地下構造物の非開削構築工法
【課題】 非開削方式で大型の地下トンネル・地下構造物を安全・確実に構築でき、工期が短縮できる地下構造物の構築工法を提供する。
【解決手段】 小型掘削機６の後に鋼製の中空パイプを取付け、発進立坑８から車道トンネル３の地盤領域４の上床部分４ａに油圧ジャッキ７で推進して地盤中に挿入し、次の中空パイプ５を連結継手５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆでもって連接状態にして挿入していき、アーチ状中空パイプ列Ｂを形成する。地盤領域４の側面・下床部にも同様に中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３を挿入し、挿入した中空のパイプの周面孔５ａを介して串刺し状に補強部材１６を貫通させ、その後これら中空のパイプ５，１３，１４の外周に裏込めし、更に中空のパイプ５，１３，１４内にコンクリートを注入して地中囲い土留壁Ａを構築し、その後中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａ内に押し込み、中空ボックス２０内部の地盤土砂を掘削して排出する。
【解決手段】 小型掘削機６の後に鋼製の中空パイプを取付け、発進立坑８から車道トンネル３の地盤領域４の上床部分４ａに油圧ジャッキ７で推進して地盤中に挿入し、次の中空パイプ５を連結継手５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆでもって連接状態にして挿入していき、アーチ状中空パイプ列Ｂを形成する。地盤領域４の側面・下床部にも同様に中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３を挿入し、挿入した中空のパイプの周面孔５ａを介して串刺し状に補強部材１６を貫通させ、その後これら中空のパイプ５，１３，１４の外周に裏込めし、更に中空のパイプ５，１３，１４内にコンクリートを注入して地中囲い土留壁Ａを構築し、その後中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａ内に押し込み、中空ボックス２０内部の地盤土砂を掘削して排出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市の地下トンネル工事、特に都市の立体交差トンネル工事，大型の地下建造物の建築工事、盛土されて盛土上面に軌道又は道路が敷設されているときの盛土を貫通するトンネルを構築する工事等において、地表までその上方の地盤又は盛土を排除せずに、トンネル・地下建造物を非開削にて構築できるようにする工法（アンダーパス工法）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下鉄、地下道等の地下建造物の構築工法として、地下構造物の地盤部分及びその上方の地盤・盛土を一時的に開削して地表に開いて地下構造物を構築する開削式工法と、発進立坑から地中を大型の掘削装置で水平方向に掘削し、掘削された削孔空間に地中囲い土留壁を設け、その後地下構造物を建築する非開削式工法の二種が存在する。
前者の開削工法は地表まで掘削するので地表・上方に建造物があると採用できない。又上方が道路であれば道路が工事中使用できなくなり、交通渋滞をひき起こす。都市の立体地下道の交差部分の工事では上方に既設道路があるので採用できない。同様に盛土した上面に鉄道軌道・道路がある盛土にトンネルを構築する工事の場合にも開削式工法は安全面等を考慮すれば採用しにくい工法であった。
後者の非開削式のトンネル工事は、一度で構造物を作る場合大型のトンネル掘削機が必要であり、工事期間が長く工事費用も嵩むという問題点があった。
非開削式のトンネル工法として、パイプルーフ工などを施工し、その後、現場内の発進基地内で構造物を築造し、牽引と押込みを兼用しながら、後続の構造物を連続して挿入する牽引と推進の工法が知られている。この工法で牽引又は推進されて地中に挿入した構造物がトンネル壁として残されるものである。この工法は道路、大型の建造物の為の現場打ち工法であり、地中に大きい空間・地下構造体を構築するには仮設パイプルーフ、又は、箱型ルーフのスライド時の変形、微動などで地盤沈下等の問題があった。
隣接したパイプを互いに継手で連結状態に地盤に挿入するパイプルーフ工法は、特開平１１−５０７７９号公報等で知られている。しかしながら、この連結した仮設パイプルーフでは、強度が充分でなく、変形・沈下の問題があった。
【特許文献１】特開平１１−５０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、非開削方式で大型の地下トンネル・地下構造体を安全・確実に構築でき、しかも工期が短縮でき、構造物自体がかなりの部分プレキャスト化出来て工場にて品質管理の良い製品を使用でき、工費も安価にできるという地下構造物の非開削構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 中空パイプ先端に小型掘削機を取付けた小型掘削装置を用意し、同小型掘削装置を構築する地下構造物の地盤領域の上床部分に水平に向け、掘削しながら中空パイプの後端を押圧して小型掘削装置全体を水平に推進し、到達回収位置まで推進した後先頭の小型掘削機を取り外して中空パイプのみを地盤内に残置することで中空パイプを地中に挿入し、挿入した中空パイプから所定間隔離して次の中空パイプを前に挿入した中空パイプと接続して前記同様に地中に挿入し、このように複数の中空パイプを互いに接続し、順次地中に挿入し、上床部分の地盤に複数の中空パイプをアーチ状に形成し、又地盤領域の側面部分及び下床部も複数の強度部材を互いに水平に挿入し、箱型の地中囲い土留壁を構築し、次に上床部分の中空パイプ列及び側面部分と下床部分の強度部材の外周空隙に裏込め材を注入し、又中空パイプ列の各中空パイプ中にコンクリート・セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材を充填して地中囲い土留壁を強化し、その後地中囲い土留壁の内部の地盤部分を掘削して地下構造物の地下空間を形成する地下構造物の非開削構築工法において、挿入された中空パイプに串刺し状に補強部材を貫通させた後中空パイプ内にセメント系硬化材を充填させ、地中囲い土留壁の剛性を高め、更に中空パイプに蓋付周面孔を設け、中空パイプ挿入時は周面孔に蓋をして閉鎖し、中空パイプ挿入後に蓋を外して開口し、補強部材が短寸で中空パイプに設けた周面孔を介して挿入され、中空パイプ内で補強部材同士が連結されて長くできるようにしたことを特徴とする地下構造物の非開削構築工法
２） 上床部分の中空パイプの断面が矩形状で同中空パイプをアーチ状に配置するように水平に挿入し、しかも継手を複数段設けて上段の継手を下段の継手より長くすることでアーチ状の中空パイプ列を形成する前記１）記載の地下構造物の非開削構築工法
３） 地中囲い土留壁が強化された後、同地中囲い土留壁の内周面に添って移動する強度の高い中空の筒状のプレキャストの中空ボックスを地中囲い土留壁の内部に押し込み、中空ボックスの先端内部に掘削機械と土砂排出機械を配置し、中空ボックスを推進させながら先端内部の同掘削機械で地中囲い土留壁の内部土砂を掘削して土砂排出機械で地中囲い土留壁外へ搬出し、プレキャストの中空ボックスをある程度推進したら次のプレキャストの中空ボックスを後続させ、後続させた中空ボックスの後端を押し込んで先頭の中空ボックス及びその内の掘削機械と土砂排出機械とを地中囲い土留壁内の次の内部地盤土砂の位置へ移動させて掘削・排出を続行することを繰り返すことで地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排除して中空空間とする前記１）又は２）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
４） プレキャストの中空ボックスが円周方向に添って複数の分割され、地中囲い土留壁に挿入される段階で連結されて中空の筒状に形成され、地中囲い土留壁内に挿入してその内部の土砂が排出された後は地下構造物の内周壁として使用される前記３）記載の地下構造物の非開削構築工法
５） 地下構造物が都市の地下立体交差部分のトンネルである前記１）〜４）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
６） 地下構造物が上面に車両軌道・車道を敷設した盛土を貫通して設けられるトンネルである前記１）〜４）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
にある。
【発明の効果】
【０００５】
以上の様に、本発明によって非開削方式で大型の地下トンネル・地下構造物を安全且つ確実に構築でき、しかも工期が短縮でき、工費も安価にできる。特に本発明は地下立体交差のトンネル、上方に軌道・車道等がある盛土にトンネルを構築する工法としてきわめて有用である。又中空パイプ列をアーチ状に形成することで土圧に耐力のある構造体にしている。
又中空パイプを分割し、地盤に挿入しながら継ぎ足して長尺にするのは、長いトンネル地下構造物を容易に構築できるようにする。
中空パイプ間を補強材で串刺し状に貫通させるものは充填される硬化材中の補強材となって地中囲い土留壁の強度を高める。
中空ボックスの挿入に際し、車輪と油圧ジャッキで中空ボックスの開口を介して車輪を地中囲い土留壁に当接させて支持するものは、地中囲い土留壁を支持して変形・変位・崩壊を防ぐことができ、又中空ボックスを円滑に地中囲い土留壁内に挿入できるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で使用する中空パイプの素材は、鋼製，コンクリート製等で強度の高いものがよく、断面形状は矩形状、箱型状、円形状、台形状等がある。断面巾は５００〜１０００ミリが一般的である。
中空パイプは、長尺の一本の中空パイプでもよいし、又は推進式掘削工法の推進管と同様に２〜４ｍ長さの中空パイプを防水と強度を保つように接続して長尺の中空パイプを形成してもよい。
本発明の小型掘削機は、５００〜１０００ｍｍ程の径の円形断面掘削又は５００〜１０００ｍｍ程の巾の矩形断面掘削の推進式掘削装置を使用し、掘削した土砂・泥水は中空パイプ内部を介して外部へ排出するようにするのが好ましい。
本発明の箱型の地中囲い土留壁の側面・下床部分は、上床部分の中空パイプ列と同じ工程でもって中空パイプ列を形成し、裏込めして中空パイプ内部にもセメント系硬化材を充填させることが好ましい。あるいは、削孔した壁空間にセメント系硬化材を充填して地下壁を構築するようにしてもよい。
本発明の連結継手は、中空パイプ同士を互いに連結して強度・剛性を高め、上床部をアーチ型に配列する事で土圧に耐えられるようになった。又土砂・泥水・裏込め材・水等の移動を防止することにも寄与がある。この連結継手は中空パイプの周面の隣り合う中空パイプとの対向面に設けられ、中空パイプの長手方向に全巾１列又は複数列設ける。隣り合う中空パイプの連結継手同士を係合させることで、土砂・泥水・裏込め材・地下水の移動を阻止する。
特に中央が膨らむようにアーチ状に配置した中空パイプを連結継手は一体化し、アーチを形成し、上からの土圧によく耐えられるようにする。
本発明の裏込め材は、土木建築でよく使用される構造部材と地盤との間に注入して空隙を詰め、地盤との連結強度を生起させるもので、セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材が使用される。
本発明の地中囲い土留壁内の地盤の土砂は、掘削機械を用いて掘削してもよいし、又は人による掘削でもよい。その後、内型枠を設置してコンクリートを打設し構造物を仕上げる事が可能である。又、大型・長い地中囲い土留壁の場合は、安全の為に強度のあるプレキャストの中空ボックスを挿入してその中で掘削機、土砂搬送装置を用いて掘削することが好ましい。
本発明の中空パイプの周面孔には蓋があり、地盤に挿入するときは蓋で周面孔を閉じ、挿入後補強部材を挿入するときに蓋をとって貫通させられるようにする。
本発明のプレキャストの中空ボックスとは工場又は現場の近くで製造され、地中囲い土留壁に挿入するときには成形され所定の強度を有する状態にある既製の中空ボックスという意味である。
【実施例１】
【０００７】
以下、本発明の盛土上に電車軌道がある盛土に車道トンネルを構築する実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、８５０ｍｍ×８５０ｍｍの正方形断面で４ｍ長さの鋼製の分割された中空パイプを使用し、角形に掘削する小型掘削機を中空パイプの先頭にボルト（又は溶接で）で取り外し可能に取付け、複数の中空パイプを後続させて長くしていき、発進立坑において油圧ジャッキで中空パイプの最尾端を推進し、掘削機で正方形状に掘削し、又掘削した土砂を中空パイプ内を通して発進立坑内まで送って地上に排出して長尺に継いだ中空パイプを盛土の地盤中に挿入する（推進工法を用いて中空パイプを地中に挿入する）。この長尺の中空パイプを地下構造物の地盤領域の上床部分と側面部分を連結継手で連接するように列設させる。又上床部分はアーチ状に配置し、上位の連結継手の長さを下位の連結継手の長さより長くすることでアーチ状に中空パイプ列を形成している。中空パイプに補強部材を串刺し状に貫通させて強度補強している。
又本実施例では発進立坑で３〜５分割されたコンクリート製中空ボックスを連結して一体化して使用する。中空ボックス内にシャベルカーを用いた掘削機械と、ベルトコンベアを用いた土砂排出機械とを配置して地中囲い土留壁内に中空ボックスを推進しながら中空パイプ列で構築される地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排出して盛土に地中囲い土留壁と中空ボックスとによってトンネルを構築する例である。又、本実施例では、中空ボックスの上下・左右の開口部に車輪を配置し、同車輪を油圧ジャッキで保持し、地中囲い土留壁を車輪と油圧ジャッキで支持して移動可能な支保工として地盤の緩みを防ぎながら中空ボックスを円滑に推進できるようにしている。
【０００８】
図１は、実施例により完成された盛土の車道トンネルの断面図である。
図２は、実施例で使用する中空パイプの連結継手による連結状態を示す説明図である。
図３は、実施例の上床部分の中空パイプ列を示す断面図である。
図４は、実施例の連結継手を示す断面図である。
図５，６，７は、実施例の作業工程の説明図である。
図８は、実施例の中空パイプの挿入作業工程を示す説明図である。
図９は、実施例の小型掘削機の構造を示す説明図である。
図１０は、実施例の小型掘削機の前面の削孔ビットの回転軌跡の説明図である。
図１１は、実施例の中空ボックス内での地盤掘削作業工程を示す説明図である。
図１２は、実施例の車輪と油圧ジャッキを用いて地中囲い土留壁の支持する移動支保工を示す説明図である。
【０００９】
図中、Ａは地中囲い土留壁、Ｂは中空パイプ列、Ｃは土留壁支持体、１は盛土、２は盛土上面の電車軌道、３は構築された地下構造物である車道トンネル、４は盛土１中の車道トンネルを構造する地盤領域、４ａは地盤領域４の上床部分、４ｂは地盤領域４の側面部、４ｃは地盤領域の下床部分、５は鋼製の８５０ｍｍ×８５０ｍｍで長さ２ｍの分割された中空パイプ、５ａは中空パイプ５に設けた蓋付周面孔、５ｂは周面孔５ａを塞ぐ蓋、５ｃは中空パイプ５の左側壁の上方に溶着された長巾の断面Ｉ形の上位雄連結継手、５ｄは中空パイプの右側壁の上方に取付けられたＣ状溝を有する上位雌連結継手、５ｅは中空パイプ５の左側壁の下方に取付けられた短巾の断面Ｉ形の下位雄連結継手、５ｆは中空パイプの右側壁の下位に取付けられたＣ状溝を有する下位雌連結継手、６は中空パイプの先端にボルトナットで連結された角形に掘削する推進式掘削機である小型掘削機、６ａは同小型掘削機の前面の回転盤６ｂ又は自転盤６ｃに取付けられた削孔ビット、６ｂは回転盤、６ｃは回転盤６ｂの回転軸の軸から離れた位置に自転自在に取付けられた複数の自転盤であって、同自転盤に削孔ビットが複数取付けられている。６ｄは同自転盤の自転軸、６ｅは内部は中空となって排泥管を兼用した回転盤６ｂの駆動管、６ｆは回転盤６ｂ，自転盤６ｃを回動させる油圧モータ、６ｇは同油圧モータの駆動力をギアによって駆動管６ｅ，自転軸６ｃにギア伝動する動力伝達部、６ｈは排泥管６ｃに接続される排泥ホース、７は中空パイプ５の最尾列の後端を押圧する油圧ジャッキ、８は発進立坑、９は排泥ホース６ｄと接続され吸引して泥土を地上に送り出して処理する排土装置、１０は推進式の小型掘削機６に使用する泥水の作製の為の泥水作製プラント、１１は発進立坑８の上方に設けたクレーン車、１２は裏込め材、１３は地盤領域４の下床部分に挿入される中空下床パイプ、１３ａは前記上位・下位連結継手５ｃ，５ｅと雌連結継手５ｄ，５ｆと同じ構造の二つの継手による連結継手部、１４は地盤領域４の側面部分に挿入される中空側面パイプ、１４ａは上位及び下位の雄連結継手５ｃ，５ｅと同じ構造の雄連結継手、１４ｂは上位及び下位の雌連結継手５ｄ，５ｆと同じ構造の雌連結継手、１５は中空パイプ５，中空側面パイプ、中空下床パイプ１３の内部に充填されたセメント系硬化材、１６はパイプ状の９５０ｍｍ長程の長さの補強部材、１６ａは二つの補強部材１６の端部の逆ネジ部と螺合して連結するカップリング、２０は３分割されたコンクリート部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連結して形成される縦横が４．２ｍ×７．４ｍ程で略２ｍ長さの中空ボックス、２０ｄは各コンクリート部分を連結する連結金具、２０ｅは中空ボックス２０の先端の挿入用エッジ、２０ｆは中空ボックス２０の上下、左右の対向面に設けた開口、２１は同開口に挿入される車輪、２２は対向した一対の車輪２１を連接する油圧ジャッキ、２２ａは同油圧ジャッキと車輪２１の車軸とを連結する連結ボス部であって、中空ボックス２０の開口２０の開口端と係止している。２３は中空ボックス２０の最尾端を押圧する押圧部材、２４は同押圧部材に加圧力を加える元押油圧ジャッキ、２５は支圧壁である。３０は中空ボックス２０内の先端部内部に配置されるシャベルクローラ車である掘削機械、３１は掘削された土砂を外部に搬出するためのベルトコンベア装置である土砂排出機械であって、中空ボックス２０内に長く配置され、発進立坑８で別の土砂搬送装置（図示せず）で地上の処理装置まで送られるようにしている。
【００１０】
以下、本実施例の工法について工程を説明する。
(1) 中空パイプ挿入工程（図２，３，４，５参照）
まず、盛土１の車道トンネル３を構築する地盤領域４の片側に発進立坑８を構築し、同発進立坑８の底に地盤上床部分に小型掘削機６と中空パイプ５を挿入するための空間と作業ベースを設ける。
次に、発進立坑８上方に設けたクレーン車１１を用いて小型掘削機６，中空パイプ５、油圧ジャッキ７等装置を吊り降ろし、小型掘削機６の後を油圧ジャッキ７で押し込めるようにする。小型掘削機６の駆動管６ｅを排泥管路を介して排泥ホース６ｈに接続し排土装置９に送る。又泥水作製プラント１０で作製される泥水は発進立坑８を介して小型掘削機６へ圧送される。このように小型掘削機６と油圧ジャッキ７とで推進工法による掘削を可能とする。
【００１１】
小型掘削機６を作動させ、地盤の上床部分４ａを図８に示すように８５０ｍｍ×８５０ｍｍより少し広めの断面正方形状に掘削し、掘削が進行すると油圧ジャッキ７で前方へ推進し、掘削を前方に進める。掘削が進むと中空パイプ５を小型掘削機６の後に前後端をつき合わせるようにしてボルトで連結し、油圧ジャッキ７で中空パイプ５後端を押圧して掘削しながら前進させる。掘削が中空パイプの長さ程進めると次の中空パイプ５を後に追加して掘削を進める（通常の推進工法による掘削を行う）。
このように盛土１の上床部分４ａに中空パイプ５を継ぎ足しながら長くして挿入する。小型掘削機６が盛土１を貫通して反対側へ出てくると、小型掘削機６を取り外し、中空パイプ５を地盤中に残す。
【００１２】
尚、小型掘削機６は、図７に示す構造を有し、駆動管６ｅを油圧モータ６ｆで回動させるとこれに取付けられた回転盤６ｂが回転し、同回転盤６ｂの回転でこれに取付けた自転盤６ｃは回転盤６ｂの回転中心まわりに回転（公転）する。同時に油圧モータ６ｆの駆動力は動力伝達部６ｇによって自転盤６ｃを回転（自転）させる。自転盤６ｃの自転軸から偏心した位置に取付けた削孔ビット６ａは回転盤６ｂの回転中心まわりと公転しながら自転軸６ｃまわりに自転する。一方回転盤６ｂに直接取付けた削孔ビット６ａは回転盤６ｂの回転中心まわりに回転する。これらの削孔ビット６ａによる軌跡を図８に示している。これらの削孔ビット６ａによって地盤を矩形状に削孔できるようになっている。
【００１３】
その後、発進立坑８において、挿入した中空パイプ５の隣の上床部分４ａの位置に小型掘削機６と中空パイプ５を吊り降ろし、前記同様に推進工法にて小型掘削機６と中空パイプ５と油圧ジャッキ７によって隣の位置に中空パイプ５を挿入する。中空パイプ５を挿入する際に既挿入の中空パイプ５の上位と下位の雄連結継手５ｃ，５ｅを隣りの挿入しようとする中空パイプの上位と下位の雌連結継手５ｄ，５ｆを図２，３，４に示すように嵌合する。
このように中空パイプ５は上位・下位雄連結継手５ｃ，５ｅと上位・下位雌連結継手５ｄ，５ｆで互いに連接しながら地盤の上床部分４ａ中に挿入され、中空パイプ列Ｂを形成する。中空パイプ５間は上記継手５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆで土砂・泥水・地下水の移動を遮断するようにしている。
このように、中空パイプをアーチ状に挿入し、しかも連結継手で連結して複数の中空パイプを一体化し、継手長さでアーチ状となる中空パイプ列Ｂを形成する。これによって上方の地盤からの土圧に対し耐圧力を有する構造としている。又、連結継手は土砂・泥水・地下水・硬化材が下方の中空空間に落下することも防いでいる。
【００１４】
同様に、推進工法によって地盤領域４の左右の側面部４ｂにも中空パイプ５と同じ構造の中空側面パイプ１４（強度部材）を互いに雄連結継手１４ａと雌連結継手１４ｂとによって連接しながら挿入する。
地盤領域４の下床部分４ｃにも断面円形状の中空下床パイプ１３（強度部材）を雄・雌連結継手１３ａ，１３ｂでもって連接しながら同様の推進工法によって挿入する。
【００１５】
中空パイプ５，中空側面パイプ１４（強度部材），中空下床パイプ１３（強度部材）を地盤領域４の外周に連結継手で互いに連接して挿入した後、中空パイプ５と中空側面パイプ１４の蓋付周面孔５ａの蓋５ｂを外して周面孔５ａを開放して、補強部材１６を中空パイプ５内部から周面孔５ａを介して隣りの中空パイプ５，中空側面パイプ１４の周面孔に差し込む。既に隣の中空パイプ５，中空側面パイプ１４の周面孔５ａから差し込まれた補強部材１６の端部の逆ねじ部分にカップリング１６ａを螺合して補強部材１６を互いに連結する。これを各中空パイプ５，中空側面パイプ１４で行うことで、周面孔５ａを貫通するカップリング１６ａで連結されて長くされた補強部材１６を中空パイプ５，中空側面パイプ１４を串刺し状に配筋する。（図２参照）
【００１６】
(2) 裏込め工程（図６参照）
その後、中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３と外側の地盤との間の間隙及び中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３のパイプ間の間隙にコンクリートミルクを注入して地盤との連結，パイプ同士の連結を高め、又強度を補強する（裏込め工程）。
【００１７】
(3) パイプ内コンクリート注入工程、地中囲い土留壁の強化工程（図６参照）
その後、中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３の内部にコンクリートを流し込んでパイプ内部を硬化したコンクリートで補強する。このとき補強部材１６が鉄筋として強度を高める。
このようにして中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３を連結継手で連結してパイプ列を形成し、そのパイプ列の外周、内部を互いに連結し、セメント系硬化材を注入して強度を高めて地中囲い土留壁Ａを構築する。中空パイプ列Ｂは中空パイプ５をアーチ状に配置して連結継手で連結することで、地盤中に耐圧構造のアーチを形成し、地中囲い土留壁Ａの上床部分の変形・変位・崩壊を防ぐ。
【００１８】
(4) 中空ブロック挿入工程，地盤土砂掘削排出工程（図６，７，１１，１２参照）
地中囲い土留壁Ａを構築したら、発進立坑８に４分割された工場で製造され、運送されてきたコンクリートブロック部分２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，２０ｃを吊り降ろし、発進立坑８内で連結金具２０ｄで互いに連結して一体化して中空ボックス２０を組み立てる。
この中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａ内の地盤に対向させ、元押油圧ジャッキ２４で中空ボックス２０を内部地盤に押し込ませる。中空ボックス２０の先端にはエッジ２０ｅがあるので、地盤の挿入はスムーズに行える。中空ボックス２０内部には地盤土砂が入り込むが、掘削機械３０で掘削し、コンベア、又はバケットコンベア等を用いた土砂排出機械３１で発進立坑８外へ掘削した地盤土砂を排出する。
ある程度中空ボックス２０が、挿入されると掘削機械３０，土砂排出機械３１を中空ボックス２０内部の先端に配置し、これら機械でもって地中囲い土留壁Ａ内の土砂を掘削して排出する。中空ボックス２０は元押油圧ジャッキ２４で押し進められて掘削が続行される（図１１，１２参照）。
【００１９】
この中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａに挿入する際、図１１，１２に示すように、十字状に上下左右に延びるように連結された４本の油圧ジャッキ２２の各先端に車輪２１を取付けた土留壁支持体Ｃを持ち込み、同土留壁支持体Ｃの先端の車輪２１を中空ボックス２０の上下左右にある開口２０ｆに挿入する。挿入方法は油圧ジャッキ２２を縮めた状態で中空ボックス２０内に持ち込み、開口２０ｆの位置で４本の油圧ジャッキ２２を伸ばしてその先端の車輪２１を開口２０ｆ内に挿入し、上下・左右の車輪２１を地中囲い土留壁Ａの内面に当接させる。この状態で油圧ジャッキ２２をロックすることで車輪２１，油圧ジャッキ２２で地中囲い土留壁Ａを上下・左右方向内側から支持する。これによって地中囲い土留壁Ａが土圧等の原因で変形・変位・崩壊するのを防止する。又中空ボックス２０の挿入を車輪２１によって円滑にできるようになる。
【００２０】
このように中空ボックス２０を継ぎ足して地中囲い土留壁Ａ内に挿入し、又その内部の地盤の土砂をシャベルクローラ車を用いた掘削機械３０，コンベアを用いた土砂排出機械３１で排出することで、中空ボックス２０内に中空空間として車道トンネル３となすものである。
中空ボックス２０内壁には所要の仕上げ作業を行い、又地中囲い土留壁Ａと中空ボックス２０との間の空隙にはセメント系硬化材を注入して連結して強度を高め安定化する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例により完成された盛土の車道トンネルの断面図である。
【図２】実施例で使用する中空パイプの連結継手による連結状態を示す説明図である。
【図３】実施例の上床部分の中空パイプ列を示す断面図である。
【図４】実施例の連結継手を示す断面図である。
【図５】実施例の作業工程の説明図である。
【図６】実施例の作業工程の説明図である。
【図７】実施例の作業工程の説明図である。
【図８】実施例の中空パイプの挿入作業工程を示す説明図である。
【図９】実施例の小型掘削機の構造を示す説明図である。
【図１０】実施例の小型掘削機の前面の削孔ビットの回転軌跡の説明図である。
【図１１】実施例の中空ボックス内での地盤掘削作業工程を示す説明図である。
【図１２】実施例の車輪と油圧ジャッキを用いて地中囲い土留壁の支持を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ 地中囲い土留壁
Ｂ 中空パイプ列
Ｃ 土留壁支持体
１ 盛土
２ 電車軌道
３ 車道トンネル
４ 地盤領域
４ａ 上床部分
４ｂ 側面部
４ｃ 下床部分
５ 中空パイプ
５ａ 蓋付周面孔
５ｂ 蓋
５ｃ 上位雄連結継手
５ｄ 上位雌連結継手
５ｅ 下位雄連結継手
５ｆ 下位雌連結継手
６ 小型掘削機
６ａ 削孔ビット
６ｂ 回転盤
６ｃ 自転盤
６ｄ 自転軸
６ｅ 駆動管
６ｆ 油圧モータ
６ｇ 動力伝達部
６ｈ 排泥ホース
７ 油圧ジャッキ
８ 発進立坑
９ 排土装置
１０ 泥水作製プラント
１１ クレーン車
１２ 裏込め材
１３ 中空下床パイプ
１３ａ 雄連結継手
１３ｂ 雌連結継手
１４ 中空側面パイプ
１４ａ 雄連結継手
１４ｂ 雌連結継手
１６ 補強部材
１６ａ カップリング
２０ 中空ボックス
２０ａ コンクリート部分
２０ｂ コンクリート部分
２０ｃ コンクリート部分
２０ｄ 連結金具
２０ｅ 挿入用エッジ
２０ｆ 開口
２１ 車輪
２２ 油圧ジャッキ
２２ａ 連結ボス部
２３ 押圧部材
２４ 元押油圧ジャッキ
２５ 支圧壁
３０ 掘削機械
３１ 土砂排出機械
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市の地下トンネル工事、特に都市の立体交差トンネル工事，大型の地下建造物の建築工事、盛土されて盛土上面に軌道又は道路が敷設されているときの盛土を貫通するトンネルを構築する工事等において、地表までその上方の地盤又は盛土を排除せずに、トンネル・地下建造物を非開削にて構築できるようにする工法（アンダーパス工法）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下鉄、地下道等の地下建造物の構築工法として、地下構造物の地盤部分及びその上方の地盤・盛土を一時的に開削して地表に開いて地下構造物を構築する開削式工法と、発進立坑から地中を大型の掘削装置で水平方向に掘削し、掘削された削孔空間に地中囲い土留壁を設け、その後地下構造物を建築する非開削式工法の二種が存在する。
前者の開削工法は地表まで掘削するので地表・上方に建造物があると採用できない。又上方が道路であれば道路が工事中使用できなくなり、交通渋滞をひき起こす。都市の立体地下道の交差部分の工事では上方に既設道路があるので採用できない。同様に盛土した上面に鉄道軌道・道路がある盛土にトンネルを構築する工事の場合にも開削式工法は安全面等を考慮すれば採用しにくい工法であった。
後者の非開削式のトンネル工事は、一度で構造物を作る場合大型のトンネル掘削機が必要であり、工事期間が長く工事費用も嵩むという問題点があった。
非開削式のトンネル工法として、パイプルーフ工などを施工し、その後、現場内の発進基地内で構造物を築造し、牽引と押込みを兼用しながら、後続の構造物を連続して挿入する牽引と推進の工法が知られている。この工法で牽引又は推進されて地中に挿入した構造物がトンネル壁として残されるものである。この工法は道路、大型の建造物の為の現場打ち工法であり、地中に大きい空間・地下構造体を構築するには仮設パイプルーフ、又は、箱型ルーフのスライド時の変形、微動などで地盤沈下等の問題があった。
隣接したパイプを互いに継手で連結状態に地盤に挿入するパイプルーフ工法は、特開平１１−５０７７９号公報等で知られている。しかしながら、この連結した仮設パイプルーフでは、強度が充分でなく、変形・沈下の問題があった。
【特許文献１】特開平１１−５０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、非開削方式で大型の地下トンネル・地下構造体を安全・確実に構築でき、しかも工期が短縮でき、構造物自体がかなりの部分プレキャスト化出来て工場にて品質管理の良い製品を使用でき、工費も安価にできるという地下構造物の非開削構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 中空パイプ先端に小型掘削機を取付けた小型掘削装置を用意し、同小型掘削装置を構築する地下構造物の地盤領域の上床部分に水平に向け、掘削しながら中空パイプの後端を押圧して小型掘削装置全体を水平に推進し、到達回収位置まで推進した後先頭の小型掘削機を取り外して中空パイプのみを地盤内に残置することで中空パイプを地中に挿入し、挿入した中空パイプから所定間隔離して次の中空パイプを前に挿入した中空パイプと接続して前記同様に地中に挿入し、このように複数の中空パイプを互いに接続し、順次地中に挿入し、上床部分の地盤に複数の中空パイプをアーチ状に形成し、又地盤領域の側面部分及び下床部も複数の強度部材を互いに水平に挿入し、箱型の地中囲い土留壁を構築し、次に上床部分の中空パイプ列及び側面部分と下床部分の強度部材の外周空隙に裏込め材を注入し、又中空パイプ列の各中空パイプ中にコンクリート・セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材を充填して地中囲い土留壁を強化し、その後地中囲い土留壁の内部の地盤部分を掘削して地下構造物の地下空間を形成する地下構造物の非開削構築工法において、挿入された中空パイプに串刺し状に補強部材を貫通させた後中空パイプ内にセメント系硬化材を充填させ、地中囲い土留壁の剛性を高め、更に中空パイプに蓋付周面孔を設け、中空パイプ挿入時は周面孔に蓋をして閉鎖し、中空パイプ挿入後に蓋を外して開口し、補強部材が短寸で中空パイプに設けた周面孔を介して挿入され、中空パイプ内で補強部材同士が連結されて長くできるようにしたことを特徴とする地下構造物の非開削構築工法
２） 上床部分の中空パイプの断面が矩形状で同中空パイプをアーチ状に配置するように水平に挿入し、しかも継手を複数段設けて上段の継手を下段の継手より長くすることでアーチ状の中空パイプ列を形成する前記１）記載の地下構造物の非開削構築工法
３） 地中囲い土留壁が強化された後、同地中囲い土留壁の内周面に添って移動する強度の高い中空の筒状のプレキャストの中空ボックスを地中囲い土留壁の内部に押し込み、中空ボックスの先端内部に掘削機械と土砂排出機械を配置し、中空ボックスを推進させながら先端内部の同掘削機械で地中囲い土留壁の内部土砂を掘削して土砂排出機械で地中囲い土留壁外へ搬出し、プレキャストの中空ボックスをある程度推進したら次のプレキャストの中空ボックスを後続させ、後続させた中空ボックスの後端を押し込んで先頭の中空ボックス及びその内の掘削機械と土砂排出機械とを地中囲い土留壁内の次の内部地盤土砂の位置へ移動させて掘削・排出を続行することを繰り返すことで地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排除して中空空間とする前記１）又は２）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
４） プレキャストの中空ボックスが円周方向に添って複数の分割され、地中囲い土留壁に挿入される段階で連結されて中空の筒状に形成され、地中囲い土留壁内に挿入してその内部の土砂が排出された後は地下構造物の内周壁として使用される前記３）記載の地下構造物の非開削構築工法
５） 地下構造物が都市の地下立体交差部分のトンネルである前記１）〜４）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
６） 地下構造物が上面に車両軌道・車道を敷設した盛土を貫通して設けられるトンネルである前記１）〜４）何れか記載の地下構造物の非開削構築工法
にある。
【発明の効果】
【０００５】
以上の様に、本発明によって非開削方式で大型の地下トンネル・地下構造物を安全且つ確実に構築でき、しかも工期が短縮でき、工費も安価にできる。特に本発明は地下立体交差のトンネル、上方に軌道・車道等がある盛土にトンネルを構築する工法としてきわめて有用である。又中空パイプ列をアーチ状に形成することで土圧に耐力のある構造体にしている。
又中空パイプを分割し、地盤に挿入しながら継ぎ足して長尺にするのは、長いトンネル地下構造物を容易に構築できるようにする。
中空パイプ間を補強材で串刺し状に貫通させるものは充填される硬化材中の補強材となって地中囲い土留壁の強度を高める。
中空ボックスの挿入に際し、車輪と油圧ジャッキで中空ボックスの開口を介して車輪を地中囲い土留壁に当接させて支持するものは、地中囲い土留壁を支持して変形・変位・崩壊を防ぐことができ、又中空ボックスを円滑に地中囲い土留壁内に挿入できるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で使用する中空パイプの素材は、鋼製，コンクリート製等で強度の高いものがよく、断面形状は矩形状、箱型状、円形状、台形状等がある。断面巾は５００〜１０００ミリが一般的である。
中空パイプは、長尺の一本の中空パイプでもよいし、又は推進式掘削工法の推進管と同様に２〜４ｍ長さの中空パイプを防水と強度を保つように接続して長尺の中空パイプを形成してもよい。
本発明の小型掘削機は、５００〜１０００ｍｍ程の径の円形断面掘削又は５００〜１０００ｍｍ程の巾の矩形断面掘削の推進式掘削装置を使用し、掘削した土砂・泥水は中空パイプ内部を介して外部へ排出するようにするのが好ましい。
本発明の箱型の地中囲い土留壁の側面・下床部分は、上床部分の中空パイプ列と同じ工程でもって中空パイプ列を形成し、裏込めして中空パイプ内部にもセメント系硬化材を充填させることが好ましい。あるいは、削孔した壁空間にセメント系硬化材を充填して地下壁を構築するようにしてもよい。
本発明の連結継手は、中空パイプ同士を互いに連結して強度・剛性を高め、上床部をアーチ型に配列する事で土圧に耐えられるようになった。又土砂・泥水・裏込め材・水等の移動を防止することにも寄与がある。この連結継手は中空パイプの周面の隣り合う中空パイプとの対向面に設けられ、中空パイプの長手方向に全巾１列又は複数列設ける。隣り合う中空パイプの連結継手同士を係合させることで、土砂・泥水・裏込め材・地下水の移動を阻止する。
特に中央が膨らむようにアーチ状に配置した中空パイプを連結継手は一体化し、アーチを形成し、上からの土圧によく耐えられるようにする。
本発明の裏込め材は、土木建築でよく使用される構造部材と地盤との間に注入して空隙を詰め、地盤との連結強度を生起させるもので、セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材が使用される。
本発明の地中囲い土留壁内の地盤の土砂は、掘削機械を用いて掘削してもよいし、又は人による掘削でもよい。その後、内型枠を設置してコンクリートを打設し構造物を仕上げる事が可能である。又、大型・長い地中囲い土留壁の場合は、安全の為に強度のあるプレキャストの中空ボックスを挿入してその中で掘削機、土砂搬送装置を用いて掘削することが好ましい。
本発明の中空パイプの周面孔には蓋があり、地盤に挿入するときは蓋で周面孔を閉じ、挿入後補強部材を挿入するときに蓋をとって貫通させられるようにする。
本発明のプレキャストの中空ボックスとは工場又は現場の近くで製造され、地中囲い土留壁に挿入するときには成形され所定の強度を有する状態にある既製の中空ボックスという意味である。
【実施例１】
【０００７】
以下、本発明の盛土上に電車軌道がある盛土に車道トンネルを構築する実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、８５０ｍｍ×８５０ｍｍの正方形断面で４ｍ長さの鋼製の分割された中空パイプを使用し、角形に掘削する小型掘削機を中空パイプの先頭にボルト（又は溶接で）で取り外し可能に取付け、複数の中空パイプを後続させて長くしていき、発進立坑において油圧ジャッキで中空パイプの最尾端を推進し、掘削機で正方形状に掘削し、又掘削した土砂を中空パイプ内を通して発進立坑内まで送って地上に排出して長尺に継いだ中空パイプを盛土の地盤中に挿入する（推進工法を用いて中空パイプを地中に挿入する）。この長尺の中空パイプを地下構造物の地盤領域の上床部分と側面部分を連結継手で連接するように列設させる。又上床部分はアーチ状に配置し、上位の連結継手の長さを下位の連結継手の長さより長くすることでアーチ状に中空パイプ列を形成している。中空パイプに補強部材を串刺し状に貫通させて強度補強している。
又本実施例では発進立坑で３〜５分割されたコンクリート製中空ボックスを連結して一体化して使用する。中空ボックス内にシャベルカーを用いた掘削機械と、ベルトコンベアを用いた土砂排出機械とを配置して地中囲い土留壁内に中空ボックスを推進しながら中空パイプ列で構築される地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排出して盛土に地中囲い土留壁と中空ボックスとによってトンネルを構築する例である。又、本実施例では、中空ボックスの上下・左右の開口部に車輪を配置し、同車輪を油圧ジャッキで保持し、地中囲い土留壁を車輪と油圧ジャッキで支持して移動可能な支保工として地盤の緩みを防ぎながら中空ボックスを円滑に推進できるようにしている。
【０００８】
図１は、実施例により完成された盛土の車道トンネルの断面図である。
図２は、実施例で使用する中空パイプの連結継手による連結状態を示す説明図である。
図３は、実施例の上床部分の中空パイプ列を示す断面図である。
図４は、実施例の連結継手を示す断面図である。
図５，６，７は、実施例の作業工程の説明図である。
図８は、実施例の中空パイプの挿入作業工程を示す説明図である。
図９は、実施例の小型掘削機の構造を示す説明図である。
図１０は、実施例の小型掘削機の前面の削孔ビットの回転軌跡の説明図である。
図１１は、実施例の中空ボックス内での地盤掘削作業工程を示す説明図である。
図１２は、実施例の車輪と油圧ジャッキを用いて地中囲い土留壁の支持する移動支保工を示す説明図である。
【０００９】
図中、Ａは地中囲い土留壁、Ｂは中空パイプ列、Ｃは土留壁支持体、１は盛土、２は盛土上面の電車軌道、３は構築された地下構造物である車道トンネル、４は盛土１中の車道トンネルを構造する地盤領域、４ａは地盤領域４の上床部分、４ｂは地盤領域４の側面部、４ｃは地盤領域の下床部分、５は鋼製の８５０ｍｍ×８５０ｍｍで長さ２ｍの分割された中空パイプ、５ａは中空パイプ５に設けた蓋付周面孔、５ｂは周面孔５ａを塞ぐ蓋、５ｃは中空パイプ５の左側壁の上方に溶着された長巾の断面Ｉ形の上位雄連結継手、５ｄは中空パイプの右側壁の上方に取付けられたＣ状溝を有する上位雌連結継手、５ｅは中空パイプ５の左側壁の下方に取付けられた短巾の断面Ｉ形の下位雄連結継手、５ｆは中空パイプの右側壁の下位に取付けられたＣ状溝を有する下位雌連結継手、６は中空パイプの先端にボルトナットで連結された角形に掘削する推進式掘削機である小型掘削機、６ａは同小型掘削機の前面の回転盤６ｂ又は自転盤６ｃに取付けられた削孔ビット、６ｂは回転盤、６ｃは回転盤６ｂの回転軸の軸から離れた位置に自転自在に取付けられた複数の自転盤であって、同自転盤に削孔ビットが複数取付けられている。６ｄは同自転盤の自転軸、６ｅは内部は中空となって排泥管を兼用した回転盤６ｂの駆動管、６ｆは回転盤６ｂ，自転盤６ｃを回動させる油圧モータ、６ｇは同油圧モータの駆動力をギアによって駆動管６ｅ，自転軸６ｃにギア伝動する動力伝達部、６ｈは排泥管６ｃに接続される排泥ホース、７は中空パイプ５の最尾列の後端を押圧する油圧ジャッキ、８は発進立坑、９は排泥ホース６ｄと接続され吸引して泥土を地上に送り出して処理する排土装置、１０は推進式の小型掘削機６に使用する泥水の作製の為の泥水作製プラント、１１は発進立坑８の上方に設けたクレーン車、１２は裏込め材、１３は地盤領域４の下床部分に挿入される中空下床パイプ、１３ａは前記上位・下位連結継手５ｃ，５ｅと雌連結継手５ｄ，５ｆと同じ構造の二つの継手による連結継手部、１４は地盤領域４の側面部分に挿入される中空側面パイプ、１４ａは上位及び下位の雄連結継手５ｃ，５ｅと同じ構造の雄連結継手、１４ｂは上位及び下位の雌連結継手５ｄ，５ｆと同じ構造の雌連結継手、１５は中空パイプ５，中空側面パイプ、中空下床パイプ１３の内部に充填されたセメント系硬化材、１６はパイプ状の９５０ｍｍ長程の長さの補強部材、１６ａは二つの補強部材１６の端部の逆ネジ部と螺合して連結するカップリング、２０は３分割されたコンクリート部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連結して形成される縦横が４．２ｍ×７．４ｍ程で略２ｍ長さの中空ボックス、２０ｄは各コンクリート部分を連結する連結金具、２０ｅは中空ボックス２０の先端の挿入用エッジ、２０ｆは中空ボックス２０の上下、左右の対向面に設けた開口、２１は同開口に挿入される車輪、２２は対向した一対の車輪２１を連接する油圧ジャッキ、２２ａは同油圧ジャッキと車輪２１の車軸とを連結する連結ボス部であって、中空ボックス２０の開口２０の開口端と係止している。２３は中空ボックス２０の最尾端を押圧する押圧部材、２４は同押圧部材に加圧力を加える元押油圧ジャッキ、２５は支圧壁である。３０は中空ボックス２０内の先端部内部に配置されるシャベルクローラ車である掘削機械、３１は掘削された土砂を外部に搬出するためのベルトコンベア装置である土砂排出機械であって、中空ボックス２０内に長く配置され、発進立坑８で別の土砂搬送装置（図示せず）で地上の処理装置まで送られるようにしている。
【００１０】
以下、本実施例の工法について工程を説明する。
(1) 中空パイプ挿入工程（図２，３，４，５参照）
まず、盛土１の車道トンネル３を構築する地盤領域４の片側に発進立坑８を構築し、同発進立坑８の底に地盤上床部分に小型掘削機６と中空パイプ５を挿入するための空間と作業ベースを設ける。
次に、発進立坑８上方に設けたクレーン車１１を用いて小型掘削機６，中空パイプ５、油圧ジャッキ７等装置を吊り降ろし、小型掘削機６の後を油圧ジャッキ７で押し込めるようにする。小型掘削機６の駆動管６ｅを排泥管路を介して排泥ホース６ｈに接続し排土装置９に送る。又泥水作製プラント１０で作製される泥水は発進立坑８を介して小型掘削機６へ圧送される。このように小型掘削機６と油圧ジャッキ７とで推進工法による掘削を可能とする。
【００１１】
小型掘削機６を作動させ、地盤の上床部分４ａを図８に示すように８５０ｍｍ×８５０ｍｍより少し広めの断面正方形状に掘削し、掘削が進行すると油圧ジャッキ７で前方へ推進し、掘削を前方に進める。掘削が進むと中空パイプ５を小型掘削機６の後に前後端をつき合わせるようにしてボルトで連結し、油圧ジャッキ７で中空パイプ５後端を押圧して掘削しながら前進させる。掘削が中空パイプの長さ程進めると次の中空パイプ５を後に追加して掘削を進める（通常の推進工法による掘削を行う）。
このように盛土１の上床部分４ａに中空パイプ５を継ぎ足しながら長くして挿入する。小型掘削機６が盛土１を貫通して反対側へ出てくると、小型掘削機６を取り外し、中空パイプ５を地盤中に残す。
【００１２】
尚、小型掘削機６は、図７に示す構造を有し、駆動管６ｅを油圧モータ６ｆで回動させるとこれに取付けられた回転盤６ｂが回転し、同回転盤６ｂの回転でこれに取付けた自転盤６ｃは回転盤６ｂの回転中心まわりに回転（公転）する。同時に油圧モータ６ｆの駆動力は動力伝達部６ｇによって自転盤６ｃを回転（自転）させる。自転盤６ｃの自転軸から偏心した位置に取付けた削孔ビット６ａは回転盤６ｂの回転中心まわりと公転しながら自転軸６ｃまわりに自転する。一方回転盤６ｂに直接取付けた削孔ビット６ａは回転盤６ｂの回転中心まわりに回転する。これらの削孔ビット６ａによる軌跡を図８に示している。これらの削孔ビット６ａによって地盤を矩形状に削孔できるようになっている。
【００１３】
その後、発進立坑８において、挿入した中空パイプ５の隣の上床部分４ａの位置に小型掘削機６と中空パイプ５を吊り降ろし、前記同様に推進工法にて小型掘削機６と中空パイプ５と油圧ジャッキ７によって隣の位置に中空パイプ５を挿入する。中空パイプ５を挿入する際に既挿入の中空パイプ５の上位と下位の雄連結継手５ｃ，５ｅを隣りの挿入しようとする中空パイプの上位と下位の雌連結継手５ｄ，５ｆを図２，３，４に示すように嵌合する。
このように中空パイプ５は上位・下位雄連結継手５ｃ，５ｅと上位・下位雌連結継手５ｄ，５ｆで互いに連接しながら地盤の上床部分４ａ中に挿入され、中空パイプ列Ｂを形成する。中空パイプ５間は上記継手５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆで土砂・泥水・地下水の移動を遮断するようにしている。
このように、中空パイプをアーチ状に挿入し、しかも連結継手で連結して複数の中空パイプを一体化し、継手長さでアーチ状となる中空パイプ列Ｂを形成する。これによって上方の地盤からの土圧に対し耐圧力を有する構造としている。又、連結継手は土砂・泥水・地下水・硬化材が下方の中空空間に落下することも防いでいる。
【００１４】
同様に、推進工法によって地盤領域４の左右の側面部４ｂにも中空パイプ５と同じ構造の中空側面パイプ１４（強度部材）を互いに雄連結継手１４ａと雌連結継手１４ｂとによって連接しながら挿入する。
地盤領域４の下床部分４ｃにも断面円形状の中空下床パイプ１３（強度部材）を雄・雌連結継手１３ａ，１３ｂでもって連接しながら同様の推進工法によって挿入する。
【００１５】
中空パイプ５，中空側面パイプ１４（強度部材），中空下床パイプ１３（強度部材）を地盤領域４の外周に連結継手で互いに連接して挿入した後、中空パイプ５と中空側面パイプ１４の蓋付周面孔５ａの蓋５ｂを外して周面孔５ａを開放して、補強部材１６を中空パイプ５内部から周面孔５ａを介して隣りの中空パイプ５，中空側面パイプ１４の周面孔に差し込む。既に隣の中空パイプ５，中空側面パイプ１４の周面孔５ａから差し込まれた補強部材１６の端部の逆ねじ部分にカップリング１６ａを螺合して補強部材１６を互いに連結する。これを各中空パイプ５，中空側面パイプ１４で行うことで、周面孔５ａを貫通するカップリング１６ａで連結されて長くされた補強部材１６を中空パイプ５，中空側面パイプ１４を串刺し状に配筋する。（図２参照）
【００１６】
(2) 裏込め工程（図６参照）
その後、中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３と外側の地盤との間の間隙及び中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３のパイプ間の間隙にコンクリートミルクを注入して地盤との連結，パイプ同士の連結を高め、又強度を補強する（裏込め工程）。
【００１７】
(3) パイプ内コンクリート注入工程、地中囲い土留壁の強化工程（図６参照）
その後、中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３の内部にコンクリートを流し込んでパイプ内部を硬化したコンクリートで補強する。このとき補強部材１６が鉄筋として強度を高める。
このようにして中空パイプ５，中空側面パイプ１４，中空下床パイプ１３を連結継手で連結してパイプ列を形成し、そのパイプ列の外周、内部を互いに連結し、セメント系硬化材を注入して強度を高めて地中囲い土留壁Ａを構築する。中空パイプ列Ｂは中空パイプ５をアーチ状に配置して連結継手で連結することで、地盤中に耐圧構造のアーチを形成し、地中囲い土留壁Ａの上床部分の変形・変位・崩壊を防ぐ。
【００１８】
(4) 中空ブロック挿入工程，地盤土砂掘削排出工程（図６，７，１１，１２参照）
地中囲い土留壁Ａを構築したら、発進立坑８に４分割された工場で製造され、運送されてきたコンクリートブロック部分２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，２０ｃを吊り降ろし、発進立坑８内で連結金具２０ｄで互いに連結して一体化して中空ボックス２０を組み立てる。
この中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａ内の地盤に対向させ、元押油圧ジャッキ２４で中空ボックス２０を内部地盤に押し込ませる。中空ボックス２０の先端にはエッジ２０ｅがあるので、地盤の挿入はスムーズに行える。中空ボックス２０内部には地盤土砂が入り込むが、掘削機械３０で掘削し、コンベア、又はバケットコンベア等を用いた土砂排出機械３１で発進立坑８外へ掘削した地盤土砂を排出する。
ある程度中空ボックス２０が、挿入されると掘削機械３０，土砂排出機械３１を中空ボックス２０内部の先端に配置し、これら機械でもって地中囲い土留壁Ａ内の土砂を掘削して排出する。中空ボックス２０は元押油圧ジャッキ２４で押し進められて掘削が続行される（図１１，１２参照）。
【００１９】
この中空ボックス２０を地中囲い土留壁Ａに挿入する際、図１１，１２に示すように、十字状に上下左右に延びるように連結された４本の油圧ジャッキ２２の各先端に車輪２１を取付けた土留壁支持体Ｃを持ち込み、同土留壁支持体Ｃの先端の車輪２１を中空ボックス２０の上下左右にある開口２０ｆに挿入する。挿入方法は油圧ジャッキ２２を縮めた状態で中空ボックス２０内に持ち込み、開口２０ｆの位置で４本の油圧ジャッキ２２を伸ばしてその先端の車輪２１を開口２０ｆ内に挿入し、上下・左右の車輪２１を地中囲い土留壁Ａの内面に当接させる。この状態で油圧ジャッキ２２をロックすることで車輪２１，油圧ジャッキ２２で地中囲い土留壁Ａを上下・左右方向内側から支持する。これによって地中囲い土留壁Ａが土圧等の原因で変形・変位・崩壊するのを防止する。又中空ボックス２０の挿入を車輪２１によって円滑にできるようになる。
【００２０】
このように中空ボックス２０を継ぎ足して地中囲い土留壁Ａ内に挿入し、又その内部の地盤の土砂をシャベルクローラ車を用いた掘削機械３０，コンベアを用いた土砂排出機械３１で排出することで、中空ボックス２０内に中空空間として車道トンネル３となすものである。
中空ボックス２０内壁には所要の仕上げ作業を行い、又地中囲い土留壁Ａと中空ボックス２０との間の空隙にはセメント系硬化材を注入して連結して強度を高め安定化する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例により完成された盛土の車道トンネルの断面図である。
【図２】実施例で使用する中空パイプの連結継手による連結状態を示す説明図である。
【図３】実施例の上床部分の中空パイプ列を示す断面図である。
【図４】実施例の連結継手を示す断面図である。
【図５】実施例の作業工程の説明図である。
【図６】実施例の作業工程の説明図である。
【図７】実施例の作業工程の説明図である。
【図８】実施例の中空パイプの挿入作業工程を示す説明図である。
【図９】実施例の小型掘削機の構造を示す説明図である。
【図１０】実施例の小型掘削機の前面の削孔ビットの回転軌跡の説明図である。
【図１１】実施例の中空ボックス内での地盤掘削作業工程を示す説明図である。
【図１２】実施例の車輪と油圧ジャッキを用いて地中囲い土留壁の支持を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ 地中囲い土留壁
Ｂ 中空パイプ列
Ｃ 土留壁支持体
１ 盛土
２ 電車軌道
３ 車道トンネル
４ 地盤領域
４ａ 上床部分
４ｂ 側面部
４ｃ 下床部分
５ 中空パイプ
５ａ 蓋付周面孔
５ｂ 蓋
５ｃ 上位雄連結継手
５ｄ 上位雌連結継手
５ｅ 下位雄連結継手
５ｆ 下位雌連結継手
６ 小型掘削機
６ａ 削孔ビット
６ｂ 回転盤
６ｃ 自転盤
６ｄ 自転軸
６ｅ 駆動管
６ｆ 油圧モータ
６ｇ 動力伝達部
６ｈ 排泥ホース
７ 油圧ジャッキ
８ 発進立坑
９ 排土装置
１０ 泥水作製プラント
１１ クレーン車
１２ 裏込め材
１３ 中空下床パイプ
１３ａ 雄連結継手
１３ｂ 雌連結継手
１４ 中空側面パイプ
１４ａ 雄連結継手
１４ｂ 雌連結継手
１６ 補強部材
１６ａ カップリング
２０ 中空ボックス
２０ａ コンクリート部分
２０ｂ コンクリート部分
２０ｃ コンクリート部分
２０ｄ 連結金具
２０ｅ 挿入用エッジ
２０ｆ 開口
２１ 車輪
２２ 油圧ジャッキ
２２ａ 連結ボス部
２３ 押圧部材
２４ 元押油圧ジャッキ
２５ 支圧壁
３０ 掘削機械
３１ 土砂排出機械
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空パイプ先端に小型掘削機を取付けた小型掘削装置を用意し、同小型掘削装置を構築する地下構造物の地盤領域の上床部分に水平に向け、掘削しながら中空パイプの後端を押圧して小型掘削装置全体を水平に推進し、到達回収位置まで推進した後先頭の小型掘削機を取り外して中空パイプのみを地盤内に残置することで中空パイプを地中に挿入し、挿入した中空パイプから所定間隔離して次の中空パイプを前に挿入した中空パイプと接続して前記同様に地中に挿入し、このように複数の中空パイプを互いに接続し、順次地中に挿入し、上床部分の地盤に複数の中空パイプをアーチ状に形成し、又地盤領域の側面部分及び下床部も複数の強度部材を互いに水平に挿入し、箱型の地中囲い土留壁を構築し、次に上床部分の中空パイプ列及び側面部分と下床部分の強度部材の外周空隙に裏込め材を注入し、又中空パイプ列の各中空パイプ中にコンクリート・セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材を充填して地中囲い土留壁を強化し、その後地中囲い土留壁の内部の地盤部分を掘削して地下構造物の地下空間を形成する地下構造物の非開削構築工法において、挿入された中空パイプに串刺し状に補強部材を貫通させた後中空パイプ内にセメント系硬化材を充填させ、地中囲い土留壁の剛性を高め、更に中空パイプに蓋付周面孔を設け、中空パイプ挿入時は周面孔に蓋をして閉鎖し、中空パイプ挿入後に蓋を外して開口し、補強部材が短寸で中空パイプに設けた周面孔を介して挿入され、中空パイプ内で補強部材同士が連結されて長くできるようにしたことを特徴とする地下構造物の非開削構築工法。
【請求項２】
上床部分の中空パイプの断面が矩形状で同中空パイプをアーチ状に配置するように水平に挿入し、しかも継手を複数段設けて上段の継手を下段の継手より長くすることでアーチ状の中空パイプ列を形成する請求項１記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項３】
地中囲い土留壁が強化された後、同地中囲い土留壁の内周面に添って移動する強度の高い中空の筒状のプレキャストの中空ボックスを地中囲い土留壁の内部に押し込み、中空ボックスの先端内部に掘削機械と土砂排出機械を配置し、中空ボックスを推進させながら先端内部の同掘削機械で地中囲い土留壁の内部土砂を掘削して土砂排出機械で地中囲い土留壁外へ搬出し、プレキャストの中空ボックスをある程度推進したら次のプレキャストの中空ボックスを後続させ、後続させた中空ボックスの後端を押し込んで先頭の中空ボックス及びその内の掘削機械と土砂排出機械とを地中囲い土留壁内の次の内部地盤土砂の位置へ移動させて掘削・排出を続行することを繰り返すことで地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排除して中空空間とする請求項１又は２何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項４】
プレキャストの中空ボックスが円周方向に添って複数の分割され、地中囲い土留壁に挿入される段階で連結されて中空の筒状に形成され、地中囲い土留壁内に挿入してその内部の土砂が排出された後は地下構造物の内周壁として使用される請求項３記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項５】
地下構造物が都市の地下立体交差部分のトンネルである請求項１〜４何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項６】
地下構造物が上面に車両軌道・車道を敷設した盛土を貫通して設けられるトンネルである請求項１〜４何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項１】
中空パイプ先端に小型掘削機を取付けた小型掘削装置を用意し、同小型掘削装置を構築する地下構造物の地盤領域の上床部分に水平に向け、掘削しながら中空パイプの後端を押圧して小型掘削装置全体を水平に推進し、到達回収位置まで推進した後先頭の小型掘削機を取り外して中空パイプのみを地盤内に残置することで中空パイプを地中に挿入し、挿入した中空パイプから所定間隔離して次の中空パイプを前に挿入した中空パイプと接続して前記同様に地中に挿入し、このように複数の中空パイプを互いに接続し、順次地中に挿入し、上床部分の地盤に複数の中空パイプをアーチ状に形成し、又地盤領域の側面部分及び下床部も複数の強度部材を互いに水平に挿入し、箱型の地中囲い土留壁を構築し、次に上床部分の中空パイプ列及び側面部分と下床部分の強度部材の外周空隙に裏込め材を注入し、又中空パイプ列の各中空パイプ中にコンクリート・セメントミルク・グラウト等のセメント系硬化材を充填して地中囲い土留壁を強化し、その後地中囲い土留壁の内部の地盤部分を掘削して地下構造物の地下空間を形成する地下構造物の非開削構築工法において、挿入された中空パイプに串刺し状に補強部材を貫通させた後中空パイプ内にセメント系硬化材を充填させ、地中囲い土留壁の剛性を高め、更に中空パイプに蓋付周面孔を設け、中空パイプ挿入時は周面孔に蓋をして閉鎖し、中空パイプ挿入後に蓋を外して開口し、補強部材が短寸で中空パイプに設けた周面孔を介して挿入され、中空パイプ内で補強部材同士が連結されて長くできるようにしたことを特徴とする地下構造物の非開削構築工法。
【請求項２】
上床部分の中空パイプの断面が矩形状で同中空パイプをアーチ状に配置するように水平に挿入し、しかも継手を複数段設けて上段の継手を下段の継手より長くすることでアーチ状の中空パイプ列を形成する請求項１記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項３】
地中囲い土留壁が強化された後、同地中囲い土留壁の内周面に添って移動する強度の高い中空の筒状のプレキャストの中空ボックスを地中囲い土留壁の内部に押し込み、中空ボックスの先端内部に掘削機械と土砂排出機械を配置し、中空ボックスを推進させながら先端内部の同掘削機械で地中囲い土留壁の内部土砂を掘削して土砂排出機械で地中囲い土留壁外へ搬出し、プレキャストの中空ボックスをある程度推進したら次のプレキャストの中空ボックスを後続させ、後続させた中空ボックスの後端を押し込んで先頭の中空ボックス及びその内の掘削機械と土砂排出機械とを地中囲い土留壁内の次の内部地盤土砂の位置へ移動させて掘削・排出を続行することを繰り返すことで地中囲い土留壁内の地盤の土砂を排除して中空空間とする請求項１又は２何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項４】
プレキャストの中空ボックスが円周方向に添って複数の分割され、地中囲い土留壁に挿入される段階で連結されて中空の筒状に形成され、地中囲い土留壁内に挿入してその内部の土砂が排出された後は地下構造物の内周壁として使用される請求項３記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項５】
地下構造物が都市の地下立体交差部分のトンネルである請求項１〜４何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【請求項６】
地下構造物が上面に車両軌道・車道を敷設した盛土を貫通して設けられるトンネルである請求項１〜４何れか記載の地下構造物の非開削構築工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１３２１８６（Ｐ２００７−１３２１８６Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０８９３（Ｐ２００７−１０８９３）
【出願日】平成１９年１月２０日（２００７．１．２０）
【分割の表示】特願２００２−２１９７１２（Ｐ２００２−２１９７１２）の分割
【原出願日】平成１４年７月２９日（２００２．７．２９）
【出願人】（５９９１１１９６５）株式会社アルファシビルエンジニアリング (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２０日（２００７．１．２０）
【分割の表示】特願２００２−２１９７１２（Ｐ２００２−２１９７１２）の分割
【原出願日】平成１４年７月２９日（２００２．７．２９）
【出願人】（５９９１１１９６５）株式会社アルファシビルエンジニアリング (32)
【Ｆターム（参考）】
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