JP2000204876A

JP2000204876A - 立坑構造

Info

Publication number: JP2000204876A
Application number: JP11008436A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kimura; 克彦木村; Shigeru Goto; 茂後藤; Yutaka Katsura; 豊桂
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】経済的でしかも施工に対する高い自由度を有
する立坑構造を提供することを課題とする。【解決手段】立坑１０の連壁１１を、アーチ部１２を
周方向に連続させることによって形成する構成とした。
そして、各アーチ部１２は、その両端部を杭１３を介し
て切梁１５で受ける構成とした。さらに、各アーチ部１
２は、その幅Ａに対する外周側への張出し寸法Ｂの比Ｂ
／Ａが、例えば０．１以上となるように形成する構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトンネル発
進・到達用等として構築される立坑構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、トンネルを掘削する
シールド機の発進・到達用等として用いられる立坑１
は、その外周部に周囲地山Ｇからの土圧に対抗する連壁
２を構築し、この連壁２の内部を掘削することによって
構築している。そして、この連壁２の側壁部分からシー
ルド機を発進あるいは到達させて所定断面のトンネル３
を掘削している。このとき、連壁２の内部には周囲地山
Ｇからの土圧に抵抗するため、図示しない杭、腹起こし
材、切梁等を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の立
坑構造では、掘削深度が大きくなると、周囲地山Ｇから
の土圧に対する支圧力を高めるために、腹起こし材の設
置間隔を小さくしたり、あるいは腹起こし材の断面寸法
も大きくする必要がある。すると、立坑１の内部空間が
狭まるため、それに応じて掘削断面を大きくしたり、あ
るいは内部空間が十分に確保できなくなって施工性が低
下する等といった問題が生じる。

【０００４】また、従来の立坑１は、その施工上、円形
である場合が多いが、円形の立坑１ではトンネル３の断
面に対してその径が非常に大きなものとなり、掘削量が
増えるために不経済であるとともに、産業廃棄物となる
掘削土の量が増大する等といった問題がある。

【０００５】これに対して、半円状の連壁を連続させる
工法も考えられるが、半円状の部分の径を大きくすれ
ば、トンネルの径に対して必要以上の掘削をすることに
なり不経済であり、逆に半円状の部分の径を小さくする
と、連壁の施工が複雑となるとともに、内部に設置する
切梁の間隔が小さくなり、施工性が低下してしまうとい
う問題が生じる。

【０００６】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、経済的でしかも施工に対する高い自由度を
有する立坑構造を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
地中に構築される立坑の構造であって、周囲地山からの
土圧に対抗するために設けられた山留め壁が、前記立坑
の周方向に複数に区分され、かつ各区分においては、平
面視すると外周側に張り出したアーチ状を成すととも
に、その両端部には杭または梁が設けられた構成とさ
れ、前記杭または梁には、周囲地山からの土圧に抗する
支圧部材が設けられていることを特徴としている。

【０００８】各区分におけるアーチ状の山留め壁におい
ては、周囲地山から作用する土圧と、その両端部に設け
られた杭または梁を介して支圧部材から伝達される支圧
力とによって、ライズ（アーチの外周側への張り出し寸
法）を適切に設定することによって、圧縮応力が作用す
ることになる。また、アーチ状の山留め壁を採用するこ
とにより、従来に比較して掘削土の量を抑えることがで
きる。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の立
坑構造であって、前記山留め壁のアーチ状を成した部分
が、少なくとも前記各区分の幅寸法の１／２よりも大き
な曲率半径を有して形成されていることを特徴としてい
る。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の立坑構造であって、前記山留め壁のアーチ状を成
した部分が、前記各区分の幅寸法に対する外周側への張
り出し寸法の比を０．０５以上に設定した構成となって
いることを特徴としている。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１から３の
いずれかに記載の立坑構造であって、前記支圧部材とし
て、前記立坑の内部に切梁が設けられていることを特徴
としている。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１から３の
いずれかに記載の立坑構造であって、前記支圧部材とし
て、一端を前記杭または梁に定着させ、他端を周囲地山
中に定着させたアンカーが設けられていることを特徴と
している。

【００１３】切梁またはアンカーを杭または梁の支圧部
材として設けることによって、各区分において、アーチ
状の山留め壁を介して杭または梁に伝達される周囲地山
からの土圧に対し、十分な支圧力を発揮させることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る立坑構造の第
一および第二の実施の形態について、図１および図２を
参照して説明する。

【００１５】［第一の実施の形態］図１に示すものは、
地盤に構築した立坑１０を平面視したものである。この
図に示すように、立坑１０は、全体として平面視略矩形
を成している。このような立坑１０は、例えばシールド
発進用のものであれば、短辺方向の側壁１０ｂの幅を、
シールド機の外径つまり掘削すべきトンネル３の径に対
応させた寸法に設定する。

【００１６】立坑１０は、その外周部に、所定の厚さを
有したコンクリート製の連壁（山留め壁）１１が形成さ
れた構成となっており、この連壁１１は、その長辺方向
の側壁１１ａ，１１ａが、それぞれ二つに区分され、ま
た短辺方向の側壁１１ｂ，１１ｂはそれぞれ一つの区分
とされている。

【００１７】この連壁１１は、各区分において、外周側
にアーチ状に張り出したアーチ部１２を形成している。
また、互いに隣り合うアーチ部１２，１２どうしの間、
つまり連壁１１の四隅の部分と、長辺方向の側壁１１ａ
の中間部とには、それぞれ杭または梁（以下、単に
「杭」と略称する）１３が設けられている。そして各ア
ーチ部１２は、その両端部１２ａ，１２ａがこの杭１３
に接している。

【００１８】各アーチ部１２は、その幅Ａ、つまり互い
に隣接する杭１３の間隔の１／２よりも、大きな曲率半
径を有して形成されている。これにより、各アーチ部１
２は、これを単なる半円とした場合よりも内側に位置す
ることとなる。さらに、各アーチ部１２は、その幅Ａに
対する外周側への張出し寸法（互いに隣接する杭１３ど
うしを結んだ直線に対するアーチ部１２の張出し寸法）
Ｂの比Ｂ／Ａが、０．０５以上の適正値、例えば０．１
となるように形成されている。

【００１９】さらに、立坑１０の内部には、互いに隣接
する杭１３の間、および互いに対向する杭１３の間に、
切梁（支圧部材）１５が、上下方向所定間隔ごとに設置
されている。この切梁１５は、連壁１１のアーチ部１２
を介して杭１３に伝達される周囲地山Ｇからの土圧に対
抗するためのものである。

【００２０】このような立坑１０の構造によれば、連壁
１１がアーチ部１２を周方向に連続させることによって
形成された構成となっているので、従来の円形の立坑１
（図３参照）に比較して、掘削断面積を大幅に小さくす
ることができ、掘削土量の削減による施工性および経済
性の向上、および産業廃棄物の削減を図ることができ
る。ここで、従来の円形の立坑と比較してみると、例え
ばシールド径を４ｍとすると、立坑のシールド径に対す
る余裕を、径方向で＋２ｍ、長さ方向で＋６ｍ程度確保
すると、従来の円形立坑では、断面寸法φ１１．７ｍ、
断面積１０８ｍ²、周長３７ｍ程度となる。これに対
し、上記立坑１０では、断面寸法６ｍ×１０ｍ、断面積
７０ｍ²、周長３４ｍ程度となり、従来の円形立坑に対
して断面積で６５％、周長で９０％となり、断面積が大
幅に小さくなっていることがわかる。同様に、シールド
径が９ｍの場合は、立坑のシールド径に対する余裕を、
径方向で＋２ｍ、長さ方向で＋６ｍ程度確保すると、従
来の円形立坑では、断面寸法φ１８．６ｍ、断面積２７
２ｍ²、周長５９ｍ程度となる。これに対し、上記立坑
１０では、断面寸法１１ｍ×１５ｍ、断面積１８５
ｍ²、周長５５ｍ程度となり、従来の円形立坑に対して
断面積で６８％、周長で９６％となり、断面積が大幅に
小さくなっていることがわかる。また、上記のように、
シールド径が大きくなればなるほど、上記立坑１０と従
来の円形立坑との差が小さくなる傾向がある。これはシ
ールド径が大きくなるほど平面形状が矩形に近づくため
である。さらに、円形立坑の場合には、関係式Ｐ＝ｑ＊
Ｒ（ここでＰ：作用応力、ｑ：等分布荷重、Ｒ：半径）
から、同一荷重に対して半径が大きいほど作用応力が大
きくなるため、その結果壁圧も大きくなる。このことか
らも、単一の円形断面の立坑よりも、上記立坑１０のよ
うに、分割して小さい半径としたものの方が、連壁の厚
さの面でも有利となるのがわかる。

【００２１】また、連壁１１のアーチ部１２は、その両
端部を杭１３を介して切梁１５で受けているので、各ア
ーチ部１２は周囲地山Ｇからの土圧に対し大きな支圧力
を有し、しかもこれによってアーチ部１２には圧縮力が
作用することになる。アーチ部１２を構成するコンクリ
ートは、一般に、引張よりも圧縮に対して大きな強度を
有しており、従って、このアーチ部１２を単なる平板状
とする場合よりも強度を有効に利用することができる。
その結果、各アーチ部１２の幅Ａを大きくすることが可
能となり、立坑１０内部の切梁１５の間隔等を最大限と
して、立坑１０内の施工自由度を高めることができる。
さらに、腹起こしが不要になるので、切梁１５のピッチ
を自由に設定（切梁１５の軸耐力と柱梁の剛性によって
決定される）することができ、これによっても施工の自
由度を高めることができる。

【００２２】さらに、各アーチ部１２の幅Ａに対する外
周側への張出し寸法Ｂの比Ｂ／Ａが、例えば０．０５以
上となるように形成されており、このような比を採用す
ることによって、各アーチ部１２にはその全体に圧縮力
が作用するようになり、アーチ部１２を構成するコンク
リートの圧縮強度をより一層有効に利用することができ
る。その結果、連壁１１の厚さを小さくすることが可能
となり、鉄筋を無くすあるいは従来よりも減少させるこ
とができ、従って立坑１０を経済的に構築することが可
能となる。

【００２３】［第二の実施の形態］次に本発明に係る立
坑構造の第二の実施の形態について説明する。ここでは
上記第一の実施の形態における切梁１５に代えてアンカ
ーを用いる場合の例を挙げる。以下に説明する第二の実
施の形態と、上記第一の実施の形態との相違点は、切梁
１５に代えてアンカーを用いる点のみであり、その他の
構成については同一であるので、共通する構成について
は同一符号を付してその説明を省略する。

【００２４】図２に示すように、連壁１１は、周方向に
複数に区分された各区分において、外周側にアーチ状に
張り出したアーチ部１２を形成し、各アーチ部１２の両
端部には杭１３が設けられている。

【００２５】そして各杭１３には、一端がこの杭１３に
定着され、他端が周囲地山Ｇ中に定着されたアースアン
カー（アンカー、支圧部材）２０が所定本数設けられて
いる。このアースアンカー２０は、各区分にて、連壁１
１のアーチ部１２を介して杭１３に伝達される周囲地山
Ｇの土圧に対抗し、支圧力を発揮するものである。

【００２６】このように、上記第一の実施の形態におけ
る切梁１５に代えて、アースアンカー２０を採用した場
合においても、上記第一の実施の形態で示したのと同様
の効果を奏することが可能となる。

【００２７】加えて、アースアンカー２０を採用するこ
とによって、立坑１０の内部空間のすべてを有効に利用
することが可能となり、これにより、施工性が一層高め
られる。

【００２８】なお、上記実施の形態において、構築する
立坑１０の短辺と長辺の寸法比などは上記に挙げたもの
に何ら限定するものではなく、それぞれの長さに応じて
区分（アーチ部１２）の数等を設定すればよい。また、
例えば場所に応じて各区分１２の幅を替えるような構成
とすることも可能である。また、設置する切梁１５やア
ースアンカー２０等の本数や段数は、周囲地山Ｇからの
土圧に応じて適宜設定すればよい。

【００２９】さらに、連壁１１を構築するための施工方
法や使用する材料については何ら限定するものではな
く、いかなるものを用いてもよい。

【００３０】もちろん立坑１０の用途については、シー
ルド機の発進到達用に限定するものではなく、他のいか
なる用途のものであってもよい。

【００３１】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る立
坑構造によれば、山留め壁が、周方向に複数に区分さ
れ、各区分においては外周側に張り出したアーチ状を成
すとともに、その両端部には杭または梁が設けられて、
この杭または梁には支圧部材が設けられた構成となって
いる。そして、請求項２に係る立坑構造によれば、各区
分において、アーチ状を成した山留め壁が、少なくとも
各区分の幅寸法の１／２よりも大きな曲率半径を有して
形成された構成となっている。このようにアーチ状を成
した山留め壁を採用することによって、従来に比較して
掘削断面積を小さくすることができ、したがって、掘削
土量の削減による施工性および経済性の向上を図ること
ができる。また、その両端部を杭または梁と支圧部材と
で受けているので、アーチ状の山留め壁は周囲地山から
の土圧に対し大きな支圧力を有することになる。従っ
て、各区分の幅を大きくすることが可能となり、立坑内
部の施工自由度を高めることができる。さらに、腹起こ
しが不要になるので、切梁ピッチを自由に設定（切梁の
軸耐力と柱梁の剛性によって決定される）することがで
き、これによっても施工の自由度を高めることができ
る。加えて、山留め壁にかかる力を圧縮のみと見なすこ
とができるため、鉄筋を無くすあるいは従来よりも減少
させることができ、施工の容易化および低コスト化に寄
与することも可能である。

【００３３】請求項３に係る立坑構造によれば、山留め
壁のアーチ状を成した部分を、各区分の幅寸法に対する
外周側への張り出し寸法の比が０．０５以上となるよう
に設定した構成となっている。これにより、アーチ状の
山留め壁の全体に圧縮力が作用して、コンクリートの圧
縮強度を有効に利用することができる。その結果、山留
め壁の厚さを小さくすることができ、山留め壁をより経
済的に構築することが可能となる。

【００３４】請求項４に係る立坑構造によれば、支圧部
材として、立坑の内部に切梁が設けられた構成となって
いる。また、請求項５に係る立坑構造によれば、支圧部
材としてアンカーが設けられた構成となっている。この
ように切梁またはアンカー等で杭または梁を確実に定着
させることによって、各区分において、アーチ状の山留
め壁に作用する周囲地山からの土圧に対し、支圧力を十
分に発揮させることができる。また、支圧部材としてア
ンカーを用いることにより、立坑内部には支圧部材が一
切存在しないことになり、立坑の掘削断面の全てを有効
に利用することが可能となり、施工性が一層高められ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立坑構造の第一の実施の形態を
示す平断面図である。

【図２】本発明に係る立坑構造の第二の実施の形態を
示す平断面図である。

【図３】従来の立坑構造の一例を示す平断面図であ
る。

【符号の説明】１０立坑１１連壁（山留め壁）１３杭１５切梁（支圧部材）２０アースアンカー（アンカー、支圧部材）Ｇ周囲地山

フロントページの続き (72)発明者桂豊東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D044 AA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に構築される立坑の構造であって、
周囲地山からの土圧に対抗するために設けられた山留め
壁が、前記立坑の周方向に複数に区分され、かつ各区分
においては、平面視すると外周側に張り出したアーチ状
を成すとともに、その両端部には杭または梁が設けられ
た構成とされ、前記杭または梁には、周囲地山からの土圧に抗する支圧
部材が設けられていることを特徴とする立坑構造。
【請求項２】請求項１記載の立坑構造であって、前記
山留め壁のアーチ状を成した部分が、少なくとも前記各
区分の幅寸法の１／２よりも大きな曲率半径を有して形
成されていることを特徴とする立坑構造。
【請求項３】請求項１または２記載の立坑構造であっ
て、前記山留め壁のアーチ状を成した部分が、前記各区
分の幅寸法に対する外周側への張り出し寸法の比を０．
０５以上に設定した構成となっていることを特徴とする
立坑構造。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の立坑
構造であって、前記支圧部材として、前記立坑の内部に
切梁が設けられていることを特徴とする立坑構造。
【請求項５】請求項１から３のいずれかに記載の立坑
構造であって、前記支圧部材として、一端を前記杭また
は梁に定着させ、他端を周囲地山中に定着させたアンカ
ーが設けられていることを特徴とする立坑構造。