JPH11152988A - 地下構造物の築造工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のトンネル等の築造工法においては、開
削工法を用いた場合には路面覆工が必要なので住民に騒
音、振動等の迷惑をかけ、また、現状の大型矩形シール
ド工法を用いた場合には掘削断面を一気に掘進できず、
幾つかの断面に分けて掘進する必要があり、その断面の
間の接続に危険が多く、高度な補強工事が必要であり、
長い工期を有する等の欠点があった。 【解決手段】 本発明の地下構造物の築造工法において
は、路上より地中に左右一対の土留め壁を形成し、その
両端に発進・到達立坑を形成し、この立坑よりシールド
機を搬入し、下床部分と上床部分を掘削してその坑内に
下床版と上床版を夫々形成し、連壁と結合し、その後上
記下床版と上床版間の土を掘削しトンネルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地下構造物の築造工
法、特に、大深度位置に矩形の構造物を築造するための
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中に道路、鉄道、トンネル、共
同溝又はビルの地下室などの矩形の構造物を築造する方
法としては、開削工法とシールド工法とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、開削工法
は建設区域全面を路上から掘り進んでいくため、その全
面が路面覆工範囲となり、路面覆工範囲が広く、長期に
わたり全沿道住民に騒音、振動等の迷惑をかけ、土砂や
鋼材等の運搬が多く、覆工開閉による交通規制が多いな
どの欠点があった。

【０００４】また、既設地下埋設物の切廻しや吊防護等
が必要で、その維持、管理も大変であった。

【０００５】また、構造物の土被り部分が大きい程（構
造物が深い程）土量が増加し、また埋め戻し量が多かっ
た。

【０００６】また、近年築造すべき構造物の地下の深さ
が深くなる程、地下水の圧力が工事の安全施工に重大な
影響を与える事となってきた。

【０００７】この一つは“被圧水による盤ぶくれ”とい
う現象である。

【０００８】“盤ぶくれ”とは図７に示すように地盤１
を掘り下げるにつれ土塊重量Ｗは小さくなってくるが、
地下水圧Ｐｗが一定なら、全体の安定条件Ｗ＞ΣＰｗは
どこかで逆転し、地盤が破壊してしまう。

【０００９】これらに対する一般的な対策として、

【００１０】 地下水圧を低下させる。この場合、周
辺地盤の沈下が発生したり、井戸が涸れる恐れがある。

【００１１】 地盤改良で土塊重量を増加させる。こ
の場合工事費が高価となる。

【００１２】 より深層にある不透水層２に土留め壁
３を貫入させ、地下水圧Ｐｗを遮断する。この場合、一
般的に不透水層２は極めて深く、土留め壁工事が高価と
なり、さらに、地下水流の遮断を招く。

【００１３】 被圧水圧とバランスをとるために、土
留め掘削内に水を張る“水中掘削”を行い、掘削完了後
は水中コンクリートで耐圧盤を築造する。然しながら、
このような大規模な水中掘削は難工事で危険も多く、耐
圧盤もかなり厚いものになり工事は高価となる、などの
欠点があった。

【００１４】また、大型矩形断面をシールド工法（例え
ばＭＭＳＴ工法）で施工する場合は、掘削断面を一気に
シールド掘進できないので、図８に示すように必要掘削
断面を幾つかの断面４ａ〜４ｈに分割して上記各断面を
シールド掘削機５により順次掘進し（ボックスシールド
工法）、各分割断面４ａ〜４ｈの間６ａ〜６ｈを連絡す
る必要があるが、この連絡には、危険が多く、高価な補
強工事を必要とする。なお、図８において、７は一次覆
工部材（セグメント）、８は間隙連絡工、９は本体構造
物である。

【００１５】シールド工法の更なる問題点を列記すれば
次の通りである。

【００１６】 シールド覆工部材には多大な水平力、
鉛直力が作用するため、剛性の高い一次覆工部材（セグ
メント）を使用しなければならない。また、矩形断面で
あることから、円形断面に比べて、セグメントの部材厚
はかなり大きくなる。

【００１７】 シールド掘削をし、セグメントを組立
てた大きな空間は、仮設の土留め壁の役目だけで、最終
的には本体構造物とは何の関係もなく、無駄なスペース
となってしまう。

【００１８】上記のように従来の開削工法においても、
シールド工法においても夫々問題点があった。

【００１９】本発明は上記の欠点を除くようにしたもの
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の地下構造物の築
造工法は、路上より地中に左右一対の土留め壁を形成す
る工程と、上記左右の土留め壁間にシールド掘削機搬入
・搬出用の立坑を築造する工程と、上記立坑に搬入した
シールド掘削機を用いて、下床用の穴を掘削する工程
と、上記立坑に搬入したシールド掘削機を用いて、上床
用の穴を掘削する工程と、上記下床用及び上床用の穴を
施工して下床版及び上床版を夫々形成する工程と、上記
下床版と上床版間の土を掘削する工程と、より成ること
を特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。

【００２２】本発明のトンネル築造工法においては、路
上から施工した連続地中壁（連壁）を構造物の側壁とし
て利用し、上床、下床版は、立坑からの矩形シールド工
法により施工するもので、具体的には、

【００２３】 図１に示すように、路上から左右一対
の土留め壁（連壁）１０，１０を地中に築造する。この
連壁１０，１０は非開削ボックスカルバートの側壁本体
となるもので、図２に示すように、下方に従来の開削工
法では必要とされた土留め壁に長い根入れ１１を設ける
必要がなく、また、上方に路面覆工や土留め用の余分な
壁１２も不要で、この部分は砂埋若しくは無筋の泥水固
化壁により埋める。

【００２４】 上記左右の土留め壁１０，１０の端部
にシールド機を搬入、搬出すための発進・到達立坑１
５，１６を築造する。本発明の場合、例えば図１に示す
ように、土留め壁１０，１０を築造する時に、撤去・移
設等が困難な地上にある既設物１３を避けて、計画し、
撤去・移設の比較的容易な低木等１４を移動してやれば
工事可能となる。

【００２５】 上記発進位置立坑１５の築造後、路上
で又は立坑１５内で図３に示すように高さ１．０〜２．
０ｍ、全横幅６．０〜２０ｍ位のスキンプレート１７を
組立て、このスキンプレート１７の中で矩形の小型シー
ルド掘削機１８を横方向に必要台数並置する。

【００２６】 上記矩形シール掘削機１８を下床部分
１９内を水平方向に発進させ、下床部分１９の掘削を行
い、図４に示すように掘削部分の上面及び下面に鋼製の
セグメント２０，２０を設置し、このセグメント２０，
２０間に複数の支柱２１を設置し上部の地山２２を支え
（一次覆工）、必要に応じてセグメント補強リブ２３を
設ける。

【００２７】 次に図２に示す上床部分２４も同様に
矩形シールド掘削機１８により掘削し、掘削部分の上面
及び下面に同様にしてセグメント２０を設置し、そのセ
グメント２０，２０間に複数の支柱２１を設置せしめ上
部の地山２２を支える。

【００２８】 図５に示すように上記一次覆工の終了
した坑内で鉄筋２５を組立て、連壁１０との取付け作業
を行い、一次覆工のセグメント２０と支柱２１を埋殺
し、または撤去して下床版１９のための本体コンクリー
ト２６を打設し、図６に示すように下床版２７を築造す
る。同様にして上床版２８を築造する。（二次覆工）

【００２９】 なお、必要に応じて下床版２７及び上
床版２８の補強等のため、下床版２７と上床版２８間に
形成される地盤２９内に地盤２９全体の掘削に先立ち上
記下床版２７と上床版２８に連通する穴３０を設け、こ
の穴３０内に中柱（図示せず）を設置せしめる。

【００３０】 地盤２９内の土砂を掘削し（非開削の
トンネル掘削）、地盤２９内を整備し、側壁化粧壁３１
等の築造を行い、立坑１５、１６の埋め立て等により工
事を終了せしめる。

【００３１】本発明のトンネル築造工法は開削工法と比
較して、下記のような利点を有する。

【００３２】 側壁（土留め壁）についていえば、上
層部は非開削であるため土留め壁が不要であり、下層部
はシールド掘進時の土留め壁としての根入れだけであ
り、一般的な開削の土留めとしての図２に示すような長
い根入れや地下水遮断のための長い根入れは不要であ
る。従って、連壁の施工数量を減ずることができる。

【００３３】 地下水の被圧対策に、地下水位低下工
法などを併用する必要がないので、工事周辺の地下水を
低下させることなく、井戸涸れや、地盤沈下の原因とは
ならない。

【００３４】 特に連壁の深い根入れがないので、地
下ダムとして作用する地下水の堰止め現象が発生しな
い。

【００３５】 地下水被圧による盤ぶくれ対策として
開削工法では「遮水壁の深度化」，「地盤改良」，「地
下水低下」などの補助工法を必要とし、工期と工費的に
不利であるが、本発明工法の場合、密閉式のシールド工
法の採用で上記のような補助工事を必要としない。

【００３６】 上床版の上部の土を掘削しないので、
地元住民への迷惑度が低い。また、既設埋設物の支障が
少なく、移設・復旧等の余分な工事が不要である。

【００３７】 掘削土量が減少し、埋戻しは立坑部分
のみなので埋め戻し量を減らすことができる。

【００３８】 下床部分、上床部分の夫々の掘削時に
おいて鉛直力は支柱を介して上下地山でバランスし、水
平力は連壁により受け持つことができる。即ち、反力を
常に周辺地盤でつりあわすことができる。構造物の築造
場所が深くなり、地下水圧が大きくなっても地下水の被
圧対策は大きな問題とはならない。

【００３９】また、シールド掘削工法と比較して下記の
ような利点を有する。

【００４０】 図４に示すように一次覆工時外力とし
ては水平力（Ｈ）と鉛直力（Ｖ）の作用が考えられる
が、本発明工法の場合、水平力は、剛性の高い連壁１０
で受け持たれ、セグメントには作用しない。然し、鉛直
力はセグメントに作用する。即ち、本発明工法ではセグ
メントには水平力は作用せず、鉛直力だけが作用するの
で、支柱を適当に配置すれば、従来のシールド工法のセ
グメントのような高い剛性のセグメントは不要である。
（構造が簡易で桁高を小さくできる）

【００４１】 下床版又は上床版を一気に掘進できる
のでシールド各部との接続工程が不要であり、工程が大
幅に短縮される。

【００４２】 本発明工法ではシールド掘進して出来
た空間そのものの中に本体構造物の床版を現場打コンク
リート工法で築造するので、仮設の無駄なスペースがご
く小さい。

【００４３】 水平方向に数台の小型シールド掘削機
を並べて使用でき、多少の改造で色々のシールド掘削機
の流用・転用も可能となる。

【００４４】

【発明の効果】上記のように本発明工法によれば、大規
模な開削工事を行うことなく大規模な仮設空間を作るこ
となく、また地下水の被圧対策はシールド工法の止水ぐ
らいですみ、地下水流を遮断したり、水位低下させたり
して自然を変化させなくてすむ。現状で大型矩形工事を
シールド工法で施工する場合、複数の小型矩形シールド
の組合せにより生じる数々の難題も解決できるという大
きな利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地下構造物の築造工法の説明用平面図
である。

【図２】本発明の地下構造物の築造工法の説明用縦断側
面図である。

【図３】本発明の地下構造物の築造工法に用いる大型地
盤シールド掘削機の組み立て状態を示す側面図である。

【図４】本発明の地下構造物の築造工法の一次覆工の説
明用側面図である。

【図５】本発明の地下構造物の築造工法の一次覆工の説
明用側面図である。

【図６】本発明の地下構造物の築造工法の二次覆工の説
明用側面図である。

【図７】従来の開削工法の説明用側面図である。

【図８】従来のシールド工法の説明用縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 不透水層 ３ 土留め壁 ４ａ断面 ４ｂ断面 ４ｃ断面 ４ｄ断面 ４ｅ断面 ４ｆ断面 ４ｇ断面 ４ｈ断面 ５ シールド掘削機 ６ａ間 ６ｂ間 ６ｃ間 ６ｄ間 ６ｅ間 ６ｆ間 ６ｇ間 ６ｈ間 ７ 一次覆工部材 ８ 間隙連絡工 ９ 本体構造物 １０ 土留め壁（連壁） １１ 長い根入れ １２ 余分な壁 １３ 撤去困難な障害物 １４ 撤去可能な障害物 １５ 搬入するための発進位置用立坑 １６ 搬出するための到達位置の立坑 １７ スキンプレート １８ 小型シールド掘削機 １９ 下床部分 ２０ セグメント ２１ 支柱 ２２ 地山 ２３ セグメント補強リブ ２４ 上床部分 ２５ 鉄筋 ２６ 本体コンクリート ２７ 下床版 ２８ 上床版 ２９ 地盤 ３０ 穴 ３１ 側壁化粧壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路上より地中に左右一対の土留め壁を形
   成する工程と、 上記左右の土留め壁間にシールド掘削機搬入・搬出用の
   立坑を築造する工程と、 上記立坑に搬入したシールド掘削機を用いて、下床用の
   穴を掘削する工程と、 上記立坑に搬入したシールド掘削機を用いて、上床用の
   穴を掘削する工程と、 上記下床用及び上床用の穴を施工して下床版及び上床版
   を夫々形成する工程と、 上記下床版と上床版間の土を掘削する工程と、 より成ることを特徴とする地下構造物の築造工法。