JP2015086509A - 地下構築物の施工に用いる支持鋼材 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ形鋼材を梁やその他の支持部材として使用する場合に、Ｈ形鋼材そのものに突っ張り性を発揮させ、その結果、ずれや撓みを生じにくくできる地下構築物の施工に用いる支持鋼材を提供する。
【解決手段】Ｈ形鋼材にボックス状の鞘管をスライド自在に嵌合し、Ｈ形鋼材と鞘管とに油圧ジャッキを介在させた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、道路や軌条の直下にこれらの道路や軌条を横断する地下構造物の施工に用いる支持鋼材に関するものである。

道路や軌条の直下に、地下道となる地下構造物を築造する方法としては、下記特許文献にも示すように、従来から図６に示すように、パイプルーフＰやフリクションカット部材２を使用する方法が知られている。
特許第４１４５０２７号公報

軌条又は道路Ａの両側に、築造すべき地下構造物Ｅを挟んで発進立坑Ｂと到達立坑Ｃを掘削したのち、発進立坑Ｂから到達立坑Ｃに向かって上面にフリクションカット部材２を配設している断面矩形状のパイプ１を複数本、並列状態に圧入して埋設すべき地下構造物Ｅの上床部ｅの幅に略等しい幅を有するパイプルーフＰを形成する。

しかるのち、前記フリクションカット部材２の後端を発進立坑Ｂ側に固定すると共にこのパイプルーフＰの後端面に既製の地下構造物Ｅの上床部ｅの前端面を当接させた状態で発進立坑Ｂの後壁面に反力を支持させた推進ジャッキ３を伸長させることにより、前方の地盤を該地下構造物Ｅの前端開口部に装着している刃口Ｆにより掘削、除去しながら地下構造物Ｅをフリクションカット部材２の下面に沿って推進させ、この推進に伴って到達立坑Ｃ側に押し出されるパイプルーフＰを切除してパイプルーフＰと地下構造物Ｅとを置換させることによりトンネルを築造する。

このようなトンネルの築造方法において、フリクションカット部材２がパイプルーフＰや地下構造物Ｅの推進によって到達立坑側に移動しないように、その後端を発進立坑Ｂ側に固定させてあり、その固定手段としては図示は省略するが、一例としてフリクションカット部材の後端部上に固定部材としてＨ形形鋼を固着し、この固定部材を発進立坑Ｂの前壁面における上部に受止させた構造を採用している。

しかしながら、前記のような固定部材を採用しても、フリクションカット部材２の下面に沿ってパイプルーフＰ及び地下構造物Ｅを推進させた時に、パイプルーフＰ及び地下構造物Ｅの上面とフリクションカット部材２の下面との摩擦力によりフリクションカット部材２を前方に移動してしまうことがあり、フリクションカット部材２が移動するとフリクションカット部材２の上方地盤が一体に移動して地表側の軌条や道路に悪影響を及ぼすという問題点があった。

そこで、前記特許文献１は、調整ジャッキ４からなる伸縮手段と、ストロークセンサ５からなる検出手段とから構成したフリクションカット部材２の位置調整機構Ｇを設けた。

地下構造物Ｅには、その前端開口部にパイプルーフＰの下面側地盤を掘削する刃口Ｆを装着している。

調整ジャッキ４はその長さ方向に地下構造物Ｅの長さ方向に向けて地下構造物Ｅの上面に配設し、そのロッド４ａの前端を発進立坑Ｂから突出しているフリクションカット部材２の後端部に固着した連結部材６に接合又は着脱自在に連結していると共に、そのシリンダ部４ｂの後端を地下構造物Ｅの後端部又は長さ方向の中間部、或いは図示していないが地下構造物Ｅの後端面と推進ジャッキ３との間に介在しているスペーサ部材に取り外し可能に固定した支持部材７に着脱自在に連結した。

前記連結部材６はパイプルーフＰの幅方向に長い角棒材からなり、パイプルーフＰを構成している全てのフリクションカット部材２の上面にその下面を固着させて全てのフリクションカット部材２の後端部を一体に連結させる。

検出手段であるストロークセンサ５は、そのシリンダ部５ｂを発進立坑Ｂの両側壁面間に架設状態に固定した梁からなる不動部８に取り外し可能に連結して支持されていると共にそのシリンダ部５ｂから伸縮自在に突出したストローク棒５ａの前端を上記連結部材６の上面に突設している突片部６ａに着脱自在に連結させた。

地下構造物Ｅの上面側に上記のように複数の位置調整機構Ｇを配設したのち、推進ジャッキ３のロッドを伸長させると、地下構造物Ｅはその上床部ｅの上面をフリクションカット部材２の下面に摺接させながら且つ刃口Ｆによって前方の地盤を掘削しながら前進し、パイプルーフＰも地下構造物Ｅの上床部ｅの前端面で押し進められてフリクションカット部材２の下面に摺接しながらその前端部を地下構造物Ｅの前進移動量に応じて到達立坑Ｃ側に突出させる。

到達立坑Ｃ側に突出したパイプルーフＰが一定長に達すると、各パイプ１の突出部分を切除して撤去する。また、刃口Ｆによって掘削された土砂は、地下構造物Ｅ内を通じて後方の発進立坑Ｂ内に排出、除去する。

推進ジャッキ３のロッドを伸長させることによって地下構造物Ｅを地中に圧入、推進させる時には、上記位置調整機構Ｇにおける調整ジャッキ４を中立状態、即ち、無負荷状態にしてロッドが自由に伸縮できるようにしておく。

従って、地下構造物Ｅが地中に押し込まれると、該地下構造物Ｅの推進量に等しい長さだけ収縮すると共に地下構造物Ｅの推進によってパイプルーフＰが地下構造物Ｅと一体的に到達立坑Ｃ側に移動する。

これらの地下構造物ＥとパイプルーフＰの移動は、フリクションカット部材２の下面にその上面を摺接させながらフリクションカット部材２をガイドとして行われ、その際、フリクションカット部材２の下面とこれらの地下構造物Ｅ及びパイプルーフＰの上面との摩擦力（摺擦力）によって地下構造物Ｅ及びパイプルーフＰがフリクションカット部材２の下面に対してスリップしながらフリクションカット部材２を前方に摺動移動させる。

フリクションカット部材２が移動すると、不動部８に支持されているストロークセンサ５のストローク棒５ａがその移動量と等しい長さだけ伸長し、その伸長量（伸長長さ）を該ストロークセンサ５によって検出して発進立坑Ｂ側に設置した調整制御部（図示せず）に電気的に入力させる。

そして、地下構造物Ｅが地中に完全に押し込まれる前に、このフリクションカット部材２の移動量が地表側の軌条や道路Ａに影響を及ぼさない最大許容限度の設定量に達した時に、調整制御部からの調整ジャッキ４に信号を発して該調整ジャッキ４にそのロッド４ａが収縮する方向に圧油を供給して上記設定量と略等しい長さだけ該ロッド４ａを収縮させ、地下構造物Ｅに反力をとってフリクションカット部材２を後方に引き戻し、元の埋設位置に復帰させるものである。

この調整ジャッキ４によるフリクションカット部材２の位置調整は、地下構造物Ｅを推進ジャッキ３によって推進させながら行ってもよく、或いは、一旦、地下構造物Ｅの推進を停止させた状態で行ってもよい。

こうして、地下構造物Ｅを発進立坑Ｂと到達立坑Ｃ間に貫通状態で埋設するものである。

前記ストロークセンサ５のシリンダ部５ｂを発進立坑Ｂの両側壁面間に架設状態に固定する梁からなる不動部８は通常Ｈ形鋼材を使用するが、これに撓みや、ずれを生じると不動部とならずストロークセンサ５そのものが誤測定を起こすおそれがある。

なお、不動部８の両側はブラケット等でのボルト固定で止めたとしても、１本ものであるＨ形鋼材では撓みを抑えることはできない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、Ｈ形鋼材を梁やその他の支持部材として使用する場合に、Ｈ形鋼材そのものに突っ張り性を発揮させ、その結果、ずれや撓みを生じにくくできる地下構築物の施工に用いる支持鋼材を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、第１に、Ｈ形鋼材にボックス状の鞘管をスライド自在に嵌合し、Ｈ形鋼材と鞘管とに油圧ジャッキを介在させたこと、第２に、油圧ジャッキは鞘管に挿入するＨ形鋼材側に設置するか、Ｈ形鋼材を嵌合する鞘管側に設置すること、第３に、鞘管に、Ｈ形鋼材の延長材としての鋼材を接続することを要旨とするものである。

第４に、油圧ジャッキは、Ｈ形鋼材のウエブを一部切欠いた空間に配設し、鞘管側には前記空間を横切るようにジャッキ受け板を設けること、第５に、両側壁面間に架設状態に固定した梁であることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、油圧ジャッキを伸長することで鞘管とＨ形鋼材を相対的に位置変化させて、Ｈ形鋼材に突っ張り力を発揮させることができ、その結果、緊張状態としてずれや撓みを防止できる。

請求項２記載の本発明によれば、油圧ジャッキは、鞘管に挿入するＨ形鋼材側に設置することで、鞘管を必要以上に大きくすることがなく、がたつくおそれもない。

請求項３記載の本発明によれば、油圧ジャッキはＨ形鋼材を嵌合する鞘管側に設置することでＨ形鋼材を加工しないですみ、また、鞘管を多少大きめにすることでジャッキの設置スペースを確保できる。

請求項４記載の本発明によれば、鞘管はＨ形鋼材の延長材としての鋼材を接続するので、Ｈ形鋼材の途中で伸長箇所を設けるように構成できる。

請求項５記載の本発明によれば、油圧ジャッキを鞘管に挿入するＨ形鋼材側に設置するのに、Ｈ形鋼材のウエブを一部切欠いた空間に配設することで出張らずに収めることができる。

請求項６記載の本発明によれば、本発明の支持部材は両側壁面間に架設状態に固定した梁であることにより、突っ張り作用による撓み防止を効果的に発揮させることができる。

以上述べたように本発明の地下構築物の施工に用いる支持鋼材は、Ｈ形鋼材を梁やその他の支持部材として使用する場合に、Ｈ形鋼材そのものに突っ張り性を発揮させ、その結果、ずれや撓みを生じにくくできるものである。

以下図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の支持鋼材を地下構築物の施工として、両側壁面間に架設状態に固定した梁として使用した場合の正面図で、地下構築物の施工としては前記図６〜図８に示すように軌条又は道路の両側に、築造すべき地下構造物Ｅを挟んで発進立坑と到達立坑を掘削したのち、発進立坑から到達立坑に向かって上面にフリクションカット部材を配設している断面矩形状のパイプ１を複数本、並列状態に圧入して埋設すべき地下構造物Ｅの上床部の幅に略等しい幅を有するパイプルーフＰを形成する場合である。

フリクションカット部材の図示は省略するが、本発明の支持鋼材１１は前記のごとく検出手段としてのストロークセンサを固定するために発進立坑Ｂの両側壁面間に架設状態に固定した梁である

本発明の支持鋼材１１はＨ形鋼材９によるものであるが、これに伸縮性を持たせるためにボックス状の鞘管１０をスライド自在に嵌合し、図２、図３に示すようにＨ形鋼材９とボックス状の鞘管１０とに油圧ジャッキ１２を介在させた。

ボックス状の鞘管１０にＨ形鋼材９の延長材としての鋼材１３を接続した。この延長材としての鋼材１３はＨ形鋼材９と同一形状のもの、もしくは異なる形状のものでもよい。図示の例では延長材としての鋼材１３は細身のＨ形鋼材で、ボックス状の鞘管１０内に入り込む結合用の継手用Ｈ形鋼材１４に接続させた。該結合用の継手用Ｈ形鋼材１４はＨ形鋼材９と同一形状であり、図４に示すようにボックス状の鞘管１０とはボルト・ナットで締結する。

ボックス状の鞘管１０は図４に示すように断面は正方形に近い矩形である。

油圧ジャッキ１２は、ボックス状の鞘管１０に挿入するＨ形鋼材９側に設置するもので、Ｈ形鋼材９のウエブ９aを一部切欠いて空間１５を形成し、この空間１５に架台１６を設けて油圧ジャッキ１２を横向きに支承した。図中１７は空間１５の端に形成しる反力壁で、これに油圧ジャッキ１２のシリンダー端が当接する。

一方、ボックス状の鞘管１０側には前記空間１５を横切るようにジャッキ受け板１８を設ける。このジャッキ受け板１８はボックス状の鞘管１０の左右壁に上下に隙間を確保して掛け渡すもので、直角に突設する結合フランジ１８ａをボックス状の鞘管１０の左右壁に沿わせてボルト・ナットで締結した。ジャッキ受け板１８には油圧ジャッキ１２のロッド端が当接する。

次に、使用法について説明すると、図１の場合はボックス状の鞘管１０はＨ形鋼材９の両端部に介在され、Ｈ形鋼材９は発進立坑Ｂの両側壁面間に架設状態に固定される。

この状態で油圧ジャッキ１２を伸長するようにすれば、Ｈ形鋼材９に対してボックス状の鞘管１０が外側に押し出されるように全体に突っ張り力が加えられる。

油圧ジャッキ１２をＨ形鋼材９に設けるのに油圧ジャッキ１２が小型の場合にはウエブ９aを切り欠かずにその両側に沿わせて配置し、ロッドをＨ形鋼材９の端から突出するようにすることもできる。

更に他の実施形態として図示は省略するが、油圧ジャッキ１２はボックス状の鞘管１０側に設置することも可能である。

また、本発明の支持鋼材の他の使用例として、フリクションカット部材２の支持部材として、油圧ジャッキ１２を伸ばすことにより、フリクションカット部材２に固定した鋼材を函体の推進方向とは逆に引き戻すためのものとしての使用もある。

その他、梁的な使用、つっかい棒的な使用、牽引部材的な使用などで、本発明は突っ張り力を発揮できる場合では、使用が可能である。

本発明の支持鋼材を地下構築物の施工として両側壁面間に架設状態に固定した梁として使用した場合の正面図である。 本発明の地下構築物の施工に用いる支持鋼材の２実施形態を示す縦断側面図である。 本発明の地下構築物の施工に用いる支持鋼材の２実施形態を示す横断平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 地下構造物の推進、埋設状態を示す簡略縦断側面図である。 地下構造物の推進、埋設状態を示すその簡略縦断正面図である。 位置調整機構を配設した発進立坑部分の縦断側面図である。

Ａ 軌条又は道路
Ｂ 発進立坑
Ｃ 到達立坑
Ｅ 地下構造物
Ｐ パイプルーフ
Ｇ 位置調整機構
１ パイプ
２ フリクションカット部材
３ 推進ジャッキ
４ 調整ジャッキ
５ ストロークセンサ
８ 不動部
９ Ｈ形鋼材
９a ウエブ
１０ ボックス状の鞘管
１１ 支持鋼材
１２ 油圧ジャッキ
１３ 延長材としての鋼材
１４ 継手用Ｈ形鋼材
１５ 空間
１６ 架台
１７ 反力壁
１８ ジャッキ受け板
１８ａ 結合フランジ

Claims (6)

1. Ｈ形鋼材にボックス状の鞘管をスライド自在に嵌合し、Ｈ形鋼材と鞘管とに油圧ジャッキを介在させたことを特徴とする地下構築物の施工に用いる支持鋼材。
2. 油圧ジャッキは、鞘管に挿入するＨ形鋼材側に設置する請求項１記載の地下構築物の施工に用いる支持鋼材。
3. 油圧ジャッキは、Ｈ形鋼材を嵌合する鞘管側に設置する請求項１記載の地下構築物の施工に用いる支持鋼材。
4. 鞘管に、Ｈ形鋼材の延長材としての鋼材を接続する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地下構築物の施工に用いる支持鋼材。
5. 油圧ジャッキは、Ｈ形鋼材のウエブを一部切欠いた空間に配設し、鞘管側には前記空間を横切るようにジャッキ受け板を設ける請求項２または請求項４に記載の地下構築物の施工に用いる支持鋼材。
6. 両側壁面間に架設状態に固定した梁である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の地下構築物の施工に用いる支持鋼材。

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