(57)【要約】【課題】大断面トンネル工事において、立坑内部構築工事とシールド掘進工事やトンネル坑内設備工事とを同時並行で行える方法がなく、作業効率の低下を招いていた。【解決手段】トンネルの立坑内部構造の構築部材として、トンネルの軸方向と自らの１方向が合致し、同一水平面上で立坑の内壁面の近傍に矩形対角に設けた４点の交差部と、隣り合う交差部を直交して接続する水平材と、交差部それぞれを鉛直方向に隣り合う層の対応する交差部それぞれと鉛直に接続する柱材と、交差部と内壁面に設けた接続部それぞれとを個別に接続する接続材とから構成される、平面視で少なくとも井形状構造のプレキャスト部材から成る構築部材を一層とし、柱材による鉛直方向に隣り合う層との連結により当該構築部材を複数積層した重層構造とする。【選択図】  図３
2017203294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの立坑内部において、
前記トンネルの軸方向と自らの１方向が概ね合致し、同一水平面上で立坑の内壁面の近傍に矩形対角に設けた４点の交差部と、隣り合う前記交差部を直交して接続する水平材と、前記交差部それぞれを鉛直方向に隣り合う層の対応する交差部それぞれと鉛直に接続する柱材と、前記交差部と前記内壁面に設けた接続部それぞれとを個別に接続する接続材とから構成される、平面視で少なくとも井形状構造のプレキャスト部材から成る構築部材を一層とし、前記柱材による鉛直方向に隣り合う層との連結により当該構築部材を複数積層した重層構造の構築部材とする
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項２】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記交差部として配備した交差部材は、前記柱材と一体化した状態で鉛直方向に隣り合う別の交差部材と嵌合に接続する構造である
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項３】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記交差部として配備した交差部材は、前記水平材と一体化した状態で、鉛直方向上下の前記柱材と嵌合に接続する構造を有し、前記４点の交差部への配備により少なくとも矩形状を構成する
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項４】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記接続材は、前記柱材の位置と前記内壁面との離隔を調整可能にする
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項５】
請求項１記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記柱材は、自らの内部にコンクリート充填を可能にする中空構造である
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項６】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記内壁面又は前記トンネルの直上に突出する框部から、前記交差部として配備した交差部材及び前記柱材と接続して当該交差部材及び当該柱材を支持する斜材を有する
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項７】
請求項１に記載の立坑内部構造内に設置する工事用リフトであって、
直方体のケージと、釣り合い錘と、前記ケージと前記釣り合い錘の昇降を案内するガイドと、前記昇降を行う巻き上げ機とを備え、
前記ケージは、当該ケージの短辺側でかつ前記トンネルの断面側の、少なくとも１方の側面に設けた開閉口を有し、前記ケージと前記釣り合い錘は、前記柱材にて支持され、
前記ガイドは、前記水平材の前記４点の交差部の内側に取り付けられる
ことを特徴とする工事用リフト。
【請求項８】
請求項７に記載の工事用リフトにより運搬された資材を搬送する資材搬送台車であって、
ＩＣタグリーダ及び無線機を搭載し、前記ＩＣタグリーダが前記資材に付帯させたＩＣタグ及び前記資材を搬送する範囲内の特定箇所や特定距離程に設けたＩＣタグから読み取った情報を前記無線機により管理用コンピュータに送信することを特徴とする資材搬送台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市部等の大断面トンネルの、立坑内部構造の構築部材、工事用リフト及び資材搬送台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や鉄道に使用される、大断面トンネルの、立坑・シールドの工事手順は、まず、矩形や円形の土留め壁及び立坑躯体を築造し、発進及び到達の立坑とする。続いて、この立坑工事の終了後、大型クレーンを使って、発進立坑の底部にて、所定の架台上に分割したシールド機を一体に組立てる。次に、シールド機の、動力・制御設備（以下、「後続設備」という）、掘削土搬出設備及び資機材搬送設備を地上ヤードに整備し、続いて、予め設けた発進立坑のエントランスよりシールド機を土中に貫入、発進させる。
【０００３】
このような、シールド機の初期段階の掘進（以下、「初期掘進」という）後、後続設備を、そのスペースがシールド機後方のトンネル坑内に確保できる段階で、ここに移動する。一方で、地上には、掘削土搬出設備、資機材搬送設備及び防音ハウスを再整備し、発進立坑には、覆工用セグメントの搬入に供するための工事用リフトなどを設置する。その上で、到達立坑へ本格的な掘進（以下、「本掘進」という）を開始する。
【０００４】
到達後、シールド機及び後続設備を両立坑から解体搬出し、発進立坑の工事用リフトを撤去する。次いで、両立坑内部の空いたスペースに、立坑内部構築工事として、立坑内部に床版や柱を下方から上方へ順に型枠支保工を積み立てつつ構築し、コンクリート強度の発現後に型枠支保工を撤去する。そして、本設リフト及び換気設備などの本設設備を設置し、トンネル坑内設備の工事終了後、工事完了としていた。
【０００５】
ここで、大断面のシールド機の組立ての場合、総重量は３０００ｔｆに及ぶ。これに付随する後続設備、工事用リフトなどの資機材搬送設備の規模も大きく、それらを整備するには通常１年程度の工期を要する。その後、初期掘進に半年程度、本掘進に数年を要し到達する。到達後にも工事完了までには、工事用リフトなどの資機材搬送設備を撤去の上、本設リフトや換気設備の設置を含む立坑内部構築工事、トンネル坑内設備工事などに数年を要する。このように、大断面の場合、工期の長期化が常であった。
【０００６】
また、都市部の騒音対策上必須の道路などに設置する、立坑・シールド工事の作業帯に設ける防音ハウスは、この屋根に障害する大型クレーンが、シールド機組立後に不要になった後に、設置する。そして、昼夜間に及ぶ本掘進が終了しシールド機の到達以降に、防音ハウスが必要なくなるので解体し、工事終了後、作業帯を撤去し道路を解放する。
【０００７】
したがって、工期の長期化は、作業帯占有による渋滞などによる都市機能の低下を深刻化させる。上述のような深刻な事態となるのは、シールド掘進工事（初期掘進及び本掘進）、立坑内部構築工事やトンネル坑内設備工事を同時並行で行える工期短縮の方法が見出されていないことに起因する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７１１９７号公報
【特許文献２】特開昭５７−３８２８３号公報
【０００９】
特許文献１には、立坑セグメント搬送装置として、パレットに載せたセグメントを地上より立坑下方へ搬送するリフトが示されている。
【００１０】
特許文献２には、一般的な工事用リフトとして、上端に巻き上げ機を配し、下方に釣り合い錘及びケージを配する構成が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、特許文献１に記載の立坑セグメント搬送装置は、セグメントを地上でフォークリフトにてパレットに積み込めば、機械的に立坑底部へ搬送でき、その点では効率がよい。しかし、セグメント搬送に特化され、作業員はもとより他の配管材などを搬送できず、利便性が悪かった。一方、特許文献２などに示される一般的な工事用リフトを活用する場合は、セグメント以外に、他の配管材など多目的に活用できるため、利便性はよいが、積み込み、積み替えに関しては機械化されておらず、効率はさらに悪化する。いずれにしても、立坑・シールドの工事に対して、従来の工事用リフトの技術は十分ではない。
【００１２】
そもそも、立坑内部構造においては、一般に床版や柱を下方から上方へ順に型枠支保工を積み立てつつ構築するので、トンネル坑内への物流を途絶する。したがって、立坑内部構築工事の後に設置する本設リフトは、シールド掘進工事やトンネル坑内設備工事には使えないため、別途、工事用リフトやこれを支持する仮設支柱が必要となり無駄であった。
何よりも物流途絶の問題から、立坑内部構築工事とシールド掘進工事やトンネル坑内設備工事とを同時並行で行える方法がなく、工期を大きく遅延させていたのが実状であった。
【００１３】
以上に、従来技術の工事用リフトや立坑内部構造に関する問題点を詳述したが、以下にこれを整理する。
１）従来の立坑セグメント搬送装置は、セグメント搬送に特化したもので、掘進に必要な他の配管材やレール材、さらに作業員などを搬送できず、利便性に欠けるものであった。
【００１４】
２）一般的な工事用リフトは、セグメントの積み込みや積み替えに関して機械化しておらず、効率を悪化させていた。
【００１５】
３）工事用リフトは、初期掘進としてシールド機が立坑底部から発進して、そのスペースが空いた後に設置され、シールド機の到達後、立坑内部構築工事を開始する前に撤去し、立坑のスペースを空けていた。そのため、設置・撤去が工期のクリティカルパスに入り、工期遅延の原因であった。
【００１６】
４）立坑内部構築工事においては、一般に、床版や柱を下方から上方へ順に型枠支保工を積み立てつつ構築するので、トンネル坑内への物流が途絶し、これとシールド掘進工事やトンネル坑内設備工事との並行作業ができず、工期遅延の原因であった。
【００１７】
５）工事用リフトはあくまで仮設であり、立坑内部構築工事の一部先行を前提とする本設のリフトの先行活用は、その構築に伴いシールド掘進工事の物流を途絶させることから、両者を兼ねることはできず不経済であった。
【００１８】
６）工事用リフトは、そのガイドの支持の利便から、多くは立坑内壁面に接して設置されることから、立坑内壁面とトンネル坑内中央側の軌条とのセグメントの受け渡しに距離が出るので、その受け渡しの分、別途機械設備が必要となり、物流の効率低下を招いた。
【００１９】
７）立坑内部構造は、鉛直に配する支保工や足場に、工期及び工費がかかる。そのため、プレキャスト化が求められるところ、プレキャスト化の場合には部材は大重量となり、クレーンは大型化するため、クレーンブームやクレーンが防音ハウスの屋根やその他資機材搬送設備や掘進設備の障害となり、採用を困難にしていた。
【００２０】
８）立坑内部構造は、プレキャスト化しつつ、シールド掘進工事と並行に構築をして、工期短縮を図ろうにも、立坑に設置される資機材搬送設備やシールド掘進設備に支障することのない構造や手順が提供されていないのが実状であった。
【００２１】
９）立坑内部構造は、シールド機組立や初期掘進段階であれば、立坑底部以外はスペースが空いているので、構築できれば工期は短縮するが、荷重を支持する柱材はシールド機と障害するので、実際には工法として成立しなかった。
【００２２】
１０）立坑内部構築工事と、シールド掘進工事やトンネル坑内設備工事とを同時並行できる工事用リフトは、物流を途絶させない立坑内部構造や組立手順がないため成立せず、工期遅延が常態化していた。
【００２３】
さらに、シールド掘進工事に供せられる資機材搬送設備や工事用リフトには、以下の問題点がある。
１１）各資材の時系列の所在や状況を、コンピュータ通信を用いて、長いトンネル坑内隅々に至るまで記録及び確認できる物流管理のシステム及び設備がない。そのため、誤搬送の防止や欠品補充の効率性に欠ける。
【００２４】
１２）地上ヤードから長いトンネル坑内隅々に至る、資機材の受け渡しを不要とするシームレスな物流設備がない。そのため、効率性に欠ける。
【００２５】
１３）コンクリート二次製品であるセグメントは重量が重く、それを効率的かつ安定して坑内へ運搬するに際し、工事用リフトは揺れが大きく、積み替えのタイムロスや損傷も多い。そのため、効率性、安定性に欠ける。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上述の課題を解決するために、本発明に係るトンネルの立坑内部構造の構築部材は、トンネルの軸方向と自らの１方向が合致し、同一水平面上で立坑の内壁面近傍に矩形対角に設けた４点の交差部と、隣り合う交差部を直交して接続する水平材と、交差部それぞれを鉛直方向に隣り合う層の対応する交差部それぞれと鉛直に接続する柱材と、交差部と内壁面に設けた接続部それぞれとを個別に接続する接続材とから構成される、平面視で少なくとも井形状構造のプレキャスト部材から成る構築部材を一層とし、柱材による鉛直方向に隣り合う層との連結により当該構築部材を複数積層した重層構造であることを特徴とする。また、前記接続材は、柱材の位置と立坑の内壁面との離隔を調整可能にする。さらに、立坑の内壁面又はトンネルの直上に突出する框部から、上面に位置する最下層の交差部として配備した交差部材及び柱材と接続して該交差部材及び該柱材を支持する斜材を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、工事用リフトは、ケージ昇降用のガイドが、井形状構造体の内部において水平材に保持され、この水平材を支持する柱材は、初期掘進の段階で、框上面より斜材によって支持しつつ、同ガイドをシールド機発進後、下方の立坑底部へ延伸する。本発明に係る工事用リフトにより、以下の作用効果を奏することができる。
【００２８】
ア  本設リフトとして先行設置できるため、シールド機の到達後、立坑内部構築において撤去が不要となり引き続き活用ができることにより、仮設リフトを不用とし、工期と工費の縮減が図れる。
【００２９】
イ  立坑内部構築工事として、前半には、柱材及び水平材を初期掘進時に併せて設置でき、後半には、本設の床や階段及び換気設備を、到達後において井形外部のシールド掘進工事のための動力線や配管類などを撤去すれば、トンネル坑内設備工事の物流に支障なく設置できるため、他工事の支障とならない。
【００３０】
ウ  シールド掘進工事に留まらず、立坑内部構築工事とトンネル坑内設備工事の物流も、常に途絶させず、工事全体を効率化する。
【００３１】
エ  ケージ昇降用のガイドを、立坑の内壁面に接することなく、井形内部にて水平材に取り付けるので、ここを昇降するケージ内の軌条が、トンネル坑内の中央付近の軌条に直接降下・接続できる。それにより、ケージ内のセグメント台車は、そのままトンネル坑内の軌条に入線することができるため、従来同ガイドが立坑内壁面に接する場合に必要となるセグメントの受け渡しの設備や作業を省くことができ、サイクルタイムが短縮する。
【００３２】
オ  地上ヤードにおいて、トンネル坑内と同様に、トンネルの軸方向に軌条を配するので、ケージ内部の台車はそのまま、短辺の開閉口から軸方向に双方の軌条に入線できる。これにより、地上から掘進に必要な他の配管材やレール材も、トンネル坑内にシームレスに入線できるため、物流効率の向上が図れる。
【００３３】
カ  ケージ昇降用のガイドを保持する仮設支柱や仮設ブラケットが不要となり、コストダウンが図れる。
【００３４】
キ  工事用リフトは専用搬送装置でないことから、台車の積載がない場合には、タイヤ車両や作業員の搬送も可能となる。また、トンネル坑内において、床版下方をセグメント台車の搬送路とし、床版上方をＰｃａ床版の搬送路とし、ケージを両２階層に停止させれば、両資材を効率よく搬送できる。
【００３５】
ク  セグメント台車を積載したケージは大重量であるところ、ケージ、釣り合い錘を受ける滑車及び巻き上げ機の重量を、堅牢な井形状構造体の水平材を通じて柱材で安定して支持できるため、揺れを抑制し昇降をスムーズにできる。
【００３６】
ケ  工事用リフトの運転に際して、ケージレベルの水平性や昇降速度を計測管理しつつ、複数の巻き上げ機を同調制御するので、異常な振動や傾斜などを抑止しつつ、高速運転できる。
【００３７】
次に、本発明に係る立坑内部構造は、プレキャスト部材を組み立てるものとし、交差部材で交差する、井形状の構築部材の重層構造であり、交差部材において、鉛直間は柱材で連結、水平間は水平材で連結、柱材の下方で框上面の斜材に支持し、交差部材と立坑内壁面は接続材にて離隔を調整しつつ接続・保持される。これにより、以下の作用効果を奏することができる。
【００３８】
コ  プレキャスト化により立坑底部より順に組み立てる型枠支保工は不用となり、構築時、トンネル坑内への物流は途絶しない。そのため、並行して施工するシールド掘進工事、トンネル坑内設備工事を遅延させない。
【００３９】
サ  斜材を設置することにより、初期掘進の段階に、立坑底部で分割したシールド機を組立てしていても、これにプレキャスト部材の組立は支障しない。そのため、シールド機組立用の大型クレーンにて引き続き効率よく、これらプレキャスト部材を組み立てることができ、新たな大型クレーンを必要とせず、工期及び工費の低減が図れる。
【００４０】
シ  斜材の機能により、立坑内部構造のプレキャスト部材は、シールド機組立以降の初期掘進中の組立とできるので、１台の大型クレーンを兼用でき、クレーンブームの防音ハウスの屋根に障害する問題は、防音ハウスを初期掘進中に壁のみ先行設置して最小限の遮音を実現し、残る屋根は、本掘進の本格的な昼夜の騒音発生前に大型クレーンを撤去して設置すれば、これ以降完全遮音できる。これにより、周辺に騒音を波及させることなく、スムーズに全体の工期短縮が図れる。
【００４１】
ス  斜材は、その部材特性により、立坑内壁面と框上面の交差付近より上方の柱材に斜め内側に、柱荷重に対して圧縮材として配置してもよい。また、斜材は、任意の層の水平材及び柱材の交差部からその上方の立坑内壁面の接続材の接続部に斜め外側に引っ張り材として配置してもよい。これにより、プレキャスト部材の構成を自在に選定できる。
【００４２】
セ  昼間作業の機械調整が主となる初期掘進中に、斜材を利用した立坑内部構造のプレキャスト部材の大半を夜間作業にてその上方に構築する。その後、シールド機が土中に貫入発進すれば、立坑底部の空いたスペースに最下方の柱をリフトのガイドとともに延伸するので、本掘進時には必要なセグメントなどの物流経路を速やかにリフトにて確保でき、無駄なく全体の工期短縮が図れる。
【００４３】
ソ  柱材は、中空のプレキャスト材の構造とし、また、シールド機発進以降に、最下方の柱材を立坑底部へ延伸し、内部に軸圧縮力に耐荷性の高いコンクリートを充填して、最終的に斜材を撤去し受け替える。これにより、仮設系では、軽量な中空のプレキャスト材を短期間で組立てられ、完成系では、さらに大重量の設備荷重に耐え得る構造にすることができる。
【００４４】
タ  交差部材は、６方（水平前後左右及び鉛直上下）で各部材を分断できるから、各プレキャスト材は細分化し、クレーン能力上の揚重不能や、公道運搬上の運搬不能の場合の問題を解決する。また逆に、支障のない限りまで一体化できるから、架設や運搬の効率を最大化できる。
【００４５】
チ  交差部材は、６方（水平前後左右及び鉛直上下）で各部材を自在に分断できるから、架設時に、柱材と立坑内壁面との離隔を微調整できる２方の接続材を予め一体化して架設すれば、この平面位置を精度よく効率的に固定できる。併せて設置する水平材には、シールド掘進工事のための動力線や配管類、ベルトコンベヤー、昇降階段などが即座に設置できる。よって、これらプレキャスト部材の組立は、初期掘進の工程に遅延を生じさせない。
【００４６】
ツ  架設時に、予め地上ヤードで、大型クレーンによって、少なくとも交差部材、水平材を矩形に水平に一体化し、架設済の４本の柱材に嵌合する形で一体架設すれば、さらに初期掘進の工程を短縮できる。一方で、
【００４７】
テ  補強材としてさらに、交差部の取り合いに火打ち材や、水平材取り合いに新たな柱材を入れれば全体の剛性を著しく向上できる。また予め、床や階段を水平材に取り付ければ、立坑内部構築工事を簡略化でき工期を短縮できる。
【００４８】
ト  水平材は、トンネルの軸方向と一方向が合致するから、組み立て途上に、井形外部にシールド掘進工事のための動力線や配管類、ベルトコンベヤー、昇降階段などを即座に設置でき、井形内部にはリフトと材料搬入開口が設置でき、設備上不都合はない。よって、初期掘進及び本掘進を効率化すると共に、このことは矩形又は円形の立坑形状を選ばない。
【００４９】
ナ  井形状の構築部材を全てメタルで構成すれば、その軽量ゆえに、重層の一括架設などにより、施工を高速化する。
【００５０】
二  井形状の構築部材を構成するトンネル横断方向の水平材について、立坑底部の坑内物流を遮断する新たな柱材を補強材として配置できないため、仮設時には軽量な鋼材を配し、到達後の完成段階には、この鋼材を外包するよう配筋の上、安価な現場打のポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造として構成する。これによれば、桁剛性を増大できるので、フルメタルに比べさらに材料費用を減じることができる。
【００５１】
ヌ  井形状の構築部材を初期掘進時に先行して構築することから、シールド掘進工事で通常必要となる動力線や配管類、ベルトコンベヤー、昇降階段などのための仮設ステージや仮設ブラケットを代替でき、この分の工費を縮減できる。
【００５２】
ネ  接続材は、立坑内壁面の接続部に予め内壁にアンカー固定する概箱断面の受け材に、接続材側から突出するアンカーをモルタル定着にて接合するので、柱材の位置と立坑の内壁面との離隔を自在に調整可能にする。よって、立坑躯体の内壁面の施工精度が悪くても、立坑内部構造体を精度よく設置できる。
【００５３】
ノ  接続材は、２方向にて、立坑内壁面に予め固定する受け材との仮ボルトにて、柱材の位置を調整するから、架設の効率がよい。
【００５４】
ハ  接続部は、接続材と受け材を一体化するアンカーの径や本数、モルタル強度などにより、自在に剛性を変更でき、設計の自由度を拡大する。
【００５５】
ヒ  接続部は、接続材と受け材を一体化するアンカーを定着するモルタル部を地震振動に対し局部破損するように構成することにより、耐震性を高めつつ、立坑躯体の損壊を防止でき、損壊復旧のコストを最小化できる。
【００５６】
さらに、本発明に係る資材搬送については、軌条を、ケージ内部、地上ヤード及び坑内においてトンネル軸方向に敷設し、資材搬送台車にＩＣタグリーダを搭載し、各資材にはその内容を、また、搬送箇所の各位置や各距離程にはその位置を示すＩＣタグを設置する。そして、資材搬送台車に搭載したＩＣタグリーダによりこれらＩＣタグを読み取り、時系列に遠隔集中管理することにより、以下の作用効果を奏することができる。
【００５７】
フ  トンネル隅々へ行き渡るシームレスな軌条上に存在する各資材に対して、時系列の所在や状況を遠隔集中管理できるので、誤搬送を防止し、欠品補充の効率が向上する。
【００５８】
ヘ  ＩＣタグを、各作業員のヘルメットなどにも同様に具備すれば、労務、安全管理の精度を向上できる。
【００５９】
ホ  シールド掘進工事、立坑内部構築工事及びトンネル坑内設備工事に至る工事全体の物品管理や品質管理に対して、その効率と精度の向上が図れる。
【００６０】
マ  立坑上部の地上ヤードに敷設される軌条は、堅牢な井形状構造体の水平材を通じて柱材で安定して支持できるため、別途立坑上部に橋梁は不用となり、構造上安定性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、工事用リフトの構造の概観をトンネルの横断面（幅）方向から示す図である。
【図２】図２は、図１の機械室近傍の構造及びトンネル近傍の構造を拡大した図である。
【図３】図３は、工事用リフトの構造の概観をトンネルの縦断面（長手）方向から示す図である。
【図４】図４は、図３の機械室近傍の構造及びトンネル近傍の構造を拡大した図である。
【図５】図５は、工事用リフトの立坑内における鉛直方向の各位置での断面を示す図である。
【図６】図６は、立坑をトンネルの掘削位置まで掘り下げて基本形状を形成した時点を示す図である。
【図７】図７は、シールド機をトンネルの掘削位置まで搬入させた時点を示す図である。
【図８】図８は、立坑躯体に第１層目の井形状構造体を設けた時点を示す図である。
【図９】図９は、立坑躯体の框上面より上部に立坑内部構造体を構築した時点を示す図である。
【図１０】図１０は、立坑底部に残る立坑構造体の構築を開始した時点を示す図である。
【図１１】図１１は、立坑の内部構造体が完成し、工事用リフトが設置されてセグメント台車が立坑の底部まで降ろされた時点を示す図である。
【図１２】図１２は、ケージにより立坑の底部に降ろされたセグメント台車が資材搬送台車に連接された様子を示す平面図である。
【図１３】図１３は、斜材を、引っ張り材として作用する形態で配置する場合を示す図である。
【図１４】図１４は、交差部材と柱材との嵌合の手順を示す図である。
【図１５】図１５は、接続材を立坑内壁面と柱材との離隔を微調整しつつ設置する手順を示す図である。
【図１６】図１６は、中空のプレキャスト柱材の構造を示す図である。
【図１７】図１７は、中空のプレキャスト柱材の場合の嵌合の手順を示す図である。
【図１８】図１８は、立坑の底部から井形状構造体を構築する工程（ステップｄ〜ステップｆ）を示す図である。
【図１９】図１９は、立坑の底部から井形状構造体を構築する工程（ステップｇ〜ステップｉ）を示す図である。
【図２０】図２０は、立坑・シールド工事の工程例を線表で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明を実施するための形態として、以下図面を参照にしながら、本発明に係る実施例を説明する。すなわち、立坑内部構造の好適な例、立坑内部構築工事とシールド掘進工事やトンネル坑内設備工事とを同時並行する例等について説明する。
【実施例１】
【００６３】
（１）工事用リフト
図１は、立坑内部に設けた工事用リフトの構造の概観をトンネルの横断面（幅）方向から示す図である。図２は、図１の地上の機械室４近傍の構造（上図）およびケージ１を含むトンネル近傍の構造（下図）を拡大した図である。
【００６４】
工事用リフトは、立坑内の地上からトンネルまでの間で、ケージ１及びその重量との釣り合いをとるための釣り合い錘２を昇降させる装置である。この昇降用の巻き上げ機３は、複数台から成り、立坑直上に設置した機械室４上部に材柱に支持させて設置される。運転に際しては、ケージレベルの水平性や昇降速度を計測管理しつつ、複数の巻き上げ機３を同調制御する。
【００６５】
立坑は、図２に示すように、水平材６及びこの水平材６を支持する鉛直方向の柱材５とから構成される井形状構造体によって形成される。なお、この柱材５は、最終的にはトンネル位置まで形成されるところ、初期掘進時にシールド機が発進する前の段階では、框上面より斜材によって支持される構造である。この点については後述する。
【００６６】
工事用リフトの昇降用ガイドは、上述の井形状構造体の内部において水平材に保持される。また、工事用リフトの設置位置としては、ケージ１の背面（開閉口対面）がトンネルの横断方向の一端面に位置するように設置する。
【００６７】
図３は、立坑内部に設けた工事用リフトの構造の概観をトンネルの縦断面（長手）方向から示す図である。図４は、図３の地上の機械室４近傍の構造（上図）およびケージを含むトンネル近傍の構造（下図）を拡大した図である。
【００６８】
地上側で資材搬送台車９により搬送されたセグメント台車１１は、ユニット単位（図では、２台で１ユニット）でケージ１に搬入され、ケージ１は巻き上げ機３によってトンネル位置まで降下される。セグメント台車１１は、トンネル位置に到達すると、トンネル内を搬送させる別の資材搬送台車９に連結され、トンネル内を移動する。
【００６９】
図５は、工事用リフトの立坑内における鉛直方向の各位置での断面を示す図（平面図）で、例えば、図４に示す矢印断面の平面図である。図５（ａ）は、機械室４内で巻き上げ機３の設置位置での平面図、図５（ｂ）は、立坑内の一断面の平面図、図５（ｃ）は、トンネル位置にあるケージ１が何も載せていない時の平面図、図５（ｄ）は、トンネル位置にあるケージ１がセグメント台車１１を載せ資材搬送台車９に連結されている時の平面図である。
【００７０】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ケージ１と釣り合い錘２を、ワイヤーにより滑車を介して４点で直接接続する。複数の巻き上げ機３は、機械室４の上部に点対称に設置され（図５（ａ））、複数の巻き上げ機３から滑車を介して、ケージ１の上面に点対称にワイヤーを接続して昇降動力の伝達を行う。滑車に関しては、ケージ１と釣り合い錘２の重量を受けることになるところ、柱材５上部の機械室４に配置されるので、それら重量は、柱材５で安定して支持される。また、図５（ｂ）に示すように、ケージ１と釣り合い錘２の昇降時のガイドとなるガイド８及びガイドフレーム７が、立坑の井形状構造体の内部に設置保持される。
【実施例２】
【００７１】
（２）立坑内部構造
立坑の内部構造として、立坑の生成から内部構造体の初期形成、工事用リフトの設置を経て最終的な内部構造体を形成するまでを、６つのステップに分けて順に説明する。
図６〜図１１は、立坑の内部構造構築までの過程をステップ１〜６として示す図である。
図６は、ステップ１として、土留め壁の設置後、トンネルの掘削位置まで掘り下げた上で、立坑躯体の基本形状を形成した時点を示す図である。
【００７２】
本発明に係る立坑は、後述する斜材をその上方に設置できる框上面を、立坑躯体の途中部分の所定高さの位置に設けることを特徴とする。立坑として、まず土留壁が、次いで立坑躯体が形成され、その際に框上面が形成される。ここで框上面は、水平でも傾斜でもよい。前者は構築が容易な反面、応力集中による脆弱不安があり、後者はその逆の特徴がある。また、図６のＡ断面平面図に示すように、トンネルの掘進を始めるためのエントランス開口が形成され、シールド機の貫入時の止水性能を確保し、切削し掘進することができる。框部以下がその上部に比べ壁厚が増大することで、エントランス開口の断面欠損に対し、構造壁の耐力低下を補う効果がある。他方、地上ヤードには、工事騒音を遮音するための防音壁が、周囲を一定程度の高さで作業帯を囲う形で設置される。
【００７３】
図７は、ステップ２として、シールド機を搬入させた時点を示す図である。シールド機組立用の大型クレーンを地上ヤードに設置し、地上ヤードまで持ち込んだ分割したシールド機をこの大型クレーンを使用して立坑の底部のトンネルの掘削位置まで順次荷卸しをする。立坑の底部には架台を設け、その上に分割したシールド機が、大型クレーンによって一体に組立てつつ載置される。シールド機は、図７のＢ断面平面図に示すように、エントランス側にカッタフェースを対向させて載置される。また、地上ヤードにおいては、防音壁に屋根をかけた防音ハウスを設置する。ただし、大型クレーンの稼働範囲及び期間は、クレーンブームの障害のため、屋根の一部に欠損を設けざるを得ないため、屋根を欠損させる壁部のみにより必要最小限の遮音を行う。
【００７４】
図８は、ステップ３として、立坑躯体に第１層目の井形状構造体を設けた時点を示す図である。この第１層目として、立坑躯体の框上面から、図８のＤ断面平面図に示す配置構造を形成するために、交差部材２２と結合した斜材２４及び接続材２３を矩形対角に設置する。設置手順としては、図８の右側中段に示すように、交差部材２２と結合した斜材２４及び接続材２３を、斜材２４を框上面に固定させつつ、框上方の、立坑躯体の内壁面に予め設けた２箇所の接続部２１の受け材と接続材２３を接合することで、立坑躯体の内壁面に固定し、これを矩形対角に４か所設置する。この設置形態では、斜材２４は、柱荷重に圧縮材として作用するものである。他に、図１３に示すように、斜材２４を、引っ張り材として作用する形態で配置してもよい。この場合には、斜材２４は、框部上面に配置する交差部材２２から框上方の立坑内壁面の接続部２１に対して斜め外側に引っ張り材として接続する。組成的には、圧縮に耐荷力のあるコンクリート製が、図８に示す斜材２４に適し、座屈しやすく引っ張りに耐荷力のある鋼製が、図１３に示す斜材２４に適する。尚、接続材２３は、立坑内壁面と柱材との離隔を微調整しつつ設置する。
【００７５】
図１５は、この設置の手順を３つのステップで示す図である（最下図に、受け部を有する受け材が、立坑内壁面の接続部２１に予め内壁面にアンカー固定され、接続材２３と接合する様子を拡大して示す）。まず、ステップａで、接続材２３の接続部２１側に突出するアンカー筋を、概箱断面の受け材に挿入し、２方向の接続材２３をそれぞれ、交差部材２２側は溶接接合し、受け材側は受け部にて仮受けしつつ仮ボルトにて仮固定する。次に、ステップｂで、４本の柱材５の芯の平面位置が設計位置に合うように、各柱材５に直交する２方向の接続材２３において仮ボルトを緩めつつ位置調整し、再固定しながら、水平材６と交差部材２２同志を溶接などにより接合する。この場合、各接続材２３は、受け部で仮受けしつつ仮ボルトで仮固定されているから、クレーンの吊りフックより玉かけがはずされても、もはや脱落することはない。最後に、ステップｃで、接続材２３のアンカー筋の挿入を受ける概箱断面の受け材内部に、無収縮モルタルを充填しアンカー筋を定着し、柱材５の芯の平面位置を本固定する。この際、受け部取り合いの開口部には、モルタル漏出を防止する型枠を組みつける。
【００７６】
以上のように、接続材２３の再固定を４隅に繰り返し行いつつ、水平材６によって交差部材２２同士を縦横に接合して、最終的に接続材を受け材に本固定し、第１層目の井形状構造体を構築する（図８の右側中段）。
【００７７】
また、一層の井形状構造体の強度を上げるために、この井形状構造体の隅角にさらに火打ち材を組み入れても、４本の柱材の中間に新たな柱材を組み入れてもよい。以上のように、斜材２４を用いて立坑躯体の途中部分から井形状構造体を構築することが可能となり、従来の下方から型枠支保工を順に組み立てる工法を不用とし、立坑の底部からトンネル坑内への物流が途絶することを回避できる。この斜材２４の効果は、プレキャスト部材を立坑底部から組み上げる構造への適応の場合でも同様である。これにより、物流においては、初期掘削及び本掘進を効率化し、立坑内部構築工事は他工事と並行でき、全体工期を短縮する。
【００７８】
図９は、ステップ４として、立坑躯体の框上面より上部に立坑内部構造体を構築した時点を示す図である。
第１層目から順に柱材５で以て上方に井形状構造体を積み上げていく要領で、立坑躯体の框上面より上部に立坑内部構造体を構築する。図９の右側中段に示すように、低い層の交差部材２２の上部に結合した柱材５に次の層の交差部材２２を結合し、接続材２３によって立坑躯体の内壁面に設けた接続部２１に仮固定する。それを４隅に行った後に、水平材６によって交差部材２２同士を縦横に接合し、接続部２１にて立坑内壁との離隔を最終調整の上再固定する。その後、接続部２１で接続材２３側のアンカー筋を接続部側の受け材内に無収縮モルタル充填し定着することで本固定して、次の層の井形状構造体を構築する。このプロセスを地上部分まで繰り返すことになる。交差部材２２は、水平前後左右及び鉛直上下の６方向で各部材を分断するものであって、架設時に、柱材５に連結した上で立坑内周面へ接続材２３をその離隔を微調整しつつ接続して、この平面位置を精度よく効率的に固定・保持する。
【００７９】
ここで、予め地上ヤードで、大型クレーンにて、少なくとも交差部材及び水平材、を井形に地上ヤードにて水平に一体化し、架設済の４本の柱材に嵌合する形で一体架設すれば、さらに作業効率は向上する。さらに、接続材も併せて井形に地上ヤードにて水平に一体化する場合は、架設時、接続材側に一体のアンカー筋が、概箱断面の受け材に対し障害しないよう、接続材側から分離しておき、架設後組み立てれば雑作はない。これらの場合、交差部材２２は、架設時に水平材６及び接続材２３に連結した上で、立坑内周面に予めアンカー固定する受け材へ接続材２３をその離隔を微調整しつつ仮固定して、その後分離しておいたアンカー筋を接続材２３と受け材に亘るよう組み立て、ここに無収縮モルタルを充填し定着することで、この平面位置を精度よく効率的に本固定する。
【００８０】
図１４に、交差部材２２と柱材５との嵌合の手順を示す。交差部材２２の柱材接合部分の下端部に凸形状の突起部分を、また上端部に凹形状の孔部分を設け、柱材５の交差部材２２との接合部分の下端部に凸形状の突起部分（図示せず）を、また上端部に凹形状の孔部分を設け、双方を鉛直方向に嵌合する。また、柱材に対し、交差部材を工場製作段階で一体に形成することによっても、架設時の部材重量は増加する反面、嵌合箇所は半減しつつ、同様の効果が得られる。またこれらの場合、嵌合の凹凸を逆にしてもよい。
また、図９のＦ断面平面図には、その後に設置する工事用リフトのガイドフレーム７及びガイド８を設けた井形状構造体を示す。
【００８１】
図１０は、ステップ５として、シールド機がエントランスから掘進を始め前進した後に、立坑底部に残る立坑構造体の構築を開始した時点を示す図である。
図１０のＧ断面平面図に示すように、シールド機が前進し立坑の底部が空くと、この底部からも井形状構造体を構築していき、立坑躯体の框上面より上部に既設した井形状構造体に連結することになる。この部分については、底部から框部へ組み上げても、框部から吊り下げつつ底部へ組み下げてもよい。
【００８２】
また、この箇所の柱材５を中空のプレキャスト材の構造とし、初期掘進以降に、その内部に軸圧縮力に耐荷性の高いコンクリートを充填して、最終的には、斜材を撤去し受け替えるようにしてもよい。これにより、完成系では、さらに大重量の設備荷重に耐え得る構造にすることができる。
【００８３】
図１６は、中空のプレキャスト柱材の構造を示す図である。上下両端の接合部は、嵌合させるために、放射状に嵌合材を両端の接続リングに固定する。接合の際の手順としては、嵌合の上、平面位置及び高さを設計上の位置に調整後、上下の接続リングを溶接し接合する。
先の図１４では、交差部材２２と柱材５との嵌合の手順を示したが、図１７に、柱材５が中空プレキャスト材の場合の嵌合の手順を示す。嵌合材と接続リングを使った嵌合の手順は、上述の図１６の場合と同様である。
【００８４】
次に、立坑の底部から井形状構造体を構築する工程（ステップｄ〜ステップｉ）を、図１８及び図１９により説明する。図１８に、ステップｄ〜ステップｆを、図１９に、ステップｇ〜ステップｉを、それぞれ示す。
【００８５】
先ず、図１８に示すステップｄで、立坑の底部の柱位置に、予め下床に定着する鉄筋と接続リングを固定しておく。続く図１８に示すステップｅで、中空のプレキャスト柱材５を、立坑の底部の接続リングに、嵌合させつつはめ込み高さを調整し仮溶接する。続いてステップｆで、２方向の接続材２３で柱材５の立坑内壁面との離隔を調整しつつ、柱材５の各接続リング同士及び水平材６と交差部材２２同士を溶接固定する（この手順は、図１５による説明と同様）。
【００８６】
図１９に示すステップｇでは、上述のステップｄ〜ステップｆの手順で、框取り合いの段まで、各部材を固定する。次に、ステップｈで、接続リングの外面の縦鉄筋をラップ接続しフープ筋を配筋の上、中空部及び接続リングの外面部に型枠を組みつけて高流動コンクリートを打設する。最後に、ステップｉで、高流動コンクリートの硬化後、残る最終接合の柱材５を上下に接合する。ここで、最終接合の柱材５は、配筋の上コンクリート打設するＲＣ構造としてもよく、またメタル構造によってもよい。前者は、軸方向の耐力に優れる反面、工程が遅延する。後者は、その逆の効果がある。
【００８７】
図１１は、ステップ６として、立坑の内部構造体が完成し、工事用リフトが設置されてセグメント台車１１が立坑の底部まで降ろされた時点を示す図である。
上述のように、立坑の底部から構築開始した井形状構造体が、立坑躯体の框上面より上部に既設した井形状構造体に連結されて、立坑全体の内部構造体が完成すると、続いてガイドを設置の上、工事用リフトの据え付け設置を行う。その後には、地上ヤードの大型クレーンを撤去し、防音ハウスの屋根の欠損部を補完して防音ハウスを完成させる。
【００８８】
また、地下のトンネル側では初期掘進から本掘進に移行し、トンネル内に軌条も敷設され、セグメント台車等の搬入が始まることになる。その際には、図１１のＩ断面図に示すように、ケージ１内に長辺方向に設けた軌条とトンネル内の軸方向の軌条及び地上ヤードの同方向の軌条とが接続されるように構成する。これにより、セグメントは、受け渡しの必要なしにセグメント台車に積載したままで、ケージ１の短辺の開閉口を経由し、地上ヤードからトンネル内にシームレスに運搬できる。
【００８９】
ここで、ケージ１は、セグメント台車等の専用搬送装置とする必要はないことから、台車の積載がない場合には、タイヤ車両や作業員の搬送も可能となる。
さらに、図２０に、実施例１及び実施例２に基づく、立坑・シールド工事の工程例を、線表で示す。図に示すとおり、本発明による工程は、従来工程に対して、立坑内部構築工事において、主にプレキャスト化と先行設置により、到達後の同工事期間を著しく短縮できる。
【実施例３】
【００９０】
（３）資材搬送台車
図１２は、ケージ１により立坑の底部に降ろされたセグメント台車１１が資材搬送台車に連結された様子を示す平面図である。
上述のように、ケージ１内底面に設けた軌条と立坑の底部及びトンネル坑内に敷設する軌条とが直に接続できるように、立坑の底部及びトンネル坑内に敷設する軌条の構成（レイアウト）を工夫する。例えば、図１２に示すように、立坑の底部及びトンネル坑内の軌条を構成することにより、ケージ１に載置したセグメント台車１１を直接に資材搬送台車９に連結させて輸送することができる。ここで、ケージ１内底面に設ける軌条に代替し、例えば、両側の内壁面もしくは天井面に概ビームの軌条を配し、ここにセグメント台車１１がローラーを介しガイドを受けるような軌条構成にしても同様の効果が得られる（図示せず）。前者は、設備構成が簡易な反面、床面の軌条がタイヤ車両運搬の際の支障となり、後者は、その逆の特徴を有する。
【００９１】
また、トンネル坑内における資材搬送管理システムを構築するために、資材搬送台車９にＩＣタグリーダ１０および無線機（図示せず）を搭載し、セグメント台車の積荷である資材にＩＣタグ１２を付帯させる。併せて、トンネル坑内の搬送場所の特定の位置や特定の距離程にその位置を示すＩＣタグを別途設置する（図示せず）。そして、ＩＣタグリーダ１０がこれらＩＣタグから読み取った情報を、無線機により坑内ネットワークを介して管理用コンピュータ（図示せず）に送信する。これにより、資材の識別と資材の所在情報等を時系列に記録して管理する。
【００９２】
ＩＣタグ１２は、リーダ／ライタからのエネルギーにて非接触で情報の送受を行うパシッブ型を採用し（ただし、このタイプに限定されるものではないが、メンテナンス等の運用を考慮すると最も効率的）、ＩＣタグ１２には、資材識別や所在位置等を示すコードを保持させる。また、ＩＣタグリーダ１０がＩＣタグ１２から読み取ったデータ等は、データベースとして格納し、資材搬送管理システムにおいて使用する。
【符号の説明】
【００９３】
１  ケージ、２  釣り合い錘、３  巻き上げ機、４  機械室、５  柱材、６  水平材、７  ガイドフレーム、８  ガイド、９  資材搬送台車、１０  ＩＣタグリーダ、１１  セグメント台車、１２  ＩＣタグ、２１  接続部、２２  交差部材、２３  接続材、２４  斜材
【図１】
2017203294.tif 000003
【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】
2017203294.tif 000009
【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】
2017203294.tif 000015
【図１４】
2017203294.tif 000016
【図１５】
2017203294.tif 000017
【図１６】
2017203294.tif 000018
【図１７】
2017203294.tif 000019
【図１８】
2017203294.tif 000020
【図１９】
2017203294.tif 000021
【図２０】
2017203294.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月1日(2017.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドトンネルの立坑の内部構造を構築する構築部材であって、
平面視で井形状構造であるプレキャスト部材を当該構築部材の鉛直方向の一層とし、
前記プレキャスト部材は、同一水平面上で前記立坑の内壁面の近傍に矩形対角に設けた４点の交差部と、隣り合う前記交差部を同一水平面内で直交して接続する水平材と、前記交差部それぞれを鉛直方向に隣り合う対応する交差部それぞれと鉛直方向に接続するために少なくとも自らの上端または下端のいずれかが前記交差部と嵌合する柱材と、前記交差部と前記内壁面に設けた接続部それぞれとを個別に接続する接続材とから構成され、前記井形状構造の長辺方向の前記水平材の方向を前記シールドトンネルの軸方向に概ね合致させ、
当該構築部材は、前記プレキャスト部材を前記柱材により鉛直方向に隣り合う前記交差部を連結して複数積層した重層構造である
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項２】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記交差部として配備した交差部材は、前記柱材と一体化した状態で鉛直方向に隣り合う別の交差部材と嵌合により接続する構造である
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項３】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記交差部として配備した交差部材は、前記水平材と一体化した状態で、鉛直方向上下の前記柱材と嵌合により接続する構造を有し、前記４点の交差部への配備により少なくとも矩形状を構成する
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項４】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記接続材は、前記柱材の位置と前記内壁面との離隔を調整可能にする
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項５】
請求項１記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記柱材は、自らの内部にコンクリート充填を可能にする中空構造である
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項６】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材であって、
前記内壁面又は前記トンネルの直上に突出する框部から、前記交差部として配備した交差部材及び前記柱材と接続して当該交差部材及び当該柱材を支持する斜材を有する
ことを特徴とする立坑内部構造の構築部材。
【請求項７】
請求項１に記載の立坑内部構造の構築部材に設置する工事用リフトであって、
直方体のケージと、釣り合い錘と、前記ケージと前記釣り合い錘の昇降を案内するガイドと、前記昇降を行う複数の巻き上げ機とを備え、
前記ケージは、当該ケージの短辺側でかつ前記トンネルの断面側の、少なくとも１方の側面に設けた開閉口を有し、前記ケージと前記釣り合い錘は、前記柱材にて支持され、
前記ガイドは、前記水平材の前記４点の交差部の内側に取り付けられ、
前記複数の巻き上げ機は、前記重層構造の地上部分に設置される
ことを特徴とする工事用リフト。
【請求項８】
請求項７に記載の工事用リフトにより運搬された資材を搬送する資材搬送台車であって、
ＩＣタグリーダ及び無線機を搭載し、前記ＩＣタグリーダが前記資材に付帯させたＩＣタグ及び前記資材を搬送する範囲内の特定箇所や特定距離程に設けたＩＣタグから読み取った情報を前記無線機により管理用コンピュータに送信することを特徴とする資材搬送台車。