(57)【要約】【課題】より精度よく凍結膨張圧を予測することを可能にする凍結工法の凍結膨張圧算出方法を提供する。【解決手段】地盤の凍結時に作用する緩み土圧と水圧と凍結膨張圧に基づいて必要凍土厚を設定するようにしたことを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の凍結時に作用する緩み土圧と水圧と凍結膨張圧に基づいて必要凍土厚を設定するようにしたことを特徴とする凍結工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の安定化、防水層の形成などを図る防護工として、耐力壁や止水壁を凍土壁によって形成する凍結工法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、耐力壁を凍結工法で構築する場合には、構造計算を行うことにより必要凍土厚を決定する。また、荷重は、通常、土水圧分離型とし、作用土圧の鉛直土圧は全土圧、水平土圧は多少の凍結膨張圧を考慮して静止土圧としている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６４７１７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】地盤工学会：地盤工学・実務シリーズ３１「地盤改良の調査・設計と施工―戸建住宅から人工島まで―」，ｐｐ．１６０〜１７０，２０１３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、実際の凍土には凍結膨張圧が作用するはずであるが、従来、凍結膨張圧を定量的に求めるのではなく、鉛直土圧では全土圧、水平土圧では静止土圧に含まれるものとして簡易的に必要凍土厚が算定されていた。
【０００７】
しかしながら、近年増加している大深度での凍結工法適用工事では、鉛直土圧として全土圧、水平土圧として静止土圧を作用土圧に採用すると過度に安全側の凍土厚算定結果となるケースがあった。また、大きな凍結膨張圧の発生する粘性土を凍結させる場合には、凍結膨張圧を考慮しないと危険側の凍土厚算定結果となるおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、凍結膨張圧を考慮して、より精度よく必要凍土厚の算定を可能にする凍結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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の凍結工法は、地盤の凍結時に作用する緩み土圧と水圧と凍結膨張圧に基づいて必要凍土厚を設定するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の凍結工法においては、凍結膨張圧を考慮し、より精度よく必要凍土厚を算定することが可能になり、合理的な凍結工法の施工を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】凍結工法を用いて構築するトンネルの施工方法の一例を示す図である。
【図２】凍結工法を用いて構築するトンネルの施工方法の一例を示す図である。
【図３】凍結工法を用いて構築するトンネルの一例を示す図である。
【図４】凍結工法を用いて構築する分岐・合流部のトンネルの一例を示す図である。
【図５】凍結工法を用いて構築するトンネルの施工方法の一例を示す図である。
【図６】従来と本発明の必要凍土厚の算出の考え方の違いを比較した図である。
【図７】実現場に対して従来と本発明の必要凍土厚を求めた実施例の説明で用いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１から図７を参照し、本発明の一実施形態に係る凍結工法について説明する。
【００１４】
ここで、本実施形態では、例えば、道路トンネルの分岐・合流部や鉄道トンネルの渡り線部などの大断面トンネルを構築する際の発進・到達時やセグメント切り開き時（シールドトンネルの地中拡幅時）などに対し凍結工法を用いるものとして説明を行う。
但し、本発明の凍結工法の凍結膨張圧算出方法は、土木建築分野において凍結工法を用いるあらゆるケースに適用可能である。
【００１５】
はじめに、図１から図４に示すように、道路トンネルの分岐・合流部などの大断面トンネルを構築する際には、例えば、本線シールド１、ランプシールド２（２本の導坑）を横方向に間隔をあけて先行構築するとともに、ランプシールド２を通じ、凍結工法で凍土壁６を形成して地盤の安定化を図りつつ地中立坑３を構築し、この地中立坑３から発進する２本の円周シールドによる発進基地４を構築する。この発進基地４から本線シールド１、ランプシールド２を囲繞するように小径のトンネル掘進機で複数の外殻シールド５を構築する。
【００１６】
さらに、図２、図５に示すように、凍結工法を用いて凍土壁８を形成しつつ隣り合う外殻シールド５を切り開いて連通させ（凍結管９、切り開き部１０）、本線シールド１、ランプシールド２を囲繞する本設覆工７を構築する。そして、本線シールド１から本設覆工６で囲まれた地盤を掘削して連通させ、分岐・合流部となる大断面トンネルを構築する。
【００１７】
ここで、従来の凍結工法では、図６（ａ）に示すように、凍結膨張圧を定量的に求めるのではなく、鉛直土圧では全土圧、水平土圧では静止土圧に含まれるものとして簡易的に必要凍土厚を算定していた。このため、大深度での凍結工法適用工事で、鉛直土圧として全土圧、水平土圧として静止土圧を作用土圧に採用すると、過度に安全側の凍土厚算定結果となるケースがあった。また、大きな凍結膨張圧が発生する粘性土を凍結させる場合にはこの凍結膨張圧を考慮しないと危険側の凍土厚算定結果となるおそれもあった。
【００１８】
これに対し、本実施形態の凍結工法では、図６（ｂ）に示すように、凍土への作用荷重として、緩み土圧、水圧、凍結膨張圧を考慮し、必要凍土厚を算定するようにした。
【００１９】
具体例として、大深度工事の地中拡幅工事の例を図７及び表１を用いて説明する。
図７に示すようにこの事例では上部や下部に粘性土層が存在し、凍結膨張圧が大きくなることが予測された。
このような状況に対し、従来手法で必要凍土厚を算出すると、表１に示すように、上部側の必要凍土厚が危険側となり、下部では過度に安全側になることが確認された。
一方、本実施形態の凍結工法を用いると、すなわち、凍土への作用荷重として、緩み土圧、水圧、凍結膨張圧を考慮して必要凍土厚を算定すると、上部、下部ともに適度に安全側となることが確認された。なお、本発明に係る手法で算出した必要凍土厚の妥当性はＦＥＭ解析によって確認できている。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
したがって、本実施形態の凍結工法によれば、凍結膨張圧を考慮し、より精度よく必要凍土厚を算定することが可能になり、合理的な凍結工法の施工を実現することが可能になる。
【００２２】
以上、本発明による凍結工法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１    本線シールド
２    ランプシールド
３    地中立坑
４    発進基地
５    外殻シールド
６    凍土壁
７    本設覆工
８    凍土壁
９    凍結管
１０  切り開き部
【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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