JP6441871B2 - 箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法 - Google Patents

Description

本発明は、函体を推進または牽引させて鉄道、道路下に横断地下道を構築する箱形ルーフ工法に用いられる箱形ルーフのたわみ防止方法に関するものである。

箱形ルーフ工法は、パイプルーフ工法などと同じく、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させるときに鉄道、道路等を支承するための防護工である。

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、かかる防護工として従来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挙げられるが、地中に掘進させる地下構造物の防護工を別工事として施工することなく、地下構造物の掘進と同時に行うので安全かつ確実に、しかも安価に工事ができ、また土被りも浅く施工できるものとして、次のような工法（Ｒ＆Ｃ工法、ＳＦＴ工法）が知られている。

これは鉄道や道路、または河川等の下に、地下構造物を非開削で造る施工法で、図１２に示すように、防護部材の箱形ルーフ６と、本体構造物となるボックスカルバート（函体）９を置き換えることにより、地下構造物を非開削で構築する施工法である。

そして箱形ルーフ工法は、この防護部材の箱形ルーフ６を設置する工法である。

まず、鉄道等上部交通１の脇に土留め壁２を構築して、発進立坑３と到達立坑４を築造し、小断面の鋼製箱形ルーフ６を、函体断面の外縁（上面及び側面）に合致するように横断区間全長に配置する。

次に、箱形ルーフ６の端部に函体を設置し、箱形ルーフ６の押し込みと函体９の押し込み作業を交互に行うことで、箱形ルーフ６を到達側へ押し出し、函体９を所定位置に設置する。

コンクリート函体９による地下構造物の施工法は、地形条件や工事規模などにより、推進方式とけん引方式から選定する。図１２の例は推進方式であり、発進立坑３内に反力壁８、函体９をセットし、反力壁８と函体９との間には元押しの推進ジャッキ１０を設け、函体９の先端に刃口１１を設けるとともに函体９の先端と前記箱形ルーフ６との間に小ジャッキを内蔵したジャッキ収納管１２を介在させる。

図中１３は箱形ルーフ６の支持材、１４はフリクションカットプレート７の固定部材でこれらは発進立坑３側に設け、一方、到達立坑４側に撤去架台１５を設ける。

ジャッキ収納管１２に小ジャッキを伸長して函体９を反力としてフリクションカットプレート７を残しながら箱形ルーフ６を１本ずつ順次押し進め、一通り箱形ルーフ６が前進したならば、小ジャッキを縮め、今度は推進ジャッキ１０を伸長して函体９を掘進させる。図１２中１６は推進ジャッキ１０と函体９間に介在させるストラット、２６はスペーサー、２７は発進台である。

このようにして、箱形ルーフ６の前進と函体９の前進とを交互に繰り返しながら、到達立坑４に出た箱形ルーフ６は順次撤去する。

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

なお、函体９はプレキャストコンクリート製のものを発進立坑３内に順次吊り下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。

前記のような軌道下に箱形ルーフを先行き施工した後、コンクリート構造物（函体）を推進して箱形ルーフと入れ替える地下構造物の構築方法においては、図１３に示すように箱形ルーフ推進中および推進後から函体推進までの残置中、鉛直方向にたわむ傾向があり、軌道、路面を上下に変位させる原因となり、また、このたわみ部分が地下構造物の掘進に支障を来すことにもなり、施工が困難となる。

下記特許文献はルーフ用筒体が下方にたわむことを防止し、施工性の向上を図ることのできる地下構造物の構築方法におけるルーフ用筒体の沈下防止装置および沈下防止方法として提案したものである。
特許第３７０２２６５号公報

図１４に示すように上部にフリクションカットプレート７を配設した箱形ルーフ６を発進立坑３から地中に圧入して並列させ、発進立坑３に残る箱形ルーフ６の後部に函体９を配設し、フリクションカットプレート７を地中に残置しながら函体９を掘進させる地下構造物の構築方法において、前記箱形ルーフ６の内部に長さ方向にわたって該ルーフ６の下方へのたわみ部分を引き上げる引き上げ用の索条１７ａ、１７ｂを貫通させた。

箱形ルーフ６の内部に長さ方向にわたって貫通させた索条を水平方向に引っ張ることで、該索条に作用する上下の垂直方向への分力が箱形ルーフ６に伝達され、箱形ルーフ６のたわみ部分が引き上げられて、たわみが解消される。

箱形ルーフ６のたわみ防止の手段としては、主にボルト、ナット１９を増設したり、引張側（ルーフ内下側）への後付プレートで対応しているが、十分な効果を得ることが出来なかった。

また、前記特許文献１によるルーフ用筒体の沈下防止では索条によりたわみ部分を引き上げるもので、同様に十分な効果を得ることが出来ない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、箱形ルーフが下方にたわむことを簡単かつ確実に低減することを主たる目的とし、箱形ルーフ推進時のガイドが得られ、地山の体積変化の抑制し、地山のリバウンド防止できることから、箱形ルーフの目開き防止ができるので、施工性の向上を図ることのできる箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方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、鉄道、道路等の下部地中に地下構造物としてコンクリート函体を横断方向に掘進させるのに、上部交通を支承するための防護工として、発進立坑と到達立坑を築造し、小断面の鋼製箱形ルーフを、函体断面の外縁に合致するように横断区間全長に横列配置する箱形ルーフ工法において、横列配置する箱形ルーフの複数本分の幅を有する鋼製板体によるガイドプレートを横断区間全長に先行配置し、箱形ルーフはそのガイドプレート上を掘進させる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、
（１）ガイドプレートを引き込み、これをガイド鋼として箱形ルーフはそのガイドプレート上を掘進させるため、ガイドプレートにより箱形ルーフが下方にたわむことを低減できる。
（２）また、箱形ルーフの目開きの防止ともなる。
（３）さらに、ガイドプレートにより地山のリバウンドを抑えることができ、リバウンドが生じないので、沈下量が小さくできる。
（４）ガイドプレートによるガイドで摩擦低減効果が得られ、箱形ルーフの施工が早くなる。
（５）ガイドプレートを先行させることで、ダイレイタンシー（土がせん断力、土粒子の配列状態が変わり体積変化を生じること）の抑制となる。
（６）ガイドプレートは箱形ルーフと一緒に押し出すため、転用可能である。

前記のメリットにより、推進中および残置中のたわみを防き、軌道の上下変位の影響を小さくできる。

また、鋼製板体の上を推進させるため、推進力の低下を期待することができることから、ジャッキ台数の軽減につながり、経済性のメリットにつながる。

請求項２記載の本発明は、ガイドプレートの先行配置は、ワイヤーソーを設置し、また、ガイドプレート引き込み用ＰＣ鋼線を設置し、ワイヤーソーによる地山掘削およびＰＣ鋼線によるガイドプレートの引き込みで行う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、ガイドプレートの先行配置は、ワイヤーソーによる地山掘削およびＰＣ鋼線によるガイドプレートの引き込みで行うので容易に行うことができる。

請求項３記載の本発明は、ガイドプレートは、先端を鋭角とした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、先端を鋭角としたことによりガイドプレートは引き込み易いものとなる。

以上述べたように本発明の箱形ルーフ用筒体は、地山のリバウンドが生じないようにすることで、簡単な作業で、箱形ルーフ用筒体が下方にたわむことを簡単かつ確実に防止し、施工性の向上を図ることのできるものである。

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〜図３は箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第１工程から第３工程を示す側面図、図４〜図６は同上平面図、図７〜図９は同上正面図である。

本発明は、鉄道、道路等の下部地中に地下構造物としてコンクリート函体９を横断方向に掘進させるのに、上部交通を支承するための防護工として、発進立坑３と到達立坑４を築造し、小断面の鋼製箱形ルーフ６を、函体断面の外縁に合致するように横断区間全長に横列配置する箱形ルーフ工法を前提とするものである。

先に箱形ルーフ６について説明すると、図１１に示すように、端部に継手フランジ６ｃが形成してあり、継手フランジ６ｃはボルト挿通孔を形成した板体であり、これを相互に重ねることでボルト締結ができる。

箱形ルーフ６の標準的な断面形状は１，０００×１，０００（mm）、長さ３，０００（mm）、もしくは、断面形状が８００×８００（mm）、長さ６，０００（mm）で、側面の鉤状の構成部材である継手６ａ，６ｂはある場合と無い場合とがある。

また、箱形ルーフ６は端部隅角を外向き開放の箱抜き６ｄとし、ここをボルト・ナットの締結部としている。なお、図示は省略するが箱形ルーフ６の先端には刃口を設ける。

本発明は、横列配置する箱形ルーフ６の複数本分（例えば２、３本分）の幅を有する鋼製板体によるガイドプレート２３を横断区間全長に先行配置する。

ガイドプレート２３は図１０に示すように先端を鋭角２３ａとし、かつ、上面もしくは周面に潤滑材を塗布しておく場合がある。

第１工程として、図１、図４、図７に示すように、まず、土留め壁２を構築して形成した発進立坑３と到達立坑４を挿通するように、ワイヤーソーおよびガイドプレート引き込みＰＣ鋼線用孔２２を穿設する。

到達立坑４にワイヤーソー２０を設置し、ワイヤー２１をワイヤーソーおよびガイドプレート引き込みＰＣ鋼線用孔２２に通して発進立坑３まで出すように配置する。

また、ガイドプレート引き込みＰＣ鋼線用孔２２に通してガイドプレート引き込み用ＰＣ鋼線２４を設置する。ＰＣ鋼線２４のけん引ジャッキ２５を到達立坑４に設置する。

ガイドプレート２３は発進立坑３に置かれ（載置台の図示は省略）、ＰＣ鋼線２４とこのガイドプレート２３を固定するものである。

ワイヤーソー２０による地山掘削を行い、これでガイドプレート２３が推進できる孔を先行き削孔し、次いで、けん引ジャッキ２５で牽引してガイドプレート２３を引き込む。

ガイドプレート２３は、発進立坑３にて隣接する鋼製板同士を溶接し、大きな一枚の鋼製板体とする。

第２工程として、図２、図５、図８に示すように、箱形ルーフ施工時、ガイドプレート２３と土留め壁２を固定し、この拘束により、ルーフ推進施工時の地山のリバウンドを抑える。

ガイドプレート２３の上を箱形ルーフ６を推進させる。この箱形ルーフ６の掘進については前記説明した通りである。

第３工程として、図３、図６、図９に示すように、刃口１１および函体９を設置し、箱形ルーフ６およびガイドプレート２３を推進させ、函体９を掘進させる。

ジャッキ収納管１２の小ジャッキを伸長して函体９を反力としてフリクションカットプレート７を残しながら箱形ルーフ６を１本ずつ順次押し進め、一通り箱形ルーフ６が前進したならば、小ジャッキを縮め、今度は推進ジャッキ（図示せず）を伸長して函体９を掘進させる。

到達立坑４側に撤去架台１５を設け、箱形ルーフ６及びガイドプレート２３を撤去する。

前記実施形態の他に、本発明は特許第４１３４０８９号公報にあるような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箱形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にも適用できる。

この工法（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」の略称としてＳＦＴ工法と名付けられ、第１工程として鉄道などの上部交通（図示は省略した）の脇に土留め壁を打設して、発進坑と到達坑を築造し、前記発進坑内に推進機を設置してこれでルーフ用筒体である箱形ルーフを到達坑に向けて圧入させる。箱形ルーフの上面には従来と同様にフリクションカットプレートを取り付けて、箱形ルーフとともに押出す。

箱形ルーフは推進させようとするコンクリート函体の外形に対応するように四角形状に配置し、箱型ルーフで囲まれた切羽部には土留部材を配設する。

次に第２工程としてコンクリート函体を発進坑の発進台に設置し、コンクリート函体の後部に牽引ジャッキを取り付け、先行して押出した箱型ルーフの後端にコンクリート函体の先端を接合し、または当接させて、第３工程としてコンクリート函体を発進坑から到達坑に向けて牽引する。

コンクリート函体の牽引と同時に箱形ルーフも押出し、さらに切羽部の掘削は行わず、箱形ルーフを押出すときに同時に箱形ルーフで囲まれた部分の土砂も同時に押出す。

このようにして第４工程箱形ルーフとこの箱形ルーフに囲まれて同時に押出された土砂が到達坑に到達したならば、到達坑で箱形ルーフ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の先端が到達坑４に達するまで牽引してコンクリート函体の全長の推進が完了する。

以上はコンクリート函体の牽引の場合を説明したが、発進坑内に反力壁、コンクリート函体による地下構造物をセットし、反力壁とコンクリート函体との間には元押しジャッキを設け、元押しジャッキを伸長してコンクリート函体を掘進させるようにしてもよい。

本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第１工程を示す側面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第２工程を示す側面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第３工程を示す側面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第１工程を示す平面である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第２工程を示す平面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第３工程を示す平面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第１工程を示す正面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第２工程を示す正面図である。 本発明の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法の第３工程を示す正面図である。 ガイドプレートの部分側面図である。 箱形ルーフの斜視図である。 地下構造物の構築工法（Ｒ＆Ｃ工法）の斜視図である。 箱形ルーフのたわみを示す説明図である。 従来例を示す側面図である。

１…上部交通 ２…土留め壁
３…発進立坑 ４…到達立坑
５…圧入機
６…箱形ルーフ ６ａ…継手
６ｃ…継手フランジ ６ｄ…箱抜き
７…フリクションカットプレート ８…反力壁
９…函体 １０…推進ジャッキ
１１…刃口 １２…ジャッキ収納管
１３…支持材 １４…固定部材
１５…撤去架台 １６…ストラット
１７ａ、１７ｂ…索条 １９…ボルト、ナット
２０…ワイヤーソー ２１…ワイヤー
２２…ワイヤーソーおよびガイドプレート引き込みＰＣ鋼線用孔
２３…ガイドプレート ２３ａ…鋭角
２４…ＰＣ鋼線 ２５…けん引ジャッキ
２６…スペーサー ２７…発進台

Claims (3)

1. 鉄道、道路等の下部地中に地下構造物としてコンクリート函体を横断方向に掘進させるのに、上部交通を支承するための防護工として、発進立坑と到達立坑を築造し、小断面の鋼製箱形ルーフを、函体断面の外縁に合致するように横断区間全長に横列配置する箱形ルーフ工法において、
   横列配置する箱形ルーフの複数本分の幅を有する鋼製板体によるガイドプレートを横断区間全長に先行配置し、
   箱形ルーフはそのガイドプレート上を掘進させることを特徴とする箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法。
2. ガイドプレートの先行配置は、ワイヤーソーを設置し、また、ガイドプレート引き込み用ＰＣ鋼線を設置し、ワイヤーソーによる地山掘削およびＰＣ鋼線によるガイドプレートの引き込みで行う請求項１記載の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法。
3. ガイドプレートは、先端を鋭角とした請求項１および請求項２記載の箱形ルーフ工法の箱形ルーフたわみ低減方法。

Images