(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-22
(45)【発行日】2023-05-30
(54)【発明の名称】地下構造物の構築法およびそれに使用するコンクリート函体
(51)【国際特許分類】
E21D 9/06 20060101AFI20230523BHJP
【ＦＩ】
E21D9/06 311C
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022086797
(22)【出願日】2022-05-27
【審査請求日】2022-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000189903
【氏名又は名称】植村 誠
(73)【特許権者】
【識別番号】501200491
【氏名又は名称】植村 賢治郎
(74)【代理人】
【識別番号】100078695
【弁理士】
【氏名又は名称】久保 司
(74)【代理人】
【識別番号】100186864
【弁理士】
【氏名又は名称】尾関 眞里子
(72)【発明者】
【氏名】植村 誠
(72)【発明者】
【氏名】植村 賢治郎
(72)【発明者】
【氏名】丸田 新市
(72)【発明者】
【氏名】中村 智哉
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１７７０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３－６９４３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１９０１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－６８３７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２１１０８１８９８（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０２０－６３６４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５１２９７６０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ ９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
左側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体を地中に推進または牽引させて地下構造物を構築する地下構造物の構築法において、コンクリート函体の上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、コンクリート函体内部に設置する押し上げ装置の押上ロッドをコンクリート函体の上床板を貫通させてその先端ヘッド部を前記高さ調整鋼板の下面に当接させ、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げるようにしたことを特徴とする地下構造物の構築法。
【請求項2】
側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体であり、支柱台座にジャッキまたはクサビで昇降する支柱を設け、その支柱先端に押上ロッドを設け、押上ロッド先端に高さ調整鋼板の下面に当接するヘッド部を設けた押し上げ装置をコンクリート函体の内部に設置し、上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、押上ロッドは上床板を貫通させ、先端ヘッド部を前記高さ調整鋼板の下面に当接させることを特徴とした地下構造物の構築法に使用するコンクリート函体。
【請求項3】
ヘッド部は押上ロッドと分離可能で、予めコンクリート函体の上床板に形成する凹部に収める請求項２記載の地下構造物の構築法に使用するコンクリート函体。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート函体を発進坑側から到達坑側に地中に推進させて地下構造物を構築する地下構造物の構築法およびそれに使用するコンクリート函体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鉄道や地上に既存建物が存在する市街地などで、地下構造物の構築工法は、当初は開削工法が主流であったが、非開削工法が開発され、これは推進工法と称せられるもので、図１６に示すように、大幅員の鉄筋コンクリート製の地下構造物としてコンクリート函体９（ボックスカルバート）を推し進める。
【0003】
この推進はコンクリート函体９（ボックスカルバート）の先端に鋼製フードによる刃口１１を取り付け、刃口１１の内部で掘削を行い前方に空隙を設けるとともに、発進坑３に設置した元押しジャッキ１０でこのコンクリート函体９を推し進めることにより行われる。
【0004】
発進坑３と到達坑４は、線路等の上部交通１の下方の横断箇所を挟んで、土留鋼矢板２で土留めをして構築する。図中８は発進坑３に設ける反力壁、１２はストラット、１３は基礎コンクリートである。
【0005】
このようにして、線路等の上部交通１の下などを、コンクリート函体９を推し進め、到達坑４に刃口１１が出たならばこれを撤去し、埋設したコンクリート函体９を隧道その他の地下構造物として利用する。
【0006】
なお、防護工として鋼管等を水平に並列させるパイプルーフ１４を設けることもあり、支保工により鋼管ごとに線路を仮受した後に、パイプルーフ１４下の土砂を掘削してコンクリート函体９を推進させる。
【0007】
パイプルーフ１４は、図１７に示すように、矩形断面であるコンクリート函体９の上方および側方を門型の枠として囲うように、連続的に配列して構築されており、コンクリート函体９はパイプルーフ１４によって形成された枠の中を、数十センチの間をあけて掘進されていく。
【0008】
前記先行技術は当業者間で一般的に行なわれているものであり、文献公知発明にかかるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
市街地などで建物等既設構造物の直下や線路等の上部交通の直下を掘削して函体推進を行う場合、函体周辺の地盤のゆるみ発生により、直上の既設構造物などの沈下のおそれがある。
【0010】
従来このような状況では、空隙充填を目的とした裏込注入や地盤注入などが行われていたが、定量的に沈下量を管理することは困難であった。
【0011】
なお、パイプルーフなどの防護工を施すことにより前記沈下をある程度防ぐことができるが、函体周辺の地盤のゆるみはパイプルーフの沈下も招き防護工としての機能を損なわせるおそれもある。
【0012】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コンクリート函体推進工法もしくはコンクリート函体けん引工法における、既設構造部の沈下抑制と沈下防止を行うことができる地下構造物の構築法およびそれに使用するコンクリート函体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記目的を達成するため本発明は地下構造物の構築法としては、左側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体を地中に推進または牽引させて地下構造物を構築する地下構造物の構築法において、コンクリート函体の上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、コンクリート函体内部に設置する押し上げ装置の押上ロッドをコンクリート函体の上床板を貫通させてその先端ヘッド部を前記高さ調整鋼板の下面に当接させ、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げるようにしたことを要旨とするものである。
【0014】
地下構造物の構築法に使用するコンクリート函体としては、側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体であり、支柱台座にジャッキまたはクサビで昇降する支柱を設け、その支柱先端に押上ロッドを設け、押上ロッド先端に高さ調整鋼板の下面に当接するヘッド部を設けた押し上げ装置をコンクリート函体の内部に設置し、上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、押上ロッドは上床板を貫通させ、先端ヘッド部を前記高さ調整鋼板の下面に当接させること、および、ヘッド部は押上ロッドと分離可能で、予めコンクリート函体の上床板に形成する凹部に収めることを要旨とするものある。
【0015】
本発明によれば、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げるようにしたので、沈下が予測される既設構造物および地盤を押上げることで、既設構造物の沈下抑制と沈下した構造物の原状復帰を定量的にコントロールが可能となる。
【0016】
また、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げるようにしたので、その装置は、状況に応じて取付けと撤去ができる。
【0017】
さらに、押上げは、局所的に対象物を直接行うのではなく、幅広い所定の板厚を有する鋼板を介在させ、その鋼板を下側からジャッキまたはクサビで押し上げることにより、鋼板はジャッキの接点を中心に緩やかな凸状に持ち上がることにより、極端な隆起現象を起こさず、沈下の抑制を行うことができる。
【発明の効果】
【0018】
以上述べたように本発明の地下構造物の構築法およびそれに使用するコンクリート函体は、コンクリート函体推進工法もしくはコンクリート函体けん引工法における、既設構造部の沈下抑制と沈下防止を行うことができ、近接構造物への安全な施工が可能で、状況に応じ、設備を設置できることで初期投資が少なく、撤去回収も再利用もが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の地下構造物の構築法の第１実施形態を示す側面図である。
【図6】本発明の地下構造物の構築法の第２実施形態を示す側面図である。
【図11】押し上げ装置がフラットジャッキの場合の側面図である。
【図14】本発明の地下構造物の構築法の押し上げ装置がクサビによる側面図である。
【図16】推進工法を示す側面図である。
【図17】推進工法でのパイプルーフ防護工を示す正面図である
【発明を実施するための形態】
【0020】
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は本発明の地下構造物の構築法の第１実施形態を示す側面図、図２は図１のＡ－Ａ線矢視図で、図中９は左側板９ａ、右側板９ｂと上床板９ｃと下床板９ｄとからなる矩形断面の前後面が開口として開放されているコンクリート函体（ボックスカルバート）である。
【0021】
コンクリート函体９は先端に鋼製フードによる刃口１１を取り付け、刃口１１の内部で掘削を行い前方に空隙を設けるとともにこのコンクリート函体９を推し進め、もしくはけん引することにより隧道その他の地下構造物を構築する。
【0022】
先に本発明のコンクリート函体９について説明すると、上床板９ｃの面上に高さ調整鋼板２２を敷設し、内部に押し上げ装置１５を設置した。
【0023】
高さ調整鋼板２２は、事前に敷設してコンクリート函体９の前方側で固定する。その後方は固定しないで載置しただけの状態である。
【0024】
高さ調整鋼板２２は、計画時において、必要箇所や大きさを限定して使用も可能で、荷重に応じ板厚を調整できる。また、帯状のものを横並びで並べたものでもよい。
【0025】
押し上げ装置１５はコンクリート函体９内に設置および撤去できるもので、支柱台座１７とここから立ち上げ、支柱台座１７内に収容するシリンダー式のジャッキ１６で昇降する支柱１８と、支柱１８の先端に係合する押上ロッド１９と、押上ロッド１９先端に係合し、高さ調整鋼板２２の下面に当接するヘッド部２０からなる。
【0026】
支柱１８はある程度の太さと強度を有するもの、押上ロッド１９はコンクリート函体９を貫通する径のもので、両者は一体のものであってもよい。
【0027】
支柱台座１７は台座であるとともにジャッキ１６の収容設置架台でもあり、ジャッキ１６で押し上げる可動部に支柱１８を立ち上げて、この支柱１８がジャッキ１６で昇降するようにした。
【0028】
押上ロッド１９は上床板９ｃに形成する貫通孔２１に配置するもので、支柱１８の先端に下端が連結もしくは当接して、支柱１８の昇降に応じて上下動する。
【0029】
ヘッド部２０は押上ロッド１９の先端に連結もしくは分離可能に係合するもので、高さ調整鋼板２２の下面に当接する形状であれば、円盤状、球形、矩形ブロック形状等のいずれもでもよい。また、材質も金属製、コンクリート製、木製を問わない。
【0030】
さらに、ヘッド部２０は、高さ調整鋼板２２をコンクリート函体９に事前に敷設する際にコンクリート函体９の上床板９ｃに形成する凹部９eに収めるもので、押上ロッド１９とはねじ込みもしくは嵌合、その他で後で係合させる。
【0031】
図１はコンクリート函体９のけん引として相互けん引を行う場合であり防護工としてのパイプルーフ１４を土留鋼矢板２で形成した発進坑３から到達坑４に到達するように配設し、発進坑３と到達坑４にコンクリート函体９,９′を設置する。
【0032】
コンクリート函体９,９′は先端に鋼製フードによる刃口１１を取り付け、相互間にけん引ジャッキ２３とけん引部材２４と定着具２５からなるけん引設備を設ける。けん引ジャッキ２３はセンターホールジャッキ、けん引部材２４はＰＣ鋼線、定着具２５はくさび式コーンである。
【0033】
刃口１１の内部で掘削を行い前方に空隙を設けるとともに、けん引ジャッキ２３でけん引することで、コンクリート函体９およびをコンクリート函体９′を互いに一方を反力体して、推し進める。
【0034】
双方がドッキングしたところで、刃口１１を撤去して合体させる。
【0035】
前記のように高さ調整鋼板２２は、事前に敷設してコンクリート函体９の前方側で固定するが、その際、高さ調整鋼板２２と刃口１１の天端高さを合わせる。
【0036】
コンクリート函体９およびをコンクリート函体９′の掘進中、図４に示すような地盤の沈下が生じた場合、コンクリート函体９およびをコンクリート函体９′内に押し上げ装置１５を設置して、ジャッキ１６で支柱１８を押し上げて、押上ロッド１９およびヘッド部２０を押上げる。
【0037】
ヘッド部２０が上がることで高さ調整鋼板２２を介して沈下した地盤が押上げられる。
【0038】
支柱１８で、所定量を押し上げたら、支柱台座１７で固定する。なお、押上げの必要が無くなった場合は、押し上げ装置１５を解体して撤去する。
【0039】
前記押上ロッド１９を差し込む上床板９ｃに形成する貫通孔２１の口径と数は適宜、決定するもので、計測作業（路面、軌道、既設構造物など）とリンクして施工する。計測結果を基に、必要箇所の調整を行う。押し上げ装置１５は必要に応じ追加して対応することが可能である。
【0040】
なお、前記実施形態はコンクリート函体９,９′の相互けん引の場合として説明したが、コンクリート函体の片側のみのけん引、もしくは元押しジャッキによるコンクリート函体の推進の場合でもよい。
【0041】
図６は発明の第２実施形態を示すもので、防護工として箱形ルーフ２６を使用する場合である。
【0042】
上面にフリクションカッタープレート２７を配設した箱形ルーフ２６を並列させて発進坑３側から到達坑４側へと地中に圧入し、フリクションカッタープレート２７を地中に残置しながら箱形ルーフ２６およびコンクリート函体９を順次推進させる。
【0043】
なお、箱形ルーフ２６の推進については、コンクリート函体９の推進で並べた箱形ルーフ２６を全体として押し出す。また、図示の実施形態はコンクリート函体９に対して門型に箱形ルーフ２６を並べた。
【0044】
発進坑３内に反力壁８、コンクリート函体９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１０を設け、元押しジャッキ１０を伸長して函体９を掘進させる。図中１２は元押しジャッキ１０とコンクリート函体９間に介在させるストラットである。
【0045】
このようにして、箱形ルーフとコンクリート函体９を前進させ、到達坑４に出た箱形ルーフ２６は順次撤去する。そして、コンクリート函体９の先端が到達坑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。
【0046】
この場合も、高さ調整鋼板２２をコンクリート函体９に事前に敷設するが、箱形ルーフ２６の天端と高さ調整鋼板２２の天端高さを合わせる
【0047】
コンクリート函体９の掘進中、図９に示すような地盤の沈下が生じた場合、コンクリート函体９内に押し上げ装置１５を設置して、ジャッキ１６で支柱１８を押し上げて、押上ロッド１９およびヘッド部２０を押上げる。
【0048】
ヘッド部２０が上がることで高さ調整鋼板２２およびフリクションカッタープレート２７を介して沈下した地盤が押上げられる。
【0049】
このように本実施形態では高さ調整鋼板２２の上にフリクションカッタープレート２７が重なるが、高さ調整鋼板２２とフリクションカッタープレート２７間に滑剤配置して、コンクリート函体９を押し出すようにしてもよい。
【0050】
図示は省略するが、他の実施形態としてコンクリート函体９に対して函型に箱形ルーフ２６を並べ、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２６といっしょに到達坑４側に押し出すこともできる。
【0051】
【0052】
フラットジャッキ２８は周囲に半円形の凹みを有する２枚の薄い軟鋼板を溶接により接合したもので、両面にはメッシュで補強されたモルタル製の支圧板をセットし、その外縁部には注入口と排出口を設けた。
【0053】
注入口より液圧をかけるとジャッキの両面は互いに引き離されるように鋼板が塑性変形し、揚圧力を発生させ、フラットジャッキの能力を超える変形量の場合、高さの調整量に応じて、フラットジャッキ２８を重ね合わせる。
【0054】
【0055】
押し上げ装置１５の支柱台座１７の下にクサビ２９を差し入れることで、支柱台座１７を押し上げるようにした。
【0056】
なお、図１１，図１４の実施形態では箱形ルーフ２６の端部に小ジャッキ３０を収めたジャキ収容管３１を介在させ、箱形ルーフ２６の推進については、コンクリート函体９の推進で直接押し出すのではなく、小ジャッキ３０で１本ずつ箱形ルーフ２６を押し出してからコンクリート函体９の推進させるものとしている。
【符号の説明】
【0057】
１…上部交通 ２…土留鋼矢板
３…発進坑 ４…到達坑
８…反力壁 ９…コンクリート函体
９ａ…左側板 ９ｂ…右側板
９ｃ…上床板 ９ｄ…下床板
９ｅ…凹部 １０…元押しジャッキ
１１…刃口 １２…ストラット
１３…基礎コンクリート １４…パイプルーフ
１５…押し上げ装置 １６…ジャッキ
１７…支柱台座 １８…支柱
１９…押上ロッド ２０…ヘッド部
２１…貫通孔 ２２…高さ調整鋼板
２３…けん引ジャッキ ２４…けん引部材
２５…定着具 ２６…箱形ルーフ
２７…フリクションカットプレート
２８…フラットジャッキ ２９…クサビ
３０…小ジャッキ ３１…ジャキ収容管
３…発進坑 ４…到達坑
８…反力壁 ９…コンクリート函体
９ａ…左側板 ９ｂ…右側板
９ｃ…上床板 ９ｄ…下床板
９ｅ…凹部 １０…元押しジャッキ
１１…刃口 １２…ストラット
１３…基礎コンクリート １４…パイプルーフ
１５…押し上げ装置 １６…ジャッキ
１７…支柱台座 １８…支柱
１９…押上ロッド ２０…ヘッド部
２１…貫通孔 ２２…高さ調整鋼板
２３…けん引ジャッキ ２４…けん引部材
２５…定着具 ２６…箱形ルーフ
２７…フリクションカットプレート
２８…フラットジャッキ ２９…クサビ
３０…小ジャッキ ３１…ジャキ収容管
【要約】
【課題】コンクリート函体推進工法もしくはコンクリート函体けん引工法における、既設構造部の沈下抑制と沈下防止を行うことができる地下構造物の構築法およびそれに使用するコンクリート函体を提供する。
【解決手段】左側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体を発進坑側から到達坑側に地中に推進させて地下構造物を構築する地下構造物の構築法において、コンクリート函体の上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、コンクリート函体内部に設置する押し上げ装置の押上ロッドをコンクリート函体の上床板を貫通させてその先端ヘッドを前記高さ調整鋼板の下面に当接させ、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げる。
【選択図】図１
【解決手段】左側板、右側板と上床板と下床板とからなり、前後面が開口として開放されているコンクリート函体を発進坑側から到達坑側に地中に推進させて地下構造物を構築する地下構造物の構築法において、コンクリート函体の上床板上に高さ調整鋼板を敷設し、コンクリート函体内部に設置する押し上げ装置の押上ロッドをコンクリート函体の上床板を貫通させてその先端ヘッドを前記高さ調整鋼板の下面に当接させ、押し上げ装置で高さ調整鋼板を介して地盤を押し上げる。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】