(57)【要約】【課題】覆工エレメント自体を合理的に薄くした置換用支承部材およびその部材を使用した地中構造物を提供すること。【解決手段】  中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機を保持する略角形の先導管の後部に接続して前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材２３は、前記略角形の先導管の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメント３と、これを支承する仮支承部材１４により構成されていることを特徴とする地下構造物構築用の置換部材。前記の置換部材２３が用いられて前記略角形の先導管と置き換えるように置換部材２３を地盤に推進する地下構造物の構築工法。地下構造物構築用の置換部材２３における覆工エレメント３が用いられている地下構造物。【選択図】図２
2007247327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機の後部または後方において接続して、地中に配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、略角形の前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されていることを特徴とする地下構造物構築用の置換部材。
【請求項２】
中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機の後部または後方において接続して、地中に配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、略角形の前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、その薄形覆工エレメントの地下構造物内空側表面およびその反対側裏面のそれぞれに配置されて前記薄形覆工エレメントを支承する各仮支承部材により構成されていることを特徴とする地下構造物構築用の置換部材。
【請求項３】
仮支承部材の断面外形形状は、略角形の掘削機の外形から必要とされる薄形覆工エレメントの断面形状を除いた外形形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の地下構造物構築用の置換部材。
【請求項４】
薄形覆工エレメントの断面形状が、半径方向の内空側の下面および半径方向菱外側の外面で、アーチを形成するための円弧状または多角形アーチを形成するための傾斜面とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地下構造物構築用の置換部材。
【請求項５】
薄形覆工エレメントを支承する仮支承部材の両側部に、隣接する仮支承部材のガイド部材に係合して、薄形覆工エレメント同士の間隔を保持するガイド部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下構造物構築用の置換部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の地下構造物構築用の置換部材の前部を、掘削機の後部または後方において分離しないように固定し、前記置換部材の後部を推進機に分離しないように固定した状態で、置換部材を地盤に推進することを特徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の地下構造物構築用の置換部材における覆工エレメントが用いられていることを特徴とする地下構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、トンネル、人道、暗きょうなどの地下構造物を構築する場合に使用する地下構造物構築用の置換部材および地下構造物並びにその構築工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル、人道、暗きょうなどの地下構造物を構築する方法として、狭巾のプレストレスコンクリート部材を天井部または側壁部あるいは床部に多数配置するようにしたPCR工法（プレストレスト・コンクリート・ルーフ工法）、またはURT工法（Under Rail Way/Road Tunnelling）、あるいはHEP＆JES（Hight Speed Element Pull ＆ Jointed Element Structure Method）工法等の地下構造物の構築工法が知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００３】
また、これまでの地下構造物を形成する為には、一定の大きさの掘削装置を掘削前方に設け、これにあわせる大きさで地下構造物を形成する覆工エレメントの大きさを決めていた。
【０００４】
従来の工法の場合は、例えば、図１２に示すように、先端部に掘削用カッター８を有すると共にその後部にオーガー９を備え、掘削装置を内臓し正面ほぼ正四角形である一定の大きさの掘削先管１０を掘削進行方向の前方に設け、その後部に、順次鋼製先導管１１を直列に接続し、鋼製先導管１１の外形の大きさにほぼあわせて、狭巾のプレキャスト製のプレストレストコンクリート部材からなる覆工エレメント３ａを接続し、覆工エレメント３ａの後部に、推進装置１２を係合して、前記覆工エレメント３ａを推進して、図１３（ａ）に示すよう鋼製先導管１１により発進立坑１７から到達立坑１８まで敷設した後、発進立坑１７側に覆工エレメント３ａを接続して推進し、次いで図１３（ｂ）に示すように、多数の覆工エレメント３ａにより発進立坑１７から到達立坑１８まで置き換えて一体化した後、図１３（ｃ）に示すように、内空側の地盤を掘削して、図１６および図１７に示すような地下構造物１を構築していた。
【０００５】
また、前記の場合に、鋼製先導管１１の側部には、一対のアングル材等のガイド部材が設けられているため、これに覆工エレメント３ａを係合させるために、図１４に示すように、前記の覆工エレメント３ａには、上下方向に間隔をおくと共に、部材長手方向に連続して、一対のアングル材等のガイド部材７が設けられて、覆工エレメント３ａ同士の間隔を確保するようにしている。前記の場合には、ガイド部材７相互が係合された状態では、覆工エレメント３ａ間では、ガイド部材上目地部６ａと、ガイド部材間目地部６ｂと、ガイド部材下目地部６ｃに分断され、各分断された目地部６ａ〜６ｃそれぞれについて、ウォータージェットによる洗浄および土砂の吸引排土を行い、モルタル等の硬化性充填材の充填作業を行う必要があるという問題もある。
【０００６】
また、地下構造物１のコーナー部には、断面矩形状の鋼製基準管２が埋め込み配置されている共に、その基準管２間に多数のプレキャスト覆工エレメント３ａが、横方向あるいは上下方向に並べられて埋め込み配置されている。
【０００７】
また、矩形状に天井部および側壁部に覆工エレメント３ａを並べて地下構造物１を構築する場合に、地下構造物１の内空側の掘削土砂の掘削量を少なくする目的のために、図示を省略するが、掘削作業する側の作業用エレメントを前記鋼製中空覆工エレメント本体に取り外し可能に、かつ内空側に大きく張り出すように設けて、地中に圧入した後、作業用エレメントの内側を掘削した後、鋼製中空覆工エレメント本体から作業用エレメントを取外すようにして、掘削土砂を少なくするようにした、鋼製中空覆工エレメント本体と作業用エレメントとの組み合わせ構成についても知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この場合には、最初に鋼製中空覆工エレメントを全体に配置した後、鋼製中空覆工エレメント内にコンクリートを充填する形態であり、鋼製中空覆工エレメント自体を薄くすることについては、示唆または開示されていない。
【特許文献１】特開２００４−６８２５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記のように、これまで地下構造物を形成するためには、一定の大きさの掘削装置を、掘削装置の前方に設け、その掘削装置の正面外形形状にあわせる大きさで、地下構造物を形成する覆工エレメントの正面形状の大きさを決められており、さらに掘削量を低減するために、従来の発明では、地下構造物の内空断面の掘削土量を削減する為に、覆工エレメントにおける内空側に、中空等の作業用エレメントを着脱可能に固定する点までは提案されている。
前記の作業用エレメントを覆工エレメントの内空側よりに設けることにより、内空側の掘削排出する土砂の掘削土量を低減することは知られているが、覆工エレメント自体を薄い部材にすることまでは、考えられていない。
【０００９】
前記のような内空側に作業用エレメントを設ける工法により、地下構造物の施工コストをより低減することはできるが、より一層地下構造物の施工コストを低減する構造および施工方法が望まれる。
【００１０】
本発明は、覆工エレメント自体を合理的に薄くし、より一層の地下構造物の施工コストを低減することが可能な、地下構造物構築用の置換部材および地下構造物並びにその構築工法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】
【００１１】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明の地下構造物構築用の置換部材においては、中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機の後部または後方において接続して、地中に配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、略角形の前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されていることを特徴とする。
第２発明の地下構造物構築用の置換部材においては、中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機の後部または後方において接続して、地中に配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、略角形の前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、その薄形覆工エレメントの地下構造物内空側表面およびその反対側裏面のそれぞれに配置されて前記薄形覆工エレメントを支承する各仮支承部材により構成されていることを特徴とする。
第３発明では、第１または第２発明の地下構造物構築用の置換部材において、仮支承部材の断面外形形状は、略角形の掘削機の外形から必要とされる薄形覆工エレメントの断面形状を除いた外形形状とされていることを特徴とする。
第４発明では、第１〜第３発明のいずれかに記載の地下構造物構築用の置換部材において、薄形覆工エレメントの断面形状が、半径方向の内空側の下面および半径方向菱外側の外面で、アーチを形成するための円弧状または多角形アーチを形成するための傾斜面とされていることを特徴とする。
第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかの地下構造物構築用の置換部材において、薄形覆工エレメントを支承する仮支承部材の両側部に、隣接する仮支承部材のガイド部材に係合して、薄形覆工エレメント同士の間隔を保持するガイド部材を有することを特徴とする。
第６発明の地下構造物の構築工法においては、第１発明〜第５発明のいずれかの地下構造物構築用の置換部材の前部を、掘削機の後部または後方において分離しないように固定し、前記置換部材の後部を推進機に分離しないように固定した状態で、置換部材を地盤に推進することを特徴とする。
第７発明の地下構造物においては、第１発明〜第５発明のいずれかの地下構造物構築用の置換部材が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によると、掘削機の後部または後方において接続して、地中に配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、略角形の前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されているので、地下構造物を構築する場合に、略角形の掘削機の後部の断面外形形状に納まるようにしながら、薄形覆工エレメントの使用が可能になり、従来のように、略角形の先導管の後部の断面外形形状に合わせるように大きくしないですむので、安価な薄形覆工エレメントを使用して地下構造物を構築することができるので、安価な地下構造物を構築することができる。
第２発明によると、薄形覆工エレメントの断面形状を、地下構造物の断面形状に合せて、トンネル（地下構造物）半径方向の内空側表面とその反対側裏面とが平行な面としたり、地下構造物における天井部あるいは側壁部あるいは床部の理想的なアーチ形状に近づけた合理的な断面形状とすることができる。
第３発明によると、仮支承部材の断面外形形状は、略角形の掘削機の外形から必要とされる薄形覆工エレメントの断面形状を除いた状態の外形形状とされているので、略角形の掘削機の外形内において、薄形覆工エレメントの位置を設定して残りの部分を仮支承部材の断面形状とすればよいので、薄形覆工エレメントおよび仮支承部材の断面形状の自由度が向上する。
第４発明によると、薄形覆工エレメントの断面形状が、半径方向の内空側の下面および半径方向菱外側の外面で、アーチを形成するための円弧状または多角形アーチを形成するための傾斜面とされているので、地下構造物の天井部または側壁部あるいは床部の断面を薄形の合理的な断面形状にすることができ、地下構造物の内側空間を、略角形の先導管の後部にほぼ同断面の外形形状の厚肉の覆工エレメントを設置して地下構造物を構築する従来の場合に比べて、より内空側の空間を大きくすることができる。
第５発明によると、薄形覆工エレメントを支承する仮支承部材の両側部に、隣接する仮支承部材のガイド部材に係合して、薄形覆工エレメント同士の間隔を保持するガイド部材を有するので、仮支承部材のガイド部材を利用して、隣り合う薄形覆工エレメント相互管の間隔を保持することができ、薄形覆工エレメントにガイド部材を設ける必要がないので、薄形覆工エレメントの断面形状を単純にすることができる。
第６発明によると、掘削機の後部または後方において分離しないように固定し、前記置換部材の後部を推進機に分離しないように固定した状態で、置換部材を地盤に推進するので、仮支承部材を介在させるだけで、略角形の掘削機の後端部または掘削機に後続する先導管の後端部に、容易に簡単に薄形の覆工エレメントを配置した状態で地中に推進させて、天井部あるいは側壁部あるいは床部に、合理的な断面の地下構造物を容易に構築することができる。
第７発明の地下構造物によると、第１発明〜第５発明のいずれかの地下構造物構築用の置換部材における覆工エレメントが用いられている地下構造物であるので、地下構造物の内部空間を従来の場合よりも広くした上で、薄い安価な覆工エレメントを用いることができるので、その分、安価な地下構造物を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を図示の一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
まず、図２および図３を参照して本発明の一実施形態の仮支承部材１４を備えた置換部材２３の構成について説明する。
【００１５】
本発明の一実施形態の仮支承部材１４を備えた置換部材２３は、トンネル内空側に配置される仮支承部材１４と、その仮支承部材１４に支承されるプレキャストコンクリート製の覆工エレメント３と、これらの間に必要に応じ介在される後記の帯板状スペーサー２４により構成されている。
【００１６】
仮支承部材１４は、間隔をおいて対向する側面板の外側に、部材長手方向に連続して、一対のL型鋼材の一辺が間隔をおいて対向するように配置され溶接等により固定されて、一方の側部に雌型のガイド部材７が、また、他方の側面板に雄型のガイド部材７が設けられている。前記の雌型および雄型のガイド部材７相互が嵌合された状態では、多少の遊嵌状態とされ、後に仮支承部材１４を内空側に撓ませてガイド部材７相互の係合を外して撤去可能にされている。
【００１７】
仮支承部材１４におけるトンネル半径方向外側の外面板の一側部には、鋼板等からなる帯状仕切り板２５の巾方向の基端側縁部が当接されてボルト２６により着脱可能に取付けられている。前記帯状仕切り板２５の先端側の他側縁は、隣接する仮支承部材１４の外面板の他側縁に当接されて、ボルト２６により着脱可能に帯状仕切り板２５の他側縁部は取付けられている。
【００１８】
また、前記の帯状仕切り板２５が設けられていることにより、仮支承部材１４における外面板に段差部が生じるために、帯状仕切り板２５間、すなわち、仮支承部材１４におけるトンネル半径方向外側の外面板の巾方向の中間部には、部材長手方向に延長するように、鋼製帯板状スペーサー２４が配置されて、帯状仕切り板２５における外側面と、帯板状スペーサー２４との外側面がほぼ同レベルとなるように構成されている。または、帯板状スペーサー２４の外側面が、帯状仕切り板２５の外面よりも、僅かにトンネル半径方向で外側の位置となるように構成され、帯状仕切り板２５に大きな外力が作用しないようにされている。
【００１９】
前記の仮支承部材１４の外側に帯板状スペーサ２４を介して、覆工エレメント３が載置または当接されて、仮支承部材１４と覆工エレメント３は、部材長手方向の両端部、バンド２２等により結束一体化される。前記のバンド２２が突出しないようにするために、仮支承部材１４と覆工エレメント３に凹部を設けて収めるようにすると共にガイド部材７にバンド挿通孔を設けておくとよい。
【００２０】
仮支承部材１４の高さ寸法と、帯板状スペーサ２４の厚さ寸法と、覆工エレメント３の厚さ寸法を合計した寸法が、ほぼ鋼製先導管１１の高さ寸法になるように設定され、また仮支承部材１４の巾寸法と覆工エレメント３の巾寸法が、鋼製先導管１１のほぼ巾寸法となるようにされている。したがって、最後部の鋼製先導管１１の後端部の受け部２０に、置換部材２３が容易にセット可能にされている。
【００２１】
前記の帯状仕切り板２５を設ける目的は、目地部６を、仮支承部材１４の外側のみとなるようにし、覆工エレメント３間のみの目地部６の洗浄および土砂の吸引排出を可能にし、また、覆工エレメント３間のみの目地部６に硬化性充填材４を充填可能にし、モルタルなどの硬化性充填材４の充填量を少なくし、施工性および施工コストを低減するためである。
【００２２】
また、覆工エレメント３のトンネル半径方向の外面側には、一方の覆工エレメント３の巾方向一側部に、鋼製帯状目地板２７の一端側がボルト等により着脱可能可能に取付けられ、前記帯状目地板２７の他側縁部は、隣接する覆工エレメント３の外面に近接または当接されて、覆工エレメント３間の目地部６が、帯状仕切り板２５および帯状目地板２７に並びに覆工エレメント３側面間より、筒状に閉塞されるようにされている。したがって、発進側の立坑または凹部側から、または到達側の立坑または凹部側からウォータージェットによる覆工エレメント３間のみの目地部６の洗浄および土砂の吸引除去をすればよいように構成されている。なお、一方の覆工エレメント３の巾方向一側部には、適宜の間隔をおいて前記ボルトをねじ込むための雌ねじ部材が埋め込み固定されている。
【００２３】
前記のように、覆工エレメント３間の目地部６の洗浄吸引除去のみでよいので、目地部６に充填する硬化性充填材の充填作業も、この目地部６の部分のみでよいので、硬化性充填材４の充填量を格段に少なくすることができる。なお、前記覆工エレメント３には、左右方向に貫通する横締め用のPC鋼材挿通孔が間隔をおおて設けられている。
【００２４】
次に、前記のような地下構造物構築用の置換部材２３を用い、後に、仮支承部材１４を撤去した状態の地下構造物１について図４を参照して説明する。
【００２５】
図４は本発明の一実施形態の地下構造物１を示すものであって、地下構造物１における４隅のコーナー部には、内部が補強リブ（図示を省略した）等により補強された角形鋼管本体を備えた基準管２を備えており、天井部および床部における間隔をおいて隣り合う基準管２間には、基準管２の上下方向の外形寸法よりも薄い寸法の多数のプレキャスト製の覆工エレメント３がトンネル半径方向外側に変位した位置に配設され、各目地部６を洗浄して土砂を吸引排出後、一方の基準管２と多数の並列する覆工エレメント３と他方の基準管２とに渡ってPCケーブル等の横締め用のPC鋼材５が挿通配置されて、基準管２と覆工エレメント３との間の目地部６および覆工エレメント３間の目地部６にモルタル等の充填材４が充填され、また、前記PC鋼材５が基準管２の内側に緊張状態で定着されて、一体化されている。なお、基準管２と覆工エレメント３との間にモルタル等の硬化性充填材４が充填される時には、必要に応じ予め目地部６に横締めPC鋼材挿通用ダクトが形成された後、充填材４が充填される。
【００２６】
同様に側壁部における間隔をおいて隣り合う基準管２間には、基準管２の左右方向の外形寸法よりも薄い多数のプレキャスト製の薄型で覆工エレメント３が並列して縦向きに、かつトンネル半径方向外側に偏心下位置に配設されて、基準管２と覆工エレメント３との間の目地部６および覆工エレメント３間の目地部６には、各目地部６を洗浄して土砂を吸引排出後、一方の基準管２と多数の並列する覆工エレメント３と他方の基準管２とに渡ってPCケーブル等の縦締め用のPC鋼材５が挿通配置された後、各目地部６にモルタル等の充填材４が充填され、一方の基準管２と覆工エレメント３と他方の基準管２とに渡ってPCケーブル等の縦締め用のPC鋼材５が挿通配置されて、前記PC鋼材５が基準管２の内側に緊張状態で定着されて、一体化されている。なお、前記と同様に基準管２と覆工エレメント３との間にモルタル等の硬化性充填材４が充填される時には、予め目地部６に縦締めPC鋼材挿通用ダクトが形成される。
【００２７】
なお、前記各基準管２には、地下構造物１における直角に隣り合う内空側よりの各片の内空側に偏心した位置に、間隔をおいて部材長手方向に延長する一対のガイド部材７が設けられているが、適宜内面覆基準管２と覆工エレメント３との間にモルタル等の充填材４が充填され、基準管内部化粧仕上げがされて被覆される。
【００２８】
次に、前記のような地下構造物１を構築する方法について説明する。
【００２９】
本発明の場合も従来の場合と同じ部分があり、先ず、図１（ａ）（ｅ）に示すように、先端部に掘削用カッター８を有すると共にその後部にオーガー９を備え、正面ほぼ正四角形であると共に狭巾で一定の大きさの掘削装置を内臓した掘削先管１０を掘削進行方向の前方に設け、その後部に、順次鋼製先導管１１を直列に接続する点は同様である。
【００３０】
そして、発進側立坑から到達立坑に向って発進させるように、押圧用ジャッキ等を備えた推進装置１２により順次推進されると共に排土されながら、図５および図６に示すように、地中１３に、コーナー部に位置する鋼製基準管２と、その間の鋼製先導管１１が、地下構造物１の輪郭に沿って、多数矩形状に並べて圧入設置される点も、同様である。しかし、鋼製基準管２とこれに隣接する鋼製先導管１１に設けられている一対のガイド部材７が、地下構造物１の内空側に変位した位置に設けられている点が相違している。
【００３１】
一対のガイド部材７を鋼製基準管２およびこれに隣接する鋼製先導管１１に設ける位置を、地下構造物１の内空側に変位した位置に設けた理由は、鋼製基準管２間の鋼製先導管１１に後続して、鋼製先導管１１に代わって置き換えられる置換部材を、地下構造物１の内空側に位置して、後に撤去される一つまたは複数の鋼製中空の仮支承部材１４と、仮支承部材１４の外側に位置して、地下構造物１の本体部分を構成するための薄型の多数の覆工エレメント３とにより構成するためである。
【００３２】
なお、鋼製先導管１１間に位置している鋼製先導管１１に設けられるガイド部材７の取付け位置は、前記のように内空側に変位した位置に設けるようにしてもよく、あるいは従来と同様に鋼製先導管１１の中心軸線を中心とした対称位置に設けるようにしてもよい。
【００３３】
前記のガイド部材７は、一対のアングル材の一辺を間隔をおいて内向きに対向するように設置した雌型のガイド部材７と、一対のアングル材の一辺を間隔をおいて外向きに対向するように設置した雄型のガイド部材とのいずれかにより構成されている。
【００３４】
仮支承部材１４と覆工エレメント３とは、推進方向の先端部外周面および後端部外周面が、バンド２２等により仮結束されて一体化され、一体化された状態で、図１（ｂ）に示すように、多数の鋼製先導管１１の後端部の上板１５および下板１６の間に挿入されて、適宜着脱可能にボルト等により仮固定された状態で、発進立坑側から推進される。
【００３５】
なお、発進立坑から到達立坑に向って直列に隣り合う鋼製先導管１１相互、または鋼製先導管１１と仮支承部材１４との間、または仮支承部材１４相互を、図１（ｃ）に示すように溶接により仮固定するようにしてもよい。
【００３６】
前記の鋼製先導管１１の後端部と覆工エレメント３の先端部の仮固定、および仮支承部材１４と覆工エレメント３先端部および後端部の仮結束は、発進立坑１７および到達立坑１８に渡って鋼製先導管１１に後続して覆工エレメント３を推進配置した後、発進立坑１７および到達立坑１８内に位置した後、バンド２２等による仮結束は解除される。
【００３７】
前記の鋼製の仮支承部材１４は、図２および図３に示すように、複数に分割された狭巾の仮支承部材１４を、継ぎ手を兼ねたガイド部材７により連結しており、このようにすると地下構造物１の内空側掘削時に、ガイド部材７の部分の遊間により、仮支承部材１４が内空側に容易に変位して、仮支承部材１４の分解撤去が容易になる。
前記の仮支承部材１４の両側部には、上下方向に間隔をおくと共に前後方向に延長する雌型または、雄型のガイド部材７が設けられている。一対の鋼製Ｌ型アングルの一辺が間隔をおいて前記の仮支承部材１４の両側部に溶接等により固定されて、雌型または、雄型のガイド部材７が構成されている。
【００３８】
図７に示すような覆工エレメント３に、仮支承部材１４を仮結束した図１（ｄ）に示すような覆工エレメント付き仮支承部材１４ａとした状態で、図１（ｅ）に示すように、鋼製先導管１１の後端部の受け部２０に、覆工エレメント付き仮支承部材１４ａの先端部を嵌合配置し、必要に応じ、前記受け部２０の上下の外側から、着脱可能なボルトを覆工エレメント付き支承部材１４ａにおける覆工エレメント３または仮支承部材１４の雌ねじ部（図示を省略した）にねじ込み固定する。また、発進立坑から到達立坑方向に直列に隣り合う覆工エレメント３相互は、覆工エレメント３に貫通するように設けられたPC鋼材挿通用孔５ｂ（図２参照）に挿通されたPC鋼材５ａおよびカプラー１９により、覆工エレメント３相互の直列方向の一体化が図られる。
【００３９】
そして、図１（ｅ）に示すように、覆工エレメント付き支承部材１４ａの後端部に支承用キャップ等の支承部材を配置した状態で、発進立坑側の推進装置１２により押圧推進して、天井部の鋼製基準管２間の先に敷設された鋼製先導管１１全部を、前記覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに置き換える（図６ａ，ｂ参照）。
【００４０】
以下同様にして、図４に示すように、側壁部および床版部の鋼製基準管２間の先導管１１も同様に覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに置き換え、各コーナー部の鋼製基準管２と、覆工エレメント３間の目地部６および覆工エレメント３間をウォータージェットにより洗浄すると共に真空吸引して排土し、天井部および床板部における、横方向の一方の基準管２と覆工エレメント３と他方の基準管２とに渡って、PCケーブルなどの横締め用PC鋼材５を挿通配置する。
なお、前記の場合に、天井部の鋼製先導管１１を推進した後に、これを覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに置き換え、次に側壁部の鋼製先導管１１を推進した後に、これを覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに置き換え、次いで、床版部の鋼製先導管１１を推進した後、これを覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに置き換えた後、目地部６の洗浄を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、各側壁部における、上下方向の一方の基準管２と覆工エレメント３と他方の基準管２とに渡って、PCケーブルなどの縦締め用PC鋼材５を挿通配置する。次いで、図４に示すように、天井部および床版部の左右両端部の各コーナー部の鋼製基準管２と、覆工エレメント３間および覆工エレメント３間にモルタル等の充填材４を充填する。
同様に、側壁部の上下両端部の各コーナー部の鋼製基準管２と、覆工エレメント３間の目地部６にモルタル等の充填材４を充填する。
【００４２】
各目地部６の充填材４が硬化した後、横締めPC鋼材５および縦締めPC鋼材５を緊張定着して、天井部および床版部並びに側壁部における基準管２と覆工エレメント３の一体化を図り、仮支承部材付き地下構造物躯体２１を構築する。
【００４３】
その後、前記仮支承部材付き地下構造物躯体２１の内側部分を掘削して、中空部を形成する。この時、必要に応じ、仮支承部材１４を仮受けする支保工を適宜設置する。また、基準管２と仮支承部材１４とのガイド部材７相互の係合を解除する。
【００４４】
仮支承部材１４におけるガイド部材７と鋼製基準管２とのガイド部材７の係合を解除する手段としては、発進立坑側および到達立坑側の仮支承部材１４と覆工エレメント３とのバンド等による仮結束を解除すると共に、内空側を掘削すると、仮支承部材１４が内空側に撓むようになるので、仮係止部材１４相互のガイド部材７による係合を解除し、地下構造物１を構築する。
【００４５】
前記のように、内空側中央よりに仮支承部材１４を引寄せるように天井部または床部あるいは側壁部全体を撓ませて取外したり、発進立坑側に引き戻すことにより、仮支承部材１４を撤去し、地下構造物１を構築する。
【００４６】
前記のように構築された地下構造物１の内面は適宜、化粧仕上げされて地下構造物１が構築される。
【００４７】
また、構築すべき地下構造物１が、図８に示す断面円形のトンネル形態の地下構造物１を構築する場合には、図７に示すように、トンネル中心に向って傾斜する側面板を有し、トンネル半径方向の内空側および外側が円弧状の形態を備えた鋼製先導管１１および仮支承部材１４を円周の軌跡に沿って等角度間隔等に推進配置することにより、図８に示すようなトンネル形態の地下構造物１を構築することができる。
【００４８】
前記のような円形トンネル形態の地下構造物１である場合には、PC鋼材を覆工エレメント３の全周に一部重複するように挿通配置して、緊張定着するようにするとよい。
【００４９】
また、図９に示すように、トンネル形態の地下構造物１の天井部等をアーチ形の形態とすることにより、より力学的に合理的に薄型の覆工エレメント３を使用して、天井部を構築することができる。
【００５０】
前記のようなアーチ形の形態とする場合に、掘削機を保持する略角形の先導管１１の後部に接続して前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置される地下構造物構築用の置換部材２３としては、前記略角形の先導管１１の断面外側外形と略同じとなるように、側面に対して上面側と下面側が傾斜した状態の薄形覆工エレメント３と、その薄形覆工エレメント３の地下構造物内空側表面およびその反対側裏面のそれぞれに配置されて前記薄形覆工エレメント３を支承する各仮支承部材１４ａ，１４ｂにより構成するとよい（図１０および図１１参照）。
前記の場合に、前記反対側裏面に配置される仮支承部材１４ｂは、そのまま地盤に埋め込み配置される埋め込み型の支承部材１４ｂとしてもよい。
【００５１】
覆工エレメント３における地下構造物内空側表面に配置される仮支承部材１４ａは、基準管２に近い仮支承部材１４ａでは、図１０に示すように、断面三角形に近い形態となり、覆工エレメント３の裏面側の仮支承部材１４ｂでは、断面台形形態の仮支承部材１４ｂとなり、基準管２から順次遠ざかると、断面形態が逆転し、仮支承部材１４ｂは徐々に断面三角形に近い状態となり、仮支承部材１４ａは断面台形形態に近い状態となる。
【００５２】
基準管２に近い位置では、裏面側の断面台形形態の仮支承部材１４ｂの左右方向両側に、剛性の大きいガイド部材７を容易に設けることができるので、基準管２側の仮支承部材１４ｂにより、確実にガイドするようにすればよく、基準管２から遠い位置では、内空側の仮支承部材１４ａが断面台形形態となるので、その仮支承部材１４ａの左右方向両側に剛性の大きいガイド部材７を容易に設けることができるので、前記仮支承部材１４ａにより、確実にガイドするようにすればよい。
また、基準管２間の中央部よりでは、前記実施形態の仮支承部材１４により覆工エレメント３を支承するようにすればよい。
【００５３】
図１１には、前記の図１０の状態から、基準管２と覆工エレメント３間および覆工エレメント３間の目地部６のウォータージェットによる目地部洗浄および目地部土砂の吸引排土を行った後、一方の基準管２から各覆工エレメント３および他方の基準管２に渡ってPC鋼材５を挿通配置して、目地部６に硬化性充填材４を充填・硬化して、基準管２内において緊張定着された状態が示されている。
【００５４】
前記のように、覆工エレメント３のトンネル内空側表面および反対側裏面の両面に仮支承部材１４（１４ａ，１４ｂ）配置するようにすると、アーチ形態の天井部を形成することができる。また、同様に側壁部および床版部も同様な形態にすることにより、地下構造物１を円形形態に近い形態の地下構造物を構築することができる。
【００５５】
前記の場合に、覆工エレメント３のトンネル内空側および裏面側（地山側）を断面円弧状等の断面曲線状としてもよく、このような場合には、仮支承部材１４ａ，１４ｂの覆工エレメント３側となる面を、断面円弧状等の断面曲線状にすればよい。
【００５６】
なお、前記実施形態では、仮支承部材１４にガイド部材を設ける形態を示したが、本発明を実施する場合、図示を省略するが、覆工エレメント３にガイド部材を設けるようにしてもよく、仮支承部材１４または覆工エレメント３にガイド部材を設けるようにしてもよく、覆工エレメント３のガイド部材に対応して基準管２側にもガイド部材を設けるようにする。
【００５７】
なお、前記した施工手順を含めて全体の概略施工手順を略記すると、以下のような工程になる。
（１）発進立坑（または縦孔あるいは凹部）および到達立坑（または縦孔あるいは凹部）を形成し、発進立坑側に推進架台を設ける。
（２）発進立坑側において、基準となる角コーナ部の角形基準管の前に掘削機を取り付ける。
（３）掘削機を始動し、推進装置で角形基準管２を到達立坑に向って推進する。
（４）掘削機の前方に地中障害物が無ければ、反対側の到達縦孔まで推進する。地中障害があった場合、掘削機のみを後方に引抜き、人力で障害物を取り除く（なお、この作業空間として、断面で850ｍｍ×850ｍｍの空間を有する角形鋼管鋼管が必要となる）。
（５）先行の基準管２が推進された後、基準管２の間全てに先行先導管を推進する。後方の推進架台の上に、仮支承部材が置かれその上に覆工エレメントが置かれて、置換部材２３が構成される。先導管（先行鋼管）の後端を覆工エレメントと仮支承部材１４が入る程度のキャップ状の受け部２０に差し込まれて固定されるか、又は溶接で固定しても良い。
覆工エレメント３の後方は、推進装置１２の覆工エレメント３との接触部を同じようにキャップ状の受け部２０にしても良いし、覆工エレメント３と仮支承部材１４を帯状バンド２２で縛るようにして一体化するか、ボルト止めして一体化する。
（６）覆工エレメント３と仮支承部材１４からなる覆工エレメント付き仮支承部材１４ａを推進装置１２で押す。推進の位置決めは先行先導管１１の両脇にガイド部材が取り付けられており、最大50ｍｍ最低35ｍｍ程度が確保できる。それと同じ位置で覆工エレメント３又は仮支承部材１４の両脇にもガイド部材が取り付けられている。
このガイドで所定の位置に推進装置１２で推進される。
（７）覆工エレメント３又は載置部材２３の長さは運搬可能な長さになっており、それより長いトンネル等を構築する場合は、覆工エレメント３をＰＣ鋼棒５又はボルト止めで緩衝材を挟んで強固に連結されている。
（８）覆工エレメント３および仮支承部材１４を備えた覆工エレメント付き仮支承部材１４ａが推進されて到達縦孔１８に到着する。これを横方向に隣接配置される覆工エレメント付き仮支承部材１４ａに繰り返し、矩形断面、円形断面、アーチ状断面などの孔壁の覆工エレメント３を押し込む。
（９）覆工エレメント３同士の間の目地部をウオータージェットで洗浄すると共にバキュームで吸引排土する。トンネルの横方向にプレグラウトＰＣ鋼材５を挿入する。
（１０）洗浄された目地部とシースとプレグラウトＰＣ鋼材５の間にモルタル（グラウト材）などの硬化性充填材４を充填する。グラウトの所定の強度が確認された後、プレグラウトPC鋼材５を緊張、定着する。これを縦横の孔壁で行う。
（１１）基準管２に配筋しコンクリート２８を打設する。
（１２）覆工エレメント３と、仮支承部材１４による仮支承部材付き地下構造物１が形成された後、その構造物１の孔壁内部の土砂を掘削する。多数の仮支承部材ユニットをガイド部材により遊嵌連結された仮支承部材１４では、掘削につれて取り外しやすくなっている仮支承部材ユニットを順次取り除き、覆工エレメント３を露出させる。
（１３）必要におうじ内面を化粧仕上げして、トンネルなどの地下構造物１を完成させる。
【００５８】
前記各実施形態によると、薄形覆工エレメント１４を支承する仮支承部材１４の両側部に、隣接する仮支承部材１４のガイド部材７に係合して、薄形覆工エレメント３同士の間隔を保持するガイド部材７を有するので、仮支承部材１４のガイド部材７を利用して、隣り合う薄形覆工エレメント３相互管の間隔を保持することができ、薄形覆工エレメント３にガイド部材を設ける必要がないので、薄形覆工エレメント３の断面形状を単純にすることができる。
【００５９】
また、前記実施形態によると、掘削機を保持する略角形の先導管１１の後部に分離しないように固定し、前記置換部材２３の後部を推進装置１２に分離しないように固定し、前記略角形の先導管１１と置き換えるように置換部材２３を地盤に推進するので、仮支承部材１４を介在させるだけで、略角形の先導管１１の後端部に、容易に簡単に薄形の覆工エレメント３を配置して、天井部あるいは側壁部あるいは床部に、合理的な断面の地下構造物１を容易に構築することができる。
【００６０】
また、前記実施形態の地下構造物構築用の置換部材２３における覆工エレメント３が用いられている地下構造物１であると、地下構造物１の内部空間を従来の覆工エレメント３からなる置換部材２３のみを用いる場合よりも、地下構造物１の内部空間を広くした上で、薄い安価な覆工エレメント３を用いることができるので、その分、安価な地下構造物１を構築することができる。
【００６１】
前記実施形態では、鋼製先導管１１の後部に覆工エレメント付き仮支承部材１４ａまたは置換部材２３を接続している形態を示したが、本発明を実施する場合、図示を省略するが、前記鋼製先導管１１を省略して掘削先管１０を牽引または押圧推進させる場合には、前記掘削先管１０の後部に接続するように覆工エレメント付き仮支承部材１４ａまたは置換部材２３を配置して、これらを地中に地中土と置き換えるように推進させて配置して、地下構造物を構築するようにしてもよい。
【００６２】
前記のように、本発明では、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されている地下構造物構築用の置換部材を、（１）掘削機の後部に接続して、前進させて地中に配置するようにしてもよく、あるいは、（２）掘削機を保持する略角形の先導管の後部に接続して、前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置されるようにしてもよい。薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されている前記置換部材は、前記掘削機の断面外側外形と略同じとなるように、または、略角形の先導管の断面外側外形と略同じとなるようにされている地下構造物構築用の置換部材である。
【００６３】
換言すると、本発明の地下構造物構築用の置換部材は、中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機またはこれを保持する略角形の先導管の後部に接続して、地中土または前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、前記掘削機または略角形の先導管の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されている置換部材である。このような形態によると、掘削機またはこれを保持する略角形の先導管の後部に接続して、地中土または前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、前記掘削機または略角形の先導管の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、これを支承する仮支承部材により構成されているので、地下構造物を構築する場合に、掘削機または略角形の先導管の後部の断面外形形状に納まるようにしながら、薄形覆工エレメントの使用が可能になり、従来のように、略角形の先導管の後部の断面外形形状に合わせるように大きくしないですむので、安価な薄形覆工エレメントを使用して地下構造物を構築することができるので、安価な地下構造物を構築することができる。
【００６４】
あるいは、本発明の地下構造物構築用の置換部材は、中空の地下構造物を構築する場合に使用され、かつ掘削機またはこれを保持する略角形の先導管の後部に接続して、地中土または前記略角形の先導管に代わって置き換えるように配置される地下構造物構築用の置換部材において、前記置換部材は、前記掘削機または略角形の先導管の断面外側外形と略同じとなるように、薄形覆工エレメントと、その薄形覆工エレメントの地下構造物内空側表面およびその反対側裏面のそれぞれに配置されて前記薄形覆工エレメントを支承する各仮支承部材により構成されている。このような形態によると、薄形覆工エレメントの断面形状を、地下構造物の断面形状に合せて、トンネル（地下構造物）半径方向の内空側表面とその反対側裏面とが平行な面としたり、地下構造物における天井部あるいは側壁部あるいは床部の理想的なアーチ形状に近づけた合理的な断面形状とすることができる。
【００６５】
また、本発明の地下構造物の構築工法においては、前記の地下構造物構築用の置換部材の前部を、掘削機またはこれを保持する略角形の先導管の後部に分離しないように固定し、前記置換部材の後部を推進機に分離しないように固定し、地中土または前記略角形の先導管と置き換えるように置換部材を地盤に推進する。このような工法によると、掘削機またはこれを保持する略角形の先導管の後部に分離しないように固定し、前記置換部材の後部を推進機に分離しないように固定し、地中土または前記略角形の先導管と置き換えるように置換部材を地盤に推進するので、仮支承部材を介在させるだけで、掘削機または略角形の先導管の後端部に、容易に簡単に薄形の覆工エレメントを配置して、天井部あるいは側壁部あるいは床部に、合理的な断面の地下構造物を容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態の地下構造物を構築する場合を説明するため説明図であって、（ａ）は掘削装置と鋼製先導管と置換部材と推進装置を直列に編成した状態を示す側面図、（ｂ）は鋼製先導管の後端部の受け部に置換部材の先端部を差し込んでいる状態を示す一部縦断側面図、（ｃ）は鋼製先導管の後端部と置換部材を溶接により仮固定する形態を示す側面図、（ｄ）は覆工エレメント付き支承部材相互を直列に連結する場合の形態を示す概略側面図、（ｅ）は掘削装置と鋼製先導管と置換部材と推進装置を直列に編成した状態を示す側面図である。
【図２】仮支承部材に覆工エレメントを支承させた覆工エレメント付き仮支承部材相互を係合した状態を示す一部縦断斜視図である。
【図３】図２における仮支承部材と覆工エレメントを分離した状態を示す一部縦断斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の地下構造物を構築する場合の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の地下構造物を構築する場合の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の地下構造物を構築する場合の説明図であり、（ａ）は先導管を発進立坑から到達立坑に先行して推進した後、覆工エレメント付き仮支承部材を発進立坑から推進している状態を示す一部縦断側面図、（ｂ）は覆工エレメント付き仮支承部材により置き換えた状態を示す一部縦断側面図、（ｃ）は内空側の地盤を掘削した状態を示す縦断側面図、（ｄ）は仮支承部材を撤去した状態を示す縦断側面図である。
【図７】本発明の他の形態の覆工エレメント付き仮支承部材相互のガイド部材を係合させた状態を示す一部縦断斜視図である。
【図８】図８に示す覆工エレメント付き仮支承部材を使用して、円形の地下構造物を構築した状態を示す一部縦断正面図である。
【図９】本発明の他の形態の地下構造物を構築する場合の説明図である。
【図１０】図９に示す形態の地下構造物を構築する場合の途中の状態を示す拡大縦断正面図である。
【図１１】図９に示す形態の地下構造物を構築する場合の途中の状態を示す拡大縦断正面図である。
【図１２】掘削装置と鋼製先導管と置換部材と推進装置を直列に編成した状態を示す側面図である。
【図１３】従来工法により地下構造物を構築する場合の説明図であり、（ａ）は先導管を発進立坑から到達立坑に先行して推進した後、覆工エレメントを発進立坑から推進している状態を示す一部縦断側面図、（ｂ）は覆工エレメントに置き換えた状態を示す一部縦断側面図、（ｃ）は内空側の地盤を掘削した状態を示す縦断側面図である。
【図１４】従来の覆工エレメント相互のガイド部材を係合して連結している状態およびガイド部材により目地部が分断されることを説明するための斜視図である。
【図１５】従来の地下構造物の一形態を示す縦断正面図である。
【図１６】従来の地下構造物のコーナー部を拡大して示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  地下構造物
２  基準管
３  覆工エレメント
３ａ  覆工エレメント
４  充填材
５  PC鋼材
５ａ  PC鋼材
５ｂ  PC鋼材
６  目地部
６ａ  目地部
６ｂ  目地部
６ｃ  目地部
７  ガイド部材
８  掘削用カッター
９  オーガー
１０  掘削先管
１１  鋼製先導管
１２  推進装置
１３  地中
１４  仮支承部材
１４ａ  覆工エレメント付き仮支承部材
１５  上板
１６  下板
１７  発進立坑
１８  到達立坑
２０  受け部
２１  仮支承部材付き地下構造物躯体
２２  バンド
２３  置換部材
２４  帯板状スペーサー
２５  仕切り板
２６  ボルト
２７  帯状目地板
２８  コンクリート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007247327.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007247327.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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