JPH0424398A - アーチ部材を用いた地下空間の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はアーチ部材を用いた地下空間の施工方法に係わ
る。

〈従来の技術〉 周知の通り、地下空間を構築するための施工方法として
は、例えば、■山岳トンネルエ姑、■シールドトンネル
工法、■開削埋め戻し工法などが従来より知られている
。

これらの施工方法の内、地盤が強固で自立する場合は、
■の山岳トンネル工法を用いて地盤を掘削した後に支保
工を設けたり、或いはナトムエ法のようにロックボルト
や吹き付はコンクリート等を用いることにより地下空間
を形成することが可能である。

しかし、地盤が軟弱な場合には上記山岳トンネル工法を
用いることが出来ないので、■のシールドトンネル工法
や■の開削埋め戻し工法を用いて地下空間を形成してい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 ■の山岳トンネル工法の場合は、施工している地中に軟
弱な地盤があると切羽が崩壊しやすく、また、軟弱地盤
の部分においては支保工や覆工を施す前に地盤が変形し
て周辺の地盤を乱す恐れがある。

また、■のシールドトンネル工法の場合は、施工空間の
断面積が大きくなると施工設備が大掛かりになるので、
経済性が悪くなったり、時りは周辺地盤の乱れを引き起
こすこともある。また、シールドトンネル工法によって
形成した地下空間は一般にはその鉛直断面形状が円形で
あるため、断面が矩形状の地下空間と比較すると空間利
用効率が悪い問題があった。

■の開削埋め戻し工法は地上から施工するので、施工中
は地下空間の上部に位置する地上に工事のための広い面
積を占有するため社会活動を長期間に渡って妨げてしま
う不都合があった。また、地下空間を形成する位置が深
い場合には、掘削土量が多くなるので工費が嵩んで不経
済であった。

また、上記の■〜■の工法の外に、軟弱地盤を掘削する
場合に用いられる工法として、例えばバイブルーフ工法
や鋼矢板山留工法のように、掘削部分の外周部に鋼管や
矢板状の土止め用部材を予め配した後に掘削作業を行う
方法がある。しかし、上記土止め用部材は直線状なのて
変形に対する抵抗力が小さい。このため、断面積が大き
くて強固な土止め部材を用いなければならない不都合が
あるとともに、掘削と同時に土止め用部材を支保する梁
材を設けなければならないので、工費や手間が多くかか
る問題があった。

本発明は上述の点に鑑み、（１）軟弱な地盤であっても
周辺の地盤を緩めることなく大断面積の地下空間の施工
を可能にし、また（２）地上に広い施工用地を確保した
り、或いは大掛かりな支保工や覆行な行ったりすること
なく地下空間を構築することが出来、更に（３）掘削作
業を安全に行うことが出来るようにすることを目的とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 本発明のアーチ部材を用いた地下空間の施工方法は、長
手方向に沿って湾曲している細長い支持部材として形成
されているアーチ部材を地中に順次貫入して横方向に連
続させ、上記アーチ部材による曲面壁を上記地中に形成
するとともに、上記曲面壁の内側に区画されている地盤
を掘削して地下空間を構築するようにしている。

（作用〉 長手方向に沿って湾曲しているアーチ部材を順次地中に
貫入し、これを横方向に連続させて曲面壁を構成してか
らその内部を掘削して地下空間を構築するので、掘削に
よる影響が上記アーチ部材で区画している地中の外部に
及ばなくなる。また、はとんどの施工を地中で行うので
、大きな影響を地上に与えることなく工事を行うことが
出来る。更に、上記曲面壁の形状をアーチ形に構成して
変形に対する抵抗力を大きくしているので、アーチ部材
の断面積をそれほど大きくしなくても十分な耐強度が得
られ、地下空間を構成する部材の節約と掘削作業を安全
に行うことの両方が可能になる。

〈実施例〉 第１図は、本発明のアーチ部材を用いた地下空間の施工
方法の一実施例を示す施工方法説明図である。

第１図に示すように、実施例のアーチ部材を用いた地下
空間の施工方法は先ず地中Ｇにアーチ部材２を順次貫入
し、これらのアーチ部材２をその貫入方向と直交する横
方向に連続させてアーチ部材２による曲面壁９を地中Ｇ
に形成する。アーチ部材２を貫入する方法は、第２図の
動作説明図に示すようにアーチ部材圧入装置１１を使用
し、アーチ部材２を地中Ｇに押し込むことにより行って
いる。

ところで、アーチ部材２はその長手方向に沿って弧状に
湾曲するように形成されているので、アーチ部材２を圧
入するために加える力の方向とアーチ部材２の推進方向
とが異なってしまい、このため、アーチ部材２と地盤と
の摩擦抵抗力が大きくなる。また、場合によってはアー
チ部材２が予定の方向に進まないで力を加えた方向に推
進してしまい、計画通りの方向にアーチ部材２を貫入す
ることが出来ないことがある。そこで、本実施例におい
ては必要に応じてアーチ部材２の周面と地盤とのあいだ
に潤滑材１７を介在させ、アーチ部材２と地盤との間の
摩擦抵抗を小さくして貫入し易いようにしている。

アーチ部材を貫入し易くする方法としては、この外に、
アーチ部材２の断面形状よりもやや大きい断面形状を有
する掘削機で貫入方向の地中を掘削し、安定液て地盤の
崩壊を防ぎなからアーチ部材２を建て込むようにしても
よい。この場合、アーチ部材２の建て込み後にアーチ部
材２と地盤との間隙を固化するために、グラウト注入し
たり、安定液を自硬性のものに置換したりするのかよい
。

第２図に示したように、アーチ部材２を貫入するための
アーチ部材圧入装置は、アーチ部材２を挟む治具である
チャッキング装置４２を上下および回転方向に調整出来
るようになっている。そして、圧入するときにはアーチ
部材圧入装置１１かアーチ部材２を挟んた状態て走行装
置４４を動作させ、レール４５上を前進させる。また、
それと同時に、チャッキング調整装置４３によりアーチ
部材チャッキング装置４１を調整し、アーチ部材２を常
に円弧の接線方向に向けて加力出来るようにする。

第３図のアーチ部材圧入装置の正面図および第４図の掘
削機の正面図に示すように、アーチ部材２の先端には掘
削＠１２が取り付けられている。この掘削１ａ１２は、
掘削機外フレーム３６上に取り付けた軸受３５で掘削羽
根回転軸３４を回転自在に支持している。この掘削羽根
回転軸３４上には掘削羽根１５が取り付けられていて、
掘削羽根駆動部３１を動作させて掘削羽根回転軸３４を
回転させることにより、掘削羽根回転軸３４上に取り付
けられている掘削羽根１５を回転させ、掘削羽根１５で
地中Ｇを掘りながら推進する。

推進時には潤滑材供給部３３から潤滑材を供給して摩擦
抵抗を低減させるようにする。掘削された土砂は送水部
３２から供給される水とともに吸泥口３８から内部に取
り込まれ、排土管１３を通してアーチ部材２の後端側に
送出される。実施例では排水ポンプ（図示せず）によっ
て土砂を送出するために、送水管４６を通して掘削箇所
に運搬媒体用水１６を送り込み、この運搬媒体用水１６
と一緒に土砂を所定の位置まで送出するようにしている
。

アーチ部材２の貫入が終了したときには、第６図の掘削
機の回収状態を説明するための断面図に示すように、ア
ーチ部材２内を通して掘削機Ｉ２を回収する。

第７図のアーチ部材の形状説明図に示すように、アーチ
部材２の形状は（ａ）に示すような長方形断面や、（ｂ
）に示すような円形断面や、（ｃ）に示すような正方形
断面等を有するパイプ状部材か用いられる。

このように形成されたアーチ部材２の側面には、地中に
貫入するときのガイド部材となるメス保合部２１および
オス保合部２０がそれぞれ設けられ、第７図（ｅ）に示
すように隣接するアーチ部材２に設けられている係合部
同志を係合させることにより、アーチ部材２を横方向に
連続させるようにしている。

次に、アーチ部材２を貫入させるときの要点を以下に列
記する。

（ａ）アーチ部材圧入装置は、アーチ部材２と同じ円弧
上を移動し、常にその円弧の接線方向に圧入出来る装置
を使用する。

（ｂ）地中Ｇの一端に円弧の接線方向の力を加えると、
アーチ部材２は円弧の外側の地盤に反力をとりながら力
の方向を変えていくため、アーチ部材２の外側と地盤と
の間の摩擦抵抗を出来るたけ小さくするように潤滑材を
封入する。

（Ｃ）アーチ部材２の円弧の外側の面に封入する潤滑材
の圧力と内側の面に封入する潤滑材の圧力とを調整する
ことによりアーチ部材２の推進方向の制御を行う。

（ｄ）アーチ部材２の先端部分に掘削機を取り付ける場
合は、掘削ビットの位置を微調整出来るような構造とし
、アーチ部材２の推進方向の制御を行う。

（ｅ）最初に貫入するアーチ部材２は、以後に貫入する
アーチ部材２の推進ガイドとなるので、予め設定されて
いる所定の位置に正しく貫入するように慎重に行う。

このような点を考慮して形成した地下空間の例を第８図
〜第１１図に示す。第８図は、地表から施エする例を示
す断面図、第９図（ａ）および（ｂ）はアーチ部材２を
頂版として使用する場合の例を示す断面図、第】０図お
よび第１１図は地中から施工する例を示す断面図である
。

例えば、第１Ｏ図および第１１図に示したように、地中
から施工する場合の施工手順の一例を以下に説明する。

■地下空間の端部となる部分に地中連続壁７を設ける。

■所定の深さの立坑５を設ける。

■構築しようとする地下空間１の天井部分に作業用トン
ネル６を設ける。

■アーチ部材圧入装置１１を用いてアーチ部材２を作業
用トンネル６内から地中Ｇに貫入させる。

この貫入は、アーチ部材２の先端部分に掘削Ｉａ１２を
取り付けて、地盤を掘削しながら貫入し、掘削土砂はア
ーチ部材２内に設置されている排土管１３を通って排出
される。このとき、アーチ部材２の先端部分には運搬媒
体用水１６を満たしておき、上述したように水をＭ搬媒
体として土砂を排出する。

また、アーチ部材２の周面にはペースト状の潤滑材１７
を、潤滑材供給管１４を通して地盤との間に注入する。

この潤滑材１７は、例えば、ベントナイト、セメント、
凝結遅延剤、水を所定の割合で配合した自硬性のペース
ト状態であってよい。

■アーチ部材２を所定の位置に貫入したら、その後、排
土管１３および掘削ａ１２を回収する。

■アーチ部材２の先端部に、根固めモルタルを必要に応
じて打設する。

■前に貫入したアーチ部材２の側面に設けられている係
合部２０（２１）に、次に圧入するアーチ部材２の側面
に設けられている係合部ｚ１（ｚｏ）を係合させ、上述
した■の作業を繰り返し行う。

■全てのアーチ部材２を地中に貫入し、第１０図に示す
ように両側の曲面壁９の設置が終了したら、これらの曲
面壁９によって挟まれている地盤の上部を順番に掘削す
る。このときに、両側の曲面壁９をつなぐようにして頂
版４を設け、曲面壁９が互いに支え合うようにする。

■所定の位置まで掘り下げた後に底版３を設けて地下空
間１を完成させる。

なお、地下空間１の端部は地中連続壁７によって塞がれ
ているので、切羽の崩壊を非常に少なくすることか出来
る。

〈発明の効果〉 本発明は上述したように、長手方向に沿って湾曲してい
る細長い支持部材として形成されているアーチ部材を地
中に順次貫入して横方向に連続させ、上記アーチ部材に
よる曲面壁を上記地中に形成するとともに、上記曲面壁
の内側に区画されている地盤を掘削して地下空間を構築
するようにした。したがって、■掘削による影響が上記
アーチ部材で区画している地中の外部に及ばないように
することが出来、軟弱な地盤であっても周辺の地盤を緩
めたりすることなく大断面積の地下空間を施工すること
が出来る。また、■はとんどの施工を地中で行うのて、
大きな影響を地上に与えることなく１専を行うことが出
来、施工用に広い面積を地上に確保したり、或いは大掛
かりな支保工や復行を行ったりすることなく地下空間を
構築することが出来る。更に、■上記曲面壁の形状をア
ーチ形に構成して変形に対する抵抗力を大きくしている
ので、アーチ部材の断面積をそれほど大きくしなくても
十分な耐強度が得られ、地下空間を構成する部材を節約
出来るとともに、掘削作業を安全に行うようにすること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のアーチ部材を用いた地下空間の施工
方法の一実施例を示す施工方法説明図、 第２図は、アーチ部材を地中に圧入する装置の動作説明
図、 第３図は、アーチ部材圧入装置の正面図、第４図は、ア
ーチ部材の先端に取り付ける切削機の正面図、 第５図は、掘削動作の詳細を示す断面図、第６図は、掘
削機の回収状態を示す断面図、第７図は、アーチ部材の
形状の一例を示す説明図、 第８図〜第１１図は、実施例の施工方法を用いて形成し
た地下空間の例を示す断面図て、第８図は、地表から施
工した例を示す断面図、 第９図は、アーチ部材を頂版として使用した例を示す断
面図、 第１０図は、地中から施工する例を示す断面図、 第１１図は、地中から施工した例の側面図である。 ｌ・・・地下空間、　　　　　２・・・アーチ部材。 ４・・・頂版、　　　　　　５・・・立坑。 ６・・・作業用トンネル、　９・・・曲面壁。 １１・・・アーチ部材圧入装置。 １２・・・掘削機、　　　　　　Ｇ・・・地中。 特許出願人　　　株式会社熊谷組 代理人　　　　　　　弁理士　船　橋　國　則寸 吟

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長手方向に沿って湾曲している細長い支持部材として形
   成されているアーチ部材を地中に順次貫入して横方向に
   連続させ、上記アーチ部材による曲面壁を上記地中に形
   成するとともに、上記曲面壁の内側に区画されている地
   盤を掘削して地下空間を構築するようにしたことを特徴
   とするアーチ部材を用いた地下空間の施工方法。