(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個所で同時にセグメントリングを組み立てることができるセグメントリング目地構造であって、
横断方向に隣り合うセグメント同士を組み合わせてなるセグメントリングと、
縦断方向に隣り合う前記セグメントリング同士の間に形成された隙間である調整目地と、
前記調整目地を挟んで隣り合うセグメントリング同士を連結する長尺ボルトと、
前記調整目地に充填されて硬化した充填材と、を備えることを特徴とする、セグメントリング目地構造。
【請求項２】
前記調整目地の内空側を遮蔽する遮蔽プレートを備えることを特徴とする、請求項１に記載のセグメントリング目地構造。
【請求項３】
前記遮蔽プレートには長穴が貫通しており、
前記遮蔽プレートは、前記長穴を貫通したボルトにより前記セグメントリングに固定されていることを特徴とする、請求項２に記載のセグメントリング目地構造。
【請求項４】
前記セグメントリングの調整目地側面に配置された水膨潤材を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のセグメントリング目地構造。
【請求項５】
コンクリート躯体と、
前記コンクリート躯体の下側に形成された鋼殻躯体と、を有する地下構造物であって、
前記鋼殻躯体は、複数のセグメントを並設し、隣接する前記セグメント同士を接合することで形成されており、
当該鋼殻躯体には、縦断方向に隣り合うセグメント同士の間に形成された隙間である調整目地と、前記調整目地を挟んで隣り合う前記セグメント同士を連結する長尺ボルトと、前記調整目地に充填された充填材と、を備えるセグメントリング目地構造が、所定の区間毎に形成さ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、セグメントリング目地構造および地下構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下構造物を構築する場合において、複数のセグメントを並設し、隣り合うセグメント同士を接合することで、外殻を形成する場合がある。
【０００３】
例えば、シールド工法では、シールドマシンの後方でセグメントリングを組み立てることで、既設のセグメントリングの切羽側にセグメントリングを順次連結して地下構造物を構築する（特許文献１参照）。
【０００４】
また、推進工法では、坑口側（立坑側）においてセグメントリングを組み立てて、既設のセグメントリングの坑口側から新設のセグメントリングを順次連結することで、地下構造物を構築している（特許文献２参照）。
【０００５】
このように、従来のセグメントを利用した地下構造物の施工は、一方からセグメントを順次組み立てていく、いわゆる片押し施工により組み立てるのが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６１９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、本願発明者は、コンクリート躯体を構築した後、その下側の地盤を掘り下げ、床付面上に鋼製セグメントを並設することで鋼殻躯体を構築する技術を開発した。
【０００８】
ところが、鋼殻躯体の構築に、片押し施工によりセグメントを並べると、セグメントの組立作業を１箇所でしか行うことができず、施工期間の短縮化の妨げとなる。
また、片押し施工による施工延長が長くなると、セグメントの製作誤差や施工誤差が累積する虞があった。累積誤差が増大すると、例えば他の構造体と接合する場合等において、接合部での誤差の調整が必要となり、その作業に手間を要する。
【０００９】
このような観点から、本発明は、セグメントを利用した構造物を構築する場合における工期短縮を図ることを可能とし、かつ、累積誤差を最小限に抑えることを可能としたセグメントリング目地構造および地下構造物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、複数個所で同時にセグメントリングを組み立てることができるセグメントリング目地構造であって、横断方向に隣り合うセグメント同士を組み合わせてなるセグメントリングと、縦断方向に隣り合う前記セグメントリング同士の間に形成された隙間である調整目地と、前記調整目地を挟んで隣り合うセグメントリング同士を連結する長尺ボルトと、前記調整目地に充填されて硬化した充填材とを備えることを特徴としている。
【００１１】
かかるセグメントリング目地構造によれば、セグメント製造時の製作誤差や施工誤差等により、縦断方向で誤差が生じた場合であっても、調整目地により吸収することができるため、高品質に構造物を構築することができる。
このように、本発明によれば、縦断方向の誤差を吸収することができるため、セグメントの組立作業を複数個所で同時に行うことが可能となり、工期を大幅に短縮することが可能となる。
【００１２】
前記調整目地の内空側を遮蔽する遮蔽プレートを設けてもよい。このようにすると、当該遮蔽プレートが型枠として機能し、調整目地に充填された充填材が内空側に流出することを防止できる。
【００１３】
また、前記遮蔽プレートに長穴が貫通しており、前記遮蔽プレートが、前記長穴を貫通したボルトにより前記セグメントリングに固定されていれば、誤差が生じていた場合であっても、セグメントリングへの取り付けが容易である。
【００１４】
また、前記セグメントリングの調整目地側面に水膨潤材が配置されていれば、止水性能が向上する。
【００１５】
また、本発明の地下構造物は、コンクリート躯体と、前記コンクリート躯体の下側に形成された鋼殻躯体と、を有するものであって、前記鋼殻躯体は、複数のセグメントを並設し、隣接する前記セグメント同士を接合することで形成されており、当該鋼殻躯体には、縦断方向に隣り合うセグメント同士の間に形成された隙間である調整目地と、前記調整目地を挟んで隣り合う前記セグメント同士を連結する長尺ボルトと、前記調整目地に充填された充填材と、を備えるセグメントリング目地構造が、所定の区間毎に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
かかる地下構造物は、セグメントリング目地構造により縦断方向で生じるセグメントの誤差を吸収することができるため、地下空間における鋼殻躯体の施工を、複数個所において同時に行うことが可能となり、早期かつ高品質に構築することができる。
セグメントリング目地構造により、施工誤差や工場製作誤差による累積誤差を吸収することで、セグメントの設置精度が向上し、上側に形成されたコンクリートとの接合部にズレが生じることもない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のセグメントリング目地構造および地下構造物によれば、セグメントを利用した構造物を構築する場合における工期短縮を図ることが可能となり、かつ、累積誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る地下構造物の横断面図である。
【図２】コンクリート躯体の配筋図である。
【図３】コンクリート躯体の鉄骨配置図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地下構造物の破断斜視図である。
【図５】床版用鋼製セグメントおよび隅角部用鋼製セグメントの平面図である。
【図６】床版用鋼製セグメントおよび隅角部用鋼製セグメントの横断面図である。
【図７】（ａ）は側壁用鋼製セグメントの側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図８】（ａ）は図７の（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｂ）は（ａ）の拡大断面図、（ｃ）は図７の（ａ）のＺ１部図、（ｄ）は同Ｚ２部図である。
【図９】（ａ）は一次掘削工程を示す横断面図、（ｂ）は第一の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１０】（ａ）は図１３の（ｂ）に続く工程を示す横断面図、（ｂ）は二次掘削工程を示す横断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は第二の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１２】支柱構築工程を示す横断面図である。
【図１３】（ａ）はセグメントの組み立て状況を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に続く工程を示す平面図であってセグメントリング目地構造を有していない場合、（ｃ）は（ａ）に続く工程を示す平面図であってセグメントリング目地構造を有している場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る地下構造物は、図１に示すように、開削工法によって構築されたカルバートであり、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体Ａと、コンクリート躯体Ａの下側に形成された鋼殻躯体Ｂと、コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間に形成された支柱Ｃとを備えている。
【００２０】
＜コンクリート躯体Ａ＞  
コンクリート躯体Ａは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体であるが、鋼殻躯体Ｂとの接合部以外は、鋼殻躯体Ｂ、および支柱Ｃに先立って構築され、山留壁Ｗ，Ｗ間を掘り下げる際には山留め支保工として機能する。本実施形態のコンクリート躯体Ａは、頂版部Ａ１と、山留壁Ｗに沿う側壁部Ａ２と、縦断方向に延在する縦梁部Ａ３とを備えている。
【００２１】
コンクリート躯体Ａは、鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと鉄骨１１〜１３や鉄筋（図示略）などの補強鋼材とによって構成されている。本実施形態では、横断鉄骨１１、側壁芯鉄骨１２、縦断鉄骨１３などのほか、図２に示すように、スラブ主筋１４、側壁主筋１５、縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などによってコンクリートが補強されている。なお、コンクリート躯体Ａをプレキャスト化しても勿論差し支えない。
【００２２】
横断鉄骨１１は、図３に示すように、前後方向（縦断方向）に間隔を置いて複数並設されている。なお、図３では、鉄筋の図示を省略している。各横断鉄骨１１は、その材軸方向が横方向（左右方向）となるように配置にされている。本実施形態の横断鉄骨１１は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼に変更してもよい。
【００２３】
隣り合う横断鉄骨１１，１１は、複数の繋ぎ材１１ａ，１１ａ，…によって連結されている。なお、繋ぎ材１１ａの端部は、横断鉄骨１１のスチフナーに接続されている。図２に示すように、横断鉄骨１１の端部は、山留壁Ｗの芯材Ｗ１に設けたブラケットＷ２に載置されており、横断鉄骨１１の端面と山留壁Ｗの内壁面との間には、サポート部材１１ｂが介設されている。
【００２４】
側壁芯鉄骨１２は、側壁部Ａ２に配置された補強鋼材であり、材軸方向が上下方向となるように配置されている。側壁芯鉄骨１２の上端部は、横断鉄骨１１の端部の下面に接合されている。横断鉄骨１１と側壁芯鉄骨１２の接合部の内隅には、三角形状の補強リブ１２ａが配置されている。本実施形態の側壁芯鉄骨１２は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼などに変更してもよい。
【００２５】
縦断鉄骨１３は、縦梁部Ａ３の上半部分に配置された補強鋼材であり、材軸方向が縦断方向となるように配置されている（図３参照）。縦断鉄骨１３の端部は、横断鉄骨１１のウェブから張り出すブラケットに接続されている。本実施形態の縦断鉄骨１３は、溝形鋼からなるが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼などに変更してもよい。
【００２６】
スラブ主筋１４は、頂版部Ａ１の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋にされている。スラブ主筋１４は、縦梁部Ａ３を貫通しており、スラブ主筋１４の両端部は、側壁部Ａ２，Ａ２のコンクリートに定着されている。
【００２７】
側壁主筋１５は、側壁部Ａ２の外壁面（山留壁Ｗ側の壁面）および内壁面（内空側の壁面）に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、側壁主筋１５は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。
【００２８】
縦梁主筋１６は、縦梁部Ａ３の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が縦断方向となるように配筋されている。
【００２９】
せん断補強筋１７は、スラブ主筋１４若しくは側壁主筋１５と交差する方向に配筋された補強鋼材である。
【００３０】
ハンチ筋１８は、ハンチ部分に配筋された補強鋼材であり、ハンチ筋１８の上半部は、頂版部Ａ１のコンクリートに定着されている。
【００３１】
＜鋼殻躯体Ｂ＞  
図１に示す鋼殻躯体Ｂは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体である。鋼殻躯体Ｂは、床付面Ｔ２に沿う鋼殻構造の床版部Ｂ１と、山留壁Ｗに沿う鋼殻構造の側壁部Ｂ２とを有し、横断面視Ｕ字状を呈している。
また、鋼殻躯体Ｂには、図４に示すように、縦断方向に対して、所定の区間毎（例えば１０ｍ）にセグメントリング目地構造Ｊ１が形成されている。
【００３２】
図１に示すように、床版部Ｂ１は、地下部分の床を構成するものである。また、側壁部Ｂ２は、地下部分の側壁の一部を構成するものであり、上コンクリート躯体Ａの側壁部Ａ２に接合されている（側壁接合部Ｊ２）。
【００３３】
本実施形態の鋼殻躯体Ｂは、図４に示すように、床版用鋼製セグメント２０と、隅角部用鋼製セグメント３０と、二種類の側壁用鋼製セグメント４０，５０とによって構成されている。すなわち、鋼殻躯体Ｂは、複数の鋼製セグメント（床版用鋼製セグメント２０，隅角部用鋼製セグメント３０および側壁用鋼製セグメント４０，５０）によって形成されている。
【００３４】
なお、以下の説明においては、四つの鋼製セグメント２０，３０，４０，５０からなるＵ字状のユニットを、シールドトンネルに倣って「リング」と称する。また、同一のリングに属する鋼製セグメント同士の継手部分（接合部分）を「セグメント継手」と称し、縦断方向に隣接するリング同士の継手部分（接合部分）を「リング継手」と称する。
また、「前後左右」は、図４の状態を基準とする。
【００３５】
床版用鋼製セグメント２０、隅角部用鋼製セグメント３０および側壁用鋼製セグメント４０，５０は、イモ組み状態となるように並設されていて、セグメント継手が縦断方向に連続している。すなわち、一のリングのセグメント継手の位置が隣接する他のリングのセグメント継手の位置と一致している。
【００３６】
床版用鋼製セグメント２０は、その前後左右に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、上面が開口した有底箱状を呈している。図５および図６に示すように、床版用鋼製セグメント２０は、スキンプレート２１と、前後一対の主桁プレート２２，２２と、左右一対の継手プレート２３，２３と、主桁プレート２２，２２の間に設けられた複数の縦リブ２４，２４，…とを備えている。床版用鋼製セグメント２０は、各継手プレート２３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（他の床版用鋼製セグメント２０や隅角部用鋼製セグメント３０）に接合され、各主桁プレート２２を介して、隣接する他のリングに属する床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート２２と継手プレート２３の外面には、シール材が貼着されている。
【００３７】
スキンプレート２１は、床版用鋼製セグメント２０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。
【００３８】
主桁プレート２２は、スキンプレート２１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する他の床版用鋼製セグメント２０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート２２には、リング継手用の固定ボルトｂ１が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ１を利用して、主桁プレート２２同士を接合する。
【００３９】
継手プレート２３は、スキンプレート２１に立設された止水用の端面板２３ａと、端面板２３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板２３ｂ，２３ｂとを備えている。端面板２３ａは、同一のリング内において隣接する他のセグメントの継手プレートに突き合わされる。端面板２３ａは、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。補強板２３ｂは、主桁プレート２１の左右の縁部に配置されており、主桁プレート２１および端面板２３ａの内面に固着されている。端面板２３ａおよび補強板２３ｂには、セグメント継手用の固定ボルトｂ２が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ２を利用して、引張接合方式により主桁プレート２２（３２）同士を連続させる。つまり、固定ボルトｂ２は、セグメント継手において、端面板２３ａ（３２ａ）同士を接合するとともに、主桁プレート２２（３２）同士を連結している。なお、固定ボルトｂ２には、初期導入軸力として、固定ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。固定ボルトｂ２による固定方法は、これに限定されるものではない。
【００４０】
なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート２２と固定ボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板２３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板２３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板２３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。
【００４１】
引張接合方式とは、ボルトに強い締付け力を加えて鋼製セグメント間に大きな圧縮力を生じさせ、ボルト軸方向に作用する引張外力がこれと打ち消し合う形で応力の伝達を行う接合方式である。なお、引張接合を行う場合には、高力ボルトを使用することが多いが、普通ボルトであっても差し支えない。引張接合方式を採用すれば、継手部での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【００４２】
縦リブ２４は、継手プレート２３と平行に配置されている。縦リブ２４は、スキンプレート２１に立設されており、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。
【００４３】
隅角部用鋼製セグメント３０は、図４に示すように、床版部Ｂ１と側壁部Ｂ２とが交差する隅角部に配置されるものであり、床版用鋼製セグメント２０と側壁用鋼製セグメント４０との間に介設されている。なお、本実施形態では、イモ組み状態となるように隅角部用鋼製セグメント３０を並設しているので、複数の隅角部用鋼製セグメント３０，３０，…の上端面は、面一となる。
【００４４】
本実施形態の隅角部用鋼製セグメント３０は、図５および図６に示すように、外殻となるスキンプレート３１と、スキンプレート３１の前縁および後縁に設けられた主桁プレート３２，３２と、スキンプレート３１の側縁および上縁に設けられた継手プレート３３，３３と、主桁プレート３２，３２の間に設けられた縦リブ３４，３４を備えている。また、図示は省略するが、主桁プレート３２と継手プレート３３の外面には、シール材が貼着されている。
【００４５】
スキンプレート３１は、床付面Ｔ２（図１参照）に沿うように配置される鋼板と山留壁Ｗ（図１参照）に沿うように配置される鋼板とを繋ぎ合わせたものであり、断面Ｌ字状を呈している。
【００４６】
主桁プレート３２は、スキンプレート３１に対応してＬ字状を呈している。図５に示すように、主桁プレート３２は、縦断方向に隣接する他の隅角部用鋼製セグメント３０の主桁プレート３２に突き合わされる。
【００４７】
継手プレート３３，３３は、いずれも、止水用の端面板３３ａと、端面板３３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板３３ｂ，３３ｂとを備えている。端面板３３ａは、同じリング内の床版用鋼製セグメント２０または側壁用鋼製セグメント４０に突き合わされる。
【００４８】
下段の側壁用鋼製セグメント４０は、図４に示すように、その前後上下に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、内側面（内空側の側面）が開口した箱状を呈している。
【００４９】
下段の側壁用鋼製セグメント４０は、普通タイプの床版用鋼製セグメント２０と同様の構成を具備するものであり、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート４１と、前後一対の主桁プレート４２，４２と、上下一対の継手プレート４３，４３と、主桁プレート４２，４２の間に設けられた複数の縦リブ４４，４４，…とを備えている。なお、図示は省略するが、主桁プレート４２と継手プレート４３の外面には、シール材が貼着されている。
【００５０】
下段の側壁用鋼製セグメント４０は、各継手プレート４３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（隅角部用鋼製セグメント３０および上段の側壁用鋼製セグメント５０）に接合され、各主桁プレート４２を介して、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント４０に接合される。
【００５１】
上段の側壁用鋼製セグメント５０は、図４に示すように、上コンクリート躯体の側壁部Ａ２と鋼殻躯体Ｂの側壁部Ｂ２との境界部分に設置される境界設置タイプの鋼製セグメントであって、内側面が開口した箱状の本体部５Ａと、上面が開口した有底角筒状の筒状部５Ｂとを備えている。本体部５Ａは、同一のリングに属する第一の側壁用鋼製セグメント４０に接合されるとともに、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント４０の本体部５Ａに接合される。また、筒状部５Ｂは、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂに接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート５２と継手プレート５３の外面には、シール材が貼着されている。
【００５２】
上段の側壁用鋼製セグメント５０は、図７の（ａ）に示すように、スキンプレート５１、主桁プレート５２、継手プレート５３および縦リブ５４に加えて、仕切プレート５５と、応力伝達プレート５６と、孔あき鋼板ジベル５７，５７，…と、貫通鉄筋５８，５８，…とを備えている。
【００５３】
スキンプレート５１、主桁プレート５２，５２、継手プレート５３および縦リブ５４は、普通タイプの側壁用鋼製セグメント４０のものと同様の構成を具備している。
すなわち、スキンプレート５１は、本体部５Ａおよび筒状部５Ｂの外殻となるものであり、主桁プレート５２は、スキンプレート５１の前縁および後縁に立設されている。また、継手プレート５３は、スキンプレート５１に立設された止水用の端面板５３ａと、端面板５３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板５３ｂ，５３ｂとを備えており、縦リブ５４は、継手プレート５３と平行に配置されている。
【００５４】
仕切プレート５５は、本体部５Ａと筒状部５Ｂとの境界に配置されるものである。本実施形態の仕切プレート５５は、縦リブ５４の上方に配置されており、かつ、継手プレート５３と平行である。仕切プレート５５は、補強板５３ｂと同等の厚さを有する一枚の鋼板からなり、スキンプレート５１と主桁プレート５２，５２とに固着されている。
【００５５】
応力伝達プレート５６は、筒状部５Ｂの内側面を構成するものであり、スキンプレート５１の上半部（筒状部５Ｂの外側面）に対向して配置されている。応力伝達プレート５６は、鋼板からなる。応力伝達プレート５６の前縁部および後縁部は、複数のボルトｂ３を利用して、第一接続板５２ａ，５２ａに接合され、応力伝達プレート５６の下縁部は、複数のボルトｂ３を利用して、第二接続板５５ａに接合される。なお、第一接続板５２ａは、主桁プレート５２の側端に固着されており、第二接続板５５ａは、仕切プレート５５の側端に固着されている。
【００５６】
孔あき鋼板ジベル５７，５７，…は、せん断伝達部材として機能するものであり、仕切プレート５５よりも上側に配置されていて、筒状部５Ｂの内周面（スキンプレート５１、主桁プレート５２または応力伝達プレート５６）に固着されている。スキンプレート５１および応力伝達プレート５６には、上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル５７，６７，…が複数（本実施形態では四つ）並設されており、主桁プレート５２には、横方向に延在する孔あき鋼板ジベル５７，５７，…が複数（本実施形態では三つ）並設されている。なお、同一面に配置された複数の孔あき鋼板ジベル５７，５７，…は、それぞれに設けた透孔が一直線上に並ぶように配置されている。
【００５７】
貫通鉄筋５８は、孔あき鋼板ジベル５７の透孔に挿通されている。スキンプレート５１に沿って配置される複数の貫通鉄筋５８，５８，…は、いずれも前後方向（水平方向）に配筋されており、スキンプレート５１に突設された複数の孔あき鋼板ジベル５７，５７，…と交差している。図示は省略するが、応力伝達プレート５６に沿って配置される複数の貫通鉄筋についても同様である。主桁プレート５２に沿って配筋される複数の貫通鉄筋５８，５８，…は、いずれも上下方向（鉛直方向）に配筋されており、主桁プレート５２に突設された複数の孔あき鋼板ジベル５７，５７，…と交差している。
【００５８】
＜セグメントリング目地構造６０＞
セグメントリング目地構造６０は、所定の区間毎に形成されており、図８の（ａ）に示すように、縦断方向に隣り合うリング（鋼製セグメント２０，３０，４０，５０）同士の間に形成された調整目地６１と、この調整目地６１を挟んで隣り合うリング同士を連結する長尺ボルト６２と、調整目地６１に充填された充填材６３と、調整目地６１の内空側を遮蔽する遮蔽プレート６４とを備えている。
【００５９】
調整目地６１は、縦断方向に隣り合うリング（図８の（ａ）ではセグメント５０）同士の間に形成された隙間である。
調整目地６１の幅は限定されるものではないが、本実施形態では５０ｍｍとして設計している。
【００６０】
長尺ボルト６２は、図８の（ｂ）に示すように、隣り合う鋼製セグメント５０，５０の主桁プレート５２，５２を貫通し、調整目地６１を確保した状態で、リング同士を接合する。なお、図示は省略するが、鋼製セグメント２０，３０，４０についても同様である。
調整目地６１内において、長尺ボルト６２の周囲には調整リング６５が周設されている。
【００６１】
調整リング６５は、長尺ボルト６２の外径よりも大きな内径を有した筒状部材であって、長尺ボルト６２と充填材６３との付着を防止するとともに調整目地６１の幅を確保する。
【００６２】
充填材６３は、調整目地６１に充填されて硬化することで、長尺ボルト６２とともに、リング同士を一体に接合する。
つまり、調整目地６１において、充填材６３が圧縮力に抵抗し、長尺ボルト６２が引張力に抵抗することで、リング同士を一体に接合する。
【００６３】
本実施形態では、充填材６３として、高流動性のモルタルを採用するが、充填材６３を構成する材料はこれに限定されるものではない。
また、充填材６３は、リング（隅角部用鋼製セグメント３０および側壁用鋼製セグメント４０，５０）の背面に充填される裏込め材７１（図１１の（ｂ）参照）と同時に注入する。
【００６４】
遮蔽プレート６４は、調整目地６１に充填された充填材６３が流出することを防止するために、隅角部用鋼製セグメント３０および側壁用鋼製セグメント４０，５０の内空側に固定されている。
【００６５】
遮蔽プレート６４は、鋼板により形成されており、図８の（ｃ）に示すように、左右両側に複数の長穴６４ａ，６４ａ，…が貫通している。遮蔽プレート６４は、調整目地６１の両脇に固定代を確保した幅を確保するものとし、本実施形態では３５０ｍｍの幅を備えた鋼板を使用する。なお、遮蔽プレート６４の形状は限定されない。
【００６６】
遮蔽プレート６４は、図８の（ｂ）および（ｃ）に示すように、調整目地６１を挟んで隣り合う鋼製セグメント５０に跨って配設された状態で、長穴６４ａを貫通した固定ボルトｂ４により、隣り合う鋼製セグメント５０に固定されている。遮蔽プレート６４は、鋼製セグメント３０，４０にも同様に固定されている。
なお、セグメントリング目地構造６０に面する鋼製セグメント５０の主桁プレート５２には、遮蔽プレート６４の長穴６４ａの位置に対応して取付プレート６６が固定されている。同様に、鋼製セグメント３０，４０にもそれぞれ取付プレート６６が固定されている。
【００６７】
取付プレート６６は、固定ボルトｂ４を挿通するためのボルト孔が形成された矩形の鋼板であって、図７の（ｂ）に示すように、主桁プレート５２の内空側端部に一体に固定されている。
【００６８】
上段の側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂでは、図７の（ａ）および図８（ｄ）に示すように、応力伝達プレート５６の内側面に取付プレート６６が配置されている。
つまり、固定ボルトｂ４は、取付プレート６６の長穴６４ａと応力伝達プレート５６を貫通して、第一接続板５２ａ，５２ａに接合されている。
【００６９】
なお、セグメント２０，３０，４０，５０の調整目地６１に面する側面には、水膨潤材が設置されており、セグメント２０，３０，４０，５０と充填材６３との境界部からの地下水の浸透が防止されている。
【００７０】
＜上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの接合部＞  
側壁接合部Ｊ２（上コンクリート躯体Ａから鋼殻躯体Ｂへと遷移する区間）は、側壁主筋１５やせん断補強筋１７を筒状部５Ｂの内部空間（スキンプレート５１と一対の主桁５２，５２と応力伝達プレート５６とで囲まれた空間）に配筋した状態で、筒状部５Ｂの内部空間にコンクリート（図示略）を充填することによって形成されている。
【００７１】
すなわち、側壁接合部Ｊ２は、図２に示すように、側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂ（スキンプレート５１、一対の主桁５２，５２および応力伝達プレート５６）と、筒状部５Ｂの内部空間に至る複数の側壁主筋１５，１５，…と、側壁主筋１５と交差する方向に配筋された複数のせん断補強鉄筋１７，１７，…と、筒状部５Ｂの内部空間に充填されたコンクリートとによって構成されている。
なお、側壁接合部Ｊ２の構成は、これに限定されるものではない。
【００７２】
＜支柱Ｃ＞  
図１に示す支柱Ｃは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設構造体である。本実施形態の支柱Ｃは、鋼殻躯体Ｂに立設されており、上コンクリート躯体Ａの縦梁部Ａ３を支持している。なお、支柱Ｃは、コンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ構造）である。
＜地下構造物の構築方法＞  
【００７３】
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、図１０に示すように、本設躯体の一部分となる上コンクリート躯体Ａを形成し、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用しつつ地盤を掘り下げた後、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０〜５０を並設し、隣接する鋼製セグメント２０〜５０を接合することで、本設躯体の他の部分となる鋼殻躯体Ｂを形成する、というものである。
【００７４】
以下、図９乃至図１２を参照して、本実施形態に係る地下構造物の構築方法をより詳細に説明する。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、一次掘削工程と、第一の躯体構築工程と、二次掘削工程と、第二の躯体構築工程と、支柱構築工程と、を含むものである。
【００７５】
一次掘削工程は、図９の（ａ）に示すように、山留壁Ｗ，Ｗの間の地盤を、コンクリート躯体Ａの構築予定位置の下側まで掘り下げる工程である。なお、山留壁Ｗは、いわゆる柱列式連続地中壁である。山留壁Ｗを構築するには、地盤をアースオーガで掘削しつつ、原位置にて掘削土とセメントスラリーを混合・攪拌してソイルセメントを形成し、掘削孔からアースオーガを引き上げた後、ソイルセメントが固まらないうちに、芯材Ｗ１を地中（掘削孔）に建て込めばよい。
【００７６】
地盤を掘削する際には、芯材Ｗ１の内側にあるソイルセメントを削り取り、芯材Ｗ１を露出させる。芯材Ｗ１を露出させたならば、芯材Ｗ１にブラケットＷ２を設置する。
【００７７】
地盤を床付面Ｔ１まで掘り下げたら、山留壁Ｗ，Ｗの間に中間杭Ｍを構築し、図９の（ｂ）に示すように、中間杭Ｍの芯材の上端部にプレロード用のジャッキＭ１を設置する。なお、中間杭Ｍは、上コンクリート躯体Ａの中間部分を仮受けするものであり、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなる。
【００７８】
第一の躯体構築工程は、コンクリート躯体Ａを形成する工程である。第一の躯体構築工程では、まず、床付面Ｔ１上にスラブ型枠や梁型枠などを設置し、その上に下側のスラブ主筋１４や縦梁主筋１５（図２参照）などを配筋する。次に、横断鉄骨１１をブラケットＷ２，Ｗ２間に架設し、横断鉄骨１１の端面と山留壁の内壁面との間に、サポート部材１１ｂ（図２参照）を設置し、横断鉄骨１１の横移動を拘束する。なお、側壁芯鉄骨１２は、横断鉄骨１１に予め接合しておく。
【００７９】
複数の横断鉄骨１１，１１，…を設置したら、縦断鉄骨１３および繋ぎ材１１ａ（図３参照）を設置し、さらに、図２に示す上側のスラブ主筋１４、側壁主筋１５、上側の縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などを配筋する。その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。
【００８０】
而して、中間杭ＭのジャッキＭ１をジャッキアップしつつ型枠を脱型すると、図１０の（ａ）に示すように、山留め支保工を兼ねる上コンクリート躯体Ａが出現する。なお、既設構造物の下方に地下構造物を構築する場合には、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替える。
【００８１】
二次掘削工程は、図１０の（ｂ）に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側の地盤を床付面Ｔ２まで掘り下げる工程である。二次掘削工程では、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用する。本実施形態では、上コンクリート躯体Ａの下方に切梁Ｋを設置しているが、切梁Ｋの有無や段数等は、掘削深さ掘削幅等に応じて適宜設定すればよい。
【００８２】
床付面Ｔ２まで掘削したら、図示は省略するが、床付面Ｔ２および山留壁Ｗの内壁面に沿って防水シートを敷設し、防水シート上に保護モルタルおよび基礎コンクリートを打設する。
【００８３】
第二の躯体構築工程は、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０、３０，４０，５０を並設し、これらを互いに接合することで鋼殻躯体Ｂを形成する工程である。第二の躯体構築工程には、鋼床版構築工程、鋼壁構築工程などが含まれている。
【００８４】
鋼床版構築工程は、図１１の（ａ）に示すように、左右の床付面Ｔ２の上に鋼殻構造の床版部Ｂ１を形成する工程である。鋼床版構築工程では、複数の床版用鋼製セグメント２０および複数の隅角部用鋼製セグメント３０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで床版部Ｂ１を形成する。鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で床付面Ｔ２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。
【００８５】
鋼製セグメントの組み立ては、所定の区間毎にセグメントリング目地構造６０を設けて、複数個所で同時に実施する。複数個所でセグメントの組み立てを行うことで、施工時間を大幅に短縮することができる。また、セグメントの組み立てに伴い生じた縦断方向の誤差は、セグメントリング目地構造６０の調整目地６１により吸収することで、品質を確保する。
【００８６】
セグメントを「イモ組み」する場合には、組立順序が制約され難くなるので、様々な組立順序を採用することできるが、例えば、二種類の鋼製セグメント２０，３０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０を互いに接合して横長の構造体を形成した後に、その前側または後側において他の鋼製セグメント２０，３０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０を接合するとともに、縦断方向に隣接する同種のセグメント同士を接合すればよい。なお、一種類のセグメントを縦断方向に並設した後に、その横において他種のセグメントを縦断方向に並設してもよい。
【００８７】
隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図５参照）を利用して接合する。本実施形態では、横断方向に隣接するセグメント同士（セグメント継手）を、固定ボルトｂ２を使用した引張接合方式により接合することで、セグメント継手における剛性低下を生じ難くさせて、剛性一様な構造体として設計する。
【００８８】
次に、隅角部用鋼製セグメント３０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７１（図１１の（ｂ）参照）を注入する。このとき、セグメント目地構造６０の調整目地６１にも充填材６３を充填する。
裏込材７１が硬化すると、鋼製セグメント２０，３０を連設してなる構造体が山留め支保工として機能し得るようになるので、切梁Ｋを撤去することができる。
【００８９】
また、以後の作業を円滑に行えるよう、図１１の（ｂ）に示すように、床版用鋼製セグメント２０の内部および隅角部用鋼製セグメント３０の内部に、間詰め材７２を打設して、床版部Ｂ１の上面を平滑にする。なお、間詰め材７２の種類や材質に制限はないが、本実施形態では、低コスト化を図るべく、非構造材料（例えば、貧配合のコンクリートや流動化処理土など）を使用している。
【００９０】
鋼壁構築工程は、山留壁Ｗに沿って鋼殻構造の側壁部Ｂ２を形成する工程である。鋼壁構築工程では、複数の側壁用鋼製セグメント４０，５０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで側壁部Ｂ２，Ｂ２を形成する。隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図７参照）にて接合する。
このとき、側壁用鋼製セグメント４０，５０の組み立ては、所定の区間毎にセグメントリング目地構造６０を設けて、複数個所で同時に実施する。
【００９１】
鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で間詰め材７２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。床版部Ｂ１の上面が平坦に均されており、かつ、施工機械の移動を妨げる切梁Ｋ（図１１の（ａ）参照）が既に撤去されているので、鋼製セグメントの設置作業をスムーズに行うことができる。
【００９２】
なお、下段の側壁用鋼製セグメント４０は、隅角部用鋼製セグメント３０の上端面（図６に示す上側の継手プレート３３）に載置する。本実施形態では、複数の隅角部用鋼製セグメント３０，３０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、側壁用鋼製セグメント４０を容易に設置することができる。
【００９３】
図示は省略するが、セグメントを千鳥組みにする場合には、複数の隅角部用鋼製セグメント３０，３０，…の上端面の高さ位置に高低差が生じ、低い方の隅角部用鋼製セグメント３０の上に側壁用鋼製セグメント４０を設置する際には、その両側の隅角部用鋼製セグメント３０，３０の間に挿入する必要があるので、両セグメントに設けたシール材が剥離等しないよう注意する必要がある。
【００９４】
上段の側壁用鋼製セグメント５０は、応力伝達プレート５６を取り付けない状態で、下段の側壁用鋼製セグメント４０の上端面（図７に示す上側の継手プレート４３）に載置する。本実施形態では、下段の側壁用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、上段の側壁用鋼製セグメント５０を容易に設置することができる。
【００９５】
側壁用鋼製セグメント４０，５０を設置したら、図１２に示すように、側壁用鋼製セグメント４０，５０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７３を注入し、側壁部Ｂ２の側部を拘束する。このとき、セグメント目地構造６０の調整目地６１への充填材６３の充填も実施する。側壁部Ｂ２では、セグメント目地構造６０の内空側に遮蔽プレートが設置されているため、充填材６３が内空側に流出することはない。
【００９６】
続いて、側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂを形成する（筒状部形成工程）とともに、筒状部５Ｂの内側に側壁主筋１５やせん断補強筋を配筋し、筒状部５Ｂの内部空間にコンクリートを充填する（コンクリート充填工程）。コンクリートを打設する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するコンクリート注入孔（図示略）を使用する。なお、コンクリートは、筒状部５Ｂの上縁まで打設する。
【００９７】
コンクリートが硬化したら、コンクリートの上面と上コンクリート躯体Ａの下面との間に、無収縮モルタル１９を充填する。無収縮モルタル１９を充填する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するモルタル注入孔（図示略）を使用する。なお、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替えた場合には、既設構造物の重量が上コンクリート躯体Ａを介して山留壁Ｗに作用することになるが、上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとが接合されると、上コンクリート躯体Ａ、鋼殻躯体Ｂによって矩形枠状の構造体が形成されるようになり、当該構造体を介して既設構造物の重量の一部が床付面Ｔ２等に作用するようになるので、山留壁Ｗの負担を低減することが可能になる。
【００９８】
支柱構築工程は、支柱Ｃを形成する工程である。支柱構築工程では、まず、縦梁部Ａ３と鋼殻躯体Ｂとの間に支柱Ｃの外殻となる鋼管を設置し、その後、鋼管の内部にコンクリートを充填する。
【００９９】
コンクリートの強度が所定強度に達した後、中間杭Ｍを撤去し、上コンクリート躯体Ａの上側の空間に地盤材料を埋め戻すと、図１の状態となる。
【０１００】
本実施形態に係る地下構造物によれば、図４に示すように、本設躯体の一部を鋼殻構造としているので、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリートの使用量を削減することが可能となり、ひいては、鉄筋や型枠の数量を削減することが可能となる。
【０１０１】
また、セグメントリング目地構造を備えているため、図１３（ａ）に示すように、複数個所で同時にセグメントの組み立てを実施しても、縦断方向で生じた誤差を吸収することできるため、早期かつ高品質に構造物を構築することができる。
つまり、２箇所から同時にセグメントリングを組み立てた場合に、セグメントリング目地構造を備えていない場合には、図１３（ｂ）に示すように、セグメントリング２０１〜２０４に縦断誤差が生じると最後のセグメントリング２０５をセグメントリング２０４,２１１同士の間に配置することができなくなる場合がある。一方、セグメントリング目地構造Ｊを備えていれば、図１３（ｃ）に示すように、最後のセグメントリング２０５をセグメントリング２０４，２１１同士の間に配置することができるため、複数個所でのセグメントの組み立てを行うことが可能である。
鋼殻躯体を高品質に施工することで、コンクリート躯体との接合も容易に行うことができる。
【０１０２】
充填材の流出を防止する遮蔽プレートには、長穴が形成されているため、縦断方向で誤差が生じた場合であっても、遮蔽プレートをセグメントに固定することが可能であり、施工性に優れている。
また、水膨潤材により、地下水の浸透が防止されているため、止水性に優れている。
【０１０３】
また、本実施形態に係る地下構造物の構築方法によれば、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯に制約があるような状況下であっても、あるいは、大型の揚重機械を使用できないような作業空頭であっても、工期の長期化を招き難くなる。また、セグメントの組立作業を複数個所で同時に行うことで、工期短縮を図ることができる。
【０１０４】
本実施形態では、鋼製セグメント２０，３０，４０，５０を、イモ組み状態となるように並設しているので、組立順序の自由度が高まり、ひいては、施工効率を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、隣接する鋼製セグメント同士を引張接合方式により接合することで、セグメント継手やリング継手での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【０１０５】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【０１０６】
例えば、地下構造物の施工順序は、前記の順序に限定されるものではない。
また、セグメントリング目地構造の配設ピッチは、現場状況に応じて適宜設定すればよい。
遮蔽プレートは必要に応じて設置すればよく、省略してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
Ａ  コンクリート躯体
Ｂ    鋼殻躯体
２０  床版用鋼製セグメント
３０  隅角部用鋼製セグメント
４０，５０  側壁用鋼製セグメント
６０  セグメントリング目地構造
６１  調整目地
６２  長尺ボルト
６３  充填材
６４  遮蔽プレート
６４ａ  長穴
Ｗ  山留壁
Ｔ１，Ｔ２    床付面
【図１】
0005548146.tif 000002
【図２】
0005548146.tif 000003
【図３】
0005548146.tif 000004
【図４】
0005548146.tif 000005
【図５】
0005548146.tif 000006
【図６】
0005548146.tif 000007
【図７】
0005548146.tif 000008
【図８】
0005548146.tif 000009
【図９】
0005548146.tif 000010
【図１０】
0005548146.tif 000011
【図１１】
0005548146.tif 000012
【図１２】
0005548146.tif 000013
【図１３】
0005548146.tif 000014