JP7061773B2 - Construction method of underground structure and friction reducing material used for it - Google Patents
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本発明は、本発明は、鉄道、道路等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およびそれに使用する摩擦低減材に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the present invention can construct an underground structure that can be constructed without hindering upper traffic when excavating and constructing a large number of underground structures in the lower ground such as a railway or a road in the transverse direction. It relates to the method and the friction reducing material used in it.
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。 In order to dig a large number of underground structures in the lower ground such as railroads and roads in the crossing direction, protective work is required to support the upper traffic, and a pipe roof for horizontally paralleling steel pipes, etc. is required. Can be given.
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。 However, if a pipe roof was formed as a separate work first and then excavated under and inside to construct an underground structure, or if the underground structure was dug under the pipe roof, this pipe roof would be used. The overburden becomes thicker as much as it exists. Moreover, the protection work for the pipe roof construction is a separate work from the main work for burying the underground structure, and the construction cost and construction period are large.
かかる不都合を解消するものとして、下記特許文献1にもあるような箱形ルーフ工法が存在する。
これは図10に示すように、鉄道等上部交通1の脇にもしくは鋼矢板2を打設して、発進立坑3と到達立坑4を築造し、該発進立坑3内に圧入機5を設置してこれで箱形ルーフ用筒体6を到達立坑4へ向けて圧入させ、防護工としてのルーフを形成するものである。
As shown in FIG. 10, a
箱形ルーフ用筒体6は鋼管による略正方形断面の箱形筒体であり、上面に平板からなるフリクションカッタープレート(以下FCプレートと称する)7を載置している。(図14参照)
The box-
かかる箱形ルーフ用筒体6は単位筒体を1本ずつ圧入するものであり、図14に示すように端部に継手フランジ6cを形成し、この継手フランジ6c同士をボルト、ナット19で締結することにより1ピースずつ長さ方向に継ぎ足して発進立坑3から到達立坑4までの必要長を埋設し、さらにこうして埋設した1本目に対して2本目、3本目…と順次埋設して並列させる。図中17はボルト、ナット19での締結用の箱抜きである。
The box-
前記圧入機5は、この箱型ルーフ用筒体6のジャッキなどによる押出機構を有するものである。
The press-
箱型ルーフ用筒体6の並べ方は図13に示すような門型の他、図示は省略するが一文字型、函型など後で配設する地下構造物に合わせて適宜選択される。
The arrangement of the box-
次いで、図11に示すように発進坑3内に反力壁8、コンクリート函体による地下構造物9をセットし、反力壁8と地下構造物9との間には推進ジャッキ10を設け、地下構造物9の先端に刃口11を設けるとともに地下構造物9の先端と前記箱形ルーフ用筒体6との間に小ジャッキ12を介在させる。
Next, as shown in FIG. 11, a
図中13は箱形ルーフ用筒体6の支持材、14はフリクションカッタープレート7の止め部材でこれらは発進立坑3側に設け、一方、到達立坑4側に架台(受台)15を設ける。
In the figure, 13 is a support member for the box-
小ジャッキ12を伸長して地下構造物9を反力としてフリクションカッタープレート7を残しながら箱形ルーフ用筒体6を1本ずつ順次押し進め、全ての箱形ルーフ用筒体6が一通り前進したならば、小ジャッキ12を縮め今度は推進ジャッキ10を伸長して地下構造物9を掘進させる。図中16は推進ジャッキ10と地下構造物9との間に介在させるストラットを示す。
The
このようにして箱形ルーフ用筒体6の前進と地下構造物9の前進とを交互に繰り返しながら図12に示すように到達立坑4に箱形ルーフ用筒体6の単位1ピース分が完全に出たならば、継手フランジ6c同士のボルト、ナット19による締結を解除して長さ方向に分割し、順次撤去する。
In this way, while alternately repeating the advance of the box-
そして、地下構造物9の先端が到達立坑4に達したならば、刃口11などを撤去し適宜裏込めグラウトを行って施工を完了する。
Then, when the tip of the
なお、地下構造物9はプレキャスト製のコンクリート函体を順次発進立坑3内に吊り降ろして接続していくようにしてもよいし、発進立坑3内でコンクリートを打設して必要長を増設するようにしてもよい。
In the
また、該地下構造物9の推進方法に関しても到達立坑4側に反力壁およびセンターホール式の牽引ジャッキを設け、一端は地下構造物9に定着したPC鋼線による牽引部材をこの牽引ジャッキで引くことにより到達立坑4側から地下構造物9を引き込むようにすることもできる。
Further, regarding the propulsion method of the
前記のような箱形ルーフ工法を用いた地下構造物の施工法では、現場の直上に営業線を走らせたままで行われる。 In the construction method of the underground structure using the box-shaped roof construction method as described above, the construction method is carried out while the business line is running directly above the site.
そのため、線路下の地山内に箱形ルーフを設置して仮設防護したうえで、コンクリート函体(ボックスカルバート)を推進することで線路下横断構造物が築造される。 Therefore, a box-shaped roof is installed in the ground under the railroad track to temporarily protect it, and then a concrete box (box culvert) is propelled to construct a crossing structure under the railroad track.
しかし、近年では線路下横断工法における函体断面の大型化に伴って、函体推進・けん引力が増大していて、函体と地山の界面には大きい摩擦力が生じるため、多数のジャッキによる推力を確保する必要がある。 However, in recent years, with the increase in the size of the cross section of the box in the under-track cross-section method, the propulsion and traction force of the box has increased, and a large frictional force is generated at the interface between the box and the ground. It is necessary to secure the thrust by.
特に横断部に設置した箱形ルーフと函体とを置き換える施工法では、長期間横断部に設置されていた箱形ルーフ再推進時(函体推進時)において、周辺地山の圧密による摩擦抵抗によって想定外の推進力が必要となり、縁切り時や函体推進・けん引時に周囲地山へ影響(振動や騒音)を及ぼす場合があった。 In particular, in the construction method that replaces the box-shaped roof installed in the cross section and the box body, the frictional resistance due to the consolidation of the surrounding ground during the re-propulsion of the box-shaped roof installed in the cross section for a long period of time (during the box body propulsion). As a result, unexpected propulsive force was required, which may affect the surrounding ground (vibration and noise) during edge cutting, box propulsion, and towing.
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、線路下横断構造物の施工において、函体推進・けん引時に生じる箱形ルーフとフリクションカッター(FC)プレートとの摩擦、または、函体周面とFCプレートとの摩擦を効果的に低減することで、縁切り時の推進・けん引力および、函体推進・けん引時の周囲地山への影響を低減させることができる地下構造物の施工法およびそれに使用する摩擦低減材を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the inconvenience of the above-mentioned conventional example, and to eliminate the friction between the box-shaped roof and the friction cutter (FC) plate, which occurs during the propulsion and towing of the box body, or the peripheral surface of the box body in the construction of the crossing structure under the railroad track. By effectively reducing the friction between the FC plate and the FC plate, the propulsion / towing force at the time of edge cutting and the influence on the surrounding ground at the time of box propulsion / towing can be reduced. The purpose is to provide a friction reducing material used for it.
前記目的を達成するため本発明は、地下構造物の施工法としては、地下構造物として設置するコンクリート函体の推進の際の防護工として、設置する予定のコンクリート函体の外縁に合致するように、矩形断面の箱形筒体の鋼管である箱形ルーフをあらかじめ横断区間である発進立坑と到達立坑間に貫通させ、箱形ルーフの上にフリクションカッタープレートを載置 しておき、発進立坑にコンクリート函体を据え付けて、フリクションカッタープレートを残して箱形ルーフを押し出すと共にコンクリート函体を推進させ、押し出されて到達立坑にでる箱形ルーフを順次撤去して地中で箱形ルーフとコンクリート函体を置換設置する地下構造物の設置工法において、箱形ルーフとフリクションカッタープレートとの間に、剛な鉄などの金属の球体またはコロとそれをせん断破壊可能な被覆材としてモルタルで覆い、球体またはコロの径と一致した高さ、幅、奥行きをもつ六面体のブロック形状とした摩擦低減材を配置したことを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention is to match the outer edge of the concrete box to be installed as a protective work when propulsion of the concrete box to be installed as the underground structure as a construction method of the underground structure. In addition, a box-shaped roof, which is a steel pipe of a box-shaped cylinder with a rectangular cross section, is passed through in advance between the starting shaft and the reaching shaft, which is a crossing section, and a friction cutter plate is placed on the box-shaped roof to place the starting shaft. A concrete box is installed in the concrete box, the box-shaped roof is pushed out while leaving the friction cutter plate, and the concrete box is propelled. In the installation method of the underground structure that replaces and installs the box, between the box-shaped roof and the friction cutter plate, a metal sphere or roller such as rigid iron and the roller are covered with mortar as a covering material that can be sheared. The gist is that a friction reducing material having a hexahedral block shape having a height, width, and depth that matches the diameter of the sphere or roller is placed.
地下構造物の施工法に使用する摩擦低減材としては、地下構造物として設置するコンクリート函体の推進の際の防護工である箱形ルーフとその上のフリクションカッタープレートとの間に間隔を存して配置する摩擦低減材であり、剛な鉄などの金属の球体またはコロとそれをせん断破壊可能な被覆材としてモルタルで覆い、球体またはコロの径と一致した高さ、幅、奥行きをもつ六面体のブロック形状としたことを要旨とするものである。 As a friction reducing material used in the construction method of underground structures, there is a space between the box-shaped roof, which is a protective work when propelling a concrete box to be installed as an underground structure, and the friction cutter plate on it. It is a friction reducing material that is placed in a friction-reducing material, and is covered with a metal sphere or roller such as rigid iron and a covering material that can be sheared and broken , and has a height, width, and depth that matches the diameter of the sphere or roller. The gist is that the block shape is a hexahedron .
本発明によれば、函体推進時では、その摩擦による強制変位を受けて被覆材がせん断破壊することで縁切り時の摩擦低減のほか、函体推進・けん引時に生じる摩擦を低減することができる。 According to the present invention, when the box body is propelled, the covering material is sheared and broken due to the forced displacement due to the friction, so that the friction at the time of edge cutting and the friction generated at the time of box body propulsion / towing can be reduced. ..
FCプレートと箱形ルーフの界面に球体またはコロだけを設置すれば、地盤と函体の界面摩擦はほとんどゼロにできるが、列車荷重や地圧の影響により、施工時の函体の挙動は極めて不安定になるが、球体またはコロがせん断破壊可能な被覆材の破片の上を、抵抗を受けながらころがることによって施工の不安定化を抑止する。 If only a sphere or roller is installed at the interface between the FC plate and the box-shaped roof, the interface friction between the ground and the box can be almost zero, but the behavior of the box during construction is extremely large due to the influence of train load and ground pressure. Although it becomes unstable, the destabilization of construction is suppressed by rolling on the fragments of the covering material in which the sphere or roller can be sheared and broken while receiving resistance.
また、摩擦低減材は、せん断破壊可能な被覆材で覆ったことでブロックまたは平板として形成することができ、箱形ルーフとフリクションカッタープレートとの間に配置するのに、球体またはコロが転がり出さずに安定して設置できる。 Also, the friction reducing material can be formed as a block or flat plate by covering it with a shear-breakable coating, and a sphere or roller rolls out to be placed between the box roof and the friction cutter plate. Can be installed stably without any need.
さらに、FCプレートと箱形ルーフは剛な鉄などの球体またはコロにより高さ方向の変位が生じないため、軌道・道路の変位における鉛直方向の変位も抑制できる。 Further, since the FC plate and the box-shaped roof are not displaced in the height direction due to a sphere such as rigid iron or a roller, the vertical displacement in the displacement of the track / road can be suppressed.
これに加えて摩擦による強制変位を受けてせん断破壊する被覆材としてモルタルは成形性や価格等で最適なものである。 In addition to this, mortar is optimal in terms of formability, price, etc. as a coating material that undergoes forced displacement due to friction and undergoes shear failure.
以上述べたように本発明の地下構造物の施工法およびそれに使用する摩擦低減材は、線路下横断構造物の施工において、函体推進・けん引時に生じる箱形ルーフとフリクションカッター(FC)プレートとの摩擦、または、函体周面とFCプレートとの摩擦を効果的に低減することで、縁切り時の推進・けん引力および、函体推進・けん引時の周囲地山への影響を低減させることができるものである。 As described above, the construction method of the underground structure of the present invention and the friction reducing material used thereof are the box-shaped roof and the friction cutter (FC) plate generated at the time of box propulsion / towing in the construction of the crossing structure under the railroad track. By effectively reducing the friction of the box body or the friction between the peripheral surface of the box body and the FC plate, the propulsion / traction force at the time of edge cutting and the influence on the surrounding ground during the box body propulsion / towing are reduced. Can be done.
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は本発明の地下構造物の施工法の第1実施形態を示す縦断側面図で、図中6は箱形ルーフ用筒体、7はフリクションカッタープレート、9はコンクリート函体による地下構造物である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with respect to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional side view showing a first embodiment of a construction method for an underground structure of the present invention. In the figure, 6 is a box-shaped roof cylinder, 7 is a friction cutter plate, and 9 is an underground structure made of a concrete box. Is.
箱形ルーフ用筒体6を用いる箱形ルーフ工法については、前記従来例を示す図10~図14で説明した通りであり、箱形ルーフ用筒体6を発進坑3と到達坑4との間の地中に水平に圧入して並列させ、発進坑3にでる箱形ルーフ用筒体6の端部に地下構造物を配設し、箱形ルーフと地下構造物を推進する地下構造物の構築方法である。
The box-shaped roof construction method using the box-shaped
鉄道等上部交通1の脇にもしくは鋼矢板2を打設して、発進立坑3と到達立坑4を築造し、該発進立坑3内に圧入機5を設置してこれで箱形ルーフ用筒体6を到達立坑4へ向けて圧入させ、防護工としてのルーフを形成するものである。
A starting
箱形ルーフ用筒体6は図14に示すように鋼管による略正方形断面の箱形筒体であり、上に平板からなるフリクションカッター(FC)プレート7を載置している。
As shown in FIG. 14, the box-shaped
箱形ルーフ用筒体6は単位筒体を1本ずつ圧入するものであり、端部に継手フランジ6cを形成し、また、その後方に箱抜き17を形成してこの継手フランジ6c同士をボルト、ナット19で締結することにより1ピースずつ長さ方向に継ぎ足して到達坑4から発進坑3までの必要長を埋設し、さらにこうして埋設した1本目に対して2本目、3本目…と順次埋設して並列させる。
The box-shaped
なお、フリクションカッタープレート7は先頭部のみ箱形ルーフ用筒体6に溶接等で固定し、あとは溶接でつないでいき、箱形ルーフ用筒体6の圧入ととともにその上を覆うように伸ばしていく。
The
本発明は、箱形筒体であり、上に平板からなるフリクションカッター(FC)プレート7を載置するに際して、箱形ルーフ用筒体6とフリクションカッタープレート7との間に摩擦低減材20を設置した。
The present invention is a box-shaped cylinder, and when a friction cutter (FC)
フリクションカッタープレート7は先頭部のみ箱形ルーフ用筒体6に溶接で固定し、あとは溶接でつないでいき、箱形ルーフ用筒体6の圧入ととともにその上を覆うように伸ばしていくが、摩擦低減材20を挟み込ませるため、フリクションカッタープレート7と箱形ルーフ用筒体6とは隙間を確保し、前記溶接もこの隙間幅確保できるようにフリクションカッタープレート7を浮かした状態で行う。
Only the front part of the
この摩擦低減材20は、剛な鉄などの球体21をせん断破壊可能な被覆材としてモルタル22で覆ったもので、図6に示すようにモルタル22で球体21の径と一致した高さ、幅、奥行きをもつ六面体のブロック形状とした。
The
なお、摩擦低減材20の成形に際しては型枠内に球体21を収め、その後モルタル22を型枠に充填し、硬化後脱型すればよい。
When molding the
かかるブロック形状による摩擦低減材20はこれを間隔を存してフリクションカッタープレート7と箱形ルーフ用筒体6の間に配置する。
The
また、他の実施形態として複数の球体21をモルタル22で覆ったブロックとして摩擦低減材20を構成することもできる。
Further, as another embodiment, the
さらに、摩擦低減材20は図4に示すような、小球による球体21を多数ならべてモルタル22中に埋め込み、全体をプレート形状としてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, the
他の実施形態として、図7に示すように球体21の代わりに、剛なものとして、鋼鉄製の棒体によるコロ23を使用することもできる。
As another embodiment, instead of the
この場合もモルタル22でコロ23の径と一致した高さ、幅、奥行きをもつ六面体の形状と場合の他、コロ23の長さを長いものとしてこれをモルタル22で覆って全体を長い棒状にしてもよい。
In this case as well, in addition to the case where the
長い棒状とした摩擦低減材20は、横並びでならぶ箱形ルーフ用筒体6の上に横断するように間隔を存して置かれ、フリクションカッタープレート7で挟み込まれる。
The long rod-shaped
図1に示すように、コンクリート函体による地下構造物9をセットし、箱形ルーフ用筒体6の前進と地下構造物9の前進とを交互に繰り返しながら箱形ルーフ用筒体6の単位1ピース分が到達坑(図示せず)に出たならば順次撤去し、そして地下構造物9の先端が到達立坑4に達したならば適宜裏込めグラウトを行って施工を完了するが、摩擦低減材20の変化を図8に示す。
As shown in FIG. 1, a unit of the box-shaped
摩擦低減材20は、初期状態からコンクリート函体による地下構造物9の推進によって側方の強制変位を受け、モルタル22がせん断破壊する。
From the initial state, the
すなわち、コンクリート函体による地下構造物9の発進前には多数設置した摩擦低減材料20によって軌道の鉛直方向が支持されるだけでなく、推進時には、球体21の転がりによって、コンクリート函体と地盤に生じる摩擦を低減できる。
That is, not only is the vertical direction of the track supported by the
これにより、函体推進時のジャッキ推力を既存の方法よりも低減できる。なお、剛な球により、高さ方向の変位が生じない条件で函体推進できるため、軌道変位は生じない条件で施工が可能である。 As a result, the jack thrust at the time of propelling the box can be reduced as compared with the existing method. Since the rigid sphere can propel the box under the condition that the displacement in the height direction does not occur, the construction can be performed under the condition that the track displacement does not occur.
図9に従来のFCプレートとルーフが接する場合と本発明を用いた場合のジャッキ推力と推進量uの関係を示す。 FIG. 9 shows the relationship between the jack thrust and the propulsion amount u when the conventional FC plate and the roof are in contact with each other and when the present invention is used.
鋼鉄どうしの摩擦係数は約27°であるが、40cm径の鉄球が鋼鉄面を転がる場合の摩擦係数は0.001°であり、鉄球のみを設置すれば、函体推進に必要なジャッキの推力を0.004%に低減できる。 The coefficient of friction between steels is about 27 °, but the coefficient of friction when an iron ball with a diameter of 40 cm rolls on the steel surface is 0.001 °. Can be reduced to 0.004%.
モルタルの破片の上を鉄球が転がる場合は、モルタルの圧縮強さによって転がり摩擦係数を調整することができ、図9のようにジャッキの推力を効果的に低減できる。なお、モルタルの圧縮強さは高強度で200MPa、低強度なものでは、10MPa以下にすることも可能である。 When the iron ball rolls on the mortar fragments, the rolling friction coefficient can be adjusted by the compressive strength of the mortar, and the thrust of the jack can be effectively reduced as shown in FIG. The compressive strength of the mortar can be 200 MPa at high strength and 10 MPa or less at low strength.
図2は推進しようとする地下構造物9の外形に対応するように箱形ルーフ6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6の端部に地下構造物9の先端部を配置して地下構造物9推進や牽引とともに箱形ルーフ6および内部の土砂と一緒に押し出す地下構造物の施工法に本発明を適用する場合である。
In FIG. 2, the box-shaped
フリクションカッタープレート7は地下構造物9の推進や牽引と同時に箱形ルーフ6を押出す際にこれを残置することで、箱形ルーフ6や地下構造物9と周辺土砂との縁切りを行い、土砂はフリクションカッタープレートともどもコンクリート函体内に取り込む。
The
この場合は、フリクションカッタープレート7は下の段に横並びになる箱形ルーフ6の下側にも配置されるが、前記摩擦低減材20はこの下の段の箱形ルーフ6とフリクションカッタープレート7との間にも配置される。
In this case, the
また、図示は省略するが地下構造物9の外形に対応するよう下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置して矩形に並ぶ箱形ルーフ6の側部側においてもフリクションカッタープレート7との間に摩擦低減材20を配置してもよい。
Further, although not shown, the
更に他の実施形態として、摩擦低減材20として、剛な鉄などの球体またはコロと覆うせん断破壊可能な被覆材としてモルタル22の代わりに、発泡スチロールのような合成樹脂、もしくはベントナイト等の粘土を使用することも可能である。
As yet another embodiment, as the
1…上部交通 2…鋼矢板
3…発進立坑 4…到達立坑
5…圧入機 6…箱形ルーフ用筒体
6c…継手フランジ 7…フリクションカッタープレート
8…反力壁 9…地下構造物
10…推進ジャッキ 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…箱抜き
19…ボルト、ナット 20…摩擦低減材料
21…球体 22…モルタル
23…コロ
1 ...
Claims (2)
It is a friction reducing material that is placed with a gap between the box-shaped roof, which is a protective work when propelling a concrete box to be installed as an underground structure, and the friction cutter plate on it, such as rigid iron. An underground structure characterized by covering a metal sphere or roller with mortar as a covering material capable of shear fracture, and forming a hexahedral block shape having a height, width, and depth matching the diameter of the sphere or roller. Friction reduction material used in the installation method.
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