第 41 回地盤工学研究発表会
2006 年７月

487

H - 02 （鹿児島）
大規模掘削に伴うリバウンド量の事前予測と現場計測工法の有効活用

大規模掘削，リバウンド，現場計測

大阪市交通局

綿谷茂則， 伊藤博幸

清水･アイサワ･南海辰村特定建設工事共同企業体

長田謙二

飛島･錢高･壺山特定建設工事共同企業体

日野宣隆

地域 地盤 環境 研究所

正会員○譽田孝宏， 早川清１．はじめに大阪市地下鉄８号線の車両基地となる第２鶴見検車場工事では，大規模土留め掘削および掘削底面以深に存在する洪積粘土層の影響から，(1)先行打設した躯体が，後続の分割掘削に伴って発生するリバウンド(以下，残留リバウンド)によって持ち上げられる可能性と，(2)リバウンドに時間依存性がある場合，躯体打設後もリバウンド(以下，時間遅れリバウンド)が継続して発生する可能性が考えられた．これらの挙動により，掘削底面からの不等隆起が原因となって，本体構造部底床版にクラックが発生したり，本体構造物の構築精度(ローテーション)の確保が困難になることが懸念された．ここでは，ひずみレベルを考慮した FEM 解析からリバウンド量とその分布状況を事前予測し，現場計測工法を利用して施工管理を実施したので，それらの結果について報告する．
２．工事概要および地質概要
対象工事区間の平面図を図１に，土質縦断図を図２に示す．対象現場は，東西方向約 200m×南北方向約 100m の面積を有する大規模掘削現場であり，北側が国道 163 号線，東西および南側に民家が近接していた．工区は南北に分かれており，図１に示す位置において土留め壁頭部および桟橋頭部のレベル測量と，深部からの地中鉛直変位を自動計測した．
土層構成は，上部から GL-6m～10m までの沖積層と GL-22m～30m までの上部洪積層が存在し，それ以深に硬質な大阪層群が堆積している．解析対象断面は，本工事において最も深く掘削する場所であり，本体構造物底床版は，上部洪積層である Tc12 層(層厚 5～11m，粘着力 c＝60～140kN/m2)に位置した。リバウンド対象土層としては，Tc12 層と Tc11層(層厚 2～11m，粘着力 c＝300kN/m2)，およびそれ以深の大阪層群粘土層が考えられる．

図１

大規模掘削平面図

図２

土質縦断図

３．事前予測解析
リバウンドの発生量，発生土層および分布状況について概略見当を付けておくことを目的に，二次元線形弾性 FEM 解析による事前検討をおこなった．解析に用いた土質パラメータを表１に示す．変形係数については，文献 1)による設定
方法と，別途不撹乱試料を採取して実施した K0 圧密(膨潤過程含む)非排水三軸試験結果から，総合的に判断した．土留め壁～掘削側地盤の相互作用については，不等隆起を問題にしていることから，剛結状態を仮定した．Boussinesq(ブシネスク)の弾性応力解を参考にして，GL-300m 付近(掘削幅 100m の約 3 倍)からリバウンドが発生すると推定したが，リバウンド計測の経済性を考慮して，今回 GL-70m 位置に固定点を設けていることから，解析上の下方境界深度もそれに準じた．解析の結果，掘削中央付近における最大リバウンド量は約 30mm になり，南側工区のみ先行掘削した後，全面掘削した際の後追いリバウンド量は約 20mm になった(図３参照)．ただし，本解析では，施工過程を考慮した三次元的なリバウンド挙動や，粘弾塑性的な地盤変形挙動を考慮していないことから，最大リバウンド量については，これまでの実績を考慮して 2)，45～60mm(FEM 解析結果の 1.5～2 倍)程度発生すると設定した．
Prediction of Rebound during Large Scale Excavation and Effective Use of Observational Method
Shigenori WATATANI & Hiroyuki ITO(Osaka Municipal Transportation Bureau), Kenji NAGATA(Shimizu Construction
JV), Noritaka HINO(Tobishima Construction JV), Takahiro KONDA & Kiyoshi HAYAKAWA(Geo-Research Institute)

973

0

解析上用いた土質パラメータ一覧表

深度GL -mB
1.85
Auc 2.25
Aus6.30Amc 10.75
Tc12上 15.20
Tc12下 18.25
Tg12 21.45
Tc11 29.85
Os8上 38.70
Oc8上 43.60
Os44.70
Oc8下 47.20
Os8下 53.90
Oc① 59.10
Os① 63.60
Oc② 66.30
Os② 67.80
Oc③ 70.00
土層N値
－3404
599
12100
1234
15100
1533
2190
29

γtc
EkN/m3 kN/m2 MN/m213－－
17.0
28
13
17.003016.0
261217.0
64
50
17.3
142
68
20.00743
18.0
305
146
20.00750
18.0
208
100
19.00255
18.0
208
100
20.00750
18.0396190
19.00248
18.039418920.00675
19.0544261

B

南側土留め壁

北側土留め壁

Auc

ν
0.35
0.45
0.35
0.45
0.45
0.45
0.35
0.45
0.35
0.45
0.35
0.45
0.35
0.45
0.35
0.45
0.35
0.45

Aus

-5深度(GL m)

表１

２次掘削底面(GL-4m)
南側工区のみ
２次掘削終了時
南側工区のみ
最終掘削終了時
全面最終掘削時

約 20mmAmc-10約 30mm
最終掘削底面(GL-12m)

Tc12上

1cm-15
Tc12下

Tg12層上端面(GL-18.25m)
Tg12-20-150-100-50050
工区境からの離れ(m)

図３100150

FEM 解析結果

４．現場計測工法を利用した施工管理
4010
桟橋頭部
土留め壁頭部
層別沈下計ロッド頭部

測量)を図４に示す．土留め壁よりも掘削平面中央部の桟橋において隆起量が線と定性的に良い対応が得られた．桟橋
頭部の隆起量近似破線により，最終掘削時 (GL-12m) に お け るリ バ ウ ンド を約36mm と予測した。掘削深度維持期間中隆起量(mm)大きい傾向にあり，解析上の隆起分布曲

30820
約12mm
10

これは，残留リバウンドと時間遅れリバウンドを足した不等隆起量を示しているが，最終掘削以降～基礎コンクリート

61～7mm4程度2(計測点付近で掘削が中断している期間中)に発生した増加隆起量を図５に示す。

No.14-3
No.14-9
No.14-10
No.15-5
No.E

約36mm

増加隆起量(mm)

掘削途中段階における隆起量(レベル002

図４

掘削途中段階のレベル測量結果

468
掘削深さ(GL-m)

1012005
101520
掘削深度維持日数(日)図５25

不等隆起予測図

打設までの放置期間を半月程度予定していたことから，最終掘削以降に発生する不等隆起量を 1～7mm 程度と予測した．
施工的には 10mm 程度の不等隆起量を想定し，余掘り掘削を実施した．また解析結果から，土留め壁から約 10m 離れると一次元的なリバウンド分布を示すことから，底床版の施工ブロック境界について，10m 以上離してコンクリート打設することを基本にして施工順序を工夫し，実施工にあたった．
５．おわりに40

層別沈下計によるリバウンド経時変化図を図

固定点隆起量20mm

固定点隆起量24mm６に示す．掘削底面付近のリバウンド量は，固30

約 9mmし，最大リバウンド量は 54～57mm 程度になった．つまり，残留リバウンドと時間遅れリバウ

隆起量(mm)44mm 程度であったのが，残留リバウンドと時

020
E-1 (OP-9.6m)
E-2 (OP-14.1m)
E-3 (OP-18.6m)
E-4 (OP-24.1m)
E-5 (OP-35.6m)
E-6 (OP-51.1m)
掘削深度

10ンドは約 10～13mm 程度となり，想定範囲内であった．また最終リバウンド量も，事前に設定0した範囲内であった．以上のことから，事前予測によるリバウンド量の概略的把握と現場計測工法を用いた不等隆起量の予測を有効活用することによって，安全な施工管理が実施できた．

-100

最終掘削時

200

図６

基礎コン打設

底床版
コン打設

400
経過日数(日)上床版コン打設

600-5掘削深度(OP-m)

定点の隆起量を含めると，最終掘削時において間遅れリバウンドの影響によって隆起量は漸増

5

固定点：OP-66.4m(GL-70m)-10800

層別沈下計によるリバウンド量経時変化図

参考文献 1)(社)日本鉄道技術協会：深い掘削土留工設計法 付属資料-12 リバウンド量の実態と算出例，pp.255-259，
1993．2)たとえば，鎌田敏正，太田擴，小野沢清，有本弘孝：大規模掘削における交差線状構造物とその周辺地盤の挙動，トンネルと地下，Vol.28，No.9，pp.7-16，1997.

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