(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記の特許文献1では、地中構造物が構築される前の地中空間の全面にわたって支保工が設置されるため、支保工等の仮設部材が多数必要であるという問題点がある。また、互いに対向する山留め壁同士が地下空間にわたって一定間隔で配置されていない場合には、支保工で山留め壁を支持する際に調整が必要となり手間がかかるという問題点がある。
また、支保工を掘削状況に従い必要な部分だけ合理的に設置する場合には、資材の有効活用という点から支保工の移動が必要であるが、支保工を撤去して別の場所で組み立てるには懸架設備を設置するとともに多大な労力が必要となり、工期も長くなってしまう。
【0006】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、支保工等の仮設部材の使用数を抑えつつ、工期短縮が可能な山留め工法及び支保工システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る山留め工法は、掘削空間の所定の領域に、掘削方向に沿って互いに対向する山留め壁どうしの間に複数の杭を設置する杭設置工程と、前記杭の前記掘削方向と直交する方向の一方側の第一空間に、前記掘削方向に案内する第一ローラーを設置する第一ローラー設置工程と、第一支保工を前記第一ローラーにより前記掘削方向の前方に案内させて、前記第一支保工を設置する第一支保工設置工程と、前記杭の前記掘削方向と直交する方向の他方側の第二空間に、前記掘削方向に案内する第二ローラーを設置する第二ローラー設置工程と、第二支保工を前記第二ローラーにより前記掘削方向の前方に案内させて、前記第二支保工を設置する第二支保工設置工程と、前記第一支保工及び前記第二支保工の対向する端部同士を該端部が対向する方向に伸縮可能な伸縮ジャッキで連結するとともに、前記第一支保工の他の端部及び前記第二支保工の他の端部でそれぞれ隣接する前記山留め壁を支持する山留め壁支持工程と、前記所定の領域の地面にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備え、前記所定の領域よりも前記掘削方向の前方の前方領域に対して、前記杭設置工程から前記コンクリート打設工程を繰り返し行い、前記第一支保工設置工程では、前記所定の領域の前記伸縮ジャッキを縮めた後に撤去した前記第一支保工を用い、前記第二支保工設置工程では、前記所定の領域で使用した前記第二支保工を用いることを特徴とする。
【0008】
このように構成された山留め工法では、掘削空間の所定の領域及び所定の領域よりも掘削方向の前方の前方領域で、山留め壁を支持する第一支保工及び第二支保工を共通で使用するため、仮設部材の使用数を抑えることができ、全ての部分に支保工を設置する場合に比べ工費を抑えることができる。
また、所定の領域から前方領域に第一支保工及び第二支保工を移動させる際に、それぞれ第一ローラー及び第二ローラーにより案内させればよい。よって、支保工を他の部分から撤去して当該部分で改めて組み立て直すような場合に比べて、本発明では撤去した第一支保工及び第二支保工をそのまま使用して設置することができるため、工期を短縮することができる。
【0009】
また、本発明に係る山留め工法は、前記伸縮ジャッキは、隣り合う前記杭どうしを結んだ線上に配置されていることが好ましい。
【0010】
このように構成された山留め工法では、伸縮ジャッキは隣り合う杭どうしを結んだ線上に配置されているため、第一支保工及び第二支保工を撤去して、各第一支保工及び第二支保工を掘削方向に前方に移動させる際に、杭が支障となることがない。
【0011】
また、本発明に係る山留め工法は、前記第一ローラー設置工程では、前記杭の前記掘削方向と直交する方向の一方側及び前記第一空間側の前記山留め壁側に沿ってそれぞれ前記第一ローラーを設置し、前記第二ローラー設置工程では、前記杭の前記掘削方向と直交する方向の他方側及び前記第二空間側の前記山留め壁側に沿ってそれぞれ前記第二ローラーを設置してもよい。
【0012】
このように構成された山留め工法では、第一支保工は、杭側の端部及び隣接する山留め壁側の端部がそれぞれ第一ローラーに支持されている。また、第二支保工は、杭側の端部及び隣接する山留め壁側の端部がそれぞれ第二ローラーに支持されている。よって、第一支保工及び第二支保工をそれぞれ第一ローラー及び第二ローラーにより案内させる際に、安定的に案内させることができる。
【0013】
また、本発明に係る支保工システムは、掘削空間の掘削方向に沿って互いに対向する山留め壁どうしの間に設置された杭と、該杭の前記掘削方向と直交する方向の一方側の第一空間に設置され、前記掘削方向に案内する第一ローラーと、前記第一ローラーにより前記掘削方向に案内可能に構成され、前記第一空間側の山留め壁を支持する第一支保工と、前記杭の前記掘削方向と直交する方向の他方側の第二空間に設置され、前記掘削方向に案内する第二ローラーと、前記第二ローラーにより前記掘削方向に案内可能に構成され、前記第二空間側の山留め壁を支持する第二支保工と、前記第一支保工及び前記第二支保工の対向する端部同士を連結するとともに該端部が対向する方向に伸縮可能に構成された伸縮ジャッキと、を備えることを特徴とする。
【0014】
このように構成された支保工システムは、第一支保工は掘削方向に沿って設置された第一ローラーにより案内可能に構成され、第二支保工は掘削方向に沿って設置された第二ローラーにより案内可能に構成されている。よって、所定の領域における山留め壁の支持が完了すると、所定の領域よりも前方の前方領域まで、第一支保工及び第二支保工をそれぞれ第一ローラー及び第二ローラーより案内させればよい。よって、支保工を他の部分から撤去して当該部分で改めて組み立て直すような場合に比べて、本発明では撤去した第一支保工及び第二支保工をそのまま使用して設置することができるため、工期を短縮することができる。また、所定の領域及び前方領域で、第一支保工及び第二支保工を共通で使用するため、仮設部材の使用数を抑えることができ、全ての部分に支保工を設置する場合に比べ工費を抑えることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る山留め工法及び支保工システムによれば、支保工等の仮設部材の使用数を抑えて、作業性の良く山留めすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の一実施形態に係る山留め工法及び支保工システムについて、図面を用いて説明する。支保工システムは、例えば、地下に設けられた駅舎、道路または鉄道等の地下空間(掘削空間)の山留め壁を支持するものである。
【0018】
まず、支保工システムの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に支保工システムの概略構成を示す平面図である。
図2は、本発明の一実施形態に支保工システムを上方から見た斜視図である。なお、
図1において、支保工システムの掘削方向の前方及び後方の図示を省略している。また、
図2において、支保工システムの上部の構成及び山留め壁を省略している。
図1及び
図2に示すように、支保工システム100は、掘削機等により掘削された地下空間Kの互いに対向する山留め壁W1,W2間に設置されている。掘削を進める掘削方向は、
図1示すX方向(紙面下方)とする。
【0019】
支保工システム100は、杭1と、第一ローラー2Aと、第二ローラー2Bと、第一支保工ユニット(第一支保工)3Aと、第二支保工ユニット(第二支保工)3Bと、伸縮ジャッキ4と、を備えている。
【0020】
杭1は、互いに対向する山留め壁W1,W2の略中央に、掘削方向に沿って複数配置されている。各杭1は、下端部が掘削空間の地盤(地面)Gに支持されるとともに、上端部が地下空間Kの地盤Gと対向する頂部(不図示。以下同じ。)に覆工桁(不図示。以下同じ。)等により拘束されている。なお、頂部は覆工桁等により必ずしも拘束されている必要はない。本実施形態では、杭1はH形鋼等の鋼材により構成されている。
なお、杭1を挟んで一方側(山留め壁W1側)を第一空間S1と称し、杭1を挟んで他方側(山留め壁W2側)を第二空間S2と称する。
【0021】
図3は、第一支保工ユニット3Aと第二支保工ユニット3Bとの連結部分周辺を切断した鉛直断面図である。
図4は、第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bと山留め壁W1,W2との連結部分周辺を切断した鉛直断面図である。
図1から
図4に示すように、杭1の第一空間S1側及び第二空間S2側には、それぞれブラケット10が設けられている。本実施形態では、杭1の両側のフランジ1F(
図2参照。以下同じ。)にブラケット10が固定されている。また、各山留め壁W1,W2の内周面WS(
図1参照。以下同じ。)にもブラケット10が設けられている。
【0022】
図3及び
図4に示すように、各ブラケット10は、鉛直面に沿って配置された固定板部11と、固定板部11の上端部から固定板部11と直交して延びる支持板部12と、固定板部11と支持板部12とを斜めに連結する斜材部13と、を有している。
【0023】
図3に示すように、杭1に設けられたブラケット10では、固定板部11がフランジ1Fに固定されている。山留め壁W1,W2に設けられたブラケット10では、固定板部11が山留め壁W1,W2の内周面WSに固定されている。
【0024】
図3及び
図4に示すように、第一空間S1側のブラケット10の支持板部12には、第一ローラー2Aが設置されている。第一ローラー2Aは、掘削方向と直交する水平方向を軸線方向として回転可能に構成されている。つまり、第一ローラー2Aは、後述する第一支保工ユニット3Aを掘削方向に案内可能である。
【0025】
また、第二空間S2側のブラケット10の支持板部12には、それぞれ第二ローラー2Bが設置されている。第二ローラー2Bは、掘削方向と直交する水平方向を軸線方向として回転可能に構成されている。つまり、第二ローラー2Bは、後述する第二支保工ユニット3Bを掘削方向に案内可能である。
【0026】
第一支保工ユニット3Aは、第一空間S1に配置されている。
図2に示すように、第一支保工ユニット3Aは、案内梁31と、切梁32と、腹起し33と、火打ち梁34と、を有している。
【0027】
案内梁31は、掘削方向に延びている。案内梁31は、各第一ローラー2Aに支持され、掘削方向に案内可能とされている。本実施形態では、案内梁31はH形鋼等の鋼材により構成されている。
【0028】
切梁32は、掘削方向と直交する方向に延びている。本実施形態では、第一支保工ユニット3Aには6本の切梁32が設けられている(
図1ではそのうちの一部を示している)が、本数は適宜設定可能である。本実施形態では、切梁32はH形鋼等の鋼材36が連結プレート37で連結されて構成されている。
【0029】
切梁32の杭1側の端部32Aは、杭1に固定されたブラケット10上の第一ローラー2Aに支持された案内梁31に固定されている。
【0030】
腹起し33は、掘削方向に延びている。腹起し33は、各切梁32の山留め壁W1側の端部32Zどうしを連結している。
【0031】
腹起し33は、山留め壁W1(
図1参照。以下同じ。)に固定されたブラケット10上の第一ローラー2Aに支持された案内梁31に固定されている。
図4に示すように、腹起し33と山留め壁W1との間には、モルタルMが充填されている。本実施形態では、腹起し33は鋼材により構成されている。
なお、モルタルMが充填されずに、各腹起し33が山留め壁W1,W2の内周面WSに当接された構成であってもよい。または、腹起し33と山留め壁W1,W2の内周面WSとの間に土嚢袋(不図示。以下同じ。)が設置された構成であってもよい。
【0032】
図2に示すように、火打ち梁34は、切梁32と腹起し33とを斜めに連結し、切梁32と腹起し33との連結部分の変形を防止している。本実施形態では、火打ち梁34は複数の鋼材が連結されて構成されている。
【0033】
また、隣り合う切梁32どうしは、掘削方向に延びる図示しない連結部材により連結されていてもよい。
【0034】
第二支保工ユニット3Bは、第二空間S2に配置されている。第二支保工ユニット3Bは、案内梁31が第二ローラー2Bに支持され、切梁32の杭1側の端部32Aが杭1に固定されたブラケット10上の第二ローラー2Bに支持された案内梁31に支持され、腹起し33が山留め壁W2に固定されたブラケット10上の第二ローラー2Bに支持された案内梁31に固定されている点以外は、第一支保工ユニット3Aと同様に構成であるため、説明を省略する。
【0035】
伸縮ジャッキ4は、第一支保工ユニット3Aの切梁32の杭1側の端部32Aと、第二支保工ユニット3Bの切梁32の杭1側の端部32Aとを連結している。伸縮ジャッキ4は、掘削方向と直交する水平方向に伸縮可能である。伸縮ジャッキ4は、隣り合う杭1どうしを結んだ線上に配置されている。本実施形態では、伸縮ジャッキ4は油圧ジャッキが採用されている。
【0036】
次に、上記の支保工システム100を用いた山留め工法について、主に
図5から
図9を用いて説明する。
【0037】
(第一ブロックB1及び第二ブロックB2における杭設置工程)
図5は、山留め工法を説明するため模式的な平面図である。なお、
図5から
図9において、第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bは、それぞれ便宜上2本の切梁32で構成されているものとして図示している。
本実施形態では、地下空間Kを掘削方向に例えば約20〜30m単位でブロック分けを行い、ブロック毎に作業を進めていく。
図5に示すように、第一ブロックB1(所定の領域)、第二ブロックB2(前方領域)、第三ブロックB3の順に作業を進めていく。
第一ブロックB1及び第二ブロックB2において、互いに対向する山留め壁W1,W2の略中央に、掘削方向に沿って複数の杭1を設置する。各杭1の下端部を地盤G(
図2参照。以下同じ。)に支持させるとともに、上端部を覆工桁等で拘束させる。
【0038】
(第一ブロックB1の第一空間S1及び第二ブロックB2の第一空間S1における第一ローラー設置工程)
次に、第一ブロックB1の第一空間S1及び第二ブロックB2の第一空間S1において、杭1の第一空間S1側のフランジ1F(
図2参照。以下同じ。)及び山留め壁W1の内周面WSに、それぞれブラケット10の固定板部11(
図2参照。以下同じ。)を固定する。そして、各ブラケット10の支持板部12(
図2参照。以下同じ。)に、第一ローラー2Aを設置する。なお、この際に、ブラケット10を、杭1の第二空間側及び山留壁W2の内周面にも先行して設置しておいてもよい。
【0039】
(第一ブロックB1の第一空間S1における第一支保工設置工程)
予め組み立てておいた第一支保工ユニット3Aの案内梁31を、第一ローラー2Aにより掘削方向の前方に案内させる。本実施形態では、第一支保工ユニット3Aの案内梁31の掘削方向の前方の端部31Aに、牽引滑車38を設置する。牽引滑車38に巻かれたワイヤーロープ39を牽引する。牽引の際に、ワイヤーロープ39のたるみが大きい場合には、ワイヤーロープ39を第二ブロックB2の第一ローラー2Aに支持させれば、牽引を円滑に行うことができる。そして、切梁32が杭1間に配置される位置に、第一支保工ユニット3Aを設置する。
なお、ワイヤーロープ39の支持は、第一ローラー2Aに限らず他の部材であってもよい。例えば、ブラケット10で支持してもよいし、複数のブラケット10どうしを斜材(不図示。以下同じ。)等で連結して、当該斜材で支持してもよい。
【0040】
(第一ブロックB1の第二空間S2及び第二ブロックB2の第二空間S2における第二ローラー設置工程)
図6は、山留め工法を説明するため模式的な平面図であり、
図5の後工程を示している。
図6に示すように、第一ブロックB1の第二空間S2及び第二ブロックB2の第二空間S2において、杭1の第二空間S2側のフランジ1F及び山留め壁W2の内周面WSに、それぞれブラケット10の固定板部11を固定する。そして、各ブラケット10の支持板部12に、第二ローラー2Bを設置する。
【0041】
(第一ブロックB1の第二空間S2における第二支保工設置工程)
予め組み立てておいた第二支保工ユニット3Bの案内梁31を、第二ローラー2Bにより掘削方向の前方に案内させる。本実施形態では、第二支保工ユニット3Bの案内梁31の掘削方向の前方の端部31Aに、牽引滑車38を設置する。牽引滑車38に巻かれたワイヤーロープ39を牽引する。牽引の際に、ワイヤーロープ39のたるみが大きい場合には、ワイヤーロープ39を第二ブロックB2の第二ローラー2Bに支持させれば、牽引を円滑に行うことができる。そして、第二支保工ユニット3Bの切梁32が第一支保工ユニット3Aの切梁32と対向する位置に、第二支保工ユニット3Bを設置する。
なお、第一空間S1の場合と同様に、ワイヤーロープ39の支持は、第二ローラー2Bに限らず他の部材であってもよい。例えば、ブラケット10で支持してもよいし、複数のブラケット10どうしを斜材(不図示。以下同じ。)等で連結して、当該斜材で支持してもよい。
【0042】
(第一ブロックB1における山留め壁支持工程)
図7は、山留め工法を説明するため模式的な平面図であり、
図6の後工程を示している。
図7に示すように、第一支保工ユニット3Aの腹起し33及び第二支保工ユニット3Bの腹起し33と山留め壁W1、W2との間に、モルタルM(
図4参照。以下同じ。)を充填してもよい。また、第一支保工ユニット3Aの切梁32の杭1側の端部32Aと第二支保工ユニット3Bの杭1側の端部32Aとを、伸縮ジャッキ4で連結する。第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bが、それぞれ山留め壁W1,W2を所望の力で支持するように、伸縮ジャッキ4を調整する。
なお、伸縮ジャッキ4のストロークが十分にあれば、モルタルMを充填せずに、各腹起し33を山留め壁W1,W2の内周面WSに当接させてもよい。または、腹起し33と山留め壁W1、W2の内周面WSとの間に土嚢袋(不図示。以下同じ。)を設置してもよい。
【0043】
(第一ブロックB1におけるコンクリート打設工程)
第一ブロックB1の地盤Gに、均しコンクリート5と打設して、養生する。
【0044】
(第三ブロックB3における杭設置工程)
図8は、山留め工法を説明するため模式的な平面図であり、
図7の後工程を示している。
図8に示すように、第三ブロックB3において、互いに対向する山留め壁W1,W2の略中央に、掘削方向に沿って複数の杭1を設置する。
なお、杭1は予め設置しておいてもよい。例えば、第一ブロックB1及び第二ブロックB2の杭1を設置する際等に、第三ブロックB3の杭1も設置しておいてもよい。
【0045】
(第三ブロックB3の第一空間S1における第一ローラー設置工程)
次に、第三ブロックB3の第一空間S1において、第二ブロックB2の場合と同様に、ブラケット10及び第一ローラー2Aを設置する。
【0046】
(第二ブロックB2の第一空間S1における第一支保工設置工程)
次に、第一支保工ユニット3Aと第二支保工ユニット3Bとを連結している伸縮ジャッキ4(
図7参照。以下同じ。)を縮めて、互いの連結を取り外す。そして、第一支保工ユニット3Aの案内梁31に接続されたワイヤーロープ39を牽引して、切梁32が杭1間に配置される位置に、第一支保工ユニット3Aを設置する。このようにして、第一ブロックB1で使用された第一支保工ユニット3Aを、第二ブロックB2に移動させ設置する。
【0047】
(第三ブロックB3の第二空間S2における第二ローラー設置工程)
図9は、山留め工法を説明するため模式的な平面図であり、
図8の後工程を示している。
図9に示すように、第三ブロックB3の第二空間S2において、第二ブロックB2の場合と同様に、ブラケット10及び第二ローラー2Bを設置する。
【0048】
(第二ブロックB2の第二空間S2における第二支保工設置工程)
次に、第二支保工ユニット3Bの案内梁31に接続されたワイヤーロープ39を牽引して、第二支保工ユニット3Bの切梁32が第一支保工ユニット3Aの切梁32と対向する位置に、第二支保工ユニット3Bを設置する。このようにして、第一ブロックB1で使用された第二支保工ユニット3Bを、第二ブロックB2に移動させ設置する。
【0049】
(第二ブロックB2における山留め壁支持工程)
次に、第二ブロックB1の場合と同様に、第一支保工ユニット3Aの腹起し33及び第二支保工ユニット3Bの腹起し33と山留め壁W1、W2との間に、モルタルMを充填してもよい。また、第一支保工ユニット3Aの切梁32の杭1側の端部32Aと第二支保工ユニット3Bの杭1側の端部32Aとを、伸縮ジャッキ4で調整しつつ連結する。
なお、第一ブロックB1の場合と同様に、伸縮ジャッキ4のストロークが十分にあれば、モルタルMを充填せずに、各腹起し33を山留め壁W1,W2の内周面WSに当接させてもよい。または、腹起し33と山留め壁W1、W2の内周面WSとの間に土嚢袋(不図示。以下同じ。)を設置してもよい。
【0050】
(第二ブロックB2におけるコンクリート打設工程)
第一ブロックB1の地盤Gに、均しコンクリート5と打設して、養生する。
このようにして、掘削方向の前方に向かって順次作業を進めていく。
【0051】
このように構成された山留め工法及び支保工システム100では、地下空間Kの第一ブロックB1及び第二ブロックB2で、山留め壁W1,W2を支持する第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bを共通で使用するため、仮設部材の使用数を抑えることができ、全ての部分に支保工を設置する場合に比べ工費を抑えることができる。
【0052】
また、第一ブロックB1から第二ブロックB2に第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bを移動させる際に、それぞれ第一ローラー2A及び第二ローラー2Bにより案内させればよい。よって、支保工を他の部分から撤去して当該部分で改めて組み立て直すような場合に比べて、本発明では掘削方向Xの後方で撤去した第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bをそのまま掘削方向Xの前方で使用して、設置することができるため、工期を短縮することができとともに、改めて組み立てる場合よりも手間がない。
【0053】
また、伸縮ジャッキ4は、隣り合う杭1どうしを結んだ線上に配置されているため、第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bを撤去して、各第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bを掘削方向に前方に移動させる際に、杭1が支障となることがない。
【0054】
また、第一支保工ユニット3Aでは、杭1側の端部及び山留め壁W1側の端部がそれぞれ案内梁31を介して第一ローラー2Aに支持されている。また、第二支保工ユニット3Bでは、杭1側の端部及び山留め壁W2側の端部がそれぞれ案内梁31を介して第二ローラー2Bに支持されている。よって、第一支保工ユニット3A及び第二支保工ユニット3Bをそれぞれ第一ローラー2A及び第二ローラー2Bにより案内させる際に、安定的に案内させることができる。
【0055】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0056】
例えば、上記に示す実施形態において、第一ローラー2Aにワイヤーロープ39を案内させるために、第二ブロックB2における杭設置工程及び第一ローラー設置工程を、第一ブロックB1の第一空間S1における第一支保工設置工程よりも先行して行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、第一支保工ユニット3Aを掘削方向の後方から押圧することができれば、第二ブロックB2における杭設置工程及び第一ローラー設置工程を、第一ブロックB1におけるコンクリート打設工程の後に行えばよい。第二空間S2おける場合も同様である。