掘削機用立坑およびその構築方法
【課題】芯材の引き上げを容易に行える掘削機用立坑およびその構築方法を提供する。
【解決手段】トンネル掘削機２を発進または到達させるための掘削機用立坑１において、鋼製の芯材１１とセメント系硬化体１２とを有する土留壁１０を備えており、トンネル掘削機１の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置Ｐの上方の土留壁１０内には芯材１１を挿通させる鋼管１３が設けられ、鋼管１３に挿通される芯材１１は、その周面が樹脂薄層材２０にて被覆されており、芯材１１が坑口を形成すべき位置Ｐから引き上げ可能に構成されていることを特徴とする。
【解決手段】トンネル掘削機２を発進または到達させるための掘削機用立坑１において、鋼製の芯材１１とセメント系硬化体１２とを有する土留壁１０を備えており、トンネル掘削機１の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置Ｐの上方の土留壁１０内には芯材１１を挿通させる鋼管１３が設けられ、鋼管１３に挿通される芯材１１は、その周面が樹脂薄層材２０にて被覆されており、芯材１１が坑口を形成すべき位置Ｐから引き上げ可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機が発進または到達する掘削機用立坑およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法や推進工法においてトンネル掘削機が発進または到達するための掘削機用立坑は、土留壁にて周囲を囲まれている。土留壁は、鋼製矢板を用いた比較的簡単な構造のものから、ソイルミキシング体などのセメント系硬化体および鋼製の芯材を使用して連壁工法によって構築される強固な構造のものまで、種々のものがあった。
【０００３】
土留壁が連壁工法によって構築された立坑からトンネル掘削機を発進させる際には、発進位置にある土留背面の地山を地盤改良にて止水・補強し、土留壁をはつり、土留芯材をガス溶断して撤去する工法が用いられていた。他方、地山が硬質粘性土や玉礫層で地盤改良が困難な場合、ＮＯＭＳＴ工法（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）やＳＥＷ工法（Shield Earth retaining Wall system）によって土留壁が構築される。これらの工法は、発進口部分の芯材をスチールから切削可能な部材に置き換え、トンネル掘進機によって直接掘削して発進することで、土留背面の地山の地盤改良を不要としている。しかしながら、これらの工法では、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）やガラス繊維をウレタンで固化した材料（ＦＦＵ：Fiber reinforced Foamed Urethane）を芯材に用いているので、非常に高価であり、このことが一般普及の妨げとなっていた。
【０００４】
そこで、掘削の妨げとなる芯材を発進口部分から引き上げることで、トンネル掘削機での土留壁の直接掘削を可能とする工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この工法によれば、上記の工法よりも安価にトンネル掘削機の発進・到達施工を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６２４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された工法では、引き上げられる芯材の表面にグリースやワックス等の絶縁材が塗布されて、コンクリートとの付着力が低減されてはいるものの、大径のトンネル掘削機などでは、芯材とコンクリートとの付着面積が長くなるので、引き上げに多くの手間と時間を要するとともに、大掛かりな設備が必要であるといった問題があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、芯材の引き上げを容易に行える掘削機用立坑およびその構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑において、鋼製の芯材とセメント系硬化体とを有する土留壁を備えており、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方の前記土留壁内には前記芯材を挿通させる鋼管が設けられ、前記鋼管に挿通される前記芯材は、その周面が樹脂薄層材にて被覆されており、前記芯材が前記坑口を形成すべき位置から引き上げ可能に構成されていることを特徴とする掘削機用立坑である。
【０００９】
このような構成によれば、樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、セメント系硬化体との摩擦係数が小さくなり、さらに芯材を囲う鋼管を設けているので、引き上げ作業を容易に行うことができる。また、坑口を形成すべき位置から芯材を引き上げると、坑口位置の土留壁がセメント系硬化体だけとなるので、トンネル掘削機で直接掘削できる。さらに、鋼管内にセメント系硬化体が流入した場合であっても、樹脂薄層材とセメント系硬化体との摩擦係数が小さいので、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記セメント系硬化体は、ソイルミキシング体にて構成されており、前記鋼管内に充填されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、通常のＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法にて耐圧性の高い土留壁を形成することができる。なお、樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、鋼管内にソイルミキシング体が充填されていても、摩擦係数が小さく、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記芯材は、Ｈ型鋼にて構成されており、前記鋼管は、角型鋼管にて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、芯材が土留壁に沿った平面を有するので、支保工を芯材に固定しやすい。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記坑口を形成すべき位置より下部に、鉄筋コンクリート造の構造壁を設けて前記土留壁を補強することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、芯材を引き上げた後も、構造壁によって坑口下方の土留壁の強度を確保でき、側圧（土圧、水圧、上載荷重など）に対抗可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記鋼管に挿通される前記芯材は、前記坑口を形成すべき位置より下部で分離可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、坑口より下方に芯材を残すことができるので、坑口下方の土留壁の強度低下を防止でき、側圧に対抗可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑の構築方法において、前記掘削機用立坑の周縁位置を削孔しながらソイルミキシング体を吐出して混練する削孔混練工程と、ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方部分に、鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、周面が樹脂薄層材にて被覆された芯材を前記鋼管内に挿通し、前記縦孔の底部まで前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、を備えたことを特徴とする掘削機用立坑の構築方法である。
【００１９】
このような方法によれば、鋼管を設けているので、芯材を引き上げやすく、芯材を取り除いた坑口位置をトンネル掘削機で直接掘削できる。樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、ソイルミキシング体との摩擦係数が小さく、ソイルミキシング体が鋼管内に充填された状態でも引き上げ作業を容易に行うことができる。ソイルミキシング体を利用してＳＭＷ工法で土留壁を形成するので耐圧性の高い土留壁を形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る掘削機用立坑およびその構築方法によれば、土留壁内の芯材の引き上げを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を示した水平方向断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を示した垂直方向断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を示した垂直方向断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を坑内から見た正面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑の芯材を引き上げる状態を示した垂直方向断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑の芯材を引き上げる状態を示した正面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑からトンネル掘削機が発進する状態を示した垂直方向断面図である。
【図８】芯材に樹脂薄層材を被覆する工程を示した斜視図である。
【図９】芯材に樹脂薄層材を被覆した状態を示した斜視図である。
【図１０】芯材および樹脂薄層材を示した断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を示した垂直方向断面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を坑内から見た正面図である。
【図１３】芯材の分離部分を示した図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】芯材の分離部分を示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を、添付した図面を参照しながら説明する。本実施形態では、掘削機用立坑を発進立坑として利用する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すように、掘削機用立坑１は、矩形形状に配置された土留壁１０を備えている。土留壁１０は、鋼製の芯材１１とセメント系硬化体１２と鋼管１３とを備えて構成されている。土留壁１０は、ＳＭＷ工法にて構築されたものであり、セメント系硬化体１２は、ソイルミキシング体にて構成されている。セメント系硬化体１２は、オーガーによって並列して削孔された縦孔内に吐出・充填されて混練される。
【００２４】
芯材１１は、Ｈ型鋼にて構成されており、セメント系硬化体１２内に、上下方向に延在
して設けられている。芯材１１は、掘削機用立坑１の全周に渡って、所定ピッチで配置されている。芯材１１は、セメント系硬化体１２が硬化する前に、セメント系硬化体１２内に挿入される。なお、芯材１１は、Ｈ型鋼に限定されるものではなく、必要な強度を有していれば、丸鋼管、角形鋼管やＩ型鋼など他の鋼材であってもよい。
【００２５】
鋼管１３は、芯材１１の外周を取り囲める内周形状を有している。本実施形態の鋼管１３は、角形鋼管にて構成されている。図４に示すように、鋼管１３は、トンネル掘削機２の発進位置となる坑口を形成すべき位置Ｐ（以下、「坑口位置Ｐ」という場合がある）の上方の土留壁１０内に設けられている。鋼管１３の下端は、坑口位置Ｐに入り込まない位置に配置されている。坑口は正面視円形であるので、その上方に配置される鋼管１３，１３…の下端部は、坑口の上端面に沿って配置されている。つまり、坑口位置Ｐの土留壁１０には、芯材１１とセメント系硬化体１２のみで構成されている。なお、本実施形態では、円形の坑口に合わせて、鋼管１３，１３…の下端部が段差状に配置されているが、鋼管１３，１３…の下端部の配置形状は、坑口の形状に応じて決定される。例えば、坑口が正面視矩形の場合は、鋼管の下端部は、直線状に配置される。
【００２６】
トンネル掘削機２の発進時には、図３および図４に示すように、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０が形成される。本実施形態の発進エントランス３０は、正面視円形の発進用開口部３２を備えた構造壁３１にて構成されている。構造壁３１は、鉄筋コンクリート造である。発進用開口部３２には、リング状の枠部材３３が設けられている。構造壁３１は、少なくとも発進用開口部３２の下部に形成される（本実施形態では、発進用開口部３２を囲んで矩形形状に形成される（図４参照））。構造壁３１は、土留壁１０の坑内側に配置され、土留壁１０に構造的に固定して付設される。構造壁３１は、土留壁１０から芯材１１を引き上げた後のセメント系硬化体１２のみの状態の土留壁１０を補強する役目を有しており、その土留壁１０と合わさって側圧に対抗できる強度となるように構成されている。
【００２７】
鋼管１３に挿通される芯材１１は、図８に示すように、芯材１１の周面が樹脂薄層材２０にて被覆されている。樹脂薄層材２０は、ソイルミキシング体に対して摩擦抵抗の小さい樹脂（例えば、ポリプロピレンなど）からなり、芯材１１の表面に追従可能な薄板状に形成されている。樹脂薄層材２０は、芯材１１の表面全体を被覆している。樹脂薄層材２０は、芯材１１の軸方向に沿って複数継ぎ合わされている。芯材１１の軸方向に隣り合う樹脂薄層材２０，２０同士の継ぎ目では、樹脂薄層材２０の裏面（芯材に対向する面）が両面テープ２２によって芯材１１に固着されている。継ぎ目は片面テープ２３によって被覆されている。片面テープ２３は、隣り合う樹脂薄層材２０，２０の表面（外側を向く面）に固着されている。なお、両面テープ２２に代えて、接着剤等を用いて芯材１１と樹脂薄層材２０とを固着させてもよい。
【００２８】
図９および図１０に示すように、樹脂薄層材２０は、芯材１１の周面の上半分（一方のフランジ側）を被覆する第一被膜材２０ａと、芯材１１の周面の下半分（他方のフランジ側）を被覆する第二被膜材２０ｂとから構成されている。第一被膜材２０ａと第二被膜材２０ｂは、板状部材を芯材１１の周面に沿って折曲させて形成されている。第一被膜材２０ａは、片面テープ２４ａによって芯材１１のウェブに固着され、第二被膜材２０ｂは、片面テープ２４ｂによって第一被膜材２０ａに固着されている。第一被膜材２０ａと第二被膜材２０ｂの継ぎ目には、片面テープ２５（図８参照）が、片面テープ２４ａ，２４ｂを被覆するように貼り付けられている。
【００２９】
また、図８および図９に示すように、隣り合う樹脂薄層材２０，２０の継ぎ目の両側には、貫通孔２６，２６が複数形成されている。また、両面テープ２２と芯材１１には、貫通孔２６，２６と対応する位置にそれぞれ貫通孔（図示せず）が形成されている。樹脂薄層材２０の貫通孔２６，２６、両面テープの貫通孔および芯材の貫通孔には、結束紐２７（図８参照）が通されている。この結束紐２７は片面テープ２３を跨いで隣り合う樹脂薄層材２０，２０を結束している。
【００３０】
図１および図２に示すように、掘削機用立坑１の上部には、腹起こし４０や切梁４１などの支保工が設けられている。図２に示すように、支保工を支持するブラケット４３は、坑口位置Ｐの上方では鋼管１３に固定されている。鋼管１３が配置されていない他の部分では、ブラケット４３は芯材１１に固定されている。
【００３１】
次に、添付した図面を参照しながら、以上のような構成の掘削機用立坑１の構築方法とこの掘削機用立坑１からのトンネル掘削機２の発進工程を説明しながら、適宜作用効果を説明する。
【００３２】
掘削機用立坑１を構築するに際しては、まず、ＳＭＷ工法にて土留壁１０を構築する。図１および図２に示すように、掘削機用立坑１の周縁の土留壁１０の構築位置にオーガー（図示せず）をセットし、オーガーで削孔しつつセメント系硬化体１２（ソイルミキシング体）を縦孔内に吐出しながら混練する。縦孔が所定深さまで削孔されたなら、オーガーを昇降させてソイルミキシング体をさらに混練する（削孔混練工程）。縦孔は順次連設して、掘削機用立坑１の周囲を囲うように形成する。
【００３３】
削孔混練工程の完了後、あるいは削孔混練工程と並行して、ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、坑口位置Ｐの上方部分に、鋼管１３を挿入する（鋼管挿入工程）。鋼管１３は、坑口位置Ｐにかからない位置に挿入する。鋼管１３の上端部は、縦孔の開口縁部に仮支持される。
【００３４】
その後、図２に示すように、周面が樹脂薄層材２０にて被覆された芯材１１を、鋼管１３内に挿通し、縦孔の底部（掘削機用立坑１の底部より深い位置）まで挿入する（芯材挿入工程）。芯材１１の上部は鋼管１３内に挿入された状態となり、芯材１１の下部は鋼管１３の下端から突出した状態となる。なお、鋼管１３内がソイルミキシング体で満たされているので、芯材１１の周囲にソイルミキシング体が存在する状態となる。鋼管１３への芯材１１の挿入と同時にまたは前後して、鋼管１３が配置されていない他の部分にも、芯材１１を挿入する。この芯材１１には、樹脂薄層材を被覆する必要はない。
【００３５】
ソイルミキシング体が硬化した後に、土留壁１０の内側を上部から開削して、掘削機用立坑１を形成する。このとき掘削機用立坑１の上部内側に、支保工を固定する。支保工を支持するブラケット４３は、坑口位置Ｐの上方では鋼管１３に固定し、鋼管１３が配置されていない他の部分では芯材１１に固定する。
【００３６】
掘削機用立坑１が完成したならば、底部にトンネル掘削機２と反力受け３を設置するとともに、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０を形成する。発進エントランス３０を形成するには、図３および図４に示すように、坑口位置Ｐの坑内側にリング状の枠部材３３を設け、その周囲に鉄筋コンクリート造の構造壁３１を構築すればよい。
【００３７】
発進エントランス３０が完成したならば、図３に示すように、トンネル掘削機２を前進させて、カッターフェイスを発進エントランス３０の発進用開口部３２の枠部材３３の内側に挿入させる。このとき、トンネル掘削機２の外周部は、枠部材３３の内側に設けられたエントランスシールが周接する。
【００３８】
次に、発進用開口部３２の内側（坑口位置Ｐとカッタフェイスの間）に、土砂や軟質粘度からなる塑性体３５を充填して、坑口位置Ｐの内側の圧力を順次高める。そして内側の圧力が、土留壁１０の外側の地山の土圧と同等になるまで塑性体３５を充填する。
【００３９】
土留壁１０の外側の地山の土圧と塑性体３５の圧力が同等となった後、図５および図６に示すように、地上から鋼管１３を挿通している芯材１１を引き上げる。このとき、引き抜かれる芯材１１は、樹脂薄層材２０にて被覆されているので、周囲に存在するソイルミキシング体に対して摩擦抵抗が小さい。これによって、小さい引上げ力で芯材１１を引き上げることができ、引き上げ作業を容易に行うことができる。また、芯材１１が鋼管１３に挿通されているので、芯材１１の周囲のソイルミキシング体が少なく、芯材１１に掛かる押圧力が小さくなるので、芯材１１のソイルミキシング体に対する摩擦抵抗がより一層小さくなる。さらには、鋼管１３が芯材１１の引抜き方向のガイドの役目も果たす。芯材１１は、その下端が鋼管１３の下端よりも上方に位置するまで引き上げる。なお、芯材１１は、全体を鋼管１３から引き上げて抜いてもよい。
【００４０】
このとき、支保工は、鋼管１３に固定されたブラケット４３に固定されているので、芯材１１の引上げ作業の影響を受けない。すなわち、芯材１１を引き上げても、その外側の鋼管１３は、ソイルミキシング体に固定された状態であるので、ブラケット４３は一定位置を保つ。したがって、腹起こし４０や切梁４１の安定を損なうことなく、土留壁１０が確実に支持された状態で、芯材１１の引上げを行うことができる。
【００４１】
また、坑口位置Ｐでは、芯材１１が引き上げられて土留壁１０として強度が低下するが、内側に塑性体３５を充填することで地山の土圧と、圧力を均等にしてバランスさせているので、土留壁１０に過度の曲げ応力が掛かるのを防いでいる。
【００４２】
さらに、坑口位置Ｐの下方においては、芯材１１が引き上げられて土留壁１０自体の強度が低下するが、発進エントランス３０の構造壁３１が土留壁１０と一体形成されているので、側圧に対抗することができる。
【００４３】
次に、図７に示すように、カッタ２ａを回転させながらトンネル掘削機２を発進させる。カッタ２ａは、坑口位置Ｐの土留壁１０を切削した後、地山内に発進する。このとき、トンネル掘削機２の前方の土留壁１０には、芯材１１が存在せずソイルミキシング体だけであるので、カッタ２ａを傷めることなく容易に切削することができる。また、このような掘削機用立坑１によれば、従来のＮＯＭＳＴ工法やＳＥＷ工法のような特殊な材料は用いないので、前記工法と比較して、施工費用を削減することができる。さらに、従来の地盤改良や土留壁のはつりを行っていた工法と比較しても、施工費用および手間を削減することができる。
【００４４】
次に本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑を、図１１乃至図１４を参照しながら説明する。第一実施形態の掘削機用立坑１では、坑口位置Ｐの下方で、構造壁３１を土留壁１０に付設することで、側圧に対抗していたのに対して、第二実施形態の掘削機用立坑１では、坑口位置Ｐの下方の土留壁１０に芯材１１ａの一部を残すことで、側圧に対抗するようになっている。
【００４５】
つまり、第二実施形態に係る掘削機用立坑１では、鋼管１３に挿通される芯材１１ａが、坑口位置Ｐより下方で分離可能に構成されている。図１３に示すように、芯材１１ａは、下側芯材５１と、上側芯材５５と、継手函体５８とを備えて構成されている。下側芯材５１は、坑口位置Ｐより下方に位置しており、分離後は、土留壁１０の下部に残置される部分である。上側芯材５５は、下側芯材５１の上側に位置し、下側芯材５１の上端に分離可能に噛合している。継手函体５８は、筒状に形成されており、上側芯材５５と下側芯材５１の継手部分を外周側から覆う。
【００４６】
図１３および図１４に示すように、下側芯材５１のウェブ５１ａの上端には、せん断抵抗部の一部を構成する凹部５２が形成されている。ウェブ５１ａの表裏両側には、凹部５２を挟んで対となるせん断キー５３，５３が固定されている。下側芯材５１のフランジ５１ｂには、複数のボルト貫通孔５４が形成されている。
【００４７】
一方、上側芯材５５のウェブ５５ａの下端には、せん断抵抗部の一部を構成する凸部５６が形成されている。凸部５６は、下側芯材５１の凹部５２に噛合する形状を呈しており、凹部５２と凸部５６が噛み合うことで、下側芯材５１と上側芯材５５の接合部にかかるせん断応力（ウェブ５１ａ，５５ａの高さ方向にかかるせん断応力）に対抗するようになっている。なお、下側芯材５１と上側芯材５５の接合部にかかるウェブ５１ａ，５５ａの厚さ方向にかかるせん断応力に対しては、せん断キー５３，５３が対抗する。上側芯材５５のフランジ５５ｂには、複数のボルト貫通孔５７が形成されている。
【００４８】
継手函体５８は、下側芯材５１と上側芯材５５を挿入可能な角筒形状を呈している。継手函体５８には、複数のボルト貫通孔５９が形成されている。ボルト貫通孔５９は、ボルト貫通孔５４，５７に対応する位置に形成されている。
【００４９】
下側芯材５１と上側芯材５５を接合する際には、まず、下側芯材５１の上端に継手函体５８を被せ、ボルト６０を、ボルト貫通孔５４，５９に貫通させて、ナット６１を締め付けて固定する。その後、継手函体５８の上方から上側芯材５５の下端部を挿入して、上側芯材５５の凸部５６を、下側芯材５１の凹部５２に噛合させる。上側芯材５５は、樹脂薄層材２０によって被覆されている。なお、樹脂薄層材２０は、継手函体５８に挿入される部分には設けられていない。
【００５０】
その後、上側芯材５５のボルト貫通孔５７間に鞘管６３を設置するとともに、貫通ボルト６２を、ボルト貫通孔５７，５９および鞘管６３に挿通し、ナット６１を締め付けて固定する。ナット６１は、締め付けた後に、継手函体５８に溶接固定する。芯材１１ａをソイルミキシング体内に挿入するときは、貫通ボルト６２の頭部が坑内側に位置するように芯材１１ａの向きを調整する。
【００５１】
第二実施形態の掘削機用立坑１を構築したら、図１１および図１２に示すように、掘削機用立坑１の底部にトンネル掘削機２と反力受け３（図１１に図示）を設置するとともに、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０ａを形成する。発進エントランス３０ａは、坑口位置Ｐの周囲に設けられたリング状の枠部材３３を備えている。枠部材３３の内側に発進用開口部３２が形成されている。本実施形態では、第一実施形態の構造壁は設けられていない。
【００５２】
発進エントランス３０が完成したならば、図１１に示すように、トンネル掘削機２を前進させて、カッターフェイスを発進エントランス３０の発進用開口部３２の枠部材３３の内側に挿入させる。
【００５３】
次に、発進用開口部３２の内側に、土砂や軟質粘度からなる塑性体３５を充填して、坑口位置Ｐの内側の圧力を順次高める。内側の圧力が、土留壁１０の外側の地山の土圧と同等になるまで塑性体３５を充填したならば、坑内側から、土留壁１０のソイルミキシング体をはつって、貫通ボルト６２の頭部を露出させ、回転させながら引き抜く。このとき、ナット６１が継手函体５８に溶接固定されているので、坑内側から貫通ボルト６２を回転させるだけで、ナット６１と貫通ボルト６２の締付けが解除される。そして、貫通ボルト６２の胴部は鞘管６３内に挿入されているので、貫通ボルト６２を坑内側へ容易に引き抜くことができる。
【００５４】
その後、地上から鋼管１３を挿通している芯材１１ａの上側芯材５５を引き上げる。このとき、引き抜かれる上側芯材５５は、樹脂薄層材２０にて被覆されているので、周囲に存在するソイルミキシング体に対して摩擦抵抗が小さい。これによって、小さい引上げ力で上側芯材５５を引き上げることができ、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００５５】
また、坑口位置Ｐでは、上側芯材５５が引き上げられて土留壁１０の強度が低下するが、内側に塑性体３５を充填して、地山の土圧と均等にしてバランスさせているので、土留壁１０に過度の曲げ応力が掛かることはない。
【００５６】
さらに、坑口位置Ｐの下方では、芯材１１ａの下側芯材５１が残置されているので、土留壁１０は、十分な強度を備えており、側圧に対抗することができる。
【００５７】
その後、カッタ２ａを回転させながらトンネル掘削機２を発進させる。カッタ２ａは、坑口位置Ｐの土留壁１０を切削した後、地山内に発進する。このとき、トンネル掘削機２の前方の土留壁１０には、芯材１１ａ（上側芯材５５）が存在せずソイルミキシング体だけであるので、カッタ２ａを傷めることなく容易に切削することができる。また、このような掘削機用立坑１によれば、従来のＮＯＭＳＴ工法やＳＥＷ工法と比較して、施工費用を大幅に削減することができる。さらに、従来の地盤改良や土留壁のはつりを行っていた工法と比較しても、施工費用および手間を大幅に削減することができる。
【００５８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態において、掘削機用立坑１は、発進立坑として利用した場合を例に挙げて説明したが、到達立坑としても利用可能である。
【００５９】
また、前記実施形態に係る掘削機用立坑１は、矩形の平面形状を呈しているが、これに限定されるものではなく、一部あるいは全体が円弧状になった形状であってもよい。さらに、前記実施形態では、トンネル掘削機２は断面円形であるが、この形状に限定されるものではなく、矩形形状や楕円形状等、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ 掘削機用立坑
２ トンネル掘削機
１０ 土留壁
１１ 芯材
１２ セメント系硬化体（ソイルミキシング体）
１３ 鋼管
２０ 樹脂薄層材
Ｐ 坑口位置
１１ａ 芯材
５１ 下側芯材
５５ 上側芯材
５８ 継手函体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機が発進または到達する掘削機用立坑およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法や推進工法においてトンネル掘削機が発進または到達するための掘削機用立坑は、土留壁にて周囲を囲まれている。土留壁は、鋼製矢板を用いた比較的簡単な構造のものから、ソイルミキシング体などのセメント系硬化体および鋼製の芯材を使用して連壁工法によって構築される強固な構造のものまで、種々のものがあった。
【０００３】
土留壁が連壁工法によって構築された立坑からトンネル掘削機を発進させる際には、発進位置にある土留背面の地山を地盤改良にて止水・補強し、土留壁をはつり、土留芯材をガス溶断して撤去する工法が用いられていた。他方、地山が硬質粘性土や玉礫層で地盤改良が困難な場合、ＮＯＭＳＴ工法（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）やＳＥＷ工法（Shield Earth retaining Wall system）によって土留壁が構築される。これらの工法は、発進口部分の芯材をスチールから切削可能な部材に置き換え、トンネル掘進機によって直接掘削して発進することで、土留背面の地山の地盤改良を不要としている。しかしながら、これらの工法では、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）やガラス繊維をウレタンで固化した材料（ＦＦＵ：Fiber reinforced Foamed Urethane）を芯材に用いているので、非常に高価であり、このことが一般普及の妨げとなっていた。
【０００４】
そこで、掘削の妨げとなる芯材を発進口部分から引き上げることで、トンネル掘削機での土留壁の直接掘削を可能とする工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この工法によれば、上記の工法よりも安価にトンネル掘削機の発進・到達施工を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６２４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された工法では、引き上げられる芯材の表面にグリースやワックス等の絶縁材が塗布されて、コンクリートとの付着力が低減されてはいるものの、大径のトンネル掘削機などでは、芯材とコンクリートとの付着面積が長くなるので、引き上げに多くの手間と時間を要するとともに、大掛かりな設備が必要であるといった問題があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、芯材の引き上げを容易に行える掘削機用立坑およびその構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑において、鋼製の芯材とセメント系硬化体とを有する土留壁を備えており、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方の前記土留壁内には前記芯材を挿通させる鋼管が設けられ、前記鋼管に挿通される前記芯材は、その周面が樹脂薄層材にて被覆されており、前記芯材が前記坑口を形成すべき位置から引き上げ可能に構成されていることを特徴とする掘削機用立坑である。
【０００９】
このような構成によれば、樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、セメント系硬化体との摩擦係数が小さくなり、さらに芯材を囲う鋼管を設けているので、引き上げ作業を容易に行うことができる。また、坑口を形成すべき位置から芯材を引き上げると、坑口位置の土留壁がセメント系硬化体だけとなるので、トンネル掘削機で直接掘削できる。さらに、鋼管内にセメント系硬化体が流入した場合であっても、樹脂薄層材とセメント系硬化体との摩擦係数が小さいので、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記セメント系硬化体は、ソイルミキシング体にて構成されており、前記鋼管内に充填されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、通常のＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法にて耐圧性の高い土留壁を形成することができる。なお、樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、鋼管内にソイルミキシング体が充填されていても、摩擦係数が小さく、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記芯材は、Ｈ型鋼にて構成されており、前記鋼管は、角型鋼管にて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、芯材が土留壁に沿った平面を有するので、支保工を芯材に固定しやすい。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記坑口を形成すべき位置より下部に、鉄筋コンクリート造の構造壁を設けて前記土留壁を補強することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、芯材を引き上げた後も、構造壁によって坑口下方の土留壁の強度を確保でき、側圧（土圧、水圧、上載荷重など）に対抗可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記鋼管に挿通される前記芯材は、前記坑口を形成すべき位置より下部で分離可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、坑口より下方に芯材を残すことができるので、坑口下方の土留壁の強度低下を防止でき、側圧に対抗可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑の構築方法において、前記掘削機用立坑の周縁位置を削孔しながらソイルミキシング体を吐出して混練する削孔混練工程と、ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方部分に、鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、周面が樹脂薄層材にて被覆された芯材を前記鋼管内に挿通し、前記縦孔の底部まで前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、を備えたことを特徴とする掘削機用立坑の構築方法である。
【００１９】
このような方法によれば、鋼管を設けているので、芯材を引き上げやすく、芯材を取り除いた坑口位置をトンネル掘削機で直接掘削できる。樹脂薄層材で芯材を被覆しているので、ソイルミキシング体との摩擦係数が小さく、ソイルミキシング体が鋼管内に充填された状態でも引き上げ作業を容易に行うことができる。ソイルミキシング体を利用してＳＭＷ工法で土留壁を形成するので耐圧性の高い土留壁を形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る掘削機用立坑およびその構築方法によれば、土留壁内の芯材の引き上げを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を示した水平方向断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を示した垂直方向断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を示した垂直方向断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を坑内から見た正面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑の芯材を引き上げる状態を示した垂直方向断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑の芯材を引き上げる状態を示した正面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑からトンネル掘削機が発進する状態を示した垂直方向断面図である。
【図８】芯材に樹脂薄層材を被覆する工程を示した斜視図である。
【図９】芯材に樹脂薄層材を被覆した状態を示した斜視図である。
【図１０】芯材および樹脂薄層材を示した断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を示した垂直方向断面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑に発進エントランスを設けた状態を坑内から見た正面図である。
【図１３】芯材の分離部分を示した図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】芯材の分離部分を示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第一実施形態に係る掘削機用立坑を、添付した図面を参照しながら説明する。本実施形態では、掘削機用立坑を発進立坑として利用する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すように、掘削機用立坑１は、矩形形状に配置された土留壁１０を備えている。土留壁１０は、鋼製の芯材１１とセメント系硬化体１２と鋼管１３とを備えて構成されている。土留壁１０は、ＳＭＷ工法にて構築されたものであり、セメント系硬化体１２は、ソイルミキシング体にて構成されている。セメント系硬化体１２は、オーガーによって並列して削孔された縦孔内に吐出・充填されて混練される。
【００２４】
芯材１１は、Ｈ型鋼にて構成されており、セメント系硬化体１２内に、上下方向に延在
して設けられている。芯材１１は、掘削機用立坑１の全周に渡って、所定ピッチで配置されている。芯材１１は、セメント系硬化体１２が硬化する前に、セメント系硬化体１２内に挿入される。なお、芯材１１は、Ｈ型鋼に限定されるものではなく、必要な強度を有していれば、丸鋼管、角形鋼管やＩ型鋼など他の鋼材であってもよい。
【００２５】
鋼管１３は、芯材１１の外周を取り囲める内周形状を有している。本実施形態の鋼管１３は、角形鋼管にて構成されている。図４に示すように、鋼管１３は、トンネル掘削機２の発進位置となる坑口を形成すべき位置Ｐ（以下、「坑口位置Ｐ」という場合がある）の上方の土留壁１０内に設けられている。鋼管１３の下端は、坑口位置Ｐに入り込まない位置に配置されている。坑口は正面視円形であるので、その上方に配置される鋼管１３，１３…の下端部は、坑口の上端面に沿って配置されている。つまり、坑口位置Ｐの土留壁１０には、芯材１１とセメント系硬化体１２のみで構成されている。なお、本実施形態では、円形の坑口に合わせて、鋼管１３，１３…の下端部が段差状に配置されているが、鋼管１３，１３…の下端部の配置形状は、坑口の形状に応じて決定される。例えば、坑口が正面視矩形の場合は、鋼管の下端部は、直線状に配置される。
【００２６】
トンネル掘削機２の発進時には、図３および図４に示すように、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０が形成される。本実施形態の発進エントランス３０は、正面視円形の発進用開口部３２を備えた構造壁３１にて構成されている。構造壁３１は、鉄筋コンクリート造である。発進用開口部３２には、リング状の枠部材３３が設けられている。構造壁３１は、少なくとも発進用開口部３２の下部に形成される（本実施形態では、発進用開口部３２を囲んで矩形形状に形成される（図４参照））。構造壁３１は、土留壁１０の坑内側に配置され、土留壁１０に構造的に固定して付設される。構造壁３１は、土留壁１０から芯材１１を引き上げた後のセメント系硬化体１２のみの状態の土留壁１０を補強する役目を有しており、その土留壁１０と合わさって側圧に対抗できる強度となるように構成されている。
【００２７】
鋼管１３に挿通される芯材１１は、図８に示すように、芯材１１の周面が樹脂薄層材２０にて被覆されている。樹脂薄層材２０は、ソイルミキシング体に対して摩擦抵抗の小さい樹脂（例えば、ポリプロピレンなど）からなり、芯材１１の表面に追従可能な薄板状に形成されている。樹脂薄層材２０は、芯材１１の表面全体を被覆している。樹脂薄層材２０は、芯材１１の軸方向に沿って複数継ぎ合わされている。芯材１１の軸方向に隣り合う樹脂薄層材２０，２０同士の継ぎ目では、樹脂薄層材２０の裏面（芯材に対向する面）が両面テープ２２によって芯材１１に固着されている。継ぎ目は片面テープ２３によって被覆されている。片面テープ２３は、隣り合う樹脂薄層材２０，２０の表面（外側を向く面）に固着されている。なお、両面テープ２２に代えて、接着剤等を用いて芯材１１と樹脂薄層材２０とを固着させてもよい。
【００２８】
図９および図１０に示すように、樹脂薄層材２０は、芯材１１の周面の上半分（一方のフランジ側）を被覆する第一被膜材２０ａと、芯材１１の周面の下半分（他方のフランジ側）を被覆する第二被膜材２０ｂとから構成されている。第一被膜材２０ａと第二被膜材２０ｂは、板状部材を芯材１１の周面に沿って折曲させて形成されている。第一被膜材２０ａは、片面テープ２４ａによって芯材１１のウェブに固着され、第二被膜材２０ｂは、片面テープ２４ｂによって第一被膜材２０ａに固着されている。第一被膜材２０ａと第二被膜材２０ｂの継ぎ目には、片面テープ２５（図８参照）が、片面テープ２４ａ，２４ｂを被覆するように貼り付けられている。
【００２９】
また、図８および図９に示すように、隣り合う樹脂薄層材２０，２０の継ぎ目の両側には、貫通孔２６，２６が複数形成されている。また、両面テープ２２と芯材１１には、貫通孔２６，２６と対応する位置にそれぞれ貫通孔（図示せず）が形成されている。樹脂薄層材２０の貫通孔２６，２６、両面テープの貫通孔および芯材の貫通孔には、結束紐２７（図８参照）が通されている。この結束紐２７は片面テープ２３を跨いで隣り合う樹脂薄層材２０，２０を結束している。
【００３０】
図１および図２に示すように、掘削機用立坑１の上部には、腹起こし４０や切梁４１などの支保工が設けられている。図２に示すように、支保工を支持するブラケット４３は、坑口位置Ｐの上方では鋼管１３に固定されている。鋼管１３が配置されていない他の部分では、ブラケット４３は芯材１１に固定されている。
【００３１】
次に、添付した図面を参照しながら、以上のような構成の掘削機用立坑１の構築方法とこの掘削機用立坑１からのトンネル掘削機２の発進工程を説明しながら、適宜作用効果を説明する。
【００３２】
掘削機用立坑１を構築するに際しては、まず、ＳＭＷ工法にて土留壁１０を構築する。図１および図２に示すように、掘削機用立坑１の周縁の土留壁１０の構築位置にオーガー（図示せず）をセットし、オーガーで削孔しつつセメント系硬化体１２（ソイルミキシング体）を縦孔内に吐出しながら混練する。縦孔が所定深さまで削孔されたなら、オーガーを昇降させてソイルミキシング体をさらに混練する（削孔混練工程）。縦孔は順次連設して、掘削機用立坑１の周囲を囲うように形成する。
【００３３】
削孔混練工程の完了後、あるいは削孔混練工程と並行して、ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、坑口位置Ｐの上方部分に、鋼管１３を挿入する（鋼管挿入工程）。鋼管１３は、坑口位置Ｐにかからない位置に挿入する。鋼管１３の上端部は、縦孔の開口縁部に仮支持される。
【００３４】
その後、図２に示すように、周面が樹脂薄層材２０にて被覆された芯材１１を、鋼管１３内に挿通し、縦孔の底部（掘削機用立坑１の底部より深い位置）まで挿入する（芯材挿入工程）。芯材１１の上部は鋼管１３内に挿入された状態となり、芯材１１の下部は鋼管１３の下端から突出した状態となる。なお、鋼管１３内がソイルミキシング体で満たされているので、芯材１１の周囲にソイルミキシング体が存在する状態となる。鋼管１３への芯材１１の挿入と同時にまたは前後して、鋼管１３が配置されていない他の部分にも、芯材１１を挿入する。この芯材１１には、樹脂薄層材を被覆する必要はない。
【００３５】
ソイルミキシング体が硬化した後に、土留壁１０の内側を上部から開削して、掘削機用立坑１を形成する。このとき掘削機用立坑１の上部内側に、支保工を固定する。支保工を支持するブラケット４３は、坑口位置Ｐの上方では鋼管１３に固定し、鋼管１３が配置されていない他の部分では芯材１１に固定する。
【００３６】
掘削機用立坑１が完成したならば、底部にトンネル掘削機２と反力受け３を設置するとともに、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０を形成する。発進エントランス３０を形成するには、図３および図４に示すように、坑口位置Ｐの坑内側にリング状の枠部材３３を設け、その周囲に鉄筋コンクリート造の構造壁３１を構築すればよい。
【００３７】
発進エントランス３０が完成したならば、図３に示すように、トンネル掘削機２を前進させて、カッターフェイスを発進エントランス３０の発進用開口部３２の枠部材３３の内側に挿入させる。このとき、トンネル掘削機２の外周部は、枠部材３３の内側に設けられたエントランスシールが周接する。
【００３８】
次に、発進用開口部３２の内側（坑口位置Ｐとカッタフェイスの間）に、土砂や軟質粘度からなる塑性体３５を充填して、坑口位置Ｐの内側の圧力を順次高める。そして内側の圧力が、土留壁１０の外側の地山の土圧と同等になるまで塑性体３５を充填する。
【００３９】
土留壁１０の外側の地山の土圧と塑性体３５の圧力が同等となった後、図５および図６に示すように、地上から鋼管１３を挿通している芯材１１を引き上げる。このとき、引き抜かれる芯材１１は、樹脂薄層材２０にて被覆されているので、周囲に存在するソイルミキシング体に対して摩擦抵抗が小さい。これによって、小さい引上げ力で芯材１１を引き上げることができ、引き上げ作業を容易に行うことができる。また、芯材１１が鋼管１３に挿通されているので、芯材１１の周囲のソイルミキシング体が少なく、芯材１１に掛かる押圧力が小さくなるので、芯材１１のソイルミキシング体に対する摩擦抵抗がより一層小さくなる。さらには、鋼管１３が芯材１１の引抜き方向のガイドの役目も果たす。芯材１１は、その下端が鋼管１３の下端よりも上方に位置するまで引き上げる。なお、芯材１１は、全体を鋼管１３から引き上げて抜いてもよい。
【００４０】
このとき、支保工は、鋼管１３に固定されたブラケット４３に固定されているので、芯材１１の引上げ作業の影響を受けない。すなわち、芯材１１を引き上げても、その外側の鋼管１３は、ソイルミキシング体に固定された状態であるので、ブラケット４３は一定位置を保つ。したがって、腹起こし４０や切梁４１の安定を損なうことなく、土留壁１０が確実に支持された状態で、芯材１１の引上げを行うことができる。
【００４１】
また、坑口位置Ｐでは、芯材１１が引き上げられて土留壁１０として強度が低下するが、内側に塑性体３５を充填することで地山の土圧と、圧力を均等にしてバランスさせているので、土留壁１０に過度の曲げ応力が掛かるのを防いでいる。
【００４２】
さらに、坑口位置Ｐの下方においては、芯材１１が引き上げられて土留壁１０自体の強度が低下するが、発進エントランス３０の構造壁３１が土留壁１０と一体形成されているので、側圧に対抗することができる。
【００４３】
次に、図７に示すように、カッタ２ａを回転させながらトンネル掘削機２を発進させる。カッタ２ａは、坑口位置Ｐの土留壁１０を切削した後、地山内に発進する。このとき、トンネル掘削機２の前方の土留壁１０には、芯材１１が存在せずソイルミキシング体だけであるので、カッタ２ａを傷めることなく容易に切削することができる。また、このような掘削機用立坑１によれば、従来のＮＯＭＳＴ工法やＳＥＷ工法のような特殊な材料は用いないので、前記工法と比較して、施工費用を削減することができる。さらに、従来の地盤改良や土留壁のはつりを行っていた工法と比較しても、施工費用および手間を削減することができる。
【００４４】
次に本発明の第二実施形態に係る掘削機用立坑を、図１１乃至図１４を参照しながら説明する。第一実施形態の掘削機用立坑１では、坑口位置Ｐの下方で、構造壁３１を土留壁１０に付設することで、側圧に対抗していたのに対して、第二実施形態の掘削機用立坑１では、坑口位置Ｐの下方の土留壁１０に芯材１１ａの一部を残すことで、側圧に対抗するようになっている。
【００４５】
つまり、第二実施形態に係る掘削機用立坑１では、鋼管１３に挿通される芯材１１ａが、坑口位置Ｐより下方で分離可能に構成されている。図１３に示すように、芯材１１ａは、下側芯材５１と、上側芯材５５と、継手函体５８とを備えて構成されている。下側芯材５１は、坑口位置Ｐより下方に位置しており、分離後は、土留壁１０の下部に残置される部分である。上側芯材５５は、下側芯材５１の上側に位置し、下側芯材５１の上端に分離可能に噛合している。継手函体５８は、筒状に形成されており、上側芯材５５と下側芯材５１の継手部分を外周側から覆う。
【００４６】
図１３および図１４に示すように、下側芯材５１のウェブ５１ａの上端には、せん断抵抗部の一部を構成する凹部５２が形成されている。ウェブ５１ａの表裏両側には、凹部５２を挟んで対となるせん断キー５３，５３が固定されている。下側芯材５１のフランジ５１ｂには、複数のボルト貫通孔５４が形成されている。
【００４７】
一方、上側芯材５５のウェブ５５ａの下端には、せん断抵抗部の一部を構成する凸部５６が形成されている。凸部５６は、下側芯材５１の凹部５２に噛合する形状を呈しており、凹部５２と凸部５６が噛み合うことで、下側芯材５１と上側芯材５５の接合部にかかるせん断応力（ウェブ５１ａ，５５ａの高さ方向にかかるせん断応力）に対抗するようになっている。なお、下側芯材５１と上側芯材５５の接合部にかかるウェブ５１ａ，５５ａの厚さ方向にかかるせん断応力に対しては、せん断キー５３，５３が対抗する。上側芯材５５のフランジ５５ｂには、複数のボルト貫通孔５７が形成されている。
【００４８】
継手函体５８は、下側芯材５１と上側芯材５５を挿入可能な角筒形状を呈している。継手函体５８には、複数のボルト貫通孔５９が形成されている。ボルト貫通孔５９は、ボルト貫通孔５４，５７に対応する位置に形成されている。
【００４９】
下側芯材５１と上側芯材５５を接合する際には、まず、下側芯材５１の上端に継手函体５８を被せ、ボルト６０を、ボルト貫通孔５４，５９に貫通させて、ナット６１を締め付けて固定する。その後、継手函体５８の上方から上側芯材５５の下端部を挿入して、上側芯材５５の凸部５６を、下側芯材５１の凹部５２に噛合させる。上側芯材５５は、樹脂薄層材２０によって被覆されている。なお、樹脂薄層材２０は、継手函体５８に挿入される部分には設けられていない。
【００５０】
その後、上側芯材５５のボルト貫通孔５７間に鞘管６３を設置するとともに、貫通ボルト６２を、ボルト貫通孔５７，５９および鞘管６３に挿通し、ナット６１を締め付けて固定する。ナット６１は、締め付けた後に、継手函体５８に溶接固定する。芯材１１ａをソイルミキシング体内に挿入するときは、貫通ボルト６２の頭部が坑内側に位置するように芯材１１ａの向きを調整する。
【００５１】
第二実施形態の掘削機用立坑１を構築したら、図１１および図１２に示すように、掘削機用立坑１の底部にトンネル掘削機２と反力受け３（図１１に図示）を設置するとともに、坑口位置Ｐの坑内側に発進エントランス３０ａを形成する。発進エントランス３０ａは、坑口位置Ｐの周囲に設けられたリング状の枠部材３３を備えている。枠部材３３の内側に発進用開口部３２が形成されている。本実施形態では、第一実施形態の構造壁は設けられていない。
【００５２】
発進エントランス３０が完成したならば、図１１に示すように、トンネル掘削機２を前進させて、カッターフェイスを発進エントランス３０の発進用開口部３２の枠部材３３の内側に挿入させる。
【００５３】
次に、発進用開口部３２の内側に、土砂や軟質粘度からなる塑性体３５を充填して、坑口位置Ｐの内側の圧力を順次高める。内側の圧力が、土留壁１０の外側の地山の土圧と同等になるまで塑性体３５を充填したならば、坑内側から、土留壁１０のソイルミキシング体をはつって、貫通ボルト６２の頭部を露出させ、回転させながら引き抜く。このとき、ナット６１が継手函体５８に溶接固定されているので、坑内側から貫通ボルト６２を回転させるだけで、ナット６１と貫通ボルト６２の締付けが解除される。そして、貫通ボルト６２の胴部は鞘管６３内に挿入されているので、貫通ボルト６２を坑内側へ容易に引き抜くことができる。
【００５４】
その後、地上から鋼管１３を挿通している芯材１１ａの上側芯材５５を引き上げる。このとき、引き抜かれる上側芯材５５は、樹脂薄層材２０にて被覆されているので、周囲に存在するソイルミキシング体に対して摩擦抵抗が小さい。これによって、小さい引上げ力で上側芯材５５を引き上げることができ、引き上げ作業を容易に行うことができる。
【００５５】
また、坑口位置Ｐでは、上側芯材５５が引き上げられて土留壁１０の強度が低下するが、内側に塑性体３５を充填して、地山の土圧と均等にしてバランスさせているので、土留壁１０に過度の曲げ応力が掛かることはない。
【００５６】
さらに、坑口位置Ｐの下方では、芯材１１ａの下側芯材５１が残置されているので、土留壁１０は、十分な強度を備えており、側圧に対抗することができる。
【００５７】
その後、カッタ２ａを回転させながらトンネル掘削機２を発進させる。カッタ２ａは、坑口位置Ｐの土留壁１０を切削した後、地山内に発進する。このとき、トンネル掘削機２の前方の土留壁１０には、芯材１１ａ（上側芯材５５）が存在せずソイルミキシング体だけであるので、カッタ２ａを傷めることなく容易に切削することができる。また、このような掘削機用立坑１によれば、従来のＮＯＭＳＴ工法やＳＥＷ工法と比較して、施工費用を大幅に削減することができる。さらに、従来の地盤改良や土留壁のはつりを行っていた工法と比較しても、施工費用および手間を大幅に削減することができる。
【００５８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態において、掘削機用立坑１は、発進立坑として利用した場合を例に挙げて説明したが、到達立坑としても利用可能である。
【００５９】
また、前記実施形態に係る掘削機用立坑１は、矩形の平面形状を呈しているが、これに限定されるものではなく、一部あるいは全体が円弧状になった形状であってもよい。さらに、前記実施形態では、トンネル掘削機２は断面円形であるが、この形状に限定されるものではなく、矩形形状や楕円形状等、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ 掘削機用立坑
２ トンネル掘削機
１０ 土留壁
１１ 芯材
１２ セメント系硬化体（ソイルミキシング体）
１３ 鋼管
２０ 樹脂薄層材
Ｐ 坑口位置
１１ａ 芯材
５１ 下側芯材
５５ 上側芯材
５８ 継手函体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑において、
鋼製の芯材とセメント系硬化体とを有する土留壁を備えており、
前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方の前記土留壁内には前記芯材を挿通させる鋼管が設けられ、
前記鋼管に挿通される前記芯材は、その周面が樹脂薄層材にて被覆されており、
前記芯材が前記坑口を形成すべき位置から引き上げ可能に構成されている
ことを特徴とする掘削機用立坑。
【請求項２】
前記セメント系硬化体は、ソイルミキシング体にて構成されており、前記鋼管内に充填されている
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削機用立坑。
【請求項３】
前記芯材は、Ｈ型鋼にて構成されており、
前記鋼管は、角型鋼管にて構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削機用立坑。
【請求項４】
前記坑口を形成すべき位置より下部に、鉄筋コンクリート造の構造壁を設けて前記土留壁を補強する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の掘削機用立坑。
【請求項５】
前記鋼管に挿通される前記芯材は、前記坑口を形成すべき位置より下部で分離可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の掘削機用立坑。
【請求項６】
トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑の構築方法において、
前記掘削機用立坑の構築予定位置の周縁を削孔しながらソイルミキシング体を吐出して混練する削孔混練工程と、
ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方部分に、鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、
周面が樹脂薄層材にて被覆された芯材を前記鋼管内に挿通し、前記縦孔の底部まで前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、
を備えたことを特徴とする掘削機用立坑の構築方法。
【請求項１】
トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑において、
鋼製の芯材とセメント系硬化体とを有する土留壁を備えており、
前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方の前記土留壁内には前記芯材を挿通させる鋼管が設けられ、
前記鋼管に挿通される前記芯材は、その周面が樹脂薄層材にて被覆されており、
前記芯材が前記坑口を形成すべき位置から引き上げ可能に構成されている
ことを特徴とする掘削機用立坑。
【請求項２】
前記セメント系硬化体は、ソイルミキシング体にて構成されており、前記鋼管内に充填されている
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削機用立坑。
【請求項３】
前記芯材は、Ｈ型鋼にて構成されており、
前記鋼管は、角型鋼管にて構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削機用立坑。
【請求項４】
前記坑口を形成すべき位置より下部に、鉄筋コンクリート造の構造壁を設けて前記土留壁を補強する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の掘削機用立坑。
【請求項５】
前記鋼管に挿通される前記芯材は、前記坑口を形成すべき位置より下部で分離可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の掘削機用立坑。
【請求項６】
トンネル掘削機を発進または到達させるための掘削機用立坑の構築方法において、
前記掘削機用立坑の構築予定位置の周縁を削孔しながらソイルミキシング体を吐出して混練する削孔混練工程と、
ソイルミキシング体が充填された縦孔のうち、前記トンネル掘削機の発進または到達位置となる坑口を形成すべき位置の上方部分に、鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、
周面が樹脂薄層材にて被覆された芯材を前記鋼管内に挿通し、前記縦孔の底部まで前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、
を備えたことを特徴とする掘削機用立坑の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３６３０５（Ｐ２０１３−３６３０５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５７６２（Ｐ２０１１−１７５７６２）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【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２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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