止水工法
【課題】地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直方向に掘削された縦孔との交差点を確実に止水することができる止水工法の提供。
【解決手段】地中Ｇに横方向に掘削されたトンネル（５）と、垂直孔（Ｈ）との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程（図２及び図３参照）と、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する工程（図６参照）とを有することを特徴としている。
【解決手段】地中Ｇに横方向に掘削されたトンネル（５）と、垂直孔（Ｈ）との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程（図２及び図３参照）と、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する工程（図６参照）とを有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直方向に掘削された縦孔との交差点を止水する技術、例えば、シールドの線形確認のためのチェック作業（いわゆる「チェックボーリング」）等で好適に用いられる止水技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水の発生する地盤において、トンネルを掘削する技術として、シールド工法が知られている。
シールド工法を用いてトンネルを掘削している際には、トンネルが予定通り（計画線の通り）に掘削されているか否かをチェックする（線形確認を行う）必要がある。
【０００３】
その様なチェックのために、シールドマシン内部で進行距離及び方向を計測して、予定通り（計画線の通り）に掘削されているかをチェックしている。それに加えて、例えば２ｋｍ毎に、地上側からシールドマシンによる掘削個所まで垂直掘削して、線形確認を行っている。
【０００４】
従来技術において、地上側からシールドマシンによる掘削個所まで垂直掘削して線形確認を行う態様について、図１２〜図２７を参照して、説明する。
先ず、図１２で示す様に、例えば、直径５００ｍｍのビット１（５００ｍｍビット）により、地表ＧＬから垂直下方に、掘削機６によってガイド孔２を掘削する。
そして、図１３で示す様に、例えば直径が５００ｍｍ、長さが５．０ｍの鋼管を、ガイド管３として、例えば、クレーン１０によってガイド孔２に建て込む。ここで、ガイド管（直径５００ｍｍの鋼管）３の長さを５．０ｍとしたのは、地下水の流出による地表面ＧＬの陥没を防止するために十分な長さだからである。
【０００５】
次に、図１４で示す様に、図１３で建て込んだガイド管３の内側に、直径が４５０ｍｍのビット４（４５０ｍｍのビット）を通し、垂直孔を削孔する。
図１５で示す様に、４５０ｍｍのビット４による垂直削孔は、シールド５の天井部分のセグメント５１近傍まで行われる。
図１５において、符号Ｈは、４５０ｍｍのビット４により掘削された垂直孔を示す。
この段階で、４５０ｍｍのビット４がシールド（シールドセグメント）５の天井部分を貫通してしまうと、シールド５内に大量の地下水が流入し、地表ＧＬ側が陥没する恐れがあるので、４５０ｍｍのビットによる垂直削孔は、シールド５の天井部分のセグメント５１近傍までに止めている。
【０００６】
図１６で示す様に、４５０ｍｍのビット４により削孔された垂直孔Ｈに、直径３５０ｍｍの鋼管（３５０ｍｍ鋼管）７をクレーン１０によって建て込む。
ここで、３５０ｍｍ鋼管７は、シールド５の天井部分のセグメント５１から、例えば２ｍ上方まで建て込まれる。
図１６における３５０ｍｍ鋼管７の建て込み作業は、「目視」により「建ち」を確認して行われる。
【０００７】
３５０ｍｍ鋼管７がシールド５の天井部分のセグメント５１から２ｍ上方まで建て込まれたならば（図１６で示す工程が完了したならば）、図１７で示す様に、３５０ｍｍ鋼管７が建て込まれた垂直孔Ｈ内に、セメントミルク注入管８を、例えばクレーン１０を用いて挿入する。そして、３５０ｍｍ鋼管７の先端からシールド５の天井部分５１に至る領域に、注入管８の先端８１からセメントミルク９を注入する。すなわち、シールド５の天井部分のセグメント５１から２ｍ上方までの領域に、セメントミルク９を注入する。
【０００８】
図１７の工程でセメントミルク９を注入した後、３５０ｍｍ鋼管７を、シールド５の天井部分のセグメント５１に当接するまで建て込む（図１８の工程）。
図１８の工程において、３５０ｍｍ鋼管７をシールド５の天井部分のセグメント５１に当接させた段階では、３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１との間には、図１９で示す様な隙間δが存在している。
【０００９】
図２０の工程では、３５０ｍｍ鋼管７の内側に、先端にビット１２を取り付けた直径が３００ｍｍの鋼管１１を通す。ここで、ビット１２の直径は、３００ｍｍである。そして、ビット１２でセメントミルク９が注入された領域を削孔する。
直径が３００ｍｍのビット１２によるセメントミルク９の削孔は、シールドの天井部分５１の上方３００ｍｍまで行われる。
図２１は、図２０の工程で、シールドの天井部分５１の上方３００ｍｍまでセメントミルク９が削孔された状態を、詳細に示している。
３５０ｍｍ鋼管７の内側にビット１２を通してセメントミルク９の部分を掘削しているのは、セメントミルク９が注入された部分よりも上方の領域に存在する地下水が、高い水圧を伴って、シールドセグメント（シールド）５内に流入することを防止するためである。
【００１０】
また、ビット１２によるセメントミルク９の削孔が、シールドの天井部分の上方３００ｍｍの部分を残して行われるのは、当該３００ｍｍだけ残ったセメントミルク９により、隙間δ（図１９参照：３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１との間の隙間）から、地下水が、シールドセグメント５内に浸入するのを防止するためである。
【００１１】
図２０で示す工程において、直径が３００ｍｍのビット１２によるセメントミルクの削孔が終了したならば、直径３００ｍｍのビット１２を取り付けた直径３００ｍｍの鋼管１２を、地上側ＧＬへ引き上げる（図示を省略）。
そして、図２２で示す様に、排水ホース１３の先端に取り付けた排水ポンプ１４を、クレーン１０により３５０ｍｍ鋼管７内に挿入し、３５０ｍｍ鋼管７内の水を排水する。
【００１２】
図２２において、３５０ｍｍ鋼管７内には、正確には、水と、セメントミルク９の掘削ズリとが溜まっている。この状態で、シールドの天井部分５１を貫通すると、３５０ｍｍ鋼管７内に溜まった水及びズリがシールドセグメント５内に流入してしまう。
そのため、排水ポンプ１４を挿入して、水及び掘削ズリを、３５０ｍｍ鋼管７内から排出するのである。
係る排水作業により、３５０ｍｍ鋼管７内において、セメントミルク９が充填されている個所（シールドの天井部分から３００ｍｍ上方）よりも地上側ＧＬの領域は、空洞となる。
【００１３】
次に、図２３で示す様に、直径３００ｍｍの鋼管（３００ｍｍ鋼管）１１を、クレーン１０によって、セメントミルク９で固化されている個所（シールドの天井部分５１から３００ｍｍ上方）まで建て込む。３００ｍｍ鋼管１１の建て込み作業は、「目視」により「建ち」を確認して行われる。
ここで、３００ｍｍ鋼管１１の先端には、直径３００ｍｍのビット１６が取り付けられている。このビット１６は、図２０で示すビット１２とは別種類のビットであり、図２０の工程と図２４の工程との間において、３００ｍｍ鋼管１１の先端で付け替えられている（ビット１２からビット１６に交換されている）。
【００１４】
図２４で示す工程では、直径が３００ｍｍのビット１６により、セメントミルク９を無水削孔する（垂直方向に３００ｍｍ、無水削孔を行う）。
換言すれば、地上側からシールドの天井部分５１の３００ｍｍ上方までの領域のセメントミルク９を削孔するには（図２０の工程では）、切削水を用いている。それに対して、図２４において、シールドの天井部分５１から３００ｍｍの部分を削孔するには、切削水を用いずに行う（無水削孔を行う）のである。
【００１５】
図２０の工程で用いられるビット（切削水を用いる場合のビット）１２と、図２４の無水削孔で用いられるビット１６との相違について、図２５を参照して、さらに説明する。
図２４の工程（無水削孔）で使用されるビット１６には、図２５において点線で示すチップ１７（３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ）が存在しない。
それに対して、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルクを削孔する工程）で用いられるビットには、３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７（図２５において点線で示すチップ）が設けられている。
【００１６】
チップ１７（半径方向外側に突出したチップ）があると、ビットにより掘削される範囲は、３００ｍｍ鋼管１１よりも、チップ１７が半径方向外側へ突出した分だけ、半径方向寸法を大きく削孔出来る。そして、削孔された領域において、３００ｍｍ鋼管１１の外周面よりも半径方向外側に形成された隙間を通って、切削水や切削ズリが地上側に逃げることができる。
ここで、切削水や切削ズリが地上側ＧＬに逃げることが出来なければ、ビット周辺の圧力が昇圧し過ぎて、直ちに削孔が出来なくなってしまう。
そのため、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７を設けたビット１２を用いている。
【００１７】
これに対して、図２４の工程（無水削孔）の様に、削孔距離が３００ｍｍ程度であれば、３００ｍｍ鋼管１１の外周面よりも半径方向外側に、切削水や切削ズリが地上側に逃げるための隙間が形成されていなくても、削孔が可能である。
直径が３００ｍｍの鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７（２３において点線で示すチップ）を有しないビットで、３５０ｍｍ鋼管７内のセメントミルク９を掘削したならば、図２５で示す様に、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に、円環状のセメントミルク９ａが残存する。
３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に円環状のセメントミルク９ａが残存すれば、３５０ｍｍ鋼管７とシールドセグメント５との隙間δが、セメントミルク９ａにより閉塞され、当該隙間δからシールドセグメント５内へ地下水が浸入するのを防止することができる。
【００１８】
換言すれば、後述する様に、３００ｍｍ鋼管１１の先端のビット１６がシールドセグメント天井部分５１を貫通した際に、上記隙間δを介して高圧の地下水がシールドセグメント５内に流入してしまうと、地表側が陥没する恐れがある。係る事態を防止するため、円環状のセメントミルク９ａを残存させる必要がある。
【００１９】
そのため、図２４の工程では、半径方向外側に突出したチップ１７を有しないビット１６を用いて、円管状のセメントミルク９ａを、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に形成している。
なお、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、上述した通り、半径方向外側に突出したチップ１７を有するビット１２で掘削するので、当該チップ１７により、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側には、セメントミルクが残存しない。すなわち、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、円管状のセメントミルク９ａは残存しない。
【００２０】
再び図２４において、３００ｍｍ鋼管１１により、シールドの天井部分５１から３００ｍｍ上方までの領域のセメントミルク９を削孔したならば、そのまま、シールドの天井部分のセグメント５１と、そのセグメント５１の半径方向内側に固定された止水箱（図２４では図示せず）を、３００ｍｍ鋼管１１先端のビット１６で貫通する。
【００２１】
３００ｍｍ鋼管１１先端のビット１６により、シールドの天井部分のセグメント５１及び止水箱１８を貫通したならば、３００ｍｍ鋼管１１先端と止水箱とを溶接して、固定する（図２６参照）。
【００２２】
そして、図２７で示す様に、ガイド管（直径５００ｍｍの鋼管）３を引き抜き、３５０ｍｍ鋼管７と地山との隙間（直径３５０ｍｍの鋼管７の外周における円環状の隙間）を、硅砂等の充填材料１９で充填する。
これにより、従来技術におけるシールドの線形確認（いわゆる「チェックボーリング」）を完了している。
【００２３】
ここで、図２５において、３５０ｍｍ鋼管７の外径が、３５５．６ｍｍ、厚さ寸法が６．４ｍｍで、３００ｍｍ鋼管１１の外径が３１８．５ｍｍ、厚さ寸法が６．０ｍｍであれば、円環状のセメントミルク９ａ（直径３５０ｍｍの鋼管７の半径方向内方に形成されたセメントミルク９ａの領域）の半径方向厚さは１８．２ｍｍとなる。
そして、円環状のセメントミルク９ａの半径方向厚さ１８．２ｍｍは、３５０ｍｍ鋼管７と３００ｍｍ鋼管１１とが完全に同心に配置している場合であり、３５０ｍｍ鋼管７と３００ｍｍ鋼管１１とが偏芯していれば、円環状のセメントミルク９ａの半径方向厚さは一様ではなくなり、厚さ寸法が１８．２ｍｍよりもさらに小さい部分が出来てしまう。すなわち、円環状のセメントミルク９ａは、その半径方向の厚さ寸法が非常に小さい（半径方向について薄い）。
【００２４】
図１２〜図２７で示す従来技術では、高圧の地下水の進入に対して、上述した様な非常に薄い円環状のセメントミルク９ａによって、外管７とシールド天井部分５１との隙間δを止水しなければならず、隙間δからの高圧地下水の進入に対しては不十分である。
そのため、図１２〜図２７で示す従来技術では、特に、３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１とが当接する部分における止水性が問題となっている。
【００２５】
また、従来技術において、直径５００ｍｍの垂直孔を掘削するのは、大変な労力及びコストが必要となる。
また、図２４の工程において、シールドセグメント天井部分５１に貫通孔を穿孔するに際して、地下水がシールドセグメント５内に流入するのを防止する観点から、貫通孔の径寸法は小さくしたい。
【００２６】
一方、線形確認に際しては、高精度にて垂直方向へ掘削することが要求される。特に、径の小さなボーリング孔を垂直方向へ掘削することは、高い精度が要求される。
深度５０ｍ〜６０ｍの垂直掘削を行う場合であって、小径の鋼管（例えば、直径２００ｍｍの鋼管）による掘削を行いたいという要請は従来から存在するが、上述したように高精度の垂直掘削が要求されるので、従来技術においては実現が困難であった。
【００２７】
その他の従来技術として、シールドセグメントの天井部分の半径方向内側に止水ボックスを設置して、削孔用のケーシングがシールドセグメントの天井部分を貫通した際に、貫通個所から地下水がシールドセグメント内部に流入するのを防止した技術が存在する（特許文献１参照）。
【００２８】
係る従来技術（特許文献１）は、地表からシールドセグメントまでの深度が小さい場合には大変に有効である。
しかし、地表からシールドセグメントまでの深度が５０ｍ以上では、地下水がシールドセグメント内に流入するのを阻止することが困難である。
【特許文献１】特開平８−９３３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直方向に掘削された縦孔との交差点を確実に止水することができる止水工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の止水工法は、地中に横方向に掘削されたトンネル（５）と、垂直孔（Ｈ）との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程（図３及び図４参照）と、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する工程（図６参照）とを有することを特徴としている（請求項１）。
【００３１】
本発明の止水工法において、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する前記工程（図６参照）は、トンネル直上（５１）まで垂直孔（Ｈ）を削孔する工程（図２参照）と、固化材噴射機構（セメントミルク噴射用ロッド８０）を垂直孔（Ｈ）へ挿入する挿入工程（図６、図７参照）と、固化材噴射機構（８０）から固化材（例えば、セメントミルク９）を噴射して垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域の土壌と固化材（９）とを混合する噴射工程（図７参照）とを含み、噴射工程では、固化材（９）を斜め下方へ噴射しつつ固化材噴射機構（８０）を回転して、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域よりも半径方向外方の範囲まで固化材により切削して原位置土壌と混合するのが好ましい（請求項２）。
【００３２】
また、本発明において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、（例えばローラー型傾斜計により）傾斜を計測する工程と、計測された傾斜に対応して垂直孔（Ｈ）の掘削方向を修正する工程とを含んでいるのが好ましい（請求項３：図２参照）。
【００３３】
そして、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔（Ｈ）を削孔する工程（図２参照）と、垂直孔（Ｈ）を介してトンネル天井部分（５１）に印をつける（ポンチングを行う）工程（及びその印を確認する工程）とを有するのが好ましい（請求項４：図３、図４参照）
【００３４】
前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、シールドセグメントは薄い板状部材（スキンプレート５０）で構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメント天井部分（５１）が貫通される箇所の内側に止水ボックス（１８）を設置することが可能である（請求項５）。
【００３５】
前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメントは薄い板状部材（スキンプレート５０）で構成されているのが好ましい。
或いは、前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメントはコンクリートセグメントであるのが好ましい。
【００３６】
本発明の止水工法は、いわゆる「チェックボーリング」に対して限定して適用されるものではない。例えば、いわゆる「本設管」における止水にも適用可能である。
【発明の効果】
【００３７】
上述する構成を具備する本発明によれば、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する様に構成されているので、固化された交差領域（９Ｅ）の止水作用により、トンネル（５）内に地下水が流入することが防止される。
例えば、横方向に掘削されたトンネル（５）がシールド工法により施工されており、垂直孔（Ｈ）が線形確認のため（いわゆる「チェックボーリング」のため）に削孔される場合に、垂直孔（Ｈ）に挿入された鋼管（１１）の先端のビット（１６）がシールドセグメントの天井部分（５１）を貫通した際にも、当該貫通箇所（垂直孔とトンネルとの交差領域）の周辺が固化されて、止水効果を発揮するので、地下水がシールドセグメント（トンネル５）内に流入してしまうことが防止され、地表が陥没してしまうことはない。
【００３８】
また本発明では、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程を有しているので、比較的小径のロッド（例えばφ２００ｍｍの鋼管１１）を用いて、高精度で、大深度（例えば、深度５０ｍ〜６０ｍ）の垂直掘削を行うことが可能である。
【００３９】
本発明において、シールドセグメント天井部分（５１）が貫通される箇所の内側に止水ボックス（１８）を設置すれば（請求項５）、止水性がさらに向上して、シールドセグメント（５）内に地下水が流入する事態がさらに防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図示の実施形態は、本発明をシールド工法における線形確認（いわゆる「チェックボーリング」）に適用した場合に係るものである。
【００４１】
図１で示す工程では、掘削機６によって、ボーリングロッド（或はビット）Ｒを用いて地表ＧＬ側から直径３５０ｍｍの垂直孔（ガイド孔）２を削孔する。そして、垂直孔２に直径３５０ｍｍの鋼管（ガイド管：３５０ｍｍ）３を埋設する。
ここで、図１で使用される３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３は、従来技術における図１２、図１３の工程における直径５００ｍｍの鋼管に相当する。
図１において、３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３埋設用の垂直孔（ガイド孔）２は、例えば、地表から８ｍ削孔される。そして、３５０ｍｍ鋼管３は地表から７．５ｍまで建て込まれる。
【００４２】
３５０ｍｍ鋼管３を建て込むことにより、地表ＧＬの陥没が防止される。それと共に、既存の地中埋設管等と、図示の実施形態を施工する際に垂直掘削される縦孔とが干渉してしまうことを確実に防止することが出来る。係る干渉を防止するためには、安全率を見込んで、比較的径の大きな鋼管を建て込むのが好適であり、３５０ｍｍ鋼管３を建て込むことにより、係る安全率を見込むことになるからである。
なお、垂直孔（ガイド孔）２を削孔するための「８ｍ」という数値は、土層やその他の条件に基いて、変動し得る。
【００４３】
図２では、３５０ｍｍ鋼管３の内側を通して、先端にビット１２を取り付けた直径２００ｍｍの鋼管（２００ｍｍ鋼管）１１により、トンネル５のシールドセグメント天井部分５１を目指して、垂直削孔を行う状態が示されている。
図２で示す工程においては、シールドセグメント天井部分５１に向けて、２００ｍｍ鋼管１１により正確に垂直掘削されているか否かを確認するため、図示しないローラー型傾斜計で傾斜測定を行い、垂直孔Ｈの曲がりを確認して、必要に応じて、修正が行われる。
修正を行う場合を考慮して、この段階では、ガイド管（３５０ｍｍ鋼管）３は固定されていない。
【００４４】
ここで、ローラー型傾斜計は、１ｍピッチで削孔方向の変位を計測、確認することが可能である。ローラー型傾斜計の様な装置を用いて測定を行いつつ、垂直削孔を行うことにより、シールドセグメント天井部分５１に向けて、削孔方向を修正しながら、２００ｍｍ鋼管１１によって削孔することが出来るのである。
【００４５】
２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１まで垂直孔Ｈを削孔したならば、図３において、３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３を固定し、シールドセグメント５であるスキンプレート５０に対して、２００ｍｍ鋼管１１側からポンチングを行う。
３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３の固定は、例えば、３５０ｍｍ鋼管３と垂直孔２との間の隙間に、モルタルを充填することにより行う。
【００４６】
図３の工程において、ポンチングを行う状態が図４で示されている。
図４において、２００ｍｍ鋼管１１の内側に、ポンチング用ロッド２１を降下させ、シールドセグメント天井部分５１のスキンプレート（厚さ６ｍｍ〜８ｍｍ）５０を、半径方向内側へ凹ませることにより、ポンチングが行われる。スキンプレート５０が半径方向内側へ凹んだか否かについては、シールド内から確認すれば良い。
図４で示すポンチングロッド２１は、先端にポンチング用の突起２１ａを有しており、先端近傍の部分に案内部材２２を備えている。案内部材２２は、ポンチング用突起２１ａを、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向中心に位置せしめている。ポンチングロッド２１が傾斜して、２００ｍｍ鋼管１１の内側で詰まってしまうことを防止するためである。
【００４７】
図３、図４では図示されていないが、ポンチングを行った後に、スキンプレート５０が凹んだ個所Ｐｔ（図４参照）を中心に、止水ボックス（例えば、特許文献１で示す止水ボックス）を取り付けても良い。
ここで、図示の実施形態では、シールドセグメント貫入用の２００ｍｍ鋼管１１の径が、従来技術よりも小さくなっているので、それに対応して、止水ボックスも小型化することが出来る。
【００４８】
なお、図示の実施形態において、シールドセグメント５として、厚さ寸法（半径方向寸法）が大きなコンクリートセグメントを用いれば、コンクリートセグメントの厚さ寸法によって、止水に必要な距離（いわゆる「止水パス」）が得られるので、止水ボックスを設置する必要は無い。
【００４９】
図３、図４で示す工程でポンチングを行った後に、図５で示す工程において、掘削機６により、２００ｍｍ鋼管１１を地上側へ引き出す。
そして、図５では明確に示していないが、２００ｍｍ鋼管１１が引き出された垂直孔Ｈ内に、地上側までベントナイトを充填する。垂直孔の崩落防止のためである。
ベントナイト充填の間に、２００ｍｍ鋼管１１の先端のビット１２を、いわゆる「外チップ」のビットから、いわゆる「内チップ」のビットに交換する。
なお、図５における符号１８は、シールドセグメント５の天井部分５１の内側頂点に設けた止水ボックスを示している。
【００５０】
ここで、「外チップ」のビットとは、図２５において点線で示すチップ１７の様に、鋼管の半径方向外側に突出したチップを有するビットである。そして、「内チップ」のビットとは、鋼管の半径方向外側に突出したチップを有さないビットである。
【００５１】
次に、図６で示す工程では、ベントナイトが充填された垂直孔Ｈ内に、セメントミルクのジェットを噴射する様に構成されたロッド８０を挿入して、シールドセグメント天井５１から１．０ｍの範囲に対して、セメントミルクジェットを噴射する。
図６における符号９は、固化材であるセメントミルクが固まった領域を示している。
セメントミルクジェットを噴射する態様について、図７をも参照して説明する。
【００５２】
図７において、例えば直径９０ｍｍのセメントミルク噴射用ロッド８０が、ベントナイトが充填された垂直孔Ｈ内を、シールドセグメント天井部分５１近傍まで挿入されている。
セメントミルク噴射用ロッド８０は、先端において、斜め下方向に向うノズルＮを備えており、ノズルＮからセメントミルク９のジェット９Ｊが、図７の斜め下方向へ噴出される様に構成されている。
そして、セメントミルク９を斜め下方へ噴射すると同時に、セメントミルク噴射用ロッド８０を回転させつつ、シールドセグメント天井５１から１．０ｍ上方まで引き上げる。
【００５３】
図７において、セメントミルクジェット９Ｊを斜め下方向へ噴射しているのは、セメントミルクにより固化される領域が半径方向外方に拡がる様にせしめ、且つ、セグメントの天井部分５１に確実に接触する様にするためである。
【００５４】
図１２〜図２７で説明した従来技術においては、図１７で示す工程では、セグメントシールド天井部分５１と３５０ｍｍ鋼管７の先端との間の隙間にセメントミルク９を注入しているが、セメントミルク９の注入領域を半径方向外側に拡張することはしていない。
これに対して、図７で示すセメントミルクの噴射工程では、図７中、斜め下方向へセメントミルクのジェット９Ｊを噴射することにより、セメントミルク９で固化される領域を、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向外方にまで拡大している。
セメントミルクで固化される領域が、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向外方にまで拡大することにより、地下水を止水する領域の厚さ寸法（いわゆる「止水パス」）が増加し、止水能力が十分に発揮できる。
【００５５】
図７で示す様に、セメントミルクジェット９Ｊを噴射する工程において、その噴射量は、セメントミルク９を噴射して行う工法等における使用量に比較して、遥かに抑制されている。
図７で示す工程で、セメントミルクの噴射量は、セメントミルク９で固化する予定の領域の土壌を切削して混合するのに、必要最低限の量に設定されている。
そのため、図７の工程において、セメントミルク９を噴射して、固化予定領域の土壌を切削し混合する際に、スラリーの発生量は極めて少なく、実質的には、殆ど生じない。そのため、セメントミルク９を噴射する際に、垂直孔Ｈに充填されているベントナイトが、スラリーにより押し出されて、地上に溢れ出てしまう恐れもない。
【００５６】
図６及び図７で示すセメントミルクの噴射（図７の符号９Ｊ）が完了したならば、図８で示す様に、２００ｍｍ鋼管１１（２００ｍｍケーシング）を、セメントミルクジェットで切削、混合した領域Ｅ９の直上まで建て込む。
図５の工程で充填されたベントナイトにより、垂直孔Ｈの崩落が防止されているが、崩落防止をより確実ならしめるために、２００ｍｍ鋼管１１を建て込むのである。
【００５７】
図８で示す工程から、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９が強度を発現するまでの時間（例えば、２４時間）だけ経過したならば、図９で示す工程を実行する。
ここで、「強度の発現するまでの時間」とは、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９が止水に耐え得る強度を得るまでの時間を意味している。
【００５８】
図９で示す工程では、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９を、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１から３００ｍｍ上の領域まで削孔する。
ここで、図６及び図７で示すセメントミルクの噴射９Ｊが完了してから、２００ｍｍ鋼管１１により削孔するまでの時間が長過ぎると、セメントミルクで切削・改良された領域Ｅ９が硬くなり過ぎて、削孔が困難になってしまう。
一方、セメントミルクの噴射完了から削孔までの時間が短過ぎると、止水性が確保できない。
【００５９】
セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９を、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１の上方３００ｍｍまで削孔したならば（図９の工程を終了したならば）、図１０で示す工程で、垂直孔Ｈ内に充填されたベントナイト泥水その他を、吸引機構（例えば、バキューム車３０）で吸引して、垂直孔Ｈ内から除去する。
【００６０】
図示で明示していないが、ベントナイト泥水その他を垂直孔Ｈ内から除去した後、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１から３００ｍｍの領域（セメントミルクで切削・混合された領域）を削孔し、シールドセグメント天井部分５１を貫通する。
シールドセグメント天井部分５１を貫通したとしても、図６及び図７を参照して説明したように、貫通部分の周辺はセメントミルク９で固化されているので、シールドセグメント５内に地下水が流入してしまうことはない。
【００６１】
２００ｍｍ鋼管１１でシールドセグメント天井部分５１を貫通したならば、図１１で示す様に、シールドセグメント５内部に進入した２００ｍｍ鋼管１１の先端を、シールドセグメント天井部分５１のトンネル内側に設けた止水ボックス１８に溶接固定する。
すなわち、２００ｍｍ鋼管１１をシールドセグメント５の止水ボックス１８に溶接・固定して、それ以上、シールドセグメント５内へ移動（下降）しない様にしている。それにより、止水をより一層、確実にする。
【００６２】
以上により、図示の実施形態におけるシールドの線形確認のためのチェック作業（いわゆる「チェックボーリング」）が完了する。
【００６３】
図示の実施形態は、深度が２０ｍ以上で適用される。ただし、シールドセグメント５内に絶対に地下水を進入させることが出来ない条件では、深度２０ｍ未満でも、図示の実施形態によるシールドの線形確認作業を適用可能である。
【００６４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態における各種鋼管の外径及び内径や、各種深度或いは各種領域の垂直方向の寸法等も例示であって、図示の実施形態で表示された数値に限定されるものではない。換言すれば、各種鋼管の外径及び内径や、各種深度或いは各種領域の垂直方向の寸法等については、図示の実施形態で示す数値以外の数値を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態におけるガイド管設置工程図。
【図２】実施形態における垂直孔の削孔及び傾斜測定工程図。
【図３】実施形態における貫通孔確認工程図。
【図４】図３のＡ部拡大図。
【図５】実施形態における鋼管引き抜き工程図。
【図６】実施形態における固化材注入工程図。
【図７】図６のＡ部拡大図。
【図８】実施形態における２００ｍｍケーシング建て込み工程図。
【図９】実施形態における固化材部分削孔工程図。
【図１０】実施形態における孔内排水工程図。
【図１１】実施形態においてセグメントを貫通した状態を示す図。
【図１２】従来技術におけるガイド孔削孔工程図。
【図１３】従来技術におけるガイド管建て込み工程図。
【図１４】図１３の工程を詳細に説明する説明図。
【図１５】従来技術における垂直孔削孔工程図。
【図１６】従来技術における外管建て込み工程図。
【図１７】従来技術における固化材注入工程図。
【図１８】従来技術における外管再建て込み工程図。
【図１９】図１８におけるＡ部拡大図。
【図２０】従来技術における固化材部分削孔工程図。
【図２１】図２０のＡ部拡大図。
【図２２】従来技術における孔内排水工程図。
【図２３】従来技術における内管建て込み工程図。
【図２４】従来技術におけるセグメント直上の無水削孔工程図。
【図２５】従来技術におけるセグメント貫通加工工程図。
【図２６】従来技術における内管固定工程図。
【図２７】従来技術におけるガイド管引き抜き工程図。
【符号の説明】
【００６６】
２・・・垂直孔／ガイド孔
３・・・ガイド管
５・・・シールドセグメント／トンネル
６・・・掘削機
７・・・直径３５０ｍｍの鋼管
８・・・セメントミルク注入桿
９・・・セメントミルク
１０・・・クレーン
１１・・・直径３００ｍｍの鋼管
１２・・・直径３００ｍｍのビット
１３・・・排水ホース
１４・・・排水ポンプ
１６・・・直径３００ｍｍの別のビット
１７・・・チップ
１８・・・止水ボックス
Ｈ・・・垂直孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直方向に掘削された縦孔との交差点を止水する技術、例えば、シールドの線形確認のためのチェック作業（いわゆる「チェックボーリング」）等で好適に用いられる止水技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水の発生する地盤において、トンネルを掘削する技術として、シールド工法が知られている。
シールド工法を用いてトンネルを掘削している際には、トンネルが予定通り（計画線の通り）に掘削されているか否かをチェックする（線形確認を行う）必要がある。
【０００３】
その様なチェックのために、シールドマシン内部で進行距離及び方向を計測して、予定通り（計画線の通り）に掘削されているかをチェックしている。それに加えて、例えば２ｋｍ毎に、地上側からシールドマシンによる掘削個所まで垂直掘削して、線形確認を行っている。
【０００４】
従来技術において、地上側からシールドマシンによる掘削個所まで垂直掘削して線形確認を行う態様について、図１２〜図２７を参照して、説明する。
先ず、図１２で示す様に、例えば、直径５００ｍｍのビット１（５００ｍｍビット）により、地表ＧＬから垂直下方に、掘削機６によってガイド孔２を掘削する。
そして、図１３で示す様に、例えば直径が５００ｍｍ、長さが５．０ｍの鋼管を、ガイド管３として、例えば、クレーン１０によってガイド孔２に建て込む。ここで、ガイド管（直径５００ｍｍの鋼管）３の長さを５．０ｍとしたのは、地下水の流出による地表面ＧＬの陥没を防止するために十分な長さだからである。
【０００５】
次に、図１４で示す様に、図１３で建て込んだガイド管３の内側に、直径が４５０ｍｍのビット４（４５０ｍｍのビット）を通し、垂直孔を削孔する。
図１５で示す様に、４５０ｍｍのビット４による垂直削孔は、シールド５の天井部分のセグメント５１近傍まで行われる。
図１５において、符号Ｈは、４５０ｍｍのビット４により掘削された垂直孔を示す。
この段階で、４５０ｍｍのビット４がシールド（シールドセグメント）５の天井部分を貫通してしまうと、シールド５内に大量の地下水が流入し、地表ＧＬ側が陥没する恐れがあるので、４５０ｍｍのビットによる垂直削孔は、シールド５の天井部分のセグメント５１近傍までに止めている。
【０００６】
図１６で示す様に、４５０ｍｍのビット４により削孔された垂直孔Ｈに、直径３５０ｍｍの鋼管（３５０ｍｍ鋼管）７をクレーン１０によって建て込む。
ここで、３５０ｍｍ鋼管７は、シールド５の天井部分のセグメント５１から、例えば２ｍ上方まで建て込まれる。
図１６における３５０ｍｍ鋼管７の建て込み作業は、「目視」により「建ち」を確認して行われる。
【０００７】
３５０ｍｍ鋼管７がシールド５の天井部分のセグメント５１から２ｍ上方まで建て込まれたならば（図１６で示す工程が完了したならば）、図１７で示す様に、３５０ｍｍ鋼管７が建て込まれた垂直孔Ｈ内に、セメントミルク注入管８を、例えばクレーン１０を用いて挿入する。そして、３５０ｍｍ鋼管７の先端からシールド５の天井部分５１に至る領域に、注入管８の先端８１からセメントミルク９を注入する。すなわち、シールド５の天井部分のセグメント５１から２ｍ上方までの領域に、セメントミルク９を注入する。
【０００８】
図１７の工程でセメントミルク９を注入した後、３５０ｍｍ鋼管７を、シールド５の天井部分のセグメント５１に当接するまで建て込む（図１８の工程）。
図１８の工程において、３５０ｍｍ鋼管７をシールド５の天井部分のセグメント５１に当接させた段階では、３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１との間には、図１９で示す様な隙間δが存在している。
【０００９】
図２０の工程では、３５０ｍｍ鋼管７の内側に、先端にビット１２を取り付けた直径が３００ｍｍの鋼管１１を通す。ここで、ビット１２の直径は、３００ｍｍである。そして、ビット１２でセメントミルク９が注入された領域を削孔する。
直径が３００ｍｍのビット１２によるセメントミルク９の削孔は、シールドの天井部分５１の上方３００ｍｍまで行われる。
図２１は、図２０の工程で、シールドの天井部分５１の上方３００ｍｍまでセメントミルク９が削孔された状態を、詳細に示している。
３５０ｍｍ鋼管７の内側にビット１２を通してセメントミルク９の部分を掘削しているのは、セメントミルク９が注入された部分よりも上方の領域に存在する地下水が、高い水圧を伴って、シールドセグメント（シールド）５内に流入することを防止するためである。
【００１０】
また、ビット１２によるセメントミルク９の削孔が、シールドの天井部分の上方３００ｍｍの部分を残して行われるのは、当該３００ｍｍだけ残ったセメントミルク９により、隙間δ（図１９参照：３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１との間の隙間）から、地下水が、シールドセグメント５内に浸入するのを防止するためである。
【００１１】
図２０で示す工程において、直径が３００ｍｍのビット１２によるセメントミルクの削孔が終了したならば、直径３００ｍｍのビット１２を取り付けた直径３００ｍｍの鋼管１２を、地上側ＧＬへ引き上げる（図示を省略）。
そして、図２２で示す様に、排水ホース１３の先端に取り付けた排水ポンプ１４を、クレーン１０により３５０ｍｍ鋼管７内に挿入し、３５０ｍｍ鋼管７内の水を排水する。
【００１２】
図２２において、３５０ｍｍ鋼管７内には、正確には、水と、セメントミルク９の掘削ズリとが溜まっている。この状態で、シールドの天井部分５１を貫通すると、３５０ｍｍ鋼管７内に溜まった水及びズリがシールドセグメント５内に流入してしまう。
そのため、排水ポンプ１４を挿入して、水及び掘削ズリを、３５０ｍｍ鋼管７内から排出するのである。
係る排水作業により、３５０ｍｍ鋼管７内において、セメントミルク９が充填されている個所（シールドの天井部分から３００ｍｍ上方）よりも地上側ＧＬの領域は、空洞となる。
【００１３】
次に、図２３で示す様に、直径３００ｍｍの鋼管（３００ｍｍ鋼管）１１を、クレーン１０によって、セメントミルク９で固化されている個所（シールドの天井部分５１から３００ｍｍ上方）まで建て込む。３００ｍｍ鋼管１１の建て込み作業は、「目視」により「建ち」を確認して行われる。
ここで、３００ｍｍ鋼管１１の先端には、直径３００ｍｍのビット１６が取り付けられている。このビット１６は、図２０で示すビット１２とは別種類のビットであり、図２０の工程と図２４の工程との間において、３００ｍｍ鋼管１１の先端で付け替えられている（ビット１２からビット１６に交換されている）。
【００１４】
図２４で示す工程では、直径が３００ｍｍのビット１６により、セメントミルク９を無水削孔する（垂直方向に３００ｍｍ、無水削孔を行う）。
換言すれば、地上側からシールドの天井部分５１の３００ｍｍ上方までの領域のセメントミルク９を削孔するには（図２０の工程では）、切削水を用いている。それに対して、図２４において、シールドの天井部分５１から３００ｍｍの部分を削孔するには、切削水を用いずに行う（無水削孔を行う）のである。
【００１５】
図２０の工程で用いられるビット（切削水を用いる場合のビット）１２と、図２４の無水削孔で用いられるビット１６との相違について、図２５を参照して、さらに説明する。
図２４の工程（無水削孔）で使用されるビット１６には、図２５において点線で示すチップ１７（３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ）が存在しない。
それに対して、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルクを削孔する工程）で用いられるビットには、３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７（図２５において点線で示すチップ）が設けられている。
【００１６】
チップ１７（半径方向外側に突出したチップ）があると、ビットにより掘削される範囲は、３００ｍｍ鋼管１１よりも、チップ１７が半径方向外側へ突出した分だけ、半径方向寸法を大きく削孔出来る。そして、削孔された領域において、３００ｍｍ鋼管１１の外周面よりも半径方向外側に形成された隙間を通って、切削水や切削ズリが地上側に逃げることができる。
ここで、切削水や切削ズリが地上側ＧＬに逃げることが出来なければ、ビット周辺の圧力が昇圧し過ぎて、直ちに削孔が出来なくなってしまう。
そのため、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、３００ｍｍ鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７を設けたビット１２を用いている。
【００１７】
これに対して、図２４の工程（無水削孔）の様に、削孔距離が３００ｍｍ程度であれば、３００ｍｍ鋼管１１の外周面よりも半径方向外側に、切削水や切削ズリが地上側に逃げるための隙間が形成されていなくても、削孔が可能である。
直径が３００ｍｍの鋼管１１の半径方向外側に突出したチップ１７（２３において点線で示すチップ）を有しないビットで、３５０ｍｍ鋼管７内のセメントミルク９を掘削したならば、図２５で示す様に、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に、円環状のセメントミルク９ａが残存する。
３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に円環状のセメントミルク９ａが残存すれば、３５０ｍｍ鋼管７とシールドセグメント５との隙間δが、セメントミルク９ａにより閉塞され、当該隙間δからシールドセグメント５内へ地下水が浸入するのを防止することができる。
【００１８】
換言すれば、後述する様に、３００ｍｍ鋼管１１の先端のビット１６がシールドセグメント天井部分５１を貫通した際に、上記隙間δを介して高圧の地下水がシールドセグメント５内に流入してしまうと、地表側が陥没する恐れがある。係る事態を防止するため、円環状のセメントミルク９ａを残存させる必要がある。
【００１９】
そのため、図２４の工程では、半径方向外側に突出したチップ１７を有しないビット１６を用いて、円管状のセメントミルク９ａを、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側に形成している。
なお、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、上述した通り、半径方向外側に突出したチップ１７を有するビット１２で掘削するので、当該チップ１７により、３５０ｍｍ鋼管７の半径方向内側には、セメントミルクが残存しない。すなわち、図２０の工程（切削水を用いてセメントミルク９を削孔する工程）では、円管状のセメントミルク９ａは残存しない。
【００２０】
再び図２４において、３００ｍｍ鋼管１１により、シールドの天井部分５１から３００ｍｍ上方までの領域のセメントミルク９を削孔したならば、そのまま、シールドの天井部分のセグメント５１と、そのセグメント５１の半径方向内側に固定された止水箱（図２４では図示せず）を、３００ｍｍ鋼管１１先端のビット１６で貫通する。
【００２１】
３００ｍｍ鋼管１１先端のビット１６により、シールドの天井部分のセグメント５１及び止水箱１８を貫通したならば、３００ｍｍ鋼管１１先端と止水箱とを溶接して、固定する（図２６参照）。
【００２２】
そして、図２７で示す様に、ガイド管（直径５００ｍｍの鋼管）３を引き抜き、３５０ｍｍ鋼管７と地山との隙間（直径３５０ｍｍの鋼管７の外周における円環状の隙間）を、硅砂等の充填材料１９で充填する。
これにより、従来技術におけるシールドの線形確認（いわゆる「チェックボーリング」）を完了している。
【００２３】
ここで、図２５において、３５０ｍｍ鋼管７の外径が、３５５．６ｍｍ、厚さ寸法が６．４ｍｍで、３００ｍｍ鋼管１１の外径が３１８．５ｍｍ、厚さ寸法が６．０ｍｍであれば、円環状のセメントミルク９ａ（直径３５０ｍｍの鋼管７の半径方向内方に形成されたセメントミルク９ａの領域）の半径方向厚さは１８．２ｍｍとなる。
そして、円環状のセメントミルク９ａの半径方向厚さ１８．２ｍｍは、３５０ｍｍ鋼管７と３００ｍｍ鋼管１１とが完全に同心に配置している場合であり、３５０ｍｍ鋼管７と３００ｍｍ鋼管１１とが偏芯していれば、円環状のセメントミルク９ａの半径方向厚さは一様ではなくなり、厚さ寸法が１８．２ｍｍよりもさらに小さい部分が出来てしまう。すなわち、円環状のセメントミルク９ａは、その半径方向の厚さ寸法が非常に小さい（半径方向について薄い）。
【００２４】
図１２〜図２７で示す従来技術では、高圧の地下水の進入に対して、上述した様な非常に薄い円環状のセメントミルク９ａによって、外管７とシールド天井部分５１との隙間δを止水しなければならず、隙間δからの高圧地下水の進入に対しては不十分である。
そのため、図１２〜図２７で示す従来技術では、特に、３５０ｍｍ鋼管７とセグメント天井部分５１とが当接する部分における止水性が問題となっている。
【００２５】
また、従来技術において、直径５００ｍｍの垂直孔を掘削するのは、大変な労力及びコストが必要となる。
また、図２４の工程において、シールドセグメント天井部分５１に貫通孔を穿孔するに際して、地下水がシールドセグメント５内に流入するのを防止する観点から、貫通孔の径寸法は小さくしたい。
【００２６】
一方、線形確認に際しては、高精度にて垂直方向へ掘削することが要求される。特に、径の小さなボーリング孔を垂直方向へ掘削することは、高い精度が要求される。
深度５０ｍ〜６０ｍの垂直掘削を行う場合であって、小径の鋼管（例えば、直径２００ｍｍの鋼管）による掘削を行いたいという要請は従来から存在するが、上述したように高精度の垂直掘削が要求されるので、従来技術においては実現が困難であった。
【００２７】
その他の従来技術として、シールドセグメントの天井部分の半径方向内側に止水ボックスを設置して、削孔用のケーシングがシールドセグメントの天井部分を貫通した際に、貫通個所から地下水がシールドセグメント内部に流入するのを防止した技術が存在する（特許文献１参照）。
【００２８】
係る従来技術（特許文献１）は、地表からシールドセグメントまでの深度が小さい場合には大変に有効である。
しかし、地表からシールドセグメントまでの深度が５０ｍ以上では、地下水がシールドセグメント内に流入するのを阻止することが困難である。
【特許文献１】特開平８−９３３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直方向に掘削された縦孔との交差点を確実に止水することができる止水工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の止水工法は、地中に横方向に掘削されたトンネル（５）と、垂直孔（Ｈ）との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程（図３及び図４参照）と、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する工程（図６参照）とを有することを特徴としている（請求項１）。
【００３１】
本発明の止水工法において、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する前記工程（図６参照）は、トンネル直上（５１）まで垂直孔（Ｈ）を削孔する工程（図２参照）と、固化材噴射機構（セメントミルク噴射用ロッド８０）を垂直孔（Ｈ）へ挿入する挿入工程（図６、図７参照）と、固化材噴射機構（８０）から固化材（例えば、セメントミルク９）を噴射して垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域の土壌と固化材（９）とを混合する噴射工程（図７参照）とを含み、噴射工程では、固化材（９）を斜め下方へ噴射しつつ固化材噴射機構（８０）を回転して、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域よりも半径方向外方の範囲まで固化材により切削して原位置土壌と混合するのが好ましい（請求項２）。
【００３２】
また、本発明において、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、（例えばローラー型傾斜計により）傾斜を計測する工程と、計測された傾斜に対応して垂直孔（Ｈ）の掘削方向を修正する工程とを含んでいるのが好ましい（請求項３：図２参照）。
【００３３】
そして、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔（Ｈ）を削孔する工程（図２参照）と、垂直孔（Ｈ）を介してトンネル天井部分（５１）に印をつける（ポンチングを行う）工程（及びその印を確認する工程）とを有するのが好ましい（請求項４：図３、図４参照）
【００３４】
前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、シールドセグメントは薄い板状部材（スキンプレート５０）で構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメント天井部分（５１）が貫通される箇所の内側に止水ボックス（１８）を設置することが可能である（請求項５）。
【００３５】
前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメントは薄い板状部材（スキンプレート５０）で構成されているのが好ましい。
或いは、前記トンネル（５）はシールドセグメントで構成されており、前記垂直孔（Ｈ）に挿入された管状部材（例えば、鋼管１１）がシールドセグメント天井部分（５１）を貫通する工程を有しており、シールドセグメントはコンクリートセグメントであるのが好ましい。
【００３６】
本発明の止水工法は、いわゆる「チェックボーリング」に対して限定して適用されるものではない。例えば、いわゆる「本設管」における止水にも適用可能である。
【発明の効果】
【００３７】
上述する構成を具備する本発明によれば、垂直孔（Ｈ）とトンネル（５）との交差領域周辺を固化する様に構成されているので、固化された交差領域（９Ｅ）の止水作用により、トンネル（５）内に地下水が流入することが防止される。
例えば、横方向に掘削されたトンネル（５）がシールド工法により施工されており、垂直孔（Ｈ）が線形確認のため（いわゆる「チェックボーリング」のため）に削孔される場合に、垂直孔（Ｈ）に挿入された鋼管（１１）の先端のビット（１６）がシールドセグメントの天井部分（５１）を貫通した際にも、当該貫通箇所（垂直孔とトンネルとの交差領域）の周辺が固化されて、止水効果を発揮するので、地下水がシールドセグメント（トンネル５）内に流入してしまうことが防止され、地表が陥没してしまうことはない。
【００３８】
また本発明では、垂直孔（Ｈ）がトンネル（５）との交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程を有しているので、比較的小径のロッド（例えばφ２００ｍｍの鋼管１１）を用いて、高精度で、大深度（例えば、深度５０ｍ〜６０ｍ）の垂直掘削を行うことが可能である。
【００３９】
本発明において、シールドセグメント天井部分（５１）が貫通される箇所の内側に止水ボックス（１８）を設置すれば（請求項５）、止水性がさらに向上して、シールドセグメント（５）内に地下水が流入する事態がさらに防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図示の実施形態は、本発明をシールド工法における線形確認（いわゆる「チェックボーリング」）に適用した場合に係るものである。
【００４１】
図１で示す工程では、掘削機６によって、ボーリングロッド（或はビット）Ｒを用いて地表ＧＬ側から直径３５０ｍｍの垂直孔（ガイド孔）２を削孔する。そして、垂直孔２に直径３５０ｍｍの鋼管（ガイド管：３５０ｍｍ）３を埋設する。
ここで、図１で使用される３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３は、従来技術における図１２、図１３の工程における直径５００ｍｍの鋼管に相当する。
図１において、３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３埋設用の垂直孔（ガイド孔）２は、例えば、地表から８ｍ削孔される。そして、３５０ｍｍ鋼管３は地表から７．５ｍまで建て込まれる。
【００４２】
３５０ｍｍ鋼管３を建て込むことにより、地表ＧＬの陥没が防止される。それと共に、既存の地中埋設管等と、図示の実施形態を施工する際に垂直掘削される縦孔とが干渉してしまうことを確実に防止することが出来る。係る干渉を防止するためには、安全率を見込んで、比較的径の大きな鋼管を建て込むのが好適であり、３５０ｍｍ鋼管３を建て込むことにより、係る安全率を見込むことになるからである。
なお、垂直孔（ガイド孔）２を削孔するための「８ｍ」という数値は、土層やその他の条件に基いて、変動し得る。
【００４３】
図２では、３５０ｍｍ鋼管３の内側を通して、先端にビット１２を取り付けた直径２００ｍｍの鋼管（２００ｍｍ鋼管）１１により、トンネル５のシールドセグメント天井部分５１を目指して、垂直削孔を行う状態が示されている。
図２で示す工程においては、シールドセグメント天井部分５１に向けて、２００ｍｍ鋼管１１により正確に垂直掘削されているか否かを確認するため、図示しないローラー型傾斜計で傾斜測定を行い、垂直孔Ｈの曲がりを確認して、必要に応じて、修正が行われる。
修正を行う場合を考慮して、この段階では、ガイド管（３５０ｍｍ鋼管）３は固定されていない。
【００４４】
ここで、ローラー型傾斜計は、１ｍピッチで削孔方向の変位を計測、確認することが可能である。ローラー型傾斜計の様な装置を用いて測定を行いつつ、垂直削孔を行うことにより、シールドセグメント天井部分５１に向けて、削孔方向を修正しながら、２００ｍｍ鋼管１１によって削孔することが出来るのである。
【００４５】
２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１まで垂直孔Ｈを削孔したならば、図３において、３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３を固定し、シールドセグメント５であるスキンプレート５０に対して、２００ｍｍ鋼管１１側からポンチングを行う。
３５０ｍｍ鋼管（ガイド管）３の固定は、例えば、３５０ｍｍ鋼管３と垂直孔２との間の隙間に、モルタルを充填することにより行う。
【００４６】
図３の工程において、ポンチングを行う状態が図４で示されている。
図４において、２００ｍｍ鋼管１１の内側に、ポンチング用ロッド２１を降下させ、シールドセグメント天井部分５１のスキンプレート（厚さ６ｍｍ〜８ｍｍ）５０を、半径方向内側へ凹ませることにより、ポンチングが行われる。スキンプレート５０が半径方向内側へ凹んだか否かについては、シールド内から確認すれば良い。
図４で示すポンチングロッド２１は、先端にポンチング用の突起２１ａを有しており、先端近傍の部分に案内部材２２を備えている。案内部材２２は、ポンチング用突起２１ａを、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向中心に位置せしめている。ポンチングロッド２１が傾斜して、２００ｍｍ鋼管１１の内側で詰まってしまうことを防止するためである。
【００４７】
図３、図４では図示されていないが、ポンチングを行った後に、スキンプレート５０が凹んだ個所Ｐｔ（図４参照）を中心に、止水ボックス（例えば、特許文献１で示す止水ボックス）を取り付けても良い。
ここで、図示の実施形態では、シールドセグメント貫入用の２００ｍｍ鋼管１１の径が、従来技術よりも小さくなっているので、それに対応して、止水ボックスも小型化することが出来る。
【００４８】
なお、図示の実施形態において、シールドセグメント５として、厚さ寸法（半径方向寸法）が大きなコンクリートセグメントを用いれば、コンクリートセグメントの厚さ寸法によって、止水に必要な距離（いわゆる「止水パス」）が得られるので、止水ボックスを設置する必要は無い。
【００４９】
図３、図４で示す工程でポンチングを行った後に、図５で示す工程において、掘削機６により、２００ｍｍ鋼管１１を地上側へ引き出す。
そして、図５では明確に示していないが、２００ｍｍ鋼管１１が引き出された垂直孔Ｈ内に、地上側までベントナイトを充填する。垂直孔の崩落防止のためである。
ベントナイト充填の間に、２００ｍｍ鋼管１１の先端のビット１２を、いわゆる「外チップ」のビットから、いわゆる「内チップ」のビットに交換する。
なお、図５における符号１８は、シールドセグメント５の天井部分５１の内側頂点に設けた止水ボックスを示している。
【００５０】
ここで、「外チップ」のビットとは、図２５において点線で示すチップ１７の様に、鋼管の半径方向外側に突出したチップを有するビットである。そして、「内チップ」のビットとは、鋼管の半径方向外側に突出したチップを有さないビットである。
【００５１】
次に、図６で示す工程では、ベントナイトが充填された垂直孔Ｈ内に、セメントミルクのジェットを噴射する様に構成されたロッド８０を挿入して、シールドセグメント天井５１から１．０ｍの範囲に対して、セメントミルクジェットを噴射する。
図６における符号９は、固化材であるセメントミルクが固まった領域を示している。
セメントミルクジェットを噴射する態様について、図７をも参照して説明する。
【００５２】
図７において、例えば直径９０ｍｍのセメントミルク噴射用ロッド８０が、ベントナイトが充填された垂直孔Ｈ内を、シールドセグメント天井部分５１近傍まで挿入されている。
セメントミルク噴射用ロッド８０は、先端において、斜め下方向に向うノズルＮを備えており、ノズルＮからセメントミルク９のジェット９Ｊが、図７の斜め下方向へ噴出される様に構成されている。
そして、セメントミルク９を斜め下方へ噴射すると同時に、セメントミルク噴射用ロッド８０を回転させつつ、シールドセグメント天井５１から１．０ｍ上方まで引き上げる。
【００５３】
図７において、セメントミルクジェット９Ｊを斜め下方向へ噴射しているのは、セメントミルクにより固化される領域が半径方向外方に拡がる様にせしめ、且つ、セグメントの天井部分５１に確実に接触する様にするためである。
【００５４】
図１２〜図２７で説明した従来技術においては、図１７で示す工程では、セグメントシールド天井部分５１と３５０ｍｍ鋼管７の先端との間の隙間にセメントミルク９を注入しているが、セメントミルク９の注入領域を半径方向外側に拡張することはしていない。
これに対して、図７で示すセメントミルクの噴射工程では、図７中、斜め下方向へセメントミルクのジェット９Ｊを噴射することにより、セメントミルク９で固化される領域を、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向外方にまで拡大している。
セメントミルクで固化される領域が、２００ｍｍ鋼管１１の半径方向外方にまで拡大することにより、地下水を止水する領域の厚さ寸法（いわゆる「止水パス」）が増加し、止水能力が十分に発揮できる。
【００５５】
図７で示す様に、セメントミルクジェット９Ｊを噴射する工程において、その噴射量は、セメントミルク９を噴射して行う工法等における使用量に比較して、遥かに抑制されている。
図７で示す工程で、セメントミルクの噴射量は、セメントミルク９で固化する予定の領域の土壌を切削して混合するのに、必要最低限の量に設定されている。
そのため、図７の工程において、セメントミルク９を噴射して、固化予定領域の土壌を切削し混合する際に、スラリーの発生量は極めて少なく、実質的には、殆ど生じない。そのため、セメントミルク９を噴射する際に、垂直孔Ｈに充填されているベントナイトが、スラリーにより押し出されて、地上に溢れ出てしまう恐れもない。
【００５６】
図６及び図７で示すセメントミルクの噴射（図７の符号９Ｊ）が完了したならば、図８で示す様に、２００ｍｍ鋼管１１（２００ｍｍケーシング）を、セメントミルクジェットで切削、混合した領域Ｅ９の直上まで建て込む。
図５の工程で充填されたベントナイトにより、垂直孔Ｈの崩落が防止されているが、崩落防止をより確実ならしめるために、２００ｍｍ鋼管１１を建て込むのである。
【００５７】
図８で示す工程から、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９が強度を発現するまでの時間（例えば、２４時間）だけ経過したならば、図９で示す工程を実行する。
ここで、「強度の発現するまでの時間」とは、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９が止水に耐え得る強度を得るまでの時間を意味している。
【００５８】
図９で示す工程では、セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９を、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１から３００ｍｍ上の領域まで削孔する。
ここで、図６及び図７で示すセメントミルクの噴射９Ｊが完了してから、２００ｍｍ鋼管１１により削孔するまでの時間が長過ぎると、セメントミルクで切削・改良された領域Ｅ９が硬くなり過ぎて、削孔が困難になってしまう。
一方、セメントミルクの噴射完了から削孔までの時間が短過ぎると、止水性が確保できない。
【００５９】
セメントミルクで切削・混合された領域Ｅ９を、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１の上方３００ｍｍまで削孔したならば（図９の工程を終了したならば）、図１０で示す工程で、垂直孔Ｈ内に充填されたベントナイト泥水その他を、吸引機構（例えば、バキューム車３０）で吸引して、垂直孔Ｈ内から除去する。
【００６０】
図示で明示していないが、ベントナイト泥水その他を垂直孔Ｈ内から除去した後、２００ｍｍ鋼管１１により、シールドセグメント天井部分５１から３００ｍｍの領域（セメントミルクで切削・混合された領域）を削孔し、シールドセグメント天井部分５１を貫通する。
シールドセグメント天井部分５１を貫通したとしても、図６及び図７を参照して説明したように、貫通部分の周辺はセメントミルク９で固化されているので、シールドセグメント５内に地下水が流入してしまうことはない。
【００６１】
２００ｍｍ鋼管１１でシールドセグメント天井部分５１を貫通したならば、図１１で示す様に、シールドセグメント５内部に進入した２００ｍｍ鋼管１１の先端を、シールドセグメント天井部分５１のトンネル内側に設けた止水ボックス１８に溶接固定する。
すなわち、２００ｍｍ鋼管１１をシールドセグメント５の止水ボックス１８に溶接・固定して、それ以上、シールドセグメント５内へ移動（下降）しない様にしている。それにより、止水をより一層、確実にする。
【００６２】
以上により、図示の実施形態におけるシールドの線形確認のためのチェック作業（いわゆる「チェックボーリング」）が完了する。
【００６３】
図示の実施形態は、深度が２０ｍ以上で適用される。ただし、シールドセグメント５内に絶対に地下水を進入させることが出来ない条件では、深度２０ｍ未満でも、図示の実施形態によるシールドの線形確認作業を適用可能である。
【００６４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態における各種鋼管の外径及び内径や、各種深度或いは各種領域の垂直方向の寸法等も例示であって、図示の実施形態で表示された数値に限定されるものではない。換言すれば、各種鋼管の外径及び内径や、各種深度或いは各種領域の垂直方向の寸法等については、図示の実施形態で示す数値以外の数値を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態におけるガイド管設置工程図。
【図２】実施形態における垂直孔の削孔及び傾斜測定工程図。
【図３】実施形態における貫通孔確認工程図。
【図４】図３のＡ部拡大図。
【図５】実施形態における鋼管引き抜き工程図。
【図６】実施形態における固化材注入工程図。
【図７】図６のＡ部拡大図。
【図８】実施形態における２００ｍｍケーシング建て込み工程図。
【図９】実施形態における固化材部分削孔工程図。
【図１０】実施形態における孔内排水工程図。
【図１１】実施形態においてセグメントを貫通した状態を示す図。
【図１２】従来技術におけるガイド孔削孔工程図。
【図１３】従来技術におけるガイド管建て込み工程図。
【図１４】図１３の工程を詳細に説明する説明図。
【図１５】従来技術における垂直孔削孔工程図。
【図１６】従来技術における外管建て込み工程図。
【図１７】従来技術における固化材注入工程図。
【図１８】従来技術における外管再建て込み工程図。
【図１９】図１８におけるＡ部拡大図。
【図２０】従来技術における固化材部分削孔工程図。
【図２１】図２０のＡ部拡大図。
【図２２】従来技術における孔内排水工程図。
【図２３】従来技術における内管建て込み工程図。
【図２４】従来技術におけるセグメント直上の無水削孔工程図。
【図２５】従来技術におけるセグメント貫通加工工程図。
【図２６】従来技術における内管固定工程図。
【図２７】従来技術におけるガイド管引き抜き工程図。
【符号の説明】
【００６６】
２・・・垂直孔／ガイド孔
３・・・ガイド管
５・・・シールドセグメント／トンネル
６・・・掘削機
７・・・直径３５０ｍｍの鋼管
８・・・セメントミルク注入桿
９・・・セメントミルク
１０・・・クレーン
１１・・・直径３００ｍｍの鋼管
１２・・・直径３００ｍｍのビット
１３・・・排水ホース
１４・・・排水ポンプ
１６・・・直径３００ｍｍの別のビット
１７・・・チップ
１８・・・止水ボックス
Ｈ・・・垂直孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直孔との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程と、垂直孔とトンネルとの交差領域周辺を固化する工程とを有することを特徴とする止水工法。
【請求項２】
垂直孔とトンネルとの交差領域周辺を固化する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔を削孔する工程と、固化材噴射機構を垂直孔へ挿入する挿入工程と、固化材噴射機構から固化材を噴射して垂直孔とトンネルとの交差領域の土壌と固化材とを混合する噴射工程とを含み、噴射工程では、固化材を斜め下方へ噴射しつつ固化材噴射機構を回転して、垂直孔とトンネルとの交差領域よりも半径方向外方の範囲まで固化材により切削して原位置土壌と混合する請求項１の止水工法。
【請求項３】
垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、傾斜を計測する工程と、計測された傾斜に対応して垂直孔の掘削方向を修正する工程とを含んでいる請求項１、請求項２の何れかの止水工法。
【請求項４】
垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔を削孔する工程と、垂直孔を介してトンネル天井部分に印をつける工程とを有する請求項１〜請求項３の何れか１項の止水工法。
【請求項５】
前記トンネルはシールドセグメントで構成されており、シールドセグメントは薄い板状部材で構成されており、前記垂直孔に挿入された管状部材がシールドセグメント天井部分を貫通する工程を有しており、シールドセグメント天井部分が貫通される箇所の内側に止水ボックスを設置する請求項１〜請求項４の何れか１項の止水工法。
【請求項１】
地中に横方向に掘削されたトンネルと、垂直孔との交差領域を止水する止水工法において、垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する工程と、垂直孔とトンネルとの交差領域周辺を固化する工程とを有することを特徴とする止水工法。
【請求項２】
垂直孔とトンネルとの交差領域周辺を固化する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔を削孔する工程と、固化材噴射機構を垂直孔へ挿入する挿入工程と、固化材噴射機構から固化材を噴射して垂直孔とトンネルとの交差領域の土壌と固化材とを混合する噴射工程とを含み、噴射工程では、固化材を斜め下方へ噴射しつつ固化材噴射機構を回転して、垂直孔とトンネルとの交差領域よりも半径方向外方の範囲まで固化材により切削して原位置土壌と混合する請求項１の止水工法。
【請求項３】
垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、傾斜を計測する工程と、計測された傾斜に対応して垂直孔の掘削方向を修正する工程とを含んでいる請求項１、請求項２の何れかの止水工法。
【請求項４】
垂直孔がトンネルとの交差点に向かって削孔されているか否かを確認する前記工程は、トンネル直上まで垂直孔を削孔する工程と、垂直孔を介してトンネル天井部分に印をつける工程とを有する請求項１〜請求項３の何れか１項の止水工法。
【請求項５】
前記トンネルはシールドセグメントで構成されており、シールドセグメントは薄い板状部材で構成されており、前記垂直孔に挿入された管状部材がシールドセグメント天井部分を貫通する工程を有しており、シールドセグメント天井部分が貫通される箇所の内側に止水ボックスを設置する請求項１〜請求項４の何れか１項の止水工法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００８−２９１４５８（Ｐ２００８−２９１４５８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３６２５６（Ｐ２００７−１３６２５６）
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]