(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道線路下に横断構造物を構築するパイプビーム工法において、路盤内に鋼管挿入後、鋼管内に内ケーブルを配置するか、もしくは鋼管外に偏向具を設けて外ケーブルを配置した後、鋼管内にコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後ケーブルに緊張力を導入して死荷重による断面力と逆方向の断面力を付与することにより掘削に伴う軌道変位を少なくすることを特徴とする線路下掘削工法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、鋼管端部に鋼管に内接する円形プレートを設け、ケーブルの緊張力を円形プレートを介して鋼管内に打設したコンクリートに加えることにより、定着間隔を狭くしたことを特徴とする線路下掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鉄道線路下に横断構造物を構築する場合の線路下掘削工法に係わり、特にパイプビーム工法において、継手付鋼管内または外にプレストレスコンクリート（ＰＣ）ケーブルを配置するにようにした線路下掘削工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道線路下に横断構造物を構築する場合の施工法は、大別して開削工法と、非開削工法とがある。
開削工法では一般的に工事桁やレール桁を用いる方法、あるいは用地等に余裕があれば仮線工法、横取り工法等が用いられている。
非開削工法では、パイプルーフ工法、パイプビーム工法、ＵＲＴ工法、メッセル工法、シールド工法等が用いられている。
用いる施工法の選定にあたっては、線区、軌道、路盤、地形、地質、地下水、用地、土被りの条件、構造物の断面、寸法、形式、施工の経済性等を検討し決定している。
【０００３】
パイプルーフ工法は、鋼管を地中に連続して押し込み、掘削と並行して支保工を建込んで軌道を直接支持し、函体等を構築するもので、横断延長を長くできるという利点があるが、支保工が必要となるため函体の施工が煩雑となる欠点を有している。
これに対して、パイプビーム工法は、複線程度では中間支保工を必要としない利点があり、これについて図８、図９により概略説明する。
パイプビーム工法とは、線路の外側に線路に沿って支持杭と受け梁を施工し、この受け梁で軌道下に押し込んだ継手付鋼管（ルーフパイプ）を支持し、この下を掘削した後に構造物を造る方法である。
【０００４】
図８（ａ）は線路直角方向横断面図、図８（ｂ）は線路方向縦断面図、図９は線路直角方向横断面図である。
図８は中間支保工を使用しない施工法を示し、線路の外側に線路に沿って支持杭１を２〜３ｍ間隔で施工した後、この上に受け梁２を渡して設置する。次いで、オーガ等で掘削しながらルーフパイプ３（継手付鋼管）を軌道に直角に、軌道５の下に連続して押し込み、受け梁２で支持する。継手は隣接パイプを押し込む際のガイドと、相互の固定を兼ねている。なお、６は計画掘削面である。
図８は横断延長の長い場合における施工法を示しており、線路の外側に線路に沿って支持杭１と受け梁２を施工し、ルーフパイプ３を軌道下に押し込んで受け梁２で支持するようにした後、中間支保工（中間杭）４を施工しながら線路下を掘削する。
【０００５】
このようなパイプビーム工法の利点は、
▲１▼鋼管に強度、剛性の期待できる継手を取り付けてあるため、複線程度（１０ｍ程度）の施工延長では中間支保工を必要としない。
▲２▼中間支保工を設置することにより、横断延長を長くすることができる上、パイプルーフ工法に比べ少ない支保工で済む。
等が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パイプビーム工法において、施工延長が長くなると、掘削時にレールの沈下に対する許容値を越えたたわみが鋼管に発生するため、営業線へ悪影響を及ぼす。そのための対策としては、鋼管断面を大きくして剛性を高める方法と、中間支保工を用いる方法が一般的に行われている。
しかし、鋼管断面を大きくすると、構築する横断構造物の制限等から土被りの確保が困難となり、安全性を損なうばかりか施工上多くの制約を受け、コストアップを招く結果となる。また、中間支保工を用いる場合、線間から夜間作業により施工したり、掘削しながら支持杭を施行するため工費、工期がかかり不経済である。さらに、線路下の作業空間にも支障を及ぼし、施工性が低下する。
本発明は上記課題を解決するためのもので、パイプビーム工法において、掘削時における鋼管のたわみを低減し、中間支保工を不要にし、掘削に伴う軌道変位を少なくできる線路下掘削工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鉄道線路下に横断構造物を構築するパイプビーム工法において、路盤内に鋼管挿入後、鋼管内に内ケーブルを配置するか、もしくは鋼管外に偏向具を設けて外ケーブルを配置した後、鋼管内にコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後ケーブルに緊張力を導入して死荷重による断面力と逆方向の断面力を付与することにより掘削に伴う軌道変位を少なくすることを特徴とする。
また、本発明は、鋼管端部に鋼管に内接する円形プレートを設け、ケーブルの緊張力を円形プレートを介して鋼管内に打設したコンクリートに加えることにより、定着間隔を狭くしたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明は、路盤内に鋼管挿入後、鋼管内に内ケーブルを配置するか、もしくは鋼管外に偏向具を設けて外ケーブルを配置した後、コンクリートを打設し、硬化後ケーブルに緊張力を導入し、死荷重による断面力と逆方向の断面力を与えることにより掘削時のたわみを低減することが可能となり、中間支保工を不要とすることができる。
また、定着部に円形プレートを設けるようにしたので、緊張力をコンクリートに対して均等に付与することができ、一層、鋼管の径を小さくすることが可能となる。
【０００９】
【実施例】
図１は継手付鋼管内にＰＣケーブルを配置した一実施例を示す図である。
路盤内に継手付鋼管であるルーフパイプ３を軌道下に押し込むまでは、図８、図９で説明した従来工法と同じである。本実施例においては、ルーフパイプ３を挿入した後、鋼管内に内ケーブル１０を下に凸となるように配置し、次いで鋼管内にコンクリートを打設する。打設したコンクリートの硬化後、ケーブル１０に緊張力を導入する。緊張力の導入は、死荷重（土被り重量＋軌道重量＋自重）による断面力Ｇと逆方向の断面力ＦをＰＣケーブルにより与える。このとき断面力Ｆは死荷重による想定断面力まで（Ｆ≦Ｇ）とすることで、緊張力を導入しても軌道に対し何ら影響はない。このように、鋼管にコンクリートを充填してＰＣ鋼線で緊張力を与えることにより、コンファインド（拘束）効果が働いてコンクリートの耐力が飛躍的に増す。また、掘削時においても、導入力による断面力と死荷重による断面力が均衡するため中間支保工を設けなくともたわみは少ない。
【００１０】
なお、鋼管の径は桁高スパン比から、管厚は充填コンクリートを十分拘束できるものを利用し、例えば、外径１０１６ｍｍ、厚さ１６ｍｍ程度のものを使用する。
【００１１】
図２は鋼管外にＰＣケーブルを配置した他の実施例を示す図である。
本実施例においても鋼管内にコンクリートを打設し拘束効果によりコンクリートの耐力を増し、ＰＣケーブルで緊張力を付与する。緊張力の付与は、鋼管に偏向具２１を設け、ＰＣケーブル２０を偏向具２１で外側へ曲げて張ることにより行い、これにより断面力Ｆを与えている。本実施例の場合にも、図１の場合と同様に断面力と死荷重による断面力が均衡するため、中間支保工を設けなくともたわみは少ない。
【００１２】
図３〜図５は、図１に示す実施例におけるＰＣケーブルを説明する図で、図３は配置図、図４は端部及び中間部を示す図、図５はケーブルへの緊張力導入を説明するための図である。
ＰＣケーブル１０は図３（ａ）及びその拡大図である図３（ｂ）、及び図４、図５に示すように、４本の鋼線を中間部は鋼管底部に通し、端部から所定距離の位置で上方へ曲げ上げて両端のガイド１１、及びガイドに結合した調整鋼板１２を鋼管端部の支圧板１３に取り付ける。ケーブルへの緊張力の導入は、ジャッキ３０を調整鋼板１２に接続して行う。なお、支圧板１３は鋼管に内接する円形プレートからなり、鋼管の軸に直角に設けられている。ケーブル端部は支圧板１３の面に直角でないため、支圧板１３の両側に調整鋼板１２を配してケーブルの緊張力が支圧板１３に直角に加えられるようにする。この緊張力は、支圧板１３よりコンクリートに対して均等に軸方向に加えられる。このようにコンクリートに対して均等に緊張力を付与できること、また、コンファインド効果によりコンクリートの耐力が増していることと相まって、従来の定着方法（調整鋼板から直接鋼管に緊張力を与える方法）に比して定着間隔（ケーブル間の距離）を大幅に狭くでき、その結果、鋼管径を小さくすることが可能となる。
なお、ＰＣケーブルを外側に張る場合も、鋼管端部においてケーブルを鋼管内に通すことにより、全く同様にして緊張力を付与することができ、同様に定着間隔を狭くすることができる。
【００１３】
図６はＰＣケーブル１０を鋼管内に設けた実施例により工法説明図、図７はＰＣケーブル２０を鋼管外に設けた実施例により工法説明図であり、いずれもＰＣ鋼線によりコンクリートにプレストレスを付与して死荷重を打ち消すような方向に断面力を付与することにより中間支保工を不要としている。なお、工事桁４０は、鋼管を押し込むときに軌道が動かないようにするためのものである。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軌道に与える影響を大幅に小さくすることができるだけでなく、施工延長を延ばすことも可能となる。従来のパイプビーム工法では、桁高スパン比が１／１０程度であったため、径が１ｍのパイプを用いた場合、１０ｍ以上の横断延長がある場合、中間支保工を用いなければならなかったが、本発明では桁高スパン比を１／３５〜１／４０程度にすることができるため、径１ｍで３５ｍ程度の横断構造物を支保工無しで施工することができる。また、鋼管外に偏向具を設けてケーブルを配置する方法ではさらに、パイプ径を小さくすることが可能である。このように、中間支保工が不要となるため、仮受杭や本杭の施工が不要になるとともに、線路下の作業空間に余裕ができるため、工期短縮並びにコストダウンを図ることができる。
また、ＰＣケーブルに緊張力を導入することにより、掘削時の鋼管のたわみが低減されるので、線路への影響を最小限にでき、列車走行への安全性が保たれ、工事期間中でも列車速度を低下する必要がなくなる。このことにより、徐行費が不要となりコストダウンが図れ、また、施工長の延伸が図れるため、より効果的に作業が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線路下掘削工法の一実施例を説明する図である。
【図２】本発明の他の実施例を説明する図である。
【図３】鋼管内ＰＣケーブル配置説明図である。
【図４】鋼管内ＰＣケーブルの設置方法を説明する図である。
【図５】鋼管内ＰＣケーブルの設置方法を説明する図である。
【図６】第一実施例の工法説明図である。
【図７】第二実施例の工法説明図である。
【図８】パイプビーム工法を説明する図である。
【図９】パイプビーム工法を説明する図である。
【符号の説明】
１…支持杭、２…受け梁、３…ルーフパイプ、４…中間支保工、５…軌道、１０，２０…ＰＣケーブル、１１…ガイド、１２…調整鋼板、１３…支圧板、３０…ジャッキ、２１…偏向具。
【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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【図８】
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【図９】
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