JP2009167595A - ルーフ防護工による函体推進工法 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフ防護工による函体推進工法において、函体埋設部及びその周辺部の止水を確実に行うことができ、比較的容易で迅速な施工により止水処理を行うことができるようにする。
【解決手段】道路下の埋設区間の地中を横断して貫通する角形鋼管等の箱形ルーフ２による門型のルーフ防護工３の上部隅部の箱形ルーフを通常径よりも大きい大型ルーフ１０とし、箱形ルーフ２を推進埋設する前に、大型ルーフ１０の内部から開口部１１を介して薬液を地中に注入し、箱形ルーフ２の設置箇所に地盤改良による例えば３つの止水壁１２を築造し、立坑からの水平ボーリング薬液注入工法による地盤改良に加えて函体埋設部Ａを止水壁１２で取り囲むことで、砂地盤の場合、道路下に地下埋設物がある場合、地下水位以下の施工となる場合の止水を確実なものとし、安全で迅速なトンネル施工を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軌道下や道路下を横断してトンネルなどの地下構造物を埋設するためのルーフ防護工を用いた函体推進工法に関するものである。

従来から、軌道下や道路下を横断してトンネルなどの地下構造物を構築する場合、先に角形鋼管等を並列したルーフ防護工を軌道下や道路下の地盤中に貫通させて埋設し、このルーフ防護工により軌道荷重や道路荷重を受け、ルーフ防護工の下面に沿って地下構造物の函体を推進埋設し、あるいはルーフ防護工を函体で押し出して置き換えながら函体を推進埋設し、走行する列車や車の流れを阻害しない非開削方式の路線下横断構造物施工法が行われている（例えば、特許文献１参照）。

後者の置き換え工法の場合、土被りを浅くすることができる、ルーフ管を回収して再利用することができるなどの利点がある。図５は、この置き換え工法の一例を示す断面図であり、先ず、地下構造物１の函体１ａの推進埋設に先行して、埋設区間の地中を貫通する角形鋼管等のルーフ管（箱形ルーフ）２を推進埋設し、このルーフ管２を並列させて門型のルーフ防護工３を形成する。ルーフ防護工３は、その外縁が敷設される函体１ａの外縁と一致するようにされ、発進立坑から函体１ａを先端の刃口部で掘削しながら押出ジャッキ方式や牽引ジャッキ方式で前進させ、ルーフ管２を到達立坑に押し出し、ルーフ管２と函体１ａを置き換える。水平ルーフ管２の上面には、予めＦＣ（フリクションカット）板４が載置されており、函体１ａの推進時に地中に残置することで、地山との縁を切り、上部地盤の変状を防止する。

また、ルーフ管２の推進埋設および函体１ａの推進埋設に先立って、発進立坑と到達立坑の間の埋設区間における函体埋設部Ａとその周辺部Ｂが水平ボーリング等の薬液注入工法により地盤改良される。この地盤改良は、軟弱地盤の場合、沈下防止が目的であり、砂地盤の場合、止水が目的である。例えば、砂地盤で道路下（直下やさらに深い位置）に地下埋設物がある場合、道路下の水平ボーリング等による地盤改良を十分に行うことができず、地下水位以下の施工となる場合には止水を確実に行うことができないため、何らかの止水対策が必要になってくる。

パイプルーフ工法における地盤改良や止水処理に関する先行技術文献として、特許文献２〜４がある。特許文献２の発明は、パイプルーフの下方を地盤改良する方法であり、パイプルーフの下方の軟弱地盤に推進ロッドによる掘削機を掘進させ、地盤改良材を吐出させながら土と攪拌させることにより地盤改良するものである。

特許文献３の発明は、パイプルーフの止水処理であり、パイプルーフの各パイプの外壁に設けた軸方向に沿うガイド管に注入管を挿入し、この注入管から止水材を各パイプ間に噴射して止水処理を施すものである。

特許文献４の発明は、フロンテジャッキング工法などによる地下構造物の施工法であり、コンクリート函体の前進方向に牽引部材が挿入されるガイド導坑を鋼管で築造すると共にパイプルーフを施工し、ガイド導坑からパイプルーフで囲まれた内側に薬液を注入して地盤改良するものである。

なお、シールドトンネルにおける地盤改良や止水に関する先行技術文献として、特許文献５、６がある。特許文献５の発明は、低土被り部のシールド掘進防護方法であり、立坑間にシールドトンネルの直上に位置するパイプルーフを推進工法により設け、パイプルーフ用鋼管を利用して各鋼管の周辺地盤に立坑から薬液を注入することにより地盤改良し、上側を防護した後、下側をシールド掘進するものである。

特許文献６の発明は、シールドトンネルの拡幅対象部位の山留めであり、シールドトンネルの延長方向に沿って地中に左右一対のパイロットシールドトンネルによる作業基地を形成し、この作業基地の内部より山留め構築材（連続壁・連続屋根）を送り出し、シールドトンネル拡幅対象部位を取り囲む山留め構造体を構築するものである。

特開２００６−１０４７４４号公報 特開平５−１６３７１９号公報 特開平５−３３２０８０号公報 特許第３８３４５７１号公報 特開平１１−１５２９８６号公報 特開２００５−３３６８５４号公報

前述したように、従来のルーフ防護工による函体推進工法においては、例えば砂地盤等で道路下に地下埋設物がある場合には、函体推進部の水平ボーリング等による薬液注入工法による地盤改良を十分に行うことができず、止水を確実に行うことができないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解消すべくなされたものであり、ルーフ防護工による函体推進工法において、函体埋設部及びその周辺部の止水を確実に行うことができると共に、比較的容易で迅速な施工により止水処理を行うことができるルーフ防護工による函体推進工法を提供するものである。

本発明の請求項１の発明は、地下構造物の埋設区間の地中に埋設区間を貫通するように推進埋設されるルーフ管を複数本並列させることにより地下構造物の函体埋設部を覆う屋根状のルーフ防護工を函体の推進埋設に先行して形成し、このルーフ防護工により上載荷重を受けながら地下構造物の函体を推進埋設するルーフ防護工による函体推進工法において、ルーフ防護工の隅部のルーフ管の推進完了後または推進時に、当該隅部ルーフ管の内部から外部の任意方向に向けて地盤改良を行い、函体埋設部及びその周辺部の止水を行うことを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

本発明は、通常のパイプルーフ工法やルーフ管と函体を置き換える置き換え工法に適用することができる。隅部ルーフ管からその他のルーフ管の設置箇所、あるいはルーフ管で囲まれる内部などに対してルーフ管の設置前に地盤改良を行い、函体埋設部及びその周辺部の止水を行うものである（図１参照）。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管には予め開口部が設けられており、この開口部から地盤改良用の薬剤を地中に注入することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

隅部ルーフ管の底板等に開口部をトンネル軸方向に所定ピッチで配設することによりトンネル軸方向に連続する止水壁が形成される。また、隅部ルーフ管の底面に開口部をトンネル軸直角方向に間隔をおいて複数設け、鉛直下向きや外側に向かって傾斜させて薬剤を注入し、二重、三重等の止水壁を形成することにより、止水性を高めることができる（図１（ｂ）参照）。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管には、通常径よりも大きい大型ルーフ管を用いることを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

通常径の隅部ルーフ管（例えば径800ｍｍ箱形ルーフ）の内部からでは薬液注入ができないため、これの２倍程度の径の大型ルーフ管を用いることにより、薬液注入工の作業が可能となり、またルーフ管の推進埋設作業が効率化するなどの利点がある。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管の下に配置される鉛直ルーフ管を推進埋設する前に、当該鉛直ルーフ管の設置箇所を隅部ルーフ管からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

ルーフ防護工が水平ルーフ部と左右の鉛直ルーフ部からなる門型に限定した場合であり、例えば、隅部ルーフ管を推進埋設した後、鉛直ルーフ管を推進埋設する前に、例えば、鉛直ルーフ部の内側、鉛直ルーフ部、及び鉛直ルーフ部の外側に止水壁を構築し、函体埋設部を左右の止水壁で取り囲んで止水を確実なものとする（図１（ｂ）参照）。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管を推進埋設する前に、当該隅部ルーフ管の設置箇所を立坑からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

ルーフ管の推進埋設の前に、函体埋設部を立坑からの水平ボーリングによる薬液注入工法で地盤改良することにより、隅部ルーフ管の設置箇所が止水処理される。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、水平ルーフ管を推進埋設する前に、当該水平ルーフ管の設置箇所を立坑または隅部ルーフ管からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法である。

ルーフ管の推進埋設の前に、函体埋設部を立坑からの水平ボーリングによる薬液注入工法で地盤改良することにより、水平ルーフ管の設置箇所が止水処理される。必要に応じて、隅部ルーフ管の内部から水平方向に地盤改良することにより水平ルーフ管の設置箇所を止水処理することもできる。

なお、二期施工で隣接してさらにルーフ管を推進埋設する場合には、一期施工の函体との接続部においては、止水処理がなされているため、隅部ルーフ管からの地盤改良による止水処理を省略することができる（図２（ｂ）参照）。また、最初にガイド導坑を施工しておけば、このガイド導坑を地盤状況（地下水位、漏水、地質条件）の確認に利用することができ、隅部ルーフ管から止水処理を行うか否かを判断することができる。ガイド導坑を最初に設ける場合、隅部ルーフ管からの地盤改良はガイド導坑を避けて行う（図１（ｂ）参照）。さらに、隅部ルーフ管は、上記の地盤改良のほか、ピンポイントでの土質調査工、人力掘削による深礎工（縦穴の施工）などに利用することができる。

以上のような止水処理とルーフ管の推進埋設の後、函体（トンネル本体）の推進埋設（押出ジャッキ方式や牽引ジャッキ方式）が行われる。函体埋設部とその周辺部は、沈下防止（軟弱地盤）または止水（砂地盤）のため、ルーフ管の推進埋設および函体の推進埋設に先立って、発進立坑や到達立坑からの水平ボーリング等の薬液注入工法により地盤改良されるが、砂地盤の場合、道路下に地下埋設物がある場合、あるいは地下水位以下の施工となる場合には、止水を確実に行うことが困難である。本発明では、隅部ルーフ管の内部から下方、横方向、あるいは函体埋設部などに向けて地盤改良を行い、ルーフ管の設置箇所やその内側を前もって止水処理することにより、止水を確実なものとすることができ、砂地盤の場合、道路下に地下埋設物がある場合、あるいは地下水位以下の施工となる場合でも、安全で迅速なルーフ防護工によるトンネル施工が可能となる。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

（1）ルーフ防護工による函体推進工法において、隅部ルーフ管を利用して止水処理を行うため、函体埋設部及びその周辺部の止水を確実に行うことができ、安全で迅速なルーフ防護工によるトンネル施工が可能となる。

（2）隅部ルーフ管を利用して止水処理するため、比較的容易で迅速な施工により止水処理を行うことができ、コストの低減が可能となる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、幹線道路の下に立体交差の鉄道トンネルを構築する場合に適用した例である。図１は、本発明のルーフ防護工による函体推進工法とその止水処理の一例を示す鉛直断面図である。図２は、本発明で用いる函体の一例と施工例を示す鉛直断面図である。図３、図４は、本発明の函体推進工法の一例を工程順に示す鉛直断面図である。

図１に示すように、箱型トンネル（地下構造物）１の函体１ａの推進埋設に先行して、道路下の埋設区間の地中を横断して貫通する角形鋼管等の箱形ルーフ（ルーフ管）２が推進埋設され、水平方向と左右の鉛直方向に並列された箱形ルーフ２により、函体１ａと外縁が一致する門型のルーフ防護工３が形成される。本発明では、この門型ルーフ防護工３の上部隅部の箱形ルーフを通常径よりも大きな径の大型ルーフ１０とし、この大型ルーフ１０の内部から外部の任意方向に地盤改良を行えるようにする。例えば、通常径800ｍｍに対して２倍程度の大きさとする。なお、箱形ルーフ２及び大型ルーフ１０の側面には互いに係合するジャンクションが設けられており、各ルーフは推進埋設された状態で一体化される。

函体埋設部Ａとその周辺部Ｂは、沈下防止（軟弱地盤）または止水（砂地盤）のため、ルーフ管２の推進埋設および函体１ａの推進埋設に先立って、発進立坑や到達立坑からの水平ボーリング等の薬液注入工法により地盤改良されるが、砂地盤の場合、道路下に地下埋設物がある場合、あるいは地下水位以下の施工となる場合には、止水を確実に行うことが困難であるため、本発明では、大型ルーフ１０の内部から下方に向けて地盤改良を行い、鉛直ルーフ部３ａの設置箇所を前もって止水処理し、止水を確実なものとする。

大型ルーフ１０の底板には、地盤改良用の薬剤を注入するための開口部１１がトンネル軸直角方向に間隔をおいて複数配設され、またトンネル軸方向にも間隔をおいて（例えば１ｍピッチ）複数配設され、この開口部１１から薬液を下方に向けて注入することにより、例えば３つの止水壁１２を築造する。図示例では、鉛直ルーフ部３ａの内側に鉛直に１つ、鉛直ルーフ部３ａから外側に向けて傾斜させ角度を変えたものを２つ設け、止水の確実性を高めている。この地盤改良工は、大型ルーフ１０の推進完了時あるいは推進時に行う。

なお、函体１ａの下部隅部の位置には、函体１ａの推進埋設に際して正しい位置に案内するガイド導坑５が設けられる。このガイド導坑５は、通常はルーフ施工後に施工されるため、止水壁１２の下端は、函体１ａの底面よりも下方の位置まで延ばすことができる。後述する理由からルーフ施工前にガイド導坑５を施工する場合には、内側の２つの止水壁１２はガイド導坑５の上までとする。

大型ルーフ１０及び水平ルーフ部３ｂの設置箇所は、前述したように水平ボーリング等の薬液注入工法により地盤改良されており、止水処理がなされている。必要に応じて、止水を確実するために、大型ルーフ１０の内部から横方向に向けて地盤改良を行い、水平ルーフ部３ｂの設置箇所を止水処理するようにしてもよい。

図２に示すように、箱型トンネルの函体１ａには、例えば工場製作の合成セグメントが用いられる。また、このような箱型トンネル１が一期施工・二期施工により並列して構築される。この場合、二期施工で隣接する隅部には大型ルーフを設けないで施工することができる。この隣接部分は、一期施工の地盤改良及び函体１ａにより止水がなされているため、大型ルーフからの止水処理を省略することができる。

発進立坑及び到達立坑を築造した後、最初にガイド導坑５を施工するようにすれば、このガイド導坑５を地盤状況（地下水位、漏水、地質条件等）の確認に使用することができ、大型ルーフ１０を設けるか否かを判断することができる。必要な場合には、前述のように大型ルーフ１０からの止水処理を行い、必要でない場合には、水平ボーリング等の薬液注入工法による地盤改良だけで対応することができる。

なお、大型ルーフ１０は、上記の地盤改良のほか、ピンポイントでの土質調査工、人力掘削による深礎工（縦穴の施工）などに利用することができる。

以上のような構成において、例えば次のような手順で箱型トンネルの函体推進工法が実施される（図３、図４参照）。

（1) 道路を挟んで発進立坑２０と到達立坑２１をニューマチックケーソン工法や土留め杭工法などにより築造する。

（2）発進立坑発進部２０ａと到達立坑到達部２１ａを鉛直ボーリングによる薬液注入工法で地盤改良し、これらの間の推進部２３（函体埋設部Ａとその周辺部Ｂ）を水平ボーリングによる薬液注入工法で地盤改良する。道路直下やさらに深い位置の地下埋設物を避けて地盤改良がなされる。

（3）水平ルーフ部３ｂの箱形ルーフ２を推進埋設し、次いで隅部の大型ルーフ１０を推進埋設する。これらルーフの上面には、ＦＣプレート４が取り付けられている。次に、大型ルーフ１０から鉛直ルーフ部３ａの地盤改良を行い、止水壁１２を構築する。

（4）鉛直ルーフ部３ａの箱形ルーフ２を推進埋設する。両側面が止水壁１２で囲まれた門型のルーフ防護工３が形成される。

（5）函体１ａの先端に刃口２２を設け、ＦＣプレート４を立坑側へ固定し、刃口２２で掘削しながら押出ジャッキ方式（元押しジャッキ・中押しジャッキ）で前進させ、箱形ルーフ２・大型ルーフ１０を到達立坑２１に押し出し、箱形ルーフ２・大型ルーフ１０と函体１ａを置き換える。

（6) 函体１ａの外周グラウト工を施工し、道路下を横断貫通する箱型トンネル１が完成する。

函体埋設部Ａとその周辺部Ｂが立坑からの水平ボーリング等の薬液注入工法により地盤改良され、さらに函体埋設部Ａが左右の止水壁１２で取り囲まれているため、止水が確実なものとなり、安全で迅速なルーフ防護工によるトンネル施工を安全に迅速に行うことができる。

なお、本発明は、以上のような図示例に限らず、通常のパイプルーフ工法などにも適用することができる。

本発明のルーフ防護工による函体推進工法とその止水処理の一例を示す鉛直断面図である。 本発明で用いる函体の一例と施工例を示す鉛直断面図である。 本発明の函体推進工法の一例（工程１〜３）を工程順に示す鉛直断面図である。 本発明の函体推進工法の一例（工程４〜６）を工程順に示す鉛直断面図である。 従来のルーフ防護工による函体推進工法の一例を示す鉛直断面図である。

符号の説明

Ａ……函体埋設部
Ｂ……周辺部
１……箱型トンネル（地下構造物）
１ａ…函体
２……箱形ルーフ（ルーフ管）
３……ルーフ防護工
３ａ…鉛直ルーフ部
３ｂ…水平ルーフ部
４……ＦＣプレート
５……ガイド導坑
１０…大型ルーフ（ルーフ管）
１１…開口部
１２…止水壁
２０…発進立坑
２０ａ…発進立坑発進部
２１…到達立坑
２１ａ…到達立坑到達部
２２…刃口
２３…推進部（函体埋設部Ａとその周辺部Ｂ）

Claims (6)

1. 地下構造物の埋設区間の地中に埋設区間を貫通するように推進埋設されるルーフ管を複数本並列させることにより地下構造物の函体埋設部を覆う屋根状のルーフ防護工を函体の推進埋設に先行して形成し、このルーフ防護工により上載荷重を受けながら地下構造物の函体を推進埋設するルーフ防護工による函体推進工法において、
   ルーフ防護工の隅部のルーフ管の推進完了後または推進時に、当該隅部ルーフ管の内部から外部の任意方向に向けて地盤改良を行い、函体埋設部及びその周辺部の止水を行うことを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。
2. 請求項１に記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管には予め開口部が設けられており、この開口部から地盤改良用の薬剤を地中に注入することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管には、通常径よりも大きい大型ルーフ管を用いることを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管の下に配置される鉛直ルーフ管を推進埋設する前に、当該鉛直ルーフ管の設置箇所を隅部ルーフ管からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、隅部ルーフ管を推進埋設する前に、当該隅部ルーフ管の設置箇所を立坑からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の函体推進工法において、水平ルーフ管を推進埋設する前に、当該水平ルーフ管の設置箇所を立坑または隅部ルーフ管からの地盤改良により止水処理することを特徴とするルーフ防護工による函体推進工法。

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