JP4113187B2 - Construction method of underground structure - Google Patents
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本発明は、地中に埋設されている既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for constructing a new underground structure above an existing hollow underground structure buried in the ground.
地下には、トンネル、地下道、共同溝などの中空地下構造物が埋設されているが、図1に示すように例えば既設の中空地下構造物である既設トンネル1の上側で近接位置に道路を横断する形態でコンクリート函体2による地下構造物を新規に構築する場合や、図13に示すように既設トンネル1の上側で近接位置に鉄道を横断する形態でコンクリート函体2による地下構造物を新規に構築することがある。
In the basement, hollow underground structures such as tunnels, underground passages, and common grooves are embedded, but as shown in FIG. 1, for example, the existing
その構築方法としては、既設トンネル1などの中空地下構造物の上側で、新規に構築するコンクリート函体を設置する範囲の全てを開削工法により掘削し、開削した部分にコンクリート函体2を構築していた。図1の場合は例えば図18、図19に示すように既設トンネル1の近接位置の上側までを地表面から開削し、地表の開口から新規のコンクリート函体2を吊り降ろして設置していた。
As the construction method, the entire range of the newly installed concrete box is excavated by the open-cut method on the upper side of the hollow underground structure such as the existing
また、図13の場合も、図16、図17に示すように既設トンネル1の近接位置の上側までを地表面から開削して立坑を築造し、地表の開口から新規のコンクリート函体2を立坑内に吊り降ろし、または立坑内で製作して設置している。図中3は鉄道を支持するための工事桁、8は基礎杭、4は仮土留杭を示す。
Also in the case of FIG. 13, as shown in FIGS. 16 and 17, a shaft is constructed by excavating from the ground surface to the upper side of the adjacent position of the existing
このように既設トンネル1の直上近接位置まで開削されて既設トンネル1にかかる上方からの荷重が減少するため、例えば地下水を有する地域などでは既設トンネル1に対して大きな浮力が作用し、その結果、図16、図17、図18、図19に示すように既設トンネル1が浮き上がり、周辺地盤も隆起するなどの問題が発生する。
Since the load from above on the existing
そこで、既設トンネル1などの既設の中空地下構造物が浮き上がらないようにするためには、既設の中空地下構造物を一時期、取り壊すか、撤去すれば問題は解消されるが、このようにした場合、その間の既設中空構造物の使用停止などの多大な影響が生じるだけでなく、用地を別途確保する必要があり、そのためのコストも要する。
Therefore, in order to prevent the existing hollow underground structure such as the existing
かかる問題を解決するものとして、既設中空構造物が浮き上がらないようにする種々の補助工法が提案されている。図20は防護の補助工法の第1例を示し、既設トンネル1の底部にグランドアンカー5を打設するもので、新設のコンクリート函体2を設置するために既設トンネル1の上部を開削し、これにより地盤を解放したときに既設トンネル1が浮力により浮き上がることをグランドアンカー5で阻止できる。
In order to solve such a problem, various auxiliary methods for preventing the existing hollow structure from floating are proposed. FIG. 20 shows a first example of the auxiliary protection method, in which the
図21は防護の補助工法の第2例を示し、既設トンネル1の上部に鋼製のパイプルーフなどによる浮上がり防止材6を水平に配設する。この場合、浮上がり防止材6の配設範囲を開削により影響が生じると予想される範囲の全般にわたるようにしてこの範囲を覆うことで、既設トンネル1の浮上がりを防止する。なお、必要に応じて浮上がり防止材6をグラントアンカー5によりさらに地盤に定着させることでより確実に浮上がりを防止することができる。
FIG. 21 shows a second example of the auxiliary protection method, in which an
図22は浮上がりを防止しながら新設のコンクリート函体2を布設する方法で、既設トンネル1の上部の土砂開放区間を、浮上がりによる影響がない狭い範囲に限定し、この範囲を開削工法によって掘削して立坑7を設け、新設するコンクリート函体2を分割して構築する工法である。
FIG. 22 shows a method of laying a
この工法では、施工区間を狭い範囲に限定して新規の地下構造物を構築し、この範囲を築造後埋め戻しを行い、完了後に次の施工区間の地下構造物を構築し、これを順次繰り返すことで構造物全体を構築することになり、開削による影響を終始最小限にとどめることができる。 In this method, the construction section is limited to a narrow area, a new underground structure is built, this area is built, backfilled, and after completion, the next construction section is built, and this is repeated in sequence. Thus, the entire structure is constructed, and the influence of excavation can be minimized throughout.
前記先行技術は、当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。 The prior art is generally performed by those skilled in the art, and does not relate to a known literature invention.
図20〜図21に示す工法の場合、既設トンネルを取り壊さずにはすむが、補助対策を講じる必要があり、コストが高くなるだけでなく、図22に示す工法の場合をも含めて施工期間が長くなるおそれがある。 In the case of the construction method shown in FIGS. 20 to 21, it is not necessary to destroy the existing tunnel, but it is necessary to take auxiliary measures, which not only increases the cost, but also includes the construction method shown in FIG. 22. May become longer.
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消するものとして、既設トンネルなどの中空の地下構造物またはその他の地下構造物の上方近接位置に新設の地下構造物を構築する場合、補助対策を必要とせず、低コストで既設の地下構造物が浮上がることを防止でき、施工期間が長引くこともなく、しかも、安全に施工できる地下構造物の構築方法を提供することにある。 The purpose of the present invention is to eliminate the inconvenience of the conventional example, and when a new underground structure is constructed near a hollow underground structure such as an existing tunnel or other underground structure, an auxiliary measure is required. However, it is possible to provide a construction method of an underground structure that can prevent an existing underground structure from rising at a low cost, does not prolong the construction period, and can be safely constructed.
本発明は前記目的を達成するため、既設のトンネル等の中空地下構造物の上方で前記中空地下構造物と直交する方向の近接位置に地下構造物を構築する地下構造物の構築方法において、既設の中空地下構造物の側部両側に発進立坑と到達立坑とを築造し、既設の中空地下構造物上方には、少なくともこの中空地下構造物が浮力により浮上することを防止できるだけの高さの土砂を残して土砂を掘削し、新設する地下構造物を、発進立坑から到達立坑に向けて水平に移動しながら、当該箇所の残された土砂を徐々に取除き、既設の中空地下構造物には必要な荷重が絶えず作用するよう、この土砂と置換させながら新設の地下構造物を既設の中空地下構造物の上方に設置することで、前記既設の中空地下構造物上方に残された土砂による既設の中空地下構造物への浮力による浮上防止に必要な荷重を新設する地下構造物に徐々に置き換えて行くことを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an underground structure construction method for constructing an underground structure at a position close to a direction perpendicular to the hollow underground structure above a hollow underground structure such as an existing tunnel. A start shaft and a reach shaft are built on both sides of the hollow underground structure, and at least above the existing hollow underground structure is at least high enough to prevent the hollow underground structure from rising due to buoyancy. Excavation of the earth and sand, moving the newly constructed underground structure horizontally from the start shaft to the arrival shaft, gradually removing the remaining earth and sand at the location, By installing this new underground structure above the existing hollow underground structure while replacing it with the earth and sand so that the necessary load is constantly applied, the existing soil and sand left above the existing hollow underground structure is installed. in That gradually replaced by underground construction which established the load required floating preventing buoyancy to underground structures it is an gist.
請求項1記載の本発明によれば、開削工法で掘削しないから、新設の地下構造物が設置される直前まで、既設の中空地下構造物の上方の土砂は掘削されず、土砂と置換されて新設の地下構造物が設置されるから、新設の地下構造物が設置されるまでの間に既設のトンネル等の特に浮力が生じ易い中空地下構造物が浮力により浮上がることはない。 According to the first aspect of the present invention, since excavation is not performed by the open-cut method, the earth and sand above the existing hollow underground structure is not excavated and replaced with earth and sand until just before the newly installed underground structure is installed. Since a newly installed underground structure is installed, a hollow underground structure such as an existing tunnel that is likely to generate buoyancy is not lifted by buoyancy until the newly installed underground structure is installed.
また、発進立坑と到達立坑とは既設の地下構造物の両側に築造されるから、これらの立坑が既設の中空地下構造物に影響を及ぼして該構造物に浮力を生じさせるおそれはない。 In addition, since the start shaft and the reaching shaft are built on both sides of the existing underground structure, there is no possibility that these shafts will affect the existing hollow underground structure and cause buoyancy in the structure.
そして、既設の中空地下構造物の上方には、新設の地下構造物が設置されるまで、少なくともこの中空地下構造物が浮力により浮上することを防止できるだけの高さの土砂が残されるから、別途格別に浮上がり防止のための対策を講じることなく、浮上がりを確実に防止できる。 And, since there is at least the earth and sand that is high enough to prevent the hollow underground structure from rising due to buoyancy until the newly installed underground structure is installed above the existing hollow underground structure, Lifting can be reliably prevented without taking any special measures to prevent lifting.
以上述べたように本発明の地下構造物の構築方法は、既設トンネルなどの中空の地下構造物の上方近接位置に新設の地下構造物を構築する場合、開削工法を用いず、既設の中空地下構造物上方に土砂を残し、この土砂を掘削して、この土砂と置換させながら発進立坑から到達立坑に向けて新設の地下構造物を移動させて既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を設置するようにしたから、補助対策を必要とせず、低コストで既設の地下構造物が浮上がることを防止でき、施工期間が長引くこともなく、しかも、安全に施工できるものである。 As described above, the construction method of the underground structure of the present invention uses the existing hollow underground structure without using the open-cut method when constructing a newly installed underground structure near the upper position of a hollow underground structure such as an existing tunnel. Leave the earth above the structure, excavate the earth, replace the earth and sand, move the new underground structure from the start shaft to the destination shaft, and move the new underground structure above the existing hollow underground structure. Since the structure is installed, no auxiliary measures are required, the existing underground structure can be prevented from floating at low cost, the construction period is not prolonged, and it can be constructed safely. .
以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の地下構造物の構築方法の第1実施形態を示す道路を横断させて既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する場合の想定図、図2は同上縦断正面図、図3は同上縦断側面図で、図1に示すように既設の中空地下構造物としての例えば既設トンネル1の上方で近接位置に新設の地下構造物であるコンクリート函体2を設置する場合であり、図4〜図12について施工法を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an assumption diagram in the case where a new underground structure is constructed above an existing hollow underground structure by crossing the road, showing the first embodiment of the construction method of the underground structure of the present invention. A longitudinal front view and FIG. 3 are longitudinal side views of the same as shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, a
図4は施工前の状態を示し、道路16の地下地盤の中に既設トンネル1が埋設されている。
FIG. 4 shows a state before construction, and the existing
この状態から図5に示すように第1工程として一次掘削を行い、盤下げする。これは、図2に示すように既設トンネル1の上方に高さh分の土砂が残るようにして道路16の路面から深さh1だけ掘削するもので、前記高さhは既設トンネル1が浮力より浮上がることが防止されるだけの荷重を有する土砂量である。
From this state, as shown in FIG. 5, primary excavation is performed as a first step, and the board is lowered. As shown in FIG. 2, this excavates only a depth h1 from the
さらにこの状態で第2工程として、図3にも示すように既設トンネル1に浮力が作用しないような位置で既設トンネル1の側部両側に仮土留杭4を間隔をおいて打設し、仮土留杭4、4の間を二次掘削して発進立坑9と到達抵抗10とを築造する。
Further, in this state, as a second step, temporary
このとき、既設トンネル1の上方には高さh分の土砂が依然として残されており、回りに発進立坑9と到達立坑10とが築造されても既設トンネル1が浮力により浮上がることはない。そして、発進立坑9内に発進台11を築造する。
At this time, the earth and sand for the height h are still left above the existing
次に図6に示すように第3工程として、発進立坑9内に反力設備としての支圧壁12を設置し、新規の地下構造物となるコンクリート函体2を配設し、またはこの発進立坑9内でコンクリート函体2を築造し、このコンクリート函体2の前部に刃口13を組み立てる。
Next, as shown in FIG. 6, as a third step, a
そして、コンクリート函体2の後部と支圧壁12との間に元押しジャッキ14などによる推進設備を設置する。
And the propulsion equipment by the pushing
次に図7に示すように第4工程としてコンクリート函体2を発進立坑9から到達立坑10に向けて推進する。この函体推進工は切羽を掘削しながらコンクリート函体2を既設トンネル1の上方近接位置を推進させるもので、土砂とコンクリート函体2とを置換させることで既設トンネル1の上部にかかる荷重が軽減しないようにする。図中15はストラットを示す。
Next, as shown in FIG. 7, the
これにより、既設トンネル1には上方から一定の荷重が常時加わることになり、既設トンネル1の上方を掘削しても浮力により既設トンネル1が浮上がることはない。
As a result, a constant load is always applied to the
このようにして図8に示すように先頭のコンクリート函体2の後方に発進立坑9内で後続のコンクリート函体2を製作し、接続して図9に示すように先頭のコンクリート函体2及び後続のコンクリート函体2を切羽を掘削しながらさらに推進する。
In this way, the succeeding
そして図10に示すようにコンクリート函体2の先頭の刃口13が到達立坑10に達したならば、コンクリート函体2の推進が完了し、既設トンネル1の上方近接位置に新設のコンクリート函体2が設置される。
Then, as shown in FIG. 10, when the leading
よって、次に図11に示すように刃口13を撤去し、発進立坑9側の推進設備、支圧壁12を撤去する。そして、図12に示すように新規のコンクリート函体2へのアプローチ部18を掘削して、ここに新たなコンクリート函体2を築造し、コンクリート函体2の上方を埋め戻し19して施工が完了する。
Therefore, next, as shown in FIG. 11, the
前記第1実施形態は、道路16を横断させて既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する場合であるが、これに限定されるものではなく、第2実施形態として図13〜図15に示すような鉄道17を横断させて既設の中空地下構造物の上方に新設の地下構造物を構築する場合もあり、施工方法は第1実施形態と同様である。
The first embodiment is a case where a new underground structure is constructed above an existing hollow underground structure by crossing the
また、新設のコンクリート函体2の前進手段として発進立坑9側に設置の元押しジャッキを使用してコンクリート函体2を押し出して推進したが、これに限定されるものではなく、コンクリート函体2を水平移動できる機構であれば、到達立坑10側に設置の牽引設備を使用して到達立坑10側から新規のコンクリート函体2を牽引して前進させることもできる。
Moreover, although the
以上、既設の地下構造物として既設トンネルなどの中空の地下構造物の場合を示したが建物やそのその他の中空井でない地下構造物の場合の本発明は同様に適用できるものである。 In the above, the case of a hollow underground structure such as an existing tunnel has been shown as the existing underground structure, but the present invention in the case of a building or other underground structure other than a hollow well can be similarly applied.
1 既設トンネル 2 コンクリート函体
3 工事桁 4 仮土留杭
5 グランドアンカー 6 浮上がり防止材
7 立坑 8 基礎杭
9 発進立坑 10 到達立坑
11 発進台 12 支圧壁
13 刃口 14 元押しジャッキ
15 ストラット 16 道路
17 鉄道 18 アプローチ部
19 埋め戻し
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