JP2007023579A - 地下構造躯体の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アーチ状上床版を備える地下構造躯体を、施工性良好にかつ高所作業を廃止して、短工期で構築することが可能な地下構造躯体の構築方法を提供する。
【解決手段】構築した土留め壁５で画定された内方を掘削して土留め壁間に切梁６を架設する作業を繰り返して、土留め壁に側方荷重Ｆｔを支持させつつアーチ状上床版３の設置予定箇所以深まで開削して開削空間Ｓを形成する開削工程と、開削空間の底部に下床版７を構築する底部形成工程と、直上に位置する切梁下まで壁体４を土留め壁に沿って形成し当該壁体と土留め壁との間を埋め戻し９して当該切梁を撤去することで側方荷重を土留め壁から壁体に移し替える作業を繰り返して、下床版に連設して壁体を構築しかつ切梁をすべて撤去する開削空間開放工程と、壁体上にアーチ状上床版を構築するアーチ状床版形成工程と、土留め壁内方に覆土２を埋め戻しする開削空間埋め戻し工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的地中深度の浅い位置に、アーチ状上床版を備える地下構造躯体を、施工性良好にかつ高所作業を廃止して、短工期で構築することが可能な地下構造躯体の構築方法に関する。

地中深度の浅い位置に、アーチ状の上床版を備える地下構造躯体を構築する方法として、例えば特許文献１〜３が知られている。特許文献１の「地下構造物構築方法」では、トンネルとなるべき部分の中央に位置する支持杭と、左右端に位置する連壁を予め打設しておきこれを基準として施工するもので、地上から掘り進み、地中の空間にアーチ型鋼材を設置する。このアーチ型鋼材は施工予定部分の中心に位置する支持杭と、一方の連壁とを橋絡するよう設けられる。アーチ型鋼材の上部には一次梁が設けられており、アーチ型鋼材を設置する際の山留をするようになっていた。

特許文献２の「地下構造物およびその構築工法」では、覆工材の下側の地盤を徐々に掘り下げる。その際、左右地下連続壁と中間受け杭間に切り梁を架け渡して左右地下連続壁を支持しながらブラケットの突設位置まで地盤全体を掘り下げる。アーチ頂版の両側を埋め戻し土またはこれに準ずる材料で埋め戻し、さらに中間受け杭を受け変えた後、切り梁を撤去するようにしていた。

特許文献３の「アーチ屋根を有する地下構造物およびその構築方法」では、掘削孔は、切梁の下方においてアーチ屋根と水平構造部材とを施工し得る深さまで掘削され、この掘削孔内でアーチ屋根と水平構造部材との築造作業を行う。これらアーチ屋根と水平構造部材とにより連続地中壁に作用する土圧を受止して連続地中壁が内側方に変形するのを阻止した構造となり、これらアーチ屋根と水平構造部材とを築造したのち、切梁を撤去するようにしていた。
特許第３０３１５０５号公報 特許第３３２７１９１号公報 特開２０００−２１２９７９号公報

いずれの特許文献にあっても、土留め壁間に架け渡した切梁を利用して土水圧などの側方荷重を支持するようにし、切梁の架設状態でアーチ状の上床版を構築するようにしていた。このため、切梁間を通して建築資材を搬入し、切梁を避けつつ上床版全体を現場施工で構築する必要があって、施工が煩雑であるとともに、上床版の構築作業が地盤面もしくは切梁設置位置からの高所作業となっており、そしてこれら施工の煩雑さや高所作業なども相俟って、工期が長期化してしまうという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、比較的地中深度の浅い位置に、アーチ状上床版を備える地下構造躯体を、施工性良好にかつ高所作業を廃止して、短工期で構築することが可能な地下構造躯体の構築方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる地下構造躯体の構築方法は、覆土などの上方荷重を支持するアーチ状上床版と、土水圧などの側方荷重を支持する壁体とを含む地下構造躯体の構築方法であって、構築した土留め壁で画定された内方を掘削して該土留め壁間に切梁を架設する作業を繰り返して、該土留め壁に側方荷重を支持させつつ上記アーチ状上床版の設置予定箇所以深まで開削して開削空間を形成する開削工程と、上記開削空間の底部に下床版を構築する底部形成工程と、直上に位置する上記切梁下まで上記壁体を上記土留め壁に沿って形成し当該壁体と該土留め壁との間を埋め戻しして当該切梁を撤去することで側方荷重を該土留め壁から該壁体に移し替える作業を繰り返して、上記下床版に連設して該壁体を構築しかつ該切梁をすべて撤去する開削空間開放工程と、上記壁体上に上記アーチ状上床版を構築するアーチ状床版形成工程と、上記土留め壁内方に覆土を埋め戻しする開削空間埋め戻し工程とを含むことを特徴とする。

前記アーチ状上床版がプレキャスト部材であることを特徴とする。

本発明にかかる地下構造躯体の構築方法にあっては、アーチ状上床版を備える地下構造躯体を、施工性良好にかつ高所作業を廃止して、短工期で構築することができる。

以下に、本発明にかかる地下構造躯体の構築方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる地下構造躯体の構築方法は、地下構造躯体として地中深度の浅い箇所で採用されるコンクリート造開削トンネル１を構築する場合を例示して説明する。図１に示すように、本実施形態にかかる地下構造躯体の構築方法は基本的には、覆土２などの上方荷重Ｆｕを支持するアーチ状上床版３と、土水圧などの側方荷重Ｆｔを支持する壁体４とを含む地下構造躯体の構築方法であって、開削工程（ａ）と、底部形成工程（ｂ）と、開削空間開放工程（（ｂ）および（ｃ））と、アーチ状床版形成工程（ｄ）と、開削空間埋め戻し工程（ｅ）とを含み、これらを順次施工することによって地下構造躯体の構築を完了するようになっている。

まず、開削工程（ａ）では、地下構造躯体を構築する区域を取り囲んで土留め壁５を構築する。土留め壁の構築は、親杭横矢板工法、鋼矢板や鋼管矢板工法、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法などの従来周知の各種工法に従って行う。土留め壁５の構築が完了したら、当該土留め壁５で画定された内方を適宜深さまで掘削し、掘削により露出した土留め壁５間に切梁６を架設し、さらに適宜深さまで掘削を進め、既に設置した切梁６下に新たに切梁６を架設するという作業を繰り返す。これにより、地下構造躯体の底部位置まで一挙に開削空間Ｓを形成する。この開削空間Ｓの形成作業も、従来周知の手順に従って行う。そして、これら土留め壁５と土留め壁５間に架設した切梁６とによって、形成した開削空間Ｓに向かって作用する土水圧などの側方荷重Ｆｔを一旦支持させる。

特に本実施形態にあっては、開削空間Ｓを、アーチ状上床版３の設置予定箇所の深度よりも深い深度まで一挙に形成するようにしている。従って、開削工程では、アーチ状上床版３の設置予定箇所の上方に切梁６が架設されている（図１（ａ）および（ｃ）参照）。図示例にあっては、３段目切梁６まで架設されている。

底部形成工程（ｂ）では、開削空間Ｓの底部に下床版７を構築する作業を行う。下床版７は、掘り割り形状（Ｕ型擁壁タイプ）の場所打ちＲＣ造で構築する。下床版７の構築作業は、切梁６間を通して開削空間Ｓの底部に建築資材を搬入することで行う。本実施形態にあっては、下床版７の左右両端および中央に壁下ハンチコンクリート７ａを一体的に打設するようにしている。これにより、左右一対の壁体４の下部および中央の壁体８の下部が下床版７に一体的に連設される。このようにして下床版７を構築したら、下床版７の左右両端、さらには左右一対の壁体４の下部と、土留め壁５との間に対して埋め戻し９を行う。埋め戻し９は、開削空間Ｓを形成することで排土された原位置の土をそのまま利用しても、あるいはこの原位置の土に固化材などを混合して作成した改良土を用いても、さらには、別途準備した埋め戻し用の材料を適用してもよい。

開削空間開放工程（（ｂ）および（ｃ））では、直上に位置する切梁６下まで左右一対の壁体４を土留め壁５に沿って形成し、壁体４と土留め壁５との間を埋め戻し９して当該切梁６を撤去して側方荷重Ｆｔを土留め壁５から壁体４に移し替え、さらに撤去した切梁６の上に現れる直上の切梁６下まで壁体４の構築を進め、構築された壁体４と土留め壁５との間を埋め戻し９して切梁６を撤去して側方荷重Ｆｔを壁体４に移し替えるという具合に、壁体４の形成と埋め戻し９、切梁６の撤去と側方荷重Ｆｔの移し替えを一組の一連の作業として、これを順次地盤面Ｇに向かって繰り返す。これにより、土留め壁５に作用する側方荷重Ｆｔを壁体４に移し替えて、一挙にすべての切梁６を開削空間Ｓから撤去する。図１（ｂ）では、３段目切梁６を撤去した状態が、図１（ｃ）では、すべての切梁６を撤去した状態が示されている。これにより、すべて切梁６の撤去に合わせて、開削空間Ｓ内では、下床版７に連設するＲＣ造の壁体４，８の構築が完了する。

壁体４は、土留め壁５や下床版７と連係しつつ、側方荷重Ｆｔを支持できる強度で形成される。埋め戻し９は、開削空間Ｓを形成することで排土された原位置の土をそのまま利用しても、あるいはこの原位置の土に固化材などを混合して作成した改良土を用いても、さらには、別途準備した埋め戻し用の材料を適用してもよい。図示例にあっては、２つのトンネル空間を形成する場合が示されていて、左右一対の壁体４の構築とともに、中央の壁体８も構築される。

アーチ状床版形成工程（ｄ）では、開削空間Ｓ内で壁体４，８上にアーチ状上床版３を構築する。開削空間Ｓはすべての切梁６が撤去されて地盤面Ｇから自由に建築資材を搬入することが可能である。作業足場としても、アーチ状上床版３が設置される壁体４，８上面に設定することができる。アーチ状上床版３の構築作業は、全体を現場施工してもよいが、アーチ状上床版３をプレキャスト製コンクリート部材として準備し、これらプレキャスト部材を揚重機などで開削空間Ｓ内に吊り下ろして壁体４，８上に接合して構築することが望ましい。プレキャスト部材としてのアーチ状上床版３は、全体を一体にプレキャスト化したものであっても、いくつかに分割したブロックとしてこれらを互いに接合して構成するものであってもよい。本実施形態にあっては、アーチ状上床版３は、左側の壁体４と中央の壁体８との間、並びに中央の壁体８と右側の壁体４との間にそれぞれ構築される。

最後に、開削空間埋め戻し工程では、土留め壁５で画定された内方であって、かつ下床版７や壁体４，８、アーチ状上床版３で構成された地下構造躯体上方に、覆土２が埋め戻しされ、これによりアーチ状上床版３を備えた地下構造躯体の構築が完了する。当該工程の埋め戻しにあっても、上記底部形成工程等で述べたものと同様に、原位置の土などを利用することができる。

以上説明した本実施形態にかかる地下構造躯体の構築方法にあっては、構築した土留め壁５で画定された内方を掘削して土留め壁５間に切梁６を架設する作業を繰り返して、土留め壁５に側方荷重Ｆｔを支持させつつアーチ状上床版３の設置予定箇所以深まで開削して開削空間Ｓを形成する開削工程と、開削空間Ｓの底部に下床版７を構築する底部形成工程と、直上に位置する切梁６下まで壁体４を土留め壁５に沿って形成し壁体４と土留め壁５との間を埋め戻し９して当該切梁６を撤去することで側方荷重Ｆｔを土留め壁５から壁体４に移し替える作業を繰り返して、下床版７に連設して壁体４を構築しかつ切梁６をすべて撤去する開削空間開放工程と、壁体４，８上にアーチ状上床版３を構築するアーチ状床版形成工程と、土留め壁５内方に覆土２を埋め戻しする開削空間埋め戻し工程とを含むようにしたので、アーチ状上床版３を構築する前に、仮設の土留め壁５間に架設した切梁６による側方荷重Ｆｔの支持を本設の壁体４に移し替えて、つまり、仮設の土留め壁５と切梁６とが負担する側方荷重Ｆｔの一部を本設の壁体４に負担させて、本設の壁体４を土留め壁として兼用させながら、すべての切梁６の撤去を完了することにより、開削空間Ｓを全面開放することができ、アーチ状上床版３を切梁６がない状態で施工することができる。

従って、従来のように切梁間を通して建築資材を搬入しかつ切梁を避けつつ施工するのに比べて、アーチ状上床版３の構築作業の施工性を向上でき、格段に工期を短縮することができる。また、作業用足場を、アーチ状上床版３を設置する壁体４上など、所望の高さ位置に確保して作業を行うことができて、地盤面Ｇや切梁６の設置位置からの高所作業を廃止することができ、作業の安全性を向上できるとともに、施工の効率化を図ることができる。

さらに、上床版を平板ではなく、アーチ状上床版３として、側方荷重Ｆｔを壁体４に負担させ、アーチ状上床版３には、覆土による上方荷重Ｆｕのみを負担させる構造にすることによって、上床版を平板として当該上床版に側方荷重Ｆｔの支持力も負担させるようにする構造と比べると、上床版の厚みを薄くすることができて小型軽量化できるとともに、下床版７と壁体４とアーチ状上床版３で囲まれる空間の断面積をより広く確保することができる。

そしてこのように全面開放した開削空間Ｓを利用したアーチ状上床版３の構築が可能であることから、アーチ状上床版３としてプレキャスト部材を適用することが可能となり、このようにアーチ状上床版３をプレキャスト化することにより、上床版部分の構築作業を簡素化できて、大幅な工期短縮を達成することができる。そしてこのようなプレキャスト化したアーチ状上床版３による構築が可能となることにより、上述した高所作業の問題が解消されるだけでなく、アーチ状上床版３の構築に際して通常必要な支保工の設置作業や撤去作業（機材を上床版下から抜き出すように横方向に移動して行われる）が不要となって、アーチ状上床版３周りの狭隘な空間での作業もなくすことができることも含めて、従来のように狭隘な空間で行う型枠支保工や鉄筋工事などの煩雑な作業をほとんど無くすことができ、地下構造躯体工事の労働環境を大きく改善することができる。

本来、アーチ状上床版３は、薄肉軽量であっても、上方荷重Ｆｕを合理的に適切に支持できる構造体であって、軽量であることから、プレキャスト部材として施工するのに好適であるとともに、薄肉であることから、トンネルなどで必要とされる地下空間を、矩形断面の地下構造躯体の場合よりも、小さな躯体断面積で確保でき、従ってまた必要最小土被り厚さで決まる地下構造躯体の掘削深度も浅くすることができて、開削空間Ｓを形成する際の土工事量を減少でき、従って排土量も削減できて、工期短縮や工費の削減、さらには環境に適合した施工を達成することができる。そして本実施形態にかかる地下構造躯体の構築方法によれば、以上のような各種の利点を有するアーチ状上床版３を備えた地下構造躯体を、良好な施工性でかつ高所作業を廃止して、短工期で施工することができる。

上記実施形態にあっては、左側の壁体４と中央の壁体８との間、並びに中央の壁体８と右側の壁体４との間に２つのアーチ状上床版３を構築して、アーチ部分を２連とする場合を例示して説明したが、単連であっても、３連以上であってもよいことはもちろんである。

本発明にかかる地下構造躯体の構築方法の好適な一実施形態を説明する工程図である。

符号の説明

２ 覆土
３ アーチ状上床版
４ 壁体
５ 土留め壁
６ 切梁
７ 下床版
Ｆｔ 側方荷重
Ｆｕ 上方荷重
Ｓ 開削空間

Claims (2)

1. 覆土などの上方荷重を支持するアーチ状上床版と、土水圧などの側方荷重を支持する壁体とを含む地下構造躯体の構築方法であって、
   構築した土留め壁で画定された内方を掘削して該土留め壁間に切梁を架設する作業を繰り返して、該土留め壁に側方荷重を支持させつつ上記アーチ状上床版の設置予定箇所以深まで開削して開削空間を形成する開削工程と、
   上記開削空間の底部に下床版を構築する底部形成工程と、
   直上に位置する上記切梁下まで上記壁体を上記土留め壁に沿って形成し当該壁体と該土留め壁との間を埋め戻しして当該切梁を撤去することで側方荷重を該土留め壁から該壁体に移し替える作業を繰り返して、上記下床版に連設して該壁体を構築しかつ該切梁をすべて撤去する開削空間開放工程と、
   上記壁体上に上記アーチ状上床版を構築するアーチ状床版形成工程と、
   上記土留め壁内方に覆土を埋め戻しする開削空間埋め戻し工程とを含むことを特徴とする地下構造躯体の構築方法。
2. 前記アーチ状上床版がプレキャスト部材であることを特徴とする請求項１に記載の地下構造躯体の構築方法。

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