JP6216008B1 - フットパイル頭部金具およびそれを用いた、支保工とフットパイルの接続方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このとき、地山状態によっては、下半掘削時に支保工の脚部が沈下し、トンネル全体の沈下へと繋がり、トンネルの出来形不良や、地表面・近接構造物への悪影響を招いてしまう。
フットパイル工法は上半の支保工に作用する荷重を、フットパイルを介して地盤に伝えることにより、フットパイルが基礎杭となり沈下を防止する工法である。
従来のフットパイル工法では、脚部にウィングリブ付きの支保工を使用し、ウィングリブにフットパイル頭部を固定することで、支保工に作用する荷重をフットパイルに伝達する。
ウィングリブとフットパイルの接続方法は、吹付けコンクリートに埋設する方法(図6a)と、フットパイル頭部を鋼材でウィングリブに溶接する方法(図6b)がある。
(1)フットパイル工法はウィングリブ付きの支保工の使用が前提となるため、上半掘削前に予め計画しておく必要がある。しかし、下半掘削時の沈下の懸念は上半掘削時に判明することも多く、その場合にはウィングリブ付きの支保工の使用ができず、フットパイル工法の採用が困難であった。
(2)ウィングリブ付きの支保工を用いた場合は、上半の支保工建て込み後、吹付けの前にフットパイルを打設して、上述の図6a、図6bで挙げた接続方法を行う必要がある。本来変形の生じやすい地山では、変形防止のため早期に吹付けを行う必要があるが、これらの接続方法では吹付け前に支保工とフットパイルの接続を行う必要があるため、吹付けまでに時間を要していた。
(3)接続作業は切羽直近での作業時間が長くなり、安全上の問題があった。
(4)ウィングリブ付きの支保工の設置に際して、脚部の地山を大きく掘り込むために、脚部沈下の助長あるいは側壁部の地山崩壊などを招く可能性があった。
本願の第2発明は、第1発明のフットパイル頭部金具において、前記ボルトは、ボルト径が10〜16mmであり、前記プレート上面からのボルト突出長が50mm以上120mm以下であることを特徴とする、フットパイル頭部金具を提供する。
本願の第3発明は、第1発明又は第2発明のフットパイル頭部金具を用いた、支保工とフットパイルの接続方法であって、トンネルの上半分を掘削して支保工を設置し、地山に吹付けコンクリートを吹き付け、フットパイル打設位置の吹付けコンクリートを撤去し、前記吹付けコンクリート撤去部分からフットパイルを打設し、前記フットパイルに充填材注入管を挿入し、前記フットパイルの頭部に前記フットパイル頭部金具を螺合し、前記フットパイル内部に充填材を充填し、前記吹付けコンクリート撤去部分に吹付けコンクリートまたはモルタルで修復して、前記フットパイル頭部金具を修復部分に埋設することを特徴とする、支保工とフットパイルの接続方法を提供する。
(1)ウィングリブ付き支保工を使用しないため、上半掘削後やトンネル壁面に吹付けコンクリートを吹付けた後であってもフットパイル工法を採用することができる。
(2)ウィングリブ付き支保工を使用しなくてもフットパイルと支保工を一体化することができ、支保工からの荷重をフットパイルに効率よく伝達することができる。
(3)脚部での作業はすべて上半吹付け終了後となるため、作業の安全性が高まる。
(4)ウィングリブ付き支保工を使用しないため、ウィングリブ設置時の脚部沈下の助長や側壁部の地山崩壊の危険がなくなる。
<1>フットパイル頭部金具。
本発明のフットパイル頭部金具は、長方形のプレート1と、プレート1の下面に取り付ける管体2と、プレート1の上面の四隅付近に突設するボルト3と、からなる(図1)。
フットパイル頭部金具は、フットパイル4の頭部に取り付ける。
プレート1は、中央に貫通孔11を有する長方形の鋼板である(図2)。
貫通孔11はフットパイル4と略同径である。
プレート1の大きさは例えば縦(短辺)150mm、横(長辺)200mmとし、厚さは9mm〜15mmとする。
プレート1の四隅付近には、ボルト3を挿通するボルト挿通孔12を有する。
管体2は鋼管からなり、プレート1の下面の貫通孔11の周囲に取り付ける部材である。
管体2は内部に雌ネジ部21を有し、フットパイル4の頭部の雄ネジ部41と螺合することにより、フットパイル頭部金具をフットパイル4に取り付ける。
フットパイル4には外径が114.3mmの鋼管が多用されているため、管体2はこれに螺合する径の鋼管とする。
ボルト3は、ボルト頭部31をプレート1の上面の四隅付近から突設する。
ボルト3は、先端をボルト挿通孔12にプレート1の上面から挿通し、プレート1の上下に配置したナット32により固定する。また、ボルト3はプレート1に溶接してもよい。
ボルト3は、例えばボルト径が10〜16mmであり、プレート1の上面からの突出長が50mm以上120mm以下であり、ボルト頭部31がトンネル内空に突出しない長さとする。
フットパイル4の頭部に取り付けたフットパイル頭部金具は支保工5の脚部51近傍に位置し、周囲に充填したモルタルやコンクリート等からなる修復材6により支保工5と一体となる(図3a)。支保工5にはウィングリブを使用しないが、フットパイル4と支保工5を修復材6により一体化することができ、支保工5からの荷重をフットパイル4に効率よく伝達することができる。
支保工5の軸力はプレート1を介してフットパイル4の軸方向に伝達される。またプレート1に沿ったせん断力に対してはプレート1に突設したボルト3がせん断抵抗体となる。
フットパイル頭部金具は、プレート1の長辺がトンネル軸方向と平行になるようにフットパイル4に取り付ける(図3b)。プレート1の長辺をトンネル軸方向と平行にすることにより支保工5の軸力に対する支圧を確保するとともに、プレート1の短辺がトンネル横断方向に配置されることでプレート1の修復材6に対するかぶり厚さを確保できる。
<1>支保工とフットパイルの接続方法。
次に、本発明のフットパイル頭部金具を用いた、支保工5とフットパイル4の接続方法を説明する。
トンネルの上半を掘削して支保工5を設置し、地山に吹付けコンクリート7を吹き付ける(図4a)。
本発明ではウィングリブ付き支保工を用いないため、支保工5設置後すぐに吹付けコンクリート7を吹き付けることができる。
これ以後の作業は全て上半吹付け終了後となるため、作業の安全性が高まる。
フットパイル4の打設方向に合わせて、吹付けコンクリート7を撤去して空間Sを形成する(図4b)。
空間Sのトンネル横断方向の範囲は、支保工5のトンネル内空側端面から地山に至る範囲であるが、フットパイル頭部金具のかぶり厚さを確保するために、吹付けコンクリート7と合わせて地山8の一部も撤去してもよい。
また、トンネル軸方向の範囲は、支保工5の一端からプレート1の長辺の長さに約200mmを加えた幅であり、高さ方向は、フットパイル4を打ち込むために最低限必要な範囲である(図3b)。
吹付けコンクリート7の一部を撤去するのみであり、トンネルの上半は安定したままであり、作業の安全性が高い。
吹付けコンクリート7を撤去してできた空間Sから、フットパイル4を打設する(図4c)。
フットパイル4の打設は吹付けコンクリート7吹付け後となるため、安全に作業することができる。
打設したフットパイル4にはフットパイル内等にフットパイル充填材(モルタル、ウレタン等)を充填するための注入管8を挿入する。
打設したフットパイル4の頭部に、予めプレート1にボルト3を固定したフットパイル頭部金具を取り付ける(図4d)。
フットパイル4の頭部から延出する注入管8をフットパイル頭部金具の管体2に挿入し、管体2内部の雌ネジ部21をフットパイル4の頭部の雄ネジ部41に螺合する。雌ネジ部21と雄ネジ部41との螺合であり、工具を使用せずに容易に取り付けることができる。また、フットパイル頭部金具のがたつきもなく、フットパイル頭部金具を空間Sに納めることができる。
フットパイル頭部金具はプレート1の長辺がトンネル軸方向と平行になるようにフットパイル4に取り付けるが、フットパイル頭部金具は螺合により取り付けるため、プレート1の向きに調整も容易である。
注入管8を通して、フットパイル4内等にフットパイル充填材を注入する。
その後、フットパイル頭部金具周囲の空間Sを修復材6により修復して、フットパイル4と支保工5が一体となる(図4e)。
また、ウィングリブ付き支保工を使用しないため、ウィングリブ部分の掘削による脚部沈下の助長や側壁部の地山崩壊の危険がなくなる。
11:貫通孔
12:ボルト挿通孔
2:管体
21:雌ネジ部
3:ボルト
31:ボルト頭部
32:ナット
4:フットパイル
41:雄ネジ部
5:支保工
51:脚部
6:修復材
7:吹付けコンクリート
8:注入管
Claims (3)
- トンネルの上半先進工法のフットパイル工法において支保工からフットパイルに荷重を伝えるためにフットパイル頭部に取り付けるフットパイル頭部金具であって、
中央に前記フットパイルと略同径の貫通孔を有する長方形のプレートと、
前記プレートの下面の前記貫通孔の周囲に取り付ける管体と、
前記プレートの上面の四隅付近に突設するボルトと、からなり、
前記管体の内周面は、前記フットパイル頭部の雄ネジ部と螺合するための雌ネジ部を有することを特徴とする、
フットパイル頭部金具。 - 請求項1に記載のフットパイル頭部金具において、
前記ボルトは、ボルト径が10〜16mmであり、前記プレート上面からのボルト突出長が50mm以上120mm以下であることを特徴とする、
フットパイル頭部金具。 - 請求項1又は請求項2に記載のフットパイル頭部金具を用いた、支保工とフットパイルの接続方法であって、
トンネルの上半分を掘削して支保工を設置し、
地山に吹付けコンクリートを吹き付け、
フットパイル打設位置の吹付けコンクリートを撤去し、
前記吹付けコンクリート撤去部分からフットパイルを打設し、
前記フットパイルに充填材注入管を挿入し、
前記フットパイルの頭部に前記フットパイル頭部金具を螺合し、
前記フットパイル内部に充填材を充填し、
前記吹付けコンクリート撤去部分を吹付けコンクリートまたはモルタルで修復して、前記フットパイル頭部金具を修復部分に埋設することを特徴とする、
支保工とフットパイルの接続方法。
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