特許 7595329 ガイド導坑の施工法および鋼製防護シェルター構造

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】ガイド導坑の施工法および鋼製防護シェルター構造

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

E21D9/04 E

E21D9/04 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024039179

(22)【出願日】2024-03-13

【審査請求日】2024-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】390007607

【氏名又は名称】大鉄工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000149206

【氏名又は名称】株式会社大阪防水建設社

(73)【特許権者】

【識別番号】592069137

【氏名又は名称】植村技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078695

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 司

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 光宏

(72)【発明者】

【氏名】竹川 健太

(72)【発明者】

【氏名】橘 勉

(72)【発明者】

【氏名】小島 浩幸

(72)【発明者】

【氏名】植村 賢治郎

(72)【発明者】

【氏名】中村 智哉

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５２－０９４０３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１０６２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４２５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０９６１４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／００

Ｅ２１Ｄ ９／０４

Ｅ２１Ｄ ９／０６

Ｅ２１Ｄ １９／００～１９／０６

Ｅ２１Ｄ １１／００～１１／４０

Ｅ０２Ｄ ２９／００～２９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切羽の崩壊を抑えるため先端面の上が張り出すようにテーパーをつけてフードを形成した前端刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とからなる鋼製防護シェルターを使用し、鋼製防護シェルターと支保工はともに蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周であり、支保工はこの蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の半割組立タイプとし、鋼製防護シェルターの前端刃口部で掘削し、推進ジャッキ設置部の推進ジャッキで鋼製防護シェルターを推進させ、鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を組立てる工程を繰り返して、支保工を漸次延長していくことを特徴としたガイド導坑の施工法。

【請求項2】

蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の半割組立タイプの支保工は、片方を先に立て、これを仮受けして、他の片方を立てて頂部同士をボルト固定して輪体を形成する請求項１記載のガイド導坑の施工法。

【請求項3】

テーパーをつけてフードを形成することで余掘り量を少なくし、刃口部前方の切羽部で支保工を立て込むことなく、刃口部と鋼製防護シェルターを一体として推進することによりシェルター後方部でガイド導坑背面の地盤がむき出しになる区間を大幅に抑える請求項１または請求項２記載のガイド導坑の施工法。

【請求項4】

請求項１のガイド導坑の施工法に使用する鋼製防護シェルターであり、蓮の花びらもしくは馬蹄形として先端にテーパーをつけ、刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とをボルト接合で組み立てることで３分割にした構造とし、支保工組立部は前方のみ底版があり、後方後半は下面開放としたことを特徴とする鋼製防護シェルター構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線路や道路の直下に設けるボックスカルバート等のトンネルの構築に先駆けて、トンネルの底版部となる位置に掘削する小トンネルであるガイド導坑の施工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガイド導坑については下記特許文献にも示されており、図１５に示すように、発進立坑２１と到達立坑２２の間に防護パイプルーフ３を構築し、トンネルの底版部となる位置にガイド導坑６を掘削する。

【文献】特開２００２－２４２５８２号公報

【0003】

ガイド導坑６は公知のトンネル掘削方法により構築できる。例えば、矢板工法により、支保工組立→矢板建込み→掘削→支保工組立の繰り返しでトンネルを構築する方法が採用できる。

【0004】

コンクリート函体５を発進立坑２１の内部で構築し、コンクリート函体５の掘削方向と反対側の端部、即ち後端に、バックフレームである枠材８を取り付ける。なお、このようなコンクリート函体５をＲＣ構造の現場打設函体として構築する他にプレキャスト工場製品のコンクリートボックスとする場合や鋼製セグメントボックスとする場合もある。

【0005】

けん引部材７１の一端は例えば到達立坑２２側に設けた固定点９１に固定し、他端はけん引ジャッキ７３を介して枠材８に取り付ける。

【0006】

トンネルの下方に設置するけん引部材７２は、ガイド導坑６に挿入する。下方に設置するけん引部材７２は、上方に設置するけん引部材７１と同様に、その一端は固定点９２に固定し、他端はけん引ジャッキ７３を介して枠材８に取り付ける。

【0007】

コンクリート函体５をガイド導坑構築地盤１に牽引する。コンクリート函体５の牽引は、コンクリート函体５の前面（地盤と接する面）での掘削機等による掘削と、ジャッキ７３を稼動してのコンクリート函体５の牽引とを併用しておこなう。

【0008】

以上はけん引方式の場合を説明したが、推進方式でも可能であり、図１６に示すように、発進立坑２１に推進ジャッキ７４を設置し、コンクリート函体５をこの推進ジャッキ７４で推進させるとともにそれに先立ち、防護パイプルーフ３に変えて箱形ルーフ７６を配設する。

【0009】

箱形ルーフ７６は根本のジャッキ収容管に小ジャッキ７７を収めたもので、１本ずつコンクリート函体５を反力に掘進させたならば、コンクリート函体５を掘進させる。

【0010】

図中７５は発進立坑２１に設ける反力壁、７８は到達立坑２２に設ける箱形ルーフ７６の受台である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

前記のようにガイド導坑６は公知のトンネル掘削方法により構築するもので、矢板工法により、鋼製支保工の建てこみをおこないながらガイド導坑を構築する。矢板工法は掘削した地山を鋼製支保と矢板により支える工法であり、掘削およびズリだしの後で支保工の建て込みを行うが、これは矢板を設置していない鋼製支保工を行うための１ｍ程度の区間をむき出しの背面地盤下で行うもので、一般的には薬液注入工等の地盤改良等の背面地盤の補強を行うものの施工性と安全性を欠くものであった。

【0012】

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、簡易かつ迅速に、しかも安全に施工ができるガイド導坑の施工法および鋼製防護シェルター構造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請求項1記載の本発明は、切羽の崩壊を抑えるため先端面の上が張り出すようにテーパーをつけてフードを形成した前端刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とからなる鋼製防護シェルターを使用し、鋼製防護シェルターと支保工はともに蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周であり、支保工はこの蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の半割組立タイプとし、鋼製防護シェルターの前端刃口部で掘削し、推進ジャッキ設置部の推進ジャッキで鋼製防護シェルターを推進させ、鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を組立てる工程を繰り返して、支保工を漸次延長していくことを要旨とするものである。

【0014】

請求項１記載の本発明によれば、前端刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とからなる鋼製防護シェルターを使用してガイド導坑を構築するものであり、鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を組立てることができるので安全にかつ迅速に工事を行うことができる。

【0015】

さらに、鋼製防護シェルターと支保工はともに蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周であり、鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を簡単に組立てることができる。

【0016】

請求項２記載の本発明は、蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の半割組立タイプの支保工は、片方を先に立て、これを仮受けして、他の片方を立てて頂部同士をボルト固定して輪体を形成することを要旨とするものである。

【0017】

請求項２記載の本発明によれば、前記鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を簡単に組立てることができるとともに、支保工は、片方を先に立て、これを仮受けして、他の片方を立てて頂部同士をボルト固定して輪体を形成するので、より安全に組み立てることができる。

【0018】

請求項３記載の本発明は、テーパーをつけてフードを形成することで余掘り量を少なくし、刃口部前方の切羽部で支保工を立て込むことなく、刃口部と鋼製防護シェルターを一体として推進することによりシェルター後方部でガイド導坑背面の地盤がむき出しになる区間を大幅に抑えることを要旨とするものである。

【0019】

請求項３記載の本発明によれば、掘削に応じて順次鋼製防護シェルターを順次推進することで、ガイド導坑背面となる地盤がむき出しとなる区間を０．２ｍ程度に抑え、切羽の掘削を安全に行うことができる。

【0020】

請求項４記載の本発明は、請求項１のガイド導坑の施工法に使用する鋼製防護シェルターであり、蓮の花びらもしくは馬蹄形として先端にテーパーをつけ、刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とをボルト接合で組み立てることで３分割にした構造とし、支保工組立部は前方のみ底版があり、後方後半は下面開放としたことを要旨とするものである。

【0021】

請求項４記載の本発明によれば、鋼製防護シェルターは蓮の花びら型で先端にテーパーをつけることで、先端部の強度を増すことで、掘削性能を向上することができる。

【0022】

また、支保工組立部は前方のみ底版があり、後方後半は下面開放で、地盤を露出させ、この地盤が露出するシェルター後方部分で支保工が組立てられる構造とし、支保工組立部には支保工組立空間を確保するため、補強部材がもうけられておらず、一部にジャッキを組み込んだ変形防止としての着脱式補強材を支承梁として配置できるようにし、これにより、鋼製防護シェルター内面と支保工との隙間を狭くし、裏込め注入量を少なくすることができるようになり、掘削時の安全性確保と施工性向上が実現できる。

【0023】

鋼製防護シェルター内の支保工組立部には、脱着式補強材を設けることで補強部材を設けなくても鋼製防護シェルターのガイド導坑土圧に対する変形を抑えることができ、鋼製防護シェルター内面に接近させて支保工の組立ができるので裏込め厚さ５０ｍｍ程度にでき地盤の掘削を最低限に抑えて裏込め注入量を抑えることができる。

【発明の効果】

【0024】

以上述べたように本発明のガイド導坑の施工法および鋼製防護シェルター構造は、簡易かつ迅速に、しかも安全にガイド導坑の構築ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明のガイド導坑の施工法の１実施形態を示す縦断側面図である。

【図2】本発明のガイド導坑の施工法の１実施形態を示す掘削状態を示す縦断側面図である。

【図3】鋼製防護シェルターの前端刃口部の縦断側面図である。

【図4】鋼製防護シェルターの推進ジャッキ設置部の縦断側面図である。

【図5】鋼製防護シェルターの支保工組立部の縦断側面図である。

【図6】図３のＡ線矢視図である。

【図7】図４のＢ線矢視図である。

【図8】図５のＣ線矢視図である。

【図9】本発明のガイド導坑の施工法の１実施形態を示す完成形の横断平面図である。

【図10】支保工の建込み手順を示す第１工程の正面図である。

【図11】支保工の建込み手順を示す第２工程の正面図である。

【図12】支保工の建込み手順を示す第３工程の正面図である。

【図13】支保工の建込み手順を示す第４工程の正面図である。

【図14】支保工に木矢板を設置した正面図である。

【図15】ガイド導坑の一例を示す縦断側面図である。

【図16】ガイド導坑の他例を示す縦断側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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は本発明のガイド導坑の施工法の１実施形態を示す縦断側面図で、図中２１は発進立坑、２は鋼製防護シェルターである。

【0027】

本発明工法はガイド導坑の施工に鋼製防護シェルター２を使用するもので、鋼製防護シェルター２は断面が蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周の鋼製胴殻である。

【0028】

また、前記鋼製防護シェルター２は設置や回収を容易にするために分割とすることも可能である。本図は前端刃口部２ａと推進ジャッキ設置部２ｂと支保工組立部２ｃとをフランジのボルト接合等で組立てることで３分割にした構造である。

【0029】

このうち前端刃口部２ａは図３に示すように切羽の崩壊を抑えるため先端面が上が張り出すようなテーパーのフードであることにより、切羽に勾配を持たせて掘削を行うことができる。

【0030】

また、テーパーをつけてフードを形成することで余掘り量を少なくし、刃口部前方の切羽部で支保工を立て込むことなく、刃口部と鋼製防護シェルターを一体として推進することによりシェルター後方部でガイド導坑地山がむき出しになる区間を大幅に抑えることができる。

【0031】

推進ジャッキ設置部２ｂは内部に推進ジャッキ４の設置架台７を横向きブラケットとして４箇所設けている。

【0032】

前記前端刃口部２ａと推進ジャッキ設置部２ｂはともに底板９を有する閉鎖タイプの鋼製胴殻であり、一方、支保工組立部２ｃは前方のみ底板があり、後方後半は下面開放で、地盤が露出する。この地盤が露出する箇所で後述の支保工が組立てられる。

【0033】

また、支保工組立部２ｃには支保工組立空間を確保するため、補強部材８が設けられていないが、一部にジャッキを組み込んだ変形防止としての着脱式補強材１０を支承梁として配置できるようにした。これにより、鋼製防護シェルター内面と支保工との隙間を狭くし、裏込め注入量を少なくすることができる。

【0034】

さらに鋼製防護シェルター２の内部に照明（ＬＥＤ）１１ａと照明（蛍光灯）１１ｂを設けた。

【0035】

発進立坑２１に推進反力体１２を鋼材およびブラケットで形成し、ストラット（推進工事用）１３を介在させながら鋼製防護シェルター２を順次掘進させる。この掘進は前端刃口部２ａの切羽面を手掘りもしくは小型のバックフォーやシャフローダーなどで掘削し、掘削土砂は台車１７で後方に送り、推進ジャッキ４を伸長して鋼製防護シェルター２を掘進させ、推進ジャッキ４を縮めた空所にストラット１３を継ぎ足す。

【0036】

鋼製防護シェルター２の支保工組立部２ｃで支保工１４を組立てる。これにより、鋼製防護シェルターにより防護された空間で支保工の組立ができ、安全な支保工組立が可能となる。支保工１４は組立てられた状態では前記鋼製防護シェルター２と同じように蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周であり、支保工リングとして湾曲する支保工材１４ａと支保工材１４ｂとの結合である。

【0037】

図１０～図１３はこの支保工１４の建込み手順を示し、鋼製防護シェルター２の支保工組立部２ｃで片方の支保工材１４ａを先に建て、これをパイプ等の仮受け材１５で仮受けして、他の片方の支保工材１４ｂを立てて頂部同士をボルト固定し，下端同士にストラット（支保工材）１６を渡して輪体を形成した。

【0038】

前記支保工１４は間隔を存して並べられ、図１３に示すようにその外側に木矢板１８を取付ける。該木矢板１８は上部に配列するものはパッカー１９仕込みのものである。

【0039】

鋼製防護シェルター２を順次掘進させ、地盤がむき出しとなる区間を０．２ｍ程度にして、トンネルの地山の崩壊を抑えて掘削を行うことができ、鋼製防護シェルター２の支保工組立部２ｃから出た支保工１４の木矢板１８の隙間から裏込め材２０を注入する。

【0040】

鋼製防護シェルター２の掘進と支保工１４の組立のタイミングは、支保工１４の２リング分を構築して、一部木矢板１８を配置した段階で鋼製防護シェルター２の掘進を行い、支保工１４が鋼製防護シェルター２の支保工組立部２ｃから出た段階で残りの木矢板１８を配置し、裏込め材２０を注入する。

【0041】

前記裏込め材２０を注入はこれに変えて埋め戻し土による間詰めを行ってもよい。

【0042】

このように鋼製防護シェルター２の掘進とともに支保工を漸次延長していき、ガイド導坑を構築していく。

【0043】

なお、前端刃口部を掘削に応じて順次鋼製防護シェルターを推進させ、ガイド導坑背面地盤がむき出しとなる区間を大幅に抑える。

【0044】

これにより、掘削に応じて順次鋼製防護シェルターを順次推進することで、ガイド導坑となる背面地盤がむき出しとなる区間を０．２ｍ程度に抑え、切羽の掘削を安全に行うことができる。

【0045】

また、支保工背面とガイド導坑背面地盤の隙間を小さくする。これにより、鋼製防護シェルター内の支保工組立部には、脱着式補強材を設けることで補強部材を設けなくても鋼製導坑シェルターのガイド導坑土圧に対する変形を抑えることができ、鋼製防護シェルター内面に接近させて支保工の組立ができるので裏込め厚さ５０ｍｍ程度にでき地山の掘削を最低限に抑えて裏込め注入量を抑えることができる。

【0046】

図９に完成形を示すが、鋼製防護シェルター２が到達立坑２２に到達したならば、これを回収する。

【符号の説明】

【0047】

１…ガイド導坑構築地盤 ２…鋼製防護シェルター
２ａ…前端刃口部 ２ｂ…推進ジャッキ設置部
２ｃ…支保工組立部 ３…防護パイプルーフ
４…推進ジャッキ ５…コンクリート函体
６…ガイド導坑 ７…ジャッキ受部材
８…枠材 ９…底板
１０…着脱式補強材 １１ａ…照明（ＬＥＤ）
１１ｂ…照明（蛍光灯） １２…推進反力体
１３…ストラット（推進工事用） １４…支保工
１４ａ…支保工材 １４ｂ…支保工材
１５…仮受け材 １６…ストラット（支保工材）
１７…台車 １８…木矢板
１９…パッカー ２０…裏込め材
２１…発進立坑 ２２…到達立坑
７１，７２…けん引部材 ７３…けん引ジャッキ
７４…推進ジャッキ ７５…反力壁
７６…箱形ルーフ ７７…小ジャッキ
７８…受台

【要約】

【課題】簡易かつ迅速に、しかも安全に施工ができるガイド導坑の施工法を提供する。
【解決手段】前端刃口部と推進ジャッキ設置部と支保工組立部とからなる鋼製防護シェルターを使用し、鋼製防護シェルターと支保工はともに蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の外周であり、支保工はこの蓮の花びらもしくは馬蹄形の外形状の半割組立タイプとし、鋼製防護シェルターの前端刃口部で掘削し、推進ジャッキ設置部の推進ジャッキで鋼製防護シェルターを推進させ、鋼製防護シェルターの支保工組立部で支保工を組立てる工程を繰り返して、支保工を漸次延長していく。
【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】