JP3843356B2 - シールド機通過中間立坑 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法または推進工法で掘進する地中トンネル路の任意の中間地点に設けられる中間立坑に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法または推進工法で掘進するトンネル路の中間立坑は、シールド機が通過した後に造築されていた。このため、シールド機の到着前に予め掘削された立坑の到着・発進部の鏡切りを行ない、開放された切羽に発泡モルタルなどを充填し、シールド機の通過を待つ通過待ち工程と、シールド機が通過してから中間立坑の躯体を造築する躯体完成工程により行われていた。
【０００３】
このため、掘削する立坑の周囲地盤を広く地盤改良し、到着・発進のための切羽を十分に防護し、切羽の開放に伴う安全確保を行なって鏡切りを行なっていた。
【０００４】
しかし、立坑の地盤改良、ライナープレートの設置、到着・発進部の防護工事、到着・発進部のライナープレートの鏡切り、立坑内のモルタル充填、シールド機の到着・発進、通過後の立坑内セグメント解体、立坑躯体の打設造築の全行程にわたり、地上周囲を工事のために占拠してしまう問題があった。このため、安全で且つ工期を短縮することのできる工法が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、中間立坑の造築を行なった後にシールド機を通過させることのできる構成のシールド機通過中間立坑の提供を課題とする。また、立坑土留め鋼材の電食により、鏡切りに伴う切羽開放工程を不要とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のシールド機通過中間立坑は、シールド工法または推進工法で掘進する地中トンネル路の任意の中間地点に設けられる中間立坑であって、シールド機が通過する前に立坑土留め鋼材がアノード溶解により電食破壊されるシールド機到着エントランス部と、シールド機発進エントランス部からなるシールド機通過部を備え、
前記シールド機到着エントランス部及びシールド機発進エントランス部は、圧力蓋で電解質溶液を充填可能に密閉され、該圧力蓋の内面に導電材の電極板を備え、該電極板を陰極とし、前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部またはエントランス部の位置する深度の立坑内全部にシールド機が掘進可能な充填材が充填される構成であることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、シールド機通過前に、立坑躯体の大部分を造築することができるため、工期を短縮することができる。また、立坑土留め鋼材を電食破壊するため、切羽が開放される危険を伴う鏡切り工程を避けることができる。
【０００８】
この発明によれば、シールド機の到着に合わせて予め安全に立坑土留め壁を劣化させシールド機で掘進可能にすることができる。
【０００９】
また、中間立坑の到着エントランス部に到着したシールド機のカッターディスクの交換や、点検を安全に行なうことができる。また、カッターディスクその他の点検が不要な場合は、通過させることで工期を短縮できる。
【００１０】
また、シールド工法または推進工法で掘進する地中トンネル路の任意の中間地点に設けられる中間立坑であって、シールド機が通過する前に立坑土留め鋼材がアノード溶解により電食破壊されるシールド機到着エントランス部と、シールド機発進エントランス部からなるシールド機通過部を備え、
前記シールド機到着エントランス部は圧力蓋で電解質溶液を充填可能に密閉され、該圧力蓋の内面に導電材の電極板を備え、該電極板を陰極とし、前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部にシールド機が掘進可能な充填材が充填される構成とし、
一方、前記シールド機発進エントランス部は、立坑内に掘進したシールド機の前面装置で密閉された空間に電解質溶液を充填し、該シールド機の前面装置を陰極とし前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部にシールド機が掘進可能な充填材が 充填される構成であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、シールド機の前面装置であるカッターディスク本体を電極として、土留め鋼材を電食させることができる。このため、シールド機通過部に電極板を設置する費用を削減することができる。
【００１２】
また、前記到着・発進エントランス部は、電解質溶液及び充填材の供給管と回収管を備え、前記電食時に電解質溶液を循環させ、電食完了時に電解質溶液を回収し充填材を充填する電食媒体供給装置と、前記電極板またはシールド機前面装置と前記立坑土留め鋼材との間に電圧を印加する直流電源装置と、印加する電流・電圧と電気的変化を監視する電食監視装置とを備え、シールド機の掘進予定に応じて電食工程を制御する構成であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、電食媒体となる電解質溶液の循環・回収により土留め鋼材の電食を促進し、短期間で劣化させると共に、電食で発生した水酸化物を含む廃液やガスを回収することができる。また、電食監視手段により、シールド機の到着時期に合わせて土留め鋼材を劣化させシールド機で掘進可能にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明のシールド機の通過中間立坑の第一の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図である。
【００１６】
図１（ａ）は、地上９から立坑土留め鋼材１０を布設しながら掘削された立坑に造築された立坑躯体１０１を示す。本発明のシールド機通過中間立坑１００は、シールド機１の通過部分に、図示の到着エントランス部１０４と発進エントランス部１０５からなるシールド機通過部を備える。
【００１７】
この実施の形態で、到着エントランス部１０４は、立坑躯体１０１のシールド機１が通過する部分を円筒状に開口させて躯体コンクリートを打設した開口部で、エントランス部の立坑土留め鋼材１０は布設された状態で露出している。立坑土留め鋼材１０はライナープレート、鋼矢板、その他の土留め鋼材である。
【００１８】
なお、図示しないが、エントランス部となる深度の立坑土留め鋼材１０は、その上下の土留め鋼材や、躯体コンクリートの補強筋などと電気的に絶縁されるように施工することが望ましい。
【００１９】
前記到着エントランス部１０４は、圧力蓋３で、電解質溶液２が漏れないように密閉され、地上９に設置された電食媒体供給装置３０から、供給管３１を介して電解質溶液２が供給され充填される。到着エントランス部１０４には、下部に電解質溶液２を回収する回収管３２を備え、循環ポンプ３０ａにより、電食による水酸化物を含む電解質溶液を回収する。供給管３１と回収管３２により電解質溶液２が循環され、電食による水酸化物などの廃棄物が回収される。
【００２０】
地上９または立坑内部に設置された直流電源２０から圧力蓋３の内部に貼られた電極銅板３ｂ（図１（ｃ）参照）に陰極側電線を接続し、エントランス部の立坑土留め鋼材１０には、直流電源２０から陽極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。電圧の印加により電解質溶液２を介して陽極となる立坑土留め鋼材１０が電食・劣化され、シールド機１で掘進が可能となる。
【００２１】
図１（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ部の断面を示す平面図である。図１（ｃ）は、圧力蓋３の構造を示す。圧力蓋３は、円盤状の合板３ａに電極銅板３ｂを貼付け、電極銅板３ｂの端部に陰極端子３ｃを備える。
【００２２】
この実施の形態では、シールド機１の到着に合わせて予め安全に立坑土留め壁１０を劣化させてシールド機１で掘進可能にしておくことができる。
【００２３】
また、中間立坑の到着エントランス部１０４に到着したシールド機１のカッターディスクの交換や、点検を安全に行なうことができる。
【００２４】
図２は、本発明のシールド機の通過中間立坑の第二の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す平面図である。
【００２５】
この実施の形態は、前記第一の実施の形態で中間立坑１００に到着したシール機１が立坑内のシールド機通過案内台１０２を進行し、発進エントランス部１０５から立坑外に発進する際の立坑土留め鋼材１０の電食破壊方法を構成する構造である。
【００２６】
図２（ａ）に示す、発進エントランス部１０５は、立坑躯体１０１のシールド機１が通過する部分を円筒状に開口させて躯体コンクリートを打設した開口部で、エントランス部の立坑土留め鋼材１０は布設された状態で露出させておく。図では、電食された状態を示している。
【００２７】
発進エントランス部１０５は、進行したシールド機１の嵌入により、エントランスパッキン１０５ａで、電解質溶液２が充填可能に密閉される。
【００２８】
地上９に設置された電食媒体供給装置３０から、供給管３１を介して発進エントランス部１０５に電解質溶液２が供給、充填される。発進エントランス部１０５の下部には電解質溶液２を回収する回収管３２を備える。供給管３１と回収管３２により電解質溶液２が循環され、電食による水酸化物などの廃棄物が回収される。
【００２９】
次に、地上９または立坑内部に設置された直流電源２０からシールド機１の前面装置１ａ（カッターディスク）に陰極側電線２０ａを介して負極電圧を印加すると共に、エントランス部の立坑土留め鋼材１０には、直流電源２０から陽極側電線２０ｂで正極電圧を印加する。電圧印加により電解質溶液２を介して立坑土留め鋼材１０が電食・劣化されてシールド機１が掘進可能とされる。図２は立坑土留め鋼材１０が電食・劣化された状態を示す。
【００３０】
この実施の形態では、シールド機１のカッターディスク１ａを電極として、立坑土止め鋼材１０の電食を行なうため、圧力蓋３を設ける必要が無い。
【００３１】
図３は、本発明のシールド機の通過中間立坑の第三の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す平面図である。図１と同様な構造、構成は同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
この実施の形態は、シールド機１が中間立坑１００を通過すればよい場合の実施の形態であって、到着・発進エントランス部１０４，１０５を結ぶシールド機通過部分に、発泡モルタル等の充填材６を充填し、シールド機１を通過させる構造である。
【００３３】
この実施の形態では、到着エントランス部１０４の外壁である立坑土留め鋼材１０を予め電食破壊し、シールド機１の嵌入後に、発進エントランス部１０５の外壁を構成する立坑土留め鋼材１０を電食破壊し、立坑外にシールド機を発進させることができる。
【００３４】
次に、本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程を図４、図５、図６を参照して説明する。
【００３５】
図４は、本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その１）である。
まず、１．地盤改良工程で、ライナープレート１０ａ布設用の地盤改良を行なう。９ａは地盤改良範囲を示す。
【００３６】
この説明では、立坑土止め鋼材１０としてライナープレート１０ａを使用した形態で説明する。
【００３７】
次に、２．ライナー布設工程で、立坑を掘削しながらライナープレート１０ａの布設を行なう。図示は、立坑底部までライナープレートが布設された状態を示す。
【００３８】
次に、３．立坑躯体構築工程で、シールド機通過部分に到着エントランス部１０４と、発進エントランス部１０５を確保して立坑躯体１０１を構築する。
【００３９】
次に、４．電食準備工程で、到着エントランス部１０４に、圧力蓋３を取付け、圧力蓋内側の電極銅板３０ｂに接続した陰極側電線２０ａ、ライナープレート１０ａに接続された陽極側電線２０ｂ及び、エントランス部１０４に開口する電解質溶液の供給管３１、回収管３２などの電食設備を配置する。
【００４０】
図５は、本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その２）で、図４に続く工程を示す。
【００４１】
次に、図５の５．到達部電食工程で、地上に電食媒体供給装置３０を設け、供給管３１と回収管３２を介してエントランス部１０４に電解質溶液を充填循環させる。さらに、直流電源装置２０を設け、圧力蓋３の電極銅板３０ｂとライナープレート１０ａに電圧を印加して、ライナープレート１０ａの電食を行なう。
【００４２】
次に、６．到着部モルタル充填工程で、ライナープレート１０ａの電食完了後、到着エントランス部１０４内に供給管３１から充填材（モルタル）６を充填し、シールド機の到着を待つ。
【００４３】
次に、７．ビット点検・交換工程で、シールド機１の到着後、カッタービットの点検・交換を行なう。
【００４４】
次に、８．発進部電食工程で、立坑内を推進したシールド機１を発進エントランス部１０５に嵌入させ、密閉されたエントランス部に電解質溶液２を充填循環させるとともに、シールド機１の前面装置１ａ（カッターディスク）に陰極側電線２０ａを接続、ライナープレート１０ａに陽極側電線を接続して電食を行なう。なお、地上の電食媒体供給装置３０、直流電源装置２０は５．到達部電食工程と同様である。
【００４５】
図６は、本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その３）で、図５に続く工程を示す。
【００４６】
次に、９．発進部モルタル充填工程で、発進エントランス部１０５のライナープレート１０ａの電食完了後、エントランス部内に充填材６（砂＋泥材）を充填し、シールド機１の発進準備を行なう。
【００４７】
次に、１０．発進部初期掘進工程で、シールド機１を立坑外に発進させる。シールド機１の後方は、シールドセグメント５（推進管）でトンネルが形成されながら推進される。
【００４８】
次に、１１．掘進完了工程は、シールド機１が中間立坑１００を通過した状態で、立坑内にシールドセグメントで形成されたトンネルが貫通している。
【００４９】
次に、１２．立坑躯体整形／完成工程は、中間立坑内のシールドセグメント５の一部を撤去し、立坑躯体整形を行なって、中間立坑１００を完成させる。
【００５０】
なお、図示しないが、直流電源装置２０からの陰極・陽極側電線２０ａ，ｂに電食監視装置を接続し、電流・電圧を監視、コントロールすることにより、電食工程の進度確認及び進行の制御を行なうことができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のシールド機通過中間立坑は以下のような効果を奏する。
【００５５】
すなわち、この発明によれば、シールド機通過前に、立坑躯体の大部分を造築することができるため、工期を短縮することができる。また、切羽が開放される危険を伴う鏡切り工程を無くし、安全に立坑土留め壁を劣化させてシールド機で掘進可能にしておくことができる。
【００５６】
またさらに、シールド機の前面装置であるカッターディスク本体を電極として、土留め鋼材を電食させることによれば、電極板を設置する費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド機の通過中間立坑の第一の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す平面図、（ｃ）は圧力蓋の構造を示す図である。
【図２】本発明のシールド機の通過中間立坑の第二の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す平面図である。
【図３】本発明のシールド機の通過中間立坑の第三の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す平面図である。
【図４】本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その１）である。
【図５】本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その２）である。
【図６】本発明のシールド機通過中間立坑のシールドの通過方法の工程の説明図（その３）である。
【符号の説明】
１ シールド機
１ａ シールド機前面装置（カッターディスク）
２ 電解質溶液
３ 圧力蓋
３ａ 合板
３ｂ 電極銅板
３ｃ 陰極端子
５ シールドセグメント
６ 充填材
９ 地上
９ａ 地盤改良部
１０ 立坑土留め鋼材
１０ａ ライナープレート
２０ 直流電源装置
２０ａ 陰極側電線
２０ｂ 陽極側電線
３０ 電食媒体供給装置
３０ａ 循環ポンプ
３１ 供給管
３２ 回収管
１００ 中間立坑
１０１ 立坑躯体
１０４ 到着エントランス部
１０５ 発進エントランス部

Claims (3)

1. シールド工法または推進工法で掘進する地中トンネル路の任意の中間地点に設けられる中間立坑であって、シールド機が通過する前に立坑土留め鋼材がアノード溶解により電食破壊されるシールド機到着エントランス部と、シールド機発進エントランス部からなるシールド機通過部を備え、
   前記シールド機到着エントランス部及びシールド機発進エントランス部は、圧力蓋で電解質溶液を充填可能に密閉され、該圧力蓋の内面に導電材の電極板を備え、該電極板を陰極とし、前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部またはエントランス部の位置する深度の立坑内全部にシールド機が掘進可能な充填材が充填される構成であることを特徴とするシールド機通過中間立坑。
2. シールド工法または推進工法で掘進する地中トンネル路の任意の中間地点に設けられる中間立坑であって、シールド機が通過する前に立坑土留め鋼材がアノード溶解により電食破壊されるシールド機到着エントランス部と、シールド機発進エントランス部からなるシールド機通過部を備え、
   前記シールド機到着エントランス部は圧力蓋で電解質溶液を充填可能に密閉され、該圧力蓋の内面に導電材の電極板を備え、該電極板を陰極とし、前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部にシールド機が掘進可能な充填材が充填される構成とし、
   一方、前記シールド機発進エントランス部は、立坑内に掘進したシールド機の前面装置で密閉された空間に電解質溶液を充填し、該シールド機の前面装置を陰極とし前記立坑土留め鋼材を陽極として電圧を印加することにより立坑土留め鋼材をアノード溶解により電食破壊可能な構成とすると共に、エントランス部内部にシールド機が掘進可能な充填材が充填される構成であることを特徴とするシールド機通過中間立坑。
3. 前記到着・発進エントランス部は、電解質溶液及び充填材の供給管と回収管を備え、前記電食時に電解質溶液を循環させ、電食完了時に電解質溶液を回収し充填材を充填する電食媒体供給装置と、前記電極板またはシールド機前面装置と前記立坑土留め鋼材との間に電圧を印加する直流電源装置と、印加する電流・電圧と電気的変化を監視する電食監視装置とを備え、シールド機の掘進予定に応じて電食工程を制御する構成であることを特徴とする請求項１または２記載のシールド機通過中間立坑。

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