JP2005042366A - 地下構造物の構築方法および地下構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地盤1内にトンネル3を併設し、トンネル3a、トンネル3bの上方と下方に、地盤1より剛性の高い構造体であるパイプルーフ5、パイプルーフ7をそれぞれ設置する。次に、トンネル3a、トンネル3bの間の地盤1を掘削し、掘削と前後してトンネル3a、トンネル3bの対向する部分15を撤去し、トンネル3aの頂部付近とトンネル3bの頂部付近を連結する頂版17、トンネル3aの底部付近とトンネル3bの底部付近を連結する底版19を設置して、扁平トンネル21を構築する。そして、頂版17とパイプルーフ5との間、底版19とパイプルーフ7との間に、地盤1より剛性の高い充填材23、充填材25をそれぞれ設置する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下構造物の構築方法および地下構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、地下鉄駅舎部や3車線以上の道路トンネルなど、大断面扁平の地下空間を構築する際、開削工法や山岳トンネル工法で当該部を施工することが多かった。また、都市の過密化や地上部の道路事情あるいは工期短縮の要望等の社会的要請により、複数のシールドトンネルを構築し、その後、補助工法を用いて地中を切り拡げ、これらのトンネルを連結することにより大断面扁平の地下空間を建築する技術も利用されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−81486号公報
【0004】
円形トンネルの場合、鉛直方向の作用土圧は、トンネル躯体のモーメントや軸力、せん断といった断面力に程よく分散され、安定性が高い。一方、大断面扁平トンネルの場合、例えば上床版では、鉛直土圧が主にモーメントとせん断で保持され、軸力に変換されない。そのため、円形トンネルと比べて、トンネルの安定性が低く、地震力が作用すると、上・下床版の中央およびコーナー部で、曲げあるいはせん断に伴う破壊が生じる。そこで、大断面扁平トンネルでは、(1)中柱を設置する、(2)トンネル躯体の耐力を増大する、等の対策が実施されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今、想定する地震力が大きくなったこと、中柱を設けることが難しい扁平トンネルの建設が増えたことにより、トンネル躯体だけで安定を保持するのが困難な状況になりつつある。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第1の発明は、地盤内に設置された扁平トンネルと、前記扁平トンネルの周囲に形成された、前記地盤より剛性の高い構造体とを具備することを特徴とする地下構造物である。
【0008】
構造体は、例えば、パイプルーフ、推進管、改良地盤等である。扁平トンネルの外周面には、滑動シート、滑動塗料、PVAポリマー固化体、混合土、シリコン等の、構造体より剛性の低い第1の免震材を設けてもよい。
【0009】
さらに、構造体の周面に第2の免震材を設けることもある。第2の免震材は、例えば、周囲に滑動シート、滑動塗料、シリコン、ポリマー系材料等が設けられたパイプルーフである。
【0010】
第2の発明は、地盤内に複数のトンネルを設置する工程(a)と、扁平トンネル計画位置の周囲または上下に、前記地盤より剛性の高い構造体を設置する工程(b)と、前記複数のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記複数のトンネルの間の地盤を掘削し、前記2本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程(c)と、前記頂版と前記構造体の間および前記底版と前記構造体の間に充填材を設置する工程(d)とを具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【0011】
地盤より剛性の高い構造体とは、パイプルーフ、弧状推進管、改良地盤等である。パイプルーフ、弧状推進管の周囲の地盤は、必要に応じて薬液注入工法や凍結工法により止水される。改良地盤とは、薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化された地盤とする。充填材は、地盤より剛性の高い材料(ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等)、または、免震材(PVAポリマー固化体、混合土、シリコン等の、構造体より剛性の低い材料)である。
【0012】
充填材が地盤より剛性の高い材料の場合、必要に応じて、工程(a)で、2本のトンネルの周囲に第1の免震材を設け、工程(d)で、頂版および底版と充填材の間に、第1の免震材に連続する第2の免震材を設ける。または、工程(d)で、頂版および底版と充填材との間に免震材を設ける。これらの免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【0013】
充填材の材料に関わらず、構造体の周囲に免震材を設置する場合がある。免震材は、例えば、周囲に滑動シート、滑動塗料、シリコン、ポリマー系材料等が設けられたパイプルーフである。
【0014】
第2の発明では、扁平トンネルの周囲または上下に剛性の高い構造体や充填材を設置し、地震作用力に対して抵抗させる。また、扁平トンネルと剛性の高い充填材の間に免震材を設けたり、扁平トンネルと構造体との間に免震材を設けたりすることにより、扁平トンネルに作用するせん断力を小さくする。
【0015】
第3の発明は、地盤内に複数のトンネルを設置する工程(a)と、前記2本のトンネルを貫通する環状の推進管を設置する工程(b)と、前記2本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記2本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記2本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程(c)と、前記頂版および前記底版と前記推進管の間に第1の充填材を、前記扁平トンネルと前記推進管の間に第2の充填材を設置する工程(d)とを具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【0016】
第1の充填材および第2の充填材は、例えば、地盤より剛性の高い材料(ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等)とする。この場合、工程(c)または工程(d)で、頂版および底版と第1の充填材との間に、免震材を設置してもよい。免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【0017】
または、第1の充填材を免震材(PVAポリマー固化体、混合土、シリコン等の第1の充填材より剛性の低い材料)とし、第2の充填材を地盤より剛性の高い材料としてもよい。さらに、第1の充填材および第2の充填材を、免震材とする場合もある。
【0018】
第3の発明では、第2の発明の構造体に相当するものとして、扁平トンネルを貫通するような環状の推進管を設け、推進管や剛性の高い充填材を地震作用力に対して抵抗させる。また、免震材を設けて、扁平トンネルにせん断力を伝達しにくくする。
【0019】
第4の発明は、第2、第3の発明のいずれかの地下構造物の構築方法によって構築されたことを特徴とする地下構造物である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。図1は、地下構造物Aを構築する各工程を示す図、図2は、地下構造物Aの断面図である。図2は、図1の(d)のX−Xでの断面図を示す。
【0021】
図1の(d)、図2に示すように、地下構造物Aは、トンネル3aとトンネル3bの一部、頂版17、底版19からなる扁平トンネル21、その上下に配置された、複数のパイプ5aからなるパイプルーフ5、複数のパイプ7aからなるパイプルーフ7、充填材23、充填材25等で構成される。
【0022】
地下構造物Aを構築するには、まず、図1の(a)に示すように、地盤1内に2本のトンネル3a、トンネル3bを併設する。トンネル3a、トンネル3bは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル3aの頂部付近とトンネル3bの頂部付近の間に複数のパイプ5aを設置してパイプルーフ5を形成する。また、トンネル3aの底部付近とトンネル3bの底部付近との間に複数のパイプ7aを設置してパイプルーフ7を形成する。
【0023】
パイプ5aは、図2に示すように直線状の部材であり、例えば立坑(図示せず)等を利用して、トンネル3に平行に設置される。パイプ7aは、図1の(a)に示すように曲線状の部材であり、トンネル3の一方から他方に向けて設置される。
【0024】
次に、図1の(b)に示すように、パイプルーフ5の周囲に止水材9を、パイプルーフ7の周囲に止水材11を設置する。止水材9、止水材11は、凍結工法や薬液注入工法によって形成される。そして、トンネル3a、トンネル3bの間の地盤1を掘削する。掘削と前後して、トンネル3a、トンネル3bの対向する部分15は撤去される。
【0025】
図1の(b)に示すように、トンネル3a、トンネル3bの一部と、パイプルーフ5、パイプルーフ7とで囲まれた空間を形成した後、図1の(c)に示すように、トンネル3aの頂部付近とトンネル3bの頂部付近を連結する頂版17、トンネル3aの底部付近とトンネル3bの底部付近を連結する底版19を設置して、扁平トンネル21を構築する。
【0026】
そして、図1(d)、図2に示すように、頂版17とパイプルーフ5との間に充填材23を設置する。また、底版19とパイプルーフ7との間に充填材25を設置する。充填材23、充填材25は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤1より剛性の高い材料とする。なお、止水材9、止水材11が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【0027】
第1の実施の形態では、扁平トンネル21の頂版17の外側にパイプルーフ5と充填材23を、底版19の外側にパイプルーフ7と充填材25を設置する。これにより、地震時に、地盤1より剛性の高い構造体であるパイプルーフ5とパイプルーフ7、充填材23、充填材25が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0028】
次に、第2の実施の形態について説明する。図3は、第2の実施の形態の地下構造物Bの断面図を示す。図3に示すように、地下構造物Bは、扁平トンネル21、その上下に配置されたパイプルーフ5、パイプルーフ7、充填材23、充填材25、免震層31、免震層33等で構成される。このうち、扁平トンネル21、パイプルーフ5、パイプルーフ7、充填材23、充填材25は、第1の実施の形態と同様の構成、材料である。
【0029】
地下構造物Bを構築するには、第1の実施の形態と同様に、図1の(a)から図1の(c)に示すようにして、パイプルーフ5、パイプルーフ7、扁平トンネル21を形成する。そして、図4に示すように、頂版17の外側に免震層31を形成し、免震層31とパイプルーフ5との間に充填材23を設置する。また、底版19の外側に免震層33を形成し、免震層33とパイプルーフ7との間に充填材25を設置する。
【0030】
または、図1の(b)に示す工程まで終えた後、表面に免震層31を設けた頂版17、免震層33を設けた底版19を設置して、扁平トンネル21を構築する。その後、免震層31とパイプルーフ5との間に充填材23を、免震層33とパイプルーフ7との間に充填材25を設置する。
【0031】
いずれの構築方法の場合にも、免震層31、免震層33は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等を用いて形成する。また、止水材9、止水材11が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【0032】
第2の実施の形態では、扁平トンネル21の頂版17と充填材23の間に免震層31を、底版19と充填材25の間に免震層33を設置する。これにより、地震時に、地盤1より剛性の高い構造体であるパイプルーフ5とパイプルーフ7、充填材23、充填材25が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層31、免震層33が扁平トンネル21に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0033】
次に、第3の実施の形態について説明する。図4は、第3の実施の形態の地下構造物Cの断面図を示す。図4に示すように、地下構造物Cは、扁平トンネル21、その上下に配置されたパイプルーフ5、パイプルーフ7、充填材27、充填材29等で構成される。このうち、扁平トンネル21、パイプルーフ5、パイプルーフ7は、第1の実施の形態と同様の構成、材料である。
【0034】
地下構造物Cを構築するには、第1の実施の形態と同様に、図1の(a)から図1の(c)に示すようにして、パイプルーフ5、パイプルーフ7、扁平トンネル21を設置する。そして、図4に示すように、頂版17とパイプルーフ5との間に充填材27を設置する。また、底版19とパイプルーフ7との間に充填材29を設置する。充填材27、充填材29は、パイプルーフ5、パイプルーフ7より剛性の低い免震材(例えばPVAポリマー固化体、混合土、シリコン等)とする。止水材9、止水材11が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【0035】
第3の実施の形態では、扁平トンネル21の頂版17とパイプルーフ5の間に充填材27を、底版19とパイプルーフ7の間に充填材29を設置する。これにより、地震時に、地盤1より剛性の高い構造体であるパイプルーフ5、パイプルーフ7が地震作用力に抵抗すると同時に、充填材27、充填材29のような免震材が扁平トンネル21に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0036】
なお、第1から第3の実施の形態では、地盤1より剛性の高い構造体としてパイプルーフ5、パイプルーフ7を設置したが、これらのかわりに、トンネル3a、トンネル3bの上下の地盤1を薬液注入工法やジェットグラウト工法等によって固化してもよい。また、扁平トンネル21の上側のパイプ5aを直線状、下側のパイプ7aを曲線状としたが、上下のパイプの形状はこれに限らない。
【0037】
次に、第4の実施の形態について詳細に説明する。図5は、地下構造物Dを構築する各工程を示す図である。図5の(c)に示すように、地下構造物Dは、扁平トンネル21、その周囲に配置された改良地盤35、免震層45等で構成される。このうち、扁平トンネル21は、第1の実施の形態と同様の構成である。
【0038】
地下構造物Dを構築するには、まず、図5の(a)に示すように、地盤1内に2本のトンネル3を併設する。2本のトンネル3の周囲の地盤1は、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化され、改良地盤35が形成される。また、トンネル3は、周囲に免震層37が形成される。免震層37は、例えばトンネル3の裏込めの際に、PVAポリマー固化体、混合土、シリコン、滑動シート、滑動塗料等を用いることにより形成される。
【0039】
改良地盤35を形成した後、図5の(b)に示すように、トンネル3a、トンネル3bの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル3a、トンネル3bの対向する部分と、その周囲の免震層37は撤去される。
【0040】
次に、図5の(c)に示すように、トンネル3aとトンネル3bの頂部付近を連結する頂版17、底部付近を連結する底版19を設置して扁平トンネル21を構築する。そして、頂版17の外側に免震層41を形成し、免震層41と改良地盤35との間に充填材23を設置する。また、底版19の外側に免震層43を形成し、免震層43と改良地盤35との間に充填材25を設置する。
【0041】
または、図5の(b)に示す工程まで終えた後、表面に免震層41を設けた頂版17、免震層43を設けた底版19を設置して、扁平トンネル21を構築する。その後、免震層41と改良地盤35との間に充填材23を、免震層43と改良地盤35との間に充填材25を設置する。
【0042】
充填材23、充填材25には、改良地盤35と同等の剛性のものを用いる。免震層41、免震層43には、免震層37と同様の材料を用いる。免震層37a、免震層37b、免震層41、免震層43により、扁平トンネル21の全周に免震層45が形成される。
【0043】
第4の実施の形態では、改良地盤35や充填材23、充填材25と扁平トンネル21との間に免震層45を設置する。これにより、地震時に、地盤1より剛性の高い構造体である改良地盤35や、充填材23、充填材25が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層45のような低剛性の部材が扁平トンネル21に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0044】
なお、第4の実施の形態の地下構造物Dでは、扁平トンネル21の全周囲に免震層45を設けたが、第1の実施の形態の地下構造物A(図1)と同様に、免震層を設けなくてもよいし、第2の実施の形態の地下構造物B(図3)と同様に、頂版17と底版19の外側のみに免震層を設けてもよい。また、第3の実施の形態の地下構造物C(図4)と同様に、免震層を設けず、高剛性の充填材23、充填材25のかわりに免震材である充填材27、充填材29を設けてもよい。
【0045】
このように、地下構造物の周囲に改良地盤35等の剛性の高い部材が配置されると、扁平トンネル21に作用する鉛直土圧の一部は改良地盤35で分担され、一部は改良地盤35により扁平トンネル21の側壁に軸力として伝達される。これにより、扁平トンネル21が損傷を受けても急激な損壊にはつながらない。
【0046】
以下に、扁平トンネルの耐震対策効果を弾塑性FEMによって検証した結果を示す。解析の対象は、耐震対策なしの扁平トンネル21、改良地盤35のみを設置した扁平トンネル21、改良地盤35と免震層45を設置した扁平トンネル21である(図5の(c))。解析の際、扁平トンネルの覆工は厚さ10cmのアルミニウムとした。地盤は、幅22.5m、高さ15m、豊浦乾燥砂(Dr=90%)とした。改良地盤は一軸圧縮強度25kgf/cm2程度のもの、免震層はせん断低減材を用いたものとした。
【0047】
図6は、地盤の側面境界に上面から下面まで直線で一方向に載荷し、地表面での変位が25cmのときに扁平トンネル21に生じる曲げモーメントを示す図である。実線47は改良地盤35無、免震層45無の場合の、破線49は改良地盤35有、免震層45無の場合の、点線51は改良地盤35有、免震層45有の場合の結果である。図6に示すように、改良地盤35無、免震層45無(実線47)と比較して、改良地盤35有、免震層45有(点線51)、改良地盤35有、免震層45無(破線49)では、扁平トンネル21の変形が低減される。
【0048】
次に、扁平トンネルの耐震対策効果を実験で検証した結果を示す。図7は、試験体の概要図である。実験は、耐震対策なしの扁平トンネルと、対策ありの扁平トンネルを対象とした。実験では、図7に示すように、せん断土槽39内に扁平トンネル21a(肉厚8.5mm、外形100mm×65mm×150mm、圧縮強度200kgf/cm2)を設置した。耐震対策ありの扁平トンネル21aには、免震層45a(厚さ2mm)と、改良地盤を模したモルタル35a(径130mm、圧縮強度25kgf/cm2)を設置した。
【0049】
実験では、2種類の試験体に、静的に40gの遠心加速度を作用させた後、動的加振実験として、正弦波(実物換算2.5Hz)を振幅を増加させながら段階加振した。
【0050】
図8は、計測された変位と加速度を示す図である。実線が耐震対策なしの扁平トンネル21の、破線が耐震対策ありの扁平トンネル21の結果である。図8の(a)、(b)、(c)はそれぞれ、ギャップセンサ40a、40b、40c(図7)で計測したトンネル内空の層間変位を、図8の(d)は加速度計38(図7)で計測した加速度応答を示す。
【0051】
図8に示すように、加速度の入力がほぼ同じのとき、耐震対策なしの扁平トンネル21と比較して、耐震対策ありの扁平トンネル21では変位が低減された。また、耐震対策なしの扁平トンネル21では貫通ひびわれが発生したが、耐震対策ありの扁平トンネル21では損傷は認められなかった。
【0052】
次に、第5の実施の形態について詳細に説明する。図9は、地下構造物Eを構築する各工程を示す図である。図9の(c)に示すように、地下構造物Eは、扁平トンネル21、その周囲に配置された改良地盤35、充填材27、充填材29、免震部材53等で構成される。このうち、扁平トンネル21は、第1の実施の形態と同様の構成である。免震部材53は、複数のパイプ53aと滑材または弾性材55からなる。
【0053】
地下構造物Eを構築するには、まず、図9の(a)に示すように、地盤1内に2本のトンネル3を併設する。2本のトンネル3の周囲には、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により地盤1を固化して、改良地盤35を形成する。また、改良地盤35の周囲には、複数のパイプ53aと滑材または弾性材55を設置して、免震部材53を形成する。免震部材53は、例えば、外周面にゴムや滑動シートなどを有するパイプ53aを設置したり、パイプ53aの設置時に掘削機からパイプ53aの外側にポリマー系材料等を注入したりして形成される。
【0054】
改良地盤35、免震部材53を形成した後、図9の(b)に示すように、トンネル3a、トンネル3bの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル3a、トンネル3bの対向する部分は撤去される。
【0055】
次に、図9の(c)に示すように、トンネル3aとトンネル3bの頂部付近を連結する頂版17、底部付近を連結する底版19を設置して扁平トンネル21を構築する。そして、頂版17と改良地盤35との間に充填材27を設置する。また、底版19と改良地盤35との間に充填材29を設置する。充填材27、充填材29は、改良地盤35より剛性の低い免震材とし、例えば、第2の実施の形態と同様にPVAポリマー固化体、混合土、シリコン等を用いる。
【0056】
第5の実施の形態では、扁平トンネル21の頂版17と改良地盤35の間に充填材27を、底版19と改良地盤35の間に充填材29を設置する。また、改良地盤35の周囲に、免震部材53を設置する。これにより、地震時に、地盤1より剛性の高い構造体である改良地盤35が地震作用力に抵抗すると同時に、免震部材53、免震材を用いた充填材27、充填材29が扁平トンネル21に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0057】
なお、第5の実施の形態では、改良地盤35と頂版17、底版19との間に、低剛性の充填材27、充填材29を設置したが、第1の実施の形態と同様に、高剛性の充填材23、充填材25を設置しても良い。さらに、第2の実施の形態と同様に、頂版17と充填材23との間に免震層31を、底版19と充填材25との間に免震層33を設置しても良い。
【0058】
次に、第6の実施の形態について説明する。図10は、地下構造物Fを構築する各工程を示す図である。図10の(c)に示すように、地下構造物Fは、扁平トンネル21、パイプルーフ57、充填材61、充填材63等で構成される。このうち、扁平トンネル21は、第1の実施の形態と同様の構成である。パイプルーフ57は、複数のパイプ57a(推進管)からなる。
【0059】
地下構造物Fを構築するには、まず、図10の(a)に示すように、地盤1内に2本のトンネル3a、トンネル3bを併設する。トンネル3a、トンネル3bは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル3a、トンネル3bを貫通する、複数のほぼ環状のパイプ57aを設置し、パイプルーフ57を形成する。
【0060】
次に、図10の(b)に示すように、パイプルーフ57の周囲に止水材59を設置する。止水材59は、凍結工法や薬液注入によって形成される。そして、トンネル3a、トンネル3bの間の地盤1を掘削する。掘削と前後して、トンネル3a、トンネル3bの対向する部分は撤去される。
【0061】
図10の(b)に示すように、パイプルーフ57の内部に空間を形成した後、図10の(c)に示すように、トンネル3aの頂部付近とトンネル3bの頂部付近を連結する頂版17、トンネル3aの底部付近とトンネル3bの底部付近を連結する底版19を設置して、扁平トンネル21を構築する。
【0062】
そして、頂版17および底版19とパイプルーフ57との間に充填材61を設置する。また、パイプルーフ57とトンネル3a、トンネル3bとの間に充填材63を設置する。充填材61、充填材63は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤1より剛性の高い材料とする。なお、止水材9、止水材11が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【0063】
第6の実施の形態では、扁平トンネル21の頂版17および底版19とパイプルーフ57との間に充填材61を、パイプルーフ57とトンネル3a、トンネル3bとの間に充填材63を設置する。これにより、地震時に、パイプルーフ57、充填材61、充填材63のような高剛性の部材が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなる。
【0064】
なお、第6の実施の形態では、充填材61、充填材63に高剛性の材料を用いたが、頂版17および底版19とパイプルーフ57との間、パイプルーフ57とトンネル3a、トンネル3bとの間に設置する充填材は、これに限らない。
【0065】
図11は、地下構造物Gの断面図である。図11に示す地下構造物Gでは、頂版17および底版19とパイプルーフ57との間に免震材である充填材65を設置し、パイプルーフ57とトンネル3a、トンネル3bとの間に高剛性の充填材63を設置する。
【0066】
図12は、地下構造物Hの断面図である。図12に示す地下構造物Hでは、頂版17および底版19とパイプルーフ57との間、パイプルーフ57とトンネル3a、トンネル3bとの間に、免震材である充填材65、充填材67をそれぞれ設置する。地下構造物G、地下構造物Hの充填材65、充填材67には、PVAポリマー固化体、混合土、シリコン等が用いられる。
【0067】
図13は、地下構造物Iの断面図である。図13に示す地下構造物Iでは、図10の(c)に示す地下構造物Fの頂版17と充填材61との間、底版19と充填材61との間に免震層69を設ける。免震層69は、例えば、滑動シート、滑動塗料、シリコン等の免震材を用いて形成する。
【0068】
次に、第7の実施の形態について説明する。図14は、地下構造物Jの断面図を示す。図14に示すように、地下構造物Fは、扁平トンネル21、その両外側に配置された地中壁71等で構成される。このうち、扁平トンネル21は、第1の実施の形態と同様の構成である。地中壁71は、地盤固化壁、RC連壁等であり、地上から深層混合処理工法や地中連続壁工法などにより施工される。
【0069】
第7の実施の形態では、扁平トンネル21の両外側に設置された地中壁71が地震作用力に抵抗するので、扁平トンネル21の上下間水平相対変位が小さくなり、安定性が向上する。
【0070】
なお、第1から第6の実施の形態では、図1の(b)等に示すようにトンネル3a、トンネル3bの一部と、構造体(パイプルーフ5、パイプルーフ7、改良地盤35、パイプルーフ57)とで囲まれた空間を掘削した後、頂版17と底版19を設置したが、施工順序はこれに限らない。例えば、トンネル3a、トンネル3bの上半部の間を掘削して頂版17を設置した後、トンネル3a、トンネル3bの下半部の間を掘削して底版19を設置してもよい。
【0071】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】地下構造物Aを構築する各工程を示す図
【図2】地下構造物Aの断面図
【図3】第2の実施の形態の地下構造物Bの断面図
【図4】第3の実施の形態の地下構造物Cの断面図
【図5】地下構造物Dを構築する各工程を示す図
【図6】扁平トンネルに生じる曲げモーメントを示す図
【図7】試験体の概要図
【図8】計測された変位と加速度を示す図
【図9】地下構造物Eを構築する各工程
【図10】地下構造物Fを構築する各工程を示す図
【図11】地下構造物Gの断面図
【図12】地下構造物Hの断面図
【図13】地下構造物Iの断面図
【図14】地下構造物Jの断面図
【符号の説明】
A、B、C、D、E、F、G,H、I、J………地下構造物
1………地盤
3、3a、3b………トンネル
5、7、57………パイプルーフ
17………頂版
19………底版
21、21a………扁平トンネル
23、25、27、29、61、63、65、67………充填材
31、33、37、43、45、45a、69………免震層
35、35a………改良地盤
53………免震部材
71………地中壁
Claims (17)
- 地盤内に設置された扁平トンネルと、
前記扁平トンネルの周囲に形成された、前記地盤より剛性の高い構造体と、
を具備することを特徴とする地下構造物。 - 前記構造体は、パイプルーフ、推進管、改良地盤等であることを特徴とする請求項1記載の地下構造物。
- 前記扁平トンネルの外周面に第1の免震材が設けられることを特徴とする請求項1記載の地下構造物。
- 前記構造体の周面に第2の免震材が設けられることを特徴とする請求項1記載の地下構造物。
- 地盤内に複数のトンネルを設置する工程(a)と、
扁平トンネル計画位置の周囲または上下に、前記地盤より剛性の高い構造体を設置する工程(b)と、
前記複数のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記複数のトンネルの間の地盤を掘削し、前記2本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程(c)と、
前記頂版と前記構造体の間および前記底版と前記構造体の間に充填材を設置する工程(d)と、
を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法。 - 前記構造体は、パイプルーフ、弧状推進管、改良地盤等であることを特徴とする請求項5記載の地下構造物の構築方法。
- 前記充填材は、前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項5記載の地下構造物の構築方法。
- 前記工程(a)で、複数のトンネルの外周面に第1の免震材を設け、前記工程(c)または前記工程(d)で、前記頂版および前記底版の外側面に、前記第1の免震材に連続する第2の免震材を設けることを特徴とする請求項7記載の地下構造物の構築方法。
- 前記工程(c)または前記工程(d)で、前記頂版および前記底版の外側面に、免震材を設置することを特徴とする請求項7記載の地下構造物の構築方法。
- 前記充填材が免震材であることを特徴とする請求項5記載の地下構造物の構築方法。
- 前記構造体の周面に免震材を設置することを特徴とする請求項5記載の地下構造物の構築方法。
- 地盤内に複数のトンネルを設置する工程(a)と、
前記2本のトンネルを貫通する環状の推進管を設置する工程(b)と、
前記2本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記2本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記2本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程(c)と、
前記頂版および前記底版と前記推進管の間に第1の充填材を、前記扁平トンネルと前記推進管の間に第2の充填材を設置する工程(d)と、
を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法。 - 前記第1の充填材および前記第2の充填材が前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項12記載の地下構造物の構築方法。
- 前記工程(c)または前記工程(d)で、前記頂版および前記底版の外側面に免震材を設置することを特徴とする請求項13記載の地下構造物の構築方法。
- 前記第1の充填材が免震材であり、前記第2の充填材が前記地盤より剛性の高い材料であることを特徴とする請求項12記載の地下構造物の構築方法。
- 前記第1の充填材および前記第2の充填材が免震材であることを特徴とする請求項12記載の地下構造物の構築方法。
- 請求項5から請求項16のいずれかに記載された地下構造物の構築方法により構築されたことを特徴とする地下構造物。
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