JP2018031159A

JP2018031159A - 地下構造物の構築方法

Info

Publication number: JP2018031159A
Application number: JP2016163339A
Authority: JP
Inventors: 植村　誠; Makoto Uemura; 誠植村; 賢治郎植村; Kenjiro Uemura; 丸田　新市; Shinichi Maruta; 新市丸田; 智哉中村; Tomoya Nakamura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01

Abstract

【課題】既設のトンネル等の中空地下構造物の上方で前記中空地下構造物と直交する方向の近接位置に地下構造物を構築する地下構造物の構築方法において、中空地下構造物が浮力により浮上することを防止でき、コンクリート函体内（トンネル内）ではなく切羽前方の地上から掘削機等での切羽掘削であり、トンネル作業が地上作業となるので施工性も良好で、掘削作業の施工環境が良好となり、施工環境が良いため、工期が短縮され、工期短縮により、浮力発生期間が短くなり、浮力防止効果も向上する。【解決手段】既設の地下構造物上方に残された土砂を土砂の掘削は切羽前方の地上から掘削機２０で切羽掘削する。【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設されている既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する方法に関するものである。

下記特許文献は、既設トンネルなどの中空の地下構造物またはその他の地下構造物の上方近接位置に新設の地下構造物を構築する場合、補助対策を必要とせず、低コストで既設の地下構造物が浮上がることを防止できる地下構造物の構築方法を提案し、特許を取得した。
特許第４１１３１８７号公報

これは図３に示すように、既設のトンネル等の中空地下構造物の上方で前記中空地下構造物と直交する方向の近接位置に地下構造物を構築する地下構造物の構築方法において、既設の中空地下構造物の側部両側に発進立坑と到達立坑とを築造し、既設の中空地下構造物上方には、少なくともこの中空地下構造物が浮力により浮上することを防止できるだけの高さの土砂を残して土砂を掘削し、新設する地下構造物を、発進立坑から到達立坑に向けて水平に移動しながら、当該箇所の残された土砂を徐々に取除き、既設の中空地下構造物には必要な荷重が絶えず作用するよう、この土砂と置換させながら新設の地下構造物を既設の中空地下構造物の上方に設置することで、前記既設の中空地下構造物上方に残された土砂による既設の中空地下構造物への浮力による浮上防止に必要な荷重を新設する地下構造物に徐々に置き換えて行くものである。

地下には、トンネル、地下道、共同溝などの中空地下構造物が埋設されているが、例えば既設の中空地下構造物である既設トンネルの上側で近接位置に道路を横断する形態でコンクリート函体による地下構造物を新規に構築する場合や、既設トンネルの上側で近接位置に鉄道を横断する形態でコンクリート函体による地下構造物を新規に構築する場合に、開削工法により掘削し、開削した部分にコンクリート函体を地表の開口から新規のコンクリート函体を吊り降ろして設置していたのでは、開削されて既設トンネルにかかる上方からの荷重が減少するため、例えば地下水を有する地域などでは既設トンネルに対して大きな浮力が作用し、既設トンネルが浮き上がり、周辺地盤も***するなどの問題が発生する。

そこで、既設トンネル１などの既設の中空地下構造物が浮き上がらないようにするためには、既設の中空地下構造物を一時期、取り壊すか、撤去すれば問題は解消されるが、このようにした場合、その間の既設中空構造物の使用停止などの多大な影響が生じるだけでなく、用地を別途確保する必要があり、そのためのコストも要する。

前記特許文献１はかかる問題を解決するものとして、開削工法で掘削しないから、補助対策を講じる必要がなく、新設の地下構造物が設置される直前まで、既設の地下構造物の上方の土砂は掘削されず、土砂と置換されて新設の地下構造物が設置されるから、新設の地下構造物が設置されるまでの間に既設の地下構造物が浮力により浮上がることはないものである。

また、発進立坑と到達立坑とは既設の地下構造物の両側に築造されるから、これらの立坑が既設の中空地下構造物に影響を及ぼして該構造物に浮力を生じさせるおそれはない。

前記特許文献１を含めて一般にトンネル掘削は、トンネル内で行われている。特許文献１の場合も、コンクリート函体２を発進立坑９から到達立坑１０に向けて推進するのにこの函体推進工はコンクリート函体２内から切羽を掘削しながらコンクリート函体２を既設トンネル１の上方近接位置を推進させるものである。

このため、通常切羽の安定を図り、掘削・土砂排土・土留等を行う施工とするため、相当の時間を要すことになる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、トンネル内切羽掘削は、必ずしもトンネル内ではなく、切羽前方の地上から掘削機での切羽掘削を行うので、掘削作業の施工環境が良好となり、その結果として工期も短縮できる地下構造物の構築方法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、既設のトンネル等の中空地下構造物の上方で前記中空地下構造物と直交する方向の近接位置に地下構造物を構築する地下構造物の構築方法において、既設の中空地下構造物の側部両側に発進立坑と到達立坑とを築造し、既設の中空地下構造物上方には、少なくともこの中空地下構造物が浮力により浮上することを防止できるだけの高さの土砂を残して土砂を掘削し、新設する地下構造物を、発進立坑から到達立坑に向けて水平に移動しながら、当該箇所の残された土砂を徐々に取除き、既設の中空地下構造物には浮力防止に必要な荷重が絶えず作用するよう、この土砂と置換させながら新設の地下構造物を既設の中空地下構造物の上方に設置することで、前記既設の中空地下構造物上方に残された土砂による既設の中空地下構造物への浮力による浮上防止に必要な荷重を新設する地下構造物に徐々に置き換えて行く地下構造物の構築方法において、既設の地下構造物上方に残された土砂を土砂の掘削は切羽前方の地上から掘削機で切羽掘削することを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、開削工法で掘削しないから、新設の地下構造物が設置される直前まで、既設の地下構造物の上方の土砂は掘削されず、土砂と置換されて新設の地下構造物が設置されるから、新設の地下構造物が設置されるまでの間に既設の地下構造物が浮力により浮上がることはない。

さらに、コンクリート函体内（トンネル内）ではなく切羽前方の地上から掘削機等での切羽掘削であり、トンネル作業が地上作業となるので施工性も良好で、掘削作業の施工環境が良好となる。

施工環境が良いため、工期が短縮され、工期短縮により、浮力発生期間が短くなり、浮力防止効果も向上する。

請求項２記載の本発明は、新設する構造物の天端は、浅い土被りや地上面より高いものとすることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、新設する構造物の天端は、浅い土被りや地上面より高いものとすることにより、切羽前方の地上から掘削機等での切羽掘削をより容易に行うことができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の構築方法は、既設トンネルなどの中空の地下構造物またはその他の地下構造物の上方近接位置に新設の地下構造物を構築する場合、開削工法を用いず、既設の地下構造物上方に土砂を残し、この土砂を掘削して、この土砂と置換させながら発進立坑から到達立坑に向けて新設の地下構造物を移動させて既設の地下構造物の上方に新設の地下構造物を設置するようにしたから、補助対策を必要とせず、低コストで既設の地下構造物が浮上がることを防止でき、施工期間が長引くこともなく、しかも、安全に施工できる。

しかも、コンクリート函体内（トンネル内）ではなく切羽前方の地上から掘削機等での切羽掘削であり、トンネル作業が地上作業となるので施工性も良好で、掘削作業の施工環境が良好となり、施工環境が良いため、工期が短縮され、工期短縮により、浮力発生期間が短くなり、浮力防止効果も向上する。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の地下構造物の構築方法の１実施形態を示す縦断側面図であるが、先に本発明の構築方法で施工する地下構造物について説明すると、図４に示すように既設の中空地下構造物としての例えば既設トンネル１の上方で近接位置に新設の地下構造物であるコンクリート函体２を設置する場合であり、道路１６の地下地盤の中に既設トンネル１が埋設されている。

既設トンネル１の上方に高さｈ分の土砂が残るようにして道路１６の路面から深さｈ１だけ掘削するもので、前記高さｈは既設トンネル１が浮力より浮上がることが防止されるだけの荷重を有する土砂量である。

図２に示すように、既設トンネル１に浮力が作用しないような位置で既設トンネル１の側部両側に仮土留杭４を間隔をおいて打設し、仮土留杭４、４の間を二次掘削して発進立坑９と到達抵抗１０とを築造する。

このとき、既設トンネル１の上方には高さｈ分の土砂が依然として残されており、回りに発進立坑９と到達立坑１０とが築造されても既設トンネル１が浮力により浮きあがることはない。そして、発進立坑９内に発進台１１を築造する。

発進立坑９内に反力設備としての支圧壁１２を設置し、新規の地下構造物となるコンクリート函体２を配設し、またはこの発進立坑９内でコンクリート函体２を築造し、このコンクリート函体２の前部に刃口１３を組み立てる。

刃口１３は鋼板によるもので、コンクリート函体２の前端から前に突き出るように取付けられ、本実施形態では底板と側板のコ字形であり、水平棚が無い形状とする。なお、側板は上下段に段階的に突出長さを変化させた。

そして、コンクリート函体２の後部と支圧壁１２との間に元押しジャッキ１４などによる推進設備を設置する。

このようにしてコンクリート函体２を発進立坑９から到達立坑１０に向けて推進する。

本実施形態の施工は、鉄道又は道路横断等では無く、フラットな地盤での施工であり、コンクリート函体２の天端は浅い土被りの場合や地上路面より高い場合である。

なお、地上の路面を事前に掘削して、あらかじめ低くしておくように一次掘削を行い、盤下げするようにしてもよい。

コンクリート函体２を発進立坑９から到達立坑１０に向けて推進する。この函体推進工は切羽掘削は切羽前方の地上から掘削機２０で切羽掘削する。掘削機２０としてはバックホータイプのシャベル系掘削機が最適であり、アーム２０ａの先端の掘削用バケット２０ｂで掘削するものである。

そして、掘削した分コンクリート函体２を推進させるが、掘削機２０はコンクリート函体２の推進と共に移動して行くことができる。

このようにして先頭のコンクリート函体２の後方に発進立坑９内で後続のコンクリート函体２を製作し、接続して先頭のコンクリート函体２及び後続のコンクリート函体２を切羽を掘削しながらさらに推進する。

本発明の函体推進工は切羽を掘削しながらコンクリート函体２を既設トンネル１の上方近接位置を推進させるもので、土砂とコンクリート函体２とを置換させることで既設トンネル１の上部にかかる荷重が軽減しないようにする。

これにより、既設トンネル１には上方から一定の荷重が常時加わることになり、既設トンネル１の上方を掘削しても浮力により既設トンネル１が浮上がることはない。

そしてコンクリート函体２の先頭の刃口１３が到達立坑１０に達したならば、コンクリート函体２の推進が完了し、既設トンネル１の上方近接位置に新設のコンクリート函体２が設置される。

なお、前記実施形態では新設のコンクリート函体２の前進手段として発進立坑９側に設置の元押しジャッキを使用してコンクリート函体２を押し出して推進したが、これに限定されるものではなく、コンクリート函体２を水平移動できる機構であれば、到達立坑１０側に設置の牽引設備を使用して到達立坑１０側から新規のコンクリート函体２を牽引して前進させることもできる。

以上、既設の地下構造物として既設トンネルなどの中空の地下構造物の場合を示したが建物やそのその他の中空井でない地下構造物の場合の本発明は同様に適用できるものである。

本発明の地下構造物の構築方法の１実施形態を示す縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の１実施形態を示す前工程の縦断側面図である。従来例を示す縦断側面図である。既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する場合の想定図である。

１…既設トンネル２…コンクリート函体
３…工事桁４…仮土留杭
５…グランドアンカー６…浮上がり防止材
７…立坑８…基礎杭
９…発進立坑１０…到達立坑
１１…発進台１２…支圧壁
１３…刃口１４…元押しジャッキ
１５…ストラット１６…道路
２０…掘削機２０ａ…アーム
２０ｂ…掘削用バケット

Claims

既設のトンネル等の中空地下構造物の上方で前記中空地下構造物と直交する方向の近接位置に地下構造物を構築する地下構造物の構築方法において、既設の中空地下構造物の側部両側に発進立坑と到達立坑とを築造し、既設の中空地下構造物上方には、少なくともこの中空地下構造物が浮力により浮上することを防止できるだけの高さの土砂を残して土砂を掘削し、新設する地下構造物を、発進立坑から到達立坑に向けて水平に移動しながら、当該箇所の残された土砂を徐々に取除き、既設の中空地下構造物には浮力防止に必要な荷重が絶えず作用するよう、この土砂と置換させながら新設の地下構造物を既設の中空地下構造物の上方に設置することで、前記既設の中空地下構造物上方に残された土砂による既設の中空地下構造物への浮力による浮上防止に必要な荷重を新設する地下構造物に徐々に置き換えて行く地下構造物の構築方法において、既設の地下構造物上方に残された土砂を土砂の掘削は切羽前方の地上から掘削機で切羽掘削することを特徴とした地下構造物の構築方法。
新設する構造物の天端は、浅い土被りや地上面より高いものとする請求項１記載の地下構造物の構築方法。