(57)【要約】【課題】中空筒構造体を構築するためのコンクリートを利用した分割構造沈設体に関して、その構造を改善して浮力対策を従来より簡素化できるようにし、工期やコストの低減に寄与する。【解決手段】地中に沈設されて周方向および軸方向に連結される分割構造の沈設体１０であって、沈設体は鉄筋コンクリート若しくは鉄骨鉄筋コンクリートからなり、コンクリート２を構成する骨材に普通骨材（比重２．３〜２．５）より比重が大きい重量骨材が使用されているものである。この重量骨材は鉄鉱石または／および鉄部材などからなる。【選択図】図２
2006207146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に沈設されて周方向および軸方向に連結される分割構造の沈設体であって、前記沈設体は鉄筋コンクリート若しくは鉄骨鉄筋コンクリートからなり、コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用されていることを特徴とする分割構造沈設体。
【請求項２】
前記重量骨材が鉄、非鉄精錬スラグ、重晶石、バライド、鉛の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の分割構造沈設体。
【請求項３】
前記重量骨材は鉄鉱石または／および鉄部材からなることを特徴とする請求項１記載の分割構造沈設体。
【請求項４】
前記重量骨材は粗骨材と細骨材からなり、前記粗骨材は磁鉄鉱および／または赤鉄鉱からなり、前記細骨材は砂鉄および／または細粒のスチールからなることを特徴とする請求項３記載の分割構造沈設体。
【請求項５】
前記コンクリートを構成する骨材のほぼ全てが、重量骨材からなることを特徴とする請求項１記載の分割構造沈設体。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の分割構造沈設体を連結して形成されている中空筒構造体。
【請求項７】
コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用された底版コンクリートが、前記中空筒構造体の底部に打設されてなることを特徴とする請求項６記載の中空筒構造体。
【請求項８】
コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用された二次巻きコンクリートが、前記中空筒構造体の内周に打設されてなることを特徴とする請求項６または７記載の中空筒構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中に形成される立坑等の中空筒構造体に関連し、特に中空筒構造体を形成する沈設体および中空筒構造体の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
立坑等の中空筒構造体を地中に構築または形成する方式として、従来、複数の鋼製あるいはコンクリート製の沈設体セグメントを、互いに周方向および軸方向に連結して、中空筒構造体を形成しつつ内部を掘削し、自重によりあるいは更に上から圧力を加えて地中に沈設するものがある。形成途中の中空筒構造体の上には、更に次のセグメントが連結増設され、中空筒構造体の地下への沈設深さが大きくなる。そして、地下の所定の深さまで構築された中空筒構造体の底部に底版コンクリートを打設して基本的な構造としている（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００１−３６７５号公報（段落０００３、図１〜図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
地中に構築する中空筒構造体においては、地下水に対する浮力対策が重量なポイントとなっており、これに対しては従来、底版コンクリートを厚く打設すること、カウンターウエイトを載置すること、あるいは浮力対策用グランドアンカーを設置すること等の対策が実施されている。しかしながらこれらの浮力対策のための作業量の増加は、工期やコストの面で負担をしいるものなっていた。また、中空筒構造体の内周に設ける二次巻きコンクリートにより浮力対策とするのが通常であるが、二次巻きコンクリートの厚さ分、掘削穴径を大きくしなければならず、この場合には、工期やコストの負担に加えて、掘削場所についての制約もあった。
本発明は上記課題に対応してなされたものであり、コンクリートを利用した分割構造沈設体に関して、その構造を改善して付加的な浮力対策を従来より簡素化できるようにし、工期やコストの低減に寄与でき、また掘削穴径もできるだけ小さくすることができる沈設体およびそれを利用した中空筒構造体を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の沈設体は、地中に沈設されて周方向および軸方向に連結される分割構造の沈設体であって、前記沈設体は鉄筋コンクリート若しくは鉄骨鉄筋コンクリートからなり、コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用されていることを特徴とする。
前記重量骨材は鉄、非鉄精錬スラグ、重晶石、バライド、鉛の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
また、前記重量骨材は鉄鉱石または／および鉄部材からなることを特徴とする。
さらに、前記重量骨材を粗骨材と細骨材から構成し、粗骨材は磁鉄鉱および／または赤鉄鉱から、細骨材は砂鉄および／または細粒のスチールからなることを特徴とする。
なお、前記コンクリートを構成する骨材のほぼ全てが、重量骨材からなるようにしても良い。
【０００５】
本発明の中空筒構造体は、上記いずれかに記載の分割構造沈設体を連結して形成された中空筒構造体である。
また、コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用された底版コンクリートが、前記中空筒構造体の底部に打設されてなるものである。
さらに、コンクリートを構成する骨材に普通骨材より比重が大きい重量骨材が使用された二次巻きコンクリートが、前記中空筒構造体の内周に打設されてなるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の分割構造沈設体を利用して中空筒構造体を構築することで、以下のような効果を奏する。
（１）分割構造沈設体の自重が増大するため、中空筒構造体の内周に打設する二次巻きコンクリートの厚さを小さくでき、その分、中空筒構造体の外径を小さくできる。このため、狭隘地での施工が可能となる。また、工期を短縮でき工事費も低減できる。
（２）中空筒構造体の外径を小さくすることで、中空筒構造体に作用する浮力が小さくなるため、浮力対策がし易くなり、その対策も簡略化できる。例えば、中空筒構造体の底部に打設する底版コンクリートの厚さを従来より薄くできる。
（３）分割構造沈設体の自重が増大するため、それを地中に沈設するために分割構造沈設体に加える圧入力が低減でき、その結果、圧入関連設備の規模を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る一例としての鉄筋コンクリート製分割構造沈設体（以下、ＲＣセグメントと称す）の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。このＲＣセグメント１０は、基本的には、内部において縦横に配設されている複数の鉄筋１（図２において太い黒線および黒点で表示）とコンクリート２とからなる鉄筋コンクリートで構成されている。
【０００８】
コンクリート２は、セメントと骨材を混合してなるが、その骨材には通常のコンクリートに使用されている普通骨材より比重の大きないわゆる重量骨材が、その全部または一部に使用されているものであり、本明細書では重量コンクリート２とも称す。
なお、本明細書における普通骨材は、その比重が２．３〜２．５程度の川砂、川砂利、砕砂、砕石等の普通コンクリートに通常使用される骨材を指している。これに対して、本明細書における重量骨材は、その比重が上記普通骨材のそれを超えるもの（例えば３．０以上のもの）である。なお、鉄の比重は約８である。この比重は沈設体の使用目的に応じて適宜決定することができる。このような重量骨材を利用した重量コンクリートは、普通骨材を使用したコンクリートに比べて高比重であり、強度的な向上にも寄与すると考えられる。
【０００９】
重量骨材は、上述したような比重を有するものであり、その様な比重を有する物としては、例えば、鉄、非鉄精錬スラグ、重晶石、バライド、鉛等が挙げられる。
鉄には、鉄鉱石等の鉄化合物、鉄化合物を原料として製造されたスチールおよび鋳鉄等の鉄部材、並びにそれら鉄部材の砕片や球状体等が含まれる。
非鉄精錬スラグには、転炉スラグ、電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグ等が含まれる。
要するに、本発明の重量骨材は、川砂、川砂利、砕砂、砕石等の普通コンクリートに使用される骨材より比重が大きい固体であれば良い。しかしながら、コスト、供給量、環境に対する影響等を総合的に考慮して、使用する重量骨材が決定されるべきである。
なお、上記の各物質は重量骨材として単独で使用されてもよく、あるいはそれらが適宜混合された重量骨材としても良い。例えば、重量骨材を粗骨材と細骨材から構成し、粗骨材は磁鉄鉱および／または赤鉄鉱から、そして細骨材は砂鉄および／または細粒のスチールから構成しても良い。
【００１０】
また、本発明のＲＣセグメントは、構築しようとする中空筒構造体の形状に応じて様々な形状およびサイズとすることができるが、このＲＣセグメント１０は略矩形状で幅方向（長手方向）に曲率を有した外形形状のものとしている。なお、図１中の符号１１はＲＣセグメント１０の外周面を、符号１２は内周面をそれぞれ示している。
【００１１】
ＲＣセグメント１０の周囲の上下端および左右端には、ＲＣセグメント１０を隣り合うＲＣセグメント１０との連結に供するための複数の溝１３が形成されている。溝１３には、ボルト孔１４ａを有した鋼製のセグメント継手１４が設置されており、施工時、隣り合う互いのＲＣセグメント１０のボルト孔１４ａにボルトを挿入し、ナットにより締め付けて隣り合うＲＣセグメントを連結する。
【００１２】
なお、図示はしていないが、ＲＣセグメント１０には、その高さ方向（短手方向）に貫通する第１貫通孔と幅方向（長手方向）に貫通する第２貫通孔とを内部で連通するように形成しておき、さらに、第１および第２貫通孔をＲＣセグメント１０の外周面１１側へ連通させておくのが好ましい。その理由は、これらの第１および第２貫通孔に管を挿入し、その管を利用して、リング上に積層されるＲＣセグメント１０の外周面１１と地盤との間に滑材を送りながら、ＲＣセグメント１０の沈設が行えるからである。なお、第１および第２貫通孔をＲＣセグメント１０の外周面１１側へ連通させる流路には逆止弁を配置して、地下水等がＲＣセグメント１０側に逆流しないようにしておくのが好ましい。
【００１３】
ＲＣセグメント１０等の本発明の分割構造沈設体は、後述するような方法により工場で製造されるため、重量骨材を使用して重量コンクリートとする場合でも、適切な品質管理の下に製造することができるという利点を有する。
【００１４】
図３はＲＣセグメント１０の連結状態を示す斜視図である。図３に示すように、ＲＣセグメント１０は地中に沈設されて、隣り合うＲＣセグメント１０が周方向（横方向）および軸方向（縦方向）に連結された状態となっており、これにより中空筒構造体が形成されている。なお、軸方向に隣り合うＲＣセグメント１０は周方向に位置がずれており、いわゆる千鳥配置とされている。なお、必ずしも千鳥配置とする必要はない。また、隣り合うＲＣセグメント１０は、各セグメント継手１４のボルト孔１４ａに挿入されている、図示していないボルトおよびナットによって連結されている。
また、ＲＣセグメント１０の連結に際しては、前述した貫通孔が周方向および軸方向においてそれぞれ位置合わせされ、さらに各貫通孔に管が挿入されて、各貫通孔が連通状態とされる。
【００１５】
さらに、周方向で隣り合うＲＣセグメント１０の間には、その一部がＲＣセグメント１０の外周面より外側に突出するスぺーサ２０が配置されてもよく、それはＲＣセグメント１０間の構造維持と止水、および沈設過程におけるＲＣセグメント１０の回転を抑制する作用を果たしている。このためスぺーサ２０は、硬質ゴムや樹脂等からなるのが好ましい。なお、ＲＣセグメント１０の周囲端面にゴムや樹脂からなるシール材が取付けられている場合には、スぺーサ２０を金属から作ることも可能である。
【００１６】
ＲＣセグメント１０を利用してリングを構成する場合、図１に示した形状のＲＣセグメント１０とともに、あるいは図１に示した形状のＲＣセグメント１０に代えて、その形状やサイズを変えたものを適宜組み合わせてリングを構成することによって、ここに示した断面が円形の中空筒構造体の他に、所望の断面形状を有する中空筒構造体が構築できる。
【００１７】
図４はＲＣセグメント１０を利用して構築した本発明の実施形態に係る中空筒構造体の断面図、図５は図４の中空筒構造体を上方から見た平面図である。ここでは、中空筒構造体の底部と、構中空筒構造体を構成するＲＣセグメント１０の内周面とに、ＲＣセグメント１０で採用されている重量コンクリートと同様の構成の重量骨材を使用した重量コンクリートを打設して、底版コンクリート３０、二次巻きコンクリート４０をそれぞれ形成したものである。
なお、浮力の大きさに応じて、底版コンクリート３０だけ、あるいは二次巻きコンクリート４０だけを重量コンクリートにし、他方は普通骨材を利用したコンクリートとしてもよい。また、底版コンクリート３０（底版コンクリート３０は重量コンクリートでなくてもよい）のみ設け、二次巻きコンクリート４０を設けない態様も可能である。
【００１８】
以上のように、重量コンクリートが使用されたＲＣセグメント１０を利用して中空筒構造体を構築することで、次のようなメリットが得られる。
・ＲＣセグメント１０の自重が増大するため、中空筒構造体の内周に打設する浮力対策用の二次巻きコンクリートの厚さを小さくできる。従って、同じ内径の中空筒構造体を得る場合にその外径を小さくできる。このため、施工時の地上スペースと施工後の地下スペースを小さくできる。これは、施工場所が狭い場合に有効であると共に、地下で多くの構造物が錯綜している現在において、地下における所要スペースを小さくできるため、社会的にも大きな意義を有する。
・中空筒構造体の外径を小さくできるので、その分掘削空間を小さくでき、工期の短縮、工事費や材料費の低減が可能となる。
・中空筒構造体の外径を小さくできるので、中空筒構造体に作用する浮力を小さくでき、浮力対策を従来より容易に実施でき簡略化することができる。例えば、中空筒構造体の底に打設する底版コンクリートの厚さを薄くでき、掘削深さもその分浅くできる。
・ＲＣセグメント１０の自重が増大するため、それを地中に沈設する際にＲＣセグメント１０に加える圧入力が低減でき、その結果、圧入関連設備の規模を小さくできる。例えば、２００トンのＲＣセグメント１０を沈設するのに３５０トンｆの力を加えて圧入する場合、ＲＣセグメント１０の重量が３５０トン（１５０トン増）になれば、それを沈設するために加える力は２００トンｆとなり、その分、圧入関連設備を簡略化できる。
・ＲＣセグメント１０の重量が増したことで放射線の構造体外部への漏洩を抑制する効果も増大し、ＲＣセグメントやそれを利用した構造体が放射線物質の収容に利用できる。
【００１９】
（ＲＣセグメントを利用した施工例）
次に、本発明に係るＲＣセグメントを用いた施工例を図６に示す施工フローチャートに従って概略説明する。
まず、ＲＣセグメント１０が沈設されるべき箇所の所定位置に複数の穴をあける。この穴はドリルにより地中深くあけられ、底部にグランドアンカーが埋め込まれて定着され、ＲＣセグメント１０を沈設する際の加圧反力を得るの利用される（ステップＳ１)。
次に、ＲＣセグメント１０が沈設されるべき箇所に圧入沈設装置を組立てる（ステップＳ２)。
次に、先端が刃先形状となっている刃口リング（図４に符号１０ａとして表示）を圧入沈設装置を利用して地中に沈設し、さらに、ガイドリング（またはガイドリングと開口リング）を刃口リングの上部に載せて連結し、圧入沈設装置を利用して沈設する（ステップＳ３）。
次に、ガイドリングの上部にＲＣセグメント１０を周方向にリング状に連結して、ＲＣセグメントリングを組立てる（ステップＳ４）。
次に、バケット系掘削機を利用してリングの内側を掘削した後、ＲＣセグメント１０をリング状に連結したＲＣセグメントリングを、ここまでに沈設されたリングの上部に載せて連結し、圧入沈設装置を利用して沈設する（ステップＳ５）。また、この工程では、ＲＣセグメント１０の貫通孔に管が挿入され、ＲＣセグメント１０の外周面１１と地盤との間に滑材を送りながら、ＲＣセグメント１０の沈設が行われる。
上記ステップＳ４，Ｓ５の工程は、所定の深度に到達するまで繰り返し行われる。
そして、穴が所定の深度に達した後は、スライム処理を行い、さらに穴の底部に底版コンクリートを打設する（ステップＳ６）。以上の工程により、立坑の基本となる穴が形成される。
なお、上記の施工方法はあくまでも一例であり、ＲＣセグメント１０を利用した施工における作業内容や作業工数がこれに限定されるわけではない。また、二次巻きコンクリートの打設は必要に応じて、最終の工程において行う。
【００２０】
（ＲＣセグメントの製造方法）
次に、本発明のＲＣセグメントの製造方法について説明する。図７は本発明の実施形態に係るＲＣセグメントの製造工程の一例を示す図である。
まず、鉄筋、セグメント継手１４、貫通孔となる配管を所定の位置に配置して、所定の形状に組立てる（ステップＳ１１）。
次に、ステップＳ１１で組立てた組立体を、予め製作しておいた型枠に組み付ける型組を行う（ステップＳ１２）。
次に、重量粗骨材、重量細骨材、セメント等を混練した重量コンクリートを、ステップＳ１２で型組された型枠内へ投入する（ステップＳ１３）。
次に、重量コンクリートが投入された型枠に十分な振動を与えて、重量コンクリートを型枠内に隙間なくかつ均一に充填させる（ステップＳ１４）。
その後、重量コンクリートの表面仕上げを行い、更にその養生を行う（ステップＳ１５）。
最後に、重量コンクリートが硬化して所定の強度に達した後、型枠を外してＲＣセグメント１０を得る（ステップＳ１６）。
【００２１】
以上、本発明に係る一つの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態のＲＣセグメントに限られるものではなく、本発明の思想の範囲内で様々な変形が可能である。
例えば、ＲＣセグメント１０の形状やサイズは構築される中空筒構造体に応じて適宜定められて良い。また、本発明は、鉄筋コンクリート製の沈設体に加えて、鉄骨鉄筋コンクリート製の沈設体にも適応することができる。もちろん、構造材料としての鉄筋材や鉄骨材も種々のバリエーションが可能である。
また、上記実施形態では、沈設体の骨組みとなる鉄筋や鉄骨の配置構成については特に触れていないが、それは沈設体が必要とする強度に応じて適宜決定されて良い。
さらに、ＲＣセグメント１０がスチール製のスチールセグメントと組み合わされて、中空筒構造体が構築されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るＲＣセグメントの斜視図。
【図２】図１のＲＣセグメントのＡ−Ａ部分の断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るＲＣセグメントの連結状態を示す斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係る中空筒構造体の断面図。
【図５】図４の中空筒構造体を上方から見た平面図。
【図６】本発明のＲＣセグメントを利用した施工方法の一例を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態に係るＲＣセグメントの製造工程図。
【符号の説明】
【００２３】
１  鉄筋、２  コンクリート（重量コンクリート）、１０  ＲＣセグメント、１１  ＲＣセグメントの外周面、１２  ＲＣセグメントの内周面、１３  溝、１４  セグメント継手、１４ａ  ボルト孔、２０  スペーサ、３０  底版コンクリート、４０  二次巻きコンクリート。
【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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