JP6266411B2 - 地盤掘進方法 - Google Patents

Description

本発明は、道路、鉄道軌道等の既設構造物の下方地盤を横断して、地盤を掘進する地盤掘進方法に関する。

道路や鉄道軌道等の既設構造物の下方地盤を横断して、トンネル等の地下構造物を構築することがある。そして、都市部等においては、地下構造物を既設構造物直下の非常に浅い所を横断して構築せざるを得ない場合がある。この地下構造物の構築予定領域の地盤を掘進する際には、道路等の既設構造物を供用しながらの工事となるため、既設構造物の下方地盤の沈下に対して最大限の抑制が求められる。また、道路等の供用されている範囲の地表面等からの工事は許されない場合が多い。
このような制約下において、トンネル等の地下構造物の構築予定領域の地盤を掘進する工法としては、例えば、パイプルーフ工法を用いた掘進方法が知られている。この掘進方法は、いわゆる低土被りとなる地下構造物の構築予定領域の掘進に先立って、この構築予定領域の上方を覆うように、複数の円形パイプを配列させて既設構造物の下方地盤を支保した後、構築予定領域（パイプルーフ下）の地盤を掘進する方法である。これにより、掘進による地盤沈下を抑制している。

この種の地盤掘進方法としては、例えば、特許文献１に開示された地盤掘進方法が知られている。特許文献１に記載された地盤掘進方法では、円形パイプの配列位置の精度を高めるため、削孔ビットを先端に取り付けた推進管の推進方向を修正しつつ地盤を掘削可能に構成されたロックマンと呼ばれる特殊な掘削機械により、円形パイプ挿通用の複数の貫通孔を形成している。

特開平１１−１５２９８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された掘進方法では、円形パイプ挿通用の貫通孔を特殊な掘削機械により形成しており、その掘削機械が大きく、施工準備に手間が掛るため、施工コストが高くなる。
また、円形パイプの中にオーガースクリューを入れ、オーガースクリューで地盤を掘進しつつ、パイプを推進させるオーガ掘削鋼管推進工法を用いて、円形パイプを配列させることも一般的に行われているが、この場合でも掘削機械が大きく、施工準備等に手間が掛るため、施工コストが高くなる。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、地下構造物を既設構造物の下の非常に浅い所に構築せざるを得ない場合であっても、安価な施工コストで、地下構造物の構築予定領域の掘進による地盤沈下を抑制することが可能な地盤掘進方法を提供することを目的とする。

上記課題に対して、本発明に係る地盤掘進方法は、その一態様として、既設構造物の下方地盤を横断する地下構造物の構築予定領域の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板を配列させた後、該構築予定領域の地盤を掘進する地盤掘進方法であって、前記構築予定領域の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーを挿通可能な小径孔を少なくとも一対形成し、前記ワイヤーソーを前記各小径孔に順次挿通させることにより、該ワイヤーソーを前記各小径孔間の地盤の周囲に巻回させ、前記ワイヤーソーを旋回させて形成される溝孔に、前記支保板を挿入して配列させた後、前記構築予定領域を掘進しつつ前記支保板を支持する、構成とした。

本発明に係る地盤掘進方法の上記一態様によると、既設構造物の下方地盤を横断する地下構造物の構築予定領域の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通する小径孔を少なくとも一対形成し、ワイヤーソーを、これら各小径孔に順次挿通させて、各小径孔間の地盤の周囲に巻回させ、支保板をこのワイヤーソーを旋回させて形成される溝孔に挿入して配列させることができる。これにより、単に、ワイヤーソーを挿通可能な小径孔を形成し、この小径孔にワイヤーソーを挿通させて小径孔３，３間の地盤を切削させるだけで、支保板挿入用の溝孔を形成することができるため、安価に支保板挿入用の溝孔を形成することができる。
そして、地下構造物を既設構造物の下の非常に浅い所に構築せざるを得ない場合であっても、地下構造物の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板を配列した後、構築予定領域を掘進しつつ、例えば、地下構造物の函体を推進させて函体外周面により、支保板を支持することで、地下構造物の構築予定領域の掘進による地盤沈下を抑制することができる。

本発明によれば、このようにして、地下構造物を既設構造物の下の非常に浅い所に構築せざるを得ない場合であっても、安価な施工コストで、地下構造物の構築予定領域の掘進による地盤沈下を抑制することが可能な地盤掘進方法を提供することができる。

本発明の一実施形態における地盤掘進方法を説明するための概念図であり、トンネル構築後の断面図を示している。 図１に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。 本実施形態における地盤掘進方法の施工手順を説明するための概念図であり、作業空間形成工程及び小径孔形成工程を示す図である。 図３に示すＢ方向から見た図である。 図３に続く管状函体載置工程を示す図である。 図５に示すＣ方向から見た管状函体正面図である。 図６に続くワイヤーソー切断装置の設置工程を示す図である。 図５に示すＤ方向から見た管状函体正面図であり、ワイヤーソー切断装置の設置工程を示す別の図である。 図７及び図８に示すＥ方向から見た図であり、図７及び図８に続くワイヤーソー巻回工程を示す図である。 図９に続く溝孔形成工程を示す図である。 図１０に示すＦ方向から見た図である。 図１０に続く支保板挿入工程を示す図である。 図１２に続いて溝孔工程及び支保板挿入工程を繰り返し、管状函体の上側面の上端側で溝孔を形成した後の状態を示す図である。 管状函体の一方の外側面用の支保板の挿入が完了し、ワイヤーソー切断装置を撤去した後の状態を示す図である。 図１４に続いて、管状函体の上端面及び他方の外側面用の支保板の挿入が完了した後の状態を示す図である。 図１５に続いて、両側の管状函体の内側からトンネルの構築予定領域をそれぞれ掘削している状態を示す図である。 図１６に続いて、さらに、構築予定領域を掘削しつつ管状函体を推進させた状態を示す図である。 図１７に続いて、各管状函体の引き込みが完了した状態を示す図である。 本実施形態における地盤掘進方法の変形例を説明するための概念図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る地盤掘進方法の一実施形態について、説明する。

図１は、本発明の一実施形態における地盤掘進方法を説明するための概念図であり、本実施形態の地盤掘進方法を用いて地盤を掘削し、道路Ｒ直下にトンネルＴを構築した後の断面図を示す。図２は、図１に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。図１及び図２に、道路Ｒ、トンネルＴ、地表面、後述する下方地盤Ｇ１及び構築予定領域Ｇ２の範囲及び位置関係をそれぞれ示す。

図１及び図２において、トンネルＴは、地表面の道路Ｒの下方地盤Ｇ１を横断し、道路Ｒの直下において、いわゆる低土被りの状態で構築されている。本実施形態において、道路Ｒは、道路幅Ｇ３で地表面に舗装され一方向に延設されており、この道路ＲとトンネルＴとが略直交して立体交差（つまり、道路延設方向とトンネルＴの横断方向とが略直交）している。このトンネルＴの構築工事において、トンネルＴの構築予定領域Ｇ２の地盤を掘進する際には、道路Ｒを供用しながらの工事となる。したがって、道路Ｒの下方地盤Ｇ１の沈下に対して最大限の抑制が求められる。

本実施形態におけるトンネルＴは函体１からなり、函体１は予め管状に形成された複数の管状函体１ａからなる。函体１は、横断方向において所定個数に分割されている。トンネルＴは、各管状函体１ａが接続されて構成される。
なお、図１では、管状函体１ａは、トンネルＴのうち道路Ｒ直下を横断する部分についてのみ示したが、実際には、図中２点鎖線でその外縁を示すように、この横断箇所以外の箇所にも延設されている。
トンネルＴのうち横断箇所の管状函体１ａを構築する部分についての掘進工事に、本実施形態に係る地盤掘進方法を適用するものとして、以下説明する。この横断箇所以外の箇所、つまり、上方に道路Ｒ等の既存構造物がない部分については、例えば、横断箇所の管状函体１ａの構築工事とは別に、単に、地表面から地盤を掘削する等して管状函体１ａを埋設して構築すればよい。

前記管状函体１ａは、断面矩形状に現地または工場等で予め形成されてなるものであり、例えば、鉄筋コンクリート製である。なお、管状函体１ａは、鉄筋コンクリート製に限らず、鋼製、プレキャストコンクリート製等適宜材質で形成することができる。

本実施形態における地盤掘進方法は、道路Ｒの下方地盤Ｇ１を横断するトンネルＴの構築予定領域Ｇ２の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板２を配列させた後、構築予定領域Ｇ２の地盤を掘進する施工方法であり、後述するワイヤーソー切断装置１０を用いて支保板挿入用の溝孔４（後述の図１０及び図１１参照）を形成する工程を含んで構成される。
本実施形態において、道路Ｒが本発明に係る「既設構造物」に相当し、トンネルＴが本発明に係る「地下構造物」に相当する。

前記支保板２は、例えば、断面角形（例えば、厚みｔ５０ｍｍ×幅ｗ３００ｍｍ程度）で所定長さＬを有して形成される鋼製の角パイプである。支保板２の断面寸法及び材質は、支保板２に要求される強度に応じて適宜決定され得る。支保板２の長さＬは、例えば、図１に示すように、道路Ｒ直下の２つの管状函体１ａを接続したときの横断方向の長さより所定長（例えば２ｍ程度）だけ長く形成される。また、支保板２は、複数の小鋼管を組み合わせて用いてもよい。例えば、厚みｔ５０ｍｍ×幅ｗ５０ｍｍの鋼管、厚みｔ５０ｍｍ×幅ｗ１００ｍｍの角型鋼管等を組合せて、全体として厚みｔ５０ｍｍ×幅ｗ３００ｍｍの支保板２となるようにしてもよい。なお、支保板挿入用の溝孔４については、後に詳述する。

本実施形態におけるワイヤーソー切断装置１０は、その本体１１と、ワイヤーソーＷとを備えて構成される。
前記本体１１は、ワイヤーソーを旋回させるものであり、後述する図７〜図９に示すように、管状函体１ａの外周面に固定される。本体１１は、第１ユニット１２と第２ユニット１３との２つのユニットに分割されている。
第１ユニット１２は、後述するように構築予定領域Ｇ２の横断方向一端側に位置するように形成される作業空間Ｓ１（後述する図５において左側）に載置される管状函体１ａ（以下、「第１管状函体１ａ１」という）の外周面に固定される。第２ユニット１３は、同様に構築予定領域Ｇ２の横断方向他端側に位置するように形成される作業空間Ｓ２（図５において右側）に載置される管状函体１ａ（以下、「第２管状函体１ａ２」という）の外周面に固定される。なお、第１管状函体１ａ１と第２管状函体１ａ２は同一形状のものであるが、便宜上区別して説明する。

前記第１ユニット１２は、図７及び図９に示すように、例えば、取付基台１２ａ，１２ａと、支持柱１２ｂ，１２ｂと、補助基台１２ｃと、ベース１２ｄと、上側ガイドプーリー１２ｅと、下側ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４とを含んで構成される。

前記取付基台１２ａ，１２ａは、第１管状函体１ａ１の外周面にそれぞれ取り付けられる。前記支持柱１２ｂ，１２ｂは、その一端が取付基台１２ａ，１２ａにそれぞれ固定され、他端がベース１２ｄの外縁部（構築予定領域Ｇ２とは反対側の外縁部）にそれぞれ固定される。前記補助基台１２ｃは、作業空間Ｓ１と道路Ｒの下方地盤Ｇ１との境界部分に形成される図示省略した遮水壁に取り付けられると共に、ベース１２ｄの外側面（第１管状函体１ａ１とは反対側面）に取り付けられるものである。
前記ベース１２ｄは、各プーリー１２ｅ，１２ｆ１〜１２ｆ４の取付けベースとなるものであり、図７に示すように、第１管状函体１ａ１の外周面と所定距離ｄだけ離間して対向配置される。ベース１２ｄは、その内側面と第１管状函体１ａ１の外周面との間の離間距離ｄが支保板２の厚みｔより大きくなるように、取付け基台１２ａ，１２ａ、支持柱１２ｂ，１２ｂを介して第１管状函体１ａ１の外周面に固定されている。これにより、第１ユニット１２を第１管状函体１ａ１の外周面に固定した状態で、後述するように支保板２をベース１２ｄと第１管状函体１ａ１の外周面との隙間を介して、溝孔４に挿入することができる。

前記上側ガイドプーリー１２ｅは、ベース１２ｄに回転自在に取付けられる。
前記下側ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４は、それぞれ補助ベース１２ｇに回転自在に取付けられている。この補助ベース１２ｇは、ベース１２ｄに対して、図９に破線矢印で示す高さ方向（横断方向と直交する方向）に摺動可能にベース１２ｄの内側面側に取り付けられており、図示省略のモータによって高さ方向にスライド移動可能に構成されている。これにより、下側ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４が一体となってスライド移動可能に構成されている。

前記第２ユニット１３は、図８及び図９に示すように、例えば、取付基台１３ａ，１３ａと、支持柱１３ｂ，１３ｂと、補助基台１３ｃと、ベース１３ｄと、上側ガイドプーリー１３ｅ１（図９参照、図８では、取付基第１３ａの後ろに隠れて見えない）と、駆動用プーリー１３ｅ２と、下側ガイドプーリー１３ｅ３とを含んで構成される。

前記取付基台１３ａ，１３ａは、第２管状函体１ａ２の外周面にそれぞれ取り付けられる。前記支持柱１３ｂ，１３ｂは、その一端が取付基台１３ａ，１３ａにそれぞれ固定され、他端がベース１３ｄの外縁部（構築予定領域Ｇ２とは反対側の外縁部）にそれぞれ固定される。前記補助基台１３ｃは、作業空間Ｓ２と下方地盤Ｇ１との境界部分に形成される図示省略した遮水壁に取り付けられると共に、ベース１３ｄの外側面（第２管状函体１ａ２とは反対側面）を固定するものである。
前記ベース１３ｄは、各プーリー１３ｅ１〜１３ｅ３の取付けベースとなるものであり、図８に示すように、第２管状函体１ａ２の外周面と所定距離ｄだけ離間して対向配置される。ベース１３ｄは、その内側面と第２管状函体１ａ２の外周面との間の離間距離ｄが支保板２の厚みｔより大きくなるように、取付け基台１３ａ，１３ａ、支持柱１３ｂ，１３ｂを介して第２管状函体１ａ２の外周面に固定されている。これにより、第２ユニット１３を第２管状函体１ａ２の外周面に固定した状態で、支保板２をベース１３ｄと第２管状函体１ａ２の外周面との隙間を介して、溝孔４に挿入することができる。

前記上側ガイドプーリー１３ｅ１は、第１ユニット１３の上側ガイドプーリー１２ｅと対応した高さで、ベース１３ｄに回転自在に取付けられている。
前記駆動用プーリー１３ｅ２は、図９に示すように、横断方向に延設されるロッド１３ｆ１に摺動可能に取付けられると共に、図示省略の油圧モータによって回転駆動力が付与され得る。ロッド１３ｆ１は、その一端部がロッド支持部１３ｆ２を介してベース１３ｄの内側面に固定されている。例えば、駆動用プーリー１３ｅ２は、図示省略の油圧モータによって、後述する図１０に破線矢印で示すように、ロッド１３ｆ１に沿って横断方向にスライド移動可能に構成されている。

前記下側ガイドプーリー１３ｅ３は、補助ベース１３ｆに回転自在に取付けられている。この補助ベース１３ｇは、図９に示すように、ベース１３ｄに対して高さ方向に摺動可能にベース１２ｄの内側面側に取り付けられており、図示省略のモータによって、第１ユニット１２の補助ベース１２ｇと同期して、図９に破線矢印で示す高さ方向にスライド移動可能に構成されている。これにより、各ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４及び下側ガイドプーリー１３ｅ３が一体となって高さ方向にスライド移動可能に構成されている。
また、各ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４及び下側ガイドプーリー１３ｅ３のスライド移動は、駆動用プーリー１３ｅ２のスライド移動と同期し、ワイヤーソーＷの張力が略一定になるように制御されている。

前記ワイヤーソーＷは、例えば、ダイヤモンド砥粒層を有するビーズとコイルスプリング等とをワイヤーロープに交互に嵌め込み、ワイヤーロープの端部同士をジョイントスリーブ等で接続して無端状に形成される。ワイヤーソーＷは、各プーリー１２ｅ，１２ｆ１〜１２ｆ４、１３ｅ１〜１３ｅ３に巻き掛けられる。
ここで、ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４は、補助ベース１２ｇへの取付位置を適宜変更可能に構成されている。これにより、ワイヤーヤーソーＷの張力の調節を行うことも可能である。また、ガイドプーリー１２ｆ１〜１２ｆ４のうちワイヤーソーＷが巻き掛けられるプーリーの個数を適宜変更することで、ワイヤーソーＷの張力の調節を行うことも可能である。ワイヤーソーＷの直径は、挿入する支保板２の厚みｔに応じて決定される。例えば、支保板２の厚みｔが５０ｍｍである場合、ワイヤーソーＷは５０ｍｍより若干大きい直径で形成される。

次に、本実施形態における地盤掘進方法を、図３〜図１８を参照して説明する。
図３及び図４は、作業空間形成工程及び小径孔ボーリング工程、図５及び図６は、各管状函体１ａ１，１ａ２の載置工程、図７及び図８は、ワイヤーソー切断装置１０の設置工程、図９は、ワイヤーソーＷの巻回工程、図１０〜図１５は、溝孔形成工程及び支保板挿入工程、図１６〜図１８は、構築予定領域Ｇ２の掘進工程をそれぞれ示す。

本実施形態における地盤掘進方法は、道路Ｒの下方地盤Ｇ１を横断するトンネルＴの構築予定領域Ｇ２の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板２を配列させた後、この構築予定領域Ｇ２の地盤を掘進する地盤掘進方法であって、構築予定領域Ｇ２の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーＷを挿通可能な小径孔３を少なくとも一対形成し、ワイヤーソーＷを各小径孔３に順次挿通させることにより、ワイヤーソーＷを各小径孔３，３間の地盤の周囲に巻回させ、ワイヤーソーＷを旋回走行させて形成される溝孔４に、支保板２を挿入して配列させた後、構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ支保板２を支持する構成であり、具体的には、以下に詳述する、「作業空間形成工程」、「小径孔ボーリング工程」、「管状函体載置工程」、「ワイヤーソー切断装置の設置工程」、「ワイヤーソーの巻回工程」、「溝孔形成工程」、「支保板挿入工程」及び「構築予定領域の掘進工程」を含んで構成される。
なお、本実施形態においては、支保板２が管状函体１ａ（１ａ１，１ａ２）の外周面の上側面及び両側面に沿って、管状函体１ａの上部をコ字状に覆うように配列（図２参照）する場合で説明する。本実施形態においては、支保板２は、管状函体１ａの上側面に８本、外側面に５本ずつ配列させる場合で説明するが、支保板２の配列本数はこれに限らず、適宜決定することができる。

まず、図３に示すように、構築予定領域Ｇ２の横断方向両側に位置する作業空間Ｓ１，Ｓ２を形成する。例えば、道路Ｒを挟んで幅方向両側の地表面から下方に向かって、トンネルＴの構築予定領域Ｇ２の底面まで、それぞれ立坑を形成して各作業空間Ｓ１，Ｓ２を形成する。この工程が、「作業空間形成工程」である。
なお、図示省略したが、作業空間形成工程の前に、作業空間Ｓ１，Ｓ２と道路Ｒの下方地盤Ｇ１との境界部分に、所定深さまで、例えば遮水壁等の土留壁を形成し、作業空間Ｓ１，Ｓ２形成後の下方地盤Ｇ１の土留めを行っている。

次に、図３及び図３に示すＢ方向から見た図である図４に示すように、構築予定領域Ｇ２の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーＷを挿通可能な小径孔３を少なくとも一対形成する。本実施形態においては、支保板２を管状函体１ａの外周面のうち、上側面（頂部）と両側面に沿って配列させる構成であるため、一対の小径孔３，３をこの上側面及び両側面にそれぞれ対応させて形成する。この工程が、「小径孔ボーリング工程」である。
具体的には、管状函体１ａの上側面用の一対の小径孔３，３は、管状函体１ａの構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面のうちの垂直面（図４において上下方向の面）及び上側の水平面（図４において左右方向の面）と接し、且つ、この水平面の上側に位置するように、構築予定領域Ｇ２の横断方向（図３参照）に沿ってそれぞれ削孔される。また、管状函体１ａの両側面用の一対の小径孔３，３は、上側については上側面用の小径孔３がそれぞれ兼用され、下側については構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面のうちの垂直面及び下側の水平面（つまり、作業空間Ｓ１，Ｓ２の底面）と接し、且つ、この水平面の上側に位置するように、構築予定領域Ｇ２の横断方向（図３参照）に沿ってそれぞれ削孔される。
各小径孔３は、例えば、ワイヤーソーＷを挿通可能な直径（つまり、ワイヤーソーＷの直径より若干大きい直径）で形成される。小径孔３は、例えば、一般的な水平コアボーリングにより、作業空間Ｓ１，Ｓ２のいずれか一方の作業空間側から、図示省略した遮水壁を貫通して削孔される。

そして、本実施形態においては、図５及び図５に示すＣ方向から見た管状函体正面図である図６に示すように、クレーン等により、第１管状函体１ａ１を作業空間Ｓ１内に載置し、第２管状函体１ａ２を作業空間Ｓ２内に載置する。また、各管状函体１ａ１，１ａ２は、その外周面と構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面とが面一になるように位置調整され載置される。この工程が、「管状函体載置工程」である。

次に、本実施形態においては、図７及び図５に示すＤ方向から見た管状函体正面図である図８に示すように、ワイヤーソーＷを旋回走行させるワイヤーソー切断装置１０の本体１１（第１ユニット１２，第２ユニット１３）を管状函体１（第１管状函体１ａ１，第２管状函体１ａ２）の外周面に固定する。この工程が、「ワイヤーソー切断装置の設置工程」である。
具体的には、図７に示すように、第１ユニット１２を、その取付け基台１２ａ，１２ａ、支持柱１２ｂ，１２ｂを介して第１管状函体１ａ１の外側面に固定すると共に、補助基台１２ｃを介して遮水壁に固定する。より具体的には、まず、各プーリー１２ｅ，１２ｆ１〜１２ｆ４が取付けられたベース１２ｄを、その内側面と第１管状函体１ａ１の一方の外側面（図７において右外側面）との間の離間距離ｄが支保板２の厚みｔより大きくなるように、第１管状函体１ａ１の一方の外側面に固定する。
そして、図８に示すように、第２ユニット１３を、その取付け基台１３ａ，１３ａ、支持柱１３ｂ，１３ｂを介して第２管状函体１ａ２の外側面に固定すると共に、補助基台１３ｃを介して遮水壁に固定する。より具体的には、各プーリー１３ｅ１〜１３ｅ３が取付けられたベース１３ｄを、その内側面と第２管状函体１ａ２の一方の外側面（図８において左外側面）との間の離間距離ｄが支保板２の厚みｔより大きくなるように、第２管状函体１ａ２の一方の外周面に固定する。

ワイヤーソー切断装置１０の設置後、図７及び図８に示すＥ方向から見た図である図９に示すように、ワイヤーソーＷを各小径孔３，３に順次挿通させることにより、ワイヤーソーＷを各小径孔３，３間の地盤の周囲に巻回させる。この工程が、「ワイヤーソーの巻回工程」である。
具体的には、無端状に接続されていないワイヤーソーＷを、第１ユニット１２の各プーリー１２ｆ１〜１２ｆ４，１２ｅに懸架させると共に、上側の小径孔３を介して第２ユニット１３側に引き出し、第２ユニット１３の各プーリー１３ｅ１〜１３ｅ３に懸架させ、下側の小径孔３を介して第１ユニット１２側に引き戻し、ワイヤーソーＷ（ワイヤーロープ）の両端部同士を接続する。このように、ワイヤーソーＷを無端状にして各小径孔３，３間の地盤周囲に巻回させる。

次に、図１０及び図１０に示すＦ方向から見た図である図１１に示すように、ワイヤーソーＷを旋回走行させて小径孔３，３間の地盤を切削させ、溝孔４を形成する。なお、図１１、後述の図１２及び図１３においては、図の明瞭化のため、図７に示した各取付基台１２ａ及び支持柱１２ｂは図示省略されている。
本実施形態においては、図１０に示すように、一対の小径孔３，３の一方の小径孔３に挿通されるワイヤーソーＷを、管状函体１ａの外周面に沿って移動させて、溝孔４を形成する。この工程が、「溝孔形成工程」である。
具体的には、各補助ベース１２ｇ，１３ｇを同期して上方にスライド移動させると共に、このスライド移動と同期して、中間ガイドプーリー１３ｅ２をロッド１３ｆ１に沿ってスライド移動させて、ワイヤーソーＷの張力を略一定になるように制御する。下側の小径孔３のワイヤーソーＷを地盤に対して食い込ませつつ旋回走行及び上方へ移動させることにより、地盤を切削して、図１１に示すように、ワイヤーソーＷの上方へのスライド移動長に応じた溝長さの溝孔４が形成される。

本実施形態においては、溝孔４は、支保板２の挿入毎に形成する。例えば、補助ベース１２ｇ，１３ｇの一回のスライド移動長を、支保板２の幅Ｗ（図１１において上下方向の寸法）より若干大きい長さ（例えば、ワイヤーソーＷを挿通させた状態で支保板２を挿入することが可能な最小限の長さ）に設定する。

溝孔４の形成後、ワイヤーソーＷを挿通した状態のまま、図１２に示すように、支保板２を溝孔４に挿入する。例えば、作業空間Ｓ１側から、支保板２をベース１２ｄと第１管状函体１ａ１の外周面との隙間を介して、溝孔４に挿入する。支保板２は、各作業空間Ｓ１，Ｓ２に所定長分だけ突出するように配列される。この工程が、「支保板挿入工程」である。
一本目の支保板２の挿入が完了した後、溝孔４を同様に形成し、ワイヤーソーＷを挿通したまま、その溝孔４に次の支保板２を挿入する。そして、溝孔４の形成及び支保板２の挿入を１つの作業単位とし、この作業単位を順次繰り返し、図１３に示すように、複数（図１３では、４本）の支保板２を隣接して挿入する。最後の支保板挿入用の溝孔４の形成にあたっては、ワイヤーソーＷを、第１ユニット１２の各プーリー１２ｅ，１２ｆ１〜１２ｆ４からはずし、第２ユニット１２の各プーリー１３ｅ１〜１３ｅ３にだけ巻回させた状態で、駆動用プーリー１３ｅ２を回転させつつ、ロッド１３ｆ１に沿ってスライド移動させる。これにより、ワイヤーソーＷを第２ユニット１３側に引き込んで、最後の溝孔４を形成する。なお、ロッド１３ｆ１を長く形成できない場合は、例えば、この最後の溝孔４の形成時に、ワイヤーソーＷを短く切断して、再度無端状に接続し直し、ロード１３ｆ１のスライド長の範囲で最後の溝孔４を形成可能にすればよい。

そして、図１４に示すように、ワイヤーソー切断装置１０（１２，１３）を管状函体１ａの一方の外側面から取り外して、最後の支保板２を挿入して、管状函体１ａの一方の外側面用の支保板２の挿入が完了する。
なお、支保板２を溝孔４に挿入する際に、支保板２が、図１１〜図１３で図示省略した取付基台１２ａ及び支持柱１２ｂと干渉する場合は、一時的にこれらを取り外して支保板２を挿入すればよい。また、支保板２を作業空間Ｓ１側から挿入するものとしたが、作業空間Ｓ２側から挿入してもよい。この場合でも、支保板２をベース１３ｄと第２管状函体１ａ２の外周面との隙間を介して、溝孔４に挿入することができる。

次に、例えば、図示省略するが、管状函体１ａの上側面に、第１ユニット１２及び第２ユニット１３を、図７〜図９と同様にして固定すると共にワイヤーソーＷを、上側の一対の小径孔３，３に挿通させると共に各プーリーに巻回する。そして、溝孔形成及び支保板挿入工程を１つの作業単位とし、この作業単位を順次繰り返し、ワイヤーソー切断装置１０を取り外して、最後の支保板２を挿入することにより、管状函体１ａの上側面用の支保板２の挿入が完了する。その後、管状函体１ａの他方の外側面（図７において左外側面、図８において右外側面）側においても、管状函体１ａの一方の外側面側と同じ工程を経て、支保板２の挿入が完了する。
これにより、図１５及び図１６に示すに示すように、複数の支保板２を、管状函体１ａ（１ａ１，１ａ２）の構築予定領域Ｇ２をコ字状の覆うように配列させることができる。このとき、第１管状函体１ａ１及び第２管状函体１ａ２はそれぞれ作業空間Ｓ１，Ｓ２に位置している。第１管状函体１ａ１及び第２管状函体１ａ２の構築予定領域Ｇ２側の端部における外周面と、支保板２の各作業空間Ｓ１，Ｓ２に突出した部分の内方側面とが重なっている。これにより、構築予定領域Ｇ２の掘削及び各管状函体１ａ１，１ａ２の推進前に、上側面側の各支保板２の両端部を各管状函体１ａ１，１ａ２により支持することができる。

支保板２を挿入して配列させた後、図１６〜図１８に示すように、構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ支保板２を支持する。
例えば、支保板２を配列させた後、各管状函体１ａ１，１ａ２内から構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ、各管状函体１ａ１，１ａ２を推進させて、各管状函体１ａ１，１ａ２の外周面により支保板２を支持する。この工程が、「構築予定領域の掘進工程」である。
具体的には、図１６に示すように、各管状函体１ａ１，１ａ２内からショベル等の掘削機械等により、構築予定領域Ｇ２を掘削し、さらに、図１７に示すように、掘削しつつ、ジャッキ等により各管状函体１ａ１，１ａ２を構築予定領域Ｇ２内側にそれぞれ引き込み、つまり、両引きして推進させる。そして、この掘削及び推進を、図１８に示すように、各管状函体１ａ１，１ａ２が互いに当接するところまで行う。これにより、構築予定領域Ｇ２の掘進が完了すると共に、各管状函体１ａ１，１ａ２の引き込みが完了する。

そして、図示を省略するが、例えば、各作業空間Ｓ１，Ｓ２に後続の管状函体１ａをそれぞれ載置し、この後続の管状函体１ａをそれぞれ構築予定領域Ｇ２に引き込まれた管状函体１ａ１，１ａ２にそれぞれ接続する等することにより、複数の管状函体１ａからなる函体１が完成する。その後、各作業空間Ｓ１，Ｓ２を埋戻し、図１及び図２に示すように、道路Ｒの下方地盤Ｇ１を横断するトンネルＴが完成する。

本実施形態による地盤掘進方法によれば、既設構造物（道路Ｒ）の下方地盤Ｇ１を横断する地下構造物（トンネルＴ）の構築予定領域Ｇ２の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通する小径孔３を少なくとも一対形成し、ワイヤーソーＷを、これら各小径孔３，３に順次挿通させて、各小径孔３，３間の地盤の周囲に巻回させ、支保板２をこのワイヤーソーＷを旋回させて形成される溝孔４に挿入して配列させることができる。これにより、単に、ワイヤーソーＷを挿通可能な小径孔３を形成し、この小径孔３にワイヤーソーＷを挿通させて、小径孔３，３間の地盤を切削させるだけで、支保板挿入用の溝孔４を形成することができるため、安価に支保板挿入用の溝孔４を形成することができる。
そして、地下構造物を既設構造物の下の非常に浅い所に構築せざるを得ない場合であっても、地下構造物の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板２を配列した後、構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ、例えば、地下構造物の管状函体１ａを推進させて管状函体１ａの外周面により、支保板２を支持することで、地下構造物の構築予定領域Ｇ２の掘進による地盤沈下を抑制することができる。

このようにして、地下構造物を既設構造物の下の非常に浅い所に構築せざるを得ない場合であっても、安価な施工コストで、地下構造物の構築予定領域の掘進による地盤沈下を抑制することが可能な地盤掘進方法を提供することができる。

また、従来の掘削機械（ロックマン）や一般的なオーガ掘削鋼管推進工法を用いて、パイプ挿入用の孔を形成する場合、形成可能な孔の最小口径に制限がある（例えば、最小直径４００ｍｍ程度）ところ、本実施形態における地盤掘進方法によれば、ワイヤーソーＷの直径に応じて、支保板挿入用の孔（溝孔４）を形成することができる。したがって、既設構造物と地下構造物の構築予定領域Ｇ２との間に水道管等の地下埋設物が既に埋設されており、この地下埋設物と構築予定領域Ｇ２の頂部との離間距離がオーガ掘削等の最小口径以下である場合であっても、例えば、直径５０ｍｍ程度のワイヤーソーＷにより、溝孔４を形成して支保板２を挿入することができる。

また、本実施形態においては、構築予定領域Ｇ２の横断方向両側に位置する作業空間Ｓ１，Ｓ２を形成し、この作業空間Ｓ１，Ｓ２に、予め管状に形成された管状函体１ａをその外周面と構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面とが略面一になるように位置調整して載置し、支保板２を配列させた後、管状函体１ａ内から構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ、管状函体１ａ１，１ａ２を推進させて、管状函体１ａの外周面により支保板２を支持する構成とした。これにより、構築予定領域Ｇ２の掘進と同時に、支保板２を安定して支持することができる。

また、本実施形態において、管状函体１ａは断面矩形状に予め形成され、ワイヤーソーＷを旋回させるワイヤーソー切断装置１０の本体１１（１２，１３）を管状函体１ａ（１ａ１，１ａ２）の外周面に固定し、一対の小径孔３，３の一方の小径孔３に挿通されるワイヤーソーＷを、管状函体１ａの外周面に沿って移動させて、溝孔４を形成する構成とした。これにより、管状函体１ａの外周面をガイドとして、支保板２の溝孔４を形成することができるため、溝孔４を位置精度よく形成することができる。その結果、支保板２と管状函体１ａの外周面との間に隙間がほぼ生じない状態で、複数の支保板２を配列した状態で、掘進と同時に管状函体１ａの外周面により支保板２を支持することができるため、掘進による地盤沈下をより効果的に抑制することができる。

さらに、本実施形態において、支保板２は管状函体１ａの外周面の上側面に加えて両側面に沿って配列される構成としため、既設構造物の下方地盤Ｇ１を効果的に補強することができ、下方地盤Ｇ１の地盤沈下をより効果的に抑制することができる。
なお、支保板２を管状函体１ａの外周面のうち上側面及び両側面に沿って配列するものとして説明したが、支保板２を、管状函体１ａの上側面だけに沿って配列させる構成としてもよい。また、支保板２を管状函体１ａの外周面全ての側面、つまり、上下面及び両側面に沿って配列させる構成としてもよい。この場合、作業空間Ｓ１，Ｓ２を構築予定領域Ｇ２の底面より若干深い位置まで形成する。そして、管状函体１ａの底面（下面）用の一対の小径孔３，３を、管状函体１ａの構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面のうちの垂直面及び底面側の水平面と接し、且つ、この水平面の下側に位置するように、構築予定領域Ｇ２の横断方向に沿ってそれぞれ削孔される。この底面用の一対の小径孔３，３は、両側面用の一対の小径孔３，３のうちの下側用の小径孔３に兼用することができる。その後、管状函体載置工程の前に、ワイヤーソー切断装置１０を遮水壁等に固定し、底面用の溝孔形成及び支保板の挿入を行って、ワイヤーソー切断装置１０を撤去する。そして、作業空間Ｓ１，Ｓ２に各管状函体１ａ１，１ａ２をそれぞれ載置して、上側面及び両側面用の工程を行えばよい。これにより、管状函体１ａをよりスムーズに推進させることができる。

また、本実施形態において、支保板２の挿入毎に、溝孔４を形成する構成とした。これにより、一本の支保板２毎に、下方地盤Ｇ１をワイヤーソーＷによって切削して支保板２に置き換えていくことができるため、ワイヤーソーＷによる切削時における下方地盤Ｇ１の沈下はほぼ生じない。なお、これに限らず、適宜本数の支保板２を一度に挿入可能な幅で溝孔４を形成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

例えば、支保板２だけでは下方地盤Ｇ１の沈下を十分に抑制できないほど、下方地盤の強度が低い場合には、下方地盤Ｇ１及び掘削予定領域Ｇ２の地盤を改良してから、小径孔形成工程以降の工程を行うようにしてもよい。例えば、図１９に示すように、作業空間形成工程の後、小径孔形成工程前に、構築予定領域Ｇ２に地盤硬化用の薬液を注入し、構築予定領域Ｇ２を含む領域に地盤改良体２０を構築する。具体的には、作業空間Ｓ１，Ｓ２側から遮水壁（図示省略）を貫通してボーリングし、各ボーリング穴を介して微粒子セメント系等の薬液を構築予定領域Ｇ２の地盤内に注入して、地盤改良体２０を形成する。地盤改良体２０の強度は、適宜設定（例えば、一軸圧縮強度で5〜10kgf/cm2程度）することができる。また、地盤改良体２０の範囲は、強度計算により適宜設定され、例えば、図１９に示す断面において、掘削予定領域Ｇ２の輪郭外周面より２〜３ｍ外方の位置から内側全てとする。

また、本実施形態において、各支保板２を互いに隙間をあけず隣接して配列するものとしたが、これに限らず、若干の隙間を開けて設けてもよい。さらに、支保板２の先端部の角を丸く形成するとよい。これにより、支保板２を溝孔４にスムーズに挿入することができる。そして、管状函体１ａの横断方向の長さが長い場合は、支保板２を長手方向について、複数に分割し互いに接続するようにしてもよい。

また、本実施形態において、工場等で予め形成された管状函体１ａを構築予定領域Ｇ２内に推進させて、この管状函体１ａの外周面により支保板２を支持するものとして説明したが、これに限らず、図示省略するが、鋼材等で管状函体１ａの外形に合わせて予め工場等で組立てられた仮架構を、構築予定領域Ｇ２内に引き込み、仮架構により支保板２を支持する構成であってもよい。この場合、例えば、この仮架構の内側に型枠材を取り付け、構築予定領域Ｇ２内にてこの型枠内にコンクリートを現場打ちすることで、管状函体１ａを現場で形成する。また、これに限らず、この仮架構を構築予定領域Ｇ２の掘進と同時に、順次、構築予定領域Ｇ２内にて構築し、この現場組立の仮架構の内側に型枠材を取り付けて同様に、管状函体１ａを現場で形成してもよい。また、各管状函体１ａ１，１ａ２を、道路Ｒを挟んでそれぞれ構築予定領域Ｇ２内に引き込む、いわゆる両引きの場合で説明したが、これに限らず、片側、つまり、一方の作業空間側からそれぞれ構築予定領域Ｇ２内に引き込む、いわゆる片引きであってもよい。

また、本実施形態において、管状函体１ａは、断面方向において、１つのボックスにより、断面矩形状で形成されるものとして説明したが、これに限らず、例えば、断面２連矩形状に、つまり、断面方向において、２つの矩形状のボックスを互いの外側面を連結接続等させて一体的に形成されてなるものであってもよい。なお、２連に限らず３連以上であってもよい。これらの場合であっても、ワイヤーソー切断装置の本体１１を管状函体１ａの外周面に固定し、外周面に沿うように、溝孔４を順次形成することができる。
さらに、管状函体１ａは、断面円形状、断面楕円形状、断面２連円形状、断面２連楕円形状、断面台形など適宜形状を適用することができる。これらの断面形状の場合であっても、管状函体１ａを、管状函体１ａの外周面と構築予定領域Ｇ２の輪郭外周面とが略面一になるように位置調整して載置し、支保板２を配列させた後、管状函体１ａ内から構築予定領域Ｇ２を掘進しつつ、管状函体１ａを推進させて、管状函体１ａの外周面により支保板２を支持することができる。なお、断面２連円形状、断面２連楕円形状の管状函体１ａとは、断面方向において、２つの円形状、楕円形状のボックスの輪郭線の一部を互いに交差させると共にその交差部分の周壁を貫通させて一体的形成されてなるものである。また、これらの場合においても、２連に限らず３連以上であってもよい。

また、本実施形態において、各ベース１２ｄ，１３ｄと各管状函体１ａ１，１ａ２の外周面との間に隙間を設け、ワイヤーソー切断装置１０を取り外すことなく、支保板２を溝孔４に挿入することができる構造を有した場合で説明したが、これに限らず、隙間を設けなくてもよい。この場合、溝孔形成毎にワイヤーソー切断装置１０を取り外して支保板２を挿入すればよい。さらに、ワイヤーソー切断装置１０は、管状函体１ａの高さ方向又は幅方向に亘って、一方のワイヤーソーＷをスライド移動可能に構成した場合で説明したが、これに限らず、少なくとも１本の支保板２を挿入する分の溝孔４を形成可能なスライド移動長があればよい。この場合、一対の小径孔３，３は、例えば、支保板２の挿入毎に、それぞれ形成する。

また、本実施形態において、図９に破線矢印で示したように、主に、一対の小径孔３，３の一方の小径孔３に挿通されるワイヤーソーＷを管状函体１ａの高さ方向又は幅方向にスライド移動させて、溝孔４を形成させるものとして説明したが、これに限らず、全ての溝孔４について、図１３に示した最後の溝孔４と同様に、ワイヤーソーＷを、第１ユニット１２の各プーリー１２ｅ，１２ｆ１〜１２ｆ４からはずし、第２ユニット１２の各プーリー１３ｅ１〜１３ｅ３にだけ巻回させた状態で、駆動用プーリー１３ｅ２を回転させつつ、ロッド１３ｆ１に沿ってスライド移動させ、ワイヤーソーＷを一方の作業空間に引き込むことで、各溝孔４を順次形成するように構成してもよい。また、駆動用プーリー１３ｅ２についてのみロッド１３ｆ１で支持するものとして説明したが、これに限らず、全てのプーリーをロッドで連結しつつ、適宜スライド移動可能に構成してもよい。

また、本実施形態において、既設構造物は道路Ｒであり、構築する地下構造物はトンネルＴであるものとしたが、既設構造物及び地下構造物はこれに限らず、どのような構造物でもよい。また、函体１は、管状函体１ａ、つまり、中空構造を有して形成されるものとして説明したが、これに限らず、中実構造を有して形成されるものであってもよい。この場合、予め組立てられた仮架構を構築予定領域Ｇ２内に引き込み、又は、仮架構を構築予定領域Ｇ２にて順次構築して支保板２を支持しつつ、構築予定領域Ｇ２内に、例えば送電線や光ケーブル挿通用の配管等の小配管を複数配置した後、この構築予定領域Ｇ２内にコンクリート等を充填し、コンクリート塊の中に小配管が複数配置されてなる中実構造の函体１を形成してもよい。これにより、道路等の既設構造物の下方地盤Ｇ１及び支保板２を確実に支持することができる。さらに、この中実構造は送電線などの配管が埋め込まれたプレキャストコンクリート製品を連続して引き込んでもよい。

１・・・・函体
１ａ・・・管状函体
２・・・・支保板
３・・・・小径孔
４・・・・溝孔
１０・・・ワイヤーソー切断装置
１１・・・本体
２０・・・地盤改良体
Ｇ１・・・道路（既設構造物）の下方地盤
Ｇ２・・・構築予定領域
Ｇ３・・・道路幅
Ｒ・・・・道路（既設構造物）
Ｓ・・・・作業空間
Ｔ・・・・トンネル（地下構造物）
Ｗ・・・・ワイヤーソー

Claims (7)

1. 既設構造物の下方地盤を横断する地下構造物の構築予定領域の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板を配列させた後、該構築予定領域の地盤を掘進する地盤掘進方法であって、
   前記構築予定領域の横断方向両側に位置する作業空間を形成し、
   前記作業空間に、前記地下構造物の函体となる予め管状に形成された管状函体を、該管状函体の外周面と前記構築予定領域の輪郭外周面とが略面一になるように位置調整して載置し、
   前記構築予定領域の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーを挿通可能な小径孔を少なくとも一対形成し、
   前記ワイヤーソーを前記各小径孔に順次挿通させることにより、該ワイヤーソーを前記各小径孔間の地盤の周囲に巻回させ、
   前記ワイヤーソーを旋回させて形成される溝孔に、前記支保板を挿入して配列させた後、前記管状函体内から前記構築予定領域を掘進しつつ、該管状函体を推進させて、該管状函体の外周面により前記支保板を支持する、地盤掘進方法。
2. 前記支保板の建て込み毎に、前記溝孔を形成する、請求項１に記載の地盤掘進方法。
3. 前記管状函体は断面矩形状又は断面２連矩形状に予め形成され、
   前記ワイヤーソーを旋回させるワイヤーソー切断装置の本体を前記管状函体の外周面に固定し、
   前記一対の小径孔の一方の小径孔に挿通される前記ワイヤーソーを、前記管状函体の外周面に沿って移動させて、前記溝孔を形成する、請求項１又は２に記載の地盤掘進方法。
4. 前記管状函体は断面矩形状又は断面２連矩形状に予め形成され、
   前記支保板は前記管状函体の前記外周面の上下面及び両側面に沿って配列される、請求項１又は２に記載の地盤掘進方法。
5. 前記管状函体は、断面円形状、断面楕円形状、断面２連円形状、断面２連楕円形状のいずれか１つの形状で形成される、請求項１又は２に記載の地盤掘進方法。
6. 既設構造物の下方地盤を横断する地下構造物の構築予定領域の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板を配列させた後、該構築予定領域の地盤を掘進する地盤掘進方法であって、
   前記地下構造物の函体は中実構造を有して形成され、
   前記構築予定領域の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーを挿通可能な小径孔を少なくとも一対形成し、
   前記ワイヤーソーを前記各小径孔に順次挿通させることにより、該ワイヤーソーを前記各小径孔間の地盤の周囲に巻回させ、
   前記ワイヤーソーを旋回させて形成される溝孔に、前記支保板を挿入して配列させた後、前記構築予定領域を掘進しつつ前記支保板を支持する、地盤掘進方法。
7. 既設構造物の下方地盤を横断する地下構造物の構築予定領域の少なくとも上方を覆うように、複数の支保板を配列させた後、該構築予定領域の地盤を掘進する地盤掘進方法であって、
   前記構築予定領域の少なくとも上方の地盤を横断方向に沿って貫通し、且つ、ワイヤーソーを挿通可能な小径孔を少なくとも一対形成し、
   前記ワイヤーソーを前記各小径孔に順次挿通させることにより、該ワイヤーソーを前記各小径孔間の地盤の周囲に巻回させ、
   前記ワイヤーソーを旋回させて形成される溝孔に、前記支保板を挿入して配列させた後、前記構築予定領域を掘進しつつ前記支保板を支持し、
   前記小径孔の形成前に、前記構築予定領域に地盤固化用の薬液を注入し、該構築予定領域を含む領域に地盤改良体を構築する、地盤掘進方法。