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地下構造物の施工法
説明

地下構造物の施工法

【課題】矩形函体を発進坑で順次延設して地中を掘進させる地下構造物の施工法において、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少ない。
【解決手段】矩形函体19は、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閉塞された内部にコンクリートを充填してなる矩形高剛性型合成セグメントである平板状および平板L字形状のセグメントピースを組み合わせて形成する矩形セグメントリングを長さ方向に順次接続して形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
かかる不都合を解消するものとして、従来、図16から図18に示すような地下構造物の施工法がある(例えば特許文献1参照)。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型ルーフ6を到達坑4に向けて圧入させる。
【0005】
図19は箱型ルーフ6の正面図で、略正方形断面の箱型筒体であり、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。箱型ルーフ6は長さ方向に順次接続して必要長を埋設することができ、さらに鉤状の継手6a,6bを介して縦横方向に連続しながら並列させる。図20はロ字形に並べた場合である。
【0006】
前記推進機5は、箱型ルーフ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型ルーフ6の内部掘削機構とを有する。
【0007】
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の先端と前記箱型ルーフ6との間には小ジャッキ12を介在させる。
【0008】
図中13は箱型ルーフ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。
【0009】
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を残しながら箱型ルーフ6を1本ずつ順次推し進め、一通り箱型ルーフ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。
【0010】
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。
【0011】
このようにして、箱型ルーフ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に出た箱型ルーフ6を順次撤去する。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【特許文献1】特開昭55−19312号公報
【0017】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0022】
請求項1記載の本発明は前記目的を達成するため、矩形函体を発進坑で順次延設して地中を掘進させる地下構造物の施工法において、矩形函体は、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閉塞された内部にコンクリートを充填してなる矩形高剛性合成セグメントである平板状および平板L字形状のセグメントピースを組み合わせて形成する矩形セグメントリングを長さ方向に順次接続して形成することを要旨とするものである。
【0023】
請求項1記載の本発明によれば、矩形函体を発進坑で順次延設して地中を掘進させる地下構造物の施工法において、矩形函体は分割セグメントで形成されるものであるので、狭い立坑でも、大型断面の函体施工が可能となる。また、この分割セグメントは、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閉塞された内部にコンクリートを充填してなる矩形高剛性合成セグメントであるので、これら地山側スキンプレートと内空側スキンプレートと側板を金属板を持って構成すれば、外郭が鋼板等金属板で被覆されたコンクリート体として、高い荷重レベルでも合成構造特有の性能を発揮し、クラックの発生など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となる。また、大きな断面力が作用しても変形量が少ないので、平板状および平板L字形状のセグメントピースを構成するのに適している。
【0024】
請求項2記載の本発明は、矩形函体の掘進は、発進坑側に反力壁を設け、推進ジャッキを介在させて推進させることを要旨とするものである。
【0025】
請求項2記載の本発明によれば、矩形函体の掘進は、発進坑側に反力壁を設け、推進ジャッキを介在させて推進させるものであり、発進坑側に纏めて装置を設置できる。
【0026】
請求項3記載の本発明は、矩形函体の掘進は、到達坑側に反力壁を設け、牽引ジャッキを介在させて牽引部材により牽引させることを要旨とするものである。
【0027】
請求項3記載の本発明によれば、矩形函体の掘進は、到達坑側に反力壁を設け、牽引ジャッキを介在させて牽引部材により牽引させることにより、発進坑側に纏めて装置を設置できる。
【0028】
請求項4記載の本発明は、ルーフ用筒体を発進坑から地中に水平方向に圧入して並列させ、これをその後方の矩形函体の掘進とともに到達坑に順次押し出し、適宜長さに分解しながら撤去することを要旨とするものである。
【0029】
請求項4記載の本発明によれば、ルーフ用筒体が防護工となるものであり、防護工を前もって施工することなく、矩形函体の掘進を安全かつ確実に行うことができる。
【発明の効果】
【0030】
以上述べたように本発明の地下構造物の施工法は、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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
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施工法の第1実施形態を示す側面図、図2は同上正面図で、図中、図16〜図22に示した従来例と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【0032】
図3〜図7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3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内に推進機(図示せず)を設置してこれでルーフ用筒体である箱型ルーフ6を到達坑4に向けて圧入させる。箱型ルーフ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を取り付けて、箱型ルーフ6とともに押出す。
【0033】
この場合、箱型ルーフ6は図2に示すように推進させようとする矩形函体19の外形に対応するように横コ字状または四角形状に配置する。
【0034】
次に第2工程の図4に示すように、箱型ルーフ6の後端に矩形函体19の先端を接合するようにして、矩形函体19を発進坑3に設置し、矩形函体19の後方の反力壁8との間に推進設備として、押輪27、元押しジャッキ10、ストラット16を配設する。矩形函体19の先端には刃口11を取り付ける。
【0035】
矩形函体19は図8、図9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L字形状のセグメントピース19bの組合せによる。図8、図9において、偶数番号の符号は平板状セグメントピース19aを、奇数番号の符号は平板L字形状のセグメントピース19bを示す。必要に応じて中柱49(仮設)を配設する。
【0036】
これら平板状セグメントピース19aと平板L字形状のセグメントピース19bは、図12に示すように、鋼板製の地山側スキンプレート30と内空側スキンプレート31と側板32で構成する閉塞された鋼郭内部にコンクリート33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である。
【0037】
高剛性合成セグメントは、セグメントの板圧・セグメントの中に不配合添加剤を加えることをもって形成する。
【0038】
本発明は、矩形函体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、これを平板L字形状のセグメントピース19bを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。
【0039】
また、鋼板製の地山側スキンプレート30と内空側スキンプレート31と側板32で構成する閉塞された鋼郭を有することで、ジャッキの推進力を受けてもひび割れその他の損傷を生じないようにできる。
【0040】
図中34は地山側スキンプレート30に鋼郭内部に向けて設けたスタッド、35は側板32に形成したコンクリート打設孔、36はセグメント継手、37はリング継手、38は側板32の上下に形成したシール溝である。このシール溝38には水膨潤性の止水材などを配設する。図中43はセグメントに形成するグラウト孔である。
【0041】
セグメント継手36、リング継手37は、これを図15に示すようなボルト式のオスロック39aとメスロック39bとの組合せで形成してもよいが、特にセグメント継手36については、図13、図14に示すように、楔と楔孔によるオスロック40aとメスロック40bとの組合せで形成すればワンタッチ挿入型のボルトレス継手とすることができる。
【0042】
メスロック40bは、横向きの開口とこの開口に連設するスライド孔41を有し、オスロック40aの楔の首部がこのスライド孔41に沿ってスライドする。図中42はオスロック40aのアンカーである。
【0043】
前記図4の段階では、セグメント継手36により周方向に平板状セグメントピース19aと平板L字形状のセグメントピース19bを組み合わせて1リング分を形成する。
【0044】
そして、止め部材(図示せず)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により箱型ルーフ6および矩形函体19と周辺土砂との縁切りを行う。
【0045】
そして、矩形函体19の刃口11の内外を掘削(矩形函体19の内部から)し、元押しジャッキ10を伸長して箱型ルーフ6および矩形函体19を1リング分前方に押出す。これにより矩形函体19は掘進する。
【0046】
この場合、前記のようにフリクションカッタープレート7により箱型ルーフ6および矩形函体19と周辺土砂との縁切りがなされているから、箱型ルーフ6および矩形函体19はスムーズに推進する。
【0047】
第1のリング分の矩形函体19を掘進させたならば、矩形函体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、矩形函体19の延設、押出し掘進を繰り返す。
【0048】
到達坑4に出ていく箱型ルーフ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。
【0049】
図7に示すように、矩形函体19の先端が到達坑4に出たならば、施工が完了する。
【0050】
図10、図11は本発明の第2実施形態を示すもので、矩形函体19の掘進は、到達坑4側に反力壁8を設け、牽引ジャッキ44を介在させて鋼線による牽引部材45により牽引させるようにした。前記のごとく、矩形函体19は、平板状セグメントピース19aと平板L字形状のセグメントピース19bの組合せによる分割セグメントで構成したものである。
【0051】
この牽引ジャッキ44に一端を定着させた牽引部材45の他端を矩形函体19の後端に配設した引輪48に固定した定着具46に定着する。
【0052】
この第2実施形態による牽引の場合は、先に別工事として鋼管等を水平に並列させるパイプルーフ47を設けるようにし、その中を矩形函体19を掘進させるようにしたが、前記第1実施形態と同じく箱型ルーフ6を配置してもよい。
【0053】
矩形函体19は、平板状セグメントピース19aと平板L字形状のセグメントピース19bの組合せによる分割セグメントで構成したものである。
【0054】
矩形函体19を発進坑3の発進台に設置し、矩形函体19の後部に引輪48に固定した定着具46を取り付け、牽引ジャッキ44を作動して牽引部材45で矩形函体19を発進坑3から到達坑4に向けて牽引する。
【0055】
1リング分の矩形函体19を牽引により掘進させたならば、その後方に平板状セグメントピース19aと平板L字形状のセグメントピース19bを組み合わせて矩形函体19を延設し、再度、牽引により掘進というように、順位、矩形函体19を延長させ、刃口11が到達坑4に到達したならばこれも撤去し、矩形函体19の先端が到達坑4に出たならば、施工が完了する。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態を示す側面図である。
【図2】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態を示す正面図である。
【図3】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態の各工程のうち第1工程の側面図である。
【図4】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態の各工程のうち第2工程の側面図である。
【図5】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態の各工程のうち第3工程の側面図である。
【図6】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態の各工程のうち第4工程の側面図である。
【図7】本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態の各工程のうち第5工程の側面図である。
【図8】図7のA−A線矢視図である。
【図9】図7のB−B線矢視図である。
【図10】本発明の地下構造物の施工法の第2実施形態を示す側面図である。
【図11】本発明の地下構造物の施工法の第2実施形態を示す正面図である。
【図12】本発明の地下構造物の施工法で使用する矩形高剛性合成セグメントの1部切り欠いた斜視図である。
【図13】本発明の地下構造物の施工法で使用する矩形高剛性合成セグメントの組み立て状態を示す斜視図である。
【図14】本発明の地下構造物の施工法で使用する矩形高剛性合成セグメントの継手部の一例を示す斜視図である。
【図15】本発明の地下構造物の施工法で使用する矩形高剛性合成セグメントの継手部の他例を示す斜視図である。
【図16】従来の地下構造物の施工法の第1工程を示す縦断側面図である。
【図17】従来の地下構造物の施工法の第2工程を示す縦断側面図である。
【図18】従来の地下構造物の施工法の第3工程を示す縦断側面図である。
【図19】箱型ルーフの正面図である。
【図20】箱型ルーフの配置状態を示す正面図である。
【図21】牽引方式による地下構造物の施工法を示す縦断側面図である。
【図22】箱型ルーフの牽引方式による場合の配置状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【0057】
1 上部交通 2 土留鋼矢板
3 発進坑 4 到達坑
5 推進機 6 箱型ルーフ
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
18 タイロット材 19 矩形函体
19a 平板状セグメントピース
19b 平板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
30 地山側スキンプレート 31 内空側スキンプレート
32 側板 33 コンクリート
34 スタッド 35 コンクリート打設孔
36 セグメント継手 37 リング継手
38 シール溝
39a,40a オスロック
39b,40b メスロック
41 スライド孔 42 アンカー
43 グラウト孔 44 牽引ジャッキ
45 牽引部材 46 定着具
47 パイプルーフ 48 引輪
49 中柱

【特許請求の範囲】
【請求項1】
矩形函体を発進坑で順次延設して地中を掘進させる地下構造物の施工法において、矩形函体は、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閉塞された内部にコンクリートを充填してなる矩形高剛性型合成セグメントである平板状および平板L字形状のセグメントピースを組み合わせて形成する矩形セグメントリングを長さ方向に順次接続して形成することを特徴とする地下構造物の施工法。
【請求項2】
矩形函体の掘進は、発進坑側に反力壁を設け、推進ジャッキを介在させて推進させる請求項1記載の地下構造物の施工法。
【請求項3】
矩形函体の掘進は、到達坑側に反力壁を設け、牽引ジャッキを介在させて牽引部材により牽引させる請求項1または請求項2記載の地下構造物の施工法。
【請求項4】
ルーフ用筒体を発進坑から地中に水平方向に圧入して並列させ、これをその後方の矩形函体の掘進とともに到達坑に順次押し出し、適宜長さに分解しながら撤去する請求項2または請求項3のいずれかに記載の地下構造物の施工法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【公開番号】特開2008−223397(P2008−223397A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−65945(P2007−65945)
【出願日】平成19年3月15日(2007.3.15)
【出願人】(592069137)植村技研工業株式会社 (12)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【Fターム(参考)】