充填装置及び充填工法、並びに板材挿入工法、エレメント挿入工法
【課題】充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入工法を提供する。
【解決手段】地山４００において略水平方向に長いフランジ板１５２と半割ガイドパイプ４１で囲まれた空間を、硬化型の充填材９１で充填する充填工法であって、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑側から発進立坑側に向かって順次、充填材９１を注入した。
【解決手段】地山４００において略水平方向に長いフランジ板１５２と半割ガイドパイプ４１で囲まれた空間を、硬化型の充填材９１で充填する充填工法であって、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑側から発進立坑側に向かって順次、充填材９１を注入した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に空洞が存在する場合、空洞をそのまま放置しておくと、周辺の地山が緩み、地表面が沈下するおそれがある。そのため、従来から、硬化型の充填材を空洞に充填する方法が多く提案されている。例えば、特許文献１で提案された充填方法は、地山を削孔した削孔内にロックボルトと袋体とを挿入し、袋体内に定着材を注入してロックボルトを定着させるとともに、空洞を充填する方法である。
【０００３】
このような充填方法において、上記特許文献１でも開示されているように、注入圧力による地表面の隆起等の影響を考慮し、充填装置における充填材の吐出圧力と充填量によって充填管理することが多い。
【０００４】
しかしながら、空洞の延長距離が長かったり、充填装置から充填箇所までの距離が遠いなどの充填距離が長い場合では、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が大きくなるため、充填箇所における注入圧力を正確に圧力管理して充填することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明は、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入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】
【０００７】
この発明は、地中において略水平方向に長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填工法であって、前記充填材の注入を許容する注入袋を、前記空洞の長手方向に沿って配置するとともに、前記注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置し、該圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入することを特徴とする。
【０００８】
上記略水平方向は、充填材のスランプ値やフロー値等の流動性に応じ、注入された硬化前の充填材が流れ落ちない程度の傾斜角度を含む概念とする。
上記硬化型の充填材は、いわゆる裏込材と呼ばれるグラウト材等とし、硬化前には注入可能な流動性を有するとともに、硬化後に所定の強度を有する、例えば、セメント系あるいは樹脂系のグラウト材とすることができる。
【０００９】
上記空洞は、地中に挿入されたガイドパイプ内部、地中を削孔した削孔内部、あるいは、地下水等によって洗い流されて地中に形成された空洞等とすることができる。
上述の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段は、圧力による体積変化が少なく、自身の内部応力伝達によって圧力伝達する液体やジェル状体等の流動体を封入した圧力伝達手段、又は、長手方向に複数配置した圧力センサからの検出結果を伝達する圧力伝達手段とすることができる。
【００１０】
この発明により、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填することができる。
詳しくは、空洞の長手方向に沿って配置された注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置したため、注入された充填材が注入袋を介して空洞壁を押圧する実際の圧力が圧力伝達手段によって伝達される。
【００１１】
よって、圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入することにより、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材を空洞に充填することができる。したがって、圧力不足による充填材の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【００１２】
この発明の態様として、前記圧力伝達手段を、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成し、該封入ホースの基端側に、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段を備えることができる。
【００１３】
上記流動体は、水等の液体や、空気等の気体、あるいはゲル状体とすることができるが、圧力による体積変化の少ない流動体が好ましく、さらには、温度による体積変化の少ない流動体がより好ましい。なお、水は、圧力や常温域における温度による体積変化が少なく、安価且つ安全であり、圧力伝達手段における流動体として適している。
【００１４】
上記可撓性を有する長尺状の封入ホースは、管理圧力以下の力で変形するとともに、内部の流動体が漏出しないように封入可能な素材で構成された、例えば、サニーホース等のホースとすることができる。
【００１５】
この発明により、より簡単な構造で、正確に圧力管理しながら、充填材を空洞に充填することができる。詳しくは、圧力伝達手段を、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成することにより、例えば、圧力センサを用いた圧力伝達手段に比べて構造が簡単であるため、故障のおそれや配置する手間が少ない。したがって、正確に圧力管理しながら、充填材を空洞に充填することができる。
【００１６】
なお、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成した圧力伝達手段を、地中において略水平方向に長い空洞を配置するため、例えば、鉛直方向や傾斜方向の空洞に配置した場合に作用する水圧の影響が小さく、正確な圧力管理を行うことができる。
【００１７】
またこの発明の態様として、前記注入袋に注入した前記充填材の硬化後、前記流動体と前記充填材を置換することができる。
上述の流動体と充填材を置換するということは、流動体及び封入ホースを撤去した後の空隙への充填材の注入、又は封入ホース内部への充填材の注入とすることができる。なお、流体体と置換する充填材と、注入袋に注入する充填材とは同じ充填材であってもよく、また、所望の性状を有する異なる充填材であってもよい。
【００１８】
この発明により、より確実に空洞を充填材で充填することができる。詳しくは、注入袋に充填材を注入しても、封入ホース及び流動体で構成する圧力伝達手段分の空隙が空洞に残ることとなる。この空隙部分を充填材で充填することにより、空洞内部における充填材による充填率を向上させ、より確実に充填することができる。
【００１９】
なお、封入ホース及び流動体で構成する圧力伝達手段と空洞壁との接触面積が、充填材が注入された注入袋と空洞壁との接触面積より小さい場合、注入された充填材が注入袋を介して空洞壁に及ぼす圧力に比べて、圧力伝達手段分の空隙に注入された充填材が空洞壁に及ぼす圧力の方が小さいため、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【００２０】
またこの発明は、２本の埋設管の間の地山を、前記埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記埋設管の長手方向に進行し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入したのち、挿入した前記板材と前記埋設管とで囲まれた空間を、前記略水平方向に長い空洞として、上述の充填工法により前記充填材で充填することを特徴とする。
上記埋設管は、円形、楕円形、略矩形等様々な断面形状の管を含むとともに、ワイヤーソーで切断可能な素材で構成された管とすることができる。
【００２１】
この発明により、２本の前記円形埋設管の間の地山を、ワイヤーソーで切断し、ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を効率よく挿入するとともに、挿入した前記板材と埋設管とで囲まれた空間を、上述の充填工法により、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材で充填することができる。
【００２２】
さらにまた、この発明は、上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であって、前記エレメントを前記長手方向に交差する方向に連結する、前記長手方向の継手手段を備えるとともに、該継手手段を連結可能に前記埋設管内部に配置し、前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、前記天板を、上述の板材挿入工法における前記板材とし、前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入することを特徴とする。
【００２３】
上記閉断面形状のエレメントは、矩形断面、台形断面などの様々な断面形状を含むものとする。
上記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成の天板は、エレメントの挿入方向前端のみならず、エレメントの挿入方向前側に装着した刃口の挿入方向前端を含むものとする。
【００２４】
この発明により、例えば、線路直下において、エレメントを挿入する際に、エレメント挿入方向前端より前方に突出する天板を、ワイヤーソーで切断された地山の切断箇所にあらかじめ挿入できるため、エレメント挿入のための掘削等による地山の応力解放による影響が直上の線路等の上部構造に及ぶことなく、エレメントを挿入することができる。また、挿入した前記天板と地山側に残る埋設管とで囲まれた空間を、上述の充填工法により、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材で充填することができる。
【００２５】
また、前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入するため、挿入した前記天板と地山側に残る埋設管とで囲まれた空間に、連結状態の前記継手手段の内部に注入するグラウト材が漏出することなく、確実にグラウト注入することができる。したがって、前記エレメントに作用する力を、前記長手方向に交差する方向に連結されたエレメントに対して、確実に継手手段で伝達することができる。
【００２６】
さらにまたこの発明は、地中における略水平方向に長い空洞に、硬化型の充填材を充填する充填装置であって、前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースと、該封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段によって検出された圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する充填材注入手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
この発明により、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填することができる。
詳しくは、前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースとを備えたことにより、注入袋を介して注入された充填材が空洞壁を押圧する実際の圧力が圧力伝達手段によって伝達される。
【００２８】
よって、封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を充填材注入手段で注入することにより、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材を空洞に充填することができる。したがって、圧力不足による充填材の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】軌道下に構築する地下横断構造物の概略斜視図。
【図２】同状態の概略正面図。
【図３】同状態の概略縦断面図。
【図４】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図５】ガイドパイプ充填工法のフローチャート。
【図６】ガイドパイプ充填装置の概略構成図。
【図７】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図８】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図９】刃口についての概略説明図。
【図１０】軌道下に地下横断構造物を構築する前の概略正面図。
【図１１】別の実施形態の刃口についての概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
この発明は、図４（ｂ）に示すように、地山４００において略水平方向に長い半割空洞Ｈを、硬化型の充填材９１で充填する充填工法であって、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割空洞Ｈの長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、半割空洞Ｈを形成する管内面４１ａとの間において、半割空洞Ｈの長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入する工法である。さらに、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成し、ホース体８１ｂの発進立坑４２０ａ側に、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２を備え、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、圧力管理ホース８１分の未充填空間Ｒを充填材９１で充填する工法であり、ガイドパイプ充填装置８０を用いて行われる。
【００３２】
以下において、このような充填工法を用いるとともに、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築するエレメント挿入工法について、図１乃至図１０とともに説明することで、上述の充填工法について併せて詳細に説明する。
【００３３】
図１は軌道２００の下方に構築する地下横断構造物３００についての概略斜視図を示し、図２は同状態の概略正面図を示し、図３は同状態の概略縦断面図を示している。なお、図３は、複線の軌道２００の中間部分、つまり挿入方向Ｘの中間部分を省略して図示している。なお、本明細書において、上述の角型鋼製エレメント１５０や断面円形ガイドパイプ４０の長手方向Ｘ、並びに角型鋼製エレメント１５０の挿入方向Ｘは同じ方向であるため、同じ符号Ｘで示している。
【００３４】
図４は、充填材９１を充填する断面円形ガイドパイプ４０についての説明図を示し、詳しくは、図４（ａ）は充填材９１を充填する前の断面円形ガイドパイプ４０の拡大正面図を示し、図４（ｂ）は充填材９１の充填完了後の断面円形ガイドパイプ４０の拡大正面図を示している。
【００３５】
図５はガイドパイプ充填工法のフローチャートを示し、図６はガイドパイプ充填装置８０の概略構成図を示している。詳しくは、図６（ａ）は、注入袋９０の概略平面図を示し、図６（ｂ）は注入袋９０を用いたガイドパイプ充填装置８０の構成図を示している。
【００３６】
さらに、図７及び図８は断面円形ガイドパイプ４０についての説明図を示している。詳しくは、図７（ａ）は注入袋９０、圧力管理ホース８１及び充填材注入管８３を配置した状態の拡大正面図を示し、図７（ｂ）は注入袋９０の内部に充填材９１を注入した状態の拡大正面図を示している。また、図８（ａ）は、連結継手１５１の内部に充填材９１を注入した状態の拡大正面図を示し、図８（ｂ）は充填材９１を撤去したあとの未充填空間Ｒに充填材注入管８３を配置した状態の拡大正面図を示している。
【００３７】
また、図９は刃口１６０についての説明図を示している。なお、図９（ａ）は刃口１６０の側方からの縦断面図を示し、図９（ｂ）は刃口１６０の平面方向の縦断面図を示している。
さらに、図１０はエレメント挿入工法において地山４００に断面円形ガイドパイプ４０を挿入した状態の概略正面図を示している。
【００３８】
角型鋼製エレメント１５０を挿入して、下方に地下横断構造物３００を構築する軌道２００は、図１乃至図３に示すように、地山４００の上部に、路床４０１ａと路盤４０１ｂとを盛土して盛土部４０１を構成し、盛土部４０１の上にバラスト４０２を締め固め、枕木２０２を長手方向に等間隔で載置し、枕木２０２の上に軌条２０１を固定して構成している。
【００３９】
軌道２００を横断する方向（図３において左右方向）に構築する地下横断構造物３００は、上床部３００ａが所定の土被りとなる位置で、地山４００に構築される矩形断面のボックスである。なお、図１乃至図３において、連結した角型鋼製エレメント１５０がむき出したままの地下横断構造物３００を図示しているが、地下横断構造物３００の用途に応じて、地下横断構造物３００の内部空間３００ｂや端部に舗装やコンクリートを構築して地下横断構造物３００を完成させる。
【００４０】
このように、地下横断構造物３００は、軌道２００の横断方向両側に予め建て込んだ土留め壁（図示省略）を用いて掘り下げて構築した立坑４２０（発進立坑４２０ａ，到達立坑４２０ｂ）間の軌道２００下の地山４００を貫通する構造物である。
【００４１】
そして、地下横断構造物３００は、図１及び図３に示すように、正面視横長四角形状に配置した角型鋼製エレメント１５０を連結し、その内部を掘削して構築している。
【００４２】
角型鋼製エレメント１５０は、図２に示すように、略四角形型に形成され、後述する連結継手１５１で連結方向Ｚ１に連結可能に構成するとともに、所定の長さに形成している。そして、所定の長さに形成した角型鋼製エレメント１５０を複数、長手方向（挿入方向）Ｘにおいて、接続部材（図示省略）で接続して、地下横断構造物３００の長さを確保する構成である。
【００４３】
なお、連結方向Ｚ１は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致する。したがって、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致する。
【００４４】
詳しくは、図２に示すように、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２に所定の間隔を隔てて配置する２枚のフランジ板１５２と、フランジ板１５２における連結方向Ｚ１の両側で交差方向Ｚ２に向いたウェブ板１５３とで断面四角形に構成している。
【００４５】
フランジ板１５２の両端には、図４に示すように、略Ｃ型断面の連結継手１５１を備えている。詳しくは、フランジ板１５２の連結方向Ｚ１の基端側に配置した基端側連結継手１５１ａは、フランジ板１５２より交差方向Ｚ２の外側に突出態様で略逆Ｃ型に形成されている。これに対し、フランジ板１５２の連結方向Ｚ１の先端側に配置した先端側連結継手１５１ｂは、フランジ板１５２より交差方向Ｚ２の内側に突出態様で略Ｃ型に形成されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント１５０同士は、既に挿入された挿入済みの角型鋼製エレメント１５０の先端側連結継手１５１ｂと、後で挿入する角型鋼製エレメント１５０の基端側連結継手１５１ａとを嵌合させて連結している。
【００４６】
また、ウェブ板１５３は、フランジ板１５２の先端側及び基端側において、連結継手１５１より連結方向Ｚ１の適宜の間隔を隔てて配置されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント１５０同士の間には、挿入済みの角型鋼製エレメント１５０のウェブ板１５３と、後で挿入する角型鋼製エレメント１５０のウェブ板１５３と、フランジ板１５２の連結継手１５１によって囲まれた連結空間１５６を構成している。
【００４７】
このように構成した角型鋼製エレメント１５０は、仮設構造物ではなく、地下横断構造物３００の本体の構造部材として本設利用される。したがって、フランジ板１５２の交差方向Ｚ２の間隔、つまりウェブ板１５３の交差方向Ｚ２の長さは、内部空間１５５及び連結空間１５６に充填するコンクリートとともに、地下横断構造物３００の上床部、下床部あるいは側壁として、作用する荷重に耐える間隔で構成されている。また、角型鋼製エレメント１５０の幅、つまりフランジ板１５２の連結方向Ｚ１の長さは、構築する地下横断構造物３００の高さや幅寸法に応じて割り付けて決定する。
【００４８】
なお、上述の角型鋼製エレメント１５０の説明では、地下横断構造物３００を構成する一般部の角型鋼製エレメント１５０について説明したが、図３に示すように、最初に地山４００に挿入する基準エレメント１５０ａ、地下横断構造物３００の隅角部を構成する隅角部エレメント１５０ｂ、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント１５０ｃは、以下に説明するように、上述の一般部の角型鋼製エレメント１５０とわずかに構成が異なる。
【００４９】
最初に、地山４００に挿入する基準エレメント１５０ａは、基準エレメント１５０ａを基準として左右両側に角型鋼製エレメント１５０を連結するため、フランジ板１５２の両端に先端側連結継手１５１ｂを備えるとともに、ウェブ板１５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。逆に、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント１５０ｃは、左右両側に挿入されている挿入済みの角型鋼製エレメント１５０の間でそれぞれと連結するため、フランジ板１５２の両側に基端側連結継手１５１ａを備えるとともに、ウェブ板１５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。
【００５０】
隅角部エレメント１５０ｂは、連結方向が基端側連結継手１５１ａのある基端側に対して直交するため、先端側連結継手１５１ｂが、交差方向Ｚ２であるウェブ板１５３の延長上に配置される。
【００５１】
なお、上述の説明では、一般部の角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ、隅角部エレメント１５０ｂ及び調整エレメント１５０ｃで断面横長四角形状の地下横断構造物３００を構築することについて説明しているが、基準エレメント１５０ａと隅角部エレメント１５０ｂとで横一文字状配置、または縦一列配置、あるいは角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ、及び隅角部エレメント１５０ｂでＴ字状配置、門型配置またはＬ型配置にして地下横断構造物３００を構築してもよい。さらには、台形断面や帯状円弧型の角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ及び調整エレメント１５０ｃを用いて、円形断面や円弧状断面の地下横断構造物３００を構築してもよい。
【００５２】
このような構成の角型鋼製エレメント１５０（以下において、角型鋼製エレメント１５０には、矛盾がない限り基準エレメント１５０ａ、隅角部エレメント１５０ｂ及び調整エレメント１５０ｃを含むものとする）は、図９に示すような刃口１６０を、角型鋼製エレメント１５０の長手方向Ｘの先端に装着し、刃口１６０の内部で掘削作業員が掘削する人力掘削によって、刃口１６０の前方の地山４００を掘削しながら、到達立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引して地山４００に挿入する。
【００５３】
刃口１６０は、角型鋼製エレメント１５０と略同じ正面形状を有する刃口本体部１６１と、刃口本体部１６１の上面が前方（図９において左方向）に突出する板状の刃先板１６２と、刃先板１６２の前方において刃先板１６２に対して平行に循環するワイヤーソー１６３を駆動するワイヤーソー装置１６４とで構成する。
【００５４】
そして、ワイヤーソー装置１６４は刃口本体部１６１の内部に配置され、刃先板１６２の幅方向外側の少し前方には、ワイヤーソー装置１６４で回転駆動するワイヤーソー１６３の方向を変換する回転プーリー１６３ａを備えている。
【００５５】
なお、刃口１６０の構成や角型鋼製エレメント１５０との接続方法、並びにワイヤーソー１６３及びワイヤーソー装置１６４についての詳しい構成は、出願人らによって出願された発明（特開２０１０―１７４５４２号公報）に開示されているため、詳細な説明を省略する。
【００５６】
このように刃口１６０を、到達立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引すると、ワイヤーソー１６３で刃先板１６２の前方の地山４００を切断し、ワイヤーソー１６３によって切断された地山の切断跡に刃先板１６２を挿入することができる。
【００５７】
なお、刃口１６０における回転プーリー１６３ａは、図９に示すように、あらかじめ地山４００に挿入方向Ｘに挿通されたガイドパイプとして機能する断面円形ガイドパイプ４０の内部に配置されている。詳しくは、図９に示すように、刃口１６０の刃先板１６２の挿入を許容する切断跡を形成するためのワイヤーソー１６３の方向を変換する回転プーリー１６３ａは、上述したように、刃口１６０の刃先板１６２の幅方向外側かつ少し前方に配置され、回転プーリー１６３ａと地山４００との接触を防止するための左右の断面円形ガイドパイプ４０内に配置される。
【００５８】
このように構成した刃口１６０によるエレメント挿入工法の施工順序について以下で説明する。
まず、図１０に示すように、地下横断構造物３００を構築する構築予定断面３００’における上床部３００ａ’の回転プーリー１６３ａの通過部分に断面円形ガイドパイプ４０をあらかじめ挿通する。
【００５９】
なお、図１０には、上床部３００ａ’における全数の断面円形ガイドパイプ４０を挿通しているが、最初に基準エレメント１５０ａの両側２本の断面円形ガイドパイプ４０を挿通し、基準エレメント１５０ａを挿入完了してから順次断面円形ガイドパイプ４０を挿通する順序でもよく、また、角型鋼製エレメント１５０の挿入施工とともに、次やその次に挿入する角型鋼製エレメント１５０用の断面円形ガイドパイプ４０を挿通してもよい。
【００６０】
次に、２本の断面円形ガイドパイプ４０に対して角型鋼製エレメント１５０に装着した刃口１６０をセットし、到達立坑４２０ｂ側から１次けん引ワイヤで刃口１６０をけん引し、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断しながら移動し、ワイヤーソー１６３で切断した地山４００及び断面円形ガイドパイプ４０の切断箇所に刃先板１６２を挿入するとともに、刃口１６０の内部から地山４００を掘削しながら角型鋼製エレメント１５０を挿入する。角型鋼製エレメント１５０の先端が到達立坑４２０ｂに到達するまでこれを繰り返し、角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【００６１】
また、断面円形ガイドパイプ４０内部において、既に挿入した角型鋼製エレメント１５０の基端側連結継手１５１ａに連結継手１５１を嵌合させながら、次の角型鋼製エレメント１５０を上述の施工手順で施工し、地下横断構造物３００を構築する角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【００６２】
角型鋼製エレメント１５０の挿入が完了すると、図４（ａ）に示すように、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所に刃先板１６２及びフランジ板１５２を挿入することで、連結継手１５１の上方に地山４００側に切断された半割の断面円形ガイドパイプ４０（以下において、半割ガイドパイプ４１という）が、長手方向Ｘにおいて角型鋼製エレメント１５０の延長に亘って残ることとなる。
【００６３】
連結継手１５１の上方における半割ガイドパイプ４１の内部は空洞（以下において、半割空洞Ｈとする）であり、半割ガイドパイプ４１の下端は、フランジ板１５２の上面に載置されているだけである。そのため、地山４００からの上載荷重が半割ガイドパイプ４１に作用することによって、半割空洞Ｈがつぶれるように半割ガイドパイプ４１が変形するとともに、半割ガイドパイプ４１の変形に伴って、半割ガイドパイプ４１の周辺の地山４００が緩み、強いては地山４００の地表面及び軌道２００が沈下するおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施例におけるエレメント挿入工法では、後述するガイドパイプ充填装置８０を用いて半割ガイドパイプ４１の内部の半割空洞Ｈを充填材９１で充填する充填工法を実施する。
【００６５】
ガイドパイプ充填装置８０は、図６（ｂ）に示すように、内部に充填材９１の注入を許容する注入袋９０、圧力管理ホース８１、圧力管理ホース８１の水圧を検出する水圧計８２、注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための充填材注入管８３、充填材９１の吐出圧力を検出する圧力計８４、充填材９１の注入量を検出する流量計８５、及び充填材９１を圧送するグラウトポンプ８６で構成している。
【００６６】
注入袋９０は、図６（ａ）に示すように、断面円形ガイドパイプ４０の延長に応じた長さを有する帯状の袋体であり、注入された充填材９１が漏出しない高密度基布で構成している。また、長手方向の両端部には、それぞれ適宜の長さで突出するとともに、内部と連通する端部開口部９０ａを備えている。なお、注入袋９０は、半割ガイドパイプ４１の内部の半割空洞Ｈの断面よりひとまわり大きな断面の袋状に形成している。
【００６７】
充填材９１は、いわゆる裏込材と呼ばれるグラウト材であり、硬化前には注入可能な流動性を有するとともに、硬化後に所定の強度を有するセメント系のグラウト材である。
【００６８】
圧力管理ホース８１は、注入袋９０と同程度の長さを有するとともに、内部に水８１ａを封入するホース体８１ｂと水８１ａとで構成している。ホース体８１ｂは、後述する注入袋９０への充填材９１の注入管理圧力より低い圧力で変形可能な素材で構成している。なお、半割ガイドパイプ４１から地山４００の地表面までの土被りに応じて注入管理圧力を０．００７５ＭＰａに設定する本実施例においては、ホース体８１ｂとして、サニーホース２Ｂを用いている。
【００６９】
そして、圧力管理ホース８１の基端側（図６（ｂ）において左側）に接続した水圧計８２により、注入管理圧力０．００７５ＭＰａより低い０．００６〜０．００７ＭＰａとなるように水８１ａを封入している。なお、圧力管理ホース８１には、図示省略する圧力逃がし用バルブを接続しているため、注入管理圧力以上の圧力が圧力管理ホース８１に作用すると、水８１ａが排出されるように構成している。
【００７０】
圧力管理ホース８１は、半割ガイドパイプ４１の長手方向全長に亘って、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に配置され、充填材９１から注入袋９０を介して管内面４１ａに作用する圧力を基端側に伝達し、圧力管理ホース８１に接続された水圧計８２で検出できる構成である。
【００７１】
注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための充填材注入管８３、充填材注入管８３の吐出圧力を検出する圧力計８４、充填材９１の注入量を検出する流量計８５、及び充填材９１を圧送するグラウトポンプ８６はこの順で接続され、グラウトポンプ８６で圧送された充填材９１は、流量計８５でその注入量を検出されながら、充填材注入管８３の先端から注入される。なお、充填材注入管８３は、所定の長さの注入管を複数本連結して、注入袋９０に応じた長さに形成している。
【００７２】
このように構成したガイドパイプ充填装置８０を用いた充填材９１の充填工法の施工順序について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、半割ガイドパイプ４１の半割空洞Ｈに充填材９１を充填するために、半割ガイドパイプ４１の内部に堆積した土砂等や連結継手１５１をハイウォッシャー等で清掃する（ステップｓ１）。なお、このとき、角型鋼製エレメント１５０の内部より、連結継手１５１の連結部分における内部側の境界部分を止水コーティングする。
【００７３】
半割ガイドパイプ４１の内部の清掃が完了後、半割ガイドパイプ４１の内側の半割空洞Ｈに注入袋９０や圧力管理ホース８１を挿入する（ステップｓ２）。詳しくは、発進立坑４２０ａ（図３）に、圧力管理ホース８１と注入袋９０とを準備し、発進立坑４２０ａから到達立坑４２０ｂ（図３）に向かって半割空洞Ｈに引き込む。このとき、サニーホース６Ｂで構成し、注入袋９０を防護するための敷物（図示省略）上に、注入袋９０と圧力管理ホース８１とをこの順で載置し、敷物ごと注入袋９０と圧力管理ホース８１を半割ガイドパイプ４１の内部に引き込んで設置してから、防護用の敷物を撤去する。さらに、先端が到達立坑４２０ｂに到達するまで注入袋９０の内部に充填材注入管８３を差し込むとともに、圧力管理ホース８１が注入袋９０の幅方向中央となるように位置調整する。
【００７４】
続いて、充填材注入管８３で注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための一次注入準備を行う（ステップｓ３）。この一次注入準備では、まず、圧力管理ホース８１の内部に、所定圧力となるように水圧計８２で調整しながら水８１ａを封入することにより、図７（ａ）に示すように、半割空洞Ｈにおいて、内部に充填材注入管８３が挿入された注入袋９０の上部に圧力管理ホース８１が配置された状態となる。
【００７５】
さらに、計量・混練した充填材９１をグラウトポンプ８６に投入するとともに、充填材注入管８３の先端を、到達立坑４２０ｂ側の注入袋９０の端部開口部９０ａより露出させ、充填材注入管８３から充填材９１を吐出させて、充填材９１の状態を確認する。さらには、流量計８５で充填材９１の吐出量を所定の注入速度となるように調整する。調整完了後、充填材注入管８３を発進立坑４２０ａ側にわずかに引き抜くとともに、到達立坑４２０ｂ側の端部開口部９０ａを縛って塞ぎ注入可能な状態とする。さらには、充填材９１が注入された注入袋９０が、到達立坑４２０ｂ側の半割ガイドパイプ４１から出ないように、半割ガイドパイプ４１の到達立坑４２０ｂ側の端部を図示省略する妻部抑え板で抑える。
【００７６】
このような一次注入準備完了後、調整した所定の注入速度及び注入管理圧力以下で充填材９１を注入袋９０に注入する（ステップｓ４）。
詳しくは、グラウトポンプ８６を稼働させて、充填材注入管８３から充填材９１を注入し、注入された充填材９１によって注入袋９０が膨らみ、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に挟まれた圧力管理ホース８１の圧力が注入管理圧力を超えるとグラウトポンプ８６を停止し（図７（ｂ）参照）、充填材注入管８３を所定長さ引き抜き、充填材９１の注入を再開する。
【００７７】
所定の注入管理圧力までの充填材９１の注入と、注入停止後の充填材注入管８３の引き抜きとを繰り返し、充填材注入管８３を連結して構成している注入管の長さ分引き抜くと、１本の注入管を取り外す。
【００７８】
このようにして、充填材９１の注入と、注入停止後の充填材注入管８３の引き抜きとを、注入袋９０の全延長分繰り返し、充填材注入管８３を注入袋９０の発進立坑４２０ａ側の端部開口部９０ａから引き抜き、端部開口部９０ａを縛って一次注入を完了する。これにより、図７（ｂ）に示すように、半割空洞Ｈの大部分を注入袋９０に注入した充填材９１で充填することができる。
【００７９】
そして、注入袋９０の内部に注入された充填材９１が硬化するまで養生し（ステップｓ５）、嵌合している連結継手１５１の内部にグラウト材を注入する（ステップｓ６）。なお、ステップｓ１において、角型鋼製エレメント１５０の内部より、連結継手１５１の連結部分における内部側の境界部分を止水コーティングするとともに、連結継手１５１の連結部分における半割ガイドパイプ４１側の境界部分は、充填材９１が注入された注入袋９０で塞がれているため、嵌合している連結継手１５１の内部に注入するグラウト材が漏出することを防止し、確実にグラウト注入することができる（図８（ａ）参照）。
【００８０】
ステップｓ６において連結継手１５１の内部に注入したグラウト材が硬化後、圧力管理ホース８１によって、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に形成された未充填空間Ｒを充填するための二次注入の準備を行う（ステップｓ７）。この二次注入準備では、圧力管理ホース８１の内部の水８１ａを抜くとともに、ホース体８１ｂを到達立坑４２０ｂ側に引出し、注入袋９０と管内面４１ａとの間に形成された未充填空間Ｒに二次注入用の充填材注入管８３を、先端側が到達立坑４２０ｂ側となるように差し込む（図８（ｂ）参照）。さらに、未充填空間Ｒの到達立坑４２０ｂ側の妻部を塞ぐとともに、充填確認用のバルブを妻部にセットする。
【００８１】
そして、未充填空間Ｒを充填材９１で充填する二次注入（ステップｓ８）では、充填確認用のバルブで充填確認しながら、充填材９１を定量管理で注入しながら充填材注入管８３を引き抜き、未充填空間Ｒを充填材９１で充填する。
【００８２】
なお、注入袋９０と管内面４１ａとの接触面積に比べて、未充填空間Ｒにおいて露出する管内面４１ａの面積は小さいため、未充填空間Ｒに注入する充填材９１が半割ガイドパイプ４１に及ぼす圧力は小さくなる。したがって、未充填空間Ｒに注入する充填材９１は定量管理に基づいて注入しても、半割ガイドパイプ４１が未充填空間Ｒを充填する充填材９１によって押し上げられ、地山４００に地表面が隆起するようなおそれはない。
【００８３】
このようにして、未充填空間Ｒに定量の充填材９１を注入し、ステップｓ８における二次注入が完了すると、未充填空間Ｒの発進立坑４２０ａ側の妻部を塞ぎ、未充填空間Ｒに充填された充填材９１が硬化するまで養生し（ステップｓ９）、所定強度まで硬化すると、図４（ｂ）に示すように、半割ガイドパイプ４１とフランジ板１５２とで囲まれた空間である半割空洞Ｈの充填材９１による充填は完了する。
【００８４】
このような充填工法が完了した後、角型鋼製エレメント１５０の内部空間１５５及び連結空間１５６にコンクリートを充填し、角型鋼製エレメント１５０で囲った内部空間３００ｂを掘削し、地下横断構造物３００を完成させる。
【００８５】
このように、上述の充填工法では、地山４００において略水平方向に長い半割ガイドパイプ４１とフランジ板１５２とで囲まれた半割空洞Ｈを、硬化型の充填材９１で充填するために、充填材９１の注入を許容する注入袋９０と、圧力管理ホース８１と、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２と、グラウトポンプ８６とを備えたガイドパイプ充填装置８０を用い、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を少なくとも長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入するため、充填距離が長い、つまり半割空洞Ｈの長手方向Ｘにおける距離が長い場合であっても、地山４００において略水平方向に形成された長い半割空洞Ｈを、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。
【００８６】
詳しくは、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置された注入袋９０と、半割空洞Ｈを形成する管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置したため、注入された充填材９１が注入袋９０を介して管内面４１ａを押圧する実際の圧力が圧力管理ホース８１によって伝達される。
【００８７】
よって、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入することにより、充填材９１を送り出す充填材注入管８３の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。したがって、圧力不足による充填材９１の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に半割空洞Ｈを充填することができる。
【００８８】
また、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成するとともに、ホース体８１ｂの発進立坑４２０ａ側に、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２を備えたことにより、より簡単な構造で、正確に圧力管理しながら、充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。詳しくは、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂで構成することにより、構造が簡単であるため、故障のおそれや配置する手間が少ない。したがって、正確に圧力管理しながら、充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。
【００８９】
なお、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成した圧力管理ホース８１を、略水平方向に長い半割空洞Ｈを配置するため、例えば、鉛直方向や傾斜方向の半割空洞Ｈに配置した場合に作用する水圧の影響が小さく、正確な圧力管理を行うことができる。
【００９０】
また、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、圧力管理ホース８１の水８１ａと、充填材９１とを置換する、つまり、圧力管理ホース８１を撤去した後の未充填空間Ｒを充填材９１で充填することにより、より確実に半割空洞Ｈを充填材９１で充填することができる。詳しくは、注入袋９０に充填材９１を注入しても、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１分の未充填空間Ｒが半割空洞Ｈに残ることとなる。この未充填空間Ｒを充填材９１で充填することにより、半割空洞Ｈ内部における充填材９１による充填率を向上させ、より確実に充填することができる。
【００９１】
なお、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１と管内面４１ａとの接触面積が、充填材９１が注入された注入袋９０と管内面４１ａとの接触面積より小さいため、充填材９１が注入されることによって注入袋９０を介して管内面４１ａに及ぼす圧力に比べて、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１分の空隙に注入された充填材９１が管内面４１ａに及ぼす圧力の方が小さいため、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に半割空洞Ｈを充填することができる。
【００９２】
また、２本の断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、断面円形ガイドパイプ４０のそれぞれを通るワイヤーソー１６３で、断面円形ガイドパイプ４０の対向部分とともに切断するとともに、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘに進行し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を挿入したのち、挿入したフランジ板１５２と断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、上述の充填工法により充填材９１で充填することにより、２本の円形断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、ワイヤーソー１６３で切断し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を効率よく挿入するとともに、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材９１で充填することができる。
【００９３】
さらにまた、上部にフランジ板１５２を有する閉断面形状の角型鋼製エレメント１５０を地山４００に挿入し、角型鋼製エレメント１５０の内部を掘削し、地下横断構造物３００を構築するために、角型鋼製エレメント１５０を進行方向Ｘに交差する方向に連結する、進行方向Ｘの連結継手１５１を備えるとともに、連結継手１５１を断面円形ガイドパイプ４０の内部に配置し、フランジ板１５２を、角型鋼製エレメント１５０挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、半割空洞Ｈに配置した注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、連結状態の連結継手１５１の内部にグラウト材を注入することにより、例えば、軌道２００直下において、角型鋼製エレメント１５０を挿入する際に、角型鋼製エレメント１５０挿入方向前端より前方に突出するフランジ板１５２を、ワイヤーソー１６３で切断された地盤にあらかじめ挿入できるため、角型鋼製エレメント１５０を挿入するための掘削等による地盤の応力解放による影響が直上の軌道２００に及ぶことなく、角型鋼製エレメント１５０を挿入することができる。また、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材９１で充填することができる。
【００９４】
また、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、連結状態の連結継手１５１の内部にグラウト材を注入するため、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた空間に、連結状態の連結継手１５１の内部に注入するグラウト材が漏出することなく、確実にグラウト注入することができる。したがって、角型鋼製エレメント１５０に作用する力を、進行方向Ｘに交差する方向に連結された角型鋼製エレメント１５０に対して、確実に連結継手１５１で伝達することができる。
【００９５】
なお、上述の実施形態においては、地山４００に挿入した断面円形ガイドパイプ４０をワイヤーソー１６３で地山４００とともに切断し、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築したが、地山４００に挿入した断面円形ガイドパイプ４０におけるワイヤーソー１６３で切断する切断予定箇所を、管切削治具１０１で切削してからワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断し、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築してもよい。
【００９６】
詳しくは、別の実施形態である刃口１６０の説明図である図１１に示すように、それぞれの回転プーリー１６３ａの前方には、管切削治具１０１の移動ローラ部１３０とほぼ同様の構成で構成した刃口用移動ローラ部１３０ａを固定し、そのさらに前方には、管切削治具１０１を配備する。
【００９７】
管切削治具１０１は、進行方向Ｘの後方に回転切削刃１１４を備えた切削カッタ１１２と、切削カッタ１１２の進行方向Ｘの前後に備えた移動ローラ部１３０と、進行方向Ｘの前方の移動ローラ部１３０に接続したけん引ワイヤ１３５とで構成している。
【００９８】
けん引ワイヤ１３５は、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘの前方（以下において到達側という）に配置されたけん引用ウィンチ（図示省略）に接続され、けん引用ウィンチの巻取りによって、切削カッタ１１２を到達側にけん引する。
【００９９】
切削カッタ１１２は、空気圧によって、回転切削刃１１４を回転するエアーラチェットで構成しているが、電気で回転駆動するベビーサンダーや、油圧モータで回転駆動する油圧サンダー等を用いてもよい。
【０１００】
管切削治具１０１における切削カッタ１１２の回転切削刃１１４は、ワイヤーソー１６３の切断予定箇所を切削し、切削スリットを形成するよう位置調整し、断面円形ガイドパイプ４０の肉厚部分の厚さのうち３割程度を残して切削する。
【０１０１】
また、断面円形ガイドパイプ４０において管切削治具１０１は、断面円形ガイドパイプ４０内に挿通され、前方に接続されたけん引ワイヤ１３５によって到達立坑４２０ｂにけん引されるが、回転プーリー１６３ａは、上述したように、１次けん引ワイヤによって到達立坑４２０ｂにけん引される刃口１６０に伴って到達立坑４２０ｂに向かって移動し、ワイヤーソー１６３による切断予定箇所を正確に回転切削刃１１４で切削し、切削スリットを形成することができる。
【０１０２】
このように構成した管切削治具１０１を用いた場合における刃口１６０によるエレメント挿入工法の施工順序は、上述の管切削治具１０１を用いない場合の施工方法に加え、２本の断面円形ガイドパイプ４０に対して管切削治具１０１及び、角型鋼製エレメント１５０に装着した刃口１６０をセットし、まず断面円形ガイドパイプ４０に挿通したけん引ワイヤ１３５を到達立坑４２０ｂ側からけん引し、管切削治具１０１を進行方向Ｘに移動させる。このとき、管切削治具１０１の回転切削刃１１４で、後方で断面円形ガイドパイプ４０を切削するワイヤーソー１６３の切削箇所の内周面を切削し、切削スリットを形成する。
【０１０３】
続いて、到達立坑４２０ｂ側から１次けん引ワイヤで刃口１６０をけん引し、回転切削刃１１４で切削した切削スリットを、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断しながら移動する。この後、上述の説明と同様に、角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【０１０４】
このように、２本の断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、断面円形ガイドパイプ４０のそれぞれを通るワイヤーソー１６３で、断面円形ガイドパイプ４０の対向部分とともに切断するとともに、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘに進行し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を挿入するために、ワイヤーソー１６３に、断面円形ガイドパイプ４０の内部において進行方向Ｘに走行する刃口用移動ローラ部１３０ａを備え、ワイヤーソー１６３の進行方向Ｘの前方に、断面円形ガイドパイプ４０の管内部を進行方向Ｘに移動する移動ローラ部１３０と、移動ローラ部１３０によって移動し、駆動部によって駆動する回転切削刃１１４を管内面に押し当てて、進行方向Ｘに管内面を切削する切削カッタ１１２とを備えた管切削治具１０１を配置し、管切削治具１０１で、ワイヤーソー１６３によって切断する断面円形ガイドパイプ４０の切断予定箇所を切削してからワイヤーソーで切断することにより、上述の管切削治具１０１を用いない場合の効果に加え、断面円形ガイドパイプ４０を切断する際にワイヤーソー１６３に作用する切断負荷を低減できる。したがって、精度良くワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断できるとともに、ワイヤーソー１６３の耐久性を向上することができる。
【０１０５】
また、断面円形ガイドパイプ４０を、地山４００とともにワイヤーソー１６３で切断してから、ワイヤーソー１６３の切断箇所に敷鉄板等の板材を挿入し、挿入した板材を支持しながら、板材の下方を掘削するとともに、地下横断構造物３００を構築してもよい。この場合においても、板材によって分断された断面円形ガイドパイプ４０の地山４００側の半割ガイドパイプ４１と、板材とで囲まれた空洞を、上述の充填工法及びガイドパイプ充填装置８０を用いることにより、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。なお、この場合においても、管切削治具１０１を併用してもよく、管切削治具１０１を併用した場合、精度良くワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断できるとともに、ワイヤーソー１６３の耐久性を向上することができる。
【０１０６】
さらには、地下横断構造物３００を構築せずとも、例えば、地山４００に形成された空洞を、上述の充填工法及びガイドパイプ充填装置８０を用いることにより、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。なお、このとき、充填材９１のスランプ値やフロー値等の流動性に応じ、注入された硬化前の充填材９１が流れ落ちない程度の傾斜角度であれば、水平でなくとも、正確に圧力管理しながら確実に充填することができる。
【０１０７】
また、充填材９１は、セメント系のグラウト材を用いたが、樹脂系のグラウト材を用いてもよい。また、ホース体８１ｂに水８１ａを封入して圧力管理ホース８１を構成したが、水８１ａに限定されず、圧力による体積変化が少なく、自身の内部応力伝達によって圧力伝達する水以外の液体やジェル状体であってもよく、さらには、温度による体積変化の少ない液体やジェル状体がより好ましい。また、圧力管理ホース８１の代わりに、半割ガイドパイプ４１の進行方向Ｘにおいて所定間隔を隔てて複数配置した圧力センサからの検出結果に基づいて充填材９１の注入圧力を管理してもよい。
【０１０８】
また、ステップｓ８における二次注入では、注入袋９０に注入した充填材９１が硬化後、圧力管理ホース８１を引き出し、二次注入用の充填材注入管８３で未充填空間Ｒを充填材９１で充填したが、圧力管理ホース８１を引き出さずとも、水８１ａのみをホース体８１ｂから抜き出し、ホース体８１ｂ内部に充填材９１を充填してもよい。さらには、注入袋９０に注入する充填材９１と、二次注入用の充填材９１とは同じグラウト材であっても、性状の異なるグラウト材であってもよい。
【０１０９】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の空洞は、半割空洞Ｈに対応し、
以下同様に、
長手方向は、長手方向Ｘ、挿入方向Ｘ、あるいは進行方向Ｘに対応し、
空洞壁は、管内面４１ａに対応し、
圧力伝達手段は、圧力管理ホース８１に対応し、
先端側は、到達立坑４２０ｂ側に対応し、
基端側は、発進立坑４２０ａ側に対応し、
流動体は、水８１ａに対応し、
封入ホースは、ホース体８１ｂに対応し、
圧力検出手段は、水圧計８２に対応し、
埋設管は、断面円形ガイドパイプ４０に対応し、
板材は、フランジ板１５２に対応し、
天板は、フランジ板１５２に対応し、
エレメントは、角型鋼製エレメント１５０に対応し、
継手手段は、連結継手１５１に対応し、
充填装置は、ガイドパイプ充填装置８０に対応し、
充填材注入手段は、グラウトポンプ８６に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
４０…断面円形ガイドパイプ
４１…半割ガイドパイプ
４１ａ…管内面
８０…ガイドパイプ充填装置
８１…圧力管理ホース
８１ａ…水
８１ｂ…ホース体
８２…水圧計
８６…グラウトポンプ
９０…注入袋
９１…充填材
１５０…角型鋼製エレメント
１５１…連結継手
１５２…フランジ板
１６３…ワイヤーソー
４００…地山
４２０ａ…発進立坑
４２０ｂ…到達立坑
Ｈ…半割空洞
Ｘ…長手方向・進行方向
【技術分野】
【０００１】
例えば、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に空洞が存在する場合、空洞をそのまま放置しておくと、周辺の地山が緩み、地表面が沈下するおそれがある。そのため、従来から、硬化型の充填材を空洞に充填する方法が多く提案されている。例えば、特許文献１で提案された充填方法は、地山を削孔した削孔内にロックボルトと袋体とを挿入し、袋体内に定着材を注入してロックボルトを定着させるとともに、空洞を充填する方法である。
【０００３】
このような充填方法において、上記特許文献１でも開示されているように、注入圧力による地表面の隆起等の影響を考慮し、充填装置における充填材の吐出圧力と充填量によって充填管理することが多い。
【０００４】
しかしながら、空洞の延長距離が長かったり、充填装置から充填箇所までの距離が遠いなどの充填距離が長い場合では、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が大きくなるため、充填箇所における注入圧力を正確に圧力管理して充填することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明は、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入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】
【０００７】
この発明は、地中において略水平方向に長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填工法であって、前記充填材の注入を許容する注入袋を、前記空洞の長手方向に沿って配置するとともに、前記注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置し、該圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入することを特徴とする。
【０００８】
上記略水平方向は、充填材のスランプ値やフロー値等の流動性に応じ、注入された硬化前の充填材が流れ落ちない程度の傾斜角度を含む概念とする。
上記硬化型の充填材は、いわゆる裏込材と呼ばれるグラウト材等とし、硬化前には注入可能な流動性を有するとともに、硬化後に所定の強度を有する、例えば、セメント系あるいは樹脂系のグラウト材とすることができる。
【０００９】
上記空洞は、地中に挿入されたガイドパイプ内部、地中を削孔した削孔内部、あるいは、地下水等によって洗い流されて地中に形成された空洞等とすることができる。
上述の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段は、圧力による体積変化が少なく、自身の内部応力伝達によって圧力伝達する液体やジェル状体等の流動体を封入した圧力伝達手段、又は、長手方向に複数配置した圧力センサからの検出結果を伝達する圧力伝達手段とすることができる。
【００１０】
この発明により、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填することができる。
詳しくは、空洞の長手方向に沿って配置された注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置したため、注入された充填材が注入袋を介して空洞壁を押圧する実際の圧力が圧力伝達手段によって伝達される。
【００１１】
よって、圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入することにより、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材を空洞に充填することができる。したがって、圧力不足による充填材の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【００１２】
この発明の態様として、前記圧力伝達手段を、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成し、該封入ホースの基端側に、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段を備えることができる。
【００１３】
上記流動体は、水等の液体や、空気等の気体、あるいはゲル状体とすることができるが、圧力による体積変化の少ない流動体が好ましく、さらには、温度による体積変化の少ない流動体がより好ましい。なお、水は、圧力や常温域における温度による体積変化が少なく、安価且つ安全であり、圧力伝達手段における流動体として適している。
【００１４】
上記可撓性を有する長尺状の封入ホースは、管理圧力以下の力で変形するとともに、内部の流動体が漏出しないように封入可能な素材で構成された、例えば、サニーホース等のホースとすることができる。
【００１５】
この発明により、より簡単な構造で、正確に圧力管理しながら、充填材を空洞に充填することができる。詳しくは、圧力伝達手段を、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成することにより、例えば、圧力センサを用いた圧力伝達手段に比べて構造が簡単であるため、故障のおそれや配置する手間が少ない。したがって、正確に圧力管理しながら、充填材を空洞に充填することができる。
【００１６】
なお、流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成した圧力伝達手段を、地中において略水平方向に長い空洞を配置するため、例えば、鉛直方向や傾斜方向の空洞に配置した場合に作用する水圧の影響が小さく、正確な圧力管理を行うことができる。
【００１７】
またこの発明の態様として、前記注入袋に注入した前記充填材の硬化後、前記流動体と前記充填材を置換することができる。
上述の流動体と充填材を置換するということは、流動体及び封入ホースを撤去した後の空隙への充填材の注入、又は封入ホース内部への充填材の注入とすることができる。なお、流体体と置換する充填材と、注入袋に注入する充填材とは同じ充填材であってもよく、また、所望の性状を有する異なる充填材であってもよい。
【００１８】
この発明により、より確実に空洞を充填材で充填することができる。詳しくは、注入袋に充填材を注入しても、封入ホース及び流動体で構成する圧力伝達手段分の空隙が空洞に残ることとなる。この空隙部分を充填材で充填することにより、空洞内部における充填材による充填率を向上させ、より確実に充填することができる。
【００１９】
なお、封入ホース及び流動体で構成する圧力伝達手段と空洞壁との接触面積が、充填材が注入された注入袋と空洞壁との接触面積より小さい場合、注入された充填材が注入袋を介して空洞壁に及ぼす圧力に比べて、圧力伝達手段分の空隙に注入された充填材が空洞壁に及ぼす圧力の方が小さいため、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【００２０】
またこの発明は、２本の埋設管の間の地山を、前記埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記埋設管の長手方向に進行し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入したのち、挿入した前記板材と前記埋設管とで囲まれた空間を、前記略水平方向に長い空洞として、上述の充填工法により前記充填材で充填することを特徴とする。
上記埋設管は、円形、楕円形、略矩形等様々な断面形状の管を含むとともに、ワイヤーソーで切断可能な素材で構成された管とすることができる。
【００２１】
この発明により、２本の前記円形埋設管の間の地山を、ワイヤーソーで切断し、ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を効率よく挿入するとともに、挿入した前記板材と埋設管とで囲まれた空間を、上述の充填工法により、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材で充填することができる。
【００２２】
さらにまた、この発明は、上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であって、前記エレメントを前記長手方向に交差する方向に連結する、前記長手方向の継手手段を備えるとともに、該継手手段を連結可能に前記埋設管内部に配置し、前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、前記天板を、上述の板材挿入工法における前記板材とし、前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入することを特徴とする。
【００２３】
上記閉断面形状のエレメントは、矩形断面、台形断面などの様々な断面形状を含むものとする。
上記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成の天板は、エレメントの挿入方向前端のみならず、エレメントの挿入方向前側に装着した刃口の挿入方向前端を含むものとする。
【００２４】
この発明により、例えば、線路直下において、エレメントを挿入する際に、エレメント挿入方向前端より前方に突出する天板を、ワイヤーソーで切断された地山の切断箇所にあらかじめ挿入できるため、エレメント挿入のための掘削等による地山の応力解放による影響が直上の線路等の上部構造に及ぶことなく、エレメントを挿入することができる。また、挿入した前記天板と地山側に残る埋設管とで囲まれた空間を、上述の充填工法により、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材で充填することができる。
【００２５】
また、前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入するため、挿入した前記天板と地山側に残る埋設管とで囲まれた空間に、連結状態の前記継手手段の内部に注入するグラウト材が漏出することなく、確実にグラウト注入することができる。したがって、前記エレメントに作用する力を、前記長手方向に交差する方向に連結されたエレメントに対して、確実に継手手段で伝達することができる。
【００２６】
さらにまたこの発明は、地中における略水平方向に長い空洞に、硬化型の充填材を充填する充填装置であって、前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースと、該封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段によって検出された圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する充填材注入手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
この発明により、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填することができる。
詳しくは、前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースとを備えたことにより、注入袋を介して注入された充填材が空洞壁を押圧する実際の圧力が圧力伝達手段によって伝達される。
【００２８】
よって、封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を充填材注入手段で注入することにより、充填材を送り出す送出管の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材を空洞に充填することができる。したがって、圧力不足による充填材の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に空洞を充填することができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、充填距離が長い場合であっても、地中において略水平方向に形成された長い空洞を、正確に圧力管理して硬化型の充填材で充填する充填装置及び充填工法、並びに当該充填工法を用いた板材挿入工法、及びエレメント挿入工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】軌道下に構築する地下横断構造物の概略斜視図。
【図２】同状態の概略正面図。
【図３】同状態の概略縦断面図。
【図４】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図５】ガイドパイプ充填工法のフローチャート。
【図６】ガイドパイプ充填装置の概略構成図。
【図７】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図８】断面円形ガイドパイプについての説明図。
【図９】刃口についての概略説明図。
【図１０】軌道下に地下横断構造物を構築する前の概略正面図。
【図１１】別の実施形態の刃口についての概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
この発明は、図４（ｂ）に示すように、地山４００において略水平方向に長い半割空洞Ｈを、硬化型の充填材９１で充填する充填工法であって、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割空洞Ｈの長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、半割空洞Ｈを形成する管内面４１ａとの間において、半割空洞Ｈの長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入する工法である。さらに、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成し、ホース体８１ｂの発進立坑４２０ａ側に、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２を備え、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、圧力管理ホース８１分の未充填空間Ｒを充填材９１で充填する工法であり、ガイドパイプ充填装置８０を用いて行われる。
【００３２】
以下において、このような充填工法を用いるとともに、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築するエレメント挿入工法について、図１乃至図１０とともに説明することで、上述の充填工法について併せて詳細に説明する。
【００３３】
図１は軌道２００の下方に構築する地下横断構造物３００についての概略斜視図を示し、図２は同状態の概略正面図を示し、図３は同状態の概略縦断面図を示している。なお、図３は、複線の軌道２００の中間部分、つまり挿入方向Ｘの中間部分を省略して図示している。なお、本明細書において、上述の角型鋼製エレメント１５０や断面円形ガイドパイプ４０の長手方向Ｘ、並びに角型鋼製エレメント１５０の挿入方向Ｘは同じ方向であるため、同じ符号Ｘで示している。
【００３４】
図４は、充填材９１を充填する断面円形ガイドパイプ４０についての説明図を示し、詳しくは、図４（ａ）は充填材９１を充填する前の断面円形ガイドパイプ４０の拡大正面図を示し、図４（ｂ）は充填材９１の充填完了後の断面円形ガイドパイプ４０の拡大正面図を示している。
【００３５】
図５はガイドパイプ充填工法のフローチャートを示し、図６はガイドパイプ充填装置８０の概略構成図を示している。詳しくは、図６（ａ）は、注入袋９０の概略平面図を示し、図６（ｂ）は注入袋９０を用いたガイドパイプ充填装置８０の構成図を示している。
【００３６】
さらに、図７及び図８は断面円形ガイドパイプ４０についての説明図を示している。詳しくは、図７（ａ）は注入袋９０、圧力管理ホース８１及び充填材注入管８３を配置した状態の拡大正面図を示し、図７（ｂ）は注入袋９０の内部に充填材９１を注入した状態の拡大正面図を示している。また、図８（ａ）は、連結継手１５１の内部に充填材９１を注入した状態の拡大正面図を示し、図８（ｂ）は充填材９１を撤去したあとの未充填空間Ｒに充填材注入管８３を配置した状態の拡大正面図を示している。
【００３７】
また、図９は刃口１６０についての説明図を示している。なお、図９（ａ）は刃口１６０の側方からの縦断面図を示し、図９（ｂ）は刃口１６０の平面方向の縦断面図を示している。
さらに、図１０はエレメント挿入工法において地山４００に断面円形ガイドパイプ４０を挿入した状態の概略正面図を示している。
【００３８】
角型鋼製エレメント１５０を挿入して、下方に地下横断構造物３００を構築する軌道２００は、図１乃至図３に示すように、地山４００の上部に、路床４０１ａと路盤４０１ｂとを盛土して盛土部４０１を構成し、盛土部４０１の上にバラスト４０２を締め固め、枕木２０２を長手方向に等間隔で載置し、枕木２０２の上に軌条２０１を固定して構成している。
【００３９】
軌道２００を横断する方向（図３において左右方向）に構築する地下横断構造物３００は、上床部３００ａが所定の土被りとなる位置で、地山４００に構築される矩形断面のボックスである。なお、図１乃至図３において、連結した角型鋼製エレメント１５０がむき出したままの地下横断構造物３００を図示しているが、地下横断構造物３００の用途に応じて、地下横断構造物３００の内部空間３００ｂや端部に舗装やコンクリートを構築して地下横断構造物３００を完成させる。
【００４０】
このように、地下横断構造物３００は、軌道２００の横断方向両側に予め建て込んだ土留め壁（図示省略）を用いて掘り下げて構築した立坑４２０（発進立坑４２０ａ，到達立坑４２０ｂ）間の軌道２００下の地山４００を貫通する構造物である。
【００４１】
そして、地下横断構造物３００は、図１及び図３に示すように、正面視横長四角形状に配置した角型鋼製エレメント１５０を連結し、その内部を掘削して構築している。
【００４２】
角型鋼製エレメント１５０は、図２に示すように、略四角形型に形成され、後述する連結継手１５１で連結方向Ｚ１に連結可能に構成するとともに、所定の長さに形成している。そして、所定の長さに形成した角型鋼製エレメント１５０を複数、長手方向（挿入方向）Ｘにおいて、接続部材（図示省略）で接続して、地下横断構造物３００の長さを確保する構成である。
【００４３】
なお、連結方向Ｚ１は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致する。したがって、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２は、地下横断構造物３００の上床部３００ａ及び下床部を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の高さ方向と一致し、地下横断構造物３００の側壁を構成する角型鋼製エレメント１５０の場合、地下横断構造物３００の幅方向と一致する。
【００４４】
詳しくは、図２に示すように、連結方向Ｚ１に対して直交する交差方向Ｚ２に所定の間隔を隔てて配置する２枚のフランジ板１５２と、フランジ板１５２における連結方向Ｚ１の両側で交差方向Ｚ２に向いたウェブ板１５３とで断面四角形に構成している。
【００４５】
フランジ板１５２の両端には、図４に示すように、略Ｃ型断面の連結継手１５１を備えている。詳しくは、フランジ板１５２の連結方向Ｚ１の基端側に配置した基端側連結継手１５１ａは、フランジ板１５２より交差方向Ｚ２の外側に突出態様で略逆Ｃ型に形成されている。これに対し、フランジ板１５２の連結方向Ｚ１の先端側に配置した先端側連結継手１５１ｂは、フランジ板１５２より交差方向Ｚ２の内側に突出態様で略Ｃ型に形成されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント１５０同士は、既に挿入された挿入済みの角型鋼製エレメント１５０の先端側連結継手１５１ｂと、後で挿入する角型鋼製エレメント１５０の基端側連結継手１５１ａとを嵌合させて連結している。
【００４６】
また、ウェブ板１５３は、フランジ板１５２の先端側及び基端側において、連結継手１５１より連結方向Ｚ１の適宜の間隔を隔てて配置されている。したがって、隣接する角型鋼製エレメント１５０同士の間には、挿入済みの角型鋼製エレメント１５０のウェブ板１５３と、後で挿入する角型鋼製エレメント１５０のウェブ板１５３と、フランジ板１５２の連結継手１５１によって囲まれた連結空間１５６を構成している。
【００４７】
このように構成した角型鋼製エレメント１５０は、仮設構造物ではなく、地下横断構造物３００の本体の構造部材として本設利用される。したがって、フランジ板１５２の交差方向Ｚ２の間隔、つまりウェブ板１５３の交差方向Ｚ２の長さは、内部空間１５５及び連結空間１５６に充填するコンクリートとともに、地下横断構造物３００の上床部、下床部あるいは側壁として、作用する荷重に耐える間隔で構成されている。また、角型鋼製エレメント１５０の幅、つまりフランジ板１５２の連結方向Ｚ１の長さは、構築する地下横断構造物３００の高さや幅寸法に応じて割り付けて決定する。
【００４８】
なお、上述の角型鋼製エレメント１５０の説明では、地下横断構造物３００を構成する一般部の角型鋼製エレメント１５０について説明したが、図３に示すように、最初に地山４００に挿入する基準エレメント１５０ａ、地下横断構造物３００の隅角部を構成する隅角部エレメント１５０ｂ、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント１５０ｃは、以下に説明するように、上述の一般部の角型鋼製エレメント１５０とわずかに構成が異なる。
【００４９】
最初に、地山４００に挿入する基準エレメント１５０ａは、基準エレメント１５０ａを基準として左右両側に角型鋼製エレメント１５０を連結するため、フランジ板１５２の両端に先端側連結継手１５１ｂを備えるとともに、ウェブ板１５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。逆に、最後に挿入し、環状に閉合する調整エレメント１５０ｃは、左右両側に挿入されている挿入済みの角型鋼製エレメント１５０の間でそれぞれと連結するため、フランジ板１５２の両側に基端側連結継手１５１ａを備えるとともに、ウェブ板１５３が連結方向Ｚ１の両側に配置される（図示省略）。
【００５０】
隅角部エレメント１５０ｂは、連結方向が基端側連結継手１５１ａのある基端側に対して直交するため、先端側連結継手１５１ｂが、交差方向Ｚ２であるウェブ板１５３の延長上に配置される。
【００５１】
なお、上述の説明では、一般部の角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ、隅角部エレメント１５０ｂ及び調整エレメント１５０ｃで断面横長四角形状の地下横断構造物３００を構築することについて説明しているが、基準エレメント１５０ａと隅角部エレメント１５０ｂとで横一文字状配置、または縦一列配置、あるいは角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ、及び隅角部エレメント１５０ｂでＴ字状配置、門型配置またはＬ型配置にして地下横断構造物３００を構築してもよい。さらには、台形断面や帯状円弧型の角型鋼製エレメント１５０、基準エレメント１５０ａ及び調整エレメント１５０ｃを用いて、円形断面や円弧状断面の地下横断構造物３００を構築してもよい。
【００５２】
このような構成の角型鋼製エレメント１５０（以下において、角型鋼製エレメント１５０には、矛盾がない限り基準エレメント１５０ａ、隅角部エレメント１５０ｂ及び調整エレメント１５０ｃを含むものとする）は、図９に示すような刃口１６０を、角型鋼製エレメント１５０の長手方向Ｘの先端に装着し、刃口１６０の内部で掘削作業員が掘削する人力掘削によって、刃口１６０の前方の地山４００を掘削しながら、到達立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引して地山４００に挿入する。
【００５３】
刃口１６０は、角型鋼製エレメント１５０と略同じ正面形状を有する刃口本体部１６１と、刃口本体部１６１の上面が前方（図９において左方向）に突出する板状の刃先板１６２と、刃先板１６２の前方において刃先板１６２に対して平行に循環するワイヤーソー１６３を駆動するワイヤーソー装置１６４とで構成する。
【００５４】
そして、ワイヤーソー装置１６４は刃口本体部１６１の内部に配置され、刃先板１６２の幅方向外側の少し前方には、ワイヤーソー装置１６４で回転駆動するワイヤーソー１６３の方向を変換する回転プーリー１６３ａを備えている。
【００５５】
なお、刃口１６０の構成や角型鋼製エレメント１５０との接続方法、並びにワイヤーソー１６３及びワイヤーソー装置１６４についての詳しい構成は、出願人らによって出願された発明（特開２０１０―１７４５４２号公報）に開示されているため、詳細な説明を省略する。
【００５６】
このように刃口１６０を、到達立坑４２０ｂから１次けん引ワイヤー（図示省略）でけん引すると、ワイヤーソー１６３で刃先板１６２の前方の地山４００を切断し、ワイヤーソー１６３によって切断された地山の切断跡に刃先板１６２を挿入することができる。
【００５７】
なお、刃口１６０における回転プーリー１６３ａは、図９に示すように、あらかじめ地山４００に挿入方向Ｘに挿通されたガイドパイプとして機能する断面円形ガイドパイプ４０の内部に配置されている。詳しくは、図９に示すように、刃口１６０の刃先板１６２の挿入を許容する切断跡を形成するためのワイヤーソー１６３の方向を変換する回転プーリー１６３ａは、上述したように、刃口１６０の刃先板１６２の幅方向外側かつ少し前方に配置され、回転プーリー１６３ａと地山４００との接触を防止するための左右の断面円形ガイドパイプ４０内に配置される。
【００５８】
このように構成した刃口１６０によるエレメント挿入工法の施工順序について以下で説明する。
まず、図１０に示すように、地下横断構造物３００を構築する構築予定断面３００’における上床部３００ａ’の回転プーリー１６３ａの通過部分に断面円形ガイドパイプ４０をあらかじめ挿通する。
【００５９】
なお、図１０には、上床部３００ａ’における全数の断面円形ガイドパイプ４０を挿通しているが、最初に基準エレメント１５０ａの両側２本の断面円形ガイドパイプ４０を挿通し、基準エレメント１５０ａを挿入完了してから順次断面円形ガイドパイプ４０を挿通する順序でもよく、また、角型鋼製エレメント１５０の挿入施工とともに、次やその次に挿入する角型鋼製エレメント１５０用の断面円形ガイドパイプ４０を挿通してもよい。
【００６０】
次に、２本の断面円形ガイドパイプ４０に対して角型鋼製エレメント１５０に装着した刃口１６０をセットし、到達立坑４２０ｂ側から１次けん引ワイヤで刃口１６０をけん引し、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断しながら移動し、ワイヤーソー１６３で切断した地山４００及び断面円形ガイドパイプ４０の切断箇所に刃先板１６２を挿入するとともに、刃口１６０の内部から地山４００を掘削しながら角型鋼製エレメント１５０を挿入する。角型鋼製エレメント１５０の先端が到達立坑４２０ｂに到達するまでこれを繰り返し、角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【００６１】
また、断面円形ガイドパイプ４０内部において、既に挿入した角型鋼製エレメント１５０の基端側連結継手１５１ａに連結継手１５１を嵌合させながら、次の角型鋼製エレメント１５０を上述の施工手順で施工し、地下横断構造物３００を構築する角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【００６２】
角型鋼製エレメント１５０の挿入が完了すると、図４（ａ）に示すように、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所に刃先板１６２及びフランジ板１５２を挿入することで、連結継手１５１の上方に地山４００側に切断された半割の断面円形ガイドパイプ４０（以下において、半割ガイドパイプ４１という）が、長手方向Ｘにおいて角型鋼製エレメント１５０の延長に亘って残ることとなる。
【００６３】
連結継手１５１の上方における半割ガイドパイプ４１の内部は空洞（以下において、半割空洞Ｈとする）であり、半割ガイドパイプ４１の下端は、フランジ板１５２の上面に載置されているだけである。そのため、地山４００からの上載荷重が半割ガイドパイプ４１に作用することによって、半割空洞Ｈがつぶれるように半割ガイドパイプ４１が変形するとともに、半割ガイドパイプ４１の変形に伴って、半割ガイドパイプ４１の周辺の地山４００が緩み、強いては地山４００の地表面及び軌道２００が沈下するおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施例におけるエレメント挿入工法では、後述するガイドパイプ充填装置８０を用いて半割ガイドパイプ４１の内部の半割空洞Ｈを充填材９１で充填する充填工法を実施する。
【００６５】
ガイドパイプ充填装置８０は、図６（ｂ）に示すように、内部に充填材９１の注入を許容する注入袋９０、圧力管理ホース８１、圧力管理ホース８１の水圧を検出する水圧計８２、注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための充填材注入管８３、充填材９１の吐出圧力を検出する圧力計８４、充填材９１の注入量を検出する流量計８５、及び充填材９１を圧送するグラウトポンプ８６で構成している。
【００６６】
注入袋９０は、図６（ａ）に示すように、断面円形ガイドパイプ４０の延長に応じた長さを有する帯状の袋体であり、注入された充填材９１が漏出しない高密度基布で構成している。また、長手方向の両端部には、それぞれ適宜の長さで突出するとともに、内部と連通する端部開口部９０ａを備えている。なお、注入袋９０は、半割ガイドパイプ４１の内部の半割空洞Ｈの断面よりひとまわり大きな断面の袋状に形成している。
【００６７】
充填材９１は、いわゆる裏込材と呼ばれるグラウト材であり、硬化前には注入可能な流動性を有するとともに、硬化後に所定の強度を有するセメント系のグラウト材である。
【００６８】
圧力管理ホース８１は、注入袋９０と同程度の長さを有するとともに、内部に水８１ａを封入するホース体８１ｂと水８１ａとで構成している。ホース体８１ｂは、後述する注入袋９０への充填材９１の注入管理圧力より低い圧力で変形可能な素材で構成している。なお、半割ガイドパイプ４１から地山４００の地表面までの土被りに応じて注入管理圧力を０．００７５ＭＰａに設定する本実施例においては、ホース体８１ｂとして、サニーホース２Ｂを用いている。
【００６９】
そして、圧力管理ホース８１の基端側（図６（ｂ）において左側）に接続した水圧計８２により、注入管理圧力０．００７５ＭＰａより低い０．００６〜０．００７ＭＰａとなるように水８１ａを封入している。なお、圧力管理ホース８１には、図示省略する圧力逃がし用バルブを接続しているため、注入管理圧力以上の圧力が圧力管理ホース８１に作用すると、水８１ａが排出されるように構成している。
【００７０】
圧力管理ホース８１は、半割ガイドパイプ４１の長手方向全長に亘って、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に配置され、充填材９１から注入袋９０を介して管内面４１ａに作用する圧力を基端側に伝達し、圧力管理ホース８１に接続された水圧計８２で検出できる構成である。
【００７１】
注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための充填材注入管８３、充填材注入管８３の吐出圧力を検出する圧力計８４、充填材９１の注入量を検出する流量計８５、及び充填材９１を圧送するグラウトポンプ８６はこの順で接続され、グラウトポンプ８６で圧送された充填材９１は、流量計８５でその注入量を検出されながら、充填材注入管８３の先端から注入される。なお、充填材注入管８３は、所定の長さの注入管を複数本連結して、注入袋９０に応じた長さに形成している。
【００７２】
このように構成したガイドパイプ充填装置８０を用いた充填材９１の充填工法の施工順序について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、半割ガイドパイプ４１の半割空洞Ｈに充填材９１を充填するために、半割ガイドパイプ４１の内部に堆積した土砂等や連結継手１５１をハイウォッシャー等で清掃する（ステップｓ１）。なお、このとき、角型鋼製エレメント１５０の内部より、連結継手１５１の連結部分における内部側の境界部分を止水コーティングする。
【００７３】
半割ガイドパイプ４１の内部の清掃が完了後、半割ガイドパイプ４１の内側の半割空洞Ｈに注入袋９０や圧力管理ホース８１を挿入する（ステップｓ２）。詳しくは、発進立坑４２０ａ（図３）に、圧力管理ホース８１と注入袋９０とを準備し、発進立坑４２０ａから到達立坑４２０ｂ（図３）に向かって半割空洞Ｈに引き込む。このとき、サニーホース６Ｂで構成し、注入袋９０を防護するための敷物（図示省略）上に、注入袋９０と圧力管理ホース８１とをこの順で載置し、敷物ごと注入袋９０と圧力管理ホース８１を半割ガイドパイプ４１の内部に引き込んで設置してから、防護用の敷物を撤去する。さらに、先端が到達立坑４２０ｂに到達するまで注入袋９０の内部に充填材注入管８３を差し込むとともに、圧力管理ホース８１が注入袋９０の幅方向中央となるように位置調整する。
【００７４】
続いて、充填材注入管８３で注入袋９０の内部に充填材９１を注入するための一次注入準備を行う（ステップｓ３）。この一次注入準備では、まず、圧力管理ホース８１の内部に、所定圧力となるように水圧計８２で調整しながら水８１ａを封入することにより、図７（ａ）に示すように、半割空洞Ｈにおいて、内部に充填材注入管８３が挿入された注入袋９０の上部に圧力管理ホース８１が配置された状態となる。
【００７５】
さらに、計量・混練した充填材９１をグラウトポンプ８６に投入するとともに、充填材注入管８３の先端を、到達立坑４２０ｂ側の注入袋９０の端部開口部９０ａより露出させ、充填材注入管８３から充填材９１を吐出させて、充填材９１の状態を確認する。さらには、流量計８５で充填材９１の吐出量を所定の注入速度となるように調整する。調整完了後、充填材注入管８３を発進立坑４２０ａ側にわずかに引き抜くとともに、到達立坑４２０ｂ側の端部開口部９０ａを縛って塞ぎ注入可能な状態とする。さらには、充填材９１が注入された注入袋９０が、到達立坑４２０ｂ側の半割ガイドパイプ４１から出ないように、半割ガイドパイプ４１の到達立坑４２０ｂ側の端部を図示省略する妻部抑え板で抑える。
【００７６】
このような一次注入準備完了後、調整した所定の注入速度及び注入管理圧力以下で充填材９１を注入袋９０に注入する（ステップｓ４）。
詳しくは、グラウトポンプ８６を稼働させて、充填材注入管８３から充填材９１を注入し、注入された充填材９１によって注入袋９０が膨らみ、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に挟まれた圧力管理ホース８１の圧力が注入管理圧力を超えるとグラウトポンプ８６を停止し（図７（ｂ）参照）、充填材注入管８３を所定長さ引き抜き、充填材９１の注入を再開する。
【００７７】
所定の注入管理圧力までの充填材９１の注入と、注入停止後の充填材注入管８３の引き抜きとを繰り返し、充填材注入管８３を連結して構成している注入管の長さ分引き抜くと、１本の注入管を取り外す。
【００７８】
このようにして、充填材９１の注入と、注入停止後の充填材注入管８３の引き抜きとを、注入袋９０の全延長分繰り返し、充填材注入管８３を注入袋９０の発進立坑４２０ａ側の端部開口部９０ａから引き抜き、端部開口部９０ａを縛って一次注入を完了する。これにより、図７（ｂ）に示すように、半割空洞Ｈの大部分を注入袋９０に注入した充填材９１で充填することができる。
【００７９】
そして、注入袋９０の内部に注入された充填材９１が硬化するまで養生し（ステップｓ５）、嵌合している連結継手１５１の内部にグラウト材を注入する（ステップｓ６）。なお、ステップｓ１において、角型鋼製エレメント１５０の内部より、連結継手１５１の連結部分における内部側の境界部分を止水コーティングするとともに、連結継手１５１の連結部分における半割ガイドパイプ４１側の境界部分は、充填材９１が注入された注入袋９０で塞がれているため、嵌合している連結継手１５１の内部に注入するグラウト材が漏出することを防止し、確実にグラウト注入することができる（図８（ａ）参照）。
【００８０】
ステップｓ６において連結継手１５１の内部に注入したグラウト材が硬化後、圧力管理ホース８１によって、注入袋９０と半割ガイドパイプ４１の管内面４１ａとの間に形成された未充填空間Ｒを充填するための二次注入の準備を行う（ステップｓ７）。この二次注入準備では、圧力管理ホース８１の内部の水８１ａを抜くとともに、ホース体８１ｂを到達立坑４２０ｂ側に引出し、注入袋９０と管内面４１ａとの間に形成された未充填空間Ｒに二次注入用の充填材注入管８３を、先端側が到達立坑４２０ｂ側となるように差し込む（図８（ｂ）参照）。さらに、未充填空間Ｒの到達立坑４２０ｂ側の妻部を塞ぐとともに、充填確認用のバルブを妻部にセットする。
【００８１】
そして、未充填空間Ｒを充填材９１で充填する二次注入（ステップｓ８）では、充填確認用のバルブで充填確認しながら、充填材９１を定量管理で注入しながら充填材注入管８３を引き抜き、未充填空間Ｒを充填材９１で充填する。
【００８２】
なお、注入袋９０と管内面４１ａとの接触面積に比べて、未充填空間Ｒにおいて露出する管内面４１ａの面積は小さいため、未充填空間Ｒに注入する充填材９１が半割ガイドパイプ４１に及ぼす圧力は小さくなる。したがって、未充填空間Ｒに注入する充填材９１は定量管理に基づいて注入しても、半割ガイドパイプ４１が未充填空間Ｒを充填する充填材９１によって押し上げられ、地山４００に地表面が隆起するようなおそれはない。
【００８３】
このようにして、未充填空間Ｒに定量の充填材９１を注入し、ステップｓ８における二次注入が完了すると、未充填空間Ｒの発進立坑４２０ａ側の妻部を塞ぎ、未充填空間Ｒに充填された充填材９１が硬化するまで養生し（ステップｓ９）、所定強度まで硬化すると、図４（ｂ）に示すように、半割ガイドパイプ４１とフランジ板１５２とで囲まれた空間である半割空洞Ｈの充填材９１による充填は完了する。
【００８４】
このような充填工法が完了した後、角型鋼製エレメント１５０の内部空間１５５及び連結空間１５６にコンクリートを充填し、角型鋼製エレメント１５０で囲った内部空間３００ｂを掘削し、地下横断構造物３００を完成させる。
【００８５】
このように、上述の充填工法では、地山４００において略水平方向に長い半割ガイドパイプ４１とフランジ板１５２とで囲まれた半割空洞Ｈを、硬化型の充填材９１で充填するために、充填材９１の注入を許容する注入袋９０と、圧力管理ホース８１と、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２と、グラウトポンプ８６とを備えたガイドパイプ充填装置８０を用い、充填材９１の注入を許容する注入袋９０を、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置するとともに、注入袋９０と、管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を少なくとも長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置し、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入するため、充填距離が長い、つまり半割空洞Ｈの長手方向Ｘにおける距離が長い場合であっても、地山４００において略水平方向に形成された長い半割空洞Ｈを、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。
【００８６】
詳しくは、半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って配置された注入袋９０と、半割空洞Ｈを形成する管内面４１ａとの間において半割ガイドパイプ４１の長手方向Ｘに沿って、注入袋９０及び管内面４１ａの間の圧力を長手方向Ｘに伝達する圧力管理ホース８１を配置したため、注入された充填材９１が注入袋９０を介して管内面４１ａを押圧する実際の圧力が圧力管理ホース８１によって伝達される。
【００８７】
よって、圧力管理ホース８１による圧力によって圧力管理しながら、注入袋９０の到達立坑４２０ｂ側から発進立坑４２０ａ側に向かって順次、充填材９１を注入することにより、充填材９１を送り出す充填材注入管８３の管内抵抗による圧力損失が影響する充填距離を問わず、正確な圧力管理に基づいて充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。したがって、圧力不足による充填材９１の未充填や、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に半割空洞Ｈを充填することができる。
【００８８】
また、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成するとともに、ホース体８１ｂの発進立坑４２０ａ側に、水８１ａの圧力を検出する水圧計８２を備えたことにより、より簡単な構造で、正確に圧力管理しながら、充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。詳しくは、圧力管理ホース８１を、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂで構成することにより、構造が簡単であるため、故障のおそれや配置する手間が少ない。したがって、正確に圧力管理しながら、充填材９１を半割空洞Ｈに充填することができる。
【００８９】
なお、水８１ａと、水８１ａの封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状のホース体８１ｂとで構成した圧力管理ホース８１を、略水平方向に長い半割空洞Ｈを配置するため、例えば、鉛直方向や傾斜方向の半割空洞Ｈに配置した場合に作用する水圧の影響が小さく、正確な圧力管理を行うことができる。
【００９０】
また、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、圧力管理ホース８１の水８１ａと、充填材９１とを置換する、つまり、圧力管理ホース８１を撤去した後の未充填空間Ｒを充填材９１で充填することにより、より確実に半割空洞Ｈを充填材９１で充填することができる。詳しくは、注入袋９０に充填材９１を注入しても、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１分の未充填空間Ｒが半割空洞Ｈに残ることとなる。この未充填空間Ｒを充填材９１で充填することにより、半割空洞Ｈ内部における充填材９１による充填率を向上させ、より確実に充填することができる。
【００９１】
なお、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１と管内面４１ａとの接触面積が、充填材９１が注入された注入袋９０と管内面４１ａとの接触面積より小さいため、充填材９１が注入されることによって注入袋９０を介して管内面４１ａに及ぼす圧力に比べて、ホース体８１ｂ及び水８１ａで構成する圧力管理ホース８１分の空隙に注入された充填材９１が管内面４１ａに及ぼす圧力の方が小さいため、圧力過多による地表面の隆起等のおそれがなく、安全に半割空洞Ｈを充填することができる。
【００９２】
また、２本の断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、断面円形ガイドパイプ４０のそれぞれを通るワイヤーソー１６３で、断面円形ガイドパイプ４０の対向部分とともに切断するとともに、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘに進行し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を挿入したのち、挿入したフランジ板１５２と断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、上述の充填工法により充填材９１で充填することにより、２本の円形断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、ワイヤーソー１６３で切断し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を効率よく挿入するとともに、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材９１で充填することができる。
【００９３】
さらにまた、上部にフランジ板１５２を有する閉断面形状の角型鋼製エレメント１５０を地山４００に挿入し、角型鋼製エレメント１５０の内部を掘削し、地下横断構造物３００を構築するために、角型鋼製エレメント１５０を進行方向Ｘに交差する方向に連結する、進行方向Ｘの連結継手１５１を備えるとともに、連結継手１５１を断面円形ガイドパイプ４０の内部に配置し、フランジ板１５２を、角型鋼製エレメント１５０挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、半割空洞Ｈに配置した注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、連結状態の連結継手１５１の内部にグラウト材を注入することにより、例えば、軌道２００直下において、角型鋼製エレメント１５０を挿入する際に、角型鋼製エレメント１５０挿入方向前端より前方に突出するフランジ板１５２を、ワイヤーソー１６３で切断された地盤にあらかじめ挿入できるため、角型鋼製エレメント１５０を挿入するための掘削等による地盤の応力解放による影響が直上の軌道２００に及ぶことなく、角型鋼製エレメント１５０を挿入することができる。また、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた半割空洞Ｈを、充填距離の影響を受けずに、安全に充填材９１で充填することができる。
【００９４】
また、注入袋９０に注入した充填材９１の硬化後、連結状態の連結継手１５１の内部にグラウト材を注入するため、挿入したフランジ板１５２と地山４００側に残る断面円形ガイドパイプ４０とで囲まれた空間に、連結状態の連結継手１５１の内部に注入するグラウト材が漏出することなく、確実にグラウト注入することができる。したがって、角型鋼製エレメント１５０に作用する力を、進行方向Ｘに交差する方向に連結された角型鋼製エレメント１５０に対して、確実に連結継手１５１で伝達することができる。
【００９５】
なお、上述の実施形態においては、地山４００に挿入した断面円形ガイドパイプ４０をワイヤーソー１６３で地山４００とともに切断し、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築したが、地山４００に挿入した断面円形ガイドパイプ４０におけるワイヤーソー１６３で切断する切断予定箇所を、管切削治具１０１で切削してからワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断し、軌道２００の下方に角型鋼製エレメント１５０を挿入して地下横断構造物３００を構築してもよい。
【００９６】
詳しくは、別の実施形態である刃口１６０の説明図である図１１に示すように、それぞれの回転プーリー１６３ａの前方には、管切削治具１０１の移動ローラ部１３０とほぼ同様の構成で構成した刃口用移動ローラ部１３０ａを固定し、そのさらに前方には、管切削治具１０１を配備する。
【００９７】
管切削治具１０１は、進行方向Ｘの後方に回転切削刃１１４を備えた切削カッタ１１２と、切削カッタ１１２の進行方向Ｘの前後に備えた移動ローラ部１３０と、進行方向Ｘの前方の移動ローラ部１３０に接続したけん引ワイヤ１３５とで構成している。
【００９８】
けん引ワイヤ１３５は、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘの前方（以下において到達側という）に配置されたけん引用ウィンチ（図示省略）に接続され、けん引用ウィンチの巻取りによって、切削カッタ１１２を到達側にけん引する。
【００９９】
切削カッタ１１２は、空気圧によって、回転切削刃１１４を回転するエアーラチェットで構成しているが、電気で回転駆動するベビーサンダーや、油圧モータで回転駆動する油圧サンダー等を用いてもよい。
【０１００】
管切削治具１０１における切削カッタ１１２の回転切削刃１１４は、ワイヤーソー１６３の切断予定箇所を切削し、切削スリットを形成するよう位置調整し、断面円形ガイドパイプ４０の肉厚部分の厚さのうち３割程度を残して切削する。
【０１０１】
また、断面円形ガイドパイプ４０において管切削治具１０１は、断面円形ガイドパイプ４０内に挿通され、前方に接続されたけん引ワイヤ１３５によって到達立坑４２０ｂにけん引されるが、回転プーリー１６３ａは、上述したように、１次けん引ワイヤによって到達立坑４２０ｂにけん引される刃口１６０に伴って到達立坑４２０ｂに向かって移動し、ワイヤーソー１６３による切断予定箇所を正確に回転切削刃１１４で切削し、切削スリットを形成することができる。
【０１０２】
このように構成した管切削治具１０１を用いた場合における刃口１６０によるエレメント挿入工法の施工順序は、上述の管切削治具１０１を用いない場合の施工方法に加え、２本の断面円形ガイドパイプ４０に対して管切削治具１０１及び、角型鋼製エレメント１５０に装着した刃口１６０をセットし、まず断面円形ガイドパイプ４０に挿通したけん引ワイヤ１３５を到達立坑４２０ｂ側からけん引し、管切削治具１０１を進行方向Ｘに移動させる。このとき、管切削治具１０１の回転切削刃１１４で、後方で断面円形ガイドパイプ４０を切削するワイヤーソー１６３の切削箇所の内周面を切削し、切削スリットを形成する。
【０１０３】
続いて、到達立坑４２０ｂ側から１次けん引ワイヤで刃口１６０をけん引し、回転切削刃１１４で切削した切削スリットを、断面円形ガイドパイプ４０同士の間の地山４００とともに、ワイヤーソー１６３で切断しながら移動する。この後、上述の説明と同様に、角型鋼製エレメント１５０の挿入を完了させる。
【０１０４】
このように、２本の断面円形ガイドパイプ４０の間の地山４００を、断面円形ガイドパイプ４０のそれぞれを通るワイヤーソー１６３で、断面円形ガイドパイプ４０の対向部分とともに切断するとともに、断面円形ガイドパイプ４０の進行方向Ｘに進行し、ワイヤーソー１６３で切断した切断箇所にフランジ板１５２を挿入するために、ワイヤーソー１６３に、断面円形ガイドパイプ４０の内部において進行方向Ｘに走行する刃口用移動ローラ部１３０ａを備え、ワイヤーソー１６３の進行方向Ｘの前方に、断面円形ガイドパイプ４０の管内部を進行方向Ｘに移動する移動ローラ部１３０と、移動ローラ部１３０によって移動し、駆動部によって駆動する回転切削刃１１４を管内面に押し当てて、進行方向Ｘに管内面を切削する切削カッタ１１２とを備えた管切削治具１０１を配置し、管切削治具１０１で、ワイヤーソー１６３によって切断する断面円形ガイドパイプ４０の切断予定箇所を切削してからワイヤーソーで切断することにより、上述の管切削治具１０１を用いない場合の効果に加え、断面円形ガイドパイプ４０を切断する際にワイヤーソー１６３に作用する切断負荷を低減できる。したがって、精度良くワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断できるとともに、ワイヤーソー１６３の耐久性を向上することができる。
【０１０５】
また、断面円形ガイドパイプ４０を、地山４００とともにワイヤーソー１６３で切断してから、ワイヤーソー１６３の切断箇所に敷鉄板等の板材を挿入し、挿入した板材を支持しながら、板材の下方を掘削するとともに、地下横断構造物３００を構築してもよい。この場合においても、板材によって分断された断面円形ガイドパイプ４０の地山４００側の半割ガイドパイプ４１と、板材とで囲まれた空洞を、上述の充填工法及びガイドパイプ充填装置８０を用いることにより、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。なお、この場合においても、管切削治具１０１を併用してもよく、管切削治具１０１を併用した場合、精度良くワイヤーソー１６３で断面円形ガイドパイプ４０を切断できるとともに、ワイヤーソー１６３の耐久性を向上することができる。
【０１０６】
さらには、地下横断構造物３００を構築せずとも、例えば、地山４００に形成された空洞を、上述の充填工法及びガイドパイプ充填装置８０を用いることにより、正確に圧力管理して硬化型の充填材９１で充填することができる。なお、このとき、充填材９１のスランプ値やフロー値等の流動性に応じ、注入された硬化前の充填材９１が流れ落ちない程度の傾斜角度であれば、水平でなくとも、正確に圧力管理しながら確実に充填することができる。
【０１０７】
また、充填材９１は、セメント系のグラウト材を用いたが、樹脂系のグラウト材を用いてもよい。また、ホース体８１ｂに水８１ａを封入して圧力管理ホース８１を構成したが、水８１ａに限定されず、圧力による体積変化が少なく、自身の内部応力伝達によって圧力伝達する水以外の液体やジェル状体であってもよく、さらには、温度による体積変化の少ない液体やジェル状体がより好ましい。また、圧力管理ホース８１の代わりに、半割ガイドパイプ４１の進行方向Ｘにおいて所定間隔を隔てて複数配置した圧力センサからの検出結果に基づいて充填材９１の注入圧力を管理してもよい。
【０１０８】
また、ステップｓ８における二次注入では、注入袋９０に注入した充填材９１が硬化後、圧力管理ホース８１を引き出し、二次注入用の充填材注入管８３で未充填空間Ｒを充填材９１で充填したが、圧力管理ホース８１を引き出さずとも、水８１ａのみをホース体８１ｂから抜き出し、ホース体８１ｂ内部に充填材９１を充填してもよい。さらには、注入袋９０に注入する充填材９１と、二次注入用の充填材９１とは同じグラウト材であっても、性状の異なるグラウト材であってもよい。
【０１０９】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の空洞は、半割空洞Ｈに対応し、
以下同様に、
長手方向は、長手方向Ｘ、挿入方向Ｘ、あるいは進行方向Ｘに対応し、
空洞壁は、管内面４１ａに対応し、
圧力伝達手段は、圧力管理ホース８１に対応し、
先端側は、到達立坑４２０ｂ側に対応し、
基端側は、発進立坑４２０ａ側に対応し、
流動体は、水８１ａに対応し、
封入ホースは、ホース体８１ｂに対応し、
圧力検出手段は、水圧計８２に対応し、
埋設管は、断面円形ガイドパイプ４０に対応し、
板材は、フランジ板１５２に対応し、
天板は、フランジ板１５２に対応し、
エレメントは、角型鋼製エレメント１５０に対応し、
継手手段は、連結継手１５１に対応し、
充填装置は、ガイドパイプ充填装置８０に対応し、
充填材注入手段は、グラウトポンプ８６に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
４０…断面円形ガイドパイプ
４１…半割ガイドパイプ
４１ａ…管内面
８０…ガイドパイプ充填装置
８１…圧力管理ホース
８１ａ…水
８１ｂ…ホース体
８２…水圧計
８６…グラウトポンプ
９０…注入袋
９１…充填材
１５０…角型鋼製エレメント
１５１…連結継手
１５２…フランジ板
１６３…ワイヤーソー
４００…地山
４２０ａ…発進立坑
４２０ｂ…到達立坑
Ｈ…半割空洞
Ｘ…長手方向・進行方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中において略水平方向に長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填工法であって、
前記充填材の注入を許容する注入袋を、前記空洞の長手方向に沿って配置するとともに、
前記注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置し、
該圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する
充填工法。
【請求項２】
前記圧力伝達手段を、
流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成し、
該封入ホースの基端側に、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段を備えた
請求項１に記載の充填工法。
【請求項３】
前記注入袋に注入した前記充填材の硬化後、前記流動体と前記充填材を置換する
請求項２に記載の充填工法。
【請求項４】
２本の埋設管の間の地山を、前記埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記埋設管の長手方向に進行し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、
該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入したのち、挿入した前記板材と前記埋設管とで囲まれた空間を、前記略水平方向に長い空洞として、請求項１乃至３のうちいずれかに記載の充填工法により前記充填材で充填する
板材挿入工法。
【請求項５】
上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であって、
前記エレメントを前記長手方向に交差する方向に連結する、前記長手方向の継手手段を備えるとともに、該継手手段を連結可能に前記埋設管内部に配置し、
前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、
前記天板を、請求項４に記載の板材挿入工法における前記板材とし、
前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入する
エレメント挿入工法。
【請求項６】
地中における略水平方向に長い空洞に、硬化型の充填材を充填する充填装置であって、
前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、
前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースと、
該封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段によって検出された圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する充填材注入手段とを備えた
充填装置。
【請求項１】
地中において略水平方向に長い空洞を、硬化型の充填材で充填する充填工法であって、
前記充填材の注入を許容する注入袋を、前記空洞の長手方向に沿って配置するとともに、
前記注入袋と、前記空洞を形成する空洞壁との間において、前記空洞の長手方向に沿って、前記注入袋及び前記空洞壁の間の圧力を少なくとも前記長手方向に伝達する圧力伝達手段を配置し、
該圧力伝達手段による圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する
充填工法。
【請求項２】
前記圧力伝達手段を、
流動体と、該流動体の封入を許容するとともに、可撓性を有する長尺状の封入ホースとで構成し、
該封入ホースの基端側に、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段を備えた
請求項１に記載の充填工法。
【請求項３】
前記注入袋に注入した前記充填材の硬化後、前記流動体と前記充填材を置換する
請求項２に記載の充填工法。
【請求項４】
２本の埋設管の間の地山を、前記埋設管のそれぞれを通るワイヤーソーで、前記埋設管の対向部分とともに切断するとともに、前記埋設管の長手方向に進行し、該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入する板材挿入工法において、
該ワイヤーソーで切断した切断箇所に板材を挿入したのち、挿入した前記板材と前記埋設管とで囲まれた空間を、前記略水平方向に長い空洞として、請求項１乃至３のうちいずれかに記載の充填工法により前記充填材で充填する
板材挿入工法。
【請求項５】
上部に天板を有する閉断面形状のエレメントを地山に挿入し、エレメント内部を掘削するエレメント挿入工法であって、
前記エレメントを前記長手方向に交差する方向に連結する、前記長手方向の継手手段を備えるとともに、該継手手段を連結可能に前記埋設管内部に配置し、
前記天板を、前記エレメント挿入方向前端より前方に突出する構成とするとともに、
前記天板を、請求項４に記載の板材挿入工法における前記板材とし、
前記注入袋に注入した充填材の硬化後、連結状態の前記継手手段の内部にグラウト材を注入する
エレメント挿入工法。
【請求項６】
地中における略水平方向に長い空洞に、硬化型の充填材を充填する充填装置であって、
前記空洞の長手方向に沿って配置され、前記充填材の注入を許容する注入袋と、
前記空洞を形成する空洞壁及び前記注入袋の間において前記空洞の長手方向に沿って配置されるとともに、流動体の封入を許容し、可撓性を有する長尺状の封入ホースと、
該封入ホースの基端側に備え、前記流動体の圧力を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段によって検出された圧力によって圧力管理しながら、前記注入袋の先端側から基端側に向かって順次、前記充填材を注入する充填材注入手段とを備えた
充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２８９４２（Ｐ２０１３−２８９４２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５１４９（Ｐ２０１１−１６５１４９）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（３９９１０１３３７）株式会社ジェイテック (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（３９９１０１３３７）株式会社ジェイテック (20)
【Ｆターム（参考）】
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