JP4113187B2

JP4113187B2 - 地下構造物の構築方法

Info

Publication number: JP4113187B2
Application number: JP2005025877A
Authority: JP
Inventors: 誠植村; 賢治郎植村; 新市丸田
Original assignee: 誠植村; 賢治郎植村
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2025-02-02
Also published as: JP2006214109A

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。

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、図１に示すように例えば既設の中空地下構造物である既設トンネル１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２による地下構造物を新規に構築する場合や、図１３に示すように既設トンネル１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２による地下構造物を新規に構築することがある。

その構築方法としては、既設トンネル１などの中空地下構造物の上側で、新規に構築するコンクリート函体を設置する範囲の全てを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２を構築していた。図１の場合は例えば図１８、図１９に示すように既設トンネル１の近接位置の上側までを地表面から開削し、地表の開口から新規のコンクリート函体２を吊り降ろして設置していた。

また、図１３の場合も、図１６、図１７に示すように既設トンネル１の近接位置の上側までを地表面から開削して立坑を築造し、地表の開口から新規のコンクリート函体２を立坑内に吊り降ろし、または立坑内で製作して設置している。図中３は鉄道を支持するための工事桁、８は基礎杭、４は仮土留杭を示す。

このように既設トンネル１の直上近接位置まで開削されて既設トンネル１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１に対して大きな浮力が作用し、その結果、図１６、図１７、図１８、図１９に示すように既設トンネル１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。

かかる問題を解決するものとして、既設中空構造物が浮き上がらないようにする種々の補助工法が提案されている。図２０は防護の補助工法の第１例を示し、既設トンネル１の底部にグランドアンカー５を打設するもので、新設のコンクリート函体２を設置するために既設トンネル１の上部を開削し、これにより地盤を解放したときに既設トンネル１が浮力により浮き上がることをグランドアンカー５で阻止できる。

図２１は防護の補助工法の第２例を示し、既設トンネル１の上部に鋼製のパイプルーフなどによる浮上がり防止材６を水平に配設する。この場合、浮上がり防止材６の配設範囲を開削により影響が生じると予想される範囲の全般にわたるようにしてこの範囲を覆うことで、既設トンネル１の浮上がりを防止する。なお、必要に応じて浮上がり防止材６をグラントアンカー５によりさらに地盤に定着させることでより確実に浮上がりを防止することができる。

図２２は浮上がりを防止しながら新設のコンクリート函体２を布設する方法で、既設トンネル１の上部の土砂開放区間を、浮上がりによる影響がない狭い範囲に限定し、この範囲を開削工法によって掘削して立坑７を設け、新設するコンクリート函体２を分割して構築する工法である。

この工法では、施工区間を狭い範囲に限定して新規の地下構造物を構築し、この範囲を築造後埋め戻しを行い、完了後に次の施工区間の地下構造物を構築し、これを順次繰り返すことで構造物全体を構築することになり、開削による影響を終始最小限にとどめることができる。

前記先行技術は、当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。

図２０〜図２１に示す工法の場合、既設トンネルを取り壊さずにはすむが、補助対策を講じる必要があり、コストが高くなるだけでなく、図２２に示す工法の場合をも含めて施工期間が長くなるおそれがある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消するものとして、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、施工期間が長引くこともなく、しかも、安全に施工できる地下構造物の構築方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、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、既設の中空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トンネル等の特に浮力が生じ易い中空地下構造物が浮力により浮上がることはない。

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。

そして、既設の中空地下構造物の上方には、新設の地下構造物が設置されるまで、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が残されるから、別途格別に浮上がり防止のための対策を講じることなく、浮上がりを確実に防止できる。

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、既設の中空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中空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、安全に施工できるものである。

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第１実施形態を示す道路を横断させて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、図２は同上縦断正面図、図３は同上縦断側面図で、図１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、図４〜図１２について施工法を説明する。

図４は施工前の状態を示し、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。

この状態から図５に示すように第１工程として一次掘削を行い、盤下げする。これは、図２に示すように既設トンネル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。

さらにこの状態で第２工程として、図３にも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が浮力により浮上がることはない。そして、発進立坑９内に発進台１１を築造する。

次に図６に示すように第３工程として、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。

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。

次に図７に示すように第４工程と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。こ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。図中１５はストラットを示す。

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。

このようにして図８に示すように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、接続して図９に示すように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。

そして図１０に示すようにコンクリート函体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。

よって、次に図１１に示すように刃口１３を撤去し、発進立坑９側の推進設備、支圧壁１２を撤去する。そして、図１２に示すように新規のコンクリート函体２へのアプローチ部１８を掘削して、ここに新たなコンクリート函体２を築造し、コンクリート函体２の上方を埋め戻し１９して施工が完了する。

前記第１実施形態は、道路１６を横断させて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であるが、これに限定されるものではなく、第２実施形態として図１３〜図１５に示すような鉄道１７を横断させて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もあり、施工方法は第１実施形態と同様である。

また、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第１実施形態を示す道路を横断させて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。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す同上縦断正面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す同上縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す施工前の状態の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第１工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第２工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第３工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第４工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第５工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第６工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第７工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第１実施形態を示す第８工程の縦断側面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第２実施形態を示す鉄道を横断させて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。本発明の地下構造物の構築方法の第２実施形態を示す同上縦断正面図である。本発明の地下構造物の構築方法の第２実施形態を示す同上縦断側面図である。従来の開削工法で鉄道を横断させて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縦断正面図である。従来の開削工法で鉄道を横断させて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縦断側面図である。従来の開削工法で道路を横断させて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縦断正面図である。従来の開削工法で道路を横断させて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縦断側面図である。従来の浮上がり防止のための補助工法の第１例を示す縦断正面図である。従来の浮上がり防止のための補助工法の第２例を示す縦断側面図である。従来の浮上がり防止の工法を示す縦断正面図である。

符号の説明

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
１７鉄道１８アプローチ部
１９埋め戻し

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ことを特徴とする地下構造物の構築方法。