JP2005016061A - 地下構造物の構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道、道路等の下部地中に大幅員の地下構造物を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ものとして、地中に掘進させる地下構造物の防護工を別工事として施工することなく、地下構造物の掘進と同時に行うので安全かつ確実に、しかも安価に工事ができ、また、このような防護と連携して、掘削効率がよく、施工性能が向上する。
【解決手段】ルーフ用筒体６を発進坑３から地中に水平方向に圧入して並列させ、ルーフ用筒体６の後方に矩形掘進機５を配設し、その後方に地下構造物９を配設し、これらルーフ用筒体６、矩形掘進機５、地下構造物９は上面位置を合致させ、矩形掘進機５のカッター５ａはルーフ用筒体６の下方に位置させ、ルーフ用筒体６を先行させ、かつ、矩形掘進機５で掘進し、後続の１ないし複数に分割された地下構造物９を推進させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道、道路等の下部地中で土被りが浅い位置に大幅員の地下構造物を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構築工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道、道路等の下部地中に大幅員の地下構造物を推進工法で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、かかる防護工として従来、地盤改良や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の補助工法を施すことが挙げられる。
【０００３】
一方、推進工法は既成の鉄筋コンクリート函体や管体を立抗内に装備した推進機器により、地山に圧入し刃口部の土砂を掘削しながら布設していく工法であり、シールド工法に比較して、既成品の函体や管体を使用するため二次覆工が不要であり、一般的に工期の短縮と工費の低減が計れるが、刃口部の掘削で掘削効率が悪い。
【０００４】
なお、セミシールド工法は切羽部分にシールド機を装備するものであり、推進抵抗の低減を図れる他、操作性等もよくなり、施工精度の向上が期待てきるが、ヒューム管等の比較的小口径の施工を対象としていて、鉄筋コンクリート函体を用いる大断面への適用はない。また、このようなセミシールド工法と同じくシールド機と推進工法を組み合わせる例としては、下記特許文献がある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７３０８４２号公報（トンネル分岐合流部の構築方法、覆工構造及びその装置）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道、道路等の下部地中で土被りが浅い位置に大幅員の地下構造物を横断方向に掘進建設するには、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ことが必要となり、しかも、防護工を別工事として施工することなく、効率的に行うことが望まれる。
【０００７】
さらに、前記特許文献１のようなシールド機と推進工法を組み合わせて推進抵抗の低減を図るなど施工の合理化を計ろうとする場合に、どうしても掘進機のテールボイドの問題が生じ、特に、土被りが浅い場所では施工が困難である。
【０００８】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地中に掘進させる地下構造物の防護工を別工事として施工することなく、地下構造物の掘進と同時に行うので安全かつ確実に、しかも安価に工事ができ、また、このような防護と連携して、掘削効率がよく、施工性能が向上する地下構造物の構築工法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１記載のこの発明は、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、ルーフ用筒体の後方に矩形掘進機を配設し、その後方に地下構造物を配設し、これらルーフ用筒体、矩形掘進機、地下構造物は上面位置を合致させ、矩形掘進機のカッターはルーフ用筒体下方に位置させ、ルーフ用筒体を先行させ、かつ、矩形掘進機で掘進し、後続の１ないし複数に分割された地下構造物を推進させることを要旨とするものである。
【００１０】
請求項１記載のこの発明によれば、発進坑から地中に水平方向に圧入して並列させるルーフ用筒体は従来のパイプルーフと同じく防護工として作用するが、地下構造物を推進ともに先行して推進させるので、地下構造物がルーフ用筒体の下に位置する必要はなく、土被りが薄い位置の施工も可能となる。しかも、地下構造物の掘進は、矩形掘進機の掘削で効率的に行える。また、矩形掘進機を設けることについても、ルーフ用筒体、矩形掘進機、地下構造物は上面位置を合致させたので、相互に段差が出ず、テールボイドの処理も不要である。
【００１１】
請求項２記載のこの発明は、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、ルーフ用筒体の後方にこのルーフ用筒体よりも偏平な接続体を介在させて矩形掘進機を配設し、その後方に地下構造物を配設し、これらルーフ用筒体、接続体、矩形掘進機、地下構造物は上面位置を合致させ、また、矩形掘進機のカッターは前記接続体の下方に位置させ、ルーフ用筒体を先行させ、かつ、矩形掘進機で掘進し、後続の１ないし複数に分割された地下構造物を推進させることを要旨とするものである。
【００１２】
請求項２記載のこの発明によれば、前記請求項１の作用とほぼ同じであるが、矩形掘進機を設けることについても、そのカッターはルーフ用筒体よりも偏平な接続体の下方に位置させることで、ルーフ用筒体下部の未掘削領域を低減することができる。さらに、矩形掘進機とルーフ用筒体および接続体と地下構造物との間に段差が出るおそれはなく、テールボイドの処理も不要である。
【００１３】
請求項３記載のこの発明は、ルーフ用筒体は後端にジャッキ収納管を設け、このジャッキ収納管内の小ジャッキで推進することを要旨とするものである。
【００１４】
請求項３記載のこの発明によれば、ルーフ用筒体の推進をジャッキ収納管内の小ジャッキですることで、地下構造物を推進用のおおもとの推進ジャッキの推力負担を軽減でき、さらに、ルーフ用筒体の推進を他とは個別のものとして、さらにルーフ用筒体の１本ずつの推進の個別のものとして、地中での縁切りを細分化し、土の挙動の安全性を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面についてこの発明の実施形態を詳細に説明する。図１〜図４はこの発明の地下構造物の構築工法の第１実施形態を示す各工程の縦断側面図で、鉄道等上部交通の脇に土留め鋼矢板２を打設して、発進坑３と到達坑４を築造し、該発進坑３内に圧入機１を設置してこれでルーフ用筒体６を到達坑４に向けて圧入させ、ルーフ用筒体６をコンクリート函体による地下構造物９に先行させてルーフ用筒体６を推進する。
【００１６】
ルーフ用筒体６は、鋼管による略正方形断面の箱型筒体であり、長さ方向に順次接続して必要長を埋設し、また、横方向や縦方向に複数本を並列させてルーフを形成することで防護工をなすが、並列させるに際して、側面に長手方向に鉤状の継手を連続して形成し、左右または上下のルーフ用筒体６相互を連結するようにしてもよい。図示は省略するが、上面に鋼板によるフリクションカッターを設け、埋設後に押出す時にこのフリクションカッターを残置して地盤との縁を切るようにしてもよい。
【００１７】
ルーフ用筒体６は圧入機１で圧入させる際には、ルーフ用筒体６内をオーガーや手掘り等で掘削して排土し、到達坑４に達するまでの長さ分が圧入させた状態では内部は空となっている。
【００１８】
前記ルーフ用筒体６の並べ方は横一文字形、またはさらにその左右端から下方に縦に並べるコ字形、さらに後述のコンクリート函体の断面形に合わせたロ字形などである。
【００１９】
図２に示すようにルーフ用筒体６をその先端が到達坑４に向けて圧入させた状態で、ルーフ用筒体６の後端に小ジャッキ１７を内蔵するジャッキ収納管７を取り付ける。図５、図６にこのジャッキ収納管７の詳細を示すと、後端面が開放した管であり、前端はルーフ用筒体６にボルト止め等で結合させ、後方に向けて小ジャッキ１７のロッドが突出できる。このジャッキ収納管７は必ず必要なものでもなく、これを設けない場合もある。
【００２０】
発進坑３内で、ジャッキ収納管７の後方に（このジャッキ収納管７を設けない場合にはルーフ用筒体６の後方）、矩形掘進機５を配設し、さらにその後方にコンクリート函体による地下構造物９を配設する。地下構造物９は１個の長尺体の場合、または、複数の函体に分割され、この分割体が縦列することにより、隋道を形成するものである。
【００２１】
発進坑３に反力壁８を設けて、該反力壁８と最後部の地下構造物９との間に元押しの推進ジャッキ１０を設ける。図２、図３中、１１は推進ジャッキ１０と反力壁８に配設するストラットである。
【００２２】
また、前記矩形掘進機５は図７、図８に示すように、矩形の角部分を掘削できるオーバーカッター５ｂを有するカッター５ａを揺動ジャッキ５ｃで揺動させるもので、排土用スクリューコンベヤ５ｄをカッター５ａの後方に設置している。図中、５ｅはアシストジャッキ、５ｆはカッテングエッジである。
【００２３】
この矩形掘進機５はカッター５ａが１枚羽根の例で示したが、図９、図１０に示すように複数羽根（例えば４枚羽根）のタイプのものでもよく、カッター５ａの枚数が多い分、コーナー掘削用のオーバーカッター５ｂの動きが細かくなり、きめの細かい掘削が可能である。
【００２４】
以上のようにして地下構造物９を前進させるには、図２に示すように矩形掘進機５および地下構造物９で反力をとってジャッキ収納管７の小ジャッキ１７を伸長してルーフ用筒体６を前進させ、小ジャッキ１７は縮め、次に、反力壁８で反力をとって元押しの推進ジャッキ１０で矩形掘進機５および地下構造物９を掘進させる。
【００２５】
なお、ルーフ用筒体６は図７、図９に示すように複数本が並列するものであり、１本づつ小ジャッキ１７で押出し、前進したルーフ用筒体６が横一列に並んだところで、矩形掘進機５および地下構造物９を掘進させる。地下構造物９は押出した分、元押しの推進ジャッキ１０を縮め、ここに新たな地下構造物９のピースを設置して、押出しに備える。また、地下構造物９はコンクリート函体のリング分をさらに、周方向に分割してセグメント形式のものとしてもよい。
【００２６】
このようにしてルーフ用筒体６を先行させ、その後方を矩形掘進機５で掘削し、掘削した部分に地下構造物９を推進させる。この掘進は矩形掘進機５でルーフ用筒体６の下側を掘削し、その掘進個所とルーフ用筒体６があった部分に地下構造物９を前進させることになる。
【００２７】
図３に示すように、ルーフ用筒体６の１ピース分が到達坑４側に押出たならば、長さ方向で分割してそのまま横方向にずらせて分離し、水平状態で吊り上げて順次撤去する。
【００２８】
そして、図４に示すように、矩形掘進機５および地下構造物９の先端が到達坑４に達したならば、矩形掘進機５を撤去し、適宜裏込めグラウトを行って施工を完了する。
【００２９】
なお、ルーフ用筒体６と矩形掘進機５との間に介在させるジャッキ収納管７の小ジャッキ１７は、必ずしも必要ではなく、これを設けないこともあり、かかる場合は、ルーフ用筒体６は矩形掘進機５および地下構造物９の掘進と同時に前進する。
【００３０】
図１１〜図１４はこの発明の第２実施形態を示し、ルーフ用筒体６はその後端に小ジャッキ１７を内蔵するジャッキ収納管７を取り付ける場合と取り付けない場合があるが、いずれの場合でもさらにその後端にルーフ用筒体６よりも偏平な接続体１２を設け、この接続体１２を介して矩形掘進機５に当接させるようにした。接続体１２はＨ鋼等の形鋼で形成することができる。
【００３１】
これらルーフ用筒体６、接続体１２、矩形掘進機５、地下構造物９は上面位置を合致させ、また、矩形掘進機５のカッター５ａは前記接続体１２の下方に位置させた。これにより、矩形掘進機５はルーフ用筒体６の下方のみならず、後方も掘削できるものとなる。
【００３２】
ルーフ用筒体６を先行させ、その後方を矩形掘進機５で掘削し、掘削した部分に地下構造物９を推進させる。この掘進は矩形掘進機５でルーフ用筒体６の下側を掘削し、その掘進個所とルーフ用筒体６があった部分に地下構造物９を前進させることについては前記第１実施形態と同様であり、詳細説明を省略する。
【００３３】
この第２実施形態の場合は、矩形掘進機５での掘削は、ルーフ用筒体６の先行個所に重畳させることができ、掘削残しを無くすことができる。
【００３４】
なお、ルーフ用筒体６の配設は施工状況に応じて自由に選定でき、図１７に示すように、地下構造物９を２連で施工するような場合には双方をカバーするように先行してルーフ用筒体６の配設を配設し、一方の地下構造物９を施工するにはその前方のルーフ用筒体６のみを押出し、残りの地下構造物９を施工する際に残りの地下構造物９を押出すようにすることも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明の地下構造物の構築工法は、鉄道、道路等の下部地中に大幅員の地下構造物を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ものとして、地中に掘進させる地下構造物の防護工を別工事として施工することなく、地下構造物の掘進と同時に行うので安全かつ確実に、しかも安価に工事ができ、また、このような防護と連携して、掘削効率がよく、施工性能が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の地下構造物の構築工法の第１実施形態の第１工程を示す縦断側面図である。
【図２】この発明の地下構造物の構築工法の第１実施形態の第２工程を示す縦断側面図である。
【図３】この発明の地下構造物の構築工法の第１実施形態の第３工程を示す縦断側面図である。
【図４】この発明の地下構造物の構築工法の第１実施形態の第４工程を示す縦断側面図である。
【図５】ジャッキ収納管の正面図である。
【図６】ジャッキ収納管の縦断側面図である。
【図７】矩形掘進機部分の正面図である。
【図８】矩形掘進機部分の縦断側面図である。
【図９】他の形態の矩形掘進機部分の正面図である。
【図１０】他の形態の矩形掘進機部分の縦断側面図である。
【図１１】この発明の地下構造物の構築工法の第２実施形態の第１工程を示す縦断側面図である。
【図１２】この発明の地下構造物の構築工法の第２実施形態の第２工程を示す縦断側面図である。
【図１３】この発明の地下構造物の構築工法の第２実施形態の第３工程を示す縦断側面図である。
【図１４】この発明の地下構造物の構築工法の第２実施形態の第４工程を示す縦断側面図である。
【図１５】第２実施形態での矩形掘進機部分の正面図である。
【図１６】第２実施形態での矩形掘進機部分の縦断側面図である。
【図１７】施工の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…圧入機 ２…鋼矢板
３…発進坑 ４…到達坑
５…矩形掘進機 ５ａ…カッター
５ｂ…オーバーカッター ５ｃ…揺動ジャッキ
５ｄ…排土用スクリューコンベヤ ５ｅ…アシストジャッキ
５ｆ…カッテングエッジ ６…ルーフ用筒体
７…ジャッキ収納管 ８…反力壁
９…地下構造物 １０…推進ジャッキ
１１…ストラット １２…接続体
１７…小ジャッキ

Claims (3)

1. 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、ルーフ用筒体の後方に矩形掘進機を配設し、その後方に地下構造物を配設し、これらルーフ用筒体、矩形掘進機、地下構造物は上面位置を合致させ、矩形掘進機のカッターはルーフ用筒体下方に位置させ、ルーフ用筒体を先行させ、かつ、矩形掘進機で掘進し、後続の１ないし複数に分割された地下構造物を推進させることを特徴とする地下構造物の構築工法。
2. 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、ルーフ用筒体の後方にこのルーフ用筒体よりも偏平な接続体を介在させて矩形掘進機を配設し、その後方に地下構造物を配設し、これらルーフ用筒体、接続体、矩形掘進機、地下構造物は上面位置を合致させ、また、矩形掘進機のカッターは前記接続体の下方に位置させ、ルーフ用筒体を先行させ、かつ、矩形掘進機で掘進し、後続の１ないし複数に分割された地下構造物を推進させることを特徴とする地下構造物の構築工法。
3. ルーフ用筒体は後端にジャッキ収納管を設け、このジャッキ収納管内の小ジャッキで推進する請求項１または請求項２記載の地下構造物の構築工法。

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