JP4863382B2 - 袋付きセグメント及びシールド工法 - Google Patents

Description

本発明は、余掘り部等で膨らませる袋付きのセグメントと、その袋付きセグメントを用いるシールド工法に関する。

シールド工法において、余掘り部等でセグメントの地山側に取り付けられた袋に裏込め材を注入するようにした袋付きセグメントを用いることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１３２３９２号公報

最近は施工効率を上げるためにセグメント幅を、例えば９００ｍｍから１２００ｍｍ、１５００ｍｍ、さらには２０００ｍｍ等と広くする傾向があり、そのため、袋付きセグメントの場合はセグメントに大きな袋を取り付ける必要があるが、その大きな袋の加工や取り付けが大掛かりとなってしまう。
また、袋付きセグメントの場合、その広いセグメント幅に対応した掘削が終わらないと袋を膨らませることができない。そうすると、ボイドを放置しておくことになり、ボイド部の地山が崩壊してしまい、地山を緩めてしまうことになる。例えばシールド掘進速度を１分間に２５ｍｍとした場合、２０００ｍｍを掘削するのに８０分待たなければならず、地山崩壊が懸念される。

本発明の課題は、袋付きセグメントを用いるシールド工法において、ボイド放置時間を短くすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、セグメントの外周側に膨らむ袋を備える袋付きセグメントであって、前記袋を前記セグメントの幅方向において複数に分割したことを特徴とする。

さらに、請求項１に記載の発明は、前記複数に分割した袋は、前記セグメントの幅方向において前記セグメント外周側に対し膨らんだ状態の先端側が幅狭となる断面台形状に加工されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の袋付きセグメントであって、前記複数に分割した袋に、膨らんだ状態において前記セグメント幅方向の伸びを拘束する幅止め材を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の袋付きセグメントであって、前記セグメントの外周側に押し出し可能な拡張セグメントを備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の袋付きセグメントを用い、余掘り部において前記複数に分割した袋を膨らませるシールド工法を特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の袋付きセグメントを用い、余掘り部において前記複数に分割した袋を膨らませた後に前記拡張セグメントを押し出すシールド工法を特徴とする。

本発明によれば、セグメント幅方向に複数に分割した袋を膨らませるため、ボイド放置時間を短くできる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明を適用したシールド工法の一実施形態の工程として一般部掘進を示したもので、１はシールド機、２はカッタ、３はコピーカッタ、４はチャンバ、５はシールドジャッキ、６はエレクタ装置、１０は一般部セグメント、２０は裏込め材である。

図２は次工程の余掘り部コピーカット開始を示したもので、トンネル拡幅部に近付くと、図示のように、カッタ２の上下にコピーカッタ３を突出させて余掘り部７の掘削を開始すると同時に、その余掘り部７に固まらない充填材２１、すなわち、クレーショックを注入する。

図３は次工程の余掘り部遅硬性裏込め注入開始を示したもので、コピーカッタ３による余掘り部７の掘削及び充填材（クレーショック）２１の注入と、一般部セグメント１０の組み立てを継続するとともに、図示のように、上下の余掘り部７に対応した袋付きセグメント１１を組み立てると同時に、その余掘り部７に遅硬性材料配合裏込め材２２を注入する。袋付きセグメント１１は、内周側に拡張セグメント１２を備えている。

図４は本発明を適用した第１実施形態として袋付きセグメント１１に備えられる拡張セグメント１２及び袋１３の構成を拡大して示すもので、図４（ａ）は袋１３の折り畳み状態を断面で示し、図４（ｂ）は袋１３の膨らんだ状態を断面で示している。すなわち、袋付きセグメント１１は、セグメント幅が２０００ｍｍの鋼製で、外周側に押し出し可能なボックス状の拡張セグメント１２を内周側に備えるものである。この拡張セグメント１２の外周側に、セグメント幅方向において三つに略等分割された袋１３を備えている。

この袋１３は、図示のように、拡張セグメント１２の外周に取り付けた充填材注入口金具１４と両側の金属板１５に固定されていて、図４（ｂ）に示すように、膨らんだ状態において、セグメント幅方向で拡張セグメント１２外周側に対し先端側が幅狭となる傾斜面による側面を有する断面台形状に加工（裁断・縫製等）されている。
以上の三つに略等分割された袋１３は、図４（ａ）に示すように、蛇腹状に折り畳まれて、その上面を袋保護用ウレタンマット１６で覆われており、これら蛇腹状に折り畳まれた状態の袋１３及びその上面の袋保護用ウレタンマット１６は拡張セグメント１２の側板間に収容されている。なお、袋１３は、図４（ｂ）に示すように、膨らんだ状態において、拡張セグメント１２の側板から外周に例えば７００ｍｍ程度突出状態となる。

図５及び図６は次工程の余掘り部袋内充填材注入を示したもので、コピーカッタ３による余掘り部７の掘削及び充填材（クレーショック）２１の注入と、一般部セグメント１０の組み立てと、上下の袋付きセグメント１１の組み立てと、遅硬性材料配合裏込め材２２の注入を継続するとともに、前工程で組み立てた上下の袋付きセグメント１１の三分割の袋１３に、充填材注入口金具１４から固まらない充填材、すなわち、クレーショックを注入する。これにより、遅硬性材料配合裏込め材２２が注入された余掘り部７の内部において、図示のように、袋１３が膨らんだ状態になる。この袋１３の充填材（クレーショック）の注入による膨らませは、シールド機１の屈伸速度に対応して次々に行う。

ここで、袋付きセグメント１１において、セグメント幅方向に袋を単純に分割した場合、袋が膨らむとどうしても横方向に膨らむので、例えば１番目に膨らませた袋が２番目に膨らむ領域まで膨らんでしまうことから、２番目の袋を膨らませるときに邪魔となり、１番目の袋と反対方向に斜めに膨らんでしまい、その影響が３番目の袋、４番目の袋と大きくってしまう。
これに対し、実施形態では、図４（ｂ）に示すように、膨らんだ状態において、袋１３はセグメント幅方向で拡張セグメント１２外周側に対し先端側が幅狭となる傾斜面による側面を有する断面台形状に加工されているので、隣の袋１３と干渉し合わないで膨らむようになる。

次に図７及び図８は次工程の拡張セグメント押し出し・袋内充填材排出を示したもので、コピーカッタ３による余掘り部７の掘削及び充填材（クレーショック）２１の注入と、一般部セグメント１０の組み立てと、上下の袋付きセグメント１１の組み立てと、遅硬性材料配合裏込め材２２の注入と、袋１３の充填材（クレーショック）の注入による膨らませを継続するとともに、図示のように、余掘り部７の内部において、前工程で膨らませた三分割の袋１３に対する拡張セグメント１２の押し出しを行う。このとき、矢印で示したように、充填材注入口金具１４から袋１３内の固まらない充填材（クレーショック）の排出を同時に行う。

以上のように、袋付きセグメント１１において、セグメント幅方向に三分割した袋１３を余掘り部７で膨らませるため、ボイド放置時間を短くすることができる。
しかも、袋１３に充填材（クレーショック）を注入して袋１３を膨らませることにより、遅硬性材料配合裏込め材２２が注入された余掘り部７を確実に充填することができる。

なお、シールド機１とは別に並進させたシールド機も同様の構成として、本線トンネルと支線トンネルの合流部を構築する。そして、その合流部の区間において、本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ袋付きセグメント１１を上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てる。次いで、袋付きセグメント１１の拡張セグメント１２を押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成する。そして、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させ、これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるように構築する。

〔第２実施形態〕
図９は本発明を適用した袋付きセグメント１１の第２実施形態の構成を示すもので、袋１３を断面台形状に加工しても、仮想線で示したように横（セグメント幅方向）に膨らもうとするのを拘束するため、図示のように、袋１３に幅止め材１７を三箇所に設けている。図示例では、三分割の袋体１３に対し三箇所の幅止め材１７が一直線上に位置するよう等間隔に配置されている。
このように、袋１３に幅止め材１７を設けることで、隣り合う袋１３の膨らみ領域を相互に干渉させずに、袋１３を並べて効率良く膨らませることができる。

〔第３実施形態〕
図１０は本発明を適用した袋付きセグメント１１の第３実施形態の構成を示すもので、隣り合う袋１３の幅止め材１７の干渉を避けるため、三分割の袋体１３に対し三箇所の幅止め材１７を千鳥状に配置したものである。

なお、以上の実施形態においては、固まらない充填材（実施形態ではクレーショック）を袋に充填し、セグメント押し出しの際に充填材を抜くものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、一般の裏込め材（例えばモルタル等の硬化性材料）注入であっても良い。
また、実施形態では、三つに略等分割の袋としたが、少なくとも複数、すなわち、二つあるいは四つ以上に分割した袋や、不均等分割した袋であっても良い。
さらに、セグメント幅や袋の材質等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用したシールド工法の一実施形態の工程を示すもので、一般部掘進を示した概略側面図である。 図１に続く余掘り部コピーカット開始を示した概略側面図である。 図２に続く余掘り部遅硬性裏込め注入開始を示した概略側面図である 本発明を適用した第１実施形態として図３の袋付きセグメントに備えられる拡張セグメント及び袋の構成を拡大して示すもので、袋の折り畳み状態を示した断面図（ａ）と、袋の膨らんだ状態を示した断面図（ｂ）である。 図３に続く余掘り部袋内充填材注入を示した概略側面図である。 図５の余掘り部袋内充填材注入部の概略正面図（ａ）と、その矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。 図５に続く拡張セグメント押し出し・袋内充填材排出を示した概略側面図である。 図７の拡張セグメント押し出し・袋内充填材排出部の概略正面図である。 本発明を適用した袋付きセグメントの第２実施形態の構成を示すもので、袋の膨らんだ状態を示した断面図である。 本発明を適用した袋付きセグメントの第３実施形態の構成を示すもので、袋の膨らんだ状態を示した断面図である。

符号の説明

７ 余掘り部
１１ 袋付きセグメント
１２ 拡張セグメント
１３ 袋
１４ 充填材注入口金具
１５ 金属板
１６ 袋保護用ウレタンマット
１７ 幅止め材
２１ 固まらない充填材
２２ 遅硬性材料配合裏込め材

Claims (5)

1. セグメントの外周側に膨らむ袋を備え、
   前記袋を前記セグメントの幅方向において複数に分割した袋付きセグメントであって、
   前記複数に分割した袋は、前記セグメントの幅方向において前記セグメント外周側に対し膨らんだ状態の先端側が幅狭となる断面台形状に加工されていることを特徴とする袋付きセグメント。
2. 前記複数に分割した袋に、膨らんだ状態において前記セグメント幅方向の伸びを拘束する幅止め材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の袋付きセグメント。
3. 前記セグメントの外周側に押し出し可能な拡張セグメントを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の袋付きセグメント。
4. 請求項１または２に記載の袋付きセグメントを用い、
   余掘り部において前記複数に分割した袋を膨らませることを特徴とするシールド工法。
5. 請求項３に記載の袋付きセグメントを用い、
   余掘り部において前記複数に分割した袋を膨らませた後に前記拡張セグメントを押し出すことを特徴とするシールド工法。

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