JPH1193600A

JPH1193600A - 地下構造物の構築工法

Info

Publication number: JPH1193600A
Application number: JP9296107A
Authority: JP
Inventors: Teiji Kosuda; 貞次小須田; Shigetaka Yoshimura; 成孝吉村
Original assignee: HIROSAWA KIKAI HANBAI KK; Obayashi Corp
Current assignee: HIROSAWA KIKAI HANBAI KK; Obayashi Corp
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】交通を妨げたり、騒音又は粉塵による公害を
発生するようなことがなく、しかも、大規模で複雑な地
下構造物を能率的に構築できるようにした工法を提供す
る。【構成】中土を残存せしめたまま掘削を予定された横
穴の輪郭線上で複数セグメントの何れかに対応する分割
穴を掘削すると共に、該分割穴に当該セグメントを組込
む分割作業工程と、前記分割作業工程を同時に又は前後
して行うことにより、掘削を予定された横穴の輪郭全周
にわたり全てのセグメントを周設することにより構造物
を組立てる組立工程と、前記構造物により囲繞された中
土を掘削し除去することにより横穴を完成する横穴完成
工程とから成る構成である。

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、特
に、中空構造物の構築工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、地下鉄の駅等を構成する
ためのボックス状の地下構造物は、地上より掘削を行う
オープンカット工法が公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のオー
プンカット工法は、繁華街等で施工すると、交通の渋
滞、騒音や粉塵による公害の発生という問題があり、主
に夜間作業にならざるを得ないという欠点がある。ま
た、電力線やガス供給管等の土中埋設物の保護を考慮し
なければならない。更に、構築のために必要な範囲を越
える部分にわたる掘削や、埋戻しを行わなければなら
ず、コスト面でも問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決した地下構造物の構築工法を提供するものであり、本
発明によれば、土中に設置したシールド掘進機を前進さ
せることにより掘削形成される横穴の内周壁に沿って分
割された複数個のセグメントを周設することにより地下
構造物を構築するものであるから、従来のオープンカッ
ト工法に見られるような問題を悉く解決することができ
る。

【０００５】ところで、地下鉄の駅等のような地下構造
物を構築する場合、シールド掘進機により、予め、大規
模で複雑な形状の横穴を一挙に掘削することは至難であ
り、しかも、土砂の崩落による危険がある。この点につ
いて、本発明によれば、中土を残存せしめたまま掘削を
予定された横穴の輪郭線上で複数セグメントの何れかに
対応する分割穴を掘削すると共に、該分割穴に当該セグ
メントを組込む分割作業を構成し、このような分割作業
を同時に又は前後して行うことにより、掘削を予定され
た横穴の輪郭全周にわたり全てのセグメントを周設する
ことにより構造物を組立てるものであるから、大規模で
複雑な形状の構造物を容易に構築することができる。し
かも、個々の分割穴を掘削する構成であるから、掘削時
に土砂の崩落等を生じる虞れがなく、安全に作業を行う
ことができる。

【０００６】そして、全てのセグメントにより構造物を
土中で構築した後、該構造物により囲繞された中土を掘
削し除去することにより横穴を完成し、構造物の全貌を
完成せしめる構成であるから、掘削中の中土が謂わば構
造物をシェルとして囲繞された状態にあり土砂崩落の危
険が小さく、この点においても安全に作業を行うことが
できる。

【０００７】そこで、本発明が第一の手段として構成し
たところは、土中で掘削形成される横穴の内周壁に沿っ
て分割された複数個のセグメントを周設することにより
地下構造物を構築する方法において、中土を残存せしめ
たまま掘削を予定された横穴の輪郭線上で複数セグメン
トの何れかに対応する分割穴を掘削すると共に、該分割
穴に当該セグメントを組込む分割作業工程と、前記分割
作業工程を同時に又は前後して行うことにより、掘削を
予定された横穴の輪郭全周にわたり全てのセグメントを
周設することにより構造物を組立てる組立工程と、前記
構造物により囲繞された中土を掘削し除去することによ
り横穴を完成する横穴完成工程とから成る点にある。

【０００８】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、前記横穴完成工程と同時に又は前記横穴完成
工程の後に、前記構造物を補強する補強柱等の補強構造
物を形成する補強工程を構成して成る点にある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて発明の実施
形態を詳述する。

【００１０】図１は、本発明の工法により構築した地下
構造物５０を示しており、地山５１の内部で掘削形成さ
れた横穴５２の内周壁に沿って分割された複数個のセグ
メントを周設することにより組立てられている。図例の
場合、セグメントは、一対の断面同形の側壁セグメント
５３ａ、５３ｂと、一対の断面同形の上壁セグメント５
４ａ、５４ｂと、一対の断面同形の底壁セグメント５５
ａ、５５ｂと、前記一対の上壁セグメント５４ａ、５４
ｂの間と一対の底壁セグメント５５ａ、５５ｂの間にそ
れぞれ介装される一対の断面ほぼ対称形の中央壁セグメ
ント５６ａ、５６ｂと、上壁セグメント５４ａ、５４ｂ
と側壁セグメント５３ａ、５３ｂのそれぞれの間におけ
るコーナー部分に配置される一対の断面対称形の上コー
ナーセグメント５７ａ、５７ｂと、底壁５５ａ、５５ｂ
と側壁セグメント５３ａ、５３ｂのそれぞれの間におけ
るコーナー部分に配置される一対の断面対称形の下コー
ナーセグメント５８ａ、５８ｂとから成る合計１２個の
セグメントを構成する。尚、セグメントの個数や形状
は、構築すべき構造物の規模や形状に応じて適宜変更す
れば良い。また、これらのセグメントは、鉄筋コンクリ
ート製とする他、鉄鋼製としても良く、目的に応じて材
質、形状を選択することができる。

【００１１】図示実施形態において、構造物５０には補
強柱５９等の補強構造物６０が設けられており、更に
は、鉄骨その他の種々の補強手段を設けても良い。

【００１２】前記セグメントの組立てによる構造物５０
を構築するに際しては、中土を残存せしめたまま掘削を
予定された横穴の輪郭線上で複数セグメント（５３ａ、
５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５
６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂ）の何れかに対
応する分割穴（６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５
ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、６８
ａ、６８ｂ）を掘削すると共に、該分割穴に当該のセグ
メントを組込む分割作業工程が実施され、このような分
割作業工程を順次に繰返して行うことにより、掘削を予
定された横穴の輪郭全周にわたり全てのセグメントを周
設することにより構造物５０を組立てる組立工程が実施
される。その後、中土を掘削し除去することにより横穴
５２を完成する横穴完成工程が実施され、その際、前記
補強構造物６０を形成する補強工程か実施される。

【００１３】前述した分割作業工程において、分割穴を
掘削するためには、図３に示すような筒状のシールド本
体２の前部にカッターヘッド３を有するシールド掘進機
１が使用される。

【００１４】前記カッターヘッド３は、シールド本体２
の先端近傍に配置されると共に、大小複数の枠状フレー
ム４をほぼ同一面内で間隔をおいて組合わせ且つ連結材
により連結することによりフレーム４、４間に開口部を
形成した掘削部６を有し、各フレーム４の前面に多数の
カッター歯群４１から成る掘削手段１７を突設せしめて
いる。この掘削部６は、シールド本体２の内部に配置せ
しめられたヘッド支持部７に対して連結アーム８を介し
て連結され、該ヘッド支持部７は、中心から後方に向け
て延設される筒状軸体９を有する。尚、カッター歯群４
１から成る掘削手段１７の全体形状は、前述した分割穴
（６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂ、
６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、６８ａ、６８ｂ）の
何れかに対応しており、カッター歯４１は、掘削すべき
地山の土質に応じたものとされている。

【００１５】前記シールド本体２は、前部近傍に隔壁１
０を設け、該隔壁１０を貫通して固着された筒状支持体
１１を有し、該筒状支持体１１に前記カッターヘッド３
の筒状軸体９を軸受部材１２を介して摺動自在に挿通せ
しめている。尚、筒状支持体１１と筒状軸体９との間に
は、シール材２２が配置されている。従って、カッター
ヘッド３は、シールド本体２の軸心に沿って前後方向に
出退自在であり、この出退駆動を可能とするための油圧
ブレーカー装置等から成る出退駆動装置１３がシールド
本体２内に設けられている。

【００１６】図例において、前記出退駆動装置１３は、
油圧等の流体圧式のシリンダー装置１４により構成さ
れ、該シリンダー装置１４は、前記筒状軸体９の内部に
向けて配置され、シリンダーロッド部１５の先端を筒状
軸体９の底部に枢結すると共に、該シリンダー装置１４
の尾端をシールド本体２の後部近傍に固設したガーダ部
１６に枢結している。従って、シリンダー装置１４を伸
縮せしめることにより、図３に鎖線で示すように、カッ
ターヘッド３をシールド本体２の先端において出退駆動
することができる。

【００１７】前記カッターヘッド３は、掘削部６とヘッ
ド支持部７との間の空間部により土砂取込室４０を形成
しており、該土砂取込室４０の内部に開口せしめられた
送泥管１８及び排泥管１９を、ヘッド支持部７に相対的
に摺動自在に挿通せしめると共に、隔壁１０に挿着して
おり、該隔壁１０の後方位置において、バルブを介して
送泥管１８及び排泥管１９を後方に延長してガーダ部１
６を挿通せしめ、シールド本体２の後方に導出せしめて
いる。前記送泥管１８は、土砂取込室４０に泥水を供給
するためのものであり、前記排泥管１９は、土砂取込室
４０内でスラリー化された土砂を排出するためのもので
ある。

【００１８】尚、図３において、２３は、シールド掘進
機１内の後部に配置されたシールドジャッキ、２４は、
同じく後部に配置されたセグメントのエレクタ装置であ
り、２５は、バイブレータ（振動発生装置）である。

【００１９】（本発明工法の実施形態）図１に示した構
造物５０の実施形態の場合、合計１２個のセグメント
（５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ、
５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂ）か
ら構築されているため、各セグメントに対応する合計１
２の分割穴（６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５
ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、６８
ａ、６８ｂ）を掘削するための１２台のシールド掘進機
１が使用される。

【００２０】（縦穴形成工程）図示省略しているが、地
面の所定個所において、地下構造物を構築すべきレベル
に至る深さの縦穴を掘削し、該縦穴内に前述した１２台
のシールド掘進機１を設置する。このような縦穴は、従
来周知の方法により、例えばバックホー等により掘削さ
れるが、シールド掘進機１を設置するために必要十分な
大きさの穴であれば良い。

【００２１】（分割作業工程）縦穴から横に向けてシー
ルド掘進機１を前進させることにより、各セグメントに
対応した分割穴が掘削形成される。

【００２２】即ち、シールド掘進機１は、バイブレータ
２５により振動を与えながらシリンダー装置１４のシリ
ンダーロッド部１５を駆動することにより、カッターヘ
ッド３を出退駆動しつつ地山に所定形状の分割穴を掘削
しながら前進する。掘削された土砂は、送泥管１８から
供給された泥水によりスラリー化され、排泥管１９によ
り外部に排出される。このように、シールド掘進機１
は、カッターヘッドを回転させながら穴を掘削するもの
に比して、掘削穴の断面形状に制約がなく、カッター歯
群４１から成る掘削手段１７の全体形状を上述した各セ
グメントの断面形状に対応せしめることにより、当該セ
グメントに対応した断面形状の分割穴を掘削形成するこ
とができる。従って、１２台のシールド掘進機１を使用
することにより、図２（Ａ）ないし（Ｄ）に示すよう
に、それぞれの分割穴６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４
ｂ、６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７
ｂ、６８ａ、６８ｂを掘削形成することができる。

【００２３】図２（Ａ）は、掘削を予定された横穴の輪
郭線Ｌ上で、側壁セグメント５３ａ、５３ｂのための分
割穴６３ａ、６３ｂと、上壁セグメント５４ａ、５４ｂ
のための分割穴６４ａ、６４ｂと、底壁セグメント５５
ａ、５５ｂのための分割穴６５ａ、６５ｂを掘削し形成
している状態を示している。これらの６個の分割穴は、
６台のシールド掘進機により掘削形成され、このため、
各シールド掘進機におけるカッターヘッド３の掘削手段
１７は、当該分割穴に応じた形状のものとされている。

【００２４】図２（Ｂ）は、掘削を予定された横穴の輪
郭線Ｌ上で、上コーナーセグメント５７ａ、５７ｂのた
めの分割穴６７ａ、６７ｂを掘削し形成している状態を
示している。これらの２個の分割穴６７ａ、６７ｂは、
２台のシールド掘進機により掘削形成され、このため、
各シールド掘進機におけるカッターヘッド３の掘削手段
１７は、それぞれ分割穴６７ａ、６７ｂの断面形状に応
じた形状のものとされている。

【００２５】図２（Ｃ）は、掘削を予定された横穴の輪
郭線Ｌ上で、中央壁セグメント５６ａ、５６ｂのための
分割穴６６ａ、６６ｂを掘削し形成している状態を示し
ている。これらの２個の分割穴６６ａ、６６ｂは、２台
のシールド掘進機により掘削形成され、このため、各シ
ールド掘進機におけるカッターヘッド３の掘削手段１７
は、それぞれ分割穴６６ａ、６６ｂの断面形状に応じた
形状のものとされている。

【００２６】図２（Ｄ）は、掘削を予定された横穴の輪
郭線Ｌ上で、下コーナーセグメント５８ａ、５８ｂのた
めの分割穴６８ａ、６８ｂを掘削し形成している状態を
示している。これらの２個の分割穴６８ａ、６８ｂは、
２台のシールド掘進機により掘削形成され、このため、
各シールド掘進機におけるカッターヘッド３の掘削手段
１７は、それぞれ分割穴６８ａ、６８ｂの断面形状に応
じた形状のものとされている。

【００２７】（組立工程）そこで、以上のようにして掘
削形成した合計１２個の分割穴６３ａ、６３ｂ、６４
ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７
ａ、６７ｂ、６８ａ、６８ｂには、それぞれのセグメン
ト５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ、
５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂが組
込まれ（組立工程）、これにより、図２（Ｅ）に示すよ
うに、掘削を予定された横穴の輪郭線Ｌの全周にわたり
全てのセグメントが周設された構造物５０が構築され
る。この際、各セグメントに、図１に示すようなガイド
付きシェル７０を用いれば、構造物５０の仕上がりにズ
レ等を生じることが防止される。

【００２８】ところで、合計１２個の分割穴の全てが掘
り終えられたときは、全ての分割穴が連通状態にあるの
で、そこで１２個のセグメントを接続しながら組立てる
ことができる。一方、全ての分割穴が掘り終えられるま
で待つことなく、一部の分割穴が掘り終えられた時、そ
の都度、当該分割穴に対応するセグメントを組込むこと
により作業を進めても良く、最終的に全ての分割穴の掘
削と全てのセグメントの組込みが終了した時点で、セグ
メント相互を接続することにより構造物５０を完成せし
めるように構成しても良い。

【００２９】（横穴完成工程）而して、組立てられた構
造物５０により囲繞された内部空間には、中土６９が残
存せしめられているので、該中土６９を掘削し除去する
ことにより横穴５２を完成する（横穴完成工程）。これ
により、図２（Ｆ）に示すように構造物５０の全貌が完
成することになる。中土６９の掘削除去は、前記と同様
のシールド掘進機１により行っても良く、或いは、その
他の掘削手段により行っても良い。

【００３０】（補強工程）前記横穴完成工程と同時に又
は前記横穴完成工程の後、上述した補強柱５９等の補強
構造物６０が形成される。このような補強構造物６０
は、所定の設計に基づくサイズ及び間隔の下で、随時、
型枠及び配筋を行った後、生コンを打設することにより
形成される。

【００３１】（最終工程）構造物を構築した後は、シー
ルド掘進機を土中から引揚げたり、縦穴部分を土砂によ
り埋める等、仕上げのために必要な最終工程が行われ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、土中に設置したシール
ド掘進機を前進させることにより掘削形成される横穴の
内周壁に沿って分割された複数個のセグメントを周設す
ることにより地下構造物を構築するものであるから、従
来のオープンカット工法に見られるような問題を悉く解
決することができる。

【００３３】特に、本発明によれば、中土を残存せしめ
たまま掘削を予定された横穴の輪郭線Ｌ上で複数セグメ
ントの何れかに対応する分割穴を掘削すると共に、該分
割穴に当該セグメントを組込む分割作業を構成し、この
ような分割作業を同時に又は前後して行うことにより、
掘削を予定された横穴の輪郭Ｌの全周にわたり全てのセ
グメントを周設することにより構造物５０を組立てる構
成であるから、地下鉄の駅等のような大規模で複雑な形
状の構造物を容易に構築することができる。しかも、個
々の分割穴を掘削する構成であるから、掘削時に土砂の
崩落等を生じる虞れがなく、安全に作業を行うことがで
きる。

【００３４】そして、全てのセグメントにより構造物５
０を土中で構築した後、該構造物により囲繞された中土
６９を掘削し除去することにより横穴５２を完成し、構
造物５０の全貌を完成せしめる構成であるから、掘削中
の中土６９が謂わば構造物５０をシェルとして囲繞され
た状態にあり土砂崩落の危険が小さく、この点において
も安全に作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工法により構築した地下構造物の１例
を示す断面図である。

【図２】本発明の工法の１実施形態を示しており、
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はそれぞれ分割作業工程を示
す断面図、（Ｅ）は構造物の組立工程を示す断面図、
（Ｆ）は横穴完成工程を示す断面図である。

【図３】本発明の工法における分割穴を掘削形成するた
めに使用するシールド掘進機の１例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１シールド掘進機１７掘削手段５２横穴５３ａ、５３ｂ側壁セグメント５４ａ、５４ｂ上壁セグメント５５ａ、５５ｂ底壁セグメント５６ａ、５６ｂ中央壁セグメント５７ａ、５７ｂ上コーナーセグメント５８ａ、５８ｂ下コーナーセグメント５９補強柱６０補強構造物６３ａ、６３ｂ側壁セグメント用の分割穴６４ａ、６４ｂ上壁セグメント用の分割穴６５ａ、６５ｂ底壁セグメント用の分割穴６６ａ、６６ｂ中央壁セグメント用の分割穴６７ａ、６７ｂ上コーナーセグメント用の分割穴６８ａ、６８ｂ下コーナーセグメント用の分割穴６９中土Ｌ掘削を予定された横穴の輪郭線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土中で掘削形成される横穴の内周壁に沿
って分割された複数個のセグメントを周設することによ
り地下構造物を構築する方法において、中土を残存せしめたまま掘削を予定された横穴の輪郭線
上で複数セグメントの何れかに対応する分割穴を掘削す
ると共に、該分割穴に当該セグメントを組込む分割作業
工程と、前記分割作業工程を同時に又は前後して行うことによ
り、掘削を予定された横穴の輪郭全周にわたり全てのセ
グメントを周設することにより構造物を組立てる組立工
程と、前記構造物により囲繞された中土を掘削し除去すること
により横穴を完成する横穴完成工程とから成ることを特
徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項２】前記横穴完成工程と同時に又は前記横穴
完成工程の後に、前記構造物を補強する補強柱等の補強
構造物を形成する補強工程を構成して成ることを特徴と
する請求項１に記載の地下構造物の構築工法。