JP2003193496A

JP2003193496A - 地下構造物の構築工法および土留め構造物

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Publication number: JP2003193496A
Application number: JP2001400033A
Authority: JP
Inventors: Seijiro Matsumoto; 清治郎松本; Yutaka Sasaki; 豊佐々木; Tadashi Yoshikawa; 正吉川; Tsutomu Imagawa; 勉今川; Hidekazu Anai; 秀和穴井; Haruo Uchida; 春雄内田; Yukinobu Sasaki; 幸信佐々木
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP3646698B2

Abstract

(57)【要約】【課題】近隣の既存構造物への影響がきわめて少な
く、かつ都市部などのきわめて限られた道路や用地の下
に可能な限り大きな空間を持つ地下構造物をきわめて効
率的に構築できる地下構造物の構築工法およびこの工法
で用いられる土留め構造物を提供する。【解決手段】構築しようとする地下構造物Ａの両端側
の上端部とその間にシールド孔８と９をそれぞれ掘進す
る。次に両端側のシールド孔８，８より支柱ぐい１３を
それぞれ施工する。次に、両端側のシールド孔８，８と
９の間に連通させて上版部１を鉄筋コンクリートで構築
する。次に、上版部１の下側の土砂ｃを、両側の地山を
山止め工１４で保持しながら掘削し、かつ上版部１の両
端側に側壁部３，３を構築する。そして底版部２を構築
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は地下構造物の構築
工法およびこの工法で用いられる土留め構造物に関し、
特に幅の狭い道路や限られた用地の下に地下構造物を構
築する場合に適し、例えば地下道、地下鉄などの地下交
通施設、電力、ガス、上下水道などのライフライン施
設、さらには地下鉄の駅舎、地下街、地下駐車場などの
都市施設として広く利用される地下構造物の建設に用い
ることができるものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、都市部における道路、鉄道、
河川、公園などの公共施設の限られた施設内の地盤面下
に地下交通施設などの地下構造物を構築する際、敷地面
積が広く敷地に比較的余裕があるときは、地上から施工
する開削工法で行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、掘削規模が非
常に大きい場合、周囲の地山を保持する土留め壁、支持
杭、支保工などの仮設工事が大規模なものとなり、また
大量の掘削土と埋戻し土が発生し、その処理・取り扱い
が大きな課題になっていた。

【０００４】また、地下鉄のトンネル等のように比較的
掘削断面の小さい線状地下構造物の場合はシールド工法
が多く用いられているが、地下鉄でも駅舎のように掘削
断面幅が非常に広い場合や掘削断面幅が途中で変化する
ような場合には、非常に困難な施工を強いられていた。

【０００５】また、きわめて限られた敷地内において比
較的面積が広く、しかも掘削断面幅が途中で変化するよ
うな地下構造物を開削工法で構築する場合、掘削のため
の土留め壁は周辺構造物に近接して施工する必要がある
ため、大規模掘削に伴い発生する周辺地盤の変形・沈下
が周辺の近接する構造物に大きな影響を及ぼし、その影
響を低減するには地盤改良などの防護工が必要であっ
た。

【０００６】また施工中、地上に広大な作業帯が必要に
なることから、地上の道路や公園などの地上施設の使用
を一部制限せざるを得ず、交通渋滞を招く等して市民生
活に影響を及ぼす場合もあった。

【０００７】さらに、シールド工法は、幅の広い断面や
断面幅が変化する構造物を施工するには、特殊仕様のシ
ールド機が必要になる等してきわめて困難な施工を強い
られるだけでなく、施工可能なシールド孔の断面も非常
に限られたものになる等の課題があった。

【０００８】本願発明は以上の課題を解決するためにな
されたもので、近隣の既存構造物への影響がきわめて少
なく、かつ都市部などのきわめて限られた道路や用地の
下に可能な限り大きな空間を持つ地下構造物をきわめて
効率的に、かつ安全に構築できる地下構造物の構築工法
およびこの工法で用いられる土留め構造物を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の地下構造
物の構築工法は、構築しようとする地下構造物の上端部
に複数のシールド孔を並列に掘進する工程と、前記シー
ルド孔内より支柱ぐいまたは連壁を施工する工程と、前
記シールド孔間を連通させて上版部を構築する工程と、
前記上版部の下側土砂を掘削しつつ、前記上版部の両側
に側壁部を構築する工程と、底版部を構築する工程とか
らなることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の地下構造物の構築工法は、
請求項１記載の地下構造物の構築工法において、各シー
ルド孔の地山を鋼殻リングで覆工することを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項３記載の地下構造物の構築工法は、
請求項２記載の地下構造物の構築工法において、鋼殻リ
ングの内側をコンクリートで覆工することを特徴とする
ものである。。

【００１２】本願発明の地下構造物の構築工法はいずれ
も、小断面単体シールド機の組合せにより、構築しよう
とする任意大断面形状のトンネルの外殻部を先行掘削し
た後、トンネル内に躯体コンクリートを打設することに
より、最初に大断面トンネルの外殻部を構築し、その後
外殻部の内部土砂を掘削することによって、非開削工法
により超大断面トンネルを構築するＭＭＳＴ工法を採り
入れたものである。

【００１３】施工に際しては、シールド孔の掘進は先行
して行うが、その後の頂版部の施工、支柱ぐいまたは連
壁の施工、側壁部の施工、さらに底版部の施工は、必ず
しも一つ一つ順番に行う必要はなく、複数の工事を並行
して行ってもよく、むしろ、並行して行うことができる
場合は、可能なかぎり複数の工事を並行して行う方が効
率的な施工が図れ、かつ工期の大幅な短縮化が図れるた
め望ましい。

【００１４】例えば、地下構造物の規模が小さいく、掘
削幅が比較的狭い場合には、上端部のシールド孔を二列
ないし三列に先行して掘進し、その後頂版部の施工と並
行して支柱ぐいまたは連壁の施工を行ってもよい。

【００１５】また逆に、地下構造物の規模が大きく、掘
削幅が非常に大きい場合には、構築しようとする地下構
造物の両端側にシールド孔の掘進と支柱ぐいまたは連壁
の施工のみを先行して行い、その後から両端側のシール
ド孔間に複数のシールド孔を掘進してもよく、あるいは
構築しようとする地下構造物の両端側にシールド孔のみ
を先行して掘進し、その後から支柱ぐいまたは連壁の施
工と並行して両端側のシールド孔間に複数のシールド孔
を掘進してもよい。

【００１６】また、地下構造物の両端側にシールド孔の
みを先行して掘進し、その後から支柱ぐいまたは連壁の
施工と並行して両端側のシールド孔間に複数のシールド
孔を掘進し、さらにその後方で頂版部の施工を開始して
もよい。また、シールド孔を掘進しながら、そのすぐ後
方で支柱ぐいまたは連壁を施工することもできる。

【００１７】もちろん、各工事を一つ一つ順番に行って
もよく、その最も一般的な方法として、例えば、構築し
ようとする地下構造物の上端部に複数のシールド孔を並
列にそれぞれ掘進し、次に両端側の前記シールド孔内に
おいて支柱ぐいまたは連壁をそれぞれ施工し、次に前記
シールド孔間を連通させて上版部を構築し、次に前記上
版部の下側の土砂を掘削しつつ、前記上版部の両側に側
壁部を構築し、そして最後に底版部を構築してもよい。

【００１８】なお、構築しようとする地下構造物の規模
が非常に大きく、このため隔壁によって空間を複数に仕
切る場合や補強する場合があり、この場合の隔壁は連続
する壁の場合のほかに所定間隔おきに配置された壁柱の
場合もある。

【００１９】また隔壁は、地下構造物の規模に応じて並
列に複数構築する場合があり、その際、各隔壁の上端部
に予めシールド孔を掘進し、その後各シールド孔内にお
いて予め支柱ぐいまたは連壁を施工する。

【００２０】また、請求項１、２および３記載のいずれ
の工法においても、各シールド孔の掘削断面の形状は特
に限定されるものではないが、特にシールド孔の掘削断
面が矩形断面とした場合、地下空間として利用する上で
無駄な空間が発生しにくいため望ましいが、ただシール
ド孔の天井面はアーチ形状とする方が、アーチ作用によ
り土圧に抵抗力が増す。

【００２１】また、シールド孔の覆工材としては、例え
ば鋼殻、鋼製セメント、ＲＣセメント等を用いることが
できるが、特に鋼殻は厚手の鋼板からシールド孔の大き
さや形状に応じて任意大きさのものまで比較的容易にし
かも廉価に形成することができ、また必要に応じてコン
クリートを充填して補強できるので望ましい。

【００２２】なお、頂版部、両側の側壁部および底版部
はいずれも場所打ち鉄筋コンクリートで構築することが
できる。また、支柱ぐいとしては、Ｈ形鋼などの杭材と
して一般に用いられているものを用いることができ、ま
た連壁としても土留め材として一般に用いられているも
のを用いることができる。

【００２３】請求項３記載の地下構造物の構築工法の場
合、鋼殻リングの内側をコンクリートで覆工することに
より、周囲の地版状況に応じて鋼殻リングを全体的にも
部分的にも補強することが可能になり、このため鋼殻リ
ング自体の強度を一律に高める必要がなく、鋼殻をきわ
めて経済的に製作することができる。

【００２４】請求項４記載の留め構造物は、請求項１〜
３記載のいずれか一の地下構造物の構築工法で用いられ
る土留め構造物であって、頂版部とその両側に配置され
た複数の支柱ぐいまたは連壁とからほぼ門型に形成され
てなることを特徴とするものである。

【００２５】この場合の土留め構造物が、頂版部とその
両側の支柱ぐいまたは連壁とからなる門型に形成されて
いることで地山の安定化を図ることができ、頂版部下の
土砂を掘削する際の安全性が図れる。なお、掘削断面幅
が非常に大きい場合には、必要に応じて中間部に支柱ぐ
いまたは連壁を配置してもよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は、本願発明
の構築工法によって構築された地下構造物の一例を示
し、図１（ａ）の場合、上下方向に所定間隔をおいて頂
版部１と床版部２が配置され、その両側に側壁部３，３
が配置され、さらに頂版部１と床版部２との間に中間床
版部４が配置されている。

【００２７】また、図１（ｂ）の場合、両側の側壁部
３，３の間に、さらに隔壁部５が配置されている。こう
して、上下または上下および左右に仕切られた複数の空
間ａを持つ地下構造物Ａが構築されている。

【００２８】頂版部１、床版部２、両側の側壁部３およ
び中間床版部４、さらに隔壁部５はいずれも鉄筋コンク
リートによって構築されている。また、特に両側の側壁
部３と隔壁部５内にはＨ形鋼などの鉄骨材からなる支柱
ぐい６が所定間隔おきに建て付けられ、必要に応じて支
柱ぐい６，６間にＨ形鋼などの鉄骨材からなる梁材（図
省略）が架け渡され、側壁部３および隔壁部５の補強材
になっている。

【００２９】次に、本願発明の地下構造物の構築工法の
一例を図２（ａ）〜（ｇ）と図３（ａ）〜（ｄ）に基い
て説明する。

【００３０】最初に、構築しようとする地下構造物
Ａの両側の上端部とその中間部に、シールド発進用の立
坑７をそれぞれ構築し、かつ各立坑７内にシールドマシ
ン（図省略）をそれぞれ配置する。

【００３１】次に、各立坑７から構築しようとする
地下構造物Ａの両端側の上端部と中間部にシールド孔８
と９をそれぞれ掘進する。また、各シールド孔８と９の
地山を例えば図５に図示するような鋼殻１０でそれぞれ
覆工し、必要に応じて鋼殻１０の内側にコンクリート１
１を所定の厚さに打設する。

【００３２】なお、ここで使用する鋼殻１０は、ほぼ平
行に設置された複数の主桁板１０ａ，１０ａとこの主桁
板１０ａ，１０ａの端部間にそれぞれ設置された継手板
１０ｂ，１０ｂと主桁板１０ａ，１０ａ間に所定間隔お
きに設置された複数の縦リブ１０ｃと、これらの部材か
らなる軸組の地山側に設置されたスキンプレート１０ｄ
とから矩形板状に形成されている。

【００３３】また、こうして形成された鋼殻１０は、各
シールド孔の地山にシールド孔の周方向と軸方向にそれ
ぞれ互いに隣接させて設置されている。そして、シール
ド孔の周方向に隣接する鋼殻１０どうしは、双方の継手
板１０ｂどうしを複数の継手ボルト１２ａで連結し、さ
らに主桁板１０ａの端部どうしを接合プレート１２ｂと
複数の継手ボルト１２ｃで連結することにより接合さ
れ、またシールド孔の軸方向（掘進方向）に隣接する鋼
殻１０どうしは、双方の主桁板１０ａどうしを複数の継
手ボルト１２ｄで連結することにより接合されている。

【００３４】次に、各シールド孔８と９間（双方の
鋼殻１０，１０間）の土砂ｂを掘削し、かつこの部分の
鋼殻１０を撤去して両側のシールド孔８，８とその間の
シールド孔９とを一つの空間に連通させる。

【００３５】また、両端側の各シールド孔８内より支柱
ぐい１３を施工する。この場合の支柱ぐい１３は各シー
ルド孔の掘進方向に所定間隔おきに打ち込み、また先端
を支持地盤に到達させる。

【００３６】なお、各シールド孔８と９間（双方の鋼殻
１０，１０間）の土砂ｂを掘削する場合、周囲の地盤状
況によっては、地盤改良や地下水対策などを予め講ずる
のが望ましい。また、図１（ｂ）に図示するように隔壁
部５を配置する場合は、シールド孔９内においても支柱
ぐい１３を施工するものとする。

【００３７】次に、一つの空間に連通させた両端側
のシールド孔８，８とその間のシールド孔９内に鉄筋コ
ンクリートによる頂版部１を連続して構築する。その
際、頂版部１の両端を両端側の支柱ぐい１３に支持させ
ることにより、頂版部１と両端側の支柱ぐい８とからな
る門型架構を形成し、これをその後の掘削工事の土留め
構造物として利用する。こうすることで地山の安定化を
図ることができる。

【００３８】なお、支柱ぐい１３の代わりに連壁を用い
れば、連壁を頂版部１の支持体として利用できると同時
に、内部掘削時の地山を保持する土留め工としても利用
できる。

【００３９】次に、頂版部１の下側の地版ｃを、両
端側の地山を山止め工１４で保持しながら掘り下げ、か
つ両側の側壁部３，３を鉄筋コンクリートで構築する。
また、場合により側壁部３，３間に隔壁部５を鉄筋コン
クリートで構築する。さらに、施工途中、中間部に中間
床版部４を鉄筋コンクリートによって構築する。

【００４０】なお、両端側の側壁部３と隔壁部５の施工
は逆巻きコンクリートで構築することにより施工の効率
化を図る。また特に、頂版部１と両端側の側壁部３の施
工に際しては、周辺地版の状況により、必要に応じてロ
ックボルト工法などを併用することで、頂版部１および
両端側の側壁部３と周辺地盤との一体化を図るものとす
る。

【００４１】こうして両端側の側壁部３，３と中間
床版部４、さらに隔壁部５の施工が完了したら底版部２
を鉄筋コンクリートで構築して工事を完了する。

【００４２】

【発明の効果】本願発明は以上説明したとおりであり、
一部にＭＭＳＴ工法を用いることにより、必要な地下空
間を有する地下構造物を容易に構築することができ、特
に非開削工法であり、大規模な掘削が不要なことから地
上施設の構造変更、供用制限は不要であり、また仮設構
造物、掘削土量を最少に抑えることができ、しかも埋め
戻し土量は発生せず、さらに周囲の既存構造物に対して
悪影響を及ぼすことも少ない。

【００４３】また、掘削断面を自由に変更できるため、
非開削工法でありながら幅の広い断面や幅が変化する地
下構造物をも、限られた用地幅、既存の埋設物で挟まれ
た空間を有効に利用して容易に構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は地下構造物の一例を示す縦断
面図、鋼殻コンクリートの一部斜視図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は、工程を示す縦断面図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、工程を示す平面図である。

【図４】シールド孔の一例を示す一部斜視図である。

【図５】鋼殻の一例を示す一部斜視図である。

【符号の説明】

１頂版部２床版部３側壁部４中間床版部５隔壁部６支柱ぐい７立坑８シールド孔９シールド孔１０鋼殻１１コンクリート 12ａ継手ボルト 12ｂ接合プレート 12ｃ継手ボルト１３支柱ぐい１４山止め工

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川正東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者今川勉東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者穴井秀和東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者内田春雄東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者佐々木幸信東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D047 AB04 2D055 AA10 BB03 BB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構築しようとする地下構造物の上端部に
複数のシールド孔を並列に掘進する工程と、前記シール
ド孔内より支柱ぐいまたは連壁を施工する工程と、前記
シールド孔間を連通させて上版部を構築する工程と、前
記上版部の下側の土砂を掘削しつつ、前記上版部の両側
に側壁部を構築する工程と、底版部を構築する工程とか
らなることを特徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項２】各シールド孔の地山を鋼殻リングで覆工
することを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築
工法。
【請求項３】鋼殻リングの内側をコンクリートで覆工
することを特徴とする請求項２記載の地下構造物の構築
工法。
【請求項４】請求項１〜３記載のいずれか一の地下構
造物の構築工法で用いられる土留め構造物であって、頂
版部とその両側に配置された複数の支柱ぐいまたは連壁
とからほぼ門型に形成されてなることを特徴とする土留
め構造物。