(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共同溝等の既設構造物と、この既設構造物に向かって掘進機を進行させて構築される新設の坑道とを互いに交差する方向に地中接合するとともに、この地中接合部の上方に位置する路面を覆工板によって覆工するに際し、
予め、前記掘進機が進行する掘進地盤を、この掘進地盤に沿って固結材を注入浸透させて固結させ、
さらに、前記路面下方の地中接合部付近に位置する前記掘進地盤の周囲を、この掘進地盤の周囲に硬化材を高圧噴射して地盤を切削しながら、これら硬化材と地盤とを混合させて硬化させることによって改良補強することを特徴とする地盤の補強方法。
【請求項２】
覆工板によって覆工される路面の下方に、共同溝等の既設構造物と、この既設構造物に向かって掘進機を進行させて構築される新設の坑道とが互いに交差する方向に地中接合する地中接合部が位置しており、
前記掘進機が進行する掘進地盤は、この掘進地盤に沿って固結材を注入浸透させることによって固結されており、
前記地中接合部付近に位置する前記掘進地盤の周囲は、この掘進地盤の周囲に硬化材を高圧噴射して地盤を切削しながら、これら硬化材と地盤とを混合させて硬化させることによって改良補強されていることを特徴とする地盤の補強構造。
【請求項３】
前記掘進地盤は、表層地盤と、この表層地盤を支持する支持層とからなり、前記固結材は、少なくとも前記表層地盤に注入浸透されていることを特徴とする請求項２に記載の地盤の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設構造物に対して掘進機を地中接合するとともに、この地中接合部の上方に位置する路面を覆工板によって覆工する際の地盤の補強方法および補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば共同溝やトンネル等の地中に構築された既設構造物と、この既設構造物に向かってシールドマシン等の掘進機を進行させて構築される新設の坑道とを、互いに交差する方向に接合する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
これら既設構造物と新設の坑道とを接合する際は、既設構造物の側面の一部を切削するなどして開口させることとなる。
【特許文献１】特開２００５−１２０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のような既設構造物と新設の坑道との地中接合部の直上に幹線道路等が設けられている場合がある。このように地中接合部の直上に道路が設けられる場合は、既設構造物の側面が開口されて接続される既設構造物と新設の坑道との地中接合部の倒壊や、路面の沈下等を防ぐために、覆工板を敷設して路面を覆工したり、Ｈ鋼杭等を地中に打設したりして、地中接合部周囲の地盤を補強することが行われている。
ところが、例えば水道管やガス管等の地下埋設物が多い場所では、これら地下埋設物を移設してから、上記のようなＨ鋼杭等を打設しなければならず、手間がかかる。さらに、地中接合部の施工後は、Ｈ鋼杭等も抜き出さなければならないため手間であり、工期の長期化を招く場合があった。
【０００４】
本発明の課題は、地下埋設物が多い場所であっても、地中接合部周囲の地盤を確実かつ強固に補強できる地盤の補強方法および補強構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地盤の補強方法であって、共同溝等の既設構造物に対して掘進機を地中接合するとともに、この地中接合部の上方に位置する路面を覆工板によって覆工するに際し、予め、前記掘進機が進行する掘進地盤を、この掘進地盤に沿って固結材を注入浸透させて固結させ、さらに、前記路面下方の地中接合部付近に位置する前記掘進地盤の周囲を、この掘進地盤の周囲に硬化材を高圧噴射して地盤を切削しながら、これら硬化材と地盤とを混合させて硬化させることによって改良補強することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、地盤の補強構造であって、覆工板によって覆工される路面の下方に、共同溝等の既設構造物と、この既設構造物に向かって進行する掘進機とが地中接合する地中接合部が位置しており、前記掘進機が進行する掘進地盤は、この掘進地盤に沿って固結材を注入浸透させることによって固結されており、前記地中接合部付近に位置する前記掘進地盤の周囲は、この掘進地盤の周囲に硬化材を高圧噴射して地盤を切削しながら、これら硬化材と地盤とを混合させて硬化させることによって改良補強されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の地盤の補強構造において、前記掘進地盤は、表層地盤と、この表層地盤を支持する支持層とからなり、前記固結材は、少なくとも前記表層地盤に注入浸透されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、掘進機が進行する掘進地盤を固結させるとともに、路面下方の地中接合部付近に位置する掘進地盤の周囲を硬化材によって改良補強することから、従来とは異なり、地下埋設物があっても移設する必要がなく、Ｈ鋼杭等を打設する必要もないので、地下埋設物が多い場所であっても、地中接合部周囲の地盤を確実かつ強固に補強することができる。
さらに、このように従来とは異なり、地下埋設物があっても移設する必要がなく、Ｈ鋼杭等を打設する必要もないので、工期の短縮を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１および図２は本発明を適用した一実施形態の構成として、路面４の下方に、共同溝等の既設構造物１と、この既設構造物１に向かって進行する掘進機２とが地中接合する地中接合部３が位置している状態を示したものである。
これら図１および図２に示す地盤５は、表層地盤５Ａと、この表層地盤を支持する支持層５Ｂとからなる。
【００１１】
本実施の形態の掘進機２は、所謂シールドマシンであって、地盤５を掘削しながら進行し、さらに掘削されて形成されるシールドトンネルの壁面に沿って、この壁面を覆うセグメントを順次組み立てていくことによって、坑道２ａを新設することができる。
【００１２】
前記地中接合部３は、前記既設構造物１の側面と、この既設構造物１と交差する方向に進行する掘進機２との地中接合部分であり、すなわち、前記既設構造物１と、前記掘進機２によって形成される新設の坑道２ａとの地中接合部分でもある。
この地中接合部３には、図３に示すように、前記既設構造物１と新設の坑道２ａとを連通する接続通路６が形成されている。
【００１３】
前記路面４は、前記地中接合部３の直上に位置している。この路面４には、覆工板４ａが敷設されており、この覆工板４ａによって路面４の沈下等を防ぐことができるようになっている。
【００１４】
本実施の形態の地盤５には、前記地中接合部３の付近に、前記表層地盤５Ａから支持層５Ｂにかけて打設された複数の残置杭７が埋設されており、さらに、前記表層地盤５Ａには、下水管等の既設管８が埋設されている。
【００１５】
また、図中には、前記掘進機２が進行する掘進地盤５ａが示されるとともに、前記路面４の下方の地中接合部３付近に位置する前記掘進地盤５ａの周囲５ｂが示されている。
前記掘進地盤５ａは、図１および図２に示すように、前記掘進機２の進行ルートに沿って位置している。また、図１および図４、図５に示すように、前記路面４の下方に位置する部分は、少なくとも前記掘進機２の幅寸法と略等しい掘削幅となるように設定されている。
【００１６】
また、前記掘進地盤５ａの周囲５ｂは、図１〜図５に示すように、少なくとも前記掘進地盤５ａの両側部と、先端部とにわたって配置されており、前記路面４の下方に位置する前記掘進地盤５ａの先端部分を包み込むようにして形成されている。
【００１７】
そして、前記掘進地盤５ａには、この掘進地盤に沿って固結材が注入浸透されており、前記掘進地盤５ａの周囲５ｂには、硬化材が高圧噴射されている。
【００１８】
前記固結材は、前記掘進地盤５ａを固めて安定させるためのものであり、少なくとも前記表層地盤５Ａに注入浸透されているので、この掘進地盤５ａを掘進機２によって掘進した際に、坑道２ａの天端であるクラウン部の崩落等を防いだり、止水効果を得ることができたり等、掘削作業を安定して行うことができるようになっている。
【００１９】
この固結材としては、例えば主剤と呼ばれる珪酸ソーダと、硬化剤と呼ばれる水ガラス系無機溶液型の注入材等とが用いられているが、これに限るものではなく、地盤条件や注入目的、周辺環境などを考慮して適宜変更することが好ましい。
【００２０】
なお、前記路面４の下方に位置する掘進地盤５ａは、この掘進地盤５ａの周囲に硬化材が高圧噴射される周囲５ｂの内側となっているので、前記掘進機２の掘削幅の寸法と略等しい比較的狭い範囲に固結材が注入浸透されている。一方、前記路面４の下方に位置しない掘進地盤５ａは、周囲に硬化材が高圧噴射されず、地盤５をより安定化させるため、比較的広い範囲に固結材が注入浸透されている。
【００２１】
前記硬化材は、掘進地盤５ａの周囲５ｂに高圧噴射されるセメント系材料であり、地表から地盤５に挿入された二重管ロッド（後述する）の噴射ノズルから高圧噴射されることで地盤５を切削しながら、切削した地盤５と混合されるようになっており、これら硬化材と地盤とが混合した部分に、パイル状の改良体を造成することができるようになっている。すなわち、前記掘進地盤５ａの周囲５ｂは、この改良体によって構成されている。
【００２２】
この改良体は、硬化することによって高い強度を有しており、周囲の地盤５を確実かつ強固に補強できるだけでなく、この改良体の上方に位置する前記路面４の覆工板４ａを確実に支持することができる。
【００２３】
なお、前記硬化材は、図１に示すように、前記路面４の覆工板４ａの敷設範囲よりも若干狭い範囲に高圧噴射されているが、前記覆工板４ａを支持し得る範囲に高圧噴射されていれば、これに限られるものではない。
【００２４】
そして、このような硬化材が高圧噴射された前記掘進地盤５ａの周囲５ｂは、上述のように、少なくとも前記掘進地盤５ａの両側部と、先端部とにわたって配置されているとした。これによって、前記掘進地盤５ａの両側部に位置する周囲５ｂを硬化材によって改良補強することで、前記地中接合部３の上方に位置する路面４の覆工板４ａを確実かつ強固に支持できるので、路面４の沈下等を確実に防ぐことができる。
また、前記掘進地盤５ａの先端部に位置する周囲５ｂを硬化材によって改良補強することで、前記既設構造物１と、前記新設の坑道２ａとの接続部分の地盤５を確実かつ強固に支持できるので、前記接続通路６の倒壊等を確実に防ぐことができる。
すなわち、前記硬化材が高圧噴射された前記掘進地盤５ａの周囲５ｂが、少なくとも前記掘進地盤５ａの両側部と、先端部とにわたって配置されていれば、前記地中接合部３の周囲の地盤５を確実かつ強固に補強することができる。
【００２５】
次に、図面を参照して地盤５を補強する際の方法について説明する。
【００２６】
まず、地表から、前記掘進地盤５ａの周囲５ｂに前記硬化材を高圧噴射する。
その際、前記地盤５を切削するとともに、前記硬化材を高圧噴射するための二重管ロッドを有する高圧噴射装置（図示せず）を地上に設置する。
【００２７】
そして、前記二重管ロッドによって地盤５を切削しながら、この二重管ロッドを地盤５の所定の深さまで挿入する。
ここで、所定の深さとは、図２〜図５に示すように、前記地中接合部３の強度を保持することができる範囲で適宜変更可能である。
【００２８】
すなわち、前記接続通路６は開口していることから、特に強度を保持しなければならないため、少なくとも前記接続通路６の上下方向の長さと略等しいくらいの深さまで硬化材を高圧噴射して、この接続通路６の周囲を改良補強する必要がある。
また、前記残置杭７の周囲にも、この残置杭７の長さ方向に沿って比較的深く硬化材が高圧噴射されて改良補強されている。すなわち、このように前記硬化材を前記残置杭７の長さ方向に沿って比較的深い位置まで高圧噴射して改良補強することによって、そもそも周囲を補強するために残された残置杭７を抜き去ったとしても、前記硬化材が硬化した改良体によって周囲の地盤５を確実に補強することができる。
【００２９】
そして、二重管ロッドを所定の深さまで挿入した後は、この二重管ロッドの噴射ノズルから空気を伴った前記硬化材を高圧噴射する。この際、二重管ロッドの噴射ノズルを地盤５中で回転させる。そして、硬化材と地盤５とを混合して硬化させて、前記パイル状の改良体を造成する。
【００３０】
なお、硬化材の噴射吐出量は、例えば６０リットル／ｍｉｎであり、また、前記パイル状の改良体は、例えば直径が１０００ｍｍ〜２０００ｍｍの大きさとなるように設定されている。
【００３１】
また、このような硬化材を高圧噴射する方法は、本実施の形態においてはＪＳＧ工法が採用されるが、これに限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３２】
以上のような作業を適宜繰り返して、前記掘進地盤５ａの周囲５ｂを、図１および図２に示すように改良補強した後、地表から、前記掘進地盤５ａに前記固結材を注入浸透させる。
その際、地盤５を切削するとともに、固結材を注入するための二重管ロッドを有する注入装置（図示せず）を地上に設置する。
【００３３】
そして、前記二重管ロッドによって地盤５を切削しながら、この二重管ロッドを地盤５の所定の深さまで挿入する。
ここで、所定の深さとは、図２に示すように、前記表層地盤５Ａから前記支持層５ｂの上端部までの間となっているが、少なくとも前記表層地盤５Ａに固結材を注入浸透させることができればよく、地盤条件等によって適宜変更可能である。
なお、地表から近い部分は、路面４から浅い位置となるため、固結材を注入しない。
【００３４】
そして、二重管ロッドを所定の深さまで挿入した後は、この二重管ロッドから前記固結材を地盤５の掘進地盤５ａに注入して浸透させる。なお、この固結材が注入浸透された掘進地盤５は、この固結材によってゲル化するようになっている。
【００３５】
なお、このような固結材を注入浸透させる方法は、本実施の形態においては、バイモード工法が採用されるが、これに限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３６】
その後、前記硬化材が高圧噴射された場所に形成されたパイル状の改良体のサンプルを採取するなどして、この改良体の強度検査を行う。
【００３７】
強度検査に問題が無ければ、前記掘進地盤５ａの上方の路面４に、複数の覆工板４ａを敷設して、路面４の補強を図る。
【００３８】
そして、このように前記路面４の補強を含む地盤５全体の補強作業が済んだ後、前記掘進機２によって掘進地盤５を掘削して坑道２ａを形成し、この坑道２ａと前記既設構造物１とを地中接合する。
【００３９】
本実施の形態によれば、前記掘進機２が進行する掘進地盤５ａを固結させるとともに、前記路面４下方の地中接合部３付近に位置する掘進地盤５ａの周囲５ｂを硬化材によって改良補強することから、従来とは異なり、前記残置杭７や既設管８等の地下埋設物があっても、これを移設する必要がなく、Ｈ鋼杭等を打設する必要もないので、地下埋設物が多い場所であっても、前記地中接合部３周囲の地盤を確実かつ強固に補強することが可能となる。
さらに、このように従来とは異なり、地下埋設物があっても、これを移設する必要がなく、Ｈ鋼杭等を打設する必要もないので、工期の短縮を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の地盤の補強構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す地盤の補強構造の側断面図である。
【図３】図１および図２に示す地盤補強構造のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】図１および図２に示す地盤補強構造のＥ−Ｅ断面図である。
【図５】図１および図２に示す地盤補強構造のＦ−Ｆ断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  既設構造物
２  掘進機
２ａ  坑道
３  地中接合部
４  路面
４ａ  覆工板
５  地盤
５ａ  掘進地盤
５ｂ  周囲 
【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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