JP4134064B2 - 地下構造物の施工法 - Google Patents

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、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１１から図１３に示すような地下構造物の施工法がある（例えば特許文献１参照）。これは、図１１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を打設して立坑仮土留めとし、発進立坑３と到達立坑４を築造し、前記発進立坑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型ルーフ６を到達立坑４に向けて圧入させる。

図１４は箱型ルーフ６の正面図で、略正方形断面の箱型筒体であり、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トプレート７を取り付けている。箱型ルーフ６は長さ方向に順次接続して必要長を埋設することができ、さらに鉤状の継手６ａ，６ｂを介して縦横方向に連続しながら並列させる。図１５はロ字形に並べた場合である。

前記推進機５は、箱型ルーフ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型ルーフ６の内部掘削機構とを有する。

次いで、図１２に示すように発進立坑３内に発進台１７を構築し、さらに反力壁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である推進ジャッキ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の先端と前記箱型ルーフ６との間には小ジャッキ１２を介在させる。

図中１３は箱型ルーフ６の支持材、１４はフリクションカットプレート７の止め部材で、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４を反力としてフリクションカットプレート７を地中に残しながら箱型ルーフ６を１本ずつ順次推し進め、一通り箱型ルーフ６が前進したならば、小ジャッキ１２を縮め、今度は推進ジャッキ１０を伸長してコンクリート函体９を掘進させる。

図中１６は推進ジャッキ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、箱型ルーフ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、到達立坑４に出た箱型ルーフ６を順次撤去する。

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

コンクリート函体９の推進方法に関して、前記した推進ジャッキ１０で押し出す方法に限定されるものではなく、到達立坑４側に反力壁およびセンターホール式の牽引ジャッキを設け、一端をコンクリート函体９に定着したＰＣ鋼線による牽引部材をこの牽引ジャッキで引くことにより到達立坑４側からコンクリート函体９を引き込むようにすることもできる。

また、他の方法として、箱型ルーフ６の前進後、切羽部の掘削を行ってからコンクリート函体９を前進させるのではなく、コンクリート函体９の推進とともに切羽部の土砂を箱型ルーフ６といっしょに押し出すようにして切羽部の掘削を行わないでコンクリート函体９を前進させることもできる。
特開昭５５−１９３１２号公報

箱型ルーフ６やコンクリート函体９を前進させると、この上に配置されているフリクションカットプレート７の下面において箱型ルーフ６やコンクリート函体９との間に摩擦抵抗が生じ、この摩擦抵抗力によってフリクションカットプレート７を箱型ルーフ６やコンクリート函体９と同方向に移動させる引張り力がフリクションカットプレート７に作用し、その結果、フリクションカットプレート７が箱型ルーフ６やコンクリート函体９に引っ張られて移動する。

フリクションカットプレート７の移動は、フリクションカットプレート７自体の伸びによることもある。

いずれの要因でも、その結果、フリクションカットプレート７の上方に位置する鉄道や道路などの近接構造物の位置も変位することになり、列車や自動車の走行の安全を確保することが難しくなっている。

このような変位を修正するには、フリクションカットプレート７を元の位置に戻すことが検討されるが、フリクションカットプレート７は薄い部材であり、このため、押す（圧縮する）方向への制御は困難で、フリクションカットプレート７を復位させることが困難であった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、フリクションカットプレートを地中に残しながら箱型ルーフおよびその後方に配置したコンクリート函体をフリクションカットプレートの下面で前進させる場合、箱型ルーフやコンクリート函体の前進に追随してフリクションカットプレートが移動してもこれを直ちに元の位置に戻し、フリクションカットプレートの上方に近接構造物としての鉄道や道路があっても、鉄道や道路の位置が変わることを阻止し、列車や車両の走行の安全を確保できる地下構造物の施工法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、第１に、箱型ルーフを発進立坑と到達立坑の間に設置し、発進立坑に定着したフリクションカットプレートを前記箱型ルーフの上に配置し、フリクションカットプレートを地中に残しながら箱型ルーフおよびその後方に配置したコンクリート函体をフリクションカットプレートの下面で前進させる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の移動量検出手段と、フリクションカットプレートの端部を引っ張る手段として、フリクションカットプレートの両端部をそれぞれ横に結合する主桁と、この主桁に前端部がピンにより上下に回動自在に結合される引張り部材と、この引張り部材にロッドの先端がピンにより結合されるとともにシリンダーが取付金具を介してコンクリート函体または箱型ルーフに回動自在に結合される伸縮ジャッキとで構成される原位置復帰手段とを設け、この原位置復帰手段は、フリクションカットプレートの両端で、フリクションカットプレートとコンクリート函体、およびフリクションカットプレートと箱型ルーフとをそれぞれ結合するように設け、前記移動量検出手段で、箱型ルーフおよびコンクリート函体の前進時にこれに追随するフリクションカットプレートの移動量を検出し、これに対応させて原位置復帰手段を構成する伸縮ジャッキのロッドを伸長して引張り部材および主桁を介してフリクションカットプレートを原位置に復位させることを要旨とするものである。

第２に、移動量検出手段は、フリクションカットプレートの上部構造物に取り付けた変位センサーであることを要旨とするものである。

請求項１記載の発明によれば、箱型ルーフおよびコンクリート函体の前進時にこれに追随してフリクションカットプレートが移動した場合、その移動量が検出され、原位置復帰手段により当該移動量分だけフリクションカットプレートが戻されて原位置に復位する。よって、フリクションカットプレートの上方の鉄道や道路がフリクションカットプレートの移動に伴って動くことはなく、列車や自動車の走行の安全が確保できる。

しかも、原位置復帰手段はフリクションカットプレートの端部を引っ張るものなので、押圧することなく、薄い部材であるフリクションカットプレートに変形を加えることなしに確実に復位させることができる。

また、原位置復帰手段は、フリクションカットプレートの両端に設けることで、発進立坑側と到達立坑側の両方から、フリクションカットプレートを引っ張る制御で原位置に戻せる。よって、きめ細かな制御が可能であり、原位置に確実に復位させることができる。

さらに、原位置復帰手段は主桁を引張り材を介して伸縮ジャッキに結合することにより多数のフリクションカットプレートをそれより数の少ない伸縮ジャッキで引っ張ることができ、さらに、引っ張りは伸縮ジャッキであるので簡単に制御できるものであり、さらに、伸縮ジャッキをフリクションカットプレートに引張り材を介して結合することで設置の選択幅を広げることができる。また、原位置復帰手段は引張り材と伸縮ジャッキとの組み合わせで構成したから、構造簡単で容易に付設できるものである。

請求項２記載の本発明によれば、移動量検出手段を、フリクションカットプレートの上部構造物に取り付けた変位センサーとすることで、この変位センサーで上部構造物の位置変位を直接的かつ確実に把握し、これをフリクションカットプレートの変位として原位置復帰に直対応させることができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の施工法、フリクションカットプレートを地中に残しながら箱型ルーフおよびその後方に配置したコンクリート函体をフリクションカットプレートの下面で前進させる場合、箱型ルーフやコンクリート函体の前進に追随してフリクションカットプレートが移動しても原位置復帰手段でフリクションカットプレートを直ちに元の位置に戻せるから、フリクションカットプレートの上方に近接構造物としての鉄道や道路があっても、フリクションカットプレートの移動で鉄道や道路の位置が変わることを防止し、列車や車両の走行の安全を確保できるものである。

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１は本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す縦断側面図、図２は同上平面図、図３は同上正面図で、図中、図１１〜図１３に示した従来例と同一の構成要素には同一の参照符号を付してあり、図中１は鉄道などの上部交通１である。

本発明の施工法も基本構成は従来と同様で、箱型ルーフ６を発進立坑３と到達立坑４の間に設置するが、これは、上部交通１の脇に土留鋼矢板２を打設して、発進立坑３と到達立坑４を築造し、前記発進立坑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型ルーフ６を到達立坑４に向けて圧入させる。

この場合、箱型ルーフ６は図３に示すように推進させようとするコンクリート函体９の左右両側と上部との外形に対応するようにコ字形に配置したが、横一列のみでもよい。

箱型ルーフ６の上面には平板からなるフリクションカットプレート７を配設し、従来と同様にフリクションカットプレート７を取り付けて、箱型ルーフ６とともに押出す。

次にコンクリート函体９を発進立坑３に設置し、コンクリート函体９の後方の反力壁８との間に推進ジャッキ１０およびストラット１６を配設する。

前記フリクションカットプレート７は、止め部材等でフリクションカットプレート７を発進立坑３側に固定することで、箱型ルーフ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。

本発明は、地下構造物であるコンクリート函体９の近接構造物である上部交通１の変位を制御する地下構造物の近接構造物の変位制御装置として、前記フリクションカットプレート７の固定を制御する。

これは、図６にも示すように、箱型ルーフ６およびコンクリート函体９の前進時にこれに追随して移動するフリクションカットプレート７を原位置に復位させる原位置復帰手段１８，１９であり、一方の原位置復帰手段１８を発進立坑３側でフリクションカットプレート７とコンクリート函体９との間に介装し、他方の原位置復帰手段１９を到達立坑４側でフリクションカットプレート７と箱型ルーフ６との間にそれぞれ介装した。

発進立坑３側の原位置復帰手段１８は、図４に示すように、フリクションカットプレート７の上面に、並列するフリクションカットプレート７の端部を横に結合するＨ型鋼などによる主桁２２を設け、この主桁２２を引張り材２０を介してコンクリート函体９側に固定される伸縮ジャッキ２１で引っ張るようにした。

前記引張り材２０はフランジを有するＨ型鋼を利用して対向する一対の細長垂直平板２０ａ，２０ａで構成し、前記主桁２２に前記細長垂直平板２０ａ，２０ａの端部をピン２３により上下に回動自在に結合する。

これにより引張り材２０である細長垂直平板２０ａ，２０ａは、その前端が発進立坑３の前部位置で主桁２２に固定され、後部が発進立坑３内にセットされたコンクリート函体９の上部にのびるようにして突出する。

この状態で、対向する細長垂直平板２０ａ，２０ａ間に位置させて、コンクリート函体９の上面で伸縮ジャッキ２１を固定する。固定方法はコンクリート函体９の天端にアンカーボルトによる固定ボルト２４で取付金具２５を固定し、この取付金具２５にピン２３で伸縮ジャッキ２１のシリンダー２１ｂの端部を回動自在に結合し、伸縮ジャッキ２１のロッド２１ａの先端を引張り材２０である細長垂直平板２０ａ，２０ａにピン２３で結合する。

到達立坑４側の原位置復帰手段１９も構造は発進立坑３側の原位置復帰手段１８と同様であり、図５に示すように、到達立坑４側に固定される引張り材２０とこの引張り材２０に結合され箱型ルーフ６側に固定される伸縮ジャッキ２１とで構成する。

引張り材２０および伸縮ジャッキ２１の固定手段は発進立坑３側の原位置復帰手段１８と同様であるからここでの詳細な説明は省略するが、到達立坑４側の原位置復帰手段１９は、引張り材２０である細長垂直平板２０ａ，２０ａの後端が到達立坑４の後部位置で主桁２２に固定され、前部が到達立坑４内に突出する箱型ルーフ６の上部にのびるようにして突出する。そして、この細長垂直平板２０ａ，２０ａの間に伸縮ジャッキ２１が配設される。

図８、図９はかかる原位置復帰手段１８，１９の制御手段を示し、図８は自動制御方式の場合で、伸縮ジャッキ２１には油圧ジャッキを使用し、電磁弁付き分岐装置２８を介して油圧ホース２７で油圧ポンプ２６に伸縮ジャッキ２１を接続する。

また、上部交通１に取り付けた変位センサーに接続する信号線２９を信号変換機３０およびケーブル３１を介して、変位量を算出するとともに伸縮ジャッキ２１に圧送する油量を算出するコンピュータなどを利用する演算装置３２に接続する。

さらに、信号変換機３０を電磁弁付き分岐装置２８にケーブル３１で接続する。

図９は手動式の場合で、油圧ポンプ２６を油圧ホース２７で伸縮ジャッキ２１に接続した。この場合の上部交通１の変位量の計測は人手で行うこととする。

次に、図７および図１０について本発明の施工法を説明する。前記のようにフリクションカットプレート７を取り付けた箱型ルーフ６を押し出し、フリクションカットプレート７を発進立坑３側に定着具で固定し、発進立坑３にコンクリート函体９をセットして推進ジャッキ１０で押し出す。

これにより箱型ルーフ６およびコンクリート函体９はフリクションカットプレート７の下面を前進するが（図１０（ａ）の状態）、このとき、箱型ルーフ６およびコンクリート函体９の上面において発生するフリクションカットプレート７との摩擦抵抗力によりフリクションカットプレート７が箱型ルーフ６およびコンクリート函体９の前進方向と同方向に引っ張られる。その結果、フリクションカットプレート７の上方に位置している上部交通１が変位する。

図１０（ｂ）は、箱型ルーフ６およびコンクリート函体９が移動量ａだけ図において左方向に前進した結果、フリクションカットプレート７が移動量ｂだけ図において左方向に移動し、これに追随して上部交通１が移動量ｃだけ同じく図において左方向に移動した状態を示す。

本発明では、この移動量を計測し、移動量に基づいて伸縮ジャッキ２１の作動量を調整するものであるが、移動量の計測方法は、手動式の場合は上部交通１に予め設定された計測地点に設置の計測機器などを使用して作業員が移動量を測定し、この測定値に基づいて油圧ポンプ２６を制御して伸縮ジャッキ２１に圧送する油量を調整し、伸縮ジャッキ２１を作動する。

他方、自動制御の場合は、上部交通１に取り付けた変位センサーで検出された計測値が信号変換機３０を介して演算装置３２に入力され、ここで演算処理された移動量が信号変換機３０を介して電磁弁付き分岐装置２８に入力される。この電磁弁付き分岐装置２８では油圧ポンプ２６から圧送される油量を制御して伸縮ジャッキ２１に圧送しこれを作動させる。

以上のようにして上部交通１の移動量に対応する量の油が伸縮ジャッキ２１に圧送され、この油量に対応するストロークだけ伸縮ジャッキ２１のロッド２１ａが移動する。

この場合、図７に示すように発進立坑３側の原位置復帰手段１８は、ロッド２１ａが図７において右矢印方向に伸長することで、ロッド２１ａに結合されている引張り材２０が右方向に引っ張られ、その結果、この引張り材２０に固定されているフリクションカットプレート７も右方向に引張られ、原位置に戻される（図１０ｃの状態）。

さらに、必要に応じて原位置復帰手段１９の伸縮ジャッキ２１も作動して、フリクションカットプレート７を図７において左方向に引っ張り、フリクションカットプレート７および上部交通１を定位置に戻す。

以上のようにして箱型ルーフ６およびコンクリート函体９を前進させた時、これと同方向への引張り力がフリクションカットプレート７に作用しても、その移動量が計測され、伸縮ジャッキ２１で移動量を絶えず０ｍｍにするように制御できる。

本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す平面図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す正面図である。 本発明で使用する発進立坑側の装置の縦断側面図である。 本発明で使用する到達立坑側の装置の縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す説明図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態の移動方向を示す縦断側面図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す自動制御方式の場合の説明図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す手動制御方式の場合の説明図である。 本発明の地下構造物の施工法の実施形態を示す工程図である。 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。 箱型ルーフの正面図である。 箱型ルーフの配置状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 上部交通 ２ 土留鋼矢板
３ 発進立坑 ４ 到達立坑
５ 推進機 ６ 箱型ルーフ
６ａ，６ｂ…鉤状の継手 ７ フリクションカットプレート
８ 反力壁 ９ コンクリート函体
１０ 推進ジャッキ 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 １７ 発進台
１８ 原位置復帰手段 １９ 原位置復帰手段
２０ 引張り材 ２０ａ 細長垂直平板
２１ 伸縮ジャッキ ２１ａ ロッド
２１ｂ シリンダー ２２ 主桁
２３ ピン ２４ 固定ボルト
２５ 取付金具 ２６ 油圧ポンプ
２７ 油圧ホース ２８ 電磁弁付き分岐装置
２９ 信号線 ３０ 信号変換機
３１ ケーブル ３２ 演算装置

Claims (2)

1. 箱型ルーフを発進立坑と到達立坑の間に設置し、発進立坑に定着したフリクションカットプレートを前記箱型ルーフの上に配置し、フリクションカットプレートを地中に残しながら箱型ルーフおよびその後方に配置したコンクリート函体をフリクションカットプレートの下面で前進させる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の移動量検出手段と、フリクションカットプレートの端部を引っ張る手段として、フリクションカットプレートの両端部をそれぞれ横に結合する主桁と、この主桁に前端部がピンにより上下に回動自在に結合される引張り部材と、この引張り部材にロッドの先端がピンにより結合されるとともにシリンダーが取付金具を介してコンクリート函体または箱型ルーフに回動自在に結合される伸縮ジャッキとで構成される原位置復帰手段とを設け、この原位置復帰手段は、フリクションカットプレートの両端で、フリクションカットプレートとコンクリート函体、およびフリクションカットプレートと箱型ルーフとをそれぞれ結合するように設け、前記移動量検出手段で、箱型ルーフおよびコンクリート函体の前進時にこれに追随するフリクションカットプレートの移動量を検出し、これに対応させて原位置復帰手段を構成する伸縮ジャッキのロッドを伸長して引張り部材および主桁を介してフリクションカットプレートを原位置に復位させることを特徴とする地下構造物の施工法。
2. 移動量検出手段は、フリクションカットプレートの上部構造物に取り付けた変位センサーである請求項１に記載の地下構造物の施工法。

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