JP3688253B2 - 土留めプレート付き管状部材の埋設方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道線路下若しくは道路下などを横断するように構築される地下構造物の施工に用いられるエレメント等の土留めプレート付き管状部材の埋設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道線路や道路等の下方に横断するように非開削方式で地下構造物を構築する方法として、エレメントといった管状部材を推進又はけん引により土砂を掘削除去しながら地中に推進させることで挿入し組み合わせて埋設して、構築される地下構造物の防護として利用したり、また地下構造物本体として利用する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のエレメントの埋設方法においては、エレメントを挿入する段階では、エレメントの先端部の開口から地盤掘削を行い、掘削した土砂等をエレメント内に取り込んで後方に搬送して外部へ排出する構造となっていたため、エレメントの挿入時に障害物に遭遇した場合には、当該エレメントの先端部開口からしか、この障害物を取り込んで撤去することはできない。
この場合、エレメント内部において切羽面を臨ませ、次いで、切羽面に存在する障害物を撤去すべく、障害物の周囲の地山を、土留め壁及び柱、腹起し等の支保工などを設置して土留め工を行う必要があり手間が掛かっていた。なお、エレメント先端で掘削機により掘削を行う構成の場合には、掘削機の外殻を残して内部の掘削部を撤去する作業の後、土留め工を行っていた。
【０００４】
本発明の課題は、先端で地盤を掘削しながら行うエレメントの地中への挿入時に障害物に遭遇した場合等、障害物が存在する前方の地山部分の撤去作業を容易に行うことができる土留めプレート付き管状部材の埋設方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば、図１及び図３に示すように、
管状をなし、その軸方向を挿入方向として、先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に挿入して埋設されることで地下構造物を構成する管状部材と、
該管状部材の周壁部の少なくとも一部に沿って前記管状部材の先端部より前方に出没自在に設けられ、前方に突出することで前記先端部より前方の地山部分を掘削する際の土留めとなる土留プレートとを備える土留めプレート付き管状部材の埋設方法において、
前記土留めプレート付き管状部材を、その先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に挿入して埋設する際に、前記管状部材の先端部より前方の地山部分に障害物があれば、
前記土留めプレートを前記管状部材の先端部より前方に突出させて、前記先端部より前方の地山部分の土留めを行う土留め工程と、
土留め工程の後で、前記土留プレートにより土留めされた前記前方の地山部分を手掘り掘削して、手掘り掘削した土砂及び前記障害物を前記管状部材内を通して外部に排出する排出工程とを実行することを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、周壁部の少なくとも一部に沿って先端部より前方に出没自在に設けられ、前方に突出することで前記先端部より前方の地山部分を掘削する際の土留めとなる土留プレートが設けられた管状部材が、先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に埋設されるので、地中に挿入されて埋設される際に、前記土留めプレートを前記前方に突出させることで前記先端部より前方の地山部分の土留めを行うことができる。よって、破砕不能な前記管状部材の挿入を妨げる障害物に遭遇してこれを撤去する場合、前記先端部から土留めプレートを前方に突出することで、土留め壁や腹起こし等の支保工を組み立てる等土留め工を行うことなく、障害物が含まれる地山部分の土留めを行い、障害物が含まれる地山部分を手掘り掘削して、障害物を容易に撤去することができる。
【０００７】
ここで、前記管状部材としては、地中に挿入されることで地下構造物となる長尺のものがあげられ、例えば、鋼製エレメントあるいはパイプルーフなどが挙げられる。また、管状部材は、管状をなすものであれば、どのような断面形状でもよく、例えば、矩形状、正方形状、円状、楕円状等の断面形状のものとしてもよい。また、土留めプレートは、管状部材の周壁部の少なくとも一部に沿って前記管状部材の先端部より前方に出没自在で且つ、前方に突出することで前記先端部より前方の地山部分Ｇを掘削する際の土留めとなるものであれば、前記管状部材にどのように取り付けられても良く、例えば、管状部材の外面に、管状部材の先端部から軸方向に出没自在に取り付けられてもよいし、管状部材の内面に、該管状部材の先端部から軸方向に出没自在に取り付けられたものでもよい。
【０００８】
また、その形状は任意であり、例えば、断面矩形状の管状部材である場合、４つの周壁部のどの壁部に沿って前方に出没自在に設けられても良い。具体的には、断面矩形状の管状部材に設けられる場合、周壁の少なくとも１面以上に沿って前方に出没自在に設けられるものである。例えば、頂面を形成する頂壁部に沿って前方に出没自在に設けられたものであれば、管状部材を地中に挿入する際に先端部より前方の地山の上側部分の土留めを確実に行うことができるものとなる。
【００１０】
そして、土留めプレート付き管状部材を、先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に挿入して埋設するので、土留めプレート付き管状部材を掘削しながら地中に挿入する際に、前記土留めプレートを前方に突出させることで前記先端部より前方の地山部分の土留めを行うことができる。よって、破砕不能な前記管状部材の挿入を妨げる障害物に遭遇してこれを撤去する場合、前記先端部から土留めプレートを前方に突出することで、土留め壁や腹起こし等の支保工を組み立てる等土留め工を行うことなく、障害物が含まれる地山部分の土留めを行い、障害物が含まれる地山部分を手掘り掘削して、障害物を容易に撤去することができ、土留めプレート付き管状部材の埋設作業の迅速化が図られ、施工期間の短縮化を図ることができる。
【００１９】
ここで、前記障害物とは、前方の地山部分に存在し、前記管状部材の挿入を妨げるもの、例えば、刃口では破砕不能なものである。
【００２０】
土留めプレート付き管状部材を掘削しながら地中に挿入して埋設する際に、前方の地山部分に破砕不能な前記管状部材の挿入を妨げる障害物が存在する場合など前記前方の地山部分を掘削して撤去する必要がある場合に、土留め工程により、前記先端部より前方の地山部分の土留めを行い、次いで、排出工程にて、前記前方の地山部分を手掘り掘削して、手掘り掘削した土砂及び前記障害物を前記管状部材内を通して外部に排出することにより、前記前方の地山部分を容易に撤去できる。
つまり、前記土留めプレート付き管状部材の埋設に際し、前記土留め付き管状部材の進行を止めて前記前方の地山部分を撤去する必要がある場合、土留め壁や腹起こし等の支保工を組み立てる等土留め工を行うことなく前記地山の掘削作業を容易に行うとともに前記前方の地山部分を撤去することができる。
【００２１】
これにより、前記地中に挿入される前記土留めプレート付き管状部材の先端部前方の地山部分に、前記先端部に装備した刃口の先端開口部分での掘削では破砕不能な障害物が存在する場合でも、前記地山部分を、土留めプレートを用いることで前記土留め壁や支保工を組み立てることなく、容易に土留めし、前記地山部分を手掘り掘削して土砂とともに障害物を撤去することができる。つまり、前記障害物が存在する場合でも容易に撤去して、土留めプレート付き管状部材の地中への挿入作業を再開することができ、前記土留めプレート付き管状部材の埋設作業の迅速化が図られ、施工期間の短縮化を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図１に示す土留めプレート付きエレメント１０のエレメント１は、鉄道線路や道路下（ここでは鉄道線路２下）で、鉄道線路２を横断する地下構造物を構築する際に利用され、複数地中に挿入して並べて埋設されることで、地下構造物３施工の際の防護部として利用されるとともに、地下構造物本体となるものである。
図１に示すエレメント１は、鉄道線路２下を横断する地下構造物が長尺の断面ロ字状となるように、地中に並べて挿入されて組み合わされる複数のエレメントのうちの一つを示しており、これら複数のエレメントでロ字状に組んだ後、内部の掘削を行い、複数のエレメント自体がロ字状の筒状の地下構造物となるものとなっている。なお、地中に挿入することで埋設されたエレメント内部にはコンクリートなどの硬化材が充填される。
【００２８】
このエレメント１は、例えばコンクリート製や鋼製の長尺の管状部材からなり、ここでは、断面矩形状の箱形のものとなっている。なお、このエレメント１は、地下構造物を構築する際にまず１本目として、掘削しながら地中に挿入されて基準となる基準エレメントの後で、埋設される一般部エレメントとして説明する。なお、図１では、先に埋設されたエレメントを符号１Ｅで示す。
エレメント１は、推進工法により地中に埋設されるものであり、上述したように軸方向を挿入方向とし、先端部（一端部）に刃口を装備し、その先端開口部分で地盤を掘削しつつ推進されることで地中に挿入されて埋設される。
【００２９】
図１に示すエレメント１には、その軸方向の先端部１２つまり、地中に挿入される際に先端側となる先端部１２に、エレメント１の外径と略同径の刃口６が取り付けられ、先端部１２の外周部分には、エレメント１自体の掘削・挿入の際に、挿入される前方の地山に障害物（図３に符号８で示す）が存在する場合に、該障害物を取り除くための障害物回りの撤去作業スペースを確保すべく土留めを行う土留めプレート５が取り付けられている。
【００３０】
土留めプレート５は、板状のものであり、エレメント１の頂面（外面のうちの上面）１ａに沿ってスライド自在に設けられた頂面プレート部５１と、頂面プレート部５１に直交して接続され、側面１ｂに沿ってスライド自在に設けられた側面プレート部５２とを有する。これらプレート部５１，５２は断面Ｌ字状に形成され、それぞれの長尺方向に沿い互いに離間する側辺部５１ａ，５２ａで、エレメント１の角部に沿って取り付けられたガイド部材５５，５６に沿って摺動自在、つまり、エレメント１の先端部１２より前方に出没自在に支持されている。なお、ガイド部材５５，５６はそれぞれコ字状の長尺部材からなり、対向する側壁部分をエレメント１に固定することで、内部で側辺部５１ａ，５２ａが内嵌するようになっている。
土留めプレート５の軸方向の長さは、スライド移動した際に、先端部１２に取り付けられる刃口６の前面より前方に突出し、作業スペースを形成可能な長さを有するものとなっている。なお、土留めプレート５は、突出されることで土留めを行い、刃口６前方の地山を作業スペースとして形成可能な耐久性を有するものであれば、どのような材質のものでもよく、例えば、木製、樹脂製、鋼製のものなどが挙げられる。
【００３１】
なお、エレメント１に取り付けられた土留めプレート５の形状を断面Ｌ字状の長尺なものとしたが、これに限らず、例えば図２に示すように、エレメント１の外面のうち頂面１ａ及び一方の側面１ｂ上に摺動自在に重ねて２枚のプレート５１Ａ，５２Ａを前方にスライド自在に設けた構成としてもよい。この場合、エレメントの外面１ａ，１ｂに、それぞれのプレート５１Ａ，５２Ａの、エレメントの軸方向と平行な両側縁部５１ｂ，５２ｂを摺動自在に内嵌するガイド部材５７，５８をそれぞれ設けた構成などが挙げられる。ガイド部材５７，５８はそれぞれエレメント１の外面１ａ、１ｂにそれぞれ取り付けられることで、互いに対向する凹部が形成される形状となっている。これら凹部内に両側縁部５１ｂ、５２ｂがそれぞれ摺動自在に内嵌されるものとなっている。
【００３２】
また、この土留めプレート５は、上記エレメント１には頂面１ａと一側面１ｂに沿ってスライド移動するように設けられた構成としたが、これに限らず、その機能を発揮するものであれば、どのように設けられても良い。例えば、外周面のうち４面に沿うように設けられても良いし、３面に沿うように設けられても良い。なお、上記土留めプレート５は、エレメント１に設けられた図示しないストッパにより所定位置より後方に移動しないものとなっている。ここで所定位置とは、土留めプレート５の先端が刃口６の前面より後方で、且つ容易に突出可能な位置、つまり刃口６の後端縁近傍に配置されるような位置が望ましい。
【００３５】
次に、上述したエレメント１の埋設方法を説明する。
まず、エレメント１を含む複数のエレメントを、鉄道線路２の下の地盤４に挿入して埋設して連結させて地下構造物３を構築するために、前記地盤４において鉄道線路２の両側方に、埋設されるエレメントを発進させるための発進側立坑（図示省略）と、この発進側立坑に対向し、埋設されるエレメントの先端部に取り付けられた刃口６が到達する到達側立坑７（図１参照）を築造する。
【００３６】
そして、地中に１本目となる基準エレメント１Ｅを挿入すべく、水平方向に水平ボーリングにより削孔して水平方向に延在し鉄道線路２下の地盤４中で横断する穴を形成し、この穴にＰＣ鋼より線１８を挿入して、このＰＣ鋼より線１８に挿入されるエレメント１Ｅ及びエレメント先端部に設けられた刃口６とを接続する。そして、到達側立坑７側に、到達側立坑７の土留壁７１から反力を取ることでＰＣ鋼より線１８を牽引する油圧ジャッキ等の牽引装置１９を設置する。この牽引装置１９によりエレメント及び刃口６を牽引しながら刃口６によりエレメントの先端部分を掘削しつつエレメントを到達側立坑７側に向かって地中に挿入して埋設する。
【００３７】
なお、図示しないがこの基準エレメント１Ｅの先端部の外周面には、エレメント先端部に取り付けられた刃口６の前方に出没自在な土留めプレートが取り付けられている。この土留めプレートは、４面の外周面のうちどの面に取り付けられても良いが、少なくとも頂面及び両側面に沿って前方に突出可能に設けられていることが望ましい。４面に沿って軸方向に出没自在に設けられていれば、掘削して挿入される地山部分の四方の土質性状が弱い性状であっても、刃口６の前方に作業可能なスペースを構築することができる。
【００３８】
そして、先行して埋設された先行エレメント（この図では基準エレメント）１Ｅと同様に、該先行エレメント１Ｅに隣接してエレメント１を先端部の刃口６にて地盤を掘削しつつ地中に挿入していき、刃口６が到達側立坑７に至ることで地中に埋設する。
このとき、エレメント１を推進させて地中に挿入する際に、図３（ａ）に示すように、エレメント１の挿入方向の前方の地山部分Ｇに刃口６では破砕できない硬質の岩や既存の基礎等の障害物８が存在する場合、障害物８を撤去すべく、刃口６の前方に突出させて障害物８を含む地山部分Ｇの土留めを行う（図３（ｂ）参照）。なお、土留めされた地山部分Ｇは障害物８を撤去する際の作業領域となりうる。
【００３９】
そして、土留めした土留めプレート５の内側の、障害物８を含む地山部分Ｇを手掘り掘削して障害物８を撤去する作業を行う。つまり、障害物８をエレメント１内を通して外部、例えば発進側立坑に撤去する。その後、土留プレート５をエレメント１外面部分に位置するように引き戻して刃口６前方で土留めを行う状態を解除するとともに、更に掘削及び挿入を行うことでエレメント１を推進させ、刃口６が到達側立坑７に至ることでエレメント１は地中で所定の箇所で埋設された状態となる。なお、引き戻される土留めプレート５は、先端部が刃口６の前面（切羽面）から前方に突出しない位置であればどのような位置に引き戻してもよい。
【００４０】
このように地中に挿入して埋設されるエレメント１に土留めプレート５が設けられているので、エレメント１を先端部で掘削して挿入させる際に、前方に障害物が存在する場合でも、障害物を撤去するために土留め壁や土留め壁を支持する支保工などを設置する等の土留め工を行う必要がなく、その分の障害物撤去作業の簡易化を図ることができる。そして、この障害物撤去作業の後、直ぐにエレメント１の挿入作業を再開することができ、これによりエレメントの埋設作業の簡易化、施工期間の短縮化を図ることができる。
【００４８】
ここで、上述した土留めプレート５は、エレメント１の外面側に設置されるものとしたが、これに限らず、エレメントの内面側にスライド自在に設けても良い。
例えば、エレメント牽引工法（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｐｕｌｌ Ｍｅｔｈｏｄ：ＨＥＰ工法）を併用し、エレメント先端の刃口において切羽がオープンとなる工法により地中に埋設される土留めプレート付きエレメントの構成の一例を図６に示す。
【００４９】
図６（ａ）に示すエレメント１Ｃは、上述したエレメント１と同様に断面矩形状の管状をなすとともに、先端部の内壁面のうち上面１ｆと一方の側面１ｇに沿ってそれぞれ軸方向に延在し、上面１ｆ及び一方の側面１ｇとでそれぞれコ字状の溝を構成するガイド部材５５Ｂ、５６Ｂを介して挿入方向に出没自在に設けられた断面Ｌ字状の土留め材（土留めプレート）５Ｄを備える。
図６（ｂ）に示すエレメント１Ｄは、上述したエレメント１と同様に断面矩形状で管状をなすとともに、先端部の内周面に、断面矩形状の土留め材５Ｅが、エレメント先端部から前方にスライド移動して、前方の地山部分の土留め可能に設けられている。このように構成されたエレメント１Ｃ、１Ｄの作用効果は上述した土留めプレート付きエレメント１０と略同様のものであるので説明は省略する。例えば、地中に掘削しながら挿入する際に前方の地山に障害物が存在した場合でも、障害物を撤去する際に土留め工を行う手間が省け、障害物を容易に撤去して、さらに挿入して地中に埋設することができる。
【００５０】
なお、エレメント１Ｃ、１Ｄのように内周面に土留めプレート５Ｄ，５Ｅを備えるものとすれば、エレメント１Ｃ、１Ｄの外面側の角部に地中において隣接して埋設される他のエレメントと接続可能な継手部を容易に設けることができる。また、これらエレメント１Ｃ，１Ｄのように内側に設けられる土留めプレートは、周壁部の少なくとも一部に沿ってエレメントの先端部より前方に出没自在に設けられるものであれば、どの周壁面に沿って出没するように設けられてもよいことは勿論である。
【００５１】
また、上述した各土留めプレートの出没移動は、人力で行っても良く、油圧駆動装置などの駆動装置を用いて移動自在に行えるものであってもよい。
またこのとき土留めプレートのスライド動作は、エレメント自体の掘進動作とに関係なく行うものであることが望ましい。油圧モータ、油圧シリンダ等の駆動装置を用いた場合、駆動装置の駆動源は、エレメントを推進させる駆動源、例えば牽引装置などとは別の駆動源であることが望ましい。
【００５２】
なお、以上の実施の形態においては、エレメントの形状を矩形状のものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、管状のもので、軸方向に地中に挿入されることで埋設されるものであれば、どのような形状であってもよい。例えば、多角形状、円筒状としてもよい。具体的にはパイプルーフ等が挙げられる。
さらに、エレメント自体に、隣り合うエレメントに接続可能な継手部を設けても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、地中に挿入されて埋設される際に、前記先端部から土留めプレートを前方に突出するだけで、土留め壁や腹起こし等の支保工を組み立てる等土留め工を行うことなく、前記先端部より前方の地山部分を土留めすることができる。つまり、破砕不能な前記管状部材の挿入を妨げる障害物に遭遇した場合でも、前記土留めプレートを前方に突出することで前記障害物が含まれる地山部分の土留めを行った後、障害物が含まれる地山部分を手掘り掘削して、障害物の撤去作業を容易に行うことができる。
【００５４】
また、土留めプレート付き管状部材を掘削しながら地中に挿入する際に、破砕不能な前記管状部材の挿入を妨げる障害物に遭遇した場合でも、前記先端部から土留めプレートを前方に突出することで前記障害物が含まれる地山部分の土留めを行い、障害物が含まれる地山部分を手掘り掘削して、障害物を撤去する作業を行うことができる。よって、障害物撤去作業の際に、土留め壁や腹起こし等の支保工を組み立てる等土留め工を行うことなく前記障害物の撤去作業を容易に行うことができ、土留めプレート付き管状部材の埋設作業の迅速化が図られ、施工期間の短縮化を図ることができる。
【００５８】
また、前記地中に挿入される前記土留めプレート付き管状部材の先端部前方の地山部分に、前記先端部に装備された刃口の先端開口部分での掘削では破砕不能な障害物が存在する場合でも、前記地山部分を、土留めプレートを用いることで前記土留め壁や支保工を組み立てることなく、容易に土留めし、前記地山部分を手掘り掘削して土砂とともに障害物を撤去することができ、土留めプレート付き管状部材の地中への挿入作業を再開して、前記土留めプレート付き管状部材の埋設作業の迅速化が図られ、施工期間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した一実施の形態のエレメントの概略構成を示す図である。
【図２】 図１の土留めプレートの取り付け状態の変形例を示す概略正面図である。
【図３】 図１のエレメントを地中に挿入している状態の模式図である。
【図４】 土留めプレートが取り付けられたエレメントの変形例を示すエレメントの概略正面図である。
【符号の説明】
１，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ エレメント（管状部材）
３ 地下構造物
４ 地盤
５，５Ｄ，５Ｅ 土留プレート
８ 障害物
１０ 土留めプレート付きエレメント
１１ 先行エレメント（管状部材）
１２ 先端部
５１ 頂面プレート部（土留めプレート）
５２ 側面プレート部（土留めプレート）

Claims (1)

1. 管状をなし、その軸方向を挿入方向として、先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に挿入して埋設されることで地下構造物を構成する管状部材と、
   該管状部材の周壁部の少なくとも一部に沿って前記管状部材の先端部より前方に出没自在に設けられ、前方に突出することで前記先端部より前方の地山部分を掘削する際の土留めとなる土留プレートとを備える土留めプレート付き管状部材の埋設方法において、
   前記土留めプレート付き管状部材を、その先端部に装備した刃口の先端開口部分で地盤の掘削を行いつつ地中に挿入して埋設する際に、前記管状部材の先端部より前方の地山部分に障害物があれば、
   前記土留めプレートを前記管状部材の先端部より前方に突出させて、前記先端部より前方の地山部分の土留めを行う土留め工程と、
   土留め工程の後で、前記土留プレートにより土留めされた前記前方の地山部分を手掘り掘削して、手掘り掘削した土砂及び前記障害物を前記管状部材内を通して外部に排出する排出工程とを実行することを特徴とする土留めプレート付き管状部材の埋設方法。

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