止水構造及び止水方法
【課題】充填材を短時間で効率良く固化及び溶融させることが可能で、かつ、止水性を確保することが可能な止水構造及びその構築方法を提供する。
【解決手段】止水構造１は、坑口２から所定の間隔を隔てて立坑３内に設置された隔壁４と、シールド機５の外径よりも大きい内径を有し、一端が隔壁４に、他端が坑口２にそれぞれ接続された筒体６と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する溶融可能な充填材７と、シールド機５の外径よりも小さい内径を有し、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられたリング状の弾性シーリング材８と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられ、中央部が筒体６に回動可能に、坑口側端部が弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、充填材７を溶融する溶融剤を供給するための溶融手段１０と、を備える。
【解決手段】止水構造１は、坑口２から所定の間隔を隔てて立坑３内に設置された隔壁４と、シールド機５の外径よりも大きい内径を有し、一端が隔壁４に、他端が坑口２にそれぞれ接続された筒体６と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する溶融可能な充填材７と、シールド機５の外径よりも小さい内径を有し、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられたリング状の弾性シーリング材８と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられ、中央部が筒体６に回動可能に、坑口側端部が弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、充填材７を溶融する溶融剤を供給するための溶融手段１０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、坑口から立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造及び止水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シールド機が立坑内に進入した際に、坑口から立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法として、立坑内に設置した隔壁と坑口との間にソイルモルタル等の充填材を充填して硬化させ、しかる後に、立坑の坑口及び硬化した充填材をシールド機で掘削して、立坑内にシールド機を到達させている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、坑口と隔壁との間に充填した充填材を冷却して凍結させて止水構造を構築する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した隔壁と坑口との間に充填材を充填する方法では、シールド機が充填材を掘削して隔壁の直前に到達したらその隔壁及び充填材を撤去し、シールド機の外周にパッキンを取り付けなければならないが、隔壁及び充填材を撤去してそのパッキンを取り付けるまでのわずかの間、止水性が確保されないので、水が流入するおそれがあった。
また、上述した特許文献１に記載の方法では、充填材を冷却及び解凍するための設備が大がかりで設備投資費が膨大となるうえ、充填材の凍結・解凍には時間がかかり、施工期間が長くなるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、充填材を短時間で効率良く固化及び溶融させることが可能で、かつ、止水性を確保することが可能な止水構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てて前記立坑内に設置された隔壁と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有し、一端が前記隔壁に、他端が前記坑口にそれぞれ接続された筒体と、
前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記筒体に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記坑口に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上述した２つの発明によれば、溶融手段により充填材を溶融することで、シーリング材の周囲に隙間を形成することができるとともに、シールド機の外周面を露出させることができる。かかる状態において、シーリング材がシールド機の外周面に当接することにより、シールド機の外周面と筒体又は坑口の内周面との間を止水することができる。
したがって、シールド機が立坑内に進入した後、常に、シールド機の外周面と筒体又は坑口の内周面との間は止水されているので、安全に立坑内での作業を実施することができる。
また、本発明では、常温（立坑内での一般的な温度であり２０℃〜２５℃程度）で固体状態を維持することが可能な充填材を用いることにより、充填した後、凍結させる等の固化作業が不要となる。したがって、充填材を凍結する場合よりも作業時間を短縮することができる。さらに、充填材を固化したり、溶融したりする設備も不要なので、設備投資費を削減することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記筒体又は前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に設けられ、一端部又は中央部が前記筒体又は前記坑口に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された調整手段を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、調整手段を回動させることにより、シーリング材をシールド機の外周面に強く当接させたり、シールド機の外周面から離間させたりすることができる。したがって、水が浸入するおそれの無い場合には、シーリング材を離間させてシーリング材の摩耗を低減し、水が浸入するおそれの有る場合には、シーリング材を強く当接させて、止水性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記調整手段は、
前記筒体又は前記坑口に取り付けられた支持具と、
一端部又は中央部が前記支持具に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された板状部材と、
前記板状部材の前記一端部に挿通された索状体と、
を備えることとしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記充填材は、発泡スチロールであり、
前記溶融手段は、前記充填材を溶融するための溶融剤を備えることとしてもよい。
【００１４】
本発明によれば、充填材を再利用することができる。また、溶融剤を使用するので短時間で大量の充填材を溶融することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記充填材は、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステルのいずれかであり、
前記溶融手段は、前記充填材を加熱するための加熱装置を備えることとしてもよい。
【００１６】
本発明によれば、高級アルコール、高級脂肪酸及び脂肪酸エステルは、生分解性を有しており、時間が経過すると水と空気に分解されるために、環境に悪影響を与えない。
【００１７】
また、本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てた前記立坑内に隔壁を設置する隔壁設置工程と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有する筒体の一端を前記隔壁に、他端を前記坑口の構築予定箇所の前記立坑にそれぞれ接続する筒体設置工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記筒体に接続するとともに、内周縁部を前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記筒体内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記筒体内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記立坑の土留め壁内に、当該土留め壁の内周面から所定の深さ位置まで、前記坑口の外径よりも大きい内径を有する拡幅部を前記坑口の構築予定箇所に形成する拡幅部形成工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記坑口に接続するとともに、内周縁部を前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記拡幅部内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記立坑内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、充填材を短時間で効率良く固化及び溶融させることが可能で、かつ、止水性を確保することが可能な止水構造及びその構築方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る止水構造を示す側面図で、シールド機の先端が立坑の土留め壁を貫通して筒体内に到達した状態を示している。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＢ矢視図である。
【図４】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図５】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図６】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図７】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図８】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図９】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１１】シールド機が筒体内を通過した状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態に係る止水構造を示す側面図であり、坑口の立坑側上部を拡大したものである。
【図１３】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１５】シールド機のスキンプレートの内周面に加熱装置を取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る止水構造１の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第一実施形態に係る止水構造１を示す側面図で、シールド機５の先端が立坑３の土留め壁３ａを貫通して筒体６内に到達した状態を示している。また、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、図２のＢ矢視図である。
【００２３】
図１〜図３に示すように、坑口２から立坑３内へ水が流入するのを防止する止水構造１は、坑口２から所定の間隔を隔てて立坑３内に設置された隔壁４と、シールド機５の外径よりも大きい内径を有し、一端が隔壁４に、他端が坑口２にそれぞれ接続された筒体６と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する溶融可能な充填材７と、シールド機５の外径よりも小さい内径を有し、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられたリング状の弾性シーリング材８と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられ、弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、充填材７を溶融する溶融剤を供給するための溶融手段１０と、を備える。
【００２４】
立坑３は、筒状の土留め壁３ａによって囲まれており、この内部の底盤３ｂにはコンクリートが打設されている。
【００２５】
シールド機５が立坑３内に進入する前の状況で、筒体６の隔壁側端部６ａにおいては、流動化処理土１１が全体的に充填され、中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃにおいては、外周部に充填材７が充填され、その内側に流動化処理土１１が充填されている。中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃは、まず、筒体６内の外周部に充填材７を充填して硬化させ、その後、硬化した筒状の充填材７の内側に流動化処理土１１を充填することにより構築される（図示しない）。
そして、シールド機５による掘削によって中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃの流動化処理土１１は除去されて、図１に示すように、外周部の充填材７のみがシールド機５の周囲に残置される。本実施形態においては、隔壁側端部６ａの流動化処理土１１は掘削せずに残置する。
【００２６】
なお、本実施形態においては、充填材７として、発泡スチロールを用いた。発泡スチロールは、所定の溶融剤（例えば、石油系のＳＲＰ溶剤（株式会社西濱商事販売））によって溶融させることができる。
【００２７】
立坑３内には、シールド機５が筒体６内を掘進する際に、シールド機５の推進力に対して充填材７及び隔壁４を支持するための支持装置１２が設けられている。
【００２８】
支持装置１２は、シールド機５の推進力に対して隔壁４が移動しないように支持する支保工材２０と、隔壁４と土留め壁３ａとの間に設けられ、シールド機５の推進力を支保工材２０に伝達するためのジャッキ１３と、から構成されている。
【００２９】
弾性シーリング材８は、伸縮性を有し、かつ、耐摩耗性に優れた天然ゴム又は樹脂からなり、その内径はシールド機５の外径よりもやや小さくなるように形成されている。
【００３０】
また、弾性シーリング材８は、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に、鉛直断面形状が略Ｌ字型となるように折り曲げられて、坑口側端部８ｃが坑口２側に向かって徐々にシールド機５に近接するように配置されている。すなわち、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃには、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に押し付ける向きに弾性力が常時、作用しているため、坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に当接させることができる。
【００３１】
溶融剤により溶融される前の充填材７中における弾性シーリング材８は、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを径外方向へ向かって屈曲させた状態で充填材７中に埋設されているが、溶融剤によって弾性シーリング材８の周囲の充填材７が溶融したことにより、その弾性力にて坑口側端部８ｃがシールド機５の外周面に近接する向きへ復元する。
【００３２】
調整手段９は、筒体６の内周面に設けられている補強用リブ６ｄに接続された支持具１４と、中央部１５ｂが支持具１４の下端に回動可能に接続され、坑口側端部１５ｃが弾性シーリング材８に接続された板状部材１５と、板状部材１５の隔壁側端部１５ａを挿通する索状体１６と、を備える。この調整手段９は、筒体６の周方向に沿って所定の間隔で複数台設けられている。
【００３３】
支持具１４と補強用リブ６ｄとの間には、弾性シーリング材８の隔壁側端部８ａが挟持されており、これらを貫通するボルトとナットにて、着脱可能に補強用リブ６ｄに接続されている。これにより、筒体６を解体する際は、支持具１４及び弾性シーリング材８を筒体６から取り外すことができる。
【００３４】
板状部材１５は、その長手方向が筒体６の軸方向と略並行になるように配置され、その中央部１５ｂが支持具１４に回動可能に接続されているので、板状部材１５の中央部１５ｂを中心に筒体６の径方向に回動することができる。
【００３５】
板状部材１５の坑口側端部１５ｃは、弾性シーリング材８に接着剤等で密着するように取り付けられているため、坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する方向へ回動させることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に強く当接させることができる。
なお、坑口２側から水が流入すると、その水圧は弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に押し付ける向きに作用するため、確実に止水することができる。
【００３６】
各板状部材１５の隔壁側端部１５ａには、貫通穴１７が設けられており、各貫通穴１７内を一本の索状体１６が掛け渡されている。なお、本実施形態においては、索状体１６として、ワイヤーロープを用いたが、これに限定されるものではなく、紐状のものであればよい。
【００３７】
索状体１６の両端を締め付けることにより、各板状部材１５の隔壁側端部１５ａがシールド機５に近接する向きへ回動する。これにともない、坑口側端部１５ｃがシールド機５から離間する向きへ回動するため、弾性シーリング材８はシールド機５の外周面から離れることとなる。
【００３８】
溶融手段１０は、充填材７を溶融するための溶融剤を貯留する貯留槽１８と、一端が貯留槽１８に接続され、溶融剤を送給するための送給管１９と、を備える。
【００３９】
送給管１９の他端は、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近の筒体６の外周に接続されている。したがって、溶融剤が筒体６内に供給されると、坑口側端部８ｃの周囲の充填材７が集中的に溶融されて隙間が形成され、この隙間内を板状部材１５が回動可能となる。すなわち、板状部材１５の坑口側端部１５ｃに取り付けられている弾性シーリング材８がシールド機５に近接する方向へその弾性力にて復元し、シールド機５の外周面に当接可能となるものである。かかる場合に、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５から離間する方向へ回動させることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に強く当接させることができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る止水構造１の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図４〜図１０は、本実施形態にかかる止水構造１の構築方法を示す図である。
【００４１】
まず、図４に示すように、土留め壁３ａの内周面から所定の間隔を隔てて隔壁４を立坑３内に設置する（隔壁設置工程）。
また、この隔壁４が倒れないように支持装置１２にて支持する。
【００４２】
そして、一端が隔壁４に、他端が坑口構築予定箇所２ａの土留め壁３ａの内周面に当接するように筒体６を設置する（筒体設置工程）。
また、隔壁４の設置作業や筒体６の設置作業と並行して、坑口構築予定箇所２ａ付近の地山Ｅ内に薬材を注入して地盤改良体２５を形成する等の止水対策を実施する。
【００４３】
次に、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを径外方向へ向かって屈曲させた状態で、筒体６内の隔壁側端部６ａと中央部６ｂとの境界よりもやや中央部６ｂ側に弾性シーリング材８及び調整手段９を設置する（弾性シーリング材設置工程）。
【００４４】
そして、筒体６内の坑口側端部６ｃに充填材７及び流動化処理土１１をそれぞれ充填し、次に、隔壁側端部６ａに流動化処理土１１を充填する（充填工程）。
【００４５】
次に、図５に示すように、地山Ｅ内から立坑３へ向かってシールド機５を掘進させて、土留め壁３ａの坑口構築予定箇所２ａを掘削して、シールド機５を筒体６内に進入させる。
【００４６】
次に、図６に示すように、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進行したら掘進を停止する（進入工程）。
【００４７】
図７は、図６のＣ部拡大図である。図７に示すように、筒体６に接続された送給管１９を介して弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近に溶融剤を供給する。溶融剤が充填材７に接触すると、充填材７が溶融し始める（溶融工程）。充填材７が溶融することにより、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近に隙間が形成される。かかる場合に、溶融した充填材７は、シールド機５の外周面に沿って筒体６の底部へ流れて、集水管（図示しない）を通って回収槽に送給される。回収槽に貯留された充填材７はリサイクル工場へ搬送され、再利用される。
【００４８】
このまま溶融剤の供給を続けると、図８に示すように、隙間が徐々に広くなるとともに、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃがシールド機５に近接する方向へ復元し始める。
【００４９】
さらに、溶融剤の供給を続けると、図９に示すように、筒体６内の充填材７の溶融が進行して、シールド機５の外周面が露出し、弾性シーリング材８の弾性力にて坑口側端部８ｃがその外周面に当接する（当接工程）。また、板状部材１５の坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する方向へ回動させて、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に強く当接し、密着させる。
【００５０】
かかる状態において、シールド機５の外周と筒体６の内周面との間に地山Ｅ内から水が流入しても、その土水圧が弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に押し付ける方向に作用するので、弾性シーリング材８による止水効果を高めることができる。これにより、水が立坑３内に流入することを効率的に防止できる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、弾性シーリング材８の復元力を利用してシールド機５の外周面に当接させ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、他の材質からなるシーリング材を弾性シーリング材８と同様に板状部材１５の坑口側端部１５ｃに取り付けて、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５から離間する向きに回動させて、坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する向きに回動させることにより、シーリング材をシールド機５の外周面に当接させて止水機能を発揮させることができる。
【００５２】
その後、図１０に示すように、シールド機５の前方に存在する支持装置１２及び流動化処理土１１を撤去し、シールド機５を進行可能な状態にする。なお、筒体６は残置しておく。
【００５３】
次に、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させた状態のまま、シールド機５を立坑３内へ移動させる。かかる状態において、筒体６とシールド機５の間に水が流入しても、弾性シーリング材８がシールド機５の外周面に当接しているので、止水できる。また、筒体６内への水の流入が確認された場合には、シールド機５の進行を停止し、再度、上記止水対策を実施する。
【００５４】
なお、止水対策により坑口２から水が流入するおそれが無くなった場合には、索状体１６の両端を締め付けて各板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５に近接する向きへ回動させた状態でシールド機５を進行させてもよい。これは、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５に近接する向きへ回動させることにより、坑口側端部１５ｃがシールド機５から離間する向きへ回動するため、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃもシールド機５の外周面から離間することとなる。すなわち、索状体１６の両端を締め付けることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面から離間させることができる。これにより、弾性シーリング材８の摩耗を防止することができる。
【００５５】
図１１は、シールド機５が筒体６内を通過した状態を示す側面図である。
図１１に示すように、シールド機５は、シールド機５の後方にセグメント２６を構築しながら進行するので、シールド機５が筒体６内を通過した後も、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃがセグメント２６の外周面に当接するので、止水機能を維持できる。
【００５６】
シールド機５が通過した後は、予め設計等により決定された方法にて坑口２を処理するとともに、調整手段９を回収する。
【００５７】
以上説明した本実施形態における止水構造１によれば、溶融手段１０を備えているので、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間に充填された充填材７を溶融することができる。また、溶融手段１０での溶融作業は、短時間で行うことができるので、作業効率に優れている。
【００５８】
さらに、充填材７を溶融することにより、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に、弾性シーリング材８が復元可能な隙間を形成することができるとともに、シールド機５の外周面を露出させることができる。そして、弾性シーリング材８の弾性力を利用して弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に当接させることにより、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間を止水することができる。さらに、板状部材１５を用いて坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に強く当接することにより、止水性を向上させることができる。
【００５９】
したがって、シールド機５が立坑３内に進入した後、常に、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間は止水されているので、安全に立坑３内での作業を実施することができる。
【００６０】
また、板状部材１５を回動させることにより、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを移動可能なので、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させたり、シールド機５の外周面から離間させたりすることができる。したがって、水の浸入が無い場合には、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面から離間させて、水の浸入のおそれが有る場合には、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させることができる。
【００６１】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態の調整手段９は、回収すること無く、坑口２に残置されるものである。
【００６２】
図１２は、本発明の第二実施形態に係る止水構造２１を示す側面図であり、坑口２の立坑３側上部を拡大したものである。
図１２に示すように、止水構造２１は、坑口２の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する充填材７と、坑口２の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられた弾性シーリング材８と、弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、溶融手段１０と、を備える。
【００６３】
調整手段９は、土留め壁３ａの内周面に取り付けられた支持具１４と、板状部材１５と、索状体１６と、を備え、坑口２よりも大きい径を有する拡幅部２３に設けられている。
【００６４】
支持具１４と土留め壁３ａの内周面との間には、弾性シーリング材８の一端部８ｄが挟持されており、これらを貫通するボルトにて、着脱可能に土留め壁３ａの内周面に接続されている。
【００６５】
次に、本実施形態に係る止水構造２１の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図１３及び図１４は、本実施形態にかかる止水構造２１の構築方法を示す図である。
【００６６】
まず、図１３に示すように、土留め壁３ａ内に、坑口２の外径よりも大きい外径を有するリング状の拡幅部２３を形成する（拡幅部形成工程）。
次に、この拡幅部２３の外周縁部に、弾性シーリング材８が接続された調整手段９を設置する（弾性シーリング材設置工程）。また、土留め壁３ａが倒れないように支持装置１２で支持する。
【００６７】
次に、拡幅部２３内に溶融可能な充填材７を充填して硬化させる（充填工程）。充填材７が硬化したら、地山Ｅ内から立坑３へ向かってシールド機５を掘進させて、土留め壁３ａの坑口構築予定箇所２ａを掘削する。また、図１４に示すように、シールド機５が掘進して、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進入したら掘進を停止する（進入工程）。
【００６８】
次に、送給管１９を介して拡幅部２３内に溶融剤を供給する。溶融剤の供給により、充填材７が溶融する（溶融工程）。
【００６９】
弾性シーリング材８の周囲の充填材７が溶融する（図１２参照）ことにより、弾性シーリング材８付近に隙間が形成され、シールド機５の外周面が露出して、弾性シーリング材８の他端部８ｅがシールド機５の外周面に当接した状態となる（当接工程）。
【００７０】
次に、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させた状態のままで、支持装置１２を撤去して、シールド機５を立坑３内へ移動させる。かかる状態の際に、坑口２とシールド機５との間に水が流入しても、弾性シーリング材８の他端部８ｅがシールド機５の外周面に当接しているので、止水できる。
【００７１】
さらに、シールド機５を進行させて、坑口２を通過させる。このとき、シールド機５は、シールド機５の後方にセグメント２６を構築しながら進行するので、シールド機５が坑口２を通過しても、弾性シーリング材８がセグメント２６の外周面に当接しているので、止水機能を維持できる。
シールド機５が通過した後は、弾性シーリング材８及び調整手段９を設置した状態のままで、拡幅部２３の外周縁部にモルタル等を充填して弾性シーリング材８及び調整手段９を埋設する。
【００７２】
以上説明した本実施形態における止水構造２１によれば、溶融手段１０を備えているので、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間に充填された充填材７を溶融することができる。また、溶融手段１０での溶融作業は、短時間で行うことができるので、作業効率に優れている。そして、充填材７を溶融することにより、シールド機５の外周面を露出させることができる。
【００７３】
そして、弾性シーリング材８をその弾性力にて復元させてシールド機５の外周面に当接させることにより、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間を止水することができる。
【００７４】
したがって、シールド機５が坑口２から立坑３内に進入した後、常に、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間は止水されているので、安全に立坑３内での作業を実施することができる。
【００７５】
また、上述した各実施形態においては、充填材７として発泡スチロールを用いた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、高級アルコールのラウリルアルコールを含む添加材（例えば、カルコール２０９８（製品名、カルコール：登録商標、花王株式会社製））や高級脂肪酸のラウリン酸（例えば、ルナックＬ−７０（製品名、ルナック：登録商標、花王株式会社製））や脂肪酸エステルのステアリン酸エステル等を用いてもよく、これらは、立坑３内の通常温度である２０℃前後では、固体状態となり、地山Ｅと同程度の一軸圧縮強度（例えば、０．５〜１．０ＭＰａ程度）を有するともに、立坑３内が通常温度よりも高くなり融点（例えば、カルコール２０９８の場合は２４℃〜２７℃、ルナックＬ−７０の場合は３２℃〜３６℃）以上になると、それぞれ溶融して流動状態となるので、発泡スチロールと同様に取り扱うことができる。また、高級アルコールのラウリルアルコール、高級脂肪酸のラウリン酸及び脂肪酸エステルのステアリン酸エステルは生分解性を有するために、時間が経過すると水と空気に分解されて消失し、環境に悪影響を与えない。
【００７６】
高級アルコールのラウリルアルコールや高級脂肪酸のラウリン酸や脂肪酸エステルのステアリン酸エステルは、一般的な原材料であるために、原材料の入手が容易である。
【００７７】
図１５は、シールド機５のスキンプレート２２の内周面に加熱装置を取り付けた状態を示す図である。
図１５に示すように、上記高級アルコール等を充填材７として利用する場合には、シールド機５のスキンプレート２２の内周面に溶融手段２４として加熱装置であるペルチェ素子が取り付けられている。ペルチェ素子は、ペルチェ素子に流れる電流の向きを変えることにより、スキンプレート２２を加熱し、スキンプレート２２を介して充填材７を加熱するものである。なお、立坑３内の通常の温度では、充填材７は個体状態となっており、シールド機５による掘削が可能である。
【００７８】
そして、地山Ｅ内から立坑３へシールド機５を掘進させて、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進行したら掘進を停止する。
【００７９】
次に、ペルチェ素子に接しているスキンプレート２２を加熱するように通電し、スキンプレート２２を介して充填材７を加熱する。加熱すると充填材７が徐々に溶融するので、溶融した充填材７を予め設計等により決定された方法にて回収して、再利用する。充填材７が溶融することにより、シールド機５の外周面と筒体６との間に隙間が形成されて、弾性シーリング材８がシールド機５の外周面に当接することとなる。
【００８０】
かかる場合に、溶融手段２４は充填材７を加熱するための加熱装置を備えるために、充填材７を短時間で流動状態にすることが可能となる。
【００８１】
なお、上述した各実施形態においては、土留め壁３ａを貫通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、構築された構造物の躯体を貫通する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 止水構造
２ 坑口
２ａ 坑口構築予定箇所
３ 立坑
３ａ 土留め壁
３ｂ 底盤
４ 隔壁
５ シールド機
６ 筒体
６ａ 隔壁側端部
６ｂ 中央部
６ｃ 坑口側端部
６ｄ 補強用リブ
７ 充填材
８ 弾性シーリング材
８ａ 隔壁側端部
８ｃ 坑口側端部
８ｄ 一端部
８ｅ 他端部
９ 調整手段
１０ 溶融手段
１１ 流動化処理土
１２ 支持装置
１３ ジャッキ
１４ 支持具
１５ 板状部材
１５ａ 隔壁側端部
１５ｂ 中央部
１５ｃ 坑口側端部
１６ 索状体
１７ 貫通穴
１８ 貯留槽
１９ 送給管
２０ 支保工材
２１ 止水構造
２２ スキンプレート
２３ 拡幅部
２４ 溶融手段
２５ 地盤改良体
２６ セグメント
Ｅ 地山
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、坑口から立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造及び止水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シールド機が立坑内に進入した際に、坑口から立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法として、立坑内に設置した隔壁と坑口との間にソイルモルタル等の充填材を充填して硬化させ、しかる後に、立坑の坑口及び硬化した充填材をシールド機で掘削して、立坑内にシールド機を到達させている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、坑口と隔壁との間に充填した充填材を冷却して凍結させて止水構造を構築する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した隔壁と坑口との間に充填材を充填する方法では、シールド機が充填材を掘削して隔壁の直前に到達したらその隔壁及び充填材を撤去し、シールド機の外周にパッキンを取り付けなければならないが、隔壁及び充填材を撤去してそのパッキンを取り付けるまでのわずかの間、止水性が確保されないので、水が流入するおそれがあった。
また、上述した特許文献１に記載の方法では、充填材を冷却及び解凍するための設備が大がかりで設備投資費が膨大となるうえ、充填材の凍結・解凍には時間がかかり、施工期間が長くなるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、充填材を短時間で効率良く固化及び溶融させることが可能で、かつ、止水性を確保することが可能な止水構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てて前記立坑内に設置された隔壁と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有し、一端が前記隔壁に、他端が前記坑口にそれぞれ接続された筒体と、
前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記筒体に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記坑口に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上述した２つの発明によれば、溶融手段により充填材を溶融することで、シーリング材の周囲に隙間を形成することができるとともに、シールド機の外周面を露出させることができる。かかる状態において、シーリング材がシールド機の外周面に当接することにより、シールド機の外周面と筒体又は坑口の内周面との間を止水することができる。
したがって、シールド機が立坑内に進入した後、常に、シールド機の外周面と筒体又は坑口の内周面との間は止水されているので、安全に立坑内での作業を実施することができる。
また、本発明では、常温（立坑内での一般的な温度であり２０℃〜２５℃程度）で固体状態を維持することが可能な充填材を用いることにより、充填した後、凍結させる等の固化作業が不要となる。したがって、充填材を凍結する場合よりも作業時間を短縮することができる。さらに、充填材を固化したり、溶融したりする設備も不要なので、設備投資費を削減することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記筒体又は前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に設けられ、一端部又は中央部が前記筒体又は前記坑口に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された調整手段を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、調整手段を回動させることにより、シーリング材をシールド機の外周面に強く当接させたり、シールド機の外周面から離間させたりすることができる。したがって、水が浸入するおそれの無い場合には、シーリング材を離間させてシーリング材の摩耗を低減し、水が浸入するおそれの有る場合には、シーリング材を強く当接させて、止水性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記調整手段は、
前記筒体又は前記坑口に取り付けられた支持具と、
一端部又は中央部が前記支持具に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された板状部材と、
前記板状部材の前記一端部に挿通された索状体と、
を備えることとしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記充填材は、発泡スチロールであり、
前記溶融手段は、前記充填材を溶融するための溶融剤を備えることとしてもよい。
【００１４】
本発明によれば、充填材を再利用することができる。また、溶融剤を使用するので短時間で大量の充填材を溶融することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記充填材は、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステルのいずれかであり、
前記溶融手段は、前記充填材を加熱するための加熱装置を備えることとしてもよい。
【００１６】
本発明によれば、高級アルコール、高級脂肪酸及び脂肪酸エステルは、生分解性を有しており、時間が経過すると水と空気に分解されるために、環境に悪影響を与えない。
【００１７】
また、本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てた前記立坑内に隔壁を設置する隔壁設置工程と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有する筒体の一端を前記隔壁に、他端を前記坑口の構築予定箇所の前記立坑にそれぞれ接続する筒体設置工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記筒体に接続するとともに、内周縁部を前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記筒体内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記筒体内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記立坑の土留め壁内に、当該土留め壁の内周面から所定の深さ位置まで、前記坑口の外径よりも大きい内径を有する拡幅部を前記坑口の構築予定箇所に形成する拡幅部形成工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記坑口に接続するとともに、内周縁部を前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記拡幅部内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記立坑内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、充填材を短時間で効率良く固化及び溶融させることが可能で、かつ、止水性を確保することが可能な止水構造及びその構築方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る止水構造を示す側面図で、シールド機の先端が立坑の土留め壁を貫通して筒体内に到達した状態を示している。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＢ矢視図である。
【図４】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図５】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図６】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図７】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図８】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図９】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１１】シールド機が筒体内を通過した状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態に係る止水構造を示す側面図であり、坑口の立坑側上部を拡大したものである。
【図１３】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る止水構造の構築方法を示す図である。
【図１５】シールド機のスキンプレートの内周面に加熱装置を取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る止水構造１の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第一実施形態に係る止水構造１を示す側面図で、シールド機５の先端が立坑３の土留め壁３ａを貫通して筒体６内に到達した状態を示している。また、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、図２のＢ矢視図である。
【００２３】
図１〜図３に示すように、坑口２から立坑３内へ水が流入するのを防止する止水構造１は、坑口２から所定の間隔を隔てて立坑３内に設置された隔壁４と、シールド機５の外径よりも大きい内径を有し、一端が隔壁４に、他端が坑口２にそれぞれ接続された筒体６と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する溶融可能な充填材７と、シールド機５の外径よりも小さい内径を有し、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられたリング状の弾性シーリング材８と、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられ、弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、充填材７を溶融する溶融剤を供給するための溶融手段１０と、を備える。
【００２４】
立坑３は、筒状の土留め壁３ａによって囲まれており、この内部の底盤３ｂにはコンクリートが打設されている。
【００２５】
シールド機５が立坑３内に進入する前の状況で、筒体６の隔壁側端部６ａにおいては、流動化処理土１１が全体的に充填され、中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃにおいては、外周部に充填材７が充填され、その内側に流動化処理土１１が充填されている。中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃは、まず、筒体６内の外周部に充填材７を充填して硬化させ、その後、硬化した筒状の充填材７の内側に流動化処理土１１を充填することにより構築される（図示しない）。
そして、シールド機５による掘削によって中央部６ｂ及び坑口側端部６ｃの流動化処理土１１は除去されて、図１に示すように、外周部の充填材７のみがシールド機５の周囲に残置される。本実施形態においては、隔壁側端部６ａの流動化処理土１１は掘削せずに残置する。
【００２６】
なお、本実施形態においては、充填材７として、発泡スチロールを用いた。発泡スチロールは、所定の溶融剤（例えば、石油系のＳＲＰ溶剤（株式会社西濱商事販売））によって溶融させることができる。
【００２７】
立坑３内には、シールド機５が筒体６内を掘進する際に、シールド機５の推進力に対して充填材７及び隔壁４を支持するための支持装置１２が設けられている。
【００２８】
支持装置１２は、シールド機５の推進力に対して隔壁４が移動しないように支持する支保工材２０と、隔壁４と土留め壁３ａとの間に設けられ、シールド機５の推進力を支保工材２０に伝達するためのジャッキ１３と、から構成されている。
【００２９】
弾性シーリング材８は、伸縮性を有し、かつ、耐摩耗性に優れた天然ゴム又は樹脂からなり、その内径はシールド機５の外径よりもやや小さくなるように形成されている。
【００３０】
また、弾性シーリング材８は、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に、鉛直断面形状が略Ｌ字型となるように折り曲げられて、坑口側端部８ｃが坑口２側に向かって徐々にシールド機５に近接するように配置されている。すなわち、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃには、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に押し付ける向きに弾性力が常時、作用しているため、坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に当接させることができる。
【００３１】
溶融剤により溶融される前の充填材７中における弾性シーリング材８は、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを径外方向へ向かって屈曲させた状態で充填材７中に埋設されているが、溶融剤によって弾性シーリング材８の周囲の充填材７が溶融したことにより、その弾性力にて坑口側端部８ｃがシールド機５の外周面に近接する向きへ復元する。
【００３２】
調整手段９は、筒体６の内周面に設けられている補強用リブ６ｄに接続された支持具１４と、中央部１５ｂが支持具１４の下端に回動可能に接続され、坑口側端部１５ｃが弾性シーリング材８に接続された板状部材１５と、板状部材１５の隔壁側端部１５ａを挿通する索状体１６と、を備える。この調整手段９は、筒体６の周方向に沿って所定の間隔で複数台設けられている。
【００３３】
支持具１４と補強用リブ６ｄとの間には、弾性シーリング材８の隔壁側端部８ａが挟持されており、これらを貫通するボルトとナットにて、着脱可能に補強用リブ６ｄに接続されている。これにより、筒体６を解体する際は、支持具１４及び弾性シーリング材８を筒体６から取り外すことができる。
【００３４】
板状部材１５は、その長手方向が筒体６の軸方向と略並行になるように配置され、その中央部１５ｂが支持具１４に回動可能に接続されているので、板状部材１５の中央部１５ｂを中心に筒体６の径方向に回動することができる。
【００３５】
板状部材１５の坑口側端部１５ｃは、弾性シーリング材８に接着剤等で密着するように取り付けられているため、坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する方向へ回動させることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に強く当接させることができる。
なお、坑口２側から水が流入すると、その水圧は弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に押し付ける向きに作用するため、確実に止水することができる。
【００３６】
各板状部材１５の隔壁側端部１５ａには、貫通穴１７が設けられており、各貫通穴１７内を一本の索状体１６が掛け渡されている。なお、本実施形態においては、索状体１６として、ワイヤーロープを用いたが、これに限定されるものではなく、紐状のものであればよい。
【００３７】
索状体１６の両端を締め付けることにより、各板状部材１５の隔壁側端部１５ａがシールド機５に近接する向きへ回動する。これにともない、坑口側端部１５ｃがシールド機５から離間する向きへ回動するため、弾性シーリング材８はシールド機５の外周面から離れることとなる。
【００３８】
溶融手段１０は、充填材７を溶融するための溶融剤を貯留する貯留槽１８と、一端が貯留槽１８に接続され、溶融剤を送給するための送給管１９と、を備える。
【００３９】
送給管１９の他端は、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近の筒体６の外周に接続されている。したがって、溶融剤が筒体６内に供給されると、坑口側端部８ｃの周囲の充填材７が集中的に溶融されて隙間が形成され、この隙間内を板状部材１５が回動可能となる。すなわち、板状部材１５の坑口側端部１５ｃに取り付けられている弾性シーリング材８がシールド機５に近接する方向へその弾性力にて復元し、シールド機５の外周面に当接可能となるものである。かかる場合に、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５から離間する方向へ回動させることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に強く当接させることができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る止水構造１の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図４〜図１０は、本実施形態にかかる止水構造１の構築方法を示す図である。
【００４１】
まず、図４に示すように、土留め壁３ａの内周面から所定の間隔を隔てて隔壁４を立坑３内に設置する（隔壁設置工程）。
また、この隔壁４が倒れないように支持装置１２にて支持する。
【００４２】
そして、一端が隔壁４に、他端が坑口構築予定箇所２ａの土留め壁３ａの内周面に当接するように筒体６を設置する（筒体設置工程）。
また、隔壁４の設置作業や筒体６の設置作業と並行して、坑口構築予定箇所２ａ付近の地山Ｅ内に薬材を注入して地盤改良体２５を形成する等の止水対策を実施する。
【００４３】
次に、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを径外方向へ向かって屈曲させた状態で、筒体６内の隔壁側端部６ａと中央部６ｂとの境界よりもやや中央部６ｂ側に弾性シーリング材８及び調整手段９を設置する（弾性シーリング材設置工程）。
【００４４】
そして、筒体６内の坑口側端部６ｃに充填材７及び流動化処理土１１をそれぞれ充填し、次に、隔壁側端部６ａに流動化処理土１１を充填する（充填工程）。
【００４５】
次に、図５に示すように、地山Ｅ内から立坑３へ向かってシールド機５を掘進させて、土留め壁３ａの坑口構築予定箇所２ａを掘削して、シールド機５を筒体６内に進入させる。
【００４６】
次に、図６に示すように、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進行したら掘進を停止する（進入工程）。
【００４７】
図７は、図６のＣ部拡大図である。図７に示すように、筒体６に接続された送給管１９を介して弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近に溶融剤を供給する。溶融剤が充填材７に接触すると、充填材７が溶融し始める（溶融工程）。充填材７が溶融することにより、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃ付近に隙間が形成される。かかる場合に、溶融した充填材７は、シールド機５の外周面に沿って筒体６の底部へ流れて、集水管（図示しない）を通って回収槽に送給される。回収槽に貯留された充填材７はリサイクル工場へ搬送され、再利用される。
【００４８】
このまま溶融剤の供給を続けると、図８に示すように、隙間が徐々に広くなるとともに、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃがシールド機５に近接する方向へ復元し始める。
【００４９】
さらに、溶融剤の供給を続けると、図９に示すように、筒体６内の充填材７の溶融が進行して、シールド機５の外周面が露出し、弾性シーリング材８の弾性力にて坑口側端部８ｃがその外周面に当接する（当接工程）。また、板状部材１５の坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する方向へ回動させて、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に強く当接し、密着させる。
【００５０】
かかる状態において、シールド機５の外周と筒体６の内周面との間に地山Ｅ内から水が流入しても、その土水圧が弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に押し付ける方向に作用するので、弾性シーリング材８による止水効果を高めることができる。これにより、水が立坑３内に流入することを効率的に防止できる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、弾性シーリング材８の復元力を利用してシールド機５の外周面に当接させ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、他の材質からなるシーリング材を弾性シーリング材８と同様に板状部材１５の坑口側端部１５ｃに取り付けて、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５から離間する向きに回動させて、坑口側端部１５ｃをシールド機５に近接する向きに回動させることにより、シーリング材をシールド機５の外周面に当接させて止水機能を発揮させることができる。
【００５２】
その後、図１０に示すように、シールド機５の前方に存在する支持装置１２及び流動化処理土１１を撤去し、シールド機５を進行可能な状態にする。なお、筒体６は残置しておく。
【００５３】
次に、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させた状態のまま、シールド機５を立坑３内へ移動させる。かかる状態において、筒体６とシールド機５の間に水が流入しても、弾性シーリング材８がシールド機５の外周面に当接しているので、止水できる。また、筒体６内への水の流入が確認された場合には、シールド機５の進行を停止し、再度、上記止水対策を実施する。
【００５４】
なお、止水対策により坑口２から水が流入するおそれが無くなった場合には、索状体１６の両端を締め付けて各板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５に近接する向きへ回動させた状態でシールド機５を進行させてもよい。これは、板状部材１５の隔壁側端部１５ａをシールド機５に近接する向きへ回動させることにより、坑口側端部１５ｃがシールド機５から離間する向きへ回動するため、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃもシールド機５の外周面から離間することとなる。すなわち、索状体１６の両端を締め付けることにより、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面から離間させることができる。これにより、弾性シーリング材８の摩耗を防止することができる。
【００５５】
図１１は、シールド機５が筒体６内を通過した状態を示す側面図である。
図１１に示すように、シールド機５は、シールド機５の後方にセグメント２６を構築しながら進行するので、シールド機５が筒体６内を通過した後も、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃがセグメント２６の外周面に当接するので、止水機能を維持できる。
【００５６】
シールド機５が通過した後は、予め設計等により決定された方法にて坑口２を処理するとともに、調整手段９を回収する。
【００５７】
以上説明した本実施形態における止水構造１によれば、溶融手段１０を備えているので、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間に充填された充填材７を溶融することができる。また、溶融手段１０での溶融作業は、短時間で行うことができるので、作業効率に優れている。
【００５８】
さらに、充填材７を溶融することにより、筒体６の内周面とシールド機５の外周面との間に、弾性シーリング材８が復元可能な隙間を形成することができるとともに、シールド機５の外周面を露出させることができる。そして、弾性シーリング材８の弾性力を利用して弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に当接させることにより、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間を止水することができる。さらに、板状部材１５を用いて坑口側端部８ｃをシールド機５の外周面に強く当接することにより、止水性を向上させることができる。
【００５９】
したがって、シールド機５が立坑３内に進入した後、常に、シールド機５の外周面と筒体６の内周面との間は止水されているので、安全に立坑３内での作業を実施することができる。
【００６０】
また、板状部材１５を回動させることにより、弾性シーリング材８の坑口側端部８ｃを移動可能なので、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させたり、シールド機５の外周面から離間させたりすることができる。したがって、水の浸入が無い場合には、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面から離間させて、水の浸入のおそれが有る場合には、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させることができる。
【００６１】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態の調整手段９は、回収すること無く、坑口２に残置されるものである。
【００６２】
図１２は、本発明の第二実施形態に係る止水構造２１を示す側面図であり、坑口２の立坑３側上部を拡大したものである。
図１２に示すように、止水構造２１は、坑口２の内周面とシールド機５の外周面との間に介在する充填材７と、坑口２の内周面とシールド機５の外周面との間に設けられた弾性シーリング材８と、弾性シーリング材８に接続された調整手段９と、溶融手段１０と、を備える。
【００６３】
調整手段９は、土留め壁３ａの内周面に取り付けられた支持具１４と、板状部材１５と、索状体１６と、を備え、坑口２よりも大きい径を有する拡幅部２３に設けられている。
【００６４】
支持具１４と土留め壁３ａの内周面との間には、弾性シーリング材８の一端部８ｄが挟持されており、これらを貫通するボルトにて、着脱可能に土留め壁３ａの内周面に接続されている。
【００６５】
次に、本実施形態に係る止水構造２１の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図１３及び図１４は、本実施形態にかかる止水構造２１の構築方法を示す図である。
【００６６】
まず、図１３に示すように、土留め壁３ａ内に、坑口２の外径よりも大きい外径を有するリング状の拡幅部２３を形成する（拡幅部形成工程）。
次に、この拡幅部２３の外周縁部に、弾性シーリング材８が接続された調整手段９を設置する（弾性シーリング材設置工程）。また、土留め壁３ａが倒れないように支持装置１２で支持する。
【００６７】
次に、拡幅部２３内に溶融可能な充填材７を充填して硬化させる（充填工程）。充填材７が硬化したら、地山Ｅ内から立坑３へ向かってシールド機５を掘進させて、土留め壁３ａの坑口構築予定箇所２ａを掘削する。また、図１４に示すように、シールド機５が掘進して、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進入したら掘進を停止する（進入工程）。
【００６８】
次に、送給管１９を介して拡幅部２３内に溶融剤を供給する。溶融剤の供給により、充填材７が溶融する（溶融工程）。
【００６９】
弾性シーリング材８の周囲の充填材７が溶融する（図１２参照）ことにより、弾性シーリング材８付近に隙間が形成され、シールド機５の外周面が露出して、弾性シーリング材８の他端部８ｅがシールド機５の外周面に当接した状態となる（当接工程）。
【００７０】
次に、弾性シーリング材８をシールド機５の外周面に当接させた状態のままで、支持装置１２を撤去して、シールド機５を立坑３内へ移動させる。かかる状態の際に、坑口２とシールド機５との間に水が流入しても、弾性シーリング材８の他端部８ｅがシールド機５の外周面に当接しているので、止水できる。
【００７１】
さらに、シールド機５を進行させて、坑口２を通過させる。このとき、シールド機５は、シールド機５の後方にセグメント２６を構築しながら進行するので、シールド機５が坑口２を通過しても、弾性シーリング材８がセグメント２６の外周面に当接しているので、止水機能を維持できる。
シールド機５が通過した後は、弾性シーリング材８及び調整手段９を設置した状態のままで、拡幅部２３の外周縁部にモルタル等を充填して弾性シーリング材８及び調整手段９を埋設する。
【００７２】
以上説明した本実施形態における止水構造２１によれば、溶融手段１０を備えているので、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間に充填された充填材７を溶融することができる。また、溶融手段１０での溶融作業は、短時間で行うことができるので、作業効率に優れている。そして、充填材７を溶融することにより、シールド機５の外周面を露出させることができる。
【００７３】
そして、弾性シーリング材８をその弾性力にて復元させてシールド機５の外周面に当接させることにより、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間を止水することができる。
【００７４】
したがって、シールド機５が坑口２から立坑３内に進入した後、常に、シールド機５の外周面と坑口２の内周面との間は止水されているので、安全に立坑３内での作業を実施することができる。
【００７５】
また、上述した各実施形態においては、充填材７として発泡スチロールを用いた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、高級アルコールのラウリルアルコールを含む添加材（例えば、カルコール２０９８（製品名、カルコール：登録商標、花王株式会社製））や高級脂肪酸のラウリン酸（例えば、ルナックＬ−７０（製品名、ルナック：登録商標、花王株式会社製））や脂肪酸エステルのステアリン酸エステル等を用いてもよく、これらは、立坑３内の通常温度である２０℃前後では、固体状態となり、地山Ｅと同程度の一軸圧縮強度（例えば、０．５〜１．０ＭＰａ程度）を有するともに、立坑３内が通常温度よりも高くなり融点（例えば、カルコール２０９８の場合は２４℃〜２７℃、ルナックＬ−７０の場合は３２℃〜３６℃）以上になると、それぞれ溶融して流動状態となるので、発泡スチロールと同様に取り扱うことができる。また、高級アルコールのラウリルアルコール、高級脂肪酸のラウリン酸及び脂肪酸エステルのステアリン酸エステルは生分解性を有するために、時間が経過すると水と空気に分解されて消失し、環境に悪影響を与えない。
【００７６】
高級アルコールのラウリルアルコールや高級脂肪酸のラウリン酸や脂肪酸エステルのステアリン酸エステルは、一般的な原材料であるために、原材料の入手が容易である。
【００７７】
図１５は、シールド機５のスキンプレート２２の内周面に加熱装置を取り付けた状態を示す図である。
図１５に示すように、上記高級アルコール等を充填材７として利用する場合には、シールド機５のスキンプレート２２の内周面に溶融手段２４として加熱装置であるペルチェ素子が取り付けられている。ペルチェ素子は、ペルチェ素子に流れる電流の向きを変えることにより、スキンプレート２２を加熱し、スキンプレート２２を介して充填材７を加熱するものである。なお、立坑３内の通常の温度では、充填材７は個体状態となっており、シールド機５による掘削が可能である。
【００７８】
そして、地山Ｅ内から立坑３へシールド機５を掘進させて、シールド機５のスキンプレート２２の先端が弾性シーリング材８内を通過して、弾性シーリング材８がスキンプレート２２の先端部に接触可能となる位置までシールド機５が進行したら掘進を停止する。
【００７９】
次に、ペルチェ素子に接しているスキンプレート２２を加熱するように通電し、スキンプレート２２を介して充填材７を加熱する。加熱すると充填材７が徐々に溶融するので、溶融した充填材７を予め設計等により決定された方法にて回収して、再利用する。充填材７が溶融することにより、シールド機５の外周面と筒体６との間に隙間が形成されて、弾性シーリング材８がシールド機５の外周面に当接することとなる。
【００８０】
かかる場合に、溶融手段２４は充填材７を加熱するための加熱装置を備えるために、充填材７を短時間で流動状態にすることが可能となる。
【００８１】
なお、上述した各実施形態においては、土留め壁３ａを貫通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、構築された構造物の躯体を貫通する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 止水構造
２ 坑口
２ａ 坑口構築予定箇所
３ 立坑
３ａ 土留め壁
３ｂ 底盤
４ 隔壁
５ シールド機
６ 筒体
６ａ 隔壁側端部
６ｂ 中央部
６ｃ 坑口側端部
６ｄ 補強用リブ
７ 充填材
８ 弾性シーリング材
８ａ 隔壁側端部
８ｃ 坑口側端部
８ｄ 一端部
８ｅ 他端部
９ 調整手段
１０ 溶融手段
１１ 流動化処理土
１２ 支持装置
１３ ジャッキ
１４ 支持具
１５ 板状部材
１５ａ 隔壁側端部
１５ｂ 中央部
１５ｃ 坑口側端部
１６ 索状体
１７ 貫通穴
１８ 貯留槽
１９ 送給管
２０ 支保工材
２１ 止水構造
２２ スキンプレート
２３ 拡幅部
２４ 溶融手段
２５ 地盤改良体
２６ セグメント
Ｅ 地山
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てて前記立坑内に設置された隔壁と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有し、一端が前記隔壁に、他端が前記坑口にそれぞれ接続された筒体と、
前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記筒体に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする止水構造。
【請求項２】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記坑口に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする止水構造。
【請求項３】
前記筒体又は前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に設けられ、一端部又は中央部が前記筒体又は前記坑口に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記筒体又は前記坑口に取り付けられた支持具と、
一端部又は中央部が前記支持具に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された板状部材と、
前記板状部材の前記一端部に挿通された索状体と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の止水構造。
【請求項５】
前記充填材は、発泡スチロールであり、
前記溶融手段は、前記充填材を溶融するための溶融剤を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項６】
前記充填材は、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステルのいずれかであり、
前記溶融手段は、前記充填材を加熱するための加熱装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項７】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てた前記立坑内に隔壁を設置する隔壁設置工程と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有する筒体の一端を前記隔壁に、他端を前記坑口の構築予定箇所の前記立坑にそれぞれ接続する筒体設置工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記筒体に接続するとともに、内周縁部を前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記筒体内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記筒体内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする止水方法。
【請求項８】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記立坑の土留め壁内に、当該土留め壁の内周面から所定の深さ位置まで、前記坑口の外径よりも大きい内径を有する拡幅部を前記坑口の構築予定箇所に形成する拡幅部形成工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記坑口に接続するとともに、内周縁部を前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記拡幅部内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記立坑内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする止水方法。
【請求項１】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てて前記立坑内に設置された隔壁と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有し、一端が前記隔壁に、他端が前記坑口にそれぞれ接続された筒体と、
前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記筒体に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする止水構造。
【請求項２】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入した際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に介在する溶融可能な充填材と、
外周縁部が前記坑口に接続されるとともに、前記シールド機の外周面の全周にわたって接触可能に設けられたリング状のシーリング材と、
前記充填材を溶融するための溶融手段と、
を備えることを特徴とする止水構造。
【請求項３】
前記筒体又は前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に設けられ、一端部又は中央部が前記筒体又は前記坑口に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記筒体又は前記坑口に取り付けられた支持具と、
一端部又は中央部が前記支持具に回動可能に接続され、他端部が前記シーリング材に接続された板状部材と、
前記板状部材の前記一端部に挿通された索状体と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の止水構造。
【請求項５】
前記充填材は、発泡スチロールであり、
前記溶融手段は、前記充填材を溶融するための溶融剤を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項６】
前記充填材は、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステルのいずれかであり、
前記溶融手段は、前記充填材を加熱するための加熱装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
【請求項７】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記坑口から所定の間隔を隔てた前記立坑内に隔壁を設置する隔壁設置工程と、
前記シールド機の外径よりも大きい内径を有する筒体の一端を前記隔壁に、他端を前記坑口の構築予定箇所の前記立坑にそれぞれ接続する筒体設置工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記筒体に接続するとともに、内周縁部を前記筒体の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記筒体内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記筒体内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする止水方法。
【請求項８】
シールド機が立坑に設けられた坑口を通過して当該立坑内へ進入する際に、前記坑口から前記立坑内へ水が流入するのを防止する止水方法であって、
前記立坑の土留め壁内に、当該土留め壁の内周面から所定の深さ位置まで、前記坑口の外径よりも大きい内径を有する拡幅部を前記坑口の構築予定箇所に形成する拡幅部形成工程と、
リング状のシーリング材の外周縁部を前記坑口に接続するとともに、内周縁部を前記坑口の内周面と前記シールド機の外周面との間に配置するシーリング材設置工程と、
前記拡幅部内に溶融可能な充填材を充填して硬化させる充填工程と、
前記シールド機で前記坑口の構築予定箇所を掘削しながら前記立坑内に進入し、所定の位置に到達したら停止する進入工程と、
前記硬化した充填材の一部を溶融することにより除去して前記充填材中に隙間を形成する溶融工程と、
前記シーリング材の内周縁部を前記シールド機の外周面に当接させる当接工程と、
を備えることを特徴とする止水方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３２６９２（Ｐ２０１１−１３２６９２Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１０３１（Ｐ２００９−２９１０３１）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０９３５３７０２）株式会社トーソー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０９３５３７０２）株式会社トーソー (1)
【Ｆターム（参考）】
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