セグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法
【課題】 シールドトンネルの軸心方向における任意の位置やその立坑の坑口近傍に該ワイヤブラシを備えたセグメントによってトンネルが形成されることにより、シールド掘進機や立坑への地下水の浸入を確実に防止でき、また、裏込め材の地盤内逸走や希釈化などを確実に防止できるセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法を提供すること。
【解決手段】 シールドトンネルの適宜位置において、外周面にワイヤブラシ２を備えたセグメント１ａを環状に組み付けることによって閉合したワイヤブラシ列を形成し、その後方に裏込め材を充填したり、シールド掘進機のスキンプレートの内壁に取り付けられたワイヤブラシ列と複数のセグメント１ａによって形成されるワイヤブラシ列で挟まれたテールボイドに裏込め材を充填することによって止水構造が形成される。
【解決手段】 シールドトンネルの適宜位置において、外周面にワイヤブラシ２を備えたセグメント１ａを環状に組み付けることによって閉合したワイヤブラシ列を形成し、その後方に裏込め材を充填したり、シールド掘進機のスキンプレートの内壁に取り付けられたワイヤブラシ列と複数のセグメント１ａによって形成されるワイヤブラシ列で挟まれたテールボイドに裏込め材を充填することによって止水構造が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤブラシをその外周面に備えたセグメントと、該セグメントからなる止水構造とシールドトンネルの構築方法に係り、特に、シールドトンネルの軸心方向における任意の位置やその立坑の坑口近傍に該ワイヤブラシを備えたセグメントによってトンネルが形成されることにより、シールド掘進機や立坑への地下水の浸入を確実に防止でき、また、裏込め材の地盤内逸走や希釈化などを確実に防止できるセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道管や下水道管、ガス管、電話ケーブル管、地下鉄路線や地下道などのインフラ施設用管路を地盤内に構築する際には、地上からの開削工法に替わって、シールド工法や推進工法による施工方法によっておこなわれるのが昨今の主流となってきている。ところで、このシールド工法で使用される掘進機を構成する筒状のスキンプレートの後方端近傍には、通常、テールシール構造を設けることで地下水の掘進機内への浸入の防止を図っている。
【０００３】
上記するテールシール構造は、特許文献１〜３にも開示されるように、シールド掘進機を構成するスキンプレートの後方端近傍の内壁面に環状に形成された複数のワイヤブラシ列によって構成されていることがこれまでの一般的な構造であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６８９０５号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８８８７号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記する特許文献１〜３に開示の発明では、スキンプレートの内壁とセグメントと、スキンプレートから内側へ突出する環状のワイヤブラシとによって挟まれたテールボイドに裏込め材が充填されることによって止水構造が構成されるものであるが、スキンプレート側のみから突出するワイヤブラシでは、裏込め材の逸走を防止できないケースが往々にして生じ、あるいは充填された裏込め材へ地盤内の地下水がワイヤブラシとセグメントの間を介して浸入することによって裏込め材の希釈化が齎され、該裏込め材が初期の止水効果を十分に発揮できないケースが往々にて招来され得る。
【０００６】
本発明のセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、シールド掘進機や立坑への地下水の浸入を確実に防止でき、また、裏込め材の地盤内逸走や希釈化などを確実に防止できるセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明によるセグメントは、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出したワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付けることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、その外周面にワイヤブラシを備えたセグメントに関するものであり、シールドトンネルの適宜位置における周方向に閉合した複数のセグメントとして、かかるワイヤブラシ付きのセグメントが使用されることで、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列を形成するものである。ここで、対象となるセグメントは、適宜の極率を備えたセグメントであって、該セグメントを複数個、リング方向に組付けることによって円形断面のシールドトンネルを構成するものや、矩形断面のシールドトンネルを構成する複数のセグメントなど、セグメントの形状は構築されるシールドトンネルの断面形状に応じて多様である。また、セグメントの材質も、コンクリート製や鋼製など、従来公知のセグメント全般に適用できるものである。
【０００９】
ワイヤブラシは従来スキンプレートに取付けられている公知のものを使用することができ、特に限定するものではないが、例えば、バネ鋼による中間保護板をワイヤブラシを構成する束の中間に介装させ、アラミド不織布をワイヤブラシの束と束の間に介装させることにより、高水圧に対応可能なワイヤブラシ構造とすることができる。また、ワイヤブラシの構造としては、シールド掘進機のテール部に使用されるワイヤブラシの両側にバネ効果をもたせた保護板で挟んだものを使用することもできる。さらに、ワイヤブラシ列に関しては、セグメントに複数列のワイヤブラシを取り付けることができ、この場合には、複数の該セグメントによって周方向に閉合されたセグメント群のまわりには、複数のワイヤブラシ列が形成されることになる。
【００１０】
上記するワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込みにワイヤブラシの取り付け部を収容した姿勢でセグメントに取り付けることが望ましく、かかる取り付けは、溶接やボルト接合などを適用できる。
【００１１】
また、セグメント間のワイヤブラシのラップ方法に関しては、先行ピースセグメントに取り付けられたワイヤブラシを後行ピースセグメント側へ突出させたラップ部を設け、後行ピースセグメントでは、このラップ部の取り付け代からセグメント内側においてワイヤブラシを取り付けた構成としてラップ部を取り付け代に取り付けながら隣接セグメント間を組付ける方法などがある。また、隣接セグメント同士の取り付け部近傍におけるワイヤブラシをセグメントの他の部分に比して過密状態としておくといった措置を講じておくことにより、セグメント継手部においてワイヤブラシが存在しない部分が生じることによって該部分が止水性阻害箇所とならないように、ワイヤブラシ列の形成を図ることができる。
【００１２】
本発明のセグメントは、後述するように立坑の坑口近傍や、シールドトンネルの軸心方向において、その使用が要求される適宜箇所（地下水の滞水域など）にて使用されることにより、止水性の向上と裏込め材の地下水による希釈化の防止、さらには、裏込め材の地盤内逸走の防止などを図ることができる。
【００１３】
また、本発明によるセグメントの他の実施形態は、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出可能に構成されたワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付け、所要の時期にワイヤブラシを外側に突出させることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセグメントは、その外周面に取り付けられたワイヤブラシが、取り付けられた際には例えば外周面に穿設された切り込み内に収容されており、ワイヤブラシによって止水対策等を講じる必要が生じた際に、セグメントの外側に該ワイヤブラシを突出できるように構成されているセグメントに関するものである。
【００１５】
例えば、ワイヤブラシを切り込み内に収容させた姿勢で該ワイヤブラシがセグメントの外周に突出しないようにその表面をテープ等で仮止めしておき、ワイヤブラシを突出させるべき時期にセグメントに設けられた貫通孔を介して仮止めテープを切断する等の方法により、ワイヤブラシをセグメントの外側に突出可能な構成とすることができる。本発明のセグメントによれば、セグメントがシールド掘進機のテール部にて組みつけられ、地盤内に設置される段階であって、未だワイヤブラシによる止水の必要がない場合に該ワイヤブラシの破損等を防止することができる。
【００１６】
また、本発明によるセグメントの他の実施形態において、前記ワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込み内に収容されており、セグメントの内部から外部へ提供される裏込め材により、ワイヤブラシがセグメントの外周面から突出することを特徴とする。
【００１７】
シールド掘進機の掘進に伴って生じるテールボイドには、周辺地盤の変状やトンネルの止水性を図る目的で裏込め材が充填される。ここで、裏込め材としては、可使時間が多様に異なる主材および硬化剤から構成されたセメント系の材料や、止水性を主な目的としたグリスなどからなる高粘性材料などが一例として挙げられる。裏込め材の注入方法としては、テールボイドにシールド掘進機側から裏込め材の注入をおこなう同時注入方式と、セグメントに穿設された注入孔から注入する即時注入方式とがある。
【００１８】
本発明では、セグメントに上記する即時注入用の注入孔を設けておき、この注入孔がセグメントの外側面に穿設された切り込みに臨んでおり、裏込め材を即時注入する際に、該裏込め材の注入圧によって切り込み内に収容されていたワイヤブラシが外側へ突出されるものである。裏込め材の即時注入を利用した効率的な構成であり、ワイヤブラシの突出方式としては望ましい実施形態である。
【００１９】
また、本発明による止水構造は、前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列が、立坑の坑口近傍の地盤内に形成されることにより、地下水の立坑への浸入を防止できることを特徴とする。
【００２０】
ここで、立坑とはシールド掘進機や推進工法における掘進機が発進するための発進立坑や中間立坑、さらには掘進機が到達／収容するための到達立坑を意味する。例えば、発進立坑の坑口（エントランス）には、エントランスとシールド掘進機、或いはエントランスとセグメントとの間隙から地下水や土砂が立坑内に流入することを防止するために、ゴム製のエントランスパッキンが備えられているのが一般的である。このエントランスパッキンの裏側（土砂側）に掘削土砂等が溜まることにより止水性が不良となることから、エントランスパッキンの裏側を洗浄し、その後に止水注入施工を施す必要があるが、エントランスパッキン裏側に掘削土砂が溜まった状態では、洗浄時に地下水の呼び込みやさらなる土砂の呼び込みの可能性があり、結果として十分な止水注入施工ができないことに加えて、エントランスパッキンの裏側洗浄時の安全性の問題も従来は指摘されていた。
【００２１】
そこで、本発明のワイヤブラシ付きのセグメントにて坑口近傍のシールドトンネルを構築することにより、ワイヤブラシ列によって土砂や地下水が堰き止められ、したがって、エントランスパッキン裏側の洗浄を安全におこなうことができるとともに、洗浄後の空間内に止水注入施工をおこなうことができるため、エントランス部の止水性の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明による止水構造の他の実施形態は、前記セグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする。
【００２３】
例えば既述するように、シールド掘進機の掘進によって形成されるテールボイドを、既に形成されたセグメントのワイヤブラシ列によって２つの領域に画成し、その１つの領域はシールド掘進機側であり、ワイヤブラシ列を構成するワイヤブラシがセグメントから突出して地盤に摺接した姿勢を保持することで地下水がテールボイドを介してシールド掘進機内へ流入してくることを防止することができる。この状態でセグメント内部から既述するように裏込め材の即時注入をおこなうことにより、ワイヤブラシ列と裏込め材とからなる止水構造を構成することができる。なお、この止水構造は、テールボイドを介して地盤がシールド掘進機内へ流れ込んでくることも防止できることは勿論のことである。
【００２４】
また、本発明による止水構造の他の実施形態は、シールド掘進機を構成するスキンプレートのうち、その後方端近傍のスキンプレートの内壁面からその内部へ突出するとともに内壁面の周方向に閉合するように構成された掘進機側のワイヤブラシ列と、前記セグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、前記掘進機側のワイヤブラシ列および前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列によって挟まれたテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、従来公知となっているシールド掘進機のスキンプレート後方端近傍の内壁面に設けられているワイヤブラシ列と、その後方でセグメントから突出して地盤と摺接するワイヤブラシ列、およびそれらの間に挟まれたテールボイド部に充填された裏込め材からなる止水構造に関するものである。この止水構造は、シールド掘進機の掘進に応じて、一時的に形成されるものであるが、例えば、セグメント内から即時注入にてテールボイドへ充填された裏込め材を、一方はスキンプレートの内壁面に形成されたワイヤブラシ列により、他方はセグメントから突出するワイヤブラシ列によって保護した姿勢でテールボイド内に裏込め材が充填されることにより、裏込め材の硬化前に地盤内から流入してくる地下水によって裏込め材が希釈化されるといった問題や、硬化前の裏込め材が地盤内へ逸走するといった問題を解消することができる。裏込め材が所要の強度を発現した段階（所要の硬化状態となった段階）で、シールド掘進機を掘進させることにより、テールボイドを介してシールド掘進機内へ地下水が流入してくるといった問題も生じないこととなる。
【００２６】
さらに、本発明によるシールドトンネルの構築方法は、ワイヤブラシをその外周に備えた第一のセグメントと、ワイヤブラシを備えていない第二のセグメントとからなるシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、発進立坑の坑口近傍には、複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合することによって掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列が形成されることによって止水堰を形成し、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数の前記第二のセグメントが周方向に組み付けられて閉合する２つのセグメント群に挟まれるように複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合させることにより、掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列を形成し、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドにセグメント内から裏込め材を即時注入し、または、該ワイヤブラシ列とシールド掘進機のスキンプレート後方端の内壁面に設けられたワイヤブラシ列との間に挟まれたテールボイドに裏込め材の即時注入または同時注入をおこなうことによって止水施工を施し、シールド掘進機を中間立坑または到達立坑まで到達させ、該中間立坑または到達立坑の坑口近傍において、発進立坑の坑口近傍と同様に、掘削地盤と摺接するワイヤブラシ列を形成することによって止水堰が構築されることを特徴とする。
【００２７】
発進立坑および到達立坑（中間立坑を含む）の坑口付近では、ワイヤブラシ付きのセグメントによって形成されるワイヤブラシ列と止水注入材等によって坑口の止水性を確保し、シールドトンネルの軸心方向においては適宜の位置、例えば滞水域などでテールボイドを介して地下水がシールド掘進機内へ浸入する可能性のある領域ではワイヤブラシを備えたセグメントを使用してワイヤブラシ列を構成することにより、発進立坑の坑口〜シールドトンネル〜到達立坑の坑口のすべてのトンネル区間において確実な止水対策を講じることが可能となる。かかる止水対策により、坑口のエントランスパッキン裏側の清掃時の施工安全性や、シールド掘進機内への地下水の浸入防止による施工安全性の確保にも繋がる。
【発明の効果】
【００２８】
以上の説明から理解できるように、本発明のセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法によれば、セグメントに取り付けられたワイヤブラシによって立坑坑口の止水性の向上、テールボイドを介したシールド掘進機内への地下水の浸入の防止と、充填された裏込め材の希釈化および地盤内逸走の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のセグメントを示した斜視図を、図２は、本発明のセグメントをトンネルの軸心方向の一部に使用したシールドトンネルを示した模式図を、図３ａ，ｂは、セグメント間継手におけるワイヤブラシの実施例を示した模式図をそれぞれ示している。図４は、本発明のシールドトンネルの構築方法によって構築された発進立坑近傍を示した縦断図を、図５〜図７は、順にシールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図を、図８ａ、ｂは、本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の他の実施形態を示した縦断図をそれぞれ示している。なお、図示する実施形態は、断面が円形のシールドトンネルに関するものであるが、断面が正方形や矩形のシールドトンネルに応じた本発明のセグメントや止水構造であってもよいことは勿論のことである。また、発進立坑や到達立坑の坑口近傍の止水構造に関しては、推進工法にもその適用があることも勿論のことである。
【００３０】
図１は、その外周面にワイヤブラシ２を備えたセグメントの一実施形態を示した図である。ワイヤブラシ２は、複数のワイヤが束に纏められてなるワイヤ片２１，２１，２１と、その間にバネ鋼からなる中間板２２，２２が挟まれた態様で構成されており、このワイヤブラシ２がセグメント１ａの長手方向（セグメント間継手１ａ２方向）に亘って取り付けられている。ワイヤブラシ２の底部は、セグメント１ａの外周面に穿設された切り込み１ａ１内に嵌め込まれ、その端部をセグメント１ａに溶接するとともに（図中の溶接部９１）、ワイヤブラシ２の根元近傍を複数のボルト９２，９２，…にて強固に取り付けられている。なお、セグメント間継手１ａ２を有する側面と直交する側面にはリング間継手１ａ３が設けられており、従来公知のコンクリート製または鋼製、さらにはコンクリートと鋼を組み合わせたセグメントの外周面にワイヤブラシが取付けられた構成となっている。
【００３１】
図２は、地盤内に構築されたシールドトンネル１の一部を概略的に図示したものであり、その軸心方向の任意位置において、周方向にワイヤブラシ２から構成されるワイヤブラシ列が形成されている状況を示している。シールドトンネル１の一般部は、ワイヤブラシ２を備えていない通常のセグメント１ｂ、１ｂ、…からトンネルを形成し、止水等の対策を重点的におこなう必要のあるトンネル区間において、ワイヤブラシ２を備えたセグメント１ａ、１ａ、…からトンネルを構成する。なお、図示する模式図では、このワイヤブラシ列が１列示されているが、場合によってはこのワイヤブラシ列が連続する態様で形成されたり、所定の間隔を置いて形成されるといった態様など、地盤性状や地下水の停水状況および地下水圧などに応じて多様な実施例がある。
【００３２】
図３は、セグメントを周方向に組付けようとしている状況を示したものであり、一般には、シールド掘進機内のエレクタ装置によっておこなわれるものである。ここで、図３ａでは、先行セグメント１ａ’の端部（セグメント間継手面）からワイヤブラシ２が突出した態様となっており（突出部２ａ）、この先行セグメント１ａ’に対して、その端部（セグメント間継手面）からワイヤブラシの突出部２ａが取り付けられる取り付け代１ａ”１を備えた後行セグメント１ａ”が取り付けられるものである。このように先行および後行セグメントにて、それぞれワイヤブラシの突出部および取り付け代を設けて双方を取り付けることにより、セグメント取り付け面にてワイヤブラシが存在しない隙間が生じることを防止することができ、かかる隙間を生じさせないことで止水効果を確実に図ることが可能となる。
【００３３】
図３ｂは、他の実施形態であり、先行セグメント１ａ’の端部および後行セグメント１ａ”の端部からそれぞれワイヤブラシ２を若干突出させるとともに、ワイヤブラシ２の端部２ａにおいては他の部分に比してワイヤ本数を多くしたものであり、その目的は、図３ａと同様に隣接セグメント間におけるワイヤブラシ接続部の止水性の確保にある。
【００３４】
次に、図４〜図７に基づいて、止水対策が施された発進立坑５の坑口部付近の状況や、シールド掘進機の掘進に伴ってテールボイドに裏込め材が充填される状況を説明することにより、本発明のシールドトンネルの構築方法についての説明をおこなう。
【００３５】
図４は、止水対策が施された発進立坑５の坑口付近の状況を示したものである。発進立坑５の坑壁に穿設された坑口（エントランス）には、その開口形状に沿った態様で、例えばゴム製のエントランスパッキン６が取り付けられている。シールド掘進機はこの坑口を介して地盤内に発進し、通常のセグメント１ｂ、１ｂ、…を該シールド掘進機内に環状に組付けながら地盤Ｇ内に造成された穴内に環状に閉合したセグメント群が設置される。ここで、本発明のトンネル構築方法においては、発進立坑５の坑口近傍において、ワイヤブラシ付きのセグメント１ａ，１ａ，…を環状に組付けてなるセグメント群を設置し、セグメント群の外周から径方向外側（地盤Ｇ側）へワイヤブラシ列を突出させ、ワイヤブラシ２の先端を地盤穴の内壁面に摺接させる。シールド掘進機の掘進に応じて地盤内前方にはさらにシールドトンネルが構築され、該トンネルと地盤穴の内壁との間にはテールボイドが生じ、このテールボイド内には裏込め材が充填されることとなる。図では、環状のワイヤブラシ列によって坑口内への地下水や地盤Ｇ１の浸入を阻止しながら、エントランスパッキン６裏側の清掃をおこない、その後に止水用の裏込め材３が充填された状況が示されている。
【００３６】
図５〜図７は、シールド掘進機の地盤内掘進に伴い、地下水の滞水域や地下水圧の高い領域などにおいて、ワイヤブラシ付きのセグメントを取り付けながらテールボイドＴへの裏込め材の充填をおこなう手順を示したものである。図５に示す実施形態のシールド掘進機においては、スキンプレート７の後方端近傍の内壁面において、環状に閉合するワイヤブラシ列７１，７１が２列備えられている。また、ワイヤブラシを備えたセグメント１ａには裏込め材をセグメント内から即時注入するための注入孔４が穿設されており、連通する注入ホース８を介して裏込め材がテールボイド内に充填される。
【００３７】
図５においてシールド掘進機が矢印Ｘ方向に掘進し、図６のようなスキンプレート７とセグメント１ａの相対的な位置関係となった段階で、図７に示すようにスキンプレート７の最後端のワイヤブラシ列７１とワイヤブラシ２からなるワイヤブラシ列との間に裏込め材３が充填される（矢印Ｙ）。ここで、ワイヤブラシ２からなるワイヤブラシ列の後方に形成されたテールボイドＴを介して、充填された裏込め材３へ地下水などが浸入してくることをセグメントから突出形成されたワイヤブラシ列が防止している。裏込め材３が所定の強度を発現するまでこの姿勢を維持することにより、裏込め材３が地盤内へ逸走したり、地下水によって希釈化したりすることを効果的に防止でき、確実な止水施工に繋がる。
【００３８】
図８は、セグメントに対するワイヤブラシの取り付け態様が図５と異なるセグメント１ａを使用して裏込め材をテールボイドＴ内に充填する施工方法を示したものである。図８ａに示すように、セグメント１ａの外周面に穿設された切り込み１ａ１には予めワイヤブラシ２がすべて収容されており、その表面の一部をセグメントの外周面にテープ１０にて突出できないように仮止めした姿勢で組み付ける。ここで、裏込め材の即時注入用の注入孔４は切り込み１ａ１に臨むようにセグメント内に穿設されている。
【００３９】
シールド掘進機が掘進し、ワイヤブラシ列を備えたセグメント群がスキンプレート７の最後端にあるワイヤブラシ列７１の後方に位置決めされた段階で（図８ｂ）、注入ホース８を介して裏込め材４が即時注入され（矢印Ｘ）、この裏込め材４の注入圧によってテープ１０が剥ぎ取られて収容姿勢のワイヤブラシ２がセグメントの外側に突出する。突出したワイヤブラシ２の先端は地盤の内壁面に摺接して止水壁を形成し、その後方のテールボイドＴ内に裏込め材４が充填されることとなる。
【００４０】
なお、図８のセグメント１ａの実施形態を図５〜７の施工方法に適用することも勿論可能である。また、図５〜７の実施形態および図８の実施形態において、セグメント側からの即時注入のみならず、スキンプレート側からの同時注入も並行しておこなわれる形態であってもよいことは勿論のことである。
【００４１】
上記するように、シールドトンネルの適宜箇所においてワイヤブラシ列を構成しながら止水対策を施し、シールド掘進機が図示しない到達立坑（中間立坑を含む）に到達する際には、図４に示す発進立坑の坑口近傍と同様に、セグメントから突出するワイヤブラシ列によって坑口への止水対策が施されることとなる。ここで、到達立坑側の施工の一実施例としては、シールド掘進機が到達立坑まで到達して地盤の掘削が終了した後に、後追い注入方式にて坑口近傍に設けられたワイヤブラシの後方に裏込め材を充填することができる（ワイヤブラシが切り込み内に収容されている場合には、この段階でワイヤブラシがセグメントから突出することとなる）。ワイヤブラシ列によって止水対策を施した後に、シールド掘進機の空押しをおこないながら該シールド掘進機を到達立坑内に収容する。このシールド掘進機収容時には、坑口近傍に設けられたワイヤブラシ列および裏込め材によって止水対策が施されているため、到達立坑内に地下水が浸入してくるといった問題はない。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のセグメントを示した斜視図。
【図２】本発明のセグメントをトンネルの軸心方向の一部に使用したシールドトンネルを示した模式図。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに、それぞれ、セグメント間継手におけるワイヤブラシの実施例を示した模式図。
【図４】本発明のシールドトンネルの構築方法によって構築された発進立坑近傍を示した縦断図。
【図５】本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の一実施形態を示した縦断図。
【図６】図５に続き、シールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図。
【図７】図６に続き、シールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の他の実施形態を示した縦断図。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ、１ｂ…セグメント、１ａ１…切り込み、１ａ２…セグメント間継手、１ａ３…リング間継手、２…ワイヤブラシ、２１…ワイヤ片、２２…中間板、３…裏込め材、４…注入孔、５…発進立坑、６…エントランスパッキン、７…スキンプレート、７１…ワイヤブラシ、８…注入ホース、９１…溶接部、９２…ボルト、１０…テープ、Ｔ…テールボイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤブラシをその外周面に備えたセグメントと、該セグメントからなる止水構造とシールドトンネルの構築方法に係り、特に、シールドトンネルの軸心方向における任意の位置やその立坑の坑口近傍に該ワイヤブラシを備えたセグメントによってトンネルが形成されることにより、シールド掘進機や立坑への地下水の浸入を確実に防止でき、また、裏込め材の地盤内逸走や希釈化などを確実に防止できるセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道管や下水道管、ガス管、電話ケーブル管、地下鉄路線や地下道などのインフラ施設用管路を地盤内に構築する際には、地上からの開削工法に替わって、シールド工法や推進工法による施工方法によっておこなわれるのが昨今の主流となってきている。ところで、このシールド工法で使用される掘進機を構成する筒状のスキンプレートの後方端近傍には、通常、テールシール構造を設けることで地下水の掘進機内への浸入の防止を図っている。
【０００３】
上記するテールシール構造は、特許文献１〜３にも開示されるように、シールド掘進機を構成するスキンプレートの後方端近傍の内壁面に環状に形成された複数のワイヤブラシ列によって構成されていることがこれまでの一般的な構造であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６８９０５号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８８８７号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記する特許文献１〜３に開示の発明では、スキンプレートの内壁とセグメントと、スキンプレートから内側へ突出する環状のワイヤブラシとによって挟まれたテールボイドに裏込め材が充填されることによって止水構造が構成されるものであるが、スキンプレート側のみから突出するワイヤブラシでは、裏込め材の逸走を防止できないケースが往々にして生じ、あるいは充填された裏込め材へ地盤内の地下水がワイヤブラシとセグメントの間を介して浸入することによって裏込め材の希釈化が齎され、該裏込め材が初期の止水効果を十分に発揮できないケースが往々にて招来され得る。
【０００６】
本発明のセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、シールド掘進機や立坑への地下水の浸入を確実に防止でき、また、裏込め材の地盤内逸走や希釈化などを確実に防止できるセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明によるセグメントは、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出したワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付けることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、その外周面にワイヤブラシを備えたセグメントに関するものであり、シールドトンネルの適宜位置における周方向に閉合した複数のセグメントとして、かかるワイヤブラシ付きのセグメントが使用されることで、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列を形成するものである。ここで、対象となるセグメントは、適宜の極率を備えたセグメントであって、該セグメントを複数個、リング方向に組付けることによって円形断面のシールドトンネルを構成するものや、矩形断面のシールドトンネルを構成する複数のセグメントなど、セグメントの形状は構築されるシールドトンネルの断面形状に応じて多様である。また、セグメントの材質も、コンクリート製や鋼製など、従来公知のセグメント全般に適用できるものである。
【０００９】
ワイヤブラシは従来スキンプレートに取付けられている公知のものを使用することができ、特に限定するものではないが、例えば、バネ鋼による中間保護板をワイヤブラシを構成する束の中間に介装させ、アラミド不織布をワイヤブラシの束と束の間に介装させることにより、高水圧に対応可能なワイヤブラシ構造とすることができる。また、ワイヤブラシの構造としては、シールド掘進機のテール部に使用されるワイヤブラシの両側にバネ効果をもたせた保護板で挟んだものを使用することもできる。さらに、ワイヤブラシ列に関しては、セグメントに複数列のワイヤブラシを取り付けることができ、この場合には、複数の該セグメントによって周方向に閉合されたセグメント群のまわりには、複数のワイヤブラシ列が形成されることになる。
【００１０】
上記するワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込みにワイヤブラシの取り付け部を収容した姿勢でセグメントに取り付けることが望ましく、かかる取り付けは、溶接やボルト接合などを適用できる。
【００１１】
また、セグメント間のワイヤブラシのラップ方法に関しては、先行ピースセグメントに取り付けられたワイヤブラシを後行ピースセグメント側へ突出させたラップ部を設け、後行ピースセグメントでは、このラップ部の取り付け代からセグメント内側においてワイヤブラシを取り付けた構成としてラップ部を取り付け代に取り付けながら隣接セグメント間を組付ける方法などがある。また、隣接セグメント同士の取り付け部近傍におけるワイヤブラシをセグメントの他の部分に比して過密状態としておくといった措置を講じておくことにより、セグメント継手部においてワイヤブラシが存在しない部分が生じることによって該部分が止水性阻害箇所とならないように、ワイヤブラシ列の形成を図ることができる。
【００１２】
本発明のセグメントは、後述するように立坑の坑口近傍や、シールドトンネルの軸心方向において、その使用が要求される適宜箇所（地下水の滞水域など）にて使用されることにより、止水性の向上と裏込め材の地下水による希釈化の防止、さらには、裏込め材の地盤内逸走の防止などを図ることができる。
【００１３】
また、本発明によるセグメントの他の実施形態は、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出可能に構成されたワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付け、所要の時期にワイヤブラシを外側に突出させることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセグメントは、その外周面に取り付けられたワイヤブラシが、取り付けられた際には例えば外周面に穿設された切り込み内に収容されており、ワイヤブラシによって止水対策等を講じる必要が生じた際に、セグメントの外側に該ワイヤブラシを突出できるように構成されているセグメントに関するものである。
【００１５】
例えば、ワイヤブラシを切り込み内に収容させた姿勢で該ワイヤブラシがセグメントの外周に突出しないようにその表面をテープ等で仮止めしておき、ワイヤブラシを突出させるべき時期にセグメントに設けられた貫通孔を介して仮止めテープを切断する等の方法により、ワイヤブラシをセグメントの外側に突出可能な構成とすることができる。本発明のセグメントによれば、セグメントがシールド掘進機のテール部にて組みつけられ、地盤内に設置される段階であって、未だワイヤブラシによる止水の必要がない場合に該ワイヤブラシの破損等を防止することができる。
【００１６】
また、本発明によるセグメントの他の実施形態において、前記ワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込み内に収容されており、セグメントの内部から外部へ提供される裏込め材により、ワイヤブラシがセグメントの外周面から突出することを特徴とする。
【００１７】
シールド掘進機の掘進に伴って生じるテールボイドには、周辺地盤の変状やトンネルの止水性を図る目的で裏込め材が充填される。ここで、裏込め材としては、可使時間が多様に異なる主材および硬化剤から構成されたセメント系の材料や、止水性を主な目的としたグリスなどからなる高粘性材料などが一例として挙げられる。裏込め材の注入方法としては、テールボイドにシールド掘進機側から裏込め材の注入をおこなう同時注入方式と、セグメントに穿設された注入孔から注入する即時注入方式とがある。
【００１８】
本発明では、セグメントに上記する即時注入用の注入孔を設けておき、この注入孔がセグメントの外側面に穿設された切り込みに臨んでおり、裏込め材を即時注入する際に、該裏込め材の注入圧によって切り込み内に収容されていたワイヤブラシが外側へ突出されるものである。裏込め材の即時注入を利用した効率的な構成であり、ワイヤブラシの突出方式としては望ましい実施形態である。
【００１９】
また、本発明による止水構造は、前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列が、立坑の坑口近傍の地盤内に形成されることにより、地下水の立坑への浸入を防止できることを特徴とする。
【００２０】
ここで、立坑とはシールド掘進機や推進工法における掘進機が発進するための発進立坑や中間立坑、さらには掘進機が到達／収容するための到達立坑を意味する。例えば、発進立坑の坑口（エントランス）には、エントランスとシールド掘進機、或いはエントランスとセグメントとの間隙から地下水や土砂が立坑内に流入することを防止するために、ゴム製のエントランスパッキンが備えられているのが一般的である。このエントランスパッキンの裏側（土砂側）に掘削土砂等が溜まることにより止水性が不良となることから、エントランスパッキンの裏側を洗浄し、その後に止水注入施工を施す必要があるが、エントランスパッキン裏側に掘削土砂が溜まった状態では、洗浄時に地下水の呼び込みやさらなる土砂の呼び込みの可能性があり、結果として十分な止水注入施工ができないことに加えて、エントランスパッキンの裏側洗浄時の安全性の問題も従来は指摘されていた。
【００２１】
そこで、本発明のワイヤブラシ付きのセグメントにて坑口近傍のシールドトンネルを構築することにより、ワイヤブラシ列によって土砂や地下水が堰き止められ、したがって、エントランスパッキン裏側の洗浄を安全におこなうことができるとともに、洗浄後の空間内に止水注入施工をおこなうことができるため、エントランス部の止水性の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明による止水構造の他の実施形態は、前記セグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする。
【００２３】
例えば既述するように、シールド掘進機の掘進によって形成されるテールボイドを、既に形成されたセグメントのワイヤブラシ列によって２つの領域に画成し、その１つの領域はシールド掘進機側であり、ワイヤブラシ列を構成するワイヤブラシがセグメントから突出して地盤に摺接した姿勢を保持することで地下水がテールボイドを介してシールド掘進機内へ流入してくることを防止することができる。この状態でセグメント内部から既述するように裏込め材の即時注入をおこなうことにより、ワイヤブラシ列と裏込め材とからなる止水構造を構成することができる。なお、この止水構造は、テールボイドを介して地盤がシールド掘進機内へ流れ込んでくることも防止できることは勿論のことである。
【００２４】
また、本発明による止水構造の他の実施形態は、シールド掘進機を構成するスキンプレートのうち、その後方端近傍のスキンプレートの内壁面からその内部へ突出するとともに内壁面の周方向に閉合するように構成された掘進機側のワイヤブラシ列と、前記セグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、前記掘進機側のワイヤブラシ列および前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列によって挟まれたテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、従来公知となっているシールド掘進機のスキンプレート後方端近傍の内壁面に設けられているワイヤブラシ列と、その後方でセグメントから突出して地盤と摺接するワイヤブラシ列、およびそれらの間に挟まれたテールボイド部に充填された裏込め材からなる止水構造に関するものである。この止水構造は、シールド掘進機の掘進に応じて、一時的に形成されるものであるが、例えば、セグメント内から即時注入にてテールボイドへ充填された裏込め材を、一方はスキンプレートの内壁面に形成されたワイヤブラシ列により、他方はセグメントから突出するワイヤブラシ列によって保護した姿勢でテールボイド内に裏込め材が充填されることにより、裏込め材の硬化前に地盤内から流入してくる地下水によって裏込め材が希釈化されるといった問題や、硬化前の裏込め材が地盤内へ逸走するといった問題を解消することができる。裏込め材が所要の強度を発現した段階（所要の硬化状態となった段階）で、シールド掘進機を掘進させることにより、テールボイドを介してシールド掘進機内へ地下水が流入してくるといった問題も生じないこととなる。
【００２６】
さらに、本発明によるシールドトンネルの構築方法は、ワイヤブラシをその外周に備えた第一のセグメントと、ワイヤブラシを備えていない第二のセグメントとからなるシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、発進立坑の坑口近傍には、複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合することによって掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列が形成されることによって止水堰を形成し、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数の前記第二のセグメントが周方向に組み付けられて閉合する２つのセグメント群に挟まれるように複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合させることにより、掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列を形成し、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドにセグメント内から裏込め材を即時注入し、または、該ワイヤブラシ列とシールド掘進機のスキンプレート後方端の内壁面に設けられたワイヤブラシ列との間に挟まれたテールボイドに裏込め材の即時注入または同時注入をおこなうことによって止水施工を施し、シールド掘進機を中間立坑または到達立坑まで到達させ、該中間立坑または到達立坑の坑口近傍において、発進立坑の坑口近傍と同様に、掘削地盤と摺接するワイヤブラシ列を形成することによって止水堰が構築されることを特徴とする。
【００２７】
発進立坑および到達立坑（中間立坑を含む）の坑口付近では、ワイヤブラシ付きのセグメントによって形成されるワイヤブラシ列と止水注入材等によって坑口の止水性を確保し、シールドトンネルの軸心方向においては適宜の位置、例えば滞水域などでテールボイドを介して地下水がシールド掘進機内へ浸入する可能性のある領域ではワイヤブラシを備えたセグメントを使用してワイヤブラシ列を構成することにより、発進立坑の坑口〜シールドトンネル〜到達立坑の坑口のすべてのトンネル区間において確実な止水対策を講じることが可能となる。かかる止水対策により、坑口のエントランスパッキン裏側の清掃時の施工安全性や、シールド掘進機内への地下水の浸入防止による施工安全性の確保にも繋がる。
【発明の効果】
【００２８】
以上の説明から理解できるように、本発明のセグメントおよび止水構造およびシールドトンネルの構築方法によれば、セグメントに取り付けられたワイヤブラシによって立坑坑口の止水性の向上、テールボイドを介したシールド掘進機内への地下水の浸入の防止と、充填された裏込め材の希釈化および地盤内逸走の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のセグメントを示した斜視図を、図２は、本発明のセグメントをトンネルの軸心方向の一部に使用したシールドトンネルを示した模式図を、図３ａ，ｂは、セグメント間継手におけるワイヤブラシの実施例を示した模式図をそれぞれ示している。図４は、本発明のシールドトンネルの構築方法によって構築された発進立坑近傍を示した縦断図を、図５〜図７は、順にシールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図を、図８ａ、ｂは、本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の他の実施形態を示した縦断図をそれぞれ示している。なお、図示する実施形態は、断面が円形のシールドトンネルに関するものであるが、断面が正方形や矩形のシールドトンネルに応じた本発明のセグメントや止水構造であってもよいことは勿論のことである。また、発進立坑や到達立坑の坑口近傍の止水構造に関しては、推進工法にもその適用があることも勿論のことである。
【００３０】
図１は、その外周面にワイヤブラシ２を備えたセグメントの一実施形態を示した図である。ワイヤブラシ２は、複数のワイヤが束に纏められてなるワイヤ片２１，２１，２１と、その間にバネ鋼からなる中間板２２，２２が挟まれた態様で構成されており、このワイヤブラシ２がセグメント１ａの長手方向（セグメント間継手１ａ２方向）に亘って取り付けられている。ワイヤブラシ２の底部は、セグメント１ａの外周面に穿設された切り込み１ａ１内に嵌め込まれ、その端部をセグメント１ａに溶接するとともに（図中の溶接部９１）、ワイヤブラシ２の根元近傍を複数のボルト９２，９２，…にて強固に取り付けられている。なお、セグメント間継手１ａ２を有する側面と直交する側面にはリング間継手１ａ３が設けられており、従来公知のコンクリート製または鋼製、さらにはコンクリートと鋼を組み合わせたセグメントの外周面にワイヤブラシが取付けられた構成となっている。
【００３１】
図２は、地盤内に構築されたシールドトンネル１の一部を概略的に図示したものであり、その軸心方向の任意位置において、周方向にワイヤブラシ２から構成されるワイヤブラシ列が形成されている状況を示している。シールドトンネル１の一般部は、ワイヤブラシ２を備えていない通常のセグメント１ｂ、１ｂ、…からトンネルを形成し、止水等の対策を重点的におこなう必要のあるトンネル区間において、ワイヤブラシ２を備えたセグメント１ａ、１ａ、…からトンネルを構成する。なお、図示する模式図では、このワイヤブラシ列が１列示されているが、場合によってはこのワイヤブラシ列が連続する態様で形成されたり、所定の間隔を置いて形成されるといった態様など、地盤性状や地下水の停水状況および地下水圧などに応じて多様な実施例がある。
【００３２】
図３は、セグメントを周方向に組付けようとしている状況を示したものであり、一般には、シールド掘進機内のエレクタ装置によっておこなわれるものである。ここで、図３ａでは、先行セグメント１ａ’の端部（セグメント間継手面）からワイヤブラシ２が突出した態様となっており（突出部２ａ）、この先行セグメント１ａ’に対して、その端部（セグメント間継手面）からワイヤブラシの突出部２ａが取り付けられる取り付け代１ａ”１を備えた後行セグメント１ａ”が取り付けられるものである。このように先行および後行セグメントにて、それぞれワイヤブラシの突出部および取り付け代を設けて双方を取り付けることにより、セグメント取り付け面にてワイヤブラシが存在しない隙間が生じることを防止することができ、かかる隙間を生じさせないことで止水効果を確実に図ることが可能となる。
【００３３】
図３ｂは、他の実施形態であり、先行セグメント１ａ’の端部および後行セグメント１ａ”の端部からそれぞれワイヤブラシ２を若干突出させるとともに、ワイヤブラシ２の端部２ａにおいては他の部分に比してワイヤ本数を多くしたものであり、その目的は、図３ａと同様に隣接セグメント間におけるワイヤブラシ接続部の止水性の確保にある。
【００３４】
次に、図４〜図７に基づいて、止水対策が施された発進立坑５の坑口部付近の状況や、シールド掘進機の掘進に伴ってテールボイドに裏込め材が充填される状況を説明することにより、本発明のシールドトンネルの構築方法についての説明をおこなう。
【００３５】
図４は、止水対策が施された発進立坑５の坑口付近の状況を示したものである。発進立坑５の坑壁に穿設された坑口（エントランス）には、その開口形状に沿った態様で、例えばゴム製のエントランスパッキン６が取り付けられている。シールド掘進機はこの坑口を介して地盤内に発進し、通常のセグメント１ｂ、１ｂ、…を該シールド掘進機内に環状に組付けながら地盤Ｇ内に造成された穴内に環状に閉合したセグメント群が設置される。ここで、本発明のトンネル構築方法においては、発進立坑５の坑口近傍において、ワイヤブラシ付きのセグメント１ａ，１ａ，…を環状に組付けてなるセグメント群を設置し、セグメント群の外周から径方向外側（地盤Ｇ側）へワイヤブラシ列を突出させ、ワイヤブラシ２の先端を地盤穴の内壁面に摺接させる。シールド掘進機の掘進に応じて地盤内前方にはさらにシールドトンネルが構築され、該トンネルと地盤穴の内壁との間にはテールボイドが生じ、このテールボイド内には裏込め材が充填されることとなる。図では、環状のワイヤブラシ列によって坑口内への地下水や地盤Ｇ１の浸入を阻止しながら、エントランスパッキン６裏側の清掃をおこない、その後に止水用の裏込め材３が充填された状況が示されている。
【００３６】
図５〜図７は、シールド掘進機の地盤内掘進に伴い、地下水の滞水域や地下水圧の高い領域などにおいて、ワイヤブラシ付きのセグメントを取り付けながらテールボイドＴへの裏込め材の充填をおこなう手順を示したものである。図５に示す実施形態のシールド掘進機においては、スキンプレート７の後方端近傍の内壁面において、環状に閉合するワイヤブラシ列７１，７１が２列備えられている。また、ワイヤブラシを備えたセグメント１ａには裏込め材をセグメント内から即時注入するための注入孔４が穿設されており、連通する注入ホース８を介して裏込め材がテールボイド内に充填される。
【００３７】
図５においてシールド掘進機が矢印Ｘ方向に掘進し、図６のようなスキンプレート７とセグメント１ａの相対的な位置関係となった段階で、図７に示すようにスキンプレート７の最後端のワイヤブラシ列７１とワイヤブラシ２からなるワイヤブラシ列との間に裏込め材３が充填される（矢印Ｙ）。ここで、ワイヤブラシ２からなるワイヤブラシ列の後方に形成されたテールボイドＴを介して、充填された裏込め材３へ地下水などが浸入してくることをセグメントから突出形成されたワイヤブラシ列が防止している。裏込め材３が所定の強度を発現するまでこの姿勢を維持することにより、裏込め材３が地盤内へ逸走したり、地下水によって希釈化したりすることを効果的に防止でき、確実な止水施工に繋がる。
【００３８】
図８は、セグメントに対するワイヤブラシの取り付け態様が図５と異なるセグメント１ａを使用して裏込め材をテールボイドＴ内に充填する施工方法を示したものである。図８ａに示すように、セグメント１ａの外周面に穿設された切り込み１ａ１には予めワイヤブラシ２がすべて収容されており、その表面の一部をセグメントの外周面にテープ１０にて突出できないように仮止めした姿勢で組み付ける。ここで、裏込め材の即時注入用の注入孔４は切り込み１ａ１に臨むようにセグメント内に穿設されている。
【００３９】
シールド掘進機が掘進し、ワイヤブラシ列を備えたセグメント群がスキンプレート７の最後端にあるワイヤブラシ列７１の後方に位置決めされた段階で（図８ｂ）、注入ホース８を介して裏込め材４が即時注入され（矢印Ｘ）、この裏込め材４の注入圧によってテープ１０が剥ぎ取られて収容姿勢のワイヤブラシ２がセグメントの外側に突出する。突出したワイヤブラシ２の先端は地盤の内壁面に摺接して止水壁を形成し、その後方のテールボイドＴ内に裏込め材４が充填されることとなる。
【００４０】
なお、図８のセグメント１ａの実施形態を図５〜７の施工方法に適用することも勿論可能である。また、図５〜７の実施形態および図８の実施形態において、セグメント側からの即時注入のみならず、スキンプレート側からの同時注入も並行しておこなわれる形態であってもよいことは勿論のことである。
【００４１】
上記するように、シールドトンネルの適宜箇所においてワイヤブラシ列を構成しながら止水対策を施し、シールド掘進機が図示しない到達立坑（中間立坑を含む）に到達する際には、図４に示す発進立坑の坑口近傍と同様に、セグメントから突出するワイヤブラシ列によって坑口への止水対策が施されることとなる。ここで、到達立坑側の施工の一実施例としては、シールド掘進機が到達立坑まで到達して地盤の掘削が終了した後に、後追い注入方式にて坑口近傍に設けられたワイヤブラシの後方に裏込め材を充填することができる（ワイヤブラシが切り込み内に収容されている場合には、この段階でワイヤブラシがセグメントから突出することとなる）。ワイヤブラシ列によって止水対策を施した後に、シールド掘進機の空押しをおこないながら該シールド掘進機を到達立坑内に収容する。このシールド掘進機収容時には、坑口近傍に設けられたワイヤブラシ列および裏込め材によって止水対策が施されているため、到達立坑内に地下水が浸入してくるといった問題はない。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のセグメントを示した斜視図。
【図２】本発明のセグメントをトンネルの軸心方向の一部に使用したシールドトンネルを示した模式図。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに、それぞれ、セグメント間継手におけるワイヤブラシの実施例を示した模式図。
【図４】本発明のシールドトンネルの構築方法によって構築された発進立坑近傍を示した縦断図。
【図５】本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の一実施形態を示した縦断図。
【図６】図５に続き、シールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図。
【図７】図６に続き、シールドトンネルの適宜位置における施工順序を示した縦断図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明のシールドトンネルの構築方法のうち、シールドトンネルの適宜位置における施工順序の他の実施形態を示した縦断図。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ、１ｂ…セグメント、１ａ１…切り込み、１ａ２…セグメント間継手、１ａ３…リング間継手、２…ワイヤブラシ、２１…ワイヤ片、２２…中間板、３…裏込め材、４…注入孔、５…発進立坑、６…エントランスパッキン、７…スキンプレート、７１…ワイヤブラシ、８…注入ホース、９１…溶接部、９２…ボルト、１０…テープ、Ｔ…テールボイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、
前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出したワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付けることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、
前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出可能に構成されたワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付け、所要の時期にワイヤブラシを外側に突出させることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とするセグメント。
【請求項３】
請求項２に記載のセグメントにおいて、
前記ワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込み内に収容されており、セグメントの内部から外部へ提供される裏込め材により、ワイヤブラシがセグメントの外周面から突出することを特徴とするセグメント。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成されるワイヤブラシ列が、立坑の坑口近傍の地盤内に形成されることにより、地下水の立坑への浸入を防止できることを特徴とする止水構造。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする止水構造。
【請求項６】
シールド掘進機を構成するスキンプレートのうち、その後方端近傍のスキンプレートの内壁面からその内部へ突出するとともに内壁面の周方向に閉合するように構成された掘進機側のワイヤブラシ列と、請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、前記掘進機側のワイヤブラシ列および前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列によって挟まれたテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする止水構造。
【請求項７】
ワイヤブラシをその外周に備えた第一のセグメントと、ワイヤブラシを備えていない第二のセグメントとからなるシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、
発進立坑の坑口近傍には、複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合することによって掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列が形成されることによって止水堰を形成し、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数の前記第二のセグメントが周方向に組み付けられて閉合する２つのセグメント群に挟まれるように複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合させることにより、掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列を形成し、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドにセグメント内から裏込め材を即時注入し、または、該ワイヤブラシ列とシールド掘進機のスキンプレート後方端の内壁面に設けられたワイヤブラシ列との間に挟まれたテールボイドに裏込め材の即時注入または同時注入をおこなうことによって止水施工を施し、シールド掘進機を中間立坑または到達立坑まで到達させ、該中間立坑または到達立坑の坑口近傍において、発進立坑の坑口近傍と同様に、掘削地盤と摺接するワイヤブラシ列を形成することによって止水堰が構築されることを特徴とするシールドトンネルの構築方法。
【請求項１】
シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、
前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出したワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付けることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数のセグメントが周方向に組み付けられることによって閉合した閉合セグメントを構成するセグメントであって、
前記セグメントは、その外周面において、該外周面から突出可能に構成されたワイヤブラシを備えており、複数の該セグメントをシールドトンネルの周方向に組付け、所要の時期にワイヤブラシを外側に突出させることにより、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、その周方向にワイヤブラシが閉合してなるワイヤブラシ列が構成されることを特徴とするセグメント。
【請求項３】
請求項２に記載のセグメントにおいて、
前記ワイヤブラシは、セグメントの外周面に穿設された切り込み内に収容されており、セグメントの内部から外部へ提供される裏込め材により、ワイヤブラシがセグメントの外周面から突出することを特徴とするセグメント。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成されるワイヤブラシ列が、立坑の坑口近傍の地盤内に形成されることにより、地下水の立坑への浸入を防止できることを特徴とする止水構造。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする止水構造。
【請求項６】
シールド掘進機を構成するスキンプレートのうち、その後方端近傍のスキンプレートの内壁面からその内部へ突出するとともに内壁面の周方向に閉合するように構成された掘進機側のワイヤブラシ列と、請求項１〜３のいずれかに記載のセグメントによって構成される前記ワイヤブラシ列と、前記掘進機側のワイヤブラシ列および前記セグメントによって構成されるワイヤブラシ列によって挟まれたテールボイドに充填された裏込め材と、からなることを特徴とする止水構造。
【請求項７】
ワイヤブラシをその外周に備えた第一のセグメントと、ワイヤブラシを備えていない第二のセグメントとからなるシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、
発進立坑の坑口近傍には、複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合することによって掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列が形成されることによって止水堰を形成し、シールドトンネルの軸心方向の適宜位置において、複数の前記第二のセグメントが周方向に組み付けられて閉合する２つのセグメント群に挟まれるように複数の前記第一のセグメントを周方向に組付けて閉合させることにより、掘削された地盤の内壁面に摺接するワイヤブラシ列を形成し、該ワイヤブラシ列の後方のテールボイドにセグメント内から裏込め材を即時注入し、または、該ワイヤブラシ列とシールド掘進機のスキンプレート後方端の内壁面に設けられたワイヤブラシ列との間に挟まれたテールボイドに裏込め材の即時注入または同時注入をおこなうことによって止水施工を施し、シールド掘進機を中間立坑または到達立坑まで到達させ、該中間立坑または到達立坑の坑口近傍において、発進立坑の坑口近傍と同様に、掘削地盤と摺接するワイヤブラシ列を形成することによって止水堰が構築されることを特徴とするシールドトンネルの構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２３４９９（Ｐ２００７−２３４９９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０３１００（Ｐ２００５−２０３１００）
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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