芯材の分離構造及びそれを用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法
【課題】土圧の高い場所にも適用可能な剛性の高い芯材の分離構造を提供する。
【解決手段】地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材１０を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造である。そして、芯材は、下側芯材２と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体の開口から挿入されて下側芯材に当接されるとともに継手函体に着脱自在に固定される上側芯材１とによって構成される。また、下側芯材と上側芯材とが当接される箇所には、芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、上側芯材は継手函体の外殻部３１によって囲繞される。
【解決手段】地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材１０を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造である。そして、芯材は、下側芯材２と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体の開口から挿入されて下側芯材に当接されるとともに継手函体に着脱自在に固定される上側芯材１とによって構成される。また、下側芯材と上側芯材とが当接される箇所には、芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、上側芯材は継手函体の外殻部３１によって囲繞される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して立坑などを設ける際に構築される連続地中壁などの土留壁の芯材に適用可能な芯材の分離構造、及びそれを用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、三軸オーガなどの水平多軸掘削機を使って地盤を穿孔し、その孔にセメントミルクを注入しながら撹拌することによって原位置にソイルセメント柱を造成し、その中にＨ形鋼材などの長尺状の芯材を挿入することを繰り返すことで構築される連続地中壁が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
そして、この特許文献１，２には、このようにして埋設された芯材の上側を撤去する方法が開示されている。
【０００４】
まず、特許文献１に開示されている方法では、地中に埋設させた芯材を、切断箇所においてソイルセメントの中からはつり出し、ガス切断機によって芯材に山形の切り込みを入れる。その後、地上において芯材の頭部をバイブロハンマなどで把持させ、振動を与えながら切断箇所より上側の芯材を引き抜く。
【０００５】
一方、特許文献２に開示されている方法では、予め分離されている下側芯材と上側芯材とを接合板によって着脱自在な手段で連結し、その後、掘削側から接合板との連結を解除して上側芯材を引き抜く方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７７０４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、掘削立坑内の狭い場所で土圧を受けている状態の土留壁の芯材に対してはつり作業や特殊な形状の切断作業をおこなわなければならず、施工に手間がかかるうえに土留壁が崩壊する懸念があるため土圧や水圧の高い位置では適用が難しかった。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された方法では、上側芯材と下側芯材とは接合板によって囲まれて変位が制限される構造にはなっているが、上側芯材と下側芯材との間で直接、せん断方向（芯材の軸直交方向）の変位を抑える構造にはなっておらず、大深度で土圧の高い場所ではこの分離構造が弱部となるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、土圧の高い場所にも適用可能な剛性の高い芯材の分離構造、及びそれを用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の芯材の分離構造は、地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造であって、前記芯材は、下側芯材と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体と、その継手函体の開口から挿入されて前記下側芯材に当接されるとともに前記継手函体に着脱自在に固定される上側芯材とによって構成され、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所には、前記芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、前記上側芯材は前記継手函体の外殻部によって囲繞されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記せん断抵抗部は、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所に形成される凹凸嵌合と、前記下側芯材又は前記上側芯材から突出されて前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーとによって構成することができる。
【００１２】
また、前記せん断抵抗部は、前記芯材の２つの軸直交方向の相対変位を制限する２組の凹凸嵌合であってもよい。
【００１３】
さらに、前記下側芯材は、前記外殻部によって囲繞されるとともに、前記継手函体は前記下側芯材にボルトによって固定され、前記上側芯材は、前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定される構造とすることができる。
【００１４】
また、前記下側芯材の上端には、前記芯材の軸方向に直交する上端板が固定され、その上端板には前記継手函体が固定され、前記上端板の上面からは前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーが延出され、前記上側芯材は前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定される構造とすることもできる。さらに、前記上側芯材の側面には摩擦低減層が形成されているのが好ましい。
【００１５】
また、本発明のシールド掘削機の発進立坑の構築方法は、上記芯材の分離構造が形成された芯材を設置して構築されるシールド掘削機の発進立坑の構築方法であって、前記シールド掘削機を発進させる位置の上方から前記下側芯材を地中に向けて押し込む工程と、前記下側芯材の頭部に前記継手函体を固定する工程と、前記継手函体の上方の開口から前記上側芯材を挿入し、前記継手函体に前記上側芯材を固定する工程と、前記下側芯材と前記継手函体と前記上側芯材とが一体化された芯材を、前記継手函体が前記シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方の位置に至るまで押し込む工程と、前記芯材の前面側を掘削する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明の芯材の分離構造は、下側芯材に固定された継手函体の外殻部によって上側芯材は囲繞されている。また、下側芯材と上側芯材とが当接される箇所には、芯材の軸直交方向（せん断方向）の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられている。すなわち、上側芯材は、内部と外周において下側芯材に対するせん断方向の変位が制限される構造となっている。
【００１７】
このため、剛性の高い芯材の分離構造となり、大深度地下などの土圧や水圧の高い場所にも適用することができる。
【００１８】
また、せん断抵抗部を、凹凸嵌合とせん断キーとの複数の手段によって形成すれば、より剛性の高い芯材の分離構造とすることができる。さらに、２方向の変位を２組の凹凸嵌合によって制限することもできる。
【００１９】
また、継手函体を貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって上側芯材を固定する構成にすることで、掘削によって継手函体の一側面を露出させれば、上側芯材と継手函体との連結を容易に解除することができる。
【００２０】
さらに、下側芯材の上端に上端板を固定することで、継手函体と下側芯材との固定を簡素な構造でおこなうことができる。
【００２１】
そして、引き抜かれる上側芯材の側面に摩擦低減層を形成することで、上側芯材を容易に引き抜くことができる。
【００２２】
また、シールド掘削機の発進立坑を構築する際に、シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方に継手函体が配置されるようにすれば、シールド掘削機を上側芯材に対面させた状態で引き抜きをおこなうことができる。
【００２３】
このため、不安定な状態の土留めを発進立坑内に露出させる必要がなく、安全にシールド掘削機を発進させることができる。また、シールド掘削機の発進口から上側芯材を引き抜く方法であれば、シールド掘削機によって切削可能な高価な材料を発進口に使う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図２】下側芯材の頭部に継手函体を装着する工程を説明する斜視図である。
【図３】本発明の芯材の分離構造を地中に埋設し、その後、上側芯材を引き抜く作業工程を説明する工程図である。
【図４】土留壁の掘削側にボックスカルバートを構築し、上側芯材を引き抜く工程を説明する断面図である。
【図５】実施例１の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図６】実施例２の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図７】実施例３のシールド掘削機の発進立坑の構築方法を説明するために発進立坑内から芯材を見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１、２は、本実施の形態の芯材１０の分離構造の構成を説明する側面図、正面図及び斜視図である。
【００２７】
この芯材１０は、掘削された地盤とセメントミルクとを撹拌して造成されるソイルセメントや、溝状に掘削された掘削溝に充填される泥水固化材などの中に挿入され、土留壁となる連続地中壁の一部を構成する。
【００２８】
この連続地中壁は、構築時は地中に埋設されているが、その後、芯材１０の一側面側が掘削されて立坑が構築される。このため、芯材１０には、その軸直交方向からの土圧（荷重）が作用することになる。
【００２９】
そして、この芯材１０は、下側芯材２と、その下側芯材２に固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体３の開口から挿入されて下側芯材２に当接されるとともに継手函体３に着脱自在に固定される上側芯材１とによって主に構成される。
【００３０】
この下側芯材２には、上下方向に平行に延設されるフランジ２１，２２と、それらのフランジ２１，２２に直交してフランジ２１，２２間を連結するウエブ１３とによって形成されたＨ形鋼材が使用できる。
【００３１】
また、この下側芯材２のウエブ２３の上端は、図２に示すように凹状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となる凹部２４が形成される。
【００３２】
また、この凹部２４の両側には、ウエブ２３を挟んで対となるせん断キー２５，２５がそれぞれ固定されている。このせん断キー２５は、角柱状の鋼材で、下部が溶接によってウエブ２３の側面に固着されている。さらに、このせん断キー２５の上部は、フランジ２１，２２の上端面よりも上方に突出している。
【００３３】
また、フランジ２１，２２には、ウエブ２３を跨いだ両側に、継手函体３が差し込まれる位置まで複数のボルト孔２６，・・・が穿孔されている。
【００３４】
一方、この下側芯材２に装着される継手函体３は、上下が開口された四角筒状の鋼管によって外殻部３１が形成されている。この外殻部３１の内空は、下側芯材２のフランジ２１，２２の幅と略同じ幅の平行する２面と、その２面に直交し、ウエブ２３の幅にフランジ２１，２２の厚さを加えた長さと略同じ幅の平行する２面とによって四角柱状の空間に形成されている。
【００３５】
また、継手函体３の下半部には、下側芯材２に穿孔されたボルト孔２６，・・・の位置と大きさに合わせて、複数の下側ボルト孔３３，・・・が穿孔されている。
【００３６】
そして、ボルト孔２６と下側ボルト孔３３には、下側芯材２に継手函体３を固定させる手段となるボルトとして固定ボルト４４が挿入される。この固定ボルト４４は、図１（ａ）に示すように、外殻部３１の肉厚にフランジ２１（２２）の厚さを加えた長さより少し長い軸部を備えている。
【００３７】
ここで、継手函体３の外側から下側ボルト孔３３に固定ボルト４４の軸部を挿入すると、ボルト孔２６を通ってウエブ２３側に先端が突出するので、その先端にナット４５を装着することで固定をおこなう。
【００３８】
また、このように継手函体３の下半部に設けられた下側ボルト孔３３，・・・を介して継手函体３を下側芯材２に固定すると、継手函体３の上半部の内空が空洞になる。
【００３９】
そして、この継手函体３の上半部の空洞には上側芯材１が挿入されることになるので、継手函体３の下側ボルト孔３３，・・・を穿孔した面の上半部には、上側芯材１を固定する際に使用する上側ボルト孔３２，・・・を穿孔しておく。
【００４０】
一方、継手函体３の上方の開口から挿入される上側芯材１は、下側芯材２と同じサイズのＨ形鋼材によって形成され、フランジ１１，１２とウエブ１３とを備えている。
【００４１】
また、このウエブ１３の下端には、下側芯材２の凹部２４に凹凸嵌合する凸部１４が突出されている。すなわち、この凸部１４は、上側芯材１を継手函体３の開口から挿入すると凹部２４に嵌り込み、下側芯材２の上端面と上側芯材１の下端面とが当接することになる。
【００４２】
さらに、この凸部１４は、下側芯材２のウエブ２３を挟んで固着された対となるせん断キー２５，２５の間に入り込むことになるので、フランジ１１，１２間方向に間隔を置いた２点でウエブ１３は挟持されることになる。
【００４３】
また、上側芯材１の下端面が下側芯材２の上端面に当接された状態で、継手函体３の上側ボルト孔３２，・・・と重なる位置の上側芯材１のフランジ１１，１２には、ボルト孔１６，・・・がそれぞれ穿孔されている。
【００４４】
この一方のフランジ１１に穿孔されるボルト孔１６と他方のフランジ１２に穿孔されるボルト孔１６とは、芯材１０の軸直交方向で見て投影される位置に対向して穿孔されている。このため、これらのボルト孔１６，１６の位置に合わせて穿孔される継手函体３の上側ボルト孔３２，３２も、これらのボルト孔１６，１６に芯材１０の軸直交方向で見て投影されることになる。
【００４５】
そして、これらの上側ボルト孔３２，３２とボルト孔１６，１６とに挿入される貫通ボルト４１は、継手函体３を軸直交方向に貫通する長さに形成されている。すなわち、貫通ボルト４１は、外殻部３１の一側面から挿入すると、上側ボルト孔３２、フランジ１１のボルト孔１６、フランジ１２のボルト孔１６、上側ボルト孔３２を通って先端が外殻部３１の他側面から突出する長さに形成されている。
【００４６】
また、外殻部３１から突出した貫通ボルト４１の先端には、ナット４２が装着される。なお、このナット４２は、外殻部３１の側面に溶接によって固定し、回転不能としておく。
【００４７】
さらに、この貫通ボルト４１は、フランジ１１，１２間に架け渡されることになるため、継手函体３の内空に侵入したソイルセメントなどの固化材と固着しないように、鞘管４３が軸部に装着される。
【００４８】
この鞘管４３は、塩化ビニルパイプなどで形成することができ、鞘管４３の内周面と貫通ボルト４１との隙間にはグリスなどが充填される。
【００４９】
次に、図３を参照しながら、本実施の形態の芯材１０の分離構造を使った土留壁の構築方法と、上側芯材１の引き抜き方法について説明する。
【００５０】
まず、図３（ａ）に示したように、水平多軸掘削機の三軸オーガを使って地盤５を削孔５１し、三軸オーガを引き上げる際にセメントミルクを注入しながら撹拌をおこなってソイルセメント５２を造成する。
【００５１】
一方、図２に示すように、下側芯材２の頭部に継手函体３を挿入し、固定ボルト４４，・・・とナット４５，・・・とを使って継手函体３を下側芯材２に固定する。また、図３（ａ）に示すように、下側芯材２の上端付近には、係留ワイヤ２７の一端が連結される。
【００５２】
そして、削孔５１内のソイルセメント５２が硬化する前に、下側芯材２をソイルセメント５２の中に押し込み、継手函体３の上半部が削孔５１から突出した位置で一旦、押し込みを停止する。
【００５３】
続いて、図３（ｂ）に示すように、継手函体３の開口から上側芯材１を挿入し、下側芯材２の凹部２４に上側芯材１の凸部１４を嵌め合わせる。さらに、継手函体３の一側面から上側ボルト孔３２にグリスが充填された鞘管４３と貫通ボルト４１とを挿入し、他側面から突出された貫通ボルト４１の先端にナット４２を装着して上側芯材１を継手函体３に固定する。
【００５４】
また、この上側芯材１の側面には、溶剤系塗料などの摩擦低減材を塗布したり、プラスチック製被覆材を巻き付けたりすることで摩擦低減層を形成しておく。
【００５５】
そして、下側芯材２と継手函体３と上側芯材１とが一体となった芯材１０を、所定の深さに到達するまでソイルセメント５２の中に押し込む。この際、芯材１０は一体化されているので、流体状のソイルセメント５２の中で吊り下げても分離することがない。
【００５６】
このようにソイルセメント５２の中に芯材１０を押し込む作業を繰り返すことによって、連続地中壁が構築される。そして、連続地中壁の一側面側を掘削して立坑を形成し、その内部に図４に示すようなボックスカルバート５４を構築する。
【００５７】
また、図３（ｃ）に示すように、ボックスカルバート５４の上方に突出された上側芯材１は、切梁５３によって支保させる。他方、ボックスカルバート５４の側壁に接する下側芯材２には、スタッドジベル５５，・・・を突設させ、ボックスカルバート５４と下側芯材２とを一体化させて本体利用する。
【００５８】
また、下側芯材２に一端を連結させた係留ワイヤ２７は、他端に定着部２７ａを設け、ボックスカルバート５４の内周面に定着させる。
【００５９】
このボックスカルバート５４の上面近傍には、継手函体３が位置しており、掘削側に露出された継手函体３の一側面から貫通ボルト４１の頭部を回すと、ナット４２は外殻部３１に固定されているので貫通ボルト４１の先端はナット４２から外れる。
【００６０】
また、この貫通ボルト４１の軸部は、鞘管４３に収容されているため、継手函体３内のソイルセメント５２には固着されておらず、貫通ボルト４１を掘削側に引き抜くことができる。
【００６１】
続いて図３（ｄ）に示すように切梁５３を撤去し、図４に示すように所定の位置まで土砂や流動化処理土によって埋戻し部５６を構築した後に、地上から上側芯材１の上端を把持して引き上げる。すると、上側芯材１は、継手函体３の中から抜け出して、そのまま地上まで引き抜かれる。この引き抜きに際しては、下側芯材２はボックスカルバート５４に係留ワイヤ２７で係留されているため、上側芯材１と一緒に抜け上がることがない。
【００６２】
また、上側芯材１が引き抜かれたソイルセメント５２には、図４に示すように空隙ができるが、その空隙には所定の深さまで充填材を注入し、地表付近のソイルセメント５２は撤去する。
【００６３】
次に、本実施の形態の芯材１０の分離構造の作用について説明する。
【００６４】
このように構成された本実施の形態の芯材１０の分離構造では、下側芯材２と上側芯材１とを連結する継手函体３が、それらを囲繞する外殻部３１を備えている。このため、下側芯材２と上側芯材１との軸直交方向の相対変位（ずれ）の発生が抑えられるうえに、ねじれに対しても抵抗させることができる。
【００６５】
また、下側芯材２と上側芯材１とが当接される箇所には、芯材１０の軸直交方向（せん断方向）の一つであるフランジ１１，１２間方向の下側芯材２と上側芯材１との相対変位を制限するせん断抵抗部として、凹部２４と凸部１４とによって凹凸嵌合が形成されている。
【００６６】
さらに、もう一つのせん断方向となるフランジ１１，１２間方向に直交する方向の変位を制限するせん断抵抗部材として、対となるせん断キー２５，２５が突出されている。
【００６７】
すなわち、上側芯材１と下側芯材２とが当接する内部には、凹凸嵌合及びせん断キー２５，２５が設けられ、その当接箇所の周囲を囲む外周には、外殻部３１が設けられており、内部と外周において上側芯材１の下側芯材２に対するせん断方向の変位が制限される構造となっている。
【００６８】
このため、下側芯材２と上側芯材１との連結箇所の剛性を高めることができ、大深度地下などの土圧や水圧の高い場所であっても芯材１０を配置することができる。
【００６９】
また、継手函体３を軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルト４１によって上側芯材１を継手函体３に固定する構成にすることで、掘削によって継手函体３の一側面、すなわち貫通ボルト４１の頭部を露出させれば、貫通ボルト４１の頭部を回してナット４２から外すことができ、上側芯材１と継手函体３との連結を容易に解除することができる。
【００７０】
また、引き抜かれる上側芯材１の側面に摩擦低減層を形成することで、上側芯材１とソイルセメント５２との摩擦抵抗が低減されて、上側芯材１を容易に引き抜くことができる。
【実施例１】
【００７１】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図５は、実施例１の芯材１０Ａの分離構造の構成を説明する断面図及び正面図である。
【００７３】
この芯材１０Ａは、前記実施の形態で説明した芯材１０と同様に、下側芯材２Ａと、その下側芯材２Ａに固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体３の開口から挿入されて下側芯材２Ａに当接されるとともに継手函体３に着脱自在に固定される上側芯材１Ａとによって主に構成される。
【００７４】
この下側芯材２Ａのウエブ２３の上端は、図５（ａ）に示すようにＶ字状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となる凹部２４Ａが形成される。
【００７５】
また、上側芯材１Ａのウエブ１３の下端には、下側芯材２Ａの凹部２４Ａに凹凸嵌合する三角形状の凸部１４Ａが突出されている。すなわち、この凸部１４Ａは、上側芯材１Ａを継手函体３の開口から挿入すると凹部２４Ａに嵌り込み、下側芯材２Ａの上端面と上側芯材１Ａの下端面とは当接することになる。
【００７６】
さらに、この下側芯材２Ａのフランジ２１，２２の上端は、図５（ｂ）に示すように谷状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となるフランジ凹部２８Ａが形成される。
【００７７】
また、上側芯材１Ａのフランジ１１，１２の下端には、下側芯材２Ａのフランジ凹部２８Ａに凹凸嵌合する山形状のフランジ凸部１５Ａが突出されている。すなわち、このフランジ凸部１５Ａは、上側芯材１Ａを継手函体３の開口から挿入するとフランジ凹部２８Ａに嵌り込み、下側芯材２Ａの上端面と上側芯材１Ａの下端面とは当接することになる。
【００７８】
このように構成された実施例１の芯材１０Ａの分離構造は、下側芯材２Ａと上側芯材１Ａとが当接される箇所には、芯材１０Ａの軸直交方向（せん断方向）の一つであるフランジ１１，１２間方向の下側芯材２Ａと上側芯材１Ａとの相対変位を制限するせん断抵抗部として、凹部２４Ａと凸部１４Ａとによって一つ目の凹凸嵌合が形成されている。
【００７９】
さらに、もう一つのせん断方向となるフランジ１１，１２間方向に直交する方向の相対変位を制限するせん断抵抗部材として、フランジ凹部２８Ａとフランジ凸部１５Ａとによって二つ目の凹凸嵌合が形成されている。
【００８０】
このように２方向の変位を２組の凹凸嵌合によって制限する構造では、上側芯材１Ａと下側芯材２Ａとのせん断方向の相対変位（ずれ）を確実に防ぐことができる。
【００８１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８２】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８３】
図６は、実施例２の芯材１０Ｂの分離構造の構成を説明する側面図及び正面図である。
【００８４】
この芯材１０Ｂは、前記実施の形態で説明した芯材１０と同様に、下側芯材２Ｂと、その下側芯材２Ｂに固定される上方が開口された継手函体３Ｂと、その継手函体３Ｂの開口から挿入されて下側芯材２Ｂに当接されるとともに継手函体３Ｂに着脱自在に固定される上側芯材１Ｂとによって主に構成される。
【００８５】
この下側芯材２Ｂの上端面は、図６（ａ），（ｂ）に示すように芯材１０Ｂの軸方向に直交する平面に形成され、その上端面には、溶接などによって上端板２８Ｂが固定される。また、この上端板２８Ｂは、継手函体３Ｂの平面視の外形と略同じ形状となる平面視長方形の鋼板である。
【００８６】
また、この上端板２８Ｂの上面には、上側芯材１Ｂのウエブ１３を挟持可能な間隔を置いて対となるせん断キー２５Ｂ，２５Ｂが突設されている。このせん断キー２５Ｂは、角柱状の鋼材で、下端が溶接によって上端板２８Ｂの上面に固着されている。
【００８７】
さらに、このせん断キー２５Ｂ，２５Ｂの上部は、ウエブ１３と対峙する側が切り欠かれており、せん断キー２５Ｂ，２５Ｂ間には容易にウエブ１３を挿入することができる。また、この対となるせん断キー２５Ｂ，２５Ｂは、フランジ２１，２２間方向に間隔を置いた２箇所に設けられる。
【００８８】
そして、この下側芯材２Ｂの上端板２８Ｂに溶接などによって固定される継手函体３Ｂは、上下が開口された四角筒状の鋼管によって外殻部３１Ｂが形成されている。
【００８９】
この外殻部３１Ｂの内空は、上側芯材１Ｂのフランジ１１，１２の幅と略同じ幅の平行する２面と、その２面に直交し、ウエブ１３の幅にフランジ１１，１２の厚さを加えた長さと略同じ幅の平行する２面とによって四角柱状の空間に形成されている。
【００９０】
また、継手函体３Ｂの空洞には上側芯材１Ｂが挿入されることになるので、上側芯材１Ｂを固定する際に使用する上側ボルト孔３２，・・・が外殻部３１Ｂに穿孔されている。
【００９１】
一方、この継手函体３Ｂの上方の開口から挿入される上側芯材１Ｂの下端面は、芯材１０Ｂの軸方向に直交する平面に形成され、下側芯材２Ｂの上端板２８Ｂの上面に当接される。
【００９２】
このように下側芯材２Ｂの上端に上端板２８Ｂを固定することで、継手函体３Ｂと下側芯材２Ｂとの固定を簡素な構造でおこなうことができる。
【００９３】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００９４】
以下、前記した実施の形態で説明した芯材１０の分離構造を用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法、及びその発進立坑からシールド掘削機を発進させる方法について、図７を参照しながら説明する。なお、実施例１，２で説明した芯材１０Ａ，１０Ｂの分離構造を使用しても、同様の方法を実施することができる。
【００９５】
この実施例３では、前記実施の形態で説明した手順によってシールド掘削機（図示せず）の発進口７となる位置に芯材１０，・・・を埋設する。また、発進口７以外の場所には引き抜きをおこなわない通常の定着芯材６，・・・を配置する。
【００９６】
そして、芯材１０，・・・及び定着芯材６，・・・を備えた連続地中壁を構築した後に、連続地中壁の前面側を掘削することで発進立坑（図示せず）を構築する。
【００９７】
また、この掘削に際しては、発進口７となる位置の上側芯材１，・・・の一側面と、その下方に配置されている継手函体３，・・・の一側面からは、ソイルセメント５２を削り取って露出させておく。
【００９８】
この発進口７は、シールド掘削機を発進立坑から発進させる際に、シールド掘削機の前面を押し当てる壁面になる。また、この発進口７の外周には、図示していないが、リング状コンクリートとフラッパーと止水ゴム材とを備えたエントランス部が設置される。
【００９９】
そして、芯材１０，・・・は、継手函体３，・・・がこの発進口７より下方の位置に至るまで押し込まれる。
【０１００】
さらに、発進立坑内では、シールド掘削機を組み立て、シールド掘削機の先端をエントランス部に挿入する。続いて、シールド掘削機の前面と発進口７との間の隙間に塑性流動化材を加圧充填する。この塑性流動化材は、エントランス部の止水構造（図示せず）によって発進立坑内への流出が防止されている。
【０１０１】
そして、この状態で、発進立坑内部から貫通ボルト４１，・・・の頭部を回してナット４２との締結を解除し、すべての継手函体３，・・・から貫通ボルト４１，・・・を引き抜く。
【０１０２】
一方、地上においては、図示しないが、上側芯材１の頭部をクレーンによって吊り下げられたバイブロハンマで把持させ、バイブロハンマを振動させた状態でクレーンを巻き上げることによって、上側芯材１を徐々に引き抜く。この上側芯材１の引き抜きは、上側芯材１の下端が発進口７より上方の位置まで引き上げられた時点で停止する。
【０１０３】
このようにして発進口７から上側芯材１，・・・を引き抜くと、シールド掘削機の進行方向からは鋼材などの切削が困難な材料が除去されることになるので、シールド掘削機を地盤に向けて発進させることができる。
【０１０４】
このようにシールド掘削機の発進立坑を構築する際に、シールド掘削機を発進時に当接させる発進口７の壁面より下方に継手函体３，・・・が配置されるようにすれば、シールド掘削機を上側芯材１，・・・に対面させた状態で引き抜くことができる。
【０１０５】
このため、芯材が撤去された不安定な状態の土留めを発進立坑に露出させる必要がなく、安全にシールド掘削機を発進させることができる。すなわち、シールド掘削機をエントランス部に設置した後に発進口７から上側芯材１，・・・を引き抜く方法であれば、上側芯材１，・・・又はシールド掘削機によって常に発進立坑内が保護されることになり、土圧や地下水圧が高い場合でも発進立坑内への土砂や地下水の流入が起こらずに安全性が高い。
【０１０６】
さらに、このように鋼材によって構成される芯材１０の分離構造は安価に製作できるうえに、シールド掘削機の発進口７から芯材１０を除去するのであれば、シールド掘削機によって切削可能な高価な材料を発進口７に使う必要がなく経済的である。
【０１０７】
また、剛性の高い分離構造が設けられた芯材１０であれば、シールド掘削機を発進させるような大深度の地下であっても適用することができる。
【０１０８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１０９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１１０】
例えば、前記実施の形態又は実施例では、下側芯材２，２Ａに継手函体３を固定ボルト４４，・・・によって固定したが、これに限定されるものではなく、溶接又は貫通ボルト４１などの固定手段によって固定してもよい。
【０１１１】
また、前記実施の形態又は実施例では、ソイルセメントの中に芯材１０，１０Ａ，１０Ｂを挿入したが、これに限定されるものではなく、泥水固化材や地盤の中に挿入するものであってもよい。
【０１１２】
さらに、前記実施の形態又は実施例で説明した凹凸嵌合は、凹部と凸部を上側芯材１，１Ａと下側芯材２，２Ａのどちら側に設けてもよい。また、せん断キー２５もどちら側に固定されていてもよい。
【０１１３】
そして、前記実施の形態又は実施例では、芯材１０，１０Ａ，１０ＢをＨ形鋼材によって形成したが、これに限定されるものではなく、断面視コ字形の溝型鋼や鋼材以外の部材であっても芯材にすることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 芯材
１，１Ａ，１Ｂ 上側芯材
１４，１４Ａ 凸部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
１５Ａ フランジ凸部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２，２Ａ，２Ｂ 下側芯材
２４，２４Ａ 凹部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２５，２５Ｂ せん断キー（せん断抵抗部）
２８Ａ フランジ凹部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２８Ｂ 上端板
３，３Ｂ 継手函体
３１，３１Ｂ 外殻部
４１ 貫通ボルト
４４ 固定ボルト（ボルト）
５ 地盤
７ 発進口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して立坑などを設ける際に構築される連続地中壁などの土留壁の芯材に適用可能な芯材の分離構造、及びそれを用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、三軸オーガなどの水平多軸掘削機を使って地盤を穿孔し、その孔にセメントミルクを注入しながら撹拌することによって原位置にソイルセメント柱を造成し、その中にＨ形鋼材などの長尺状の芯材を挿入することを繰り返すことで構築される連続地中壁が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
そして、この特許文献１，２には、このようにして埋設された芯材の上側を撤去する方法が開示されている。
【０００４】
まず、特許文献１に開示されている方法では、地中に埋設させた芯材を、切断箇所においてソイルセメントの中からはつり出し、ガス切断機によって芯材に山形の切り込みを入れる。その後、地上において芯材の頭部をバイブロハンマなどで把持させ、振動を与えながら切断箇所より上側の芯材を引き抜く。
【０００５】
一方、特許文献２に開示されている方法では、予め分離されている下側芯材と上側芯材とを接合板によって着脱自在な手段で連結し、その後、掘削側から接合板との連結を解除して上側芯材を引き抜く方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７７０４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、掘削立坑内の狭い場所で土圧を受けている状態の土留壁の芯材に対してはつり作業や特殊な形状の切断作業をおこなわなければならず、施工に手間がかかるうえに土留壁が崩壊する懸念があるため土圧や水圧の高い位置では適用が難しかった。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された方法では、上側芯材と下側芯材とは接合板によって囲まれて変位が制限される構造にはなっているが、上側芯材と下側芯材との間で直接、せん断方向（芯材の軸直交方向）の変位を抑える構造にはなっておらず、大深度で土圧の高い場所ではこの分離構造が弱部となるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、土圧の高い場所にも適用可能な剛性の高い芯材の分離構造、及びそれを用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の芯材の分離構造は、地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造であって、前記芯材は、下側芯材と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体と、その継手函体の開口から挿入されて前記下側芯材に当接されるとともに前記継手函体に着脱自在に固定される上側芯材とによって構成され、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所には、前記芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、前記上側芯材は前記継手函体の外殻部によって囲繞されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記せん断抵抗部は、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所に形成される凹凸嵌合と、前記下側芯材又は前記上側芯材から突出されて前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーとによって構成することができる。
【００１２】
また、前記せん断抵抗部は、前記芯材の２つの軸直交方向の相対変位を制限する２組の凹凸嵌合であってもよい。
【００１３】
さらに、前記下側芯材は、前記外殻部によって囲繞されるとともに、前記継手函体は前記下側芯材にボルトによって固定され、前記上側芯材は、前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定される構造とすることができる。
【００１４】
また、前記下側芯材の上端には、前記芯材の軸方向に直交する上端板が固定され、その上端板には前記継手函体が固定され、前記上端板の上面からは前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーが延出され、前記上側芯材は前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定される構造とすることもできる。さらに、前記上側芯材の側面には摩擦低減層が形成されているのが好ましい。
【００１５】
また、本発明のシールド掘削機の発進立坑の構築方法は、上記芯材の分離構造が形成された芯材を設置して構築されるシールド掘削機の発進立坑の構築方法であって、前記シールド掘削機を発進させる位置の上方から前記下側芯材を地中に向けて押し込む工程と、前記下側芯材の頭部に前記継手函体を固定する工程と、前記継手函体の上方の開口から前記上側芯材を挿入し、前記継手函体に前記上側芯材を固定する工程と、前記下側芯材と前記継手函体と前記上側芯材とが一体化された芯材を、前記継手函体が前記シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方の位置に至るまで押し込む工程と、前記芯材の前面側を掘削する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明の芯材の分離構造は、下側芯材に固定された継手函体の外殻部によって上側芯材は囲繞されている。また、下側芯材と上側芯材とが当接される箇所には、芯材の軸直交方向（せん断方向）の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられている。すなわち、上側芯材は、内部と外周において下側芯材に対するせん断方向の変位が制限される構造となっている。
【００１７】
このため、剛性の高い芯材の分離構造となり、大深度地下などの土圧や水圧の高い場所にも適用することができる。
【００１８】
また、せん断抵抗部を、凹凸嵌合とせん断キーとの複数の手段によって形成すれば、より剛性の高い芯材の分離構造とすることができる。さらに、２方向の変位を２組の凹凸嵌合によって制限することもできる。
【００１９】
また、継手函体を貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって上側芯材を固定する構成にすることで、掘削によって継手函体の一側面を露出させれば、上側芯材と継手函体との連結を容易に解除することができる。
【００２０】
さらに、下側芯材の上端に上端板を固定することで、継手函体と下側芯材との固定を簡素な構造でおこなうことができる。
【００２１】
そして、引き抜かれる上側芯材の側面に摩擦低減層を形成することで、上側芯材を容易に引き抜くことができる。
【００２２】
また、シールド掘削機の発進立坑を構築する際に、シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方に継手函体が配置されるようにすれば、シールド掘削機を上側芯材に対面させた状態で引き抜きをおこなうことができる。
【００２３】
このため、不安定な状態の土留めを発進立坑内に露出させる必要がなく、安全にシールド掘削機を発進させることができる。また、シールド掘削機の発進口から上側芯材を引き抜く方法であれば、シールド掘削機によって切削可能な高価な材料を発進口に使う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図２】下側芯材の頭部に継手函体を装着する工程を説明する斜視図である。
【図３】本発明の芯材の分離構造を地中に埋設し、その後、上側芯材を引き抜く作業工程を説明する工程図である。
【図４】土留壁の掘削側にボックスカルバートを構築し、上側芯材を引き抜く工程を説明する断面図である。
【図５】実施例１の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図６】実施例２の芯材の分離構造を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は掘削側から見た正面図である。
【図７】実施例３のシールド掘削機の発進立坑の構築方法を説明するために発進立坑内から芯材を見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１、２は、本実施の形態の芯材１０の分離構造の構成を説明する側面図、正面図及び斜視図である。
【００２７】
この芯材１０は、掘削された地盤とセメントミルクとを撹拌して造成されるソイルセメントや、溝状に掘削された掘削溝に充填される泥水固化材などの中に挿入され、土留壁となる連続地中壁の一部を構成する。
【００２８】
この連続地中壁は、構築時は地中に埋設されているが、その後、芯材１０の一側面側が掘削されて立坑が構築される。このため、芯材１０には、その軸直交方向からの土圧（荷重）が作用することになる。
【００２９】
そして、この芯材１０は、下側芯材２と、その下側芯材２に固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体３の開口から挿入されて下側芯材２に当接されるとともに継手函体３に着脱自在に固定される上側芯材１とによって主に構成される。
【００３０】
この下側芯材２には、上下方向に平行に延設されるフランジ２１，２２と、それらのフランジ２１，２２に直交してフランジ２１，２２間を連結するウエブ１３とによって形成されたＨ形鋼材が使用できる。
【００３１】
また、この下側芯材２のウエブ２３の上端は、図２に示すように凹状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となる凹部２４が形成される。
【００３２】
また、この凹部２４の両側には、ウエブ２３を挟んで対となるせん断キー２５，２５がそれぞれ固定されている。このせん断キー２５は、角柱状の鋼材で、下部が溶接によってウエブ２３の側面に固着されている。さらに、このせん断キー２５の上部は、フランジ２１，２２の上端面よりも上方に突出している。
【００３３】
また、フランジ２１，２２には、ウエブ２３を跨いだ両側に、継手函体３が差し込まれる位置まで複数のボルト孔２６，・・・が穿孔されている。
【００３４】
一方、この下側芯材２に装着される継手函体３は、上下が開口された四角筒状の鋼管によって外殻部３１が形成されている。この外殻部３１の内空は、下側芯材２のフランジ２１，２２の幅と略同じ幅の平行する２面と、その２面に直交し、ウエブ２３の幅にフランジ２１，２２の厚さを加えた長さと略同じ幅の平行する２面とによって四角柱状の空間に形成されている。
【００３５】
また、継手函体３の下半部には、下側芯材２に穿孔されたボルト孔２６，・・・の位置と大きさに合わせて、複数の下側ボルト孔３３，・・・が穿孔されている。
【００３６】
そして、ボルト孔２６と下側ボルト孔３３には、下側芯材２に継手函体３を固定させる手段となるボルトとして固定ボルト４４が挿入される。この固定ボルト４４は、図１（ａ）に示すように、外殻部３１の肉厚にフランジ２１（２２）の厚さを加えた長さより少し長い軸部を備えている。
【００３７】
ここで、継手函体３の外側から下側ボルト孔３３に固定ボルト４４の軸部を挿入すると、ボルト孔２６を通ってウエブ２３側に先端が突出するので、その先端にナット４５を装着することで固定をおこなう。
【００３８】
また、このように継手函体３の下半部に設けられた下側ボルト孔３３，・・・を介して継手函体３を下側芯材２に固定すると、継手函体３の上半部の内空が空洞になる。
【００３９】
そして、この継手函体３の上半部の空洞には上側芯材１が挿入されることになるので、継手函体３の下側ボルト孔３３，・・・を穿孔した面の上半部には、上側芯材１を固定する際に使用する上側ボルト孔３２，・・・を穿孔しておく。
【００４０】
一方、継手函体３の上方の開口から挿入される上側芯材１は、下側芯材２と同じサイズのＨ形鋼材によって形成され、フランジ１１，１２とウエブ１３とを備えている。
【００４１】
また、このウエブ１３の下端には、下側芯材２の凹部２４に凹凸嵌合する凸部１４が突出されている。すなわち、この凸部１４は、上側芯材１を継手函体３の開口から挿入すると凹部２４に嵌り込み、下側芯材２の上端面と上側芯材１の下端面とが当接することになる。
【００４２】
さらに、この凸部１４は、下側芯材２のウエブ２３を挟んで固着された対となるせん断キー２５，２５の間に入り込むことになるので、フランジ１１，１２間方向に間隔を置いた２点でウエブ１３は挟持されることになる。
【００４３】
また、上側芯材１の下端面が下側芯材２の上端面に当接された状態で、継手函体３の上側ボルト孔３２，・・・と重なる位置の上側芯材１のフランジ１１，１２には、ボルト孔１６，・・・がそれぞれ穿孔されている。
【００４４】
この一方のフランジ１１に穿孔されるボルト孔１６と他方のフランジ１２に穿孔されるボルト孔１６とは、芯材１０の軸直交方向で見て投影される位置に対向して穿孔されている。このため、これらのボルト孔１６，１６の位置に合わせて穿孔される継手函体３の上側ボルト孔３２，３２も、これらのボルト孔１６，１６に芯材１０の軸直交方向で見て投影されることになる。
【００４５】
そして、これらの上側ボルト孔３２，３２とボルト孔１６，１６とに挿入される貫通ボルト４１は、継手函体３を軸直交方向に貫通する長さに形成されている。すなわち、貫通ボルト４１は、外殻部３１の一側面から挿入すると、上側ボルト孔３２、フランジ１１のボルト孔１６、フランジ１２のボルト孔１６、上側ボルト孔３２を通って先端が外殻部３１の他側面から突出する長さに形成されている。
【００４６】
また、外殻部３１から突出した貫通ボルト４１の先端には、ナット４２が装着される。なお、このナット４２は、外殻部３１の側面に溶接によって固定し、回転不能としておく。
【００４７】
さらに、この貫通ボルト４１は、フランジ１１，１２間に架け渡されることになるため、継手函体３の内空に侵入したソイルセメントなどの固化材と固着しないように、鞘管４３が軸部に装着される。
【００４８】
この鞘管４３は、塩化ビニルパイプなどで形成することができ、鞘管４３の内周面と貫通ボルト４１との隙間にはグリスなどが充填される。
【００４９】
次に、図３を参照しながら、本実施の形態の芯材１０の分離構造を使った土留壁の構築方法と、上側芯材１の引き抜き方法について説明する。
【００５０】
まず、図３（ａ）に示したように、水平多軸掘削機の三軸オーガを使って地盤５を削孔５１し、三軸オーガを引き上げる際にセメントミルクを注入しながら撹拌をおこなってソイルセメント５２を造成する。
【００５１】
一方、図２に示すように、下側芯材２の頭部に継手函体３を挿入し、固定ボルト４４，・・・とナット４５，・・・とを使って継手函体３を下側芯材２に固定する。また、図３（ａ）に示すように、下側芯材２の上端付近には、係留ワイヤ２７の一端が連結される。
【００５２】
そして、削孔５１内のソイルセメント５２が硬化する前に、下側芯材２をソイルセメント５２の中に押し込み、継手函体３の上半部が削孔５１から突出した位置で一旦、押し込みを停止する。
【００５３】
続いて、図３（ｂ）に示すように、継手函体３の開口から上側芯材１を挿入し、下側芯材２の凹部２４に上側芯材１の凸部１４を嵌め合わせる。さらに、継手函体３の一側面から上側ボルト孔３２にグリスが充填された鞘管４３と貫通ボルト４１とを挿入し、他側面から突出された貫通ボルト４１の先端にナット４２を装着して上側芯材１を継手函体３に固定する。
【００５４】
また、この上側芯材１の側面には、溶剤系塗料などの摩擦低減材を塗布したり、プラスチック製被覆材を巻き付けたりすることで摩擦低減層を形成しておく。
【００５５】
そして、下側芯材２と継手函体３と上側芯材１とが一体となった芯材１０を、所定の深さに到達するまでソイルセメント５２の中に押し込む。この際、芯材１０は一体化されているので、流体状のソイルセメント５２の中で吊り下げても分離することがない。
【００５６】
このようにソイルセメント５２の中に芯材１０を押し込む作業を繰り返すことによって、連続地中壁が構築される。そして、連続地中壁の一側面側を掘削して立坑を形成し、その内部に図４に示すようなボックスカルバート５４を構築する。
【００５７】
また、図３（ｃ）に示すように、ボックスカルバート５４の上方に突出された上側芯材１は、切梁５３によって支保させる。他方、ボックスカルバート５４の側壁に接する下側芯材２には、スタッドジベル５５，・・・を突設させ、ボックスカルバート５４と下側芯材２とを一体化させて本体利用する。
【００５８】
また、下側芯材２に一端を連結させた係留ワイヤ２７は、他端に定着部２７ａを設け、ボックスカルバート５４の内周面に定着させる。
【００５９】
このボックスカルバート５４の上面近傍には、継手函体３が位置しており、掘削側に露出された継手函体３の一側面から貫通ボルト４１の頭部を回すと、ナット４２は外殻部３１に固定されているので貫通ボルト４１の先端はナット４２から外れる。
【００６０】
また、この貫通ボルト４１の軸部は、鞘管４３に収容されているため、継手函体３内のソイルセメント５２には固着されておらず、貫通ボルト４１を掘削側に引き抜くことができる。
【００６１】
続いて図３（ｄ）に示すように切梁５３を撤去し、図４に示すように所定の位置まで土砂や流動化処理土によって埋戻し部５６を構築した後に、地上から上側芯材１の上端を把持して引き上げる。すると、上側芯材１は、継手函体３の中から抜け出して、そのまま地上まで引き抜かれる。この引き抜きに際しては、下側芯材２はボックスカルバート５４に係留ワイヤ２７で係留されているため、上側芯材１と一緒に抜け上がることがない。
【００６２】
また、上側芯材１が引き抜かれたソイルセメント５２には、図４に示すように空隙ができるが、その空隙には所定の深さまで充填材を注入し、地表付近のソイルセメント５２は撤去する。
【００６３】
次に、本実施の形態の芯材１０の分離構造の作用について説明する。
【００６４】
このように構成された本実施の形態の芯材１０の分離構造では、下側芯材２と上側芯材１とを連結する継手函体３が、それらを囲繞する外殻部３１を備えている。このため、下側芯材２と上側芯材１との軸直交方向の相対変位（ずれ）の発生が抑えられるうえに、ねじれに対しても抵抗させることができる。
【００６５】
また、下側芯材２と上側芯材１とが当接される箇所には、芯材１０の軸直交方向（せん断方向）の一つであるフランジ１１，１２間方向の下側芯材２と上側芯材１との相対変位を制限するせん断抵抗部として、凹部２４と凸部１４とによって凹凸嵌合が形成されている。
【００６６】
さらに、もう一つのせん断方向となるフランジ１１，１２間方向に直交する方向の変位を制限するせん断抵抗部材として、対となるせん断キー２５，２５が突出されている。
【００６７】
すなわち、上側芯材１と下側芯材２とが当接する内部には、凹凸嵌合及びせん断キー２５，２５が設けられ、その当接箇所の周囲を囲む外周には、外殻部３１が設けられており、内部と外周において上側芯材１の下側芯材２に対するせん断方向の変位が制限される構造となっている。
【００６８】
このため、下側芯材２と上側芯材１との連結箇所の剛性を高めることができ、大深度地下などの土圧や水圧の高い場所であっても芯材１０を配置することができる。
【００６９】
また、継手函体３を軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルト４１によって上側芯材１を継手函体３に固定する構成にすることで、掘削によって継手函体３の一側面、すなわち貫通ボルト４１の頭部を露出させれば、貫通ボルト４１の頭部を回してナット４２から外すことができ、上側芯材１と継手函体３との連結を容易に解除することができる。
【００７０】
また、引き抜かれる上側芯材１の側面に摩擦低減層を形成することで、上側芯材１とソイルセメント５２との摩擦抵抗が低減されて、上側芯材１を容易に引き抜くことができる。
【実施例１】
【００７１】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図５は、実施例１の芯材１０Ａの分離構造の構成を説明する断面図及び正面図である。
【００７３】
この芯材１０Ａは、前記実施の形態で説明した芯材１０と同様に、下側芯材２Ａと、その下側芯材２Ａに固定される上方が開口された継手函体３と、その継手函体３の開口から挿入されて下側芯材２Ａに当接されるとともに継手函体３に着脱自在に固定される上側芯材１Ａとによって主に構成される。
【００７４】
この下側芯材２Ａのウエブ２３の上端は、図５（ａ）に示すようにＶ字状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となる凹部２４Ａが形成される。
【００７５】
また、上側芯材１Ａのウエブ１３の下端には、下側芯材２Ａの凹部２４Ａに凹凸嵌合する三角形状の凸部１４Ａが突出されている。すなわち、この凸部１４Ａは、上側芯材１Ａを継手函体３の開口から挿入すると凹部２４Ａに嵌り込み、下側芯材２Ａの上端面と上側芯材１Ａの下端面とは当接することになる。
【００７６】
さらに、この下側芯材２Ａのフランジ２１，２２の上端は、図５（ｂ）に示すように谷状に切り取られることで、せん断抵抗部としての凹凸嵌合の一方となるフランジ凹部２８Ａが形成される。
【００７７】
また、上側芯材１Ａのフランジ１１，１２の下端には、下側芯材２Ａのフランジ凹部２８Ａに凹凸嵌合する山形状のフランジ凸部１５Ａが突出されている。すなわち、このフランジ凸部１５Ａは、上側芯材１Ａを継手函体３の開口から挿入するとフランジ凹部２８Ａに嵌り込み、下側芯材２Ａの上端面と上側芯材１Ａの下端面とは当接することになる。
【００７８】
このように構成された実施例１の芯材１０Ａの分離構造は、下側芯材２Ａと上側芯材１Ａとが当接される箇所には、芯材１０Ａの軸直交方向（せん断方向）の一つであるフランジ１１，１２間方向の下側芯材２Ａと上側芯材１Ａとの相対変位を制限するせん断抵抗部として、凹部２４Ａと凸部１４Ａとによって一つ目の凹凸嵌合が形成されている。
【００７９】
さらに、もう一つのせん断方向となるフランジ１１，１２間方向に直交する方向の相対変位を制限するせん断抵抗部材として、フランジ凹部２８Ａとフランジ凸部１５Ａとによって二つ目の凹凸嵌合が形成されている。
【００８０】
このように２方向の変位を２組の凹凸嵌合によって制限する構造では、上側芯材１Ａと下側芯材２Ａとのせん断方向の相対変位（ずれ）を確実に防ぐことができる。
【００８１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８２】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８３】
図６は、実施例２の芯材１０Ｂの分離構造の構成を説明する側面図及び正面図である。
【００８４】
この芯材１０Ｂは、前記実施の形態で説明した芯材１０と同様に、下側芯材２Ｂと、その下側芯材２Ｂに固定される上方が開口された継手函体３Ｂと、その継手函体３Ｂの開口から挿入されて下側芯材２Ｂに当接されるとともに継手函体３Ｂに着脱自在に固定される上側芯材１Ｂとによって主に構成される。
【００８５】
この下側芯材２Ｂの上端面は、図６（ａ），（ｂ）に示すように芯材１０Ｂの軸方向に直交する平面に形成され、その上端面には、溶接などによって上端板２８Ｂが固定される。また、この上端板２８Ｂは、継手函体３Ｂの平面視の外形と略同じ形状となる平面視長方形の鋼板である。
【００８６】
また、この上端板２８Ｂの上面には、上側芯材１Ｂのウエブ１３を挟持可能な間隔を置いて対となるせん断キー２５Ｂ，２５Ｂが突設されている。このせん断キー２５Ｂは、角柱状の鋼材で、下端が溶接によって上端板２８Ｂの上面に固着されている。
【００８７】
さらに、このせん断キー２５Ｂ，２５Ｂの上部は、ウエブ１３と対峙する側が切り欠かれており、せん断キー２５Ｂ，２５Ｂ間には容易にウエブ１３を挿入することができる。また、この対となるせん断キー２５Ｂ，２５Ｂは、フランジ２１，２２間方向に間隔を置いた２箇所に設けられる。
【００８８】
そして、この下側芯材２Ｂの上端板２８Ｂに溶接などによって固定される継手函体３Ｂは、上下が開口された四角筒状の鋼管によって外殻部３１Ｂが形成されている。
【００８９】
この外殻部３１Ｂの内空は、上側芯材１Ｂのフランジ１１，１２の幅と略同じ幅の平行する２面と、その２面に直交し、ウエブ１３の幅にフランジ１１，１２の厚さを加えた長さと略同じ幅の平行する２面とによって四角柱状の空間に形成されている。
【００９０】
また、継手函体３Ｂの空洞には上側芯材１Ｂが挿入されることになるので、上側芯材１Ｂを固定する際に使用する上側ボルト孔３２，・・・が外殻部３１Ｂに穿孔されている。
【００９１】
一方、この継手函体３Ｂの上方の開口から挿入される上側芯材１Ｂの下端面は、芯材１０Ｂの軸方向に直交する平面に形成され、下側芯材２Ｂの上端板２８Ｂの上面に当接される。
【００９２】
このように下側芯材２Ｂの上端に上端板２８Ｂを固定することで、継手函体３Ｂと下側芯材２Ｂとの固定を簡素な構造でおこなうことができる。
【００９３】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００９４】
以下、前記した実施の形態で説明した芯材１０の分離構造を用いたシールド掘削機の発進立坑の構築方法、及びその発進立坑からシールド掘削機を発進させる方法について、図７を参照しながら説明する。なお、実施例１，２で説明した芯材１０Ａ，１０Ｂの分離構造を使用しても、同様の方法を実施することができる。
【００９５】
この実施例３では、前記実施の形態で説明した手順によってシールド掘削機（図示せず）の発進口７となる位置に芯材１０，・・・を埋設する。また、発進口７以外の場所には引き抜きをおこなわない通常の定着芯材６，・・・を配置する。
【００９６】
そして、芯材１０，・・・及び定着芯材６，・・・を備えた連続地中壁を構築した後に、連続地中壁の前面側を掘削することで発進立坑（図示せず）を構築する。
【００９７】
また、この掘削に際しては、発進口７となる位置の上側芯材１，・・・の一側面と、その下方に配置されている継手函体３，・・・の一側面からは、ソイルセメント５２を削り取って露出させておく。
【００９８】
この発進口７は、シールド掘削機を発進立坑から発進させる際に、シールド掘削機の前面を押し当てる壁面になる。また、この発進口７の外周には、図示していないが、リング状コンクリートとフラッパーと止水ゴム材とを備えたエントランス部が設置される。
【００９９】
そして、芯材１０，・・・は、継手函体３，・・・がこの発進口７より下方の位置に至るまで押し込まれる。
【０１００】
さらに、発進立坑内では、シールド掘削機を組み立て、シールド掘削機の先端をエントランス部に挿入する。続いて、シールド掘削機の前面と発進口７との間の隙間に塑性流動化材を加圧充填する。この塑性流動化材は、エントランス部の止水構造（図示せず）によって発進立坑内への流出が防止されている。
【０１０１】
そして、この状態で、発進立坑内部から貫通ボルト４１，・・・の頭部を回してナット４２との締結を解除し、すべての継手函体３，・・・から貫通ボルト４１，・・・を引き抜く。
【０１０２】
一方、地上においては、図示しないが、上側芯材１の頭部をクレーンによって吊り下げられたバイブロハンマで把持させ、バイブロハンマを振動させた状態でクレーンを巻き上げることによって、上側芯材１を徐々に引き抜く。この上側芯材１の引き抜きは、上側芯材１の下端が発進口７より上方の位置まで引き上げられた時点で停止する。
【０１０３】
このようにして発進口７から上側芯材１，・・・を引き抜くと、シールド掘削機の進行方向からは鋼材などの切削が困難な材料が除去されることになるので、シールド掘削機を地盤に向けて発進させることができる。
【０１０４】
このようにシールド掘削機の発進立坑を構築する際に、シールド掘削機を発進時に当接させる発進口７の壁面より下方に継手函体３，・・・が配置されるようにすれば、シールド掘削機を上側芯材１，・・・に対面させた状態で引き抜くことができる。
【０１０５】
このため、芯材が撤去された不安定な状態の土留めを発進立坑に露出させる必要がなく、安全にシールド掘削機を発進させることができる。すなわち、シールド掘削機をエントランス部に設置した後に発進口７から上側芯材１，・・・を引き抜く方法であれば、上側芯材１，・・・又はシールド掘削機によって常に発進立坑内が保護されることになり、土圧や地下水圧が高い場合でも発進立坑内への土砂や地下水の流入が起こらずに安全性が高い。
【０１０６】
さらに、このように鋼材によって構成される芯材１０の分離構造は安価に製作できるうえに、シールド掘削機の発進口７から芯材１０を除去するのであれば、シールド掘削機によって切削可能な高価な材料を発進口７に使う必要がなく経済的である。
【０１０７】
また、剛性の高い分離構造が設けられた芯材１０であれば、シールド掘削機を発進させるような大深度の地下であっても適用することができる。
【０１０８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１０９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１１０】
例えば、前記実施の形態又は実施例では、下側芯材２，２Ａに継手函体３を固定ボルト４４，・・・によって固定したが、これに限定されるものではなく、溶接又は貫通ボルト４１などの固定手段によって固定してもよい。
【０１１１】
また、前記実施の形態又は実施例では、ソイルセメントの中に芯材１０，１０Ａ，１０Ｂを挿入したが、これに限定されるものではなく、泥水固化材や地盤の中に挿入するものであってもよい。
【０１１２】
さらに、前記実施の形態又は実施例で説明した凹凸嵌合は、凹部と凸部を上側芯材１，１Ａと下側芯材２，２Ａのどちら側に設けてもよい。また、せん断キー２５もどちら側に固定されていてもよい。
【０１１３】
そして、前記実施の形態又は実施例では、芯材１０，１０Ａ，１０ＢをＨ形鋼材によって形成したが、これに限定されるものではなく、断面視コ字形の溝型鋼や鋼材以外の部材であっても芯材にすることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 芯材
１，１Ａ，１Ｂ 上側芯材
１４，１４Ａ 凸部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
１５Ａ フランジ凸部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２，２Ａ，２Ｂ 下側芯材
２４，２４Ａ 凹部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２５，２５Ｂ せん断キー（せん断抵抗部）
２８Ａ フランジ凹部（せん断抵抗部、凹凸嵌合）
２８Ｂ 上端板
３，３Ｂ 継手函体
３１，３１Ｂ 外殻部
４１ 貫通ボルト
４４ 固定ボルト（ボルト）
５ 地盤
７ 発進口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造であって、
前記芯材は、下側芯材と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体と、その継手函体の開口から挿入されて前記下側芯材に当接されるとともに前記継手函体に着脱自在に固定される上側芯材とによって構成され、
前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所には、前記芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、前記上側芯材は前記継手函体の外殻部によって囲繞されることを特徴とする芯材の分離構造。
【請求項２】
前記せん断抵抗部は、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所に形成される凹凸嵌合と、前記下側芯材又は前記上側芯材から突出されて前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーとによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項３】
前記せん断抵抗部は、前記芯材の２つの軸直交方向の相対変位を制限する２組の凹凸嵌合であることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項４】
前記下側芯材は、前記外殻部によって囲繞されるとともに、前記継手函体は前記下側芯材にボルトによって固定され、前記上側芯材は、前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の芯材の分離構造。
【請求項５】
前記下側芯材の上端には、前記芯材の軸方向に直交する上端板が固定され、その上端板には前記継手函体が固定され、前記上端板の上面からは前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーが延出され、前記上側芯材は前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定されることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項６】
前記上側芯材の側面には摩擦低減層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の芯材の分離構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の芯材の分離構造が形成された芯材を設置して構築されるシールド掘削機の発進立坑の構築方法であって、
前記シールド掘削機を発進させる位置の上方から前記下側芯材を地中に向けて押し込む工程と、
前記下側芯材の頭部に前記継手函体を固定する工程と、
前記継手函体の上方の開口から前記上側芯材を挿入し、前記継手函体に前記上側芯材を固定する工程と、
前記下側芯材と前記継手函体と前記上側芯材とが一体化された芯材を、前記継手函体が前記シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方の位置に至るまで押し込む工程と、
前記芯材の前面側を掘削する工程とを備えたことを特徴とするシールド掘削機の発進立坑の構築方法。
【請求項１】
地中に埋設されて軸直交方向からの荷重を受ける長尺状の芯材を上下に分離可能に形成する芯材の分離構造であって、
前記芯材は、下側芯材と、その下側芯材に固定される上方が開口された継手函体と、その継手函体の開口から挿入されて前記下側芯材に当接されるとともに前記継手函体に着脱自在に固定される上側芯材とによって構成され、
前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所には、前記芯材の軸直交方向の少なくとも一方向の相対変位を制限するせん断抵抗部が設けられるとともに、前記上側芯材は前記継手函体の外殻部によって囲繞されることを特徴とする芯材の分離構造。
【請求項２】
前記せん断抵抗部は、前記下側芯材と前記上側芯材とが当接される箇所に形成される凹凸嵌合と、前記下側芯材又は前記上側芯材から突出されて前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーとによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項３】
前記せん断抵抗部は、前記芯材の２つの軸直交方向の相対変位を制限する２組の凹凸嵌合であることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項４】
前記下側芯材は、前記外殻部によって囲繞されるとともに、前記継手函体は前記下側芯材にボルトによって固定され、前記上側芯材は、前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の芯材の分離構造。
【請求項５】
前記下側芯材の上端には、前記芯材の軸方向に直交する上端板が固定され、その上端板には前記継手函体が固定され、前記上端板の上面からは前記上側芯材を挟持する対となるせん断キーが延出され、前記上側芯材は前記継手函体を前記軸直交方向に貫通して一側面から取り外し可能な貫通ボルトによって固定されることを特徴とする請求項１に記載の芯材の分離構造。
【請求項６】
前記上側芯材の側面には摩擦低減層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の芯材の分離構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の芯材の分離構造が形成された芯材を設置して構築されるシールド掘削機の発進立坑の構築方法であって、
前記シールド掘削機を発進させる位置の上方から前記下側芯材を地中に向けて押し込む工程と、
前記下側芯材の頭部に前記継手函体を固定する工程と、
前記継手函体の上方の開口から前記上側芯材を挿入し、前記継手函体に前記上側芯材を固定する工程と、
前記下側芯材と前記継手函体と前記上側芯材とが一体化された芯材を、前記継手函体が前記シールド掘削機を発進時に当接させる壁面より下方の位置に至るまで押し込む工程と、
前記芯材の前面側を掘削する工程とを備えたことを特徴とするシールド掘削機の発進立坑の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３６１７８（Ｐ２０１０−２３６１７８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１８１７（Ｐ２００９−８１８１７）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【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２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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