シールドトンネル覆工方法
【課題】施工コストを低減させたシールドトンネル覆工方法を提供する。
【解決手段】地盤を掘削してシールドトンネルを形成するシールドマシン１３内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを作製し、シールドマシン１３内で覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕに補強シート１５を貼り付け、シールドマシン１３からシールドトンネルの急曲線部へ補強シート１５が貼り付けられた覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを排出してシールドトンネルを覆工する。
【解決手段】地盤を掘削してシールドトンネルを形成するシールドマシン１３内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを作製し、シールドマシン１３内で覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕに補強シート１５を貼り付け、シールドマシン１３からシールドトンネルの急曲線部へ補強シート１５が貼り付けられた覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを排出してシールドトンネルを覆工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工セグメントを補強するシールドトンネル覆工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法とは、シールドマシンを用いて地上から開削せずに、地下を掘り進む工法である。シールドマシンは、シールドマシン筒体と、シールドマシン筒体の前端に取り付けられたカッターヘッドと、シールドマシン筒体に内部に配置された油圧ジャッキを有する。そして、カッターヘッドを作動させて前面の地盤を掘削する。シールドマシン筒体の内周に沿って複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体を作製する。油圧ジャッキを作動させて覆工セグメント組立体をシールドマシン筒体から後方へ押すとともに反作用でシールドマシンを前進させる。覆工セグメント組付体は、シールドマシン筒体から排出されてシールドトンネルを覆工する。
【０００３】
ところで、急曲線状のシールドトンネルの建設時において、油圧ジャッキの片押しやシールドマシンのテール部の競りは、覆工セグメントを破損させることがある。
【０００４】
これに対して、覆工セグメントに局所的な荷重が作用しても、ひび割れ、欠けなどの欠陥を防止するため、覆工セグメント自体の端面に繊維補強セメント系混合材料を充填することで、合理的に補強される（特許文献１参照）。
【０００５】
また、同不具合を防止するために、覆工セグメントを強制的に鋼材で拘束する方法も提案されている（特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００４−０００８６７号公報
【特許文献２】特願２００４−２７６８９３号公報
【特許文献３】特願平０４−０４０３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前者は、製作段階において、繊維補強セメント系混合材料を充填するため、コスト高になる。また、後者は、施工時のシールドマシン内の作業空間が狭くなり他のセグメント組立等の作業自体が困難になる。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、施工コストを低減させたシールドトンネル覆工方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、作業性を改善したシールドトンネル覆工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【００１１】
本発明の第１の特徴に係わるシールドトンネル覆工方法は、地盤（Ｇ）を掘削してシールドトンネル（１２）を形成するシールドマシン（１３）内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）を作製し、シールドマシン（１３）内で覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に補強シート（１５）を貼り付け、シールドマシン（１３）からシールドトンネル（１２）の急曲線部（１２ａ）へ補強シート（１５）が貼り付けられた覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）を排出してシールドトンネル（１２）を覆工する。
【００１２】
以上の第１の特徴において、隣り合う覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に補強シート（１５）を連続的に貼り付ける。
【００１３】
補強シート（１５）として繊維シートを用い、覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に前記繊維シートを接着する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の特徴によれば、補強シートは覆工セグメント組付体を補強するので、覆工セグメン組付体の損傷を防止することができる。
【００１５】
補強シートによる施工は、シールドマシン内の作業空間を狭めないので、作業性を確保することができる。
【００１６】
補強シートによる施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】シールドトンネルの掘削方法を示す概要側面図である。
【図２】シールドトンネルの急曲線部の掘削方法を示す概要平面図である。
【図３】図２に示すシールドトンネルの急曲線部の掘削方法を示す拡大断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、シールドトンネル掘削システム１０は、地上から地盤Ｇを縦に延びる発進立坑１１と、発進立坑１１から横方向にシールドトンネル１２を掘削するシールドマシン１３と、シールドトンネル１２を覆う覆工セグメント構造１４を有する。
【００２０】
ここで、発進立坑１１は、シールドマシン１３の部品、覆工セグメント構造１４の各覆工セグメント、必要な材料を搬入し、また、掘削した土砂を運び出すために用いられる。
【００２１】
シールドマシン１３は、中空のシールドマシン筒体１３ａと、シールドマシン筒体１３ａの前端に取り付けたカッターヘッド１３ｂと、シールドマシン筒体１３ａの内周に配置された推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを有する。
【００２２】
覆工セグメント構造１４は、シールドトンネル１２の延伸方向に直列に連続的に配置された複数の覆工セグメント組付体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・１４ｄ、１４ｅ、１４ｆからなる。各覆工セグメント組付体１４ａ−１４ｆは、シールドトンネル１２の周方向に環状に配置された複数の覆工セグメントを有する。覆工セグメント同士は互いに結合される。各覆工セグメントは、鉄筋コンクリート、鋼、又は鋳鉄から作製される。
【００２３】
図２に示すように、覆工セグメント構造１４Ａはシールドトンネル１２の急曲線部１２ａにも配置される。図３に示すように、覆工セグメント構造１４Ａは連続する覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを有する。覆工セグメント構造１４Ａの内面に補強シート１５が貼り付けられる。補強シート１５は、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕの内面にそれぞれ配置された連続する補強シート部１５ａ−１５ｆを有する。補強シート１５は、例えば、繊維シート、樹脂シートである。繊維シートは、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、炭素繊維からなる。繊維シート、樹脂シートは覆工セグメント構造１４Ａの内面に接着される。なお、補強シート１５は覆工セグメント構造１４Ａの隅角部を包み込むようにセグメント全面に貼り付けてもよい。
【００２４】
次に、シールドトンネルの施工方法について説明する。
【００２５】
図１において、クレーンによって発進立坑１１から覆工セグメントを搬入する。覆工セグメントはシールドマシン１３内に運ばれる。
【００２６】
シールドマシン１３のカッターヘッド１３ｂを作動させて、カッターヘッド１３ｂの前方の地盤Ｇを掘削する。シールドマシン筒体１３ａ内でシールドマシン筒体１３ａの内周に沿って複数の覆工セグメントから環状の覆工セグメント組付体を作製する。シールドマシン筒体１３ａ内で推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを作動させて覆工セグメント組付体を後方へ押し出す。この反作用で、シールドマシン１３は前進する。シールドマシン筒体１３ａから覆工セグメント組付体を排出してシールドトンネル１２を覆工する。
【００２７】
以下、カッターヘッド１３ｂの作動、推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄの作動を繰り返して、シールドトンネル１２を掘削し、覆工セグメント組付体１４ａ―１４ｆによりシールドトンネル１２の内面を覆工する。
【００２８】
次に、図２に示すシールドトンネル１２の急曲線部１２ａの覆工方法を説明する。
【００２９】
図３において、シールドマシン筒体１３ａ内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｐを作製する。覆工セグメント組付体１４ｐの内面に補強シート１５の補強シート部１５ａを貼り付ける。カッターヘッド１３ｂの作動により地盤を掘削し、推進ジャッキ１３ｃを作動させて覆工セグメント組付体１４ｐをトンネル１２内へ排出する。続いて、シールドマシン筒体１３ａ内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｑを、覆工セグメント組付体１４ｐに連続するように、作製する。覆工セグメント組付体１４ｑの内面に補強シート部１５ａに連続する補強シート部１５ｂを貼り付ける。カッターヘッド１３ｂの作動により地盤を掘削し、推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを作動させて覆工セグメント組付体１４ｑをトンネル１２内へ排出する。以下、補強シート１５の連続する補強シート部１５ｃ−１５ｆをそれぞれ貼り付けた覆工セグメント組付体１４ｒ−１４ｕを、推進ジャッキ１３ｃによって、順に、シールドマシン筒体１３ａからトンネル１２へ排出する。なお、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕの外面に補強シート部１５ａ−１５ｆを貼り付けてもよい。
【００３０】
ここで、補強シート１５を用いた施工はシールドマシン筒体１３ａ内の作業空間を狭めずに、作業性を確保する。補強シート１５による施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減する。
【００３１】
また、シールドマシン１３の外側の推進ジャッキ１３ｃが補強シート部１５ｆが貼り付けられた覆工セグメント組付体１４ｕをシールドマシン筒体１３ａの後方へ押すとき、急曲線部１２ａの外側に対応する覆工セグメント１４ｐ−１４ｕの部位に過大な軸力が作用する。また、シールドマシン１３のテール部１３ｅが覆工セグメント組付体１４ｓと競り、覆工セグメント組付体１４ｓに局所的な荷重が作用する。ここで、補強シート部１５ａ−１５ｆは覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを補強するので、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕのひび割れ、欠けを抑制する。
【００３２】
以上の実施形態によれば、補強シート１５による施工は、シールドマシン１３内の作業空間を狭めないので、作業性を確保することができる。
【００３３】
補強シート１５による施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減することができる。
【００３４】
補強シート１５は覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを補強するので、覆工セグメン構造１４の損傷を防止する。
【００３５】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ シールドトンネル掘削システム
１１ 発進立坑
１２ シールドトンネル
１３ シールドマシン
１４ 覆工セグメント構造
１５ 補強シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工セグメントを補強するシールドトンネル覆工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法とは、シールドマシンを用いて地上から開削せずに、地下を掘り進む工法である。シールドマシンは、シールドマシン筒体と、シールドマシン筒体の前端に取り付けられたカッターヘッドと、シールドマシン筒体に内部に配置された油圧ジャッキを有する。そして、カッターヘッドを作動させて前面の地盤を掘削する。シールドマシン筒体の内周に沿って複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体を作製する。油圧ジャッキを作動させて覆工セグメント組立体をシールドマシン筒体から後方へ押すとともに反作用でシールドマシンを前進させる。覆工セグメント組付体は、シールドマシン筒体から排出されてシールドトンネルを覆工する。
【０００３】
ところで、急曲線状のシールドトンネルの建設時において、油圧ジャッキの片押しやシールドマシンのテール部の競りは、覆工セグメントを破損させることがある。
【０００４】
これに対して、覆工セグメントに局所的な荷重が作用しても、ひび割れ、欠けなどの欠陥を防止するため、覆工セグメント自体の端面に繊維補強セメント系混合材料を充填することで、合理的に補強される（特許文献１参照）。
【０００５】
また、同不具合を防止するために、覆工セグメントを強制的に鋼材で拘束する方法も提案されている（特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００４−０００８６７号公報
【特許文献２】特願２００４−２７６８９３号公報
【特許文献３】特願平０４−０４０３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前者は、製作段階において、繊維補強セメント系混合材料を充填するため、コスト高になる。また、後者は、施工時のシールドマシン内の作業空間が狭くなり他のセグメント組立等の作業自体が困難になる。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、施工コストを低減させたシールドトンネル覆工方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、作業性を改善したシールドトンネル覆工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【００１１】
本発明の第１の特徴に係わるシールドトンネル覆工方法は、地盤（Ｇ）を掘削してシールドトンネル（１２）を形成するシールドマシン（１３）内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）を作製し、シールドマシン（１３）内で覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に補強シート（１５）を貼り付け、シールドマシン（１３）からシールドトンネル（１２）の急曲線部（１２ａ）へ補強シート（１５）が貼り付けられた覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）を排出してシールドトンネル（１２）を覆工する。
【００１２】
以上の第１の特徴において、隣り合う覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に補強シート（１５）を連続的に貼り付ける。
【００１３】
補強シート（１５）として繊維シートを用い、覆工セグメント組付体（１４ｐ−１４ｕ）に前記繊維シートを接着する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の特徴によれば、補強シートは覆工セグメント組付体を補強するので、覆工セグメン組付体の損傷を防止することができる。
【００１５】
補強シートによる施工は、シールドマシン内の作業空間を狭めないので、作業性を確保することができる。
【００１６】
補強シートによる施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】シールドトンネルの掘削方法を示す概要側面図である。
【図２】シールドトンネルの急曲線部の掘削方法を示す概要平面図である。
【図３】図２に示すシールドトンネルの急曲線部の掘削方法を示す拡大断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、シールドトンネル掘削システム１０は、地上から地盤Ｇを縦に延びる発進立坑１１と、発進立坑１１から横方向にシールドトンネル１２を掘削するシールドマシン１３と、シールドトンネル１２を覆う覆工セグメント構造１４を有する。
【００２０】
ここで、発進立坑１１は、シールドマシン１３の部品、覆工セグメント構造１４の各覆工セグメント、必要な材料を搬入し、また、掘削した土砂を運び出すために用いられる。
【００２１】
シールドマシン１３は、中空のシールドマシン筒体１３ａと、シールドマシン筒体１３ａの前端に取り付けたカッターヘッド１３ｂと、シールドマシン筒体１３ａの内周に配置された推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを有する。
【００２２】
覆工セグメント構造１４は、シールドトンネル１２の延伸方向に直列に連続的に配置された複数の覆工セグメント組付体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・１４ｄ、１４ｅ、１４ｆからなる。各覆工セグメント組付体１４ａ−１４ｆは、シールドトンネル１２の周方向に環状に配置された複数の覆工セグメントを有する。覆工セグメント同士は互いに結合される。各覆工セグメントは、鉄筋コンクリート、鋼、又は鋳鉄から作製される。
【００２３】
図２に示すように、覆工セグメント構造１４Ａはシールドトンネル１２の急曲線部１２ａにも配置される。図３に示すように、覆工セグメント構造１４Ａは連続する覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを有する。覆工セグメント構造１４Ａの内面に補強シート１５が貼り付けられる。補強シート１５は、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕの内面にそれぞれ配置された連続する補強シート部１５ａ−１５ｆを有する。補強シート１５は、例えば、繊維シート、樹脂シートである。繊維シートは、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、炭素繊維からなる。繊維シート、樹脂シートは覆工セグメント構造１４Ａの内面に接着される。なお、補強シート１５は覆工セグメント構造１４Ａの隅角部を包み込むようにセグメント全面に貼り付けてもよい。
【００２４】
次に、シールドトンネルの施工方法について説明する。
【００２５】
図１において、クレーンによって発進立坑１１から覆工セグメントを搬入する。覆工セグメントはシールドマシン１３内に運ばれる。
【００２６】
シールドマシン１３のカッターヘッド１３ｂを作動させて、カッターヘッド１３ｂの前方の地盤Ｇを掘削する。シールドマシン筒体１３ａ内でシールドマシン筒体１３ａの内周に沿って複数の覆工セグメントから環状の覆工セグメント組付体を作製する。シールドマシン筒体１３ａ内で推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを作動させて覆工セグメント組付体を後方へ押し出す。この反作用で、シールドマシン１３は前進する。シールドマシン筒体１３ａから覆工セグメント組付体を排出してシールドトンネル１２を覆工する。
【００２７】
以下、カッターヘッド１３ｂの作動、推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄの作動を繰り返して、シールドトンネル１２を掘削し、覆工セグメント組付体１４ａ―１４ｆによりシールドトンネル１２の内面を覆工する。
【００２８】
次に、図２に示すシールドトンネル１２の急曲線部１２ａの覆工方法を説明する。
【００２９】
図３において、シールドマシン筒体１３ａ内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｐを作製する。覆工セグメント組付体１４ｐの内面に補強シート１５の補強シート部１５ａを貼り付ける。カッターヘッド１３ｂの作動により地盤を掘削し、推進ジャッキ１３ｃを作動させて覆工セグメント組付体１４ｐをトンネル１２内へ排出する。続いて、シールドマシン筒体１３ａ内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体１４ｑを、覆工セグメント組付体１４ｐに連続するように、作製する。覆工セグメント組付体１４ｑの内面に補強シート部１５ａに連続する補強シート部１５ｂを貼り付ける。カッターヘッド１３ｂの作動により地盤を掘削し、推進ジャッキ１３ｃ、１３ｄを作動させて覆工セグメント組付体１４ｑをトンネル１２内へ排出する。以下、補強シート１５の連続する補強シート部１５ｃ−１５ｆをそれぞれ貼り付けた覆工セグメント組付体１４ｒ−１４ｕを、推進ジャッキ１３ｃによって、順に、シールドマシン筒体１３ａからトンネル１２へ排出する。なお、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕの外面に補強シート部１５ａ−１５ｆを貼り付けてもよい。
【００３０】
ここで、補強シート１５を用いた施工はシールドマシン筒体１３ａ内の作業空間を狭めずに、作業性を確保する。補強シート１５による施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減する。
【００３１】
また、シールドマシン１３の外側の推進ジャッキ１３ｃが補強シート部１５ｆが貼り付けられた覆工セグメント組付体１４ｕをシールドマシン筒体１３ａの後方へ押すとき、急曲線部１２ａの外側に対応する覆工セグメント１４ｐ−１４ｕの部位に過大な軸力が作用する。また、シールドマシン１３のテール部１３ｅが覆工セグメント組付体１４ｓと競り、覆工セグメント組付体１４ｓに局所的な荷重が作用する。ここで、補強シート部１５ａ−１５ｆは覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを補強するので、覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕのひび割れ、欠けを抑制する。
【００３２】
以上の実施形態によれば、補強シート１５による施工は、シールドマシン１３内の作業空間を狭めないので、作業性を確保することができる。
【００３３】
補強シート１５による施工は、必要箇所を補強するので、施工コストを低減することができる。
【００３４】
補強シート１５は覆工セグメント組付体１４ｐ−１４ｕを補強するので、覆工セグメン構造１４の損傷を防止する。
【００３５】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ シールドトンネル掘削システム
１１ 発進立坑
１２ シールドトンネル
１３ シールドマシン
１４ 覆工セグメント構造
１５ 補強シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削してシールドトンネルを形成するシールドマシン内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体を作製し、
シールドマシン内で覆工セグメント組付体に補強シートを貼り付け、
前記シールドマシンからシールドトンネルの急曲線部へ前記補強シートが貼り付けられた覆工セグメント組付体を排出して前記シールドトンネルを覆工する、
シールドトンネル覆工方法。
【請求項２】
隣り合う覆工セグメント組付体に前記補強シートを連続的に貼り付ける、
請求項１に記載のシールドトンネル覆工方法。
【請求項３】
補強シートとして繊維シートを用い、
前記覆工セグメント組付体に前記繊維シートを接着する、
請求項１に記載のシールドトンネル覆工方法。
【請求項１】
地盤を掘削してシールドトンネルを形成するシールドマシン内で複数の覆工セグメントから覆工セグメント組付体を作製し、
シールドマシン内で覆工セグメント組付体に補強シートを貼り付け、
前記シールドマシンからシールドトンネルの急曲線部へ前記補強シートが貼り付けられた覆工セグメント組付体を排出して前記シールドトンネルを覆工する、
シールドトンネル覆工方法。
【請求項２】
隣り合う覆工セグメント組付体に前記補強シートを連続的に貼り付ける、
請求項１に記載のシールドトンネル覆工方法。
【請求項３】
補強シートとして繊維シートを用い、
前記覆工セグメント組付体に前記繊維シートを接着する、
請求項１に記載のシールドトンネル覆工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−５７３９９（Ｐ２０１２−５７３９９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３２０４（Ｐ２０１０−２０３２０４）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【Ｆターム（参考）】
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