JP2017206882A - 地下構造体の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレキャスト部材を用いることなく、大幅な工期短縮と工費削減を図れる地下構造体の構築方法を提供する。【解決手段】連続地中壁１１ａ、１１ｂ間の上部の地盤１の一部を掘削し、切梁１７を設置する。次に、連続地中壁１１ａ、１１ｂ間の上部の地盤１を、所定深さまで掘削する。例えば、頂版の型枠が設置可能な深さまで掘削する。なお、切梁１７は、この深さまでの土圧に耐えられるものでよい。掘削部の上面は平滑に仕上げられて沈下しないように転圧され、砕石が敷均される。次に、砂を表面に敷均して平滑にし、型枠１９が設置される。次に、型枠１９上に、鉄筋２２を組み立てる。さらに、鉄筋２２が埋まるようにコンクリートを打設し、一対の連続地中壁１１ａ、１１ｂの間の地盤上に頂版２１を形成する。【選択図】図１０

Description

本発明は、地下トンネルなどの地下構造体の構築方法に関する。

近年、都市部の道路整備工事等において、既設道路直下に通過交通用の地下トンネルを構築する計画が増加している。通常、計画中の地下トンネルの土かぶりが浅い場合には、開削工法が用いられる。開削工法では、まず、地下トンネルの躯体の外側に土留壁を構築し、内部に中間杭を打設する。そして、路面覆工を設置し、必要に応じて止水や底盤改良を行い、切梁を設置しながらトンネル構築スペースを掘削する。その後、掘削したトンネル構築スペースに底から順に現場打ちコンクリートを打設して、トンネル躯体を構築する。

また、一般的な開削工法と比較して工期を短縮するために、プレキャストコンクリートを用いて、地下トンネルを構築する方法もある（特許文献１）。

特開２０１５−１１７５４５号公報

特許文献１のように、プレキャスト部材を用いることで、工期の短縮を図ることは可能であるが、施工現場によっては、大きなプレキャスト部材を運搬するのが困難である場合や、資材を置く場所を確保することが困難である場合がある。したがって、現場打ちコンクリートによって、より工期を短縮可能な工法も望まれている。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、プレキャスト部材を用いることなく、大幅な工期短縮と工費削減を図れる地下構造体の構築方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための本発明は、地盤中に連続地中壁を構築する工程ａと、一対の前記連続地中壁の間の地盤上に頂版を施工する工程ｂと、前記連続地中壁および前記頂版で囲まれた空間を地下構造体の長手方向に向かって掘削する工程ｃと、前記連続地中壁および前記頂版で囲まれた空間の底部に底版を施工する工程ｄと、を具備することを特徴とする地下構造体の構築方法である。

前記工程ａと前記工程ｂの間に、前記底版を施工する部位の下方に地中梁として地盤改良部を施工する工程ｅを具備することが望ましい。

前記工程ｅは、高圧噴射撹拌によって行われ、前記工程ｂの後であって、前記工程ｃの前または前記工程ｃと同時に、高圧噴射撹拌によって生じたスライムを用いて、前記頂版の上部を埋め戻す工程ｆを具備してもよい。

前記工程ａは、上部に仮設芯材を有する鋼製連壁芯材を用いて行われ、前記工程ｂの後に、前記仮設芯材を撤去してもよい。

前記工程ｂは、一対の前記連続地中壁の間を所定深さまで掘削し、一対の前記連続地中壁の間の地盤上に型枠を配置して、前記型枠上に前記頂版を施工し、前記工程ｃの後に、前記型枠を地下構造体内から撤去してもよい。

本発明によれば、最初に頂版を施工するため、従来のような、支保工や切梁が不要である。また、内部掘削および底版施工の工程が完了することを待たずに、地上を利用することができる。このため、地下構造物施工に伴う地上の交通規制等を行う期間を短縮することができる。

また、頂版を施工した後に内部掘削および底版施工等を行うため、地上における騒音を抑制することができる。また、頂版を先に施工することで、地下構造体の内部の掘削後に頂版施工を行う場合と比較して、高所作業を削減することができる。例えば、頂版のコンクリートを打設する際には、地盤によって頂版を支持することができため、型枠設置などの高所作業が不要となる。このため、安全性を高め、施工期間を短縮することができる。

また、底版施工部の下部に地盤改良により地中梁を施工することで、軟弱地盤に対しても、連続地中壁を頂版と地中梁によって支持することができ、地下構造体の内部の掘削時に、従来のような支保工や切梁の設置を削減することができる。

また、地中梁を高圧噴射撹拌によって形成し、高圧噴射撹拌によって生じたスライムを用いて、頂版の上部を埋め戻すことで、スライムの処理を行う費用を削減することができる。

また、上部に仮設芯材を有する鋼製連壁芯材を用いて連続地中壁を形成し、頂版上部を埋め戻す際に仮設芯材を撤去することで、現場復旧が容易である。

また、一対の連続地中壁の間の地盤上に型枠を配置して、型枠上に頂版を施工することで、頂版下面を精度よく施工することができる。この際、頂版の荷重は地盤が受けるため、型枠には強度が不要である。また、地下構造体の内部の掘削後、型枠をトンネル内から撤去することで、型枠の撤去が容易である。

本発明によれば、プレキャスト部材を用いることなく、大幅な工期短縮と工費削減を図れる地下構造体の構築方法を提供することができる。

鋼製連壁芯材７ａ、７ｂを建て込む工程を示す図。 連続地中壁１１ａ、１１ｂを施工する工程を示す図。 地盤改良部１５を形成する工程を示す図。 上部の切梁１７を設置する工程を示す図。 上部の一部を掘削する工程を示す図。 頂版２１を施工する工程を示す図。 頂版２１の上部を埋め戻す工程を示す図。 頂版２１の下部を掘削し、底版２５を施工する工程を示す図。 地下構造体３０を示す図。 地下構造体３０を順に施工する工程を示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。図１〜図１０は、本実施の形態にかかる地下トンネルの構築方法を示す図である。なお、特に記載がない限り、各図の（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図を示す。

まず、用地境界Ａ、Ｃの間を作業エリアＤ（ＡＢ間）と、切り回し道路Ｅ（ＢＣ間）とに区分し、作業エリアにガイドウォール３を設置する。なお、以下の作業は、作業エリアＤ内で行われ、切り回し道路Ｅは、車道として利用可能である。

ガイドウォール３の設置部においては、連続地中壁掘削機によって地盤１を掘削し、連続地中壁孔壁５を形成し、内部を安定液で安定させる。さらに、連続地中壁孔壁５には、クレーンによって鋼製連壁芯材７ａ、７ｂを建て込む（図中矢印Ｆ）。鋼製連壁芯材７ａ、７ｂの上部には、上部仮設芯材９が設けられる。上部仮設芯材９は、鋼製連壁芯材７ａ、７ｂに対して撤去可能である。

次に、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、それぞれの連続地中壁孔壁５にコンクリートを打設して一対の連続地中壁１１ａ、１１ｂ（側壁）を形成する。なお、まず、鋼製連壁芯材７ａを建て込み、連続地中壁１１ａを構築した後、鋼製連壁芯材７ｂを建て込み、連続地中壁１１ｂを構築してもよい。コンクリートは、上部仮設芯材９よりも下方の位置まで打設される。

次に、連続地中壁１１ａ、１１ｂの上部を砂等で埋め戻す。この際、用地境界ＡＣの中央部の連続地中壁１１ｂの上部には、上部仮設芯材９の外側（切り回し道路側）に土留め板１０が設置される。

次に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、連続地中壁１１ａ、１１ｂの下部の間に、地盤改良部１５を設ける。地盤改良部１５は、後述する底版施工部の下部に形成され、先行地中梁として機能する。

地盤改良部１５は、例えば、高圧噴射撹拌によって形成される。この場合には、所定の間隔でスライムピット１３を設け、スライムピット１３において、地盤改良施工機を用いて地盤改良部１５が形成される。この際、連続地中壁１１ａ、１１ｂ間に隙間なく地盤改良部１５が形成されることが望ましい。なお、地盤改良部１５は、薬液注入等によって形成してもよい。また、地盤１に十分な強度がある場合には、地盤改良部１５は必ずしも必要ではない。

次に、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、連続地中壁１１ａ、１１ｂ間の上部（上部仮設芯材９同士の間）の地盤１の一部を掘削し、切梁１７を設置する（図中矢印Ｇ）。切梁１７は、上部仮設芯材９同士の間に設置される。なお、この際には、切り回し道路の一部が作業エリアとして使用される。

次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、連続地中壁１１ａ、１１ｂ間の上部（上部仮設芯材９同士の間）の地盤１を、所定深さまで掘削する。例えば、頂版の型枠が設置可能な深さまで掘削する。なお、切梁１７は、この深さまでの土圧に耐えられるものでよい。また、上部仮設芯材９等で土圧に耐えることができれば、切梁１７は必ずしも必要ではない。

掘削部の上面は平滑に仕上げられて沈下しないように転圧され、砕石が敷均される。次に、砂を表面に敷均して平滑にし、型枠１９が設置される。

次に、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、型枠１９上に、鉄筋２２を組み立てる。鉄筋２２の端部は、溶接等によって鋼製連壁芯材７ａ、７ｂと一体化される。

さらに、鉄筋２２が埋まるようにコンクリートを打設し、一対の連続地中壁１１ａ、１１ｂの間の地盤上に頂版２１を形成する。なお、頂版２１の重量は、地盤によって支持されるため、前述した型枠１９には強度は不要である。頂版２１のコンクリートが硬化した後、必要に応じて防水処理が施される。また、連続地中壁１１ａ上の上部仮設芯材９を固定するボルトを外し、上部仮設芯材９を撤去可能な状態とする。

次に、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、頂版２１の上部を地表面まで埋め戻す。また、連続地中壁１１ａ上の上部仮設芯材９を撤去する（図中矢印Ｈ）。なお、前述した地盤改良部１５が高圧噴射撹拌によって行われる場合には、高圧噴射撹拌によって生じたスライムに発生土を混ぜて流動化処理土とし、これを用いて、頂版２１の上部を埋め戻してもよい。

頂版２１の上部が埋め戻されると、用地境界ＡＣ間は、道路として使用することができる。

次に、図８（ａ）の断面図に示すように、連続地中壁１１ａ、１１ｂおよび頂版２１で囲まれた空間を掘削する（図中矢印Ｉ）。掘削は、バックホウなどによって行われ、地下構造体の長手方向に向かって掘り進められる。この際、型枠１９をトンネル内から撤去する。型枠１９によって、頂版２１の下面は平滑に施工される。

地盤改良部１５まで掘削が完了すると、図８（ｂ）に示すように、地盤改良部１５上に均しコンクリート２３を打設して平らにし、均しコンクリート２３上に鉄筋を組み立て、コンクリートを打設し、底版２５が施工される。すなわち、連続地中壁１１ａ、１１ｂ、頂版２１で囲まれた空間の底部に、底版２５が施工される。

この状態から、用地境界ＡＣの間を作業エリアＤ（ＢＣ間）と、切り回し道路Ｅ（ＡＢ間）とに区分する。作業エリアでは、前述した工程と同様の工程でさらにトンネルを施工する。

図９は、この様にして形成された地下構造体３０（地下トンネル）を示す断面図である。なお、連続地中壁１１ｂ、１１ｃ間に頂版２１を形成した後には、連続地中壁１１ｂ、１１ｃの上部仮設芯材９がそれぞれ撤去される。また、トンネル内部の舗装や内装工を行うことで、地下構造体３０が施工される。

図１０は、以上の工程を同時進行で行う状態を示す図である。図１０においては、右側から順に施工が行われ、地下トンネルが施工される。

図１０のＪ位置の状態は、図１に対応する位置である。すなわち、連続地中壁孔壁５が施工された状態である。同様に、図１０のＫ位置の状態は、図２に対応する位置である。すなわち、連続地中壁１１ａ、１１ｂが施工された状態である。

図１０のＬ位置の状態は、図３に対応する位置である。すなわち、地盤改良部１５が施工された状態である。図１０のＭ位置の状態は、図４に対応する位置である。すなわち、切梁１７が設置された状態である。

図１０のＮ位置の状態は、図５に対応する位置である。すなわち、連続地中壁１１ａ、１１ｂの上部まで掘削された状態である。図１０のＯ位置の状態は、図６に対応する位置である。すなわち、頂版２１が施工された状態である。

図１０のＰ位置の状態は、図７に対応する位置である。すなわち、頂版２１が埋め戻された状態である。図１０のＱ位置の状態は、図８（ａ）に対応する位置である。すなわち、頂版２１の下部が掘削された状態である。なお、掘削された発生土は、図中右側の坑口より搬出される。

図１０のＲ位置の状態は、図８（ｂ）に対応する位置である。すなわち、地盤改良部１５上に配置された均しコンクリート２３上に鉄筋２６が組み立てられて底版２５が施工された状態である。

以上のように、各工程はトンネルの各部において同時進行で行うことができる。例えば、頂版２１上を埋め戻す工程と、頂版２１の下部を掘削する工程は同時に行ってもよい。

以上、本実施の形態によれば、トンネル内部の掘削時には、地表部を道路としても使用できることから、効率よく地下構造体３０を構築することができ、大幅な工期短縮・工費削減を図ることができる。また、地表部の使用期間が短いため、近隣に対する環境負荷を低減することができる。例えば、図１０において、Ｐ状態以降の工程時には、地表部における作業領域をなくすことができる。特に、地表部の使用期間が短く、切り回し道路を利用することができるため、アンダーパスなどへの採用も有効である。

また、連続地中壁１１ａ、１１ｂ、頂版２１、地盤改良部１５によって土圧が支持されるため、トンネル内部の掘削時に、支保工や切梁の設置を削減することができる。このため、工期を短縮することができる。

また、頂版２１を施工するために型枠支保工を使用せず、高所作業も少ないため安全に作業を行うことができる。また、頂版２１用の型枠１９は、頂版２１の下面を平滑にする目的のみであるため、強度が不要である。

地盤改良部１５が高圧噴射撹拌によって形成される場合において、高圧噴射撹拌によって生じたスライムを利用して頂版２１の上部を埋め戻すことで、スライムの廃棄処理量を削減することができる。

また、上部仮設芯材を撤去可能とすることで、トンネル施工後に、不要な土留め壁が地中に残ることがない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。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。

１………地盤
３………ガイドウォール
５………連続地中壁孔壁
７ａ、７ｂ………鋼製連壁芯材
９………上部仮設芯材
１０………土留め板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ………連続地中壁
１３………スライムピット
１５………地盤改良部
１７………切梁
１９………型枠
２１………頂版
２２………鉄筋
２３………均しコンクリート
２５………底版
２６………鉄筋
３０………地下構造体

Claims (5)

1. 地盤中に連続地中壁を構築する工程ａと、
   一対の前記連続地中壁の間の地盤上に頂版を施工する工程ｂと、
   前記連続地中壁および前記頂版で囲まれた空間を地下構造体の長手方向に向かって掘削する工程ｃと、
   前記連続地中壁および前記頂版で囲まれた空間の底部に底版を施工する工程ｄと、
   を具備することを特徴とする地下構造体の構築方法。
2. 前記工程ａと前記工程ｂの間に、前記底版を施工する部位の下方に地中梁として地盤改良部を施工する工程ｅを具備することを特徴とする請求項１記載の地下構造体の構築方法。
3. 前記工程ｅは、高圧噴射撹拌によって行われ、前記工程ｂの後であって、前記工程ｃの前または前記工程ｃと同時に、高圧噴射撹拌によって生じたスライムを用いて、前記頂版の上部を埋め戻す工程ｆを具備することを特徴とする請求項２記載の地下構造体の構築方法。
4. 前記工程ａは、上部に仮設芯材を有する鋼製連壁芯材を用いて行われ、
   前記工程ｂの後に、前記仮設芯材を撤去する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体の構築方法。
5. 前記工程ｂは、一対の前記連続地中壁の間を所定深さまで掘削し、一対の前記連続地中壁の間の地盤上に型枠を配置して、前記型枠上に前記頂版を施工し、
   前記工程ｃの後に、前記型枠を地下構造体内から撤去することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の地下構造体の構築方法。
   

Images