(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた１対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記各１対の固定プレート及びスライドプレートによってエレメントの４つの面部が形成される基準覆工エレメントと、
３つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記コ字形部材及び前記スライドプレートによってエレメントの４つの面部が形成される連結覆工エレメントとからなり、
地山に先行して貫入された既設の前記基準覆工エレメントの各スライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換され、
地山に先行して貫入された既設の前記連結覆工エレメントのスライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換されるようになっていることを特徴とするトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項２】
前記基準覆工エレメントにおいて、各固定プレートの両端及び各スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、
前記連結覆工エレメントにおいて、前記コ字形部材の開口側端部及び前記スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、さらに前記コ字形部材の隅角部にも継手が長手方向に沿って設けられ、この継手に前記基準覆工エレメントにおける前記固定プレートの前記継手、又は前記コ字形部材における開口側端部の前記継手が係合可能であることを特徴とする請求項１記載のトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項３】
各スライドプレートの後端に切羽点検用のハッチが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項４】
トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入させることによりトンネル断面を区画する覆工壁を形成するトンネル覆工工法において、
前記覆工エレメントとして１対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた１対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の基準覆工エレメントと、３つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の連結覆工エレメントとを使用し、
前記基準覆工エレメントを地山に貫入させた後、この基準覆工エレメントの前記スライドプレートと前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記基準覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記連結覆工エレメントの固定プレートと置換し、
次いで、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートと新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該新設の連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記新設の連結覆工エレメントの前記固定プレートと置換し、
以下、同様にして新設の連結覆工エレメントを順次地山に貫入させることを特徴とするトンネル覆工工法。
【請求項５】
前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工エレメントの先端に刃口を装着し、この刃口により地山を掘削しながら、発進側から到達側に向けて各覆工エレメントを牽引して地山に貫入させることを特徴とする請求項４記載のトンネル覆工工法。
【請求項６】
牽引ワイヤを前記刃口に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより前記連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項５記載のトンネル覆工工法。
【請求項７】
到達側及び既設の前記基準又は連結覆工エレメントに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、前記刃口の側面に取り付けた被牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項５記載のトンネル覆工工法。
【請求項８】
新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の前記隅角部側固定プレートに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引することを特徴とする請求項５記載のトンネル覆工工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル構築用覆工エレメント及びトンネル覆工工法に関し、さらに詳細には、長尺の覆工エレメントを用いて施工される覆工工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道や道路の下方に立体交差するトンネルを構築する工法の１つとして、長尺の角形管からなる多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うＵＲＴ（Ｕｎｄｅｒ  Ｒａｉｌｗａｙ／Ｒｏａｄ  Ｔｕｎｎｅｌ）工法が知られている。
【０００３】
この工法は、あらかじめトンネル断面を区画するように多数の覆工エレメントを互いに隣接して地山に貫入させることにより覆工壁を形成し、その後、覆工壁内方の地山を掘削して、門型構造やボックス構造のトンネルを構築するものである。しかしながら、この工法では一般に、隣接する覆工エレメント間は継手を介して連結され、この継手部には間隙が形成される。このため、継手部の土砂の排除、清掃、コンクリート打設を行わなければならない。
【０００４】
ところで、覆工エレメントを地山に貫入させる方法として、貫入経路に沿って削孔した孔にＰＣ鋼より線（牽引ワイヤ）を貫通させておき、このＰＣ鋼より線を覆工エレメント先端に装着した刃口に定着して、刃口を牽引ジャッキで牽引することにより、覆工エレメントを地山に引き込む牽引工法が知られている。
【０００５】
しかしながら、例えば鉄道や道路を斜め方向に横切るトンネルを構築する場合のように、エレメントの貫入長さが長距離化すると、必要とされる牽引力が増大し、牽引設備の能力の限界、長距離化によるＰＣ鋼より線の延び等の問題点が生じてくる。この問題点を解消するために、牽引力に後方からの補助推進力を加えることが一般的に考えられるが、現在のところ周知のパイプルーフ工法でも施工距離は９０ｍ程度が限度であるため、困難が予想される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、継手部に関する処理を不要とし、またエレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができ、長距離化に難なく対応できるトンネル構築用覆工エレメント及びトンネル覆工工法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわちこの発明は、１対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた１対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記各１対の固定プレート及びスライドプレートによってエレメントの４つの面部が形成される基準覆工エレメントと、
３つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形で長尺のエレメントであって、前記コ字形部材及び前記スライドプレートによってエレメントの４つの面部が形成される連結覆工エレメントととからなり、
地山に先行して貫入された既設の前記基準覆工エレメントの各スライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換され、
地山に先行して貫入された既設の前記連結覆工エレメントのスライドプレートが、地山に後行して貫入される新設の前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートによって置換されるようになっていることを特徴とするトンネル構築用覆工エレメントにある。
【０００８】
より具体的には、前記基準覆工エレメントにおいて、各固定プレートの両端及び各スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記連結覆工エレメントにおいて、前記コ字形部材の開口側端部及び前記スライドプレートの両端に、互いに係合する継手が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、さらに前記コ字形部材の隅角部にも継手が長手方向に沿って設けられ、この継手に前記基準覆工エレメントにおける前記固定プレートの前記継手、又は前記コ字形部材における開口側端部の前記継手が係合可能である。
【０００９】
各継手は、互いに強度を伝達できる形状、例えば鋼矢板で用いられる継手と同様の形状を有している。各スライドプレートの後端に切羽点検用のハッチが設けられている。
【００１０】
さらに、この発明は、トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に貫入させることによりトンネル断面を区画する覆工壁を形成するトンネル覆工工法において、
前記覆工エレメントとして１対の固定プレートと、これらの固定プレートの両端間に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられた１対のスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の基準覆工エレメントと、３つの固定プレートによって規定される断面がコ字形の部材と、このコ字形部材の開口側端部に長手方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライドプレートとを有し、全体として断面が四角形の連結覆工エレメントとを使用し、
前記基準覆工エレメントを地山に貫入させた後、この基準覆工エレメントの前記スライドプレートと前記連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記基準覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記連結覆工エレメントの固定プレートと置換し、次いで、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートと新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の隅角部側固定プレートとが貫入方向に整列するように、該新設の連結覆工エレメントを地山に貫入させることにより、前記既設の連結覆工エレメントの前記スライドプレートをスライドさせて、該スライドプレートを前記新設の連結覆工エレメントの前記固定プレートと置換し、
以下、同様にして新設の連結覆工エレメントを順次地山に貫入させることを特徴とするトンネル覆工工法にある。
【００１１】
より具体的には、前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工エレメントの先端に刃口を装着し、この刃口により地山を掘削しながら、発進側から到達側に向けて各覆工エレメントを牽引して地山に貫入させる。
【００１２】
この発明によれば、基準覆工エレメントのスライドプレートあるいは連結覆工エレメントのスライドプレートが、新設の連結覆工エレメントの地山への貫入に伴い、その固定プレートと置換されるので、従来工法のような継手部間隙が形成されることがなく、したがって土砂の排除、清掃、コンクリート打設等の処理が不要となり、工程が簡略化される。
【００１３】
新設の連結覆工エレメントの貫入時には、その固定プレートや刃口が、基準覆工エレメントあるいは既設の連結覆工エレメントの内部空間に露出することとなる。したがって、牽引方法として、牽引ワイヤを前記刃口に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより前記連結覆工エレメントを牽引するという方法以外にも次のような態様を採ることができる。
【００１４】
到達側及び既設の前記基準又は連結覆工エレメントに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、前記刃口の側面に取り付けた被牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引する。新設の連結覆工エレメントの前記コ字形部材の前記隅角部側固定プレートに設置した定着部に牽引ワイヤを定着し、到達側に設置した牽引ジャッキにより新設の連結覆工エレメントを牽引する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を示す正面図である。この実施の形態は、線路１下の地盤２にトンネルを構築する例である。ボックス構造として示される覆工壁３は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される基準覆工エレメント４及び多数の連結覆工エレメント５を並列させて地山に貫入させることにより形成される。
【００１６】
図２を参照して、中央の（ｂ）に示される基準覆工エレメント４は、全体として断面が四角形で長尺のものであり、鋼材で作られる。基準覆工エレメント４は、より具体的には１対の固定プレート６，６と、スライドプレート７，７とを有している。これらの固定プレート６，６及びスライドプレート７，７の各両端には、継手８，９がそれぞれ設けられている。
【００１７】
各継手８，９は互いに係合することにより、スライドプレート７，７が固定プレート６，６に対し長手方向に沿ってスライド自在となっている。この継手８，９は、鋼矢板で用いられる継手と同様の形状を有しており、互いに強度を伝達することが可能である。固定プレート６，６とスライドプレート７，７との間は、仮止めブラケット１１により仮固定され、この仮止めブラケット１１は基準覆工エレメント４の地山への貫入後に撤去される。
【００１８】
図２において、基準覆工エレメントの両側の（ａ），（ｃ）に示される連結覆工エレメント５，５は、基準覆工エレメント４と同様に、全体として断面が四角形で長尺のものであり、鋼材で作られる。なお、（ａ）に示されるの連結覆工エレメント５と（ｃ）に示される連結覆工エレメント５とは１８０度回転して示されているだけで構造は全く同様のものであり、連結覆工エレメント５は図示のような態様で基準覆工エレメント４の両側に連結される。
【００１９】
連結覆工エレメント５は３つの固定プレート１２，１２，１２によって規定される断面コ字形の部材１３と、スライドプレート１４とを有している。コ字形部材１３の開口側端部及び隅角部、またスライドプレート１４の両端には、前記した継手８，９と同様の継手１５，１６，１７がそれぞれ設けられている。スライドプレート１４の各継手１７は、コ字形部材１３における開口側端部の継手１５と互いに係合し、これによりスライドプレート１４はコ字形部材１３に対し長手方向にスライド自在となっている。この連結覆工エレメント５のスライドプレート１４及び前記した基準覆工エレメント４の後端には、図３に示すように、切羽点検用のハッチ１９が設けられている。
【００２０】
また、コ字形部材１３における隅角部の継手１６は、基準覆工エレメント４における固定プレート６の継手８、又は他の連結覆工エレメント５のコ字形部材１３における開口側端部の継手１５に係合可能となっている。コ字形部材１３の開口側端部とスライドプレート１４との間は、基準覆工エレメント４の場合と同様に、仮止めブラケット１１により仮固定され、この仮止めブラケット１１は連結覆工エレメント５の地山への貫入後に撤去される。
【００２１】
これらの覆工エレメント４，５は、掘削機（図示せず）が収容された刃口１８（図３参照）を先端に装着し、刃口１８により地山を掘削しながら牽引することにより、発進側から到達側に向けて地山に貫入される。手順として、まず、最初に基準覆工エレメント４を地山に貫入させる。図３は、基準覆工エレメント４に引き続く連結覆工エレメント５の地山への貫入状態を示す水平断面図であり、基準覆工エレメント４の左側に連結覆工エレメント５を連結する場合を示している。図示においてＡは到達ラインである。
【００２２】
基準覆工エレメント４の地山への貫入後は、仮止めブラケット１１を撤去し、スライドプレート７，７が固定プレート６，６に対しスライド可能となるようにしておく。また、刃口１８の側面に押圧プレート２０を固定しておく。
【００２３】
連結覆工エレメント５の地山への貫入に際しては、刃口１８の押圧プレート２０及び連結覆工エレメント５のコ字形部材の隅角部側固定プレート１２が、基準覆工エレメント４のスライドプレート７と貫入方向に整列するようにする。この結果、刃口１８に伴って連結覆工エレメント５を地山に貫入させると、スライドプレート７が押圧されてスライドし、スライドプレート７が連結覆工エレメント５のコ字形部材１３の隅角部側固定プレート１２と置換する。置換されたスライドプレート７は、到達側で回収され、連結覆工エレメント５のスライドプレート１４として再使用される。
【００２４】
同様にして、基準覆工エレメント４に右側にも連結覆工エレメント５を連結し、図４はその状態を示している。さらに、既設の連結覆工エレメント５に新設の連結覆工エレメント５を連結する。その際、新設の連結覆工エレメント５のコ字形部材の隅角部側固定プレート１２が、既設の連結覆工エレメント５のスライドプレート１４と貫入方向に整列するようにし、新設の連結覆工エレメント５を地山に貫入させることにより、既設の連結覆工エレメント５のスライドプレート１４を新設の連結覆工エレメント５のコ字形部材１３の隅角部側固定プレート１２と置換する。
【００２５】
以下、同様にして新設の連結覆工エレメント５を図１に矢印方向で示すように、順次地山に貫入させ、このようにして覆工壁３が形成される。各覆工エレメント４，５…の内部にはコンクリートが打設され、コンクリートの硬化後、従来工法と同様に、覆工壁３により区画された内方の地山を掘削し、覆工壁３の内面に化粧コンクリート等を施してトンネルが構築される。
【００２６】
なお、覆工壁３の底部の一部には、図５に示すような閉合覆工エレメント３０を用いる。この閉合覆工エレメント３０は断面が閉合した四角形のものであり、４つの隅角部に前記した継手と同様の継手３１が設けられている。閉合覆工エレメント３０は、最後に用いられ、既設の連結覆工エレメント５，５間において地山に貫入され、その際各連結覆工エレメントのスライドプレート１４，１４と閉合覆工エレメント３０を構成するプレートとが置換される。
【００２７】
上記のような工法によれば、基準覆工エレメント４のスライドプレート７あるいは連結覆工エレメント５のスライドプレート１４が、新設の連結覆工エレメント５の地山への貫入に伴い、その固定プレート１２と置換されるので、従来工法のような継手部間隙が形成されることがなく、したがって土砂の排除、清掃、コンクリート打設等の処理が不要となり、工程が簡略化される。
【００２８】
また、スライドプレート７，１４は再使用可能であり、使用する鋼材を最小限に抑えることができる。さらに、スライドプレート７，１４に点検用のハッチ１９を設けることにより、切羽の状態を随時点検することができ、施工を安全に行うことができる。このハッチ１９に掘削機構を設けることにより、基準覆工エレメント４あるいは既設の連結覆工エレメント側から掘削・ズリ出しが可能である。
【００２９】
新設の連結覆工エレメント５の貫入時には、その固定プレート１２や刃口１８が、基準覆工エレメント４あるいは既設の連結覆工エレメント５の内部空間に露出することとなる。したがって、牽引方法も種々の態様をとることができ、エレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができる。
【００３０】
以下、牽引方法について、図３を参照して説明する。
▲１▼従来の牽引方法と同様に、牽引ワイヤ２２を刃口１８に定着し、到達側に設置した牽引ジャッキ２１により新設の連結覆工エレメント５を牽引する。
▲２▼到達側及び基準覆工エレメント４又は既設の連結覆工エレメント５に設置した定着部２３ａ，２３ｂに牽引ワイヤ２２をそれぞれ定着し、刃口１８の押圧プレート２０に取り付けた被牽引ジャッキ２４ａ，２４ｂ（それぞれ定着部２３ａ，２３ｂに対応）により新設の連結覆工エレメント５を牽引する。
▲３▼新設の連結覆工エレメント５の固定プレート１２に設置した定着部２５に牽引ワイヤ２２を定着し、到達側に設置した牽引ジャッキ２６により新設の連結覆工エレメント５を牽引する。
上記▲１▼▲２▼▲３▼の方法は単独で適用してもよいし、２つ以上を併用してもよい。
【００３１】
上記のように、この発明によれば牽引設備の増設を容易に行うことができるので、牽引工法により覆工エレメントを貫入させる場合に特に有効であるが、推進工法により覆工エレメントを貫入させる場合であってもこの発明を適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、継手部に関する処理が不要となり、またエレメントの貫入長さが長距離化しても、牽引力を容易に増大あるいは調整することができ、長距離化に難なく対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態を示す全体正面図である。
【図２】図２は、トンネル覆工に使用される覆工エレメントを示す正面図である。
【図３】図３は、基準覆工エレメントに引き続く連結覆工エレメントの地山への貫入状態を示す水平断面図である。
【図４】図４は、基準覆工エレメント４の両側に連結覆工エレメントを連結した状態を示す断面図である。
【図５】図５は、最後に用いられる閉合覆工エレメントを示す正面図である。
【符号の説明】
１：線路
２：地盤
３：覆工壁
４：基準覆工エレメント
５：連結覆工エレメント
６：固定プレート
７：スライドプレート
８：継手
１１：ブラケット
１２：固定プレート
１３：コ字形部材
１４：スライドプレート
１５：継手
１６：継手
１７：継手
１８：刃口
１９：ハッチ
２０：押圧プレート
２１：牽引ジャッキ
２２：牽引ワイヤ
２３ａ，２３ｂ：定着部
２４ａ，２４ｂ：被牽引ジャッキ
２５：定着部
２６：牽引ジャッキ
【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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