JP2874906B2 - 立坑構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立坑構築工法の係り、特にとう道工事のため
のシールド掘削機の発進箇所や到達箇所となる立坑を簡
易に構築することができるように改良した立坑構築工法
に関する。

〔従来の技術〕

最近のとう道工事は、大深度、高水圧となり、一連の
とう道工事の中では立坑施工の難易度が増すと同時に施
工条件も厳しくなっている。このような条件の下で行わ
れている従来の立坑構築工法としては、連続壁と逆巻工
法によるもの、あるいはニューマチックケーソン工法が
知られている。前者は地中に堀り進みながら側壁を構築
するもので、最初一定深さ掘削した後に、周壁に鉄筋の
建込みをしてコンクリートの打設・養生を行う工程を１
工程とし、順次掘り下げつつ前記工程を繰り返し施工し
て所望の深さの立坑を築造するものである。また、後者
の方法はケーソン下部室に圧気を供給して地下水圧とバ
ランスさせつつ掘削し、ケーソンの水平状態を保持させ
ながら所定深さまで沈埋させて設置し、ケーソンをその
まま立坑壁体として利用する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の工法では、立坑壁体を順次下方
に構築する方法であって鉄筋の建込みも必要とされるた
め、工事期間が長期化してしなう問題がある。また、後
者は圧気用コンプレッサの設置により騒音振動が発生し
てしまい周辺への環境破壊を生じてしまうおそれがあっ
た。しかも土質によっては周辺地盤が沈下してしまうお
それもあった。なお、圧気ケーソン工法において、刃口
下部の地盤改良をなして刃口の傾き防止と自沈防止を行
いつつ、掘削沈設する方法の知られているが、圧気を利
用するために、作業効率の悪化を生じる問題は改善され
ていない。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、立坑の構築の
ための工事期間の大幅な短縮を図ることができ、また、
施工時の振動・騒音等の発生がなく、周辺地盤への悪影
響も生じない有効な立坑構築工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〕

上記目的を達成するために、本発明に係る立坑構築工
法は、予め泥水固化法により立坑予定部の周囲を囲む連
続土留止水壁を形成した後に、前記連続土留止水壁の内
部にオープンケーソンを構築し、前記連続土留止水壁の
内部において前記ケーソンを沈設することにより立坑を
構築するように構成した。この場合において、前記連続
土留止水壁は立坑底部より下方に突出する根切り長さを
立坑幅長さ程度に設定し、立坑予定部内に水が回り込む
ことを防止し、オープンケーソン工法をそのまま適用で
きるようにしている。また、他の発明として、予め泥水
固化法により立坑予定部の周囲を囲む連続土留止水壁を
形成するとともに、この連続土留止水壁の底部にジェッ
トグラウト等の地盤改良方法により地盤部を形成して立
坑予定部を周囲地盤から分離し、その後に、前記連続土
留止水壁の内部にオープンケーソンを構築し、前記連続
土留止水壁の内壁面に沿って前記ケーソンを沈設するこ
とにより立坑を構築するように構成した。

〔作用〕

上記構成によれば、最初に立坑予定部の周壁に沿って
連続土留止水壁を泥水固化法によって形成するため、鉄
筋の建込みやコンクリート打設がなく、早期硬化するた
め大幅な後期短縮作用がある。そして、連続土留止水壁
の内部においてその内壁に沿ってオープンケーソンを沈
設するので安定した沈埋施工を行うことができる。この
場合、連続土留止水壁の内壁とケーソン側壁との間隔を
ケーソン傾斜を許容する範囲に設定することで、沈下ガ
イド機能を持たせることができる。地盤が軟弱で高水圧
である場合には、連続土留止水壁の根切り長さをその地
盤水圧や立坑断面積から水の回り込みが発生しない程度
の長さにすることにより、オープンケーソン工法をその
まま適用できる。また、連続土留止水壁の下部にはジェ
ットグラウト等の地盤改良方法により地盤部を形成し、
連続土留止水壁と相俟って周辺地盤から立坑予定部が分
離遮蔽するように構成すれば、深い連続土留止水壁を形
成するより水回りの防止効果が得られる。このため地下
水の立坑予定部内への回り込みがなく、周辺地盤の沈下
等の悪影響を与えることもない。この囲まれた立坑予定
部にはオープンケーソンが構築され、連続土留止水壁の
内壁に沿って沈設するので、安定した沈埋が行われ、か
つコンプレッサの使用もないので騒音や振動、その他圧
気の送排気等に伴う周辺住民への影響もなく、迅速に施
工することができる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る立坑構築工法の具体的実施例を
図面を参照して詳細に説明する。

第１図は実施例に係る立坑構築工法により施工手順を
示す断面図である。この立坑構築工法は、立坑予定部の
周囲を囲む連続土留止水壁を最初に形成し、その根切り
長さを周辺地盤における地下水圧が連続土留止水壁によ
り囲まれた内部に回り込まないように設定する。その後
に、この分離された立坑予定部にオープンケーソンを連
続土留止水壁の内壁に沿わせて沈設施工することによっ
て立坑を構築するものである。

まず、立坑予定部10の周囲に連続土留止水壁12を構築
するが、これは泥水固化法により構築するようにしてい
る。すなわち、立坑予定部10の領域の周囲に取り囲むよ
うに溝14をクローラバケット等により掘削する。この溝
14はバケット幅に相当する幅で溝14長さ２〜3m程度を一
つのエレメントとして掘削する。最初の予掘の後に、泥
水処理設備を設置してベントナイトを主成分とする安定
液（比重1.15〜1.20）を溝14に供給して泥水化を図りつ
つ、ケーソン沈埋深さより深い位置まで掘削する。この
掘削後に前記泥水をエアジェットによって攪拌混合さ
せ、泥水中にケイ酸ソーダやセメント・添加剤から構成
される硬化剤を注入し、硬化させる。このような処理を
全周にわたって行い、第３図に示すような連続土留止水
壁12を構築するのである（第１図（１））。この場合に
必要に応じて溝14中に鉄筋やプレキャスト板を挿入して
補強処理を行った連続土留止水壁12とすることができ
る。この連続土留止水壁12は後述するケーソンとの間隔
を60〜70cmにとり、ケーソンの傾きを一定限度で許容す
るとともに、それ以上の傾斜を連続土留止水壁12によっ
て支承するものとしている。

また、前記連続土留止水壁12は上述したようにケーソ
ンによる立坑予定深さＨより深く設定するが、特に周辺
地盤から連続土留止水壁12によって囲まれた立坑予定部
10内への水の回り込みを防止するのに必要な根切り深さ
ｈだけ深く連続土留止水壁12を構築する。これは周辺地
盤の水圧や、立坑の断面積等を基準にして所定の設計手
順で決定すればよい。

上記のような前処理を行った後に、立坑予定部10にケ
ーソン20を構築する。この実施例では上記のように連続
土留止水壁12が立坑予定深さＨより周辺からの水の回り
込みがない根切り深さｈをもって構築されて止水壁が構
築されているのでオープンケーソン工法を採用でき、こ
のためケーソン20はオープンケーソンとしいる。まず、
立坑予定部10の地表に対し、最初ケーソン20の安定沈埋
のために一次掘削を行う。これはバックホー等を用い１
〜2m程度の深さを掘削し、ケーソン刃口22を据え付け、
第一ロット躯体24₁を構築する（第１図（２））。この
躯体24の構築後に刃口22の外周囲を埋め戻す。以後は第
二ロット躯体24₂を構築するとともに沈下掘削をなし、
立坑設定深さ（第ｎロット躯体24_n）まで繰り返し施工
する（第１図（３））。

このようにしてケーソン20の沈設が立坑予定深さＨま
で終了した後は、ケーソン20の刃口22部分の床面にコン
クリートを打設して床盤26を形成することによって立坑
28が構築されることになる。

上記立坑28をシールド掘削機の発進坑とする場合に
は、立坑28の内壁にシールドエントランス30を開口する
が、この開口に先立ち、ケーソン20と連続土留止水壁12
との間の地盤が崩落するおそれがある場合には、この壁
間地盤に薬液注入をして硬化する地盤改良を施す（第１
図（４））。これによって硬化した改良地盤32はシール
ドエントランス30を開口しても噴発することがないの
で、連続土留止水壁12内の地盤の沈下を生じることがな
い。このような処理の後に、立坑28内にシールド掘削機
34を降ろし、開口したシールドエントランス30からシー
ルド掘削機34を発進し、立坑28の後壁いバックトラス3
6、仮セグメント38を介して改良地盤32、連続土留止水
壁12を貫通させ、とう道を形成するのである（第１図
（５））。

このような第一実施例に係る立坑構築工法によれば、
立坑予定部10の周囲に予め泥水固化法により連続土留止
水壁12を構築するため、鉄筋の建込みやコンクリートの
打設がなく、しかも逆巻工法に比較しても大幅に工期の
短縮が図れる。しかも連続土留止水壁12によって周辺地
盤と隔離した状態でのケーソン工法であることから、立
坑予定部10内への地下水の回り込みがない上に、ケーソ
ン20の沈下による周辺地盤の沈下や地中水位等の変動を
防止できる。そして、立坑予定部10への水の回り込みが
防止されているため、圧気ケーソン工法を使用する必要
がない。これにより圧気に起因するコンプレッサの使用
に伴う騒音・振動がなく、周辺地下室や井戸への影響、
酸欠空気の発生、および潜函病の発生と圧気補正による
作業能率の低下の問題もなくなる。また、特にシールド
掘削機34の発進時に連続土留止水壁12とケーソン20の壁
感に形成する改良地盤32は、拘束された空間での改良で
あるため、改良効果が大きく、シールドエントランス30
の開口作業の安全性が向上し、経済的でもある。

第２図は第二実施例に係る立坑構築工法による施工手
順を示す断面図である。この立坑構築工法は、立坑予定
部の周囲を囲む連続土留止水壁を最初に形成するととも
に、この連続土留止水壁の下部にジェットグラウトによ
って底盤部を形成して立坑予定部を周囲の地盤から分離
する。その後に、この分離された立坑予定部にオープン
ケーソンを連続土留止水壁の内壁に沿わせて沈設施工す
ることによって立坑を構築するものである。

まず、立坑予定部10の周囲に連続土留止水壁12を構築
するが、これは前記第一実施例と同様に泥水固化法によ
り構築する。すなわち、各エレメント毎に安定液を溝14
に供給して泥水化を図りつつ、ケーソン沈埋深さより若
干深い位置まで掘削し、泥水をエアジェットによって攪
拌混合させつつ硬化剤を注入し、硬化させる。このよう
な処理を全周にわたって行い、第３図に示すような連続
土留止水壁12を構築するものである（第２図（１））。
この連続土留止水壁12もケーソンとの間隔を60〜70cmに
とり、ケーソンの傾きを一定限度で許容するとともに、
それ以上の傾斜を連続土留止水壁12によって支承するも
のとしている。

このような連続土留止水壁12を構築した後に、この第
二実施例では当該連続土留止水壁12の下部を閉塞して周
囲地盤と立坑予定部10とを分離する工程を行う。これは
例えばジットグラウトにより構築するもので、立坑予定
部10の地表からパイプを連続土留止水壁12の下端相当深
さまで挿入し、パイプ先端部分に穿設したジェットノズ
ルからセメントミルクを地中に浸透させて硬化させる。
これによってコア16が形成されるが、このコア16が連接
するように一定間隔をおいて前記パイプを挿入してグラ
ウチングする。このような処理によって、第２図（２）
に示すように連続土留止水壁12の下部に底盤部18を構築
し、立坑予定部10内部を周辺地盤から分離して遮水機能
をもたせている。

上記のような二工程処理を行った後、立坑予定部10に
ケーソン20を構築する。この実施例においても連続土留
止水壁12オープン底盤部18により止水壁が構築されてい
るのでオープンケーソン工法を採用でき、このためケー
ソン20はオープンケーソンとしいる。まず、立坑予定部
10の地表に対し、最初ケーソン20の安定沈埋のために一
次掘削を行う。これはバックホー等を用い一次掘削し、
ケーソン刃口22を据え付け、第一ロット躯体24₁を構築
する（第２図（３））。この躯体24の構築後に刃口22の
外周囲を埋め戻す。以後は第二ロット躯体24₂を構築す
るとともに沈下掘削をなし、立坑設定深さ（第ｎロット
躯体24_n）まで繰り返し施工する（第２図（４））。

このようにしてケーソン20の沈設が終了した後は、ケ
ーソン20の刃口22は底盤部18に当接あるいはその近傍深
さに達しており、床面にコンクリートを打設して床盤26
を形成することによって立坑28が構築されることにな
る。

上記立坑28をシールド掘削機の発進坑とする場合に
は、立坑28の内壁にシールドエントランス30を開口する
が、この開口に先立ち、ケーソン20と連続土留止水壁12
との間の地盤が崩落するおそれがある場合には、この壁
間地盤に薬液注入をして硬化する地盤改良を施す（第２
図（５））。このような処理の後に、立坑28内にシール
ド掘削機34を降ろし、開口したシールドエントランス30
からシールド掘削機34を発進し、立坑28の後壁にバック
トラス36、仮セグメント38を介して改良地盤32、連続土
留止水壁12を貫通させ、とう道を形成するのである（第
２図（６））。

第５図に上記した第二実施例の工程を説明するフロー
チャートを示す。

このような第二実施例に係る立坑構築工法によれば、
第一実施例と同様に、立坑予定部10の周囲に予め泥水固
化法により連続土留止水壁12を構築するため、鉄筋の建
込みやコンクリートの打設がなく、しかも逆巻工法に比
較しても大幅に工期の短縮が図れる。特にこの第二実施
例では、連続土留止水壁12と底盤部18によって周辺地盤
と隔離した状態でのケーソン工法であることから、立坑
予定部10内への地下水の回り込みを完全に防止すること
ができ、ケーソン20の沈下による周辺地盤の沈下や地中
水位等の変動をより確実に防止できる。そして、圧気ケ
ーソン工法を使用する必要がないため、圧気に起因する
コンプレッサの使用に伴う騒音・振動がなく、周辺地下
室や井戸への影響、酸欠空気の発生、および潜函病の発
生と圧気補正による作業能率の低下の問題もないのも第
一実施例と同様である。

なお、上記第一実施例と第二実施例では、連続土留止
水壁12の根切り深さｈを長く取るか、これを短くして地
盤改良工法により底盤部18を構築するかで相違するが、
これは周辺地盤の現況から考慮して安定性と工費の少な
い工法を採用するようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る立坑構築工法によ
れば、立坑予定部の周囲を囲む連続土留止水壁を予め泥
水固化法により形成し、必要に応じて水回り込みのない
根切り深さｈとするか、あるいは連続土留止水壁の底部
にジェットグラウト等の地盤改良工法により地盤部を形
成することにより立坑予定部を周囲地盤から分離し、そ
の後に、前記連続土留止水壁の内部にオープンケーソン
を構築し、前記連続土留止水壁の内壁に沿って前記ケー
ソンを沈設して立坑を構築するため、立坑の構築のため
の工事期間の大幅な短縮を図ることができ、また、施工
時の振動・騒音等の発生がなく、周辺地盤への悪影響の
生じないという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（５）は本発明の第一実施例に係る立坑
構築工法の作業工程を示す説明図、第２図（１）〜
（６）は同第二実施例に係る立坑構築工法の作業工程を
示す説明図、第３図は立坑構築状態の平面図、第４図は
同縦断面図、第５図は第二実施例における立坑構築工法
の作業工程のフローチャートである。 10……立坑予定部、12……連続土留止水壁、18……底盤
部、20……オープンケーソン、32……改良地盤。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め泥水固化法により立坑予定部の周囲を
   囲む連続土留止水壁を立坑底部より下方に突出する根切
   り長さを立坑幅長さ程度に設定して形成した後に、前記
   連続土留止水壁の内部にオープンケーソンを構築し、前
   記連続土留止水壁の内部において前記ケーソンを沈設す
   ることにより立坑を構築することを特徴とする立坑構築
   方法。
2. 【請求項２】予め泥水固化法により立坑予定部の周囲を
   囲む連続土留止水壁を形成するとともに、この連続土留
   止水壁の底部にジェットグラウト等の地盤改良方法によ
   り底盤部を形成して立坑予定部を周囲地盤から分離し、
   その後に、前記連続土留止水壁の内部にオープンケーソ
   ンを構築し、前記連続土留止水壁の内部において前記ケ
   ーソンを沈設することにより立坑を構築することを特徴
   とする立坑構築方法。