分岐シールド機の発進方法
【課題】本線トンネルの任意の位置から何回でも分岐シールド機を発進させることができ、発進位置の変更に対応できる分岐シールド機の発進方法を提供する。
【解決手段】鋼製セグメント４で構築された本線トンネル１の外側の地山７に薬剤を注入して地盤改良し、発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面にベース板９を取り付け、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を除去し、ベース板９に筒状の発進金物１３を取り付け、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のスキンプレート２を除去し、これにより露出した地山７と間隔を隔てて型枠１９を発進金物１３に取り付け、型枠１９と地山７との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁２０を構築した後、型枠１９を除去して掘削可能壁２０を露出させ、分岐シールド機２７で掘削可能壁２０を掘り抜くようにした。
【解決手段】鋼製セグメント４で構築された本線トンネル１の外側の地山７に薬剤を注入して地盤改良し、発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面にベース板９を取り付け、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を除去し、ベース板９に筒状の発進金物１３を取り付け、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のスキンプレート２を除去し、これにより露出した地山７と間隔を隔てて型枠１９を発進金物１３に取り付け、型枠１９と地山７との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁２０を構築した後、型枠１９を除去して掘削可能壁２０を露出させ、分岐シールド機２７で掘削可能壁２０を掘り抜くようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法として、分岐シールド機の発進口となる部分が掘削可能な高靱性コンクリート材で形成された特殊セグメントを用いて本線トンネルを構築しておき、その本線トンネルの内部から分岐シールド機を特殊セグメントの掘削可能な高靱性コンクリート材の部分を掘り抜いて発進させる方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６４２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような分岐シールド機の発進方法においては、本線トンネルの分岐シールド機が発進する部分に、予め上記特殊セグメントを組み込んで本線トンネルを構築しておく必要がある。このため、特殊セグメントを用いることなく通常のセグメントのみで本線トンネルを構築してしまった場合や、本線トンネルにおける分岐シールド機の発進位置が本線トンネルの構築時に未定である場合、本線トンネルにおける分岐シールド機の発進位置を当初計画していた位置から変更する場合等、対応できない。
【０００５】
また、分岐シールド機が特殊セグメントの高靱性コンクリート材の部分を切削して発進するため、分岐シールド機のカッタヘッドには鋭利な先行ビットを配置ピッチに配慮して設置し、微速制御して切削を行う必要がある。このため、施工への十分な検討、長期間に亘る施工が必要となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、特殊セグメントを用いる必要がなく、本線トンネルの任意の位置から何回でも分岐シールド機を発進させることができ、発進位置の変更に対応できる分岐シールド機の発進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、スキンプレートの内面にリブが取り付けられた鋼製セグメントを用いて構築された本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法であって、本線トンネルの外側の分岐シールド機が発進する部分の地山に薬剤を注入して地盤改良し、本線トンネルから分岐シールド機が発進する発進口となる部分の周辺の鋼製セグメントの内面にベース板を取り付ける工程と、発進口となる部分の鋼製セグメントのリブ、周方向端板及び軸方向端板を除去する工程とを順不同で行った後、上記ベース板に筒状の発進金物を上記発進口となる部分に合わせて取り付け、発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付け、該型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁を構築した後、型枠を除去して掘削可能壁を露出させ、本線トンネルの内部から分岐シールド機を上記掘削可能壁を掘り抜いて発進させるようにしたものである。
【０００８】
上記発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付ける際、発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山を順次覆うようにして型枠を下部から上部に段階的に発進金物に取り付け、積み上げられた型枠の高さに応じてモルタルを段階的に注入するようにしてもよい。
【０００９】
上記型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入するに先立って、上記発進金物よりも上方のベース板にその内外を連通するエア抜き管を取り付けておき、モルタルの注入に伴って上記空間内の空気を上記エア抜き管を介して排出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る分岐シールド機の発進方法によれば、特殊セグメントを用いる必要がなく、本線トンネルの任意の位置から何回でも分岐シールド機を発進させることができ、発進位置の変更に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分岐シールド機の発進方法が適用される本線トンネルの説明図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図２】上記発進方法の第１工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図３】上記発進方法の第２工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図４】上記発進方法の第３工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図５】上記発進方法の第４工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図６】上記発進方法の第５工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図７】上記発進方法の第６工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図８】上記発進方法の第７工程を示す本線トンネルの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）、図１（ｂ）に、分岐シールド機が発進する本線トンネルを示す。
【００１４】
本線トンネル１は、弧状に湾曲形成されたスキンプレート２の内面にリブ３が取り付けられた鋼製セグメント４を用い、図示しない本線トンネル用のシールド掘進機によって構築される。
【００１５】
鋼製セグメント４は、トンネル断面の円弧に合わせて湾曲形成され地山との境界となるスキンプレート２と、スキンプレート２のトンネル周方向の端部から径方向内方に延出された周方向端板５と、スキンプレート２のトンネル軸方向の端部から径方向内方に延出された軸方向端板６と、スキンプレート２の内面にトンネル周方向に間隔を隔てて複数配設されたリブ３とを有する。
【００１６】
リブ３は、トンネル軸方向前方の軸方向端板６と後方の軸方向端板６とを架け渡すようにして断面逆Ｌ字型に形成されている。これらリブ３の高さと、周方向端板５のトンネル径方向の寸法と、軸方向端板６のトンネル径方向の寸法とは、略等しく設定されている。また、これらスキンプレート２、周方向端板５、軸方向端板６及びリブ３は、鋼製である。
【００１７】
トンネル軸方向に隣接する鋼製セグメント４の軸方向端板６同士は、図示しないボルトナット等の締結具で連結されており、トンネル周方向に隣接する鋼製セグメント４の周方向端板５同士も、図示しないボルトナット等の締結具で連結されている。なお、図１（ａ）にて台形に表示された鋼製セグメント４ａは、１リングの最後に組み付けられるキーセグメントである。
【００１８】
こうして構築された本線トンネル１の内部から分岐シールド機を発進させる方法を述べる。
【００１９】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、先ず、本線トンネル１の外側の分岐シールド機が発進する部分の地山（側部地山）７に薬剤（固化剤）を注入し、地盤改良（ドットで表す）を行う。薬剤の注入は、地上から又は本線トンネル１の内部から、或いはそれら両方から行う。
【００２０】
薬剤注入後、分岐シールド機が発進する発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面に、これを覆うように形成されたベース板（ハッチングで表す）９を溶接により取り付ける。ベース板９は、複数のベース板片９ａからなり、各ベース板片９ａは、夫々、発進口８となる部分のラインを跨ぐように隣接配置され、リブ３の頂部に溶接されると共に、周方向端板５及び軸方向端板６の少なくとも一方の頂部にも溶接される。発進口８となる部分の鉛直方向上方のベース板９には、その内外を連通するエア抜き孔１０が貫通形成されている。
【００２１】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を除去する。詳しくは、発進口８となる部分のラインの内方のリブ３、周方向端板５、軸方向端板６及びベース板９を切断或いは溶断し、撤去する。こうしてリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を撤去して剛性が低下しても、その外側の地山７は地盤改良されて固められているので、発進口８となる部分のスキンプレート２が変形することはない。また、エア抜き孔１０に、エア抜き配管１１を取り付ける。エア抜き配管１１には、開閉弁１２が設けられている。
【００２２】
なお、図３の工程と図２の工程とは、入れ替えてもよい。すなわち、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を、発進口８に合わせて或いは発進口８よりも多少大きめに切断或いは溶断して撤去した後、発進口８の開口縁となる部分が円弧状に形成されたベース板片９ａを、発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面に取り付けても良い。
【００２３】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ベース板９に、筒状の発進金物１３を発進口８となる部分に合わせて取り付ける。発進金物１３は、発進口８となる部分に接続される前筒部１４と、前筒部１４の後端に接続され内周面に環状のシール１５及び軸受１６が設けられた後筒部１７と、後筒部１７の外周に設けられた外筒部１８とを有する。前筒部１４の前端部は、ベース板９の内面に密着するように馬鞍状に形成されており、ベース板９の内面に溶接されている。
【００２４】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のスキンプレート２を除去し、これにより露出した地山７と間隔を隔てて型枠（ハッチングで表す）１９を発進金物１３に取り付ける。そして、型枠１９と地山７との間に形成された空間内に、その上部から本線トンネル１内にてモルタルを注入し、掘削可能壁（ドットで表す）２０を構築していく。
【００２５】
本実施形態では、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２を下部から上部に段階的（例えば３段階）に切断或いは溶断して除去し、段階的な除去に応じて露出する地山７を順次覆うようにして型枠１９を下部から上部に段階的に発進金物１３の前筒部１４の内面に取り付け、型枠１９を積み上げるように取り付ける都度モルタルを段階的に注入していく。
【００２６】
先ず、図５（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の下部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去する。スキンプレート２の除去により地山７が本線トンネル１内に露出するが、この部分の地山は予め地盤改良されているので、水、土砂が本線トンネル１内に噴出することはない。
【００２７】
スキンプレート２の除去により露出した地山７の高さまで型枠１９を設置する。型枠１９は、鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６の頂部に接触するように湾曲された型枠板２１と、型枠板２１の内面に縦横に沿って複数設けられた補強リブ２２とを有し、型枠板２１が地山７とリブ３の高さの間隔を隔てるようにして、発進金物１３の前筒部１４の内面に取り付けられる。具体的には、前筒部１４の内面には基部ブラケット２３が溶接され、型枠板２１の内面には取付ブラケット２４が溶接されており、これらブラケット２３、２４が中間ブラケット２５にボルトナット等の締結具で夫々連結されることで、型枠１９が発進金物１３に取り付けられる。
【００２８】
型枠１９と地山７との間に形成された空間内に、上部からモルタルを注入する。詳しくは、型枠１９と地山７との間には、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間が形成されるので、その空間内に、型枠１９の上端と地山７との間に形成された開口からモルタルを注入する。モルタルは、型枠１９の上端まで注入される。注入されたモルタルは、重力により上記空間における下方のリブ３まで至り、空間内を満し、硬化して掘削可能壁２０となる。
【００２９】
次に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の中央部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去し、同様にして、型枠１９を発進金物１３の前筒部１４に取り付け、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内に、その上部の開口からモルタルを型枠１９の上端まで注入する。注入されたモルタルは、側方に広がり軸方向端板６まで至り、上記空間内を満し、硬化して掘削可能壁２０となる。
【００３０】
その後、図７（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の上部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去し、同様にして、型枠１９を発進金物１３の前筒部１４に取り付ける。この型枠１９の型枠板２１には、それを貫通するように注入管２６が設けられており、この注入管２６を通して、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内に、モルタルを注入する。注入されたモルタルは、その注入圧によって上記空間内の隅々まで行き渡り、空間内の空気が開閉弁１２が開状態となっているエア抜き配管１１から排出される。こうして、空間内にモルタルが充満し、モルタルがエア抜き配管１１から噴出したなら、開閉弁１２を閉じ、モルタルの注入を終了し、注入管２６の開閉弁を閉じる。
【００３１】
以上の作業により、各型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内の隅々にモルタルが行き渡って充填された状態となり、充填されたモルタルが硬化した後、空間内に掘削可能壁２０が形成される。
【００３２】
図８に示すように、全ての型枠１９を除去する。すなわち、図７に示す中間ブラケット２５と基部ブラケット２３とを連結するボルトナット等の締結具を外し、各型枠１９を筒状の発進金物１３の内方にて取り外して撤去する。これにより掘削可能壁２０が本線トンネル１内に露出する。分岐シールド機２７を発進金物１３の内部に挿入し、その分岐シールド機２７を掘削可能壁２０を掘り抜いて発進させる。発進した分岐シールド機２７により、分岐トンネルを本線トンネル１の側部に繋げて構築する。
【００３３】
本実施形態に係る分岐シールド機２７の発進方法による作用効果を述べる。
【００３４】
この分岐シールド機２７の発進方法によれば、鋼製セグメント４のスキンプレート２をモルタルによる掘削可能壁２０に置換するようにしているので、従来例のように発進口８の部分に特殊セグメントを用いて本線トンネル１を構築する必要はなく、本線トンネル１の任意の位置から何回でも分岐シールド機２７を発進させることができ、発進位置の変更にも対応できる。
【００３５】
分岐シールド機２７は、従来例のように高靱性コンクリート材を掘り抜くのではなく、それよりも軟らかいモルタルによる掘削可能壁２０を掘り抜くので、それを切削するためカッタヘッド２８に装着される先行ビットの強度を落として低コスト化を図ることができ、また、掘り抜くための時間も短縮できる。なお、モルタルによる掘削可能壁２０の外側の地山７は薬剤によって地盤改良されて固められているので、その掘削可能壁２０は、高靱性コンクリート材よりは軟らかいとはいえ、土圧等によって破損することはない。
【００３６】
また、この分岐シールド機２７の発進方法によれば、発進口８となる部分の外側の地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去してモルタルによる掘削可能壁２０を構築し、その掘削可能壁２０を分岐シールド機２７で掘り抜くようにしたので、分岐シールド機２７の発進の際の振動等によって地盤改良した地山７が仮に緩んだとしても、その地山７から本線トンネル１内への土砂水の噴発が、モルタルによる掘削可能壁２０によって防止される。
【００３７】
すなわち、地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去し、モルタルによる掘削可能壁２０を構築することなく、そのまま分岐シールド機２７を本線トンネル１内から発進させると、分岐シールド機２７の発進の際の振動等によって地盤改良した地山７が緩む可能性があり、その場合、その地山７から土砂水が本線トンネル１内に噴発する可能性があるが、本実施形態では、かかる土砂水の噴発がモルタルによる掘削可能壁２０によって防止される。
【００３８】
なお、地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去する際に生じる振動等は、分岐シールド機２７の発進の際の振動等に比べると大幅に小さいので、スキンプレート２を切断除去する作業工程において、地盤改良した地山７が緩む可能性は極めて小さい。
【００３９】
また、本実施形態では、発進口８となる部分のスキンプレート２を下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山７を順次覆うようにして型枠１９を下部から上部に段階的に設置し、積み上げられた型枠１９の高さに応じてモルタルによる掘削可能壁２０を段階的に形成するようにしたので、発進口８となる部分にて、スキンプレート２の段階的な除去に応じて部分的に露出した地山７を、その都度型枠１９及びモルタル製の掘削可能壁２０で覆うことができる。
【００４０】
すなわち、発進口８となる部分の地山７のスキンプレート２が除去された部分は、除去の都度速やかに型枠１９及びモルタルで覆われ、同地山のスキンプレート２が除去されていない部分は、そのスキンプレート２で覆われた状態となる（図５、図６参照）。よって、地山７が本線トンネル１内に直接露出する時間を可及的に短くでき、地山７が直接露出することによる不安感を小さくできる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 本線トンネル
２ スキンプレート
３ リブ
４ 鋼製セグメント
５ 周方向端板
６ 軸方向端板
７ 地山
８ 発進口
９ ベース板
１１ エア抜き管
１３ 発進金物
１９ 型枠
２０ 掘削可能壁
２７ 分岐シールド機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法として、分岐シールド機の発進口となる部分が掘削可能な高靱性コンクリート材で形成された特殊セグメントを用いて本線トンネルを構築しておき、その本線トンネルの内部から分岐シールド機を特殊セグメントの掘削可能な高靱性コンクリート材の部分を掘り抜いて発進させる方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６４２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような分岐シールド機の発進方法においては、本線トンネルの分岐シールド機が発進する部分に、予め上記特殊セグメントを組み込んで本線トンネルを構築しておく必要がある。このため、特殊セグメントを用いることなく通常のセグメントのみで本線トンネルを構築してしまった場合や、本線トンネルにおける分岐シールド機の発進位置が本線トンネルの構築時に未定である場合、本線トンネルにおける分岐シールド機の発進位置を当初計画していた位置から変更する場合等、対応できない。
【０００５】
また、分岐シールド機が特殊セグメントの高靱性コンクリート材の部分を切削して発進するため、分岐シールド機のカッタヘッドには鋭利な先行ビットを配置ピッチに配慮して設置し、微速制御して切削を行う必要がある。このため、施工への十分な検討、長期間に亘る施工が必要となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、特殊セグメントを用いる必要がなく、本線トンネルの任意の位置から何回でも分岐シールド機を発進させることができ、発進位置の変更に対応できる分岐シールド機の発進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、スキンプレートの内面にリブが取り付けられた鋼製セグメントを用いて構築された本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法であって、本線トンネルの外側の分岐シールド機が発進する部分の地山に薬剤を注入して地盤改良し、本線トンネルから分岐シールド機が発進する発進口となる部分の周辺の鋼製セグメントの内面にベース板を取り付ける工程と、発進口となる部分の鋼製セグメントのリブ、周方向端板及び軸方向端板を除去する工程とを順不同で行った後、上記ベース板に筒状の発進金物を上記発進口となる部分に合わせて取り付け、発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付け、該型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁を構築した後、型枠を除去して掘削可能壁を露出させ、本線トンネルの内部から分岐シールド機を上記掘削可能壁を掘り抜いて発進させるようにしたものである。
【０００８】
上記発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付ける際、発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山を順次覆うようにして型枠を下部から上部に段階的に発進金物に取り付け、積み上げられた型枠の高さに応じてモルタルを段階的に注入するようにしてもよい。
【０００９】
上記型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入するに先立って、上記発進金物よりも上方のベース板にその内外を連通するエア抜き管を取り付けておき、モルタルの注入に伴って上記空間内の空気を上記エア抜き管を介して排出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る分岐シールド機の発進方法によれば、特殊セグメントを用いる必要がなく、本線トンネルの任意の位置から何回でも分岐シールド機を発進させることができ、発進位置の変更に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分岐シールド機の発進方法が適用される本線トンネルの説明図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図２】上記発進方法の第１工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図３】上記発進方法の第２工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図４】上記発進方法の第３工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図５】上記発進方法の第４工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図６】上記発進方法の第５工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図７】上記発進方法の第６工程を示す説明図であり、（ａ）は本線トンネルの側断面図、（ｂ）は本線トンネルの正面断面図である。
【図８】上記発進方法の第７工程を示す本線トンネルの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）、図１（ｂ）に、分岐シールド機が発進する本線トンネルを示す。
【００１４】
本線トンネル１は、弧状に湾曲形成されたスキンプレート２の内面にリブ３が取り付けられた鋼製セグメント４を用い、図示しない本線トンネル用のシールド掘進機によって構築される。
【００１５】
鋼製セグメント４は、トンネル断面の円弧に合わせて湾曲形成され地山との境界となるスキンプレート２と、スキンプレート２のトンネル周方向の端部から径方向内方に延出された周方向端板５と、スキンプレート２のトンネル軸方向の端部から径方向内方に延出された軸方向端板６と、スキンプレート２の内面にトンネル周方向に間隔を隔てて複数配設されたリブ３とを有する。
【００１６】
リブ３は、トンネル軸方向前方の軸方向端板６と後方の軸方向端板６とを架け渡すようにして断面逆Ｌ字型に形成されている。これらリブ３の高さと、周方向端板５のトンネル径方向の寸法と、軸方向端板６のトンネル径方向の寸法とは、略等しく設定されている。また、これらスキンプレート２、周方向端板５、軸方向端板６及びリブ３は、鋼製である。
【００１７】
トンネル軸方向に隣接する鋼製セグメント４の軸方向端板６同士は、図示しないボルトナット等の締結具で連結されており、トンネル周方向に隣接する鋼製セグメント４の周方向端板５同士も、図示しないボルトナット等の締結具で連結されている。なお、図１（ａ）にて台形に表示された鋼製セグメント４ａは、１リングの最後に組み付けられるキーセグメントである。
【００１８】
こうして構築された本線トンネル１の内部から分岐シールド機を発進させる方法を述べる。
【００１９】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、先ず、本線トンネル１の外側の分岐シールド機が発進する部分の地山（側部地山）７に薬剤（固化剤）を注入し、地盤改良（ドットで表す）を行う。薬剤の注入は、地上から又は本線トンネル１の内部から、或いはそれら両方から行う。
【００２０】
薬剤注入後、分岐シールド機が発進する発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面に、これを覆うように形成されたベース板（ハッチングで表す）９を溶接により取り付ける。ベース板９は、複数のベース板片９ａからなり、各ベース板片９ａは、夫々、発進口８となる部分のラインを跨ぐように隣接配置され、リブ３の頂部に溶接されると共に、周方向端板５及び軸方向端板６の少なくとも一方の頂部にも溶接される。発進口８となる部分の鉛直方向上方のベース板９には、その内外を連通するエア抜き孔１０が貫通形成されている。
【００２１】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を除去する。詳しくは、発進口８となる部分のラインの内方のリブ３、周方向端板５、軸方向端板６及びベース板９を切断或いは溶断し、撤去する。こうしてリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を撤去して剛性が低下しても、その外側の地山７は地盤改良されて固められているので、発進口８となる部分のスキンプレート２が変形することはない。また、エア抜き孔１０に、エア抜き配管１１を取り付ける。エア抜き配管１１には、開閉弁１２が設けられている。
【００２２】
なお、図３の工程と図２の工程とは、入れ替えてもよい。すなわち、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６を、発進口８に合わせて或いは発進口８よりも多少大きめに切断或いは溶断して撤去した後、発進口８の開口縁となる部分が円弧状に形成されたベース板片９ａを、発進口８となる部分の周辺の鋼製セグメント４の内面に取り付けても良い。
【００２３】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ベース板９に、筒状の発進金物１３を発進口８となる部分に合わせて取り付ける。発進金物１３は、発進口８となる部分に接続される前筒部１４と、前筒部１４の後端に接続され内周面に環状のシール１５及び軸受１６が設けられた後筒部１７と、後筒部１７の外周に設けられた外筒部１８とを有する。前筒部１４の前端部は、ベース板９の内面に密着するように馬鞍状に形成されており、ベース板９の内面に溶接されている。
【００２４】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、発進口８となる部分の鋼製セグメント４のスキンプレート２を除去し、これにより露出した地山７と間隔を隔てて型枠（ハッチングで表す）１９を発進金物１３に取り付ける。そして、型枠１９と地山７との間に形成された空間内に、その上部から本線トンネル１内にてモルタルを注入し、掘削可能壁（ドットで表す）２０を構築していく。
【００２５】
本実施形態では、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２を下部から上部に段階的（例えば３段階）に切断或いは溶断して除去し、段階的な除去に応じて露出する地山７を順次覆うようにして型枠１９を下部から上部に段階的に発進金物１３の前筒部１４の内面に取り付け、型枠１９を積み上げるように取り付ける都度モルタルを段階的に注入していく。
【００２６】
先ず、図５（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の下部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去する。スキンプレート２の除去により地山７が本線トンネル１内に露出するが、この部分の地山は予め地盤改良されているので、水、土砂が本線トンネル１内に噴出することはない。
【００２７】
スキンプレート２の除去により露出した地山７の高さまで型枠１９を設置する。型枠１９は、鋼製セグメント４のリブ３、周方向端板５及び軸方向端板６の頂部に接触するように湾曲された型枠板２１と、型枠板２１の内面に縦横に沿って複数設けられた補強リブ２２とを有し、型枠板２１が地山７とリブ３の高さの間隔を隔てるようにして、発進金物１３の前筒部１４の内面に取り付けられる。具体的には、前筒部１４の内面には基部ブラケット２３が溶接され、型枠板２１の内面には取付ブラケット２４が溶接されており、これらブラケット２３、２４が中間ブラケット２５にボルトナット等の締結具で夫々連結されることで、型枠１９が発進金物１３に取り付けられる。
【００２８】
型枠１９と地山７との間に形成された空間内に、上部からモルタルを注入する。詳しくは、型枠１９と地山７との間には、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間が形成されるので、その空間内に、型枠１９の上端と地山７との間に形成された開口からモルタルを注入する。モルタルは、型枠１９の上端まで注入される。注入されたモルタルは、重力により上記空間における下方のリブ３まで至り、空間内を満し、硬化して掘削可能壁２０となる。
【００２９】
次に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の中央部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去し、同様にして、型枠１９を発進金物１３の前筒部１４に取り付け、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内に、その上部の開口からモルタルを型枠１９の上端まで注入する。注入されたモルタルは、側方に広がり軸方向端板６まで至り、上記空間内を満し、硬化して掘削可能壁２０となる。
【００３０】
その後、図７（ａ）（ｂ）に示すように、発進口８となる部分のスキンプレート２の上部の約１／３の部分を切断又は溶断して除去し、同様にして、型枠１９を発進金物１３の前筒部１４に取り付ける。この型枠１９の型枠板２１には、それを貫通するように注入管２６が設けられており、この注入管２６を通して、型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内に、モルタルを注入する。注入されたモルタルは、その注入圧によって上記空間内の隅々まで行き渡り、空間内の空気が開閉弁１２が開状態となっているエア抜き配管１１から排出される。こうして、空間内にモルタルが充満し、モルタルがエア抜き配管１１から噴出したなら、開閉弁１２を閉じ、モルタルの注入を終了し、注入管２６の開閉弁を閉じる。
【００３１】
以上の作業により、各型枠１９、地山７、ベース板９、リブ３、周方向端板５及び軸方向端板６で区画された空間内の隅々にモルタルが行き渡って充填された状態となり、充填されたモルタルが硬化した後、空間内に掘削可能壁２０が形成される。
【００３２】
図８に示すように、全ての型枠１９を除去する。すなわち、図７に示す中間ブラケット２５と基部ブラケット２３とを連結するボルトナット等の締結具を外し、各型枠１９を筒状の発進金物１３の内方にて取り外して撤去する。これにより掘削可能壁２０が本線トンネル１内に露出する。分岐シールド機２７を発進金物１３の内部に挿入し、その分岐シールド機２７を掘削可能壁２０を掘り抜いて発進させる。発進した分岐シールド機２７により、分岐トンネルを本線トンネル１の側部に繋げて構築する。
【００３３】
本実施形態に係る分岐シールド機２７の発進方法による作用効果を述べる。
【００３４】
この分岐シールド機２７の発進方法によれば、鋼製セグメント４のスキンプレート２をモルタルによる掘削可能壁２０に置換するようにしているので、従来例のように発進口８の部分に特殊セグメントを用いて本線トンネル１を構築する必要はなく、本線トンネル１の任意の位置から何回でも分岐シールド機２７を発進させることができ、発進位置の変更にも対応できる。
【００３５】
分岐シールド機２７は、従来例のように高靱性コンクリート材を掘り抜くのではなく、それよりも軟らかいモルタルによる掘削可能壁２０を掘り抜くので、それを切削するためカッタヘッド２８に装着される先行ビットの強度を落として低コスト化を図ることができ、また、掘り抜くための時間も短縮できる。なお、モルタルによる掘削可能壁２０の外側の地山７は薬剤によって地盤改良されて固められているので、その掘削可能壁２０は、高靱性コンクリート材よりは軟らかいとはいえ、土圧等によって破損することはない。
【００３６】
また、この分岐シールド機２７の発進方法によれば、発進口８となる部分の外側の地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去してモルタルによる掘削可能壁２０を構築し、その掘削可能壁２０を分岐シールド機２７で掘り抜くようにしたので、分岐シールド機２７の発進の際の振動等によって地盤改良した地山７が仮に緩んだとしても、その地山７から本線トンネル１内への土砂水の噴発が、モルタルによる掘削可能壁２０によって防止される。
【００３７】
すなわち、地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去し、モルタルによる掘削可能壁２０を構築することなく、そのまま分岐シールド機２７を本線トンネル１内から発進させると、分岐シールド機２７の発進の際の振動等によって地盤改良した地山７が緩む可能性があり、その場合、その地山７から土砂水が本線トンネル１内に噴発する可能性があるが、本実施形態では、かかる土砂水の噴発がモルタルによる掘削可能壁２０によって防止される。
【００３８】
なお、地山７を地盤改良した後にスキンプレート２を切断除去する際に生じる振動等は、分岐シールド機２７の発進の際の振動等に比べると大幅に小さいので、スキンプレート２を切断除去する作業工程において、地盤改良した地山７が緩む可能性は極めて小さい。
【００３９】
また、本実施形態では、発進口８となる部分のスキンプレート２を下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山７を順次覆うようにして型枠１９を下部から上部に段階的に設置し、積み上げられた型枠１９の高さに応じてモルタルによる掘削可能壁２０を段階的に形成するようにしたので、発進口８となる部分にて、スキンプレート２の段階的な除去に応じて部分的に露出した地山７を、その都度型枠１９及びモルタル製の掘削可能壁２０で覆うことができる。
【００４０】
すなわち、発進口８となる部分の地山７のスキンプレート２が除去された部分は、除去の都度速やかに型枠１９及びモルタルで覆われ、同地山のスキンプレート２が除去されていない部分は、そのスキンプレート２で覆われた状態となる（図５、図６参照）。よって、地山７が本線トンネル１内に直接露出する時間を可及的に短くでき、地山７が直接露出することによる不安感を小さくできる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 本線トンネル
２ スキンプレート
３ リブ
４ 鋼製セグメント
５ 周方向端板
６ 軸方向端板
７ 地山
８ 発進口
９ ベース板
１１ エア抜き管
１３ 発進金物
１９ 型枠
２０ 掘削可能壁
２７ 分岐シールド機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートの内面にリブが取り付けられた鋼製セグメントを用いて構築された本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法であって、
本線トンネルの外側の分岐シールド機が発進する部分の地山に薬剤を注入して地盤改良し、
本線トンネルから分岐シールド機が発進する発進口となる部分の周辺の鋼製セグメントの内面にベース板を取り付ける工程と、発進口となる部分の鋼製セグメントのリブ、周方向端板及び軸方向端板を除去する工程とを順不同で行った後、上記ベース板に筒状の発進金物を上記発進口となる部分に合わせて取り付け、
発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付け、該型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁を構築した後、型枠を除去して掘削可能壁を露出させ、
本線トンネルの内部から分岐シールド機を上記掘削可能壁を掘り抜いて発進させるようにした
ことを特徴とする分岐シールド機の発進方法。
【請求項２】
上記発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付ける際、
発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山を順次覆うようにして型枠を下部から上部に段階的に発進金物に取り付け、積み上げられた型枠の高さに応じてモルタルを段階的に注入するようにした請求項１に記載の分岐シールド機の発進方法。
【請求項３】
上記型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入するに先立って、
上記発進金物よりも上方のベース板にその内外を連通するエア抜き管を取り付けておき、モルタルの注入に伴って上記空間内の空気を上記エア抜き管を介して排出するようにした請求項１又は２に記載の分岐シールド機の発進方法。
【請求項１】
スキンプレートの内面にリブが取り付けられた鋼製セグメントを用いて構築された本線トンネルの内部から分岐シールド機を発進させる方法であって、
本線トンネルの外側の分岐シールド機が発進する部分の地山に薬剤を注入して地盤改良し、
本線トンネルから分岐シールド機が発進する発進口となる部分の周辺の鋼製セグメントの内面にベース板を取り付ける工程と、発進口となる部分の鋼製セグメントのリブ、周方向端板及び軸方向端板を除去する工程とを順不同で行った後、上記ベース板に筒状の発進金物を上記発進口となる部分に合わせて取り付け、
発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付け、該型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入して掘削可能壁を構築した後、型枠を除去して掘削可能壁を露出させ、
本線トンネルの内部から分岐シールド機を上記掘削可能壁を掘り抜いて発進させるようにした
ことを特徴とする分岐シールド機の発進方法。
【請求項２】
上記発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを除去し、これにより露出した地山と間隔を隔てて型枠を上記発進金物に取り付ける際、
発進口となる部分の鋼製セグメントのスキンプレートを下部から上部に段階的に除去し、段階的な除去に応じて露出する地山を順次覆うようにして型枠を下部から上部に段階的に発進金物に取り付け、積み上げられた型枠の高さに応じてモルタルを段階的に注入するようにした請求項１に記載の分岐シールド機の発進方法。
【請求項３】
上記型枠と上記地山との間に形成された空間内にモルタルを注入するに先立って、
上記発進金物よりも上方のベース板にその内外を連通するエア抜き管を取り付けておき、モルタルの注入に伴って上記空間内の空気を上記エア抜き管を介して排出するようにした請求項１又は２に記載の分岐シールド機の発進方法。
【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２０１１−１２４１９（Ｐ２０１１−１２４１９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５５９３４（Ｐ２００９−１５５９３４）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１５０１１０）株式会社竹中土木 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１５０１１０）株式会社竹中土木 (101)
【Ｆターム（参考）】
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