JPH0638953Y2 - 立坑構築の先導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は，ライナープレート立坑の構築装置に関し，特
に下水道管渠等を推進工法やシールド工法で施工する際
の発進立坑や到達立坑等として利用するために，地表よ
り垂直な坑壁を構築する先導体装置に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 一般的なライナープレート立坑の構築方法は，機械を使
用したり人力によって垂直な立坑を地表から一定の深さ
まで素堀した後，掘削した立坑の坑壁に波板金属等より
なるライナープレートを坑壁に張り付けるように組み立
てて構築する。そしてライナープレートが坑壁の全周に
構築されると， さらに坑底を一定深さまで素堀し，先に構築されたライ
ナープレートの下端に，新しいライナープレートを連結
して構築していく方法が採用されている。

また最近，先端に刃口を設けた先導体に複数のジャッキ
を装備して，先導体を坑底に圧入し，先導体内の土砂を
掘削して立坑を掘り進めるとともに，先導体内の上部で
ライナープレートを順次継ぎ足しながら坑壁を築造して
いく先導体装置が開発されている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 一般的な従来技術である素堀による構築方法では，立坑
を構築する地盤が地下水の多い軟弱な土質条件である
と，地盤に自立性がなく，地下水とともに土砂が坑内に
崩壊して流入し，ライナープレート１段分の掘削が困難
となる。また，このような状況下の掘削作業やライナー
プレート組み立て作業は，作業員の安全面の確保も困難
となる。

そのため，軟弱な地盤に対しては，予め坑壁となる部分
の地盤に薬液注入等による地盤改良を行う補助工法が採
用されているが，完全な止水効果や地盤改良効果を期待
するには，莫大な注入量を必要とし，仮設備である立坑
の施工コストが大幅にアップし非経済的なものとなって
いる。また，土質によって薬液注入の充分な効果が期待
できない場合もあり，周辺地盤の沈下や陥没を招来して
いる。

そこで上記のような軟弱な地盤で立坑の構築ができるよ
うに最近開発された先導体装置による方法は，第６図に
示すように先端に刃口を有する先導体を坑底に圧入し
て，先導体内の土砂を掘削し，先導体内の上方でライナ
ープレートを順次組み立てていく方法である。この方法
によれば，坑壁を素堀の状態で放置することはなくな
り，掘削中に坑壁が崩壊する心配はなくなったが，軟弱
な土質条件下，特に地下水の多い土質では，ボイリング
現象やヒービング現象が発生し易く，先導体先端の刃口
部分より土砂が地下水とともに噴発したり，先導体内に
隆起したりする。このため先導体内の掘削作業が出来な
くなり，先導体周辺の地盤を改良するために薬液注入等
の補助工法を行っているのが現状である。しかし，流動
化して緩んだ土砂を充分に改良するのは非常に困難であ
り，数度の注入を繰り返し，莫大な注入量を必要として
いる。

〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するために，本考案による立坑構築の
先導体装置は，前記のような先導体とライナープレート
を用いる装置であり，先導体先端の外筒部分に断面平行
またはテーパ状の仕切板を十字に装着し，さらに土質条
件に応じて前記仕切板内を断面平行またはテーパ状の補
助圧密板により格子状に結合して，先導体先端の内部を
任意の大きさに分割している。

先導体は，ライナープレートを筒状に組み立てたときの
外形よりも少し大きく製作され，鋼板やコンクリート等
の比較的強度のある材料により形成されている。先導体
先端は，平板または楔状に尖っており，地盤に圧入し易
い構造となっている。先導体の内側には，先導体を圧入
するための駆動装置として複数のジャッキが設けられて
いる。先導体を圧入するための上向きの反力としては，
ライナープレートの周方向の前記ジャッキの延長線上に
圧力支持梁を設け，同支持梁を，その外周方向に進出し
たアンカー手段で坑壁の地盤に固定して得られる。圧力
支持梁は，強度のある型鋼材等よりなり，ライナープレ
ートと一体に連結され，ライナープレートとともに坑壁
の一部として構成される。

アンカー手段は，圧力支持梁に取り付けられ，圧力支持
梁の外周面から坑壁の地盤側へと進出して，先導体から
垂直方向に加わる反力を地盤側に進出したアンカー手段
で支持する。アンカー手段の具体的な構造としては，圧
力支持梁の外周面に設けたアンター孔を通じて水平方向
の地盤に打ち込み固定する通常の土木技術等で採用され
ているアンカーバー方法や圧力支持梁の外周面に装備し
たアンカープレートを坑壁の地盤に向かって押し付ける
ことにより，広い面積のアンカープレートと地盤に摩擦
力を発生させて支持する。アンカー手段は，先導体の圧
入に必要な反力分だけ圧力支持梁の上下方向に適数個設
置される。

〈作用〉 先導体の先端に設置した格子状の仕切板や補助仕切板に
より，先導体の先端坑底部の開放面を小さく分割するこ
とにより坑底部に働くボイリングやヒービング力を減少
させ，さらに，先導体の先端部分の仕切板を常に坑底の
地盤中に貫入させた状態に保つことにより，仕切板の側
面と坑底地盤との間に摩擦力を発生させてボイリングや
ヒービングを防止する。

補助仕切板は，格子間隔を狭くしたり，広く設置したり
することができるので，立坑の構築箇所の土質条件に応
じて容易に対応することができる。

先導体を立坑の坑底に圧入する反力は，先導体の後方側
に設置した圧力支持梁に伝わるので，ライナープレート
に反力が加わることはない。圧力支持梁に伝わった反力
は，アンカー手段により坑壁の地盤に伝達される。アン
カー手段は，立坑の軸方向において複数の圧力支持梁に
設置することが可能であり，先導体の圧入力に応じて，
設置個数を増減すれば良い。

〈実施例〉 本考案による実施例を示す図面を参照にしながら下記に
詳細に説明する。

第１図および第２図は，本考案による先導体装置１の立
坑内における施工状況を示している。地盤に垂直に掘削
された立坑の坑底部に，先導体１が設けられている。先
導体１は，構築する立坑の外径に一致するように筒状の
外筒２を備えるとともに，先端部分には，断面平行また
はテーパ状の仕切板7,8を十字に配置して外筒２に固着
する。

先導体１の中間部には，外筒２の内周にに沿って等間隔
で受台３が設けられ，受台３の上部にはジャッキ５が複
数個設置されている。ジャッキ５は垂直状態で設置され
ており，上下方向に伸縮できるようになっている。ジャ
ッキ５の構造としては，通常実施されている油圧，空気
圧等で駆動される構造のものが使用できる。ジャッキ５
の上部には圧力支持梁６が配置されている。圧力支持梁
６は第４図に示すように，強度のある山形鋼材等からな
り，形鋼材の底部に相当する面を立坑の坑壁面に対峙
し，形鋼材の開口部を内側に向けて，長手方向が立坑の
軸方向と平行となるように配置されている。形鋼材の底
部に相当する面には，圧力支持梁６を坑壁の地盤に固定
するためのアンカーバー13を挿通するためのアンカー孔
が複数個設けられている。該支持梁６を固定する方法と
しては，通常の土木技術等で採用されている上記アンカ
ーバー13方法や圧力支持梁６の外周面に装備したアンカ
ープレート（図示省略）を坑壁の地盤に向かって押し付
けることにより，広い面積のアンカープレートと地盤と
の間に摩擦力を発生させて固定する方法等が用いられ
る。圧力支持梁６は，ジャッキ５の上方に順次ボルトで
つながれ連結されるとともに，左右の側方にはライナー
プレート12が同じくボルトで連結され，ライナープレー
ト12と圧力支持梁６とで立坑の内壁面を覆うこととな
る。１本の圧力支持梁６の高さは,1枚のライナープレー
ト12の上下方向の高さの半分か，ライナープレート12の
高さと同じになるように設置されている。

ライナープレート12は，立坑の坑壁に沿うように弧状に
湾曲した長方形の形状を有し，坑壁の上下方向に沿って
波形に形成され，土圧等に充分耐えるようになってい
る。ライナープレート12および圧力支持梁６により形成
される外径は，前記先導体１の内径より少し小さく設定
されており，先導体１の内部にライナープレート12およ
び圧力支持梁６が挿入されるようになっている。

前記の装置を用いた立坑の構築方法を下記により説明す
ると，まず，先導体１を地表に設置し，先導体１内より
先導体１の先端まで土砂を掘削して，先導体１先端の地
盤に対する貫入抵抗を無くして先導体１の自重により沈
下させて行く。次に，立坑の深さが先導体１の高さより
少し深くなった段階で，先導体１の内側の受台３の上部
にジャッキ５を装備する。ジャッキ５の上には最上部と
なる圧力支持梁６を先導体１の後端部より突出して地表
に到達するように２〜３枚接続する。圧力支持梁６の左
右側面はライナープレート12が接続され円筒状に坑壁に
覆う。圧力支持梁６およびライナープレート12の上端外
周の地表部には押えコンクリートが打設される。前記作
業が完了すると，さらに先導体１内の掘削が行われ，先
導体１の自重による沈下が行なわれる。一般に，地表か
ら１〜2m程度の浅い地盤では地下水の影等も少なく先導
体１先端の坑底掘削も容易に行える。

圧力支持梁６およびライナープレート12の組み立てが数
枚完了すると，徐々に地下水量も多くなり，先導体１先
端の坑底部分の掘削が困難となり，先導体１の自重によ
る沈下が出来ない。このため，先導体１を貫入する反力
を得るために，先導体１の後端より突出た圧力支持梁６
部に，複数のアンカーバー13を坑壁の地盤に設置し，圧
力支持梁６を固定して支持する。アンカーバー13の設置
が完了すると，ジャッキ５が伸長され，先導体１と先端
に設置された仕切板7,8が坑底の地盤中に貫入される。
先導体１内では，仕切板7,8の上部に入った貫入土砂は
掘削し，仕切板7,8部の土砂は常に貫入した状態に保つ
ことにより，各仕切板7,8の側面と貫入土砂の間に摩擦
力を発生させ，ボイリングやヒービングに抵抗する。構
築する立坑の土質が非常に軟弱な場合は，第３図に示す
ように，仕切板7,8と外筒２の間に補助仕切板9,10,11を
接続して格子状に，さらに小さく分割してボイリングお
よびヒービングに対抗する抵抗力を増加させることがで
きる。ジャッキ５の伸長が完了すると，先導体１はジャ
ッキ５の１ストローク分だけ坑底側へ移動し，ジャッキ
５を縮小すれば，ジャッキ５の上部と圧力支持梁６の間
に隙間を生じるので，新たに圧力支持梁６を挿入し，上
方の圧力支持梁６に接続する。ジャッキ５の１ストロー
ク分がライナープレート12の高さと同じ場合は，圧力支
持梁６の接続と平行してライナープレート12の組み立て
を行う。

上記のような作業を一連のサイクルとして順次繰り返す
ことにより立坑がライナープレート12および圧力支持梁
６により構築されていく。

なお，本実施例においては，筒状のライナープレート12
立坑の仕切板7,8について例示したが，第５図に示すよ
うに，小判形のライナープレート立坑においても先導体
１の先端に仕切板14,15を設け，坑底部の開放面を分割
することが可能である。

また，各仕切板の断面をテーパ状とすることにより，仕
切板の貫入時に坑底地盤を圧密して改良する効果が発生
し，安全な立坑構築が行える。

〈考案の効果〉 本考案による立坑構築の先導体装置により，先導体先端
の仕切板による開口面の分割と，坑底地盤への貫入作用
により，先導体内への土砂および地下水の噴発や流入が
なくなり，立坑周辺地盤の沈下や陥没等の問題は解決さ
れる。

立坑を構築する地盤が非常に軟弱な場合は，仕切板内に
補助仕切板を接続し，開口面をさらに小さく分割するこ
とにより各仕切板側面と土砂との摩擦力を増加させるこ
とにより，ボイリングおよびヒービングを防止すること
が可能となり，坑底部地盤の止水や地盤改良に莫大な補
助工法等を用いることがなくなり，非常に経済的で安全
な立坑の構築を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本考案の実施例である先導体を示す平面図。
第２図は，施工状態を示す縦断面図。第３図は，補助仕
切板の設置状況を示す平面図。第４図は，圧力支持梁お
よびライナープレートの組み立て状態を示す平面図。第
５図は，小判形先導体の仕切板設置状態を示す平面図。
第６図は，従来技術による立坑構築状況を示す縦断面
図。 なお，図中１は先導体。２は外筒。５はジャッキ。６は
圧力支持梁。7,8は仕切板。9,10,11は補助仕切板。20は
従来技術の先導体。21は刃口。22はジャッキ。23は土砂
を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ライナープレートの周方向の一部に立坑の
   軸方向に沿って圧力支持梁を設けるとともに，同支持梁
   をその外周方向に向かってアンカー手段で坑壁の地盤に
   固定しておき，先端に備えた先導体を前記圧力支持梁よ
   り反力を得て坑底に圧入し，圧入された先導体内の土砂
   を掘削して立坑を掘り進めるとともに，先導体内の上方
   側でライナープレートを順次継ぎ足しながら坑壁を築造
   していく立坑の先導体装置において，先導体先端の外筒
   部に断面平行またはテーパ状の仕切板を十字に装着し，
   さらに土質条件に応じて前記仕切板内を断面平行または
   テーパ状の補助仕切板により格子状に結合して，先導体
   先端の内部を任意の大きさに分割することを特徴とする
   立坑構築の先導体装置。