シールドトンネル工法
【課題】地下水流の流れ方向と直交する方向にシールドトンネルが透水土層に築造される場合に、地下水流を遮断することなく、地下水位に変動が生じることを防止でき、周囲に影響を及ぼすおそれのないシールドトンネル工法を提供する。
【解決手段】シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成する。
【解決手段】シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木工事のシールド工法において、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立ててシールドトンネルを構築するとき、構築場所によっては図３に示すように地下水流６の流れ方向と直交する方向にシールドトンネル１が透水土層２に構築されることがある。
【０００３】
シールドトンネル１はトンネル内への地下水の浸入を防ぐために例えば、セグメントの外殻は水の浸入しない鋼材などで製作し、また、セグメントピース間やセグメントリング間には止水のためのシール材を介装して、止水構造としているため、透水土層２にシールドトンネル１が構築されると、該シールドトンネル１によって地下水流の流れが遮断される。図中３は不透水土層を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シールドトンネル１によって地下水流６がせき止められると、シールドトンネル１が構築された場所よりも下流側に位置する地下水流６は、シールドトンネル１の構築前の水位Ａよりもトンネル構築後の水位Ｂが低下し、その結果、この地域に設けてある井戸４などでは井戸枯れが発生したりするなどの不都合が生じる。
【０００５】
他方、シールドトンネル１が構築された場所よりも上流側に位置する地下水流６は、以前の水位Ａよりもトンネル構築後の水位Ｃが上昇し、その結果、この地域に構築されている建物５の地下室では漏水や浸水などが発生する。
【０００６】
また、シールドトンネル１の覆工にも、シールドトンネル１に対して地下水流６の上流側と下流側では水位（水量）が異なるために、セグメントに偏土圧や偏水圧が発生する。このため、高強度（高耐力）のセグメントが必要となる。
【０００７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地下水流の流れ方向と直交する方向にシールドトンネルが透水土層に築造される場合に、地下水流を遮断することなく、地下水位に変動が生じることを防止でき、周囲に影響を及ぼすおそれのないシールドトンネル工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するため、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成することを要旨とするものである。
【０００９】
請求項１記載の本発明によれば、テールボイド部に行う裏込め注入材を透水性を有する材質のものとすることにより、この裏込め注入材を充填した箇所であるセグメントの外周囲を地下水が通過するから、セグメントには加工を施すことなく、容易に地下水を透水できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本発明のシールドトンネル工法は、地下水流の流れ方向と直交する方向にシールドトンネルが透水土層に築造された場合であっても、シールドトンネルに地下水流を遮断しないような透水手段を設けたから、この透水手段により地下水流はシールドトンネルにせき止められることなく、該トンネルを通過してトンネル構築前と同じ方向に流れる。よって、該シールドトンネルをはさんでトンネル構築後も地下水流の上流側と下流側で水位に変化が生じることがないから、シールド断面に対する偏土圧、偏水圧がなくなり、軽量で安価なセグメントでトンネル覆工を行うことができる。また、地下水流に影響されずに自由な位置にトンネルを施工できる。
【００１１】
そして、テールボイド部に行う裏込め注入材を透水性を有する材質のものとすることにより、この裏込め注入材を充填した箇所であるセグメントの外周囲を地下水が通過するから、セグメントには加工を施すことなく、容易に地下水を透水できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のシールドトンネル工法の１実施形態を示すもので、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水手段形成するものとしてセグメントピース７の外面と地山20間に生じるテールボイド部27を地下水が通過可能なようにテールボイド部27に注入する裏込め充填材28を透水性を有する材質のものとする。
【００１３】
この裏込め充填材28の材料としては、例えば、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などがある。前記多孔質材料は、充填材自体が透水性を有する内部空隙のある材料で、例えば、軽石、軽量骨材、パーライト、硬質スポンジなどの透水性の材料であり、前記高空隙材料は、充填材自体の粒子間空隙の大きな材料で、例えば、砂、砂利、ビーズ、パーライト、高分子系材料をへちま状に加工したものなどの材料である。
【００１４】
前記間隙作成材料は、充填作業中は空隙がないか、または少ないが、充填完了時には透水作用を行うのに十分な空隙を生ずるものであり、例えば高濃度塩水、ポリマー材、ゲル材、シェービングクリーム状の気泡材等を流動化材として使用し、テールボイド部27に充填後、消泡剤や固化材、凝集剤、水等により、凝集固化したり、消泡したりして空隙を作りだすものである。
【００１５】
前記発泡性材料は、テールボイド部27への充填時は発泡していないが、充填後発泡を生じて多孔質材料となり透水機能を有する材料である。
【００１６】
また、この裏込め充填材28は前記のような単一材料に限定されず、充填剤を入れ換えるようにしてもよく、例えば、裏込め充填材28自体は凝固しない材料、例えばゲル状の材料、シェービングクリーム状の材料として、これを仮に充填しておき、後日、多孔質材料などの透水性を有する材料に置き換える。
【００１７】
図２に示すようにこの透水性を有する裏込め充填剤28も透水土層２に位置する透水区間のセグメントピース７のテールボイド部27にのみ充填してこのセグメントピース７に透水手段を付与するものであり、透水土層２に位置しない一般のセグメントピース29のテールボイド部27には一般の裏込め注入材30が充填される。
【００１８】
この場合、一般の透水性を有しない裏込め注入材30が透水区間のテールボイド部27に浸入すると、この透水区間の透水性が損なわれることになる。そこで、透水区間の透水性を有するセグメントピース７と一般のセグメントピース29との間に浸入防止用の特殊なセグメントピース31を介在させる。
【００１９】
該セグメントピース31はゴム、ビニールなどの材質による伸縮自在な袋状体32を内蔵させておき、組立後に、この袋状体32の内部にエアー、水、モルタルなどの流動性物体による注入材33を注入して袋状体32を膨らませ、これを地山20の側に密着させる。
【００２０】
この袋状体32の地山20側との密着により、透水性を有するセグメントピース７と一般のセグメントピース29との間がシールされ、一般の透水性を有しない裏込め注入材30が透水区間のテールボイド部27に浸入することを阻止する。これにより、透水土層２の地下水流６はテールボイド部27内の透水性を有する裏込め充填剤28を透水してセグメントピース７の周面にそって流れ、上流から下流への流れが妨げられることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシールドトンネル工法の１実施形態の施工状態を示す縦断正面図である。
【図２】本発明のシールドトンネル工法の１実施形態の施工状態を示す要部の縦断側面図である。
【図３】透水土層に築造されるシールドトンネルの説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…シールドトンネル ２…透水土層
３…不透水土層 ４…井戸
５…建物 ６…地下水流
７…セグメントピース 20…地山
24…スキンプレート
25…テールシール 26…遮水板
27…テールボイド部 28…裏込め充填材
29…セグメントピース 30…裏込め注入材
31…セグメントピース 32…袋状体
33…注入材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木工事のシールド工法において、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立ててシールドトンネルを構築するとき、構築場所によっては図３に示すように地下水流６の流れ方向と直交する方向にシールドトンネル１が透水土層２に構築されることがある。
【０００３】
シールドトンネル１はトンネル内への地下水の浸入を防ぐために例えば、セグメントの外殻は水の浸入しない鋼材などで製作し、また、セグメントピース間やセグメントリング間には止水のためのシール材を介装して、止水構造としているため、透水土層２にシールドトンネル１が構築されると、該シールドトンネル１によって地下水流の流れが遮断される。図中３は不透水土層を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シールドトンネル１によって地下水流６がせき止められると、シールドトンネル１が構築された場所よりも下流側に位置する地下水流６は、シールドトンネル１の構築前の水位Ａよりもトンネル構築後の水位Ｂが低下し、その結果、この地域に設けてある井戸４などでは井戸枯れが発生したりするなどの不都合が生じる。
【０００５】
他方、シールドトンネル１が構築された場所よりも上流側に位置する地下水流６は、以前の水位Ａよりもトンネル構築後の水位Ｃが上昇し、その結果、この地域に構築されている建物５の地下室では漏水や浸水などが発生する。
【０００６】
また、シールドトンネル１の覆工にも、シールドトンネル１に対して地下水流６の上流側と下流側では水位（水量）が異なるために、セグメントに偏土圧や偏水圧が発生する。このため、高強度（高耐力）のセグメントが必要となる。
【０００７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地下水流の流れ方向と直交する方向にシールドトンネルが透水土層に築造される場合に、地下水流を遮断することなく、地下水位に変動が生じることを防止でき、周囲に影響を及ぼすおそれのないシールドトンネル工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するため、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成することを要旨とするものである。
【０００９】
請求項１記載の本発明によれば、テールボイド部に行う裏込め注入材を透水性を有する材質のものとすることにより、この裏込め注入材を充填した箇所であるセグメントの外周囲を地下水が通過するから、セグメントには加工を施すことなく、容易に地下水を透水できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本発明のシールドトンネル工法は、地下水流の流れ方向と直交する方向にシールドトンネルが透水土層に築造された場合であっても、シールドトンネルに地下水流を遮断しないような透水手段を設けたから、この透水手段により地下水流はシールドトンネルにせき止められることなく、該トンネルを通過してトンネル構築前と同じ方向に流れる。よって、該シールドトンネルをはさんでトンネル構築後も地下水流の上流側と下流側で水位に変化が生じることがないから、シールド断面に対する偏土圧、偏水圧がなくなり、軽量で安価なセグメントでトンネル覆工を行うことができる。また、地下水流に影響されずに自由な位置にトンネルを施工できる。
【００１１】
そして、テールボイド部に行う裏込め注入材を透水性を有する材質のものとすることにより、この裏込め注入材を充填した箇所であるセグメントの外周囲を地下水が通過するから、セグメントには加工を施すことなく、容易に地下水を透水できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のシールドトンネル工法の１実施形態を示すもので、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水手段形成するものとしてセグメントピース７の外面と地山20間に生じるテールボイド部27を地下水が通過可能なようにテールボイド部27に注入する裏込め充填材28を透水性を有する材質のものとする。
【００１３】
この裏込め充填材28の材料としては、例えば、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などがある。前記多孔質材料は、充填材自体が透水性を有する内部空隙のある材料で、例えば、軽石、軽量骨材、パーライト、硬質スポンジなどの透水性の材料であり、前記高空隙材料は、充填材自体の粒子間空隙の大きな材料で、例えば、砂、砂利、ビーズ、パーライト、高分子系材料をへちま状に加工したものなどの材料である。
【００１４】
前記間隙作成材料は、充填作業中は空隙がないか、または少ないが、充填完了時には透水作用を行うのに十分な空隙を生ずるものであり、例えば高濃度塩水、ポリマー材、ゲル材、シェービングクリーム状の気泡材等を流動化材として使用し、テールボイド部27に充填後、消泡剤や固化材、凝集剤、水等により、凝集固化したり、消泡したりして空隙を作りだすものである。
【００１５】
前記発泡性材料は、テールボイド部27への充填時は発泡していないが、充填後発泡を生じて多孔質材料となり透水機能を有する材料である。
【００１６】
また、この裏込め充填材28は前記のような単一材料に限定されず、充填剤を入れ換えるようにしてもよく、例えば、裏込め充填材28自体は凝固しない材料、例えばゲル状の材料、シェービングクリーム状の材料として、これを仮に充填しておき、後日、多孔質材料などの透水性を有する材料に置き換える。
【００１７】
図２に示すようにこの透水性を有する裏込め充填剤28も透水土層２に位置する透水区間のセグメントピース７のテールボイド部27にのみ充填してこのセグメントピース７に透水手段を付与するものであり、透水土層２に位置しない一般のセグメントピース29のテールボイド部27には一般の裏込め注入材30が充填される。
【００１８】
この場合、一般の透水性を有しない裏込め注入材30が透水区間のテールボイド部27に浸入すると、この透水区間の透水性が損なわれることになる。そこで、透水区間の透水性を有するセグメントピース７と一般のセグメントピース29との間に浸入防止用の特殊なセグメントピース31を介在させる。
【００１９】
該セグメントピース31はゴム、ビニールなどの材質による伸縮自在な袋状体32を内蔵させておき、組立後に、この袋状体32の内部にエアー、水、モルタルなどの流動性物体による注入材33を注入して袋状体32を膨らませ、これを地山20の側に密着させる。
【００２０】
この袋状体32の地山20側との密着により、透水性を有するセグメントピース７と一般のセグメントピース29との間がシールされ、一般の透水性を有しない裏込め注入材30が透水区間のテールボイド部27に浸入することを阻止する。これにより、透水土層２の地下水流６はテールボイド部27内の透水性を有する裏込め充填剤28を透水してセグメントピース７の周面にそって流れ、上流から下流への流れが妨げられることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシールドトンネル工法の１実施形態の施工状態を示す縦断正面図である。
【図２】本発明のシールドトンネル工法の１実施形態の施工状態を示す要部の縦断側面図である。
【図３】透水土層に築造されるシールドトンネルの説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…シールドトンネル ２…透水土層
３…不透水土層 ４…井戸
５…建物 ６…地下水流
７…セグメントピース 20…地山
24…スキンプレート
25…テールシール 26…遮水板
27…テールボイド部 28…裏込め充填材
29…セグメントピース 30…裏込め注入材
31…セグメントピース 32…袋状体
33…注入材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成することを特徴としたシールドトンネル工法。
【請求項１】
シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築されるシールドトンネル工法において、セグメント外殻は耐圧性を有する構造部材で形成し、該構造部材のうちの坑内側の面板は止水性を有するもので形成して密閉構造とし、透水土層に位置する透水区間のセグメントピースのテールボイド部に注入する裏込め充填材を、多孔質材料、高空隙材料、間隙作成材料、発泡性材料などの透水性を有する材質のものとしてこれを充填することで、シールドトンネルが地下水流を遮断しないようにセグメントの外側に該セグメントにそって地下水が流れる透水手段を形成することを特徴としたシールドトンネル工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３４２６７１（Ｐ２００６−３４２６７１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６４５６４（Ｐ２００６−２６４５６４）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【分割の表示】特願平９−８８５７８の分割
【原出願日】平成９年４月８日（１９９７．４．８）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【分割の表示】特願平９−８８５７８の分割
【原出願日】平成９年４月８日（１９９７．４．８）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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