JP2004124615A - 大深度地下空洞の構築工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地下トンネル10を構築する際には、地上から止水性の連続壁12が形成される。連続壁12は、構築しようとする地下トンネル10の側部に沿って、一対が所定の間隔を隔てて、対向するように形成される。連続壁12の形成が終了すると、次に、連続壁12間の掘削が行われ、トンネルの上半掘削20が実施される。上半掘削20により掘削された壁面にアーチ状の上半支保工24が設置される。上半支保工24の両端は、ブラケット22に溶接などにより固設され、これにより上半支保工24は、ブラケット22を介して、連続壁12の芯材16に支持される。上半支保工24の設置が終了すると、上半掘削20により掘削された壁面に吹き付けコンクリート層を形成して、上半支保工24を地山に密着させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、大深度地下空洞の構築工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
首都圏などの都市部において、地下30m以下の大深度に鉄道,道路用などのトンネルや大空洞などの地下空洞を構築する場合に、最も大きな問題となるのは、地質条件である。
【0003】
すなわち、地域差があるものの、例えば、東京都では、GL−30m程度までは、沖積,洪積砂層であり、地下水位が高く、強度は、殆ど期待できない地層である。
【0004】
それ以深は、第三紀の未固結砂層,N値が50前後の土丹層である場合が多い。このような土丹層にトンネルなどの地下空洞を構築する場合、地下鉄トンネルの構築などにより広く採用されているシールド工法により、このような地下空洞を構築することが考えられるが、シールド工法の場合には、工費が高くなるという欠点がある。
【0005】
一方、山岳トンネル工法(NATM)により、地下空洞を構築する場合には、シールド工法よりも安価に構築することができるが、このような工法により地下空洞を構築する際には、以下に説明する課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、山岳トンネル工法で地下空洞を構築する場合には、空洞掘削に伴う地下水位の低下や、応力開放に伴う地山の変形が、周辺環境に及ぼす影響が懸念される。
【0007】
そこで、この種の工法で地下空洞を構築する際には、止水注入や、長尺先受け,地山改良などの補助工法が必要となり、工費,工期がともに増大する要因となるだけでなく、前述したリスクを完全に解消することが困難であった。
【0008】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、周辺環境に及ぼす影響を可及的に低減しつつ、補助工法の採用規模を低減することができる大深度地下空洞の構築工法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、地下30m以下の大深度に鉄道,道路用などのトンネルや大空洞などの地下空洞を構築する工法において、構築しようとする前記地下空洞の側部に沿って、地上から止水性を備えた連続壁を対向するように形成した後に、前記連続壁間を掘削して、掘削された掘削壁面に沿って支保工を設置して、所定形状の地下空洞とするようにした。
【0010】
このように構成した大深度地下空洞の構築工法によれば、構築しようとする地下空洞の側部に沿って、地上から止水性を備えた連続壁を対向するように形成した後に、連続壁間を掘削して、掘削された掘削壁面に沿って支保工を設置して、所定形状の地下空洞とするので、連続壁の外側の地下水は、連続壁で遮断されて、内部を掘削する際に影響を及ぼさないし、地下水位の低下も発生しない。
【0011】
また、連続壁間を掘削した際の応力開放の影響は、連続壁間に留まり、周辺環境に及ぼす影響も極めて限定した範囲になり、補助工法を採用する場合も、規模を大幅に縮小することができる。
【0012】
前記連続壁間を掘削する際には、掘削断面の上部側に、フォアパイリングなどの先受け工を設けることができる。
【0013】
前記連続壁は、先端が前記地下空洞の構築深度よりも以深になるように形成することができる。
【0014】
前記連続壁は、H型鋼などの芯材を挿入したソイルセメント柱体などの柱列壁から構成することができる。
【0015】
前記芯材は、前記地下空洞が構築される地盤中の地下水位よりも上端が深くなるように挿入することができる。
【0016】
前記地下空洞は、鉄道,道路用などのトンネルであって、前記柱列連続壁を構築しようとするトンネルの側部に沿って対向形成し、前記柱列連続壁間を天井部がアーチ状になるように掘削して、掘削された壁面にアーチ形状の上半支保工を設置して、前記柱列連続壁が前記トンネルの側壁となるようにすることができる。
【0017】
前記上半支保工は、その両端を前記柱列連続壁の芯材に係止固定することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1から図6は、本発明にかかる大深度地下空洞の構築工法の一実施例を示している。
これらの図に示した実施例は、本発明を鉄道ないしは道路用の地下トンネル10を構築する場合に適用した例であり、地下トンネル10は、地下約40m以下の大深度に構築される。
【0019】
本実施例の場合、地下トンネル10を構築する地盤は、図1に示すように、地表側に沖積,洪積砂層Aが比較的厚く堆積し、その下に第三紀層Bがあって、この第三紀層Bの下に土丹層Cがあり、この土丹層Cに地下トンネル10が構築される。
【0020】
地下トンネル10を構築する際には、まず、図2,3に示すように、地上から止水性の連続壁12が形成される。連続壁12は、構築しようとする地下トンネル10の側部に沿って、一対が所定の間隔を隔てて、対向するように形成される。
【0021】
本実施例の場合、連続壁12は、円柱形状のソイルセメント柱体14を、横方向に連結形成した柱列壁から構成されている。ソイルセメント柱体14は、現地盤を混合攪拌しながら、セメントミルクなどの固結剤を注入して、固化させたものであって、その内部には、H型鋼などの芯材16が挿入されている。
【0022】
ソイルセメント柱体14は、横方向で、円形断面の端部同士が相互にオーバーラップするように形成され、固結剤を固化させることにより止水性の連続壁12が形成される。
本実施例の場合、連続壁12は、先端が地下トンネル10の構築深度Lよりも深い深度まで到達するように形成され、芯材16は、その下端から上方に延設され、上端が地下水位WLよりも深い位置になるように挿入設置されている。
【0023】
このような位置に芯材16を挿入設置しておくと、以下の効果がある。すなわち、地下トンネル10の構築後に、連続壁12の前後で地下水の流通性を確保する必要がある場合には、連続壁12の止水性を喪失させる必要がある。
【0024】
この場合に、芯材16の上端が地下水位WLより深くしておくと、例えば、連続壁12のソイルセメント柱体14を破壊して、止水性を喪失させる際などに、この作業が容易に行えることになる。
【0025】
以上のような連続壁12の形成が終了すると、次に、連続壁12間の掘削が行われる。この掘削は、例えば、予め所定の個所に、地下トンネル10の構築深度に達する立坑を設け、立坑内から地下トンネル10の構築予定個所の掘削を行うようにする。
【0026】
本実施例では、地下トンネル10の掘削に先立って、図4に示すように、フォアパイリング18の打設が行われる。フォアパイリング18は、地下トンネル10の天井部のアーチ形状に沿って、トンネル断面方向に所定の間隔を隔てて、切羽の前方に所定の長さが突出するように設定される。
【0027】
フォアパイリング18の打設が終了すると、次に、地下トンネル10の断面空間の掘削が行われるが、本実施例では、この際に、まず、トンネルの上半掘削20が実施される。
【0028】
上半掘削20は、構築する地下トンネル10の概略半円部分の上部側だけを先行掘削するものであり、上半掘削20が行われた後には、連続壁12の削り出しが行われる。
【0029】
この削り出しは、図6に示すように、ソイルセメント柱体14の側面を削って、連続壁12の芯材16を露出させて、ブラケット22を、芯材16の側面に溶接により固設するために行う作業であり、ブラケット22は、後述する上半支保工24を支持するための台として用いられる。
【0030】
本実施例の場合、図6に示すように、連続壁12の芯材16の配置ピッチと、ブラケット22、すなわち、上半支保工24の配置ピッチとが異なっているので、芯材16は、その全部が露出されず、対向する必要な個所だけが削り出され、削りだされた芯材16に対して、対向する位置に一対ずつのブラケット22が固設される。
【0031】
この場合、連続壁12の削り出し作業と同時進行、ないしは、この作業の後に、上半掘削20により掘削された壁面にアーチ状の上半支保工24が設置される。上半支保工24は、鋼材をアーチ状に湾曲形成したものであって、本実施例では、上半掘削20の形状に合わせて、略半円状に形成されている。
【0032】
掘削壁面に沿って設置された上半支保工24の両端は、ブラケット22に溶接などにより係止固設され、これにより上半支保工24は、ブラケット22を介して、連続壁12の芯材16に支持される。
【0033】
上半支保工24の設置が終了すると、図5に示すように、上半掘削20により掘削された壁面に吹き付けコンクリート層26を形成して、上半支保工24を地山に密着させる。
【0034】
次に、図4に示すように、ブラケット22が設けられた部分から下の連続壁12を露出させるようにして下半掘削28を行うと、1サイクルの作業が終了し、以後は、上記工程を順次繰り返すことにより、所定の長さの地下トンネル10が構築される。
【0035】
さて、以上のように構成された大深度地下空洞の構築工法によれば、構築しようとする地下トンネル(地下空洞)10の側部に沿って、地上から止水性を備えた連続壁12を対向するように形成した後に、連続壁間12を掘削して、掘削された掘削壁面に沿って支保工24を設置して、所定形状の地下空洞とするので、連続壁12の外側の地下水は、連続壁12で遮断されて、内部を掘削する際に影響を及ぼさないし、地下水位の低下も発生しない。
【0036】
また、連続壁12間を掘削した際の応力開放の影響は、連続壁12間に留まり、周辺環境に及ぼす影響も極めて限定した範囲になり、補助工法、例えば、フォアパーリング18を採用する場合も、規模を大幅に縮小することができ、従来の工法に比べて、安価に、より安全に、周辺環境を乱すことなく、施工することが可能になる。
【0037】
さらに、本実施例の場合には、連続壁12内には、H型鋼などの芯材16が挿入設置されているので、連続壁12にかかる側圧が大きい場合には、芯材16が土留め材として機能し、側圧に効果的に対抗することができる。
【0038】
また、本実施例では、地下空洞は、鉄道,道路用などのトンネル10であって、柱列連続壁12を構築しようとするトンネル10の側部に沿って対向形成し、柱列連続壁12間を天井部がアーチ状になるように掘削(上半掘削20)して、掘削された壁面にアーチ形状の上半支保工24を設置して、柱列連続壁12がトンネル10の側壁となるように構築している。
【0039】
このような構成によれば、地下トンネル10の側壁が連続壁12で兼用され、連続壁12は、地下トンネル10の上下方向に延設されているので、トンネル10の変形に対する安定性が非常に大きくなる。
【0040】
また、本実施例では、アーチ形状の上半支保工24は、ブラケット22を介して、連続壁12の芯材16で支持しているので、トンネル10の沈下が大きい場合には、これを芯材16で受けることができるとともに、上半支保工24に加わるトンネル10の上載荷重も芯材16で受けることができ、補助工法の規模をさらに一層小さくすることができる。
【0041】
さらに、本発明の工法は、トンネルの標準断面の施工だけでなく、例えば、鉄道の駅部や拡幅部などの大規模空洞の施工において、採用することができる工法であり、このような個所に採用すると、より一層効果が発揮される。
【0042】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる大深度地下空洞の構築工法によれば、周辺環境に及ぼす影響を可及的に低減しつつ、補助工法の採用規模を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる大深度地下空洞の構築工法の一実施例を示す施工完了状態の断面説明図である。
【図2】本発明にかかる大深度地下空洞の構築工法の初期工程の断面である。
【図3】図1の平面説明図である。
【図4】図2に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図5】図4の要部拡大断面図である。
【図6】図5の要部断面説明図である。
【符号の説明】
10 地下トンネル
12 連続壁
14 ソイルセメント柱体
16 芯材
18 フォアパイリング
20 上半掘削
22 ブラケット
24 上半支保工
26 吹き付けコンクリート層
28 下半掘削
Claims (7)
- 地下30m以下の大深度に鉄道,道路用などのトンネルや大空洞などの地下空洞を構築する工法において、
構築しようとする前記地下空洞の側部に沿って、地上から止水性を備えた連続壁を対向するように形成した後に、
前記連続壁間を掘削して、掘削された掘削壁面に沿って支保工を設置して、所定形状の地下空洞とすることを特徴とする大深度地下空洞の構築工法。 - 前記連続壁間を掘削する際に、掘削断面の上部側に、フォアパイリングなどの先受け工を設けることを特徴とする請求項1記載の大深度地下空洞の構築工法。
- 前記連続壁は、先端が前記地下空洞の構築深度よりも以深になるように形成することを特徴とする請求項1または2記載の大深度地下空洞の構築工法。
- 前記連続壁は、H型鋼などの芯材を挿入したソイルセメント柱体などの柱列壁から構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の大深度地下空洞の構築工法。
- 前記芯材は、前記地下空洞が構築される地盤中の地下水位よりも上端が深くなるように挿入されることを特徴とする請求項4記載の大深度地下空洞の構築工法。
- 前記地下空洞は、鉄道,道路用などのトンネルであって、
前記柱列連続壁を構築しようとするトンネルの側部に沿って対向形成し、前記柱列連続壁間を天井部がアーチ状になるように掘削して、掘削された壁面にアーチ形状の上半支保工を設置して、前記柱列連続壁が前記トンネルの側壁となるようにすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の大深度地下空洞の構築工法。 - 前記上半支保工は、その両端を前記柱列連続壁の芯材に係止固定することを特徴とする請求項6記載の大深度地下空洞の構築工法。
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JP2002293169A JP2004124615A (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 大深度地下空洞の構築工法 |
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CN102953739A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-03-06 | 中铁二十二局集团第六工程有限公司 | 一种暗挖地铁车站的双向开洞方法 |
CN103233753A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-08-07 | 北京工业大学 | 用于浅埋大型地下结构建造的全断面开挖的管幕棚架法 |
CN109056671A (zh) * | 2018-09-27 | 2018-12-21 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 高山峡谷地区边坡勘探平洞布置结构 |
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2002
- 2002-10-07 JP JP2002293169A patent/JP2004124615A/ja active Pending
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CN109056671B (zh) * | 2018-09-27 | 2023-11-21 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 高山峡谷地区边坡勘探平洞布置结构 |
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