JP7084515B1 - 地下構造物の施工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンリート函体をセグメント化し、刃口後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート・函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れる地下構造物の施工法を提供する。【解決手段】防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフ6を上にフリクションカットプレート7を配置して発進坑3から到達坑まで貫通させて配置し、このフリクションカットプレートを残置して箱形ルーフのみ推進させ、箱形ルーフの列群とコンクリート函体19を置き換えることによりトンネル等の地下構造物を施工する地下構造物の施工法であり、コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる。【選択図】図1
Description
本発明は、鉄道、道路、地下河川、水路、地下連通路などの下部地中に小・大規模断面の地下構造物を縦断・横断方向に掘進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施工法に関するものである。
鉄道、道路などの下部地中に大幅員の地下構造物を横断方向に掘進させるには、上部交通を支承するための防護工が必要となり、鋼管等を水平に並列させるパイプルーフを設けることなどがあげられる。
しかし、先に別工事としてパイプルーフを形成し、その中を掘削して地下構造物を構築したり、また地下構造物をパイプルーフ下を掘進させるようにしたのでは、このパイプルーフが存在する分だけ土被りが厚くなる。しかも、パイプルーフ施工の防護工が地下構造物埋設の本工事と別工事となり、工費、工期が大である。
かかる不都合を解消するものとして、従来、図16~図18に示すような地下構造物の施工法がある。(例えば下記特許文献1参照)
特開昭55-19312号公報
これは、図16に示すように、鉄道などの上部交通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、前記発進坑3内に推進機5を設置してこれでルーフ用筒体である箱形ルーフ6を到達坑4に向けて圧入させる。
箱形ルーフ6は図19に示すように、略正方形断面の箱形筒体であり、側面に鉤状の継手6a,6bを長手方向に連続して形成し、また、上面に平板からなるフリクションカッタープレート7を取り付けている。
かかる箱形ルーフ6は単位筒体を1本ずつ圧入するものであり、端部にボルト接合用の継手フランジを形成し、この継手フランジ同士をボルト、ナットで締結することにより1ピースずつ長さ方向に継ぎ足して必要長を埋設し、さらに継手6a,6bを介して横方向に連続させながら並列させる。
前記ボルト、ナットでの締結は、箱形ルーフ6の端部隅角を外向き開放の箱抜きとして、この部分において行なう。
箱形ルーフ用6の並べ方は一文字型、門型、函型などで配設する地下構造物であるコンクリート函体9に合わせて適宜選択される。図20はロ字形に並べた場合である。
前記推進機5は、箱形ルーフ6のジャッキなどによる押出機構とオーガなどによる箱形ルーフ6の内部掘削機構とを有する。なお、掘削に関しては手作業で行ってもよい。
次いで、図17に示すように発進坑3内に反力壁8、コンクリート函体9による地下構造物をセットし、反力壁8とコンクリート函体9との間には元押しジャッキ10を設け、コンクリート函体9の先端に刃口11を設けるとともにコンクリート函体9の先端と前記箱形ルーフ6との間には小ジャッキ12を介在させる。図示は省略するが、小ジャッキ12は短尺な箱形ルーフをジャッキ収納管として用いてその中に収める。
図中13は箱形ルーフ6の支持材、14はフリクションカッタープレート7の止め部材で、これらは発進坑3側に設け、一方、到達坑4側に受台15を設ける。
小ジャッキ12を伸長してコンクリート函体9を反力としてフリクションカッタープレート7を残しながら箱形ルーフ6を1本ずつ順次推し進め、一通り箱形ルーフ6が前進したならば、小ジャッキ12を縮め、今度は元押しジャッキ10を伸長してコンクリート函体9を掘進させる。
図中16は元押しジャッキ10とコンクリート函体9との間に介在させるストラットを示す。
このようにして、箱形ルーフ6の前進とコンクリート函体9の前進とを交互に繰り返しながら、到達坑4に出た箱形ルーフ6を順次撤去する。
そして、コンクリート函体9の先端が到達坑4に達したならば、刃口11などを撤去し適宜裏込めグラウトを行って施工を完了する。
前記施工法は、コンクリート函体9を発進坑3から到達坑4に向けて元押ジャッキ10で押出して推進する推進方式であるが、図21、図22に示すように到達坑4側に設置した牽引設備で発進坑3側から到達坑4側に向けてコンクリート函体9を引っ張る牽引方式もある。
この牽引方式は、到達坑4側に地山による反力体21を設け、この反力体21の前方をさらに掘削して立坑を築造し、この立坑内に反力杭22として反力壁23を設ける。
そして、発進坑3の発進台20にセットしたコンクリート函体9の後部に牽引ジャッキ24を取り付け、この牽引ジャッキ24に一端を取り付けた牽引ケーブル25の他端を、反力壁23に固定した定着装置26に定着する。
このようにして牽引ジャッキ24を作動して牽引ケーブル25でコンクリート函体9を発進坑3から到達坑4に向けて牽引する。
前記コンクリート函体9はプレキャスト製のコンクリート函体を順次発進坑3内に吊り降ろして接続していくか、発進坑3内でコンクリートを打設して必要長を増設する。
ところで、 前記した施工法では、コンクリート函体9の増設方法に関して、発進坑3内でコンクリートを打設して必要長を増設するのでは、型枠工事等で発進坑3内にかなりのスペースが必要となる。
また、比較的幅の狭いプレキャスト製のコンクリート函体(矩形輪状となっている)を順次発進坑3内に吊り降ろして接続していく方法でも、大型断面の函体となるとプレキャスト製のコンクリート函体そのものも大型化してしまい、発進坑3内への吊降ろし作業、および接合作業を狭い発進坑3内で行うには、困難と危険を伴う作業となる。
なお、コンクリート函体をゼグメント化することも考えられなくはないが、シールド工法と異なり、推進工法では掘進するコンクリート函体自体が推進ジャッキの推進力を直接受けるものとなり、コンクリート製のゼグメントでは、ひびわれや欠けの破損を生じるおそれもある。
下記特許文献2は、分割セグメントを使用することで、狭い立坑でも、大型断面の函体施工が可能となるとともに、セグメント自体はジャッキの推進力を受けても損傷するおそれがない地下構造物の施工法として提案された。
特開2008-223397号公報
これは図23に示すように矩形のコンクリート函体19は分割セグメントで構成したものであり、コンクリート函体19の刃口11の内外を掘削(コンクリート函体19の内部から)し、元押しジャッキ10を伸長して箱形ルーフ6およびコンクリート函体19を1リング分前方に押出す。これによりコンクリート函体19は掘進する。
第1のリング分のコンクリート函体19を掘進させたならば、コンクリート函体19の後方に第2のリング分を組み立てて、同様に掘進させ、以下、順位、コンクリート函体19の延設、押出し掘進を繰り返す。
到達坑4に出ていく箱形ルーフ6は、これを順次地上に撤去する。刃口11が到達坑4に到達したならばこれも撤去する。コンクリート函体19の先端が到達坑4に出たならば、施工が完了する。
前記従来方式は、コンクリート函体の現場製作および、二次製品(セグメント)共に、函体施工は元押し推進方式のため、施工延長が長くなると推進力も増大していた。
また、刃口及び全函体を推進(地盤の中で押し込む)するため、推進に伴う函体周面の地盤の乱れがあった。
コンリート函体周面の裏込め注入は、推進中必要に応じ空隙注入や滑剤注入(すべり効果)を行い、函体推進完了後に裏込め注入(固結効果)を行っていたが、コンリート函体推進中に行う裏込め注入は、主に滑剤効果を求めるため、地盤との固結効果は期待できなく、周辺地盤の沈下の要因となる場合があった。
さらに、特許文献2のセグメント方式の場合は、セグメント自体はジャッキの推進力を受けても損傷するおそれがないものであることが必要となり、鋼板製の地山側スキンプレートと内空側スキンプレートと側板で構成する閉塞された鋼郭内部にコンクリートを充填してなるサンドイッチ形式の矩形高剛性合成セグメントを使用するなど特殊セグメントであることが要求される。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コンリート函体をセグメント化し、刃ロ後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート・函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れる地下構造物の施工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、防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフを上にフリクションカットプレートを配置して発進坑から到達坑まで貫通させて配置し、このフリクションカットプレートを残置して箱形ルーフのみ推進させ、箱形ルーフの列群とコンクリート函体を置き換えることによりトンネル等の地下構造物を施工する地下構造物の施工法であり、コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる、コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返す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、コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返すものであり、コンクリート函体はセグメント化し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立てるので、コンクリート函体の製作または設置・組立方を発進側立坑内で行っていたスペースが不要となり、プレキャスト製のコンクリート函体を順次発進坑内に吊り降ろして接続していく方法のような吊降ろし作業、および接合作業を狭い発進坑内で行う困難と危険を伴う作業となることはない。
また、コンクリート函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化全体工程の短縮化が図れ、周辺地山のゆるみ防止にもなる。
請求項2記載の本発明は、矩形または門型の鋼製殻体は内側に設ける矩形または門型の骨格フレームを内側に設けて前後にスキンプレートを張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保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、矩形または門型の鋼製殻体は箱形ルーフの列群を推進させる推進反力体として矩形または門型の骨格フレームの前側面がジャッキの被支圧面となり、さらに、それ自体がコンクリート函体を推進反力体として推進するものとして、矩形または門型の骨格フレームの後側面がジャッキの被支圧面となる。そしてスキンプレート内側部分にもしくは後方のコンクリート函体内にバックフォー等のシャベルを設置してアームを伸ばして刃口部の掘削作業できる。
請求項3記載の本発明は、鋼製殻体は、矩形または門型の骨格フレーム内側に設けて前後にスキンプレートをフード状に張出し、矩形または門型の骨格フレームの前側に箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置することを要旨とするものである。
請求項3記載の本発明によれば、箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置することで箱形ルーフの推進の際の安定化を図ることができる。
以上述べたように本発明の地下構造物の施工法は、コンリート函体をセグメント化し、刃ロ後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れるものである。
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施工法の1実施形態を示す要部の側面図、図2は同上全体の側面図で、前記従来例を示す図16~図18と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。
図4~図11の工程図に基づいて本発明の地下構造物の施工法を説明する。従来と同様の方法で、第1工程として図4に示すように鉄道などの上部交通(図示は省略した)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、前記発進坑3内にコンクリート基礎の上に架台を形成してなる発進台20、その上に設置するジャッキのよるルーフ推進設備28、その後方の反力壁23を設置して、ルーフ推進設備28でルーフ用筒体である箱形ルーフ6を到達坑4に向けて圧入させる。箱形ルーフ6は防護工としての矩形鋼管である。
箱形ルーフ6の上面には従来と同様にフリクションカッタープレート7を先端を箱形ルーフ6の先端に固定して取り付け、箱形ルーフ6とともに押出す。この箱形ルーフ6は図4に示すように発進坑3から到達坑4まで貫通させて配置した。
この場合、箱形ルーフ6は図3に示すように築造するコンクリート函体19の外形に対応するように横コ字状に配置する。なお、フリクションカッタープレート7を上に載せるのは上床形成の横並びの箱形ルーフ6だけでよい。
次に第2工程の図4に示すように、発進坑3内で、箱形ルーフ6の後端に先端を刃口30とした矩形または門型の鋼製殻体29を置く。
鋼製殻体29は、矩形または門型の骨格フレーム29aを内側に設けて前後にスキンプレート29bをフード状に張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保するもので、骨格フレーム29aの前後面はジャッキの被支圧面となる。
箱形ルーフ6の後端にはルーフジャッキとして小ジャッキ12を配設し、この小ジャッキ12の一端は前記骨格フレーム29aに当接させる。なお、この小ジャッキ12は短尺な箱形ルーフ6に収めて、ジャッキ収納管33として形成し、これを箱形ルーフ6の後端に接続してもよい。
発進坑3内では、鋼製殻体29の後方に元押しジャッキ10を骨格フレーム29aの後面を被受圧面として設け、さらにその後方にストラット16を配置してこれを反力壁23との間に介在させる。なお、元押しジャッキ10はこの鋼製殻体29にジャッキ棚を設けて設置する。
図中31はガイド導坑で、これは箱形ルーフ6の列群とコンクリート函体19を置き換えるに際して、先行して発進坑3と到達坑4間に貫通させて形成する。
そして、止め部材14でフリクションカッタープレート7を発進坑3側に固定する。このフリクションカッタープレート7により箱形ルーフ6と周辺土砂との縁切りを行う。
また、前記箱形ルーフ6の図3に示すような横コ字状に配置は、天井部の箱形ルーフ6を横一列に配置し、その後左右脇の箱形ルーフ6の下に箱形ルーフ6を積み重ねて下降して配置とするが、これを行うに際して図14、図15に示すように、鋼製殻体29内で骨格フレーム29aの前側のスキンプレート29b上に箱形ルーフ6の端部を支承する鋼材による架台34を設置した。
図14は天井部の箱形ルーフ6の下側を支承する架台、図15は左右で上下に並ぶ箱形ルーフ6の下側を支承する架台で、図示は省略するが架台34を組むに際しては、中央に空間を確保して掘削土砂の搬出が可能なようにする。
小ジャッキ12により各箱形ルーフ6を前進させる。この場合、鋼製殻体29が反力受けとなる。
各箱形ルーフ6を前進させたならば、今度は元押しジャッキ10により、鋼製殻体29を前進させる。この前進は前記架台34もともに押進めることができる。
かかる小ジャッキ12による各箱形ルーフ6の前進、元押しジャッキ10による鋼製殻体29の前進を繰り返して行い、それに応じてストラット16を伸ばしていく。
図6に示すように鋼製殻体29の刃口30が発進坑3から十分奥に入ったならば、鋼製殻体29の内側部分にバックフォー等のシャベルを設置して(図示せず)もしくは手作業で、刃口30の掘削を行う。
箱形ルーフ6の先頭は到達坑4側に出るので、これを撤去・回収する。
鋼製殻体29の前進後、その後方でセグメントにより構成するコンクリート函体19を構築する。コンクリート函体19は図12にも示すように、分割セグメントで構成したものであり、平板状セグメントピース19aと平板コ字またはL字形状のセグメントピース19bの組合せによる。
コンクリート函体19を分割セグメントで構成するに際して、脆弱箇所となり易い角隅部は平板コ字またはL字形状のセグメントピース19bの一体物として配置することにより、セグメント相互の継手がここに来ないように配慮した。また、平板状セグメントピース19aと平板コ字またはL字形状のセグメントピース19bの組合せによる矩形リングの前後では板状セグメントピース19aと平板コ字またはL字形状のセグメントピース19bの継手が重ならないように、互い違いになるように配慮した。
矩形リング1つ分コンクリート函体19を形成したならば、前記箱形ルーフ6の列群を鋼製殻体29を推進反力体として推進させ、箱形ルーフ6の列群の前進後、鋼製殻体29をコンクリート函体19を推進反力体として推進させ、また矩形リング1つ分を足してコンクリート函体19を順次長いものとして形成していき、かかるコンクリート函体19の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返す。
新たな矩形リングを継足していくのに、板状セグメントピース19aと平板コ字またはL字形状のセグメントピース19bは発進坑3から吊下し、構築済みのコンクリート函体19の中を前方に運び、鋼製殻体29の後方で組立を行う。
また、組み立てたコンクリート函体19の周囲は、セグメントに形成したグラウトホールを介して裏込注入32を行う。
到達坑4に出ていく箱形ルーフ6は、これを順次地上に撤去する。図10に示すように鋼製殻体29が到達坑4に到達したならばこれも地上へ撤去する。
図11に示すように、コンクリート函体19の先端が到達坑4に出るように構築したならば施工が完了する。
1 上部交通 2 土留鋼矢板
3 発進坑 4 到達坑
5 推進機 6 箱形ルーフ
6a,6b 鉤状の継手 7 フリクションカッタープレート
8 反力壁 9 コンクリート函体
10 元押しジャッキ 11 刃口
12 小ジャッキ 13 支持材
14 止め部材 15 受台
16 ストラット 17 腹起こし材
19 コンクリート函体体 19a 平板状セグメントピース
19b 平板コ字またはL字形状のセグメントピース
20 発進台 21 反力体
22 反力杭 23 反力壁
24 牽引ジャッキ 25 牽引ケーブル
26 定着装置 27 押輪
28 ルーフ推進設備 29 鋼製殻体
29a 骨格フレーム 29b スキンプレート
30 刃口 31 ガイド導坑
32 裏込注入 33…ジャッキ収納管
34…架台
3 発進坑 4 到達坑
5 推進機 6 箱形ルーフ
6a,6b 鉤状の継手 7 フリクションカッタープレート
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10 元押しジャッキ 11 刃口
12 小ジャッキ 13 支持材
14 止め部材 15 受台
16 ストラット 17 腹起こし材
19 コンクリート函体体 19a 平板状セグメントピース
19b 平板コ字またはL字形状のセグメントピース
20 発進台 21 反力体
22 反力杭 23 反力壁
24 牽引ジャッキ 25 牽引ケーブル
26 定着装置 27 押輪
28 ルーフ推進設備 29 鋼製殻体
29a 骨格フレーム 29b スキンプレート
30 刃口 31 ガイド導坑
32 裏込注入 33…ジャッキ収納管
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Claims (3)
- 防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフを上にフリクションカットプレートを配置して発進坑から到達坑まで貫通させて配置し、このフリクションカットプレートを残置して箱形ルーフのみ推進させ、箱形ルーフの列群とコンクリート函体を置き換えることによりトンネル等の地下構造物を施工する地下構造物の施工法であり、
コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる、コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返すことを特徴とした地下構造物の施工法。 - 矩形または門型の鋼製殻体は内側に設ける矩形または門型の骨格フレームを内側に設けて前後にスキンプレートを張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保する請求項1記載の地下構造物の施工法。
- 鋼製殻体は、矩形または門型の骨格フレーム内側に設けて前後にスキンプレートをフード状に張出し、矩形または門型の骨格フレームの前側に箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置する請求項1または請求項2記載の地下構造物の施工法。
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