JP2018150780A - 地下構造物の施工法 - Google Patents

Abstract

【課題】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切羽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、滞水地盤も対応できる地下構造物の施工法を提供する。【解決手段】外側面にフリクションカットプレートを重置きし、このフリクションカットプレートごと箱形ルーフを地中に圧入して推進しようとするコンクリート函体の外形に対応するように下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置し、箱形ルーフを地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を合わせて函体を配置して函体の推進や牽引とともにフリクションカットプレートを残して、箱形ルーフの矩形配列の内方の土砂を箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す地下構造物の施工法において、フリクションカットプレートは側端を重ね合わせて止水構造とする。【選択図】図１

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、地下構造物を函体（ボックスカルバート）として構築し、パイプルーフ下を推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。

また、地下構造物を推進させるのに切羽部の掘削を行ってから前進させている。よって、切羽部を掘削する工程を必要とし、この分だけ、工費がかさむだけでなく、工期もその分だけ長いものになる。

しかも切羽部の掘削作業は切羽崩壊などの危険を伴うものであり、切羽安定のための安定処理などの地盤改良のための作業も必要としていた。

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 特許第４１３４０８９号公報 特許第４３１７８４３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及びアンダーパス技術協会のホームページ http://www.uemuragiken.co.jp/tech/sft.html http://underpass.info/sft.html

ＳＦＴ工法は、第１工程として図２５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の上面にはフリクションカットプレート７を載せて置き、箱形ルーフ６とともに押出す。

箱形ルーフ６は、図２９、３０に示すように矩形断面の箱形筒体であり、側面に鉤状または平板状の継手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トプレート７を取り付けている。箱形ルーフ６は前後端にボルト接合用のフランジを形成して、長さ方向に順次接続して必要長を埋設することができ、さらに継手６ａ，６ｂを介して縦横方向に連続しながら並列させる。

推進機５の詳細図示は省略するが、土砂排土管を押出し体として元押しジャッキで押し出すことにより箱形ルーフ６を掘進させるもので、箱形ルーフ６の先端切羽の掘削は、人力掘削刃口を設けて行なう場合の他、オーガスクリューなどの掘削機構を設けて行なう場合などがある。

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列設置し、箱形ルーフ６の配列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２６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トプレート７を発進坑３側に固定する。このフリクションカットプレート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２７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を前方に押出す。

コンクリート函体９の押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（土留鋼矢板２の一部を使用）を押出すことによりその前方の土砂αも同時に押出す。この場合、前記のようにフリクションカットプレート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２８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、滞水地盤いわゆる地下水を有する地盤条件では、水対策として薬液注入などの地盤改良を施して施工を行うことが必要となる。

本発明の目的は、滞水地盤でも高価な補助工法を使用せずに施工が可能な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、外側面にフリクションカットプレートを重置きし、このフリクションカットプレートごと箱形ルーフを地中に圧入して推進しようとするコンクリート函体の外形に対応するように下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置し、箱形ルーフを地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を合わせて函体を配置して函体の推進や牽引とともにフリクションカットプレートを残して、箱形ルーフの矩形配列の内方の土砂を箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す地下構造物の施工法において、フリクションカットプレートは側端を重ね合わせて止水構造とすることを要旨とするものである。

本発明によれば、横並びになるフリクションカットプレートは重ね合わせて止水構造となるので、侵入しようとする地下水はこのフリクションカットプレートで止められ、コンクリート函体の中に流入することはない。

請求項２記載の本発明は、側端を重ね合わせるフリクションカットプレートは間に止水部材を介在させ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、止水部材を介在させることにより確実な止水構造とすることができる。

請求項３記載の本発明は、土砂を箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す到達坑では、土留ジャッキを設け、この土留ジャッキで押し出す土砂を抑えながら土留ジャッキを縮小して押し出す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、箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す内方の土砂も帯水性の柔らかなものなので、土留ジャッキで押し出す土砂を抑えながら土留ジャッキを縮小して押し出すことにより安全に押し出すことができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の施工法は、滞水地盤でも高価な補助工法を使用せずに施工が可能なものである。

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３〜図８は本発明の地下構造物の施工法の第１実施形態を示す各工程の縦断側面図で、前記従来例を示す図２５〜図２８と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

本実施形態は耐水地盤βに地下構造物を施工する場合である。

本発明も従来のＳＦＴ工法と同じように第１工程として図１に示すように鉄道などの上部交通（図示は省略した）の脇にシートパイル等の土留鋼矢板２からなる仮土留杭を打設して、発進坑３と到達坑４を築造し、図２に示すように発進坑３に捨石およびベースコンクリート打設による発進台２０を形成し、推進機（図示せず、図２５参照）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。

到達坑４にも同じく捨石およびベースコンクリート打設による到達台２１を形成してある。

箱形ルーフ６は前記従来例と同じく図２９、図３０に示すような矩形断面の箱形筒体で、前後端にボルト接合用のフランジを形成して（図示せず）、長さ方向に順次接続して必要長を埋設することができるものである。

なお、本発明で使用する箱形ルーフ６は側面に鉤状または平板状の継手６ａ，６ｂを長手方向に連続して形成し、また、上面にフリクションカットプレート７を載置している。

前記フリクションカットプレート７は帯板状の鋼板であるが、端部を箱形ルーフ６の端部に溶接して一体化しそれ以外は単に載せているだけのものであり、箱形ルーフ６が長さ方向に順次接続してなる場合は、フリクションカットプレート７自体も相互に溶接などで接続して連続するものとする。

本発明においては、図２０、図２１に示すように、フリクションカットプレート７は箱形ルーフ６の幅よりも左右に張り出す幅広のものとし、かつ、側端を重ね合わせて止水構造とした。

かかる重ね合わせに際しては、フリクションカットプレート７の一方の側端を長さ方向に曲成させ、浮き上がり状のフランジ７ａとして形成し、その下に隣のフリクションカットプレート７の一方の側端７ｂが入り込むようにする。

このようにすれば、横並びになるフリクションカットプレート７同士はそのレベルを変えずに並び、かつ、斜めになることなくしっかりと重ね合わせることができる。

また、図２２〜図２４に示すように、前記側端を重ね合わせるフリクションカットプレート７は重ね合わせる部分の間に止水部材２２を介在させてもよい。

該止水部材２２としては種々のものが採用できるが、成型した合成ゴムによるものが好適である。図２４に示すものはシート状本体に山形の縞模様として凹凸を付けたものである。

図２２に示すように、止水部材２２は前記浮き上がり状のフランジ７ａの裏側に貼り付けておき、フリクションカットプレート７同士を側端を重ね合わせる際には押し潰されて止水をなす。

図１、図３に示すように、フリクションカットプレート７を重ねてある箱形ルーフ６は発進坑３から到達坑４へと圧入させ、推進し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する。

図４に示すように発進坑３で発進台２０に設置するコンクリート函体９の先端と土中配列された箱形ルーフ６の端を合致させ、また、発進坑３の反力壁８の前に元押しジャッキ１０を設置し、これをコンクリート函体９の後端に押角２３を介して当接させる。

なお、コンクリート函体９の前端には函体接続工としてのＨ型鋼材による押角２４を取り付ける。

前記フリクションカットプレート７は箱形ルーフ６とは端部の結合を解除し（溶接固定を解除する）、土留鋼矢板２と固定するようにする。

図４に示すように箱形ルーフ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、元押しジャッキ１０でコンクリート函体９を箱形ルーフ６ともどもに押し出す。図中１６は押し出しの際に使用するストラットである。

なお、コンクリート函体９は推進させる場合の他、牽引させることもできる。牽引は、函体の前方反力壁を設け、函体の後部に定着装置または牽引ジャッキを取り付け、この定着装置または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、反力壁に固定した牽引ジャッキまたは定着装置に定着し、牽引ジャッキの牽引で行う。コンクリート函体９の推進や牽引は、いずれか一方を、もしくは、推進と牽引の両方を併用して行ってもよい。

このようにコンクリート函体９は、推進や牽引させるものであり、コンクリート函体９の推進や牽引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を押出すときに箱形ルーフ６の相互間に土砂がない場合はそのまま、また、土砂がある場合はこの土砂も箱形ルーフ６と共に到達坑４に押し出される。

なお、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、これで土砂を押えながら箱形ルーフ６といっしょに押し出すが、この土留部材１９は仮土留杭２を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。

また、箱形ルーフ６に重ねたフリクションカットプレート７はコンクリート函体９の推進や牽引と同時に箱形ルーフ６を押出す際に坑口付近に端部を止め、これを残置することで、箱形ルーフ６やコンクリート函体９と地山との縁切りを行うことができる。

そして、横並びになるフリクションカットプレート７は重ね合わせて筒体としての止水構造となるので、侵入しようとする地下水はこのフリクションカットプレート７で止められ、コンクリート函体９の中に流入することはない。これによりコンクリート函体９は裏込め注入不要である。

このようにして箱形ルーフ６が到達坑４に到達したならば、到達坑４で箱形ルーフ６を順次一括撤去する。

図８はコンクリート函体９の圧入が完了し、コンクリート函体９を全て設置した段階である。

土砂も箱形ルーフ６とともに到達坑４へ押し抜き、箱形ルーフ６の撤去とともにこれも撤去する。

図９〜図１５は本発明の第２実施形態を示すもので、地下構造物の施工長が長く、発進坑３と到達坑４の間の間隔も大きい。箱形ルーフ６も長いものとなる。

このような場合は、図１１〜図１５に示すように、箱形ルーフ６が到達坑４に到達したならば、到達坑４で箱形ルーフ６を分割撤去する。

このように箱形ルーフ６を分割撤去する際には図１６〜図１８に示すように土砂を箱形ルーフ６の矩形配列と一緒に押し出す到達坑４では、土留ジャッキ２５を設けておく。

そしてこの土留ジャッキ２５で土留部材１９を押し、押し出す土砂を抑えながら土留ジャッキ２５を縮小して押し出す。

押し出した土砂は土留部材１９を除いて排除する。

本発明の地下構造物の施工法の箱形ルーフの配置を示す説明図である。 本発明の地下構造物の施工法のコンクリート函体を示す正面図である。 本発明の地下構造物の施工法の第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第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第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第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第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第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第２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第２実施形態を示す箱形ルーフの分割撤去の第１方式の第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第２実施形態を示す箱形ルーフの分割撤去の第１方式の第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第２実施形態を示す箱形ルーフの分割撤去の第２方式の第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第２実施形態を示す箱形ルーフの分割撤去の第２方式の第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第２実施形態を示す箱形ルーフの分割撤去の第３方式の第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第２実施形態を示す完成形態の縦断側面図である。 到達側土留ジャッキ使用の第１工程の側面図である。 到達側土留ジャッキ使用の第２工程の側面図である。 到達側土留ジャッキ使用の第３工程の側面図である。 箱形ルーフとコンクリート函体接続のイメージ図である。 箱形ルーフおよびフリクションカットプレートの端面図である。 フリクションカットプレートの重ね合わせの説明図である。 止水部材介在の説明図である。 止水部材介在の説明図である。 止水部材の端面図である。 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。 箱形ルーフの一例の正面図である。 箱形ルーフの他の例の正面図である。

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 継手
７ フリクションカットプレート ７ａ フランジ
７ｂ 側端 ８ 反力壁
９ コンクリート函体 １０ 元押しジャッキ
１４ 止め部材 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 止水部材
２３ 押角 ２４ 押角
２５ 土留ジャッキ

Claims (3)

1. 外側面にフリクションカットプレートを重置きし、このフリクションカットプレートごと箱形ルーフを地中に圧入して推進しようとするコンクリート函体の外形に対応するように下段、側部及び上段の矩形配列に組み配置し、箱形ルーフを地中に圧入した後、前記箱形ルーフ端部に函体の先端部を合わせて函体を配置して函体の推進や牽引とともにフリクションカットプレートを残して、箱形ルーフの矩形配列の内方の土砂を箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す地下構造物の施工法において、フリクションカットプレートは側端を重ね合わせて止水構造とすることを特徴とする地下構造物の施工法。
2. 側端を重ね合わせるフリクションカットプレートは間に止水部材を介在させる請求項１記載の地下構造物の施工法。
3. 土砂を箱形ルーフの矩形配列と一緒に押し出す到達坑では、土留ジャッキを設け、この土留ジャッキで押し出す土砂を抑えながら土留ジャッキを縮小して押し出す請求項１または請求項２記載の地下構造物の施工法。