JP2004060232A

JP2004060232A - 地中構造物

Info

Publication number: JP2004060232A
Application number: JP2002218757A
Authority: JP
Inventors: Masami Koshiishi; 輿石　正己; Koichi Mae; 前　孝一; Masaru Ishibashi; 石橋　勝
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】地中構造物における床版にプレストレスを導入する。
【解決手段】対向状態で設けた土留壁５の間に鉄筋コンクリート造の床版である底版１および頂版２を設け、その床版にプレストレスを導入してなる地中構造物であって、土留壁の対向方向に沿って配設されて床版内に緊張状態で定着されるＰＣ鋼材１０ａの一端部を一方の土留壁の近傍位置において床版内に定着するとともに、そのＰＣ鋼材の他端部を他方の土留壁側において床版の上面側に引き出して床版の上面に設けた定着部１１に対して定着し、かつそのＰＣ鋼材と左右対称的に他のＰＣ鋼材１０ｂを配設して、それら双方のＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂを対としてそれらＰＣ鋼材を床版の中央部においてラップさせる。底版１としての床版と、頂版２としての床版と、それら双方の床版の端部相互間に設けた側壁３とによるトンネル状をなし、かつ側壁を土留壁５の内面側に一体に設ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に設けられる各種の土木・建築構造物に係わり、特に、土留壁の間に設ける鉄筋コンクリート造の床版に対してプレストレスを導入する構造の地中構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）のトンネルを開削工法により施工する際には、施工するべきトンネルの両側の位置に仮設の土留壁を対向させて設け、それら土留壁の間を開削して土留壁の間にＲＣ造の躯体、すなわち底版となる床版、側壁、頂版となる床版を順次施工していくという工法が一般的に採用されている。また、頂版となる床版を先行施工した後、その下方を掘削して、側壁、底版となる床版、の順で施工する逆巻き工法も行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
いずれにしても、トンネルを構成するＲＣ造の躯体、特に底版や頂版を構成する床版（スラブ）には多少なりともひび割れが生じることが不可避であり、そのためそれら床版の版厚や強度はひび割れが生じることを想定して余裕を持たせて設定する必要があり、かつ、ひび割れが生じた際にも止水性を確保するために充分な防水工事を行うことが不可欠である。
【０００４】
なお、ＰＣ工法あるいはＰＲＣ工法により床版にプレストレスを導入すればひび割れの発生を抑制できるが、上記のような開削工法により地中に設ける床版に対してプレストレスを導入しようとする場合、特にその床版が土留壁の間に設けられる場合には、ＰＣ鋼材の緊張やその端部の定着を必ずしも容易に行うことができるものではなく、そのため従来においてはこの種の地中構造物にプレストレスを導入するようなことは広く普及するに至っていない。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は土留壁の間に設けられる床版に対しても有効にプレストレスを導入することができ、以て、その床版のひび割れを防止することのできる地中構造物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、対向状態で設けた土留壁の間に鉄筋コンクリート造の床版を設け、その床版にプレストレスを導入してなる地中構造物であって、土留壁の対向方向に沿って配設されて床版内に緊張状態で定着されるＰＣ鋼材の一端部を一方の土留壁の近傍位置において床版内に定着するとともに、そのＰＣ鋼材の他端部を他方の土留壁側において床版の上面側に引き出して床版の上面に設けた定着部に対して定着し、かつそのＰＣ鋼材と左右対称的に他のＰＣ鋼材を配設して、それら双方のＰＣ鋼材を対としてそれらＰＣ鋼材を床版の中央部においてラップさせてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の地中構造物において、底版としての床版と、頂版としての床版と、それら双方の床版の端部相互間に設けた側壁とによるトンネル状をなし、かつ側壁を土留壁の内面側に一体に設けてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明をトンネルに適用した場合の実施形態を図１を参照して説明する。本実施形態のトンネルはＲＣ造の矩形断面のもので、底版１としての床版、頂版２としての床版、側壁３、および隔壁４とを主要な躯体として構築されたものである。
【０００９】
符号５は土留壁であるが、本実施形態ではその土留壁５としてＨ形鋼６を芯材とするソイルミキシングウォールを採用して支持層に根入れしており、かつトンネルの側壁３を土留壁５の内面に一体に形成してトンネル完成後も土留壁５をそのまま残置して本設構造物として利用するものとしており、それにより完成後のトンネルに作用する鉛直荷重の一部を土留壁５に負担させ、特に上方への引抜力に対する耐力を土留壁５の芯材６に持たせるものとしている。なお、隔壁４内にはＨ形鋼からなる中杭７が設けられ、これも土留壁５の芯材６と同様に機能するものとなっている。
【００１０】
トンネルを構成している底版１、頂版２、側壁３、隔壁４はいずれもＲＣ造のものであることから当然にこれらには鉄筋８が配筋されているが、底版１および頂版２にはトンネルの長さ方向および幅方向の双方にＰＣ鋼材９，１０がそれぞれ所定ピッチで全体として格子状に配設されており、それらＰＣ鋼材９，１０が緊張されて定着されることで底版１および頂版２にはそれぞれプレストレスが導入されている。
【００１１】
この場合、トンネルの長さ方向へのプレストレスの導入はＰＣ鋼材９を通常の手法で緊張し定着することで支障なく行い得るが、トンネルの幅方向（土留壁５が対向している方向、つまり図１において左右方向）へのプレストレスの導入は必ずしも容易に行えるものではない。つまり、通常であれば底版１や頂版２の幅全体にわたって１本のＰＣ鋼材を配設してその両端部を底版１や頂版２の端部に対してそのまま定着すれば良いのであるが、本実施形態では底版１および頂版２の端部には側壁３が一体に形成されているとともに、さらにその外側には土留壁５が一体に形成されていることから、通常の手法でのＰＣ鋼材の緊張と定着は困難であり、そのため本実施形態では２本のＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂを対として用いるようにしている。
【００１２】
すなわち、底版１に対してはＰＣ鋼材１０ａの一端部を底版１の一方の端部（図において左側）に対して定着するとともに、そのＰＣ鋼材１０ａの他端部を底版１の他方側（図において右側）において上面側に引き出し、ポストテンション工法により緊張して底版１の上面に膨出させて設けた定着部１１に対して定着している。そして、上記のＰＣ鋼材１０ａと左右対称的に他のＰＣ鋼材１０ｂを配設し、それら２本のＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂを対としてそれらを少なくとも底版１の中央部においてラップさせることで底版１の幅全体にわたってプレストレスを導入している。底版１に対するＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂの配設および緊張作業は、予め一端部に定着具１２を取り付けたＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂをシース管（図示略）内に挿入して、そのシース管を配筋作業の際に所定位置に配置し、コンクリートを同時して所定強度が発現した後、ＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂの他端側を緊張して定着部１１に対して定着すれば良い。なお、ＰＣ鋼材１０としてはＰＣ鋼線やピアノ線が好適に採用可能である。定着部１１の位置は緊張作業を効率的に行うことができる範囲で側壁３側に接近させた位置に設定することが好ましく、その定着部１１は最終的には内巻きコンクリートあるいは舗装等の仕上げ材中に埋設してしまえば良い。
【００１３】
また、頂版２に対しても同様に左右対称的に２本のＰＣ鋼材１０ａ、１０ｂを配設し、それらを対としてプレストレスを導入するものとしているが、本実施形態では頂版２の上面に設ける定着部１１の位置を底版１におけるそれよりもトンネルの中心側にずらしたものとしている。勿論、頂版２上には埋め戻しがなされるのでそこに定着部１１が膨出していても支障はない。
【００１４】
なお、ＰＣ鋼材１０は底版１および頂版２に生じる曲げモーメントを考慮して主として引張力を受ける位置に配設されている。すなわち、本実施形態のトンネルにおける頂版２は鉛直荷重を受けることから側壁３および隔壁４の位置では上面側が引張側となり、側壁３と隔壁４との間では下面側が引張側となるので、ＰＣ鋼材１０はそれらの引張側となる位置に沿って配設されている。逆に、底版１は浮き上がり荷重を受けることから側壁３および隔壁４の位置では下面側が引張側となり、側壁３と隔壁４との間では上面側が引張側となるので、ＰＣ鋼材１０はそれらの引張側となる位置に沿って配設されている。
【００１５】
上記実施形態のトンネルでは、底版１および頂版２としての床版の幅方向にプレストレスを導入するために、２本のＰＣ鋼材１０（１０ａ、１０ｂ）を対としてそれらの一端をそれぞれ床版の端部に対して定着するとともに、それらＰＣ鋼材１０の他端側を床版の中央部でラップさせて上面側に引き出して床版の上面に設けた定着部１１に対して定着するようにしたので、床版の幅方向に対してプレストレスを有効に導入することが可能となり、したがって床版のひび割れを有効に防止でき、その結果、地中構造物としての耐久性を向上させることができるし、それら床版の版厚を必要最小限にでき、また防水工を軽減することが可能となり、地中構造物の設計および施工の合理化を図ることができる。
【００１６】
また、側壁３を土留壁５の内側に一体に設けて土留壁５を本設として利用することにより、側壁３の壁厚を削減することが可能である。さらに、土留壁５による引抜耐力を期待することができるため、底版１および頂版２の部材厚が薄くなり、合理的である。
【００１７】
なお、上記実施形態では定着部１１を床版の上面に突出させて設けたが、定着部はＰＣ鋼材を床版の上面に対して定着できれば良いので、たとえば床版の上面側に凹部を形成することでそれを定着部とすることも考えられる。また、トンネルの長さ方向に配設するＰＣ鋼材９も、上記のＰＣ鋼材１０と同様の手法で定着するようにしても勿論良い。
【００１８】
そして、本発明は上記実施形態のようなトンネルに適用するのみならず、床版のひび割れを防止する必要のある各種の地中構造物、たとえばカルバートや地中タンク等の地中構造物全般に広く適用できるものであり、対象とする地中構造物の用途、規模、形態に応じて適宜の設計的な変更を行って最適なプレストレスを導入できるようにＰＣ鋼材を最適に配設すれば良い。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、床版の幅方向にプレストレスを導入するために、２本のＰＣ鋼材を対としてそれらの一端をそれぞれ床版の端部に対して定着するとともに、それらＰＣ鋼材の他端側を床版の中央部でラップさせて上面側に引き出して床版の上面に設けた定着部に対して定着するようにしたので、床版の幅方向に対してプレストレスを有効に導入することが可能であり、したがって床版のひび割れを有効に防止でき、その結果、地中構造物としての耐久性を向上させることができるし、それら床版の版厚を必要最小限にでき、また防水工を軽減することが可能となり、地中構造物の設計および施工の合理化を図ることができる。
【００２０】
請求項２の発明は、底版としての床版と、頂版としての床版と、それら双方の床版の端部相互間に設けた側壁とによるトンネル状をなし、かつ側壁を土留壁の内面側に一体に設けたので、土留壁を本設として利用することにより側壁の壁厚を削減することが可能であるし、土留壁による引抜耐力を期待することができ、本発明をトンネルないしカルバートに適用して最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である地中構造物としてのトンネルの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　底版（床版）
２　頂版（床版）
３　側壁
４　隔壁
５　土留壁
６　芯材
７　中杭
８　鉄筋
９　ＰＣ鋼材
１０（１０ａ、１０ｂ）　ＰＣ鋼材
１１　定着部
１２　定着具

Claims

対向状態で設けた土留壁の間に鉄筋コンクリート造の床版を設け、その床版にプレストレスを導入してなる地中構造物であって、土留壁の対向方向に沿って配設されて床版内に緊張状態で定着されるＰＣ鋼材の一端部を一方の土留壁の近傍位置において床版内に定着するとともに、そのＰＣ鋼材の他端部を他方の土留壁側において床版の上面側に引き出して床版の上面に設けた定着部に対して定着し、かつそのＰＣ鋼材と左右対称的に他のＰＣ鋼材を配設して、それら双方のＰＣ鋼材を対としてそれらＰＣ鋼材を床版の中央部においてラップさせてなることを特徴とする地中構造物。
底版としての床版と、頂版としての床版と、それら双方の床版の端部相互間に設けた側壁とによるトンネル状をなし、かつ側壁を土留壁の内面側に一体に設けてなることを特徴とする請求項１記載の地中構造物。