JP5054164B2 - 地下構造物の施工法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道、道路などの下部地中に大幅員の地下構造物を横断方向に掘進建設する際に上部交通に支障を与えることなく施工することができる地下構造物の施工法に関するものである。

鉄道、道路などの下部地中に大幅員の地下構造物を横断方向に掘進させるには、上部交通を支承するための防護工が必要となり、鋼管等を水平に並列させるパイプルーフを設けることなどがあげられる。

しかし、先に別工事としてパイプルーフを形成し、その下や中を掘削して地下構造物を構築したり、また地下構造物をパイプルーフ下を掘進させるようにしたのでは、このパイプルーフが存在する分だけ土被りが厚くなる。しかも、パイプルーフ施工の防護工が地下構造物埋設の本工事と別工事となり、工費、工期が大である。

かかる不都合を解消するものとして、本発明者等は、下記特許文献に示すように箱形ルーフを圧入後、コンクリート函体を推進させる場合、函体の推進とともに切羽部の土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すので、切羽部を掘削する作業を別途必要とせず、コスト削減と工期短縮を図ることができ、また、危険を伴う切羽部の掘削作業を省くことで安全性も向上でき、しかも、函体を推進するための反力抵抗を分散することで、大掛かりな設備を必要としない地下構造物の施工法を出願し、特許権を取得した。
特許第４１３４０８９号公報 特許第４３１７８４３号公報

この工法はＳＦＴ工法と名付けられ、下記非特許文献１にも掲載されている。なお、ＳＦＴ工法は、（Simple and Face-Less Method of Construction of Tunnel）は、「シンプルで切羽の無いトンネルの構築工法」の略称である。
インターネットウエブサイトの植村技研工業株式会社のホームページ http://www.uemuragiken.co.jp/tech/sft.html

ＳＦＴ工法は、第１工程として図１５に示すように鉄道などの上部交通（図示は省略した）の脇にシートパイル等の土留鋼矢板からなる仮土留杭１を打設して、発進坑２と到達坑３を築造し、前記発進坑２内に推進機を設置してこれでルーフ用筒体である箱形ルーフ４を到達坑３に向けて圧入させる。図１６は圧入が完了し、コンクリート函体５を設置した段階である。

箱形ルーフ４は、略正方形断面の鋼製筒体であり、側面に鉤状の継手を長手方向に連続して形成し、また、上面に鋼製板によるフリクションカッタープレートを取り付けている。箱形ルーフ４は、長さ方向に順次接続して必要長を埋設することができ、さらに鉤状の継手を介して縦横方向に連続しながら並列させる。

前記箱形ルーフ４は図１８に示すように推進させようとするコンクリート函体５の外形に対応するように四角形状に配置し、箱形ルーフ４で囲まれた切羽部には土留部材６を配設する。この土留部材６は、腹起こし材７および発進坑２側の仮土留杭１と到達坑３側の仮土留杭１とを結合するタイロッド材８で固定してなる。なお、仮土留杭１は、これを鏡切りして土留鋼矢板１０として使用する。

図１６示すように発進坑２に発進台９を形成し、コンクリート函体５を発進坑２の発進台９に設置し、次に先行して押出した箱形ルーフ４の後端にコンクリート函体５の先端を接合し、または当接させる。

コンクリート函体５は、推進や牽引させるものであり、コンクリート函体５の推進や牽引と同時に箱形ルーフ４も押出し、さらに切羽部の掘削は行わず、箱形ルーフ４を押出すときに同時に箱形ルーフ４で囲まれた部分に配設し、タイロット材７で相互に結合して固定された土留鋼矢板１０を押出すことによりその前方の土砂も同時に押出す。

このようにして第４工程として図１７に示すように箱形ルーフ４とこの箱形ルーフ４に囲まれて同時に押出された土砂が到達坑３に到達したならば、到達坑３で箱形ルーフ４を撤去すると同時に、土砂を掘削して排土する。

なお、図示は省略するが、前記コンクリート函体５の推進や牽引で、推進は、函体の後部と函体の後方の反力壁との間に推進設備として元押しジャッキ、ストラットを配設し、元押しジャッキの推力で行い、牽引は、函体の前方反力壁を設け、函体の後部に定着装置または牽引ジャッキを取り付け、この定着装置または牽引ジャッキに一端を取り付けた牽引ケーブルの他端を、反力壁に固定した牽引ジャッキまたは定着装置に定着し、牽引ジャッキの牽引で行う。コンクリート函体５の推進や牽引は、いずれか一方を、もしくは、推進と牽引の両方を併用して行ってもよい。

また、箱形ルーフ４の上面または側面にフリクションカッタープレートを重ねた場合には、フリクションカッタープレートはコンクリート函体５の推進や牽引と同時に箱形ルーフ４を押出す際に坑口付近に端部を止め、これを残置することで、箱形ルーフ４やコンクリート函体５と周辺土砂との縁切りを行うことができる。

このようにＳＦＴ工法は、施工区間の地山土砂は、箱形ルーフおよび立坑両妻部材で閉塞した状態で押し出すものであり、函体推進時に於いて、切羽での地山掘削を行わない事を最大の特徴としている。

しかし、この工法では、土留鋼矢板からなる仮土留杭１を打設して、作業基地としての発進坑２と到達坑３を築造するもので、横断箇所前面に土留め壁を必要としていた。

本発明の目的は、箱形ルーフを圧入後、コンクリート函体を推進させる場合、函体の推進とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すので、切羽部を掘削する作業を別途必要とせず、コスト削減と工期短縮を図ることができ、また、危険を伴う切羽部の掘削作業を省くことで安全性も向上でき、しかも、函体を推進するための反力抵抗を分散することで、大掛かりな設備を必要としない地下構造物の施工法（ＳＦＴ工法）を更に進化させ、築堤部でのＳＦＴ工事に於いて、立坑を不要とするものであり、従来工法では、横断箇所の両側に作業基地を設置する際、横断箇所前面に土留め壁を必要としていたが、その前面土留めを無くす事を可能とした地下構造物の施工法を提供するものである。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、推進しようとする函体の外形に対応するように箱形ルーフを下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置して、地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を配置して函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出す地下構造物の施工法において、箱形ルーフ下段を事前に設置し、箱形ルーフ下段上で箱形ルーフ長さ方向の両端付近に、箱形ルーフ上段を支持する支保工を組み立て、箱形ルーフの側部及び上段を設置し、函体の推進や牽引とともに切羽部の土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明は、推進しようとする函体の外形に対応するように箱形ルーフを下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置して、地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を配置して函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出す地下構造物の施工法において、箱形ルーフ下段と側部を事前に設置し、箱形ルーフ下段上で箱形ルーフ長さ方向の両端付近に、箱形ルーフ上段を支持する支保工を組み立て、箱形ルーフ上段を設置し、函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すことを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明は、上載荷重は、上段の箱形ルーフで支持し、上段の箱形ルーフは、既地盤及び箱形ルーフ長さ方向の両端の支保工で支持し、支保工は、下段の箱形ルーフで支持することを要旨とするものである。

本発明によれば、まず、従来の地下構造物の施工法（ＳＦＴ工法）の特徴として、切羽部の土砂を箱形ルーフとともに函体の先端で押し出すから、箱形ルーフの推進と函体の推進および牽引とが同時に行え、箱形ルーフの推進と函体の推進との工程の間に従来存在した切羽部の掘削工程を省くことができ、工費削減と工期短縮が図れる。また、危険を伴う切羽部の掘削作業がなくなることで施工の安全性が向上する。

また、函体の推進および牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すので、函体の推進のみ、もしくは牽引のみの場合と比較して、函体を移動させるための反力抵抗を分散させることができ、一箇所における反力体が小規模でよい。これにより、抵抗土圧が足りない場合に必要とされる地盤改良などの補助工法も不要であり、補助工法を行うための費用と施工日数が少なくてすむ。

これに加えて、立坑を不要とし、立坑前面の仮土留杭打設を不要とすることができ、また、立坑土留を抑えるタイロッド工が不要となり、立坑内、掘削作業が不要となる。

以上述べたように本発明の地下構造物の施工法は、箱形ルーフを圧入後、コンクリート函体を推進させる場合、函体の推進とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すので、切羽部を掘削する作業を別途必要とせず、コスト削減と工期短縮を図ることができ、また、危険を伴う切羽部の掘削作業を省くことで安全性も向上でき、しかも、函体を推進するための反力抵抗を分散することで、大掛かりな設備を必要としないことに加えて、立坑を不要とし、仮土留設置などによる地盤の緩みを抑える必要がなく、工期短縮、コスト縮減が実現できるものである。

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〜図７は本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す各工程の側面図で、前記従来例を示す図１５〜図１７と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

図中１１は築堤であり、図示は省略するが、鉄道や道路などの上部交通が上に設けられており、その直下を横切るようにトンネル等の地下構造物を施工する場合である。

先に設備について説明する。図中１は仮土留杭で、これは必要に応じて打設するもので、道路計画断面によっては不要である。

本発明は、前記従来例のような発進坑２や到達坑３を築造することを省略する。図中４は箱形ルーフであり、これは略正方形断面の鋼製の箱形筒体である。箱形ルーフ４は、前後端に接合フランジを形成して長さ方向に順次ボルト止めにより接続して必要長を得るが、側面に鉤状の継手を長手方向に連続して形成し、並列させた際に継手を介して連結させることもできる。

コンクリート函体５はこれを適宜数縦列させ、長ボルト等の接合手段で締結して連続することができるもので、鉄筋コンクリートの下床版、左右側版、上床版で矩形筒体として、隅角部はハンチとして形成した。

前記箱形ルーフ４は図９、図１４に示すようにコンクリート函体５の外形に対応するように、下段α、左右の側部β、上段γの四角形状に配置する。

図中１２はＨ形鋼等の鋼材を用いた支保工で、図８に示すように、鉛直部材としての柱材１２ａと水平部材としての梁材１２ｂとをボルト等の締結で、枠組んでなる。また、梁材１２ｂは図９に示すように、端部を切断するなどして短くすることも可能である。

次に、本発明の地下構造物の施工法について説明する。図１に示すように、必要に応じて仮土留杭１を打設するが、これは道路計画断面によっては不要である。

先に述べたように本発明は、従来の発進坑や到達坑を築造することを省略するもので、推進しようとする函体の外形に対応するように箱形ルーフ４を下段α部分を該箱形ルーフ４を横並びに配置することで事前に設置する。

前記箱形ルーフ４の設置は、発進台９を形成し、ここに推進機（図示せず）を設置してこれでルーフ用筒体である箱形ルーフ４を圧入させ、築堤１１中を貫通させて、先端を築堤１１の反対側に突出させるものである。

前記箱形ルーフ４の下段α上で箱形ルーフ４の長さ方向の両端付近（築堤１１から出ている部分）に、支保工１２を組み立て、この支保工１２でその後に配置する箱形ルーフ４の上段γを支える。

箱形ルーフ４の上段γも箱形ルーフ４の下段αと同じく発進台９に推進機を設置してこれで圧入させる。

箱形ルーフ４の左右の側部βに関しては、下記の３通りの設置方法が可能であり、いずれでもよい。

まず、図１４に示すように第１案として、箱形ルーフ４下段α部分を該箱形ルーフ４を横並びに配置して、支保工１２を組む前に、箱形ルーフ４の左右の側部βを配置し、その後に、箱形ルーフ４下段α部分と箱形ルーフ４の左右の側部β部分で囲まれた内方に支保工１２を設置し、最後に、支保工１２で支承して箱形ルーフ４の上段γを設置する方法である。

第２案として、図８、図９に示すように、箱形ルーフ４を下段α部分を該箱形ルーフ４を横並びに配置して、支保工１２を組み、箱形ルーフ４の上段γを支保工１２で支承して設置し、その後に、箱形ルーフ４の左右の側部βを配置する方法である。

第３案として、箱形ルーフ４下段αを事前に設置し、箱形ルーフ下段α上で箱形ルーフ長さ方向の両端付近に、箱形ルーフ上段を支持する支保工１２を組み立て、箱形ルーフの側部β及び上段γを設置する方法である。

いずれの場合でも、上載荷重は、上段γの箱形ルーフ４で支持し、上段γの箱形ルーフ４は、既地盤及び箱形ルーフ４の長さ方向の両端の支保工１２で支持し、支保工１２は、下段αの箱形ルーフ４で支持することになる。

このように推進しようとするコンクリート函体５の外形に対応するように箱形ルーフ４を下段α、側部β及び上段γの矩形配列に組み配置して、地中に圧入した後、前記箱形ルーフ４の端部にコンクリート函体５の先端部を配置してコンクリート函体５の推進や牽引とともに切羽部の土砂を箱形ルーフ４と一緒に押し出す。

コンクリート函体５の推進や牽引は、推進の場合は推進設備としては、発進台９の上でコンクリート函体５の後方に元押しジャッキ、ストラットを配設する。

牽引の場合は、反力壁に牽引ジャッキを設け、この牽引ジャッキに一端を取り付けた牽引ケーブルの他端をコンクリート函体５の後部に取り付ける定着装置に定着する。牽引ジャッキにはセンターホールジャッキが利用でき、定着装置はコーンと定着板からなる。なお、牽引ジャッキと定着装置を入れ換え、コンクリート函体５の後部に牽引ジャッキを取り付け、この牽引ジャッキに一端を取り付けた牽引ケーブルの他端を、反力壁に固定した定着装置に定着するようにしてもよい。

図４、図５は前記コンクリート函体５の推進や牽引とともに切羽部の土砂を箱形ルーフ４と一緒に押し出す工程を示すもので、築堤１１の箱形ルーフ４で囲まれた土砂１１ａは、箱形ルーフ４や支保工１２とともに移動する。

築堤１１の反対側（到達作業ヤード側）に突き出ていく箱形ルーフ４は、順次切断して撤去・回収するが、支保工１２は内側に盛り替える。なお、到達作業ヤードの制約の有無により、箱形ルーフ４の途中撤去の有無が選択される。

このようにして、図６に示すように、コンクリート函体５を築堤１１下に掘進させたなら、図７に示すように、押し出された土砂１１ａとともに、箱形ルーフ４や支保工１２を撤去し、取付部１３や擁壁を築造して施工を完了する。

本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第１工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第２工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第３工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第４工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第５工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第６工程の側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第７工程の側面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面である。 図３のＤ−Ｄ線断面である。 図４のＥ−Ｅ線断面である。 図５のＦ−Ｆ線断面である。 図６のＧ−Ｇ線断面である。 図７のＨ−Ｈ線断面である。 本発明の地下構造物の施工法の施工順序の一例を示す説明図である。 従来例の第１工程を示す側面図である。 従来例の第２工程を示す側面図である。 従来例の第３工程を示す側面図である。 図１６のＡ−Ａ線断面である。 図１７のＢ−Ｂ線断面である。

１ 仮土留杭 ２ 発進坑
３ 到達坑 ４ 箱形ルーフ
５ コンクリート函体 ６ 土留部材
７ 腹起こし材 ８ タイロッド材
９ 発進台 １０ 土留鋼矢板
１１ 築堤 １１ａ 土砂
１２ 支保工 １２ａ 柱材
１２ｂ 梁材 １３ 取付部

Claims (3)

1. 推進しようとする函体の外形に対応するように箱形ルーフを下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置して、地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を配置して函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出す地下構造物の施工法において、
   箱形ルーフ下段を事前に設置し、
   箱形ルーフ下段上で箱形ルーフ長さ方向の両端付近に、箱形ルーフ上段を支持する支保工を組み立て、
   箱形ルーフの側部及び上段を設置し、
   函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すことを特徴とする地下構造物の施工法。
2. 推進しようとする函体の外形に対応するように箱形ルーフを下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置して、地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を配置して函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出す地下構造物の施工法において、
   箱形ルーフ下段と側部を事前に設置し、
   箱形ルーフ下段上で箱形ルーフ長さ方向の両端付近に、箱形ルーフ上段を支持する支保工を組み立て、
   箱形ルーフ上段を設置し、
   函体の推進や牽引とともに土砂を箱形ルーフと一緒に押し出すことを特徴とする地下構造物の施工法。
3. 上載荷重は、上段の箱形ルーフで支持し、
   上段の箱形ルーフは、既地盤及び箱形ルーフ長さ方向の両端の支保工で支持し、
   支保工は、下段の箱形ルーフで支持する請求項１または請求項２記載の地下構造物の施工法。

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