JP4220417B2 - Underground cylinder and its burying method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、トンネルの掘削に先立って設置する支保工である先行支保工などのように、トンネル軸方向に延長する複数の筒体を互いに連結させながら地山に挿入・埋設して構築される地中構造体に使用される筒体とその埋設方法に関するものである。 The present invention is constructed, for example, by inserting and embedding in a natural ground while connecting a plurality of cylinders extending in the tunnel axis direction, such as a preceding support work that is a support work installed prior to tunnel excavation. It is related with the cylinder used for the underground structure to be used, and its embedding method.
一般に、トンネル坑口部や土被りが薄い場合における掘削・支保では、地山に扁平なアーチを構成する必要があることから、例えば、図7(a),(b)に示すように、地山50のトンネルの軸方向に、上記扁平なアーチ部に沿って、断面が台形状の鋼製の筒体51とこの筒体51の両側面の上端部及び下端部からそれぞれ突出する継手52とを備えた複数の本の継手付き鋼管53を互いに隣接させて推進・埋設して、先行支保工54を構築する方法が行われている。上記筒体51は、上部板51aとこの上部板51aよりも幅の狭い下部板51bとを側板51c,51cにより連結したもので、上記上部板51aの幅と上記下部板5の幅との比を変えることで、互いに隣接する継手付き鋼管53,53のなす角が上記アーチ部の曲率に対応するようにしている(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、上記方法では、4枚の鋼板の端部同士を溶接等で連結して台形状の断面を有する鋼製の筒体51を作製しなければならないので、溶接作業が難しく作業効率が悪かった。また、上記筒体は長さ方向にも連結する必要があることから、溶接の工程が多くなってしまうといった問題点があった。
そこで、溶接の工程を少なくするため、長い筒体を準備してこれを溶接することも考えられるが、長尺状の鋼材を溶接すること自体が作業性が悪く、効率的ではない。
上記のような問題は、筒体の断面形状が矩形である場合にも発生するが、上記断面形状が台形の場合には、上記上部板51a及び下部板51bと側板51c,51cとをそれぞれ所定の角度で溶接する必要があることから、断面形状が矩形である場合に比べて更に作業効率が悪くなる。
However, in the above method, the end portions of the four steel plates must be connected to each other by welding or the like to produce a steel cylinder 51 having a trapezoidal cross section, so that the welding operation is difficult and the work efficiency is poor. . Moreover, since the said cylinder needs to be connected also to a length direction, there existed a problem that the process of welding will increase.
Therefore, in order to reduce the number of welding steps, it is conceivable to prepare a long cylindrical body and weld it, but welding a long steel material itself is not efficient and is not efficient.
The above problem also occurs when the cross-sectional shape of the cylindrical body is rectangular, but when the cross-sectional shape is a trapezoid, the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造が容易で、かつ、地山内への推進・埋設も容易である地中埋設用筒体と、その埋設方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and provides an underground tube that is easy to manufacture and can be easily propelled and embedded in a natural mountain, and a method for burying the tube. Objective.
本願の請求項1に記載の発明は、地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設する地中埋設用筒体の埋設方法において、少なくとも2本のH型鋼のフランジ部をそれぞれ連結して筒体部を構成し、この筒体部に掘削推進機を導入するとともに、上記H型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記H型鋼の延長方向に延長し、前面にウォータージェット噴射装置を装着した進退自在な箱体から成る側壁部材を挿入して、上記筒体前面の地山を掘削するようにしたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記箱体に代えて、少なくとも上記筒体の側面部を覆う側板と前面部を覆う推進板とを有する、上記H型鋼の延長方向に延長する側壁部材を用いたことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、筒体の埋設時には、連結された側の側壁部材を引き抜いて新たな筒体部を形成することを特徴とするものである。
Invention of
According to a second aspect of the present invention, in the method of embedding an underground cylinder according to the first aspect, in place of the box, a side plate that covers at least a side surface portion of the cylindrical body and a propulsion plate that covers a front surface portion. And using a side wall member extending in the extending direction of the H- shaped steel.
According to a third aspect of the present invention, in the method of embedding a cylinder for underground embedment according to the first or second aspect, when the cylinder is embedded, the side wall member on the connected side is pulled out to form a new cylinder. Forming a part.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記筒体の先端部に案内刃を取付けて、上記筒体を地山内へ推進するようにしたことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記ウォータージェット噴射装置を上記筒体の端部側に設けるとともに、このウォータージェット噴射装置と上記筒体部との間に、泥水の排出口を形成して、この排出口から、掘削した土砂を排出するようにしたことを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記筒体部の前部のウェブ部を後退させるとともに、上記箱体の前面の少なくとも上記排出口が形成された部分を、フランジ部の端部と上記後退したウェブ部まで傾斜する傾斜面とし、掘削した土砂を上記排出口に導くようにしたことを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、筒体の一方の端部のフランジ部先端に柱状あるいは筒状の係合部材を取付けるとともに、他方の端部のフランジ部先端に上記柱状あるいは筒状の係合部材を挿入するための中空部を有する案内部材を取付けて、隣接する一方の筒体の上記案内部材に他方の筒体の上記係合部材を挿入しながら推進させるようにしたことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for embedding underground cylinders according to any one of the first to third aspects, a guide blade is attached to the tip of the cylindrical body, and the cylindrical body is mounted. It is characterized by being promoted to the natural area.
The invention according to
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for embedding underground cylinders according to the fifth aspect, the web portion at the front of the cylindrical body portion is retracted, and at least the discharge of the front surface of the box body is performed. The portion where the outlet is formed is an inclined surface that is inclined to the end portion of the flange portion and the retracted web portion, and the excavated earth and sand are guided to the discharge port.
The invention according to claim 7 is the method of burying a cylinder for underground embedment according to any one of
また、請求項8に記載の発明は、地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設して構築される地中構造体に使用される地中埋設用筒体であって、少なくとも2本のH型鋼のフランジ部をそれぞれ連結し、上記連結されたH型鋼のフランジ部の両端にそれぞれ連結部材を取付けるとともに、上記H型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記H型鋼の延長方向に延長する着脱可能な箱体を装着して成ることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の地中埋設用筒体において、少なくとも1本の、一方のフランジ部の長さが他方のフランジ部の長さよりも短いH型鋼が連結されているものである。
請求項10に記載の地中埋設用筒体は、請求項8に記載の地中埋設用筒体において、少なくとも一方の端部のH型鋼の、上記連結部材が取付けられる側の上下のフランジ部の長さを異なる長さとしたものである。
Further, the invention according to
The invention according to claim 9 is the tube for underground embedment according to
Underground barrel of
本発明によれば、地中埋設用筒体を埋設する際に、少なくとも2本のH型鋼のフランジ部をそれぞれ連結して筒体部を構成し、この筒体部に掘削推進機を導入するとともに、上記H型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記H型鋼の延長方向に延長し、前面にウォータージェット噴射装置を装着した進退自在な箱体を取付けて上記筒体前面の地山を掘削するようにしたので、H型鋼の上下のフランジ部をそれぞれ溶接して作製される簡単な構成の筒体を容易に挿入・埋設することができる。
また、一方のフランジ部の長さが他方のフランジ部の長さよりも短いH型鋼を連結したり、一方の端部のH型鋼の、連結されていない側の上下のフランジ部の長さを異なる長さにしたりすることにより、連結される筒体同士の角度を調整できるので、様々な形状のアーチ部に対応することができる。
According to the present invention, when the underground cylinder is buried, at least two flanges of H-shaped steel are connected to each other to form the cylinder, and the excavator is introduced into the cylinder. In addition, a box that is extended in the extending direction of the H- shaped steel and mounted with a water jet spraying device on the front surface is attached to a portion surrounded by the flange portion and the web portion at both ends of the H- shaped steel. Since the natural ground on the front surface of the cylindrical body is excavated, it is possible to easily insert and embed a cylindrical body having a simple configuration produced by welding the upper and lower flange portions of the H-shaped steel.
The length of the upper and lower flanges of one of the length of the flange portion or connecting a short H-section steel than the length of the other flange portion, of the H-section steel at one end, not connected side Since the angles of the cylinders to be connected can be adjusted by making the lengths different from each other, it is possible to deal with arch portions of various shapes.
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1(a),(b)は、本最良の形態に係る地中埋設用筒体10の基本構成を示す図で、(a)図は後述する側壁部材13,14及び案内刃15を取付ける前の状態、(b)図はセットした状態(推進時の状態)を示す。
この地中埋設用筒体10は、2本のH型鋼H1,H2の上下のフランジ部1a,1b及び2a,2bをそれぞれ溶接し、上記H型鋼H1のフランジ部1a,1bの溶接されていない側の端部に柱状あるいは筒状の係合部材11a,11bを取付け、上記H型鋼H2のフランジ部2a,2bの溶接されていない側の端部に上記係合部材11a,11bを挿入するための中空部を有する案内部材12a,12bを取付けるとともに、上記H型鋼H1のフランジ部1a,1bとウェブ部1cとに囲まれた空間と、上記H型鋼H2のフランジ部2a,2bとウェブ部2cとに囲まれた空間とに、それぞれ上記空間を埋めるように、箱体から成る側壁部材13,14を進退自在に装着したもので、上記地中埋設用筒体10の先端部、すなわち、前面の外周部には、上記地中埋設用筒体10を地山内へ推進するための、断面形状が上記地中埋設用筒体10の進行方向に狭まる直角三角形の案内刃15が取付けられている。
なお、以下において、上記H型鋼H1,H2のフランジ部1a,2aの溶接部側、フランジ部1b,2bの溶接部側、及び、ウェブ部1c,2cで囲まれて成る角型管に相当する部分を筒体部16と呼び、上記フランジ部1a,2aの上記筒体部16から推進方向に向かって左,右に突出している部分を上の腕部17a,18a、フランジ部1b,2bの上記筒体部16から突出している部分を下の腕部17b,18bと呼ぶ。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B are views showing a basic configuration of an
The underground buried
In addition, below, it corresponds to the square pipe formed by the welded portion side of the flange portions 1a and 2a of the H-shaped steels H1 and H2, the welded portion side of the flange portions 1b and 2b, and the web portions 1c and 2c. The portion is referred to as a
なお、本例では、上記地中埋設用筒体10を先行支保工の横断面のアーチ部に沿って埋設するため、図2(a)に示すように、上記地中埋設用筒体10の下の腕部17b,18bの長さを切断して上の腕部17a,18aの長さよりも短くなるようにしている。これにより、図2(b)に示すように、隣接する上記地中埋設用筒体10,10を所定の角度をもたせて連結させることができるので、所定の形状のアーチ部を有する先行支保工を構築することが可能となる。なお、同図では、連結状態を明確にするため、地中埋設用筒体10,10間の角度や係合部材11a,11b及び案内部材12a,12bの大きさを大きく描いているため、側壁部材13,14間に大きな隙間があるように表現されているが、実際には、上記隙間は極めて少ないことはいうまでもない。
また、本例では、図3にも示すように、上記筒体部16を構成するウェブ部1c,2cの前面側(推進方向側)を所定の長さだけ切り取って筒体前面から後退させるとともに、上記側壁部材13,14の前面(推進面)13a,14aをフランジ部の前面から上記ウェブ部先端まで傾斜する傾斜面とし、この傾斜面の端部側に複数のウォータージェット噴射装置20のジェットノズル21を取付けるとともに、このジェットノズル21と上記筒体部16との間に排泥口19sを形成し、筒体部16内に挿入された削孔推進機30の掘削刃31と上記ウォータージェット噴射装置20により地山50を掘削した際に生じる泥水を、上記排泥口19sから上記側壁部材13,14内部に設けられた排泥通路19に送り、これを図示しない排泥装置により、外部へ排出するようにしている。
なお、上記ジェットノズル21は、上記側壁部材13,14内に配置される後続送水管22に接続されており、この後続送水管22は図示しない高圧水発生装置からの高圧ホースに接続されている。
In addition, in this example, in order to embed the
Moreover, in this example, as shown also in FIG. 3, while cutting out the front side (propulsion direction side) of the web parts 1c and 2c which comprise the said
The
次に、本発明による地中埋設用筒体10を用いて、大断面を有するトンネルの先行支保工を構築する方法について説明する。
まず、地中埋設用筒体10の筒体部16内に地山50を掘削する削孔推進機30を導入するとともに、上記筒体部16の両側に、ジェットノズル21が装着された側壁部材13,14を挿入し、削孔推進機30の掘削刃31を回転させるとともに、上記ジェットノズル21から高圧のジェット水を噴出させながら、上記地中埋設用筒体10の前面の地山50を掘削しながら、上記地中埋設用筒体10と削孔推進機30と側壁部材13,14とを一体に地山50内へ推進する。これにより、上記削孔推進機30では掘削できなかった、側壁部材13,14前面地山50も掘削することができるとともに、簡単な構成ではあるが、長い腕部17a,17b,18a,18bを有する地中埋設用筒体10を容易に地山50内へ推進埋設することができる。
なお、本例では、上記側壁部材13,14は、後述するように、地中埋設用筒体10の連結後には回収されるので、2本のH型鋼H1,H2を溶接した、約2本分大きさの地中埋設用筒体10を地山50内へ容易に推進・埋設することが可能となる。
また、上記地山50を掘削した排土を含む泥水は、上記側壁部材13,14の排泥口19sから図示しない排泥装置に連結された排泥通路19に送られ、外部へ排出される。本例では、上記排泥口19sが設けられた側壁部材13,14の推進面13a,14aを奥側に傾斜する傾斜面とし、掘削した土砂を上記排泥口19sに導くことができるようにしているので、効率的に排土を行うことができる。
また、ジェットノズル21からの高圧ジェット水は、上記案内刃15と掘削刃31の外周部との間の狭い領域に集中して噴出されるので、地山50を効率的に掘削できるとともに、余掘りによる空隙ができにくく、ジェット水の水も拡散しないため、地盤の弱体化を防止することができる。
Next, a method for constructing a preceding support for a tunnel having a large cross section using the underground buried
First, a side wall member in which a
In this example, since the
Further, the mud containing the soil excavated from the
Further, since the high-pressure jet water from the
1本の地中埋設用筒体10の埋設が完了すると、上記地中埋設用筒体10の筒体部16内から、削孔推進機30のみを回収する。そして、図4に示すように、上記地中埋設用筒体10に隣接する地中埋設用筒体10Aを上記地山50内に推進する。このとき、先に埋設した地中埋設用筒体10の案内部材12a,12bの凹部に、次に埋設する地中埋設用筒体10Aの係合部材11a,11aを挿入するようにして、上記地中埋設用筒体10Aを地山50内に挿入する。本例では、図2(a)に示すように、上記地中埋設用筒体10,10Aの下の腕部17b,18bの長さを上の腕部17a,18aの長さよりも短くしてあるので、複数の上記地中埋設用筒体10をトンネルのアーチ部となる所定の曲線上に配置することができる。
地中埋設用筒体10に連結された地中埋設用筒体10Aの埋設が完了すると、上記地中埋設用筒体10Aの筒体部16内から、削孔推進機30を回収するとともに、地中埋設用筒体10,10Aの連結部に挿入されている側壁部材13,14を後退させて回収しこれを後から挿入する地中埋設用筒体10の側壁部材として再使用する。上記側壁部材13,14の回収後には、上記左,右の腕部17a,18a及び17b,18bとウェッブ部1c,2cで囲まれた新たな筒体部16Sが形成される。
なお、地中埋設用筒体10の埋設後には、上記筒体部16,16S内に固化材注入装置を導入して、上記地中埋設用筒体10の上部側及び下部側の地山50に地盤固化剤を注入し、上記地中埋設用筒体10の上下の図示しない地盤を予め改良しておくことが望ましい。
When the embedding of one
When the burial of the underground burying cylinder 10A connected to the
In addition, after embedding the
このように、本最良の形態では、地中支保工のアーチ部に埋設される筒体として、下フランジ部1b,2bの溶接しない側の長さが上フランジ部1a,2aの溶接しない側の長さよりも短い2本のH型鋼H1,H2のフランジ部1a,1b,2a,2bをそれぞれ溶接して、角型管状の筒体部16と腕部17a,17b,18a,18bを構成するとともに、上記筒体部16の両脇に、端部にウォータージェット噴射装置20のジェットノズル21が取付けられ、上記筒体部16側に排泥口19sが形成された箱体から成る側壁部材13,14を進退自在に装着した地中埋設用筒体10を用い、埋設時には、上記地中埋設用筒体10前面の地山50を、上記筒体部16内に導入された削孔推進機30と上記ウォータージェット噴射装置20により掘削しながら、上記地中埋設用筒体10と削孔推進機30と側壁部材13,14とを一体に地山50内へ推進するようにしたので、上記H型鋼H1,H2を溶接して作製された、長い腕部17a,17b及び腕部18a,18bを有する筒体を容易に地山50内へ推進埋設することができる。
また、側壁部材13,14を進退自在に装着したので、地中埋設用筒体10,10の連結後には、上記側壁部材13,14を回収して再使用することができる。
Thus, in this best mode, the cylindrical body embedded in the arch portion of the ground shoring, the side where the lower flange portion 1b, the length of the welding does not side 2b no welding of the upper flange portion 1a, 2a The flange portions 1a, 1b, 2a, and 2b of the two H-shaped steels H1 and H2 that are shorter than the length are welded to form the rectangular
Further, since the
なお、上記最良の形態では、地中支保工のアーチ部に対応するため、下フランジ部1b,2bの溶接しない側の長さが上フランジ部1a,2aの溶接しない側の長さよりも短い2本のH型鋼H1,H2のフランジ部1a,1b,2a,2bをそれぞれ連結したが、図5に示すように、逆に、下フランジ部1b,2bの溶接する側の長さを短くして連結し、筒体部16Zの断面形状が略台形の地中埋設用筒体10Zを構成してもよい。この場合には、側壁部材13,14を挿入する空間の断面形状が矩形となり、側壁部材13,14と上の腕部17a,18aとの間に隙間は生じない。また、削孔推進機30の導入においても、上記地中支保工のアーチ部の曲率は僅かなため、上記筒体部16の断面形状が正方形や長方形でなくてもアーチ部の形状に対する影響はほとんどない。なお、上記隙間は掘削面全体から見れば微少なので、地中埋設用筒体10の推進においても問題がない。
また、上記例では、箱体からなる側壁部材13,14を用いたが、地山50が軟らかく推進が容易な場合には、図6(a),(b)に示すように、箱体の推進面13aと側板13b,13bのみから成る側壁部材13Aや、筒体部16側の側板13bを省略した側壁部材13Bを用いてもよい。
In addition, in the said best form, in order to respond | correspond to the arch part of underground support work, the length of the side which the lower flange parts 1b and 2b do not weld is shorter than the length of the side which the upper flange parts 1a and 2a do not
In the above example, the
以上説明したように、本発明によれば、複数本のH型鋼の上下のフランジ部をそれぞれ溶接して作製した地中埋設用筒体を容易に挿入・埋設することができるので、筒体の作製が容易になるとともに、様々な形状のアーチ部に対応することができるので、先行支保工などの地中構造体を効率よく構築することができる。 As described above, according to the present invention, since the underground cylinders produced by welding the upper and lower flange portions of the plurality of H-shaped steels can be easily inserted and embedded, Fabrication is facilitated and it is possible to deal with arch portions of various shapes, so that an underground structure such as a preceding support can be efficiently constructed.
H1,H2 H型鋼、1a,2a 上フランジ部、1b,2b 下フランジ部、
1c,2c ウェブ部、10 地中埋設用筒体、11a,11b 係合部材、
12a,12b 案内部材、13,14 側壁部材、15 案内刃、16 筒体部、
17a,18a 上の腕部、17b,18b 下の腕部、19 排泥通路、
19s 排泥口、20 ウォータージェット噴射装置、21 ジェットノズル、
22 後続送水管、30 削孔推進機、31掘削刃。
H1, H2 H-shaped steel, 1a, 2a upper flange, 1b, 2b lower flange,
1c, 2c web portion, 10 underground tube, 11a, 11b engaging member,
12a, 12b guide member, 13, 14 side wall member, 15 guide blade, 16 cylinder part,
17a, 18a Upper arm part, 17b, 18b Lower arm part, 19 Waste mud passage,
19s mud outlet, 20 water jet sprayer, 21 jet nozzle,
22 Subsequent water pipe, 30 drilling propulsion machine, 31 drilling blade.
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