JP2005036413A

JP2005036413A - 立坑構築方法

Info

Publication number: JP2005036413A
Application number: JP2003197543A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nishiyama; 嘉一西山; Mamoru Hamano; 衛浜野; Takeshi Moriguchi; 剛森口; Shigeru Hashiba; 茂羽柴
Original assignee: Data Tou Kk; KANKYO KOSAN KK; TONE GEO TECH CO Ltd; Sanwa Kizai Co Ltd
Current assignee: Data Tou Kk; KANKYO KOSAN KK; TONE GEO TECH CO Ltd; Sanwa Kizai Co Ltd
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP3860147B2

Abstract

【課題】安全かつ迅速に施工でき、また、グラウト等の補助工法も必要なく、簡易な施工が可能で、しかも、剛性が強く、安全性の高い立坑が得られる立坑構築方法を提供する。
【解決手段】鋼管１を回転圧入機２で地盤に圧入し、この鋼管１を坑壁として立坑を構築する。および、鋼管１は、到達用窓孔を形成し、ここに施蓋して所定深度まで圧入する。さらに、鋼管１は、先端に掘削刃１１を設けた掘削用の鋼管ケーシング１２に沿わせ、この掘削用の鋼管ケーシング１２と共に地盤に圧入し、掘削用の鋼管ケーシング１２は鋼管１を残してこれを回収する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土木、建築を始めとし、電力、交通、採鉱など各種産業分野において構築される立坑構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、立坑は各種の目的別にさまざまな寸法および形態を有するものが、各種の手段によって構築されており、例えば下記特許文献にあるように一般的にコンクリート内壁を有するものが組立型枠を用いる手段（以下先発明と云う）で構築される例が多い。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−４８９２２号公報
【０００４】
立坑施工に際して問題となるのは、掘削する際の土留めをどのようにするか、また、坑壁の構造をどのようにするかである。立坑の構造は、丈夫で経済的に構築することが可能であり、比較的に深度の浅い立坑として有用なものであるが、たとえば５０〜１００ｍに達するような大深度の立坑としては、力学的に課題があり、構築に際して壁面の崩壊、土砂の排出、湧水処理など作業の安全性についても不安があり、構築経費も嵩むという課題がある。
【０００５】
前記特許文献１の場合は、大口径立坑や大深度立坑であることおよび頑丈で耐久性を備えていることの条件を満たすことが困難である。
【０００６】
また、立坑を安全かつ高耐力のものとする手段として、鋼矢板を利用した連続壁構築が考えられるが、多量の鋼材が必要なため大深度立坑では構築経費が非常に高くなると云う課題がある。
【０００７】
これに対象する技術としては、立坑内は周辺地盤の圧力に十分耐えられるような構造とするため、ケーソンを用いた立坑の構築法も下記特許文献２その他に示すように行なわれている。
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−１４４６８５号公報（立坑坑口の形成方法）
【０００９】
これは、地上で構成された鉄筋コンクリート製のケーソン躯体と称せられる構造体を立坑の深さに応じて次々に立坑内に沈設させ、さらにケーソン
躯体と外側の地盤との間に充填剤を注入して固定するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ケーソンを用いた立坑の構築法は工事が大掛かりなものとなり、また、工期も長くなる。
【００１１】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、安全かつ迅速に施工でき、また、グラウト等の補助工法も必要なく、簡易な施工が可能で、しかも、剛性が強く、安全性の高い立坑が得られる立坑構築方法を提供することにある。
【００１２】
【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、鋼管を回転圧入機で地盤に圧入し、この鋼管を坑壁として立坑を構築することを要旨とするものである。
【００１３】
請求項１記載のこの発明によれば、回転圧入機で地盤に圧入し、この圧入鋼管を直接坑壁とするため、補助掘削や止水対策等が不要であり、施工性のよいものである。また、剛性が高く、安全な立坑が得られる。
【００１４】
しかも、鋼管は基礎地盤まで挿入可能であり、地下水による盤ぶくれ対策（底盤改良）が不要となる。
【００１５】
また、支持層に鋼管を貫入することにより構造物の支持杭としても利用可能である。
【００１６】
請求項２記載のこの発明は、鋼管は、到達用窓孔を形成し、ここに施蓋して所定深度まで圧入することを要旨とするものである。
【００１７】
請求項２記載のこの発明によれば、立坑が到達抗として、推進管到達部に予め到達用窓孔を形成し、ここに施蓋しておき、到達防護（薬液注入）後開口蓋を取り外し、推進掘削機を回収して、推進管トンネルとの結合を行なうことができる。
【００１８】
請求項３記載のこの発明は、鋼管は、先端に掘削刃を設けた掘削用の鋼管ケーシングに沿わせ、この掘削用の鋼管ケーシングと共に地盤に圧入し、掘削用の鋼管ケーシングは鋼管を残してこれを回収することを要旨とするものである。
【００１９】
請求項３記載のこの発明によれば、鋼管を回転圧入機で地盤に圧入するのに、この鋼管の先端に掘削刃を設けるか、または、掘削刃を有する先導管などを取り付けることなく、掘削用の鋼管ケーシングに沿わせて建て込むことができる。
【００２０】
請求項４、請求項５記載のこの発明は、掘削用の鋼管ケーシングは、坑壁となる鋼管の内側または外側に沿わせ、その先端に坑壁となる鋼管の先端部まで外側または内側に突き出る可変掘削刃を設け、回収時にはこの可変掘削刃を収納することを要旨とするものである。
【００２１】
請求項４および請求項５記載のこの発明によれば、掘削用の鋼管ケーシングに設ける掘削刃は、坑壁となる鋼管の先端部まで変位して掘削するので、坑壁となる鋼管も抵抗なく地盤に圧入することができる。また、掘削用の鋼管ケーシングの回収時にはこの可変掘削刃を収納することで、回収のための掘削用の鋼管ケーシングの引き上げを支障なく行なうことができる。
【００２２】
請求項６記載のこの発明は、到達用窓孔を介して鋼管内部から導管を地盤中に突出させ、ここに推進管先頭を受け入れ、導管と推進管との間に薬注防護を施すことを要旨とするものである。
【００２３】
請求項６記載のこの発明によれば、立坑が到達抗として、推進管が到達するのに、鋼管内部から導管を地盤中に突出させ、ここに推進管先頭を受け入れ、導管と推進管との間に薬注防護を施すことで鋼管内への地下水の侵入を防止して、推進管を安全に鋼管に接続することができる。
【００２４】
【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は本発明の立坑構築方法の第１実施形態を示す側面図、図２は同上縦断側面図で、図中１は鋼管である。
【００２５】
本発明は、鋼管１（例えばΦ２５００程度）を回転圧入機２で地盤に圧入し、この鋼管１を坑壁として立坑を構築するものである。
【００２６】
前記を回転圧入機２は、アウトリガーとしても作用するレベルジャッキ２ａを備えたベースフレーム２ｂと、ベースフレーム２ｂ上に設けた昇降シリンダ２ｃと、昇降シリンダ２ｃにより昇降駆動されるように連結されて水平に配置され中央に前記鋼管１を受け入れることができる孔を設けた昇降テーブル２ｄと、昇降テーブル２ｄ上にベアリング２ｉを介在させて旋回可能に設けられるとともに、ギア機構又は歯車機構（図示せず）により旋回される保持環２ｅと、保持環２ｅに設けたチャック装置２ｆと、減速機及び前記ギア機構又は歯車機構（図示せず）を介在させて駆動させる油圧モータ２ｇと、からなるものである。
【００２７】
チャック装置２ｆは、前記昇降テーブル２ｄの鋼管１を受け入れることができる孔を縮径するものであり、チャック用シリンダ２ｈで可動する。
【００２８】
なお、パワーを供給するための油圧源（図示せず）が設けられている。図示せぬ制御部の昇降スイッチの操作により、昇降シリンダ２ｃが鋼管１を昇降させ、旋回スイッチの操作により、油圧モータ２ｇが旋回するようになっている。図示せぬ制御部のチャックスイッチの操作により、チャック装置２ｆが作動するようになっている。
【００２９】
このようにして、鋼管１を回転圧入機２にセットし、この回転圧入機２で回転させながら、同時に鋼管１内をクラムシェルバケット等で掘削して地盤に圧入し、図６に示すようにこの圧入された鋼管１を坑壁３ａとして立坑３を構築するが、鋼管１には予め円形に切り欠くことで（例えばΦ８００程度の）到達用窓孔４を形成し、図７、図１２にも示すようにここに鋼管１の内側から蓋５を施して所定深度まで圧入する。
【００３０】
蓋５は、鋼管１にボルト６およびリングプレート７で着脱自在に固定できるようにした。なお、図示は省略するが蓋５には薬液注入用の孔を形成し、これをボルトやパテ等で閉塞しておき、薬液注入時に開孔するようにしてもよい。
【００３１】
図８、図９に示すように鋼管１の圧入後、蓋５を外し、到達用窓孔４を介して鋼管１の内側から一端（鋼管１の内方側）を蓋８ａで閉塞した導管８（（例えばΦ８００程度）を回転して押し出す。その際、鋼管１と導管８の間の隙間はパテ止めで止封して止水を行なう。
【００３２】
図１０、図１１に示すように先端に推進掘削機９ａを設けた推進管９がこの導管８内に到達したならば、推進掘削機９ａの部分から導管８内に薬液防護工１０を施す。
【００３３】
さらに、推進掘削機９ａおよび推進管９を推し進め、蓋８ａを外して、推進掘削機９ａを鋼管１の内に回収し、推進管９と立坑３である鋼管１とを接続する。
【００３４】
このように鋼管１は先端に掘削刃を設け、または、掘削刃を有する掘削ヘッドを設けてこれを単体として地盤に圧入するようにしてもよいが、図１、図２の例では、鋼管１は先端に掘削刃１１を設けた掘削用の鋼管ケーシング１２に沿わせ、この掘削用の鋼管ケーシング１２と共に地盤に圧入する。
【００３５】
かかる圧入は掘削用の鋼管ケーシング１２と鋼管１とを共に回転圧入機２で回転させることで行なうが、図３に示すように、掘削用の鋼管ケーシング１２と鋼管１とにそれぞれトルク伝達キー１３ａ，１３ｂを形成し、これらのトルク伝達キー１３ａ，１３ｂを噛み合わせることで相互にとも回り可能とする。
【００３６】
図示の例では、掘削用の鋼管ケーシング１２は外側に、鋼管１は内側に位置し、掘削用の鋼管ケーシング１２に設けるトルク伝達キー１３ａは間隔を存して設け、鋼管１に設けるトルク伝達キー１３ｂはこのトルク伝達キー１３ａ間に遊嵌する凸部をもってなり、掘削用の鋼管ケーシング１２を回転圧入機２で回転させる場合にはトルク伝達キー１３ａとトルク伝達キー１３ｂとの係合がえられ、小さく回転させる場合はトルク伝達キー１３ｂはトルク伝達キー１３ａに係合しない。
【００３７】
鋼管１の圧入後、掘削用の鋼管ケーシング１２は鋼管１を残してこれを回収する。この場合には、掘削用の鋼管ケーシング１２は小さく揺動させ、鋼管１は回転させずに、掘削用の鋼管ケーシング１２のみを引き上げる。
【００３８】
また、掘削用の鋼管ケーシング１２の先端の掘削刃１１は、その一部を鋼管１の先端部まで内側に突き出る可変掘削刃１１ａとし、図５に示すように、掘削時には鋼管１の先端直下を掘削できるように屈曲させ（同図ａ）、収納引上げ時にはこれを引っ込めて（同図ｂ）、鋼管１に当たらないようにする。
【００３９】
前記可変掘削刃１１ａを可変できる機構としては、可変掘削刃１１ａは上端を掘削用の鋼管ケーシング１２の内方へ向けて屈折させて操作片１４として形成し、該操作片１４とその下の本体部との境をピン１６で止めて回動自在とし、これに対して鋼管１の先端の外側には突起状のカム１５を設け、このカム１５が操作片１４とその下の本体部とに当接できるようにする。
【００４０】
このようにして、掘削時には図５（ａ）に示すように、鋼管１の先端のカム１５が可変掘削刃１１ａの操作片１４に当たり、これにより、ピン１６を中心として可変掘削刃１１ａの本体部は掘削用の鋼管ケーシング１２の内方へ向けて傾斜する。
【００４１】
また、引上げ時には、図５（ｂ）に示すように、前記可変掘削刃１１ａの操作片１４に当たっていた鋼管１の先端のカム１５が可変掘削刃１１ａの本体部に当たり、傾斜していた本体部を直状に推し戻すので、該可変掘削刃１１ａが鋼管１に当たることなく、引上げを行なうことができる。
【００４２】
なお、図４に示すように、掘削用の鋼管ケーシング１２の先端の掘削刃１１は、前記可変掘削刃１１ａ以外の固定の掘削刃では、その刃の向きや位置で土砂を外側に排出する外刃αと、内側に排出する内刃βとがあるが、可変掘削刃１１ａはこの内刃βと同様の刃の向きとすれば、掘削用の鋼管ケーシング１２の回転トルクにより自動的に掘削用の鋼管ケーシング１２の内方へ出ていくようになる。また、これら前記可変掘削刃１１ａ以外の固定の掘削刃はその長さを可変掘削刃１１ａよりも長くして、掘削負荷を可変掘削刃１１ａよりも先に受けるようにする。これにより、可変掘削刃１１ａが直接受ける負荷を少なくして、破損し難いものとすることができる。
【００４３】
図１３、図１４は本発明の第２実施形態を示すもので、鋼管１を掘削用の鋼管ケーシング１２に沿わせて地盤に圧入するに際して、鋼管１を外側に、掘削用の鋼管ケーシング１２を内側にした。
【００４４】
掘削用の鋼管ケーシング１２の先端に設ける掘削刃１１は、その一部を鋼管１の先端部まで外側に突き出る可変掘削刃１１ａとした。
【００４５】
掘削時および回収時の動さを図１５に示すが、前記第１実施形態での図５と同様なので、詳細説明は省略する。
【００４６】
また、この第２実施形態でも、図６、図７、図１２に示す到達用窓孔４を形成し、蓋５を施すことは可能である。その場合は、蓋５はカム１５の突出長に収まる薄いものであることが望ましい。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の立坑構築方法は、安全かつ迅速に施工でき、また、グラウト等の補助工法も必要なく、簡易な施工が可能で、しかも、剛性が強く、安全性の高い立坑が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の立坑構築方法の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】この発明の立坑構築方法の第１実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】トルク伝達キーの横断平面図である。
【図４】掘削刃設置を示す底面図である。
【図５】第１実施形態における可動掘削刃の変化を示す説明図である。
【図６】圧入した鋼管の縦断側面図である。
【図７】圧入した鋼管の横断平面図である。
【図８】圧入した鋼管に導管を設けた状態の縦断側面図である。
【図９】圧入した鋼管に導管を設けた状態の横断平面図である。
【図１０】圧入した鋼管に設けた導管に推進管が到達した状態の縦断側面図である。
【図１１】圧入した鋼管に設けた導管に推進管が到達した状態の横断平面図である。
【図１２】鋼管に設けた到達用窓孔と蓋を示す部分平面図である。
【図１３】この発明の立坑構築方法の第２実施形態を示す側面図である。
【図１４】この発明の立坑構築方法の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図１５】第２実施形態における可動掘削刃の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１…鋼管２…回転圧入機
２ａ…レベルジャッキ２ｂ…ベースフレーム
２ｃ…昇降シリンダ２ｄ…昇降テーブル
２ｅ…保持環２ｆ…チャック装置
２ｇ…油圧モータ２ｈ…チャック用シリンダ
２ｉ…ベアリング
３…立坑３ａ…坑壁
４…到達用窓孔５…蓋
６…ボルト７…リングプレート
８…導管８ａ…蓋
９…推進管９ａ…推進掘削機
１０…薬液防護工１１…掘削刃
１１ａ…可変掘削刃１２…掘削用の鋼管ケーシング
１３ａ、１３ｂ…トルク伝達キー１４…操作片
１５…カム１６…ピン

Claims

鋼管を回転圧入機で地盤に圧入し、この鋼管を坑壁として立坑を構築することを特徴とする立坑構築方法。
鋼管は、到達用窓孔を形成し、ここに施蓋して所定深度まで圧入する請求項１記載の立坑構築方法。
鋼管は、先端に掘削刃を設けた掘削用の鋼管ケーシングに沿わせ、この掘削用の鋼管ケーシングと共に地盤に圧入し、掘削用の鋼管ケーシングは鋼管を残してこれを回収する請求項１または請求項２記載の立坑構築方法。
掘削用の鋼管ケーシングは、坑壁となる鋼管の内側に沿わせ、その先端に坑壁となる鋼管の先端部まで外側に突き出る可変掘削刃を設け、回収時にはこの可変掘削刃を収納する請求項３に記載の立坑構築方法。
掘削用の鋼管ケーシングは、坑壁となる鋼管の外側に沿わせ、その先端に坑壁となる鋼管の先端部まで内側に突き出る可変掘削刃を設け、回収時にはこの可変掘削刃を収納する請求項３に記載の立坑構築方法。
到達用窓孔を介して鋼管内部から導管を地盤中に突出させ、ここに推進管先頭を受け入れ、導管と推進管との間に薬注防護を施す請求項２記載の立坑構築方法。