JP5874890B2 - 函体構造物の設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、函体構造物の設置方法に関し、特に、函体構造物を推進ジャッキにより推進して構築する函体推進工法における函体構造物の設置方法に適用して有効な技術に関するものである。

走行する列車や車などの流れを阻害せずに、矩形断面を有する中空の函体構造物（例えば、プレキャストボックスカルバートなど）を路線下に横断して構築するためには函体推進工法（例えばＲ＆Ｃ工法など）が用いられる。

ここで、函体構造物の四隅には推進方向に沿って延びる定着材挿通孔が貫通して形成され、さらに当該定着材挿通孔の途中には切り欠き溝が形成されている。

先に施工された函体構造物に次に施工される函体構造物を設置する際には、これら２つの函体構造物の定着材挿通孔を相互に連通しておいて定着材（ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線など）を挿通するとともに、挿通した定着材の一方側端部を先に施工された函体構造物に固定して次に施工される函体構造物の定着材挿通孔から突出させる。そして、その突出した定着材を緊張ジャッキ(例えば、センターホールジャッキなど）に締結し、次に施工される函体構造物で反力を得ながら緊張している。

具体的には、例えば下部に位置する２箇所の定着材挿通孔の定着材を緊張し、続いて上部に位置する２箇所の定着材挿通孔の定着材を緊張している。

そして、４箇所の定着材の緊張が完了したならば、推進ジャッキで次に施工される函体構造物を押し、縦列配置された複数の函体構造物を推進している。

なお、函体構造物同士が直接触れていると緊張時や推進時に毀損してしまうために、函体構造物の間には緩衝材が配置されている。

函体構造物を設置する技術については、例えば特公昭６３−３１６２３号公報に記載されたものがある。

特公昭６３−３１６２３号公報

しかしながら、上述した函体構造物の設置方法では、函体構造物を推進するための推進ジャッキに加えて定着材を緊張するための緊張ジャッキが必要になるとともに、定着材を緊張するための作業が必要になって設置工数が増加することになる。

また、別々に定着材の緊張作業を行うために、例えば下部の定着材を緊張した後に上部の定着材を緊張した場合、先行して緊張した下部の定着材が緩んでしまう。

さらに、推進ジャッキによる函体構造物の推進力が定着材の緊張力を上回るために、定着材の緊張時に圧縮された緩衝材が函体推進時にさらに圧縮されて変形して定着材がゆるみ、所定の緊張力を確保することができない。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、定着材を緊張するための独立した作業が不要となる函体構造物の設置方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、定着材の弛みの発生しない函体構造物の設置方法を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、定着材に対して所定の緊張力を確保することのできる函体構造物の設置方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の函体構造物の設置方法は、矩形断面を有する中空の函体構造物を推進ジャッキにより推進することで前記函体構造物を路線下に横断して構築する函体推進工法における函体構造物の設置方法であって、先に施工された前記函体構造物である先施工函体構造物の後方に次に施工される前記函体構造物である次施工函体構造物を設置する函体設置工程と、前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に定着させる定着材を挿入する定着材挿入工程と、前記推進ジャッキの荷重計を確認しながら当該推進ジャッキにより所定の推力を作用させて前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に圧接し、前記推進ジャッキを用いて前記次施工函体構造物と前記先施工函体構造物との間に所定の定着力を作用させる定着力作用工程と、前記推進ジャッキにより前記所定の推力を作用させた状態で前記定着材を緊張することで、前記定着材により前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に定着させる函体定着工程と、前記定着力作用工程における前記所定の推力よりも大きな推力を前記推進ジャッキにより作用させて前記次施工函体構造物および前記先施工函体構造物を含む前記函体構造物を推進させる函体推進工程と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記定着材挿入工程に先立って、前記先施工函体構造物と前記次施工函体構造物との間に緩衝材を配置する緩衝材配置工程を有し、前記定着力作用工程に先立って、前記推進ジャッキにより前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に圧接して前記緩衝材を圧縮する緩衝材圧縮工程、および前記緩衝材圧縮工程での前記推進ジャッキによる圧縮力を除去する圧縮力除去工程を有する、ことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、函体構造物を定着する定着材の定着作業を函体構造物を推進する一連の流れの中で行えるので、定着材を緊張するための独立した作業が不要になる。また、函体構造物に挿入された全ての定着材を同一の力で均等に定着できるので、一旦定着が完了した定着材に弛みが発生しない。

請求項２記載の発明によれば、予め緩衝材を圧縮して弾性変形させているので、函体推進時に緩衝材がさらに圧縮されて変形して定着材がゆるむことがなくなり、定着材に対して所定の緊張力を確保することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法で用いられる函体構造物を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法で実行される推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法における一部の工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法で実行される推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法における図２に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法で実行される推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法における図３に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法で実行される推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法における図４に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における一部の工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における図６に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における図７に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における図８に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における図９に続く工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る函体構造物の設置方法における図１０に続く工程を示す説明図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本実施の形態において用いられる函体構造物は、例えば上下スラブにプレストレスを導入したＰＲＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）構造であり、図１に示すように、矩形断面を有する中空構造となっている。そして、このような函体構造物を縦列配置して地下構造物を構築することにより、下水道、導水路、道路用暗渠、地下横断歩道などとして用いられる。

図１において、函体構造物１０は、上下方向で対向した上部スラブ１０ａおよび下部スラブ１０ｂと、これら上部スラブ１０ａおよび下部スラブ１０ｂの両端において横方向で対向した一対の側板１０ｃ，１０ｄとからなる。また、前後が開口１０ｅとして開放されている。そして、開口１０ｅを相互に連通させながら推進して複数の函体構造物１０を縦列配置することにより、地下構造物が構築される。

図示するように、函体構造物１０の四隅には、推進方向に沿って延びる定着材挿通孔１０ｆが貫通して形成され、当該定着材挿通孔１０ｆの途中には、函体構造物１０の内側に開口した切り欠き溝１０ｇが形成されている。

さらに、上部スラブ１０ａ、下部スラブ１０ｂおよび側板１０ｃ，１０ｄの中央部には、設置後にグラウト材を注入するためのグラウトホール１０ｈが貫通して形成されている。なお、函体構造物１０には、グラウトホール１０ｈの形成されたものと形成されていないものとの２種類があり、本実施の形態においては、グラウトホール１０ｈの形成された函体構造物１０は、３体に１体おきの割合で配置される。

次に、このような函体構造物１０を用いた地下構造物の構築について、図２〜図５を用いて説明する。なお、ここでは、軌道下を横断する地下道の構築について説明する。また、本実施の形態では、推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法が用いられている。

この地下道は、軌道２０の下において、当該軌道２０に対して直交して設けられる。

このような地下道を構築するには、図２に示すように、まず、軌道２０を挟んだ両側地盤に土留壁２５を打ち込んで発進立坑２１および到達立坑２２を掘削した後、計画地下道の予定位置に発進立坑２１より軌道２０を横断する方向、すなわち地下道の延在方向に、断面中空矩形状のパイプ２３を圧入する。なお、圧入は推進機２４を用いて行われる。

パイプ２３の圧入は、函体構造物１０の上部スラブ１０ａの配設予定位置と外面が一致して並ぶように行う。また、函体構造物１０の側板１０ｃ，１０ｄの配設予定位置にも、外面が一致して並ぶように行う。なお、多くの場合、函体構造物１０は複数が縦列配置され、したがってパイプ２３も函体構造物１０に応じた数だけ縦列配置されることになるが、図２〜図５においては、２つが縦列配置される場合が示されている。また、これらの図面において、図面表示の煩雑さを回避するために、函体構造物１０の側板１０ｃ，１０ｄの配設予定位置に圧入されたパイプ２３の図示は省略されている。

この際、パイプ２３の内部にオーガ等の掘削機（図示せず）を挿入して軌道２０の地表下の地盤を掘削しながらパイプ２３の後端を推進機２４で押圧して到達立坑２２に達するまで圧入する。このとき、掘削土砂はオーガスクリューによってパイプ２３の内部を通って後方から搬出される。

なお、函体構造物１０の上部スラブ１０ａの配設予定位置に圧入されるパイプ２３の上面には、当該パイプ２３の幅および全長に略等しい帯状鋼板よりなるＦＣ（フリクションカット）プレート２６を載置し、当該ＦＣプレート２６の先端部のみをパイプ２３の先端に溶接或いは螺子止め等により固定する。そして、パイプ２３を圧入した後は、パイプ２３との固定を解除して土留壁２５に固定する。

このような作業は、後述するようにパイプ２３を推進して函体構造物１０と置き換える際に、パイプ２３と地盤との間に発生する摩擦をＦＣプレート２６でなくすようにするためである。

このようにして発進立坑２１から到達立坑２２まで貫通するパイプ２３の圧入を終えてパイプ群を構築したならば、図３に示すように、発進立坑２１内に推進台２７を設置し、当該推進台２７の上に、刃口２８をパイプ群に向けて取り付けた函体構造物１０を載置する。また、到達立坑２２内には、函体構造物１０と置き換えられて除去されたパイプ２３を受ける受台２９を設置する。なお、刃口２８はパイプ２３が圧入されていない地盤を切削するもので、後方から押圧されることによって地盤内を圧入切削し、切削土砂が刃口２８の内部に取り込まれるように，前方が内側に傾斜している。

上述のように函体構造物１０を推進台２７の上に載置したならば、函体構造物１０の後端面と発進立坑２１の後端壁面との間に反力壁３１を設け、複数本の推進ジャッキ３０を設置する。

そして、図４に示すように、推進ジャッキ３０を作動させ、刃口２８により地山を掘削しながら函体構造物１０を推進させると、パイプ２３は到達立坑２２側に押し出される。これとともに、刃口２８によって函体構造物１０の両側壁側の地盤が切削され、その土砂が函体構造物１０内に取り込まれるので、この土砂を排除しながら推進ジャッキ３０によってさらに函体構造物１０を押圧する。

このとき、ＦＣプレート２６は土留壁２５に固定されているので、パイプ２３が到達立坑２２側に移動するにも拘わらず、表層部の土砂は移動しない。

なお、推進ジャッキ３０の最大推進ストロークでも函体構造物１０が地盤内に埋没しない場合には、最大推進ストロークまで使って函体構造物１０を推進させた後、一旦推進ジャッキ３０を取り外して反力壁３１側にストラット３２を設置する。そして、図示するように、あらためてストラット３２と函体構造物１０との間に推進ジャッキ３０を設置し、函体構造物１０の推進を再開する。

このようにして最初の函体構造物１０をＦＣプレート２６に沿って推進させ、内部土砂を切削しながら到達立坑２２側に先頭のパイプ２３を排出して函体構造物１０と置換したならば、図５に示すように、先に施工された函体構造物１０（先施工函体構造物１０−１）の後方に次に施工される函体構造物１０（次施工函体構造物１０−２）を設置する。

そして、先施工函体構造物１０−１の場合と同様にして次施工函体構造物１０−２を推進し、次のパイプ２３を到達立坑２２側に排出する。これを順次繰り返すことで函体構造物１０を縦列配置して地下道を構築する。

なお、上記説明においては、函体構造物１０を後端側から押圧する場合について述べたが、到達立坑側から鋼線を埋設して函体構造物１０を引っ張る等の方法を採用してもよく、要するに函体構造物１０を推進させればよい。

さて、縦列配置される函体構造物１０は、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線などの定着材で相互に定着されることにより、函体構造物１０同士のズレを防止している。この定着作業は、次施工函体構造物１０−２を設置する都度、先施工函体構造物１０−１との間で行われる。

ここで、本発明の実施の形態における函体構造物１０の定着について、図６〜図１１を用いて説明する。

まず、図６に示すように、先施工函体構造物１０−１の後方に次施工函体構造物１０−２を設置する（函体設置工程）。このとき、次施工函体構造物１０−２の先施工函体構造物１０−１との接続面に、例えばクロロプレン系水膨張性シール材などの緩衝材１１を予め貼着しておき、次施工函体構造物１０−２を設置したときに当該次施工函体構造物１０−２と先施工函体構造物１０−１との間に緩衝材１１が配置されるようにする（緩衝材配置工程）。

なお、緩衝材１１は、函体構造物同士が直接触れていると推進時等に毀損してしまうために、これを防止する目的で用いられる。また、上述した素材は緩衝材１１の一例に過ぎず、例えばベニヤ板など、他の素材のものを用いてもよい。さらに、函体構造物１０の破損をある程度許容するならば、あるいは函体構造物１０が破損しにくいものであれば、緩衝材１１は不要である。つまり、緩衝材配置工程は省略することができる。

ここで、本実施の形態の緩衝材配置工程は、緩衝材１１を予め次施工函体構造物１０−２に貼着しておくことによって函体設置工程と同時に実行されるが、先施工函体構造物１０−１の後方に次施工函体構造物１０−２を設置した後に、つまり函体設置工程の後に実行するようにしてもよい。但し、次に述べる定着材挿入工程を実行した後であると、定着材１２が妨げになって緩衝材１１を配置するのが困難になることから、定着材挿入工程に先立って実行するのがよい。

さて、函体設置工程および緩衝材配置工程を実行したならば、図７に示すように、次施工函体構造物１０−２を先施工函体構造物１０−１に定着させるための定着材１２を挿入する（定着材挿入工程）。本実施の形態の場合、函体構造物１０の四隅に定着材挿通孔１０ｆが形成されているので、これら４つの定着材挿通孔１０ｆに定着材１２を挿入する。

次に、図８に示すように、推進ジャッキ３０により推力Ｐ１を作用させ、次施工函体構造物１０−２を先施工函体構造物１０−１に圧接して緩衝材１１を圧縮して弾性変形させる（緩衝材圧縮工程）。そして、推進ジャッキ３０で緩衝材１１を圧縮したならば、当該緩衝材圧縮工程での推進ジャッキ３０による圧縮力を除去する（圧縮力除去工程）。

なお、緩衝材１１を用いない場合には、当然であるが、緩衝材圧縮工程および圧縮力除去工程は省略される。

さて、圧縮力除去工程が終了したならば、あるいは緩衝材１１を用いない場合には定着材挿入工程が終了したならば、図９に示すように、推進ジャッキ３０により推力Ｐ２を作用させ、次施工函体構造物１０−２を先施工函体構造物１０−１に圧接して所定の定着力を作用させる（定着力作用工程）。なお、推進ジャッキ３０により推力Ｐ２は、当該推進ジャッキ３０の荷重計により確認しながら行う。

そして、図１０に示すように、推力Ｐ２を作用させた状態で、定着材１２により次施工函体構造物１０−２を先施工函体構造物１０−１に定着させる（函体定着工程）。

前述のように、函体構造物１０には、推進方向に沿って定着材挿通孔１０ｆが貫通して形成され、当該定着材挿通孔１０ｆの途中には、函体構造物１０の内側に開口した切り欠き溝１０ｇが形成されている。そこで、函体定着工程では、先施工函体構造物１０−１の切り欠き溝１０ｇと次施工函体構造物１０−２の切り欠き溝１０ｇとから１本の定着材１２の端部をそれぞれ露出させてナット等を用いて締め付けて緊張することにより、次施工函体構造物１０−２が先施工函体構造物１０−１に定着される。

なお、推力Ｐ２および函体構造物１０の間の必要緊張力は、函体構造物１０の大きさや地下構造物の延長等によって区々で一義的に規定されるものではないが、一例を挙げると、函体構造物１０の断面が幅４．７ｍ、高さ３．４４ｍで、地下構造物の延長が６５ｍの場合、推力Ｐ２が１２，０００ｋＮ、必要緊張力が１０００ｋＮ（２００ｋＮ×４）である。また、他の一例を挙げると、函体構造物１０の断面が幅５．５６ｍ、高さ４．１５ｍで、地下構造物の延長が２３．５ｍの場合、推力Ｐ２が１０，０００ｋＮ、必要緊張力が１２４０ｋＮ（３１０ｋＮ×４）である。

このようにして次施工函体構造物１０−２を先施工函体構造物１０−１に定着したならば、図１１に示すように、推進ジャッキ３０により推力Ｐ２よりも大きな推力Ｐ３を作用させ、縦列配置された函体構造物１０を推進させる。

そして、図６〜図１１の工程を順次繰り返すことにより、一連の函体構造物１０の間は所定の緊張力で定着されることになる。

以上に示したように、本実施の形態における函体構造物１０の設置方法によれば、函体構造物１０を定着する定着材１２の定着作業を函体構造物１０を推進する一連の流れの中で行えるので、定着材１２を緊張するための独立した作業が不要になる。

また、函体構造物１０に挿入された全ての定着材１２を同一の力で均等に定着できるので、一旦定着が完了した定着材１２に弛みが発生しない。

さらに、緩衝材１１を用いた場合、予め緩衝材１１を圧縮して弾性変形させているので、函体推進時に緩衝材１１がさらに圧縮されて変形して定着材１２がゆるむことがなくなり、定着材１２に対して所定の緊張力を確保することができる。

そして、定着材１２を緊張ジャッキで緊張する作業が不要になることから、函体構造物１０の高所での作業が減って安全性が向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

以上の説明では、本発明による函体構造物の設置方法を、推進工法の一つであるＲ＆Ｃ工法に用いた場合が示されているが、Ｒ＆Ｃ工法以外にも、例えばＳＦＴ工法やＦＪ工法など、様々な推進工法に用いることができる。

１０ 函体構造物
１０−１ 先施工函体構造物
１０ｂ−２ 次施工函体構造物
１０ａ 上部スラブ
１０ｂ 下部スラブ
１０ｃ，ｄ 側板
１０ｅ 開口
１０ｆ 定着材挿通孔
１０ｇ 溝
１０ｈ グラウトホール
１１ 緩衝材
１２ 定着材
２０ 軌道
２１ 発進立坑
２２ 到達立坑
２３ パイプ
２４ 推進機
２５ 土留壁
２６ プレート
２７ 推進台
２８ 刃口
２９ 受台
３０ 推進ジャッキ
３１ 反力壁
３２ ストラット
Ｐ１ 推力
Ｐ２ 推力
Ｐ３ 推力

Claims (2)

1. 矩形断面を有する中空の函体構造物を推進ジャッキにより推進することで前記函体構造物を路線下に横断して構築する函体推進工法における函体構造物の設置方法であって、
   先に施工された前記函体構造物である先施工函体構造物の後方に次に施工される前記函体構造物である次施工函体構造物を設置する函体設置工程と、
   前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に定着させる定着材を挿入する定着材挿入工程と、
   前記推進ジャッキの荷重計を確認しながら当該推進ジャッキにより所定の推力を作用させて前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に圧接し、前記推進ジャッキを用いて前記次施工函体構造物と前記先施工函体構造物との間に所定の定着力を作用させる定着力作用工程と、
   前記推進ジャッキにより前記所定の推力を作用させた状態で前記定着材を緊張することで、前記定着材により前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に定着させる函体定着工程と、
   前記定着力作用工程における前記所定の推力よりも大きな推力を前記推進ジャッキにより作用させて前記次施工函体構造物および前記先施工函体構造物を含む前記函体構造物を推進させる函体推進工程と、
   を有することを特徴とする函体構造物の設置方法。
2. 前記定着材挿入工程に先立って、前記先施工函体構造物と前記次施工函体構造物との間に緩衝材を配置する緩衝材配置工程を有し、
   前記定着力作用工程に先立って、前記推進ジャッキにより前記次施工函体構造物を前記先施工函体構造物に圧接して前記緩衝材を圧縮する緩衝材圧縮工程、および前記緩衝材圧縮工程での前記推進ジャッキによる圧縮力を除去する圧縮力除去工程を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の函体構造物の設置方法。

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