JP2000291398A

JP2000291398A - 地下構造物およびその構築方法

Info

Publication number: JP2000291398A
Application number: JP11098992A
Authority: JP
Inventors: Akio Shiseki; 彰男志関
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】地下構造物を構築する場合に路上工事をでき
るだけ少なくすることにより、地上での広い工事用敷地
を必要とせず、かつ工期の短縮と作業環境の改善を図る
ことである。【解決手段】地中の所定深度に構築されたシールドト
ンネル３からなる底盤部４と、該底盤部４の両側に構築
されたシールドトンネル３からなる側壁部５と、これら
底盤部４と側壁部５とで囲まれた空間に構築された本体
部２とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地下鉄道の駅部や地
下自動車道などの地下構造物およびその構築方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下鉄の駅部などの地下構造物
は、図１０に示すような開削工法で構築されていた。こ
の開削工法は、まず地上から地中に連続地中壁などの土
留壁を対向状に構築するとともに、これら土留壁５０間
に中間杭５１を打設する。次に、前記土留壁５０間に腹
起し５２を介して水平切梁５３を架設しつつ、土留壁５
０間の地山を所定深さまで掘削し、該掘削空間に地下構
造物５４を構築する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
地下構造物を開削工法で構築するにあたっては、下記の
ような欠点がある。地下水位が高い場合には、排水工法などの地下水対策
が必要となる。周辺地盤・構造物の変形を抑制するための地盤改良工
事が必要となる場合が多い。既設地下埋設物の切り回しや仮受け工事が必要とな
る。市街地では十分な用地幅がとれないことが多い。路上工事となるため、夜間作業や交通規制が必要とな
る。以上のことから全体的な工事費が高くなるとともに、
工期も長くなり、しかも作業条件が悪くなり、周辺住民
への影響も大きいという問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、地下構造物を構築する場合
に路上工事をできるだけ少なくすることにより、地上で
の広い工事用敷地を必要とせず、かつ工期の短縮と作業
環境の改善を図ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めの手段は、請求項１の発明が、地中の所定深度に構築
されたシールドトンネルからなる底盤部と、該底盤部の
両側に構築されたシールドトンネルからなる側壁部と、
これら底盤部と側壁部とで囲まれた空間に構築された本
体部とを含むことを特徴とする。

【０００６】請求項１の発明によれば、底盤部および側
壁部を先行して構築するすることができるため、ヒービ
ング・ボイリング防止のための補助工法が不要となり、
地下水による揚圧力対策も不要とすることができる。さ
らに、これら底盤部および側壁部の構築は全て地中のシ
ールドトンネル工事によって行われるので、このための
路上作業を必要としない。したがって、振動・騒音・粉
塵などの建設公害の軽減と作業環境の改善を図ることが
できる。なお、側壁部のシールドトンネルは官民境界に
近接して構築することができるので、借地や用地買収の
必要性がなくなる。

【０００７】また請求項２の発明が、請求項１におい
て、前記シールドトンネルが断面略矩形に構築されたこ
とを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明によれば、シールドトンネ
ルの断面が略矩形に構築されているため、本体構造との
一体化作業が容易となる。また、底盤部および側壁部を
本体構造の一部として利用する場合にも、そのための接
合作業が容易となる。

【０００９】また請求項３の発明が、請求項１または２
において、前記底盤部は、複数のシールドトンネルがそ
の側面において接合されることにより、構築されたこと
を特徴とする地下構造物。

【００１０】請求項３の発明によれば、底盤部が複数の
シールドトンネルをその側面同士を接合して形成される
ので、地下構造物の形状・寸法に応じて適宜寸法のシー
ルド掘削機を選択することができる。したがって、工費
・工期や品質・周辺環境の保全といった面で合理的な設
計が可能となる。

【００１１】また請求項４の発明が、請求項１〜３のい
ずれかにおいて、前記側壁部の少なくとも一方が、複数
のシールドトンネルが上下方向に接合されることによ
り、構築されたことを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明によれば、地下構造物の構
築深さや地中埋設物の設置深さに応じて、適宜寸法のシ
ールド掘削機を選択し、それによって側壁部の構築高さ
を設定することができる。したがって、側壁部を土留壁
と兼用したり、あるいは土留壁の一部として利用するこ
とが可能になるため工費・工期の面で合理的な設計が可
能となる。

【００１３】また請求項５の発明が、請求項１〜４のい
ずれかにおいて、前記底盤部と前記側壁部とが構造物に
一体化されていることを特徴とする。

【００１４】請求項５の発明によれば、側壁部の先端部
が底盤部と一体構造となっているため、側壁部を土留壁
として用いた場合に、掘削時の土留壁の変形を極めて小
さくすることができる。したがって、周辺地盤や構造物
に与える影響をほとんどなくすることが可能となる。

【００１５】また請求項６の発明が、地中の所定深度に
シールドトンネルを構築して底盤部を形成する工程と、
該底盤部の両側にシールドトンネルを構築して側壁部を
形成する工程と、これら底盤部と側壁部とで囲まれた空
間を掘削する工程と、該掘削空間に本体部を構築する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１６】請求項６の発明によれば、底盤部及び側壁
部を先行して構築することができるので、ヒービング・
ボイリング防止のための補助工法が不要となり、地下水
による揚圧力対策も不要とすることができる。さらに、
これら底盤部及び側壁部の構築は全て地中のシールドト
ンネル工事によって行われるので、このための路上作業
を必要としない。したがって、振動・騒音・粉塵等の建
設公害の軽減と作業環境の改善を図ることができる。

【００１７】また請求項７の発明が、請求項５におい
て、前記側壁部を形成する工程に引き続き、該側壁部を
形成するシールドトンネル内から複数の土留材を地表面
に向けて構築する工程を含むことを特徴とする。

【００１８】請求項７の発明によれば、側壁部から複数
の土留材を地表面に向けて構築することにより、土留壁
構築作業を路上から行う必要がなくなる。したがって、
さらに路上作業を少なくすることができ、工期の短縮及
び建設公害の軽減・作業環境の改善という作用・効果を
助長することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の地下構造物および
その構築方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に道路の真下を縦断して構築される地下構造物の横
断面を示す。

【００２０】図１における地下構造物１は道路１１の真
下を縦断して構築されたものであり、直下地盤に構築さ
れた構造物の本体部２と、これの底部を支持するシール
ドトンネル３からなる底盤部４と、該底盤部４の両側上
方に構築されて本体部２の側面を保護する側壁部５とか
ら構成されている。本体部２は鉄筋コンクリート構造、
鉄骨コンクリート構造、鉄骨鉄筋コンクリート構造およ
び鉄骨構造で構築できるが、本実施の形態では鉄筋コン
クリート構造としたものであり、最下階６が地下鉄駅部
の軌道およびプラットホームなどとして利用されてい
る。

【００２１】底盤部４は断面横長の複数の矩形のシール
ドトンネル３の側面同士が一体的に接合されて形成され
る。これらのシールドトンネル３は前記地下構造物１の
構築に先立って断面矩形のシールド掘進機によって掘削
された地中の横坑に鋼製または鉄筋コンクリート製のセ
グメント８を覆工して構築される。また、シールドトン
ネル３同士は、シールドトンネル間の地山９を掘削し、
この掘削空間を利用して鉄骨、鉄筋およびＰＣ鋼材など
の連結材をシールドトンネル３相互に掛け渡すととも
に、前記掘削空間内にコンクリート１０を打設して構造
的に接合・一体化する。これによって、水密性のある底
盤部４が形成される。なお、それぞれのシールドトンネ
ル３にコンクリート７を充填することによって、底盤部
４の質量を増加させて揚圧対策とすることもでき、さら
に、中間杭４０を支持するのに好適となる。

【００２２】前記側壁部５は底盤部４の上面両側に断面
縦長の複数の矩形のシールドトンネル３が、上下方向に
一体的に接合されて形成されている。これらの接合部は
底盤部４と同様に連結材とコンクリート１０で構造的に
一体化され、水密性となっている。したがって、側壁部
５は土留壁を兼用することができる。また、側壁部５を
形成するシールドトンネル３にコンクリート７を充填す
ることによって、側壁部５の曲げ剛性を増加させ、掘削
時の変異を抑制することができる。なお、側壁部５を形
成するシールドトンネル３の最上部が地中にある場合に
は、最上部のシールドトンネル３ａから土留材２２を地
表面に向けて延設しておく。これにより、側壁部５およ
び土留材２２を土留壁として利用することができる。

【００２３】以下、図２〜図９に基づいて地下構造物１
の構築方法を説明する。まず、道路１１に発進立坑１２
及び到達立坑１３を構築できる場合には、図２に示すよ
うに、道路１１の用地内に適宜間隔をおいて発進立坑１
２及び到達立坑１３を掘削・形成する。これらの立坑１
２、１３の所要寸法は、地下構造物１の形状・寸法に応
じたものとする。すなわち、図１のような底盤部４及び
側壁部５の構築に用いられる既存のシールド掘進機が発
進・到達できるような平面形状及び深さを有する。

【００２４】一方、道路事情により、道路１１に発進立
坑１２及び到達立坑１３が構築できない場合も考えられ
る。この場合には、図３に示すように、道路１１を挟ん
だ両側に少なくとも２組の発進立坑１２ａ及び到達立坑
１３ａを掘削・形成する。そして、これらの立坑１２
ａ、１３ａ内の地山をシールド掘進機で掘削して、連通
坑１４、１５を構築する。これらの連通坑１４、１５
は、地下構造物１を構築するためのシールド掘進機の発
進用及び到達用として利用されるもので、前記道路１１
に構築される発進立坑１２及び到達立坑１３と同様の機
能を有するように構築する。

【００２５】次に、図４の（１）に示すように、地下構
造物１の底盤部４の構築深さの地中において、発進立坑
１２（もしくは発進用連通坑１４）から到達立坑１３
（もしくは到達用連通坑１５）に向けて、シールド掘進
機により地中に横坑を掘削し、その壁面をセグメント１
６で覆工して断面横長のシールドトンネル１７を構築す
る。この場合、地下構造物１の断面寸法が小規模であっ
たり、シールド掘進機が十分な大きさの断面寸法を有し
ているときには、１本のシールドトンネル１７で底盤部
４を形成することができるが、地下構造物１の断面寸法
が大きくなると、シールド掘進機の製作費が著しく高価
となる上に、立坑等の設備が大がかりとなるため、上記
のように、複数の横長矩形断面のシールドトンネル１７
によって底盤部４を構築する方がよい。なお、セグメン
ト１６としては、ＲＣ製・鋼製のものを用いることがで
きるが、後述するように、取り外しや溶接等の作業の容
易性・正確性の面から鋼製セグメントを用いることが望
ましい。

【００２６】このようなシールドトンネル１７を形成す
るには、図５に示すようなシールド掘進機１８が好適で
ある。同図の（１）に示すシールド掘進機１８は、一対
のドラムカッタ１９と、これよりも小径の一対のリング
カッタ２０とから構成された掘進ユニット２１が横方向
に４連、縦方向に２連に連接されたものであり、正面視
横長に形成されている。また同図の（２）に示すシール
ド掘進機１８は、円盤状のビット本体２３の回転に伴っ
て、公転しながら自転する遊星カッタ２４により矩形断
面を掘削するものである。

【００２７】次に、シールドトンネル１７同士の接続方
法を図６に基づいて説明する。まず、シールドトンネル
１７間の地山２６の上下をスライド鋼板２７で支持した
後に、シールドトンネル１７側面の鋼製セグメント１６
ａの一部を取り外して地山２６を掘削する。そして、こ
の掘削空間を利用して、Ｈ形鋼２８と補強材２９からな
る連結材３０をシールドトンネル１７間に掛け渡し、前
記連結材３０をトンネル内に残置されたセグメント１６
に溶接などで連結し、この連結部分にコンクリート３１
を打設してシールドトンネル１７同士を一体化する。こ
の掘削空間へのコンクリート３１の打設と同時に各シー
ルドトンネル１７内へもコンクリート３２を打設するこ
とにより、これらが一体的に接続されて底盤部２５が構
築される。

【００２８】また、シールドトンネル１７間の離隔距離
が大きい場合は、図７のように接合することもできる。
そして、シールドトンネル１７間の地山２６の上部およ
び下部の適宜範囲を地盤改良して強化層２６ａを形成す
る。

【００２９】次いで、セグメント１６の一部を取り外
し、小口径推進工法によってシールドトンネル１７間の
地山２６を削孔しつつ、ルーフ材３４をシールドトンネ
ル１７間に掛け渡して、セグメント１６もしくはその他
の構造部材（図示せず）に定着する。そして、シールド
トンネル１７間の地山２６におけるルーフ材３４の外方
に、複数の支保材３５を押し込むとともに、その外方に
矢板３３を掛け渡して、強化層２６ａを支持する。その
後、シールドトンネル１７間の地山２６を掘削し、該掘
削空間およびシールドトンネル１７内にコンクリート３
１、３２を打設してシールドトンネル１７同士を構造的
に一体化する。なお、前記ルーフ材３４内に無収縮モル
タルを充填するとともに、その外部にスタットジベル３
６を設置して、前記コンクリート３２との一体化を図
る。

【００３０】このようにして、複数のシールドトンネル
１７を構造的に接続することにより、底盤部２５が構築
できる。なお、シールドトンネル１７へのコンクリート
３２の打設は、トンネル空間の全てに行う必要がなく、
底盤部２５に作用する地下水の揚圧力に十分に対抗でき
るようにすることが望ましい。そうすることにより、シ
ールドトンネル１７のトンネル空間のうち、コンクリー
ト３２が打設されない空間を工事用資機材の搬出入や掘
削土砂の搬出用に利用することができる。

【００３１】次に、縦長の矩形断面シールドトンネル３
７によって側壁部３９を構築する（図４（２）参照）。
この場合に好適なシールド掘進機として、例えば、図５
（１）に示すシールド掘進機１８を９０度回転した形状
のものが使用される。またこの側壁部３９に関しても、
各１本の縦長の矩形断面シールドトンネルによって側壁
部３９を構築することもできるが、前述した理由で複数
個のシールドトンネル３７を構造的に接続、一体化して
側壁部３９を構築することが好ましい。また、シールド
トンネル３７同士の接続方法は、底盤部２５の構築と同
様に行うことができ、さらに、底盤部２５と側壁部３９
とを同様の方法で接続することもできる。なお、シール
ドトンネル３７は埋設物４７、５０の設置深さの直下ま
で構築することができる。

【００３２】次に、側壁部３９を土留壁として利用する
場合について説明する。地中に埋設物があって、シール
ドトンネルを構築できない場合には、最上部のシールド
トンネル３７ａから地表面に向けて小口径上向き推進工
法により土留材としての鋼管３８を打設する（図４の
（２）参照）。

【００３３】この鋼管３８は、平面的に適宜間隔で打設
し、最上部のシールドトンネル３７ａ内をコンクリート
３２で充填することにより固定される。そして、側壁部
３９と鋼管３８とが一体となって土留壁を形成する。な
お、最上部のシールドトンネル３７ａが地下水位以深に
設置される場合には、鋼管３８の背面側地山に止水用の
地盤改良を行うとよい。

【００３４】次に、図８に示すように、必要に応じて地
上から中間杭４０を適宜間隔で打設する。この中間杭４
０は、掘削時の路面荷重を覆工板を介して支持するとと
もに、上床版４２構築後の埋め戻し土及び路面荷重等を
支持する。そして、前記鋼管３８の間隙部を横矢板で土
留めしながら、所定の地山４１を順次掘削する。この場
合、必要に応じて切梁・腹起等の土留支保工を設置しな
がら掘削作業を進める。このようにして、図８（２）に
示すように、地下構造物１の上床版４２を逆巻工法によ
り構築する。上床部４２の構築にともなって中間杭４０
を所定位置で切断し、上床部４２以浅を埋め戻して工事
前の地盤状態に復旧する。

【００３５】さらに、図９に示すように、地山４１を順
次掘り下げて、スラブ４３及び壁４４を逆巻工法で構築
する。なお、側壁部３９を本体部２の壁４４の一部とし
て利用することも可能である。そして、プラットホーム
４５や柱４６等を構築して本体部２の構築が終了する。

【００３６】このように、本願発明によれば、一部の作
業を除いて、ほとんどの作業を地中で行うことができる
ので、道路の占有や借地などを大幅に軽減することがで
きるとともに、夜間作業を不要とすることも可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】本願発明は、地下構造物の底盤部及び側
壁部が、本体部の構築に先行して、シールドトンネルに
よって構築されるため、ヒービング・ボイリング等の防
止のための補助工法が不要となり、揚圧力対策も不要と
することができる。さらに、これら底盤部及び側壁部の
構築は全て地中での作業となるから、振動・騒音・粉塵
等の建設公害の軽減と作業環境の改善を図ることがで
き、工事用敷地面積も縮小することができる。

【００３８】地下構造物の規模に応じて適宜寸法のシー
ルド掘進機を選択することができ、工期の短縮、工費の
低減とともに、品質の確保が可能となる。

【００３９】底盤部及び側壁部を形成するシールドトン
ネル同士を構造的に一体化して接続することにより、掘
削時及び躯体構築時の安全性が十分に確保できる。特
に、周辺地盤や構造物に与える変位等の悪影響を著しく
減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】地下構造物の断面図である。

【図２】地下構造物および構築方法を示す平面図であ
る。

【図３】地下構造物および構築方法を示す平面図であ
る。

【図４】（１）は底盤部のシールドトンネルの断面図、
（２）は底盤部と側壁部のシールドトンネルの断面図で
ある。

【図５】（１）および（２）はシールド掘進機の正面図
である。

【図６】シールドトンネルの接続方法の断面図である。

【図７】（１）はシールドトンネルの接続方法の断面
図、（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図、（３）は（１）
のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】（１）は底盤部および側壁部で囲まれた地盤に
中間杭を打設した断面図、（２）は底盤部および側壁部
で囲まれた間に一段目のスラブを構築した断面図であ
る。

【図９】（１）は底盤部および側壁部で囲まれた間に三
段目のスラブを構築した断面図、（２）は底盤部および
側壁部で囲まれた間に構造物を構築した断面図である。

【図１０】従来の地下構造物の構築方法を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１地下構造物２本体部３、１７、３７シールドトンネル４、２５底盤部５、３９側壁部６最下階７、１０、３１、３２コンクリート８、１６セグメント９、２６、４１地山１１道路１２発進立坑１３到達立坑１４、１５連通坑１８シールド掘進機１９ドラムカッタ２０リングカッタ２１掘進ユニット２２土留材２３ビット本体２４遊星カッタ２７スライド鋼板２８Ｈ形鋼２９補強材３０連結材３３矢板３４ルーフ材３５支保材３６スタッドジベル３８鋼管４０中間杭４２上床版４３スラブ４４壁４５プラットホーム４６柱４７、５０埋設物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中の所定深度に構築されたシールドト
ンネルからなる底盤部と、該底盤部の両側に構築された
シールドトンネルからなる側壁部と、これら底盤部と側
壁部とで囲まれた空間に構築された本体部とを含むこと
を特徴とする地下構造物。
【請求項２】請求項１において、前記シールドトンネ
ルが断面略矩形に構築されたことを特徴とする地下構造
物。
【請求項３】請求項１または２において、前記底盤部
は、複数のシールドトンネルがその側面において接合さ
れて構築されたことを特徴とする地下構造物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
側壁部の少なくとも一方が、複数のシールドトンネルが
上下方向に接合されて構築されたことを特徴とする地下
構造物。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記
底盤部と前記側壁部とが構造的に一体化されたことを特
徴とする地下構造物。
【請求項６】地中の所定深度にシールドトンネルを構
築して底盤部を形成する工程と、該底盤部の両側にシー
ルドトンネルを構築して側壁部を形成する工程と、これ
ら底盤部と側壁部とで囲まれた空間を掘削する工程と、
該掘削空間に本体部を構築する工程とを含むことを特徴
とする地下構造物の構築方法。
【請求項７】請求項５において、前記側壁部を形成す
る工程に引き続き、該側壁部を構成するシールドトンネ
ル内から複数の土留材を地表面に向けて構築する工程を
含むことを特徴とする地下構造物の構築方法。