JP2007277889A - 地中構造物の先受け装置及び先受け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先受け部材の大型化を招くことなく、先受け部材を容易に挿入することができると共に、先受け部材の方向制御性を向上させることができる先受け装置及び先受け方法を提供する。
【解決手段】地中構造物を構築する際に、先受け部材４を上記地中構造物構築箇所の地山２に挿入し、その先受け部材４により上方荷重を支持する地中構造物の先受け装置において、地山２を切削するために、先受け部材４の前端部に、その後方からワイヤソー５を架け渡して設け、先受け部材４の後方に、先受け部材４を前方に押し出すための押し出し手段６を設けると共に、ワイヤソー５を駆動させるためのワイヤソー駆動手段７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中構造物を構築する際に、先受け部材を地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持する地中構造物の先受け装置及び先受け方法に関する。

鉄道や道路等の下に立体交差させて設けられるアンダーパスやトンネル等の地中構造物を構築する場合、例えば図９に示すように、パイプ状（管状）、箱状或いは板状の先受け部材８１（図示例では、板状）を先に地中構造物構築箇所の地山８２に挿入し、その先受け部材８１により上方荷重を支持する工法（先受け工法）が多く提案されている。

なお、特許文献１には、構築する地中構造物の外周に相当する地中箇所をワイヤソー或いはチェーンソー等の可撓性切削具で切断し、切断箇所に土留部材及び構造部材を挿入し、これら部材で囲む内部を掘削して地中構造物を構築する地中構造物の構築方法が記載されている。

また、特許文献２には、地盤の両側開削面のそれぞれに土留壁を配置し、ワイヤの一端を一方の土留壁の適当高さ位置に定着すると共に、ワイヤの他端を地盤の地表面に導出し、ワイヤの他端を他方の土留壁の適当高さ位置から引き出し、ワイヤに適度な張力をかけつつ往復運動させることにより、ワイヤによって地盤を切り裂きつつ地盤内部に順次埋め込ませて、そのワイヤを両土留壁間に直線状に位置させるようにした土留アンカーの設置方法が記載されている。

特開２００４−２２５３４４号公報 特開平５−３３９９４５号公報

ところで、上記のような先受け部材はその前端部にカッタ等の切削手段を設置しにくく、先受け部材を挿入する距離が長いと先受け部材の挿入に要する力が増大するという課題があった。

また、地山に硬い礫や杭等の障害物が存在すると、先受け部材を挿入することができなかったり、先受け部材の方向制御性が悪くなったりするという課題があった。

ところで、先受け部材の前端部に回転カッタ等を設ければ、この回転カッタ等により礫や杭等の障害物を切削することが可能となる。したがって、先受け部材の前端部に回転カッタ等を設ければ、先受け部材を容易に挿入することが可能となると共に、先受け部材の方向制御性を向上させることが可能となる。しかしながら、先受け部材の前端部に回転カッタ等を設けると、先受け部材が大きくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、先受け部材の大型化を招くことなく、先受け部材を容易に挿入することができると共に、先受け部材の方向制御性を向上させることができる先受け装置及び先受け方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、地中構造物を構築する際に、先受け部材を上記地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持する地中構造物の先受け装置において、地山を切削するために、上記先受け部材の前端部に、その後方からワイヤソーを架け渡して設け、上記先受け部材の後方に、上記先受け部材を前方に押し出すための押し出し手段を設けると共に、上記ワイヤソーを駆動させるためのワイヤソー駆動手段を設けたものである。

ここで、上記ワイヤソーが、循環可能に設けられ、上記ワイヤソー駆動手段が、上記ワイヤソーを循環駆動させるものであっても良い。

また、上記先受け部材の前端部に、上記ワイヤソーを架けるためのシーブを設けても良い。

また、上記シーブの外周に、地山を切削するためのカッタビットを設けても良い。

また、上記先受け部材に、上記先受け部材の前端部から後方に延出させてワイヤを設け、該ワイヤを後方へと引くことで、上記地山に挿入された上記先受け部材の進行方向を修正するようにしても良い。

また、上記先受け部材に、上記先受け部材の変形を防止するための補強部材を設けても良い。

また本発明は、地中構造物を構築する際に、先受け部材を上記地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持する地中構造物の先受け方法において、上記先受け部材の前端部に、その後方からワイヤソーを架け渡し、そのワイヤソーを駆動させた状態で、上記先受け部材を前方に押して上記地山に挿入するものである。

ここで、上記先受け部材に、その先受け部材の前端部から後方に延出させてワイヤを予め取り付けておき、そのワイヤを後方へと引くことで、上記地山に挿入された上記先受け部材の進行方向を修正するようにしても良い。

本発明によれば、先受け部材の大型化を招くことなく、先受け部材を容易に挿入することができると共に、先受け部材の方向制御性を向上させることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態の先受け装置は、地中構造物を構築する際に、先受け部材を地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持するためのものである。

本実施形態では、鉄道や道路等の下に立体交差させてアンダーパス（くぐり抜け道路）等の地中構造物を構築する場合について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る先受け装置の概略図である。

図１において、１は鉄道や道路等を示し、２は鉄道や道路等１の下方に位置する地中構造物構築箇所の地山を示し、３は地山２の後方に設けられた立坑を示す。

図１に示すように、本実施形態の先受け装置は、第一先受け部材４と、第一先受け部材４の前端部にその後方（図１中の右側）から架け渡して循環可能に設けられ、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するためのワイヤソー５と、第一先受け部材４の後方に配置され、第一先受け部材４を前方（図１中の左側）に押し出して、第一先受け部材４を地山２に挿入するための押し出し手段６と、第一先受け部材４の後方に配置され、ワイヤソー５に所定の張力（テンション）をかけつつ、ワイヤソー５を循環駆動させるためのワイヤソー駆動手段７とを備えている。

図３に示すように、第一先受け部材４は、板状に形成された先受け部材本体８を有している。本実施形態では、先受け部材本体８は、一対の薄板９（例えば、鉄板や鋼板等）と、一対の薄板９間に設けられたスペーサ１０とから構成されている。

先受け部材本体８の前端部には、後述するシーブ（滑車）１１を収容するための凹部１２が形成されている。本実施形態では、凹部１２は、一対の薄板９をその前端面がスペーサ１０の前端面よりも前方に位置するように配置することで形成される（図３（ｂ）及び図３（ｄ）参照）。

先受け部材本体８の両側部には、ワイヤソー５を挿通して、ワイヤソー５をガイドするための溝１３が形成されている。本実施形態では、溝１３は、一対の薄板９をその両側面がスペーサ１０の両側面よりも幅方向（図３（ａ）から図３（ｃ）中の上下方向）の外側に位置するように配置することで形成される（図３（ｂ）及び図３（ｃ）参照）。

先受け部材本体８の後端部には、後述する第二先受け部材１４の凸部１５と係合するための凹部１６が形成されている。本実施形態では、凹部１６は、一対の薄板９をその後端面がスペーサ１０の後端面よりも後方に位置するように配置することで形成される（図３（ｂ）及び図３（ｄ）参照）。

先受け部材本体８の前端部に設けられた凹部１２内には、ブラケット１７を介してシーブ１１が回転可能に設けられている。シーブ１１は、ワイヤソー５を架けるためのものであり、先受け部材本体８の厚さ方向（図３（ｄ）中の上下方向）軸廻りに回転可能に設けられる。なお、薄板９とブラケット１７とを、一体（同一面）に設けても良い。

本実施形態では、シーブ１１は、先受け部材本体８の幅方向に所定間隔を隔てて複数（図示例では二つ）設けられている（図３（ｂ）参照）。

本実施形態では、シーブ１１の外周には、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するためのカッタビット（図示せず）が設けられている。例えば、上記のカッタビットは超硬合金等からなる。

図１に示すように、ワイヤソー５は、無端状（エンドレス状）に形成されている。本実施形態では、ワイヤソー５は、後述する反力壁１８に設けられたシーブ１９、２０を介して、第一先受け部材４とワイヤソー駆動手段７との間に架け渡されている。

また、本実施形態では、ワイヤソー５は、第一先受け部材４の外縁に沿って循環されるようになっている。詳しくは、ワイヤソー５は、第一先受け部材４の前端部において先受け部材本体８のシーブ１１に架けられており、先受け部材本体８の前方を通るようになっている（図３（ｂ）参照）。また、ワイヤソー５は、第一先受け部材４の両側部において先受け部材本体８の溝１３に挿通されており、先受け部材本体８の溝１３内を通るようになっている（図３（ｂ）参照）。

ここで、ワイヤソー５は、芯線にビーズをはめ込んだものである。例えば、上記の芯線は鋼等からなり、上記のビーズはダイヤモンド等からなる。

本実施形態の押し出し手段６は、第一先受け部材４の後方であって、立坑３内に配置されたジャッキ（油圧ジャッキ）２１を有している。本実施形態では、反力壁１８から反力をとってジャッキ２１を伸長させることで、第一先受け部材４を前方に押し出すようになっている。本実施形態では、反力壁１８は、鉄道や道路等１とは反対側の立坑３の側面に設けられている。

本実施形態のワイヤソー駆動手段７は、第一先受け部材４の後方であって、立坑３外に前後方向に沿って配置されたレール２２と、レール２２上に配設され、レール２２に沿って前後方向に移動可能な駆動装置本体２３と、駆動装置本体２３上に設けられ、ワイヤソー５を循環駆動させるためのモータ２４とを有している。モータ２４には、ワイヤソー５を架けるためのシーブ２５が連結されている。なお、ワイヤ駆動手段７（レール２２、駆動装置本体２３、モータ２４及びシーブ２５）を立坑３内に配置しても良いのは勿論である。

本実施形態では、モータ２４を駆動させることでワイヤソー５が循環駆動される。また、駆動装置本体２３を第一先受け部材４の移動量に応じて前方に移動させることでワイヤソー５に所定の張力がかけられる。

本実施形態の先受け装置は、第一先受け部材４の後端部に連結可能な第二先受け部材１４を備えている（図５参照）。

図４に示すように、第二先受け部材１４は、板状に形成された先受け部材本体２６を有している。本実施形態では、先受け部材本体２６は、一対の薄板２７（例えば、鉄板や鋼板等）と、一対の薄板２７間に設けられたスペーサ２８とから構成されている。

先受け部材本体２６の前端部には、第一先受け部材４の凹部１６と係合するための凸部１５が形成されている。本実施形態では、凸部１５は、一対の薄板２７をその前端面がスペーサ２８の前端面よりも後方に位置するように配置することで形成される（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）。

先受け部材本体２６の両側部には、ワイヤソー５を挿通して、ワイヤソー５をガイドするための溝２９が形成されている。本実施形態では、溝２９は、一対の薄板２７をその両側面がスペーサ２８の両側面よりも幅方向（図４（ａ）及び図４（ｂ）中の上下方向）の外側に位置するように配置することで形成される（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。

先受け部材本体２６の後端部には、他の第二先受け部材１４の凸部１５と係合するための凹部３０が形成されている。本実施形態では、凹部３０は、一対の薄板２７をその後端面がスペーサ２８の後端面よりも後方に位置するように配置することで形成される（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４の幅方向を構築すべき地中構造物の横方向に向けた状態（つまり、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４を横向きにして使用した状態）で、その第一先受け部材４及び第二先受け部材１４を地山２に挿入するものとする。

なお、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４の幅方向を構築すべき地中構造物の上下方向に向けた状態（つまり、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４を縦向きにして使用した状態）で、その第一先受け部材４及び第二先受け部材１４を地山２に挿入しても良いのは勿論である。

まず、図１に示すように、鉄道や道路等１側の立坑３の側面に、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４の挿入用のエントランス３１を取り付ける。エントランス３１は、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４が挿入される筒状のエントランス本体３２を有している。エントランス本体３２の内周面には、第一先受け部材４及び第二先受け部材１４との隙間をシールするためのエントランスパッキン３３が設けられている。

次いで、第一先受け部材４をエントランス３１のエントランス本体３２に挿入すると共に、ジャッキ２１を第一先受け部材４と反力壁１８との間に配置された台座３４に支持させる。そして、ジャッキ２１により反力壁１８から反力をとって第一先受け部材４を前方に押し出して、第一先受け部材４を地山２に挿入する。

ここで、本実施形態では、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するために、第一先受け部材４の前端部に、その後方からワイヤソー５を架け渡して循環可能に設けている。このようにすることで、ワイヤソー５により第一先受け部材４の前端部が切削状態となり、ワイヤソー５により地山２を切削しつつ第一先受け部材４を挿入することができるため、第一先受け部材４を挿入する距離が長くても第一先受け部材４の挿入に要する力が小さくてすむ。また、ワイヤソー５により第一先受け部材４の前端部が切削状態となり、ワイヤソー５により礫や杭等の障害物を切削しつつ第一先受け部材４を挿入することができるため、地山２に硬い礫や杭等の障害物が存在しても第一先受け部材４の方向制御性が良い。

また、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するワイヤソー５は形状を色々変化させることができるため、第一先受け部材４の外縁に沿って循環させることができ、第一先受け部材４の大型化を招くことはない。

また、本実施形態では、第一先受け部材４の後方であって立坑３内に押し出し手段６を設けると共に、第一先受け部材４の後方であって立坑３外にワイヤソー駆動手段７を設けるようにしたため、これら押し出し手段６及びワイヤソー駆動手段７を第一先受け部材４自体に設ける必要がなく、第一先受け部材４の大型化を招くことはない。

さて、第一先受け部材４を所定距離だけ地山２に挿入した状態（例えば、第一先受け部材４の後端部がエントランス３１の近傍に達した状態）で、ジャッキ２１を一旦停止させる。ついで、図２に示すように、第一先受け部材４の後端部に第二先受け部材１４を連結すると共に、ワイヤソー５の長さを長くする。第二先受け部材１４は、その凸部１５を第一先受け部材４の凹部１６と係合させた状態で、例えばボルトや溶接等により第一先受け部材４に対して固定される（図５参照）。また、ワイヤソー５を長さが長いものに交換する、或いは、ワイヤソー５を継ぎ足すことで、ワイヤソー５の長さを長くする。

しかる後、ジャッキ２１により反力壁１８から反力をとって第一先受け部材４及び第二先受け部材１４を前方に押し出して、第二先受け部材１４を地山２に挿入する。そして、第一先受け部材４を所定距離だけさらに地山２に挿入したら、ジャッキ２１を停止させる。

ワイヤソー５は、その一部分を切断して地山２から引き抜くことで回収することができる。なお、到達側に立坑を設け、その立坑内に少なくとも第一先受け部材４の前端部が達するまで第一先受け部材４を押し出して、到達側の立坑内でシーブ１１及びブラケット１７等を回収するようにしても良い。

このように、第一先受け部材４（或いは第二先受け部材１４）の後端部に第二先受け部材１４を順次連結すると共に、ワイヤソー５の長さを順次長くすることで、構築すべき地中構造物の長手方向長さが比較的長い場合であっても、押し出し手段６のジャッキ２１やワイヤソー駆動手段７のレール２２等のストローク増大を招くことはない。

また、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するワイヤソー５は循環駆動されるものであるため、ワイヤソー５の交換や回収が容易である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、地山２（或いは礫や杭等の障害物）を切削するためのワイヤソー５は形状を色々変化させることができるため、図７に示すように、複数（図示例では二つ）の第一先受け部材４を幅方向に連結することができる。このようにすることで、広範囲に一度に第一先受け部材４の挿入が可能となり、工期短縮を図ることが可能である。

図７においては、第三先受け部材３５を介して、二つの第一先受け部材４を幅方向に連結している。第三先受け部材３５は、後述する凸部３６を第一先受け部材４の溝１３と係合させた状態で、例えばボルトや溶接等により第一先受け部材４に対して固定される。

図６に示すように、第三先受け部材３５は、板状に形成された先受け部材本体３７を有している。本実施形態では、先受け部材本体３７は、一対の薄板３８（例えば、鉄板や鋼板等）と、一対の薄板３８間に設けられたスペーサ３９とから構成されている。

先受け部材本体３７の前端部には、凹部４０が形成されている。本実施形態では、凹部４０は、一対の薄板３８をその前端面がスペーサ３９の前端面よりも前方に位置するように配置することで形成される（図６（ｂ）及び図６（ｃ）参照）。

先受け部材本体３７の両側部には、第一先受け部材４の溝１３と係合するための凸部３６が形成されている。本実施形態では、凸部３６は、一対の薄板３８をその両側面がスペーサ３９の両側面よりも幅方向（図６（ａ）及び図６（ｂ）中の上下方向）の内側に位置するように配置することで形成される（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）。

先受け部材本体３７の後端部には、第二先受け部材１４の凸部１５と係合するための凹部４１が形成されている。本実施形態では、凹部４１は、一対の薄板３８をその後端面がスペーサ３９の後端面よりも後方に位置するように配置することで形成される（図６（ｂ）及び図６（ｃ）参照）。

また、上述の実施形態では、ワイヤソー５が、循環可能に設けられ、ワイヤソー駆動手段７が、ワイヤソー５を循環駆動させるものであるとしたが、これには限定はされない。例えば、ワイヤソー５が、往復可能に設けられ、ワイヤソー駆動手段７が、ワイヤソー５を往復駆動させるものであっても良い。

また、図８に示すように、先受け部材４に、先受け部材４の前端部から後方に延出させて、先受け部材４の進行方向を修正するためのワイヤ（方向修正ワイヤ）４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを設けても良い。

この実施形態では、ワイヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、先受け部材４の厚さ方向両端面（薄板９の厚さ方向外側端面）にそれぞれ、先受け部材４の幅方向に所定間隔を隔てて複数設けられる。各ワイヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄはそれぞれ、その先端が先受け部材４の厚さ方向端面に固定されている。また、各ワイヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄはそれぞれ、先受け部材４の厚さ方向端面（薄板９の厚さ方向外側端面）に取り付けたガイド４３に係合されている。なお、先受け部材４の幅方向に隣接するワイヤ４２ａ、４２ｂ同士又はワイヤ４２ｃ、４２ｄ同士を連結するようにしても良い。

各ワイヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを後方へと適宜引くことで、地山に挿入された先受け部材４の進行方向を修正することができる。先受け部材４を横向きに使用した場合、先受け部材４の幅方向に隣接するワイヤ４２ａ、４２ｂ又はワイヤ４２ｃ、４２ｄを引くことで、先受け部材４の前端部が上方又は下方にそるため、先受け部材４の進行方向を上下方向に修正することができる。また、先受け部材４を縦向きに使用した場合、先受け部材４の幅方向に隣接するワイヤ４２ａ、４２ｂ又はワイヤ４２ｃ、４２ｄを引くことで、先受け部材４の前端部が右方又は左方にそるため、先受け部材４の進行方向を左右方向に修正することができる。

さらに、図８に示すように、先受け部材４に、先受け部材４の変形（たわみ変形等）を防止するための補強部材４４を設けても良い。

この実施形態の補強部材４４は、先受け部材４の厚さ方向両端面（薄板９の厚さ方向外側端面）にそれぞれ取り付けられ、アーチ状に屈曲形成された補強板４５と、補強板４５と先受け部材４との間に介設された支柱４６とから構成されている。この実施形態では、補強板４５は、ワイヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを覆うように設けられている。

本発明の一実施形態に係る先受け装置の概略図である。 本実施形態の先受け装置の概略図であり、第一先受け部材の後端に第二先受け部材を連結した状態を示す。 本実施形態の第一先受け部材を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は背面図であり、（ｄ）は側面図である。 第二先受け部材を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は側面図である。 第一先受け部材と第二先受け部材とを連結した状態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。 第三先受け部材を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は側面図である。 第一先受け部材と第三先受け部材とを連結した状態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は背面図である。 他の実施形態の第一先受け部材を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は背面図であり、（ｄ）は側面図である。 従来の先受け工法を説明するための概略図である。

符号の説明

２ 地山
４ 第一先受け部材（先受け部材）
５ ワイヤソー
６ 押し出し手段
７ ワイヤソー駆動手段
１１ シーブ
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ ワイヤ
４４ 補強部材

Claims (8)

1. 地中構造物を構築する際に、先受け部材を上記地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持する地中構造物の先受け装置において、
   地山を切削するために、上記先受け部材の前端部に、その後方からワイヤソーを架け渡して設け、
   上記先受け部材の後方に、上記先受け部材を前方に押し出すための押し出し手段を設けると共に、上記ワイヤソーを駆動させるためのワイヤソー駆動手段を設けたことを特徴とする地中構造物の先受け装置。
2. 上記ワイヤソーが、循環可能に設けられ、上記ワイヤソー駆動手段が、上記ワイヤソーを循環駆動させるものである請求項１記載の地中構造物の先受け装置。
3. 上記先受け部材の前端部に、上記ワイヤソーを架けるためのシーブを設けた請求項１又は２記載の地中構造物の先受け装置。
4. 上記シーブの外周に、地山を切削するためのカッタビットを設けた請求項３記載の地中構造物の先受け装置。
5. 上記先受け部材に、上記先受け部材の前端部から後方に延出させてワイヤを設け、該ワイヤを後方へと引くことで、上記地山に挿入された上記先受け部材の進行方向を修正する請求項１から４いずれかに記載の地中構造物の先受け装置。
6. 上記先受け部材に、上記先受け部材の変形を防止するための補強部材を設けた請求項１から５いずれかに記載の地中構造物の先受け装置。
7. 地中構造物を構築する際に、先受け部材を上記地中構造物構築箇所の地山に挿入し、その先受け部材により上方荷重を支持する地中構造物の先受け方法において、
   上記先受け部材の前端部に、その後方からワイヤソーを架け渡し、そのワイヤソーを駆動させた状態で、上記先受け部材を前方に押して上記地山に挿入することを特徴とする地中構造物の先受け方法。
8. 上記先受け部材に、その先受け部材の前端部から後方に延出させてワイヤを予め取り付けておき、そのワイヤを後方へと引くことで、上記地山に挿入された上記先受け部材の進行方向を修正する請求項７記載の地中構造物の先受け方法。
   

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