JP3782808B2 - 地下構造物の構築工法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物を構築する工法及び当該工法を実施するための装置に関するものである。

図１０に示すように、鉄道線路の下又は道路の下を横断する地下構造物（トンネル状の通路）を構築する場合、エレメントと称する断面方形の鋼管を到達立坑側からワイヤでけん引し、エレメント群を地中に埋設する工法が行なわれている。
特開平８−３１９７９２号公報

前述のエレメントをワイヤでけん引する構築工法は、トンネル上の鉄道線路（又は道路）の幅が長い場合にも短い場合にも採用可能であり、汎用性のある優れた工法であるが、到達立坑が設置できない場合や、所要の到達立坑寸法が確保できない場合にはエレメントのけん引ができなくなるという問題点が内在している。
本発明は鉄道線路（又は道路）の幅が比較的短い工事を対象とするものであって、施工期間を短縮することと、到達立坑が設置できない場合でも工事を達成できることを課題とする。

本発明の請求項１に係る地下構造物の構築工法は、エレメントの変形損傷を防ぐための推進用部材の先端を刃口に結合し、その推進用部材にエレメントを外挿して、そのエレメントの先端を刃口に結合し、推進用部材の内部にオーガーを挿入し、オーガーの軸の後端を動力源に結合すると共に、推進用部材の後端も動力源に結合して推進用部材を発進立坑から到達立坑に向けて推進し、エレメントが到達立坑に到達した後にオーガー及び推進用部材をエレメントから抜き出し、同様の手順を繰り返して上床版を敷設し、その後、同様の手順を繰り返して側壁部を敷設することから成る。
本発明の請求項２に係る地下構造物の構築装置は、断面方形の鋼管からなるエレメントの先端を刃口に結合し、管状に形成された推進用部材の先端を刃口に結合し、その後端は動力源に結合し、推進用部材の外表面にはエレメントを内側から支持して補強することができる支持部を設け、らせん翼を有するオーガーを推進用部材の内部に挿入し、オーガーの軸の後端を動力源に結合して成り、動力源の動力によって推進用部材を発進立坑から到達立坑に向けて推進する作業を繰り返して上床版及び側壁部を敷設する。
推進用部材の断面形状及び支持部の形状及び個数は、本発明の精神を逸脱しない範囲内において適宜改変可能であることはもちろんである。
推進用部材の数は、施工の実情に応じて、１本又は２本以上を用いることができる。推進用部材を２本以上用いるときは推進用部材同士を結合する（図５−３参照）。
本明細書において単に「エレメント」と記載されているときには、基準エレメントと一般部エレメントの両方を指すこととする。

（１）エレメント１は、刃口２を介して、推進用部材３に結合されているので、推進用部材３と共に到達立坑に向かって推進される。
（２）エレメント１は推進用部材３によって内側から補強されているので、エレメント１の推進力が増大しても、変形等を生じない。
（３）エレメント１の前進速度を増大することができるから、施工期間が短縮される。
（４）到達立坑にワイヤのけん引設備を設置する必要がない。
（５）本発明の構築工法は地下構造物の長さが短いときに好適である。

本発明を実施するための最良の形態を、以下、図面を参照しつつ説明する。
図１−１は本発明工法に用いる装置の全体図を示す。符号１はエレメントで、断面方形の鋼管である。エレメント１の先端に刃口（掘削装置）２を結合する。刃口２の内部にカッター２１が配置される。
エレメント１の内部に本発明に係る推進用部材３を設け、推進用部材３は駆動源５によりエレメント１と共に矢印ａ方向に推進されるが、その際、エレメント１が変形損傷するのを防ぐ役目をする（詳細については後述する。）。
推進用部材３の内部にオーガー４を挿入し、オーガー４の軸４１にはらせん翼４２が取り付けられている。オーガー４の軸４１の先端にカッター２１が取り付けられ、カッター２１により掘削された土砂はらせん翼４２により矢印ｂ方向に排出される。
図１−２は図１−１のＡ視図であり、図１−３は図１−１のＢ−Ｂ断面図である。

図２はエレメント１の先端を示す。エレメント１の先端部に結合板１１、１１・・・が取り付けられている。図３は刃口２である。１対の結合板１１、１１の間に刃口２の後壁２２に取り付けた結合板２４がちょうど挿入できる間隔に設置する。１対の結合板１１、１１はエレメント１の上底に２組と下底に２組取り付ける。図４は結合板１１、１１と結合板２４をボルトＢで結合した状態を示す平面図である。刃口２の後壁２２には、オーガー４を挿通する穴２５が開口し、推進用部材３と結合するためのボルト用孔２６、２６、・・・が設けてある。

図５−１は推進用部材３の１例を示す。推進用部材３は円筒状を呈し、表面にはエレメント１を内側から支持補強する支持部３１、３１、・・・が必要個数取り付けられている。推進用部材３の先端にはフランジ３２が形成され、複数個のボルト用孔３３、３３、・・・が設けられている。
図５−２は推進用部材３と刃口２をボルトＢ、Ｂ、・・・で結合した状態を示す。支持部３１の高さｈは、支持部３１がエレメント１の内面に接触してエレメント１をしっかりと支持することができる寸法に選定する。
図６はオーガー４である。オーガー４の軸４１にらせん翼４２が取り付けられ、軸４１の先端にカッター２１が取り付けられる。

次に、本発明工法を施工する手順について説明する。図１０は鉄道線路（又は道路）の下を横断する通路を示す。この通路を構築するには、まず、基準エレメント１Ａの内部に推進用部材３を挿入し、推進用部材３と刃口２を結合し、次に、エレメント１と刃口２を結合し、オーガー４を推進用部材３の内部に挿入する。
図７−１において、発進立坑に水平架台６を設置し、水平架台６の上に駆動源５を設置する。推進用部材３の後端を油圧ジャッキ５１に結合することにより、推進用部材３を矢印ａ方向に推進することができる。基準エレメント１Ａは刃口２を介して推進用部材３と一体的に結合されているから、基準エレメント１Ａは矢印ａ方向に移動する。基準エレメント１Ａは推進用部材３の支持部３１、３１、・・・によって内側から支持されているので、基準エレメント１Ａの推進力が増大しても、変形等を生じるおそれはない。
オーガー４の軸４１の後端はモーターＭに結合されているので、軸４１の回転により、カッター２１は土砂を掘削し、掘削された土砂はらせん翼４２により発進立坑側（矢印ｂ方向）に排出される。符号５２は駆動源５に設けられたエレメント受けを示し、エレメント１を支持している。

図８に示す基準エレメント１Ａは、断面方形のトンネル状の鋼管であり、１本目に挿入するエレメントとして使われる。基準エレメント１Ａの四隅には、隣接する一般部エレメント１Ｂとかみ合う継手１２が形成されている。
図７−２は基準エレメント１Ａが到達立坑に到達したところを示す。推進完了後、到達立坑側で刃口２を取り外し、発進立坑側にオーガー４及び推進用部材３を引き抜き、それぞれ次の推進に使用する。
図８の１Ｂは一般部エレメントを示す。一般部エレメント１Ｂは断面が「コ」字形状のエレメントで、その継手１３が先行施工した基準エレメント１Ａの継手１２とかみ合ってガイドされる。一般部エレメント１Ｂの右側の継手１２、１２は基準エレメント１Ａの右側の継手１２と同じ形状であり、一般部エレメント１Ｂのさらに右側に隣接する一般部エレメントの継手１３（図示せず）とかみ合う。
以上の手順を繰り返して、図９−１に示すとおり、一般部エレメント１Ｂ、１Ｂ・・・を敷設する。次に、基準エレメント１Ａ及び一般部エレメント１Ｂの継手１２、１３の空隙にグラウトを充填し（図９−２）、基準エレメント１Ａ及び一般部エレメント１Ｂの内部にコンクリートを充填して、上床版７を構築する。
次に、図７−３に示すように、水平架台６を一段低い位置に設置して、一般部エレメント１Ｂを次々と敷設し、グラウト充填及びコンクリート充填を施して側壁部８を構築する。

本発明に係る工法の実施に使用する装置の全体図である。 図１−１のＡ視図である。 図１−１のＢ−Ｂ断面図である。 エレメントの部分的斜視図である 刃口の斜視図である。 エレメントと刃口の結合構造である。 推進用部材の部分的斜視図である。 推進用部材と刃口の結合構造である。 推進用部材同士の結合構造である。 オーガーの全体図である。 施工状況の略図である。 施工状況の略図である。 施工状況の略図である。 エレメント同士の結合構造である。 エレメントを用いた構造物の略図である。 図９−１におけるＣ部の拡大図である。 施工現場の略図である。

符号の説明

１ エレメント
２ 刃口
３ 推進用部材
４ オーガー
５ 駆動源
７ 上床版
８ 側壁部
３１ 推進用部材の支持部
４１ オーガーの軸
４２ らせん翼

Claims (3)

1. エレメントの変形損傷を防ぐための推進用部材の先端を刃口に結合し、その推進用部材にエレメントを外挿して、そのエレメントの先端を刃口に結合し、推進用部材の内部にオーガーを挿入し、オーガーの軸の後端を動力源に結合すると共に、推進用部材の後端も動力源に結合して推進用部材を発進立坑から到達立坑に向けて推進し、エレメントが到達立坑に到達した後にオーガー及び推進用部材をエレメントから抜き出し、同様の手順を繰り返して上床版を敷設し、その後、同様の手順を繰り返して側壁部を敷設することから成る地下構造物の構築工法。
2. 断面方形の鋼管からなるエレメントの先端を刃口に結合し、管状に形成された推進用部材の先端を刃口に結合し、その後端は動力源に結合し、推進用部材の外表面にはエレメントを内側から支持して補強することができる支持部を設け、らせん翼を有するオーガーを推進用部材の内部に挿入し、オーガーの軸の後端を動力源に結合して成り、動力源の動力によって推進用部材を発進立坑から到達立坑に向けて推進する作業を繰り返して上床版及び側壁部を敷設する地下構造物の構築装置。
3. 推進用部材同士を結合することから成る請求項２に記載の地下構造物の構築装置。

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