JP3896003B2 - 立坑の連結方法および連結構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑と横方向トンネルとを連結する立坑の連結方法および連結構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、立坑とシールドトンネル等の横方向トンネルとを連結する場合、連結する箇所において地盤改良を行い、人力により連結作業を行っていた。
すなわち、シールドトンネルを構築し、このシールドトンネルの上部まで立坑を構築し、立坑の下端部分近辺において地盤改良を行う。この地盤改良は地下水等の浸入を防止及び地山の崩壊を防止するためである。地盤改良を行った後にシールドトンネル等の一部を人力で取り除き、立坑とシールドトンネルとを連結していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような連結方法では、地盤改良等を行うため施工に時間を要し、コストも上昇するという問題があった。
【0004】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、短期間で立坑と横方向トンネルとを連結できる立坑の連結方法および連結構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第1の発明は、(a)立坑を横方向トンネル予定位置の上方まで構築する工程と、(b)前記立坑の下端からモルタルを充填する工程と、(c)前記モルタルの一部を切削しつつ、横方向トンネルを構築する工程と、(d)前記立坑と前記横方向トンネルとを連結する工程と、を具備することを特徴とする立坑の連結方法である。
【0006】
横方向トンネルは、水平方向トンネルおよび斜め方向トンネルを含み、この横方向トンネルはシールド機等により掘削する。モルタルとしてはソイルモルタルなどを用いる。モルタルを打設する部分の掘削径を立坑の部分よりも広くすることが望ましい。また立坑と横方向トンネルとの間に接続部構造を設けてもよい。立坑と横方向トンネルとを連結する場合、横方向トンネルのセグメントの一部を除去し、連結を行う。
【0007】
第1の発明は、立坑を構築してから横方向トンネルを構築し、立坑と横方向トンネルとを連結するものである。立坑下端から打設されたモルタルにより、止水及び地山の崩壊の防止が行われる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1から図8は、本発明の第1の実施の形態に係るもので、図1は第1の実施の形態に係る立坑の連結方法の概略説明図、図2から図8は、立坑の連結方法を示す説明図である。
【0014】
図1において、1は地表面であり、地盤3内に発進立坑5および到達立坑7を構築する。また、発進立坑5と到達立坑7との中間地点に立坑9を構築する。立坑9を構築した後、その下端部からソイルモルタル11を打設する。
【0015】
次に、発進立坑5からシールド機13によってシールドトンネル15を構築する。このとき、シールド機13はソイルモルタル11の一部を切削する。
そして、シールドトンネル15と立坑9との間を人力等により連結する。この場合、ソイルモルタル11により連結部は止水されている。
【0016】
このように、本実施の形態は立坑9とシールドトンネル15との連結方法を提供するものである。以下、図2から図8を用いてその詳細を説明する。
図2から図5は、立坑9の構築方法を示すものである。図2に示す状態で、前述したように発進立坑5、到達立坑7は施工されていてもよいし、立坑9と並行して発進立坑5、到達立坑7を施工してもよい。
【0017】
また、立坑9を施工した後、発進立坑5、到達立坑7を施工してもよい。
図2に示されるように、立坑9を施工する場所に鋼矢板21を設け、土留めを行う。鋼矢板21で囲まれた区間に支持杭23を設ける。地上部では、地盤を少々掘削し、支持杭23によって支持された架台25を設ける。この架台25は後述する掘削機31やセグメントライナー35を沈設させる場合の反力、及びセグメントライナーの自沈を防止する吊り反力を受けるものである。
【0018】
次に、図3に示すように、掘削機31により掘削を行う。掘削機31は、下端部に掘削ビットを有し、この掘削ビットを回転させることにより掘削を行う。掘削機31は、ケーシングパイプ33を有し、掘削された土砂はケーシングパイプ33の内部を介して地上部に排出される。また、掘削機31は、掘削翼を有し、この掘削翼を広げることにより掘削径を大きくすることができる。
【0019】
この掘削機31は、例えば本出願人が既に特許出願を行っている全方向自由断面掘削装置(特開2000−8780)等を用いることが考えられるが、他の掘削装置を用いてもよい。
【0020】
掘削機31によって地盤を掘削しつつ、地上部からセグメントライナー35を1ロットづつ地盤3内に沈設させる。セグメントライナー35は円筒状であり、鋼製もしくは鉄筋コンクリート製である。
【0021】
掘削機31は推進反力をセグメントライナー35に採る。セグメントライナー35を沈設する場合は架台25にジャッキ(図示せず)等を設け、このジャッキによりセグメントライナー35を地盤3内に送り込む。
図4に示すように、掘削機31で掘削しつつ、掘削された部分の周囲にセグメントライナー35を設ける。
【0022】
そして、立坑9の下端部では、掘削機31の掘削翼(図示せず)を広げることにより掘削径を大きくし、拡径部32を掘削する。
【0023】
このようにして、掘削およびセグメントライナー35の沈設が終了すると、図5に示すように拡径部32にソイルモルタル11を打設する。たとえば、地上部からトレミー管(図示せず)を掘削機31に取り付け、このトレミー管を介してソイルモルタル11を打設する。このソイルモルタル11は掘削機31によって掘削された土砂とモルタルを混合させたものである。
【0024】
掘削機31を撤去するため掘削機31を少々上昇させつつ、この掘削機31に取り付けたトレミー管からソイルモルタル11を打設することにより、拡径部32にソイルモルタル11を充填する。
【0025】
次に、発進立坑5からシールド機13を発進させ、シールドトンネル15を構築する。
図6に示すように、シールド機13は立坑9下方のソイルモルタル11の部分を切削しつつセグメント43を配置し、シールドトンネル15を構築していく。すなわち、ソイルモルタル11aの部分は切削される。
【0026】
このようにしてシールドトンネル15が構築されると、図7に示すように立坑9の下方に人が入り込み、ソイルモルタル11の部分をはつりつつ、セグメントライナー35とシールドトンネル15のセグメント43との間に接続部45を築造する。接続部45は、鉄筋コンクリート製である。
【0027】
さらに、図8に示すように、セグメント43の上部を取り外し、立坑9とシールドトンネル15とを連結する。
【0028】
図7および図8において、立坑9とシールドトンネル15とを連結する際、ソイルモルタル11が立坑9下方に存在し、このソイルモルタル11により止水が行われ、人力により接続部45を構築する。そして、ソイルモルタル11やセグメント43の上方を取り去ることにより立坑9とシールドトンネル15とを連結する。この際、ソイルモルタル11や接続部45により確実に止水が行われるので、地盤改良等を行う必要はない。
【0029】
このように、本実施の形態によれば、地盤改良を行うことなく立坑9とシールドトンネル15とを短期間で連結することができる。
なお、シールドトンネル15は水平方向に限らず、斜め方向のトンネルでもよい。
【0030】
又本実施の形態では、立坑9を構築した後シールド機13によりシールドトンネル15を構築したが、先にシールドトンネル15を構築してから立坑9を構築するようにしてもよい。この場合、ソイルモルタル11は、シールドトンネル15のセグメント43の上方に打設される。
【0031】
そして、セグメント43を打設した後、立坑9内に人が入り、セグメント43の上部を除去する等の作業を行う。
【0032】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図9から図15は第2の実施の形態に関するもので、図9は第2の実施の形態に係る立坑の連結方法の概略説明図、図10から図15は立坑51の構築および立坑51とシールドトンネル15との連結方法を示す説明図である。
【0033】
図9に示すように、立坑51を構築し、立坑51の内部にソイルモルタル75を設ける。発進立坑5からシールド機13を発進させ、シールド機13はソイルモルタル75の部分を切削しつつシールドトンネル15を構築する。その後、立坑51内部のソイルモルタル75の上部を撤去することにより、立坑51とシールドトンネル15とを連結する。
【0034】
以下、詳細にこの連結方法を説明する。
図10に示すように、地盤3内に鋼矢板53を設ける。この鋼矢板53は土留めを行う。鋼矢板53で挟まれた区間に支持杭55を設けると共に、鋼矢板53に挟まれた区間の上部を少々掘削し、支持杭55に支持された架台57を構築する。架台57は回転装置101の引き上げのために構築される。また、昇降ジャッキ59を設置する。昇降ジャッキ59は、プレキャスト部材69を沈設するために設置される。
【0035】
図11に示すように、掘削機61により掘削を行う。掘削機61は掘削ビット63、掘削翼65、ケーシングパイプ67、回転装置101等を有する。掘削翼65にもビットが設けられ、掘削ビット63および掘削翼65を回転装置101により回転させることにより掘削が行われる。掘削された土砂は、ケーシングパイプ67を介して地上部に排出される。
掘削機61により掘削を行うと同時に、地上部から円筒状のプレキャスト部材69を1ロットづつ沈設される。
【0036】
そして、図12に示すように、掘削機61により所定位置まで掘削を行い、掘削された部分にリング状のプレキャスト部材69を沈設させることにより、立坑51の壁面を構築する。
【0037】
次に、図13に示すように、掘削機61を撤去し、立坑51の底部に水中コンクリート71を設け、地下水の浸入及び盤ぶくれを防止した状態で底版73を構築し、この底版73上にソイルモルタル75を打設する。
第1の実施の形態と同様に地上部からトレミー管(図示せず)を配置し、このトレミー管を介して水中コンクリート71、ソイルモルタル75等を打設する。
【0038】
このようにして、ソイルモルタル75が打設された後、図9に示すように発進立坑5からシールド機13を発進させ、シールド機13により立坑51を切削しつつシールドトンネル15を構築する。
【0039】
図14に示すように、シールド機13はセグメント77を配置しつつシールドトンネル15を構築する。そして、シールド機13は立坑51のソイルモルタル75の部分を切削していく。なお、立坑51の壁面を構成するプレキャスト部材69のうち、シールド機13で切削される部分のプレキャスト部材69はノムスト部材等を用いる。すなわち、この部分のプレキャスト部材69は、補強材として鉄筋の代わりに炭素繊維やガラス繊維等を用いたプレキャストコンクリートである。
【0040】
このように、ノムスト部材を用いることにより、シールド機13でプレキャスト部材69の直接の切削が可能である。
次に、図15に示すように、立坑51内部に人が入り、ソイルモルタル75の上部79を撤去すると共にセグメント77のうち上部のセグメント78を撤去する。
【0041】
このようにして、立坑51とシールドトンネル15とが連結される。
本実施の形態においても、立坑51とシールドトンネル15とを地盤改良等を行わずに連結できるので、短期間で施工を完了することができる。
【0042】
なお、シールドトンネル15は、第1の実施の形態と同様、水平方向に限らず斜め方向のトンネルでもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、短期間で立坑と横方向トンネルとを連結できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る立坑の連結方法の概略説明図
【図2】 立坑9の構築方法を示す図
【図3】 立坑9の構築方法を示す図
【図4】 立坑9の構築方法を示す図
【図5】 立坑9の構築方法を示す図
【図6】 立坑9とシールドトンネル15の連結方法を示す図
【図7】 立坑9とシールドトンネル15の連結方法を示す図
【図8】 立坑9とシールドトンネル15の連結方法を示す図
【図9】 本発明の第2の実施の形態に係る立坑の連結方法の概略説明図
【図10】 立坑51の構築方法を示す図
【図11】 立坑51の構築方法を示す図
【図12】 立坑51の構築方法を示す図
【図13】 立坑51の構築方法を示す図
【図14】 立坑51とシールドトンネル15との連結方法を示す図
【図15】 立坑51とシールドトンネル15との連結方法を示す図
【符号の説明】
1……地表面
3……地盤
5……発進立坑
7……到達立坑
9……立坑
11……ソイルモルタル
13……シールド機
15……シールドトンネル
21……鋼矢板
23……支持杭
25……架台
31……掘削機
35……セグメントライナー
45……接続部
51……立坑
53……鋼矢板
55……支持杭
57……架台
59……昇降ジャッキ
61……掘削機
69……プレキャスト部材
71……水中コンクリート
73……底版
75……ソイルモルタル
77……セグメント
101……回転装置

Claims (6)

  1. (a)立坑を横方向トンネル予定位置の上方まで構築する工程と、
    (b)前記立坑の下端からモルタルを充填する工程と、
    (c)前記モルタルの一部を切削しつつ、横方向トンネルを構築する工程と、
    (d)前記立坑と前記横方向トンネルとを連結する工程と、
    を具備することを特徴とする立坑の連結方法。
  2. 前記モルタルはソイルモルタルであることを特徴とする請求項1記載の立坑の連結方法。
  3. 前記工程(b)では、前記モルタルを打設する部分の掘削径が、前記立坑の部分よりも広いことを特徴とする請求項1記載の立坑の連結方法。
  4. 前記工程(c)では、シールド機により、前記横方向トンネルを構築することを特徴とする請求項1記載の立坑の連結方法。
  5. 前記工程(c)に続いて、前記立坑と前記横方向トンネルとの間に接続部構造を設ける工程を、更に具備することを特徴とする請求項1記載の立坑の連結方法。
  6. 前記工程(d)では、前記横方向トンネルのセグメントの一部を除去することを特徴とする請求項1記載の立坑の連結方法。
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