JP4599303B2 - アンダーパス工法 - Google Patents

Description

本発明は、アンダーパス工法に関し、さらに詳しくは、アンダーパスの斜路を迅速に構築する技術に係るものである。

平面交差道路を立体交差に変更するために、一方の道路を掘下げてアンダーパスを形成するアンダーパス工法がある。従前は、矢板を用いて土留を行い、その内部に場所打コンクリートで斜路の側壁や底板を形成し、側壁上に床版を施行して上側の道路を造成するような工程であった。これを改善するために、角杭を横に連設して地中に打ち込んで地中壁を形成し、この地中壁を斜路の側壁とする技術がある。この技術は、側壁の止水性に課題が残っている。

アンダーパスを迅速に施工するために、アンダーパス側壁部に、横に連続するように、Ｈ形断面を有するプレテンション方式プレストレストコンクリート杭を順次地中に沈設してアンダーパス側壁となる２連の地中壁を形成し、この地中壁間を掘削してアンダーパスを形成する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

この技術では、沈設が容易で強度が高く、止水性に富み、迅速施工に適した２連の連続地中壁を形成し、この２連の地中壁間に切梁を施して地中壁の倒れを防止しながら、地中壁間を掘削し、アンダーパス底板を施工して上記地中壁を側壁とする斜路を形成してアンダーパスを構築する。また、この地中壁上に道路床版を架設して上側の道路とする。

この技術は、在来のアンダーパス工法に比し、止水性に富み、迅速、低コストで施工することができるという特徴がある。

しかしながら、この技術でもアンダーパス造成工程中に、上側の道路の交通遮断を要すること、アンダーパスの側壁及び底板の形成が杭打ち工程と別の時期になることなど、さらに改善すべき点もある。

このような技術をさらに改善する技術として、上側道路下は交通遮断を行うことなく、推進工法によるトンネル形成によって施工し、斜路はオープンシールド工法で施工することが考えられる。

推進工法による道路下トンネル施行技術として、いわゆる、フロンテジャッキング工法がある。

オープンシールド工法は、上下水道、共同溝などの地下構造物を施工する工法である開削工法（オープンカット工法）とシールド工法とを組合わせた技術である（例えば特許文献２参照。）。

オープンシールド工法では、左右の側壁板と底板とを備え、前面、後面及び上面を開口したシールド機を用いて、シールド機内に備えた推進ジャッキを作用させてシルド機の前面を掘削しながら歩進する。そして掘削して形成した後方の空所にＵ字溝状のコンクリート函体を設置して地下構造物を構築する。
特開２００５−２３５７６号公報（第３−６頁、図１） 特開平７−２６９２８９号公報（第２−４頁、図３）

本発明は上記問題点を解決したアンダーパス工法を開発し、これを提供することを目的とするものである。

すなわち本発明は、アンダーパスを造成するに当って、斜路は斜路の側壁及び底板を形成するコンクリート函体を製造し、斜路を掘削しながらこのコンクリート函体を牽引して斜路位置に掘付け、土留壁等を設けることなく一気に斜路を形成し、短工期で斜路を完成する技術を提供することを目的とする。

また本発明は、十字路下のアンダーパス部分を上記斜路の構築とは別に、推進工法によるトンネル形成技術によって施工し、上方の道路の交通遮断を行うことなく迅速に施工するようにした。

このことによって、交通遮断等を不必要とすると共に、全体工事工程を短縮することを可能にするものである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするアンダーパス工法である。

本発明は、アンダーパスを構築するに当たり、アンダーパス斜路の最低位部の側壁部に地上から立坑を掘削し、該立坑内から斜路の路面に沿ってアンダーパスの斜路側壁部に斜路の始点部に至るボーリング孔を設け、該ボーリング孔内に牽引索を挿通し、該牽引索の立坑内端部に牽引ジャッキを装着し、一方、斜路の始点部より後方の地上で、斜路の底板及び側壁となるＵ字断面形のコンクリート函体を製作し、該コンクリート函体に前記牽引索を係止し、前記コンクリート函体の先頭端で斜路の土砂を掘削し斜路を形成しながら該コンクリート函体を前記牽引索で牽引し、該コンクリート函体自身を斜路の底板及び側壁とすることを特徴とするアンダーパス工法である。

上記工法において、前記コンクリート函体は、斜路長手方向に複数ブロックに分割し、前記牽引索を各分割ブロックに掛替自在に係止し、各分割ブロックを交互に歩進前進させるようにすると、牽引抵抗が減少し、作業が容易となり好適である。

前記分割ブロックの先端のブロック下地盤を予定地盤高さより低く掘削し、次のブロックとの間で、正規地盤造成を行うこととすれば、地盤高さ（コンクリート函体の据付精度）を正確に造成することができ、先端ブロック先の掘削精度を適宜とすればよく、荒掘削で同時に地盤高さ制度を確保するという技術的困難性を容易に克服することができる。

また、前記縦杭はコンクリート躯体を沈下させて形成し、該縦杭の周囲に鉛直なグラウンドアンカを予め施工し、該グラウンドアンカを立坑のコンクリート躯体沈設の反力支持装置として用いることによって、立坑を容易に掘削することができ、さらに前記牽引索牽引時の牽引索の上向き分力の反力支持装置として利用することにより、牽引索の牽引力の反力支持装置として有効に利用することができる。

さらに、前記コンクリート躯体は、アンダーパス内側の面を仮設板で被覆した開放面としておくことによって、両側壁部の立坑相互間の土砂を掘削して容易に十字路下のアンダーパストンネルを形成するための推進基地及び到達基地を形成することができる。

なお、前記斜路のコンクリート函体を両方の斜路について互いに同時に牽引するジャッキを設けて牽引すると、互いに反力を負担することになり、格別の反力支持装置を必要としないこととなるので、好適である。

さらに、本発明では、前記両側壁部に形成した立坑の相互間の土砂を掘削して推進基地及び到達基地を形成し、該推進基地と到達基地間の上側道路下方にパイプルーフを形成し、該パイプルーフの下方にトンネルを施工してアンダーパスとする工法を併用することとすると、全体工程の高能率施工ができ、工期短縮に寄与する。

本発明のアンダーパス工法は以上のように構成されているので、土留壁等を設ける必要がなく、短工期ですぐれた斜路を構築することができるという優れた効果を奏する。

また本発明は、十字路下のアンダーパス部分を上記斜路の構築とは別に、推進工法によるトンネル形成技術によって施工し、上方の道路の交通遮断を行うことなく迅速に施工するようにした。このことによって、交差道路の交通遮断等を不必要とすると共に、全体工事工程を短縮することが可能となった。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図２１は一例のアンダーパス１００の側面図、図２２はその平面図である。交差道路１２０は一方の上側の道路１３０下に斜路１１０ａ，１１０ｂと下側の道路下道路（この図ではトンネル）１４０とから成るアンダーパス１００が形成されている。図２１、２２では、トンネル１４０を形成するための始発坑１５０ａ、到達坑１５０ｂが示されている。

従来はアンダーパス１００を構築する場合、アンダーパスの両側に土留壁を設け、この土留壁間を掘削して斜路１１０ａ，１１０ｂ及び下側道路１４０を施工し、上側道路１３０は土留壁上に床版を架設して施工していた。土留壁として、Ｈ形断面のプレストレストコンクリート杭を横に連設して地中に打込み、この連接坑壁自身をアンダーパスの側壁として利用する技術も知られている。

本発明は土留壁を予め形成する工程をなくして、効率よく短工期にアンダーパス１００を構築する技術である。すなわち、本発明はアンダーパスを構築するに当たり、次の工程（１）〜（４）によって斜路を形成する。

（１）アンダーパス斜路の最低位部の側壁部に地上から立坑を掘削する。

（２）立坑内から斜路の路面に沿って斜路の始点部に至るボーリング孔を設け、ボーリング孔内に牽引索を挿通し、牽引索の立坑内端部に牽引ジャッキを装着する。

（３）一方、斜路の始点部より後方の地上で、斜路の底板及び側壁を形成するＵ字断面形のコンクリート函体を製作する。

（４）コンクリート函体の先頭端で斜路の土砂を掘削し、斜路を形成しながらコンクリート函体を牽引索で牽引し、コンクリート函体自身を斜路の底板及び側壁とする。

コンクリート函体は複数のコンクリートブロックに分割し、歩進前進させるとよい。

図１〜図３は斜路を構築するための本発明の立坑を示す図で、図１は平面図、図２はそのＡ−Ａ矢視断面図、図３はＢ−Ｂ矢視断面図である。

アンダーパスとなる道路において、道路交差部に隣接する両側壁部に、グラウンドアンカを用いて、オープンケーソン工法により立坑２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを圧入設置する。この立杭２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、後述の斜路のコンクリート函体を牽引する基地及び反力支持体となり、また掘削の土留めとなり、さらに後述の上側道路下トンネル施工の始発坑、到達坑の一部となる。

図１に示すように、アンダーパス１００の斜路１１０ａ，１１０ｂの側壁部で、上側道路１３０に隣接する部分に、立坑２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを設ける。この立坑２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、アンダーパス斜路１１０ａ、１１０ｂの最低位部のアンダーパス側壁部に設ける。一例を挙げると、立坑の寸法は横（３〜５ｍ）×縦（１５〜２５ｍ）×深さ（１０〜１５ｍ）である。

図１、２に示すように、立坑の周囲に地表からグラウンドアンカ３０を予め施工し、立坑のコンクリート躯体２１の圧入の反力をグラウンドアンカ３０に支持させて、コンクリート躯体２１を地中に圧入沈下させる。

この立杭のコンクリート躯体２１は下端に刃口２２を備えている。また、このコンクリート躯体２１はアンダーパス内側の面を開放し、この開放面を仮設壁２３で塞いだ四角形断面の立坑とするとよい。こうすると、対向する立坑２０ａ，２０ｂ間の土砂を掘削して後述の始発杭や到達杭を容易に設けることができ、この始発杭や到達杭を用いて、上側道路１３０下のトンネルを形成するのに便利である。

図４〜図８は本発明の工程を示す側断面図である。まず、立坑２０ａから斜路に沿う斜め上向きのボーリング孔を削孔し、その孔中に牽引索４０を挿通する。牽引索４０の立坑内の端部には牽引用ジャッキ４１を装着する。牽引用ジャッキ４１は立坑２０ａの重量等及びグラウンドアンカ３０に反力を支持させる。

一方、斜路の始点部より後方で斜路のＵ字断面形のコンクリート函体５０を製造する。ジャッキ４１で、コンクリート函体５０を、斜路に沿う方向に斜めに牽引する。図４〜図８は立坑２０ａのみを示しているが、立坑２０ａと２０ｂが協同して斜路のコンクリート函体を牽引する。他方の立坑２０ｃ，２０ｄも他方の斜路のコンクリート函体を牽引する。両方の斜路を同時並行的に施工することもでき、両方の斜路の牽引索の尾端を連結することによって、牽引索の牽引反力を互いにバランスさせることもできる。

コンクリート函体５０は図１１に示すように、斜路の路面となる底板５１、両側壁となる立設壁５２から成るＵ字形断面を有する。底板５１は、アンダーパス道路幅と等しく、立設壁５２は斜路の両側の土留壁（側壁）を形成する。コンクリート函体５０は、牽引力を小さくするため、長手方向を複数個のブロック５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，……に分割して製造する。

図４は斜路を形成するコンクリート函体５０の先頭ブロック５０ａの牽引工程を示すものである。先頭ブロック５０ａのブラケット５５に牽引索４０が取り付けられている。

図５は先頭のブロック５０ａの尾端に第２番目のブロック５０ｂを追随させて牽引する工程を示している。先頭ブロック５０ａを牽引し、その後方に第２番目のブロック５０ｂを製造することができるスペースが得られるまで前進したら、第２番目のブロック５０ｂを製造する。

牽引索４０が先頭のブロック５０ａを一歩進分だけ牽引すると、先頭ブロック５０ａの牽引索４０の係止をはずして先頭ブロック５０ａをフリーにする。そして、牽引索４０を第２番目のブロック５０ｂに掛け替えて、第２番目のブロック５０ｂに牽引索４０を固定し、第２番目のブロック５０ｂを一歩進分だけ追随させて先頭ブロック５０ａに接するまで牽引する。次いで、第２番目のブロック５０ｂの牽引索４０の係止をはずして第２番目のブロック５０ｂをフリーにし、先頭ブロック５０ａに牽引索を固定し、土留板５６の長さ分だけ先頭ブロック５０ａを前進させる。

このように尺取虫方式で、順次、ブロックを牽引する。先頭のブロック５０ａと第２番目のブロック５０ｂとの間には土留板５６を設ける。土留壁５６の先進方向の寸法は、上記ブロックの一面の歩進距離より長い寸法とする。例えば一面の歩進距離を２〜３ｍとし、土留板の歩進方向寸法を４〜５ｍとする。

次に、第２番目のブロック５０ｂの後方に、第３番目のブロック５０ｃ、次いで第４番目のブロック５０ｄを順次製作し、これらを第２番目のブロック５０ｂに追随歩進させる。再び先頭ブロック５０ａ前面の掘削及び先頭ブロックの歩進を行い、上記各ブロックの追随歩進動作を繰り返す。

図６、図７は、後続ブロック５０ｃ，５０ｄを順次追随させて牽引している状態を示している。各ブロック５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、順次、歩進させるので、歩進時に生ずる側部の隙間を塞ぐ土留板５６をブロック相互間にとりつける。また、各ブロックの内側に牽引索４０を固定するブラケット５５を取付けておく。

図８は牽引を完了した状態を表わしている。図８に示すように、すべてのブロック５０ａ,５０ｂ,５０ｃ,５０ｄを所定位置まで牽引したら、各ブロックの接続部の目地を施工して斜路の形成が完了する。

図９〜図１１を参照してさらに詳しく牽引工程を説明する。

図９は、牽引工程の平面図、図１０はその側面図、図１１は図９のＣ−Ｃ矢視断面図である。コンクリート函体５０（コンクリートブロック５０ａ,５０ｂ,５０ｃ,５０ｄ）は、図１１に示すように、底板５１と両側壁５２とから成るＵ字断面形をなしている。この底板５１及び立設壁（側壁）５２は、そのままアンダーパスの斜路の底板及び側壁を形成するものである。

一例を挙げると、内径１８〜２０ｍ、側壁最高高さ８〜１０ｍ、ブロック長さ１５〜２５ｍである。

図９、図１０に示すように先頭ブロック５０ａの前方を掘削機６０により掘削し、掘削土はダンプカー６１等により運搬排出する。掘削機６０で掘削排土すると共に、刃口５４で地盤を切りながら牽引索４０を牽引して先頭ブロック５０ａを前進させる。

掘削機６０によって地盤をコンクリート函体掘付地盤に一致させるように掘削することは必ずしも容易でない。そこで掘削機６０では地盤高さを少し余分に掘削し、先頭のブロック５０ａと第２番目のブロック５０ｂとの間の隙間で、地盤高を調整して基準地盤を形成し、第２番目以降のブロックをこの基準地盤上を滑らせて、牽引するようにすると好ましい。この場合、先頭ブロック５０ａの下面は少し余分に掘削しているので、最後に、先頭ブロック５０ａ内に、コンクリート等を打設して斜路の路面高さの調整を行う。

図１２は先頭ブロック５０ａの前面の土砂の掘削状況を説明する平面図、図１３はその側面図、図１４はその正面図である。

図１２に示すように、先頭ブロック５０ａの前面の土砂を掘削機６０で掘削すると、その掘削法面６２，６３は、半円錐状を呈し、先頭ブロック５０ａが地下に深く進入するに従って、先頭ブロック５０ａの底面上で作動する掘削機６０のみでは、両側壁部近傍の法面頂部付近の掘削ができない。

このような場合、先頭ブロック５０ａの先端部に架台６４を組立て、その上面に作業台６５を形成し、その作業台６５上に掘削機６０ａを載置して、図１３，１４に示すように、法面６２，６３の頂部付近の土砂を掘削する。

図１５は各コンクリートブロックに設けた牽引用ブラケット５５を示す側面図、図１６はその正面図、図１７はブラケット５５の一例を示す斜視図である。ブラケット５５はコンクリートブロック５０ａ内の鉄筋５７と結合して一体に強固に取付けられる。ブラケット５５と牽引索４０の係止は例えば図１７に示すように、牽引索４０にアンカカップラ４３を固定し、このアンカカップラ４３をスリット板４２に支持させ、スリット板４２はブラケット５５の面板５８に係止して支持させる。

実施例として示したブラケット５５は、牽引索４０固定用に取り付けたアンカカップラ４３を通過させることができる大きさのスリット又は孔５９を備えている。また、プラケット５５のスリット又は孔５９を通っている牽引索４０のアンカカップラ４３とブラケット５５の面板５８との間にスリット板４２を挿入することにより、牽引索４０がブラケット５５に係止、支持される構造となっている。

スリット板４２は牽引索４０が通るスリット４５を備えている。スリット板４２を図１５に示す上方に引上げることによって、アンカカップラ４３とスリット板４２の係合が外れる。アンカカップラ４３はブラケット５５の面板５８に設けたスリット又は孔５９を通過させることができる。従って、牽引索４０を掛け替えて、コンクリートブロック５０ａを間欠的に歩進させることが容易にできる。

次に、図１８〜図２０を参照して、本発明で併用する上側道路１３０下の部分のアンダーパス構築について説明する。この技術そのものは公知の技術である。パイプルーフを用い、推進工法によりトンネルを構築する技術であって、これを併用する。

図１８に示すように、対向する立坑２０ａ，２０ｂの間及び対向する立杭２０ｃ，２０ｄ間の土砂をそれぞれ掘削して推進坑１５０ａ及び到達坑１５０ｂを造成する。このとき、立坑２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの内側面を開放面としておくと、作業が容易である。

図２０に示すように、発進坑１５０ａ及び到達坑１５０ｂ間にパイプを挿通して、図１９に示すようにパイプルーフ７０を形成する。パイプルーフ７０は、上側道路１３０を支持する。従って上側道路１３０の交通遮断は省略又は短時間のみに限定することができる。

パイプルーフ７０の下方に推進工法によりボックスカルバート等のトンネル部材８０ａを推進圧入してトンネルを形成する。図１９は推進坑１５０ａからトンネル部材８０ａ（推進管）を推進させ、到達坑１５０ｂから別のトンネル部材８０ｂ（推進管）をそれぞれ推進させて中間で結合する方式のものを示している。

推進手段はこれに限るものではなく、推進坑１５０ａに反力をとってトンネル部材８０ａを一方からのみ推進しても良く、又は他方の杭まで推進ロッド等を貫通させ、その先端側を他方の坑内に設けた反力装置に支持させ、この推進ロッドによりトンネル部材を１方向から推進させてもよい。

実施例の立杭を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の工法を示す側断面図である。 本発明の工法を示す側断面図である。 本発明の工法を示す側断面図である。 本発明の工法を示す側断面図である。 本発明の工法を示す側断面図である。 牽引工程の平面図である。 牽引工程の側面図である。 図９のＣ−Ｃ矢視断面図である。 前面掘削を説明する平面図である。 前面掘削を説明する側面図である。 前面掘削を説明する正面図である。 牽引用ブラケットの側面図である。 牽引用ブラケットの正面図である。 牽引用ブラケットの斜視図である。 上側道路下のアンダーパス構築の説明図である。 上側道路下のアンダーパス構築の説明図である。 上側道路下のアンダーパス構築の説明図である。 アンダーパスの一例の全体側面図である。 アンダーパスの一例の全体平面図である。

符号の説明

２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 立杭
２１ コンクリート躯体
２２ 刃口
２３ 仮設壁
３０ グラウンドアンカ
４０ 牽引索
４１ 牽引用ジャッキ
４２ スリット板
４３ アンカカップラ
４５ スリット
５０ コンクリート函体
５０ａ,５０ｂ,５０ｃ,５０ｄ, コンクリートブロック
５１ 底板
５２ 立設壁（側壁）
５４ 刃口
５５ ブラケット
５６ 土留板
５７ 鉄筋
５８ 面板
５９ スリット又は孔
６０，６０ａ 掘削機
６１ ダンプカー
６２，６３ 掘削法面
６４ 架台
６５ 作業台
７０ パイプルーフ
８０ａ、８０ｂ トンネル部材
１００ アンダーパス
１１０ａ、１１０ｂ 斜路
１２０ 交差道路
１３０ 上側道路
１４０ 道路下道路
１５０ａ 推進坑
１５０ｂ 到達坑

Claims (6)

1. アンダーパスを構築するに当たり、アンダーパス斜路の最低位部の側壁部に地上から立坑を掘削し、該立坑内から斜路の路面に沿って斜路の始点部に至るボーリング孔を設け、該ボーリング孔内に牽引索を挿通し、該牽引索の立坑内端部に牽引ジャッキを装着し、一方、斜路の始点部より後方の地上で、斜路の底板及び側壁を形成するＵ字断面形のコンクリート函体を製作し、該コンクリート函体に前記牽引索を係止し、前記コンクリート函体の先頭端で斜路の土砂を掘削し斜路を形成しながら該コンクリート函体を前記牽引索で牽引し、該コンクリート函体自身を斜路の底板及び側壁とすることを特徴とするアンダーパス工法。
2. 前記コンクリート函体は、斜路長手方向に複数ブロックに分割し、前記牽引索を各分割ブロックに掛替自在に係止し、各分割ブロックを交互に歩進前進させることを特徴とする請求項１記載のアンダーパス工法。
3. 前記分割ブロックの先端のブロック下の地盤を予定地盤高さより低く掘削し、先端のブロックの尾端で、正規の地盤造成を行った後次のブロックを牽引することを特徴とする請求項１又は２記載のアンダーパス工法。
4. 前記立坑はコンクリート躯体を沈下させて形成することとし、該立坑の周囲に鉛直なグラウンドアンカを予め施工し、該グラウンドアンカを立坑のコンクリート躯体圧下の反力支持装置として用い、さらに前記牽引索牽引時の牽引力の上向き分力の反力支持装置として利用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアンダーパス工法。
5. 前記コンクリート躯体は、アンダーパス内側の面を仮設板で被覆した開放面としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアンダーパス工法。
6. 前記両側壁部に形成した立坑の相互間の土砂を掘削して推進基地及び到達基地を形成し、該推進基地と到達基地間の上側道路下方にパイプルーフを形成し、該パイプルーフの下方に推進工法によりトンネルを施工してアンダーパスを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアンダーパス工法。

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