JP4460558B2 - 地下構造物の継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信電話等の布設地下道等の地下構造物を市街地等に施工するオープンシールド工法などの地下構造物の施工法において使用する地下構造物の接続構造に関するものである。

例えばオープンシールド工法は開削工法（オープンカット工法）とシールド工法の長所を生かした合理性に富む工法である。図２にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａに連結する底板１ｂとからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。

該オープンシールド機１は前記側壁板１ａと底板１ｂの先端を刃口１１として形成し、また側壁板１ａの中央又は後端近くに推進ジャッキ２を後方に向け上下に並べて配設する。図中３は隔壁を示す。

図示は省略するが、発進坑内にこのオープンシールド機１を設置して、オープンシールド機１の推進ジャッキ２を伸長して発進坑内の反力壁に反力をとってオープンシールド機１を前進させ、地下構造物を形成する第１番目のコンクリート函体４を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めた推進ジャッキ２の後方にセットする。推進ジャッキ２と反力壁の間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。

また、発進坑は土留壁で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの土留壁を一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進坑の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

ショベル等の掘削機９でオープンシールド機１の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土する。この排土工程と同時またはその後に推進ジャッキ２を伸長してオープンシールド機１を前進させる。この前進工程の場合、コンクリート函体４の前にはボックス鋼材又は型鋼を用いた枠体よりなる押角８を配設する。

そして前記第１番目のコンクリート函体４の前に第２番目のコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降す。以下、同様の掘削・排土工程、前進工程、コンクリート函体４のセット工程を適宜繰返して、順次コンクリート函体４をオープンシールド機１の前進に伴い縦列に地中に残置し、さらにこのコンクリート函体４の上面に埋戻し５を施す。

なお、コンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降す際には、コンクリートブロック等による高さ調整材７をコンクリート函体４下に配設し、このテール部１ｃ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙にグラウト材６を充填する。

このようにして、オープンシールド機１が到達坑まで達したならばこれを撤去して工事を完了する。

コンクリート函体４は、前記のようにオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降され、オープンシールド機１の前進とともに該テール部１ｃから出て地中に残されていくものであるが、該コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製のもので、図３に示すように左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面が開口１０として開放されている。

ところで、コンクリート函体４同士の接続は、図示は省略するが、コーナー部に前後方向の貫通孔を設け、長ボルト等の締結をもって縦列に並ぶものを剛に接続していく。

しかし、地下構造物として縦列に接続されるコンクリート函体４は、地震や軟弱地盤を原因とする地盤の不等沈下などの影響を受けることがあり、この変位に対応できず継手部の破壊をもたらすおそれがある。

そこで、かかる不都合を解消する継手として、許容変位量が大きく、地震や軟弱地盤を原因とする地盤の不等沈下などの影響を吸収可能な可撓継手が、例えば以下の特許文献に示されている。
特開２００２−２６６５９５号公報

これは図４に示すように、可撓継手１２は、帯状部材を幅方向中央部分で長手方向を折り目としてＵ字状に折り曲げ、この折り曲げ部を挟着部１３とし、該挟着部１３と、ここから両側に連続する縁部１４とで構成するもので、縁部１４を定着板１５で前後のコンクリート函体４の内周面に形成した切欠き凹部１８にアンカーボルト３１で固定し、これにより挟着部１３を前後のコンクリート函体４の接合面の間に介装している。

そして、挟着部１３の長さは、コンクリート函体４の接合面のほぼ全幅にわたって挿着される。

図中１６は止水凸条を示し、アンカーボルト３１で締結されることで潰され、コンクリート函体４と可撓継手１２との間の止水を図る。この場合、凸条に形成してあるから弱い締結力でも止水が図れる。

また、図中１７は折り曲げられた際に互いに接触することとなる挟着部１３の面に形成した溝を示し、温度や湿度により可撓継手１２が伸縮した場合に、挟着部１３の変形を容易にし伸縮に対応できるようにしている。

特許文献１の継手構造は、挟着部１３を折り曲げる構造によって挟着部１３に余裕を持たせ、可撓継手１２の許容変位量を大きく保つとともに、ボルト締めによって高い強度を確保できるものであるが、取り付けの際に多くのボルトを締めなければならないため、現場での取り付け作業に多くの時間と労力がかかっていた。

この場合、コンクリート函体の一方の端部に可撓継手の一端を工場で予め取り付けておけば、現場での取り付け作業は半減させることはできるが、施工現場で行っていた作業を工場でするだけなので、作業量自体は変わらない。

また、可撓継手の取り付けにはボルトやアンカーボルト、定着板などの金物を多く使用し、更に、切欠き凹部１８をアンカープレートによって補強することも一般的に行われていることから、これらの金物の材料コストが多くかかっていた。

また、従来の可撓継手は、レベル２の地震時に要求される許容変位量（伸び５０ｍｍ、沈下５０ｍｍ）や、耐水圧０．１ＭＰａに対応できる高性能のものであるが、このような性能を確保するため、可撓継手自体も高品質な材質を使用することによりコストがかかっていた。

本発明は前記従来例の不都合を解消し、取り付けに要する作業量を削減するとともに、従来よりも安価であり、性能の劣らない継手構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本発明の地下構造物の継手構造は、第１に、コンクリート函体等による複数の地下構造物を縦列に接続して埋設する施工法において使用する前記地下構造物の継手構造で、平面状の両縁部間にＵ字形の挟着部を備える可撓継手の該縁部を地下構造物の接続端部に固定することにより、前記挟着部を地下構造物の接合面側に介装する地下構造物の継手構造において、可撓継手の一方の縁部のみを一方の地下構造物の端部内面にボルトで固定し、可撓継手の他方の縁部は予め地下構造物の接続端面に埋め込むようにして前記両縁部を段違いに構成することを要旨とするものである。

また、第２に、段違いに構成される前記両縁部の段差部分に、可撓継手と同一若しくはそれ以上の厚みのゴム板などによるパッキン部材を重ね合わせて、地下構造物の接合面間に介装させることにより、該接合面間で折り曲げられる挟着部が重なり合わない程度の間隔を前記接合面間に保持すること、第３に、挟着部は地下構造物の厚さよりも短く、地下構造物の接続端部の外面の開口端部分と可撓継手との間に形成される残余の隙間には、ゴム板などによるパッキン部材を介装させて、地下構造物の接合面間で折り曲げられる挟着部が重なり合わない程度の間隔を前記接合面間に保持することを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、可撓継手の両縁部を段違いに構成することにより、一方の縁部を前後に隣接配置される一方の地下構造物の内側表面に位置付けてボルトで固定するとともに、他方の縁部を、地下構造物の内側表面から充分な深さを確保した上で他方の地下構造物の接合端面に埋め込むことができる。

このように、可撓継手の一方の縁部のみを一方の地下構造物の端部内面にボルトで固定し、可撓継手の他方の縁部は予め地下構造物の接続端面に埋め込むようにすれば、両縁部ともボルトにより固定するのに比べて、ボルト締めによる可撓継手の取り付け作業自体を半減させることができる上、取り付けに要するボルト、アンカーボルト及び定着板などの金物も半分で済み、継手構造のコストを抑えることができる。

また、可撓継手の両縁部とも地下構造物の接続端面に埋め込んでしまうのに比べて、地下構造物の様様な設置工法に対応することができる。すなわち、可撓継手の両縁とも地下構造物の接続端面に埋め込む場合には、可撓継手の埋め込みのための、コンクリート函体などの地下構造物の成形作業を地下構造物の設置箇所において行うか、若しくは、可撓継手を中央で切断した状態で、地下構造物となるコンクリート函体に埋め込み成形する作業を工場にて行い、そのようにしてできた地下構造物を設置箇所に搬入してから、切断された可撓継手を接合するか、いずれかの方法しかない。

そして前者の場合には、施工現場で地下構造物の成形作業を行うため、施工現場において広い作業スペースが必要になったり、現場での作業時間が長くなり工期が長引くなどしてしまう。また、後者の場合には、可撓継手の切断面同士を施工現場にて突き合せて接合するため、地下構造物の設置の際に高い精度が要求され、そのために多くの技術と労力が必要となってしまう。

その点、本発明の地下構造物の継手構造は、可撓継手の一方の縁部は地下構造物を施工現場に搬入してからボルトで固定可能とすることで、掘削と地下構造物の設置、接合を順次行うオープンシールド工法にも対応することができ、継手の取り付けにも高い精度が要求されず、短い工期且つ少ない労力での施工が可能となる。

特にオープンシールド工法は、開削工法とシールド工法の長所を生かし、さらに合理的に市街地(住宅密集地・既設河川、柵きょの改修箇所など)や諸条件（軟弱地盤・帯水層・上空制限のある箇所・狭隘部など）に適用するように改良を加えた工法であり、シールド機が土留めを行うため狭隘箇所での施工ができ、作業帯が順次移動することにより周辺住民や交通に与える影響が少なく、工期が短縮できるという利点を備える。このようなオープンシールド工法に対応可能であるという点において、本発明は有利である。

また、可撓継手の２つの縁部のうち一方を地下構造物に埋め込むことで、その分、止水性が増し、可撓継手を従来よりも耐水性の低い廉価な材質で構成しても充分な止水性が得られ、継手構造のコストを更に抑えることが可能である。

更に、可撓継手の両縁部を段違いとすることで、一方の縁部を一方の地下構造物の内側表面と略同一面に配置しても、他方の縁部を、地下構造物の内側表面から充分な深さを確保した上で他方の地下構造物の接合端面に埋め込むことができ、他方の地下構造物への可撓継手の固定も安定したものとなり、強度と止水性を充分に得ることができる。

なお、可撓継手の両縁部を段違いに構成するため、挟着部は地下構造物の接合面間で折り曲げられても全ての部分が２重にならず、部分的に１重のままの部分が生じ、全体として前後方向の厚みが異なるが、請求項２記載の本発明によれば、１重のままになっている部分の挟着部の厚みをパッキンが嵩上げして、挟着部の厚みのアンバランスを解消し、地下構造物の接続のバランスが悪くなるのを防止することができる。

また、パッキンの厚みは、挟着部が折り曲げられる部分において重なり合わない程度の間隔を保持できるように設定することで、挟着部の折り曲げ部分が互いに圧接して柔軟な動きを阻害されてしまうのを防ぎ、挟着部は折り曲げ部分においてより自由で柔軟な動きを確保することができる。そして、このような構造によって継手構造の許容変位量を確保することができるから、従来よりも柔軟性の低い安価な材質により可撓継手を形成しても継手構造の性能は劣らず、より安価な継手構造が可能となる。

請求項３記載の本発明によれば、地下構造物の接続端部の外面の開口端部分と可撓継手との間に形成される残余の隙間には、ゴム板などによるパッキン部材を介装するようにしたから、パッキン部材が地下構造物間の間隔を外面側からも保持して、挟着部が折り曲げ部分において自由で柔軟な動きを確保することができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の継手構造は、取り付けに要する作業量を削減するとともに、従来よりも安価であり、性能も劣らない。

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継手構造の１実施形態を示す側面図である。本実施例の地下構造物として、図３に示すオープンシールド工法で使用するコンクリート函体４を例にとって説明する。オープンシールド工法の基本構成は既に説明したとおりであるから、ここでの詳細な説明は省略し、同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。

図１に示すように、まず、前後に隣接配置される予定の一方（図中左側）のコンクリート函体４の接続端部４ｅの内面側（図中上側）に、断面略Ｌ字形でリング状のアンカープレート１９をコンクリート函体４の成形時に埋設するもので、接続端部４ｅの内周面にアンカープレート１９を介して可撓継手１２の一方の縁部１４が装着される切欠き凹部１８を箱抜きにより形成する。なお、前記アンカープレートには可撓継手１２固定用のボルト孔を設けるとともに、切欠き凹部１８に予めアンカーボルト３１を埋め込む。

なお、アンカープレート１９と切欠き凹部１８との間には止水用の水膨張ゴム２０を介装する。

また、可撓継手１２の構成は、図４に示した従来例と同様、帯状部材を幅方向中央部分で長手方向を折り目としてＵ字状に折り曲げ、この折り曲げ部を挟着部１３とし、該挟着部１３と、ここから両側に連続する平面状の縁部１４、２５とで構成し、内部に補強繊維（図１において不図示）を配設するもので、縁部１４と縁部２５とは互いに段違いになるように構成し、挟着部１３の長さは、コンクリート函体４の接合端部４ｅの厚みよりも短く設定する。

そして可撓継手１２の一方の縁部１４を自由端とし、他方の縁部２５を他方（図中右側）のコンクリート函体４の接続端部４ｅの接合面側に埋め込んだ状態でコンクリートを打設して、コンクリート函体４を成形する。なお、縁部２５の表面及び裏面には、抜け止めの突起２６を複数設ける。

以上の工程を工場で行った後、コンクリート函体４を施工現場へ移送し、オープンシールド工法によって順次縦列に埋設する。

前後に位置するコンクリート函体４を接続するには、一方（図中左側）のコンクリート函体４に、自由端となっていた可撓継手１２の一方の縁部１４を、切欠き凹部１８の箇所で定着板１５を介して、六角穴付きのボタンボルト３０をアンカーボルト３１に結合することにより固定する。これにより、可撓継手１２の中間部分を折り曲げた状態で挟着部１３として、コンクリート函体４の接合面間に介装する。

ところで、可撓継手１２の一方の縁部１４がコンクリート函体３の内側表面付近に位置するのに対して、他方の縁部２５はコンクリート函体４の内側表面付近からは所定深さの部分に位置し、両縁部１４、２５の位置が異なるため、挟着部１３は２重になる部分と１重になる部分とができてしまい、全体の厚みが均一とならないため、他方（図中右側）のコンクリート函体４の接合端面４ｅにおける可撓継手１２を埋め込む部分より内側（図中上側）の部分と、挟着部１３との間に、ゴム板などによるパッキン部材２１を介装させて、全体の厚みを調節する。

なお、パッキン部材２１の厚みは可撓継手１２と同一若しくはそれ以上とし、更に、コンクリート函体４の接続端部４ｅの外面（図中下面）の開口端部分と挟着部１３との間に形成される残余の隙間には、可撓継手１２の２倍若しくはそれ以上の厚みを有するゴム板などによるパッキン部材２２を介装させることにより、コンクリート函体４の接合面間において、折り曲げられる挟着部１３がその部分において重なり合わない程度の間隔を保持するようにする。

パッキン部材２１、２２の材質は前記のようなゴムに限定されるものではなく、空隙を塞げて可撓性を有するものであればよい。また、パッキン部材２２は一枚ものでも良いが、前後のコンクリート函体４の変位（ズレ）を考慮するならば、厚さ方向に分割した２枚ものとしてそれぞれの分割体を前後のコンクリート函体４のそれぞれの接合面に取り付けるようにしてもよい。なお、一枚ものの場合は、片側のみを前後のコンクリート函体４のいずれかに固定すれば、コンクリート函体４の前後のズレに対処できる。

このようにして構成する継手構造は、ボルト締めによる可撓継手１２の取り付けは一方の縁部１４についてのみ行えば良いので、可撓継手１２の取り付け作業自体を半減させることができる上、取り付けに要するボルト３０やアンカーボルト３１、定着板１５およびアンカープレート１９などの金物も半分で済み、継手構造のコストを抑えることができる。

また、可撓継手１２の一方の縁部２５がコンクリート函体４に埋め込まれているので、その分、止水性が増し、可撓継手１２を従来よりも耐水性の低い廉価な材質で構成しても充分な止水性が得られ、継手構造のコストを更に抑えることが可能である。

更に、可撓継手１２の両縁部１４、２５を段違いとすることで、一方の縁部１４を一方のコンクリート函体４の内側表面と略同一面に配置しても、他方の縁部２５を、コンクリート函体４の内側表面から充分な深さを確保した上で他方のコンクリート函体４の接合端面４ｅに埋め込むことができ、他方のコンクリート函体４への可撓継手１２の固定も安定したものとなり、強度と止水性を充分に得ることができる。

また、パッキン部材２１、２２により、前後のコンクリート函体４の接合部間には隙間が生じなくなり、コンクリート函体４前後の接続のバランスが悪くなることがない。

更に、パッキン部材２１、２２の存在により、挟着部１３は折り曲げ部分に隙間２８が形成されるから、重なり合って接触することがなく、折り曲げ部分において摩擦が生じず、より自由で柔軟な変形が可能となる。そして、このような構造によって継手構造の許容変位量を確保することができるから、従来よりも柔軟性の低い安価な材質により可撓継手１２を形成しても継手構造の性能は劣らず、より安価な継手構造が可能となる。

また、突起２６により縁部２５が抜け難くなるとともに、経年劣化により可撓継手１２が変形しても、突起２６の存在によってコンクリート函体４と可撓継手１２の縁部２５との間に水が入るのを防ぎ、止水性を維持することができる。

本発明の地下構造物の継手構造の１実施形態を示す側面図である。 オープンシールド工法の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法で使用するコンクリート函体の斜視図である。 従来の地下構造物の継手構造を示す縦断側面図である。

符号の説明

１…オープンシールド機 １ａ…側壁板
１ｂ…底板 １ｃ…テール部
２…推進ジャッキ ３…隔壁
４…コンクリート函体 ４ａ…左側板
４ｂ…右側板 ４ｃ…上床板
４ｄ…下床板 ４ｅ…接続端部
５…埋戻し ６…グラウト材
７…高さ調整材 ８…押角
９…掘削機 １０…開口
１１…刃口 １２…可撓継手
１３…挟着部 １４…縁部
１５…定着板 １６…止水凸条
１７…溝 １８…切欠き凹部
１９…アンカープレート
２０…水膨張ゴム ２１、２２…パッキン部材
２５…縁部
２６…突起 ２８…隙間
３０…ボルト ３１…アンカーボルト

Claims (3)

1. コンクリート函体等による複数の地下構造物を縦列に接続して埋設する施工法において使用する前記地下構造物の継手構造で、平面状の両縁部間にＵ字形の挟着部を備える可撓継手の該縁部を地下構造物の接続端部に固定することにより、前記挟着部を地下構造物の接合面側に介装する地下構造物の継手構造において、可撓継手の一方の縁部のみを一方の地下構造物の端部内面にボルトで固定し、可撓継手の他方の縁部は予め地下構造物の接続端面に埋め込むようにして前記両縁部を段違いに構成することを特徴とする地下構造物の継手構造。
2. 段違いに構成される前記両縁部の段差部分に、可撓継手と同一若しくはそれ以上の厚みのゴム板などによるパッキン部材を重ね合わせて、地下構造物の接合面間に介装させることにより、該接合面間で折り曲げられる挟着部が重なり合わない程度の間隔を前記接合面間に保持する請求項１記載の地下構造物の継手構造。
3. 挟着部は地下構造物の厚さよりも短く、地下構造物の接続端部の外面の開口端部分と可撓継手との間に形成される残余の隙間には、ゴム板などによるパッキン部材を介装させて、地下構造物の接合面間で折り曲げられる挟着部が重なり合わない程度の間隔を前記接合面間に保持する請求項１または請求項２記載の地下構造物の継手構造。

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