(57)【要約】【課題】周辺環境に負荷を与えることなく地下に大空間を施工できる地下構造物の構築方法を提供すること。【解決手段】横坑部湧水探査ボーリング７により横坑１１の掘削予定位置の地山１の状況を確認した後、トンネル３の軸方向に所定の間隔１３をおいて、トンネル３から地下構造物の構築予定位置９を包含する範囲まで横坑１１を掘削する。次に、導坑部湧水探査ボーリング１７により導坑１９の掘削予定位置の地山１の状況を確認した後、隣接する横坑１１の先端付近を繋ぐ導坑１９を掘削する。そして、深礎部湧水探査ボーリング２５により深礎杭２５の構築予定位置の地山１の状況を確認した後、導坑１９の軸方向に所定の間隔２９をおいて鉛直方向に深礎杭２７を構築する。さらに、トンネル３と導坑１９との間を掘削して頂版コンクリート３３を、トンネル３と深礎杭２７との間を掘削して底版コンクリート３７および側壁コンクリート４１を打設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑内から、前記トンネルの軸方向に所定の間隔をおいて、地下構造物の構築予定位置を包含する範囲まで横坑を掘削する工程（ａ）と、
隣接する横坑の先端付近を繋ぐ導坑を掘削する工程（ｂ）と、
前記導坑内から、前記導坑の軸方向に所定の間隔をおいて鉛直方向に杭を構築する工程（ｃ）と、
前記トンネルと前記導坑との間を掘削して頂版を設ける工程（ｄ）と、
前記トンネルと前記杭との間を掘削して底版および側壁を設ける工程（ｅ）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２】
前記工程（ａ）の前に、前記トンネル坑内から探査ボーリングを行い、前記横坑の掘削予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）の前に、前記横坑内から探査ボーリングを行い、前記導坑の掘削予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の地下構造物の構築方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）の前に、前記導坑内から探査ボーリングを行い、前記杭の構築予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項５】
工事着手前に設置した観測井戸の水位、または、前記探査ボーリングにおける湧水量が所定の閾値を超える場合には、前記地山の地盤改良を行うことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項６】
前記閾値が、前記観測井戸の地下水位、または、前記探査ボーリングにより順次入手したデータを用いて推算され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】
前記工程（ｃ）で、前記杭の間に梁状または板状の部材を用いて止水壁を設けることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）で、支保工を設置して、固化材料を吹き付け、コンクリートを打設し、隙間部を流動化処理土またはエアーモルタル等の充填材で充填することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項９】
前記工程（ｅ）で、前記トンネルと前記杭と前記止水壁との間で切梁を設けつつ、前記トンネルと前記杭との間を鉛直に掘り下げることを特徴とする請求項７または請求項８記載の地下構造物の構築方法。
【請求項１０】
前記工程（ｅ）の後、前記切梁と前記トンネル本体のセグメントの所定の部分を撤去することを特徴とする請求項９記載の地下構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、開削工法が適さない条件下で地下構造物を構築する際、地下構造物の構築予定位置の上部両端側に掘削したシールド孔から形成した杭または地中連続壁と、これらのシールド孔を１つの空間に連通させて構築した頂版とからなる門型架構を土留め構造物とし、構築予定位置の地盤を掘削して地下構造物を構築する方法があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６４６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、地下水対策を講じずにシールド孔を用いて地下に大空間を構築した場合、周辺環境に悪影響を与える場合があった。
【０００５】
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、周辺環境に負荷を与えることなく地下に大空間を施工できる地下構造物の構築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための本発明は、トンネル坑内から、前記トンネルの軸方向に所定の間隔をおいて、地下構造物の構築予定位置を包含する範囲まで横坑を掘削する工程（ａ）と、隣接する横坑の先端付近を繋ぐ導坑を掘削する工程（ｂ）と、前記導坑内から、前記導坑の軸方向に所定の間隔をおいて鉛直方向に杭を構築する工程（ｃ）と、前記トンネルと前記導坑との間を掘削して頂版を設ける工程（ｄ）と、前記トンネルと前記杭との間を掘削して底版および側壁を設ける工程（ｅ）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。
【０００７】
本発明では、工程（ａ）の前に、トンネル坑内から探査ボーリングを行い、横坑の掘削予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことが望ましい。また、工程（ｂ）の前に、横坑内から探査ボーリングを行い、導坑の掘削予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことが望ましい。さらに、工程（ｃ）の前に、導坑内から探査ボーリングを行い、杭の構築予定位置またはその近傍の地山の湧水探査や地質調査を行うことが望ましい。
【０００８】
工事着手前に設置した観測井戸の水位、または、工程（ａ）から工程（ｃ）の前に行った探査ボーリングにおける湧水量が所定の閾値を超える場合には、横坑や導坑の掘削予定位置、杭の構築予定位置またはそれらの近傍の地山の地盤改良を行う。閾値は、例えば、工事計画時点であれば、公開されている付近の井戸の水位や地質縦断図他のデータから推算する。工事が始まれば、地下構造物構築工事前の準備工事で設置した観測井戸の地下水位、または、工程（ａ）から工程（ｃ）の前に行った探査ボーリングにより順次入手したデータを用いて更新推算される。
【０００９】
工程（ｃ）では、杭の間に梁状または板状の部材を用いて止水壁を設けてもよい。工程（ｄ）では、例えば、トンネルと導坑との間を掘削し、支保工を設置して、固化材料を吹き付け、コンクリートを打設し、隙間部を流動化処理土またはエアーモルタル等の充填材で充填することにより、頂版を形成する。
【００１０】
工程（ｅ）では、トンネルと杭と止水壁との間で切梁を設けつつ、トンネルと杭との間を鉛直に掘り下げることが望ましい。そして、工程（ｅ）の後、切梁とトンネル本体のセグメントの所定の部分を撤去する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、周辺環境に負荷を与えることなく地下に大空間を施工できる地下構造物の構築方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、横坑部湧水探査ボーリング７を行った状態でのトンネル３周辺の垂直断面図、図２は、横坑１１、導坑１９、深礎杭２７を形成した状態でのトンネル１の斜視図である。
【００１３】
図１に示すトンネル３は、本線シールドである。トンネル３の内部には、図示しない仮枕木、中柱、支保工などが設置される。本実施の形態では、図１に示すトンネル３を拡幅し、拡幅部分に地下構造物を構築する。
【００１４】
本実施の形態では、まず、工事着手前に観測井戸（図示せず）の設置を行い、取得した地下水の水位及び公開されている付近の井戸の水位や地質縦断図他のデータを用いて周辺環境への影響を推算する。データが不足している場合には、新たにボーリングを行い土質データを入手しても良い。そして、地下水対策が必要との推算結果出た場合には、図１に示す工程のように、トンネル３の内部５から止水薬液を注入し、地下構造物の構築予定位置９の上部の地盤改良２を行う。次に、図１、図２に示すように、トンネル３の内部５から横坑１１の掘削予定位置に横坑部湧水探査ボーリング７を行い、湧水量（○○ｃｃ／分）を計測して地盤改良２による地山１の止水状況を確認する。
【００１５】
工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の水位、または、横坑部湧水探査ボーリング７を行って計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）以内であれば、止水状況が良好であり、横坑１１の掘削時に周辺環境に負荷を与えるような地下水の移動は生じないため、次の工程に進んでよいと判断する。観測井戸（図示せず）の水位または計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）を超える場合には、地盤改良２による止水状況が良好でなく、横坑１１の掘削が周辺環境に悪影響を与える可能性があるため、追加の地盤改良と水位または湧水量の計測とを、水位または湧水量が所定量以下となるまで繰り返す。そして、水位または湧水量が所定量以下となったことを確認して、次の工程に進んでよいと判断する。
【００１６】
なお、水位または湧水量の閾値（管理基準）は、周辺環境に負荷を与えない地下水の移動をシミュレーションし、横坑１１の掘削が周辺環境に悪影響を与えないような値に設定する。閾値は、工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の地下水の水位、または、工事着手後に横坑部湧水探査ボーリング７により順次入手したデータを用いて更新推算される。追加の地盤改良は、トンネル３の内部５から非開削領域に向けて充填材を注入する方法、または、凍結による方法のいずれかを選択して行う。
【００１７】
図１に示す工程では、さらに、横坑部湧水探査ボーリング７のボーリング孔を利用して、Ｓ波トモグラフィなどにより、横坑１１の掘削前に非開削部の地山１の地質情報を得る。
【００１８】
図３は、横坑１１を掘削した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。横坑１１は、図２に示すように、トンネル３の軸方向（矢印Ａに示す方向）に所定の間隔１３をおいて掘削される。図１に示す工程で、工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の水位または横坑湧水探査ボーリング７による湧水量の計測の結果、次の工程に進んでよいと判断した場合、図３に示すように、トンネル３の内部５から、地下構造物の構築予定位置９を包含する範囲まで横坑１１を掘削する。
【００１９】
図４は、導坑１９を掘削し、地盤改良２１を行った状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。図２に示すように、導坑１９は隣接する横坑１１の先端を繋ぐように掘削されるが、図４に示す工程では、まず、導坑１９の掘削予定位置での地山１の止水状況を確認するため、横坑１１の先端付近から隣接する他の横坑１１の先端付近に向けて導坑部湧水探査ボーリング１７を行い、湧水量（○○ｃｃ／分）を計測する。
【００２０】
工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の水位、または、導坑部湧水探査ボーリング１７を行って計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）以内であれば、止水状況が良好であるため、次の工程に進んでよいと判断する。観測井戸（図示せず）の水位または計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）を超える場合には、止水状況が良好でないと考えられるため、追加の地盤改良と水位または湧水量の計測とを、水位または湧水量が所定量以下となるまで繰り返す。そして、水位または湧水量が所定量以下となったことを確認して、次の工程に進んでよいと判断する。
【００２１】
なお、水位または湧水量の閾値（管理基準）は、周辺環境に負荷を与えない地下水の移動をシミュレーションし、導坑１９の掘削が周辺環境に悪影響を与えないような値に設定する。閾値は、工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の地下水の水位、または、工事着手後に導坑部湧水探査ボーリング１７により順次入手したデータを用いて更新推算される。追加の地盤改良は、トンネル３の内部５から非開削領域に向けて充填材を注入する方法、または、凍結による方法のいずれかを選択して行う。
【００２２】
図４に示す工程では、導坑部湧水探査ボーリング１７のボーリング孔を利用して、Ｓ波トモグラフィなどにより、導坑１９の掘削前に非開削部の地山１の地質情報を得る。
【００２３】
観測井戸（図示せず）の水位または導坑部湧水探査ボーリング１７による湧水量の計測の結果、次の工程に進んでよいと判断した場合、横坑１１の先端内から、隣接する他の横坑１１の先端に向け、導坑１７を掘削する。
【００２４】
さらに、工事着手前に観測井戸（図示せず）の地下水の水位を用いて周辺環境への影響を推算した結果、地下水対策が必要とされていた場合には、トンネル３の内部５から止水薬液を注入し、地下構造物の構築予定位置９の下部の地盤改良２１を行う。
【００２５】
図５は、深礎杭２７を構築した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。図２に示すように、深礎杭２７は導坑１９の軸方向（矢印Ｂに示す方向）に所定の間隔２９をおいて構築されるが、図５に示す工程では、まず、深礎杭２７の構築予定位置での地山１の止水状況を確認するため、導坑１９の内部から鉛直方向に向けて深礎部湧水探査ボーリング２５を行い、湧水量（○○ｃｃ／分）を計測する。
【００２６】
工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の水位、または、深礎部湧水探査ボーリング２５を行って計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）以内であれば、止水状況が良好であるため、次の工程に進んでよいと判断する。観測井戸（図示せず）の水位または計測した湧水量が所定の閾値（管理基準）を超える場合には、止水状況が良好でないと考えられるため、追加の地盤改良と水位または湧水量の計測とを、水位または湧水量が所定量以下となるまで繰り返す。そして、水位または湧水量が所定量以下となったことを確認して、次の工程に進んでよいと判断する。
【００２７】
なお、水位または湧水量の閾値（管理基準）は、周辺環境に負荷を与えない地下水の移動をシミュレーションし、深礎杭２７の構築が周辺環境に悪影響を与えないような値に設定する。閾値は、工事着手前に設置した観測井戸（図示せず）の地下水の水位、または、工事着手後に深礎部湧水探査ボーリング２５により順次入手したデータを用いて更新推算される。追加の地盤改良は、トンネル３の内部５から非開削領域に向けて充填材を注入する方法、または、凍結による方法のいずれかを選択して行う。
【００２８】
図５に示す工程では、深礎部湧水探査ボーリング２５のボーリング孔を利用して、Ｓ波トモグラフィなどにより、深礎杭２７の構築前に非開削部の地山１の地質情報を得る。
【００２９】
観測井戸（図示せず）の水位または深礎部湧水探査ボーリング２５による湧水量の計測の結果、次の工程に進んでもよいと判断した場合、導坑内２３から鉛直方向に地山１を掘削してコンクリートを充填し、深礎杭２７を構築する。深礎杭２７の間には、必要に応じて、図２に破線で示すような梁状の部材２４または板状の部材２６を用いて止水壁が設けられる。また、深礎杭２７に凍結管（図示せず）を沿わせて施工し、トンネル３および導坑１９から事前に凍結用凍結管を設置してもよい。
【００３０】
上述したように、深礎杭２７は、導坑１９の軸方向に所定の間隔２９をおいて構築される。深礎杭２７は、図６に示す工程で施工される頂版コンクリート３３を支持する。
【００３１】
図５に示す工程では、深礎杭２７の構築後、導坑１９を左右に分割した２つの部分のうち、トンネル３と対向しない部分（図５では導坑１９の右半部）にコンクリート３０を充填する。
【００３２】
図６は、頂版コンクリート３３を打設した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。図６に示す工程では、まず、トンネル３と導坑１９との間の掘削範囲２８（図５）の地山１を掘削し、掘削した空間内に支保工（図示せず）を設置する。そして、空間の上面に固化材料の吹きつけ３１を行った後、頂版コンクリート３３を打設する。
【００３３】
次に、吹きつけ３１と頂版コンクリート３３との間に流動化処理土３５を充填する。また、導坑内２３の吹きつけ３１と地山１との隙間にも流動化処理土３５を充填する。なお、流動化処理土３５の代わりにエアーモルタル等の他の充填材を充填してもよい。
【００３４】
図７は、底版コンクリート３７を打設した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。図７に示す工程では、トンネル３と深礎杭２７との間の掘削範囲３６（図６）の地山１を鉛直に掘削し、トンネル３と深礎杭２７との間に切梁３９を設置する。なお、図５に示す工程で止水壁を設けた場合には、切梁３９は、トンネル３と深礎杭２７と止水壁との間に設置される。
【００３５】
掘削範囲３６（図６）を掘削する際には、まず、掘削範囲３６ａ（図６）を掘削し、掘削した空間内に切梁３９ａを設置する。次に、掘削範囲３６ｂ（図６）を掘削し、掘削した空間内に切梁３９ｂを設置する。その後、掘削範囲３６ｃを掘削する。図７に示す工程では、掘削範囲３６（図６）の掘削後、底版コンクリート３７を打設する
【００３６】
図８は、側壁コンクリート４１を打設し、トンネル３の所定のセグメントを撤去した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図を示す。図８に示す工程では、深礎杭２７のトンネル３側に側壁コンクリート４１を打設し、地下構造物４５の躯体部分を完成する。そして、切梁３９と、トンネル３の内部５に設置した支保工等（図示せず）とを撤去する。また、トンネル３の所定の範囲４３のセグメントも撤去する。
【００３７】
このように、本実施の形態では、横坑１１の掘削、導坑１９の掘削、深礎杭２７の構築の前に、それぞれ、横坑部湧水探査ボーリング７、導坑部湧水探査ボーリング１７、深礎部湧水探査ボーリング２５を行う。ボーリングを行って、地山１の止水状況を確認し、地質情報を得ることにより、周辺環境に負荷を与えることなく地下に大空間を施工できる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、横坑１１の掘削予定位置の地山１に横坑部湧水探査ボーリング７を行ったが、横坑部湧水探査ボーリングの実施位置はこれに限らない。横坑部湧水探査ボーリングは、横坑１１の掘削予定位置近傍の地山１で実施してもよい。図９は、横坑１１の掘削予定位置近傍で横坑部湧水探査ボーリング７ａを行った例を示す図である。
【００３９】
図９に示す例では、横坑１１の掘削予定位置近傍の地山１に横坑部湧水探査ボーリング７ａを行って地山の湧水量（○○ｃｃ／分）を計測し、地盤改良２による止水状況を確認する。また、横坑部湧水探査ボーリング７ａのボーリング孔を利用して、Ｓ波トモグラフィなどにより、横坑１１の掘削前に非開削部の地山１の地質情報を得る。そして、地山１の止水状況が良好であると判断した後、横坑１１を掘削する。
【００４０】
同様に、導坑部湧水探査ボーリング１７、深礎部湧水探査ボーリング２５も、それぞれ、導坑１７の掘削予定位置近傍の地山１、深礎杭２７の構築予定位置近傍の地山１で実施してもよい。また、横坑部湧水探査ボーリング７、導坑部湧水探査ボーリング１７、深礎部湧水探査ボーリング２５は必ずしも全て行う必要はなく、例えば事前に地盤等が既知であれば、その一部または全てを省略することもでき、施工位置に応じて湧水探査ボーリングを行うこととすることもできる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる地下構造物の構築方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】横坑部湧水探査ボーリング７を行った状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図２】横坑１１、導坑１９、深礎杭１７を形成した状態でのトンネル１の斜視図
【図３】横坑１１を掘削した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図４】導坑１９を掘削し、地盤改良２１を行った状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図５】深礎杭２７を構築した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図６】頂版コンクリート３３を打設した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図７】底版コンクリート３７を打設した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図８】側壁コンクリート４１を打設し、トンネル３の所定のセグメントを撤去した状態でのトンネル３周辺の垂直断面図
【図９】横坑１１の掘削予定位置近傍で横坑部湧水探査ボーリング７ａを行った例を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１………地山
２、２１………地盤改良
３………トンネル
７、７ａ………横坑部湧水探査ボーリング
９………地下構造物の構築予定位置
１１………横坑
１７………導坑部湧水探査ボーリング
１９………導坑
２４………梁状の部材
２５………深礎部湧水探査ボーリング
２６………板状の部材
２７………深礎杭
３１………吹きつけ
３３………頂版コンクリート
３５………流動化処理土
３７………底版コンクリート
４１………側壁コンクリート
【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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