JP3116098B2 - 地下構造物の構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道、道路等の下
部地中の土被りの浅い位置に大幅員の地下構造物を横断
方向に建設する際に上部交通に支障を与えることなく施
工することができる地下構造物の構築工法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鉄道、道路等の上部交通下部に大幅員の
鉄筋コンクリート製の地下構造物を横断方向に構築する
には、上部交通を支承するための防護工が必要となる。
かかる防護工として従来鋼管パイプを水平に並列させる
パイプルーフを設けることなどが挙げられる。しかし、
このような従来のパイプルーフ防護工では施工するため
の工事をトンネル掘削の工事や地下構造物の構築工事に
先行して行わなければならず、３種の工事を別々に施工
するため、工期、工費が大となり、苦労と経済的損失が
大きい。

【０００３】また、ルーフ材としての鋼管パイプを地中
に埋設し、それによって鉄道、道路等の上部交通および
土被り分を支持させて、その下方に地下道となる地下構
造物を現場施工で構築するものであるから、土被り分と
鋼管パイプの直径に加えて地下構造物天端と鋼管パイプ
間に地下構造物天端部分を作る際の型枠組み作業などの
空間が必要となり、これらの分だけ深い位置で地下構造
物を構築しなければならない。

【０００４】これに対して、出願人は先に、図６，図７
に示すような地下構造物の構築工法を発明し、出願し
た。この工法によれば、地中に掘進させる地下構造物の
防護工を別工事として施工することなく、地下構造物の
掘進と同時に行うので数種の工事を同時に一挙に行うこ
とができ、しかも安全かつ確実に、また安価に工事がで
き、さらに、土被りも浅く施工できる。

【０００５】鉄道や道路等の上部交通１の脇に土留鋼矢
板２を打設して発進坑３と到達坑４を築造し、該発進坑
３内に圧入機（図示せず）を設置してこれで断面箱型の
ルーフ用鋼管５を到達坑４へ向けて圧入させる。前記圧
入機はジャッキ等による押出機構とオーガー等による内
部掘削機構とを有する。

【０００６】ルーフ用鋼管５は、略正方形断面の箱型筒
体であり、左右側面に鉤状の継手５ａ，５ｂを長手方向
に連続して形成し、また上面に平板鋼板からなるフリク
ションカッタープレート６を載置する。かかるルーフ用
鋼管５は単位筒体を１本ずつ圧入するが、該ルーフ用鋼
管５は１ピースずつ長さ方向に継ぎ足されて必要長を埋
設していく。また、フリクションカッタープレート６は
その先端はルーフ用鋼管５の先端に溶接等で固着する
が、先端以外はルーフ用鋼管５の上面に重合わせるだけ
であり、ルーフ用鋼管５を１本ずつ順次接続していく時
に、このフリクションカッタープレート６もルーフ用鋼
管５の長さ分だけ溶接等でつないで長くしていく。

【０００７】ルーフ用鋼管５の並べ方は、計画トンネル
断面形状の外周に合わせるもので、発進坑３内に反力壁
８、地下構造物としてのコンクリート函体９をセット
し、反力壁８とコンクリート函体９との間にはストラッ
ト14および元押し推進ジャッキ10を設け、コンクリート
函体９の先端に刃口11を設ける。なお、このコンクリー
ト函体９と刃口11との間にはこれらを仕切るための隔壁
７を設ける場合もある。

【０００８】コンクリート函体９の先端と前記ルーフ用
鋼管５の後端との間には該ルーフ用鋼管５を押し出す小
ジャッキ12を配設し、また、フリクションカッタープレ
ート６の後端は止め部材13およびタイロッド19で発進坑
３側に固定し、一方、到達坑４側に仮受台15を設ける。

【０００９】フリクションカッタープレート６の先端と
ルーフ用鋼管５の前端との固着を解除しておき、元押し
推進ジャッキ10を伸長して反力壁８に反力を取りながら
コンクリート函体９を掘進させるが、その際、小ジャッ
キ12でコンクリート函体９に先行してルーフ用鋼管５を
押し進める。この時、フリクションカッタープレート６
は地中に残置される。

【００１０】このようにフリクションカッタープレート
６を残しながら、ルーフ用鋼管５およびコンクリート函
体９を前進させることで、これらルーフ用鋼管５および
コンクリート函体９は地盤とは縁が切れた状態で進み、
土圧による摩擦抵抗を受けずにすむ。また、コンクリー
ト函体９を掘進させるには、刃口11の前部を掘削する
が、この作業はルーフ用鋼管５で防護されたものとな
り、土砂崩壊のおそれがなく安全に行える。到達坑４に
出たルーフ用鋼管５の先端部分は仮受台15で受けながら
ボルト、ナットでの締結を解除して１ピースずつ順次撤
去する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図６，図
７に示すような地下構造物の構築工法では、ルーフ用鋼
管５およびフリクションカッタープレート６の設置は発
進坑３内に設置する圧入機を用いて、この圧入機で到達
坑４へ向けて圧入するので、圧入しようとする地盤に硬
軟の差があったり、岩盤、転石があったり、あるいは圧
入機からの推進力が偏って掛けられること等により曲が
って圧入されてしまうおそれがある。

【００１２】前記ルーフ用鋼管５の左右側面に鉤状の継
手５ａ，５ｂを設けるのは、初めの一本をある程度正確
に圧入させれば、後のものはこれにならうように継手５
ａ，５ｂの接続により曲がりなしとするためであるが、
初めの一本が正確に圧入できるという保証も少ない。

【００１３】さらに、ルーフ用鋼管５は略正方形断面の
箱型筒体であり、このような鉤状の継手５ａ，５ｂを設
ける特殊な形態からなるのでコスト高である。

【００１４】また、ルーフ用鋼管５およびその上のフリ
クションカッタープレート６は、短尺なものを順次溶接
やボルト止めで接続して圧入していくが、かかる接続作
業を狭い発進坑３内で行わなければならないので不安定
であり、困難が伴う。

【００１５】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、ルーフ材として安価な材料ですみ、しかもこのルー
フ材とその上のフリクションカッタープレートを簡単、
短時間に、かつ確実に所定の位置に設置でき、さらに、
ルーフ材は箱型断面の筒体でなくとも断面矩形の空隙を
確保して摩擦抵抗が少なく到達坑側へ抜くことができる
地下構造物の構築工法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、地表を開削して、ここに、隣接するＨ型鋼の
上下位置を千鳥状に交互にずらして、上フランジ同士お
よび下フランジ同士をそれぞれ重合させ、重合したもの
のうち内側に位置する上フランジと下フランジの間で、
対向するウエブ間に断面矩形の空隙を確保するようにＨ
型鋼を横並びで配設し、該Ｈ型鋼の上フランジの上にフ
リクションカッタープレートを載置してから埋設し、前
記Ｈ型鋼の後端にＨ型鋼の上フランジと天端が合致する
ように地下構造物を設置し、前記フリクションカッター
プレートを残しながらＨ型鋼とともに地下構造物を掘進
させることを要旨とするものである。

【００１７】本発明によれば、ルーフ材として既存の安
価なＨ型鋼を用いることができ、開削によりその上に重
合するフリクションカッタープレートとともに曲がりを
生じることなく、所定の位置に正確に、かつ簡単、短時
間に埋設できる。また、溶接も地上で行えるので、楽に
行うことができる。

【００１８】これに加えてＨ型鋼は断面矩形の空隙を形
成するように横並びとするので、上下のフランジ間に土
砂が詰まっていないことからそれだけ摩擦抵抗が少な
く、到達坑側へ抜くのが楽なものとなる。

【００１９】また、フランジ同士が重なり合って接触部
分が多いことから、到達坑側への押し出しの際に曲がり
を生じるおそれがより一層低くなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の地下構造物の
構築工法の第１実施形態を示す正面図、図２は同上要部
の正面図で、前記図６，図７で説明した従来例と同一の
構成要素には同一参照符号を付したものである。

【００２１】図３に示すように道路、鉄道等の上部交通
１の両脇に土留鋼矢板２，２を打設し、土留鋼矢板２，
２間の地表近くを開削する。開削した面には砂23などを
布設して均しをして水平面とするとともに、前記土留鋼
矢板２，２の上部付近に定規24，24を水平に設置する。

【００２２】ルーフ材としてのＨ型鋼16を、計画トンネ
ルの長さにして隣接する上フランジ16ａ、下フランジ16
ｂ同士の端部は重ね合わせた状態で、その内部に断面矩
形の空隙26を形成するようにして前記開削された個所に
断面矩形の空隙26の開口部が発進坑側及び到達坑側に向
くように横並びに収める。その際Ｈ型鋼16の端は定規24
に載置する。

【００２３】さらに詳細に説明すると、隣接するＨ型鋼
16の上下位置を千鳥状に交互にずらして、上フランジ16
ａ，16ａ同士および下フランジ16ｂ，16ｂ同士をそれぞ
れ重合させた。この場合にも、重合したもののうち内側
に位置する上フランジ16ａと下フランジ16ｂの間で、対
向するウエブ16ｃ，16ｃ間に断面矩形の空隙26が確保さ
れる。

【００２４】このようにすることで、上フランジ16ａ，
16ａ同士および下フランジ16ｂ，16ｂ同士が重なり合っ
て接触部分が多いことから、到達坑４側への押し出しの
際に曲がりを生じるおそれがより一層低くなる。また、
ウエブ16ｃ，16ｃ，…の数が増すので、それだけ上部地
盤からかかる垂直荷重に対する耐力が強固となる。

【００２５】そして、前記上フランジ16ａの上部にフリ
クションカッタープレート６を載置する。なお、このフ
リクションカッタープレート６の横幅は上フランジ16
ａ、下フランジ16ｂと同じでもよいが、２枚以上分の横
幅とすることが望ましい。

【００２６】さらに他の実施形態として、フリクション
カッタープレート６の横幅を構築される地下構造物とし
てのコンクリート函体の上床の横幅と同じ幅のものとす
ることも可能である。

【００２７】このようにしてＨ型鋼16とフリクションカ
ッタープレート６の設置が完了したら埋戻しをして、上
部交通１の撤去した部分を使用可能な状態に戻す。次い
で、前記土留鋼矢板２，２に沿って鉄道等の上部交通１
の両脇に発進坑３および到達坑４を築造する。なお、こ
れら発進坑３および到達坑４の築造は前記開削工事より
先行させてもよい。

【００２８】本実施形態では、図４に示すように、地下
構造物となるコンクリート函体９の前進はけん引により
行うものとし、前記到達坑４には、反力体を兼ねる仮受
台15を到達坑４の未掘削部分として構築し、この仮受台
15に前坑４ａ、後坑４ｂがあるようにし、前坑４ａには
切ばり27を掛け、後坑４ｂに反力壁８を設ける。

【００２９】発進坑３側の土留鋼矢板２と到達坑４側の
土留鋼矢板２の間の地中に対してボーリングによる掘孔
やパイプの挿入などにより発進坑３から到達坑４に貫通
する水平孔22を適宜設ける。また、仮受台15にも同様の
水平孔22を設ける。

【００３０】一方、発進坑３では、底部にコンクリート
を打設したり、砕石を布設する等して床板状の発進台を
形成し、その上に地下構造物としてトンネル等の構成部
材となるコンクリート函体９をその前端に刃口11を取付
けて設置する。その際、前記Ｈ型鋼16の後端にコンクリ
ート函体９が位置し、Ｈ型鋼16の上フランジ16ａとコン
クリート函体９の天端が合致するように位置決めする。

【００３１】該コンクリート函体９の後端には反力部材
を介してセンターホール式のけん引ジャッキ18を適宜設
け、けん引部材としてのＰＣ鋼線21は端部をこのけん引
ジャッキ18の内部に挿通するとともに前記水平孔22を介
して到達坑４側の反力壁８側まで貫通させ、この反力壁
８に定着具20で固定する。なお、けん引ジャッキ18と定
着具20を有する反力壁８は発進坑３側と到達坑４側とで
入れ換えてもよい。そして、発進坑３側の土留鋼矢板２
と到達坑４側の土留鋼矢板２の間の地中に対しては、必
要に応じてコンクリート函体９が構築される計画位置の
左右脇にパイプルーフ25を縦に並列して圧入して地盤の
強化を図ることもできる。

【００３２】以上で、コンクリート函体９を地中に前進
させるためのセット作業は終了する。そして、発進坑３
側の土留鋼矢板２を撤去して刃口11で土砂を掘削し、前
記けん引ジャッキ18によりＰＣ鋼線21をけん引すること
でコンクリート函体９を前進させるが、このコンクリー
ト函体９の前進に先行して、コンクリート函体９の上床
の前端とＨ型鋼16の後端の間に小ジャッキ12を設置し
て、フリクションカッタープレート６を地中に残置しな
がら、コンクリート函体９の上床の前端を反力としてＨ
型鋼16を該小ジャッキ12で前進させる。押し出された分
のＨ型鋼16は到達坑４側に設けた仮受台15で支承され
る。

【００３３】そして、発進坑３側の土留鋼矢板２を撤去
して刃口11で前方の土砂を掘削し、前記Ｈ型鋼16が小ジ
ャッキ12で１ストローク前進した分だけ前記けん引ジャ
ッキ18によりＰＣ鋼線21をけん引することでコンクリー
ト函体９を前進させる。

【００３４】このような刃口11内の掘削、Ｈ型鋼16の前
進、コンクリート函体９の前進を繰り返して、到達坑４
側に押し出されたＨ型鋼16を撤去し、刃口11が到達坑４
に到したならば、コンクリート函体９を残してこれを撤
去する。

【００３５】他の実施形態として、前記Ｈ型鋼16の前進
は、小ジャッキ12を用いずにコンクリート函体９の推進
力により、該コンクリート函体９の前端に押されて前進
させることも考えられる。この場合はＨ型鋼16は一本ず
つではなく横並びのすべてをコンクリート函体９と同時
に押し出すことになる。

【００３６】さらに他の実施形態として、このコンクリ
ート函体９の前進は、前記従来例としての図６，図７と
同様に、発進坑３内に反力壁８およびストラット14を設
け、またコンクリート函体９の後部に元押し推進ジャッ
キ10を設け、該元押し推進ジャッキ10の前記ストラット
14を介して反力壁８を反力にした推進力により行うもの
としてもよい。この場合にその他の構成および動作は前
記と同様である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明の地下構造物の
構築工法は、ルーフ材として既存の安価なＨ型鋼を用い
ることができ、開削によりその上に重合するフリクショ
ンカッタープレートとともに曲がりを生じることなく、
所定の位置に正確に、かつ簡単に埋設できる。また、溶
接も地上で行えるので、楽に行うことができる。これに
加えてＨ型鋼は断面矩形の空隙を形成するように横並び
とするので、上下のフランジ間に土砂が詰まっていない
ことからそれだけ摩擦抵抗が少なく、到達坑側へ抜くの
が楽なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地下構造物の構築工法の１実施形態を
示す正面図である。

【図２】本発明の地下構造物の構築工法の１実施形態の
要部を示す正面図である。

【図３】本発明の地下構造物の構築工法の１実施形態の
第１工程の要部を示す側面図である。

【図４】本発明の地下構造物の構築工法の１実施形態の
第２工程を示す側面図である。

【図５】本発明の地下構造物の構築工法の１実施形態の
第３工程を示す側面図である。

【図６】従来例を示す側面図である。

【図７】従来例を示す一部切欠き斜視図である。

【符号の説明】

１…上部交通 ２…土留鋼矢板 ３…発進坑 ４…到達坑 ４ａ…前坑 ４ｂ…後坑 ５…ルーフ用鋼管 ５ａ，５ｂ…継
手 ６…フリクションカッタープレート ６ａ，６ｂ…フ
ランジ ７…隔壁 ８…反力壁 ９…コンクリート函体 10…元押し推進
ジャッキ 11…刃口 12…小ジャッキ 13…止め部材 14…ストラット 15…仮受台 16…Ｈ型鋼 16ａ…上フランジ 16ｂ…下フラン
ジ 16ｃ…ウエブ 18…けん引ジャ
ッキ 19…タイロッド 20…定着具 21…ＰＣ鋼線 22…水平孔 23…砂 24…定規 25…パイプルーフ 26…空隙 27…切ばり

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地表を開削して、ここに、隣接するＨ型
   鋼の上下位置を千鳥状に交互にずらして、上フランジ同
   士および下フランジ同士をそれぞれ重合させ、重合した
   もののうち内側に位置する上フランジと下フランジの間
   で、対向するウエブ間に断面矩形の空隙を確保するよう
   にＨ型鋼を横並びで配設し、該Ｈ型鋼の上フランジの上
   にフリクションカッタープレートを載置してから埋設
   し、前記Ｈ型鋼の後端にＨ型鋼の上フランジと天端が合
   致するように地下構造物を設置し、前記フリクションカ
   ッタープレートを残しながらＨ型鋼とともに地下構造物
   を掘進させることを特徴とする地下構造物の構築工法。