JP3790377B2 - トンネル構築用覆工エレメント及びトンネル覆工工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル構築用覆工エレメント及びトンネル覆工工法に関し、さらに詳細には、長尺の覆工エレメントを用いて施工される覆工工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄道や道路の下方に立体交差するトンネルを構築する工法の1つとして、長尺の角形管からなる多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うURT(Under Railway/Road Tunnel)工法が知られている。
【0003】
この工法は、あらかじめトンネル断面を区画するように多数の覆工エレメントを互いに隣接して地山に貫入させることにより覆工壁を形成し、その後、覆工壁内方の地山を掘削して、門型構造やボックス構造のトンネルを構築するものである。しかしながら、この工法では一般に、隣接する覆工エレメント間は継手を介して連結され、この継手部には間隙が形成される。このため、継手部の土砂の排除、清掃、コンクリート打設を行わなければならない。
【0004】
ところで、覆工エレメントを地山に貫入させる方法として、貫入経路に沿って削孔した孔にPC鋼より線(牽引ワイヤ)を貫通させておき、このPC鋼より線を覆工エレメント先端に装着した刃口に定着して、刃口を牽引ジャッキで牽引することにより、覆工エレメントを地山に引き込む牽引工法が知られている。
【0005】
しかしながら、例えば鉄道や道路を斜め方向に横切るトンネルを構築する場合のように、エレメントの貫入長さが長距離化すると、必要とされる牽引力が増大し、牽引設備の能力の限界、長距離化によるPC鋼より線の延び等の問題点が生じてくる。この問題点を解消するために、牽引力に後方からの補助推進力を加えることが一般的に考えられるが、現在のところ周知のパイプルーフ工法でも施工距離は90m程度が限度であるため、困難が予想される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、継手部に関する処理を不要とし、またエレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができ、長距離化に難なく対応できるトンネル構築用覆工エレメント及びトンネル覆工工法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわちこの発明は、1対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた1対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記各1対の固定プレート及びスライドプレートによってエレメントの4つの面部が形成される基準覆工エレメントと、
3つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記コ字形部材及び前記スライドプレートによってエレメントの4つの面部が形成される連結覆工エレメントととからなり、
地山に先行して貫入された既設の前記基準覆工エレメントの各スライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換され、
地山に先行して貫入された既設の前記連結覆工エレメントのスライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換されるようになっていることを特徴とするトンネル構築用覆工エレメントにある。
【0008】
より具体的には、前記基準覆工エレメントにおいて、各固定プレートの両端及び各スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記連結覆工エレメントにおいて、前記コ字形部材の開口側端部及び前記スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、さらに前記コ字形部材の隅角部にも継手が長手方向に沿って設けられ、この継手に前記基準覆工エレメントにおける前記固定プレートの前記継手、又は前記コ字形部材における開口側端部の前記継手が係合可能である。
【0009】
各継手は、互いに強度を伝達できる形状、例えば鋼矢板で用いられる継手と同様の形状を有している。各スライドプレートの後端に切羽点検用のハッチが設けられている。
【0010】
さらに、この発明は、トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入させることによりトンネル断面を区画する覆工壁を形成するトンネル覆工工法において、
前記覆工エレメントとして1対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた1対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の基準覆工エレメントと、3つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の連結覆工エレメントとを使用し、
前記基準覆工エレメントを地山に貫入させた後、この基準覆工エレメントの前記スライドプレートと前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記基準覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記連結覆工エレメントの固定プレートと置換し、次いで、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートと新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該新設の連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記新設の連結覆工エレメントの前記固定プレートと置換し、
以下、同様にして新設の連結覆工エレメントを順次地山に貫入させることを特徴とするトンネル覆工工法にある。
【0011】
より具体的には、前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工エレメントの先端に刃口を装着し、この刃口により地山を掘削しながら、発進側から到達側に向けて各覆工エレメントを牽引して地山に貫入させる。
【0012】
この発明によれば、基準覆工エレメントのスライドプレートあるいは連結覆工エレメントのスライドプレートが、新設の連結覆工エレメントの地山への貫入に伴い、その固定プレートと置換されるので、従来工法のような継手部間隙が形成されることがなく、したがって土砂の排除、清掃、コンクリート打設等の処理が不要となり、工程が簡略化される。
【0013】
新設の連結覆工エレメントの貫入時には、その固定プレートや刃口が、基準覆工エレメントあるいは既設の連結覆工エレメントの内部空間に露出することとなる。したがって、牽引方法として、牽引ワイヤを前記刃口に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより前記連結覆工エレメントを牽引するという方法以外にも次のような態様を採ることができる。
【0014】
到達側及び既設の前記基準又は連結覆工エレメントに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、前記刃口の側面に取り付けた被牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引する。新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の前記隅角部側固定プレートに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引する。
【0015】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、この発明の実施の形態を示す正面図である。この実施の形態は、線路1下の地盤2にトンネルを構築する例である。ボックス構造として示される覆工壁3は、図2(a),(b),(c)に示される基準覆工エレメント4及び多数の連結覆工エレメント5を並列させて地山に貫入させることにより形成される。
【0016】
図2を参照して、中央の(b)に示される基準覆工エレメント4は、全体として断面が四角形で長尺のものであり、鋼材で作られる。基準覆工エレメント4は、より具体的には1対の固定プレート6,6と、スライドプレート7,7とを有している。これらの固定プレート6,6及びスライドプレート7,7の各両端には、継手8,9がそれぞれ設けられている。
【0017】
各継手8,9は互いに係合することにより、スライドプレート7,7が固定プレート6,6に対し長手方向に沿ってスライド自在となっている。この継手8,9は、鋼矢板で用いられる継手と同様の形状を有しており、互いに強度を伝達することが可能である。固定プレート6,6とスライドプレート7,7との間は、仮止めブラケット11により仮固定され、この仮止めブラケット11は基準覆工エレメント4の地山への貫入後に撤去される。
【0018】
図2において、基準覆工エレメントの両側の(a),(c)に示される連結覆工エレメント5,5は、基準覆工エレメント4と同様に、全体として断面が四角形で長尺のものであり、鋼材で作られる。なお、(a)に示されるの連結覆工エレメント5と(c)に示される連結覆工エレメント5とは180度回転して示されているだけで構造は全く同様のものであり、連結覆工エレメント5は図示のような態様で基準覆工エレメント4の両側に連結される。
【0019】
連結覆工エレメント5は3つの固定プレート12,12,12によって規定される断面コ字形の部材13と、スライドプレート14とを有している。コ字形部材13の開口側端部及び隅角部、またスライドプレート14の両端には、前記した継手8,9と同様の継手15,16,17がそれぞれ設けられている。スライドプレート14の各継手17は、コ字形部材13における開口側端部の継手15と互いに係合し、これによりスライドプレート14はコ字形部材13に対し長手方向にスライド自在となっている。この連結覆工エレメント5のスライドプレート14及び前記した基準覆工エレメント4の後端には、図3に示すように、切羽点検用のハッチ19が設けられている。
【0020】
また、コ字形部材13における隅角部の継手16は、基準覆工エレメント4における固定プレート6の継手8、又は他の連結覆工エレメント5のコ字形部材13における開口側端部の継手15に係合可能となっている。コ字形部材13の開口側端部とスライドプレート14との間は、基準覆工エレメント4の場合と同様に、仮止めブラケット11により仮固定され、この仮止めブラケット11は連結覆工エレメント5の地山への貫入後に撤去される。
【0021】
これらの覆工エレメント4,5は、掘削機(図示せず)が収容された刃口18(図3参照)を先端に装着し、刃口18により地山を掘削しながら牽引することにより、発進側から到達側に向けて地山に貫入される。手順として、まず、最初に基準覆工エレメント4を地山に貫入させる。図3は、基準覆工エレメント4に引き続く連結覆工エレメント5の地山への貫入状態を示す水平断面図であり、基準覆工エレメント4の左側に連結覆工エレメント5を連結する場合を示している。図示においてAは到達ラインである。
【0022】
基準覆工エレメント4の地山への貫入後は、仮止めブラケット11を撤去し、スライドプレート7,7が固定プレート6,6に対しスライド可能となるようにしておく。また、刃口18の側面に押圧プレート20を固定しておく。
【0023】
連結覆工エレメント5の地山への貫入に際しては、刃口18の押圧プレート20及び連結覆工エレメント5のコ字形部材の隅角部側固定プレート12が、基準覆工エレメント4のスライドプレート7と貫入方向に整列するようにする。この結果、刃口18に伴って連結覆工エレメント5を地山に貫入させると、スライドプレート7が押圧されてスライドし、スライドプレート7が連結覆工エレメント5のコ字形部材13の隅角部側固定プレート12と置換する。置換されたスライドプレート7は、到達側で回収され、連結覆工エレメント5のスライドプレート14として再使用される。
【0024】
同様にして、基準覆工エレメント4に右側にも連結覆工エレメント5を連結し、図4はその状態を示している。さらに、既設の連結覆工エレメント5に新設の連結覆工エレメント5を連結する。その際、新設の連結覆工エレメント5のコ字形部材の隅角部側固定プレート12が、既設の連結覆工エレメント5のスライドプレート14と貫入方向に整列するようにし、新設の連結覆工エレメント5を地山に貫入させることにより、既設の連結覆工エレメント5のスライドプレート14を新設の連結覆工エレメント5のコ字形部材13の隅角部側固定プレート12と置換する。
【0025】
以下、同様にして新設の連結覆工エレメント5を図1に矢印方向で示すように、順次地山に貫入させ、このようにして覆工壁3が形成される。各覆工エレメント4,5…の内部にはコンクリートが打設され、コンクリートの硬化後、従来工法と同様に、覆工壁3により区画された内方の地山を掘削し、覆工壁3の内面に化粧コンクリート等を施してトンネルが構築される。
【0026】
なお、覆工壁3の底部の一部には、図5に示すような閉合覆工エレメント30を用いる。この閉合覆工エレメント30は断面が閉合した四角形のものであり、4つの隅角部に前記した継手と同様の継手31が設けられている。閉合覆工エレメント30は、最後に用いられ、既設の連結覆工エレメント5,5間において地山に貫入され、その際各連結覆工エレメントのスライドプレート14,14と閉合覆工エレメント30を構成するプレートとが置換される。
【0027】
上記のような工法によれば、基準覆工エレメント4のスライドプレート7あるいは連結覆工エレメント5のスライドプレート14が、新設の連結覆工エレメント5の地山への貫入に伴い、その固定プレート12と置換されるので、従来工法のような継手部間隙が形成されることがなく、したがって土砂の排除、清掃、コンクリート打設等の処理が不要となり、工程が簡略化される。
【0028】
また、スライドプレート7,14は再使用可能であり、使用する鋼材を最小限に抑えることができる。さらに、スライドプレート7,14に点検用のハッチ19を設けることにより、切羽の状態を随時点検することができ、施工を安全に行うことができる。このハッチ19に掘削機構を設けることにより、基準覆工エレメント4あるいは既設の連結覆工エレメント側から掘削・ズリ出しが可能である。
【0029】
新設の連結覆工エレメント5の貫入時には、その固定プレート12や刃口18が、基準覆工エレメント4あるいは既設の連結覆工エレメント5の内部空間に露出することとなる。したがって、牽引方法も種々の態様をとることができ、エレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができる。
【0030】
以下、牽引方法について、図3を参照して説明する。
▲1▼従来の牽引方法と同様に、牽引ワイヤ22を刃口18に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキ21により新設の連結覆工エレメント5を牽引する。
▲2▼到達側及び基準覆工エレメント4又は既設の連結覆工エレメント5に設置した定着部23a,23bに牽引ワイヤ22をそれぞれ定着し、刃口18の押圧プレート20に取り付けた被牽引ジャッキ24a,24b(それぞれ定着部23a,23bに対応)により新設の連結覆工エレメント5を牽引する。
▲3▼新設の連結覆工エレメント5の固定プレート12に設置した定着部25に牽引ワイヤ22を定着し、到達側に設置した牽引ジャッキ26により新設の連結覆工エレメント5を牽引する。
上記▲1▼▲2▼▲3▼の方法は単独で適用してもよいし、2つ以上を併用してもよい。
【0031】
上記のように、この発明によれば牽引設備の増設を容易に行うことができるので、牽引工法により覆工エレメントを貫入させる場合に特に有効であるが、推進工法により覆工エレメントを貫入させる場合であってもこの発明を適用できる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、継手部に関する処理が不要となり、またエレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができ、長距離化に難なく対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の実施の形態を示す全体正面図である。
【図2】図2は、トンネル覆工に使用される覆工エレメントを示す正面図である。
【図3】図3は、基準覆工エレメントに引き続く連結覆工エレメントの地山への貫入状態を示す水平断面図である。
【図4】図4は、基準覆工エレメント4の両側に連結覆工エレメントを連結した状態を示す断面図である。
【図5】図5は、最後に用いられる閉合覆工エレメントを示す正面図である。
【符号の説明】
1:線路
2:地盤
3:覆工壁
4:基準覆工エレメント
5:連結覆工エレメント
6:固定プレート
7:スライドプレート
8:継手
11:ブラケット
12:固定プレート
13:コ字形部材
14:スライドプレート
15:継手
16:継手
17:継手
18:刃口
19:ハッチ
20:押圧プレート
21:牽引ジャッキ
22:牽引ワイヤ
23a,23b:定着部
24a,24b:被牽引ジャッキ
25:定着部
26:牽引ジャッキ
Claims (8)
- 1対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた1対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記各1対の固定プレート及びスライドプレートによってエレメントの4つの面部が形成される基準覆工エレメントと、
3つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記コ字形部材及び前記スライドプレートによってエレメントの4つの面部が形成される連結覆工エレメントとからなり、
地山に先行して貫入された既設の前記基準覆工エレメントの各スライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換され、
地山に先行して貫入された既設の前記連結覆工エレメントのスライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換されるようになっていることを特徴とするトンネル構築用覆工エレメント。 - 前記基準覆工エレメントにおいて、各固定プレートの両端及び各スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、
前記連結覆工エレメントにおいて、前記コ字形部材の開口側端部及び前記スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、さらに前記コ字形部材の隅角部にも継手が長手方向に沿って設けられ、この継手に前記基準覆工エレメントにおける前記固定プレートの前記継手、又は前記コ字形部材における開口側端部の前記継手が係合可能であることを特徴とする請求項1記載のトンネル構築用覆工エレメント。 - 各スライドプレートの後端に切羽点検用のハッチが設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載のトンネル構築用覆工エレメント。
- トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入させることによりトンネル断面を区画する覆工壁を形成するトンネル覆工工法において、
前記覆工エレメントとして1対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた1対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の基準覆工エレメントと、3つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の連結覆工エレメントとを使用し、
前記基準覆工エレメントを地山に貫入させた後、この基準覆工エレメントの前記スライドプレートと前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記基準覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記連結覆工エレメントの固定プレートと置換し、
次いで、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートと新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該新設の連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記新設の連結覆工エレメントの前記固定プレートと置換し、
以下、同様にして新設の連結覆工エレメントを順次地山に貫入させることを特徴とするトンネル覆工工法。 - 前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工エレメントの先端に刃口を装着し、この刃口により地山を掘削しながら、発進側から到達側に向けて各覆工エレメントを牽引して地山に貫入させることを特徴とする請求項4記載のトンネル覆工工法。
- 牽引ワイヤを前記刃口に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより前記連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項5記載のトンネル覆工工法。
- 到達側及び既設の前記基準又は連結覆工エレメントに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、前記刃口の側面に取り付けた被牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項5記載のトンネル覆工工法。
- 新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の前記隅角部側固定プレートに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項5記載のトンネル覆工工法。
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