(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填され、
隣り合う柱体相互において、一方の柱体を構成するエレメントの係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの円筒部の一部が係合された状態で、前記一方の柱体のエレメントの係合部の外側と、他方の柱体のエレメントの円筒部の外側に閉塞空間が構成され、
前記コンクリートは前記閉塞空間にも充填され、
前記主鋼材は前記閉塞空間を通るように配設されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項２】
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、各エレメントの係合部を通り土圧壁の周囲に沿って延在するＰＣ鋼材が各柱体の内部に配設されていることを特徴とする請求項１記載の土圧壁。
【請求項３】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に複数埋設されそれらの内部にコンクリートが充填される土圧壁用エレメントであって、
円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなり、
前記係合部は、このエレメントの隣に配置されるエレメントの円筒部の一部が係合されるように構成され、
前記係合部および前記係合部に係合される円筒部の箇所には、主鋼材挿通孔が貫設され、
前記主鋼材挿通孔には取り外し可能に蓋板が取り付けられている、
ことを特徴とする土圧壁用エレメント。
【請求項４】
一方のエレメントの係合部に、他方のエレメントの円筒部の一部が係合された状態で、前記一方のエレメントの係合部の外側と、他方の柱体のエレメントの円筒部の外側に閉塞空間が構成され、前記係合部には前記閉塞空間へコンクリートを充填するためのコンクリート充填孔が形成され、前記コンクリート充填孔に取り外し可能に蓋板が取り付けられていることを特徴とする請求項３記載の土圧壁用エレメント。
【請求項５】
蓋板は、エレメントの内部からエレメントの外方にハンマーで叩いた時にエレメントの外側に外れるように取着されていることを特徴とする請求項３記載の土圧壁用エレメント。
【請求項６】
蓋板は、エレメントの内側に外れるようにエレメントに取着されていることを特徴とする請求項３記載の土圧壁用エレメント。
【請求項７】
前記エレメントの内部に空気抜き路が設けられ、前記空気抜き路は、エレメントの内部の前記係合部に隣接した箇所で、エレメントの全長にわたって延在しエレメントの両端においてそれぞれ端部が開放された空気路と、エレメントの延在方向に間隔をおいた複数箇所でエレメント内部の上端に位置する箇所と前記空気路とにわたって延在する管体とで構成され、前記管体がエレメント内部の上端に位置する端部は開放され、前記管体の他方の端部は前記空気路に連通されていることを特徴とする請求項３記載の土圧壁用エレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大断面で中距離の地下トンネルを構築する際に好適な土圧壁およびそれに用いるエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、都市部でのトンネル工事には多くの場合シールド工法が採用されている。
また、短い距離で大きな断面のトンネル工事には、ＵＲＴ（アンダーレイルウェイトンネリング）工法が採用されている。
一方、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネルを工事しようとする場合、シールド工法はシールド掘進機が高価格であるため採用されず、上記のＵＲＴ工法となる。
ここで、ＵＲＴ工法は、断面が四角形の筒状のエレメントを複数用意し、発進立坑において、前端にオーガを配置したエレメントを先頭に後続のエレメントを順次継ぎ足しながら到達立坑まで押し込み、トンネルの外殻に対応する箇所にこのようなエレメントからなる柱体を連続状に形成し、これら柱体をなすエレメントの内部に間詰めコンクリートを充填して土圧壁を形成し、その後、土圧壁の内側を掘削していく工法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのＵＲＴ工法では、エレメントの前端に配置したオーガにより掘削を行ない、オーガでは円形の孔が掘削されるため、エレメントの四隅は孔が掘削されていない地盤部分に対して無理押しすることになり、トンネル長さは１００ｍ前後が限界となる。
一方、掘削された円形の孔に挿入され易いように、エレメントとして断面が円筒のものを用いて土圧壁を形成した場合には、互いに隣り合う柱体の間では、エレメントの円形部分と円形部分が接することになるため、それらエレメントの内部に充填される間詰めコンクリートの厚さがなくなるところが生じ、四角形のエレメントを用いる場合に比べ有効桁高を大きく確保することができない。
【０００４】
そこで、エレメントとして断面が円筒状の円筒部と、この円筒部の一側が円筒部の内側に窪んだ係合部とからなるエレメントを用いることが考えられる。
すなわち、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体を、上記の中空状のエレメントをその長手方向に同軸上に並べられることで構成し、隣り合う柱体相互を、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が収容されるように配置することが考えられる。
このような構成によれば、掘削された孔へのエレメントの挿入も円滑に行なわれ、また、大きな有効桁高を確保することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、大きな有効桁高が確保された土圧壁を構築することができても、隣り合う柱体は、円筒部と係合部とが単に係合しているのみで相互に連結されていないため、構築された土圧壁はその耐力に劣る不具合がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、耐力を格段と高めることができる土圧壁および土圧壁用エレメントを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填され、隣り合う柱体相互において、一方の柱体を構成するエレメントの係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの円筒部の一部が係合された状態で、前記一方の柱体のエレメントの係合部の外側と、他方の柱体のエレメントの円筒部の外側に閉塞空間が構成され、前記コンクリートは前記閉塞空間にも充填され、前記主鋼材は前記閉塞空間を通るように配設されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に複数埋設されそれらの内部にコンクリートが充填される土圧壁用エレメントであって、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなり、前記係合部は、このエレメントの隣に配置されるエレメントの円筒部の一部が係合されるように構成され、前記係合部および前記係合部に係合される円筒部の箇所には、主鋼材挿通孔が貫設され、前記主鋼材挿通孔には取り外し可能に蓋板が取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の土圧壁では、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保でき、さらに、隣り合う柱体相互は、円筒部と係合部とが係合し、かつ、隣り合う柱体間に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力は格段と高められる。
また、本発明のエレメントを用いれば、主鋼材挿通孔が蓋板で閉塞されているので、エレメントの内部に土砂が侵入することなく、掘削された孔へのエレメントの挿入が円滑に行なわれ、また、蓋板を取り外せば主鋼材挿通孔が露出するので、複数のエレメント間にわたり主鋼材挿通孔から主鋼材を簡単に配設することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る土圧壁の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る土圧壁の断面正面図を示す。
実施の形態に係る土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている。
前記各柱体１４は、図２(Ａ)、(Ｂ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の少なくとも一側が前記円筒部１８０２の全長にわたって円筒部１８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とからなる中空状のエレメント１８がその長手方向に同軸上に並べられることで構成されている。
隣り合う柱体１４相互は、一方の柱体１４を構成するエレメント１８の各係合部１８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント１８の各円筒部１８０２の一部が係合されるように配置されている。
前記主鋼材１６は、前記各柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメント１８の係合部１８０４を通って各柱体１４の内部間を貫通し土圧壁１２の周囲に沿って連続するように配設されている。
そして、これら柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されている。
なお、本発明において主鋼材１６とは、曲げ応力に抵抗させるため用いるものを広く含み、したがって、鉄筋や、Ｈ形鋼などの鋼材などの他、鋼材ではない繊維ロッドなどを広く含む。
【０００９】
本実施の形態では、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント１８が用いられている。
すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の上辺の中央と下辺の中央に位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
また、土圧壁１２の下辺の両端に位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
更に、前記の箇所を除く全ての柱体１４のエレメント１８、すなわち大半の柱体１４を構成するエレメント１８は、図２(Ｂ)で示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記係合部１８０４は円筒部１８０２の内側に窪み円筒部１８０２の全長にわたって延在している。前記係合部１８０４は隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容できる寸法で構成されている。
【００１０】
まず、前記エレメント１８について図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、図３はエレメントの斜視図、図４(Ａ)はエレメントの断面正面図、(Ｂ)はエレメントの部分の側面図、図５(Ａ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの断面正面図、(Ｂ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの部分の側面図を示しており、これらの図に示すエレメント１８は、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記円筒部１８０２は、鋼管の一側を切り欠くことで構成されている。
前記係合部１８０４は、円筒部１８０２の一側が窪むように凹部状に設けられ、係合部１８０４は、円筒部１８０２の内側に配置され凹部の底部を構成する鋼板製の底板１８１０と、底板１８１０の両側から起立して凹部の両側を構成し円筒部１８０２に連結される鋼板製の側板１８１２とで構成されている。
このような構成からなる係合部１８０４に、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容された状態で、円筒部１８０２の両端に位置する円筒部１８０２の縁が、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２に当たり、図４(Ａ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間に閉塞された閉塞空間１８５０が形成されるように構成されている。
【００１１】
図５(Ａ)、(Ｂ)に示すように、前記円筒部１８０２の上下部には、円筒部１８０２を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき円筒部１８０２の長手方向に沿って多数形成されている。
また、前記底板１８１０の上下部にも、底板１８１０を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿って多数形成されている。
更に、前記上下の主鋼材挿通孔２０よりも内側の底板１８１０箇所に、互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿ってコンクリート充填孔２２が上下に多数形成されている。
前記主鋼材挿通孔２０は、主鋼材１６が挿通できるように主鋼材１６よりも大きな直径で形成され、円筒部１８０２の各主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の各主鋼材挿通孔２０とにわたり主鋼材１６が挿通されるように、円筒部１８０２の主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の主鋼材挿通孔２０とは互いに対応した箇所に形成されている。
そして、図３および図４(Ａ)、(Ｂ)に示すように、エレメント１８の地中への埋設時に、エレメント１８の内部に土砂が入らないように、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞され、また、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２６により閉塞されている。
【００１２】
蓋板２４、２６の円筒部１８０２や底板１８１０への取り付けは、例えば、キャップを嵌め込む形式のものでもよく、あるいは、スポット溶接などにより仮止めする形式のものでもよい。
本実施の形態では、蓋板２４として薄い鋼板を用い、この鋼板を円筒部１８０２、底板１８１０の外面に、スポット溶接により仮止めしており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員がハンマーなどで叩くことにより簡単に取り外せ、主鋼材挿通孔２０が露出するように構成されている。
また、蓋板２６として、鍔部と有底円筒部からなる薄い鋼板製のキャップを用い、エレメント１８の内側から有底円筒部をコンクリート充填孔２２に嵌合し、鍔部を底板１８１０の内面に突き当てており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員が鍔部を剥がすことにより簡単に取り外せ、コンクリート充填孔２２が露出するように構成されている。
なお、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とからなるエレメント１８では、各係合部１８０４に主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２が形成され、これら主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２４、２６により閉塞されている。
また、図２(Ｃ)に示すように、円筒部１８０２のみからなるエレメント１８では、互いに９０度向きを変えた円筒部１８０２箇所に、前記と同様に、それぞれ主鋼材挿通孔２０が形成され、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞されている。
【００１３】
次に、上記のようなエレメント１８から柱体１４により構成される土圧壁１２をその構築手順に従ってより詳細に説明する。
図６(Ａ)〜(Ｅ)および図７(Ａ)〜(Ｅ)は柱体の構築方法の説明図、図８(Ａ)〜(Ｇ)は最初に構築する柱体と次に構築する柱体の説明図を示している。
まず、土圧壁１２の上辺の中央の柱体１４が、図２(Ａ)に示すエレメント１８により構築され、次に、隣の柱体１４が、図２(Ｂ)に示すエレメント１８や図２(Ｃ)に示すエレメント１８を用いて順次構築されていく。
土圧壁１２を構築するに際して発進立坑３２が設けられ、発進立坑３２に円形状の発進坑口３４が設けられる。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させ、これにより図８(Ａ)に示すように円形掘削機３６により円形の孔３６０２が掘削されていく。
次に、図６（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このように発進立坑３２内でエレメント１８を順次連結して押し出し、到達立坑４２に向けて掘進させる。この状態を図８(Ｂ)に示す。
なお、直線状に並べられるエレメント１８どうしの連結は、例えば、エレメント１８の長手方向の後端を縮径しておき、次に打ち込むエレメント１８の先端を前記縮径されたエレメント１８の後端に嵌め込むなど、従来公知の種々の手段により行われる。
【００１４】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、図６（Ｅ）に示すように、到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出し、続いて後続機械３８が到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部を到達立坑４２内に露出させ、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、次のエレメント１８を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
【００１５】
先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２に到達することで、相互に連結された多数のエレメント１８からなり発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４が形成されることになる。
また、多数のエレメント１８の両側の係合部１８０４も直線状に延在することになり、この係合部１８０４の外側は、円形掘削機３６で掘削された円形の孔３６０２の内部に位置しているため、土が存在していない空間Ｋとなっている。そのため、次の柱体１４を構築するに際して、係合部１８０４内に円形掘削機３６の一部が位置して掘進する関係上、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｃ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填される。
すなわち、多数のエレメント１８の両側の空間Ｋに、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて(あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて液状の改良土Ｓが柱体１４の全長にわたって充填され、固化される。これにより、次に孔３６０２を掘削する際に、円形掘削機３６の受ける抵抗が周方向において均一となり、直進し易くなる。
【００１６】
次に、図７(Ａ)に示すように、発進立坑３２から次のエレメント１８を打ち込むに際して、発進立坑３２に発進坑口３４が設けられる。なお、今回打ち込まれるエレメント１８は、図２(Ｂ)に示すように、係合部１８０４が円筒部１８０２の一側部にのみ設けられており、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に、今回打ち込まれるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容されるように発進坑口３４が設けられる。
そして、図７（Ａ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させる。
次に、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このようにエレメント１８を発進立坑３２内で順次連結しては押し出し、到達立坑４２まで掘進させる。
なお、今回の円形掘削機３６により掘削では、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に対応した部分でオーバーラップして円形孔３６０２が掘削されることになり、隣り合うエレメント１８相互において、図８(Ｅ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に改良土Ｓが充填された状態が残存する。
【００１７】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、前記と同様に到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６、後続機械３８が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部が到達坑口４８から到達立坑４２内に露出し、先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２内に露出したならば、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、第３番目の柱体１４を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
これにより、図８（Ｅ）に示すように、最初に形成された柱体１４に一部が重複した第２番目の柱体１４が形成されることになる。
そして、前記と同様に、次の柱体１４を構築するに際して、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｆ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填され図８(Ｇ)に示すように、改良土Ｓが充填されたのち次の円形孔３６０２が掘削される。
【００１８】
このようにして円形掘削機３６、後続機械３８、エレメント１８を用いて発進立坑３２から到達立坑４２への掘進を行ない、発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４を一部重複させつつ順次形成していき、最後には図１に示すように矩形枠状に連続する複数の柱体１４が形成される。
次に、隣り合う柱体１４の間の閉塞空間１８５０に残存した改良土Ｓを取り除き、隣り合う柱体１４間にわたり主鋼材１６を配設する。
より詳細に説明すると、まず、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除く。
この改良土Ｓの取り除きは、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて高圧水を噴射することで行なう。
【００１９】
閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除いたならば、次に、各柱体１４を構成するエレメント１８に取着された蓋板２４、２６を取り外し、主鋼材挿通孔２０およびコンクリート充填孔２２を露出させる。
この場合、主鋼材挿通孔２０を閉塞する蓋板２４は、作業員がエレメント１８の内部からハンマーにより叩くことにより取り外され、これにより蓋板２４は閉塞空間１８５０の下部に落下することになる。また、コンクリート充填孔２２を閉塞する蓋板２６は、エレメント１８の内部から適宜治具により蓋板２６の鍔部をこじ開けることにより取り外され、取り外された蓋板２６はエレメント１８外に持ち出される。
【００２０】
次に、複数の柱体１４の内部を貫通するように複数の主鋼材１６を配設する。
本実施の形態では、複数の柱体１４により矩形枠が形成されているので、矩形枠をなす上辺と下辺においてそれぞれ連続して水平に延在するように、また、左右の辺においてそれぞれ連続して鉛直に延在するように主鋼材１６を配設する。
この場合、主鋼材１６として鉄筋やＨ形鋼などの撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さの主鋼材を主鋼材挿通孔２０に挿通させた後、市販の機械式継手などを用いて直線状に連結することで配設する。主鋼材１６として繊維ロッドなどを用いる場合には、これらのものは可撓可能であるので、長尺なものをそのままエレメント１８内に持ち込んで配設される。
【００２１】
複数の柱体１４の内部を貫通して複数の主鋼材１６が配設されたならば、次に、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部にコンクリートＣが充填される。この場合、閉塞空間１８５０へのコンクリートＣの充填は、柱体１８５０の内部に充填されるコンクリートＣがコンクリート充填孔２２から閉塞空間１８５０に流れ込むことで行われる。
そして、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部に充填されたコンクリートＣが固化することで図１に示す土圧壁１２が構築される。
その後、土圧壁１２の内部を掘削し、大断面の地下空間を構築する。
【００２２】
本実施の形態による土圧壁１２によれば、隣り合う柱体１４相互は、円筒部１８０２と係合部１８０４とが係合した構成であるので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、本実施の形態では、隣り合う柱体１４間に生じる閉塞空間１８５０にも主鋼材１６を挿通させ、コンクリートＣを充填させたので、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
また、本実施の形態に係るエレメント１８を用いれば、主鋼材挿通孔２０が蓋板２４で閉塞されているので、エレメント１８の内部に土砂が侵入することなく、掘削された孔３６０２へのエレメント１８の挿入を円滑に行なうことができる。
また、閉塞空間１８５０へコンクリートＣを充填させるためのコンクリート充填孔２２を予め複数設け、これらのコンクリート充填孔２２を蓋板２６により取り外し可能に閉塞させたので、隣り合う柱体１４間に生じる閉塞空間１８５０にコンクリート充填孔２２からコンクリートＣを効率良く充填させることができ、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
【００２３】
次に、耐力試験について説明する。
図９は３等分点２点載荷試験体の説明図で、(Ａ)は断面が矩形の柱状をなす鉄筋コンクリート製の試験体の正面図、(Ｂ)は同側面図、(Ｃ)は本実施の形態の土圧壁を構成する部分の複数の柱体に相当する試験体の正面図、(Ｄ)は同側面図を示す。
図９(Ａ)、(Ｂ)に示す試験体５０では、試験体５０の上下の辺に沿って３本ずつ主筋５２が配設され、これら主筋５２は、試験体５０の延在方向に間隔をおいた複数のせん断補強筋５４により連結されてる。
図９(Ｃ)、(Ｄ)に示す試験体５６では、外径６０９．６ｍｍ、肉厚６．４ｍｍ、長さ４５０ｍｍのエレメント１８が、それらの円筒部１８０２と係合部１８０４を係合させ、さらに、主鋼材挿通孔２０に主筋５２が挿通され、エレメント１８の内部と閉塞空間１８５０にコンクリートＣが充填され、エレメント１８から突出した主筋５２部分にせん断補強筋５４が配設されている。
【００２４】
図１０は荷重変形曲線で、(Ａ)は図９(Ａ)に示す試験体５０の場合で、(Ｂ)は図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合を示している。
これらの図１０(Ａ)、(Ｂ)から、図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合のが、図９(Ａ)に示す試験体５０の場合よりもループ面積が大きく、エネルギ吸収能力が大きいことが明確である。
図１１は図１０(Ａ)の荷重変形曲線と、図１０(Ｂ)の荷重変形曲線を１つの図に重ねて示したもの(荷重ー変位曲線または包絡線)である。
この図１１から、図９(Ｂ)に示す試験体５６場合のが、図９(Ａ)に示す試験体５０の場合よりも荷重の最大値である最大耐力が大きいことが明確である。
【００２５】
次に、図１２を参照して第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態に係る土圧壁１２では、主鋼材１６に加え、柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、各エレメント１８の係合部１８０４を通り土圧壁１２の周囲に沿って延在するにＰＣ鋼材(緊張材として使用される鋼材)６０を配設したものである。
ＰＣ鋼材６０を用いる場合には、図１３(Ａ)に示すように、エレメント１８の係合部１８０４を構成する底板１８１０に、エレメント１８の長手方向に間隔をおいてＰＣ鋼材挿通孔６２を複数形成しておき、これらＰＣ鋼材挿通孔６２を取り外し可能な蓋板６４により閉塞しておく。あるいは、図１３(Ｂ)に示すように、主鋼材挿通孔２０を兼ね備えた長孔状のＰＣ鋼材挿通孔６２を複数形成しておき、これらＰＣ鋼材挿通孔６２を取り外し可能な蓋板６４により閉塞しておく。なお、ＰＣ鋼材挿通孔６２および蓋板６４は、隣に配置され係合部１８０４に係合するエレメント１８の円筒部１８０２箇所にも無論設けられる。
そして、連続する複数の柱体１４が形成された後、蓋板６４を取り外し、主鋼材１６と共にＰＣ鋼材６０をＰＣ鋼材挿通孔６２に挿通して配設する。
【００２６】
この場合、ＰＣ鋼材６０としては、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒などが用いられ、ＰＣ鋼棒など撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さのＰＣ鋼材６０をＰＣ鋼材挿通孔６２に挿通させた後、市販の機械式継手を用いて連結される。
第２の実施の形態に係る土圧壁１２では、隣り合う柱体１４間に、主鋼材１６に加えてＰＣ鋼材６０も配設されているので、土圧壁１２の耐力を高める上でより一層有利となる。
【００２７】
次に、図１４を参照して参考例に係る土圧壁について説明する。
参考例に係る土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている点において第１の実施の形態と同様であるが、用いるエレメント６８の断面形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、柱体１４を構成するエレメント６８の大半は、図１５(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の少なくとも一側が前記円筒部６８０２の全長にわたって円筒部６８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とで中空状に形成されている。
【００２８】
なお、参考例でも、第１の実施の形態と同様に、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント６８が用いられている。すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の上辺の中央と下辺の中央に位置する柱体１４のエレメント６８は、図１５(Ｂ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の両側に設けられた係合部６８０４とで構成され、土圧壁１２の下辺の両端に位置する柱体１４のエレメント１８は、図１５(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成され、残りの全ての柱体１４を構成するエレメント６８が、図１５(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の一側に設けられた係合部６８０４とで構成されている。
前記係合部６８０４は、内側に窪む円筒面状に形成され、隣り合う柱体１４相互において、一方の柱体１４を構成するエレメント６８の係合部６８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント６８の円筒部６８０２の一部が係合された状態で、一方の柱体１４のエレメント６８の係合部６８０４の外側と、他方の柱体１４のエレメント６８の円筒部６８０２の外側とがほぼ密着するように構成されている。
【００２９】
第１の実施の形態と同様に、エレメント６８の円筒部６８０２の上下部と、係合部６８０４の上下部には、エレメント６８を貫通する主鋼材挿通孔２０(不図示)が主鋼材１６よりも大きな直径で、互いに等間隔をおきエレメント６８の長手方向に沿って多数形成されている。
そして、これら主鋼材挿通孔２０は、エレメント６８の地中への埋設時に、エレメント６８の内部に土砂が入らないように、蓋板２４により閉塞され、蓋板２４は、エレメント６８の内側に取り外し可能に取着されている。
なお、参考例では、隣り合う柱体１４相互がほぼ密着し、隣り合う柱体１４間に閉塞空間１８５０が生じないので、エレメント６８にコンクリート充填孔２２は設けられていない。
参考例による土圧壁１２によれば、第１の実施の形態と同様に、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができる。
また、第２の実施の形態のように、主鋼材１６に加えてＰＣ鋼材６０も用いれば、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
なお、土圧壁１２の形状は矩形形状に限らず、円形などであってもよく、その形状は任意である。
【００３０】
次に、エレメントの別実施例について説明する。
図１６(Ａ)は別実施例に係るエレメントの断面図、(Ｂ)はエレメントの一部の平面図を示す。
このエレメント７８は、第１の実施の形態で用いたエレメント１８に空気抜き路８０を付加したものであり、空気抜き路８０は空気路８２と複数の管体８４とで構成されている。
空気路８２は、エレメント７８の内部で係合部７８０４に隣接した箇所に、エレメント７８の全長にわたって延在しエレメント７８の両端においてそれぞれ端部が開放されている。空気抜き路８２は、本実施の形態では、円筒部７８０２の上端と、底板１８１０の上端から突出して円筒部７８０２の内壁に連結された連結板１８１０Ａと、側板１８１２とにより断面がほぼ三角形状に形成されている。
【００３１】
前記複数の管体８４は、エレメント７８が埋設された際に、エレメント７８の上部の上端に位置する箇所と前記空気路８２とにわたって延在するようにエレメント７８の延在方向に間隔をおいて複数設けられている。前記各管体８４は、エレメント７８の内面に取着され、管体８４がエレメント７８内部の上端に位置する端部８４Ａは開放され、管体８４の他方の端部８４Ｂは空気路８２に連通されている。
このようなエレメント７８を用いて土圧壁１２を構築すれば、コンクリートＣの柱体１４への充填時、エレメント７８内に残存しがちな空気は、端部８４Ａから管体８４、空気路８２を通って、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて柱体１４の外部に排出され、これにより各柱体１４の内部にコンクリートＣが確実に充填され、土圧壁１２の耐力を高める上で有利となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明の土圧壁によれば、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体相互に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力を格段と高められることが可能となる。
また、本発明のエレメントを用いれば、主鋼材挿通孔が蓋板で閉塞されているので、エレメントの内部に土砂が侵入することなくエレメントを埋設でき、また、蓋板を取り外せば主鋼材挿通孔が露出するので、複数のエレメント間にわたり主鋼材を簡単に配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  土圧壁の断面正面図である。
【図２】  （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図３】  エレメントの斜視図である。
【図４】  （Ａ）は蓋板が取着された状態のエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図５】  （Ａ）は蓋板を外した状態のエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図６】  （Ａ）乃至（Ｅ）は第１番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図７】  （Ａ）乃至（Ｅ）は第２番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図８】  （Ａ）乃至（Ｇ）は柱体を形成したのち改良土を充填する説明図である。
【図９】  ３等分点２点載荷試験体の説明図で、(Ａ)は断面が矩形の柱状をなす鉄筋コンクリート製の試験体の正面図、(Ｂ)は同側面図、(Ｃ)は本実施の形態の土圧壁を構成する部分の複数の柱体に相当する試験体の正面図、(Ｄ)は同側面図である。
【図１０】  荷重変形曲線で、(Ａ)は図９(Ａ)に示す試験体５０の場合で、(Ｂ)は図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合を示している。
【図１１】  図１０(Ａ)の荷重変形曲線と、図１０(Ｂ)の荷重変形曲線を１つの図に重ねて示した図である。
【図１２】  第２の実施の形態に係る土圧壁の断面正面図である。
【図１３】  （Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態に係る土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図１４】  参考例に係る土圧壁の断面正面図である。
【図１５】  （Ａ）、（Ｂ）、(Ｃ)は参考例に係る土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図１６】  （Ａ）は空気抜き路を備えるエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同平面図である。
【符号の説明】
１２  土圧壁
１４  柱体
１６  主鋼材
１８、６８、７８  エレメント
１８０２、６８０２、７８０２  円筒部
１８０４、６８０４、７８０４  係合部
２０  主鋼材挿通孔
２２  コンクリート充填孔
２４、２６  蓋板
８０  空気抜き路
８２  空気路
８４  管体
【図１】
0004500428.tif 000002
【図２】
0004500428.tif 000003
【図３】
0004500428.tif 000004
【図４】
0004500428.tif 000005
【図５】
0004500428.tif 000006
【図６】
0004500428.tif 000007
【図７】
0004500428.tif 000008
【図８】
0004500428.tif 000009
【図９】
0004500428.tif 000010
【図１０】
0004500428.tif 000011
【図１１】
0004500428.tif 000012
【図１２】
0004500428.tif 000013
【図１３】
0004500428.tif 000014
【図１４】
0004500428.tif 000015
【図１５】
0004500428.tif 000016
【図１６】
0004500428.tif 000017