(57)【要約】【課題】大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供すること。【解決手段】地盤１内にトンネル３を併設し、トンネル３ａ、トンネル３ｂの上方と下方に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５、パイプルーフ７をそれぞれ設置する。次に、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間の地盤１を掘削し、掘削と前後してトンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分１５を撤去し、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近を連結する底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。そして、頂版１７とパイプルーフ５との間、底版１９とパイプルーフ７との間に、地盤１より剛性の高い充填材２３、充填材２５をそれぞれ設置する。【選択図】図１
2005042366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内に設置された扁平トンネルと、
前記扁平トンネルの周囲に形成された、前記地盤より剛性の高い構造体と、
を具備することを特徴とする地下構造物。
【請求項２】
前記構造体は、パイプルーフ、推進管、改良地盤等であることを特徴とする請求項１記載の地下構造物。
【請求項３】
前記扁平トンネルの外周面に第１の免震材が設けられることを特徴とする請求項１記載の地下構造物。
【請求項４】
前記構造体の周面に第２の免震材が設けられることを特徴とする請求項１記載の地下構造物。
【請求項５】
地盤内に複数のトンネルを設置する工程（ａ）と、
扁平トンネル計画位置の周囲または上下に、前記地盤より剛性の高い構造体を設置する工程（ｂ）と、
前記複数のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記複数のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、
前記頂版と前記構造体の間および前記底版と前記構造体の間に充填材を設置する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法。
【請求項６】
前記構造体は、パイプルーフ、弧状推進管、改良地盤等であることを特徴とする請求項５記載の地下構造物の構築方法。
【請求項７】
前記充填材は、前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項５記載の地下構造物の構築方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）で、複数のトンネルの外周面に第１の免震材を設け、前記工程（ｃ）または前記工程（ｄ）で、前記頂版および前記底版の外側面に、前記第１の免震材に連続する第２の免震材を設けることを特徴とする請求項７記載の地下構造物の構築方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）または前記工程（ｄ）で、前記頂版および前記底版の外側面に、免震材を設置することを特徴とする請求項７記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１０】
前記充填材が免震材であることを特徴とする請求項５記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１１】
前記構造体の周面に免震材を設置することを特徴とする請求項５記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１２】
地盤内に複数のトンネルを設置する工程（ａ）と、
前記２本のトンネルを貫通する環状の推進管を設置する工程（ｂ）と、
前記２本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記２本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、
前記頂版および前記底版と前記推進管の間に第１の充填材を、前記扁平トンネルと前記推進管の間に第２の充填材を設置する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法。
【請求項１３】
前記第１の充填材および前記第２の充填材が前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項１２記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）または前記工程（ｄ）で、前記頂版および前記底版の外側面に免震材を設置することを特徴とする請求項１３記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１５】
前記第１の充填材が免震材であり、前記第２の充填材が前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項１２記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１６】
前記第１の充填材および前記第２の充填材が免震材であることを特徴とする請求項１２記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１７】
請求項５から請求項１６のいずれかに記載された地下構造物の構築方法により構築されたことを特徴とする地下構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下構造物の構築方法および地下構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下鉄駅舎部や３車線以上の道路トンネルなど、大断面扁平の地下空間を構築する際、開削工法や山岳トンネル工法で当該部を施工することが多かった。また、都市の過密化や地上部の道路事情あるいは工期短縮の要望等の社会的要請により、複数のシールドトンネルを構築し、その後、補助工法を用いて地中を切り拡げ、これらのトンネルを連結することにより大断面扁平の地下空間を建築する技術も利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８１４８６号公報
【０００４】
円形トンネルの場合、鉛直方向の作用土圧は、トンネル躯体のモーメントや軸力、せん断といった断面力に程よく分散され、安定性が高い。一方、大断面扁平トンネルの場合、例えば上床版では、鉛直土圧が主にモーメントとせん断で保持され、軸力に変換されない。そのため、円形トンネルと比べて、トンネルの安定性が低く、地震力が作用すると、上・下床版の中央およびコーナー部で、曲げあるいはせん断に伴う破壊が生じる。そこで、大断面扁平トンネルでは、（１）中柱を設置する、（２）トンネル躯体の耐力を増大する、等の対策が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今、想定する地震力が大きくなったこと、中柱を設けることが難しい扁平トンネルの建設が増えたことにより、トンネル躯体だけで安定を保持するのが困難な状況になりつつある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地盤内に設置された扁平トンネルと、前記扁平トンネルの周囲に形成された、前記地盤より剛性の高い構造体とを具備することを特徴とする地下構造物である。
【０００８】
構造体は、例えば、パイプルーフ、推進管、改良地盤等である。扁平トンネルの外周面には、滑動シート、滑動塗料、ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等の、構造体より剛性の低い第１の免震材を設けてもよい。
【０００９】
さらに、構造体の周面に第２の免震材を設けることもある。第２の免震材は、例えば、周囲に滑動シート、滑動塗料、シリコン、ポリマー系材料等が設けられたパイプルーフである。
【００１０】
第２の発明は、地盤内に複数のトンネルを設置する工程（ａ）と、扁平トンネル計画位置の周囲または上下に、前記地盤より剛性の高い構造体を設置する工程（ｂ）と、前記複数のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記複数のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、前記頂版と前記構造体の間および前記底版と前記構造体の間に充填材を設置する工程（ｄ）とを具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【００１１】
地盤より剛性の高い構造体とは、パイプルーフ、弧状推進管、改良地盤等である。パイプルーフ、弧状推進管の周囲の地盤は、必要に応じて薬液注入工法や凍結工法により止水される。改良地盤とは、薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化された地盤とする。充填材は、地盤より剛性の高い材料（ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等）、または、免震材（ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等の、構造体より剛性の低い材料）である。
【００１２】
充填材が地盤より剛性の高い材料の場合、必要に応じて、工程（ａ）で、２本のトンネルの周囲に第１の免震材を設け、工程（ｄ）で、頂版および底版と充填材の間に、第１の免震材に連続する第２の免震材を設ける。または、工程（ｄ）で、頂版および底版と充填材との間に免震材を設ける。これらの免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【００１３】
充填材の材料に関わらず、構造体の周囲に免震材を設置する場合がある。免震材は、例えば、周囲に滑動シート、滑動塗料、シリコン、ポリマー系材料等が設けられたパイプルーフである。
【００１４】
第２の発明では、扁平トンネルの周囲または上下に剛性の高い構造体や充填材を設置し、地震作用力に対して抵抗させる。また、扁平トンネルと剛性の高い充填材の間に免震材を設けたり、扁平トンネルと構造体との間に免震材を設けたりすることにより、扁平トンネルに作用するせん断力を小さくする。
【００１５】
第３の発明は、地盤内に複数のトンネルを設置する工程（ａ）と、前記２本のトンネルを貫通する環状の推進管を設置する工程（ｂ）と、前記２本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記２本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、前記頂版および前記底版と前記推進管の間に第１の充填材を、前記扁平トンネルと前記推進管の間に第２の充填材を設置する工程（ｄ）とを具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【００１６】
第１の充填材および第２の充填材は、例えば、地盤より剛性の高い材料（ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等）とする。この場合、工程（ｃ）または工程（ｄ）で、頂版および底版と第１の充填材との間に、免震材を設置してもよい。免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【００１７】
または、第１の充填材を免震材（ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等の第１の充填材より剛性の低い材料）とし、第２の充填材を地盤より剛性の高い材料としてもよい。さらに、第１の充填材および第２の充填材を、免震材とする場合もある。
【００１８】
第３の発明では、第２の発明の構造体に相当するものとして、扁平トンネルを貫通するような環状の推進管を設け、推進管や剛性の高い充填材を地震作用力に対して抵抗させる。また、免震材を設けて、扁平トンネルにせん断力を伝達しにくくする。
【００１９】
第４の発明は、第２、第３の発明のいずれかの地下構造物の構築方法によって構築されたことを特徴とする地下構造物である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、地下構造物Ａを構築する各工程を示す図、図２は、地下構造物Ａの断面図である。図２は、図１の（ｄ）のＸ−Ｘでの断面図を示す。
【００２１】
図１の（ｄ）、図２に示すように、地下構造物Ａは、トンネル３ａとトンネル３ｂの一部、頂版１７、底版１９からなる扁平トンネル２１、その上下に配置された、複数のパイプ５ａからなるパイプルーフ５、複数のパイプ７ａからなるパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５等で構成される。
【００２２】
地下構造物Ａを構築するには、まず、図１の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３ａ、トンネル３ｂを併設する。トンネル３ａ、トンネル３ｂは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近の間に複数のパイプ５ａを設置してパイプルーフ５を形成する。また、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近との間に複数のパイプ７ａを設置してパイプルーフ７を形成する。
【００２３】
パイプ５ａは、図２に示すように直線状の部材であり、例えば立坑（図示せず）等を利用して、トンネル３に平行に設置される。パイプ７ａは、図１の（ａ）に示すように曲線状の部材であり、トンネル３の一方から他方に向けて設置される。
【００２４】
次に、図１の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５の周囲に止水材９を、パイプルーフ７の周囲に止水材１１を設置する。止水材９、止水材１１は、凍結工法や薬液注入工法によって形成される。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間の地盤１を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分１５は撤去される。
【００２５】
図１の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの一部と、パイプルーフ５、パイプルーフ７とで囲まれた空間を形成した後、図１の（ｃ）に示すように、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近を連結する底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。
【００２６】
そして、図１（ｄ）、図２に示すように、頂版１７とパイプルーフ５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。充填材２３、充填材２５は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤１より剛性の高い材料とする。なお、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００２７】
第１の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７の外側にパイプルーフ５と充填材２３を、底版１９の外側にパイプルーフ７と充填材２５を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５とパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００２８】
次に、第２の実施の形態について説明する。図３は、第２の実施の形態の地下構造物Ｂの断面図を示す。図３に示すように、地下構造物Ｂは、扁平トンネル２１、その上下に配置されたパイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２３、充填材２５、免震層３１、免震層３３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１、パイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２３、充填材２５は、第１の実施の形態と同様の構成、材料である。
【００２９】
地下構造物Ｂを構築するには、第１の実施の形態と同様に、図１の（ａ）から図１の（ｃ）に示すようにして、パイプルーフ５、パイプルーフ７、扁平トンネル２１を形成する。そして、図４に示すように、頂版１７の外側に免震層３１を形成し、免震層３１とパイプルーフ５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９の外側に免震層３３を形成し、免震層３３とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。
【００３０】
または、図１の（ｂ）に示す工程まで終えた後、表面に免震層３１を設けた頂版１７、免震層３３を設けた底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。その後、免震層３１とパイプルーフ５との間に充填材２３を、免震層３３とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。
【００３１】
いずれの構築方法の場合にも、免震層３１、免震層３３は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等を用いて形成する。また、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００３２】
第２の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７と充填材２３の間に免震層３１を、底版１９と充填材２５の間に免震層３３を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５とパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層３１、免震層３３が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００３３】
次に、第３の実施の形態について説明する。図４は、第３の実施の形態の地下構造物Ｃの断面図を示す。図４に示すように、地下構造物Ｃは、扁平トンネル２１、その上下に配置されたパイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２７、充填材２９等で構成される。このうち、扁平トンネル２１、パイプルーフ５、パイプルーフ７は、第１の実施の形態と同様の構成、材料である。
【００３４】
地下構造物Ｃを構築するには、第１の実施の形態と同様に、図１の（ａ）から図１の（ｃ）に示すようにして、パイプルーフ５、パイプルーフ７、扁平トンネル２１を設置する。そして、図４に示すように、頂版１７とパイプルーフ５との間に充填材２７を設置する。また、底版１９とパイプルーフ７との間に充填材２９を設置する。充填材２７、充填材２９は、パイプルーフ５、パイプルーフ７より剛性の低い免震材（例えばＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等）とする。止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００３５】
第３の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７とパイプルーフ５の間に充填材２７を、底版１９とパイプルーフ７の間に充填材２９を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５、パイプルーフ７が地震作用力に抵抗すると同時に、充填材２７、充填材２９のような免震材が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００３６】
なお、第１から第３の実施の形態では、地盤１より剛性の高い構造体としてパイプルーフ５、パイプルーフ７を設置したが、これらのかわりに、トンネル３ａ、トンネル３ｂの上下の地盤１を薬液注入工法やジェットグラウト工法等によって固化してもよい。また、扁平トンネル２１の上側のパイプ５ａを直線状、下側のパイプ７ａを曲線状としたが、上下のパイプの形状はこれに限らない。
【００３７】
次に、第４の実施の形態について詳細に説明する。図５は、地下構造物Ｄを構築する各工程を示す図である。図５の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｄは、扁平トンネル２１、その周囲に配置された改良地盤３５、免震層４５等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。
【００３８】
地下構造物Ｄを構築するには、まず、図５の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３を併設する。２本のトンネル３の周囲の地盤１は、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化され、改良地盤３５が形成される。また、トンネル３は、周囲に免震層３７が形成される。免震層３７は、例えばトンネル３の裏込めの際に、ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン、滑動シート、滑動塗料等を用いることにより形成される。
【００３９】
改良地盤３５を形成した後、図５の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分と、その周囲の免震層３７は撤去される。
【００４０】
次に、図５の（ｃ）に示すように、トンネル３ａとトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、底部付近を連結する底版１９を設置して扁平トンネル２１を構築する。そして、頂版１７の外側に免震層４１を形成し、免震層４１と改良地盤３５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９の外側に免震層４３を形成し、免震層４３と改良地盤３５との間に充填材２５を設置する。
【００４１】
または、図５の（ｂ）に示す工程まで終えた後、表面に免震層４１を設けた頂版１７、免震層４３を設けた底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。その後、免震層４１と改良地盤３５との間に充填材２３を、免震層４３と改良地盤３５との間に充填材２５を設置する。
【００４２】
充填材２３、充填材２５には、改良地盤３５と同等の剛性のものを用いる。免震層４１、免震層４３には、免震層３７と同様の材料を用いる。免震層３７ａ、免震層３７ｂ、免震層４１、免震層４３により、扁平トンネル２１の全周に免震層４５が形成される。
【００４３】
第４の実施の形態では、改良地盤３５や充填材２３、充填材２５と扁平トンネル２１との間に免震層４５を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体である改良地盤３５や、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層４５のような低剛性の部材が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００４４】
なお、第４の実施の形態の地下構造物Ｄでは、扁平トンネル２１の全周囲に免震層４５を設けたが、第１の実施の形態の地下構造物Ａ（図１）と同様に、免震層を設けなくてもよいし、第２の実施の形態の地下構造物Ｂ（図３）と同様に、頂版１７と底版１９の外側のみに免震層を設けてもよい。また、第３の実施の形態の地下構造物Ｃ（図４）と同様に、免震層を設けず、高剛性の充填材２３、充填材２５のかわりに免震材である充填材２７、充填材２９を設けてもよい。
【００４５】
このように、地下構造物の周囲に改良地盤３５等の剛性の高い部材が配置されると、扁平トンネル２１に作用する鉛直土圧の一部は改良地盤３５で分担され、一部は改良地盤３５により扁平トンネル２１の側壁に軸力として伝達される。これにより、扁平トンネル２１が損傷を受けても急激な損壊にはつながらない。
【００４６】
以下に、扁平トンネルの耐震対策効果を弾塑性ＦＥＭによって検証した結果を示す。解析の対象は、耐震対策なしの扁平トンネル２１、改良地盤３５のみを設置した扁平トンネル２１、改良地盤３５と免震層４５を設置した扁平トンネル２１である（図５の（ｃ））。解析の際、扁平トンネルの覆工は厚さ１０ｃｍのアルミニウムとした。地盤は、幅２２．５ｍ、高さ１５ｍ、豊浦乾燥砂（Ｄｒ＝９０％）とした。改良地盤は一軸圧縮強度２５ｋｇｆ／ｃｍ２程度のもの、免震層はせん断低減材を用いたものとした。
【００４７】
図６は、地盤の側面境界に上面から下面まで直線で一方向に載荷し、地表面での変位が２５ｃｍのときに扁平トンネル２１に生じる曲げモーメントを示す図である。実線４７は改良地盤３５無、免震層４５無の場合の、破線４９は改良地盤３５有、免震層４５無の場合の、点線５１は改良地盤３５有、免震層４５有の場合の結果である。図６に示すように、改良地盤３５無、免震層４５無（実線４７）と比較して、改良地盤３５有、免震層４５有（点線５１）、改良地盤３５有、免震層４５無（破線４９）では、扁平トンネル２１の変形が低減される。
【００４８】
次に、扁平トンネルの耐震対策効果を実験で検証した結果を示す。図７は、試験体の概要図である。実験は、耐震対策なしの扁平トンネルと、対策ありの扁平トンネルを対象とした。実験では、図７に示すように、せん断土槽３９内に扁平トンネル２１ａ（肉厚８．５ｍｍ、外形１００ｍｍ×６５ｍｍ×１５０ｍｍ、圧縮強度２００ｋｇｆ／ｃｍ２）を設置した。耐震対策ありの扁平トンネル２１ａには、免震層４５ａ（厚さ２ｍｍ）と、改良地盤を模したモルタル３５ａ（径１３０ｍｍ、圧縮強度２５ｋｇｆ／ｃｍ２）を設置した。
【００４９】
実験では、２種類の試験体に、静的に４０ｇの遠心加速度を作用させた後、動的加振実験として、正弦波（実物換算２．５Ｈｚ）を振幅を増加させながら段階加振した。
【００５０】
図８は、計測された変位と加速度を示す図である。実線が耐震対策なしの扁平トンネル２１の、破線が耐震対策ありの扁平トンネル２１の結果である。図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、ギャップセンサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（図７）で計測したトンネル内空の層間変位を、図８の（ｄ）は加速度計３８（図７）で計測した加速度応答を示す。
【００５１】
図８に示すように、加速度の入力がほぼ同じのとき、耐震対策なしの扁平トンネル２１と比較して、耐震対策ありの扁平トンネル２１では変位が低減された。また、耐震対策なしの扁平トンネル２１では貫通ひびわれが発生したが、耐震対策ありの扁平トンネル２１では損傷は認められなかった。
【００５２】
次に、第５の実施の形態について詳細に説明する。図９は、地下構造物Ｅを構築する各工程を示す図である。図９の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｅは、扁平トンネル２１、その周囲に配置された改良地盤３５、充填材２７、充填材２９、免震部材５３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。免震部材５３は、複数のパイプ５３ａと滑材または弾性材５５からなる。
【００５３】
地下構造物Ｅを構築するには、まず、図９の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３を併設する。２本のトンネル３の周囲には、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により地盤１を固化して、改良地盤３５を形成する。また、改良地盤３５の周囲には、複数のパイプ５３ａと滑材または弾性材５５を設置して、免震部材５３を形成する。免震部材５３は、例えば、外周面にゴムや滑動シートなどを有するパイプ５３ａを設置したり、パイプ５３ａの設置時に掘削機からパイプ５３ａの外側にポリマー系材料等を注入したりして形成される。
【００５４】
改良地盤３５、免震部材５３を形成した後、図９の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分は撤去される。
【００５５】
次に、図９の（ｃ）に示すように、トンネル３ａとトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、底部付近を連結する底版１９を設置して扁平トンネル２１を構築する。そして、頂版１７と改良地盤３５との間に充填材２７を設置する。また、底版１９と改良地盤３５との間に充填材２９を設置する。充填材２７、充填材２９は、改良地盤３５より剛性の低い免震材とし、例えば、第２の実施の形態と同様にＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等を用いる。
【００５６】
第５の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７と改良地盤３５の間に充填材２７を、底版１９と改良地盤３５の間に充填材２９を設置する。また、改良地盤３５の周囲に、免震部材５３を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体である改良地盤３５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震部材５３、免震材を用いた充填材２７、充填材２９が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００５７】
なお、第５の実施の形態では、改良地盤３５と頂版１７、底版１９との間に、低剛性の充填材２７、充填材２９を設置したが、第１の実施の形態と同様に、高剛性の充填材２３、充填材２５を設置しても良い。さらに、第２の実施の形態と同様に、頂版１７と充填材２３との間に免震層３１を、底版１９と充填材２５との間に免震層３３を設置しても良い。
【００５８】
次に、第６の実施の形態について説明する。図１０は、地下構造物Ｆを構築する各工程を示す図である。図１０の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｆは、扁平トンネル２１、パイプルーフ５７、充填材６１、充填材６３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。パイプルーフ５７は、複数のパイプ５７ａ（推進管）からなる。
【００５９】
地下構造物Ｆを構築するには、まず、図１０の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３ａ、トンネル３ｂを併設する。トンネル３ａ、トンネル３ｂは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂを貫通する、複数のほぼ環状のパイプ５７ａを設置し、パイプルーフ５７を形成する。
【００６０】
次に、図１０の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５７の周囲に止水材５９を設置する。止水材５９は、凍結工法や薬液注入によって形成される。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間の地盤１を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分は撤去される。
【００６１】
図１０の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５７の内部に空間を形成した後、図１０の（ｃ）に示すように、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近を連結する底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。
【００６２】
そして、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に充填材６１を設置する。また、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に充填材６３を設置する。充填材６１、充填材６３は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤１より剛性の高い材料とする。なお、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００６３】
第６の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に充填材６１を、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に充填材６３を設置する。これにより、地震時に、パイプルーフ５７、充填材６１、充填材６３のような高剛性の部材が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００６４】
なお、第６の実施の形態では、充填材６１、充填材６３に高剛性の材料を用いたが、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に設置する充填材は、これに限らない。
【００６５】
図１１は、地下構造物Ｇの断面図である。図１１に示す地下構造物Ｇでは、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に免震材である充填材６５を設置し、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に高剛性の充填材６３を設置する。
【００６６】
図１２は、地下構造物Ｈの断面図である。図１２に示す地下構造物Ｈでは、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に、免震材である充填材６５、充填材６７をそれぞれ設置する。地下構造物Ｇ、地下構造物Ｈの充填材６５、充填材６７には、ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等が用いられる。
【００６７】
図１３は、地下構造物Ｉの断面図である。図１３に示す地下構造物Ｉでは、図１０の（ｃ）に示す地下構造物Ｆの頂版１７と充填材６１との間、底版１９と充填材６１との間に免震層６９を設ける。免震層６９は、例えば、滑動シート、滑動塗料、シリコン等の免震材を用いて形成する。
【００６８】
次に、第７の実施の形態について説明する。図１４は、地下構造物Ｊの断面図を示す。図１４に示すように、地下構造物Ｆは、扁平トンネル２１、その両外側に配置された地中壁７１等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。地中壁７１は、地盤固化壁、ＲＣ連壁等であり、地上から深層混合処理工法や地中連続壁工法などにより施工される。
【００６９】
第７の実施の形態では、扁平トンネル２１の両外側に設置された地中壁７１が地震作用力に抵抗するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなり、安定性が向上する。
【００７０】
なお、第１から第６の実施の形態では、図１の（ｂ）等に示すようにトンネル３ａ、トンネル３ｂの一部と、構造体（パイプルーフ５、パイプルーフ７、改良地盤３５、パイプルーフ５７）とで囲まれた空間を掘削した後、頂版１７と底版１９を設置したが、施工順序はこれに限らない。例えば、トンネル３ａ、トンネル３ｂの上半部の間を掘削して頂版１７を設置した後、トンネル３ａ、トンネル３ｂの下半部の間を掘削して底版１９を設置してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地下構造物Ａを構築する各工程を示す図
【図２】地下構造物Ａの断面図
【図３】第２の実施の形態の地下構造物Ｂの断面図
【図４】第３の実施の形態の地下構造物Ｃの断面図
【図５】地下構造物Ｄを構築する各工程を示す図
【図６】扁平トンネルに生じる曲げモーメントを示す図
【図７】試験体の概要図
【図８】計測された変位と加速度を示す図
【図９】地下構造物Ｅを構築する各工程
【図１０】地下構造物Ｆを構築する各工程を示す図
【図１１】地下構造物Ｇの断面図
【図１２】地下構造物Ｈの断面図
【図１３】地下構造物Ｉの断面図
【図１４】地下構造物Ｊの断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ，Ｈ、Ｉ、Ｊ………地下構造物
１………地盤
３、３ａ、３ｂ………トンネル
５、７、５７………パイプルーフ
１７………頂版
１９………底版
２１、２１ａ………扁平トンネル
２３、２５、２７、２９、６１、６３、６５、６７………充填材
３１、３３、３７、４３、４５、４５ａ、６９………免震層
３５、３５ａ………改良地盤
５３………免震部材
７１………地中壁
【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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【図１４】
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