JP4647562B2 - パイプルーフ工法 - Google Patents

Description

本発明は、防護工として、鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法に関するものである。

地上の建物や通路、鉄道などの構造物の直下にトンネルを建設する場合、それらの構造物が地盤沈下による破損、倒壊などの事故発生の原因となるのを防ぐため、防護工を施すが、その防護工の一つにパイプルーフ工法がある。

この工法は、周知のように土かぶりが浅く、上部に構造物がある場合や軟弱地質の箇所で防護を必要とする対象構造物の直下に上載荷重に適応できる８５〜２００ｍｍ程度の鋼管を場合によっては溶接で継ぎ足しながら所定の区間蝠に配置し、鋼管内部に生コンクリート・モルタル・セメントミルクを充填して下から支えるように地上部の構造物を防護する工法である。

通常は、パイプルーフ工法は、単管の鋼管を挿入し、パイプの列によるルーフを形成させ、掘削と同時にパイプを支保工で支持しながら掘削する。そして、鉄道線路下などでは、外周を乱すことを嫌い、また、埋め立てが多いため障害物が出ることが多いので、油圧作動の掘進機を使わずに、人力掘進で行うことが多い。

以上のパイプルーフ工法に関しては、慣用技術であり、特に特許文献等はない。

また、構築すべきトンネルなどの地下構造物が大きいときは、１本の鋼管を推進する毎に該鋼管の後部に新たな鋼管を溶接して順次推進して発進側から到達側まで見かけ上１本の鋼管を埋設し、さらに、前記鋼管に隣接させて他の鋼管を配置して既に埋設された鋼管の継手と他の鋼管の継手とを接続して推進する作業を繰り返すことでパイプルーフを構築していることもある。

ところで、パイプルーフを構築するための工期を短縮するため、少なくとも２本の鋼管を平行に配置して連結し、かつ、外周所定位置に全長にわたって継手部を設けた連結管を使用し、一度の推進作業で少なくとも２本の管を推進するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

これは、少なくとも２本の鋼管を所定の間隔を保持して平行に配置するとともに、隣接する鋼管を接続部材を介して溶接し、連結した鋼管の連結方向一方側の端部に位置する鋼管には全長にわたって雌継手を設け、他方側の端部に位置する鋼管には全長にわたって雄継手を設けたもので、前記接続部材としては例えばＨ形鋼、あるいは他の構造用形鋼を用いている。

また、前記雌継手、雄継手の形状は、一対の山形鋼を組み合わせたもの、Ｃ形材、Ｃ形材と山形鋼を組み合わせたものとしている。
特開平１０−１８７５７号公報

前記のごとく、油圧作動の掘進機を使わずに、人力掘進で行う場合は、排土は鋼管内に小型のズリトロ（ずり用トロッコ）を配置し、これをロープで牽引して発進立坑まで移動させる。極めて、作業効率が悪い。

前記特許文献１では、特に２本の鋼管を一度に掘進させるので、人力掘進では効率の悪いものとなる。

また、上部荷重の受け強度は、鋼管により計算されるもので、各鋼管同士はおのずから近接したものとなり、鋼管数が多く、掘削の手間も多い。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、挿入する鋼管数を少なくでき、しかも、２本づつ１度に挿入でき、さらに、外周を乱さないために、人力掘進等で行う場合にも、排土も効率良くできるので工期の短縮が可能なパイプルーフ工法およびパイプルーフ工法用鋼管を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明のパイプルーフ工法は、第１に、地山に挿入する鋼管を並列状態で並べるパイプルーフ工法において、前記鋼管は、並列させた２本の鋼管の相互を上床板で間隔を存して一体的に連結した連結鋼管であり、この連結鋼管の前に、並列させた２本の鋼管および上床板の前方をまとめて囲撓する楕円形のフード刃口を設け、該フード刃口部分で掘削した土砂は上床板下の空間を搬送することを要旨とするものである。

第２に、上床板は、上部荷重を平面で受け止める強度部材として存在させること、第３に、上床板の下方に下床板を設け、上床板、下床板間に仕切り板を配設し、仕切り板間を土砂搬送空間とすること、第４に、土砂搬送空間には、ベルトコンベアまたはスクリューコンベア等の機械的搬送手段を設置することを要旨とするものである。

また、本発明のパイプルーフ工法用鋼管は、地山に挿入する鋼管を並列状態で並べるパイプルーフ工法に使用する鋼管において、該鋼管は、並列させた２本の鋼管の相互を、上部荷重を平面で受け止める強度部材としての上床板で間隔を存して一体的に連結した連結鋼管であることを要旨とするものである。

請求項１または請求項２記載の本発明によれば、鋼管は、並列させた２本の鋼管の相互を上床板で間隔を存して一体的に連結した連結鋼管であるので、この上床板の幅分だけ鋼管を離して配設することができ、鋼管数を減らすことにより、施工効率を上げることができる。

また、並列させた２本の鋼管および上床板の前方をまとめて囲撓する楕円形のフード刃口部分で掘削を行い、連結鋼管を推進させるのに十分なスペースの掘削を人力等で行うことができ、しかも、掘削土砂の排土はフード刃口部分で掘削した土砂は上床板下の空間を搬送することにより、効率的な排土が可能となる。

請求項３記載の本発明によれば、上床板の下方に下床板を設け、上床板、下床板間に仕切り板を配設することで、上床板の上部荷重の受け強度を上げることができ、また、仕切り板間を土砂搬送空間とすることで、閉鎖空間が土砂搬送空間となる。

請求項４記載の本発明によれば、土砂搬送空間での土砂搬送は、ベルトコンベアまたはスクリューコンベア等の機械的搬送手段により行うことで、迅速な排出が可能となる。

（削除）

（削除）

以上述べたように、本発明のパイプルーフ工法およびパイプルーフ工法用鋼管は、挿入する鋼管数を少なくでき、しかも、２本づつ１度に挿入でき、さらに、排土も効率良くできるので工期の短縮が可能なものである。

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は本発明のパイプルーフ工法の１実施形態を示す一部切欠いた平面図、図２は一部切欠いた側面図で、図中１は連結鋼管である。

本発明で使用する連結鋼管１は、図３にも示すように並列させた２本の鋼管２，２の相互を、上部荷重を平面で受け止める強度部材として存在させる上床板３で間隔を存して一体的に連結したものである。

上床板３は、２本の鋼管２の頂上付近に端部が接合するものであり、場合によっては鋼管２の頂上と面位置を合わせる。

さらに、上床板３の下方に下床板４を対象的に設け、上床板３、下床板４間に仕切り板５，６を配設し、これら仕切り板５，６間を土砂搬送空間１７として形成する。該土砂搬送空間１７は上床板３、下床板４および仕切り板５，６で囲撓された密閉空間である。

前記連結鋼管１は、鋼管２の周面にフランジ７ａ，８ａ端縁が結合するＨ鋼の雄継手７や雌継手８を設け、Ｈ鋼雄継手７はＨ鋼雌継手８のフランジ７ａ，８ａの内側面とウエブ７ｂ，８ｂの面に囲まれた空間に嵌合可能であるように多少小ぶりなものとし、継手の接続を介してこの連結鋼管１を横並びで接続できるようにする。

次に、かかる連結鋼管１を使用した本発明のパイプルーフ工法について説明する。連結鋼管１は従来のパイプルーフ工法の鋼管と同じく、発進立坑９に発進台１０を設置して、支圧板１２を介在させ、推進ジャッキ１１で推進させるが、この連結鋼管１の前に、並列させた２本の鋼管２および上床板３の前方をまとめて囲撓する楕円形のフード刃口１３を設け、該フード刃口１３の内部に作業員が入り、このフード刃口１３の部分で掘削を行う。

フード刃口１３の左右には、前記Ｈ鋼雄継手７やＨ鋼雌継手８と同じものを設けるが、その先端部はテーパーとして、内側に引き込むように傾斜させ、平面三角形状とした。前記フード刃口１３部分での掘削はこのＨ鋼雄継手７やＨ鋼雌継手８の先端部分の掘削も含む。

前記土砂搬送空間１７には、ベルトコンベア１４またはスクリューコンベア等の機械的搬送手段を設置する。これら機械的搬送手段は複数台を連接し、また、フード刃口１３内にも一部設けて、フード刃口１３部分での掘削した土砂を後方の発進立坑９にまで運べるようにする。

このようにして、フード刃口１３を前方にセットした連結鋼管１を、フード刃口１３で掘削した土砂をベルトコンベア１４で排出し、その空隙分に対して推進ジャッキ１１で連結鋼管１を推進させる。この連結鋼管１は適宜長を確保するには、溶接またはボルト接合等で継ぎ足す。

１本目の連結鋼管１を地中に埋設したならば、図３に示すように、２本目の連結鋼管１を１本目の連結鋼管１とはＨ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８との接合を介して横つなぎしながら挿入し、以下、順次、連結鋼管１を横並びに配設して、パイプルーフを形成する。

このようにして形成された本発明の、パイプルーフは上部荷重に対して、下記の効果を発揮できる。

図５、図６は比較対象としての従来例を示すもので、図５は鋼管を間隔を存して並べただけのもの、図６は従来型の継手で接続したものである。

図７〜図１０は本発明の各バリエーションを示すもので、図７はＨ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８がない場合、図９はＨ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８がなく、しかも、仕切り板５，６がない場合、図１０はＨ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８はあるが、仕切り板５，６がない場合である。

本発明によるパイプルーフは、連結鋼管１は並列させた２本の鋼管２の相互を上床板３で間隔を存して一体的に連結したものであり、上床板３は上部荷重を平面で受け止める強度部材として存在するので、鋼管２相互の間隔を広く設定できる。

図５〜図１０の断面２次モーメントの比較を下記表１に示す。

前記表１より、本発明は従来のものと比較して断面2次モーメントが格段に向上しているのが知見できる。

前記実施形態は、並列させた２本の鋼管２，２を円形のものとしたが、応用として、図１１に示すように角形の鋼管２，２を使用することもでき、その場合は上床板３や下床板４はこれら角形の鋼管２，２と一体のものとなる。

本発明のパイプルーフ工法の１実施形態を示す一部切欠いた平面図である。 本発明のパイプルーフ工法の１実施形態を示す一部切欠いた側面図でである。 本発明のパイプルーフ工法用鋼管の正面図である。 本発明のパイプルーフ工法用鋼管を接続したパイプルーフの正面図である。 本発明のパイプルーフ工法との比較例１の従来型パイプルーフの正面図である。 本発明のパイプルーフ工法との比較例２の従来型パイプルーフの正面図である。 本発明のパイプルーフ工法でのパイプルーフの第1例を示す正面図である。 本発明のパイプルーフ工法でのパイプルーフの第２例を示す正面図である。 本発明のパイプルーフ工法でのパイプルーフの第３例を示す正面図である。 本発明のパイプルーフ工法でのパイプルーフの第４例を示す正面図である。 本発明のパイプルーフ工法用鋼管の他例を示す正面図である。

１…連結鋼管 ２…鋼管
３…上床板 ４…下床板
５，６…仕切り板 ７…土砂搬送空間
７…雄継手 ７ａ…フランジ
７ｂ…ウエブ ８…雌継手
８ａ…フランジ ８ｂ…ウエブ
９…発進立坑 １０…発進台
１１…推進ジャッキ １２…支圧板
１３…フード刃口 １４…ベルトコンベア
１７…土砂搬送空間

Claims (4)

1. 地山に挿入する鋼管を並列状態で並べるパイプルーフ工法において、前記鋼管は、並列させた２本の鋼管の相互を上床板で間隔を存して一体的に連結した連結鋼管であり、この連結鋼管の前に、並列させた２本の鋼管および上床板の前方をまとめて囲撓する楕円形のフード刃口を設け、該フード刃口部分で掘削した土砂は上床板下の空間を搬送することを特徴とするパイプルーフ工法。
2. 上床板は、上部荷重を平面で受け止める強度部材として存在させる請求項１記載のパイプルーフ工法。
3. 上床板の下方に下床板を設け、上床板、下床板間に仕切り板を配設し、仕切り板間を土砂搬送空間とする請求項１または請求項２記載のパイプルーフ工法。
4. 土砂搬送空間には、ベルトコンベアまたはスクリューコンベア等の機械的搬送手段を設置する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパイプルーフ工法。

Images