【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道線路や道路等の下に立体交差するトンネルを構築する工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道線路や道路等の下に立体交差するトンネルを構築する工法として、従来からの現場打設コンクリートによる覆工体の構築工法に替えて、ＵＲＴ（Ｕｎｄｅｒ Ｒａｉｌｗａｙ／Ｒｏａｄ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ）工法あるいは角形鋼管横締め工法と称される工法等が、最近用いられてきている。こうした工法は、中空箱形のトンネル覆工用のエレメントを地盤に対して順次貫入することにより、複数のエレメントをトンネルの輪郭に沿って地盤内に配列し、各エレメント同士を相互に連結して、略門型、ボックス型或いはトンネル型等のエレメント連結体を構成した後に、このエレメント連結体の内側の土砂を掘削除去してトンネルを構築する工法である。こうした工法は、地盤を乱すおそれが少ないために上側の鉄道線路や道路等に殆ど悪影響を与えない、また、工程が少ないので工期を短縮することができる、といった利点がある。
【０００３】
図６には、鉄道線路Ｒの下に立体交差するトンネルを、ＵＲＴ工法により構築する場合の概略を示す。この図に示すように、地盤Ｇに対し、覆工断面と略直交する方向に、長尺状をなす中空箱形の鋼製エレメントが貫入され、ボックス型のエレメント連結体１００が構成されている。各エレメントは、トンネルの輪郭に沿って配列されており、その部位に応じて、形状や機能等が各々異なった複数種類のものが用いられている。すなわち、上側水平部を形成する上床エレメント１０１Ａ、下側水平部を形成する下床エレメント１０１Ｂ、これら上下の水平部を左右両側から結ぶ鉛直部を形成する側壁エレメント１０１Ｃ、水平部と鉛直部とのコーナーを形成するコーナーエレメント１０１Ｄ、及び作業を行うための作業エレメント１０１Ｅによって、エレメント連結体１００が構成されている。
【０００４】
各エレメントの貫入に際しては、断面の形状及び大きさが各エレメントの断面と略同一であって内部に掘削装置を備えたエレメントヘッド（図示省略）を、各エレメントの前端側に取り付けておき、このエレメントを、入側（坑口側）から推進装置（図示省略）によって推進させていく。すなわち、エレメントヘッドで地盤Ｇ内を掘進しながら、エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間に位置する土砂を後方側に搬送して排土していき、エレメントを地盤Ｇ内に順次貫入していく。新たに貫入されたエレメントは、隣接する既に貫入されたエレメントと、継手部によって連結される。なお、エレメントヘッド及び推進装置は、エレメント貫入後に取り外す。
【０００５】
全エレメントの貫入が終了して、ボックス型のエレメント連結体１００が構成されたら、周囲の土圧に抗するように、水平部及び鉛直部にプレストレスを導入する。すなわち、各エレメントの継手部側に複数形成された孔（図示省略）に高張力鋼線Ｗを順次挿通し、水平部及び鉛直部にわたって予め貫通させておく。こうしておいて、エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間にコンクリート（図示省略）を充填打設し、コンクリートが固化した後に、高張力鋼線Ｗを端部側から緊張することで、プレストレスを導入する。この作業は、作業エレメント１０１Ｅ内に作業者が入って行う。
【０００６】
その後、エレメント連結体１００の内側の土砂を掘削除去する。こうすることで、プレストレストコンクリート部材とされたエレメント連結体１００の内側に、トンネルが構築される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２８０４９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
地盤内へのエレメントの貫入に際しては、上記のように、エレメントヘッド内に掘削装置を設けて機械式掘削を行う場合が多いが、機械式掘削を行い難い場合には、例えば特許文献１に記載されているように、中空とされたエレメントヘッド内に掘削作業者が入って、手堀式掘削を行わなければならない。機械式掘削を行い難い場合とは、例えば、地盤内に大きな礫が多量に存在することや、杭等が未除去のまま埋設されていること等が、予め判っている場合である。こうした場合に掘削装置を用いると、先端のカッタービット等が損傷してしまうおそれがある。
【０００９】
ところで、エレメントの桁高、特に上記の上床エレメント１０１Ａや下床エレメント１０１Ｂの桁高は、トンネルの構造如何によって、極めて低く抑えなければならないことがある。例えば、鉄道線路Ｒ等の下側に掘削可能なスペースを広くとれないにも関わらず、トンネル内の断面積を大きくとる必要がある場合等には、上床エレメント１０１Ａや下床エレメント１０１Ｂの桁高は、必要な強度等が確保できる範囲内で最小限に抑制することが要求される。エレメントヘッドの桁高も、通常はエレメントの桁高に合わせなくてはならないので、エレメントの桁高があまりに低いと、掘削作業者は無理な姿勢で掘削を行わうことを余儀なくされ、極めて困難な作業を強いられることとなってしまう。こうしたことから、手堀式掘削作業における作業性の改善及び作業効率の向上が求められていた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、手堀式掘削作業における作業性を改善し、作業効率を向上させて、短い工期で経済的にトンネルを構築することのできるトンネル構築工法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断面と略直交する方向に、複数の中空箱形のエレメントを前記トンネルの輪郭に沿って配列するように貫入して、エレメント連結体を構成し、前記エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間にコンクリートを充填打設し、該コンクリートが固化した後に、前記エレメント連結体の内側の土砂を掘削除去してトンネルを構築する工法において、前記エレメントの前端側に、桁高を前記エレメントの桁高よりも高く設定した中空箱形のエレメントヘッドを取り付け、該エレメントヘッドで前記地盤内を掘進して前記エレメントを順次貫入していくとともに、前記エレメントと前記エレメントヘッドとの桁高の差により前記エレメントヘッドの後方側に生じる空隙部に、掘削した土砂を順次充填していき、前記エレメント連結体の構成後に、該充填された土砂を掘削除去することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断面と略直交する方向に、複数の中空箱形のエレメントを前記トンネルの輪郭に沿って配列するように貫入して、エレメント連結体を構成し、前記エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間にコンクリートを充填打設し、該コンクリートが固化した後に、前記エレメント連結体の内側の土砂を掘削除去してトンネルを構築する工法において、前記エレメントの前端側に、桁高を前記エレメントの桁高よりも高く設定した中空箱形のエレメントヘッドを予め取り付けるとともに、前記エレメントの外部に、前記エレメントの桁高をかさ上げして前記エレメントヘッドの桁高と合わせるためのかさ上げ部材を取り付け、前記エレメントヘッドで前記地盤内を掘進して前記エレメントを順次貫入し、前記エレメント連結体の構成後に、前記かさ上げ部材を前記エレメントから取り外すことを特徴とする。
【００１３】
このように、エレメントヘッドの桁高をエレメントの桁高よりも高く設定するようにして、その桁高の差を埋め合わせるようにエレメントをかさ上げするようにしているので、エレメントの桁高が極めて低い場合であっても、エレメントヘッドの内部空間を、掘削作業者が作業し易い、手堀式掘削作業に適した高さに設定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル構築工法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態について、図１を用いて説明する。
このトンネルの構築工法においては、鉄道線路等の下に立体交差するトンネルをＵＲＴ工法により構築する場合に、手堀式掘削によって各エレメントを地盤内に貫入して、従来例におけると同様のボックス型のエレメント連結体（図示省略）を構成する。
【００１６】
図１に示す上床エレメント（エレメント）１Ａは、上記従来例において示した上床エレメント１０１Ａとほぼ同一の構成となっており、ボックス型あるいは略門型をなすエレメント連結体における上側水平部を形成するための、矩形断面の長尺状をなす中空箱形のエレメントである。この上床エレメント１Ａは、図１（ｂ）に示すように、各々の厚さが１０〜３０ｍｍ程度の上面鋼板１１ａと下面鋼板１１ｂと左右側面鋼板１１ｃとを、矩形に組んで一体化したものであり、内部空間Ｓ１が形成されている。上面鋼板１１ａと下面鋼板１１ｂの幅方向端部側、つまり上床エレメント１Ａの側部には、継手部１２が形成されており、この継手部１２によって、隣接する上床エレメント１Ａやコーナーエレメント等と連結可能となっている。なお、エレメント１Ａの桁高ｈ１は、手堀式掘削作業に適しない高さとされており、例えば６００ｍｍ以下とされている。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、上床エレメント１Ａの前端側には、地盤Ｇ内を掘進して上床エレメント１Ａを地盤Ｇ内に貫入していくための、先端側が略楔形状をなす矩形断面の中空箱形のエレメントヘッド２が取り付けられている。このエレメントヘッド２は、各々の厚さが１０〜３０ｍｍ程度の上面鋼板２１ａと下面鋼板２１ｂと左右側面鋼板（図示省略）とを矩形に組んで一体化したものであり、内部空間Ｓ３が形成されている。
【００１８】
このエレメントヘッド２における、幅方向の長さは、上床エレメント１Ａと略同一とされているが、桁高は、上床エレメント１Ａの桁高ｈ１よりも高く設定されている。すなわち、内部空間Ｓ３内の掘削作業者が座って作業できるような、手堀式掘削作業に適した高さとされており、例えば８００〜８５０ｍｍ程度とされている。そして、上面鋼板２１ａと上面鋼板１１ａとが高さ方向に同一位置となるようにして、エレメントヘッド２は上床エレメント１Ａに取り付けられているので、エレメントヘッド２の下面側は、桁高の差、つまり高さｈ２（＝ｈ−ｈ１）だけ、エレメント１Ａの下面の位置から下側に向けて突出している。
【００１９】
上床エレメント１Ａの地盤Ｇ内への貫入に際しては、掘削作業者は、このエレメントヘッド２の内部空間Ｓ３に入り、手堀式作業で地盤Ｇを掘削する。すなわち、上床エレメント１Ａの内部空間Ｓ１及び隣接する上床エレメント１Ａ等との継手部空間Ｓ２に位置する土砂を掘削する。図１における符号Ｍは、掘削された後の土砂（掘削土砂）である。このとき、上床エレメント１Ａの入側（坑口側）に設けた推進装置（図示省略）によって、エレメントヘッド２及び上床エレメント１Ａを、掘削作業者の掘削速度に合わせて順次推進させる。すなわち、掘削作業者はエレメントヘッド２とともに移動しながら地盤Ｇを徐々に掘削していくので、エレメントヘッド２で地盤Ｇ内を順次掘進していくことができる。
【００２０】
掘進に伴い、エレメント１の桁高ｈ１とエレメントヘッド２の桁高ｈとの差ｈ２（＝ｈ−ｈ１）の分だけ、掘進方向に対する後方側下部、つまり上床エレメント１Ａの下側には、空隙部Ｃが生ずる。この空隙部Ｃをそのままにしておくと、空隙部Ｃに上床エレメント１が落下してしまうので、上床エレメント１Ａを所定位置に配列することができない。そのため、エレメント連結体が構成されるまでの間は、空隙部Ｃに何らかの充填材を充填し、上床エレメント１Ａをかさ上げする必要がある。ここでは、エレメントヘッド２が掘進されたことによる掘削土砂Ｍの一部を充填材として利用し、空隙部Ｃに順次充填して上床エレメント１Ａをかさ上げする。
【００２１】
掘削作業者は、発生した掘削土砂Ｍを空隙部Ｃに順次充填していく。なお、上床エレメント１Ａの下面鋼板１１ｂの先端側には、掘削作業者が掘削土砂Ｍを空隙部Ｃに容易に充填することができるように、開口部（図示省略）が予め形成されていることが好ましいが、少なくともエレメントヘッド２の後端側であって下面鋼板１１ｂよりも下側が開口しておればよい。一部を空隙部Ｃに充填した余剰の掘削土砂Ｍは、残土バケットＢを用いて坑口側まで搬送し、上床エレメント１Ａ外へと順次排土していく。
【００２２】
この上床エレメント１Ａの他に、上記従来例におけると同様の下床エレメント、側壁エレメント、コーナーエレメント及び作業エレメント（全て図示省略）を順次地盤Ｇ内に貫入していき、ボックス型のエレメント連結体を構成する。そして、エレメント連結体の水平部及び鉛直部わたって、ＰＣ鋼材等からなる高張力鋼線（図示省略）を予め貫通させておき、各エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間にコンクリート（図示省略）を充填打設する。そしてコンクリートが固化した後に、高張力鋼線を作業エレメント側から緊張して、エレメント連結体の水平部及び鉛直部にプレストレスを導入する。その後、エレメント連結体の内側の土砂を掘削除去する。このとき、空隙部Ｍに充填した掘削土砂Ｍもエレメント連結体の内側に位置しているので、ともに掘削除去する。こうすることで、プレストレストコンクリート部材とされたエレメント連結体の内側に、トンネルが構築される。
【００２３】
本実施形態に係るトンネルの構築工法においては、上床エレメント１Ａの前端側に、上床エレメント１Ａの桁高ｈ１よりも高い桁高ｈに設定した中空箱形のエレメントヘッド２を取り付け、エレメントヘッド２で地盤Ｇ内を掘進して上床エレメント１Ａを順次貫入していくとともに、上床エレメント１Ａとエレメントヘッド２との桁高の差ｈ２によりエレメントヘッド２の後方側に生じる空隙部Ｃに掘削土砂Ｍを順次充填していき、エレメント連結体の構成後に、充填された掘削土砂Ｍを掘削除去するようにしている。このように、エレメントヘッド２の桁高ｈを上床エレメント１Ａの桁高ｈ１よりも高く設定するようにして、その桁高の差ｈ２を掘削土砂Ｍで埋め合わせて上床エレメント１Ａをかさ上げするようにしているので、上床エレメント１Ａの桁高が極めて低い場合であっても、エレメントヘッド２の内部空間Ｓ３内を、掘削作業者が作業し易い、手堀式掘削作業に適した高さに設定することができる。これにより、手堀式掘削作業における作業性を改善し、作業効率を向上させて、短い工期で経済的にトンネルを構築することができる。
【００２４】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について、図２及び図３を用いて説明する。
なお、本実施形態においては、上記第１の実施形態と比較して、掘削土砂を空隙部に充填する替わりに、かさ上げ部材を用いる点が異なっており、他の構成要素は同一である。そのため、上記第１の実施形態におけると同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳しい説明は省略することとする。
【００２５】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、かさ上げ部材３Ａは、Ｈ型鋼３１ａ、底鋼板３１ｂ、側鋼板３１ｃ等により構成されているもので、上床エレメント１Ａの下側つまり下面鋼板１１ｂに、ボルト締めあるいは溶接等により取り付けられている。このかさ上げ部材３Ａは、幅方向及び長さ方向の長さは、ともに上床エレメント１Ａの長さと略同一とされているとともに、高さはｈ２に設定されている。すなわち、上記第１の実施形態における空隙部Ｃが生じないようにされている。
【００２６】
上床エレメント１Ａの地盤Ｇ内への貫入に際しては、掘削作業者が、エレメントヘッド２の内部空間Ｓ３に入り、手堀式作業で地盤Ｇを掘削する。このとき、上床エレメント１Ａの坑口側に設けた推進装置（図示省略）によって、一体とされているエレメントヘッド２、上床エレメント１Ａ及びかさ上げ部材３を、掘削作業者の掘削速度に合わせて順次推進させる。なおここでは、掘削土砂Ｍは不要であるので、ほぼ全ての掘削土砂Ｍを残土バケットＢを用いて坑口側まで搬送し、上床エレメント１Ａ外へと順次排土していく。
【００２７】
ここで、図３に、このかさ上げ部材３Ａが取り付けられている上床エレメント１Ａを用いて構成した、ボックス型のエレメント連結体Ｕを示す。この図においては、下床エレメント１Ｂの上側にも、かさ下げ部材３Ｂが取り付けられている。下床エレメント１Ｂは、上床エレメント１Ａと略同一の構成とされており、またかさ上げ部材３Ｂは、かさ上げ部材３Ａと上下が逆となっているだけで、構成は略同一とされている。下床エレメント１Ｂを地盤Ｇ内に貫入するに際しては、下床エレメント１Ｂの下面鋼板（符号省略）とエレメントヘッド２の上面鋼板２１ｂとが高さ方向に同一位置となるようにして、エレメントヘッド２を下床エレメント１Ｂに取り付けておき、下床エレメント１Ｂの上面鋼板（符号省略）に、ボルト締めあるいは溶接等により、かさ上げ部材３Ｂを取り付けておく。すなわち、上床エレメント１Ａ及びかさ上げ部材３Ａと、下床エレメント１Ｂ及びかさ上げ部材３Ｂとは、各々上下が逆とされている。
【００２８】
これら上床エレメント１Ａ及び下床エレメント１Ｂの他に、上記従来例におけると同様の構成である側壁エレメント１Ｃ、コーナーエレメント１Ｄ及び作業エレメント１Ｅを順次地盤Ｇ内に貫入していき、図４に示すように、エレメント連結体Ｕを構成する。そして、エレメント連結体Ｕの水平部及び鉛直部わたって、ＰＣ鋼材等からなる高張力鋼線Ｗを予め貫通させておき、各エレメントの内部及び隣接するエレメントとの継手部空間にコンクリート（図示省略）を充填打設する。そしてコンクリートが固化した後に、高張力鋼線Ｗを作業エレメント１Ｅ側から緊張して、エレメント連結体の水平部及び鉛直部にプレストレスを導入する。その後、エレメント連結体Ｕの内側の土砂を掘削除去する。
【００２９】
土砂を掘削除去すると、エレメント連結体Ｕの内側にはかさ上げ部材３Ａ，３Ｂが露出されるので、各々を上床エレメント１Ａ及び下床エレメント１Ｂから取り外す。こうすることで、図５に示すように、プレストレストコンクリート部材とされたエレメント連結体Ｕの内側に、トンネルが構築される。
【００３０】
本実施形態に係るトンネルの構築工法においては、上床エレメント１Ａ及び下床エレメント１Ｂの前端側に、桁高をこれらエレメントの桁高ｈ１よりも高く設定した中空箱形のエレメントヘッド２を予め取り付けるとともに、これらエレメントの上側あるいは下側の外部に、桁高をエレメントヘッド２の桁高ｈと合わせるためのかさ上げ部材３Ａ，３Ｂを取り付け、エレメントヘッド２で地盤Ｇ内を掘進してこれらエレメントを順次貫入し、エレメント連結体Ｕの構成後に、かさ上げ部材３Ａ，３Ｂを取り外すようにしている。このため、エレメントの桁高が極めて低い場合であっても、エレメントヘッド２の内部空間Ｓ３内を、掘削作業者が作業し易い、手堀式掘削作業に適した高さに設定することができる。また、掘進途中に桁高の差による空隙部が生じないので、掘削作業者の作業負担を著しく低減させることができる。これにより、手堀式掘削作業における作業効率をより一層向上させて、更に短い工期で経済的にトンネルを構築することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネルの構築工法によれば、上記の如き構成を採用しているので、手堀式掘削作業における作業性を改善し、作業効率を向上させて、短い工期で経済的にトンネルを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は掘進途中のエレメントの側断面図、（ｂ）は（ａ）を坑口側から見た背面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図であって、（ａ）は掘進途中のエレメントの側断面図、（ｂ）は（ａ）を坑口側から見た背面図である。
【図３】図２に示したエレメントを用いて構成されたエレメント連結体の正面図である。
【図４】図３に示したエレメント連結体が地盤内に構成された状態を示す概略斜視図である。
【図５】図４に示したエレメント連結体によってトンネルが構築された状態を示す概略斜視図である。
【図６】従来のエレメント連結体が地盤内に構成された状態の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ 上床エレメント（エレメント）
１Ｂ 下床エレメント（エレメント）
２ エレメントヘッド
３Ａ，３Ｂ かさ上げ部材
Ｃ 空隙部
Ｇ 地盤
Ｍ 掘削土砂[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for constructing a tunnel that crosses under a railway line or a road.
[0002]
[Prior art]
As a method of constructing a tunnel that crosses under a railway track or a road, etc., a URT (Under Railway / Road Tunnelling) method or a horizontal tightening of a square steel pipe is used instead of the conventional method of constructing a lining body using cast-in-place concrete. Recently, a construction method called a construction method has been used. In this construction method, a plurality of elements are arranged in the ground along the contour of the tunnel by sequentially penetrating the hollow box-shaped elements for tunnel lining into the ground, and interconnecting the elements with each other. This is a method for constructing a tunnel by constructing a substantially gate-type, box-type or tunnel-type element connected body, and then excavating and removing earth and sand inside the element connected body. Such a construction method has an advantage that there is little possibility of disturbing the ground, so that there is almost no adverse effect on an upper railway line, a road, and the like, and that the construction period can be shortened because the number of processes is small.
[0003]
FIG. 6 shows an outline of a case where a tunnel that crosses under a railway line R at a grade is constructed by the URT method. As shown in this figure, an elongated hollow box-shaped steel element penetrates the ground G in a direction substantially orthogonal to the lining cross section, and a box-shaped element connected body 100 is configured. . Each element is arranged along the contour of the tunnel, and a plurality of types having different shapes, functions, etc. are used depending on the site. That is, an upper floor element 101A forming an upper horizontal part, a lower floor element 101B forming a lower horizontal part, a side wall element 101C forming a vertical part connecting these upper and lower horizontal parts from both left and right sides, and a horizontal part and a vertical part The element connected body 100 is constituted by a corner element 101D forming a corner and a work element 101E for performing work.
[0004]
At the time of penetration of each element, an element head (not shown) having a cross-sectional shape and size substantially the same as the cross-section of each element and having a digging device therein is attached to the front end side of each element. The element is propelled by a propulsion device (not shown) from the entrance side (wellhead side). That is, while excavating in the ground G with the element head, the earth and sand located in the joint space between the inside of the element and the adjacent element are conveyed to the rear side and discharged, and the elements are sequentially penetrated into the ground G. I will do it. The newly penetrated element is connected to the adjacent already penetrated element by a joint. The element head and the propulsion device are removed after the element has penetrated.
[0005]
When the penetration of all the elements is completed and the box-shaped element connected body 100 is formed, prestress is introduced into the horizontal portion and the vertical portion so as to resist the surrounding earth pressure. That is, a high-tensile steel wire W is sequentially inserted into a plurality of holes (not shown) formed on the joint portion side of each element, and is previously penetrated over the horizontal portion and the vertical portion. In this manner, concrete (not shown) is filled and poured into the interior of the element and the joint space between the element and the adjacent element, and after the concrete is solidified, the high-tensile steel wire W is tensioned from the end side to form a pre-press. Introduce stress. This work is performed by a worker entering the work element 101E.
[0006]
Then, the earth and sand inside the element connected body 100 is excavated and removed. By doing so, a tunnel is constructed inside the element connected body 100 which is a prestressed concrete member.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-280497
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the element penetrates into the ground, a mechanical excavation is often performed by providing a drilling device in the element head. As described above, a drilling operator must enter a hollow element head to perform hand-boring drilling. The case where it is difficult to perform mechanical excavation is, for example, a case where it is known in advance that a large amount of large gravel is present in the ground or that a pile or the like is buried without being removed. If an excavator is used in such a case, the cutter bit at the tip may be damaged.
[0009]
By the way, the girder height of the elements, particularly the girder height of the upper floor element 101A and the lower floor element 101B, may have to be extremely low depending on the structure of the tunnel. For example, in the case where it is necessary to increase the cross-sectional area in the tunnel even though the space that can be excavated on the lower side of the railway line R or the like cannot be made large, the girder height of the upper floor element 101A and the lower floor element 101B can be increased. Is required to be minimized within a range where required strength and the like can be secured. The girder height of the element head also usually has to be adjusted to the girder height of the element.If the girder height of the element is too low, the excavator is forced to perform excavation in an unreasonable posture, which is extremely difficult. You have to work. For these reasons, there has been a demand for improvement in workability and work efficiency in hand-boring excavation work.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a tunnel construction method capable of improving workability in hand-boring excavation work, improving work efficiency, and economically constructing a tunnel in a short construction period. The purpose is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a plurality of hollow box-shaped elements are penetrated into the ground on which a tunnel is to be constructed so as to be arranged along the contour of the tunnel in a direction substantially perpendicular to the lining section. , Constructing an element connected body, filling concrete into the interior of the element and the joint space with the adjacent element and casting concrete, and after the concrete is solidified, excavate and remove the earth and sand inside the element connected body to form a tunnel. In the construction method, a hollow box-shaped element head in which the girder height is set higher than the girder height of the element is attached to the front end side of the element, and the element head is excavated in the ground to sequentially move the element. A gap portion that penetrates and is formed on the rear side of the element head due to a difference in the beam height between the element and the element head. , It continues to sequentially fill the excavated earth and sand, after construction of the element connection member, characterized by excavation and removal of the filled soil.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, a plurality of hollow box-shaped elements penetrate into the ground on which a tunnel is to be constructed in a direction substantially orthogonal to the lining cross section so as to be arranged along the contour of the tunnel. Then, an element connected body is formed, concrete is filled and poured into the inside of the element and a joint space between the element and an adjacent element, and after the concrete is solidified, excavation and removal of earth and sand inside the element connected body are performed. In the method of constructing a tunnel by means of a tunnel, a hollow box-shaped element head having a girder height set higher than the girder height of the element is previously attached to the front end side of the element, and the girder height of the element is provided outside the element. A lifting member is attached for raising the element head to match the girder height of the element head. Proceeds to sequentially penetrate the element, after arrangement of said element coupling member, characterized in that removing the raising member from said element.
[0013]
As described above, the digit height of the element head is set higher than the digit height of the element, and the element is raised so as to compensate for the difference in the digit height, so that the digit height of the element is extremely low. Even in this case, the internal space of the element head can be set to a height suitable for a hand-boring excavation work, which is easy for the excavator to work.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the tunnel construction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
[First Embodiment]
First, a first embodiment will be described with reference to FIG.
In this tunnel construction method, when a tunnel that crosses over a railway line or the like under a railway track or the like is constructed by the URT method, each element penetrates into the ground by hand-boring excavation, and the same box-type as in the conventional example is used. (Not shown).
[0016]
The upper floor element (element) 1A shown in FIG. 1 has substantially the same configuration as the upper floor element 101A shown in the above-described conventional example, and is used to form an upper horizontal portion in a box-shaped or substantially portal-shaped element connected body. This is a hollow box-shaped element having a long rectangular cross section. As shown in FIG. 1 (b), the upper floor element 1A is formed by integrating an upper steel plate 11a, a lower steel plate 11b, and left and right steel plates 11c each having a thickness of about 10 to 30 mm into a rectangular shape. And an internal space S1 is formed. A joint 12 is formed on the widthwise end of the upper steel plate 11a and the lower steel plate 11b, that is, on the side of the upper floor element 1A, and is connected to the adjacent upper floor element 1A, corner element, and the like by the joint 12. It is possible. Note that the girder height h1 of the element 1A is a height that is not suitable for hand-boring excavation work, and is, for example, 600 mm or less.
[0017]
As shown in FIG. 1 (a), a rectangular cross section having a substantially wedge-shaped front end side is provided on the front end side of the upper floor element 1A for excavating in the ground G and penetrating the upper floor element 1A into the ground G. Is mounted. The element head 2 is formed by integrating an upper steel plate 21a, a lower steel plate 21b, and left and right side steel plates (not shown) each having a thickness of about 10 to 30 mm into a rectangular shape, and an internal space S3 is formed. ing.
[0018]
The length of the element head 2 in the width direction is substantially the same as the upper floor element 1A, but the girder height is set higher than the girder height h1 of the upper floor element 1A. That is, the height is suitable for hand-boring excavation work so that the excavator in the internal space S3 can sit and work, for example, about 800 to 850 mm. The element head 2 is attached to the upper floor element 1A such that the upper steel plate 21a and the upper steel plate 11a are at the same position in the height direction. That is, it protrudes downward from the position of the lower surface of the element 1A by the height h2 (= h-h1).
[0019]
When the upper floor element 1A penetrates into the ground G, the excavator enters the internal space S3 of the element head 2 and excavates the ground G by hand-boring work. That is, earth and sand located in the internal space S1 of the upper floor element 1A and the joint space S2 with the adjacent upper floor element 1A and the like are excavated. The symbol M in FIG. 1 is excavated earth and sand (excavated earth and sand). At this time, the element head 2 and the upper floor element 1A are sequentially propelled by the propulsion device (not shown) provided on the entrance side (the wellhead side) of the upper floor element 1A in accordance with the excavation speed of the excavator. That is, since the excavator gradually excavates the ground G while moving with the element head 2, the element head 2 can sequentially excavate the ground G.
[0020]
Along with the excavation, a gap is provided in the lower rear part with respect to the excavation direction, that is, below the upper floor element 1A, by the difference h2 (= h−h1) between the girder height h1 of the element 1 and the girder height h of the element head 2. Section C results. If the gap C is left as it is, the upper floor element 1 falls into the gap C, so that the upper floor element 1A cannot be arranged at a predetermined position. For this reason, it is necessary to fill the gap C with some kind of filler and to raise the upper floor element 1A until the element connected body is formed. Here, a part of the excavated earth and sand M resulting from the excavation of the element head 2 is used as a filler, and the gap C is sequentially filled to raise the upper floor element 1A.
[0021]
The excavation worker sequentially fills the void portion C with the generated excavated soil M. Note that an opening (not shown) is formed in advance on the tip side of the lower surface steel plate 11b of the upper floor element 1A so that the excavator can easily fill the gap C with the excavated soil M. However, at least the rear end side of the element head 2 and the lower side than the lower surface steel plate 11b may be opened. Excessive excavated soil M partially filled in the void portion C is transported to the pit side using the remaining soil bucket B, and is sequentially discharged to the outside of the upper floor element 1A.
[0022]
In addition to the upper floor element 1A, a lower floor element, a side wall element, a corner element, and a working element (all not shown) similar to those in the above-described conventional example are sequentially penetrated into the ground G to form a box-shaped element connected body. Constitute. A high-strength steel wire (not shown) made of a PC steel material or the like is penetrated in advance through the horizontal portion and the vertical portion of the element connection body, and concrete (joint space) between the inside of each element and the adjacent element is formed. (Not shown). Then, after the concrete is solidified, the high-strength steel wire is tensioned from the working element side to introduce prestress into the horizontal portion and the vertical portion of the element connection body. Then, the earth and sand inside the connected element body is excavated and removed. At this time, the excavated earth and sand M filled in the gap M is also located inside the connected element body, and is excavated and removed together. In this way, a tunnel is constructed inside the element connected body that is a prestressed concrete member.
[0023]
In the tunnel construction method according to the present embodiment, a hollow box-shaped element head 2 set at a girder height h higher than the girder height h1 of the upper floor element 1A is attached to the front end side of the upper floor element 1A. While excavating in the ground G and sequentially penetrating the upper floor element 1A, the excavated sediment M is sequentially injected into the gap C generated on the rear side of the element head 2 due to the difference h2 in the girder height between the upper floor element 1A and the element head 2. Filling is performed, and after the construction of the connected element body, the filled excavated earth and sand M is excavated and removed. In this manner, the girder height h of the element head 2 is set to be higher than the girder height h1 of the upper floor element 1A, and the difference h2 in the girder height is compensated for by the excavated earth M to elevate the upper floor element 1A. Therefore, even if the girder height of the upper floor element 1A is extremely low, the inside of the internal space S3 of the element head 2 is set to a height suitable for the hand-boring excavation work, which is easy for the excavator to work. be able to. Thereby, the workability in the hand-boring excavation work is improved, the work efficiency is improved, and the tunnel can be constructed economically with a short construction period.
[0024]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that the present embodiment is different from the first embodiment in that a raising member is used instead of filling excavated earth and sand into the gap, and the other components are the same. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0025]
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the raising member 3A is made up of an H-shaped steel 31a, a bottom steel plate 31b, a side steel plate 31c, and the like. Are attached by bolting or welding. The length of the raising member 3A in the width direction and the length direction is substantially the same as the length of the upper floor element 1A, and the height is set to h2. That is, the gap C in the first embodiment is not generated.
[0026]
When the upper floor element 1A penetrates into the ground G, an excavator enters the internal space S3 of the element head 2 and excavates the ground G by hand moat type work. At this time, the integrated element head 2, the upper floor element 1A and the raising member 3 are sequentially propelled by a propulsion device (not shown) provided on the wellhead side of the upper floor element 1A in accordance with the excavation speed of the excavator. Let it. Here, since the excavated earth M is unnecessary, almost all the excavated earth M is transported to the pit side using the remaining earth bucket B, and is sequentially discharged to the outside of the upper floor element 1A.
[0027]
Here, FIG. 3 shows a box-shaped element connected body U constituted by using the upper floor element 1A to which the raising member 3A is attached. In this figure, a lowering member 3B is also attached above the lower floor element 1B. The lower floor element 1B has substantially the same configuration as the upper floor element 1A, and the raising member 3B has substantially the same configuration except that the raising member 3A is upside down. When the lower floor element 1B penetrates into the ground G, the lower steel plate (reference number omitted) of the lower floor element 1B and the upper steel plate 21b of the element head 2 are located at the same position in the height direction, so that the element head 2 Is mounted on the lower floor element 1B, and the raising member 3B is mounted on the upper surface steel plate (reference number omitted) of the lower floor element 1B by bolting or welding. That is, the upper floor element 1A and the raising member 3A and the lower floor element 1B and the raising member 3B are turned upside down.
[0028]
In addition to the upper floor element 1A and the lower floor element 1B, a side wall element 1C, a corner element 1D, and a work element 1E having the same configuration as in the above-described conventional example sequentially penetrate into the ground G, as shown in FIG. Next, an element connected body U is configured. A high-strength steel wire W made of a PC steel material or the like is penetrated in advance through the horizontal portion and the vertical portion of the element connection body U, and concrete (not shown) is provided inside each element and in a joint space between adjacent elements. ). Then, after the concrete is solidified, the high-tensile steel wire W is tensioned from the working element 1E side to introduce prestress into the horizontal part and the vertical part of the element connection body. Thereafter, the earth and sand inside the element connected body U is excavated and removed.
[0029]
When the earth and sand is excavated and removed, the raised members 3A and 3B are exposed inside the element connected body U, and are removed from the upper floor element 1A and the lower floor element 1B. In this way, as shown in FIG. 5, a tunnel is constructed inside the element connected body U which is a prestressed concrete member.
[0030]
In the tunnel construction method according to the present embodiment, a hollow box-shaped element head 2 whose girder height is set higher than the girder height h1 of these elements is attached to the front end side of the upper floor element 1A and the lower floor element 1B in advance. Raising members 3A, 3B for adjusting the girder height to the girder height h of the element head 2 are attached to the upper side or the lower side of these elements, and the element head 2 excavates the ground G to sequentially sort these elements. After penetrating and forming the element connection body U, the raising members 3A and 3B are removed. For this reason, even when the girder height of the element is extremely low, the inside space S3 of the element head 2 can be set to a height suitable for the hand-boring excavation work, which is easy for the excavator to work. . In addition, since no gap is formed due to the difference in girder height during excavation, the work load on the excavator can be significantly reduced. Thereby, the working efficiency in the hand-boring excavation work can be further improved, and the tunnel can be constructed economically with a shorter construction period.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel construction method according to the present invention, since the above-described configuration is employed, workability in hand-boring excavation work is improved, work efficiency is improved, and a short It is possible to construct a tunnel economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, in which (a) is a side sectional view of an element during excavation, and (b) is a rear view of (a) viewed from a wellhead side.
FIGS. 2A and 2B are views showing a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a side sectional view of an element during excavation, and FIG. 2B is a rear view of FIG.
FIG. 3 is a front view of an element connected body constituted by using the elements shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state in which the element connected body shown in FIG. 3 is configured in the ground.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a state where a tunnel is constructed by the connected elements shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of a state in which a conventional element connection body is formed in the ground.
[Explanation of symbols]
1A Upper floor element (element)
1B Lower floor element (element)
2 Element head 3A, 3B Raising member C Void G Ground M Excavated earth and sand
