(57)【要約】【課題】都市部のような軟弱地盤であっても大口径立坑を構築することができ、しかも地上部の立坑の占有面積を小さくすることができ、さらに拡径部の工期の短縮を図ることができる。【解決手段】立坑１は、地上部２から小口径立坑１０を掘削し、その小口径立坑１０の下部内周壁１０ａから外側の全周にわたって小口径立坑１０の径方向外方に向けて先端部が下方に向くように複数本の曲線パイプルーフ２１、２１、…を打設し、打設した曲線パイプルーフ２１、２１、…の内側を掘削して拡径部２０を形成し、拡径部２０の下方を掘削して小口径立坑１０より大径をなす大口径立坑３０が構築されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小口径立坑と、その下方に拡径部を有する立坑であって、
前記拡径部は、前記小口径立坑から外側の全周にわたって前記小口径立坑の径方向外方に向けて複数本の曲線パイプルーフを打設させた構造をなしていることを特徴とする立坑。
【請求項２】
前記小口径立坑の内周壁には、立坑周方向に沿って第１支持リング部材が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の立坑。
【請求項３】
前記複数本の前記曲線パイプルーフには、それぞれの先端部を連結するようにして立坑周方向に沿って第２支持リング部材が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の立坑。
【請求項４】
前記拡径部の下方に、前記小口径立坑より大径をなす大口径立坑を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立坑。
【請求項５】
地上部から小口径立坑を掘削する第１工程と、
前記小口径立坑から外側の全周にわたって前記小口径立坑の径方向外方に向けて複数本の曲線パイプルーフを打設する第２工程と、
打設した前記曲線パイプルーフの内側を掘削して拡径部を形成する第３工程と、
を有していることを特徴とする立坑の構築方法。
【請求項６】
前記拡径部の下方を掘削して前記小口径立坑より大径をなす大口径立坑を掘削するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の立坑の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立坑およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立坑の施工方法は、鉛直方向で下方に掘削するシールド掘削機を使用したシールド方法（例えば、特許文献１参照）、ケーソンをその自重により沈下させるケーソン方式（例えば、特許文献２参照）、深礎方式などが一般的に行われている。
特許文献１は、シャフトの先端にカッターを備えた全旋回の立坑掘削機によって鉛直方向で下方に掘削しつつ、セグメントを設置する
特許文献２は、ケーソンの内側を掘削する旋回可能な掘削用カッターを備えた立坑掘削機を使用し、掘削用カッターでケーソン刃口の下側を拡径掘削することで、ケーソンを自重沈下させて立坑を構築するものである。
【０００３】
ところで、近年では、とくに都市部などで道路、地下鉄、雨水幹線など用途として、大口径断面、例えばトンネル外径（シールド掘削機の外径）で１０ｍを越えるような外径で、しかも立坑深さが深いシールドトンネルが採用される場合が増えている現状がある。そして、このようなトンネルでは、シールド掘削機を発進させるための立坑下の発進基地として立坑の内径で例えば２０〜３０ｍをなす大口径立坑が構築されている。
【特許文献１】特開平５−１７１８８７号公報
【特許文献２】特開平８−２８４５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の大口径断面の立坑の構築では、以下のような問題があった。
すなわち、都市部では作業ヤードとして使用できる地上の占有面積が小さい場合があり、地上に広い面積の用地が必要とされる大口径断面の立坑を構築することができないという欠点があった。
そこで、立坑の地上側は小口径断面の小口径立坑とし、深さ方向の所定位置より下方を、シールド掘削機の発進基地を構築できる大きさをなす大口径立坑とする場合がある。この場合の施工としては、予め小口径立坑を掘削し、その小口径立坑の所定位置より下方をＮＡＴＭにより拡幅掘削して大口径立坑を構築していた。ところが、都市部のような軟弱な地盤の場合には、小口径立坑をＮＡＴＭにより拡幅して１０ｍを越えるような大口径立坑を構築すると、地山に緩みが生じて崩落が発生して掘削が困難となるおそれがあり、大規模な地盤改良が必要とされていた。そのため、このような大口径立坑を確実に構築できる施工方法が求められており、その点で改良の余地が残されていた。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、都市部のような軟弱地盤であっても大口径立坑を構築することができ、しかも地上部の立坑の占有面積を小さくすることができる立坑およびその構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、拡径部の工期の短縮を図ることができる立坑およびその構築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る立坑では、小口径立坑と、その下方に拡径部を有する立坑であって、拡径部は、小口径立坑から外側の全周にわたって小口径立坑の径方向外方に向けて複数本の曲線パイプルーフを打設させた構造をなしていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る立坑の構築方法では、地上部から小口径立坑を掘削する第１工程と、小口径立坑から外側の全周にわたって小口径立坑の径方向外方に向けて複数本の曲線パイプルーフを打設する第２工程と、打設した曲線パイプルーフの内側を掘削して拡径部を形成する第３工程とを有していることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、地上部から小口径立坑を所定の深さで掘削し、その小口径立坑から断面剛性の高い曲線パイプルーフを立坑の径方向外方に向けるとともに立坑周方向に沿って複数本打設することで、拡径部における高剛性を有する屋根部を構築することができる。そのため、曲線パイプルーフによって拡径部の上方の地山を下方より確実に支持することができ、例えば都市部のような軟弱地盤であっても地山の緩みを抑制することができる。そして、曲線パイプルーフによって形成された屋根部の下方において、拡径部の内側の空間や例えば拡径部の下方に設ける大口径立坑の掘削を安全に行なうことができる。さらに小口径立坑の外径に対する大口径立坑の外径の比率を大きくすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る立坑では、小口径立坑の内周壁には、立坑周方向に沿って第１支持リング部材が固定されていることが好ましい。
本発明では、小口径立坑の内周壁に立坑周方向で全周にわたって第１支持リング部材を固定させて支持することで、小口径立坑を補強することができる。
【００１０】
また、本発明に係る立坑では、複数本の曲線パイプルーフには、それぞれの先端部を連結するようにして立坑周方向に沿って第２支持リング部材が固定されていることが好ましい。
本発明では、第２支持リング部材を複数本の曲線パイプルーフの先端部に固定させることで、曲線パイプルーフ同士をより強固に連結させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る立坑では、拡径部の下方に、小口径立坑より大径をなす大口径立坑を有することでもよい。
また、本発明に係る立坑の構築方法では、拡径部の下方を掘削して小口径立坑より大径をなす大口径立坑を掘削することでもよい。
本発明では、拡径部が高剛性を有する屋根部を構築したものであり、その拡径部の上方の地山を支持しているので、拡径部の下方に大口径立坑を設けることができ、立坑の下方における空間をより有効に活用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の立坑およびその構築方法によれば、高剛性の曲線パイプルーフを使用して拡径部が構築されるので、例えば都市部のような軟弱地盤であっても地山を緩めることなく拡径部を構築することができ、さらに小口径立坑の外径に対して外径の比率を大きくした大口径立坑を拡径部の下方に設けることができる。そのため、大口径立坑の外径に対して小口径立坑の外径を小さくすることができるので、地上部に必要な立坑の占有面積が小さくて済み、都市部のように作業ヤードが狭い施工条件であっても、立坑下に大口径立坑を構築することができる。
また、曲線パイプルーフを施工した後に、その内側の空間を掘削する施工となるので、拡径部を従来のＮＡＴＭによって順次支保を繰り返しながら施工する場合と比べ、安全に掘削することができるうえ、工期の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による立坑およびその構築方法について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による立坑の全体構造を示す一部破断斜視図、図２は図１に示す立坑の縦断面図、図３（ａ）〜（ｃ）は立坑の構築工程を示す図、図４は立坑掘削機の概要を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態による立坑１は、例えば都市部における道路や地下鉄などの用途で使用されるシールドトンネルを構築するために採用され、シールド掘削機（図示省略）を掘進させるための立坑である。つまり、立坑１の下部には、例えば立坑断面の外径が例えば２０〜３０ｍをなす大口径立坑３０が形成されている。
そして、本実施の形態では、立坑１を構築するための対象地質は、ＮＡＴＭで掘削可能な地山であって、例えば、固結シルト程度の変形、強度、透水特性を有する地山とされる。
【００１５】
先ず、立坑１の構造について図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、立坑１は、小口径立坑１０と、拡径部２０と、大口径立坑３０とがこの順で地上部から下方に向けて配置され、それぞれが円形断面をなしている。
【００１６】
小口径立坑１０は、立坑断面の外径が例えば１０ｍ程度とされ、詳しくは後述するが図３に示す立坑掘削機４０を使用して所定の深さまで構築されている。つまり、小口径立坑１０の壁面部には、掘削された坑壁に沿って、例えばスチール製、コンクリート製のセグメントなどの円筒体１１が構築されている。つまり、この円筒体１１によって、小断面立坑部１０の坑壁が支持された状態となっている。
【００１７】
拡径部２０は、小口径立坑１０の下部内周壁１０ａから立坑周方向に沿って所定のピッチで外側の全周にわたって小口径立坑１０の径方向外方に向けて打設される複数本の上に凸形状の曲線パイプルーフ２１、２１、…と、曲線パイプルーフ２１の取付け部２１ａ付近に立坑周方向に沿って設けられた第１支持リング部材２２（第１支持部材）と、複数本の曲線パイプルーフ２１、２１、…の先端部２１ｂに立坑周方向に連結するように設けられた第２支持リング部材２４（第２支持部材）からなる。なお、図１では、第１支持リング部材２２及び第２支持リング部材２４が省略されている。
【００１８】
曲線パイプルーフ２１は、軸方向に所定の曲率で湾曲した断面剛性の高い中空鋼管をなしている。曲線パイプルーフ２１の外径寸法は、例えば大口径立坑３０の外径が２０〜３０ｍであるときに６００〜８００ｍｍのものが採用することができる。複数本の曲線パイプルーフ２１、２１、…は、立坑の径方向に略放射状に下向きに打設され、図に示すように先端部２１ｂが取付け部２１ａより下方に位置するように施工されている。
【００１９】
そして、水平方向に隣り合う曲線パイプルーフ２１、２１同士の間には吹付け部２３（図１参照）が施工されている。このように曲線パイプルーフ２１、２１、…及び吹付け部２３によって形成される拡径部２０は、側面視でアーチ形状をなし、大口径立坑３０の屋根（ルーフ）に相当する部分を形成することができる。
そして、このような曲線パイプルーフ２１、２１、…は、アースオーガー等の圧入装置を使用して施工されるが、その詳しい説明については後述する。
【００２０】
図２に示す第１支持リング部材２２は、小口径立坑１０の周方向に沿ってリング状に設けられて小口径立坑１０を支持するとともに、各曲線パイプルーフ２１の取付け部２１ａに溶接手段などにより固定されている。
【００２１】
また、第２支持リング部材２４は、上述したように複数本の曲線パイプルーフ２１の先端部２１ｂに溶接手段などにより固定されている。これにより、曲線パイプルーフ２１、２１同士がより強固に連結された構造となる。
これら第１、第２支持リング部材２２、２４は、鋼材、鉄筋コンクリート製のものを使用することができる。
【００２２】
また、大口径立坑３０は、周知のＮＡＴＭによって施工され、吹き付けコンクリート３１と、ロックボルト３２とによって構築されている。
【００２３】
次に、このように構成される立坑１の施工手順について図３、図４などを用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、先ず、小口径立坑１０を地上部２から拡径部２０まで構築する工程を行う（第１工程）。具体的には、本実施の形態では、図４に示す立坑掘削機４０を用いて施工される。なお、立坑掘削機４０には、例えば、特開２００５−３０１９８で開示されている地盤掘削装置を使用することができる。
【００２４】
図４に示すように、さらに具体的に立坑掘削機４０は、地盤を鉛直方向に掘削する装置であり、掘削機構４１と、保持機構４２と、駆動機構４３とを備えている。具体的には、掘削機構４１は、立坑１の中心軸に略同軸に配置されるケーシング４１ａの下端部に掘削翼４１ｂを備えている。そして、駆動機構４３によりケーシング４１ａを回転軸として掘削翼４１ｂを回転させて地盤を掘削し、掘削により発生した掘削土砂は適宜な排土方法、例えばバケットなどを使用してケーシング４１ａを通じて地上に排出する。そして、保持機構４２は略水平方向に突出可能な固定アーム４２ａを備え、ケーシング４１ａに取り付けられている。そして、固定アーム４２ａの先端部を、掘削後に設置される円筒体１１の内壁に当接させて本体部４４を保持するものである。
【００２５】
また、駆動機構４３は、回転装置４３ａと推進装置４３ｂとからなる。推進装置４３ｂは、鉛直方向に伸縮可能な油圧ジャッキなどであり、固定アーム４２ａを内周面に固定させて本体部４４を固定させた状態で反力をとり、掘削翼４１ｂを回転させつつ、その掘削翼４１ｂを下方に地山に圧入させるように伸長させる。１ストローク終了後、固定アームによる固定を解除して、推進装置４３ｂを縮めて本体部４４を１ストローク分下方に移動させる。そして、小口径立坑１０に設置されている円筒体１１は、掘削ととともに沈下し、地上部２より円筒体１１を継ぎ足していく。これらの工程を繰り返し、所定の深度に達した時点で立坑掘削機４０による小口径立坑１０の掘削が終了となり、立坑掘削機４０を撤去する。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、小口径立坑１０の下部内周壁１０ａより、複数本の曲線パイプルール２１、２１、…を打設する工程を行う（第２工程）。具体的には、曲線パイプルーフ２１の打設箇所に、図示しないアースオーガーなどの圧入装置を設置し、曲線パイプルーフ２１を円弧状に推進させる。なお、曲線パイプルーフ２１は、長さ方向を複数に分割されてなり、これらを順次継ぎ足しながら、所定の長さ（本数）だけ打設する。さらに、地中に打設した曲線パイプルーフ２１の鋼管内に、コンクリート、モルタル、セメントミルク等を充填する。
【００２７】
このように施工された曲線パイプルーフ２１、２１、…は、その上方の地山を下方から支える作用をなし、その後施工される拡径部２０の内空部及び大口径立坑３０の屋根（ルーフ）の役割をなし、大口径立坑３０の施工を防護するものである。
そして、下部内周壁１０ａに立坑周方向で全周にわたって第１支持リング部材２２を配置させ、第１支持リング部材２２と各曲線パイプルーフ２１の取付け部２１ａとを固定し、小口径立坑１０を支持するために補強する。
【００２８】
続いて、図３（ｃ）に示すように、立坑周方向に沿って設置された複数本の曲線パイプルーフ２１、２１、…の内空部２０ａの掘削を行う（第３工程）。具体的には、掘削行いつつ、曲線パイプルーフ２１、２１同士の間をコンクリートを吹き付けして吹付け部２３（図１参照）を形成する。そして、曲線パイプルーフ２１の先端部２１ｂ付近まで掘削したときに、すべての曲線パイプルーフ２１、２１、…の先端内側に立坑周方向に沿って第２支持リング部材２４を設置し、曲線パイプルーフ２１、２１同士をより強固に連結させて補強する。
【００２９】
その後、図２に示すように、拡径部２０の下方をＮＡＴＭにより掘り下げて大口径立坑３０を掘削する工程を行う（第４工程）。具体的には、所定の深さ毎に掘削、吹付けコンクリート３１、ロックボルト３２の打設を順次繰り返して、所定の断面（深さ）の大口径立坑３０を構築し、本立坑１の構築が完成される。
なお、大口径立坑３０では、例えば砂層が介在している場合に、掘削前に止水注入を施してから掘削を行うようにする。
【００３０】
このように、曲線パイプルーフ２１によって拡径部２０の上方の地山を下方より確実に支持することができので、例えば都市部のような軟弱地盤であっても地山の緩みを抑制することができる。そして、曲線パイプルーフ２１によって形成された屋根部の下方において、拡径部２０の内側の空間や大口径立坑３０の掘削を安全に行なうことができる。
【００３１】
さらに、小口径立坑１０の外径に対する大口径立坑３０の外径の比率を大きくすることができる。なお、小口径立坑１０に対する大口径立坑３０の外径比率は２倍程度とされる。つまり、その外径比率が２倍であれば立坑１の断面積比率は４倍となる。そのため、地上部２の占有面積（小口径立坑１０の断面積）は、大口径立坑３０のほぼ１／４となり、小口径立坑１０の掘削量もほぼ１／４となるので、工期を短縮できるとともに、工費を削減することができる。
【００３２】
上述のように本実施の形態による立坑およびその構築方法では、高剛性の曲線パイプルーフ２１を使用して拡径部２０が構築されるので、例えば都市部のような軟弱地盤であっても地山を緩めることなく拡径部２０を構築することができ、さらに小口径立坑１０の外径に対して外径の比率を大きくした大口径立坑３０を拡径部２０の下方に設けることができる。そのため、大口径立坑３０の外径に対して小口径立坑１０の外径を小さくすることができるので、地上部２に必要な立坑１の占有面積が小さくて済み、都市部のように作業ヤードが狭い施工条件であっても、立坑下に大口径立坑３０を構築することができる。
【００３３】
また、曲線パイプルーフ２１を施工した後に、その内側の空間を掘削する施工となるので、拡径部２０を従来のＮＡＴＭによって順次支保を繰り返しながら施工する場合と比べ、安全に掘削することができるうえ、工期の短縮を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明による立坑およびその構築方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では拡径部の２０の下方に大口径立坑３０を有する立坑１としているが、大口径立坑３０を構築しない形態、すなわち小口径立坑１０とその下方に拡径部２０のみを設けた構造の立坑であってもかまわない。
また、本実施の形態では曲線パイプルーフ２１、２１間を吹付けコンクリートで施工しているが、これに限定されることはなく、地山条件や曲線パイプルーフ２１の間隔によってはロックボルトを打設するようにしてもかまわない。
【００３５】
また、本実施の形態では立坑掘削機４０を使用して小口径立坑１０を構築し、ＮＡＴＭにより大口径立坑３０を構築しているが、これに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態による立坑の全体構造を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１に示す立坑の縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は立坑の構築工程を示す図である。
【図４】立坑掘削機の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  立坑
２  地上部
１０  小口径立坑
１０ａ  下部内壁部
２０  拡径部
２１  曲線パイプルーフ
２２  第１支持リング部材（第１支持部材）
３０  大口径立坑
４０  立坑掘削機
【図１】
2009074309.tif 000003
【図２】
2009074309.tif 000004
【図３】
2009074309.tif 000005
【図４】
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