JP4892187B2 - 管渠の布設方法 - Google Patents

Description

本発明は管渠の布設方法に係り、特にプレキャストコンクリート製ボックスカルバートを、急勾配部、段差部を経て管体の連結位置まで横引きし、複数基を連結させ管渠を構築するようにした管渠の布設方法に関する。

出願人の一は、すでに都市部等における狭隘な道路下に建設される下水幹線等に用いられるプレキャストコンクリート製の管渠の合理的な布設方法として、摩擦低減手段としてのベアリングボールを利用した横引き工法を開発している（特許文献１参照）。本工法によれば、開削トンネル部の構築後に、地上のわずかなスペースに単位管体としてのボックスカルバートの搬入部を設け、そこから搬入されたボックスカルバートを所定連結位置まで横引きし、これらを連結した管渠を迅速に構築することができる。

図１０は、この管渠の布設方法における横引き作業状態を示した概略側面図である。同図に示したように、開削トンネル１００内に施工された基礎コンクリート１０１上にはボックスカルバート１０２の延長方向に沿って横引き用レール１０３が布設されている。横引き用レール１０３としては、図１１に示したように横にした状態でそのほとんどの部分がコンクリート１０１内に埋設された細幅系Ｈ形鋼等が使用されている。埋設されたＨ形鋼のウェブ１０３ａの片面がレール面となり、わずかに端部が露出したフランジ１０３ｂが側壁となっている。さらに、レール面上には摩擦低減を図る球状体としてのベアリングボール１０４が適当に分散するように配置されている。たとえば、ベアリングボール１０４にはφ１１ｍｍ程度の鋼球が使用されている。これらのベアリングボール１０４の上には、底面に板厚鋼板からなるガイドプレート１０５が固着されたボックスカルバート１０２が載置されている。ボックスカルバート１０２は、ガイドプレート１０５を介して多数のベアリングボール１０４に点支持されるようになっている。図１０に示したように、ボックスカルバート１０２が図示しないウインチ等の横引き（牽引）装置により矢印方向へ牽引されるのに伴い、ボックスカルバート１０２を支持するベアリングボール１０４は転動する。これによりガイドプレート１０５とレール１０３間の動摩擦が大幅に低減される。実験によれば動摩擦係数はそり等の横引き工法の場合に比べて１／４まで低減される。なお、図１０，図１１においてベアリングボール１０４は説明のために拡大して示している。

特許第２８７９０２１号公報

ところが、上述したベアリングボールを利用した管渠の横引き方法では、管渠が横引きされる位置のレール面上に多数のベアリングボールを分散して配置させるため、レール面がほぼ水平となることが重要である。ところが、図１２に模式的に示したように、管渠が延長方向に所定の勾配の勾配面１０１Ｓに沿って布設されたり、あるいは基礎コンクリート１０１の上段部１０１Ｈと下段部１０１Ｌとを挟んで段差部１０５を有するように設計される場合もある。たとえば勾配面１０１Ｓ上に横引き用レール１０３を布設した場合、ベアリングボール（図示せず）は勾配に沿って転がってしまい、レール面にベアリングボールを分散して配置することはできない。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ベアリングボールを用いた横引きによりボックスカルバート等の管渠を布設するのに際し、布設区間内に設けられた急勾配部、段差部において、確実かつ安全にボックスカルバート等の管渠の横引きを行えるようにした管渠の布設方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、複数基を連結して管渠を構成する単位管体を山留め空間内に搬入し、該山留め空間内の基礎コンクリート上に敷設されたレール面に球状体を分散して配置し、前記単位管体を前記該球状体で支持した状態で、管体の連結位置まで移送するようにした管渠の布設方法において、前記単位管体を移送するレール面上に球状体保持手段を設け、前記レール面が所定勾配をもって敷設された際に、前記球状体保持手段に保持された球状体に支持された前記単位管体を、前記所定勾配に沿って移送するようにしたことを特徴とする。

前記球状体保持手段は、粘着材マット状体とし、該粘着材マット状体の粘着面に前記球状体が保持されるようにすることが好ましい。

また、他の球状体保持手段は、粉状体とし、該粉状体が所定の層厚で撒き出され、前記球状体の一部が前記粉状体内に埋没して保持されるようにすることが好ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、トンネル内に搬入されたボックスカルバートを急勾配部、段差部においても効率よく横引きして据え付け位置まで移動することができるという効果を奏する。

以下、本発明の管渠の布設方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の管渠の布設方法の方向変換部と急勾配部、段差部における実施の形態について添付図面を参照して説明する。

［急勾配部の施工］
前述したように、横引き用レール上に分散して配置されたベアリングボールは、レールが所定勾配以上になると転がってしまい、ボールをレール全長にわたり満遍なく分散させることができない。そこで、ボックスカルバートを急勾配で布設する場合には、横引き用レール上全体にベアリングボールが分散した状態で保持されるようにすることが必要である。

図１〜図３は、急勾配部の横引き用レール１０３内にベアリングボール４を所定位置に収容するためのレーン４５を設けた実施の形態を説明した説明図である。本実施の形態では、図１（ｂ）に示したように、横引き用レール１０３内にレール延長方向に沿ってレール幅を３分割するように２列の仕切板４６が平行して延設され、さらにこれらの仕切り板４６に直交する方向の仕切り板４７を、図１（ａ）に示したような間隔で配置し、縦横の仕切り板４６，４７で区画されたレーン４５内にベアリングボール４を収容するようになっている。すなわち、ボックスカルバート２の底面に設けるガイドプレート５の延長方向の長さをＬとしたときに、長さＬに対してそのｎ倍の間隔で前後方向に設けられたガイドプレート５を支持するベアリングボール４は、L/2長さのレーンにL/4の長さに相当する範囲に収容されている。このとき、横方向（レール延長の直交方向）に設けられる仕切り板４７の取付形態について、図２を参照して説明する。通常は図２（ａ）に示したように延長方向の仕切り板４６に直交する方向に設けるが、収容されたベアリングボールとボックスカルバートのガイドプレートとの接触状態の安定性を確保するために、同図（ｂ）に示したように斜めにして仕切り板４７を取り付けるようにしてもよい。同図（ｃ）は、仕切り板４７の高さを示した断面図である。仕切り板４６，４７の高さは、ベアリングボール４の直径の約１／２程度より高くし、収容されたベアリングボール４がレーン４５より飛び出さないようにすることが好ましい。

ここで、急勾配部の施工において、ボックスカルバートを横引きする際の、上述した仕切り板４６，４７で区画されたレーン４５内に収容されたベアリングボール４の挙動について、図３を参照して簡単に説明する。同図（ａ）にある状態からボックスカルバートが勾配面を横引きされると、ベアリングボール４はボックスカルバートの移動に伴い、ガイドプレート５との接触摩擦により同図（ｂ）の位置まで転動する。さらにボックスカルバートが移動すると、ガイドプレート５は次のレーン４５内のベアリングボール４に支持が盛り替えられるが、同時にガイドプレート５との接触が解かれたベアリングボール４はレーン４５内を矢印方向に転がり落ちる（同図（ｃ）参照）。同図（ｄ）、（ｅ）のように各レーン４５内での同様のベアリングボール４の挙動によりボックスカルバートを安定した状態で横引きすることができる。

（急勾配部の施工の変形例）
図４は、急勾配部の施工の変形例として、急勾配面１０１Ｓに沿ってボックスカルバート２を横引きするために、勾配面１０１Ｓの横引き用レール１０３のレール面に球状体保持手段２０としての粘着マット２１を敷設し、その粘着面２２上にベアリングボール４を保持するようにしたを示している。同図に示した粘着マット２１は軟質樹脂マット表面に所定塗厚で粘着材層が形成されており、この粘着材層の表面（粘着面２２）にベアリングボール４を分散して撒き出し、粘着面２２上に保持させたものである。施工に際しては、まず粘着マット２１を横引き用レール１０３に敷き、粘着マット２１の粘着面２２に多数のベアリングボール４を分散して配置しておく。その後、ボックスカルバート２がベアリングボール４に点支持されて勾配を上るように矢印方向に横引きされると、ベアリングボール４とボックスカルバート２下面のプレート５との動摩擦の方が粘着面２２の粘着強度より大きいので、ボックスカルバート２が横引きされるのに連れてベアリングボール４は粘着マット２１上を若干転がり上がる。そしてボックスカルバート２が通過した後にベアリングボール４は再び粘着マット２１上に保持される。

図５各図は、急勾配の横引き用レール１０３のレール面にベアリングボール４を保持させるための複数の球状体保持手段２０を示している。図５（ａ）は表面に球状体としてのベアリングボール４を収容する半球状の凹所２４を多数設けて成形した合成樹脂製のボール保持板２３である。この凹所２４に多数のベアリングボール４を分散して保持させることにより、ベアリングボール４でボックスカルバート（図示せず）を点支持することができる。また、各凹所２４に潤滑剤を添加することにより、ベアリングボール４の動摩擦を十分小さくすることができる。同様の形状のボール保持板２３をプレキャストモルタル板で製造してもよい。

図５（ｂ）はポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂からなる糸状体がランダムな所定厚さの立体網目構造に成形された網状体マット２５を基材として用い、その網目部分に多数のベアリングボール４を分散して保持させるようにした変形例を示している。同図に示したように、マット厚はベアリングボール４の直径とほぼ同程度で、ベアリングボール４はマット２５内のランダムな網目位置に保持される。このマット上を、ボックスカルバートが横引きされる際、ボックスカルバートの自重でマット２１が凹み、ベアリングボール４のみでボックスカルバートが点支持される。このときベアリングボール４は、網状体のマット２５を構成する糸状体とわずかに点接触しているだけなので、ベアリングボール４はマット２５内に保持された状態でボックスカルバートとの接触に応じて自由に回転できる。このため、横引き時のベアリングボール４の動摩擦を十分小さくできる。

図５（ｃ）〜（ｆ）は、金網等の球状体保持手段２０の網目部分にベアリングボール４を保持させるようにした変形例を示した説明図である。図５（ｃ）は所定目合いの溶接金網２６をレール面１０３に敷き、目合い部分２６ａにベアリングボール４が保持されるようにした変形例である。この場合、図５（ｄ）に示したように、線材の直径が小さいとベアリングボール４が目合い部分２６ａから転がり出てしまうおそれもあるため、比較的太い線径の金網を利用したり、目合いを揃えて複数枚の金網を重ねて使用したり、所定厚さのスペーサを用いて２枚の金網を離して厚みを有するようにした構造とすることも好ましい。

図５（ｅ）、（ｆ）はエキスパンドメタル２７を用いてベアリングボール４を保持させるようにした他の変形例を示している。エキスパンドメタル２７は、同図（ｅ）に示したように、加工形状に起因して菱形の目合い部分２７ａにベアリングボール４を保持しやすくなっている。このため、単体のエキスパンドメタル２７をレール面１０３に点溶接等で固定し、ベアリングボール４を分散して撒き出すだけで、その目合い部分２７ａにベアリングボール４を確実に保持させることができる。

図５（ｇ）は、横引き用レールのレール面１０３に粉体２８を撒き出して、球状体保持手段とした例を示している。この粉体２８は撒き出した後にレール面１０３に沿って所定の層厚の粉体層となるように均し、その上に所定量のベアリングボール４が配置される（図５（ｈ））。層厚としては使用するベアリングボール４の直径にもよるが、ベアリングボール４の上半部が粉体層の表面から露出する程度の厚さとすることが好ましい。このように粉体層内にベアリングボール４が撒き出されると、ベアリングボール４の一部が粉体２８内に埋没するようにめり込む。これにより、ベアリングボール４は勾配面の所定位置に保持される。当然、ベアリングボール４上にボックスカルバート（図示せず）を載置した場合の滑動に対しても十分な安定性が満たされている。本試験に使用した粉体２８としては、高炉スラグ微粉末（粉末度６０００cm²/g、フライアッシュ（粉末度６０００cm²/g、川砂（大井川産川砂＋浜岡産浜砂：１．２mmのふるいに留まる粒度分布）が好適である。特に川砂はレール面が結露等によって濡れるような状態でも塊状になりにくいので、取り扱いが容易である。すなわち、これらの材料において優位性を評価すると、屋外施工であり気象条件に大きく影響を受けないで、コスト面で安価な川砂がもっとも好ましい。

なお、勾配部から平坦部に切り替わる勾配変化部では、勾配変化部の通過時のベアリングボールの干渉を避けるために、ベアリングボールの充填率を少なくすることが好ましい。これに対して、球状体保持手段として川砂を用いた実大般送試験によれば、充填率は１５〜３５％程度まで低減することができることが確認された。

［段差部の施工］
図６〜図９は、基礎コンクリート１０１の上段部１０１Ｈと下段部１０１Ｌとを挟んで設けられた段差部１０５において、横引き工法を適用させるための構造を示した説明図である。図６，図７に示したように、段差部１０５には下段部１０１Ｌに形成された横引き用レール上１０３Ｌを走行可能な移動台車３０が配備されている。この移動台車上にボックスカルバート２を積載して、下段部を走行するようになっている。この移動台車３０は、基礎コンクリート１０１Ｌの横引き用レール１０３Ｌ上に配置されたＨ形鋼からなる縦貫材３１とレール離間部分を連結する横架材３２とが平面視してロ字形に組み立てられた鋼製台車である。縦貫材としてのＨ形鋼３１の下フランジ３１ａの下面にはガイドプレート３５が取り付けられ、ベアリングボール１０４に支持された状態で横引き用レール上１０３Ｌを走行できるようになっている。さらに上フランジ３１ｂの上面には平鋼３４を仕切板とした溝状のガイドレール３６が画成されており、このガイドレール３６部分にもベアリングボール４が分散して配置されている。これにより、横引き用レール１０３Ｌと同様に、台車３０上においてボックスカルバート２を点支持できる。このガイドレール３６のレベル（高さ）は上段部１０１Ｈの横引き用レール１０３Ｈのレール面とほぼ等しい高さに設定されており、ボックスカルバート２を移動台車３０から上段部１０１Ｈの横引き用レール１０３Ｈに載せ替える際に段差が生じないようになっている。

図８各図は、この移動台車３０を用いた段差部１０５での横引き作業の一例を示した説明図である。同図に示したように、下段部１０１Ｌではボックスカルバート２を載せた移動台車３０を、台車３０に連結された牽引ワイヤＷによって図示しないウィンチで横引きする。段差部１０５に到達した時点で、上段部１０１Ｈの横引き用レール１０３Ｈと移動台車３０のガイドレール３６の方向を一致させ、牽引ワイヤＷをボックスカルバート２側に盛り替えて引き続き横引き（牽引）する。これにより、ボックスカルバート２を上段部１０１Ｈの横引き用レール１０３Ｈ上に載せ替え、段差部１０５を通過させることができる。

図９は、段差部１０５にスロープ台４０を設け、そのスロープ台４０の勾配面４１上をボックスカルバート２が直接横引きされるようにした変形例を模式的に示している。同図に示したスロープ台４０を段差部１０５に設けた場合、この部分を前述した急勾配部として対応させることができ、ハッチングで示した勾配面４１に図６各図で説明した球状体保持手段２０を設けることにより、所定勾配に設定された勾配面４１をボックスカルバート２が上れるようにした。このスロープ台４０の勾配４１は、段差部１０５の高さ、使用設備の牽引能力等から適宜設定することが好ましい。

急勾配部において適用される球状体保持手段の構成例及び横引き状態を示した側面図，正面図。 図１に示した球状体保持手段における仕切板の設置例を示した部分平面図。 図１に示した球状体保持手段の動作状態を示した状態説明図。 急勾配部において適用される球状体保持手段の構成例及び横引き状態を示した側面図。 球状体保持手段の変形例を示した断面図，平面図。 本発明による管渠の布設方法の一実施の形態としての段差部において適用される移動台車の構成例を示した部分側面図。 図６に示した移動台車の縦貫材部分の構成を示した部分正面図。 図６に示した移動台車による段差部でのボックスカルバートの横引き作業状態を模式的に示した状態説明図。 本発明による管渠の布設方法の一実施の形態としての段差部において適用されるスロープ台の構成例を示した部分側面図。 従来のボックスカルバートの布設方法の一例を示した側面図。 図１０に示したボックスカルバートの敷設方法における摩擦低減手段の一例を示した部分正面図。 ボックスカルバートを布設する際の延長方向の段差部、急勾配部の一例を示した模式縦断図。

符号の説明

１ 山留め空間
２ ボックスカルバート
４ ベアリングボール
５，３５ ガイドプレート
１６，３６ ガイドレール
１７ 回転軸
２０ 球状体保持手段
２１ 粘着マット
２６ 溶接金網
２７ エキスパンドメタル
２８ 粉体
３０ 移動台車
４０ スロープ台
４１ 勾配面
４５ レーン
４６，４７ 仕切り板
１０１ 基礎コンクリート
１０１Ｈ 基礎コンクリート（上段部）
１０１Ｌ 基礎コンクリート（下段部）
１０３，１０３Ｈ、１０３Ｌ 横引き用レール
１０５ 段差部
Ｗ 牽引ワイヤ

Claims (3)

1. 複数基を連結して管渠を構成する単位管体を山留め空間内に搬入し、該山留め空間内の基礎コンクリート上に敷設されたレール面に球状体を分散して配置し、前記単位管体を前記該球状体で支持した状態で、管体の連結位置まで移送するようにした管渠の布設方法において、
   前記単位管体を移送するレール面上に球状体保持手段を設け、前記レール面が所定勾配をもって敷設された際に、前記球状体保持手段に保持された球状体に支持された前記単位管体を、前記所定勾配に沿って移送するようにしたことを特徴とする管渠の布設方法。
2. 前記球状体保持手段は粘着材マット状体で、該粘着材マット状体の粘着面に前記球状体が保持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の管渠の布設方法。
3. 前記球状体保持手段は粉状体で、該粉状体が所定の層厚で撒き出され、前記球状体の一部が前記粉状体内に埋没して保持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の管渠の布設方法。

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