JP4121901B2 - 小断面地下構造物の構築方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、小断面地下構造物の構築方法に関し、さらに詳細には、鉄道線路や道路などの車両走行路の下方の地盤に、これを横断する人道ボックスや水路などの小断面の地下構造物（トンネル）を構築する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６（ａ）は、従来の方法で構築された人道ボックスや水路などの小断面地下構造物５０を示している。この地下構造物を構築するに際しては、断面四角形で中空の１つの基準エレメント５１と断面コ字形の多数の一般部エレメント５２とが覆工エレメントとして用いられる。最初に基準エレメント５１を地山に貫入した後、その両側部に一般部エレメント５２の開口部側を連結しながら地山に貫入する。
【０００３】
さらに、先行して地山に貫入された一般部エレメント５２の閉鎖部側に、後行する一般部エレメント５２の開口部側を連結しながら地山に貫入する。以下、同様にして一般部エレメント５２を順次地山に貫入し、上床版５３、側壁５４及び下床板５５を有する覆工構造体が構築される。そして、覆工構造体の内方の地山を掘削し、覆工構造体は本体構造物すなわち地下構造物５０として利用される。各エレメント５１，５２は嵌合することにより剛結合される略Ｃ字形のＪＥＳ（Jointed Element Structure ）継手を有し、この継手を持つエレメントはＪＥＳエレメントと称されている。なお、図６（ａ）において、符号５６は地下構造物５０の内寸法を規定する化粧コンクリートを示している。
【０００４】
覆工エレメント５１，５２は掘削機を備えた刃口エレメント（図示せず）に連結されて牽引（又は推進）により地山に貫入される。牽引施工中に掘削の支障となる転石などの支障物が刃口エレメントの近くに現れた場合、支障物はこれらの覆工エレメント５１，５２の内部を通して撤去される。このように、従来の覆工エレメントは、支障物を撤去する機能を持つことを前提としており、このため断面積が大きくなり、不経済である。また、地下構造物５０の外寸法が大きくなる結果、立坑が大きくなるという問題もあった。
【０００５】
【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、地下構造物の所要の内寸法を確保しつつも外寸法を小さくすることができ、それにより立坑寸法を小さくすることができ、また本体構造物として利用される覆工エレメントの材料費も安価に抑えることができる小断面地下構造物の構築方法を提供することにある。
【０００６】
【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、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入して、隣接する各覆工エレメントを連結することにより、上床版及び側壁を含む覆工構造体を構築し、該覆工構造体を地下構造物本体として利用する構築方法において、
前記覆工エレメントとして、本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定され、転石等の支障物を内部を通して撤去するための中空の作業エレメントからなるものを使用し、
前記覆工エレメントをそれらの本体エレメントの端部において互いに連結しながら順次地山に貫入して前記覆工構造体を構築し、
その後、該覆工構造体の内方の地山を掘削して、前記作業エレメントを撤去することを特徴とする小断面地下構造物の構築方法にある。
【０００７】
より具体的には、前記本体エレメントは、その端部内外側に該エレメントの長手方向に沿って延びる継手が設けられ、この継手の嵌合により各本体エレメントを連結する。前記継手によって連結された各本体エレメントの端部間に中空バッグを配置し、このバッグを膨張させた状態で継手の嵌合部空隙にグラウト材を充填する。前記継手によって連結された各本体エレメントの端部間に中空バッグを配置し、このバッグを膨張させることにより継手の嵌合部を引張り状態に保持するようにしてもよい。
【０００８】
前記覆工エレメントは、覆工構造体の隅角部に適用される隅角部エレメントと、この隅角部エレメント間に適用される一般部エレメントとを含み、前記隅角部エレメントは、所定の幅を有する断面Ｌ字型の本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定される断面四角形で中空の作業エレメントで構成され、前記一般部エレメントは、所定の幅を有する断面Ｉ字形の本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定される断面四角形で中空の作業エレメントで構成される。
【０００９】
【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及び図２は、この発明方法に使用する覆工エレメントを示す正面図（エレメント軸に直角方向の断面図）である。隅角部エレメント１は長尺で鋼製のものであり、図１に示すように、所定の幅を有する断面Ｌ字形で中空の本体エレメント３と、断面四角形で中空の作業エレメント４とで構成されている。
【００１０】
本体エレメント３の両端部内外側にはエレメントの長手方向に沿って延びる継手５が設けられている。この継手５は断面が略Ｃ字形をなし、継手どうしが互いに嵌合することにより剛結合するＪＥＳ（Jointed Element Structure ）継手である。作業エレメント４は本体エレメント３の内側に配置され、多数のボルト・ナット６により本体エレメント３の内側面に取り外し自在に固定されている。隅角部エレメント１は、このようにして本体エレメント３に作業エレメント４を取り付けた状態で全体として断面四角形をなしている。
【００１１】
一般部エレメント２もまた長尺で鋼製のものであり、図２に示すように、所定の幅を有する断面Ｉ字形で中空の本体エレメント７と、断面四角形で中空の作業エレメント８とで構成されている。本体エレメント７の両端部内外側にはエレメントの長手方向に沿って延びる継手９が設けられている。この継手９は隅角部エレメント１に設けられた継手５と同様のＪＥＳ継手であり、継手５と嵌合することが可能である。作業エレメント８は本体エレメント７の内側に配置され、多数のボルト・ナット６により本体エレメント７の内側面に取り外し自在に固定されている。一般部エレメント２は、このようにして本体エレメント７に作業エレメント８を取り付けた状態で全体として断面四角形をなしている。
【００１２】
なお、隅角部エレメント１及び一般部エレメント２において、それらの本体エレメント３，７の内部に設けられたジベル１０は、本体エレメント３，７に打設されるコンクリートとの付着力を増し、覆工構造体の強度を増大させるためのものである。
【００１３】
図３及び図４は、上記隅角部エレメント１及び一般部エレメント２を使用して、線路１１の下の地盤に小断面の地下構造物を構築する方法を示す断面図である。線路１１を挟む両側に図示しない発進及び到達立坑を施工した後、エレメントを発進及び到達立坑間の地山に貫入する。エレメントの貫入は牽引によってもよいし、推進によってもよい。なお、エレメントの先端部には図示しないが掘削機を備えた刃口エレメントが連結されている。
【００１４】
エレメントの具体的な貫入順序は、種々の態様を採りうるが、例えば、まず上床版１２を構築するために隅角部エレメント１、一般部エレメント２及び隅角部エレメント１の順でこれらのエレメントを順次地山に貫入する。その際、先行して地山に貫入されたエレメントの継手５（又は９）に後行して地山に貫入されるエレメントの継手９（又は５）を嵌合させ（図５参照）、隣接するエレメントどうしを連結する。以下、同様にして、側壁１３を構築するために一般部エレメント２及び隅角部エレメント１を順次地山に貫入する。なお、上床版１２を構成する各エレメントを貫入した時点で、また側壁１３を構成する各エレメントを貫入した時点で、それらの本体エレメント３，７の内部にはコンクリートが打設される。
【００１５】
上記のようなエレメントの貫入施工時において、刃口エレメントの先端近くに転石等の支障物が現れた場合、支障物は作業エレメント４，８を通して外部に撤去される。このため、作業エレメント４，８は、作業員が内部に入ることが可能な大きさを有している。
【００１６】
側壁１３の下部の隅角部エレメント１を貫入した後、両隅角部エレメント１，１の上下部間の地山にカバーエレメント１４，１５を貫入し、貫入しながらカバーエレメント１４，１５間の地山を掘削し、隅角部エレメント１，１の継手５を露出させる。そして、この露出した継手５に板状の調整エレメント１６の継手１７を嵌合させ、隅角部エレメント１，１間を２枚の調整エレメント１６，１６で連結する。これにより、隅角部エレメント１及び調整エレメント１６によって下床板１８が構成され、この下床板を構成する本体エレメント３の内部及び調整エレメント１６，１６間にコンクリートを打設する。このようにして、ボックス型の覆工構造体２０が構築される。
【００１７】
そして、図４に示すように、覆工構造体２０の内方の地山を掘削し、掘削にともなって隅角部エレメント１及び一般部エレメント２の各作業エレメント４，８を取り外して撤去し、また上部カバーエレメント１５も撤去する。掘削完了後、本体エレメント３，７及び調整エレメント１６，１６で構成された覆工構造体２０の内面に化粧コンクリート２１を施し、このようにして覆工構造体２０を本体として利用した地下構造物が構築される。なお、撤去した作業エレメント４，８は廃棄することなく再利用される。
【００１８】
図６は、内寸法を同じくした場合の、従来方法で構築した地下構造物５０とこの発明による方法で構築した地下構造物２０とを比較した図である。この発明による構築方法によれば、地下構造物の外寸法が従来方法と比較して極めて小さくすることができる。したがって、立坑寸法を小さくすることができるので、施工費用の低減を図ることができる。また、本体構造物として利用されるエレメントが結果的に小さくなり、材料費を安価に抑えることができる。
【００１９】
ＪＥＳ継手５，９を用いたエレメントにおいては、エレメントどうしの剛結合を期待するうえで、継手の嵌合部空隙の処理が極めて重要である。図５は、その処理方法を示す断面図である。継手５，９によって連結された本体エレメント３，７の端部間にはエレメントの長手方向に沿って延びる中空のバッグ２２を配置する。この中空バッグ２２を膨張させた状態で継手５，９の嵌合部空隙にグラウト材を注入する。これにより、グラウト材の漏出を防止することができる。中空バッグ２２を膨張させるには、バッグ内に空気を圧入してもよいし、モルタルを圧入してもよい。また、継手５，９の嵌合部空隙にはグラウト材を注入することなく、上記手段により中空バッグ２２を膨張させることにより、継手の嵌合部を引張り状態に保持するようにしてもよい。
【００２０】
上記実施形態は例示にすぎす、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では本体エレメントとして、鋼製のＪＥＳエレメントが示されているが、これに限らず、本体エレメントには鉄筋コンクリート製あるいはプレストレスコンクリート製のエレメントを用いることができる。また、上記実施形態では、隅角部エレメント１，１間に１つの一般部エレメント２が配置されているが、一般部エレメント２は複数配置されることもあり得る。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、地下構造物の所要の内寸法を確保しつつも外寸法を小さくすることができ、それにより立坑寸法を小さくすることができ、施工費の低減を図ることができる。また、本体構造物として利用される覆工エレメントの材料費も安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】隅角部エレメントを示す断面図である。
【図２】一般部エレメントを示す断面図である。
【図３】この発明による地下構造物の構築方法の実施形態を示す断面図である。
【図４】図３に引き続く同実施形態を示す断面図である。
【図５】継手の嵌合部処理を示す断面図である。
【図６】従来法及びこの発明による方法で構築された地下構造物を比較した断面図である。
【符号の説明】
１：隅角部エレメント
２：一般部エレメント
３：本体エレメント
４：作業エレメント
５：継手
６：ボルト・ナット
７：本体エレメント
８：作業エレメント
９：継手
１０：ジベル
１１：線路
１２：上床版
１３：側壁
１６：調整エレメント
１８：下床板
２０：覆工構造体（地下構造物）
２１：化粧コンクリート
２２：中空バッグ
Claims (5)
- 長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入して、隣接する各覆工エレメントを連結することにより、上床版及び側壁を含む覆工構造体を構築し、該覆工構造体を地下構造物本体として利用する構築方法において、
前記覆工エレメントとして、本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定され、転石等の支障物を内部を通して撤去するための中空の作業エレメントからなるものを使用し、
前記覆工エレメントをそれらの本体エレメントの端部において互いに連結しながら順次地山に貫入して前記覆工構造体を構築し、
その後、該覆工構造体の内方の地山を掘削して、前記作業エレメントを撤去することを特徴とする小断面地下構造物の構築方法。 - 前記本体エレメントは、その端部内外側に該エレメントの長手方向に沿って延びる継手が設けられ、この継手の嵌合により各本体エレメントを連結することを特徴とする請求項１記載の小断面地下構造物の構築方法。
- 前記継手によって連結された各本体エレメントの端部間に中空バッグを配置し、このバッグを膨張させた状態で継手の嵌合部空隙にグラウト材を充填することを特徴とする請求項２記載の小断面地下構造物の構築方法。
- 前記継手によって連結された各本体エレメントの端部間に中空バッグを配置し、このバッグを膨張させることにより継手の嵌合部を引張り状態に保持することを特徴とする請求項２記載の小断面地下構造物の構築方法。
- 前記覆工エレメントは、覆工構造体の隅角部に適用される隅角部エレメントと、この隅角部エレメント間に適用される一般部エレメントとを含み、
前記隅角部エレメントは、所定の幅を有する断面Ｌ字型の本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定される断面四角形で中空の作業エレメントで構成され、
前記一般部エレメントは、所定の幅を有する断面Ｉ字形の本体エレメント及びこの本体エレメントの内側面に取り外し自在に固定される断面四角形で中空の作業エレメントで構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１記載の小断面地下構造物の構築方法。
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