(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂版部と底版部と左右側版部とからなる外殻部躯体と当該外殻部躯体内に配置された柱または壁とからなる地下構造物の施工方法において、頂版部、底版部および左右側版部を構築する工程と、前記頂版部と底版部にそれぞれ上部補強梁と下部補強梁を構築する工程と、前記頂版部と底版部間に支持杭または支持壁を構築する工程と、当該支持杭または支持壁と前記側版部間に切りばりを架け渡しながら前記頂版部下の地盤を床版部まで掘削する工程と、前記頂版部と底版部間に前記柱または壁を構築する工程とからなり、前記頂版部、底版部および左右側版部は、複数の単体シールドトンネルを互いに近接させて掘進する工程と、当該単体シールドトンネル同士を連通した状態に接合する工程と、当該単体シールドトンネル内および単体シールド間にコンクリートを打設する工程によって構築し、前記上下補強梁は複数の単体シールドトンネルを互いに近接させて掘進する工程と、当該単体シールドトンネル内および／または単体シールドトンネル間に補強鉄筋を配筋し、かつコンクリートを打設する工程により構築し、前記単体シールドトンネルの内周は、トンネルの周方向に延びる複数の主桁を備えた複数の鋼殻とコンクリートからなる鋼殻コンクリートによって覆工することを特徴とする地下構造物の施工方法。
【請求項２】
支持杭または支持壁の上端部と下端部をそれぞれ上部補強梁と下部補強梁に接合することを特徴とする請求項１記載の地下構造物の施工方法。
【請求項３】
頂版部の下側に当該頂版部の下側地盤を掘削して作業空間を形成し、当該作業空間において支持杭または支持壁を施工することを特徴とする請求項１または２記載の地下構造物の施工方法。
【請求項４】
コンクリートを打設する前の単体シールドトンネル内で支持杭または支持壁を施工することを特徴とする請求項１または２記載の地下構造物の施工方法。
【請求項５】
単体シールドトンネル内の鋼殻間の主桁同士および単体シールドトンネル間の主桁同士は高力ボルト接合することにより外殻部躯体の周方向に連続させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下構造物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内周を鋼製ライニングとコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造の頂版部と底版部と左右側版部とからなる外殻部躯体で構築し、かつ前記底版部と頂版部間に柱または壁を配置してなる地下構造物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
当出願人はこれまで、地下構造物の一例として、例えば大断面のトンネルを効率良く、かつ経済的に構築する方法として、図１０（ａ），（ｂ）に図示するように、小断面の単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進すると共に、この単体シールドトンネルａを径方向に互いに接合し、かつこの単体シールドトンネルａの内側と単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート３０を連続して打設することにより、単体シールドトンネルａの径方向に連続する大断面の外殻部躯体Ａを構築し、次にこの外殻部躯体Ａの内側を掘削して大断面のトンネルＢを構築する大断面トンネルの構築工法を開発し、この件に関しては既にいくつも出願している。
【０００３】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、その周方向と軸方向に例えば、図１１に図示するような鋼製セグメントに似た鋼殻３１を一次覆工材として互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート３０を所定の厚さに打設することにより、鋼製ライニングとコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造のトンネル覆工体で覆工されている。
【０００４】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にあっては、双方の単体トンネルａとａを仕切る隔壁ｂ（例えば、この部分に一次覆工材として設置されている鋼殻３１のスキンプレート）を撤去した後、双方の単体シールドトンネルａに連続してコンクリート３０を打設することにより単体シールドトンネルａ，ａどうしの一体化が図られている。
【０００５】
さらに、ここで使用される鋼殻３１は、図１１に図示するように単体シールドトンネルａの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁３２と縦リブ３３、継手板３４および地山に接するスキンプレート３５を有して形成され、特に主桁３２はＲＣ構造の主筋に相当するものとして設置されている。
【０００６】
しかし、トンネルＢの断面が大きくなると、外殻部躯体Ａのみで安定した構造にしようとすると、外殻部躯体Ａが相当厚くなるために鋼材およびコンクリートの使用量が相当なものとなって、大幅なコスト高になる等の課題があった。
【０００７】
また、トンネルＢの断面形が横方向に偏平な形状をなす場合、外殻部躯体Ａの内側を安全に掘削するには、外殻部躯体Ａの頂版部を支持する必要があり、仮設工事費が大幅に嵩む等の課題があった。
【０００８】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、地下構造物をきわめて経済的かつ効率的に、しかもきわめて安全に構築できるようにした地下構造物の施工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の地下構造物の施工方法は、頂版部と底版部と左右側版部とからなる外殻部躯体と当該外殻部躯体内に配置された柱または壁とからなる地下構造物の施工方法において、頂版部、底版部および左右側版部を構築する工程と、前記頂版部と底版部にそれぞれ上部補強梁と下部補強梁を構築する工程と、前記頂版部と底版部間に支持杭または支持壁を構築する工程と、当該支持杭または支持壁と前記側版部間に切りばりを架け渡しながら前記頂版部下の地盤を床版部まで掘削する工程と、前記頂版部と底版部間に前記柱または壁を構築する工程とからなり、前記頂版部、底版部および左右側版部は、複数の単体シールドトンネルを互いに近接させて掘進する工程と、当該単体シールドトンネル同士を連通した状態に接合する工程と、当該単体シールドトンネル内および単体シールド間にコンクリートを打設する工程によって構築し、前記上下補強梁は複数の単体シールドトンネルを互いに近接させて掘進する工程と、当該単体シールドトンネル内および／または単体シールドトンネル間に補強鉄筋を配筋し、かつコンクリートを打設する工程により構築し、前記単体シールドトンネルの内周は、トンネルの周方向に延びる複数の主桁を備えた複数の鋼殻とコンクリートからなる鋼殻コンクリートによって覆工することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の地下構造物の施工方法は、請求項１記載の地下構造物の施工方法において、支持杭または支持壁の上端部と下端部をそれぞれ上部補強梁と下部補強梁に接合することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る請求項３記載の地下構造物の施工方法は、請求項１または２において、頂版部の下側に、頂版部の下側地盤を掘削して所定深さの作業空間を形成し、次にこの作業空間において前記頂版部と底版部間に支持杭または支持壁を施工する。
【００１２】
請求項４記載の地下構造物の施工方法は、請求項１または２記載の地下構造物の施工方法において、コンクリートを打設する前の単体シールドトンネル内で支持杭または支持壁を施工することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の地下構造物の施工方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の地下構造物の施工方法において、単体シールドトンネル内の鋼殻間の主桁同士および単体シールドトンネル間の主桁同士は高力ボルト接合することにより外殻部躯体の周方向に連続させることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、地下構造物の一例として構築された、例えば地下高速道路などとして利用される大断面のトンネルを示し、図において、トンネルＢは偏平な矩形の大断面形に構築されている。
【００１５】
トンネルＢの内周には、例えば図３に図示するような鋼製セグメントに似た鋼殻１が、図２（ａ），（ｂ）に図示するようにトンネルＢの周方向と軸方向に互いに接合しながら二重に設置され、かつ二重に設置された外側と内側の鋼殻１，１間にせん断補強材２がトンネルＢの軸方向と周方向に所定間隔に複数設置されている。
【００１６】
さらに、外側と内側の鋼殻１，１間に軸方向補強鉄筋３がトンネルＢの軸方向に沿って複数配筋され、かつコンクリート４が打設されている。
【００１７】
こうして、複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の鋼製ライニングとその内側のコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造の外殻部躯体ＡによってトンネルＢの内周が覆工されている。
【００１８】
また、トンネルＢの中間部にＲＣ構造またはＳＲＣ構造の柱５がトンネルＢの軸方向に所定間隔に（図１（ａ），（ｂ）参照）、またはＲＣ構造またはＳＲＣ構造の壁６がトンネルＢの軸方向に所定間隔にまたは連続して構築されている（図１（ｃ），（ｄ）参照）。
【００１９】
鋼殻１は、トンネルＢの地山を保持する鋼製セグメントに相当するもので、例えば図３に図示するように単体シールドトンネルａの周方向に平行に延在する複数本の主桁７と単体シールドトンネルａの軸方向に連続する複数本の縦リブ８とトンネルＢの地山に接するスキンプレート９等から形成されている。
【００２０】
主桁７はＲＣ構造の主筋に相当するもので、単体シールドトンネルａの軸方向に所定間隔に設置されている。
【００２１】
また、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１の主桁７どうしは、例えば双方の主桁７の端部間の片側または両側に接合プレート１０を設置し、かつ主桁７と接合プレート１０を複数本の高力ボルト１１で接合する、高力ボルト摩擦接合又は溶接によって直接、接合されている。
【００２２】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においても、トンネルＢの周方向に隣接する主桁７どうしは、トンネルＡの周方向に隣接する主桁７の端部間の片側または両側に接合プレート１０を設置し、かつ主桁７と接合プレート１０を複数本の高力ボルト１１で接合する、高力ボルト摩擦接合または溶接によって直接接合されている。
【００２３】
こうすることで、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１どうし、さらにトンネルＢの周方向に隣接する鋼殻１どうしが接合され、その際単体シールドトンネルａの軸方向に隣接する鋼殻１どうしも接合プレート１０と高力ボルト１１による高力ボルト摩擦接合または溶接によって一緒に接合されている。
【００２４】
縦リブ８は主に、単体シールドトンネルａを掘進する際の推進反力を得るための反力受けをなすもので、このため隣接する主桁７，７間に単体シールドトンネルａの軸方向に材軸が連続するように取り付けられ、また単体シールドトンネルａの周方向に所定間隔に取り付けられている。
【００２５】
スキンプレート９は主に、掘進直後のトンネルの地山を保持するもので、複数の主桁７と縦リブ８とからなるセグメント軸組の外側にその表面を完全に覆うように取り付けられている。
【００２６】
なお、主桁７と縦リブ８はいずれも、形鋼、平鋼、又は平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成され、スキンプレート９は鋼板から形成されている。さらに、これらの部材は溶接又はボルト接合によって互いに一体的に接合されている。
【００２７】
せん断補強材２は二重に設置された外側と内側の鋼殻１の主桁７，７間に、図３（ａ），（ｂ）に図示するように垂直または斜めに設置され、その両端は主桁７にそれぞれ溶接またはボルト接合によって連結されている。
【００２８】
なお、せん断補強材２も、主桁７などと同様に形鋼、平鋼、又は平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成されている。
【００２９】
こうして形成された複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の鋼製ライニング間に軸方向補強鉄筋３が複数配筋された後、コンクリート４が打設されている。
【００３０】
その際、特に隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁７と縦リブ８のみを残しスキンプレート９を撤去する）を撤去した後にコンクリート４が打設されている。こうすることで、隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの完全一体性が図られている。
【００３１】
このような構成において、次にこの発明に係る地下構造物の施工方法を図４と図５に基いて、順を追って説明する。
▲１▼  最初に、大断面のトンネルＢの外殻部躯体Ａを構築するために単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進する（ＳＴＥＰ．１）。
【００３２】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、一次覆工材として鋼殻１をトンネルａの周方向と軸方向に互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート４を所定の厚さに打設してそれぞれ覆工する。
【００３３】
また、図８に図示するように各単体シールドトンネルａの外周と単体シールドトンネルａ，ａに裏込め材１２を充填して各鋼殻１と地山間の隙間を塞ぐと共に、鋼殻１の周囲および単体シールドトンネルａ，ａ間の地山を安定な地盤に地盤改良する。
▲２▼  次に、各単体シールドトンネルａ内にせん断補強材２を所定間隔に複数設置する。その際、せん断補強材２は、図３（ａ）に図示するように外殻部躯体Ａの底版部Ａ1 と頂版部Ａ2 を構成する単体シールドトンネルａ内には垂直に、左右側版部Ａ3 を構成する単体シールドトンネルａ内には水平にそれぞれ設置する。
【００３４】
なお、いずれの部分においても、図３（ｂ）に図示するようにせん断補強材２をトラスを構成するように斜めに設置してもよい。
▲３▼  次に、隣接する単体シールドトンネルａどうしを互いに接合し、かつ各単体シールドトンネルａ内、および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間に軸方向補強鉄筋３を必要量配筋し、さらに単体シールドトンネルａ内および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート４を連続して打設することにより、トンネルＢの周方向に矩形断面形に連続する外殻部躯体Ａを構築する（ＳＴＥＰ．２）。
【００３５】
その際特に、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、地山を掘削し、かつ隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁７と縦リブ８のみを残しスキンプレート９を撤去する）を撤去して単体シールドトンネルａどうしを連通した後、コンクリート４を打設することにより隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの一体性を図るものとする。
【００３６】
また、頂版部Ａ2 と床版部Ａ1 の、柱５または壁６の上端部と下端部がそれぞれ接合される部分には、軸方向補強鉄筋１３を多めに配筋し、さらに必要に応じてあばら筋もを配筋する等して外殻部躯体Ａの軸方向に連続する上部補強ばり１４と下部補強ばり１５をそれぞれ構築する。
▲４▼  次に、上部補強ばり１４の下側に、この部分の地盤を所定深さまで掘削して作業空間Ｅを形成する（（ＳＴＥＰ．３）。
【００３７】
その際、作業空間Ｅは上部補強ばり１４の軸方向に先行掘削することによりトンネルＢの軸方向に連続して形成してもよく、または柱５または壁６を配置する部分のみを縦穴状に掘り下げてトンネルＢの軸方向に所定間隔に形成してもよい。
【００３８】
また、作業空間Ｅの両側の根切り面には適当な勾配の法面を付けて法面の崩落を防止することにより作業の安全性を図るものとする。
▲５▼  次に、柱５または壁６を設置する部分に支持杭または支持壁１６を構築する。その際、支持杭は深礎工法などによって、また支持壁は場所打ちコンクリート工法など、これまで一般に行われている施工方法で構築する。
【００３９】
また、下部補強ばり１５の上にアンカー鉄筋やアンカー鋼材などの定着用鋼材を多数突設し、この定着用鋼材を介して支持杭および支持壁１６の下端部を下部補強ばり１５の上に一体的に接合する。
▲６▼  次に、支持杭または支持壁１６と上部補強ばり１４とを一体的に接合する（ＳＴＥＰ４）。その際、上部補強ばり１４と支持杭または支持壁１６間に定着用鋼材を多数配置し、かつ無収縮コンクリートを打設して上部補強ばり１４と支持杭または支持壁１６の上端部を一体的に接合する。
▲７▼  次に、支持杭または支持壁１６と左右側壁部Ａ３間に切りばり１７をそれぞれ架け渡しながら外殻部躯体Ａ内の地盤を底盤部まで徐々に掘り下げる。
【００４０】
同時に、外殻部躯体Ａ内に中間階の床スラブ、柱、壁などの必要な内部躯体を構築する。その際、底版部Ａ1 と頂版部Ａ2 間に外殻部躯体Ａを保持するために施工した支持杭または支持壁１６を、その外周に必要な仕上げを施して柱５または壁６とする。
【００４１】
以上、▲１▼〜▲８▼の工程により、大断面のトンネルＢを容易に施工できる。
発明の実施の形態２．
図６と図７は、この発明の他の施工方法を示し、特に小断面の単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進し（ＳＴＥＰ．１）、次にこの単体シールドトンネル内を作業空間Ｅとして、頂版部Ａ2 と底版部Ａ1 間に支持杭または支持壁１６を施工する（ＳＴＥＰ．２）。
【００４２】
また、この単体シールドトンネルａの内側と単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート４を連続して打設することにより上部補強ばり５を施工する（ＳＴＥＰ．３）。
【００４３】
その際、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁７と縦リブ８のみを残しスキンプレート９を撤去する）を撤去して単体シールドトンネルａどうしを連通した後、必要な補強鉄筋を配筋し、コンクリート４を連続して打設する。その他の方法は先に説明した施工方法と略同じである。
この施工方法によれば、特に補強ばり１４を外殻部躯体Ａの施工と並行して施工でき、きわめて効率的な施工が可能になる等の効果がある。
【００４４】
なお、先の例では、大断面トンネルを構築する場合について説明したが、この種のトンネルの施工に限られるものではなく、駅ビル等の地下街や建物の地下室などの施工にも適用できることはいうまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
この発明に係る地下構造物の施工方法は、以上説明した構成からなり、外殻部躯体をなす頂版部、底版部および左右側版部を最初に施工し、次に前記頂版部と底版部間に支持杭または支持壁を施工し、次にこの支持杭または支持壁と左右側版部間に切りばりを架け渡しつつ前記頂版部の下側の地盤を床版部まで徐々に掘削して地下空間を構築するので、地下空間が横に偏平な断面形状をなしても、頂版部、底版部および左右側版部を必要以上に厚くする必要はなく、地下構造物をきわめて経済的かつ効率的に、しかもきわめて安全に構築できる等の効果がある。
【００４６】
また、小断面の単体シールドトンネルを互いに近接させて複数掘進すると共に、この単体シールドトンネルをその径方向に互いに接合し、かつこの単体シールドトンネルの内側と単体シールドトンネル間にコンクリートを連続して打設することにより頂版部、底版部および左右側版部を連続して構築するので、大断面の外殻部躯体もきわめて効率的にかつ安全に施工できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｃ）は大断面に構築されたトンネルの軸方向の縦断面図、（ｂ），（ｄ）はその軸直角方向の断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は共にトンネルの外殻部躯体の一部斜視図である。
【図３】鋼殻の一例を示す一部斜視図である。
【図４】施工方法の工程を示す断面図である。
【図５】施工方法の工程を示す断面図である。
【図６】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図７】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図８】大断面トンネルの断面図である。
【図９】単体シールドトンネルの断面図である。
【図１０】（ａ）は大断面トンネルの断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１１】鋼殻の従来例を示す一部斜視図ある。
【符号の説明】
Ａ  外殻部躯体
Ａ1   底版部
Ａ2   頂版部
Ａ3   側版部
Ｂ  トンネル
ａ  単体シールドトンネル
１  鋼殻
２  せん断補強材
３  軸方向補強鉄筋
４  コンクリート
５  柱
６  壁
７  主桁
８  縦リブ
９  スキンプレート
１０  接合プレート
１１  高力ボルト
１２  裏込め材
１３  軸方向補強鉄筋
１４  上部補強ばり
１５  下部補強ばり
１６  支持杭または支持壁
１７  切りばり
【図１】
0003900684.tif 000002
【図２】
0003900684.tif 000003
【図３】
0003900684.tif 000004
【図４】
0003900684.tif 000005
【図５】
0003900684.tif 000006
【図６】
0003900684.tif 000007
【図７】
0003900684.tif 000008
【図８】
0003900684.tif 000009
【図９】
0003900684.tif 000010
【図１０】
0003900684.tif 000011
【図１１】
0003900684.tif 000012