JP7082225B1

JP7082225B1 - 地下構造物の施工法

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Publication number: JP7082225B1
Application number: JP2021033392A
Authority: JP
Inventors: 誠植村; 賢治郎植村; 新市丸田
Original assignee: 誠植村; 賢治郎植村
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2041-03-03
Also published as: JP2022134329A

Abstract

【課題】コンリート函体をセグメント化し、刃口後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート・函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れる地下構造物の施工法を提供する。【解決手段】防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフを発進坑から挿入して箱形ルーフの列群としてコ字形に配置し、箱形ルーフを押し出すことで箱形ルーフの列群とコンクリート函体を置き換えるトンネル等の地下構造物の施工法であり、コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる、前記コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返す。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道、道路、地下河川、水路、地下連通路などの下部地中に小・大規模断面の地下構造物を縦断・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、従来、図１９～図２１に示すような地下構造物の施工法がある。（例えば下記特許文献１参照）
特開昭５５－１９３１２号公報

これは、図１９に示すように、鉄道などの上部交通１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は図２１に示すように、略正方形断面の箱形筒体であり、側面に鉤状の継手６ａ，６ｂを長手方向に連続して形成し、また、上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。

かかる箱形ルーフ６は単位筒体を１本ずつ圧入するものであり、端部にボルト接合用の継手フランジを形成し、この継手フランジ同士をボルト、ナット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必要長を埋設し、さらに継手６ａ，６ｂを介して横方向に連続させながら並列させる。

前記ボルト、ナットでの締結は、箱形ルーフ６の端部隅角を外向き開放の箱抜きとして、この部分において行なう。

箱形ルーフ用筒体６の並べ方は一文字型、門型、函型などで配設する地下構造物であるコンクリート函体９に合わせて適宜選択される。図２３はロ字形に並べた場合である。

前記推進機５は、箱形ルーフ６のジャッキなどによる押出機構とオーガなどによる箱形ルーフ６の内部掘削機構とを有する。

次いで、図２０に示すように発進坑３内に反力壁８、コンクリート函体９による地下構造物をセットし、反力壁８とコンクリート函体９との間には元押しジャッキ１０を設け、コンクリート函体９の先端に刃口１１を設けるとともにコンクリート函体９の先端と前記箱形ルーフ６との間には小ジャッキ１２を介在させる。図示は省略するが、小ジャッキ１２は短尺な箱形ルーフをジャッキ収納管として用いてその中に収める。

図中１３は箱形ルーフ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、これらは発進坑３側に設け、一方、到達坑４側に受台１５を設ける。

小ジャッキ１２を伸長してコンクリート函体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６を１本ずつ順次推し進め、一通り箱形ルーフ６が前進したならば、小ジャッキ１２を縮め、今度は元押しジャッキ１０を伸長してコンクリート函体９を掘進させる。

図中１６は元押しジャッキ１０とコンクリート函体９との間に介在させるストラットを示す。

このようにして、箱形ルーフ６の前進とコンクリート函体９の前進とを交互に繰り返しながら、到達坑４に出た箱形ルーフ６を順次撤去する。

そして、コンクリート函体９の先端が到達坑４に達したならば、刃口１１を撤去し適宜裏込めグラウトを行って施工を完了する。

前記施工法は、コンクリート函体９を発進坑３から到達坑４に向けて元押ジャッキ１０で押出して推進する推進方式であるが、図２４、図２５に示すように到達坑４側に設置した牽引設備で発進坑３側から到達坑４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２１を設け、この反力体２１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２２として反力壁２３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２４を取り付け、この牽引ジャッキ２４に一端を取り付けた牽引ケーブル２５の他端を、反力壁２３に固定した定着装置２６に定着する。

このようにして牽引ジャッキ２４を作動して牽引ケーブル２５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。

前記コンクリート函体９はプレキャスト製のコンクリート函体を順次発進坑３内に吊り降ろして接続していくか、発進坑３内でコンクリートを打設して必要長を増設する。

ところで、前記した施工法では、コンクリート函体９の増設方法に関して、発進坑３内でコンクリートを打設して必要長を増設するのでは、型枠工事等で発進坑３内にかなりのスペースが必要となる。

また、比較的幅の狭いプレキャスト製のコンクリート函体（矩形輪状となっている）を順次発進坑３内に吊り降ろして接続していく方法でも、大型断面の函体となるとプレキャスト製のコンクリート函体そのものも大型化してしまい、発進坑３内への吊降ろし作業、および接合作業を狭い発進坑３内で行うには、困難と危険を伴う作業となる。

なお、コンクリート函体をゼグメント化することも考えられなくはないが、シールド工法と異なり、推進工法では掘進するコンクリート函体自体が推進ジャッキの推進力を直接受けるものとなり、コンクリート製のゼグメントでは、ひびわれや欠けの破損を生じるおそれもある。

下記特許文献２は、分割セグメントを使用することで、狭い立坑でも、大型断面の函体施工が可能となるとともに、セグメント自体はジャッキの推進力を受けても損傷するおそれがない地下構造物の施工法として提案された。
特開２００８－２２３３９７号公報

これは図２４に示すように矩形のコンクリート函体１９は分割セグメントで構成したものであり、コンクリート函体１９の刃口１１の内外を掘削（コンクリート函体１９の内部から）し、元押しジャッキ１０を伸長して箱形ルーフ６およびコンクリート函体１９を１リング分前方に押出す。これによりコンクリート函体１９は掘進する。

第１のリング分のコンクリート函体１９を掘進させたならば、コンクリート函体１９の後方に第２のリング分を組み立てて、同様に掘進させ、以下、順位、コンクリート函体１９の延設、押出し掘進を繰り返す。

到達坑４に出ていく箱形ルーフ６は、これを順次地上に撤去する。刃口１１が到達坑４に到達したならばこれも撤去する。コンクリート函体１９の先端が到達坑４に出たならば、施工が完了する。

前記従来方式は、コンクリート函体の現場製作および、二次製品（セグメント）共に、函体施工は元押し推進方式のため、施工延長が長くなると推進力も増大していた。

また、刃口及び全函体を推進（地盤の中で押し込む）するため、推進に伴う函体周面の地盤の乱れがあった。

コンリート函体周面の裏込め注入は、推進中必要に応じ空隙注入や滑剤注入（すべり効果）を行い、函体推進完了後に裏込め注入（固結効果）を行っていたが、コンリート函体推進中に行う裏込め注入は、主に滑剤効果を求めるため、地盤との固結効果は期待できなく、周辺地盤の沈下の要因となる場合があった。

さらに、特許文献２のセグメント方式の場合は、セグメント自体はジャッキの推進力を受けても損傷するおそれがないものであることが必要となり、鋼板製の地山側スキンプレートと内空側スキンプレートと側板で構成する閉塞された鋼郭内部にコンクリートを充填してなるサンドイッチ形式の矩形高剛性合成セグメントを使用するなど特殊セグメントであることが要求される。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コンリート函体をセグメント化し、刃ロ後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート・函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れ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、防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフを発進坑から挿入して箱形ルーフの列群としてコ字形に配置し、箱形ルーフを押し出すことで箱形ルーフの列群とコンクリート函体を置き換えてトンネル等の地下構造物を施工する地下構造物の施工法であり、コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる、前記コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返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、コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返すものであり、コンクリート函体はセグメント化し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立てるので、コンクリート函体の製作または設置・組立方を発進側立坑内で行っていたスペースが不要となり、プレキャスト製のコンクリート函体を順次発進坑内に吊り降ろして接続していく方法のような吊降ろし作業、および接合作業を狭い発進坑内で行う困難と危険を伴う作業となることはない。

また、コンクリート函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化全体工程の短縮化が図れ、周辺地山のゆるみ防止にもなる。

請求項２記載の本発明は、矩形または門型の鋼製殻体は内側に設ける矩形または門型の骨格フレームを内側に設けて前後にスキンプレートを張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保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、矩形または門型の鋼製殻体は箱形ルーフの列群を推進させる推進反力体として矩形または門型の骨格フレームの前側面がジャッキの被支圧面となり、さらに、それ自体がコンクリート函体を推進反力体として推進するものとして、矩形または門型の骨格フレームの後側面がジャッキの被支圧面となる。そしてスキンプレート内側部分にもしくは後方のコンクリート函体内にバックフォー等のシャベルを設置してアームを伸ばして刃口部の掘削作業できる。

請求項３記載の本発明は、矩形または門型の鋼製殻体には箱形ルーフの支持枠を設け、この支持枠で箱形ルーフの後端側を支持しながら推進させる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、箱形ルーフは発進坑から到達坑まで貫通させて配置するものではなく、矩形または門型の鋼製殻体に設ける支持枠で後端側を支持しながら推進させることで、配列を崩すことなく安定して推進させることができる。

請求項４記載の本発明は、箱形ルーフは後端側に土砂排土口を形成し、箱形ルーフの管先端で掘削した土砂は箱形ルーフ内を送り、排土口からコンクリート函体切羽部へ排出し、コンクリート函体後方へ出すことを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、箱形ルーフは推進させるのに箱形ルーフの管先端で掘削を行い、それに応じて前進させるといういわゆる掘進させるが、この掘進を行うのに、掘削した土砂は箱形ルーフ内を送り、排土口からコンクリート函体切羽部へ排出し、コンクリート函体後方へ出すことで効率良く行うことができる。

請求項５記載の本発明は、矩形または門型の骨格フレームの前側に箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置することを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置することで箱形ルーフの推進の際の安定化を図ることができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の施工法は、コンリート函体をセグメント化し、刃ロ後方で組立てる方式のため、全体工程の短縮化が図れ、また、コンリート函体は推進しないため、推進設備は刃口を推進するだけで良く、長距離施工では推進設備の省力化が図れるものである。

本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す要部の側面図である。本発明の地下構造物の施工法の１実施形態を示す全体の側面図である。図２のＡ－Ａ線矢視図である。図２のＢ－Ｂ線矢視図である。図２のＣ－Ｃ線矢視図である。図２のＤ－Ｄ線矢視図である。本発明の地下構造物の施工法の第１工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第２工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第３工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第４工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第５工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第６工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の第５工程を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法の完成状態を示す側面図である。本発明の地下構造物の施工法でのコンリート函体の斜視図である。本発明の地下構造物の施工法での箱形ルーフの斜視図である。箱形ルーフの端部を支承架台の一例を示す側面図である。箱形ルーフの端部を支承架台の他例を示す側面図である。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。箱形ルーフの正面図である。箱形ルーフの配置状態を示す正面図である。牽引方式による地下構造物の施工法を示す縦断側面図である。箱形ルーフの牽引方式による場合の配置状態を示す正面図である。他の従来例を示す側面図である。

以下、図面について本発明の実施の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１実施形態を示す要部の側面図、図２は同上全体の側面図で、前記従来例を示す図１７～図１９と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

図７～図１４の工程図に基づいて本発明の地下構造物の施工法を説明する。従来と同様の方法で、第１工程として図７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内にコンクリート基礎の上に架台を形成してなる発進台２０、その上に設置するジャッキのよるルーフ推進設備２８、その後方の反力壁２３を設置して、ルーフ推進設備２８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は防護工としての矩形鋼管である。

箱形ルーフ６は図３に示すように築造するコンクリート函体１９の外形に対応するように横コ字状に配置する。

図１６に示すように、上床として横並びになる箱形ルーフ６は同一長さであり、横並びの左右の箱形ルーフ６から下に並ぶ箱形ルーフ６は順次、長さが短くなり、先端が階段状に段差をもって配列され、すべての箱形ルーフ６は後端は同じ垂直面に揃い、全体がフード状になるように並ぶ。

次に第２工程の図８に示すように、発進坑３内で、箱形ルーフ６の後端に先端を刃口３０とした矩形または門型の鋼製殻体２９を置く。

鋼製殻体２９は、矩形または門型の骨格フレーム２９ａを内側に設けて前後にスキンプレート２９ｂをフード状に張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保するもので、骨格フレーム２９ａの前後面はジャッキの被支圧面となる。

箱形ルーフ６の後端にはルーフジャッキとして小ジャッキ１２を配設し、この小ジャッキ１２の一端は前記骨格フレーム２９ａに当接させる。なお、この小ジャッキ１２は短尺な箱形ルーフ６に収めて、ジャッキ収納管３３として形成し、これを箱形ルーフ６の後端に接続してもよい。（図１７、図１８参照）

矩形または門型の鋼製殻体２９には鋼材による架台３４を設け、この架台３４には門型の支持枠３６を組み込み、この支持枠３６で箱形ルーフ６の後端側を支持するようにした。

架台３４は、図１４、図１５に示すように、鋼製殻体２９内で骨格フレーム２９ａの前側のスキンプレート２９ｂ上に箱形ルーフ６の端部を支承するもので、図１４は天井部の箱形ルーフ６の下側を支承する架台、図１５は左右で上下に並ぶ箱形ルーフ６の下側を支承する架台で、図3に示すように架台３４を組むに際しては、前記支持枠３６を含めて中央に空間を確保して掘削土砂の搬出が可能なようにする。

さらに、箱形ルーフ６は後端側に土砂排土口３５を形成し、箱形ルーフ６の管先端で掘削した土砂は箱形ルーフ６内を送り、土砂排土口３５からコンクリート函体１９の切羽部へ排出し、コンクリート函体１９の後方である発進坑３に出すようにする。

箱形ルーフ６の管先端で掘削は、箱形ルーフ６内に作業員が寝そべった状態で入り、人力で行い、掘削した土砂は箱形ルーフ６の中を台車により後方へ送る。

発進坑３内では、鋼製殻体２９の後方に元押しジャッキ１０を骨格フレーム２９ａの後面を被受圧面として設け、さらにその後方にストラット１６を配置してこれを反力壁８との間に介在させる。なお、元押しジャッキ１０はこの鋼製殻体２９にジャッキ棚を設けて設置する。

図中３１はガイド導坑で、これは箱形ルーフ６の列群とコンクリート函体１９を置き換えるに際して、先行して発進坑３と到達坑４間に貫通させて形成する。

小ジャッキ１２により各箱形ルーフ６を前進させる。この場合、鋼製殻体２９が反力受けとなる。

各箱形ルーフ６を前進させたならば、今度は元押しジャッキ１０により、鋼製殻体２９を前進させる。鋼製殻体２９の前進は架台３４と支持枠３３も一体に行われ、支持枠３３の箱形ルーフ６の支承は継続される。

このように、小ジャッキ１２による各箱形ルーフ６の前進、元押しジャッキ１０により、鋼製殻体２９の前進を繰り返して行い、それに応じてストラット１６を伸ばしていく。

図８に示すように鋼製殻体２９の刃口３０が発進坑３から十分奥に入ったならば、鋼製殻体２９の内側部分にバックフォー等のシャベルを設置して（図示せず）もしくは手作業で、刃口３０の掘削を行う。

図９も同様で、小ジャッキ１２による各箱形ルーフ６の前進、元押しジャッキ１０により、鋼製殻体２９の前進を繰り返して行い、図１０に示すように、鋼製殻体２９の前進後、その後方でセグメントにより構成するコンクリート函体１９を構築する。コンクリート函体１９は図１５にも示すように、分割セグメントで構成したものであり、平板状セグメントピース１９ａと平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース１９ｂの組合せによる。

コンクリート函体１９を分割セグメントで構成するに際して、脆弱箇所となり易い角隅部は平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース１９ｂの一体物として配置することにより、セグメント相互の継手がここに来ないように配慮した。また、平板状セグメントピース１９ａと平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース１９ｂの組合せによる矩形リングの前後では板状セグメントピース１９ａと平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース１９ｂの継手が重ならないように、互い違いになるように配慮した。

矩形リング１つ分コンクリート函体１９を形成したならば、前記箱形ルーフ６の列群を鋼製殻体２９を推進反力体として推進させ、箱形ルーフ６の列群の前進後、鋼製殻体２９をコンクリート函体１９を推進反力体として推進させ、また矩形リング１つ分を足してコンクリート函体１９を長いものとし、かかるコンクリート函体１９の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返す。（図１１、図１２）

新たな矩形リングを継足していくのに、板状セグメントピース１９ａと平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース１９ｂは発進坑３から吊下し、構築済みのコンクリート函体１９の中を前方に運び、鋼製殻体２９の後方で組立を行う。

また、組み立てたコンクリート函体１９の周囲は、セグメントに形成したグラウトホールを介して裏込注入３２を行う。

到達坑４に出ていく箱形ルーフ６は、これを順次地上に撤去する。図１３に示すように刃口１１が到達坑４に到達したならばこれも撤去する。

図１４に示すように、コンクリート函体１９の先端が到達坑４に出たならば、施工が完了する。

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１９コンクリート函体体
１９ａ平板状セグメントピース
１９ｂ平板コ字またはＬ字形状のセグメントピース
２０発進台２１反力体
２２反力杭２３反力壁
２４牽引ジャッキ２５牽引ケーブル
２６定着装置２７押輪
２８ルーフ推進設備２９鋼製殻体
２９ａ骨格フレーム２９ｂスキンプレート
３０刃口３１ガイド導坑
３２裏込注入３３ジャッキ収納管
３４架台３５土砂排土口
３６…支持枠

Claims

防護工としての矩形鋼管である箱形ルーフを発進坑から挿入して箱形ルーフの列群としてコ字形に配置し、箱形ルーフを押し出すことで箱形ルーフの列群とコンクリート函体を置き換えてトンネル等の地下構造物を施工する地下構造物の施工法であり、コンクリート函体はセグメントで構成し、先端を刃口とした矩形または門型の鋼製殻体後部でこれを組立て、箱形ルーフの列群は鋼製殻体を推進反力体として推進させ、箱形ルーフの列群の前進後、鋼製殻体をコンクリート函体を推進反力体として推進させる、前記コンクリート函体の組立工程、箱形ルーフの列群の推進工程、鋼製殻体の推進工程を順次繰り返すことを特徴とした地下構造物の施工法。
矩形または門型の鋼製殻体は内側に設ける矩形または門型の骨格フレームを内側に設けて前後にスキンプレートを張出し、内部をバックフォー等のシャベルが掘削作業できる掘削作業空間として確保する請求項１記載の地下構造物の施工法。
矩形または門型の鋼製殻体には箱形ルーフの支持枠を設け、この支持枠で箱形ルーフの後端側を支持しながら推進させる請求項１または請求項２記載の地下構造物の施工法。
箱形ルーフは後端側に土砂排土口を形成し、箱形ルーフの管先端で掘削した土砂は箱形ルーフ内を送り、排土口からコンクリート函体切羽部へ排出し、コンクリート函体後方へ出す請求項１ないし請求項３記載の地下構造物の施工法。
矩形または門型の骨格フレームの前側に箱形ルーフの端部を支承する鋼材による架台を設置する請求項２ないし請求項４記載のいずれかに記載の地下構造物の施工法。