JP6139613B2 - 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３８８７３８３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１９に示すように鉄道などの上部交通（図示は省略した）の脇に土留鋼矢板２を打設して、発進坑３と到達坑４を築造し、前記発進坑３内に推進機５を設置してこれでルーフ用筒体である箱形ルーフ６を到達坑４に向けて圧入させる。箱形ルーフ６の上面には従来と同様にフリクションカッタープレート７を取り付けて、箱形ルーフ６とともに押し出す。

この場合、箱形ルーフ６は推進させようとするコンクリート函体９の外形に対応するように四角形状に配置し、箱形ルーフ６で囲まれた切羽部には土留部材１９を配設する。

図中１７は腹起こし材、発進坑３側の土留鋼矢板２と到達坑４側の土留鋼矢板２を結合するタイロット材１８で固定する。２０は発進台を示す。

次に第２工程の図２０に示すようにコンクリート函体９を発進坑３に設置し、コンクリート函体９の後方の反力壁８との間に推進設備として元押しジャッキ１０、ストラット１６を配設する。

そして、止め部材１４でフリクションカッタープレート７を発進坑３側に固定する。このフリクションカッタープレート７により箱形ルーフ６およびコンクリート函体９と周辺土砂との縁切りを行う。

次に先行して押出した箱形ルーフ６の後端にコンクリート函体９の先端を接合し、または当接させて、第３工程として図２１に示すように元押しジャッキ１０を伸長してコンクリート函体９を前方に押し出す。

コンクリート函体９の押し出しと同時に箱形ルーフ６も押出し、さらに切羽部の掘削は行わず、箱形ルーフ６を押し出すときに同時に箱形ルーフ６で囲まれた部分に配設した土留部材１９を押し出すことによりその前方の土砂も同時に押し出す。この場合、前記のようにフリクションカッタープレート７により箱形ルーフ６およびコンクリート函体９と周辺土砂との縁切りがなされているから、箱形ルーフ６およびコンクリート函体９はスムーズに推進する。

このようにして第４工程として図２２に示すように箱形ルーフ６とこの箱形ルーフ６に囲まれて同時に押出された土砂が到達坑４に到達したならば、到達坑４で箱形ルーフ６を撤去すると同時に、土砂を掘削して排土する。

そして、さらにコンクリート函体９の先端が到達坑４に達するまで推進してコンクリート函体９の全長の推進が完了する。

前記従来のＳＦＴ工法では、箱形ルーフ６で閉合した横断部地山を一体化して押し抜き、本設であるコンクリート函体９と置換するもので、箱形ルーフとその内部の地山をコンクリート函体９とともに押し出すので、その推進のための力はかなりのものとなる。

特に施工の大断面・長延長化があるとこれにともない推進・けん引設備も大規模となり、工事費の増大あるいは状況によってはＳＦＴ工法では施工不能となるケースがあった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、箱形ルーフを圧入後、コンクリート函体を推進させるのに、函体の推進とともに箱形ルーフで囲われた内部の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（ＳＦＴ工法）に改良を加え、箱形ルーフとその内部の地山を分割することで押し出し易くして、その結果、その結果、反力体設備を小型にでき、施工の大断面・長延長化にも対応できる地下構造物の施工法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、推進しようとする矩形のコンクリート函体の外形に対応するように矩形に箱形ルーフを組み配置して、発進坑から地中に圧入した後、前記箱形ルーフ後端部に函体の先端部を配置して函体の推進とともに組み配置した箱形ルーフ内部の地山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、箱形ルーフの配置は矩形のコンクリート函体の外形に対応するように矩形に行う他に中を仕切るように縦方向に２列を並べて仕切り配置して地山を小さな矩形に分割し、この分割された地山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１記載の本発明によれば、箱形ルーフと一緒に押し出す地山は小さな矩形に分割されたものであり、その分箱形ルーフでの拘束が有効に働き、押し出し易いものとなる。

請求項２記載の本発明は、箱形ルーフ後端部と函体の先端部とに鋼材を組んだ押角を設置し、中押しジャッキをこの押角間に配置することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、コンクリート函体の推進とは別に組み配置した箱形ルーフおよび内部の土砂の押し出しを中押しジャッキで行うことで、コンクリート函体の推進をもって行うことを低減でき、その分反力設備を小型にできる。

また、押角を設置することで、中押しジャッキをこの押角に沿って間隔をもって配置でき、少ない数の中押しジャッキでもその推進力を組み配置した箱形ルーフに偏ることなく均等に伝え、スムーズに箱形ルーフおよび内部の土砂の押し出しを行うことができる。

請求項３記載の本発明は、押角は箱形ルーフの配置に合わせて小さな矩形に分割し、箱形ルーフの押し出しは、分割された地山毎に行うことを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、地山は分割して、押し出すものであり、より、中押しジャッキによる推進設備もさらに小型にできる。

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のに、函体の推進とともに箱形ルーフで囲われた内部の土砂を箱形ルーフと一緒に押しだす地下構造物の施工法（ＳＦＴ工法）に改良を加え、箱形ルーフとその内部の地山を分割することで押し出し易くして、その結果、その結果、反力体設備を小型にでき、施工の大断面・長延長化にも対応できるものである。

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９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縦断側面図、図１０〜図１８は同上縦断正面図で、前記従来例を示す図１９〜図２２と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

第１工程として図１、図１０に示すように鉄道などの上部交通（図示は省略した）の脇に土留鋼矢板２を打設して、発進坑３と到達坑４を築造し、図２、図１１に示すように前記発進坑３内に推進機を設置してこれで略正方形断面の箱形筒体である箱形ルーフ６を到達坑４に向けて圧入させる。箱形ルーフ６の上面には従来と同様にフリクションカッタープレート７を取り付けて、箱形ルーフ６とともに押し出す。

箱形ルーフ６は図２３に示すように、略正方形断面の箱形筒体であり、鉤状の継手６ａ，６ｂを側部長手方向に連続して形成し、また、一面に平板からなるフリクションカッタープレート７を取り付けている。箱形ルーフ６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６ａ，６ｂを介して縦横方向に連続しながら並列させ組み配置する。

箱形ルーフ６の配置は図１１に示すように推進させようとするコンクリート函体９の外形に対応するように矩形配置αに行う他に、かかる矩形配置αの中を縦に仕切るように仕切配置βを行って地山２５を小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に分割するようにした。

箱形ルーフ６は図２４に示すように、略正方形断面の箱形筒体であり、平板状の継手６ａ，６ｂを長手方向に連続して形成し、また、平板からなるフリクションカッタープレート７を取り付けている。箱形ルーフ６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、さらに平板状の継手６ａ，６ｂを重合わせて縦横方向に連続しながら並列させる。

前記仕切配置βを行う箱形ルーフ６は縦方向に２列を並べるが、これらについてはフリクションカッタープレート７の取付は不要である。

また、縦方向に２列を並べる場合において隣り合う配列同士の箱形ルーフ６は継手６ａ，６ｂによる接合は不要である。

箱形ルーフ６で囲まれた切羽部には土留部材１９を配設し、この分割された地山２５を箱形ルーフ６と一緒に押し出す。

この土留部材１９は土留鋼矢板２は鏡開きして箱形ルーフ６で囲まれた内方の鋼矢板を利用することができる。図中１７は腹起こし材、２０は発進台、２１は到達台を示し、腹起こし材１７で土留部材１９を固定すればタイロット材で固定は必須ではない。

次に第３工程の図３に示すようにコンクリート函体９を発進坑３に設置し、コンクリート函体９の後方の反力壁８との間に推進設備として元押しジャッキ１０、ストラット１６を配設する。

そして、止め部材（図示せず）でフリクションカッタープレート７を発進坑３側に固定する。このフリクションカッタープレート７により箱形ルーフ６およびコンクリート函体９と周辺土砂との縁切りを行う。

次に先行して押出した箱形ルーフ６の後端部とコンクリート函体９の先端部とに鋼材を枠組んだ押角２２をそれぞれ設置し、この押角２２、２２間に中押しジャッキ２３を適宜間隔で配置する。

また、押角２２、２２の外周は鋼板によるカラー２４で囲繞する。

図４に示すようにコンクリート函体９を反力体として、中押しジャッキ２３を伸長して押角２２と組み配置した箱形ルーフ６を押し出す。

箱形ルーフ６を押し出すときに同時に箱形ルーフ６で囲まれた部分の地山２５（小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に分割された）も同時に押し出す。この場合、前記のようにフリクションカッタープレート７により箱形ルーフ６と周辺土砂との縁切りがなされているから、組み配置した箱形ルーフ６はスムーズに推進する。

次に図５に示すように伸長した中押しジャッキ２３をフリーとし、元押しジャッキ１０を伸長してコンクリート函体９と押角２２を前方に押し出す。

このようにして組み配置した箱形ルーフ６および地山２５の押し出しとコンクリート函体９の押し出しを交互に繰り返して、図７に示すように箱形ルーフ６とこの箱形ルーフ６に囲まれて同時に押出された地山２５が到達坑４に到達したならば、到達坑４で箱形ルーフ６を撤去すると同時に、地山２５を掘削して排土する。

なお、コンクリート函体９が地中を推進する時もその外周はフリクションカッタープレート７により箱形ルーフ６と周辺土砂との縁切りがなされているからスムーズに推進する。

そして、さらにコンクリート函体９の先端が到達坑４に達するまで推進してコンクリート函体９の全長の推進が完了する。

以上の実施形態は組み配置した箱形ルーフ６および内部の土砂２４の中押しジャッキ２３での押し出しはコンクリート函体９の推進とは個別に行うこととしたが、組み配置した箱形ルーフ６および内部の地山２５の中押しジャッキ２３での押し出しは、コンクリート函体９の推進と同時に行うようにしてもよい。

この場合、箱形ルーフ６および内部の地山２５の押し出しは中押しジャッキ２３と元押しジャッキ１０の両方で行うことになる。

また、コンクリート函体９の推進は元押しジャッキ１０での押し出しとしたが、到達坑側に設置した牽引設備で発進坑側から到達坑側に向けてコンクリート函体９を引っ張る牽引方式もある。

この牽引方式は、到達坑４側に地山による反力体を設け、この反力体の前方をさらに掘削して立坑を築造し、この立坑内に反力杭として反力壁を設ける。

そして、発進坑３の発進台２０にセットしたコンクリート函体９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。

このようにして牽引ジャッキを作動して牽引ケーブルでコンクリート函体９を発進坑３から到達坑４に向けて牽引する。

前記実施形態は箱形ルーフ６を押し出すときに同時に箱形ルーフ６で囲まれた部分の地山２５（小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に分割された）も同時に押し出す場合について、説明したがこれら小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を一緒に押し出さずに分割推進させることも可能である。

その場合、前記押角２２も大きな枠組みではなく、前記地山２５の各小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に対応した小さな枠組みを並べたものとする。

押角２２、２２間に配置する中押しジャッキ２３も各押角２２、２２を個別に押せるように数および位置を決定する。

このようにしてコンクリート函体９を反力体として、中押しジャッキ２３を伸長して押角２２と組み配置した箱形ルーフ６を個別に順次押し出す。

箱形ルーフ６を押し出すときに同時に箱形ルーフ６で囲まれた部分の地山２５（小さな矩形（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に分割された）も順次に押し出す。

本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第１工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第２工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第３工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第４工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第５工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第６工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第７工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第８工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第９工程の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第１工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第２工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第３工程の縦断正面図で、図３のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第４工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第５工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第６工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第７工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第８工程の縦断正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す第９工程の縦断正面図である。 従来の地下構造物の施工法の第１工程を示す縦断側面図である。 従来の地下構造物の施工法の第２工程を示す縦断側面図である。 従来の地下構造物の施工法の第３工程を示す縦断側面図である。 従来の地下構造物の施工法の第３工程を示す縦断側面図である。 箱形ルーフの正面図である。 本発明で使用する箱形ルーフの正面図である。

１ 上部交通 ２ 土留鋼矢板
３ 発進坑 ４ 到達坑
５ 推進機 ６ 箱形ルーフ
６ａ，６ｂ 鉤状の継手 ７ フリクションカッタープレート
８ 反力壁 ９ コンクリート函体
１０ 元押しジャッキ １１ 刃口
１２ 小ジャッキ １３ 支持材
１４ 止め部材 １５ 受台
１６ ストラット １７ 腹起こし材
１８ タイロット材 １９ 土留部材
２０ 発進台 ２１ 到達台
２２ 押角 ２３ 中押しジャッキ
２４ カラー ２５ 地山

Claims (3)

1. 推進しようとする矩形のコンクリート函体の外形に対応するように矩形に箱形ルーフを組み配置して、発進坑から地中に圧入した後、前記箱形ルーフ後端部に函体の先端部を配置して函体の推進とともに組み配置した箱形ルーフ内部の地山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、箱形ルーフの配置は矩形のコンクリート函体の外形に対応するように矩形に行う他に中を仕切るように縦方向に２列を並べて仕切り配置して地山を小さな矩形に分割し、この分割された地山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. 箱形ルーフ後端部と函体の先端部とに鋼材を組んだ押角を設置し、中押しジャッキをこの押角間に配置する請求項１記載の地下構造物の施工法。
3. 押角は箱形ルーフの配置に合わせて小さな矩形に分割し、箱形ルーフの押し出しは、分割された地山毎に行う請求項１または請求項２に記載の地下構造物の施工法。

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