(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、前記掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際の土留工法であって、
前記掘削溝の掘削壁面のうち、前記施工空間に臨む施工面を除く三面を覆う土留壁を有する土留ユニットを、前記開削の進行に伴って前記掘削溝内に沈設する工程と、
前記土留ユニットから前記施工面方向に向けて支持脚を突出させ、前記施工面側の掘削面から反力を得て、当該土留ユニットを支持する工程と、
前記土留ユニットにより前記三面からの土圧を支えつつ、前記掘削溝内から前記施工空間に対して前記施工作業を行う工程と
を有することを特徴とする土留工法。
【請求項２】
地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、前記掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際の土留工法において用いられる土留ユニットであって、
前記掘削溝の掘削壁面のうち、前記施工空間に臨む施工面を除く三面を覆う水平断面がコの字形の土留壁と、
前記土留壁から前記施工面方向に向けて突出され、前記施工面側の掘削面から反力を得て、前記土留壁を支持する支持脚と
を備えることを特徴とする土留ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガス管や上下水道管との配管を地中に布設する場合など、地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う開削土木工事における土留工法、及びこれに用いられる土留ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス管、石油導管、上下水道管等の配管や送電ケーブル、電話線、通信用光ファイバケーブルの保護管などを地中に布設する場合には、地上から開削により布設溝を掘削し、配管を布設、接合、検査、防食工事等を施した後、埋め戻し土により埋め戻すいわゆる開削工法が採用されることが多い。
【０００３】
この開削から埋め戻しまでの工事期間中、開削された掘削溝の側壁の崩壊を防止するために、例えば鋼製の矢板を溝の側面に沿って打設したのち、腹起しや切り梁などの支保工を所定の間隔に配置し、土圧に対する土留を行っていた。そして、一連の布設作業を行った後、掘削溝を埋戻しながら、切り梁、腹起し、矢板などを順次撤去する。これにより、掘削溝の壁面からの土圧を支持し、掘削面の崩壊を防止し、掘削溝内の作業の安全を確保することができる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１４９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、上述した配管の布設工事や検査等のメンテナンス作業などでは、図７に示すように、先行して埋設された本管３３に対して支管３５ａの分岐取り出しをしたり、周囲の配管３５ｂ等による規制を回避しつつ支管３５ｂを埋設したり等、狭隘な部分を開削する場合がある。この場合には、既存の構造物と干渉しないように開削溝３の掘削したり、施工面３２ａに対する施工を行う必要があり、上述したような矢板などの土留材を十分に地盤中に埋入させることができないケースもある。特に、市街地などのように既設構造物が複雑に配置されて集中している地盤では、本管３３外周面の全部（３６０°）或いは一部（例えば９０°〜１８０°）にコンクリート３３ａを打設して防護するときがあり、このようなときには、コンクリート３３ａ部分に土留材を打込むことができない。また、これを避けて打込んだとしても、既設構造物の周囲の地盤では幾度も掘削及び埋戻しが繰り返されており、地盤が軟弱であるうえ十分な埋込深度を確保できないことから、十分な土留効果が得られないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際、より確実に掘削溝の崩壊を防止し、安全な土木作業を実現できる土留工法、及びこれに用いられる土留ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際の土留工法であって、
（１）掘削溝の掘削壁面のうち、施工空間に臨む施工面を除く三面を覆う土留壁を有する土留ユニットを、開削の進行に伴って掘削溝内に沈設する工程と、
（２）土留ユニットから施工面方向に向けて支持脚を突出させ、施工面側の掘削面から反力を得て、当該土留ユニットを支持する工程と、
（３）土留ユニットにより三面からの土圧を支えつつ、掘削溝内から施工空間に対して施工作業を行う工程と
を有する。
【０００８】
また、他の発明は、地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際の土留工法において用いられる土留ユニットであって、
前記掘削溝の掘削壁面のうち、施工空間に臨む施工面を除く三面を覆う水平断面がコの字形の土留壁と、
前記土留壁から前記施工面方向に向けて突出され、施工面側の掘削面から反力を得て、土留壁を支持する支持脚と
を備える。
【０００９】
これらの発明によれば、掘削溝の壁面のうち、施工面を除く三面の掘削面からの土圧を土留ユニットの土留壁で支持させるため、掘削面の崩壊を防止し、掘削溝内の作業の安全を確保することができる。このとき、土留ユニットの施工面は開放されていることから、土留ユニット内から施工面に対して、ガス管の布設工事等の作業を安全且つ容易に行うことができる。特に、土留ユニットから施工面方向に向けて支持脚を突出させ、施工面側の掘削面から反力を得て、当該土留ユニットを支持することから、周囲の土圧が偏って作用した場合であっても、土留ユニットが転倒したり、滑動したりするのを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、この発明によれば、ガス管や上下水道管等の配管などを地中に布設する場合など、地表から作業用の掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う際、支持脚により、施工面側の掘削面から反力を得て、土留ユニットが転倒したり、滑動したりするのを防止でき、より確実に掘削溝の崩壊を防止し、安全な土木作業を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る土留ユニットの外観を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る土留ユニットの分解した状態を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る土留ユニットの支持脚を示す側面図である。
【図４】実施形態に係る土留ユニットの支持脚のみを示す斜視図である。
【図５】実施形態に係る開削工法の手順を模式的に示す説明図である。
【図６】実施形態に係る開削工法の手順を示す側断面図である。
【図７】一般的な開削工事で行われる支管の分岐取り出し工事の概要を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る土留工法の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明の土留ユニットを、先行して埋設された本管から支管を分岐取り出しする工事に適用する場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガス管、石油導管、上下水道管等の配管や送電ケーブル、電話線、通信用光ファイバケーブルの保護管など、あらゆる構造物を地中に布設する場合等、開削工事全般に適用可能である。
【００１３】
（土留ユニットの構成）
図１は、本実施形態に係る土留工法で用いられる土留ユニット１の外観を示す斜視図であり、図２は、土留ユニットの分解した状態を示す斜視図である。
【００１４】
土留ユニット１は、開削工法において開削された掘削溝内に沈設されて、掘削溝の掘削面の崩壊を防止する土留用の仮設構造物であり、単位ユニット１１，１２，１３を積み重ねることにより、掘削溝の深さに対応させることができる。具体的に、この土留ユニット１は、上部、中部、下部の３つの単位ユニット１１，１２，１３を垂直方向に積み重ねて組み上げるようになっている。本実施形態では、下部ユニット１３の高さを、他の上部ユニット１１及び中部ユニット１２の高さよりも高くし、下部における安定を図っている。
【００１５】
各単位ユニットは、それぞれ土留壁１１２ａ，１１２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂを有し、掘削溝３の掘削壁面のうち、施工空間３４に臨む面を除く三面を覆うとともに、隣接する施工空間３４に対して施工作業を行うための開放面（施工面１０）を有し、水平断面がコの字形状に形成されている。この施工面１０には、対向配置された土留壁１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂ間に掛け渡されるように、スペーサー１１６，１２６，１３６が設けられ、両側方からの土圧を支えるようになっている。
【００１６】
また、各単位ユニット１１〜１３は、垂直方向に連結される柱部材であるポスト部１１３ａ，１１３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ，１３３ａ，１３３ｂをそれぞれ有し、これらポスト部の間に上記土留壁１１２ａ，１１２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂが配置されている。土留壁１１２ａ〜１３２ｂは鋼鉄製の板状部材であり、また、各ポスト部１１３ａ〜１３３ｂの上端部には、上方に載置される単位ユニットのポスト部に嵌め込まれる嵌合部１１４ａ，１１４ｂ，１２４ａ，１２４ｂ，１３４ａ，１３４ｂが取付けられている。
【００１７】
なお、これらの嵌合部のうち最上部に位置される１１４ａ，１１４ｂには、その上面部分に水平な板部材であるプレッシャーフード１１１が取付けられている。このプレッシャーフード１１１は、嵌合部１１４ａ，１１４ｂの上端に強固に固着されており、このプレッシャーフード１１１を重機等で下方に押圧することにより、単位ユニットを沈降させることができる。また、最下層に位置される下部ユニット１３のポスト部１３３ａ及び１３３ｂの下端部には、地中内に埋入させるカッティングシュー１３５ａ及び１３５ｂが取付けられている。
【００１８】
さらに、土留ユニット１の下部には、施工面１０方向に向けて突出された一対の支持脚２，２を備えており、これら支持脚２，２により施工面１０側の掘削面３２ａから反力を得て、当該土留ユニット１を支持して、転倒や滑動を抑えている。図３及び図４に、この支持脚２，２を拡大して示す。
【００１９】
これら支持脚２，２は、下部ユニット１３のポスト部１３３ｂ，１３３ｂにそれぞれ取付けられる支持構造であり、ポスト部１３３ｂの下端に回動可能に取付けられる脚部２２と、脚部２２の固定端側とポスト部１３３ｂとを連結して突っ張ることにより土留ユニット１を支持する支持アーム２１と、脚部２２の先端側に保持される杭２３とから概略構成される。
【００２０】
また、ポスト部１３３ｂの下側には、挿通孔を有するフランジ１３６ｂが突設されており、脚部２２の後端側には、挿通孔を有する係合部２２ｂが形成されており、これらフランジ１３６ｂと係合部２２ｂの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン１３７ｂを挿通することで、これらフランジ１３６ｂと係合部２２ｂとが回動可能に係合され、脚部２２がポスト部１３３ｂに対して回動可能に連結される。一方、ポスト部１３３ｂの上側には、挿通孔を有するフランジ１３６ａが突設され、支持アーム２１の後端側には、挿通孔を有する係合部２１ａが形成されており、これらフランジ１３６ａと係合部２１ａの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン１３７ａを挿通することで、これらフランジ１３６ａと係合部２１ｂとが回動可能に係合され、支持アーム２１がポスト部１３３ｂに対して回動可能に連結される。
【００２１】
他方、脚部２２には、その長手方向に沿って複数の挿通孔２２ｃが配列され、支持アーム２１の先端側には、挿通孔を有する係合部２１ａが形成されており、これら脚部２２の挿通孔２２ｃを選択し、それに支持アーム２１側係合部２１ａの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン２１ｃを挿通することで、支持アーム２１が脚部２２に対して連結される。このとき、挿通孔２２ｃを適宜選択することにより、脚部２２の取付角度が変化されることとなる。さらに、脚部２２の先端部には、筒状の円筒部２２ａが固着されており、この円筒部２２ａに杭２３を挿通することにより、杭２３が脚部２２の先端に固定される。
【００２２】
（土留工法の手順）
このような構成の土留ユニット１を用いた土留工法は以下の手順による。図５は、本実施形態に係る開削工法における土留工法の手順を模式的に示す説明図であり、図６は、その側断面図である。また、図７は、開削工事で行われる支管の分岐取り出し工事の概要を示す上面図である。
【００２３】
本実施形態に係る土留工法は、地表から掘削溝３を開削しつつ、掘削溝３に隣接する施工空間３４に対して所定の施工作業を行う開削工法において実施される。詳述すると、ここでは、図６及び図７に示すように、先行して布設されている本管３３に対して、支管３５ａを接続する工事を、施工空間３４に対して行うべく、掘削溝３を開削する。掘削溝３は、本管３３上の分岐取りだし部分周囲から、支管３５ａの布設範囲（施工空間３４）に亘って順次掘削される。この本管３３は、基礎コンクリート３３ｂ上に配設されており、本管３３の外周は、場合によってその一部又は全部コンクリート３３ａで防護されれている（図示した例では、外周の１８０°部分が防護されている。）。このため、この本管３３が布設されている範囲は、矢板等の土留材を打込むことができず、或いは打込んだとしても本管３３周囲の地盤で十分な深さ及び反力が得られず、従来の土留工法を用いることが困難となっている。
【００２４】
本実施形態に係る土留工法では、先ず、地表３０からバックホウ等の重機４により掘削溝３を開削する。この掘削溝３は、作業用の掘削溝であり、本管３３上に位置される作業溝３１と、作業溝３１から地中の施工空間３４に至る開削溝３２とから形成され、本実施形態では、作業溝３１内から施工空間３４に臨む施工面１０を通じて、開削溝３２の掘削面３２ａに、支管３５ａを埋設する作業を行う。なお、図５及び図６に示した例では、既に地中に本管３３が埋設されており、この本管３３の上方に作業溝３１を掘削するとともに、施工空間３４中にも、先行して既設管３５ｂが埋設されており、この既設管３５ｂの下方を通過するように支管３５ａを埋設し、本管３３に接続する。
【００２５】
そして、掘削溝３の開削の進行に伴い、土留ユニット１の単位ユニット１１〜１３を順次沈設していく。具体的には、開削の初期段階で下部ユニット１３を作業溝３１部分に沈設し、開削深度が深くなるに伴い、下部ユニット１３を重機４で下方に押し込んで沈降させ、その上部に次の中部ユニット１２を載置し、さらに重機４で下方に押し込んで沈降させる。同様にして、上部ユニット１１を載せて沈降させることにより、作業溝３１の掘削壁面のうち、施工面１０を除く三面を覆う土留壁を構築する。なお、構築された土留壁は、本管３３の周囲のコンクリート３３ａ上に載置されることになる。
【００２６】
このとき、開削の所定の段階において、土留ユニット１から施工面方向に支持脚２，２を突出させ、施工面１０側の掘削面３２ａから反力を得て、土留ユニット１を支持させる。具体的には、施工面１０の両側に位置するポスト部１３３ｂ、１３３ｂからそれぞれ脚部２２を張出させ、掘削面３２ａ上に押しつけるとともに、支持アーム２１によって脚部２２から反力を取って、土留ユニット１を掘削面３２ａとは反対の方向に支持する。
【００２７】
具体的には、ポスト部１３３ｂの下側において、フランジ１３６ｂと脚部側係合部２２ｂの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン１３７ｂを挿通し、脚部２２をポスト部１３３ｂに対して回動可能に連結する。一方、ポスト部１３３ｂの上側において、フランジ１３６ａと支持アーム側係合部２１ａの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン１３７ａを挿通することで、支持アーム２１をポスト部１３３ｂに対して回動可能に連結する。これと併せて、脚部２２の挿通孔２２ｃを選択し脚部２２の取付角度を決めたうえで、選択された挿通孔２２に支持アーム２１側係合部２１ａの挿通孔を揃えた状態で、円筒状のピン２１ｃを挿通し、支持アーム２１が脚部２２に対して連結する。
【００２８】
なお、支持脚２，２を設ける上記所定の段階とは、作業溝３１周囲の土圧Ｐや、掘削面３２ａの状態に応じて適宜選択することができ、例えば、すべての単位ユニット１１〜１３を沈設した後でもよく、下部ユニット１３を沈設した直後でもよい。また、支持脚２，２を土留ユニット１に取付けるタイミングとしては、下部ユニット１３を沈設する前に予め下部ユニットに取付けておいてもよく、沈設後に取付けるようにしてもよい。なお、支持脚２，２の取付角度も、開削の進行に伴い、作業溝３１周囲の土圧や、掘削面３２ａの状態に応じて適宜変化させる。また、スペーサー１１６，１２６，１３６は、開削の進行度合い、作業溝３１周囲の土圧に応じて適宜のタイミングで取付ける。このスペーサー１１６，１２６，１３６は、重機４による開削作業や、支管３５ａの埋設工事の障害となる場合もあることから、場合に応じて適宜省略したり、取り外したりすることができ、その取付け順序も適宜変更される。
【００２９】
次いで、脚部２２の先端部において、円筒部２２ａに杭２３を挿通するとともに、杭２３を掘削面３２ａ内に打込むことにより、脚部２２を掘削面３２ａに固定する。その後、土留ユニット１により、周囲三面からの土圧Ｐを支えつつ、掘削溝３内において施工空間３４に対して支管３５ａを埋設する施工作業を行う。ここでは、作業溝３１の底部において、コンクリート３３ａを斫って本管３３を露出させ、支管３５ａを分岐接続する。
【００３０】
そして、この施工作業が終了した後には、土留ユニット１を撤去するとともに、掘削溝３の埋戻しを行う。この土留ユニット１の撤去は、現場の状況に応じて、例えば、単位ユニットにワイヤーを括り付け、上部単位ユニットから順次、重機により吊り上げるなどして行う。
【００３１】
（作用・効果）
このような本実施形態によれば、掘削溝３の壁面のうち、作業溝３１における施工面１０を除く三面の掘削面からの土圧Ｐを土留ユニット１で支持させるため、掘削面の崩壊を防止し、掘削溝内の作業の安全を確保することができる。このとき、土留ユニット１の施工面１０側は開放されていることから、土留ユニット内から掘削面３２ａに対して、支管３５ａの埋設工事等の作業を安全且つ容易に行うことができる。特に、土留ユニット１から施工面１０方向に向けて支持脚２，２を突出させ、施工面１０側の掘削面３２ａから反力を得て、土留ユニット１を支持することから、周囲の土圧Ｐが作用した場合であっても、土留ユニット１が転倒したり、滑動したりするのを防止できる。
【００３２】
（変更例）
なお、上記実施形態では、土留ユニット１を上、中、下の３つの単位ユニット１１〜１３で構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、開削溝の深度に応じて、単位ユニットの数を適宜変更して、土留ユニット１の深さを貼設することができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、脚部２２を下部ユニット１３の下部に設け、その支持アーム２１も下部ユニット１３の上部に取付けたが、開削する地盤の状態や、開削溝の深度に応じて、他の単位ユニットに取付けるようにしてもよい。さらには、支持アーム２１の取付け位置を上部の単位ユニット（例えば、中部ユニット１２）とし、下部ユニット１３に取付けられた脚部２２を、上方の単位ユニットから連結するようにしてもよい。この場合には、支持アーム２１を長いものと交換し、複数の単位ユニット間に亘る高さに対応させるようにする。
【符号の説明】
【００３４】
Ｐ…土圧
１…土留ユニット
２，２…支持脚
３…掘削溝
４…重機
１０…施工面
１１…単位ユニット（上部ユニット）
１２…単位ユニット（中部ユニット）
１３…単位ユニット（下部ユニット）
２１…支持アーム
２１ａ，２１ｂ…支持アーム側係合部
２１ｃ，１３７ａ，１３７ｂ…ピン
２２…脚部
２２ａ…円筒部
２２ｂ…脚部側係合部
２２ｃ…挿通孔
２３…杭
３０…地表
３１…作業溝
３２…開削溝
３２ａ…掘削面
３３…本管
３３ａ…コンクリート
３３ｂ…基礎コンクリート
３４…施工空間
３５ａ…支管
３５ｂ…既設管
１１１…プレッシャーフード
１１２ａ，１１２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂ…土留壁
１１３ａ，１１３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ，１３３ａ，１３３ｂ…ポスト部
１１４ａ，１１４ｂ，１２４ａ，１２４ｂ，１３４ａ，１３４ｂ…嵌合部
１１６，１２６，１３６…スペーサー
１３５ａ，１３５ｂ…カッティングシュー
１３６ａ，１３６ｂ…フランジ
【要約】      （修正有）【課題】掘削溝を開削しつつ、掘削溝に隣接する施工空間に対して所定の施工作業を行う開削工事において、より確実に掘削溝の崩壊を防止し、安全な土留工法を提供する。【解決手段】地表３０から作業用の掘削溝３を開削しつつ、掘削溝３に隣接する施工空間３４に対して所定の施工作業を行う際の土留工法であって、掘削溝３の掘削壁面のうち、施工空間３４に臨む施工面１０を除く三面を覆う土留壁を有する土留ユニットを、開削の進行に伴って掘削溝３内に沈設し、土留ユニットにより施工面１０以外の三面からの土圧Ｐを支えつつ、掘削溝３内から施工空間３４に対して施工作業を行う。【選択図】図５【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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