JP2014051783A - 管状体の布設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 管状体の横引き工法において、平坦性を確保し、精度の高いレールを基礎コンクリートに容易に構築する。
【解決手段】 複数基を連結して管状体を構成する管体１を、上部基礎コンクリート２１上に搬入し、上部基礎コンクリート２１上に敷設されたレール３０面に配置された複数個の鋼球３１の転動により管体１を連結位置まで移送し、既設の管体と連結して管状体を構築する。このために、上部基礎コンクリート２１の所定位置に角溝３０を形成し、角溝３０の底面に平鋼からなるレール３０の支持ボルト２６を、あと施工アンカーを利用して管状体の延長方向に沿って配設する。高さ調整した支持ボルト２６の頭部にレール３０となる平鋼を載置固定する。さらに角溝内のレール３０の下方空間に無収縮モルタル２７を充填してレール面を下方から補剛する。
【選択図】 図３

Description

本発明は管状体の布設方法に係り、特に複数基の管体を設置位置まで基礎コンクリートに設けた溝内のレール面に沿って移送（横引き）して連結し、所定延長の管状体を構築するようにした管状体の布設方法に関する。

出願人は、都市部等の幹線道路直下に上下水道、電力配線、各種地下道などのための共同溝や管渠を構築する工法として、先行して地盤を開削して土留めを行って、所定延長の開削地下空間を形成し、その地下空間の搬入地点に、プレキャストコンクリート製の単位長さの管体（以下、本明細書では、具体的な呼び名として知られる、矩形断面形状、上半円形トンネル形状等からなる各種ボックスカルバート、ヒューム管、トンネルカルバート、あるいは上半アーチトンネル等の総称を指すこととする。）を搬入し、搬送路に沿ってウィンチ等で牽引（本明細書では、「横引き」と呼ぶ。）して、所定の布設位置まで移送して既設の管体に連結し、これを順次繰り返して連続したトンネル状の共同溝や暗渠、アーチ構造（総称して管状体と呼ぶ。）を構築する横引き工法を採用して多くの実績を挙げている（特許文献１参照）。

ここで、従来の横引き工法の工法内容について簡述する。地下空間に形成される管体の移送路は、ほぼ水平な上面にレールが形成された基礎コンクリートからなる。レールは、基礎コンクリートの表面に溝型鋼あるいはＨ型鋼を、ウェブ面が上面となるように埋設して構成したもので、この型鋼で囲まれた溝内に、例えばφ１１程度の鋼球（ベアリングボール）を、適当な間隔をあけて平面上に分散するように多数収容させる。この鋼球上で、管体の下面に装着されたガイド突起（型鋼あるいは型鋼とコンクリートの複合体で構成する）を載置し、鋼球の回転、転動等によってその移送時の摩擦抵抗が低減された状態で、管体を所定の布設位置まで移送することができる。

管体の底版には、所定数のグラウト充填孔を設けておき、布設位置で既設の管体と連結された状態で、管体の底版下方と移送路との間の空間、移送路を構成する鋼球間の空隙等にグラウト等を充填硬化することで、連続して連結され、管体として構成された管体と移送路を構成する基礎コンクリートとの一体化が図られる。

このように、布設位置に順次移送設置された管体同士が一体に連結されることにより、所定の縦断線形および長さを有した共同溝、暗渠、トンネルアーチ構造が構築される。

上述した、横引き工法（もしくはボックスベアリング横引き工法）については、出願人等によって各種の関連技術が提案、開示されている。これらの開示された技術として、たとえば横引き工法に関する基本発明（特許文献１）、基礎コンクリートに埋設されたＨ型鋼のウェブをレール面として、そのレール面を下方から補剛してレール面の平坦性を確保した発明（特許文献２）を例示することができる。

上述したように、管体を支持する鋼球を収容するために、Ｈ形鋼が、そのウェブをレール面としてフランジとで囲まれた上方が開放したコ字形をなすように基礎コンクリートに埋設されている。このレール内に分散して収容された多数の鋼球で管体を支持し、鋼球の滑らかな転動により管体の横引きがスムーズに行えるように、レールは管体の荷重が作用しても平坦性が保持できる剛性を有し、鋼球の転動を円滑に行える必要がある。

特許文献２では、そのために、Ｈ型鋼のレールの設置方法として、Ｈ型鋼のウェブにあらかじめ所定間隔で空気抜き孔を設けておき、基礎コンクリートがレール下面まで確実に充填されるようになっている。その設置方法として、まずレールとなるＨ形鋼を、基礎コンクリートの天端面を考慮して所定のレベルとなるように、形鋼等で組んだ仮設架台に載せて固定して位置保持させる。その状態で基礎コンクリートを打設する。コンクリートは、ガイドレールのレール面の下面側を満たすようにＨ形鋼のレールの下側に流れ込み、ウェブの下面側に溜まった空気はウェブの空気抜き孔から排出される。そして排出されたモルタル分をはつり取り、凹溝状のレール面を平坦に仕上げる。このときウェブの下側面にはコンクリートが密実に充填されているので、鋼球を介して管体の荷重がレール面（ウェブ）に作用してもウェブはほとんど変形しないで、レールの平坦性が保持される。

施工時にレール下面の補強をする手間を省くために、特許文献２には、あらかじめレール下面に相当する部位をプレキャストコンクリートで補強した鉄骨プレキャストコンクリート複合製品も提案されている。

特許第２８７９０２１号公報 特開２００７−２６２８４８号公報

特許文献２に開示されたレールの補剛方法により、管体移送時のレールの平坦性が確保される。しかし、基礎コンクリート用の型枠組み立てと同時に、レール部材としてのＨ形鋼を所定位置に保持させるため、型枠作業が煩雑になるという問題がある。コンクリート打設時にＨ形鋼が流動するコンクリートによって位置ズレし、レールの直線精度が保持できないおそれもある。また、あらかじめＨ形鋼の一部をコンクリートで補剛した鉄骨プレキャストコンクリート製品は、部材が重いため、部材の取り扱い、所定位置への設置等のにおいて作業負担が増える。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、鋼球を用いた横引き工法によって所定延長において管状体を布設する場合等、たとえば段差が設けられた基礎コンクリート等においても、レールの延長方向の平坦性を確保し、精度の高いレールを容易に構築し、レール上を安定して管体移送ができるようにした管状体の布設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、複数基を連結して管状体を構成する単位管体を、基礎コンクリート上に搬入し、該基礎コンクリート上に敷設されたレール面に球状体を分散して配置し、前記単位管体を前記球状体で支持し、該球状体の転動により前記管体を連結位置まで移送し、既設の管体と連結して管状体を構築するようにした管状体の布設方法において、前記基礎コンクリートを構築する際に、該基礎コンクリートの所定位置に前記レール面が底部に位置する角溝を形成し、該角溝の底面に平板状レールの支持部材を、前記管状体の延長方向に沿って配設し、該支持部材に平板状レールをレール延長方向に沿って載置固定し、前記角溝内の前記平板状レールの下方に固化材を充填して前記レール面を補剛し、該レール面に沿って前記管体を移送させて、所定位置で既設管体と連結することを特徴とする。

前記支持部材は、前記基礎コンクリートに打設された、あと施工アンカー側ナットに螺合可能なボルトからなることが好ましい。

前記ボルトは、前記あと施工アンカー側ナットに、前記平板状レール敷設時のレベル調整に応じて締め込み量を設定することが好ましい。

前記基礎コンクリートに形成された角溝の開口縁に防護金物を取り付け、前記開口縁の保護を図ることが好ましい。

前記角溝を所定延長方向の範囲で拡幅したレール面を形成し、該拡幅されたレール面の範囲で前記管体の移送方向を変更できるようにすることが好ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、管体の横引き工法において、基礎コンクリートに設けた溝内に、平坦性に優れ、剛性が確保された精度のよいレール面を効率よく施工でき、該レール面上に分散させた鋼球を介して管体を効率よく横引きして設置位置まで移送することができるという効果を奏する。

本発明による管状体の布設方法における管体および管体移送手段を示した断面図。 図１に示した管体の移送状態を側面から示した状態説明図。 図１に示した管体移送手段のレール構造の構成を拡大して示した部分拡大断面図。 レール構造の他の実施形態（広幅レール）を示した部分断面図。 レール構造における高さ調整後の設置状態を示した部分断面図。 レール構造の他の実施形態を示した部分断面図。 レール構造の他の実施形態を示した部分断面図。 レールレイアウト例（方向変換部）における管体の移送状態を示した模式平面図。 図８に示した断面線におけるレール構造の断面を示した部分断面図。

以下、本発明の管状体の布設方法の実施形態例として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の管状体の布設方法の管体移送手段としてのレール構造の構成について添付図面を参照して説明する。

施工を予定している管状体の全長区間において、基礎コンクリートに設けられる横引き作業用のレール構造は、全長にわたって形成された角溝内に設けられ、その上に鋼球が分散して満遍なく配置され、底面保護プレート等を介して支持された管体を、搬入起点から所定の設置位置まで、スムースに移送させるための平坦性と剛性とを有することが必要である。そのために、本発明では、管体底面側に所定の管体移送手段を取り付け、基礎側に管体支持手段としてのレール構造を構築している。以下、管体と管体に取り付けられた管体移送手段と、管体が支持、移送されるレール構造を主構成とする管体支持構造の構成について添付図面を参照して説明する。

［管体移送手段の構成］
図１には、所定の法面勾配３で開削された地盤面２において、単位長さ（本実施例では１基の単位長さ２．０mの製品が使用されている。）のプレキャストコンクリート製品からなる管体１の一実施形態としての上半円形トンネル形状の水路トンネルと、この管体１を移送するための管体移送手段１０と、管体移送手段１０を介して管体を支持するレール３０を主構成とする管体支持構造２０とが示されている。

管体１は、図示したように、水路トンネル（管状体）の全長にわたり地盤面２に所定厚さをなして敷設された管体支持構造２０としての、下部基礎コンクリート２２上に積層された上部基礎コンクリート２１に構築されたレール３０上に支持されている。

上述した管体移送手段１０を支持するために、上部基礎コンクリート２１の対応表面には、溝２３が形成され、溝２３の底部の所定高さにレール３０が構築されている。管体１は、レール３０上に分散して収容された球状体としての鋼球３１に、管体移送手段１０を介して支持され、移送方向に移動可能に載置されている。なお、図１には、円形上半部１Ｕと、側壁部と、円弧状の水路底面をなすインバートコンクリート１Ｌとで構成された水路トンネルが示されているが、本発明により移送され、所定延長の管状体を構成する管体１は、矩形、馬蹄形他の断面形状のボックスカルバートや、有蓋Ｕ字形溝、トンネルアーチ構造等が含まれる。また用語の意義としての「管体」以外にも逆Ｔ字形、Ｌ字形の「壁体」の移送、設置に適用することも可能である。

図２は、図１に示した管体１の支持状態を側方から示した側面図である。図１（断面図）に示したように、管体１の底面1ａには両側壁下方位置に２箇所の管体移送手段１０が設けられている。これらの管体移送手段１０の全体構成について、断面図（図１）、側面図（図２）を参照して説明する。管体１側の管体移送手段１０は、両図に示したように、管体１としてのプレキャストコンクリート製品の底面１ａの延長方向に延在する底面保護プレート１１と、底面保護プレート１１の延長方向の両端と管体１の端面との間にわたり取り付けられた端部ガイド部材１２と、底面保護プレート１１と端部ガイド部材１２の両方の底面側に、管体１の長手方向全体にわたって取り付けられた高さ調整用スライダ１４とから構成されている。

底面保護プレート１１は、本実施例では、厚さ２８mm、幅７５mm、長さ１．４mの平鋼からなる。この平鋼はインバートコンクリート１Ｌの底面１ａに、図示しないアンカーを介して固着され、通常は、鋼球３１に支持され、管体１の底面１ａを保護して管体１の移送をガイドするスライダ部材として機能する。そして管体１の長手方向の両端には、図２に示したように、それぞれ長さ０．３mの端部ガイド部材１２が管体１の底面に固着されている。この端部ガイド部材１２には型鋼あるいは鋼管が用いられ、管体底面と高さ調整用スライダ１４との所定のクリアランス（本実施例では２８mm）を埋め、管体端部での高さ調整用スライダ１４の管体１への取付け安定性を図っている。

（高さ調整用スライダの構成）
高さ調整用スライダ１４は、本実施例では、図３に示したように、全長が管体長と等しい角形鋼管（□８０mm）からなる。この高さ調整用スライダ１４は、管体支持手段２０の上部基礎コンクリート２１に形成された溝２３内に敷設されたレール３０上に分散して配置された鋼球３１上に載置され、管体１をレール３０の表面から所定高さに位置調整する役割を果たす。また図２に示したように、管体１を矢印方向に移送させるソリ状の支持部材としても機能する。鋼管内部には補強コンクリート１５が充填されており、鋼管の剛性が十分高められている。なお、高さ調整用スライダ１４の他の実施例としては、所定高さのＨ形鋼等の形鋼を単独あるいは複数段重ねて使用することもできる。またＨ型鋼をリブで補強したビルトアップ鋼材等の各種の鋼材、複合構造材を使用できる。

［管体支持構造の構成］
（基礎コンクリートの構成）
本発明では、上述した管体移送手段１０が設けられた管体を支持する管体支持構造２０として、図１に示したように、図示しない均しコンクリート上に所定厚さで施工された下部基礎コンクリート２２と、下部基礎コンクリート２２上に、上述した管体の断面形状に応じたコンクリート厚をなして打設され、上面に所定深さの角溝２３（以下、単に溝２３と記す。）が形成された上部基礎コンクリート２１と、溝２３内の所定深さに設置されたレール３０と、レール３０上に分散して溝２３内に収容された鋼球３１とから構成されている。上部基礎コンクリート２１のコンクリート厚は、管体の断面形状の相違（インバート厚の差）に応じて生じる段差量を考慮して設定されている。また、この上部基礎コンクリート２１のコンクリート厚に応じて溝２３の深さ、溝２３内に敷設されるレール３０の敷設面高さも定まる。

（レールの設置構造）
以下、レール３０の設置構造について、図３各図を参照して説明する。図３（ａ）と図３（ｂ）とは、基礎コンクリートに段差が設けられた状態において、上述した高さ調整スライダ１４を用いて管体１を移送する状態を示している。すなわち、上部基礎コンクリート２１のコンクリート厚は、その位置に設置される管体１のインバート厚さに応じて決定され、形成される溝２３の深さも異なり、それぞれの深さにおいて、レール３０が形成されている。この溝２３の幅は、上述した管体移送手段１０の底面保護プレート１１、高さ調整スライダ１４の幅より十分に広く設定されている。

また、上部基礎コンクリート２１に形成された溝２３に沿った両側の開口縁には溝２３の延長方向に沿って防護金物３５が取り付けられている。この防護金物３５は、上部基礎コンクリート２１の打設のために組み立てる型枠の一部に形成される溝部分の箱抜き用せき板（図示せず）に一体的に取り付けられ、図示しないアンカーが打設したコンクリート内に埋設され、防護金物３５の外面が溝２３の開口縁を覆うように配置されている。防護金物３５の一例としては、等辺山形鋼が好ましい。

図３（ａ），（ｂ）に示したように、溝深さが異なっている場合においても、レール３０は、水平ないしは上部基礎コンクリート２１の表面勾配に沿った緩い勾配で、それぞれの断面での溝２３の底面部分に敷設されている。

レール３０の設置構造としては、図３各図に示したように、レール３０の支持部材としてボルト２６が用いられている。このボルト２６は、溝底面のコンクリート表面に溝延長方向に沿って所定ピッチ（本実施例では約１０００mm）で埋設された、あと施工アンカー２５としてのホールインアンカーの雌ねじ部に螺合され、締め込み量が調整されている。さらにボルト２６の頭部にレール用の板材の端部が載置固定される。ボルト２６の締め込み量は、溝２３の長手方向に連続して配列されたボルト頭上に載置固定されるレール３０となる平鋼（本実施例では厚さ９mm、幅１００mm）が、溝２３内において平坦面を構成するように設定されている。上述したボルト２６の埋設ピッチは、平鋼の厚さとの関係で、適宜設定することができる。たとえばピッチ１５００mmにした場合には、支持位置の中間位置での平鋼の撓み等を防止するモルタルブロック等の仮支持材を中間位置に配置することも好ましい。なお、あと施工アンカー２５としては、施工性を考慮して公知のホールインアンカータイプの金属系拡張アンカーが好適である。

レール３０としての所定長さのプレート（平鋼）は、ボルト頭部２６ａに溶接固定され、さらにレール延長方向にわたり連結された状態で、無収縮モルタル２７がレール３０の下方空間に充填されている。これにより、レール３０は下方が所定強度モルタルで支持されることにより、管体１の横引き時にレール３０上に分散して配置された鋼球３１上に管体荷重が作用した場合にも、レールの平坦性が確保される。

図４は、レール３０の設置構造の変形例として、管体質量等に応じて設定された管体移送手段の寸法（幅）に対応して広幅のレールを設置した例を示している。この場合にも上部基礎コンクリートに形成する溝幅と溝深さを適宜設定し、その後、この溝内に支持部材としてのホールインアンカー２５をレール幅に対応させて打設する。そしてホールインアンカー２５の雌ねじ部にボルト２６を螺合し、トンネル延長方向、レール幅方向に沿って連続するボルト２６の頭部が平坦な状態となるように、各ボルト２６の突出高さ（締め込み量）を調整する。調整後のボルト頭に広幅の平鋼を載置固定して、その下方空間を無収縮モルタル２７で充填する。このように、本発明では、広幅のレール３０が必要になった場合でも、従来のように型鋼をサイズアップさせる必要が無く、上部基礎コンクリート２１の施工への影響を最小限にすることができる。

図５は、上部基礎コンクリート２１の施工時に溝２３の底面２３ａに不陸等が生じた場合にもボルト２６の突出高さ（締め込み量）を調整することにより、レール面３０ａを水平に保持することができる。レール３０の下方に無収縮モルタル２７を充填するため、レール３０下の空間は完全に充填され、溝底面２３ａに若干の不陸があったような場合でもレール３０の平坦性が十分確保される。

図６は、移送対象物が例えばトンネルアーチ状構造物１８である場合、そのアーチ脚部１８ａでは、アーチ形状によってはアーチ部材の自重の荷重方向がわずか斜め外側を向く。このような荷重を鋼球３１が分散しているレール３０で支持する場合を想定して、レール３０の横断方向に所定の傾斜を設けた変形例を示している。同図に示したように、レール３０は荷重作用方向に垂直になるように、わずかに対象物中心軸側が低くなるように高さ調整されている。また、図示しない反対側のレール面は移送対象物の中心軸に関して対称形状をなすように同様にレール面の傾斜が設定されている。このときレール３０上には鋼球３１が分散して配置されるため、この鋼球３１が斜面を転ってレール３０の低い側に集積しないように、鋼球３１をレール表面に安定させる鋼球保持手段３８がレール表面に散布されている。鋼球保持手段３８としては、対象物移送時における鋼球の転動作用を妨げない程度の粉粒状体が好適である。例えば川砂、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、微粒な火山灰等が使用できる。

図７は、あと施工アンカーとして用いられるホールインアンカー等の金属系拡張アンカーに代えて、硬化時間が調整可能なケミカルアンカー２４を用いてボルト２６をアンカー固定するようにした変形例を示している。アンカー体としてケミカルアンカー２４を使用した場合には、ホールインアンカーのようにボルト２６に対する雌ねじ部が無いので、ボルト２６本体を硬化体で固定保持することになる。そこで、ケミカルアンカー２４を使用する場合には、図７に示したように、支持プレート２９を一体化させたナット２８をボルト２６に螺合して使用することが好ましい。この場合、レール３０のレベル調整はナット２８のねじ込み量を調整しておき、ボルト２６をアンカー穴に挿入し、そのとき、支持プレート２９がアンカー穴の口元を覆うようにする。これによりボルト頭部の高さ調整を行える。

図８は、管状体等の構造物の設計線形が経路途中で屈曲あるいは湾曲するような地点（屈曲部４０）を有する場合に対応したレール３０の敷設例を示した平面図である。同図に示したように、管体移送時に、管体１（状態を(1)〜(4)で示す。）は底面に設けられた２列の管体移送手段としての底面保護プレート１１（図３）あるいは所定高さの高さ調整スライダ（図示せず）で２本の平行なレール３０に支持されて、広幅レール３０Ｗの設けられた屈曲部４０まで移送される（図８(1)〜(2)）。この広幅レール３０Ｗの敷設範囲では、管体１底面の底辺保護プレート１１はレール３０上に分散して収容された鋼球３１上を移送方向に対して横方向（矢印方向）にもスライドさせることができる。したがって、管体１はこの広幅レール３０Ｗの敷設範囲（屈曲部４０）において、次の移送路のレール３０に沿うように、所定角度分だけ任意に旋回させることができる（図８(2)〜(3)）。その後、新たな進行方向に沿って設けられたレール３０上に向けて管体１の底面保護プレート１１等を位置決めして管体１を、レール３０に沿って移動させればよい（図８(4)）。図８に示したようなレール３０，広幅レール３０Ｗの敷設例では、図９各図に示したように、通常の管体支持手段の断面形（図９（ａ））から溝幅を広く設定して内部に収容されるレール部材としての平鋼を広幅部材に変更する（図９（ｂ））だけで、ボルト２６等の他の支持部材は同等でよい。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 管体
１０ 管体移送手段
１１ 底面保護プレート
１４ 高さ調整用スライダ
１５ 充填コンクリート
２０ 管体支持手段
２１ 上部基礎コンクリート
２３ 溝
２５ あと施工アンカー
２６ ボルト
３０ レール
３０Ｗ 広幅レール
３１ 鋼球
３５ 防護金物

Claims (5)

1. 複数基を連結して管状体を構成する単位管体を、基礎コンクリート上に搬入し、該基礎コンクリート上に敷設されたレール面に球状体を分散して配置し、前記単位管体を前記球状体で支持し、該球状体の転動により前記管体を連結位置まで移送し、既設の管体と連結して管状体を構築するようにした管状体の布設方法において、
   前記基礎コンクリートを構築する際に、該基礎コンクリートの所定位置に前記レール面が底部に位置する角溝を形成し、該角溝の底面に平板状レールの支持部材を、前記管状体の延長方向に沿って配設し、該支持部材に平板状レールをレール延長方向に沿って載置固定し、前記角溝内の前記平板状レールの下方に固化材を充填して前記レール面を補剛し、該レール面に沿って前記管体を移送させて、所定位置で既設管体と連結することを特徴とする管状体の布設方法。
2. 前記支持部材は、前記基礎コンクリートに打設された、あと施工アンカー側ナットに螺合可能なボルトからなることを特徴とする請求項１に記載の管状体の布設方法。
3. 前記ボルトは、前記あと施工アンカー側ナットに、前記平板状レール敷設時のレベル調整に応じて締め込み量が設定されたことを特徴とする請求項２に記載の管状体の布設方法。
4. 前記前記基礎コンクリートに形成された角溝の開口縁に防護金物が取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管状体の布設方法。
5. 前記角溝を所定延長方向の範囲で拡幅したレール面を形成し、該拡幅されたレール面の範囲で前記管体の移送方向を変更可能なことを特徴とする請求項１記載の管状体の布設方法。

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