(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機の立坑からの発進方法であって、前記立坑の内壁面を構成する立坑構造壁を形成し、該立坑構造壁には、前記シールド掘削機を発進させるべき位置に開口部を形成しておくとともに、該開口部近傍には、該開口部と前記シールド掘削機の外周面との隙間を塞ぐエントランスパッキンを備えておき、前記開口部から地山に向けて前記シールド掘削機を発進させて、その内部でトンネルを構築しつつ、構築したトンネルに反力を得て掘進方向前方に漸次掘進していき、前記シールド掘削機の後端部が前記立坑構造壁の前記開口部に達したときに、前記開口部とその内部に構築されたトンネルの外周面との間に鉄筋を配筋し、さらにコンクリートを打設することによって、前記開口部とトンネルの外周面との隙間を閉塞してこれらを一体化させる閉塞部を形成することを特徴とするシールド掘削機の発進方法。
【請求項２】
請求項１記載のシールド掘削機の発進方法において、前記立坑構造壁を形成するに際して、前記開口部には、前記閉塞部を構成する鉄筋を接続するためのジョイント金具を埋設しておくことを特徴とするシールド掘削機の発進方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のシールド掘削機の発進方法において、前記開口部とトンネルの外周面との隙間に前記閉塞部を形成するに際して、前記トンネルの外周面と接する位置には止水性を確保するための止水部材を配設することを特徴とするシールド掘削機の発進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑からのシールド掘削機の発進方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、シールド掘削機で地中にトンネルを構築するに際しては、まず立坑を構築し、この立坑からシールド掘削機を地山に向けて発進させている。このときには、立坑の壁面にシールド掘削機を発進させるための開口部を形成するが、開口部には、その内周面とシールド掘削機の外周面との隙間を塞いで土砂等の立坑内への流入を防止するエントランスパッキンを設けている。さらに、シールド掘削機には、その内部で組み立てるセグメントと、シールド掘削機の後端部の内周面との隙間を塞ぐテールシールを備えている。
【０００３】
ところで近年、道路、鉄道、共同溝等を用途とする大断面トンネルを効率良く構築するための技術が要求されつつある。これに応ずるため、複数のシールドトンネルを互いに隣接させて構築することにより大断面トンネルの覆工体となるトンネル構造体を構築し、このトンネル構造体の内方の地山を掘削して空間を形成することによって大断面トンネルを構築する技術が開発・提案されつつある。
【０００４】
このような技術では、一つのシールドトンネルを先行構築した後、これに隣接する位置に他のシールドトンネルを後行構築するが、このときには先行構築したシールドトンネルの裏込充填材を削りつつこれを重合させていくようにする。
互いに隣接するシールドトンネルどうしを重合させるには、先行構築するシールドトンネルの構築に際し、シールド掘削機で地山に掘削した孔に対してその内方に組み立てるセグメントの径を通常よりも小さくし、これら孔とセグメントとの間に充填する裏込充填材の覆工厚を大きくしておく必要がある。このため、先行するシールドトンネルを構築するためのシールド掘削機の内側と、その内方で組み立てるセグメントの外周面との隙間が通常よりも大きくなっている。
【０００５】
ところが、シールド掘削機の内側とセグメントの外周面との隙間が大きくなると、立坑からのシールド掘削機の発進時に、シールド掘削機が前記エントランスパッキンを通過した後に前記隙間から立坑内に土砂が流入する危険性があるという問題が伴う。これを解決するため、特開平９−１９５６７２号公報に開示された技術が既に提案されている。
【０００６】
この技術は、シールド掘進機の発進方法に関するもので、シールド掘削機とトンネル外周との寸法差を、立坑の開口部の全周に取り付けたトンネル用閉塞部材で閉塞することによって、前記問題を解決しようとしたものである。このトンネル用閉塞部材は、高剛性の板体からなり、開口部とトンネル外周との隙間の水密性を確保するために、トンネル用閉塞部材に対応する位置に設けた鋼製のリングに溶接することによってトンネルに固定した構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のシールド掘削機の発進方法には、以下のような問題が存在する。
すなわち、前記公報に示された技術においては、トンネル用閉塞部材の製作費が嵩み、さらに水密性を確保するために鋼製のリングを設置しなければならないために、これにも費用と余計な手間がかかるという問題がある。
また、トンネル用閉塞部材と、トンネルに組み込んだ鋼製のリングとを溶接などで固定する構成となっているが、シールド掘削機の発進時には大きな推力を得るためにトンネルに反力をとるため、これによってトンネルを構成するセグメントが前後に移動して、トンネル用閉塞部材と鋼製のリングとの溶接部が破損してしまうことも考えられる。すると、水密性が保持できなくなり、土砂や地下水が立坑の内部に侵入してしまう。これに対応するために、トンネル用閉塞部材と鋼製のリングとの接合をより確実に行うことも考えられるが、これではより一層のコスト上昇を招いてしまう。
【０００８】
さらに、前記公報の技術では、トンネル用閉塞部材で開口部とトンネル外周との隙間を塞いだ後、開口部、トンネル用閉塞部材、テールシール、およびトンネルの外周によって包囲された空間にモルタルなどを充填しているが、モルタル等の充填材は立坑の内周面よりも突出することになるため、立坑の仕上がり壁を形成する際には邪魔となり、その撤去にも余計な手間がかかるという問題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、土砂などの流入を確実に防いだうえで、作業の容易化および低コスト化を図ることのできるシールド掘削機の発進方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、シールド掘削機の立坑からの発進方法であって、前記立坑の内壁面を構成する立坑構造壁を形成し、該立坑構造壁には、前記シールド掘削機を発進させるべき位置に開口部を形成しておくとともに、該開口部近傍には、該開口部と前記シールド掘削機の外周面との隙間を塞ぐエントランスパッキンを備えておき、前記開口部から地山に向けて前記シールド掘削機を発進させて、その内部でトンネルを構築しつつ、構築したトンネルに反力を得て掘進方向前方に漸次掘進していき、前記シールド掘削機の後端部が前記立坑構造壁の前記開口部に達したときに、前記開口部とその内部に構築されたトンネルの外周面との間に鉄筋を配筋し、さらにコンクリートを打設することによって、前記開口部とトンネルの外周面との隙間を閉塞してこれらを一体化させる閉塞部を形成することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のシールド掘削機の発進方法において、前記立坑構造壁を形成するに際して、前記開口部には、前記閉塞部を構成する鉄筋を接続するためのジョイント金具を埋設しておくことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のシールド掘削機の発進方法において、前記開口部とトンネルの外周面との隙間に前記閉塞部を形成するに際して、前記トンネルの外周面と接する位置には止水性を確保するための止水部材を配設することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第一ないし第四の実施の形態の一例を、図１ないし図１３を参照して説明する。ここでは、例えば大断面トンネルのトンネル構造体を構成するトンネルを構築するに際して、本発明に係るシールド掘削機の発進方法を適用する場合の例を用いて説明する。
【００１５】
［第一の実施の形態］
ここではまず、本発明に係るシールド掘削機の発進方法を適用して構築すべき大断面トンネルについて説明する。
【００１６】
図１に示すように、構築すべき大断面トンネル１０は、例えば左右２室構造で、例えば幅が３０ｍ以上、高さが１５ｍといった大断面を有し、周囲の地山Ｇからの土圧に抗するトンネル構造体１１と、該トンネル構造体１１の内方に形成された左右の内部空間（トンネル空間）１２，１３とから構成されている。このトンネル構造体１１は、それぞれ大断面トンネル１０が連続する方向に延在する先行シールドトンネル１５と後行シールドトンネル１６とが、周方向交互に配置されて、これらがその一部を互いに重合させて一体化された構成からなっている。
【００１７】
先行シールドトンネル１５は、一本あるいは二本の断面視円形のトンネル本体（トンネル）１７と、トンネル本体１７から隣接する後行シールドトンネル１６に向けて水平方向に延出する二本一対の連結部１８，１８とから構成されている。トンネル本体１７は、複数のセグメント１９が円形に組まれることによって構成され、トンネル本体１７とその外周側の地山Ｇとの隙間、および連結部１８を形成する空間の部分には、コンクリートやモルタル、ファイバーコンクリート等の裏込充填材２０が充填されている。
【００１８】
後行シールドトンネル１６は、それぞれ断面視円形で、円形に組まれたセグメント２２と、その外周側の地山Ｇとの間に充填された裏込充填材２３とから構成されている。
【００１９】
このように、大断面トンネル１０のトンネル構造体１１は、先行シールドトンネル１５と後行シールドトンネル１６とが周方向に交互に配置されて、先行シールドトンネル１５の連結部１８，１８を介して一体に連結され、さらにその内部には鉄筋やＰＣ鋼材などの補強材２４およびコンクリート２５が充填された構成となっている。
【００２０】
ここで、連結部１８を有した特殊な形状の先行シールドトンネル１５の構築に用いるシールド掘削機について説明する。
各先行シールドトンネル１５の構築には、図２に示すようなシールド掘削機３０を用いる。シールド掘削機３０は、その外殻がスキンプレート３１によって形成され、このスキンプレート３１は、先行シールドトンネル１５のトンネル本体１７（図１参照）に対応した略円形断面のスキンプレート本体３１ａと、トンネル本体１７から延出する各連結部１８（図１参照）に対応した略長円形断面の張出し部３１ｂとからなり、全体として略Ｈ字状をなしている。
【００２１】
そして、スキンプレート３１のスキンプレート本体３１ａの前部には、通常のシールド掘削機と同様、多数のカッタビット３２ａを備えたメインカッター３２が備えられ、その後方にはこのメインカッター３２を回転駆動させる図示しないカッター駆動機構，排土機構，シールド掘削機３０を推進させるためのシールドジャッキ，セグメント組立装置等が装備されている。
【００２２】
スキンプレート３１の各張出し部３１ｂの前部には、該張出し部３１ｂの短径寸法と略同径の小径カッター３３が例えば２基ずつ備えられている。各小径カッター３３は、その後方に備えた駆動機構によって回転駆動されるとともに、図示しないアームによって張出し部３１ｂの長径方向（スキンプレート３１の軸線と直交する方向）に移動可能に支持された構成となっている。そして、これら小径カッター３３を回転駆動させつつこれをアーム（図示なし）で張出し部３１ｂの長径方向に移動させることによって、地山Ｇを断面略長円形状に掘削し、図１に示した連結部１８を形成するようになっている。
【００２３】
さらに、張出し部３１ｂの後部の内部には、トンネル本体１７のセグメント１９ の外周側および連結部１８，１８にコンクリートやモルタル、ファイバーコンクリート等の裏込充填材２０（図１参照）を打設充填するための裏込充填材打設管３４と、打設充填した裏込充填材２０（図１参照）の圧力を保持するための裏込充填材プレス機構３５とが備えられている。
【００２４】
次に、このような大断面トンネル１０の構築方法について説明する。
これには、まず、図３に示すように、トンネル構造体１１を構成する先行シールドトンネル１５，１５，…のみを先行構築する。
【００２５】
各先行シールドトンネル１５を先行構築するには、まず、図２に示したシールド掘削機３０を推進させ、メインカッター３２を回転駆動させつつ、その外周側においては小径カッター３３を回転駆動させるとともに張出し部３１ｂの長径方向に移動させることによって、図３に示したように、トンネル本体１７および連結部１８，１８，…からなる先行シールドトンネル１５に対応した断面形状の孔３８を掘削していく。そして、スキンプレート３１（図２参照）内の後方において、孔３８内にセグメント１９を所定形状に組み上げるとともに、その外周側および連結部１８となる部分に、裏込充填材打設管３４（図２参照）から裏込充填材２０を充填し、これを裏込充填材プレス機構３５（図２参照）で押圧して所定の圧力に保持しておくことによって、先行シールドトンネル１５のトンネル本体１７および連結部１８，１８，…を構築していく。
【００２６】
所定位置に先行シールドトンネル１５，１５，…を構築した後には、断面視円形のシールド掘削機（図示なし）を用いて円形の孔３９，３９，…を削孔していく。このときには、先行シールドトンネル１５，１５間の地山Ｇとともに、先行シールドトンネル１５の連結部１８，１８を形成する裏込充填材２０の一部も同時に削られていく。そして、図４に示すように、各孔３９を掘削しつつ、シールド掘削機（図示なし）の後方でセグメント２２，２２，…を組み立て、組み立てたセグメント２２の外周側にコンクリートやモルタル、ファイバーコンクリートなどの裏込充填材２３を充填することにより、各孔３９内に後行シールドトンネル１６が構築される。
【００２７】
これにより、先行シールドトンネル１５と、断面視円形の後行シールドトンネル１６とが周方向交互に配置され、しかもこれら先行シールドトンネル１５および後行シールドトンネル１６は、その一部において互いに重合した状態となる。
【００２８】
続いて、図１に示したように、構築したトンネル構造体１１内に補強材２４を配筋し、さらにコンクリート２５を打設充填する。これにより、トンネル構造体１１が完成する。しかる後には、トンネル構造体１１の内方の地山Ｇを掘削し、ここに内部空間１２，１３を形成することにより、所定形状の大断面トンネル１０の構築が完了する。
【００２９】
ところで、図５に示すように、上記施工方法で大断面トンネル１０を構築するに際し、先行シールドトンネル１５や後行シールドトンネル１６（図１参照）は、所定の位置に構築された立坑４０から構築を開始する。このとき、特に先行シールドトンネル１５を構築するシールド掘削機３０においては、スキンプレート３１とその内方で組み立てるセグメント１９との隙間が大きいため、以下に示すような発進方法を採用する。
【００３０】
図５および図６に示すように、所定の発進位置に掘削して形成した立坑４０は、周囲地山Ｇからの土圧や水圧に抗するため、その内周面に、地中連続壁等の各種工法により土留壁４１を形成する。さらに、土留壁４１の内周面側に、立坑４０の仕上がり壁となる立坑構造壁４２を例えば鉄筋コンクリート造で形成する。そして、この土留壁４１および立坑構造壁４２には、シールド掘削機３０の発進位置に、シールド掘削機３０の外径よりも所定寸法大きな開口部４３を形成し、この開口部４３により露出する部分の地山Ｇは薬液注入工法等の各種工法によって硬化させておく。
【００３１】
なお、図６に示したように、土留壁４１に形成した開口部４３Ａよりも、立坑構造壁４２に形成した開口部４３Ｂが所定寸法大きくなるようにしておく。さらに、立坑構造壁４２の開口部４３Ｂには、鉄筋接続用のジョイント金具４４を、開口部４３Ｂに臨ませ、かつ立坑構造壁４２を構成する鉄筋Ｓの端部に取り付けて設置しておく。
【００３２】
このようにして立坑４０を形成した後、図５に示したように、シールド掘削機３０を、立坑４０内に組み立てたセグメント１９に反力をとって開口部４３から地山Ｇに向けて貫入させていく。このとき、図６に示したように、開口部４３Ａ周囲の土留壁４１にはエントランスパッキン４５を取り付けておき、シールド掘削機３０のスキンプレート３１の外周面と、このシールド掘削機３０で掘削した孔３８との隙間から土砂や地下水が立坑４０内に侵入しないよう塞ぐ。このエントランスパッキン４５は、ゴム系材料等、可撓性を有した材料からなり、その基端部がプレート状の押さえ治具４６およびボルト４７等の固定部材によって固定されている。この押さえ治具４６は、孔３８の径方向にスライド自在に取り付けられている。
【００３３】
また、シールド掘削機３０のスキンプレート３１と、その内部で組み立てるセグメント１９との隙間は、スキンプレート３１の後端部に予め備えたテールシール４８で閉塞する。
【００３４】
このシールド掘削機３０で地山Ｇを掘削しながら、その後方ではセグメント１９を組み立ててトンネル本体１７を形成し、さらにこのトンネル本体１７に反力を得て地山Ｇ中に漸次掘進していく。そして、図７に示すように、シールド掘削機３０のスキンプレート３１の後端部が、土留壁４１の内周面４１ａと略同一面に達し、かつエントランスパッキン４５から外れない位置に達した時点で、掘進を一旦停止させる。
【００３５】
次いで、図８に示すように、予め所定形状に組み上げておいた鉄筋ユニット（鉄筋）４９を、立坑構造壁４２の開口部４３Ｂに露出しているジョイント金具４４に接続することによって、開口部４３Ｂとその内方に組み上げられたトンネル本体１７との間に配設する。
【００３６】
続いて、図９に示すように、シールド掘削機３０の後端部とトンネル本体１７の間と、立坑構造壁４２の開口部４３Ｂとトンネル本体１７の間とに、それぞれ図示しない型枠をセットし、その型枠内にコンクリート５０を打設する。このコンクリート５０と鉄筋４９とによって、開口部４３Ｂとその内方のトンネル本体１７との間の隙間には、鉄筋コンクリート造の閉塞部５１が形成され、前記隙間を閉塞するとともに立坑構造壁４２とトンネル本体１７とが一体化されたこととなる。
【００３７】
このようにして閉塞部５１を形成した後は、図１０に示すように、シールド掘削機３０の掘進を再開し、その後方でトンネル本体１７を組み立てつつ、裏込充填材打設管３４および裏込充填材プレス機構３５（図２参照）等によって孔３８とトンネル本体１７との間の空間に裏込充填材２０を充填していくことによって、トンネル本体１７を延長構築していく。このときには、通常と同様、シールド掘削機３０のスキンプレート３１に備えたテールシール４８で、シールド掘削機３０のスキンプレート３１とその内方のトンネル本体１７との隙間から土砂や地下水等がスキンプレート３１内に侵入するのを防止するようになっている。
【００３８】
上述したシールド掘削機３０の発進方法では、立坑構造壁４２にエントランスパッキン４５を備えた開口部４３を形成しておき、この開口部４３から地山Ｇに向けてシールド掘削機３０を発進させ、その後端部が開口部４３に達したときに、開口部４３とその内方に組み立てられたトンネル本体１７の外周面との間に、鉄筋ユニット４９を配筋し、さらにコンクリート５０を打設することによって、鉄筋コンクリート造の閉塞部５１を形成する構成となっている。この閉塞部５１によって、開口部４３とトンネル本体１７との隙間を完全に閉塞することができ、ここから土砂や地下水等が立坑４０内に侵入するのを確実に防ぐことができる。さらに、このような鉄筋コンクリート造の閉塞部５１は、立坑構造壁４２とトンネル本体１７とを完全に一体化するので、トンネル本体１７がシールド掘削機３０の推進力を受けたときに、立坑構造壁４２と閉塞部５１、あるいは閉塞部５１とトンネル本体１７との接合部が損傷するのを防ぐことができ、止水性能を維持することができる。
【００３９】
ところで、前記従来例としてあげた特開平９−１９５６７２号公報に開示された技術では、開口部とトンネルの隙間を閉塞するためのトンネル用閉塞部材を取り付けるために、立坑構造体側にブラケットを設けたり、またトンネルにはトンネル用閉塞部材を取り付ける箇所にだけ鋼製のセグメントを組み込む必要があり、余分な手間がかかっている。さらにこの従来の技術では、トンネル用閉塞部材は立坑構造体の内表面から立坑の内側に突出して設けられており、トンネル用閉塞部材で開口部とトンネル外周との隙間を塞いだ後には、最終的にこれを撤去し、開口部を塞ぐ必要があり、この点においても余分な手間がかかっている。
これに対して、上述した構成によれば、閉塞部５１が鉄筋コンクリート造であり、しかもこれがそのまま本設となり、立坑構造壁４２の一部を形成することになるので、開口部４３とトンネル本体１７との隙間を閉塞するための特別な仮設の部材を用いる必要がなく、余分な手間を省いて低コスト化および短工期化を図ることができる。
【００４０】
また、立坑構造壁４２の開口部４３には、閉塞部５１を構成する鉄筋ユニット４９を接続するためのジョイント金具４４を埋設しておく構成となっている。これにより、鉄筋ユニット４９と立坑構造壁４２の鉄筋Ｓとを容易に接続することができ、また立坑構造壁４２と閉塞部５１とを確実に一体化することができる。さらに、予め所定形状に組み上げた鉄筋ユニット４９を用いるので、施工の効率化を図ることもできる。
【００４１】
［第二の実施の形態］
次に、本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第二の実施の形態について説明する。以下で説明において、シールド掘削機の発進方法の基本的な構成については前記第一の実施の形態と全く同様であるため、第一の実施の形態と異なる点についてのみ説明し、共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図１１に示すように、前記第一の実施の形態と同様に、立坑構造壁４２に開口部４３を形成しておき、この開口部４３から地山Ｇにシールド掘削機３０を貫入させ、そのスキンプレート３１の後端部が、土留壁４１の内周面４１ａと略同一面に達し、かつエントランスパッキン４５から外れない位置に達した時点で、鉄筋ユニット４９を配筋する。これとともに、セグメント１９を組み立てることによって形成したトンネル本体１７の外周面には、ゴム系材料などからなるリング状のシール部材（止水部材）５５を例えば３重に配設する。そしてこの後、ここにコンクリート５０を打設して閉塞部５１’を形成する。
【００４３】
このようにして閉塞部５１’を形成して孔３８とトンネル本体１７との隙間を閉塞した後は、前記第一の実施の形態と同様にしてシールド掘削機３０でトンネルを延長構築していく。
【００４４】
上述したシールド掘削機３０の発進方法によれば、閉塞部５１’を設けることによって前記第一の実施の形態と全く同様の効果が得られるのに加え、以下のような顕著な効果が得られる。すなわち、閉塞部５１’がトンネル本体１７の外周面と接する位置にシール部材５５を配設する構成とした。コンクリート５０が硬化するときには、温度が上昇して硬化した後、温度が低下してコンクリート５０の体積が収縮する。また、シールド掘削機３０の推進時には推進のための反力をトンネル本体１７にとるため、トンネル本体１７には大きな圧縮力が掛かるが、推進完了後にはトンネル本体１７に掛かる力が減少し、これによってトンネル本体１７は前後方向（掘進方向）に伸縮することとなる。このようなコンクリート５０の体積収縮やトンネル本体１７の伸縮が発生すると、閉塞部５１’を形成するコンクリート５０とトンネル本体１７の打継面の付着が切れて隙間が生じ、これによって漏水が発生する恐れもあるが、上記したようにこの打継面にシール部材５５を配することによって、万が一打継面の付着が切れて隙間が生じても、このシール部材５５によって止水性を維持することができる。したがって、前記第一の実施の形態で示した時の収縮やシールド掘削機の推進力等によって、閉塞部５１’とトンネルとの接合部に万が一隙間ができたとしても、シール部材５５によってこの隙間から立坑４０内に漏水等が生じるのを防止することができる。
【００４５】
［第三の実施の形態］
次に、本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第三の実施の形態について説明する。以下で説明において、シールド掘削機の発進方法の基本的な構成については前記第一の実施の形態と全く同様であるため、第一の実施の形態と異なる点についてのみ説明し、共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
図１２に示すように、前記第一の実施の形態と同様に、立坑構造壁４２に開口部４３を形成しておき、この開口部４３から地山Ｇにシールド掘削機３０を貫入させ、そのスキンプレート３１の後端部が、土留壁４１の内周面４１ａと略同一面に達し、かつエントランスパッキン４５から外れない位置に達した時点で、鉄筋ユニット４９を配筋する。これとともに、組み立てたトンネル本体１７の外周面には、シール材（止水部材）５７を層状に配設する。そしてこの後、ここにコンクリート５０を打設して閉塞部５１”を形成する。
【００４７】
シール材５７は、コンクリート５０とトンネル本体１７と打継面の全域にわたって配設されており、このシール材５７としては、止水性を有するとともに、トンネル本体１７とコンクリート５０とが、トンネル本体１７の表面に沿った方向に相対変位したときに、シート材５７自体が変形することによって前記相対変位に追従あるいは相対変位を吸収できるものが好ましい。より具体的には、シール材５７としては、例えば、防水用アスファルトを加熱して液体状にし、これをトンネル本体１７の外周面に塗布あるいは吹き付けて硬化させたもの、コーキング用等のゴム系あるいはプラスチック系の材料をトンネル本体１７の外周面に塗りつけたもの、断熱材等として用いられているウレタン系の材料等をトンネル本体１７の外周面に吹き付けて硬化させたもの、ゴム系あるいはプラスチック系のシート材を接着材等によってトンネル本体１７の外周面に貼り付けたもの、等がある。これ以外のものであっても、トンネル本体１７とコンクリート５０との間に介装させたときに、トンネル本体１７とコンクリート５０との相対変位に対応できるような材料であれば、いかなる材料であっても良く、またその固定方法についても何ら問うものではない。
【００４８】
上述したようなシールド掘削機３０の発進方法によれば、立坑構造壁４２の開口部４３と組み立てたトンネル本体１７との間を閉塞部５１”で閉塞するときに、閉塞部５１”を形成するコンクリート５０とトンネル本体１７の外周面との間に、止水性を有しかつ変形可能なシール材５７を介装させる構成となっている。これにより、前記第一および第二の実施の形態で示した効果に加え、以下のような効果を奏することができる。すなわち、前記第二の実施の形態でも示したように、コンクリート５０の体積収縮やトンネル本体１７の伸縮が発生すると、コンクリート５０とトンネル本体１７の打継面の付着が切れる恐れがあるが、このときに、打継面の付着が完全に切れなかったり、あるいはトンネル本体１７の表面の凹凸が大きい場合等に、コンクリート５０が引っ張られてこれにクラック等が発生するということも考えられる。これに対して、コンクリート５０とトンネル本体１７との間に層状のシール材５７を介装させておくことによって、コンクリート５０の体積収縮やトンネル本体１７の伸縮が発生しても、コンクリート５０とトンネル本体１７とは縁が切られており、しかもコンクリート５０とトンネル本体１７の相対変位が発生したときには、これらの間に介装されたシール材５７が前記相対変位に追従して変形したり相対変位を吸収したりするので、コンクリート５０にはその変位による応力が何ら作用しない。しかもコンクリート５０とトンネル本体１７の相対変位が発生しても、これに追従して変形したり、変形により相対変位を吸収することができる。したがって、コンクリート５０の損傷等を防ぎ、確実に止水性を確保することができる。
【００４９】
［第四の実施の形態］
次に、本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第四の実施の形態について説明する。以下で説明において、シールド掘削機の発進方法の基本的な構成については前記第一の実施の形態と全く同様であるため、第一の実施の形態と異なる点についてのみ説明し、共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図９に示したように、前記第一の実施の形態と同様に、立坑構造壁４２に開口部４３を形成しておき、この開口部４３から地山Ｇにシールド掘削機３０を貫入させ、そのスキンプレート３１の後端部が、土留壁４１の内周面４１ａと略同一面に達し、かつエントランスパッキン４５から外れない位置に達した時点で、鉄筋ユニット４９’を配筋するとともにコンクリート５０を打設して閉塞部５１を形成し、この閉塞部５１で孔３８とトンネル本体１７との隙間を閉塞した後は、シールド掘削機３０でトンネルを延長構築していくという点では、前記第一の実施の形態と何ら変わらない。
【００５１】
前記第一の実施の形態との相違点は、後行シールドトンネル１６を構築するためのシールド掘削機（図示なし）によって削り取られてしまう部分の、例えば閉塞部５１を構成する鉄筋ユニット４９’や、エントランスパッキン４５の押さえ治具４６、また必要に応じ立坑構造壁４２を構成する鉄筋Ｓ’等、通常鋼製材料で形成しているものを、シールド掘削機で切削可能な材料、例えば樹脂、炭素繊維やガラス繊維をプラスチックで固めた材料等で形成することにある。
【００５２】
ところで、図１に示したようにして先行シールドトンネル１５を構築した後に後行シールドトンネル１６を構築するに際しては、前記第一の実施の形態で示したように、先行シールドトンネル１５の一部を削り取ることによって、先行シールドトンネル１５と後行シールドトンネル１６とを互いに重合させるようになっている。このときに、前記したような構成により、後行シールドトンネル１６の構築時の掘削を容易に行うことが可能となり、大断面トンネル１０の工費及び工期を抑えることが可能となる。
【００５３】
なお、上記第一ないし第四の実施の形態で挙げた構成は、本発明の主旨を逸脱しない限りは他の構成を適宜採用することが可能である。
例えば、予め所定形状に組み上げた鉄筋ユニット４９を用いる構成としたが、鉄筋をその場で組み立てつつ配筋するようにしても良い。
【００５４】
また、閉塞部５１，５１’，５１”と、トンネル本体１７あるいは土留壁４１との接合をより確実とするために、トンネル本体１７や土留壁４１等にスタッド部材等を配設するようにしても良い。
【００５５】
さらに、上記第一ないし第四の実施の形態では、本発明に係るシールド掘削機の掘進方法を、大断面トンネル１０を構成する先行シールドトンネル１６に適用する構成としたが、孔３８とその内方で組み上げるトンネル本体１７との隙間、すなわち裏込充填材２０の覆工厚が厚い場合であれば、その対象とするトンネルはいかなるものであっても良い。例えば、図１３に示すように、大断面トンネル１０’を構成する先行シールドトンネル１５’のトンネル本体１７’を断面視円形ではなく、略矩形状等の他の形状としても良い。さらに、これ以外にも、いかなる構成、形状のトンネルにも本発明に係るシールド掘削機の発進方法を適用することは可能であり、もちろん通常の単独のシールドトンネル等にも同様に適用することが可能である。またそのときに用いるシールド掘削機の構成については何ら限定する意図はなく、いかなるものを用いても良い。
【００５６】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るシールド掘削機の発進方法によれば、立坑構造壁にエントランスパッキンを備えた開口部を形成しておき、この開口部から地山に向けてシールド掘削機を発進させて、その後端部が開口部を通過した後に、開口部とその内方に構築されたトンネルの外周面との間に鉄筋コンクリート造の閉塞部を形成する構成となっている。この閉塞部によって、開口部とその内方に構築されたトンネルとの隙間を閉塞し、土砂や地下水が立坑内に浸入するのを防ぐことができる。さらに、鉄筋コンクリート造の閉塞部は、立坑構造壁とトンネルとを完全に一体化するので、シールド掘削機の推進反力によって、立坑構造壁と閉塞部、あるいは閉塞部とトンネルとの接合部が損傷を受けるのを防ぐことができる。しかも、この閉塞部はそのまま本設となり、立坑構造壁の一部を構成することになるので、開口部とトンネルとの隙間を閉塞するための仮設部材を用いる必要がなく、余計な手間を省き大幅な低コスト化および短工期化を図ることができる。
【００５８】
請求項２に係るシールド掘削機の発進方法によれば、立坑構造壁を形成するに際して、開口部には、閉塞部を構成する鉄筋を接続するためのジョイント金具を埋設しておく構成となっている。これにより、閉塞部を構成する鉄筋の取付を容易に行うことが可能となり、しかも立坑構造壁と閉塞部とを確実に一体化することができる。さらに、鉄筋に予め所定形状に組み立てた鉄筋ユニット等を用いれば、より一層の施工の容易化を図ることができる。
【００５９】
請求項３に係るシールド掘削機の発進方法によれば、閉塞部を形成するに際して、トンネルの外周面と接する位置には止水性を確保するための止水部材を配設する構成となっている。これにより、コンクリート硬化時の収縮やシールド掘削機の推進力等によって、閉塞部とトンネルとの接合部に万が一隙間ができたとしても、止水部材によってこの隙間から立坑内に漏水等が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るシールド掘削機の発進方法を適用して構築するトンネルの一例を示す立断面図である。
【図２】  前記トンネルを掘削するときに用いるシールド掘削機の一例を示す斜視図である。
【図３】  同トンネルの掘削方法を示す図であって、先行シールドトンネルを構築した状態を示す立断面図である。
【図４】  同、前記先行シールドトンネルに一部を重合させて後行シールドトンネルを構築した状態を示す立断面図である。
【図５】  前記シールド掘削機の発進方法を示す図であって、立坑に開口部を形成し、この開口部に向けてシールド掘削機を発進させようとする状態を示す斜視図である。
【図６】  同、前記シールド掘削機が開口部から地山に貫入し始めた状態を示す側断面図である。
【図７】  同、前記シールド掘削機の掘進を一旦停止させた状態を示す側断面図である。
【図８】  同、前記開口部に鉄筋を配筋した状態を示す側断面図である。
【図９】  同、前記開口部にコンクリートを打設して閉塞部を形成した状態を示すとともに、本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第四の実施の形態を示す側断面図である。
【図１０】  同、前記シールド掘削機の掘進を再開した状態を示す側断面図である。
【図１１】  本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第二の実施の形態を示す側断面図である。
【図１２】  本発明に係るシールド掘削機の発進方法の第三の実施の形態を示す側断面図である。
【図１３】  本発明に係るシールド掘削機の発進方法を適用するトンネルの他の一例を示す立断面図である。
【符号の説明】
１７  トンネル本体（トンネル）
３０  シールド掘削機
４０  立坑
４２  立坑構築壁
４３Ｂ  開口部
４４  ジョイント金具
４５  エントランスパッキン
４９、４９’  鉄筋ユニット（鉄筋）
５０  コンクリート
５１、５１’、５１”  閉塞部
５５  シール部材（止水部材）
５７  シール材（止水部材）
Ｇ  地山
【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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