JP3947976B2 - 土留体の施工方法及びそれに使用する土留体の施工装置 - Google Patents

Description

本発明は、建造物の基礎等を構築するために形成される立坑において、その内壁面を土留めするための土留体の施工方法及びそれに使用する土留体の施工装置に関するものである。

従来、例えば鉄塔、橋桁、高架等といった建造物において、その基礎は、まず立坑を形成した後、立坑内で鉄筋を組み上げ、さらに立坑内にコンクリートを打設することによって形成されている。当該立坑は土砂が崩れることを防止するため、その内壁面が土留体で土留めされているが、この土留体は、鉄筋が組み上げられた状態で立坑内から回収することが難しいことから埋めたままの状態とされる。

そこで、土留体を回収可能な方法として、例えば特許文献１に示すような立坑の施工方法及び土留め板が提案されている。すなわち、この立坑の施工方法において、土留め体は、複数が上下に連結されるとともに、下段のものは上段のものに比べて小径となっている。また、立坑は、上段から下段に段階的に内寸法が小さくなる段構造とされている。そして、土留め体は、吊り上げ装置で引き上げることにより、又は坑を掘り下げつつ沈下させることにより、立坑の掘削方向に抜き差し可能とされている。

他に、土留体を回収可能な方法として、例えば特許文献２に示すような土留め設備およびそれを使用する開削工法が提案されている。この設備及び方法では、トンネル等の横坑であって、横坑の掘削方向で前方に設けられた土留体としての土留めチャンバをジャッキで前進させる構成とされている。すなわち、横坑の前方を掘削した後、土留めチャンバをジャッキで前進させることによって土留体が設置されるとともに、横坑の終端で上方から新たな穴を掘ることで土留めチャンバが引き上げられ、回収される。なお、この土留めチャンバを回収するために掘った穴は、工事の終了持に埋め戻される。
特開２０００−１０４４８２号公報 特開２００２−３３９６９１号公報

ところが、上記従来の立坑の施工方法及び土留め板においては、下段の土留め体が上段の土留め体に比べて小径となっていることから、吊り上げ装置で土留め体を引き上げるとき、立坑の内壁面と土留め体の外面との間に間隙が形成されてしまう。このため、回収時に土留め体が立坑の内壁面を十分に土留めすることができず、立坑が埋まってしまう可能性がある。なお、立坑が埋まらないようにするため、土留め体を引き上げる前にコンクリートを打設する方法もあるが、この場合、引き上げ時に土留め体がコンクリートに引っ掛かり、回収が不可能となる。さらに、この立坑によって形成された建造物の基礎も上段から下段に段階的に内寸法が小さくなる段構造となってしまい、真直ぐな柱状のものに比べ、地震等による地盤の弛みに対して抜けやすくなったり、倒れたり等しやすくなるという問題もある。一方、土留め設備およびそれを使用する開削工法においては、対象が横坑であるが故に上方から新たな穴を掘ることで土留めチャンバを引き上げることが可能となる。つまり、立坑では土留体を引き上げるための穴を深くせざるを得ず、また穴を掘ることで地盤を弛めることにもなりかねないため、このような穴を掘ることは難しい。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、不具合を起こすことなく土留体を回収可能な土留体の施工方法及びそれに使用する土留体の施工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の土留体の施工方法は、当該土留体は複数の土留め材を上下に連結して構成されたものであり、この土留体を立坑内に設置する設置作業と、土留体を立坑内から回収する回収作業とを備えるとともに、 前記回収作業は、土留体を立坑内から所定高さだけ上方へと抜き出す第１回収工程と、この土留体の上部から土留め材を取外す第２回収工程と、土留体を抜き出した結果、土留体の無い立坑内にコンクリートを打設する第３回収工程とを順番に繰り返すことによって行われることを要旨とする。

請求項２に記載の土留体の施工方法の発明は、請求項１に記載の発明において、前記設置作業は、立坑を所定深さまで掘り下げる第１設置工程と、当該立坑内の土留体の上部に新たな土留め材を連結する第２設置工程と、この新たな土留め材を含めて土留体を上方から押圧して立坑の内底へと押し下げる第３設置工程とを順番に繰り返すことによって行われることを要旨とする。

請求項３に記載の土留体の施工装置の発明は、請求項１又は請求項２に記載の土留体の施工方法で使用する土留体の施工装置であって、立坑の上端部に移動又は位置ずれしないように固定された固定基部と、土留体に取着される取着部と、これら固定基部と取着部との間に設けられ、固定基部に対して取着部を接近又は離間させる接離機構とを備えることを要旨とする。

以上詳述したように、本発明によれば、不具合を起こすことなく土留体を回収可能な土留体の施工方法及びそれに使用する土留体の施工装置を提供することができる。

以下、本発明の土留体の施工方法及びそれに使用する土留体の施工装置を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、立坑１１は、地面１２を掘削することによって上下方向へ延び、かつ平面視で円形状となるように形成されている。この立坑１１の内壁面は、土砂の崩れによって坑が埋まることを防止するため、土留体２０によって土留めされている。この土留体２０は、複数の土留め材２１を上下に連結することにより、立坑１１の形状に合わせた円筒状に形成されている。そして、この土留体２０の内側で図示しない鉄筋を組み上げるとともに、土留体２０を抜き出した状態で立坑１１の内部にコンクリートを打設することにより、例えば鉄塔、橋桁、高架等といった建造物の基礎が構築される。

図２に示すように、前記土留め材２１は、複数の土留め板２２から構成されている。当該土留め板２２は、金属製の板材から形成されるとともに、その周縁部分を内方に折り曲げることにより、左右の両側縁に接合部２３が、上下の両端縁に連結部２４が設けられている。これら接合部２３及び連結部２４には、複数の連結孔２５がそれぞれ透設されている。そして、土留め材２１は、土留め板２２を前記接合部２３を介してボルト、ナット等でそれぞれ接合することによって形成され、前記土留体２０は、土留め材２１を前記連結部２４を介して連結することによって形成されている。また、当該土留体２０を構成する各土留め材２１は、それぞれ同一の内径及び外径とされ、全てが同じサイズとされている。なお、当該土留体２０は、その外周面を平坦面とすることが好ましい。これは、立坑１１内から土留体２０を抜き出す際、土留体２０が立坑１１の内壁面に引っ掛かったり、内壁面の土砂を崩したりすることを抑制するためである。

図１に示すように、前記立坑１１の上端部は、他箇所に比べて拡径されることによって施工空間１３とされている。この施工空間１３の内部には、前記土留体２０の施工装置が設置されている。この施工装置は、施工空間１３内に固定される固定基部３１と、土留体２０の上端部に取着される取着部３２と、固定基部３１と取着部３２との間に設けられた接離機構３３とから構成されている。

前記固定基部３１は、施工空間１３の内底部に配設された基台３４と、当該基台３４上に載置された大径土留体３５とを備えている。基台３４は、Ｈ鋼を円環状に曲げて形成されており、その下端部が施工空間１３の内底部に食い込むことにより、移動又は位置ずれが抑制されている。大径土留体３５は、外径及び内径が前記土留体２０よりも大きく、さらに外周面が凹凸面とされる以外は土留体２０と略同一に形成されている。この大径土留体３５は、その下端周縁部が前記基台３４の上面の溝内に挿入されて基台３４に溶接、螺着等の方法で接合されることにより、基台３４に対する移動を抑制されている。また、大径土留体３５の外周面と施工空間１３の内壁面との間には、裏込コンクリート３６が打設されている。このように裏込コンクリート３６を打設し、かつ大径土留体３５の外周面を凹凸面とすることにより、施工空間１３内での大径土留体３５の上下及び横方向への位置ずれが抑制されている。

図３に示すように、前記取着部３２は、半円弧状をなす一対の挟着部材３７の一端を回動可能に連結することによって円環状に形成されている。各挟着部材３７の他端には連結片３８が突設されるとともに、これら連結片３８には締結孔が当接されている。この締結孔にボルト３９ａを挿通し、当該ボルト３９ａにナット３９ｂを螺合することにより、両挟着部材３７の他端が互いに連結されている。図中に２点鎖線で示すように、取着部３２は、ボルト３９ａ及びナット３９ｂによる連結を解除し、一方の挟着部材３７に対して他方の挟着部材３７を回動させることによって開くことができ、この状態で取着部３２の内側に土留体２０を配置することが可能である。そして、取着部３２を閉じ、両挟着部材３７の他端をボルト３９ａ及びナット３９ｂで連結した状態でボルト３９ａ及びナット３９ｂを締め付けることにより、図１に示すように、取着部３２の内側に土留体２０が緊結されるように構成されている。なお、土留体２０は、その上端部が取着部３２に緊結されるように取付けることが好ましい。これは、土留体２０を立坑１１内にできるだけ多く押し下げる又は立坑１１内からできるだけ多く抜き出すためである。

前記接離機構３３は、例えばジャッキ、油圧シリンダ、油圧モータ等から構成されており、両端のうち一端が前記基台３４の内周面に固定装着され、他端が取着部３２の外周面に固定装着されることにより、基台３４と取着部３２との間に架設されている。この接離機構３３は、その作動時に基台３４に対して取着部３２を接近又は離間させるものである。そして、前記取着部３２の内側に土留体２０が緊結された状態で基台３４に対して取着部３２を離間させることにより、図１に示すように、土留体２０が立坑１１内から所定高さだけ上方へと抜き出される。また、土留体２０が緊結された状態で基台３４に対して取着部３２を接近させることにより、図４に示すように、土留体２０が立坑１１内に押し込まれる。

次に、土留体の施工方法について説明する。
当該土留体の施工方法は、土留体２０を立坑１１内に設置する設置作業と、土留体２０を立坑１１内から回収する回収作業とを備えている。まず、設置作業の前に、施工装置を設置する準備作業について説明する。準備作業の第１工程では、地面１２が所定深さまで掘り下げられ、立坑１１の上端部となる施工空間１３が形成される。第２工程では、施工空間１３内に固定基部３１が配設された後、大径土留体３５の外周面と施工空間１３の内壁面との間に裏込コンクリート３６が打設され、固定基部３１が施工空間１３内で固定される。そして、第３工程では固定基部３１に接離機構３３及び取着部３２を取付けることにより、施工装置が設置され、準備作業が完了する。

次いで、設置作業について説明する。設置作業の第１設置工程では、立坑１１（準備作業の直後であれば施工空間１３）の内底部が掘削され、立坑１１が所定深さまで掘り下げられる。第２設置工程では、まず最初に土留め材２１がクレーン装置等を用いることによって立坑１１内に吊り下ろされ、取着部３２の内側に配置された後、図１に示したように、土留め材２１が取着部３２に緊結される。ここで、準備作業直後の状態でれあれば、立坑１１内に土留体２０が設置されていないため、当該土留め材２１を土留体２０として第２設置工程を終了する。これに対し、図１に示したように立坑１１内に土留体２０が設置された状態であれば、この土留体２０の上端に当該土留め材２１を連結することにより、当該土留め材２１を含めた全体を土留体２０として第２設置工程を終了する。

第３設置工程では、図４に示したように、接離機構３３を作動させ、固定基部３１の基台３４に取着部３２を接近させる。すると、土留体２０は上方から押圧されることにより、立坑１１の内底へと押し下げられる。この後、立坑１１が所望深さに達するまで第１設置工程、第２設置工程及び第３設置工程を順番に繰り返すことにより、設置作業が完了する。なお、第１設置工程で立坑１１の内底部を掘削するとき、土留体２０は、取着部３２及び接離機構３３を介して固定基部３１に支持されており、掘削による沈下が抑制される。そして、当該設置作業の終了後、土留体２０の内側で鉄筋が組み上げられる。

当該設置作業において、土留め材２１は、立坑１１内以外の別箇所で予め組み上げられる。これは、狭い立坑１１内で土留め材２１を組み上げるよりも、広いスペースである別箇所で土留め材２１を組み上げる方が作業効率が高く、また作業時間の短縮化も図ることができるためである。つまり、前記第３設置工程で土留体２０を上方から押圧し、立坑１１内へ押し下げて設置することにより、立坑１１内での作業者による作業を極力減らすことが可能となる。

続いて、回収作業について説明する。回収作業の第１回収工程では、図４に示した状態から接離機構３３を作動させ、固定基部３１の基台３４から取着部３２を離間させる。すると、土留体２０は、上方へ引き上げられることにより、図１に示したように、立坑１１内から所定高さだけ上方へと抜き出される。第２回収工程では、土留体２０が抜き出されたことで立坑１１内から露出した土留め材２１が土留体２０の上部から取り外される。第３回収工程では、土留体２０を抜き出した分だけ、つまり立坑１１の内底から土留体２０の下端までの範囲で立坑１１内にコンクリートが打設される。なお、ここで立坑１１の内底とは、立坑１１の未だ埋められていない部分で内底、すなわちコンクリートが打設された部分を除いた状態で立坑１１の内底を示ものとする。この後、立坑１１内から全ての土留体２０が回収されるまで第１回収工程、第２回収工程及び第３回収工程を順番に繰り返すことにより、回収作業が完了する。そして、当該回収作業の終了後、前記施工装置が撤去され、全作業が完了する。

当該回収作業において、土留体２０は、その上段の土留め材２１から順番に抜き出し及び回収され、また土留体２０の抜き出し量に応じてコンクリートが段階的に打設される。この場合、立坑１１全体の深さに比べて抜き出される土留体２０の移動量が微小であり、土留め状態の変化を極僅かに抑えることが可能である。このため、土留体２０を一息に抜き出す等の土留め状態の変化が大きなものに比べ、立坑１１の内壁面が崩れる等の不具合を起こすことなく土留体２０が回収される。また、土留体２０を構成する各土留め材２１は全て同じサイズであるため、抜き出しによって立坑１１内での位置が変わっても、土留体２０は、その外周面と立坑１１の内壁面との間に間隙を形成することなく、常に土留めを行う。

前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 実施形態の土留体の施工方法においては、回収作業の第１回収工程で土留体２０を所定高さだけ抜き出し、第３回収工程で土留体２０を抜き出した分だけ立坑１１内にコンクリートを段階的に打設することとしている。また、所定高さだけ抜き出された土留体２０は、回収作業の第２回収工程でその上段から順次回収される。このため、土留体２０による立坑１１の内壁面の土留め状態が大きく変化することを抑えることができ、立坑１１の内壁面が崩れる等の不具合を起こすことなく土留体２０を回収することができる。

・ また、設置作業の第３設置工程では、土留体２０を上方から押圧し、立坑１１内へ押し下げて設置することにより、立坑１１内での作業者による作業が極力減らされている。このため、狭い立坑１１内で作業を行うことに比べ、作業効率の向上及び作業時間の短縮化を図ることができ、設置作業を簡易かつ短時間で行うことができる。

・ また、当該土留体の施工方法では、土留体２０を立坑１１内に押し下げ又は立坑１１内から抜き出しするための施工装置を使用している。この施工装置は、立坑１１の上端に設けられた施工空間１３内に固定される固定基部３１と、土留体２０を緊結する取着部３２と、固定基部３１に対して取着部３２を接近又は離間させる接離機構３３とから構成されている。そして、固定基部３１に対して取着部３２を接近させることにより土留体２０が立坑１１内に押し下げられ、離間させることにより土留体２０が立坑１１内から抜き出されるように構成されている。当該施工装置は、クレーン等の重機を使用した場合に比べ、土留体２０の押し下げ量又は抜き出し量を所定量に簡易に留めることができる。このため、土留体２０が一息に抜き出される等の不具合を起こすことなく土留体２０を回収又は設置することができる。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 施工装置の固定基部３１において、基台３４はＨ鋼で形成することに限らず、金属製の角材、角パイプ等を曲げて形成してもよい。

・ 土留体２０を構成する各土留め材２１は、補強用のリブを設ける等して、その外周面又は内周面を凹凸面としてもよい。この場合、凹凸は、土留体２０の抜き出し方向へ延びるものとすることが好ましい。これは、立坑１１の内壁面に対する土留体２０の抜き出し時又は押し下げ時の抵抗を低減するためである。

・ 実施形態では施工装置を使用して土留体２０の押し下げ又は抜き出しを行ったが、これに限らず、クレーン等の重機を使用し、押し下げ量又は抜き出し量を所定量に留めながら土留体２０の押し下げ又は抜き出しを行ってもよい。

・ 立坑１１は、建造物の基礎を構築するためのものに限らず、例えば上水道、下水道、地下道等と地上とを結ぶ立坑としてもよい。
・ 立坑１１は、平面視で円形状のものに限らず、三角形状、四角形状等の多角形状、楕円形状等としてもよい。この場合、土留体２０も円筒状のものに限らず、立坑１１の内壁面の形状に応じた形状とすることが好ましい。

・ 実施形態では立坑１１の上端部に施工空間１３を形成したが、この施工空間１３を省略してもよい。この場合、固定基部３１は基台３４のみから構成し、当該基台３４を地面１２上で固定することが好ましい。

・ 土留体２０を構成する土留め材２１、あるいは土留め材２１を構成する土留め板２２は、ボルト、ナット等で接合することに限らず、例えば係合突起と係合孔との係合関係等によって互いを接合してもよい。

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）前記土留め材は、それぞれが同じサイズであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土留体の施工方法。

（２）前記取着部は、土留体の上端部を緊結するものであることを特徴とする請求項３に記載の土留体の施工装置。

立坑内から土留体を抜き出す状態を示す断面図。 土留め材を示す分解斜視図。 施工装置の取着部を示す斜視図。 立坑内へ土留体を押し下げる状態を示す断面図。

符号の説明

１１…立坑、２０…土留体、２１…材、３１…固定基部、３２…取着部、３３…接離機構。

Claims (3)

1. 立坑の内壁面を土留めする土留体の施工方法であって、
   当該土留体は複数の土留め材を上下に連結して構成されたものであり、この土留体を立坑内に設置する設置作業と、土留体を立坑内から回収する回収作業とを備えるとともに、 前記回収作業は、土留体を立坑内から所定高さだけ上方へと抜き出す第１回収工程と、この土留体の上部から土留め材を取外す第２回収工程と、土留体を抜き出した結果、土留体の無い立坑内にコンクリートを打設する第３回収工程とを順番に繰り返すことによって行われることを特徴とする土留体の施工方法。
2. 前記設置作業は、立坑を所定深さまで掘り下げる第１設置工程と、当該立坑内の土留体の上部に新たな土留め材を連結する第２設置工程と、この新たな土留め材を含めて土留体を上方から押圧して立坑の内底へと押し下げる第３設置工程とを順番に繰り返すことによって行われることを特徴とする請求項１に記載の土留体の施工方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の土留体の施工方法で使用する土留体の施工装置であって、
   立坑の上端部に移動又は位置ずれしないように固定された固定基部と、土留体に取着される取着部と、これら固定基部と取着部との間に設けられ、固定基部に対して取着部を接近又は離間させる接離機構とを備えることを特徴とする土留体の施工装置。

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