(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に所定の幅間隔を存して互いに並行する連続地中壁を造成する際に、両端が連続地中壁の対向内壁面に連続した横断連壁を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に築造することにより両側の連続地中壁と該横断連壁とによって囲まれた複数の升体部を形成すると共に、各升体部における対向する連続地中壁の長さ部分を互いに外側に凸円弧状に湾曲した壁体部に造成する第１工程と、各升体部内の地盤の少なくとも下半部を水中掘削する第２工程と、隣接する升体部の掘削底面に水中コンクリートを打設したのち、升体部内の水を排除する第３工程と、この第３工程後に上記横断連壁をその下端から上端に向かって解体撤去しながら下階層から上階層の床スラブを順次形成する第４工程とからなることを特徴とする地下構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開削工法によって地中にトンネル形状の地下構造物を構築する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、全国各地の主要都市においては、地下鉄の駅舎やトンネル或いは建物間をつなぐ地下街などのように、路面の長い地下構造物が構築されているが、このような地下構造物を開削工法によって構築する場合、まず、地表面から地中に、構築すべき地下構造物の幅間隔を存して連続地中壁を造成すると共にこれらの連続地中壁の対向面間に該連続地中壁の長さ方向に一定間隔毎に仕切壁となる横断連壁を造成して隣接する横断連壁と連続地中壁とで囲まれた複数個の升体部を形成し、次いで、各升体部内の地盤を順次地上から開削工法によって水中掘削した後、升体部の底部側から横断連壁を上端に向かって解体撤去しながら下階層から上階層を順次、形成する構築方法を採用している。
【０００３】
この構築方法は、掘削を水中で行うことにより連続地中壁に作用する地下圧及び土圧（以下、側圧と称する）を低減でき、また、横断連壁で複数個の升体部に分割することによって長大な溝孔を一気に掘削するのではなく掘削手順の選択や掘削に使用する資機材の転用において自由度が増し、施工が容易になる等の利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような地下構造物の構築方法によれば、升体部内の地盤を水中掘削する時に、その滞留水で地下水圧による連続地中壁の撓み変形を防止することができても、連続地中壁には側圧が作用しているために、升体部内の滞留水を排除した時、或いは、排除しない場合でも側圧により、連続地中壁が隣接する横断連壁を支点として升体部内に向かって弓形状に撓み変形し、この変形によって該連続地中壁の外側地盤が崩壊や沈下して周辺の建物等に悪影響を及ぼす虞れが生じ、また、地下構造物も精度よく構築することができなくなる虞れがあった。
【０００５】
従って、上記のような問題点を解消するためには隣接する横断連壁の間隔を狭くして横断連壁間の連続地中壁の耐圧強度を増大させる必要が生じるが、この場合には横断連壁の造成数、ひいては升体部の形成数が多くなって上記のように仮設構造物である横断連壁を下端から上端に向かって解体、撤去しながら下階層から上階層を構築していく作業に多大な労力と手間を要し、長期間の工期を必要として工費が高くなるという問題点があった。
【０００６】
一方、横断連壁の間隔を必要以上に狭めないようにするには水中掘削時に、或いは水中掘削後において、連続地中壁の対向面間に上下方向に所定間隔毎に中間梁材を順次介在、固定することにより該梁材の突っ張りで連続地中壁の撓み変形を阻止することも考えられるが、水中における該中間梁材の配設作業に著しい手間と労力を要するばかりでなく、掘削に従って露出する連続地中壁の対向面間に中間梁材を介在、固定させる場合には該中間梁材が掘削時の障害物となって円滑な掘削の妨げとなり、その上、階層の構築時に解体、撤去しなければならず、上記同様に長期間の工期を必要して工費の高騰を招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地中に造成した連続地中壁間の地盤を開削工法によって掘削して地下構造物を構築する際に、連続地中壁間を長さ方向に一定間隔毎に仕切った横断連壁間の間隔を必要以上に狭めることなく、地下水や土圧による連続地中壁の撓み変形を確実に防止しながら能率よく地下構造物を築造し得る工法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の地下構造物の構築方法は、請求項１に記載したように、地中に所定の幅間隔を存して互いに並行する連続地中壁を造成する際に、両端が連続地中壁の対向内壁面に連続した横断連壁を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に築造することにより両側の連続地中壁と該横断連壁とによって囲まれた複数の升体部を形成すると共に、各升体部における対向する連続地中壁の長さ部分を互いに外側に凸円弧状に湾曲した壁体部に造成する第１工程と、各升体部内の地盤の少なくとも下半部を水中掘削する第２工程と、隣接する升体部の掘削底面に水中コンクリートを打設したのち、升体部内の水を排除する第３工程と、この第３工程後に上記横断連壁をその下端から上端に向かって解体撤去しながら下階層から上階層の床スラブを順次形成する第４工程とからなることを特徴としている。
【０００９】
【作用及び効果】
本発明によれば、地下構造物の構築時において、互いに並行した連続地中壁間に両端がこれらの連続地中壁の対向面の略々全高に亘って連続した横断連壁を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に造成して連続地中壁間を長さ方向に複数分割した升体部に形成すると共に各升体部における対向する連続地中壁の壁体部を互いに外側に凸円弧状に湾曲した壁体部に形成しているので、升体部内の地盤を水中掘削する際や掘削後においては、凸円弧状に湾曲した該壁体部が側圧により内側へ変形しようとすると湾曲方向に軸力が発生すると共に湾曲方向に対して直角方向の抵抗力が発生して側圧に対抗する。この抵抗力によって凸円弧状に湾曲した該壁体部は、直線状の壁体に比べて内側方に向かう変形をより強く抑制することができる。この際、湾曲した該壁体部に作用する側圧は全て横断連壁で支持される。また、水中掘削における隣接する升体部の水位差を最小に調整することによって、横断連壁に作用する曲げモーメントを最小限に抑制することができ、それに応じて横断連壁の剛性を小さく、ひいては薄肉化できる。
【００１０】
このように、湾曲方向に対して直角方向の抵抗力によって凸円弧状に湾曲した該壁体部は、直線状の壁体に比べて内側方に向かう変形を強く抑制でき、また、隣接する升体部の水位差を最小に調整することによって、横断連壁に作用する曲げモーメントを最小限度に抑制することができるので、長尺の連続地中壁間を複数の升体部に分割して各升体部内の地盤を順次掘削しながらトンネル状の地下構造物を構築するためにはなくてはならない仕切壁であって且つ仮設構造物である上記横断連壁を必要最小限度の強度で且つ薄肉化することができると共に隣接する横断連壁間の間隔を広くとることができて上記升体部の形成数を少なくすることができ、従って、横断連壁をその下端から上端に向かって解体撤去しながら掘削後の連続地中壁間に下階層から上階層の床スラブを形成する際における横断連壁の解体撤去が容易となると共に地下構造物を短期間で能率よく築造することができ、工費の低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、まず、図１〜図３に示すように、地中に地表面から所望深さに達する連続地中壁１、１を計画地下構造物の幅間隔を存して互いに長さ方向に並設した状態となるように造成する。この連続地中壁１の造成方法は公知のように、地表から連続地中壁１の厚みに略々等しい幅を有する溝孔11を所定深さまで掘削し、この溝孔11を築造すべき地下構造物の長さ方向に順次連続させると共に該溝孔11内に鉄筋籠を挿入したのち、コンクリートを打設することによって造成される。
【００１２】
この連続地中壁１、１の造成時において、両端が連続地中壁１、１の対向内壁面に一体に連続した横断連壁２を連続地中壁１の長さ方向に一定間隔毎に造成、構築することにより、各隣接する横断連壁２、２とこれらの横断連壁２、２間の連続地中壁１の壁体部1a、1aとによって連続地中壁１、１間を長さ方向に複数分割した複数の升体部３を形成する。
【００１３】
上記横断連壁２は、連続地中壁１の施工時において、該連続地中壁１、１を造成するための上記溝孔11、11間にこれらの溝孔11に直交するようにして該溝孔11よりも細幅の溝孔12を掘削し、該溝孔12内に鉄筋籠を挿入したのち、コンクリートを打設することによって造成される。この際、連続地中壁１側の溝孔11と該溝孔11に連通する横断連壁造成用溝孔12との連設部分には平面Ｔ字形状の継手金物が挿入されてあり、従って、コンクリートの打設により横断連壁２の両端部が連続地中壁１、１に強固に一体化された構造となる。この連続地中壁１と横断連壁２の接合部の継手は、鋼板や形鋼等で形成されたモーメント、軸力及び剪断力の伝達可能な剛結継手、或いは、軸力及び剪断力を伝達するヒンジ継手とする。この横断連壁２は、連続地中壁１、１と同じ深さまで設けられて連続地中壁１と略々同じ高さを有しており、従って、その両端は連続地中壁１、１に全高に亘って一体に連設している。
【００１４】
さらに、連続地中壁１、１は、上記各升体部３における幅方向に対向する壁体部1a、1aが互いに外側に弓形状ないしはアーチ状の凸円弧状に湾曲した横断面形状に形成されてあり、従って、これらの湾曲壁体部1a、1aは長さ方向に平面波形状に連続した連続地中壁の壁形状を構成している。この凸円弧状の湾曲壁体部1aは、連続地中壁１、１を造成する際に、隣接する横断連壁造成用溝孔12、12の端部間に連なる上記溝孔11の部分を、隣接する横断連壁造成用溝孔12、12間の中央部に向かうに従って外側方に平面凸円弧状に湾曲した溝孔部分に掘削形成しておくことによって造成される。従って、各升体部３における対向する両側の湾曲壁体部1a、1aは、隣接する横断連壁２、２に連なる両端間が最も幅狭く、横断連壁２、２間の長さ方向の中央部に向かって徐々に幅広くなっている。
【００１５】
こうして連続地中壁１、１間の地盤を長さ方向に複数分割した升体部３を施工したのち、図３に示すように各升体部３内の上部地盤を大気中にて掘削（以下、ドライ掘削と称する）する。ドライ掘削の範囲は、深層地盤内の被水圧によって掘削底に盤ぶくれが生じない深さで且つ連続地中壁１の変位が急激に増大しないような深さを限界とし、これを超える深さでは、各升体部３内に略々地下水頭レベルまで注水して水中掘削を行う。
【００１６】
各升体部３内の地盤５をドライ掘削するには、升体部３の上端開口部に図４、５に示すように、仮設床16を敷設してこの仮設床16上にクローラクレーン17やダンプトラック18を走行させるようにすると共に、仮設床16の適所に設けた開口部を通じてクローラクレーン17から掘削用バケット19を升体部３内に吊り下ろすことによって行う。また、このドライ掘削後において水中掘削するには、図６に示すように補強梁４の下方近傍部における升体部３の上端部内に可動桁材６を該桁材６の長さ方向に対して直交する方向に移動自在に架設し、この可動桁材６上に台車７を走行自在に設置して該台車７に塔載した巻取機構に巻装しているワイヤロープに掘削排土装置８を吊支し、升体部３内に所定高さまで注水しながら該升体部３内の地盤５を掘削するものである。
【００１７】
上記可動桁材６は升体部３における隣接する横断連壁２、２の上端部対向壁面に両側の壁体部1a、1a間に亘って装着しているレール部材14、14上にその両端部を移動自在に支持されてあり、従って、この可動桁材６を移動させることによって掘削排土装置８により升体部３内の地盤５を連続地中壁１に直交する方向に掘削させ、可動桁材６上で台車７を移動させることによって連続地中壁１の長さ方向の地盤を掘削させる。掘削排土装置８によって掘削した土砂はホース15を通じて泥水と共に升体部３外に排出させる一方、土砂から分離した泥水を升体部３内に注水させる。なお、水中掘削では上記掘削排出装置８の他、図４、図５の掘削用バケットを用いてもよい。
【００１８】
升体部３内の地盤５が掘削排土装置８によって図７に示すように所定深さまで掘削されると、次いで図８に示すように、升体部３の底部に水中コンクリートを打設して四方端面が隣接する横断連壁２、２と対向する壁体部1a、1aの下端部壁面に一体に連続した所定厚さの底盤9aを造成する。なお、水中コンクリートの打設はトレミー管を用いて行われる。こうして、底盤9aを形成したのち、升体部３内の水を排除する。なお、通常は、このように掘削底面に水中コンクリートを打設して上記底盤9aを造成したのち水を排除し、該底盤9a上に最下階層の床スラブを形成するものであるが、この底盤9aを最下階層の床スラブに兼用してもよい。
【００１９】
この水の排除によって升体部３内が大気圧に開放され、該升体部３における両側の壁体部1a、1aは、その外側面に作用する側圧（土圧及び地下水圧）によって隣接する横断連壁２、２を支点として升体部３内（内側方）に向かって変形させられる方向に圧力を受けるが、壁体部1aは上記のように、隣接する横断連壁２、２の両側端部を支点として外側方に膨出した弓形状ないしアーチ状の凸円弧状湾曲壁体部に形成されているので、升体部３内の地盤を水中掘削する際や掘削後においては、凸円弧状に湾曲した該壁体部1aが側圧により内側へ変形しようとすると湾曲方向に軸力が発生すると共に湾曲方向に対して直角方向の抵抗力が発生して側圧に対抗する。この抵抗力によって凸円弧状に湾曲した該壁体部1aは、直線状の壁体に比べて内側方に向かう変形をより強く抑制することができる。この際、湾曲した該壁体部1aに作用する側圧は全て横断連壁２で支持される。また、水中掘削における隣接する升体部３の水位差を最小に調整することによって、横断連壁２に作用する曲げモーメントを最小限に抑制することができ、それに応じて横断連壁２の剛性を小さく、ひいては薄肉化できる。
【００２０】
升体部３内の土砂の掘削から水の排除までの作業工程は隣接する升体部３、３に対して順次行われ、これらの升体部３内の排水作業が終了すると、まず、隣接する升体部３、３の横断連壁２の下端部を所定高さ解体撤去し、上記底盤9a上に足場枠を組立てゝ底盤9aから一定高さ部分に連続地中壁１、１の対向内壁面に連なる所定長さの型枠（図示せず）を組立て、配筋を施したのちコンクリートを打設することによって下階層の床スラブ9bを築造する。なお、升体部３内には水や中間梁等が存在しないので、床スラブの施工作業が円滑且つ能率よく行える。
【００２１】
以下、同様にして、図９、図10に示すように横断連壁２を下端部から上端部に向かって解体撤去しながら中間階層の床スラブ9cから最上階層の床スラブ9dを、順次、築造し、その途中で最上階層の天井部10を築造してトンネル形状の地下構造物Ａを構築する。なお、最上階層の天井部10を形成したのち、横断連壁２をその下端から上端に向かって解体撤去しながら下階層から上階層の床スラブを順次築造してもよい。また、天井部10は場所打ちコンクリートによって築造したが、所定形状の既設のパネル材を多数枚、縦横に組み合わせ連結することによって築造してもよい。この天井部10の築造後、該天井部10の上面側に土砂20を埋め戻して車両や通行人が使用することのできる道路等を復元する。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続地中壁間を長さ方向に複数の升体部に分割した状態の簡略横断面図、
【図２】升体部の拡大平面図、
【図３】その簡略縦断正面図、
【図４】ドライ掘削をしている状態の縦断側面図、
【図５】その縦断正面図、
【図６】水中掘削をしている状態の縦断側面図、
【図７】掘削後の簡略縦断正面図、
【図８】底盤を築造した状態の簡略縦断正面図、
【図９】各階層の床スラブを築造した状態の簡略縦断正面図、
【図１０】その築造状態を示す簡略縦断側面図。
【符号の説明】
１  連続地中壁
1a  湾曲壁体部
２  横断連壁
３  升体部
５  地盤
9b〜9d  床スラブ
10  天井部
【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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【図８】
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【図９】
0004037004.tif 000010
【図１０】
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