JP6043090B2 - 地下構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、長い距離に渡る地下構造物を、地上における影響を最小限にとどめて施工することが可能な地下構造物の構築方法に関するものである。

従来、地下構造物の構築方法として、パイプルーフを用いた方法がある。このようなパイプルーフ工法としては、例えば、横坑を掘削すべき領域を取り囲む外殻を形成し、外殻内部を所定延長まで掘削したのち、土留め支保工を組み立て、横坑を構築する方法がある（特許文献１）。

特開２００１−５９３９３号公報

特許文献１に記載されるような従来の方法は、パイプルーフを構築した後、パイプルーフで囲まれた領域を掘削しながら、パイプルーフの内部に仮支保工を構築していくものである。パイプルーフの内部を掘削することで、外周からの土圧を受け止めるためである。

しかし、このような仮支保工を構築しながら掘削する方法は、躯体構築までの仮支保工の設置及び撤去の工数を要する。特に、長い範囲にパイプルーフを構築すると、掘削とともに、仮支保工およびパイプルーフの変形や沈下によって、地表面変位等の恐れがある。したがって、挟ピッチで仮支保工を設ける必要がある。このため、仮支保工の設置・撤去工数をさらに要することとなる。

また、仮支保工の一部は、躯体形成時に支柱等が埋設される。したがって、所望の躯体を構築しようとすると、当該仮支保工の設置スペースも考慮したパイプルーフを構築する必要がある。したがって、躯体に対して大きなパイプルーフが必要となる。

しかし、地下構造物の構築範囲を開削工法で行うと、工事期間において、上部の道路等における車両等の通行を長期にわたって止める必要がある。したがって、非開削であっても、長い範囲の地下構造物を短期間で確実に構築する方法が望まれる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、非開削であっても、短期に地下構造物を構築することが可能な地下構造物の構築方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために本発明は、地下構造物の構築方法であって、少なくとも二か所に地上から地盤を改良して、中抜き部を有する第２の支持部を形成する工程ｄと、少なくとも両端近傍が第１の支持部で支えられ、複数の鋼管からなるパイプルーフを構築する工程ａと、パイプルーフに囲まれた空間を前記パイプルーフの両端から掘削する工程ｂと、掘削された空間に躯体を構築する工程ｃと、を具備し、前記工程ａにおいて、前記第２の支持部を囲むように筒状に前記パイプルーフを構築し、前記工程ｂで、前記第２の支持部の近傍までを掘削し、前記工程ｃの後、前記第２の支持部同士の間を掘削して躯体を構築することを特徴とする地下構造物の構築方法である。

前記第２の支持部は、噴射系装置により地盤固化体を連続して形成することで構築することが望ましい。

前記工程ａは、前記鋼管を前記第２の支持部の外周部の一部に接するようにして打設してもよい。前記工程ａは、前記鋼管を前記第２の支持部の外周部から離れた位置打設し、前記鋼管を打設後、前記鋼管の内部から、前記鋼管と前記第２の支持部との間の地盤改良を行ってもよい。

前記第１の支持部は、鋼製支持部材であり、前記工程ａは、前記パイプルーフを構築後に、前記パイプルーフの内部に、前記鋼製支持部材を配置してもよい。

前記第１の支持部は、地盤改良により構築され、前記工程ａは、地上から地盤を改良して、第１の支持部を形成後、前記第１の支持部を囲むように前記パイプルーフを打設してもよい。

前記工程ａの後、前記鋼管の内部に、芯材を配置し、固化材を充填してもよい。

本発明によれば、パイプルーフの両端が予め支持部で支持されているため、パイプルーフで囲まれた空間内部を掘削する際、従来のように、短ピッチで仮支保工を設置する必要がない。すなわち、パイプルーフの両端の支持ピッチが適切であれば、仮支保工が不要である。したがって、仮支保工の設置および撤去作業が不要である。

また、パイプルーフ構築前に地上から予め地盤改良を行い、第２の支持部を形成しておけば、より長い地下構造物であっても、パイプルーフの支持ピッチを確保することができる。したがって、より長いパイプルーフであっても、パイプルーフ内部の掘削時に、仮支保工を設置する必要がない。

また、第２の支持部が噴射系装置によって構築されることで、地盤固化の効果が大きく、所望の位置で短期間に第２の支持部を構成することができる。

また、鋼管を第２の支持部に接するように打設することで、確実にパイプルーフを第２の支持部で支持することができる。

また、鋼管を第２の支持部から離れた位置に打設し、その後、鋼管と第２の支持部との間の地盤を改良することで、鋼管の打設が容易である。また、確実にパイプルーフを第２の支持部で支持することができる。

また、第１の支持部が鋼製支持部材であれば、例えば、立坑等の内部に露出するパイプルーフの端部において、容易に鋼製支持部材を構築することができる。

また、第１の支持部を地盤改良により構築することで、第１の支持部と第２の支持部を同一の方法で構築することができる。

また、打設後の鋼管の内部に、芯材と固化材を充填することで、パイプルーフの剛性を高め、変形等を防止することができる。

本発明によれば、非開削であっても、短期に地下構造物を構築することが可能な地下構造物の構築方法を提供することができる。

地下構造体の構築工程を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 地盤改良５の形状を示す図で、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図。 地下構造体の構築工程を示す平面図。 （ａ）は図３のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は図３のＤ−Ｄ線断面図。 地下構造体の構築工程を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。 コンクリート躯体１１の形状を示す図で、図５（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図。 地下構造体の構成を示す断面図。 地盤改良５ａ、５ｂを構築した状態を示す図。 パイプルーフ７の構築形態を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）は、地下構造物の施工現場の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。地下構造物は、例えば、道路１ａ、１ｂの交差点に施工されるアンダーパスである。なお、本発明の地下構造物は、図示した例には限られない。

まず、道路１ａを挟んで、道路１ｂの所定位置に立坑３ａ、３ｂを構築する。なお、道路１ｂの全体を封鎖しないように、まず、道路１ｂの一部を掘削し、掘削部の上部を天板で塞ぎながら、掘削範囲を広げ、所望の大きさの立坑３ａ、３ｂを構築する。このようにすることで、道路１ｂに対する車両の通行を完全に止める必要がない。

道路１ａの両側部には、第２の支持部である地盤改良５が施される。地盤改良５は、噴射系装置により地盤固化体を連続して形成することで、構築することが望ましい。このようにすることで、強固な地盤改良を短時間で構築できる。また、装置が小型であるため、施工性にも優れる。したがって、道路１ｂの全体を封鎖せずに、所定範囲ごとに順次施工することができる。なお、道路１ａに対しては、立坑３ａ、３ｂおよび地盤改良５の施工により、車両の通行の妨げとはならない。

図１（ｂ）に示すように、地盤改良５は、立坑３ａ、３ｂと略同等の深さまで構築される。図２は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。地盤改良５は、図２（ａ）に示すように、所定範囲の全体に対して構築してもよく、図２（ｂ）に示すように、略矩形の中抜き部を構築してもよく、図２（ｃ）に示すように、内部を上下がアーチ状の中抜き部を構築しても良い。なお、地盤改良５の外形は、後述するパイプルーフ形状に対応する。

次に、図３に示すように、立坑３ａまたは立坑３ｂから、他方の立坑までの範囲に、鋼管を打設して、パイプルーフ７を構築する。図４（ａ）は、図３のＤ−Ｄ線断面図、図４（ｂ）は、図３のＣ−Ｃ線断面図である。図４（ａ）に示すように、地盤改良５においては、それぞれの鋼管が地盤改良５の一部を削り、地盤改良５に接するように構築される。この場合、地盤改良５は、非改良部と比較して地盤が固化しているため、鋼管打設時の進行方向が曲がる恐れがある。

これに対し、本発明では、鋼管の先端が地盤改良５の位置に達すると、非改良部への打設時と比較して鋼管の打設速度を落とし、鋼管の先端において姿勢制御をより細かく行いながら、鋼管をまっすぐに打設する。以上により、地盤改良５の外周を囲むようにパイプルーフ７が構築される。

また、図４（ｂ）に示すように、立坑３ａ、３ｂ側には、パイプルーフ７の両端が露出する。立坑３ａ、３ｂ内に露出するパイプルーフ７の内部には、第１の支持部である鋼製支持部材９が配置される。したがって、パイプルーフ７の両端部が、鋼製支持部材９によって支持される。すなわち、パイプルーフ７の中央部近傍が地盤改良５によって支持されるとともに両端が鋼製支持部材９によって支持される。したがって、パイプルーフ７は、長手方向に所定間隔で支持される。

図５（ａ）は、立坑３ａ、３ｂから地盤改良５近傍まで、パイプルーフ７内部を掘削した状態を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。図５に示すように、パイプルーフ７を構築した後、立坑３ａ、３ｂ内からパイプルーフ７内を掘削し、内部にコンクリート躯体１１を打設する。なお、パイプルーフ７は、長手方向に所定間隔で支持されているため、掘削と仮支保工の設置を細かく繰り返す必要がない。すなわち、パイプルーフ７の端部から、地盤改良５近傍まで、一度に掘削を行いながら、コンクリートを打設することができる。

図６は、コンクリート躯体１１を示す一例であり、図５（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。前述したように、パイプルーフ７は、両端部および地盤改良５によって支持されているため、当該範囲のパイプルーフ７内を一度に掘削することができる。したがって、仮支保工を設置する必要がない。このため、パイプルーフ７の内面ぎりぎりまで掘削を行い、コンクリート躯体１１を構築することができる。

なお、パイプルーフ７の両端部からコンクリート躯体１１が打設されると、この範囲において、コンクリート躯体１１がパイプルーフ７を内側から支持することができる。したがって、図７に示すように、さらに地盤改良５同士の間を掘削することができる。したがって、パイプルーフ７内の全長に渡ってコンクリート躯体１１を構築することができる。

以上、本実施の形態によれば、パイプルーフ７の両端部が支持された状態で、パイプルーフ７内が掘削される。このため、仮支保工の設置作業が不要となり、短期間に地下構造物を構築することができる。

特に、地上から予め噴射系装置などにより地盤改良５を構築し、これと接触するようにパイプルーフ７を構築することで、長距離に渡ってパイプルーフ７を内方から所定間隔で地盤改良５によって支持することができる。したがって、所定間隔で地盤改良５を構築することで、パイプルーフ７を確実に支持し、内部の掘削およびコンクリート躯体１１の構築作業を容易にすることができる。また、地上からの作業は、地盤改良のみであるため、非開削で地下構造物を短期間で構築することができる。

特に、地盤改良５の設置長さ（パイプルーフ７の長手方向に対する長さ）を長くすれば、地盤改良５によるパイプルーフ７の支持長を長くすることができる。したがって、確実にパイプルーフ７を支持することができる。

また、鋼製支持部材９で支持された位置から、地盤改良５で支持された範囲を掘削して、内部にコンクリート躯体１１を構築した後、地盤改良５同士の間を掘削して、コンクリート躯体１１を構築する。このため、地盤改良５を掘削する際には、その両側がコンクリート躯体１１で支持される。したがって、地盤改良５同士の間も、一度に掘削を行い、コンクリート躯体１１を構築することができる。

また、仮支保工を設置しないため、仮支保工をコンクリート躯体１１に埋め込む必要がない。すなわち、パイプルーフ７の内面ぎりぎりまで、コンクリート躯体１１を構築することができる。したがって、必要な大きさのコンクリート躯体１１を構築するためのパイプルーフ７のサイズを、過剰に大きくする必要がない。

また、地盤改良５を、必要最低限の範囲のみに構築し、断面において、内部に中抜き部を構築することで、パイプルーフ７内の掘削作業が容易となる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

たとえば、パイプルーフ７の両端部の支持は、鋼製支持部材９を用いる例を示したが、本発明は、これに限られない。例えば、図８に示すように、立坑３ａ、３ｂに面するように、地盤改良５ａを設け、さらに、地盤改良５ａから離間するように、地盤改良５ｂを構築しても良い。すなわち、第１の支持部も第２の支持部も、地盤改良によって行ってもよい。この場合には、パイプルーフ７は、第１の支持部および第２の支持部を構築した後に、打設される。

また、パイプルーフ７の打設長に応じて、第２の支持部である地盤改良５の設置位置および設置数は適宜設定することができる。なお、第１の支持部のみでパイプルーフ７の全長を支持可能であれば、地盤改良５がなくてもよい。

また、地盤改良５に対して、鋼管を打設する際、地盤改良５の一部を削るようにして、パイプルーフ７を構築する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、地盤改良５と接しないように、地盤改良５の外周から離れた位置にパイプルーフ７を構築した後、鋼管内部に作業者が入り、鋼管の内部から、地盤改良５の外周面と鋼管との間の未改良の地盤を改良しても良い。このようにすると、鋼管打設時に地盤改良５を削り取らないため、鋼管は常に未改良部に打設することができる。したがって、鋼管の打設作業が容易となる。

また、パイプルーフ７を構成する鋼管は、打設後に、内部に鉄骨などの芯材を配置し、さらにモルタルなどの固化材を充填してもよい。このようにすることで、鋼管自体の剛性を高めることができる。したがって、パイプルーフ７の変形等を防止することができる。このため、地盤改良５の設置間隔を広げたり、地盤改良範囲を狭くすることができる。

また、パイプルーフ７は、必ずしも矩形である必要はなく、また、完全に全周が閉合した形状である必要はない。例えば、下部に粘土質地盤１３などがある場合には、地盤改良５ｃは、矩形ではなく、図９に示すような下方に開口するコの字状に構築しても良い。この場合には、地盤改良５ｃに対応したコの字状等のパイプルーフ７ａを構築すればよい。

また、パイプルーフ７は、必ずしも立坑３ａ、３ｂから構築する必要はない。例えば、盛土に対して地下の構造物を構築する場合には、盛土の両側からパイプルーフを構築すればよい。この場合でも、盛土上または盛土横から地盤改良を行えばよい。

１ａ、１ｂ………道路
３ａ、３ｂ………立坑
５、５ａ、５ｂ、５ｃ………地盤改良
７、７ａ………パイプルーフ
９………鋼製支持部材
１１………コンクリート躯体
１３………粘土質地盤

Claims (7)

1. 地下構造物の構築方法であって、
   少なくとも二か所に地上から地盤を改良して、中抜き部を有する第２の支持部を形成する工程ｄと、
   少なくとも両端近傍が第１の支持部で支えられ、複数の鋼管からなるパイプルーフを構築する工程ａと、
   パイプルーフに囲まれた空間を前記パイプルーフの両端から掘削する工程ｂと、
   掘削された空間に躯体を構築する工程ｃと、
   を具備し、
   前記工程ａにおいて、前記第２の支持部を囲むように筒状に前記パイプルーフを構築し、
   前記工程ｂで、前記第２の支持部の近傍までを掘削し、
   前記工程ｃの後、前記第２の支持部同士の間を掘削して躯体を構築することを特徴とする地下構造物の構築方法。
2. 前記第２の支持部は、噴射系装置により地盤固化体を連続して形成することで構築されることを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築方法。
3. 前記工程ａは、前記鋼管を前記第２の支持部の外周部の一部に接するようにして打設することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下構造物の構築方法。
4. 前記工程ａは、前記鋼管を前記第２の支持部の外周部から離れた位置打設し、前記鋼管を打設後、前記鋼管の内部から、前記鋼管と前記第２の支持部との間の地盤改良を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下構造物の構築方法。
5. 前記第１の支持部は、鋼製支持部材であり、
   前記工程ａは、前記パイプルーフを構築後に、前記パイプルーフの内部に、前記鋼製支持部材を配置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
6. 前記第１の支持部は、地盤改良により構築され、
   前記工程ａは、地上から地盤を改良して、第１の支持部を形成後、前記第１の支持部を囲むように前記パイプルーフを打設することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
7. 前記工程ａの後、前記鋼管の内部に、芯材を配置し、固化材を充填することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。

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