(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の地下構造物の両側部に固定され、該地下構造物を支持する複数の支持杭であってそれぞれが下方杭部分と上方杭部分と両杭部分間に配置されたジャッキとからなる複数の支持杭と、該支持杭に支持され、前記地下構造物に連結されて該地下構造物を吊持する吊桁とを含む、地下構造物の支持構造。
【請求項２】
既存の地下構造物の両側部に固定され、該地下構造物を支持する複数の支持杭と、該支持杭に支持された吊桁と、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通して設置された、地下構造物と前記吊桁とを連結する手段とを含む、地下構造物の支持構造。
【請求項３】
既設の地下構造物の直下を掘削するために該地下構造物を支持する支持構造であって、前記地下構造物の両側に間隔をおいて設置された、該地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の頂面に達する複数の支持杭であってそれぞれが下方杭部分と上方杭部分と両杭部分間に配置したジャッキとからなる支持杭と、各支持杭を前記地下構造物の側部に固定する手段と、前記地下構造物を横切って配置され、前記支持杭に支持された吊桁と、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通して設置された、地下構造物と前記吊桁とを連結する手段とを含む、既設地下構造物の支持構造。
【請求項４】
既存の地下構造物の両側部に、下方杭部分と上方杭部分と両杭部分間に配置されたジャッキとからなる支持杭を固定して該地下構造物を支持し、前記支持杭で吊桁を支持し、前記吊桁に地下構造物を連結して、該構造物を吊持する、地下構造物の支持方法。
【請求項５】
既存の地下構造物の両側部に支持杭を固定して該地下構造物を支持し、前記支持杭で吊桁を支持し、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通して配置されている連結手段により前記吊桁に地下構造物を連結して、該構造物を吊持する、地下構造物の支持方法。
【請求項６】
既設の地下構造物の直下を掘削するために該地下構造物を支持する方法であって、地表から既設の地下構造物の頂面に至る地盤を掘削し、前記地下構造物の両側に該地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の頂面に至る支持杭の下方杭部分を前記地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の底面近傍まで設置し、前記地下構造物の頂面のレベルからその底面のレベルまでの地盤を掘削し、前記支持杭の下方杭部分上にジャッキを設置しかつ前記支持杭の上方杭部分を前記ジャッキ上から前記地下構造物の頂面まで設置し、各支持杭の上方杭部分を前記地下構造物の側部に固定し、前記地下構造物を横切って吊桁を配置しかつ該吊桁を前記支持杭で支持し、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通する連結手段により前記地下構造物の底部と前記吊桁とを連結し、その後前記地下構造物の直下を掘削するために、前記ジャッキを作動させて該地下構造物の荷重を前記下方杭部分に担わせることを含む、既設地下構造物の支持方法。
【請求項７】
前記上方杭部分はＨ形鋼からなり、該Ｈ形鋼のフランジ部及び前記地下構造物の側壁に孔を穿ち、該孔中に鋼棒を挿入し、該鋼棒を樹脂系接着剤で固着させることにより、前記上方杭部分を前記地下構造物の側部に固定する、請求項６に記載の支持方法。
【請求項８】
前記上方杭部分を鉄筋コンクリートにより前記地下構造物の側壁と一体化させる、請求項６に記載の支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは、埋設管、道路又は鉄道用の覆工トンネル等の既設の地下構造物の支持構造及びその支持方法に関し、特に、このような既設の地下構造物をその直下で交差する構造物を新たに構築するために該地下構造物の直下を掘削するに先立って、該地下構造物を支持する構造及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の１つは、既設の地下構造物をその下から受けるものであり、地表から既設構造物の底部レベルまで掘削し、地下構造物直下の地盤を改良し、該地盤にメッセル工法のようなトンネル工法により地下構造物を横切る方向へ複数の導坑を設け、該導坑内に杭打機、Ｈ形鋼のような杭資材等を搬入し、各導坑内での杭打ち作業によって該導坑からその下方へ多数の支持杭を造成し、該支持杭と前記地下構造物との間にジャッキを設置し、掘削に先立って、このジャッキを作動させて地下構造物の荷重を支持杭に担わせるものである。従来技術の他の１つは既設の地下構造物をその相対する下側部で受けるものであり、特開平５−３３１８６６号工法に記載されているように、既設構造物の両側に連続の又は不連続の地中壁を支持構造として設け、該支持構造が有するブラケット受け台で既設構造物を受けて支持するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の１つは、導坑内での作業、すなわち、狭い導坑内に杭打機、杭の芯材となるＨ形鋼等を搬入し、このＨ形鋼を継ぎ足しながら導坑下に地中連続壁を構築するものであるから、この従来技術には、作業性が悪く、長い施工期間を要し、地盤改良及び導坑掘削を必要とすることもあって工事費が高価につくという問題がある。
【０００４】
また、上記従来技術の他の１つは、連続又は不連続の地中壁は地上作業によるものであるから、この従来技術には、他の埋設物等の地下構造物が存在し、これが前記地中壁の構築に支障となる現場では採用できないという問題がある。また、この従来技術によれば、連続又は不連続の地中壁が支持構造として地下構造物両側に設けられることから、該地下構造物の直下に別の構造物を構築しようとする場合、その支持構造が支障となるおそれがある。さらに、この従来技術によれば、地下構造物はその相対する下側部でのみ支持されるから、ブラケット受け台の間隔が大きくなるような地下構造物の場合、その自重による撓みが大きくなり、また、その地下構造物が地下鉄用の覆工トンネルであるときは活過重の影響による撓みも考慮しなければならないから、この従来技術にはそのような場合に採用できないという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、基本的に、既存の地下構造物を支持する作業の作業性を改善し、工期を短縮しかつ工費を低減することにあり、特に、既存の地下構造物の安全性に影響を与えることなく該地下構造物を支持することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、既存の地下構造物の両側部に支持杭を固定して該地下構造物を杭支持すると共に、支持杭で吊桁を支持し、該吊桁に地下構造物を連結して該構造物を吊持することを地下構造物の支持構造及び支持方法の基本とする。さらに、本発明にかかる支持構造は、前記地下構造物の両側に間隔をおいて設置された、該地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の頂面に達する複数の支持杭であってそれぞれが下方杭部分と上方杭部分と両杭部分間に配置したジャッキとからなる支持杭と、各支持杭を前記地下構造物の側部に固定する手段と、前記地下構造物を横切って配置され、前記支持杭に支持された吊桁と、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通して設置された、地下構造物と前記吊桁とを連結する手段とを含む。前記固定手段及び前記連結手段は、それぞれ、鋼棒と樹脂系接着剤とを含む。
【０００７】
さらに、本発明にかかる支持方法は、地表から既設の地下構造物の頂面に至る地盤を掘削し、前記地下構造物の両側に該地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の頂面に至る支持杭の下方杭部分を前記地下構造物より下方の地盤から該地下構造物の底面近傍まで設置し、前記地下構造物の頂面のレベルからその底面のレベルまでの地盤を掘削し、前記支持杭の下方杭部分上にジャッキを設置しかつ前記支持杭の上方杭部分を前記ジャッキ上から前記地下構造物の頂面まで設置し、各支持杭の上方杭部分を前記地下構造物の側部に固定し、前記地下構造物を横切って吊桁を配置しかつ該吊桁を前記支持杭で支持し、前記地下構造物の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通する連結手段により前記地下構造物の底部と前記吊桁とを連結し、その後前記地下構造物の直下を掘削するために、前記ジャッキを作動させて該地下構造物の荷重を前記下方杭部分に担わせることを含む。前記上方杭部分はＨ形鋼からなり、該Ｈ形鋼のフランジ部及び前記地下構造物の側壁に孔を穿ち、該孔中に鋼棒を挿入し、該鋼棒を樹脂系接着剤で固着させることにより、前記上方杭部分を前記地下構造物の側部に固定する。また、前記上方杭部分を鉄筋コンクリートにより、前記地下構造物の側壁と一体化させる。
【０００８】
【発明の作用効果】
本発明によれば、既存の地下構造物の直下で杭打ち作業を行うことがないことから、既存の地下構造物を支持する作業の作業性を改善し、工期を短縮しかつ工費を低減することができる。また、既存の地下構造物の両側部に支持杭を固定して該地下構造物を杭支持すると共に、支持杭で吊桁を支持し、該吊桁に地下構造物を連結して該構造物を吊持することから、既存の地下構造物の安全性を確保することができる。
【０００９】
【実施の形態】
図１を参照するに、既設の地下構造物の直下を掘削するための、本発明にかかる支持構造１０によって支持された既存の地下構造物１２が示されている。この地下構造物１２は、図示の例では、地下鉄用覆工トンネルである。地下構造物としては、他に埋設管、道路用覆工トンネル等がある。
【００１０】
支持構造１０は、地下構造物１２の両側のそれぞれにおいて間隔をおいて設置された複数の支持杭１４を含む。各支持杭１４は、全体に、地下構造物１０より下方の地盤から該地下構造物の頂面に達する長さを有する。また、各支持杭１４は、下方杭部分１４ａと、上方杭部分１４ｂと、両杭部分間に配置されたジャッキ１４ｃとからなる。支持構造１０が図示のように地下構造物１２を支持している状態では、各ジャッキ１４ｃは、作動状態にあって上方杭部分１４ｂ及びこれに掛かる荷重を受けて下方杭部分１４ａに担わせている。各支持杭１４は、その上方杭部分１４ｂが地下構造物１０の側部に固定手段１６により固定されている。この固定手段１６は、複数の鋼棒１６ａと、これを地下構造物に固着させる樹脂系接着剤とからなる。複数の吊桁１８が地下構造物１２の上を横切って配置され、各吊桁は受桁２０を介して支持杭１４に支持されている。さらに、吊桁１８に地下構造物１０を連結する連結手段２２が、地下構造物１２の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通して配置されている。この連結手段２２は、複数の鋼棒２２ａと、これを地下構造物に固着させる樹脂系接着剤を含む。
【００１１】
支持構造１０の構築に際して、図２に示すように、掘削域２４を取り囲む山留壁２６を設けた後、地表２８から地下構造物１２の頂面３０までの地盤をブルドーザ３２、バックホウ３４等の掘削機械を使用して掘削する。地表２８には、安全及び交通のために蓋３６が設けてある。
【００１２】
次に、図３に示すように、穿孔装置３８を使用して、地下構造物１２の両側のそれぞれにおいてかつ該地下構造物の側壁に近接させて、複数の杭孔４０を間隔をおいて穿孔する。
【００１３】
各杭孔の穿孔後、図４に示すように、地下構造物１２の頂面３０のレベルからその底面４３のレベルまでの地盤を掘削し、各杭孔中に杭の芯材としてＨ形鋼を挿入しかつ充填材としてモルタル４２を充填する。Ｈ形鋼の後端に後続のＨ形鋼の先端をボルトで接続し、モルタルを充填し、これを繰り返して支持杭１０の下方部分、すなわち地下構造物１２の下方からその底面４３近傍までの下方杭部分１４ａを造成する。この際、モルタル４２の充填は、掘削を考慮して、後の掘削レベル４４までとする。各下方杭部分１４ａの先端にジャッキ１４ｃを配置し、その後、該ジャッキ１４ｃ上にＨ形鋼を配置して、該ジャッキ上から地下構造物１２の頂面３０までの上方杭部分１４ｂを設け、これを後に説明するようにして、地下構造物１２の側部に固定する。Ｈ形鋼は、前記ボルトに代え、溶接により接続することもできる。
【００１４】
各上方杭部分１４ｂの固定のために、Ｈ形鋼の両フランジを経て地下構造物１２の側部に至る多数の孔を穿ち、該孔内に樹脂系接着剤（例えばポリエステルフィルムにより仕切られた２室に充填されたレジン組成物）と、端部にねじ溝を有する異型鉄筋のような鋼棒１６ａとを挿入し、該鋼棒を地下構造物１２に固着させると共に、ナット（図示せず）によりＨ形鋼に止める。このように、各上方杭部分１４ｂは、樹脂系接着剤、鋼棒１６ａ及びナットからなる固定手段１６により地下構造物１２の側部に固定される。
【００１５】
その後、上方杭部分１４ｂ間に鉄筋（図示せず）を配置し、これらを包囲する型枠（図示せず）を置いてコンクリートを打設し、これによりジャッキ１４ｃを介して下方杭部分１４ａに支持された、地下構造物１２の両側にこれと一体化された鉄筋コンクリート造の添壁４８（図５）を地下構造物１２の両側部に造る。
【００１６】
次に、図６に示すように、添壁４８上に受桁２０を配置し、該受桁上に地下構造物１２横切る吊桁１８を配置する。その結果、受桁２０は添壁４８を介してまた吊桁１８は受桁２０を介してそれぞれ支持杭１４に支持される。
【００１７】
その後、図７に示すように、地下構造物１２の軸線方向へ間隔をおいてそのほぼ中央を貫通する孔を縦方向に穿孔し、各孔内に前記したと同様の樹脂系接着剤と、端部にねじ溝を有する異型ＰＣ鉄筋のような鋼棒２２ａとを挿入して、該鋼棒を地下構造物１２に固着させ、該鋼棒の上端を吊桁１８にナット５０で止める。これにより地下構造物１２と吊桁１８とを樹脂系接着剤、鋼棒２２ａ及びナット５０からなる連結手段により連結し、地下構造物１２の荷重を吊桁１８を介して支持杭１４に支持させる。
【００１８】
最後に、地下構造物１２直下を所定の掘削レベル４４まで掘削する（図１参照）。この掘削に先立って、ジャッキ１４ｃを作動させて地下構造物１２の荷重を受け、これを下方杭部分１４ａに担わせる。これにより、地下構造物１２の両側部に支持杭１４を固定して該地下構造物を杭支持すると共に、支持杭１４で吊桁１８を支持し、該吊桁に地下構造物を連結して該構造物を吊持し、地下構造物１２の安全性を確保した状態で地下構造物下方の地盤を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って地下構造物を支持杭で支持した状態を示す図。
【図２】地下構造物の頂面までの掘削状況を示す図。
【図３】地下構造物の両側での、支持杭造成のための穿孔状況を示す図。
【図４】造成された支持杭が固定された地下構造物の横断面図。
【図５】造成された支持杭が固定された地下構造物の部分拡大側面図。
【図６】地下構造物を横切って配置された吊桁が受桁を介して支持杭に支持された状況を示す図。
【図７】吊桁に地下構造物が連結され、吊持された状態を示す図。
【符号の説明】
１０  支持構造
１２  地下構造物
１４  支持杭
１４ａ  下方杭部分
１４ｂ  上方杭部分
１４ｃ  ジャッキ
１６  固定手段
１６ａ  鋼棒
１８  吊桁
２０  受桁
２２  連結手段
５４  鋼棒
５６  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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