッキンについては、シールド機の貫入後、破壊等のトラブルがあっても、シールド機を引き戻す等の作業が困難であり、信頼性の向上が求められていた。
【０００４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地山の改良を省略しても立坑が大きくならず、信頼性の高いシール構造、壁体および壁体の構築方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために第１の発明は、シールド機で掘削される立坑の壁体内部に予め設けられるシール構造であって、前記壁体内部に、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材と、ＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなり、前記リング状部材に対向して設けられた防護用シール材とにより形成された空洞部を設け、前記空洞部にチューブと間詰め材を充填してなるシール構造であって、前記チューブは、内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、前記リング状部材は壁面と平行にリング面を形成して設けられ、前記壁体は、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側が通常コンクリートであり、前記防護用シール材側が切削性コンクリートであり、前記シールド機で前記壁体が掘削されてセグメントが設置される際、前記防護用シール材の一部および前記切削性コンクリートからなる壁体をシールド機で切削した後、前記チューブを膨張させることにより、前記シールド機と前記壁体との間の空隙部をシールし、前記セグメントが設置され前記シールド機が移動した後、前記チューブを更に膨張させることにより、前記セグメントと前記壁体との間の空隙部をシールすることを特徴とするシール構造である。
【０００６】
また、第２の発明は、仮設の土留め壁を設ける工程と、前記土留め壁内部を掘削する工程と、前記土留め壁内部に、側壁の一部に開口部を有する立坑を構築する工程と、前記開口部にシール構造を設ける工程と、を具備する壁体の構築方法であって、前記シール構造を設ける工程は、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材を前記側壁の壁面と平行にリング面を形成するように前記開口部内に設ける工程と、前記リング状部材の内部に、チューブを設ける工程と、前記リング状部材に対向してＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなる防護用シール材を設ける工程と、前記リング状部材と前記防護用シール材が設けられた前記開口部に、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側に通常のコンクリートを打設し、前記防護用シール材側に切削性コンクリートを打設する工程と、を具備し、前記チューブが内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、前記リング状部材と前記防護用シール材との間に設けられた前記チューブの周囲にゲル状液体の間詰め材を注入することを特徴とする壁体の構築方法である。
【０００７】
また、第３の発明は、側面にシールド機で切削可能な切削可能部を有し、前記切削可能部の壁厚が薄く形成されることで前記側面に凹部が形成されたケーソンを沈設させる工程と、前記凹部にシール構造を設ける工程と、を具備する壁体の構築方法であって、前記シール構造を設ける工程は、断面中央部が凸形状で金物のリング状部材を、前記側面と平行にリング面を形成するように前記凹部内に設ける工程と、前記リング状部材の内部にチューブを設ける工程と、前記リング状部材に対向してＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器または紙からなる防護用シール材を設ける工程と、前記リング状部材と前記防護用シール材が設けられた前記凹部に、前記リング状部材と前記防護用シール材の対向面を境に、前記リング状部材側に通常のコンクリートを打設し、前記防護用シール材側に切削性コンクリートを打設する工程と、を具備し、前記チューブが内面に気密層を有する筒状布帛の両端を接合したものであり、前記リング状部材と前記防護用シール材との間に設けられた前記チューブの周囲にゲル状液体の間詰め材を注入することを特徴とする壁体の構築方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の本実施の形態を詳細に説明する。図１から図７は、本発明の実施の形態に係る壁体の構築方法の説明図である。
図１において、１は地表面、３は地盤を表す。地盤内に仮設土留め壁５を設ける。仮設土留め壁５は、例えば鉄筋コンクリート製である。仮設土留め壁５は、親杭横矢板工法、シートパイル工法、ＳＭＷ工法、地中連続壁工法等により構築される。
【０００９】
仮設土留め壁５の一部には、ほぼ円盤状に切削可能部７が設けられる。切削可能部７は、シールド機で切削が可能な部分であり、たとえば、鉄筋の代わりに、炭素繊維等が用いられる。
【００１０】
次に、仮設土留め壁５の内部を掘削し（図２）、仮設土留め壁５の内部に立坑９を設ける。立坑９は、順巻き工法や逆巻き工法等により構築される。側壁１１は、鉄筋コンクリート製であるが、その一部に円形の開口部１３が設けられる。
【００１１】
次に、図４に示すように、開口部１３に断面の中央部が凸形状の坑口金物（リング状部材）２１を設け、坑口金物２１の内部にチューブ２３を設置する。坑口金物２１はリング状に設けられる。
また、坑口金物２１に対向するように防護用シール材２５を設ける。防護用シール材２５は、ＦＲＰ材、布、粘土、発泡スチロール、陶器、硬質紙またはそれらに類するもの等である。
【００１２】
防護用シール材２５の一部に管２９を設け、坑口金物２１にも管３１を設ける。管３１は、空気または水等の供給源（図示せず）に接続される。坑口金物２１と防護用シール材２５により、空洞部３７が形成される。
【００１３】
坑口金物２１の上部に通常のコンクリート３０を打設し、防護用シール材２５の下方から、発泡モルタル等の切削性コンクリート２７を充填する。
そして、管２９から、間詰め材３３としてグリスを注入する。この時、チューブ２３は、水等が供給されておらず膨張していない状態である。間詰め材３３としては、グリス等のゲル状液体の他、粘土等でもよい。
管３１は、空気または水等の供給源（図示せず）に接続される。チューブ２３は一層でなく、複数層設けてもよい。
なお、図４は到達立坑での例を示す。発進立坑では、開口部１３に切削性コンクリート２７を打設する必要はない。
【００１４】
図５は、このようにして、シール構造１５が形成された立坑９の断面図であり、図６は、図５のＡ方向の矢視図である。尚、図６においては、仮設土留め壁５は無視している。シール構造１５は、前述したように、チューブ２３、間詰め材３３、坑口金物２１、防護用シール材２５等により形成される。
【００１５】
このようなシール構造１５を有する立坑９をシールド機１６により掘削する。  図４において、３５はシールド機１６による切断面を示す。シールド機１６が立坑９の側壁１１および仮設土留め壁５の切削可能部７を掘削する。
【００１６】
図７は、シールド機１６により掘削され、セグメント４３が設置された状態の立坑９の断面図である。シールド機１６のマシン面板の通過直後に、管３１から空気または水等がチューブ２３に送られ、チューブ２３が膨張し空隙部４１に間詰め材３３が押し出され、チューブ２３が直接シールド機１６（またはセグメント４３）に押し付けられ、シールが行われる。この状態では、図７のセグメント４３がシールド機１６のスキンプレートに相当する。
そして、セグメント４３が設置され、シールド機１６が移動すると、圧力を保持した空気または水により、チューブ２３が膨張し、チューブ２３が直接セグメント４３に押し付けられ、シールが行われる。
このようにして、シールが行われた後は、チューブ２３内の水等を硬化剤と入れ替える。また、シールド機１６後方の裏込め材注入や、シールド機１６と坑口金物同士を鉄板で溶接する。
【００１７】
次に、チューブの構成について説明する。
図８は、チューブ２３の概略構成図であり、その形状はリング状となっている。チューブ２３は、内面に気密層５１を有する筒状布帛５３から構成されている。気密層５１の素材としては、熱可塑性エラストマーや熱可塑性プラスチック、合成ゴムなどから選択できる。また、筒状布帛５３の形態としては、筒状織布や丸編物、丸組物等から選択でき、その素材としては一般的な合成繊維は全て使用可能である。特に筒状織布を使用した場合には、リング形状の内外周長差を補うために、伸縮性のある繊維を使用することが望ましい。
筒状布帛５３の内面に気密層５１を設けるには、筒状布帛５３の外面に気密層５１を押出成形やディッピングなどにより形成し、その後に内面を外面となるように反転させることにより、筒状布帛５３の内面に気密層５１を形成することができる。また、チューブ状の気密層５１、例えばプラスチックチューブなどを筒状布帛５３内面に挿入することで得ることも可能である。すなわち、チューブ２３は消防ホースと同様の構成を有し、筒状布帛を使用することで耐圧性能に優れた効果をもたらす。
【００１８】
図９は、チューブ２３の接合部分の断面図である。チューブ２３の一端において、内面の気密層５１を外面側となるように反転させ、チューブ２３の他端内部に挿入し、一端と他端の各気密層５１を接合したものである。その接合方法としては、高周波融着法、熱融着法、接着法などを気密層５１の材質に適宜合わせて採用する。
【００１９】
図１０は、図８に示すチューブ２３のＢ−Ｂ断面図である。筒状布帛５３の内面に気密層５１が設けられ、筒状布帛５３の外面上下に緩衝材５５、５７が設けられ、外面左右に保護材５９が設けられる。
また、筒状布帛布５３の外面上下の一部には、不織布等からなる水膨張性止水材６３が設けられる。緩衝材５５、５７、保護材５９は、スポンジゴム等からなる。尚、図８、図９においては、緩衝材５５、５７、保護材５９等の図示を省略している。
【００２０】
図１１は、リング状に配置されたチューブ２３を示し、図１２は、図１１のＣ部の拡大図、図１３は図１１のＤ−Ｄ断面図である。
図１１、図１２に示すように、チューブ２３のたとえば４か所に水等を注入する注入部７１が設けられる。注入部７１は、管３１に連結され、この管３１が図示しない水または空気の供給源に接続される。
【００２１】
このように、管３１が配置されており、シールド機１６で切削する場合、管３１が紙面に垂直方向に多少揺動可能であるので、チューブ２３も図１２の紙面と垂直方向に多少移動できる。
図１３において、チューブ２３ａは、膨張前の状態であり、水等が供給されると膨張してチューブ２３ｂに示す状態となる。７３は、シールド機１６が移動する時にチューブ２３が引きずっていかれないようにする位置固定用のベルトである。
【００２２】
このように、本実施の形態によれば、立坑から直接シールド機によって水平方向のシールドトンネルを構築する際、立坑の大きさを大きくする必要がなく、良好なシールを行うことができる。
【００２３】
また、間詰め材３３としてゲル状液体のグリスを用いるので、チューブ２３が膨張すると間詰め材３３が空隙部４１を効率よくシールする。
図１４、図１５は、シール構造１５の別の実施形態を示すものである。
図１４に示す実施の形態では、坑口金物２１、チューブ２３を設け、発泡スチロール８１をリング状に設けたのち、切削性コンクリート２７を充填したものである。
【００２４】
図１５に示す実施の形態では、坑口金物２１、チューブ２３を設け、粘土８３をリング状に設けたのち、切削性コンクリート２７を充填したものである。粘土８３としては、油粘土または紙粘土等を用いる。
【００２５】
図１６から図１９は、壁体の別の構築方法を示すものである。
図１６に示すように、地表面１上に円盤状の第１ロット目のケーソン９１を設置し、沈設させる（図１７）。さらに、ケーソン９１上に円筒状のケーソン（第２ロット）９３を設置し（図１８）、沈設させる（図１９）。尚、ケーソン９１、９３の形状は断面が矩形状でもよい。
【００２６】
ケーソン９３の一部には、切削可能部９７が設けられ、切削可能部９７の厚さは薄くなっており、円盤状に凹部９５が形成される。この凹部９５に、前述したのと同様の手順で、シール構造１５を設ける。
【００２７】
すなわち、坑口金物２１、チューブ２３、防護用シール２５等を設け、間詰め材３３を充填する。または、凹部９５に図１４や図１５に示すようなシール構造を設けてもよい。
このように、シール構造が設けられたケーソン９３をシールド機が掘削する。そして、チューブ２３を膨張させてシールを行う。
尚、ケーソン９３の一部に凹部９５を形成したが、凹部９５を形成せず切削可能部９７の厚さをケーソン９３の側壁の厚さと同等又はそれよりも厚くしてもよい。
【００２８】
前述した説明は、発進立坑にあらかじめシール構造１５を設ける場合について説明したが、中間立坑や、到達立坑にも前述したシール構造をあらかじめ設けてもよい。
また、下水道トンネルのように、水平方向の第１のシールドトンネルから、この第１のシールドトンネルに直交するような水平方向の第２のシールドトンネルをシールド機を用いて構築するような場合に、水平方向の第１のシールドトンネル内にあらかじめ前述した止水構造を設けてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、立坑が大きくならず、信頼性の高いシール構造、壁体および壁体の構築方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】壁体の構築方法の説明図
【図２】壁体の構築方法の説明図
【図３】壁体の構築方法の説明図
【図４】壁体の要部の構成図
【図５】掘削前の立坑９を示す図
【図６】図５のＡ−Ａ方向からの矢視図
【図７】掘削後の壁体の要部の構成図
【図８】チューブ２３の概略構成図
【図９】チューブ２３の接合部分の断面図
【図１０】チューブ２３の詳細な構成を示す断面図
【図１１】チューブ２３の配置を示す図
【図１２】図１１のＣ部の拡大図
【図１３】図１１のＤ−Ｄの断面図
【図１４】他の実施の形態に係るシール構造１５を示す図
【図１５】他の実施の形態に係るシール構造１５を示す図
【図１６】他の実施の形態に係る壁体の構築方法の説明図
【図１７】他の実施の形態に係る壁体の構築方法の説明図
【図１８】他の実施の形態に係る壁体の構築方法の説明図
【図１９】他の実施の形態に係る壁体の構築方法の説明図
【符号の説明】
１………地表面
３………地盤
５………仮設土留め壁
７………掘削可能部
９………立坑
１１………側壁
１３………開口部
１５………シール構造
１６………シールド機
２１………坑口金物
２３………チューブ
２５………防護用シール材
２７………切削性コンクリート
３３………間詰め材
４３………セグメント
８１………発泡スチロール
８３………粘土
９１、９３………ケーソン
９５………凹部
【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】
0004562864.tif 000017
【図１７】
0004562864.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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