(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に所定間隔を存して並行する連続地中壁を造成し、その造成時にこれらの両連続地中壁の対向面間に両端が対向する連続地中壁に連続した横断連壁を連続地中壁の長さ方向に一定間隔毎に構築することにより連続地中壁間を該横断連壁により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部の壁面に該連続地中壁の上端から下端に達する垂直な補強リブ部を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に一体に設ける第１工程と、各升体部において連続地中壁に直交する方向に対向した上記垂直補強リブ部の上端部間に高剛性の切梁を介在させて該切梁の両端をこれらの垂直補強リブ部に一体に連結する第２工程と、上記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３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４工程と、この第４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５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。
【請求項２】
各升体部の上端部内に可動桁材を該桁材の長さ方向に対して直交する方向に移動自在に架設し、この可動桁材上に台車を走行自在に設置して該台車から吊支した掘削排土装置により升体部内の地盤を水中掘削することを特徴とする請求項１に記載の地下構造物の構築方法。
【請求項３】
垂直補強リブ部は連続地中壁の対向内壁面又は周辺地盤に接する側の外壁面に一体に設けていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の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水及び土圧（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、連続地中壁には地下水圧と共に土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（地下水圧と土圧）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、側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、請求項１に係る発明は、地中に所定間隔を存して並行する連続地中壁を造成し、その造成時にこれらの両連続地中壁の対向面間に両端が対向する連続地中壁に連続した横断連壁を連続地中壁の長さ方向に一定間隔毎に構築することにより連続地中壁間を該横断連壁により長さ方向に複数分割した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部の壁面に該連続地中壁の上端から下端に達する垂直な補強リブ部を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に一体に設ける第１工程と、各升体部において連続地中壁に直交する方向に対向した上記垂直補強リブ部の上端部間に高剛性の切梁を介在させて該切梁の両端をこれらの垂直補強リブ部に一体に連結する第２工程と、上記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３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４工程と、この第４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５工程とからなることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１に記載の地下構造物の構築方法において、請求項２に係る発明は、各升体部の上端部内に可動桁材を該桁材の長さ方向に対して直交する方向に移動自在に架設し、この可動桁材上に台車を走行自在に設置して該台車から吊支した掘削排土装置により升体部内の地盤を水中掘削することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の垂直補強リブ部を連続地中壁の対向内壁面又は周辺地盤に接する側の外壁面に一体に設けていることを特徴としている。
【００１１】
【作用及び効果】
請求項１に係る発明によれば、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部の壁面に該連続地中壁の上端から下端に達する垂直な補強リブ部を連続地中壁の長さ方向に所定間隔毎に一体に設け、さらに、各升体部において連続地中壁に直交する方向に対向した上記垂直補強リブ部の上端部間に高剛性の切梁を介在させて該切梁の両端をこれらの垂直補強リブ部に一体に連結しているので、各升体部における両側の連続地中壁部は上下両端部が切梁と地盤とで支持された複数の垂直補強リブ部によって強固に補強された構造となり、各升体部内の地盤を水中掘削する際や掘削後に水を排除した際に、これらの連続地中壁部が外側から作用する側圧によって切梁と下端の地盤を支点として升体部内に撓み変形するのを強固に抑制することができる。
【００１２】
従って、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、そのため、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。
【００１３】
さらに、上述したように、各升体部における対向する連続地中壁部に突設した複数の垂直補強リブによって連続地中壁の壁体の剛性が高くなっているので、一本の切梁で該連続地中壁の撓み変形を抑制できる連続地中壁の長さ方向の範囲が広がり、そのため、高剛性の切梁を対向する垂直補強リブの上端部間に１段切梁として配設するだけで周辺の側圧による連続地中壁の撓み変形を抑制しながらの水中掘削が可能となり、連続地中壁の対向面間に２段目以降の切梁の配設を不要にして各升体部内の地盤を掘削する際におけるこれらの切梁による掘削障害をなくし、地盤の掘削排土装置を自由に移動させながら効率よく掘削することができるものである。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、各升体部の上端部内に可動桁材を該桁材の長さ方向に対して直交する方向に移動自在に架設し、この可動桁材上に台車を走行自在に設置して該台車から上記掘削排土装置を吊支しながら升体部内の地盤を水中掘削するものであるから、掘削排土装置の設置場所を取る必要はないのは勿論、可動桁材の移動と共にこの桁材上で台車を走行移動させることにより、升体部内の地盤を確実且つ能率よく掘削、排土することができる。
【００１５】
また、上記垂直補強リブ部は請求項３に記載したように、連続地中壁の対向内壁面又は周辺地盤に接する側の外壁面のいずれに設けておいてもよいが、対向内壁面に突設しておけばその突出端を利用して切梁の架設施工が容易となる一方、周辺地盤に接する側の外壁面に突設しておけば築造後の地下構造物の側壁面となる連続地中壁の内壁面が全面的に面一となり、空間を利用する際の自由度が拡大する。
【００１６】
【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、トンネル形状の地下構造物Ａを築造すべき地中に、地表面から所望深さに達する土留壁である連続地中壁１、１を計画地下構造物Ａ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平面長方形状の溝孔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Ａ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。
【００１７】
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。
【００１８】
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に略々直角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。
【００１９】
さらに、連続地中壁１、１の造成時において、該連続地中壁造成用の上記溝孔11の内側縁部に断面矩形状の孔13を溝孔11と同一深さまで穿設しておき、溝孔11内にコンクリートを打設する際に、該孔13に同時にコンリートを打設してこれらの溝孔11内と孔13内に亘って挿入している継手金物（図示せず）を埋設することにより連続地中壁１、１の対向内壁面に該連続地中壁１の上端から下端に達する垂直な補強リブ部４を造成する。この補強リブ部４は上記各升体部３を形成する隣接する横断連壁２、２間の連続地中壁部1aの対向内壁面に該連続地中壁部1aの長さ方向に所定間隔毎に複数本、造成され、連続地中壁１の長さ方向の厚みよりも升体部３内に向かって突出した長さ寸法を大きくしている。
【００２０】
このように連続地中壁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２に示すように升体部３内の上層地盤を適宜深さ掘削して垂直補強リブ部４の上端部を露出させ、連続地中壁１、１の長さ方向に対して直交する方向に対向する両側の垂直補強リブ部４、４間に形鋼よりなる高剛性の切梁５を介在させ、該切梁５の両端面を垂直補強リブ部４の上端部対向内側面に接合させた状態にして切梁５の両端部を垂直補強リブ部４の上端部に取付金物やブラケット、アンカー等によって一体に連結、固着する。この切梁５は各升体部３の連続地中壁部1a、1aにおける対向する垂直補強リブ部４、４の上端部間に上記のように架設状態に連結、固着され、従って、各升体部３には横断連壁２に平行な数本の切梁５が配設された構造となる。
【００２１】
こうして、対向する連続地中壁部1a、1aの各垂直補強リブ部４、４間を切梁５によって連結した升体部３を形成する工程に引き続いて各升体部３内の地盤を掘削する工程に移る。この掘削作業は、まず、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する。これを超える深さでは、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。
【００２２】
各升体部３内の地盤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に示すように切梁５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内の地盤を掘削するものである。
【００２３】
上記可動桁材６は升体部３における前後に隣接する横断連壁２、２の上端部対向壁面に両連続地中壁部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、可動桁材６は対向する連続地中壁部1a、1aの上端部内壁面に沿ってレール部材を装着し、このレール部材に移動自在に支持させた構造としておいてもよい。また、水中掘削では上記掘削排土装置８のほかに、図４、図５に示すような掘削用バケット19を用いてもよい。
【００２４】
升体部３内の地盤が掘削排土装置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と対向する連続地中壁部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。
【００２５】
また、掘削深さが深くなると、升体部３の水を排除した場合には高剛性の切梁５だけでは持たなく、連続地中壁１が大きく変形する虞れがあるので、この場合には、高剛性の切梁５の下側の垂直補強リブ13、13間に必要数の切梁5'を架設して対処すればよい。この切梁5'は、升体内３の水を排除する前に一括して架設するか、水を排除しながら水中あるいは水上で架設する。
【００２６】
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における両側の連続地中壁部1a、1aは、その外壁面側の側圧（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内に向かって弓形状に変形させられる方向に圧力を受けるが、これらの連続地中壁部1a、1aには複数の垂直補強リブ部４が一体に設けられて該部分の断面係数が大きく且つ連続地中壁1a、1aの幅方向に対向するこれらの垂直補強リブ部４、４の上端部間に形鋼からなる高剛性の切梁５が連結しているので、この切梁５と上記底盤9aとで垂直補強リブ部４の上下両端を強固に支持し、連続地中壁部1a、1aが側圧によって升体部内に撓み変形するのを強固に抑制することができるものである。
【００２７】
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次の下階層の床スラブ9bを築造する。なお、通常は、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、底盤9aを最下階層の床スラブに兼用してもよい。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。また、升体部３の深さが大きい場合には上述したように中間切梁5'を架設する場合もあるが、この場合も上記垂直補強リブ部４によって連続地中壁部1aが補強されているので、その使用本数も少なく、従って、該切梁5'の撤去作業に著しい手間を要することはない。
【００２８】
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9b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。
【００２９】
上記天井部10の築造は、横断連壁２の上端部分及び切梁５を解体撤去したのち、連続地中壁１、１の上端部間に型枠を組立てゝ配筋すると共にコンクリートを打設することにより行われ、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。
【００３０】
上記地下構造物の構築方法において、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。また、両側の連続地中壁１、１の施工時に一体に形成される垂直補強リブ部４の突出端面又は突出端部内に図11に示すように、全長（全高）に亘って形鋼などの耐引張強度の大きい補強部材21を一体に固着しておいてもよく、このように補強部材21を備えた垂直補強リブ部４を形成すれば、耐曲げ強度が一層増大して側圧による連続地中壁部1a、1aの撓み変形をより強固に抑制し得る。
【００３１】
なお、上記垂直補強リブ部４は、連続地中壁１、１の内壁面側に突設しているが、図12に示すように外側面側に突設しておいてもよく、この場合には垂直補強リブ部４を有する連続地中壁１、１の内壁面部間に上記切梁５を介在、連結させるものである。このように、垂直補強リブ部４を連続地中壁１、１における周辺地盤に接する側の外壁面に突設しておけば、築造後において地下構造物の内壁面が面一となり、内部空間を利用する際の自由度を拡大させることができる。
【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】その簡略縦断正面図、
【図３】升体部の拡大平面図、
【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、
【図１１】補強部材を装着している垂直補強リブ部の拡大横断面図、
【図１２】外壁面側に垂直補強リブ部を設けた状態の簡略平面図。
【符号の説明】
１  連続地中壁
２  横断連壁
３  升体部
４  垂直補強リブ部
５  切梁
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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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