JP2010013933A

JP2010013933A - 部材の構築方法および構築された部材

Info

Publication number: JP2010013933A
Application number: JP2009240234A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kotaki; 裕小滝; Tadashi Yoshikawa; 正吉川; Shinichi Yamanobe; 慎一山野辺
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP4958961B2

Abstract

【課題】簡便に鉄筋を構築することができる部材の構築方法を提供する。
【解決手段】立坑３３の壁面３７ａに掘削機３９を取り付け、掘削機３９を押圧して壁面３７ａを掘削し、掘削が一定距離進むと押圧を一旦停止し、掘削機３９の端部４７に内側型枠４５を接続する。次に、籠体１ｂを縮めた状態で吊り下げ、内側型枠４５の周囲を覆うように伸長させ、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂを籠体１ｂの周囲を覆うように設け、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂと内側型枠４５との間にコンクリートを注入して函体５９を構築する。函体５９を介して掘進機３９を押圧することにより、掘削機３９は地盤３１を掘削し、函体５９は地盤３１内に移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ストランド鉄筋籠を用いた部材の構築方法および構築された部材に関するものである。

従来、大断面トンネル工法として、ＷＢＲ（Whale
Bone Roof）工法が知られている。ＷＢＲ工法は、トンネルの工区全長に亘り頂設導抗を貫通させた後、前記頂設導抗からトンネル周方向に、曲がりボーリング装置により曲がりボーリングを行って中口径鋼管を設置し、前記中口径鋼管からトンネル周辺地山に鉄筋および注入材を注入して人工地山アーチを造成してからトンネル掘削を行う工法である（特許文献１）。

また、下水管等の埋設工法として推進工法が知られている。推進工法は、既成の鉄筋コンクリート函体等を立坑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付設していく工法である（特許文献２）。

さらに、立坑の構築工法としてオープンケーソン工法が知られている。オープンケーソン工法とは、上下面が開放された筒状の鉄筋コンクリート函体等の内部を地上からクラムシェルなどの掘削機械により掘削・搬出しながら函体を徐々に沈設する工法である（特許文献３）。

特開平１１−１５９２７５号公報特公昭５３−６４５８号特開平１１−３６３３８号公報

しかしながら、これらの工法では、狭い頂設導抗や立坑内で鉄筋を構築しなければならず、作業性に問題があった。
また、埋設する函体のサイズが大きくなると、函体の輸送、保管に支障が生じていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡便に鉄筋を構築することができ、輸送や保管の問題が生じない部材の構築方法を提供することにある。

前述した目的を達成するための第１の発明は、棒状部材を円形、多角形またはスパイラル状に加工した帯筋と、前記帯筋の内側または外側に配置され、前記帯筋に対して回動可能に結合されたストランドとを有する籠体を用いた部材の構築方法であって、地下構造物内に、前記籠体を、前記ストランドを螺旋状にすることにより長さを縮小した状態で建て込み、前記ストランドを直線状にすることにより長さを伸展する工程（ａ）と、前記籠体の内外に設置された型枠内にコンクリートを充填して函体を形成する工程（ｂ）と、前記地下構造物から地盤内に発進した掘削機を前記函体を介して押出し装置で推進させ、前記地盤内に孔を掘削しつつ、前記孔内に前記函体を配置する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする部材の構築方法である。
前記工程（ａ）で、前記ストランドを、先行して配置された籠体のストランドと接続してもよい。
前記地下構造物が立坑であってもよい。

第２の発明は、棒状部材を円形、多角形またはスパイラル状に加工した帯筋と、前記帯筋の内側または外側に配置され、前記帯筋に対して回動可能に結合されたストランドとを有する籠体を用いた部材の構築方法であって、地盤の上方に、前記ストランドを螺旋状にすることにより長さを縮小した状態の前記籠体を、前記ストランドを直線状にすることにより長さを伸展しつつ配置する工程（ａ）と、前記籠体の内外に設置された型枠内にコンクリートを充填して函体を形成する工程（ｂ）と、前記地盤を掘削しつつ、掘削された前記地盤内に前記函体を配置する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする部材の構築方法である。
前記工程（ａ）で、前記ストランドを、先行して配置された籠体のストランドと接続してもよい。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明のいずれかに記載された部材の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする部材である。

本発明によれば、簡便に鉄筋を構築することができ、輸送や保管の問題が生じない。

籠体１を示す図籠体１ａを用いた部材の構築の手順を示す図図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図籠体１ａを用いた部材の構築の手順を示す図部材の構築手順を示す図図５（ｂ）のＤ方向矢視図、図５（ｃ）のＥ方向矢視図、図７（ａ）のＦ方向矢視図部材の構築手順を示す図部材の構築手順を示す図図８（ｃ）のＨ方向矢視図、図１０（ａ）のＩ方向矢視図部材の構築手順を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は第１の実施形態に用いられる鉄筋の籠体１を示す図であって、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）において、籠体１を縮めた状態を示す図である。なお、第１の実施形態は、ＷＢＲ工法において籠体１を用いた部材の構築方法である。

図１（ａ）に示すように、籠体１は円筒形状を有しており、軸筋であるストランド３および複数のストランド３を囲むように配置されたリング状の帯筋５からなる。帯筋５は円形状、多角形状、スパイラル状等が用いられる。
なお、ストランド３と帯筋５は交差する点において、図示しない結合治具によって接続されており、ストランド３は帯筋５に対して回転可能となっている。

ストランド３は、帯筋５の直径と同程度以上に曲げても強度等に問題が生じないような、可撓性を有する材料とする。ストランド３には、例えば、ＰＣ鋼より線、ワイヤロープの他、炭素繊維、グラスファイバー、アラミド繊維等の繊維をより合わせたもの等が用いられる。帯筋５は、鉄筋等とする。

籠体１が図１の（ａ）図に示す状態のとき、ストランド３と帯鉄筋５とは略垂直に交差しているが、図１の（ａ）図の矢印Ａに示す方向にストランド３を曲げると、ストランド３が回転し、帯筋５との交差角が変化し、ストランド３が螺旋状になると同時に帯筋５の配筋間隔が徐々に縮まり、図１の（ｂ）図に示すように籠体１の長さが短くなる。
このように、籠体１を縮めることにより、狭い空間内でも鉄筋を構築することができ、また、輸送や保管も容易となる。

次に、ＷＢＲ工法において、籠体１ａを用いた部材の構築方法について説明する。図２および図４は籠体１ａを用いた部材の構築の手順を示す図であって、図３は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

まず図２（ａ）に示すように、大断面トンネルを構築する地山９の予定地の両端にトンネル７ａ、７ｂを構築する。
次に、トンネル７ａに架台１１を固定し、架台１１上に、油圧ジャッキ等が内蔵された押し出し装置１３を固定する。
押し出し装置１３には地山９を掘削する掘削機１５が装着されている。

即ち、押し出し装置１３が掘削機１５を押圧することにより、掘削機１５の先端に設けられた図示しないカッタが地山９を掘削する。
なお、押し出し装置１３は、掘削機１５がボーリング予定位置１７を通過するように角度をつけて架台１１に固定されている。
また、ボーリング予定位置１７は弓状をしており、トンネル７ａとトンネル７ｂを結んでいる。

次に、押し出し装置１３は、掘削機１５を地山９のボーリング予定位置１７に向けて押圧し、掘削機１５が地山９を掘削しつつ、ボーリング予定位置１７内を図２（ａ）のＢ方向に移動する。
この際、図２（ｂ）に示すように、掘削機１５の端部２１には籠体１ａが縮められた状態で接続されており、籠体１ａは掘削機１５の移動に伴い伸長する。
なお、籠体１ａの構造は籠体１と同様であり、籠体１ａが最も伸長したときの長さは、ボーリング予定位置１７の全長とほぼ等しい。

次に、掘削機１５が一定距離進むと、一旦押し出し装置１３による押圧を停止し、掘削機１５の端部１９に鋼管１９を接続する。
この際、図３に示すように鋼管１９は、内部２３に籠体１ａが設けられるように接続される。

接続が完了すると、押し出し装置１３は今度は鋼管１９を押圧し、鋼管１９に接続された掘削機１５は再び地山９を掘削しつつ、ボーリング予定位置１７内を移動する。

以後、図２（ｃ）に示すように、掘削機１５が一定距離進む度に鋼管１９には新たな鋼管１９が接続され、押し出し装置１３が新たな鋼管１９を押圧することにより掘削が進行する。同時に籠体１ａは掘削機１５の移動に伴い伸長する。
このように、ストランドを用いた伸縮可能な籠体１ａを鉄筋として用いることにより、トンネル７ａ内で簡便に鉄筋を構築することができる。

図４（ａ）に示すように、掘削機１５がトンネル７ｂに到達すると、掘削機１５および押し出し装置１３は籠体１ａおよび鋼管１９と切り離される。

次に、図４（ｂ）に示すように、架台１１にコンクリートポンプ２５が設けられ、コンクリートポンプ２５からコンクリート２７が鋼管１９の内部２３に注入される。この際、コンクリート２５が漏れ出すのを防ぐため、トンネル７ｂに露出した鋼管１９には盲蓋２９が設けられる。

コンクリート２７が硬化すると、内部に籠体１ａが設けられた鉄筋コンクリート部材である弓状部材２９が完成する。
なお、鋼管１９はコンクリート２７の完全硬化前に引き抜いて再利用してもよい。

以後、一定間隔おきにトンネル７ａとトンネル７ｂの間に弓状部材２９を設けて人工地山アーチを造成し、トンネル７ａとトンネル７ｂの間を掘削して大断面トンネルを造成する。

このように第１の実施形態によれば、ＷＢＲ工法において、掘削機１５の端部２１に籠体１ａを縮めた状態で取り付け、掘削が進むに従い、籠体１ａを伸長して鉄筋を構築する。従って簡便に鉄筋を構築することができる。

次に第２の実施形態について説明する。図５、図７は第２の実施形態における部材の構築手順を示す図であって、図６（ａ）は図５（ｂ）のＤ方向矢視図、図６（ｂ）は図５（ｃ）のＥ方向矢視図、図６（ｃ）は図７（ａ）のＦ方向矢視図である。

第２の実施形態は、推進工法において籠体１ｂを用いて函体を構築する部材の構築方法である。

最初に図５（ａ）に示すように、地盤３１に立坑３３を構築し、立坑３３の地上部分に門型クレーン３５を設置する。門型クレーン３５にはワイヤ５１が設けられ、ワイヤ５１には吊り治具４９が上下動可能に設けられている。

次に、立坑３３の壁面３７ａに掘削機３９を取り付け、壁面３７ｂに押し出し装置４１を取り付ける。
次に、押し出し装置４１の元押しジャッキ４３で掘削機３９を押圧し、押圧された掘削機３９は、壁面３７ａを掘削する。

掘削が一定距離進むと、元押しジャッキ４３による押圧を一旦停止し、掘削機３９の端部４７に内側型枠４５を接続する。
内側型枠４５は鉄製の円筒管であり、後述する函体５９を構築する際の、型枠となる部材である。

次に、吊り治具４９に籠体１ｂを縮めた状態で吊り下げ、図５（ｂ）および図６（ａ）に示すように、内側型枠４５の周囲を覆うように伸長させる。
なお、籠体１ｂの構造は籠体１と同様であり、伸長した際の籠体１ｂの全長は内側型枠４５の全長と略等しい。
籠体１ｂの一端は掘削機３９の端部４７に接続される。

次に、図５（ｃ）および図６（ｂ）に示すように、吊り治具４９で吊り上げた外側型枠下半部分５３ａを、門型クレーン３５を用いて籠体１ｂの周囲を覆うように設ける。
同様に図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように外側型枠上半部分５３ｂを、門型クレーン３５を用いて籠体１ｂの周囲を覆うように設ける。
外側型枠下半部分５３ａおよび外側型枠上半部分５３ｂは鉄製の半円筒管であり、後述する函体５９を構築する際の型枠となる部材である。

次に、図７（ａ）に示すように、外側型枠上半部分５３ｂに設けられた注入口５５にトレミー管５７を接続し、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂと内側型枠４５の間の空間にコンクリートを注入する。コンクリートが硬化すると、図７（ｂ）に示すような円筒形状の函体５９が構築される。
なお、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂおよび内側型枠４５はコンクリートが固まる直前に取り外し、再利用する。

次に押し出し装置４１の元押しジャッキ４３を用いて函体５９を押圧する。これにより、函体５９に接続された掘削機３９は再び地盤３１を掘削しつつ、地盤３１内を移動する。

函体５９が地盤３１内を一定距離移動すると、元押しジャッキ４３による押圧は一旦停止され、函体５９には内側型枠４５、籠体１ｂ、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂが接続され、外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂと内側型枠４５の間の空間にコンクリートが注入されて新たな函体５９が構築される。
なお、函体５９同士を接続する際は、内部の籠体１ｂ同士も図示しないマンション等を用いて接続するのが望ましい。

以後は地盤３１内に函体５９を次々に連結して埋設し、下水管等の管渠を築造する。

このように、第２の実施形態によれば、推進工法において、立坑３３内に設けた外側型枠下半部分５３ａ、外側型枠上半部分５３ｂと内側型枠４５の間の空間に縮めた籠体１ｂを挿入し、伸長した後にコンクリートを注入し、函体５９を構築する。従って簡便に鉄筋を構築することができ、さらに函体５９の輸送、保管が不要となる。

次に第３の実施形態について説明する。図８、図１０は第２の実施形態における部材の構築手順を示す図であって、図９（ａ）は図８（ｃ）のＨ方向矢視図である。また、図９（ｂ）は図１０（ａ）のＩ方向矢視図である。

第３の実施形態はオープンケーソン工法において籠体１ｃ、１ｄを用いて函体９３を構築する部材の構築方法である。

最初に図８（ａ）に示すように、地盤６３の立坑を構築する部分の周囲に反力アンカ７５を打ち込む。
次に、立坑を構築する部分を所定の深さだけ掘削し、ここに置換砂を埋設し、マウンド６５を構築する。

次に、マウンド６５上に皿板６７を載置し、皿板６７上に、箱体９３が沈下する際の先端となる刃口６９を載置する。
刃口６９の上端には補強筋７１が設けられており、補強筋７１の先端には後述する籠体１ｃ、１ｄとの接続部であるマンション７３ａが設けられている。

次に、図８（ｂ）に示すように、吊り治具７９を用いて、刃口６９および反力アンカ７５上に圧入桁７５ａを設け、圧入桁７５ａ上にはジャッキ８１を設ける。
次に図示しないクレーン等で吊り下げた掘削機８５を用いて地盤６３を掘削しつつ、ジャッキ８１および圧入桁７５ａを用いて刃口６９をＧ方向に圧入する。

刃口６９が一定深さまで沈降すると、図８（ｃ）に示すように一旦ジャッキ８１および圧入桁７５ａを取り外し、刃口６９上に外側型枠８７および内側型枠８９を構築する。外側型枠８７および内側型枠８９は後述するコンクリートを流し込む際の型枠である。
図９（ａ）に示すように外側型枠８７および内側型枠８９は、径の異なる筒状の形状を有しており、外側型枠８７および内側型枠８９とで形成される内部空間９１内に、後述する函体９３が形成される。

次に図８（ｄ）に示すように、吊り治具７９を用いて、縮めた状態の籠体１ｃを、伸長させながら外側型枠８７と内側型枠８９の間に挿入する。
籠体１ｃは籠体１と同様に、ストランド３および複数のストランド３を囲むように配置されたリング状の帯筋５からなるが、ストランド３の両端には、接続用のマンション７３ｂが設けられている。
このマンション７３ｂを刃口６９のマンション７３ａに接続する。

同様に、図１０（ａ）に示すように、縮めた状態の籠体１ｄを、伸長させながら外側型枠８７と内側型枠８９の間に挿入し，マンション同士を接続する。
ここで、図９（ｂ）に示すように、籠体１ｃは、内部空間９１内で外側型枠８７寄りの位置に設けられており、籠体１ｄは、内側型枠８９寄りに設けられている。
このように、籠体を二重に設けることにより、構築された函体９３の強度を上げることができる。

次に、内部空間９１内にコンクリートを注入し、図１０（ｂ）に示すような函体９３を構築し、外側型枠８７と内側型枠８９はコンクリートが硬化する直前に取り外す。

次に、図１０（ｃ）に示すように、吊り治具７９を用いて、函体９３および反力アンカ７５上に圧入桁７５ａを設け、圧入桁７５ａ上にはジャッキ８１を設ける。
次に図１０（ｄ）に示すように、図示しないクレーン等で吊り下げた掘削機８５を用いて地盤６３を掘削しつつ、ジャッキ８１および圧入桁７５ａを用いて函体９３を圧入する。以後は上記動作の繰り返しとなる。なお、函体９３同士を接続する際は、籠体１ｃ同士および籠体１ｄ同士もマンション７３ｂを用いて接続するのが望ましい。

このように第３の実施形態によれば、オープンケーソン工法において、縮めた状態の籠体１ｃ、１ｄを、伸長させながら外側型枠８７と内側型枠８９の間に挿入した後コンクリートを注入し、函体９３を構築する。従って簡便に鉄筋を構築することができ、さらに函体９３の輸送、保管が不要となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる部材の構築方法および構築された部材の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………籠体
３………ストランド
５………帯筋
７ａ……トンネル
９………地山
１１……架台
１３……押し出し装置
１５……掘削機
１７……ボーリング予定位置
１９……鋼管
２５……コンクリートポンプ
２９……弓状部材
３１……地盤
３３……立坑
３５……門型クレーン
３７ａ…壁面
３９……掘削機
４１……押し出し装置
４３……元押しジャッキ
４５……内側型枠
４９……吊り治具
５３ａ…外側型枠上半分
６５……マウンド
６７……皿板
６９……刃口
７１……補強筋
７３ａ…マンション
７５……反力アンカ
７５ａ…圧入桁
８７……外側型枠
８９……内側型枠

Claims

棒状部材を円形、多角形またはスパイラル状に加工した帯筋と、前記帯筋の内側または外側に配置され、前記帯筋に対して回動可能に結合されたストランドとを有する籠体を用いた部材の構築方法であって、
地下構造物内に、前記籠体を、前記ストランドを螺旋状にすることにより長さを縮小した状態で建て込み、前記ストランドを直線状にすることにより長さを伸展する工程（ａ）と、
前記籠体の内外に設置された型枠内にコンクリートを充填して函体を形成する工程（ｂ）と、
前記地下構造物から地盤内に発進した掘削機を前記函体を介して押出し装置で推進させ、前記地盤内に孔を掘削しつつ、前記孔内に前記函体を配置する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする部材の構築方法。
前記工程（ａ）で、前記ストランドを、先行して配置された籠体のストランドと接続することを特徴とする請求項１記載の部材の構築方法。
前記地下構造物が立坑であることを特徴とする請求項１記載の部材の構築方法。
棒状部材を円形、多角形またはスパイラル状に加工した帯筋と、前記帯筋の内側または外側に配置され、前記帯筋に対して回動可能に結合されたストランドとを有する籠体を用いた部材の構築方法であって、
地盤の上方に、前記ストランドを螺旋状にすることにより長さを縮小した状態の前記籠体を、前記ストランドを直線状にすることにより長さを伸展しつつ配置する工程（ａ）と、
前記籠体の内外に設置された型枠内にコンクリートを充填して函体を形成する工程（ｂ）と、
前記地盤を掘削しつつ、掘削された前記地盤内に前記函体を配置する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする部材の構築方法。
前記工程（ａ）で、前記ストランドを、先行して配置された籠体のストランドと接続することを特徴とする請求項４記載の部材の構築方法。
請求項１から請求項５のいずれかに記載された部材の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする部材。