函体の連結方法
【課題】止水性に優れるとともに、簡単かつ安全に実施することが可能な函体の連結方法を提供する。
【解決手段】地盤に先行して推進させた先行函体１Ａに沿って後行函体１Ｂを推進させる際に、先行函体の側面１１に推進方向に延伸される溝部２に対し、後行函体の対向する側面から突出させた突条部３を挿入させる函体の連結方法である。
そして、先行函体の溝部に、突条部の押圧力によって流動が可能なベントナイト４を充填するとともに、溝部の側面側の開口を突条部の押圧力によって流動が可能な固練り粘土で覆う工程と、先行函体を地盤に推進させる工程と、溝部に突条部を挿入させた状態で後行函体を先行函体に沿って推進させる工程とを備えている。
【解決手段】地盤に先行して推進させた先行函体１Ａに沿って後行函体１Ｂを推進させる際に、先行函体の側面１１に推進方向に延伸される溝部２に対し、後行函体の対向する側面から突出させた突条部３を挿入させる函体の連結方法である。
そして、先行函体の溝部に、突条部の押圧力によって流動が可能なベントナイト４を充填するとともに、溝部の側面側の開口を突条部の押圧力によって流動が可能な固練り粘土で覆う工程と、先行函体を地盤に推進させる工程と、溝部に突条部を挿入させた状態で後行函体を先行函体に沿って推進させる工程とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に複数の函体を並列させる際におこなわれる函体の連結方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の函体を地盤に推進させて並列させた後に、函体間を横断方向や上下方向に連通させることで大断面トンネルを構築する方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
この特許文献１，２では、地盤に先行して推進させる先行函体の側面又は上面に推進方向に延伸される溝部が形成されており、先行函体に隣接して推進させる後行函体の突条部を溝部に挿入することで先行函体と後行函体の連結をおこなっている。
【０００４】
また、特許文献２には、水膨潤性を備えた硬質ゴムによって突条部を形成し、溝部に挿入後の突条部を地下水によって膨張させて溝部の内面に密着させることで連結部の止水性を高める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９００９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示されている先行函体の溝部は、地盤に推進させる際には空洞の状態になっているため、推進時に函体の周囲に注入される滑材や土砂等が侵入して溝部が埋まることになる。
【０００７】
このため、函体間を切り開く前に、ウォータジェット等で溝部を洗浄する必要があり手間がかかった。また、充分に溝部の洗浄がおこなえなかった場合、所望する止水性が確保できないおそれがある。
【０００８】
さらに、溝部が空洞になっていると水みちになるため、地盤に推し込まれた函体の周囲の地下水や滑材が溝部を伝って流れ、発進立坑内に漏れ出すおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２のように水膨潤材料を使用する場合、推進中に膨潤が始まると、摩擦抵抗が大きくなって後行函体の推進に支障をきたすおそれがある。さらに、無理に推し込むと、局所的に過大な応力が発生して損傷するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、止水性に優れるとともに、簡単かつ安全に実施することが可能な函体の連結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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の函体の連結方法は、地盤に先行して推進させた先行函体に沿って後行函体を推進させる際に、前記先行函体の外面に推進方向に延伸される溝部に対し、前記後行函体の対向する外面から突出させた突条部を挿入させる函体の連結方法において、前記先行函体の前記溝部に、前記突条部の押圧力によって流動又は変形が可能な水膨潤材料を充填するとともに、前記溝部の前記外面側の開口を前記突条部の押圧力によって流動、変形又は破砕が可能な遮水性材料で覆う工程と、前記先行函体を地盤に推進させる工程と、前記溝部に前記突条部を挿入させた状態で前記後行函体を前記先行函体に沿って推進させる工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記溝部の前記推進方向の先端を蓋材で覆ったうえで前記先行函体を地盤に推進させるのが好ましい。また、前記突条部の前記推進方向の先端を尖らせ、挿入を容易にすることができる。さらに、前記水膨潤材料をベントナイト系水膨潤材料とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明の函体の連結方法は、先行函体の溝部に予め水膨潤材料と遮水性材料とを充填しておく。そして、後行函体の突条部を溝部に挿入して、遮水性材料と水膨潤材料とを溝部から溢れ出させながら後行函体を推進させる。
【００１４】
このため、先行函体の推進時に溝部が土砂や滑材等で埋まってしまうことがなく、溝部の洗浄工程及び溝部の止水材注入工程を省略することができる。また、溝部は空洞になっていないため、地下水や滑材等の水みちになって発進立坑内又は躯体築造時の函体内に漏出させることがない。
【００１５】
さらに、突条部と溝部との間は水膨潤材料によって隙間無く埋められるので、止水性に優れている。また、この水膨潤材料は、先行函体を推進させる際には遮水性材料によって水との接触が遮断されているため、後行函体を推進させるまで膨潤することがなく止水性能が低下することがない。
【００１６】
また、溝部の推進方向の先端を蓋材で覆うことで、溝部に充填された水膨潤材料が推進方向に押し出されることがなく、突条部の挿入によって函体間の隙間に確実に溢れ出させることができる。
【００１７】
さらに、突条部の推進方向の先端を尖らせることで、水膨潤材料が充填された溝部への突条部の挿入抵抗を低減することができる。
【００１８】
また、水膨潤材料にベントナイト系水膨潤材料を使用するのであれば、高い止水効果を確保できるうえに安価に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の函体の連結方法を説明するために連結部を拡大した断面図である。
【図２】複数の函体を並列させて大断面トンネルを構築する方法を説明するための断面図である。
【図３】先行函体に沿って後行函体を推進させる工程を説明する斜視図である。
【図４】先行函体の構成を説明するために角部を拡大した断面図である。
【図５】後行函体の突条部を先行函体の溝部に挿入した直後の状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図２は、上下左右に並列させた複数の函体１Ａ−１Ｆを利用して大断面トンネル６を構築する方法を説明する図である。ここで、函体１Ａ−１Ｆは、アルファベット順に地盤に推進させる。
【００２２】
すなわち、函体１Ａは先行函体となり、函体１Ｂは函体１Ａに対して後行函体となる。また、函体１Ｃ，１Ｄも函体１Ａに対して後行函体となる。他方、函体１Ｂ，１Ｄは、函体１Ｅに対しては先行函体となる。さらに、函体１Ｃ，１Ｄは、函体１Ｆに対しては先行函体となる。
【００２３】
このようにして６つの函体１Ａ−１Ｆを並列させた後、大断面トンネル６の外殻の内側（図２の二点鎖線の内側）の隔壁を撤去し、函体１Ａ−１Ｆ間を連通させる。
【００２４】
このように地盤に推進させる函体１Ａ−１Ｆは、図３に示すように、鋼板などによって成形されたスキンプレート１３，・・・で外面が覆われた四角筒状に形成される。また、スキンプレート１３の内側には、主桁やリブなどの鋼材１４，・・・が配置される。
【００２５】
ここで、函体１Ａの外面としての両側面１１，１１と、外面としての上面１２には、図３に示すように溝部２が設けられる。この溝部２は、函体１Ａの推進方向が長手方向となるように延伸されている。
【００２６】
また、溝部２には、図１，４に示すように、外面（側面１１又は上面１２）側の幅が狭いネック部２ａと、それよりも函体１Ａの内側で拡幅された拡幅部２ｂとが形成されている。この拡幅部２ｂは、後述する突条部３の頭部３１が収容可能な広さの空間であって、ネック部２ａはこの頭部３１が外面直交方向に抜け出さない狭さに形成されている。
【００２７】
そして、函体１Ａには、図３に示すように、２つの側面１１，１１の上縁及び下縁付近にそれぞれ溝部２，・・・が設けられるとともに、上面１２にも間隔を置いて２つの溝部２，２が設けられる。
【００２８】
また、この溝部２は、図４に示すようにベントナイト系水膨潤材料としてのベントナイト４と、遮水性材料としての固練り粘土５とによって隙間無く埋められている。例えば、溝部２の拡幅部２ｂにベントナイト４が充填され、狭くなったネック部２ａに固練り粘土５が充填される。
【００２９】
このベントナイト４は、海底又は湖底に堆積した火山灰や溶岩が変質することで出来上がった粘土鉱物の一種で、水を吸うと体積が10倍以上に膨張する性質を備えている。
【００３０】
また、ベントナイト４には、止水効果を高めるために、パルプなどの繊維材料、骨材としての砂や人工軽量骨材などを適宜、配合することができる。さらに、膨潤を遅らせるための吸水樹脂、滑材効果を高めるためのポリアクリルアミド（ＰＡＡ）などを混合してもよい。
【００３１】
このベントナイト４をペースト状に固練りして溝部２に充填する。すなわち、溝部２に充填されるベントナイト４は、それよりも硬質の部材が溝部２に挿入されると、変形又は流動して押し出される硬さに調整される。
【００３２】
一方、固練り粘土５は、遮水性の高い材料で、函体１Ａの外面（側面１１又は上面１２）側の溝部２の開口が地下水に接していたとしても、その地下水がベントナイト４に供給されるのを遮断する機能を備えている。また、固練り粘土５は、それよりも硬質の部材が溝部２に挿入されると、変形して押し出される硬さに調整される。
【００３３】
そして、図３に示すように、溝部２の推進方向の先端は蓋材２１によって覆われる。この蓋材２１は、鋼板などの所定の強度と遮水性を有する材料によって形成される。
【００３４】
この蓋材２１を設けることによって、溝部２の先端が接する地下水によって溝部２に充填されたベントナイト４が膨張するのを防ぐことができる。また、溝部２の後端から突条部３を押し込んだときに溝部２の先端からベントナイト４等が押し出されるのを防ぐことができる。
【００３５】
また、函体１Ａに対して後行函体となる函体１Ｂの側面１１には、図３に示すように函体１Ａの溝部２，２と対向する位置に突条部３，３がそれぞれ設けられる。この突条部３は、函体１Ｂの推進方向が長手方向となるように延伸されている。
【００３６】
さらに、突条部３は、図１に示すように、函体１Ｂに固定される盤状の底部３３と、底部３３から側面１１に略直交する方向に突出される板状のウエブ３２と、そのウエブ３２より拡幅された断面視略Ｃ字状の頭部３１とによって形成されている。
【００３７】
この頭部３１は、図１に示すように函体１Ａ側が窪んで凹部３１ａとなっている。また、この凹部３１ａは、突条部３の全長にわたって連続して形成されている。
【００３８】
さらに、突条部３と溝部２との関係から説明すると、溝部２のネック部２ａはウエブ３２の厚さよりも広く、かつ頭部３１の幅よりも狭く形成されている。また、溝部２の拡幅部２ｂは頭部３１よりも幅広に形成されている。
【００３９】
また、図３に示すように、突条部３の推進方向の先端を尖らせて鋭角部３４を形成する。この鋭角部３４は、推進方向に向けて先細る形状に成形されている。
【００４０】
次に、本実施の形態の函体の連結方法を使った大断面トンネル６の構築方法について説明する。
【００４１】
まず、工場や作業ヤードにおいて、図２，３に示すような四角筒状の函体１Ａ−１Ｆを製作する。この函体１Ａ−１Ｆは、それぞれが大断面トンネル６の延長と同じ長さになるように複数、製作する。
【００４２】
そして、図２に示すように溝部２が設けられた函体１Ａ−１Ｄに対しては、溝部２にベントナイト４を充填する。また、溝部２のネック部２ａには固練り粘土５を充填して側面１１又は上面１２側の開口を覆う。
【００４３】
他方、大断面トンネル６を構築する現地では函体１Ａ−１Ｆを発進させる発進立坑（図示省略）を構築する。そして、発進立坑に函体１Ａの先頭に配置する矩形のシールド機（又は刃口）を搬入する。さらに、発進立坑に函体１Ａを搬入し、発進立坑内に設置された推進ジャッキ（図示省略）を使って地盤に向けてシールド機（図示省略）と函体１Ａを推し出す。
【００４４】
この函体１Ａは、発進立坑の幅よりも短い長さに製作されているため、１体の函体１Ａ（先頭函）を地盤に推し込んだ後に、その先頭函の後端に新たに発進立坑に搬入した函体１Ａの前端を当接させ、２番目の函体１Ａを推進ジャッキで推し出す。
【００４５】
このように、順次、函体１Ａを継ぎ足していくことによって、所望の長さになるまで函体１Ａ，・・・群を地盤に推進させる。なお、溝部２の蓋材２１は、最初に先頭函として地盤に推し込まれる函体１Ａの先端にのみ設ける。
【００４６】
続いて、函体１Ａの隣に先頭函となる函体１Ｂを推し込む。この先頭函となる函体１Ｂの溝部２の先端にも蓋材２１を設ける。また、先頭函となる函体１Ｂの突条部３の先端には鋭角部３４を設ける。
【００４７】
さらに、図３に示すように函体１Ａの左側の側面１１の溝部２，２の位置に函体１Ｂの側面１１の突条部３，３の位置を合わせ、溝部２，２の後端から突条部３，３を挿し込んで函体１Ｂを地盤に向けて推し出す。
【００４８】
この溝部２には、図４に示すようにベントナイト４と固練り粘土５が充填されているが、突条部３を挿入すると図５に示すように固練り粘土５とベントナイト４が押し出されて、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に溢れ出すことになる。
【００４９】
また、固練り粘土５による遮蔽が解除されると、ベントナイト４にまで到達する地下水が発生するようになるが、図１に示すようにベントナイト４が膨潤して突条部３周辺の隙間１０が埋め尽くされることになる。
【００５０】
そして、函体１Ｂ，・・・群の地盤への推し込みに続いて、又はその作業と並行して函体１Ｃ，・・・群、函体１Ｄ，・・・群、函体１Ｅ，・・・群、函体１Ｆ，・・・群の推進作業をおこなう。ここで、先頭函となる函体１Ｃ，１Ｄの溝部２の先端には蓋材２１を設ける。また、先頭函となる函体１Ｃ−１Ｆの突条部３の先端には鋭角部３４を設ける。
【００５１】
このようにして函体１Ａ−１Ｆの推進をおこなうと、ベントナイト４による止水構造が、図２に示すように、函体１Ａ，１Ｂ間、函体１Ａ，１Ｃ間、函体１Ｃ，１Ｆ間、函体１Ｆ，１Ｄ間、函体１Ｄ，１Ｅ間、函体１Ｅ，１Ｂ間の隙間１０，・・・の外周に面した開放箇所のすべてに形成される。
【００５２】
次に、本実施の形態の函体の連結方法の作用について説明する。
【００５３】
このように構成された本実施の形態の函体の連結方法は、先行函体１Ａの溝部２に予め水膨潤材料であるベントナイト４と遮水性材料である固練り粘土５とを充填しておく。そして、後行函体１Ｂの突条部３を溝部２に挿入して、固練り粘土５とベントナイト４とを溝部２の開口から溢れ出させながら後行函体１Ｂを推進させる。
【００５４】
このため、先行函体１Ａの推進時において、推進抵抗を減らすために函体１Ａの周囲に注入される滑材が溝部２に侵入することがなく、大断面トンネル６の躯体を築造する前の止水材注入工程に入る前におこなう異物を取り除くという従来必要とされた洗浄工程を省略することができる。
【００５５】
また、溝部２が空洞になっていないため、滑材や地下水が溝部２を水みちにして発進立坑内に流れ込むという事態が発生しない。このため、発進立坑の函体１Ａ周囲のエントランス部の止水構造を、簡素な構造にすることができる。
【００５６】
さらに、水膨潤材料であるベントナイト４は、先行函体１Ａを推進させる際には遮水性材料である固練り粘土５によって覆われている。このため、函体１Ａの周囲に地下水などが存在しても、ベントナイト４にまで水が到達することを遅らせることができ、この時点での膨潤を防ぐことができる。
【００５７】
そして、膨潤前のベントナイト４に対しては突条部３の頭部３１を容易に押し込むことができ、後行函体１Ｂを推進させる際の摩擦抵抗が過大になることがない。
【００５８】
また、突条部３を溝部２に挿入すると、固練り粘土５とベントナイト４が溝部２の開口から溢れ出し、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０を埋めることができる。このため、地下水が隙間１０に流れ込もうとしても固練り粘土５とベントナイト４によって阻止されることになる。さらに、固練り粘土５の隙間を通ってベントナイト４に水が到達しても、その水によってベントナイト４が膨潤して隙間１０を塞ぐため、高い止水性を確保することができる。
【００５９】
また、このベントナイト４は、元々、溝部２に隙間無く充填されており、突条部３の頭部３１やウエブ３２によって押し出された分が隙間１０に回り込むことになるため、突条部３と溝部２との間は水膨潤材料によって隙間無く埋められており止水性に優れている。
【００６０】
さらに、函体１Ａ−１Ｆを地盤に推進させるだけで、図２に示すように大断面トンネル６の外周面となる函体１Ａ−１Ｆ間のすべての隙間１０，・・・が固練り粘土５及びベントナイト４の止水構造で塞がれるため、函体１Ａ−１Ｆ間を連通させる作業を安全におこなうことができる。
【００６１】
また、溝部２の推進方向の先端を蓋材２１で覆うことで、溝部２の後端から突条部３を押し込んだときに、溝部２の先端からベントナイト４等が押し出されることがなく、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に確実に溢れ出させることができる。
【００６２】
さらに、突条部３の推進方向の先端を尖らせた鋭角部３４を設けることで、ベントナイト４等が充填された溝部２への突条部３の挿入抵抗を低減することができる。
【００６３】
また、水膨潤材料にベントナイト系水膨潤材料を使用し、遮水性材料に固練り粘土を使用するのであれば、高い止水効果を確保できるうえに安価に実施することができる。
【００６４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６５】
例えば、前記実施の形態では、６つの函体１Ａ−１Ｆを上下左右に並べて一つの大断面トンネル６を構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、函体を並べる数や並べたときの全体の大断面形状は任意に設定することができる。また、函体も四角筒状に限定されるものではない。
【００６６】
また、前記実施の形態では、内空断面が凸形の溝部２と頭部３１の断面がＣ字形の突条部３との組み合わせについて説明したが、これに限定されるものではなく、断面視略Ｈ字形や略Ｉ字形の突条部など任意の形状に設定することができる。
【００６７】
さらに、前記実施の形態では、鋼製の函体１Ａ−１Ｆを連結する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製の函体などにも本発明を適用することができる。
【００６８】
また、前記実施の形態では、水膨潤材料としてベントナイト系水膨潤材料を例示したが、これに限定されるものではなく、溝部２に突条部３を挿入した際に流動又は変形して押し出すことが可能な水膨潤材料であればよい。
【００６９】
さらに、前記実施の形態では、遮水性材料として固練り粘土を例示したが、これに限定されるものではなく、溝部２に突条部３を挿入した際に流動、変形又は破砕して遮蔽を解除させることが可能な材料であればよい。例えば、遮水性材料として石こうを使用することができる。この場合は、突条部３の押圧力によって硬化した石こうが破砕されることになり、破砕された石こうは、ベントナイト４に混入されて骨材の一部となるので、さらに止水効果を高めることができる。また、遮水性材料として、ラッカー、ニス、遮水用ペイント、コーティング材などを塗布することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ 函体（先行函体）
１Ｂ−１Ｆ 函体（後行函体又は先行函体）
１１ 側面（外面）
１２ 上面（外面）
２ 溝部
２１ 蓋材
３ 突条部
３４ 鋭角部
４ ベントナイト（ベントナイト系水膨潤材料）
５ 固練り粘土（遮水性材料）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に複数の函体を並列させる際におこなわれる函体の連結方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の函体を地盤に推進させて並列させた後に、函体間を横断方向や上下方向に連通させることで大断面トンネルを構築する方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
この特許文献１，２では、地盤に先行して推進させる先行函体の側面又は上面に推進方向に延伸される溝部が形成されており、先行函体に隣接して推進させる後行函体の突条部を溝部に挿入することで先行函体と後行函体の連結をおこなっている。
【０００４】
また、特許文献２には、水膨潤性を備えた硬質ゴムによって突条部を形成し、溝部に挿入後の突条部を地下水によって膨張させて溝部の内面に密着させることで連結部の止水性を高める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９００９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示されている先行函体の溝部は、地盤に推進させる際には空洞の状態になっているため、推進時に函体の周囲に注入される滑材や土砂等が侵入して溝部が埋まることになる。
【０００７】
このため、函体間を切り開く前に、ウォータジェット等で溝部を洗浄する必要があり手間がかかった。また、充分に溝部の洗浄がおこなえなかった場合、所望する止水性が確保できないおそれがある。
【０００８】
さらに、溝部が空洞になっていると水みちになるため、地盤に推し込まれた函体の周囲の地下水や滑材が溝部を伝って流れ、発進立坑内に漏れ出すおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２のように水膨潤材料を使用する場合、推進中に膨潤が始まると、摩擦抵抗が大きくなって後行函体の推進に支障をきたすおそれがある。さらに、無理に推し込むと、局所的に過大な応力が発生して損傷するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、止水性に優れるとともに、簡単かつ安全に実施することが可能な函体の連結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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の函体の連結方法は、地盤に先行して推進させた先行函体に沿って後行函体を推進させる際に、前記先行函体の外面に推進方向に延伸される溝部に対し、前記後行函体の対向する外面から突出させた突条部を挿入させる函体の連結方法において、前記先行函体の前記溝部に、前記突条部の押圧力によって流動又は変形が可能な水膨潤材料を充填するとともに、前記溝部の前記外面側の開口を前記突条部の押圧力によって流動、変形又は破砕が可能な遮水性材料で覆う工程と、前記先行函体を地盤に推進させる工程と、前記溝部に前記突条部を挿入させた状態で前記後行函体を前記先行函体に沿って推進させる工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記溝部の前記推進方向の先端を蓋材で覆ったうえで前記先行函体を地盤に推進させるのが好ましい。また、前記突条部の前記推進方向の先端を尖らせ、挿入を容易にすることができる。さらに、前記水膨潤材料をベントナイト系水膨潤材料とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明の函体の連結方法は、先行函体の溝部に予め水膨潤材料と遮水性材料とを充填しておく。そして、後行函体の突条部を溝部に挿入して、遮水性材料と水膨潤材料とを溝部から溢れ出させながら後行函体を推進させる。
【００１４】
このため、先行函体の推進時に溝部が土砂や滑材等で埋まってしまうことがなく、溝部の洗浄工程及び溝部の止水材注入工程を省略することができる。また、溝部は空洞になっていないため、地下水や滑材等の水みちになって発進立坑内又は躯体築造時の函体内に漏出させることがない。
【００１５】
さらに、突条部と溝部との間は水膨潤材料によって隙間無く埋められるので、止水性に優れている。また、この水膨潤材料は、先行函体を推進させる際には遮水性材料によって水との接触が遮断されているため、後行函体を推進させるまで膨潤することがなく止水性能が低下することがない。
【００１６】
また、溝部の推進方向の先端を蓋材で覆うことで、溝部に充填された水膨潤材料が推進方向に押し出されることがなく、突条部の挿入によって函体間の隙間に確実に溢れ出させることができる。
【００１７】
さらに、突条部の推進方向の先端を尖らせることで、水膨潤材料が充填された溝部への突条部の挿入抵抗を低減することができる。
【００１８】
また、水膨潤材料にベントナイト系水膨潤材料を使用するのであれば、高い止水効果を確保できるうえに安価に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の函体の連結方法を説明するために連結部を拡大した断面図である。
【図２】複数の函体を並列させて大断面トンネルを構築する方法を説明するための断面図である。
【図３】先行函体に沿って後行函体を推進させる工程を説明する斜視図である。
【図４】先行函体の構成を説明するために角部を拡大した断面図である。
【図５】後行函体の突条部を先行函体の溝部に挿入した直後の状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図２は、上下左右に並列させた複数の函体１Ａ−１Ｆを利用して大断面トンネル６を構築する方法を説明する図である。ここで、函体１Ａ−１Ｆは、アルファベット順に地盤に推進させる。
【００２２】
すなわち、函体１Ａは先行函体となり、函体１Ｂは函体１Ａに対して後行函体となる。また、函体１Ｃ，１Ｄも函体１Ａに対して後行函体となる。他方、函体１Ｂ，１Ｄは、函体１Ｅに対しては先行函体となる。さらに、函体１Ｃ，１Ｄは、函体１Ｆに対しては先行函体となる。
【００２３】
このようにして６つの函体１Ａ−１Ｆを並列させた後、大断面トンネル６の外殻の内側（図２の二点鎖線の内側）の隔壁を撤去し、函体１Ａ−１Ｆ間を連通させる。
【００２４】
このように地盤に推進させる函体１Ａ−１Ｆは、図３に示すように、鋼板などによって成形されたスキンプレート１３，・・・で外面が覆われた四角筒状に形成される。また、スキンプレート１３の内側には、主桁やリブなどの鋼材１４，・・・が配置される。
【００２５】
ここで、函体１Ａの外面としての両側面１１，１１と、外面としての上面１２には、図３に示すように溝部２が設けられる。この溝部２は、函体１Ａの推進方向が長手方向となるように延伸されている。
【００２６】
また、溝部２には、図１，４に示すように、外面（側面１１又は上面１２）側の幅が狭いネック部２ａと、それよりも函体１Ａの内側で拡幅された拡幅部２ｂとが形成されている。この拡幅部２ｂは、後述する突条部３の頭部３１が収容可能な広さの空間であって、ネック部２ａはこの頭部３１が外面直交方向に抜け出さない狭さに形成されている。
【００２７】
そして、函体１Ａには、図３に示すように、２つの側面１１，１１の上縁及び下縁付近にそれぞれ溝部２，・・・が設けられるとともに、上面１２にも間隔を置いて２つの溝部２，２が設けられる。
【００２８】
また、この溝部２は、図４に示すようにベントナイト系水膨潤材料としてのベントナイト４と、遮水性材料としての固練り粘土５とによって隙間無く埋められている。例えば、溝部２の拡幅部２ｂにベントナイト４が充填され、狭くなったネック部２ａに固練り粘土５が充填される。
【００２９】
このベントナイト４は、海底又は湖底に堆積した火山灰や溶岩が変質することで出来上がった粘土鉱物の一種で、水を吸うと体積が10倍以上に膨張する性質を備えている。
【００３０】
また、ベントナイト４には、止水効果を高めるために、パルプなどの繊維材料、骨材としての砂や人工軽量骨材などを適宜、配合することができる。さらに、膨潤を遅らせるための吸水樹脂、滑材効果を高めるためのポリアクリルアミド（ＰＡＡ）などを混合してもよい。
【００３１】
このベントナイト４をペースト状に固練りして溝部２に充填する。すなわち、溝部２に充填されるベントナイト４は、それよりも硬質の部材が溝部２に挿入されると、変形又は流動して押し出される硬さに調整される。
【００３２】
一方、固練り粘土５は、遮水性の高い材料で、函体１Ａの外面（側面１１又は上面１２）側の溝部２の開口が地下水に接していたとしても、その地下水がベントナイト４に供給されるのを遮断する機能を備えている。また、固練り粘土５は、それよりも硬質の部材が溝部２に挿入されると、変形して押し出される硬さに調整される。
【００３３】
そして、図３に示すように、溝部２の推進方向の先端は蓋材２１によって覆われる。この蓋材２１は、鋼板などの所定の強度と遮水性を有する材料によって形成される。
【００３４】
この蓋材２１を設けることによって、溝部２の先端が接する地下水によって溝部２に充填されたベントナイト４が膨張するのを防ぐことができる。また、溝部２の後端から突条部３を押し込んだときに溝部２の先端からベントナイト４等が押し出されるのを防ぐことができる。
【００３５】
また、函体１Ａに対して後行函体となる函体１Ｂの側面１１には、図３に示すように函体１Ａの溝部２，２と対向する位置に突条部３，３がそれぞれ設けられる。この突条部３は、函体１Ｂの推進方向が長手方向となるように延伸されている。
【００３６】
さらに、突条部３は、図１に示すように、函体１Ｂに固定される盤状の底部３３と、底部３３から側面１１に略直交する方向に突出される板状のウエブ３２と、そのウエブ３２より拡幅された断面視略Ｃ字状の頭部３１とによって形成されている。
【００３７】
この頭部３１は、図１に示すように函体１Ａ側が窪んで凹部３１ａとなっている。また、この凹部３１ａは、突条部３の全長にわたって連続して形成されている。
【００３８】
さらに、突条部３と溝部２との関係から説明すると、溝部２のネック部２ａはウエブ３２の厚さよりも広く、かつ頭部３１の幅よりも狭く形成されている。また、溝部２の拡幅部２ｂは頭部３１よりも幅広に形成されている。
【００３９】
また、図３に示すように、突条部３の推進方向の先端を尖らせて鋭角部３４を形成する。この鋭角部３４は、推進方向に向けて先細る形状に成形されている。
【００４０】
次に、本実施の形態の函体の連結方法を使った大断面トンネル６の構築方法について説明する。
【００４１】
まず、工場や作業ヤードにおいて、図２，３に示すような四角筒状の函体１Ａ−１Ｆを製作する。この函体１Ａ−１Ｆは、それぞれが大断面トンネル６の延長と同じ長さになるように複数、製作する。
【００４２】
そして、図２に示すように溝部２が設けられた函体１Ａ−１Ｄに対しては、溝部２にベントナイト４を充填する。また、溝部２のネック部２ａには固練り粘土５を充填して側面１１又は上面１２側の開口を覆う。
【００４３】
他方、大断面トンネル６を構築する現地では函体１Ａ−１Ｆを発進させる発進立坑（図示省略）を構築する。そして、発進立坑に函体１Ａの先頭に配置する矩形のシールド機（又は刃口）を搬入する。さらに、発進立坑に函体１Ａを搬入し、発進立坑内に設置された推進ジャッキ（図示省略）を使って地盤に向けてシールド機（図示省略）と函体１Ａを推し出す。
【００４４】
この函体１Ａは、発進立坑の幅よりも短い長さに製作されているため、１体の函体１Ａ（先頭函）を地盤に推し込んだ後に、その先頭函の後端に新たに発進立坑に搬入した函体１Ａの前端を当接させ、２番目の函体１Ａを推進ジャッキで推し出す。
【００４５】
このように、順次、函体１Ａを継ぎ足していくことによって、所望の長さになるまで函体１Ａ，・・・群を地盤に推進させる。なお、溝部２の蓋材２１は、最初に先頭函として地盤に推し込まれる函体１Ａの先端にのみ設ける。
【００４６】
続いて、函体１Ａの隣に先頭函となる函体１Ｂを推し込む。この先頭函となる函体１Ｂの溝部２の先端にも蓋材２１を設ける。また、先頭函となる函体１Ｂの突条部３の先端には鋭角部３４を設ける。
【００４７】
さらに、図３に示すように函体１Ａの左側の側面１１の溝部２，２の位置に函体１Ｂの側面１１の突条部３，３の位置を合わせ、溝部２，２の後端から突条部３，３を挿し込んで函体１Ｂを地盤に向けて推し出す。
【００４８】
この溝部２には、図４に示すようにベントナイト４と固練り粘土５が充填されているが、突条部３を挿入すると図５に示すように固練り粘土５とベントナイト４が押し出されて、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に溢れ出すことになる。
【００４９】
また、固練り粘土５による遮蔽が解除されると、ベントナイト４にまで到達する地下水が発生するようになるが、図１に示すようにベントナイト４が膨潤して突条部３周辺の隙間１０が埋め尽くされることになる。
【００５０】
そして、函体１Ｂ，・・・群の地盤への推し込みに続いて、又はその作業と並行して函体１Ｃ，・・・群、函体１Ｄ，・・・群、函体１Ｅ，・・・群、函体１Ｆ，・・・群の推進作業をおこなう。ここで、先頭函となる函体１Ｃ，１Ｄの溝部２の先端には蓋材２１を設ける。また、先頭函となる函体１Ｃ−１Ｆの突条部３の先端には鋭角部３４を設ける。
【００５１】
このようにして函体１Ａ−１Ｆの推進をおこなうと、ベントナイト４による止水構造が、図２に示すように、函体１Ａ，１Ｂ間、函体１Ａ，１Ｃ間、函体１Ｃ，１Ｆ間、函体１Ｆ，１Ｄ間、函体１Ｄ，１Ｅ間、函体１Ｅ，１Ｂ間の隙間１０，・・・の外周に面した開放箇所のすべてに形成される。
【００５２】
次に、本実施の形態の函体の連結方法の作用について説明する。
【００５３】
このように構成された本実施の形態の函体の連結方法は、先行函体１Ａの溝部２に予め水膨潤材料であるベントナイト４と遮水性材料である固練り粘土５とを充填しておく。そして、後行函体１Ｂの突条部３を溝部２に挿入して、固練り粘土５とベントナイト４とを溝部２の開口から溢れ出させながら後行函体１Ｂを推進させる。
【００５４】
このため、先行函体１Ａの推進時において、推進抵抗を減らすために函体１Ａの周囲に注入される滑材が溝部２に侵入することがなく、大断面トンネル６の躯体を築造する前の止水材注入工程に入る前におこなう異物を取り除くという従来必要とされた洗浄工程を省略することができる。
【００５５】
また、溝部２が空洞になっていないため、滑材や地下水が溝部２を水みちにして発進立坑内に流れ込むという事態が発生しない。このため、発進立坑の函体１Ａ周囲のエントランス部の止水構造を、簡素な構造にすることができる。
【００５６】
さらに、水膨潤材料であるベントナイト４は、先行函体１Ａを推進させる際には遮水性材料である固練り粘土５によって覆われている。このため、函体１Ａの周囲に地下水などが存在しても、ベントナイト４にまで水が到達することを遅らせることができ、この時点での膨潤を防ぐことができる。
【００５７】
そして、膨潤前のベントナイト４に対しては突条部３の頭部３１を容易に押し込むことができ、後行函体１Ｂを推進させる際の摩擦抵抗が過大になることがない。
【００５８】
また、突条部３を溝部２に挿入すると、固練り粘土５とベントナイト４が溝部２の開口から溢れ出し、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０を埋めることができる。このため、地下水が隙間１０に流れ込もうとしても固練り粘土５とベントナイト４によって阻止されることになる。さらに、固練り粘土５の隙間を通ってベントナイト４に水が到達しても、その水によってベントナイト４が膨潤して隙間１０を塞ぐため、高い止水性を確保することができる。
【００５９】
また、このベントナイト４は、元々、溝部２に隙間無く充填されており、突条部３の頭部３１やウエブ３２によって押し出された分が隙間１０に回り込むことになるため、突条部３と溝部２との間は水膨潤材料によって隙間無く埋められており止水性に優れている。
【００６０】
さらに、函体１Ａ−１Ｆを地盤に推進させるだけで、図２に示すように大断面トンネル６の外周面となる函体１Ａ−１Ｆ間のすべての隙間１０，・・・が固練り粘土５及びベントナイト４の止水構造で塞がれるため、函体１Ａ−１Ｆ間を連通させる作業を安全におこなうことができる。
【００６１】
また、溝部２の推進方向の先端を蓋材２１で覆うことで、溝部２の後端から突条部３を押し込んだときに、溝部２の先端からベントナイト４等が押し出されることがなく、函体１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に確実に溢れ出させることができる。
【００６２】
さらに、突条部３の推進方向の先端を尖らせた鋭角部３４を設けることで、ベントナイト４等が充填された溝部２への突条部３の挿入抵抗を低減することができる。
【００６３】
また、水膨潤材料にベントナイト系水膨潤材料を使用し、遮水性材料に固練り粘土を使用するのであれば、高い止水効果を確保できるうえに安価に実施することができる。
【００６４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６５】
例えば、前記実施の形態では、６つの函体１Ａ−１Ｆを上下左右に並べて一つの大断面トンネル６を構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、函体を並べる数や並べたときの全体の大断面形状は任意に設定することができる。また、函体も四角筒状に限定されるものではない。
【００６６】
また、前記実施の形態では、内空断面が凸形の溝部２と頭部３１の断面がＣ字形の突条部３との組み合わせについて説明したが、これに限定されるものではなく、断面視略Ｈ字形や略Ｉ字形の突条部など任意の形状に設定することができる。
【００６７】
さらに、前記実施の形態では、鋼製の函体１Ａ−１Ｆを連結する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製の函体などにも本発明を適用することができる。
【００６８】
また、前記実施の形態では、水膨潤材料としてベントナイト系水膨潤材料を例示したが、これに限定されるものではなく、溝部２に突条部３を挿入した際に流動又は変形して押し出すことが可能な水膨潤材料であればよい。
【００６９】
さらに、前記実施の形態では、遮水性材料として固練り粘土を例示したが、これに限定されるものではなく、溝部２に突条部３を挿入した際に流動、変形又は破砕して遮蔽を解除させることが可能な材料であればよい。例えば、遮水性材料として石こうを使用することができる。この場合は、突条部３の押圧力によって硬化した石こうが破砕されることになり、破砕された石こうは、ベントナイト４に混入されて骨材の一部となるので、さらに止水効果を高めることができる。また、遮水性材料として、ラッカー、ニス、遮水用ペイント、コーティング材などを塗布することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ 函体（先行函体）
１Ｂ−１Ｆ 函体（後行函体又は先行函体）
１１ 側面（外面）
１２ 上面（外面）
２ 溝部
２１ 蓋材
３ 突条部
３４ 鋭角部
４ ベントナイト（ベントナイト系水膨潤材料）
５ 固練り粘土（遮水性材料）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に先行して推進させた先行函体に沿って後行函体を推進させる際に、前記先行函体の外面に推進方向に延伸される溝部に対し、前記後行函体の対向する外面から突出させた突条部を挿入させる函体の連結方法において、
前記先行函体の前記溝部に、前記突条部の押圧力によって流動又は変形が可能な水膨潤材料を充填するとともに、前記溝部の前記外面側の開口を前記突条部の押圧力によって流動、変形又は破砕が可能な遮水性材料で覆う工程と、
前記先行函体を地盤に推進させる工程と、
前記溝部に前記突条部を挿入させた状態で前記後行函体を前記先行函体に沿って推進させる工程とを備えたことを特徴とする函体の連結方法。
【請求項２】
前記溝部の前記推進方向の先端を蓋材で覆ったうえで前記先行函体を地盤に推進させることを特徴とする請求項１に記載の函体の連結方法。
【請求項３】
前記突条部の前記推進方向の先端を尖らせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の函体の連結方法。
【請求項４】
前記水膨潤材料をベントナイト系水膨潤材料としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の函体の連結方法。
【請求項１】
地盤に先行して推進させた先行函体に沿って後行函体を推進させる際に、前記先行函体の外面に推進方向に延伸される溝部に対し、前記後行函体の対向する外面から突出させた突条部を挿入させる函体の連結方法において、
前記先行函体の前記溝部に、前記突条部の押圧力によって流動又は変形が可能な水膨潤材料を充填するとともに、前記溝部の前記外面側の開口を前記突条部の押圧力によって流動、変形又は破砕が可能な遮水性材料で覆う工程と、
前記先行函体を地盤に推進させる工程と、
前記溝部に前記突条部を挿入させた状態で前記後行函体を前記先行函体に沿って推進させる工程とを備えたことを特徴とする函体の連結方法。
【請求項２】
前記溝部の前記推進方向の先端を蓋材で覆ったうえで前記先行函体を地盤に推進させることを特徴とする請求項１に記載の函体の連結方法。
【請求項３】
前記突条部の前記推進方向の先端を尖らせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の函体の連結方法。
【請求項４】
前記水膨潤材料をベントナイト系水膨潤材料としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の函体の連結方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５６５３８（Ｐ２０１１−２５６５３８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９５９４（Ｐ２０１０−１２９５９４）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１９４７５６）成和リニューアルワークス株式会社 (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１９４７５６）成和リニューアルワークス株式会社 (32)
【Ｆターム（参考）】
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