(57)【要約】【課題】本発明は、底版の支持強度アップを可能にした立坑の施工方法を提供する。【解決手段】立坑の施工方法は、予定された底版３の上面３ｄよりも低い位置まで、掘削孔４内に固形の被掘削物５を投入する。その後、掘削孔４内にコンクリートを打設して連壁２を形成し、連壁２の下端２ａ側に配置されている被掘削物を排除する。これによって、連壁２の下方に凹部１３が形成される。その後、この凹部１３内に鉄筋ガゴ１４を挿入し、連壁２で囲まれた空間Ｓの底部に水中コンクリートを打設する。これによって、凹部１３内に水中コンクリートが流入され、立坑１の底にフランジ部３ａをもった底版３が構築される。このような施工方法を採用すると、連壁２の下方にフランジ形成用の凹部１３を容易に造り出すことができ、しかも、鉄筋カゴ１４によって補強されたフランジ部３ａを底版３に容易に構築することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連壁と底版とにより構築された立坑を施工する方法において、
前記連壁を形成するための環状の掘削孔を掘削する工程と、
予定された前記底版の上面よりも低い位置まで、前記掘削孔内に固形の被掘削物を投入する工程と、
前記掘削孔内にコンクリートを打設して前記連壁を形成する工程と、
前記連壁内の土砂を排出する工程と、
前記連壁の下端側に配置されている前記被掘削物を排除する工程と、
前記被掘削物が排除されて形成された凹部内に鉄筋ガゴを挿入する工程と、
前記連壁で囲まれた空間の底部に水中コンクリートを打設し、前記凹部内に前記水中コンクリートを流入させてなるフランジ部をもった前記底版を形成する工程と、を備えたことを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項２】
前記鉄筋カゴは、前記立坑の周方向で等分化され、各鉄筋カゴは、前記連壁で囲まれた空間内に前記鉛直方向に降ろされた後、水平方向に前記凹部内に挿入されることを特徴とする請求項１の立坑の施工方法。
【請求項３】
前記被掘削物の投入後、前記掘削孔内に、前記被掘削物に到達する水抜き管及びグラウト注入管を上方から挿入し、
前記底版を形成するために前記水中コンクリートを打設した後に、前記凹部内で形成された前記底版の前記フランジ部と前記連壁の下端との間の空隙内に溜まった水を排出しながら、この空隙にグラウト材を充填することを特徴とする請求項１又は２記載の立坑の施工方法。
【請求項４】
前記被掘削物の投入後、前記掘削孔内に冷却管を上方から挿入し、
前記底版の前記フランジ部と前記連壁の下端との境界部分を凍結させて、前記境界部分を止水することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の立坑の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事などに利用される立坑の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開昭６３−２８９１９５号公報がある。この公報に記載された立坑において、地中連続壁(連壁)の下端には係止段部が形成され、連壁の係止段部には底版の端部が嵌り込んでいる。このような係止段部が設けられた連壁を築造する方法として、掘削中に掘削孔の幅を大小に変えることができる掘削幅可変型の掘削機が利用される。この掘削機によって、途中まで一定幅で掘削し、予定の深さに達したら、掘削幅を狭めて掘削孔を形成する。その後、掘削孔内に鉄筋カゴを建て込んで、掘削孔内にコンクリートを打設することで、連壁の下端に係止段部を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２８９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、連壁の下端に形成された係止段部によって底版が支持されているが、係止段部と底版との接触面積は、係止段部の段差の大きさに依存し、底版を押し上げる地下水の揚圧力が高い場合には、底版の支持強度不足が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は、底版の支持強度アップを可能にした立坑の施工方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】
【０００６】
本発明は、連壁と底版とにより構築された立坑を施工する方法において、
連壁を形成するための環状の掘削孔を掘削する工程と、
予定された底版の上面よりも低い位置まで、掘削孔内に固形の被掘削物を投入する工程と、
掘削孔内にコンクリートを打設して連壁を形成する工程と、
連壁内の土砂を排出する工程と、
連壁の下端側に配置されている被掘削物を排除する工程と、
被掘削物が排除されて形成された凹部内に鉄筋ガゴを挿入する工程と、
連壁で囲まれた空間の底部に水中コンクリートを打設し、凹部内に水中コンクリートを流入させてなるフランジ部をもった底版を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この施工方法により形成された立坑の底版の支持強度アップを図るために、底版を連壁の下端面で支持し、これを達成させるために、底版には、下端面に当接させるためのフランジ部が設けられている。このような構成をもった立坑では、地下水圧(揚圧力)に対して、底版重量、連壁の重量、及び連壁の外周面と地盤との摩擦力が抵抗力となるので、地下水圧が高い場合であっても、底版を確実に支持させることができる。このような立坑を築造するにあたって、予定された底版の上面よりも低い位置まで、掘削孔内に固形の被掘削物を投入する。その後、掘削孔内にコンクリートを打設して連壁を形成し、連壁の下端側に配置されている被掘削物を排除する。これによって、連壁の下方に凹部が形成される。その後、この凹部内に鉄筋ガゴを挿入し、連壁で囲まれた空間の底部に水中コンクリートを打設する。これによって、凹部内に水中コンクリートが流入され、立坑の底にフランジ部をもった底版が構築される。このような施工方法を採用すると、連壁の下方にフランジ形成用の凹部を容易に造り出すことができ、しかも、鉄筋カゴによって補強されたフランジ部を底版に容易に構築することができる。
【０００８】
また、鉄筋カゴは、立坑の周方向で等分化され、各鉄筋カゴは、連壁で囲まれた空間内に鉛直方向に降ろされた後、水平方向に凹部内に挿入されると好適である。
このような方法を採用すると、鉄筋カゴを、連壁の下方に形成された凹部内に容易に配置させることができる。
【０００９】
また、被掘削物の投入後、掘削孔内に、被掘削物に到達する水抜き管及びグラウト注入管を上方から挿入し、底版を形成するために水中コンクリートを打設した後に、凹部内で形成された底版のフランジ部と連壁の下端との間の空隙内に溜まった水を排出しながら、この空隙にグラウト材を充填すると好適である。
連壁で囲まれた空間の底部に水中コンクリートを打設すると、この水中コンクリートが凹部内に流入するが、このとき、凹部の上部に地下水が溜まり易く、水中コンクリートを凹部内に完全に充填させることが難しい。そこで、凹部内で形成された底版のフランジ部と連壁の下端との間の空隙内に溜まった水を排出しながら、この空隙にグラウト材を充填する。これによって、フランジ部と連壁の下端との間に空隙がなくなるので、フランジ部で発生している支持力を連壁の下端面に確実に伝達させることができ、底版の確実な支持が可能になる。
【００１０】
また、被掘削物の投入後、掘削孔内に冷却管を上方から挿入し、底版のフランジ部と連壁の下端との境界部分を凍結させて、境界部分を止水すると好適である。
このような方法を採用すると、立坑内から水中ポンプなどで地下水を抜く、いわゆるドライアップ時に、境界部分から地下水が漏れ出す事態を確実に回避させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、底版の支持強度アップを可能にした立坑を築造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る施工方法が適用される立坑の一実施形態を示す断面図である。
【図２】掘削孔の底部近傍を示す断面図である。
【図３】砕石投入後の掘削孔を示す断面図である。
【図４】掘削孔内に鉄筋を敷設した状態を示す断面図である。
【図５】掘削孔内にコンクリートを打設した状態を示す断面図である。
【図６】連壁で囲まれた空間を掘削した状態を示す断面図である。
【図７】砕石を排除している状態を示す断面図である。
【図８】立坑の水中に掘削機を沈めた状態を示す断面図である。
【図９】凹部内に鉄筋カゴを挿入する状態を示す断面図である。
【図１０】周方向に等分割されてなる鉄筋カゴを示す平面図である。
【図１１】底版を示す断面図である。
【図１２】底版と連壁との空隙にグラウト材を注入した状態を示す断面図である。
【図１３】フランジ部と連壁との境界部分を凍結させた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る立坑の施工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、立坑１は、コンクリートからなる円筒状の地中連続壁(連壁)２によって囲まれ、立坑１の底部は、コンクリートからなる円板状の底版３によって地下水の侵入を防止している。
【００１５】
また、この底版３の外周端には、全周に渡ってフランジ部３ａが設けられ、このフランジ部３ａの上面３ｂは、連壁２の下端面２ａに当接され、底版３の外周面３ｃは、連壁２の内周面２ｂに当接されている。このように、フランジ部３ａによる張り出し構造をもった底版３を採用することによって、底版３の支持強度アップが図られている。このような構成の立坑１では、地下水圧(揚圧力)に対して、底版３の重量、連壁２の重量、及び連壁２の外周面２ｃと地盤との摩擦力が抵抗力となるので、地下水圧が高い場合であっても、底版３を確実に支持させることができ、これによって、底版３の薄型化や材料コストの削減、工期の短縮が可能になる。
【００１６】
次に、立坑１の施工方法について説明する。
【００１７】
図２に示すように、連壁２の厚みに相当する掘削孔４を地中に形成する。その後、図３に示すように、予定された底版３の上面３ｄ(図1参照)よりも低い位置まで、掘削孔４内に固形の被掘削物５を投入する。この被掘削物５としては、砕石などがあり、砕石５は、そのまま掘削孔４の上方から投入してもよいが、袋詰めされた砕石５を掘削孔４の上から投入することで、作業性が良くなる。この砕石５は、フランジ部３ａ(図1参照)を形成するために利用されるので、フランジ部３ａの厚さに相当する高さに達するまで、掘削孔４内に投入される。
【００１８】
図４に示すように、砕石５の投入後、連壁２の補強として利用される鉄筋カゴ６を掘削孔４内に建て込む。この鉄筋カゴ６は、掘削孔４の全周に渡って配置され、掘削孔４内に、砕石５に到達する水抜き管７及びグラウト注入管８が上方から挿入される。また、掘削孔４内に冷却管９も上方から挿入される。水抜き管７、グラウト注入管８及び冷却管９は、掘削孔４の全周に渡って多数本配置され、水抜き管７及びグラウト注入管８の下端は開放され、冷却管９は、全長に渡って保温材で保護され、冷却管９の下端のみ露出させられている。
【００１９】
鉄筋カゴ６等の設置完了後、図５に示すように、掘削孔４内にコンクリートを打設して、連壁２を形成する。その後、図６に示すように、予定された深さに達するまで、連壁２で囲まれた内側の土砂を排出する。このとき、連壁２の内周面２ｂで囲まれた空間Ｓ内には、地下水が溜まる。
【００２０】
図７及び図８に示すように、回転可能なドラムカッター部１０ａを有する掘削機１０を空間Ｓ内の水中に上から沈める。この掘削機１０は、ロッド１１によって地上から降ろされ、ドラムカッター部１０ａは砕石５が埋められている場所に設置される。その後、ロッド１１を連壁２に徐々に近づけながら、ドラムカッター部１０ａによって砕石５を奥に向かって徐々に排除する。このときに排出された砕石５は、掘削機１０に固定された水中ポンプ１２の吸水口１２ａで回収され、配管１２ｂを通って地上に排出される。そして、ドラムカッター部１０ａの幅を１ピッチとすると、１ピッチずつ周方向に掘削機１０を送りながら、全周に渡って砕石５を全て排除する。
【００２１】
図９及び図１０に示すように、砕石５の排除によって、連壁２の下方には環状の凹部１３が形成され、この凹部１３内に鉄筋カゴ１４が挿入される。鉄筋カゴ１４は、周方向で等分割され、各鉄筋カゴ１４は、ロッド１６によって地上から鉛直方向に降ろされ、鉄筋カゴ１４は凹部１３に対応する位置に吊された状態で、ロッド１６を連壁２に対して水平方向に徐々に近づけながら鉄筋カゴ１４を凹部１３の奥に挿入させる。この作業は、凹部１３の全周を鉄筋カゴ１４で埋めるように順次行われる。鉄筋カゴ１４をユニットとして凹部１３内に挿入させることで、鉄筋カゴ１４を、連壁２の下方に形成された凹部１３の全周に渡って容易に配置させることができる。
【００２２】
このような施工方法を採用することで、連壁２の下方にフランジ形成用の凹部１３を容易に造り出すことができ、しかも、鉄筋カゴ１４によって補強されたフランジ部３ａを底版３に容易に構築することができる。
【００２３】
図１１に示すように、ロッド１６で鉄筋カゴ１４を吊した状態で、連壁２で囲まれた空間Ｓの底部に水中コンクリート１７を打設し、凹部１３内に水中コンクリート１７が流入され、フランジ部３ａをもった底版３が立坑１の底部に形成される。
【００２４】
連壁２で囲まれた空間Ｓの底部に水中コンクリート１７を打設すると、水中コンクリート１７が凹部１３内に流入するが、このとき、凹部１３の上部にできた空隙Ｐに地下水が溜まり易く、水中コンクリート１７を凹部１３内に完全に充填させることが難しい。
【００２５】
そこで、水中コンクリート１７の硬化後、凹部１３内で形成された底版３のフランジ部３ａと連壁２の下端との間の空隙Ｐ内に溜まった水を水抜き管７によって排出しながら、この空隙Ｐにグラウト注入管８によってグラウト材２０を充填する。その結果、グラウト材２０がフランジ部３ａの一部になり、フランジ部３ａと連壁２の下端との間に空隙Ｐがなくなるので、地下水圧(揚圧力)によりフランジ部３ａで発生している支持力を連壁２の下端面２ａに確実に伝達させることができ、底版３の確実な支持が可能になる。
【００２６】
グラウト材２０の硬化後、冷却管９内に冷媒を流動させて、グラウト材２０によって補修された底版３のフランジ部３ａと連壁２の下端面２ａとの境界部分Ｌを凍結させ、境界部分Ｌを止水する。このとき、土壌側も、境界部分Ｌの端部を塞ぐような凍結部Ｒが形成される。この凍結部Ｒによっても、境界部分Ｌへの水の流入を確実に阻止することができる。
【００２７】
この止水状態で、立坑１内から水中ポンプで地下水を抜く、いわゆるドライアップを行う。このとき、境界部分Ｌが凍結されているので、境界部分Ｌから地下水が漏れ出す事態が確実に回避され、ドライアップの長期化を回避させることができる。
【００２８】
そして、ドライアップ完了後、鉄筋で補強されたコンクリート製の本底版(図示せず)が底版３の上に打設される。
【００２９】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。本発明に係る立坑の施工方法において、立坑１の平面形状としては円形に限らず、小判形、矩形などが適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…立坑、２…連壁、３…底版、３ａ…フランジ部、４…掘削孔、５…砕石(被掘削物)、７…水抜き管、８…グラウト注入管、９…冷却管、１３…凹部、１４…鉄筋カゴ、１７…水中コンクリート、Ｐ…空隙、Ｌ…境界部分。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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