JP5530981B2 - 管切削治具、該管切削治具を用いた板材挿入工法及びエレメント挿入工法 - Google Patents

Description

例えば、断面円形の管を内側から切削する管切削治具、並びに当該管切削治具を用いた板材挿入工法及びエレメント挿入工法に関する。

従来から、断面円形の管を断面方向に切断することは多くあり、自動化するための様々な装置や施工方法が提案されている。
しかし、長尺状の管を長手方向に切断する装置や施工方法は少なく、さらには、工場外の現場で管を長手方向に切断する装置や施工方法はほとんどなく、これまではサンダー等の切断装置を用いた施工者の手作業によって行われていた。そのため、その精度は施工者の技能に左右されていた。

また、管を長手方向に切断する場合、通常、管外面から施工するため、例えば、既に装置に装着された管を切断する場合等は施工できなかった。
例えば、特許文献１には、切断刃を強制的にけん引して埋設管を長手方向に切断する方法について提案されているが、この方法は、埋設管を断面方向に複数に分割して撤去することを目的としており、管外径を保ちながら、管の周方向における一部の肉厚部分を長手方向に薄くする加工などはできなかった。また、上記施工方法は、切断刃を強制的にけん引して埋設管を切断するため、厚肉の管には対応できなかった。

特開２００３−０８３４７２号公報

そこで、この発明は、長尺状の管を精度よく、内面側から切削することができる管切削治具、該管切削治具を用いた板材挿入工法及びエレメント挿入工法を提供することを目的とする。

この発明は、地中に埋設した断面円形の円形埋設管で構成する長尺状の管内部を長手方向に移動する移動手段と、該移動手段によって移動し、駆動部によって駆動する切削部を管内面に押し当てて、前記長手方向に前記管内面を切削する管内面切削手段とを備えるとともに、前記管内面切削手段に、前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する切削深さ設定手段を備え、該切削深さ設定手段を、前記円形埋設管の内周面側に向くとともに、位置調整可能に装着され、前記円形埋設管の内周面に当接して、前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する当接面で構成した管切削治具であることを特徴とする。

上記の地中に埋設した断面円形の円形埋設管で構成する長尺状の管は、管内面切削手段の通過を許容する内部空間を有し、普通人の腕の長さより長い管とすることができる。また上述の管は、円形、楕円形、略矩形等様々な断面形状の管を含むとともに、管内面切削手段で切削可能な素材で構成された管とすることができる。

上記移動手段は、ローラ等の転動、キャタピラ等の走行手段、あるいは歩行手段等の管内面を長手方向に移動することのできる手段とすることができる。さらには、移動手段は、けん引や元押しを駆動源とし移動する手段、あるいはモータ等の駆動源を備えて自力で移動することのできる手段とすることができる。
上記切削は、内面側から管の肉厚の一部のみを切削すること、肉厚部分を貫通させて完全に切断することを含み、さらには幅を持って切削、切断してもよい。

この発明により、地中に埋設した断面円形の円形埋設管で構成する長尺状の管を精度よく、内面側から切削することができる。
詳しくは、駆動部によって駆動する切削部を管内面に押し当てて、前記長手方向に前記管内面を切削する管内面切削手段を備えたことにより、例えば、切断刃を強制的にけん引して管内面から管を切断する場合と比較し、精度よく所望の切削態様で切削することができる。また、管内面切削手段が、長尺状の管内部を長手方向に移動する移動手段によって移動できるため、長尺状の管内面を長手方向に沿って切削することができる。なお、例えば、切削条件を設定する設定手段等を備えた場合、管外径を保ちながら、管の周方向における一部の肉厚部分を長手方向に薄くする加工をすることもできる。

また前記管内面切削手段に、前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する切削深さ設定手段を備え、該切削深さ設定手段を、前記円形埋設管の内周面側に向くとともに、位置調整可能に装着され、前記円形埋設管の内周面に当接して、前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する当接面で構成したことにより、埋設されているため管外部から長手方向に切削することができない円形埋設管に対して、管内部に配置した管内面切削手段で管の内側から管を切削することができる。

また、埋設されている円形埋設管に対して、管外径を保ちながら、管の周方向における一部の肉厚部分を長手方向に薄く加工したり、切断したりすることができる。したがって、完全に切削することによって土圧により管がつぶれたり、周辺の地山の土や水が管内部に侵入することを防止できる。

この発明の態様として、前記移動手段を、前記管内面を転動する転動手段と、移動方向前方からけん引するけん引手段とで構成することができる。
上記転動手段は、ローラや車輪で構成することができるが、例えば、円形断面の場合、円形断面の内周面に対して３以上の転動手段で転動する構成がより好ましい。

この発明により、長尺状の管をより精度よく、内面側から切削することができる。
詳しくは、駆動部によって駆動する切削部を管内面に押し当てて、前記長手方向に前記管内面を切削する管内面切削手段を、長尺状の管内部に転動手段をセットし、けん引手段によって移動方向前方から転動手段をけん引するため、長尺状の管内部にセットした管内面切削手段の移動方向や移動速度をけん引状況によって調整できるため、長尺状の管を内面側から、より精度よく切削することができる。

またこの発明は、２本の前記円形埋設管の間の地山を、前記円形埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記円形埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記長手方向に移動し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、前記ワイヤーソーに、前記円形埋設管の内部において長手方向に走行する走行手段を備え、前記ワイヤーソーの進行方向前方に、上述の管切削治具を配置し、該管切削治具で、前記ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削することを特徴とする。

この発明により、２本の前記円形埋設管の間の地山を、ワイヤーソーで切断し、ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を効率よく挿入することができる。
詳しくは、該管切削治具で、前記ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削することにより、高価なワイヤーソーが不用意に破断するリスクや摩耗量を大幅に低減することができる。さらには、例えば、線路直下のアンダーパス構造の構築において、ワイヤーソーで切断した切断箇所にあらかじめ板材を挿入することで、下方での掘削等による地盤の応力解放による影響が直上の線路等の上部構造に及ぶことを防止できる。

この発明の態様として、前記走行手段に対する前記管切削治具の前記長手方向の相対移動を許容するとともに、前記円形埋設管の管軸方向における相対回転を規制する回転規制手段を備えることができる。

この発明により、走行手段によって走行するワイヤーソーに対する相対回転を規制しながら管切削治具で管内面を切削することができる。したがって、確実に、ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削することができる。

詳しくは、前記円形埋設管の円形断面において管切削治具がワイヤーソーに対して相対回転すると、ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削することができなくなる。しかし、回転規制手段によってワイヤーソーに備えた走行手段に対して管軸方向における相対回転を規制することができるため、確実に、ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削することができる。

また、回転規制手段は、ワイヤーソーに備えた走行手段に対する管切削治具の前記長手方向の相対移動を許容するため、管切削治具による管の長手方向切削速度と、ワイヤーソーによる管の長手方向切断速度とが異なる場合であっても、一方の長手方向の移動に応じて他方の移動を容易に調整することができる。

またこの発明の態様として、前記走行手段との前記管切削治具の前記長手方向の相対距離を計測する相対距離計測手段を備えることができる。
この発明により、ワイヤーソーと管切削治具とが相互に支障することなく、管を内側から管切削治具で切削し、管切削治具による切削跡をワイヤーソーで切断することができる。

詳しくは、回転規制手段によって、ワイヤーソーに備えた走行手段に対する管切削治具の前記長手方向の相対移動を許容するが、前記走行手段との前記管切削治具の前記長手方向の相対距離を計測する相対距離計測手段を備えることにより、走行手段との管切削治具とが接触し、例えば、ワイヤーソーと管切削治具とが相互に支障し、損傷することを防止できる。

またこの発明の態様として、前記ワイヤーソー及び前記管切削治具による前記円形埋設管の切削屑を、前記円形埋設管の外部に排出する切削屑排出手段を備えることができる。
この発明により、切削屑が切削部における切削箇所にたまって切削効率が低下することを防止できる。

さらにまたこの発明は、上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であり、前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とし、前記天板を、上述の板材挿入工法における前記板材としたことを特徴とする。

上記閉断面形状のエレメントは、矩形断面、台形断面などの様々な断面形状を含むものとする。
上記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成の天板は、エレメントの挿入方向前端のみならず、エレメントの挿入方向前側に装着した刃口の挿入方向前端を含むものとする。

この発明により、例えば、線路直下において、エレメントを挿入する際に、エレメント挿入方向前端より前方に突出する天板を、ワイヤーソーで切断された地盤にあらかじめ挿入できるため、エレメント挿入のための掘削等による地盤の応力解放による影響が直上の線路等の上部構造に及ぶことなく、エレメントを挿入することができる。

この発明によれば、長尺状の管を精度よく、内面側から切削できる管切削治具、該管切削治具を用いた板材挿入工法及びエレメント挿入工法を提供することができる。

管切削治具についての説明図。 管切削治具についての説明図。 軌道下に構築する地下横断構造物の概略斜視図。 同状態の概略正面図。 同状態の概略縦断面図。 刃口についての説明図。 刃口についての概略正面図。 図６における要部拡大図による説明図。 エレメント挿入工法について説明する概略正面図。 エレメント挿入工法について説明する概略説明図。

この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
まず、管切削治具１の説明図を示す図１及び図２とともに、管切削治具１について説明する。なお、図１（ａ）は管切削治具１の平面図を示し、図１（ｂ）は管切削治具１の側面図を示し、図１（ｃ）は管切削治具１の正面図を示し、図１（ｄ）は刃口用移動ローラ部３０ａの正面図を示している。

また、図２（ａ），（ｂ）は図１（ａ）のａ部について回転切削刃１４を透過状態の点線で表した拡大図を示し、図２（ｃ）は図１（ｂ）のｂ部の拡大図を示している。なお、図２（ａ）は断面円形管４０の肉厚部分４０ａを貫通する切削状態の拡大図を示し、図２（ｂ）は深さゲージ１５で、断面円形管４０の肉厚部分４０ａに対する切削深さを規制した切削状態の拡大図を示している。

管切削治具１は、切削治具本体１０と、該切削治具本体１０の進行方向Ｘの前後に備えた移動ローラ部３０と、進行方向Ｘの前方の移動ローラ部３０に接続したけん引ワイヤ３５とで構成している。
けん引ワイヤ３５は、断面円形管４０の進行方向Ｘの前方（以下において到達側という）に配置されたけん引用ウィンチ（図示省略）に接続され、けん引用ウィンチの巻取りによって、切削治具本体１０を到達側にけん引する。

移動ローラ部３０は、進行方向Ｘの前後に配置した支持フレーム３１と、前後の支持フレーム３１の間で支持するローラ３２とで構成している。
支持フレーム３１は、図１（ｃ）に示すように、回転切削刃１４が断面円形管４０の肉厚部分４０ａを切削する側を正面視円弧状とし、反対側において斜め上下方向にそれぞれ延びる部分を備え、正面視Ｘの位置において、断面円形管４０の内周面４０ｂを進行方向Ｘに転動するローラ３２を備えている。

切削治具本体１０は、進行方向Ｘに長いベースプレート１１と、ベースプレート１１上に配置され、進行方向Ｘの後方に回転切削刃１４を備えた切削カッタ１２と、切削カッタ１２の進行方向Ｘの前後のそれぞれを断面円形管４０の内周面４０ｂに押し当てる２台の押圧スライダ１３と、押圧スライダ１３によって断面円形管４０の内周面４０ｂに押し当てられる押し当て量を規制する深さゲージ１５とを備えている。

切削カッタ１２は、空気圧によって、回転切削刃１４をＹ方向（図２（ａ），（ｂ）参照）に回転するエアーラチェットで構成しているが、電気で回転駆動するベビーサンダーや、油圧モータで回転駆動する油圧サンダー等を用いてもよい。なお、切削カッタ１２は、ベースプレート１１上において、断面円形管４０の幅方向にスライド自在に固定されている。

また、切削カッタ１２によって回転する回転切削刃１４は、所望の切削幅に応じた厚みを有するとともに、切削カッタ１２の回転方向に回転することで断面円形管４０の肉厚部分４０ａを切削できる刃で構成している。

押圧スライダ１３は、断面円形管４０の幅方向にスライド自在に固定された切削カッタ１２を断面円形管４０の内周面４０ｂに押し付けるスライダであり、空気圧によって伸縮するエアジャッキで構成しており、前後の押圧スライダ１３は同調して切削カッタ１２を断面円形管４０の内周面４０ｂに押し付ける構成である。

深さゲージ１５は、回転切削刃１４の上方における断面円形管４０の内周面４０ｂ側に向く態様で切削カッタ１２に固定され、ベースプレート１１に対する切削カッタ１２のスライド方向に位置調整可能に構成している。なお、断面円形管４０の内周面４０ｂに当接する当接面１５ａは平面視円弧状に形成している。

管切削治具１をこのように構成することにより、断面円形管４０の内周面４０ｂを精度よく切削し、精度のよい切削スリット４０ｃを形成することができる。
詳しくは、内周面４０ｂに押し当てるとともに、駆動部による回転切削刃１４の駆動によって進行方向Ｘに内周面４０ｂを切削する切削カッタ１２を備えたことにより、例えば、切断刃を強制的にけん引して管内側から断面円形管４０を切断する場合と比較し、精度よく所望の切削態様で切削し、精度のよい切削スリット４０ｃを形成することができる。

また、切削カッタ１２が、長尺状の断面円形管４０の内部を進行方向Ｘに移動し、内周面４０ｂを転動するローラ３２と、移動方向前方からけん引するけん引ワイヤ３５とを備えた移動ローラ部３０によって移動できるため、長尺状の内周面４０ｂを進行方向Ｘに沿って切削し、切削スリット４０ｃを形成することができる。

詳しくは、内周面４０ｂに押し当てるとともに、駆動部による回転切削刃１４の駆動によって進行方向Ｘに内周面４０ｂを切削する切削カッタ１２を、長尺状の断面円形管４０の内部にセットし、けん引ワイヤ３５によって進行方向Ｘの前方からローラ３２をけん引するため、長尺状の断面円形管４０の内部に配置したローラ３２とともに切削カッタ１２の移動速度をけん引状況によって制御でき、より精度よく、断面円形管４０の内周面４０ｂから切削し、切削スリット４０ｃを形成することができる。

また切削カッタ１２に、断面円形管４０の内周面４０ｂに対する回転切削刃１４による切削深さを設定する深さゲージ１５を備えたことにより、断面円形管４０の外径を保ちながら、断面円形管４０の周方向における一部の肉厚部分４０ａを進行方向Ｘに薄く加工し、切削スリット４０ｃを形成することができる。
また、断面円形管４０の外部から進行方向Ｘに切削することができない埋設された断面円形管４０であっても、断面円形管４０の内部に配置した切削カッタ１２で断面円形管４０の内側から断面円形管４０を切削し、切削スリット４０ｃを形成することができる。

したがって、埋設されている断面円形管４０に対して、管外径を保ちながら、管の周方向における一部の肉厚部分４０ａの厚みが薄くなった切削スリット４０ｃを形成し、完全に切削することによって土圧により断面円形管４０がつぶれたり、周辺の地山の土や水が管内部に侵入することを防止できる。

なお、上述の説明では円形断面の断面円形管４０について説明したが、円形のみならず、楕円形、略矩形等様々な断面形状の管についても、切削カッタ１２で切削可能な素材であれば切削することができる。

さらに、管切削治具１を移動するための手段としてローラ３２を備えた移動ローラ部３０について説明したが、駆動源を備えたキャタピラや歩行手段等の内周面４０ｂを進行方向Ｘに移動することのできる手段とすることができる。さらには、移動ローラ部３０は、けん引のみならず、元押しでもよく、さらには、ローラ３２に駆動源を備えて自走させてもよい。
また、回転切削刃１４によって、所定の幅の切削スリット４０ｃを形成したが、断面円形管４０の肉厚部分４０ａを完全に貫通するように線状に切断する構成であってもよい。

また、上述の説明では、内周面４０ｂに押し当てる回転切削刃１４の押し当て量を規制する深さゲージ１５によって切削スリット４０ｃの切削深さを規制したが、回転切削刃１４による切削深さをセンサで検出し、回転切削刃１４の内周面４０ｂへの押し当てを制御する構成であってもよい。

次に、エレメント挿入用管切削治具１ａを用いて軌道２００の下方に角型鋼製エレメント５０を挿入して地下横断構造物３００を構築するエレメント挿入工法について、図３乃至図１０とともに説明する。
図３は軌道２００の下方に構築する地下横断構造物３００についての概略斜視図を示し、図４は軌道２００の下方に構築する地下横断構造物３００についての概略正面図を示し、図５は軌道２００の下方に構築する地下横断構造物３００についての概略縦断面図を示している。なお、図５は、複線の軌道２００の中間部分、つまり挿入方向Ｘの中間部分を省略して図示している。

また、図６は刃口６０についての説明図を示し、図７は刃口６０についての概略正面図を示し、図８は図６における要部拡大図を示している。なお、図６（ａ）は刃口６０の側方からの縦断面図を示し、図６（ｂ）は刃口６０の平面方向の縦断面図を示している。また、図８（ａ）は図６（ａ）におけるｄ部拡大図を示し、図８（ｂ）は図６（ｂ）におけるｅ部拡大図を示している。

さらに、図９はエレメント挿入工法において地山４００にガイドパイプ用断面円形管４０’を挿入した状態の概略正面図を示し、図１０はエレメント挿入工法において、エレメント挿入用管切削治具１ａと刃口６０の挿入方向Ｘへの移動についての概略説明図を示している。

エレメント挿入用管切削治具１ａを用いて角型鋼製エレメント５０を挿入して、下方に地下横断構造物３００を構築する軌道２００は、図３〜図５に示すように、地山４００の上部に、路床４０１ａと路盤４０１ｂとを盛土して盛土部４０１を構成し、盛土部４０１の上にバラスト４０２を締め固め、枕木２０２を長さ方向に等間隔で載置し、枕木２０２の上に軌条２０１を固定して構成している。

軌道２００を横断する方向（図５において左右方向）に構築する地下横断構造物３００は、上床部３００ａが所定の土被りとなる位置で、地山４００に構築される矩形断面のボックスである。なお、図３乃至図５において、連結した角型鋼製エレメント５０がむき出したままの地下横断構造物３００を図示しているが、地下横断構造物３００の用途に応じて、地下横断構造物３００の内部空間３００ｂや端部に舗装やコンクリートを構築して地下横断構造物３００を完成させる。

このように、地下横断構造物３００は、軌道２００の横断方向両側に予め建て込んだ土留め壁（図示省略）を用いて掘り下げて構築した立坑４２０（４２０ａ，４２０ｂ）間の軌道２００下の地山４００を貫通する構造物である。

そして、地下横断構造物３００は、図３及び図４に示すように、正面視横長四角形状に配置した角型鋼製エレメント５０を連結し、その内部を掘削して構築している。

角型鋼製エレメント５０は、図４に示すように、略四角形型に形成され、後述する連結継手５１で連結方向Ｚ１に連結可能に構成するとともに、所定の長さに形成している。そして、所定の長さに形成した角型鋼製エレメント５０を複数、長さ方向（挿入方向）Ｘにおいて、接続部材（図示省略）で接続して、地下横断構造物３００の長さを確保する構成である。

なお、連結方向Ｚ１は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致する。したがって、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致する。

詳しくは、図４に示すように、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２に所定の間隔を隔てて配置する２枚のフランジ板５２と、フランジ板５２における連結方向Ｚ１の両側で交差方向Ｚ２に向いたウェブ板５３とで断面四角形に構成している。

なお、上述の角型鋼製エレメント５０の長さ方向Ｘは、角型鋼製エレメント５０の挿入方向Ｘ、並びにエレメント挿入用管切削治具１ａの進行方向Ｘと一致する方向であるため、本明細書において同じ符号Ｘで示している。

フランジ板５２の両端には、図４のｃ部拡大図に示すように、略Ｃ型断面の連結継手５１を備えている。詳しくは、フランジ板５２の連結方向Ｚ１の基端側に配置した基端側連結継手５１ａは、フランジ板５２より交差方向Ｚ２の外側に突出態様で略逆Ｃ型に形成されている。これに対し、フランジ板５２の連結方向Ｚ１の先端側に配置した先端側連結継手５１ｂは、フランジ板５２より交差方向Ｚ２の内側に突出態様で略Ｃ型に形成されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント５０同士は、既に挿入された挿入済みエレメント１０’の先端側連結継手５１ｂと、後で挿入する角型鋼製エレメント５０の基端側連結継手５１ａとを嵌合させて連結している。

また、ウェブ板５３は、フランジ板５２の先端側及び基端側において、連結継手５１より連結方向Ｚ１の適宜の間隔を隔てて配置されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント５０同士の間には、挿入済みエレメント１０’のウェブ板５３と、後で挿入する角型鋼製エレメント５０のウェブ板５３と、フランジ板５２の連結継手５１によって囲まれた連結空間５６を構成している。

このように構成した角型鋼製エレメント５０は、仮設構造物ではなく、地下横断構造物３００の本体の構造部材として本設利用される。したがって、フランジ板５２の交差方向Ｚ２の間隔、つまりウェブ板５３の交差方向Ｚ２の長さは、内部空間５５及び連結空間５６に充填するコンクリートとともに、地下横断構造物３００の上床部、下床部あるいは側壁として、作用する荷重に耐える間隔で構成されている。また、角型鋼製エレメント５０の幅、つまりフランジ板５２の連結方向Ｚ１の長さは、構築する地下横断構造物３００の高さや幅寸法に応じて割り付けて決定する。

なお、上述の角型鋼製エレメント５０の説明では、地下横断構造物３００を構成する一般部の角型鋼製エレメント５０について説明したが、図４に示すように、最初に地山４００に挿入する基準エレメント５０ａ、地下横断構造物３００の隅角部を構成する隅角部エレメント５０ｂ、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント５０ｃは、以下に説明するように、上述の一般部の角型鋼製エレメント５０とわずかに構成が異なる。

最初に、地山４００に挿入する基準エレメント５０ａは、基準エレメント５０ａを基準として左右両側に角型鋼製エレメント５０を連結するため、フランジ板５２の両端に先端側連結継手５１ｂを備えるとともに、ウェブ板５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。逆に、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント５０ｃは、左右両側に挿入されている挿入済みエレメント１０’の間において、両方の挿入済みエレメント１０’に連結するため、フランジ板５２の両側に基端側連結継手５１ａを備えるとともに、ウェブ板５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。

隅角部エレメント５０ｂは、連結方向が基端側連結継手５１ａのある基端側に対して直交するため、先端側連結継手５１ｂが、交差方向Ｚ２であるウェブ板５３の延長上に配置される。

なお、上述の説明では、一般部の角型鋼製エレメント５０、基準エレメント５０ａ、隅角部エレメント５０ｂ及び調整エレメント５０ｃで断面横長四角形状の地下横断構造物３００を構築することについて説明しているが、基準エレメント５０ａと隅角部エレメント５０ｂとで横一文字状配置、または縦一列配置、あるいは角型鋼製エレメント５０、基準エレメント５０ａ、及び隅角部エレメント５０ｂでＴ字状配置、門型配置またはＬ型配置にして地下横断構造物３００を構築してもよい。さらには、台形断面や帯状円弧型の角型鋼製エレメント５０、基準エレメント５０ａ及び調整エレメント５０ｃを用いて、円形断面や円弧状断面の地下横断構造物３００を構築してもよい。

このような構成の角型鋼製エレメント５０（以下において、角型鋼製エレメント５０には、矛盾がない限り基準エレメント５０ａ、隅角部エレメント５０ｂ及び調整エレメント５０ｃを含むものとする）は、図６に示すような刃口６０を、角型鋼製エレメント５０の長さ方向Ｘの先端に装着し、刃口６０内部で掘削作業員が掘削する人力掘削によって、刃口６０の前方の地山４００を掘削しながら、到達側立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引して地山４００に挿入する。

刃口６０は、角型鋼製エレメント５０と略同じ正面形状を有する刃口本体部６１と、刃口本体部６１の上面が前方（図６において左方向）に突出する板状の刃先板６２と、刃先板６２の前方において刃先板６２に対して平行に循環するワイヤーソー６３を駆動するワイヤーソー装置６４とで構成する。そして、ワイヤーソー装置６４は刃口本体部６１内部に配置され、刃先板６２の幅方向外側の少し前方には、ワイヤーソー装置６４で回転駆動するワイヤーソー６３の方向を変換する回転プーリー６３ａを備えている。

なお、刃口６０の構成や角型鋼製エレメント５０との接続方法、並びにワイヤーソー６３及びワイヤーソー装置６４についての詳しい構成は、出願人らによって出願された発明（特開２０１０―１７４５４２号公報）に開示されているため、詳細な説明を省略する。

このように刃口６０を、到達側立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引すると、ワイヤーソー６３で刃先板６２の前方の地山４００を切削し、ワイヤーソー６３によって切削された地山の切削跡に刃先板６２を挿入することができる。

なお、刃口６０における回転プーリー６３ａは、あらかじめ地山４００に挿入方向Ｘに挿通されたガイドパイプとして機能するガイドパイプ用断面円形管４０’内部に配置されている。詳しくは、図７に示すように、刃口６０の刃先板６２の挿入を許容する切削跡を形成するためのワイヤーソー６３の方向を変換する回転プーリー６３ａは、上述したように、刃口６０の刃先板６２の幅方向外側かつ少し前方に配置され、回転プーリー６３ａと地山４００との接触を防止するための左右のガイドパイプ用断面円形管４０’内に配置される。

さらに、それぞれの回転プーリー６３ａの前方には、管切削治具１の移動ローラ部３０とほぼ同様の構成で構成した刃口用移動ローラ部３０ａが固定され、そのさらに前方には、エレメント挿入用管切削治具１ａが配備されている。

エレメント挿入用管切削治具１ａは、図８に示すように、上述の管切削治具１の構成に加え、進行方向Ｘの後側の移動ローラ部３０の支持フレーム３１から、刃口用移動ローラ部３０ａに向かって突出する平板状のローリング防止バー３６と、進行方向Ｘの後側の移動ローラ部３０の支持フレーム３１から、刃口用移動ローラ部３０ａの前側までの離間距離を検知する刃口離間検知器３７を備えている。

刃口離間検知器３７は、さや管３７ａと伸縮棒３７ｂとの二重構造となっており、伸縮棒３７ｂ先端に設けたマグネット３７ｃによって、進行方向Ｘの後側の移動ローラ部３０の支持フレーム３１から、刃口用移動ローラ部３０ａ前側までの離間距離を検知する構成である。

ローリング防止バー３６は、進行方向Ｘに長い板状であり、後端が先絞り形状となり、刃口用移動ローラ部３０ａの前面に備えた挿入口部３８に挿通可能である（図１（ｄ）参照）。

なお、エレメント挿入用管切削治具１ａにおける切削カッタ１２の回転切削刃１４は、後方で、地山４００とともにガイドパイプ用断面円形管４０’における幅方向内側の肉厚部分４０ａをワイヤーソー６３の切断予定箇所を切削し、切削スリット４０ｃを形成するよう位置調整し、ガイドパイプ用断面円形管４０’の肉厚部分４０ａの厚さのうち３割程度を残して切削するように深さゲージ１５で調整している。

また、ガイドパイプ用断面円形管４０’においてエレメント挿入用管切削治具１ａは、ガイドパイプ用断面円形管４０’内に挿通され、前方の支持フレーム３１に接続されたけん引ワイヤ３５によって到達側立坑４２０ｂにけん引されるが、回転プーリー６３ａは、上述したように、１次けん引ワイヤによって到達側立坑４２０ｂにけん引される刃口６０に伴って到達側立坑４２０ｂに向かって移動する。

このように、エレメント挿入用管切削治具１ａと回転プーリー６３ａとは、それぞれ独立したけん引力によって到達側立坑４２０ｂに向かってけん引され移動するが、エレメント挿入用管切削治具１ａの後ろ側の移動ローラ部３０に備えたローリング防止バー３６は、刃口用移動ローラ部３０ａの挿入口部３８に進行方向Ｘに相対移動可能に挿通されているため、エレメント挿入用管切削治具１ａは、回転プーリー６３ａに対して進行方向Ｘにおいて相対移動可能である。

これに対し、ローリング防止バー３６は挿入口部３８に挿通されており、ローリング防止バー３６は、挿入口部３８によってガイドパイプ用断面円形管４０’の管軸方向に対する回転方向を規制されている。

したがって、刃口６０の幅方向外側に配置され、回転しない回転プーリー６３ａの前方に固定された刃口用移動ローラ部３０ａにより、エレメント挿入用管切削治具１ａは回転移動することなく、ワイヤーソー６３による切断予定箇所を正確に回転切削刃１４で切削し、切削スリット４０ｃを形成することができる。

また、エレメント挿入用管切削治具１ａと回転プーリー６３ａとは、それぞれ独立したけん引力によって到達側立坑４２０ｂに向かってけん引され移動するとともに、後ろ側の移動ローラ部３０に備えたローリング防止バー３６は、刃口用移動ローラ部３０ａの挿入口部３８に進行方向Ｘに相対移動可能に挿通されているため、例えば、摩耗した回転切削刃１４を交換するために、エレメント挿入用管切削治具１ａのみを到達側立坑４２０ｂに引っ張り出して回転切削刃１４を交換し、再度、到達側立坑４２０ｂからエレメント挿入用管切削治具１ａを挿入することができる。

このように構成したエレメント挿入用管切削治具１ａを用いた刃口６０によるエレメント挿入工法の施工順序について図９及び図１０とともに説明する。
まず、図９に示すように、地下横断構造物３００を構築する構築予定断面３００’における上床部３００ａ’の回転プーリー６３ａ通過部分にガイドパイプ用断面円形管４０’をあらかじめ挿通する。

なお、図９には、上床部３００ａ’における全数のガイドパイプ用断面円形管４０’を挿通しているが、最初に基準エレメント５０ａの両側２本のガイドパイプ用断面円形管４０’を挿通し、基準エレメント５０ａを挿入完了してから順次ガイドパイプ用断面円形管４０’を挿通する順序でもよく、また、角型鋼製エレメント５０の挿入施工とともに、次やその次に挿入する角型鋼製エレメント５０用のガイドパイプ用断面円形管４０’を挿通してもよい。

次に、２本のガイドパイプ用断面円形管４０’に対してエレメント挿入用管切削治具１ａ及び、角型鋼製エレメント５０に装着した刃口６０をセットする（図１０（ａ）参照）。
そして、図１０（ｂ）に示すように、まずガイドパイプ用断面円形管４０’に挿通したけん引ワイヤ３５を到達側立坑４２０ｂ側からけん引し、エレメント挿入用管切削治具１ａを進行方向Ｘに移動させる。このとき、エレメント挿入用管切削治具１ａの回転切削刃１４で、後方でガイドパイプ用断面円形管４０’を切削するワイヤーソー６３の切削箇所の内周面４０ｂを切削し、切削スリット４０ｃを形成する。なお、切削スリット４０ｃの切削深さは、深さゲージ１５（図２参照）によって、肉厚部分４０ａの厚みの３割程度を残すように調整している。

また、エレメント挿入用管切削治具１ａのローリング防止バー３６が、刃口用移動ローラ部３０ａの挿入口部３８に挿通しているため、エレメント挿入用管切削治具１ａはガイドパイプ用断面円形管４０’内で回転せずに移動し、回転切削刃１４で所望の位置を切削し、精度のよい切削スリット４０ｃを形成することができる。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、到達側立坑４２０ｂ側から１次けん引ワイヤで刃口６０をけん引し、回転切削刃１４で切削した切削スリット４０ｃを、ガイドパイプ用断面円形管４０’同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー６３で切断しながら移動し、ワイヤーソー６３で切削した地山４００及びガイドパイプ用断面円形管４０’の切削箇所に刃先板６２を挿入するとともに、刃口６０内部から地山４００を掘削しながら角型鋼製エレメント５０を挿入する。

角型鋼製エレメント５０の先端が到達側立坑４２０ｂに到達するまでこれを繰り返し、角型鋼製エレメント５０の挿入を完了させる。また、既に挿入した角型鋼製エレメント５０の基端側連結継手５１ａに連結継手５１を嵌合させながら、次の角型鋼製エレメント５０を上述の施工手順で施工し、地下横断構造物３００を構築する全角型鋼製エレメント５０の挿入を完了させ、角型鋼製エレメント５０の内部空間５５及び連結空間５６にコンクリートを充填し、角型鋼製エレメント５０で囲った内部空間３００ｂを掘削し、地下横断構造物３００を完成させる。

このように、エレメント挿入用管切削治具１ａを用いた刃口６０によるエレメント挿入工法では、ワイヤーソー６３で地山４００とともに切削するガイドパイプ用断面円形管４０’の肉厚部分４０ａをあらかじめエレメント挿入用管切削治具１ａで切削し、切削スリット４０ｃを形成しているため、肉厚部分４０ａの厚みが薄くなった切削スリット４０ｃを切断する際のワイヤーソー６３に作用する切削負荷が低減する。したがって、ワイヤーソー６３の摩耗が低減するとともに、ワイヤーソー６３の破断を防止できる。よって、ワイヤーソー６３の摩耗やワイヤーソー６３の破断による段取替えの手間を低減でき、効率よい施工を実現することができる。

また、２本のガイドパイプ用断面円形管４０’の間の地山４００を、ワイヤーソー６３で切断し、ワイヤーソー６３で切断した切断箇所に刃先板６２を効率よく挿入することができるため、軌道２００直下の地下横断構造物３００の構築において、下方での掘削等による地山４００の応力解放による影響が直上の軌道２００等の上部構造に及ぶことを防止できる。

また、刃口用移動ローラ部３０ａに対するエレメント挿入用管切削治具１ａの進行方向Ｘの相対移動を許容するとともに、ガイドパイプ用断面円形管４０’の管軸方向における相対回転を規制するために、移動ローラ部３０に固定されたローリング防止バー３６の挿入を許容する挿入口部３８を刃口用移動ローラ部３０ａに備えたことにより、刃口用移動ローラ部３０ａによって走行するワイヤーソー６３に対する相対回転を規制しながらエレメント挿入用管切削治具１ａでガイドパイプ用断面円形管４０’の内周面４０ｂを切削し、切削スリット４０ｃを形成することができる。したがって、確実に、ワイヤーソー６３によって切断するガイドパイプ用断面円形管４０’の切断予定箇所を切削し、精度のよい切削スリット４０ｃを形成することができる。

また、刃口用移動ローラ部３０ａとのエレメント挿入用管切削治具１ａの進行方向Ｘの相対距離を計測する刃口離間検知器３７を備えたことにより、刃口用移動ローラ部３０ａとのエレメント挿入用管切削治具１ａとが接触し、例えば、ワイヤーソー６３とエレメント挿入用管切削治具１ａとが相互に支障し、損傷することを防止できる。
なお、上述の説明では矩形断面の角型鋼製エレメント５０について説明したが、台形断面などの様々な断面形状の鋼製エレメント５０であってもよい。

また、上述の説明では、角型鋼製エレメント５０の挿入方向Ｘの全延長において、ワイヤーソー６３で地山４００を切断する施工方法で説明したが、例えば、軌道２００の直下部分のみワイヤーソー６３で地山４００を切削し、それ以外の部分については、ワイヤーソー６３を稼働させずに施工してもよい。これにより、ワイヤーソー６３の切削延長を低減できるため、ワイヤーソー６３の摩耗を低減できる。この場合であっても、ガイドパイプ用断面円形管４０’をエレメント挿入用管切削治具１ａで切削し、切削スリット４０ｃを形成しているため、ワイヤーソー６３が駆動しない区間においても刃口６０が移動できる。

また、上述の説明では、角型鋼製エレメント５０を挿入するための刃口６０の刃先板６２を、ワイヤーソー６３で切削した地山４００の切削跡に挿入したが、例えば、出願人らによって出願された発明（特開２００５―３３６８６５号公報）に開示しているワイヤーソーで地山を切削し、その切削部に防護プレートを挿入してから、その下方を、支持しながら掘削し、地下横断構造物３００を構築する車両走行路下の地山防護工法を用いた地下横断構造物構築工法に適用してもよい。

この場合であっても、防護プレートを挿入する切削部を切削するワイヤーソーの挿通を許容するガイドパイプを必要とするため、本発明の管切削治具１を用いることにより、ガイドパイプ用断面円形管におけるワイヤーソーの切断箇所を予め管切削治具１で切削できるため、ガイドパイプ用断面円形管を切断する際のワイヤーソーに作用する切削負荷が低減することができる。

したがって、ワイヤーソーの摩耗が低減するとともに、ワイヤーソーの破断を防止できる。よって、ワイヤーソーの摩耗やワイヤーソーの破断による段取替えの手間を低減でき、効率よい施工を実現することができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の管及び円形埋設管は、断面円形管４０あるいはガイドパイプ用断面円形管４０’に対応し、
以下同様に、
長手方向は、進行方向Ｘに対応し、
移動手段は、移動ローラ部３０に対応し、
管内面は、内周面４０ｂに対応し、
切削部は、回転切削刃１４に対応し、
管内面切削手段は、切削カッタ１２に対応し、
管切削治具は、管切削治具１あるいはエレメント挿入用管切削治具１ａに対応し、
転動手段は、ローラ３２に対応し、
けん引手段は、けん引ワイヤ３５に対応し、
切削深さ設定手段は、深さゲージ１５に対応し、
板材あるいは天板は、刃先板６２に対応し、
走行手段は、刃口用移動ローラ部３０ａに対応し、
回転規制手段は、エレメント挿入用管切削治具１ａの移動ローラ部３０に備えたローリング防止バー３６と、刃口用移動ローラ部３０ａに設けた挿入口部３８に対応し、
相対距離計測手段は、刃口離間検知器３７に対応し、
エレメントは、角型鋼製エレメント５０、基準エレメント５０ａ、隅角部エレメント５０ｂあるいは調整エレメント５０ｃに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

ワイヤーソー６３及びエレメント挿入用管切削治具１ａによるガイドパイプ用断面円形管４０’の切削屑を、ガイドパイプ用断面円形管４０’の外部に排出するバキュームを管切削治具１にセットしてもよい。バキュームにより、切削屑が回転切削刃１４における切削箇所にたまって切削効率が低下することを防止できる。

１…管切削治具
１ａ…エレメント挿入用管切削治具
１２…切削カッタ
１４…回転切削刃
１５…深さゲージ
３０…移動ローラ部
３０ａ…刃口用移動ローラ部
３２…ローラ
３５…けん引ワイヤ
３６…ローリング防止バー
３７…刃口離間検知器
３８…挿入口部
４０…断面円形管
４０’…ガイドパイプ用断面円形管
４０ｂ…内周面
５０…角型鋼製エレメント
５０ａ…基準エレメント
５０ｂ…隅角部エレメント
５０ｃ…調整エレメント
６２…刃先板
６３…ワイヤーソー
４００…地山
Ｘ…進行方向，挿入方向

Claims (7)

1. 地中に埋設した断面円形の円形埋設管で構成する長尺状の管内部を長手方向に移動する移動手段と、
   該移動手段によって移動し、駆動部によって駆動する切削部を管内面に押し当てて、前記長手方向に前記管内面を切削する管内面切削手段とを備えるとともに、
   前記管内面切削手段に、
   前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する切削深さ設定手段を備え、
   該切削深さ設定手段を、
   前記円形埋設管の内周面側に向くとともに、位置調整可能に装着され、前記円形埋設管の内周面に当接して、前記円形埋設管の肉厚に対する前記切削部による切削深さを設定する当接面で構成した
   管切削治具。
2. 前記移動手段を、
   前記管内面を転動する転動手段と、
   移動方向前方からけん引するけん引手段とで構成した
   請求項１に記載の管切削治具。
3. ２本の前記円形埋設管の間の地山を、前記円形埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記円形埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記長手方向に進行し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、
   前記ワイヤーソーに、前記円形埋設管の内部において長手方向に走行する走行手段を備え、
   前記ワイヤーソーの進行方向前方に、請求項１または２に記載の管切削治具を配置し、
   該管切削治具で、前記ワイヤーソーによって切断する前記円形埋設管の切断予定箇所を切削する
   板材挿入工法。
4. 前記走行手段に対する前記管切削治具の前記長手方向の相対移動を許容するとともに、前記円形埋設管の管軸方向における相対回転を規制する回転規制手段を備えた
   請求項３に記載の板材挿入工法。
5. 前記走行手段との前記管切削治具の前記長手方向の相対距離を計測する相対距離計測手段を備えた
   請求項３または４に記載の板材挿入工法。
6. 前記ワイヤーソー及び前記管切削治具による前記円形埋設管の切削屑を、前記円形埋設管の外部に排出する切削屑排出手段を備えた
   請求項３乃至５のうちいずれかに記載の板材挿入工法。
7. 上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であり、
   前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とし、
   前記天板を、請求項３乃至６のうちいずれかに記載の板材挿入工法における前記板材とした
   エレメント挿入工法。

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