JP2006233683A

JP2006233683A - Ｐｃルーフ桁とその圧入工法および、ｐｃルーフ桁を用いた路盤下横断構造物

Info

Publication number: JP2006233683A
Application number: JP2005052971A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Kiyohara; 勝司清原; Keisuke Ito; 恵介伊藤
Original assignee: NIPPON KEEMOO KOJI KK; Oriental Construction Co
Current assignee: NIPPON KEEMOO KOJI KK; Oriental Construction Co
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP4455370B2

Abstract

【課題】路盤下横断構造物に中間壁を設ける場合に合理的な構造とし、かつ合理的な施工方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
ＰＣルーフ桁本体の両側部に一対の継手金物を有し、かつ、ＰＣルーフ桁本体の部材長手方向に連通する中空部を有するＰＣルーフ桁において、部材長手方向に連通する中空部１６が間隔をおいて平行に複数設けられ、隣り合う中空部１６間の隔壁部は、構造上の内蔵桁２０とされていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレストレストコンクリートルーフ桁（以下、ＰＣルーフ桁という）とその圧入工法および、ＰＣルーフ桁を用いた路盤下横断構造物に関するものである。

鉄道や道路または既設建物の下側にこれらを横断する地中構造物（路盤下横断構造物ともいう）を構築するにあたり、地上構造物の側方に仮設した発進立坑に高さ調節可能な架台を介して推進機を設置し、その前部に中空部を有するＰＣルーフ桁を配置し、前記の中空部にスクリュウオーガを嵌挿させた状態でＰＣルーフ桁を装着する。そして、スクリュウオーガで掘削しながら前記推進機を作動して発進立坑側から到達立坑に向かってＰＣルーフ桁を圧入し、同時に隣り合うＰＣルーフ桁間は、該ＰＣルーフ桁に設けた継手金物を互いに係合させることにより、地中構造物の天井部や床部や側部となる壁を作り、その内部を掘削排土して地中構造物を築造する工法が知られている。また、角形鋼管（先導管）をその内部を掘削しながら発進立坑側から到達立坑に到達するまで先行して推進させ、その後に角形鋼管を到達立坑から押し出しながらＰＣルーフ桁を圧入する角形鋼管先行後推進置換工法がある。

図７、図８には、枠形の四角形断面の地下構造物を築造した例が示されている。この路盤下横断構造物１では、天井部２の壁を構成する、前後方向に延長した複数のＰＣルーフ桁３と、床部４を構成する、前後方向に延長した複数のＰＣルーフ桁３と、側壁部９を構成する前後方向に延長した複数のＰＣルーフ桁３のそれぞれの交差部（四角形壁の角部）に中空の角部鋼製箱桁５を配置し、各ＰＣルーフ桁３と、角部鋼製箱桁５内においてＰＣルーフ桁３に対向する側に設けた側板６と、その側板６の内面に配置された定着金具７とにわたって、ＰＣルーフ桁３に配設のシース１９に横締めＰＣ鋼材８および１０を挿通して横締めし、さらに、角部鋼製箱桁５の内部に補強鉄筋（図示せず）を配置し、角部鋼製箱桁５内に経時硬化性材１１を充填して路盤下横断構造物１が構成されている。また、各ＰＣルーフ桁３の対向する両側部にはＬ形のガイド金具兼用の継手金物１２が設けられていて、上下方向または横方向に隣り合うＰＣルーフ桁３は、この一対の継手金物１２を係合することにより、隣り合うＰＣルーフ桁３がずれないように連結される。また、継手金物１２は、ＰＣルーフ桁３の圧入時にはそのガイドとなる。隣り合うＰＣルーフ桁３の目地部には無収縮モルタルなど経時硬化性の目地材１３が充填されている。

また、図８に示すように四角形断面の地下構造物１における側壁部９間のスパンが大きくなると、地下構造物の天井部２と床部４における横に並列接合したＰＣルーフ桁３の間に中間壁（中間支柱）１４を設けて、天井部２の鉛直荷重を中間壁１４で支持させて築造することがあるが、この場合、ＰＣルーフ桁３の中空部１６の部位は強度的に弱いので、中間壁（中間支柱）１４がこの中空部１６にこないように天井部２と床部４のＰＣルーフ桁３を割り付けすることが必要である。

すなわち、矩形断面のエレメントであるＰＣルーフ桁３は、地上構造物の側方に開削した発進立坑から到達立坑に向けて地中を推進させるもので、一般にスクリュウオーガで地盤を掘削し掘削土砂を後方に排斥しながらＰＣルーフ桁３を後から押してに圧入される。このためＰＣルーフ桁３は、図１（ｂ）に示すように、該桁の中央部に、部材長手方向に連通した一つの中空部１６を設けてあり、また、対向する両側に一対の断面Ｌ字型のガイド兼用の継手金物１２を有している。

既述したが、ＰＣルーフ桁の圧入工法には直接推進工法と角形鋼管先行後推進置換工法がある。直接推進工法は、中空部を有する先導管の後部にＰＣルーフ桁３を後続させて直接推進させる。また、角形鋼管先行後推進置換工法では、複数本の角形鋼管を先行して推進させ、その後にＰＣルーフ桁３を後続させて角形鋼管と置き換えるように推進させる工法である。前記の各工法によりＰＣルーフ桁３を横方向または上下方向に多数並列して並べて圧入すると共に、各ＰＣルーフ桁３の継手金物１２の相互を係合させて図８のような四角形断面の壁枠を構築し、その内部を掘削して路盤下横断構造物１が構築される。なお、この種の従来技術としては、特許文献１〜７がある。

特開昭５７-１００２３１号公報特開昭６１-９５１９９号公報特開昭６２-１１７９９０号公報特開平１-１０２１９７号公報特開平３-１５６０９５号公報特開平５-１７１８８８号公報特開平６-３０７１８３号公報

路盤下横断構造物を築造する際に用いられる従来のＰＣルーフ桁は、一つの中空部（中空ボイド）を有する矩形断面のＰＣルーフ桁本体の両側に一対のガイド金具兼用の継手金物を取り付けたエレメントであり（図１ｂ）、これを直接推進工法もしくは角形鋼管先行後推進置換推進工法にて施工を行う。この工法はＰＣルーフ桁を傷めることがなく、また、中掘りした後を圧入させること、およびガイド兼用の継手金物を介して先行して圧入した隣のＰＣルーフ桁と係合していることで後から押すだけで安定して圧入でき、施工時の手間がかからない工法であるが、次の問題点があった。

すなわち、図７に示すように、四角形断面の路盤下横断構造物における側壁部間のスパンが大きくなると中間壁（中間支柱）を設けて天井部のＰＣルーフ桁を支持させて築造することが必要であり、この場合、ＰＣルーフ桁の中空部の部位は上下方向の力に強度的に弱いから、この中空部の部位を避けてＰＣルーフ桁の継ぎ目部で支えることになる。しかし、この継ぎ目部に中間壁の上下端面が位置するように天井部と床部のＰＣルーフ桁を割り付けるのは困難な作業であり、このため、一つの中空部を有する従来のＰＣルーフ桁を用いると、不経済な構造計画となってしまう。

また、一つの中空部を設けたＰＣルーフ桁は１本ごとに圧入施工するため、多数回の推進サイクルや、先行して推進した角形鋼管からＰＣルーフ桁への置き換え施工サイクルを多数回必要とし、これらの施工手間の合理化の改善が望まれていた。

そこで、本発明は、前記の課題を解決する方法として、複数の中空部を有する桁構造とし、これを１つのエレメントとしたＰＣルーフ桁を創案すると共に、このＰＣルーフ桁を用いた合理的な構造の路盤下横断構造物と、角形鋼管先行後推進置換工法で施工するに際し、ＰＣルーフ桁の推進サイクルあるいは角形鋼管との置き換え施工サイクルを大幅に短縮することを可能としたものである。

前記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成する。

第１発明の並列する複数の中空部を有するＰＣルーフ桁においては、ＰＣルーフ桁本体の両側部に一対の継手金物を有し、かつ、ＰＣルーフ桁本体の部材長手方向に連続する中空部を有するＰＣルーフ桁において、部材長手方向に連通する中空部が間隔をおいて平行に複数設けられ、隣り合う中空部間の隔壁は、構造用の内蔵桁とされていることを特徴とする。

第２発明の路盤下横断構造物においては、路盤下地盤を横断するように圧入された天井部の複数のＰＣルーフ桁と、床部の複数のＰＣルーフ桁とを備えた路盤下横断構造物において、少なくとも天井部と床部と間に設けた中間壁の上下方向の端部は、天井部に設けた第１の発明における並列する複数の中空部を有するＰＣルーフ桁における構造用の内蔵桁と、床部に設けた第１の発明に記載のＰＣルーフ桁における構造用の内蔵桁との間に介在されるように設けられていることを特徴とする。

第３発明のＰＣルーフ桁の圧入工法においては、角形鋼管をその中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部にわたって先行して圧入した後、前記角形鋼管に後続するＰＣルーフ桁の押圧によって、該角形鋼管を到達部から押し出しながらＰＣルーフ桁を地盤に圧入するＰＣルーフ桁の圧入工法において、複数の角形鋼管を、それぞれの中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部わたって順次先行して圧入し並列に配置した後、この複数の角形鋼管に第１の発明に記載のＰＣルーフ桁を後続させ、該ＰＣルーフ桁の押圧によって複数の角形鋼管を同時に到達部から押し出しながら該ＰＣルーフ桁を地盤に圧入することを特徴とする。

本発明のＰＣルーフ桁は、従来の複数のＰＣルーフ桁を並列に一体化したごとき構造であり、部材長手方向に連通する中空部が間隔をおいて平行に複数設けられ、隣り合う中空部間の隔壁は、構造用の内蔵桁とされていて、横幅も拡がっているので、中間壁（支柱）は、割り付けが困難なＰＣルーフ桁の継ぎ目部を回避して、ＰＣルーフ桁の幅方向の範囲内において、中空部の隔壁部からなる構造用内蔵桁の部位に中間壁（支柱）の上下端が位置するように割り付けが可能であるので、従来の一つの中空部を有するＰＣルーフ桁に比べて、その割り付け作業が容易で施工作業が合理化され、経済的な構造計画を達成でき、さらに路盤下横断構造物の強度も向上する。

また本発明は、複数本の角形鋼管を順次先行して推進した後に、複数の中空部を有するＰＣルーフ桁で前記複数の角形鋼管を同時に押して到達立坑側から押し出しながら置き換えるので、従来のＰＣルーフ桁の複数本分を一度に置換でき、従来に比べて置換施工サイクルを数分の１に短縮できる。さらに本発明のＰＣルーフ桁は、従来のＰＣルーフ桁の複数本分に相当するので、桁の両側部に配設する継手金物が少なくとも一組以上不要となり、隣り合うＰＣルーフ桁の目地部を処理するための目地部工をほぼ半減でき施工工程を簡易化できる。さらに、ＰＣルーフ桁の製作時の型枠も底板のみを拡幅するだけでよく、側枠は従来のまま転用できるので、この点でも経済的である。なお、本発明は、中間壁（支柱）がない路盤下横断構造物にも適用できる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６を参照して説明する。

本発明の特徴はＰＣルーフ桁の構造と、このＰＣルーフ桁を用いた中間壁（中間支柱）を有する路盤下横断構造物と、このＰＣルーフ桁の地中への圧入施工法にある。

図１（ａ）は本発明に係るＰＣルーフ桁１７を示し、ＰＣルーフ桁本体１７ａの両側部に一対の断面Ｌ形のガイド金具を兼用する継手金物１２を有し、かつ、ＰＣルーフ桁本体１７ａの部材長手方向に連通する２つの中空部１６が間隔をおいて平行に設けられ、隣り合う２つの中空部１６間の隔壁部は、部材長手方向に連続し、構造用の内蔵桁２０とされている。前記の内蔵桁２０は、中間壁（中間支柱）を有する路盤下横断構造物の中間壁（中間支柱）を支承する構造用の支承壁として機能する内蔵桁である点に特徴がある。

なおＰＣルーフ桁に３つ以上の中空部を設けもよく、この場合は複数の中空部の間に複数の内蔵桁が構成される。

図２、図３には、本発明のＰＣルーフ桁１７を用いて築造した実施形態１に係る路盤下横断構造物２１を示す。この路盤下横断構造物２１では、２つの中空部１６を有するＰＣルーフ桁１７によって天井部２３と底部２４と側壁部２５からなる四角形断面の壁枠が築造されている。また、両側壁部２５の間において、天井部２３と底部２４との間に中間壁（中間支柱）１４が設けられている。この中間壁（中間支柱）１４は、側壁部間のスパンが比較的大きくて天井部２３の中間部の荷重を支える場合などに設けられる。

ＰＣルーフ桁には、一般にスクリュウオーガによる中掘り推進工法を適用できるように中空部１６が設けられている。しかし、中空部１６は強度的に弱いので、従来では路盤下横断構造物２１に中間壁１４を構築する場合は、ＰＣルーフ桁３の中空部１６が外れた位置、つまり、隣り合うＰＣルーフ桁３の継ぎ目部１５が中間壁の端面内に位置するように配置することが必要であるが、単体部材である左右両側の２つのＰＣルーフ桁３はずれ動きやすく、したがって、継ぎ目部１５の位置が定まりにくく、従来のＰＣルーフ桁３では天井部２と床部４に位置決めしながら配設する際の、左右方向の各ＰＣルーフ桁３の割り付けが難しかった。

本発明の実施形態１に係るＰＣルーフ桁１７では、桁同士の継ぎ目部１５および、中空部１６の部位を回避し、複数の中空部１６の間に形成された構造用の内蔵桁２０を中間壁１４の端面内に位置させることで、該ＰＣルーフ桁１７の強度を確保して中間壁１４に接合できる。なお、内蔵桁２０の強度は前記中間壁１４の強度と同等以上の圧縮支持力を発揮させる高強度コンクリートであると前記壁厚寸法を薄くすることができる。なお、ＰＣルーフ桁１７はプレキャストプレストレストコンクリート製であり、部材断面内に埋め込み配置されているＰＣ鋼材等は省略した。

つまり、内蔵桁２０は単体部材であるＰＣルーフ桁１７の一部であるから、このＰＣルーフ桁１７を位置決めすることで、容易確実に内蔵桁２０を中間壁１４の端面内に位置させることができる。したがって、実施形態１では、天井部２３と床部２４にＰＣルーフ桁１７を位置決めしながら該ＰＣルーフ桁１７の左右方向の割り付けが容易となる。１８は、割り付け調整用の場所打ちコンクリートブロックである。なお、ＰＣルーフ桁１７の継ぎ目部１５を一対のガイド金具を兼ねる継手金物１２で係合させること、継ぎ目部１５に目地材１３を充填すること、天井部２３と側壁部２５と床部２４が交差する部位に角部鋼製箱桁５を設け、横締めＰＣ鋼材８、１０で結合すること、角部鋼製箱桁５内に補強鉄筋を配筋し、経時硬化性材１１を充填することは従来と同様である。

図４は、本発明のＰＣルーフ桁１７を用いて築造した実施形態２に係る路盤下横断構造物２１ａを示す。この路盤下横断構造物２１ａでは、本発明のＰＣルーフ桁１７と従来構造のＰＣルーフ桁３を組み合わせることによって天井部２３と底部２４と側壁部２５からなる矩形断面の壁枠が構築され、実施形態１と同様に両側壁部２５の間において、天井部２３と底部２４との間に中間壁（中間支柱）１４が設けられている。

実施形態２においては、本発明のＰＣルーフ桁１７と従来のＰＣルーフ桁３を組み合わせて壁を構築しており、天井部２３および床部２４を構成するＰＣルーフ桁１７、３のうち、少なくとも中間壁（中間支柱）１４の上部と下部の位置には、本発明に係る複数の中空部１６を有したＰＣルーフ桁１７がくるように配設してあり、かつ、実施形態１と同様に、中間壁１４の上部と下部の端面内にＰＣルーフ桁１７における構造用の内蔵桁２０が位置するように設けてある。中間壁（中間支柱）１４の下端を支える床部２４のＰＣルーフ桁１７の複数の中空部１６には、図４のように経時硬化性の充填材２６を充填し、上方からの荷重に対して一層強度を確保できる構造としてもよい。その他の構造は実施形態１と同じである。

実施形態２によっても実施形態１と同様の作用効果が奏される。すなわち、従来は、天井部２および床部４のＰＣルーフ桁３の中空部１６を避けて、継ぎ目部１５に中間壁１４を配置していたため、左右方向のＰＣルーフ桁３の割り付けが難しかったが、実施形態２では、ＰＣルーフ桁１７の継ぎ目部１５ではなく、中空部１６間に形成された構造用の内蔵桁２０を中間壁１４の端面内に位置させることで、ＰＣルーフ桁１７の強度を確保して中間壁１４に接合できる。そして、内蔵桁２０は単体部材であるＰＣルーフ桁１７の一部であるから、ＰＣルーフ桁１７を位置決めし、従来のＰＣルーフ桁３と組み合わせて圧入することで、容易確実にＰＣルーフ桁１７の内蔵桁２０を中間壁１４の端面内に位置させることができ、天井部２３と床部２４における各ＰＣルーフ桁１７の割り付けが容易となる。

実施形態１、２において、ＰＣルーフ桁１７は、従来の角形鋼管先行後推進置換工法で効率的に圧入できる。図５〜図６によって説明すると、角形鋼管２７は先端に刃口２７ａを有すると共に、先端部内側にテーパー状の斜面２７ｂが設けられている。角形鋼管２７の中空部２８を通してスクリュウオーガ２９を挿通し、これらを発進立坑３０に装備した推進機３１に連結し、スクリュウオーガ２９により角形鋼管２７の先端の地盤を掘削し、掘削土を中空部２８を通して排出しながら、同時に推進機３１の作動により所要数の角形鋼管２７を先行して推進させ、隣接する角形鋼管２７の継手金物３２と係合させながら築造予定構造物の輪郭に沿わせて、かつ、本発明に係るＰＣルーフ桁１７と同じ幅の本数以上の角形鋼管２７を発進立坑３０から到達立坑まで順次推進させる。

その後、この複数本の角形鋼管２７の後端部に一つのＰＣルーフ桁１７の先端部を嵌合して接合し、発進立坑３０の側で推進機３１によりＰＣルーフ桁１７の後端部を押圧し、角形鋼管２７を到達側立坑３３から押し出しながら、発進立坑３０から到達側立坑の全長に渡りＰＣルーフ桁１７を圧入することで、角形鋼管２７とＰＣルーフ桁１７の置き換え作業が終了する。

ＰＣルーフ桁１７の圧入に際しては、ガイド金具を兼用する継手金物１２を係合させながら安定した状態で圧入し、かつ、推進した角形鋼管２７を比較的に少ない推進力で押し出しながら、この角形鋼管２７に後続して確実に圧入できる。しかも、本発明ではＰＣルーフ桁１７が、従来のＰＣルーフ桁の複数本分に相当するので、従来の複数本分のＰＣルーフ桁を一度に置き換えでき、従来に比べて置き換え施工サイクルを１／２から数分の１に（すなわち中空部の数に応じて）短縮できる。

また、ＰＣルーフ桁の圧入工法は、角形鋼管２７をその中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部にわたって先行して圧入した後、前記角形鋼管２７に後続するＰＣルーフ桁の押圧によって、該角形鋼管２７を到達部から押し出しながらＰＣルーフ桁を地盤に圧入する従来公知のＰＣルーフ桁の圧入工法を使用でき、その場合において、複数の角形鋼管２７を、それぞれの中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部わたって順次先行して圧入し並列に配置した後、この複数の角形鋼管２７に本願発明のＰＣルーフ桁１７を後続させ、該ＰＣルーフ桁１７の押圧によって複数の角形鋼管２７を同時に到達部から押し出しながら該ＰＣルーフ桁１７を地盤に圧入するようにすればよい。

前記のように、ＰＣルーフ桁１７を角形鋼管２７と置き換えながら圧入するが、従来の２本分のＰＣルーフ桁に相当する本発明の１本のＰＣルーフ桁１７を圧入できる。したがって、ＰＣルーフ桁１７の使用により、従来に比べて置換施工サイクルを１／２に短縮できる。

さらに、本発明のＰＣルーフ桁１７は、桁の両側部に配設する継手金物１２が一組以上不要となり、さらに、隣り合うＰＣルーフ桁１７の継ぎ目部１５を処理するための目地部工をほぼ半減でき、施工工程を簡易化できる。さらに、ＰＣルーフ桁１７の製作時の型枠も底板のみを拡幅するだけでよく、側枠は従来のまま転用できるので、この点でも経済的である。なお、本発明は、中間壁（支柱）がない路盤下横断構造物にも適用できる。

（ａ）は、本発明に係るＰＣルーフ桁の斜視図、（ｂ）は従来のＰＣルーフ桁の斜視図である。本発明の実施形態１に係る路盤下横断構造物の正面説明図である。図２の一部を拡大して示す断面図である。本発明の実施形態２に係る路盤下横断構造物の正面説明図である。（ａ）は、本発明のＰＣルーフ桁を角形鋼管との置き換え推進工法にて施工を行う態様を示す斜視図、（ｂ）は、地中に圧入されるＰＣルーフ桁を示す断面説明図である。（ａ）は、置き換え推進工法において角形鋼管を圧入している状態の縦断面説明図、（ｂ）は、角形鋼管の後端をＰＣルーフ桁で押圧推進し置き換えている状態の縦断面説明図である。従来の路盤下横断構造物の正面説明図である。図７の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１路盤下横断構造物
２天井部
３ＰＣルーフ桁
４床部
５角部鋼製箱桁
６側板
７定着金具
８横締めＰＣ鋼棒
９側壁部
１０横締めＰＣ鋼棒
１１経時硬化性材料
１２継手金物
１３目地材
１４中間壁（中間支柱）
１５継ぎ目部
１６中空部
１７ＰＣルーフ桁
１７ａＰＣルーフ桁本体
１８割り付け調整用場所打ちコンクリートブロック
１９シース
２０内蔵桁
２１路盤下横断構造物
２１ａ路盤下横断構造物
２３天井部
２４床部
２５側壁部
２６充填材
２７角形鋼管
２７ａ刃口
２７ｂ斜面
２８中空部
２９スクリュウオーガ
３０発進立坑
３１推進機
３２継手金物

Claims

ＰＣルーフ桁本体の両側部に一対の継手金物を有し、かつ、ＰＣルーフ桁本体の部材長手方向に連続する中空部を有するＰＣルーフ桁において、部材長手方向に連通する中空部が間隔をおいて平行に複数設けられ、隣り合う中空部間の隔壁は、構造用の内蔵桁とされていることを特徴とする並列する複数の中空部を有するＰＣルーフ桁。
路盤下地盤を横断するように圧入された天井部の複数のＰＣルーフ桁と、床部の複数のＰＣルーフ桁とを備えた路盤下横断構造物において、少なくとも天井部と床部と間に設けた中間壁の上下方向の端部は、天井部に設けた請求項１における並列する複数の中空部を有するＰＣルーフ桁における構造用の内蔵桁と、床部に設けた請求項１に記載のＰＣルーフ桁における構造用の内蔵桁との間に介在されるように設けられていることを特徴とする路盤下横断構造物。
角形鋼管をその中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部にわたって先行して圧入した後、前記角形鋼管に後続するＰＣルーフ桁の押圧によって、該角形鋼管を到達部から押し出しながらＰＣルーフ桁を地盤に圧入するＰＣルーフ桁の圧入工法において、複数の角形鋼管を、それぞれの中空部を通して掘削土砂を排土しながら発進部から到達部わたって順次先行して圧入し並列に配置した後、この複数の角形鋼管に請求項１に記載のＰＣルーフ桁を後続させ、該ＰＣルーフ桁の押圧によって複数の角形鋼管を同時に到達部から押し出しながら該ＰＣルーフ桁を地盤に圧入することを特徴とするＰＣルーフ桁の圧入工法。