JP3188872B2

JP3188872B2 - 一般部鋼製エレメント、及び地下構造物構築方法

Info

Publication number: JP3188872B2
Application number: JP28912098A
Authority: JP
Inventors: 忠良石橋; 修司富田; 満清水; 敏彦新堀; 雅春齋藤
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2001-07-16
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: JP2000120372A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非開削方式で地下
構造物を構築するために使用する鋼製エレメント、及び
この鋼製エレメントにより地下構造物を構築する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道線路や道路等の下方に非開削
方式で地下構造物を構築する方法として、エレメントを
推進又はけん引により地中に挿入し、これを地下構造物
の本体として利用する方法が用いられている。この場合
のエレメントは、エレメント軸方向の構造としては、下
路桁形式のものが主体であった。

【０００３】近年、鉄道の複々線区間や駅構内などの多
数の線路が存在する施工箇所において、計画される地下
構造物が増加している。このようなケースでは、線路下
の横断距離が、従来に比べ長大となることから、下路桁
形式では対応できなくなってきた。

【０００４】そこで、最近では、地中に複数のエレメン
トを挿入し、これら相互間をＰＣ（プレストレストコン
クリート）ケーブルでエレメント軸方向に直角な平面方
向（以下、「エレメント軸直角方向」という。）に緊張
することにより、横断距離が長い場合にも対応し得る構
造物とする工法が用いられてきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たエレメントによる地下構造物構築方法においては、エ
レメント相互間にＰＣケーブルを挿入し、緊張するとい
う作業を伴う工法であり、作業が非常に困難であるとと
もに、工事費用が高く経済性にも問題があった。

【０００６】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、エ
レメント軸直角方向の力が伝達可能でかつ本体として利
用可能なエレメント、及び地下構造物構築方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る一般部鋼製エレメントは、「コ」字状
の断面を有しエレメント軸方向に延設される鋼製部材の
４つの隅部のそれぞれに、前記エレメント軸方向に沿っ
て一般部継手を設け、隣接するエレメントの継手と前記
一般部継手との嵌合によりエレメント相互の接合を行う
とともに、前記エレメント軸方向に直角な平面方向であ
るエレメント軸直角方向の力を伝達可能としたことを特
徴とする。

【０００８】上記した一般部鋼製エレメントにおいて、
好ましくは、前記鋼製部材の４つの隅部のうち、外部に
対して開放された隅部である２つの開放側隅部のそれぞ
れに前記エレメント軸方向に沿って一般部第１継手を設
けるとともに、外部に対して閉塞された隅部である２つ
の閉塞側隅部のそれぞれに前記エレメント軸方向に沿っ
て一般部第２継手を設け、少なくとも前記一般部第２継
手は、前記鋼製部材の前記閉塞側隅部の外縁の内方にほ
ぼ包含される形状に形成される。

【０００９】また、本発明に係る地下構造物構築方法
は、矩形管状の断面を有してエレメント軸方向に延設さ
れる管状鋼製部材の４つの隅部のそれぞれに前記エレメ
ント軸方向に沿って基準管継手が設けられた基準管鋼製
エレメントを地中に挿入する第１工程を行い、次いで、
「コ」字状の断面を有し前記エレメント軸方向に延設さ
れるコ型鋼製部材の４つの隅部のそれぞれに前記エレメ
ント軸方向に沿って一般部継手が設けられた一般部鋼製
エレメントを用い、前記一般部継手のうち外部に対して
開放された隅部である２つの開放側隅部に設けられた一
般部第１継手のそれぞれを前記基準管継手のうちの２つ
と嵌合させて接合し、前記一般部鋼製エレメントを前記
基準管路鋼製エレメントに沿わせながら前記地中に挿入
する第２工程を行い、次いで、前記地中に挿入された一
般部鋼製エレメントの前記一般部継手のうち外部に対し
て閉塞された隅部である２つの閉塞側隅部に設けられた
一般部第２継手のそれぞれに、他の一般部鋼製エレメン
トの前記一般部第１継手のそれぞれを嵌合させて接合
し、前記地中に挿入された一般部鋼製エレメントに前記
他の一般部鋼製エレメントを沿わせながら前記地中に挿
入する第３工程を順次繰り返し、次いで、前記地中に挿
入され相互に接合された各鋼製エレメントによって構成
されたエレメント構造体を防護工として前記エレメント
構造体の内部を掘削する第４工程を行い、次いで、前記
エレメント構造体を本体として利用して地下構造物を構
築する第５工程を行うことを特徴とする。

【００１０】上記した地下構造物構築方法において、好
ましくは、前記エレメント構造体の隅角部には、矩形管
状又は「コ」字状の断面を有してエレメント軸方向に延
設される鋼製部材の４つの隅部のうち前記エレメント構
造体の隅角部を構成する隅部に前記エレメント軸方向に
沿って隅角部継手が設けられた隅角部鋼製エレメントが
用いられる。

【００１１】また、上記した地下構造物構築方法におい
て、好ましくは、前記隅角部鋼製エレメントの断面が
「コ」字状の場合には、必要に応じて、前記地中に挿入
された後に、前記２つの開放側隅部を連結する連結部材
が取り付けられる。

【００１２】また、上記した地下構造物構築方法におい
て、好ましくは、前記接合された継手の内部にグラウト
材が注入される。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】（１）第１実施形態まず、本発明の第１実施形態について説明する。

【００１９】図１は、本発明の第１実施形態である基準
管鋼製エレメントの構成を示す断面図である。図１のう
ち、図１（Ａ）は、基準管鋼製エレメントの全体構成を
示す断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における
継手１３付近の拡大断面図である。図１（Ａ），図１
（Ｂ）は、いずれも、エレメント軸方向から見た断面図
（エレメント軸方向に直角な平面によって切断した場合
の断面図）を示している。

【００２０】図１に示すように、基準管鋼製エレメント
１０は、２つの鋼製板状部材１１と、２つの鋼製板状部
材１２と、４つの継手１３を有している。鋼製板状部材
１１と他の鋼製板状部材１１は、互いに対向するように
エレメント軸方向に延設され、鋼製板状部材１２と他の
鋼製板状部材１２は互いに対向するとともに鋼製板状部
材１１と直角となるようにエレメント軸方向に延設され
る。これにより、全体として矩形管状（「ロ」字状）の
断面を形成している。

【００２１】また、各鋼製板状部材１１，１２，１１，
１２によって形成される矩形管状断面の４つの隅部のそ
れぞれには、エレメント軸方向に沿って継手１３が配設
されている。この基準管鋼製エレメント１０における継
手１３は、基準管継手に相当している。

【００２２】各継手１３の断面は、概略「Ｃ」字状の嵌
合部１３ａと、嵌合部１３ａの背後に接続する基部１３
ｂを有して構成されている。また、嵌合部１３ａは、２
つの突出部１３ｃ，１３ｄを有している。突出部１３ｃ
の先端は球根状に拡大されている。また、突出部１３ｃ
と突出部１３ｄの中間は、ほぼ楕円状断面でエレメント
軸方向に延びる溝１３ｅとなっている。なお、図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）における左上と右下の隅部の継手
の断面を示しているが、図１（Ａ）における右上と左下
の隅部の継手についても同一形状の継手１３が対称位置
に用いられており、その構成は図１（Ｂ）とまったく同
様である。

【００２３】また、各鋼製板状部材１１，１２と各継手
１３との各接続箇所は、溶接部Ｗによって接合されてい
る。この接続は、ボルト等の機械的接続であってもよ
い。

【００２４】上記のような構成により、継手１３の突出
部１３ｃの先端付近にエレメント軸直角方向の力を作用
させた場合、例えば、図１（Ｂ）における左方向に引張
ると、この引張り力（以下、「第１引張り力」とい
う。）は、突出部１３ｃから基部１３ｂに伝達され、基
部１３ｂから鋼製板状部材１１に伝達され、鋼製板状部
材１１の図１（Ｂ）における左端に図１（Ｂ）における
左方向への引張り力を作用させることになる。

【００２５】一方、継手１３の突出部１３ｄの先端付近
にエレメント軸直角方向の力を作用させた場合、例え
ば、図１（Ｂ）における左方向に引張ると、この引張り
力（以下、「第２引張り力」という。）は、突出部１３
ｄから基部１３ｂを経て鋼製板状部材１１に伝達され、
鋼製板状部材１１の図１（Ｂ）における左端に図１
（Ｂ）における左方向への引張り力を作用させることに
なる。

【００２６】上記のことから、継手１３の突出部１３ｃ
及び１３ｄと、基部１３ｂは、外部から加えられる上記
のエレメント軸直角方向の力（例えば、第１引張り力，
第２引張り力）に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を
有している。また、継手１３の突出部１３ｄには、上記
の第１引張り力の一部と第２引張り力の一部との合成力
が作用することを考慮し、その力に抵抗可能な所定の強
度と所定の断面を有している。例えば、突出部１３ｄの
厚みｔ１は十分な厚みとなっている。また、継手１３の
基部１３ｂには、上記の第１引張り力と第２引張り力の
一部との合成力が作用することを考慮し、その力に抵抗
可能な所定の強度と所定の断面（例えば十分な厚み）を
有している。また、鋼製板状部材１１は、継手１３から
伝達される上記のエレメント軸直角方向の力に抵抗可能
な所定の強度と所定の断面を有している。

【００２７】また、基準管鋼製エレメント１０において
は、各継手１３の断面形状は、図１（Ａ），図１（Ｂ）
に示すように、鋼製板状部材１１，１２，１１，１２の
断面の外縁線と、それら外縁線の延長線によって構成さ
れる矩形の４つの隅部の内方にほぼ包含されている。図
１（Ｂ）に示すように、この隅部の外部に突出するの
は、突出部１３ｃの一部だけである。

【００２８】したがって、この基準管鋼製エレメント１
０の内部にオーガードリル等を配備して内部の土等を掘
削しつつ地中に挿入する場合には、１）地盤に対する挿入抵抗が小さいため挿入が容易と
なること２）継手１３が突出していないため不測の損傷から保
護されること３）溝１３ｅ内に土砂が入り込むことをかなり防止す
ることができること等の利点がある。

【００２９】（２）第２実施形態次に、本発明の第２実施形態について説明する。

【００３０】図２は、本発明の第２実施形態である一般
部鋼製エレメントの構成を示す断面図である。図２のう
ち、図２（Ａ）は、一般部鋼製エレメントの全体構成を
示す断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における
継手２３付近の拡大断面図である。図２（Ａ），図２
（Ｂ）は、いずれも、エレメント軸方向から見た断面図
（エレメント軸方向に直角な平面によって切断した場合
の断面図）を示している。

【００３１】図２に示すように、一般部鋼製エレメント
２０は、２つの鋼製板状部材２１と、１つの鋼製板状部
材２２と、２つの継手１３と、２つの継手２３を有して
いる。鋼製板状部材２１と他の鋼製板状部材２１は、互
いに対向するようにエレメント軸方向に延設され、鋼製
板状部材２２は鋼製板状部材２１と直角となるようにエ
レメント軸方向に延設される。これにより、全体として
「コ」字状の断面を形成している。

【００３２】また、各鋼製板状部材２１，２２，２１に
よって形成される「コ」字状断面の４つの隅部のうち、
外部に対して開放された隅部（図２（Ａ）における右上
隅部及び右下隅部。以下、「開放側隅部」という。）の
それぞれには、エレメント軸方向に沿って継手２３が配
設されている。この一般部鋼製エレメント２０における
継手２３は、一般部第１継手に相当している。

【００３３】また、各鋼製板状部材２１，２２，２１に
よって形成される「コ」字状断面の４つの隅部のうち、
外部に対して閉塞された隅部（図２（Ａ）における左上
隅部及び左下隅部。以下、「閉塞側隅部」という。）の
それぞれには、エレメント軸方向に沿って上述した継手
１３が配設されている。この一般部鋼製エレメント２０
における継手１３は、一般部第２継手に相当している。
また、一般部鋼製エレメント２０における継手１３及び
２３は、一般部継手に相当している。

【００３４】各継手２３の断面は、概略「Ｃ」字状の嵌
合部２３ａと、嵌合部２３ａの背後に接続する基部２３
ｂを有して構成されている。また、嵌合部２３ａは、２
つの突出部２３ｃ，２３ｄを有している。突出部２３ｃ
の先端は球根状に拡大されている。また、突出部２３ｃ
と突出部２３ｄの中間は、ほぼ楕円状断面でエレメント
軸方向に延びる溝２３ｅとなっている。なお、図２
（Ｂ）は、図２（Ａ）における右上の隅部の継手の断面
を示しているが、図２（Ａ）における右下の隅部の継手
についても同一形状の継手２３が対称位置に用いられて
おり、その構成は図２（Ｂ）とまったく同様である。ま
た、継手１３とその付近の構成は、上述した基準管鋼製
エレメント１０における継手１３とまったく同様であ
る。

【００３５】また、各鋼製板状部材２１，２２と各継手
１３，２３との各接続箇所は、溶接部Ｗによって接合さ
れている。この接続は、ボルト等の機械的接続であって
もよい。

【００３６】上記のような構成により、継手２３の突出
部２３ｃの先端付近にエレメント軸直角方向の力を作用
させた場合、例えば、図２（Ｂ）における右方向に引張
ると、この引張り力（以下、「第３引張り力」とい
う。）は、突出部２３ｃから基部２３ｂに伝達され、基
部２３ｂから鋼製板状部材２１に伝達され、鋼製板状部
材２１の図２（Ｂ）における右端に図２（Ｂ）における
右方向への引張り力を作用させることになる。

【００３７】一方、継手２３の突出部２３ｄの先端付近
にエレメント軸直角方向の力を作用させた場合、例え
ば、図２（Ｂ）における右方向に引張ると、この引張り
力（以下、「第４引張り力」という。）は、突出部２３
ｄから基部２３ｂに伝達され、基部２３ｂから鋼製板状
部材２１に伝達され、鋼製板状部材２１の図２（Ｂ）に
おける右端に図２（Ｂ）における右方向への引張り力を
作用させる。また、上記の第４引張り力により、突出部
２３ｄには図２（Ｂ）における反時計回り方向の曲げモ
ーメントが作用されることになる。

【００３８】上記のことから、継手２３の突出部２３ｃ
及び２３ｄは、外部から加えられる上記のエレメント軸
直角方向の力（例えば、第３引張り力，第４引張り力）
に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有している。ま
た、継手２３の突出部２３ｄには、上記の第４引張り力
と、第４引張り力に起因する曲げモーメントによる力の
合成力が作用することを考慮し、その力に抵抗可能な所
定の強度と所定の断面を有している。例えば、突出部２
３ｄの厚みｔ２は十分な厚みとなっている。また、継手
２３の基部２３ｂには、上記の第３引張り力と第４引張
り力との合成力が作用することを考慮し、その力に抵抗
可能な所定の強度と所定の断面（例えば十分な厚み）を
有している。また、鋼製板状部材２１及び２２は、継手
１３，２３から伝達される上記のエレメント軸直角方向
の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有してい
る。

【００３９】また、一般部鋼製エレメント２０において
は、各継手１３の断面形状は、図２（Ａ）に示すよう
に、鋼製板状部材２１，２２，２１の断面の外縁線と、
それら外縁線の延長線によって構成される矩形の４つの
隅部の内方にほぼ包含されている。この隅部の外部に突
出するのは、突出部１３ｃの一部だけである。

【００４０】次に、上記した一般部鋼製エレメント２０
の地中への挿入、及び地下構造物の構築について、図３
を参照しつつ説明する。図３は、本発明の第１実施形態
である基準管鋼製エレメント１０と本発明の第２実施形
態である一般部鋼製エレメント２０の接合状態を示す断
面図である。図３のうち、図３（Ａ）は、基準管鋼製エ
レメント１０と一般部鋼製エレメント２０の接合状態の
全体状況を示す断面図であり、図３（Ｂ）は、図３
（Ａ）における継手１３と継手２３の接合部付近の拡大
断面図である。図３（Ａ），図３（Ｂ）は、いずれも、
エレメント軸方向から見た断面図（エレメント軸方向に
直角な平面によって切断した場合の断面図）を示してい
る。

【００４１】まず、上述したように、基準管鋼製エレメ
ント１０を地中に挿入する（以下、「第１工程」とい
う。）。その後、一般部鋼製エレメント２０の開放側隅
部に設けられた継手２３，２３のそれぞれを、基準管鋼
製エレメント１０の継手１３のうちの２つ（例えば、図
３（Ａ）における左上隅部の継手と左下隅部の継手）と
嵌合させて接合する。そして、両継手を嵌合させた状態
で、一般部鋼製エレメント２０を基準管路鋼製エレメン
ト１０に沿わせながら、基準管鋼製エレメント１０の場
合と同様にしてエレメント軸方向に向けて地中に挿入す
る（以下、「第２工程」という。）。これにより、図３
（Ａ），図３（Ｂ）に示した状態となる。

【００４２】この場合、接合状態となっている基準管鋼
製エレメント１０の継手１３と、一般部鋼製エレメント
２０の継手２３においては、継手１３の溝１３ｅ内に継
手２３の突出部２３ｃの拡大された先端が入り込んで嵌
合し、かつ、継手２３の溝２３ｅ内に継手１３の突出部
１３ｃの拡大された先端が入り込んで嵌合している。

【００４３】上記のように嵌合している基準管鋼製エレ
メント１０の継手１３と、一般部鋼製エレメント２０の
継手２３の内部の溝１３ｅ，２３ｅには、必要に応じ
て、適宜の時期に、エレメント軸方向の一方の端（以
下、「注入端」という。）から、無収縮モルタル、無収
縮コンクリート、樹脂材料等のグラウト材（図示せず）
を注入し、硬化させて継手接合を補強してもよい。この
グラウト注入を行うと、継手が固定されるため、接合さ
れた後の複数の鋼製エレメントが、上載荷重等によりた
わむなどの変形を生じることを防止することができる。
また、この補強により、エレメント軸直角方向の力の伝
達性能も向上する。

【００４４】次に、第２工程の後、新たな一般部鋼製エ
レメント２０の開放側隅部に設けられた継手２３，２３
のそれぞれを、すでに地中に挿入された一般部鋼製エレ
メント２０の閉塞側隅部に設けられた継手１３，１３の
それぞれと嵌合させて接合する。そして、両継手を嵌合
させた状態で、新たな一般部鋼製エレメント２０を、す
でに挿入された一般部路鋼製エレメント２０に沿わせな
がら、エレメント軸方向に向けて地中に挿入する（以
下、「第３工程」という。）。以下、この第３工程を順
次繰り返すことによって、地中に挿入され相互に接合さ
れた各鋼製エレメント１０，２０等によってエレメント
構造体を構成する。例えば、各鋼製エレメント１０，２
０等によって円状，楕円状，「ロ」字状等に囲まれたエ
レメント構造体等である。

【００４５】次に、必要により、各エレメント内にコン
クリート等を充填する。次に、地中に形成されたエレメ
ント構造体を防護工として利用し、エレメント構造体の
内部を掘削する（以下、「第４工程」という。）。次
に、エレメント内面をコンクリートで被覆する等の施工
を行って、地下構造物を構築する（以下、「第５工程」
という。）。

【００４６】上記した「コ」字状断面の一般部鋼製エレ
メント２０については、矩形管状断面の場合に比べて、１）「コ」字状断面の一側が開放されているためエレ
メント挿入に伴う各種配管部材等の機器類の接続作業が
容易になること２）「コ」字状断面のためエレメントが柔軟性を有し
エレメント挿入が容易となること３）接合された継手部（図３（Ｂ）の継手１３，２
３）の内部へ注入されるグラウト材の漏出を防止するた
めのシーリング作業等を一般部鋼製エレメント２０の内
部から行え作業が容易となること４）エレメント内へのコンクリート等の充填作業が容
易となること５）鋼材量を節約することができること等の利点がある。

【００４７】また、一般部鋼製エレメント２０の閉塞側
隅部に設けられた継手１３については、上記した基準管
鋼製エレメント１０の場合とまったく同様の利点を有し
ている。

【００４８】（３）第３実施形態次に、本発明の第３実施形態について説明する。

【００４９】図４は、本発明の第３実施形態である隅角
部鋼製エレメントの構成と本発明の第２実施形態である
一般部鋼製エレメントとの接合状態を示す断面図であ
る。図４のうち、図４（Ａ）は、各エレメントの全体構
成を示す断面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）にお
ける隅角部の内側（図の右下隅部）の継手付近の拡大断
面図である。図４（Ａ），図４（Ｂ）は、いずれも、エ
レメント軸方向から見た断面図（エレメント軸方向に直
角な平面によって切断した場合の断面図）を示してい
る。

【００５０】図４に示すように、隅角部鋼製エレメント
３０は、例えば「ロ」字状等のエレメント構造体の
「Ｌ」字状の隅角部に用いられるエレメントであり、４
つの鋼製板状部材３１，３１，３２，３４と、２つの継
手１３と、２つの継手２３を有している。鋼製板状部材
３１と他の鋼製板状部材３１は、互いに対向するように
エレメント軸方向に延設され、鋼製板状部材３２，３４
は鋼製板状部材３１と直角となるようにエレメント軸方
向に延設される。これにより、全体として矩形管状の断
面を形成している。

【００５１】また、各鋼製板状部材３１，３２，３１，
３４によって形成される矩形管状断面の４つの隅部のう
ち、エレメント軸直角方向のうちの一方向、例えば、図
４（Ａ）における水平方向において互いに隣接する２つ
の隅部（図４（Ａ）における右上隅部と右下隅部）のそ
れぞれに、エレメント軸方向に沿って継手２３，２３が
設けられている。この隅角部鋼製エレメント３０におけ
る継手２３は、隅角部第１継手に相当している。

【００５２】また、上記した水平方向と直角となる他方
向、例えば、図４（Ａ）における上下方向において互い
に隣接する２つの隅部（図４（Ａ）における左下隅部と
右下隅部）のそれぞれにエレメント軸方向に沿って継手
１３，１３が設けられている。この隅角部鋼製エレメン
ト３０における継手１３は、隅角部第２継手に相当して
いる。また、隅角部鋼製エレメント３０における継手１
３及び２３は、隅角部継手に相当している。

【００５３】各継手１３，２３の構成は上記とまったく
同様である。また、鋼製板状部材３１，３２，３４は、
継手１３，２３から伝達される上記のエレメント軸直角
方向の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有して
いる。また、各鋼製板状部材３１，３２，３１，３４と
各継手１３，２３との各接続箇所は、溶接部Ｗによって
接合されている。この接続は、ボルト等の機械的接続で
あってもよい。

【００５４】上記のように、エレメント構造体の「Ｌ」
字状の隅角部において、隅角部鋼製エレメント３０と隣
接する他のエレメント（例えば一般部鋼製エレメント２
０）の継手との嵌合によりエレメント相互の接合が行わ
れている。これにより、エレメント軸直角方向の力のう
ち、「Ｌ」字状の隅角部の各方向の成分、例えば、図４
（Ａ）における水平方向の成分は、水平方向の継手１３
と継手２３により伝達可能であり、上下方向の成分は、
上下方向の継手１３と継手２３により伝達可能である。

【００５５】上記した隅角部鋼製エレメント３０の地中
への挿入、及び地下構造物の構築については、上記した
一般部鋼製エレメント２０の場合とまったく同様であ
り、すでに地中に挿入された隣接するエレメントに沿わ
せて挿入すればよい。また、隅角部鋼製エレメント３０
の下方に隣接する一般部鋼製エレメント２０についても
同様である。

【００５６】上記した隅角部鋼製エレメント３０につい
ては、エレメント構造体の隅角部の内側（図の右下隅
部）に大きな引張り力が発生する場合があるが、この引
張り力を鋼製板状部材３４に負担させ、エレメント構造
体の強度を高めることができる、という利点がある。

【００５７】また、エレメント構造体の隅角部の内側
（図の右下隅部）の引張り力が小さい場合には、鋼製板
状部材３４を省略してもよい。あるいは、施工時（隅角
部鋼製エレメント３０の挿入時）には鋼製板状部材３４
を省略した「コ」字状断面としておき、エレメントの地
中挿入後に溶接や、ボルト接合等の機械的接合などによ
って鋼製板状部材３４を取り付けるようにしてもよい。
この鋼製板状部材３４は、連結部材に相当している。

【００５８】（４）第４実施形態上記した基準管鋼製エレメント１０地中に挿入した後、
これを基準とし、基準管鋼製エレメント１０に隣接させ
るようにして一般部鋼製エレメント２０を順次挿入し、
隅角部に隅角部鋼製エレメント３０を使用するようにす
れば、図５に示すような「ロ」字状断面構造のエレメン
ト構造体４０を形成することができ、これを本体に利用
して地下構造物を構築することができる。この場合、基
準管鋼製エレメント１０は、いずれの箇所に配置しても
よい。

【００５９】（５）第５実施形態地中に形成するエレメント構造体としては、図６に示す
ように、「ロ」字状断面構造の内部に中壁を設けた形式
のエレメント構造体５０が必要な場合がある。このよう
な場合には、「Ｔ」字状の中壁の隅角部に対応した隅角
部鋼製エレメントが必要となる。

【００６０】（６）第６実施形態次に、上記した「Ｔ」字状の中壁の隅角部に対応した本
発明の第６実施形態について説明する。

【００６１】図７は、本発明の第６実施形態である隅角
部鋼製エレメントと本発明の第２実施形態である一般部
鋼製エレメントとの接合状態を示す断面図である。図７
のうち、図７（Ａ）は、各エレメントの全体構成を示す
断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）における隅角
部のうち図の左下隅部の継手付近の拡大断面図である。
図７（Ａ），図７（Ｂ）は、いずれも、エレメント軸方
向から見た断面図（エレメント軸方向に直角な平面によ
って切断した場合の断面図）を示している。

【００６２】図７に示すように、この隅角部鋼製エレメ
ント６０は、５つの鋼製板状部材６１，６１，６２，６
４，６５と、４つの継手１３と、２つの継手２３を有し
ている。鋼製板状部材６１と他の鋼製板状部材６１は、
互いに対向するようにエレメント軸方向に延設され、鋼
製板状部材６２，６４，６５は鋼製板状部材６１と直角
となるようにエレメント軸方向に延設される。これによ
り、全体としては、上下方向の鋼製板状部材６２と６５
が重複した矩形管状の断面を形成している。

【００６３】また、この隅角部鋼製エレメント６０は、
図７に示した隅角部鋼製エレメント３０と比較した場合
に、鋼製板状部材３１と６１を対応させ、鋼製板状部材
３２と６５を対応させ、鋼製板状部材３４と６４を対応
させると、図７に示した隅角部鋼製エレメント６０の左
上隅部と左下隅部に継手１３を配設し、これらの継手１
３を鋼製板状部材６２によって接合した構成となってい
る。

【００６４】この場合、隅角部鋼製エレメント６０の右
上隅部と右下隅部に配設された継手２３，２３は、隅角
部第１継手に相当し、隅角部鋼製エレメント６０の左下
隅部と右下隅部に配設された継手１３，１３は、隅角部
第２継手に相当している。また、隅角部鋼製エレメント
６０の左上隅部と左下隅部に配設された継手１３，１３
は、隅角部第１継手及び隅角部第２継手に対して「Ｔ」
字状となる位置の隅部のそれぞれにエレメント軸方向に
沿って配置された継手であり、隅角部第３継手に相当し
ている。また、隅角部鋼製エレメント６０における継手
１３及び２３は、隅角部継手に相当している。

【００６５】各継手１３，２３の構成は上記とまったく
同様である。また、鋼製板状部材６１，６２，６４，６
５は、継手１３，２３から伝達される上記のエレメント
軸直角方向の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を
有している。また、各鋼製板状部材６１，６２，６４，
６５と各継手１３，２３との各接続箇所は、溶接部Ｗに
よって接合されている。この接続は、ボルト等の機械的
接続であってもよい。

【００６６】上記のように、エレメント構造体の「Ｔ」
字状の隅角部において、隅角部鋼製エレメント６０と隣
接する他のエレメント（例えば一般部鋼製エレメント２
０）の継手との嵌合によりエレメント相互の接合が行わ
れている。これにより、エレメント軸直角方向の力のう
ち、「Ｔ」字状の隅角部の各方向の成分、例えば、図７
（Ａ）における水平方向の成分は、水平方向の継手１３
と継手２３により伝達可能であり、上下方向の成分は、
上下方向の継手１３と継手２３により伝達可能である。

【００６７】上記した隅角部鋼製エレメント６０の地中
への挿入、及び地下構造物の構築については、上記した
隅角部鋼製エレメント３０の場合とまったく同様であ
り、すでに地中に挿入された隣接するエレメントに沿わ
せて挿入すればよい。また、隅角部鋼製エレメント６０
の下方あるいは左方に隣接する一般部鋼製エレメント２
０についても同様である。

【００６８】上記した隅角部鋼製エレメント６０につい
ては、エレメント構造体の隅角部の内側（図の右下隅部
又は左下隅部）に大きな引張り力が発生する場合がある
が、この引張り力を鋼製板状部材６４又は６５に負担さ
せ、エレメント構造体の強度を高めることができる、と
いう利点がある。

【００６９】また、エレメント構造体の隅角部の内側
（図の右下隅部又は左下隅部）の引張り力が小さい場合
には、鋼製板状部材６４又は６５を省略してもよい。あ
るいは、施工時（隅角部鋼製エレメント６０の挿入時）
には鋼製板状部材６４又は６５のいずれか一方あるいは
両方を省略した断面としておき、エレメントの地中挿入
後に溶接や、ボルト接合等の機械的接合などによって鋼
製板状部材６４や６５を取り付けるようにしてもよい。
この鋼製板状部材６４と６５は、連結部材に相当してい
る。

【００７０】（７）その他の実施形態本発明は、他の構成によっても実現可能である。次に、
本発明の第７実施形態及び第８実施形態について説明す
る。

【００７１】図８は、本発明の第７実施形態である隅角
部鋼製エレメントと本発明の第８実施形態である一般部
鋼製エレメントとの接合状態を示す断面図である。図８
のうち、図８（Ａ）は、各エレメントの全体構成を示す
断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）における隅角
部のうち図の右下隅部の継手付近の拡大断面図である。
図８（Ａ），図８（Ｂ）は、いずれも、エレメント軸方
向から見た断面図（エレメント軸方向に直角な平面によ
って切断した場合の断面図）を示している。

【００７２】図８に示すように、第７実施形態の隅角部
鋼製エレメント７０は、例えば「ロ」字状等のエレメン
ト構造体の「Ｌ」字状の隅角部に用いられるエレメント
であり、４つの鋼製板状部材７１，７２，７４，７５
と、２つ継手２３，２３と、他の継手１３，７３を有し
ている。鋼製板状部材７１と他の鋼製板状部材７５は、
互いに対向するようにエレメント軸方向に延設され、鋼
製板状部材７２，７４は鋼製板状部材７１，７５と直角
となるようにエレメント軸方向に延設される。これによ
り、全体として矩形管状の断面を形成している。

【００７３】また、この隅角部鋼製エレメント７０は、
図４に示した隅角部鋼製エレメント３０と比較した場合
に、図の上方の鋼製板状部材３１と７１を対応させ、図
の下方の鋼製板状部材３１と７５を対応させ、鋼製板状
部材３２と７２を対応させ、鋼製板状部材３４と７４を
対応させると、図４に示した隅角部鋼製エレメント３０
の左下隅部の継手１３を、鋼製板状部材７２と７５の隅
部の外縁の内方にほぼ包含される形状に形成し、かつ図
４に示した隅角部鋼製エレメント３０の右下隅部の継手
１３のかわりに継手７３を設け、鋼製板状部材７４と７
５の隅部の外縁の内方にほぼ包含される形状とした構成
となっている。

【００７４】この場合、隅角部鋼製エレメント７０の右
上隅部と右下隅部に配設された継手２３，２３は、隅角
部第１継手に相当し、隅角部鋼製エレメント７０の左下
隅部と右下隅部に配設された継手１３，７３は、隅角部
第２継手に相当している。また、隅角部鋼製エレメント
７０における継手１３，２３，７３は、隅角部継手に相
当している。

【００７５】各継手１３，２３の構成は上記とまったく
同様である。また、継手７３は、概略「Ｃ」字状の嵌合
部７３ａを有して構成されている。また、嵌合部７３ａ
は、２つの突出部を有している。また、２つの突出部の
中間は、ほぼ楕円状断面でエレメント軸方向に延びる溝
７３ｅとなっている。また、継手７３は、エレメント軸
直角方向の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有
している。また、鋼製板状部材７１，７２，７４，７５
は、継手１３，２３から伝達される上記のエレメント軸
直角方向の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有
している。また、各鋼製板状部材７１，７２，７４，７
５と各継手１３，２３との各接続箇所は、溶接部Ｗによ
って接合されている。この接続は、ボルト等の機械的接
続であってもよい。

【００７６】一方、図８に示すように、第８実施形態の
一般部鋼製エレメント８０は、エレメント構造体の一般
部に用いられるエレメントであり、鋼製板状部材２１，
８１と、１つの鋼製板状部材２２と、２つの継手１３
と、他の継手２３，８３を有している。鋼製板状部材２
１と鋼製板状部材８１は、互いに対向するようにエレメ
ント軸方向に延設され、鋼製板状部材２２は鋼製板状部
材２１，８１と直角となるようにエレメント軸方向に延
設される。これにより、全体として「コ」字状の断面を
形成している。

【００７７】また、この一般部鋼製エレメント８０は、
上記した一般部鋼製エレメント２０のうち、鋼製板状部
材２１の一方のかわりに異なる鋼製板状部材８１を設け
るとともに、開放側隅部の継手２３の一方のかわりに異
なる継手８３を設けた構成となっている。

【００７８】この場合、継手８３は、隅角部第２継手及
び隅角部継手に相当している。

【００７９】各継手１３，２３の構成は上記とまったく
同様である。また、継手８３は、突出部の先端が球根状
に拡大されることにより形成されている。また、継手８
３は、エレメント軸直角方向の力に抵抗可能な所定の強
度と所定の断面を有している。また、鋼製板状部材８１
は、継手８３から伝達される上記のエレメント軸直角方
向の力に抵抗可能な所定の強度と所定の断面を有してい
る。また、鋼製板状部材８１と継手８３との各接続箇所
は、溶接部Ｗによって接合されている。この接続は、ボ
ルト等の機械的接続であってもよい。あるいは、鋼製板
状部材８１の製造時に継手８３を一体形成してもよい。

【００８０】上記のように、エレメント構造体の「Ｌ」
字状の隅角部において、隅角部鋼製エレメント７０と隣
接する他のエレメント（例えば一般部鋼製エレメント２
０，８０）の継手との嵌合によりエレメント相互の接合
が行われている。この場合、接合状態となっている隅角
部鋼製エレメント７０の継手７３と、一般部鋼製エレメ
ント８０の継手８３においては、継手７３の溝７３ｅ内
に継手８３の突出部の拡大された先端が入り込んで嵌合
している。これにより、エレメント軸直角方向の力のう
ち、「Ｔ」字状の隅角部の各方向の成分、例えば、図８
（Ａ）における水平方向の成分は、水平方向の継手１３
と継手２３により伝達可能であり、上下方向の成分は、
上下方向の継手１３と継手２３，７３と８３により伝達
可能である。

【００８１】上記した隅角部鋼製エレメント７０又は一
般部鋼製エレメント８０の地中への挿入、及び地下構造
物の構築については、上記した隅角部鋼製エレメント３
０又は一般部鋼製エレメント２０の場合とまったく同様
であり、すでに地中に挿入された隣接するエレメントに
沿わせて挿入すればよい。

【００８２】上記した隅角部鋼製エレメント７０におい
ては、継手１３，７３の断面形状は、鋼製板状部材７２
と７５，７４と７５の隅部の外縁の内方にほぼ包含され
る形状に形成されている。このため、上記した隅角部鋼
製エレメント３０の利点に加え、継手１３，７３の部分
については、１）地盤に対する挿入抵抗が小さいため挿入が容易と
なること２）継手１３，７３が突出していないため不測の損傷
から保護されること３）溝１３ｅ，７３ｅ内に土砂が入り込むことをかな
り防止することができること等の利点を有している。

【００８３】また、鋼製板状部材７４は、上記した隅角
部鋼製エレメント３０における鋼製板状部材３４に相当
する部材であり、連結部材に相当している。

【００８４】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【００８５】例えば、上記した第７実施形態における継
手７３は、第１実施形態等の鋼製エレメントにおける継
手１３のかわりに使用してもよい。また、上記した第８
実施形態における継手８３は、第２実施形態等の鋼製エ
レメントにおける継手２３のかわりに使用してもよい。
これにより、一般部鋼製エレメントや隅角部鋼製エレメ
ントにおいて、いずれかの継手、あるいはすべての継手
を、鋼製部材の隅部の外縁の内方にほぼ包含される形状
に形成することができる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エレメント軸直角方向に力を確実に伝達できる地下構造
物の構築が可能となり、線路下横断距離に制限を受けな
い構造物が容易に施工できることとなる。また、地中に
挿入したエレメントを本体構造として利用することがで
きるため、線路下において軌道への影響を与える作業が
エレメントの挿入作業のみとなり、工事による軌道狂い
を最小限に抑制することが可能となる。これにより、以
下のような効果を有している。

【００８７】挿入したエレメントを本体構造として
利用できること、及び従来のＰＣケーブル横締め作業等
が省略されること等により、工事期間を短縮することが
できる。また、軌道に影響を与える作業が少ないため、
従来、夜間において鉄道線路における列車走行を禁止し
て線路閉鎖作業で行っていた施工が、昼間作業で行うこ
とが可能となり、この点においても、工事期間の短縮が
図れる、という利点を有している。

【００８８】本発明の鋼製エレメントは、鋼製部材
と鋼製継手の組み合わせによって製作され、従来のエレ
メントに比べて構成が簡素であることから、製作費用が
安価である。また、施工における作業内容も簡易である
ことから、全体としての工事費用が他の線路下横断工法
に比べて低廉である、という利点を有している。

【００８９】施工に伴う軌道狂い量を抑制すること
ができるため、従来は上方を走行する列車の速度を最高
４５ｋｍ／時に制限した徐行運転としていたが、徐行な
し、あるいは徐行速度を上げることが可能となり、鉄道
における旅客サービスの向上を図ることができる、とい
う利点を有している。

【００９０】線路下横断構造物への利用だけでな
く、道路下での横断構造物、一般の地下構造物の施工方
法としても適用が可能である、という利点も有してい
る。

【００９１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である基準管鋼製エレメ
ントの構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態である一般部鋼製エレメ
ントの構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態である基準管鋼製エレメ
ントと本発明の第２実施形態である一般部鋼製エレメン
トの接合状態を示す断面図である。

【図４】本発明の第３実施形態である隅角部鋼製エレメ
ントの構成と本発明の第２実施形態である一般部鋼製エ
レメントとの接合状態を示す断面図である。

【図５】本発明の第４実施形態であるエレメント構造体
の全体構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第５実施形態であるエレメント構造体
の全体構成を示す断面図である。

【図７】本発明の第６実施形態である隅角部鋼製エレメ
ントと本発明の第２実施形態である一般部鋼製エレメン
トとの接合状態を示す断面図である。

【図８】本発明の第７実施形態である隅角部鋼製エレメ
ントと本発明の第８実施形態である一般部鋼製エレメン
トとの接合状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０基準管鋼製エレメント１１，１２鋼製板状部材１３継手１３ａ嵌合部１３ｂ基部１３ｃ，１３ｄ突出部１３ｅ溝２０一般部鋼製エレメント２１，２２鋼製板状部材２３継手２３ａ嵌合部２３ｂ基部２３ｃ，２３ｄ突出部２３ｅ溝３０隅角部鋼製エレメント３１，３２，３４鋼製板状部材４０，５０エレメント構造体６０隅角部鋼製エレメント６１，６２，６４，６５鋼製板状部材７０隅角部鋼製エレメント７１，７２鋼製板状部材７３継手７３ａ嵌合部７３ｅ溝７４，７５鋼製板状部材８０隅角部鋼製エレメント８１鋼製板状部材８３継手Ｗ溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水満東京都渋谷区代々木二丁目二番二号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者新堀敏彦東京都渋谷区代々木二丁目二番二号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者齋藤雅春東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (56)参考文献特開平７−252989（ＪＰ，Ａ) 実公昭60−2314（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/04 E21D 13/00 - 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】「コ」字状の断面を有しエレメント軸方
向に延設される鋼製部材の４つの隅部のそれぞれに、前
記エレメント軸方向に沿って一般部継手を設け、隣接す
るエレメントの継手と前記一般部継手との嵌合によりエ
レメント相互の接合を行うとともに、前記エレメント軸
方向に直角な平面方向であるエレメント軸直角方向の力
を伝達可能としたことを特徴とする一般部鋼製エレメン
ト。
【請求項２】請求項１記載の一般部鋼製エレメントに
おいて、前記鋼製部材の４つの隅部のうち、外部に対して開放さ
れた隅部である２つの開放側隅部のそれぞれに前記エレ
メント軸方向に沿って一般部第１継手を設けるととも
に、外部に対して閉塞された隅部である２つの閉塞側隅
部のそれぞれに前記エレメント軸方向に沿って一般部第
２継手を設け、少なくとも前記一般部第２継手は、前記鋼製部材の前記
閉塞側隅部の外縁の内方にほぼ包含される形状に形成さ
れることを特徴とする一般部鋼製エレメント。
【請求項３】矩形管状の断面を有してエレメント軸方
向に延設される管状鋼製部材の４つの隅部のそれぞれに
前記エレメント軸方向に沿って基準管継手が設けられた
基準管鋼製エレメントを地中に挿入する第１工程を行
い、次いで、「コ」字状の断面を有し前記エレメント軸方向
に延設されるコ型鋼製部材の４つの隅部のそれぞれに前
記エレメント軸方向に沿って一般部継手が設けられた一
般部鋼製エレメントを用い、前記一般部継手のうち外部
に対して開放された隅部である２つの開放側隅部に設け
られた一般部第１継手のそれぞれを前記基準管継手のう
ちの２つと嵌合させて接合し、前記一般部鋼製エレメン
トを前記基準管路鋼製エレメントに沿わせながら前記地
中に挿入する第２工程を行い、次いで、前記地中に挿入された一般部鋼製エレメントの
前記一般部継手のうち外部に対して閉塞された隅部であ
る２つの閉塞側隅部に設けられた一般部第２継手のそれ
ぞれに、他の一般部鋼製エレメントの前記一般部第１継
手のそれぞれを嵌合させて接合し、前記地中に挿入され
た一般部鋼製エレメントに前記他の一般部鋼製エレメン
トを沿わせながら前記地中に挿入する第３工程を順次繰
り返し、次いで、前記地中に挿入され相互に接合された
各鋼製エレメントによって構成されたエレメント構造体
を防護工として前記エレメント構造体の内部を掘削する
第４工程を行い、次いで、前記エレメント構造体を本体として利用して地
下構造物を構築する第５工程を行うことを特徴とする地
下構造物構築方法。
【請求項４】請求項３記載の地下構造物構築方法の前
記第３工程において、前記エレメント構造体の隅角部には、矩形管状又は
「コ」字状の断面を有してエレメント軸方向に延設され
る鋼製部材の４つの隅部のうち前記エレメント構造体の
隅角部を構成する隅部に前記エレメント軸方向に沿って
隅角部継手が設けられた隅角部鋼製エレメントが用いら
れることを特徴とする地下構造物構築方法。
【請求項５】請求項４記載の地下構造物構築方法にお
いて、前記隅角部鋼製エレメントの断面が「コ」字状の場合に
は、必要に応じて、前記地中に挿入された後に、前記２
つの開放側隅部を連結する連結部材が取り付けられるこ
とを特徴とする地下構造物構築方法。
【請求項６】請求項３記載の地下構造物構築方法にお
いて、前記接合された継手の内部にグラウト材が注入されるこ
とを特徴とする地下構造物構築方法。