(57)【要約】【課題】シールド掘進機等によって地盤を掘削する際、前方に設けられた鋼矢板のシールド掘進機等が通過する部分を、ガスによって溶断することなしに、直接シールド掘削機等のカッター部で切削することができる土留め用矢板を提供すること、および該土留め用矢板使用した立坑を有する構造物を提供すること。【解決手段】シールド掘進機等によって地盤を掘削する際、シールド掘進機等の進行方向に打設される土留め用矢板に、鋼矢板とシールド掘進機等のカッター部で切削可能な易切削部材の矢板を連結した土留め用矢板を使用して、シールド掘進機等のカッター部で直接易切削部材の矢板を切削できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼矢板と、
前記鋼矢板に連結された易切削部材の矢板と、を備えた土留め用矢板。
【請求項２】
請求項１に記載された土留め用矢板において、
前記易切削部材の矢板の材料は繊維強化プラスチックであることを特徴とする土留め用矢板。
【請求項３】
請求項１または２に記載された土留め用矢板において、
前記易切削部材の矢板は、当該土留め用矢板の長手方向における一端側であって少なくともシールド掘進機または推進機で掘削されることが予定されている側に設けられていることを特徴とする土留め用矢板。
【請求項４】
請求項１または２に記載された土留め用矢板において、
前記易切削部材の矢板は、シールド掘進機または推進機で掘削されることが予定される部分にのみ設けられていることを特徴とする土留め用矢板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された土留め用矢板において、
前記土留め用矢板の厚さが５ｃｍ以下であることを特徴とする土留め用矢板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された土留め用矢板で形成された土留め壁の前記土留め用矢板の易切削部材の矢板部分を、シールド掘進機または推進機で切削して発進または到達することを特徴とする土留め壁からの直接発進到達工法。
【請求項７】
土留め用矢板で区画形成された第１の場所と第２の場所が横穴で連通されてなる、土留め用矢板を有する構造物であって、
前記横穴には埋設管が配設されており、
前記土留め用矢板の第１の場所又は第２の場所から前記横穴に連なる坑口は、請求項１から５のいずれか１項に記載された土留め用矢板で構成され、前記埋設管の下方には、前記土留め用矢板の易切削部材の矢板が位置してなることを特徴とする土留め用矢板を有する構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土留め用矢板および該土留め用矢板を使用した立坑を有する構造物および土留め壁からの直接発進到達工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の建築物や構造物が林立する都市部では、地盤中を掘削し、地下鉄等の軌道を確保するためトンネルを設けたり、下水や雨水等を一ヶ所に集めて流すための大規模な水路等を構築することが頻繁に行われている。この場合、シールド掘進機や推進機（以下「シールド掘進機等」という）と呼ばれる掘削機械が使用されており、地盤中を垂直に掘り起こして構築した立坑と呼ばれる坑道を利用してシールド掘進機等の搬入、搬出と、地中を水平に掘削し（横穴の構築）、掘進するための発進、到達とが行われている。
【０００３】
また立坑には、シールド掘進機等が発進する発進立坑とシールド掘進機等が到達する到達立坑とがあり、これらの立坑の施工に当たっては、図６に示すように、平面視形状が凸字状ないし凹字状をした、鋼矢板２０１が多数枚使用されていた。これらの鋼矢板２０１には、左右の端部に対称に配置された連結ジョイント部２０２が設けられており、これらの連結ジョイント部２０２を利用して、図示のように互い違いに多数枚の鋼矢板２０１を連結して立坑の前後左右（４面）に側壁を形成し、この側壁によって外部の地盤からの側圧（土圧と水圧の両方を含む）を受け止め、土砂や地下水等の流入を防止している。
【０００４】
従来、シールド掘進機等によって地盤を掘削するときは、シールド掘進機の前方に設けられた鋼矢板（土留め用矢板）のシールド掘進機等が通過する部分を、ガスによって溶断し（いわゆる鏡切り）掘削する工法が知られている（特許文献１）。  
この工法は、鋼矢板の一部をガスによって溶断すること自体手間がかかる上、シールド掘進機等より上側にある部分の鋼矢板は、溶断により切断されているためシールド掘進機等が通過後、地中から撤去することが出来るが、シールド掘進機等より下側にある溶断によって切断された鋼矢板は撤去されないのが通常である。
【０００５】
ここで、地中内に鋼矢板が残ったままである場合、シールド掘進機等で地盤の掘削工事が終了した後に、その最深床部の下に更にトンネル等を作ろうとした場合、そこに残存している鋼矢板は剛性の高い鉄材であるため、シールド掘進機や推進機のカッター部では直接切削することが出来ず、地中のより深くなる方向へトンネル等の路線を変更しなければならないという問題が生じていた。
【０００６】
また、立坑と立坑の間に施設された埋設管が何らかの事情で沈下した場合に、残されている鋼矢板の頭部が拘束点となり、その部分で埋設管が曲がり、大きな応力が発生して埋設管が損傷するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題点を解決するために成されたものであり、地盤を掘削する際、シールド掘進機等の前方に設けられた土留め用矢板（例えば鋼矢板等）のシールド掘進機等が通過する部分を、ガスによって溶断することなしに、直接シールド掘削機等のカッター部で切削することができる土留め用矢板を提供することおよび該土留め用矢板を使用した構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る土留め用矢板の第１の態様は、鋼矢板と、前記鋼矢板に連結された易切削部材の矢板と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本態様によれば、シールド掘進機等の前方に設けられる土留め用矢板には、直接シールド掘削機等のカッター部で切削することができる易切削部材の矢板が連結されているので、従来の工法のように、シールド掘進機等の前方に打設された鋼矢板の、シールド掘進機等が通過する部分を、ガスによって溶断する必要がなくなり、効率よく地盤の掘削を行うことが出来る。
【００１１】
本発明に係る土留め用矢板の第２の態様は、第１の態様の土留め用矢板において、前記易切削部材の矢板の材料は繊維強化プラスチックであることを特徴とするものである。
【００１２】
本態様によれば、易切削部材の材料が繊維強化プラスチックであるため、従来の鋼矢板よりも剛性が低く容易に、シールド掘削機等のカッター部で切削することができる。また、矢板の各形状への成形加工が容易に行える。
【００１３】
本発明に係る土留め用矢板の第３の態様は、第１または第２の態様の土留め用矢板において、前記易切削部材の矢板は、当該土留め用矢板の長手方向における一端側であって少なくともシールド掘進機または推進機で掘削されることが予定されている側に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
本態様によれば、易切削部材の矢板を切削後、シールド掘進機または推進機の下側の地中に残存するのは易切削部材の矢板の一部である。従って、前記地中に残存する土留め用矢板は、剛性の高い鋼矢板よりも柔軟性に富むものであるため、シールド掘進機または推進機で地盤の掘削工事が終了した後に、その最深床部の下に更にシールド掘進機等でトンネル等を作ろうとした場合に、問題となることは少ない。すなわち、前述した従来の工法のように、路線を変更しなければならないという問題は生じない。
【００１５】
本発明に係る土留め用矢板の第４の態様は、第１または第２の態様の土留め用矢板において、前記易切削部材の矢板は、シールド掘進機または推進機で掘削されることが予定される部分にのみ設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本態様によれば、シールド掘進機等の前方に設けられた土留め用矢板には、直接シールド掘削機等のカッター部で切削することができる易切削部材の矢板が連結されており、さらに、易切削部材は、シールド掘進機または推進機で掘削されることが予定される部分にのみ形成されている。従って、従来の工法のように、シールド掘進機または推進機の前方に打設された鋼矢板のシールド掘進機または推進機が通過する部分を、ガスによって溶断する必要がなくなるとともに、一層効率よく地盤の掘削を行うことができる。  
なお、「シールド掘進機または推進機で掘削されることが予定される部分にのみ」という文言は、厳密に「シールド掘進機または推進機で掘削されることが予定される部分」をいうのではなく、シールド掘進機または推進機で掘削される範囲よりもやや広い部分まで含む意味で用いるものとする。
【００１７】
本発明に係る土留め用矢板の第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの土留め用矢板において、前記土留め用矢板の厚さが５ｃｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１８】
土留め用矢板を土中に打設する際には、打設機械に設けられたアーム部で土留め用矢板を挟み込んで土中に打設するが、打設機は、既存のもののほとんどが、機械の土留め用矢板を挟み込むアーム部が５ｃｍ以上拡がらない。これを５ｃｍ以上に拡げられるようにするには、アーム部を改造しなければならずコストがかかってしまう。  
本態様によれば、土留め用矢板の厚さが５ｃｍ以下なので、アーム部を改造するコストを削減することができる。尚、当該土留め用矢板の下限値は、矢板としての強度が確保できる観点から決定される。
【００１９】
上記課題を解決するために本発明に係る土留め壁からの直接発進到達工法は、第１から第５のいずれか１つの態様の土留め用矢板で形成された土留め壁の前記土留め用矢板の易切削部材の矢板部分を、シールド掘進機または推進機で切削して発進または到達することを特徴とする。  
本態様によれば、第１から第５の態様と同様の効果が得られる。
【００２０】
上記課題を解決するために本発明に係る土留め用矢板を有する構造物は、土留め用矢板で区画形成された第１の場所と第２の場所が横穴で連通されてなる、土留め用矢板を有する構造物であって、前記横穴には埋設管が配設されており、前記土留め用矢板の第１の場所又は第２の場所から前記横穴に連なる坑口は、請求項１から５のいずれか１項に記載された土留め用矢板で構成され、前記埋設管の下方には、前記土留め用矢板の易切削部材の矢板が位置してなることを特徴とするものである。
【００２１】
本態様によれば、第１の場所と第２の場所の間に配設された埋設管が沈下した場合に、埋設管の下方には、易切削部材の矢板が位置して残されているため、剛性を有する鋼矢板が残存している場合の問題点、つまり、鋼矢板の頭部が拘束点となり、その部分で埋設管が曲がり、大きな応力が発生して埋設管が損傷するという問題は生じない。  
すなわち、易切削部材の矢板の頭部は剛性を有する鋼矢板の頭部よりも剛性が小さく、変形しやすいためクッション性に優れ、埋設管が接触して曲がったとしても小さな応力（曲率が大きい）が発生するに過ぎず、埋設管の損傷を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第１の実施態様の縦断面図。
【図２】連結部Ａの拡大図。
【図３】本発明に係る第２の実施態様の縦断面図。
【図４】本発明にかかる土留め用矢板を有する構造物の実施態様の縦断面図。
【図５】鋼矢板を使用した土留め用矢板を有する構造物の縦断面図。
【図６】土留め用矢板の一態様である鋼矢板の上面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面によって本発明の実施形態を説明する。  
本発明に係る土留め用矢板、該土留め用矢板を使用した土留め用矢板を有する構造物および土留め壁からの直接発進到達工法について説明する。  
図１には、本発明に係る土留め用矢板を使用してシールド掘進機等３によって地盤を掘削する際の第１の実施形態の縦断面図が記載されている。なお、シールド掘進機等３が到達する場所においても発進させる場所と同様の構成のため、シールド掘進機等を発進させる場所を例にとって説明する。また、土留め用矢板の形状としては前述した図６に記載されている形状（Ｕ字形）ものを使用しているが、勿論この形状に限定されるものではなく、ハット形状、直線形状のものも使用できる。
【００２４】
土留め壁の一形態である立坑１を構築するため地盤Ｇを垂直に掘り起こし、本発明の実施例に係る土留め用矢板２をシールド掘削機等３の前方向となる場所に打設し、剛性が高い鉄製の鋼矢板２１をシールド掘削機等３の両側面および後方向となる場所に打設する。その後、立坑１内に底板６を設置しシールド掘削機等３を搬入して、切梁支保工４を土留め用矢板２、鋼矢板２１間に架設後、シールド掘削機等３の後方に打設された鋼矢板２１の前面に反力壁５を設置する。そして、シールド掘削機等３を発進させて地盤Ｇを掘削していく。
【００２５】
土留め用矢板２および鋼矢板２１を打設する際、シールド掘進機等３の進行方向、すなわちシールド掘進機３の前方に打設する土留め用矢板２は、鋼矢板２１に連結されたシールド掘削機等３のカッター部３１で切削可能な易切削部材の矢板２２とを備えた土留め用矢板２である。易切削部材の矢板２２が少なくともシールド掘進機等３で掘削されることが予定される部分以下側に形成されているものを使用する。そうすれば、シールド掘進機等３のカッター部３１が易切削部材の矢板２２を直接切削することができるため、従来のように、剛性の高い鉄製の鋼矢板を用いた際の、鋼矢板に対するガスによる溶断工程（いわゆる鏡切り）を省略することが可能となる。
【００２６】
さらに、易切削部材の矢板２２を切削後、シールド掘進機等３の下側の土中に残存するのは易切削部材の矢板２２の一部であるため、鋼矢板２１よりも柔軟性に富み、シールド掘進機等３で地盤Ｇの掘削工事が終了した後に、その最深床部の下に更にトンネル等を作ろうとした場合に、トンネル工事の邪魔にならず路線を変更しなければならないという問題は生じない。
【００２７】
本実施例の土留め用矢板２は、シールド掘進機等３で掘削されることが予定される部分より上側の部分は鋼矢板２１で形成され、シールド掘進機等３で掘削されることが予定される部分を含めその以下側は、易切削部材の矢板２２で形成されている。  
そして、両者の連結部分（接合部分）のＡの部分においては、補強板７（図２参照）をシールド掘進機等３側と土圧がかかる地盤側にあてがって、締結具７１で補強板７を固定し、鋼矢板２１と易切削部材の矢板２２とを連結することにより土留め用矢板２を形成している。
【００２８】
また、易切削部材の矢板２２で形成された矢板としては、易切削部材が不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と炭素繊維、ガラス繊維等の繊維材料を含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やプラスチック発泡体を無機繊維で強化したもの、例えば、ガラス長繊維強化プラスチック発泡体（ＦＦＵ：Fiber reinforced Foamed Urethane）が使用できる。これら易切削部材２２は、剛性が低く柔軟性に優れており、また繊維を含んでいることから、切削面にもクッション性を有し、地中に残存しても鋼矢板が地中に残存したときのような問題点を生じない。  
好ましくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が加工性の点から良い。
【００２９】
一方、シールド掘進機等３の前方以外、すなわち、シールド掘進機等３の両側面側および後方側に打設するのは、鋼矢板２１である。これらは工事終了後に撤去することが可能だからである。
【００３０】
図２には、鋼矢板２１と易切削部材の矢板２２の連結部分Ａの拡大図が示されている。  
易切削部材の矢板２２は、鋼矢板２１よりも柔軟性には優れるが強度的には弱い。よって、易切削部材の矢板２２は、強度を出すために鋼矢板２１よりも厚くする必要がある。図２は両者を連結し固定する際の態様を示したものである。
【００３１】
図２（Ａ）は、連結部Ａにおいて、鋼矢板２１の厚さＬ２よりも易切削部材の矢板２２の厚さＬ３を厚くして、補強板７で連結部Ａの部分を挟み込んで締結具７１で補強板７を固定した態様である。ここで、連結固定された部分の厚さはＬ１となる。  
図２（Ｂ）は、連結部Ａにおいて、鋼矢板２１の厚さと易切削部材の矢板２２の厚さを同じＬ２にして連結でき、補強板７の外側において易切削部材の矢板２２の厚さが厚くなるように（Ｌ４）成形された易切削部材の矢板２２と鋼矢板２１を連結し固定した態様である。
【００３２】
なお、土留め用矢板２の厚さは５ｃｍ以下が好ましい。これは、土留め用矢板２を地中に打設する際には、打設機械に設けられたアーム部で土留め用矢板２を挟み込んで地中に打設するが、機械の構造上土留め用矢板２を挟み込むアーム部が５ｃｍ以上拡がらないのが通常である。これを５ｃｍ以上に拡げられるようにするには、アーム部を改造しなければならずコストがかかってしまうからである。
【００３３】
図３には、本願の土留め用矢板を使用してシールド掘進機等３によって地盤Ｇを掘削する際の第２の実施形態の縦断面図が記載されている。  
なお、第１の実施形態と構成が同じ部分には同一の符号を付している。  
本実施例は、土留め用矢板２において、易切削部材の矢板２２は、シールド掘進機等３で掘削されることが予定される部分にのみ形成されている態様である。  
本実施例は、鋼矢板２１が、シールド掘進機等３より下側に残存しても良い場合の態様である。例えば、シールド掘進機等３によって地盤の掘削工事が終了後、その最深床部の下に、更に他の工事（トンネル等を作る工事）をする予定がないことがはっきりしている場合の態様である。
【００３４】
本実施例の場合では、第１の実施形態と同様に、シールド掘進機等３のカッター部３１が易切削部材の矢板２２を直接切削することができるため、従来のように、鋼矢板を用いた際の、鋼矢板に対するガスによる溶断工程（いわゆる鏡切り）を省略することが可能となる。また、易切削部材の矢板２２の使用面積が少なくて済むため、土留め用矢板の強度低下を防止して、土留め効果の低下を避けることができる。
【００３５】
次に、図４および図５を参照しながら、本発明に係る土留め用矢板を有する構造物の実施態様および従来の工法によって、鋼矢板２１が残存した場合の土留め用矢板を有する構造物との相違を説明しつつ、本発明の効果について言及する。
【００３６】
図４は、本発明にかかる土留め用矢板を有する構造物８の実施態様の縦断面図である。  
土留め用矢板２で区画形成された第１の場所である立坑１と第２の場所である立坑１’がシールド掘進機等３によって地盤Ｇを掘削して構築された横穴８１で連通されている。そして当該横穴８１にはシールド掘進機等３によって、土留め用矢板２の易切削部材の矢板２２の部分が切削された際に形成された坑口８２が連なり、坑口８２を通じて横穴８１に埋設管Ｚが配設されている。  
そして、埋設管Ｚの下方には、シールド掘進機等３によって切削された易切削部材の矢板２２の一部が位置する構造となっている。
【００３７】
一方、図５は、従来の工法により構築された立坑を有する構造物９の態様の縦断面図である。すなわち、鋼矢板２１で区画形成された立坑１と立坑１同士がシールド掘進機等３によって地盤Ｇを掘削して構築された横穴９１で連通されている。そして当該横穴９１にはシールド掘進機等３によって地盤Ｇを掘削していく際、鋼矢板２１の部分が溶断され時に形成された坑口９２が連なり、坑口９２を通じて横穴９１に埋設管Ｚが配設されている。  
そして、埋設管Ｚの下方には、溶断された際の鋼矢板２１の一部が残存する構造となっている。
【００３８】
なお、図４および図５においては、本願発明の効果を説明するため、埋設管Ｚの一部が沈下した状態を記載しているが、本来の立坑を有する構造物は埋設管が沈下していない構造である。
【００３９】
ここで、まず図５において、従来の土留め用矢板を有する構造物９の欠点について述べた後、本願発明に係る立坑を有する構造物の効果を説明する。  
図５は、立坑１と立坑１’との間に配設された埋設管が、何らかの事情で沈下した場合の状態を示している。  
このような状況になった際、埋設管の下方に剛性の高い鋼矢板２１が残存している場合、鋼矢板２１と埋設管とが接触すると、鋼矢板２１の頭部Ｘの部分が支点（拘束点）となり、埋設管が曲がり大きな応力（曲率が小さい）が発生し、埋設管を損傷してしまう場合がある。そこで埋設管の損傷を防止するため、鋼矢板２１の頭部Ｘが埋設管から離れた所に位置するように、埋設管からの距離を長くとって鋼矢板２１を切断するため、埋設管の下側の地盤改良範囲を長くしなければならなかった。
【００４０】
図４は、本願発明の立坑を有する構造物８において、図５と同様に立坑１と立坑１’との間に配設された埋設管が、何らかの事情で沈下した場合の状態を示している。  
本願発明の立坑を有する構造物の場合は、易切削部材の矢板２２の一部が残存しても、易切削部材２２の矢板は、剛性の高い鋼矢板２１に比べて圧縮強度が小さく変形し易い材料（例えばＦＲＰ）であることから、易切削部材の矢板２２の頭部Ｙは変形しやすくクッション性に優れるため、埋設管と接触し、埋設管が曲がったとしても小さな応力（曲率が大きい）が発生するに過ぎず、埋設管の損傷を軽減することが出来る。すなわち、埋設管の下側の地盤改良の作業を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る土留め用矢板を使用することにより、シールド掘進機等によって地盤を掘削する際、前方に設けられた土留め用矢板のシールド掘進機等３が通過する部分を、ガスによって溶断することなしに、直接シールド掘削機等のカッター部で切削することができるため作業効率を上げることができる。また、土中に残存している土留め用矢板も、次に工事を行う際に邪魔になるようなこともない。  
さらに、本発明に係る立坑を有する構造物においては、配設された埋設管が何らかの理由で沈下したとしても、埋設管の損傷を軽減することができる。  
また、本発明の実施形態を立坑の場合について説明したが、立坑に限らず、公知である他の土留め壁についても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  立坑    ２  土留め用矢板      ２１  鋼矢板    ２２  易切削部材の矢板    
３  シールド掘進機等    ４  切梁支保工    ５反力壁
６  底板    ７  補強板    ８、９  土留め用矢板を有する構造物
【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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