JP2010090608A - 地下空間の構築方法及び地下空間の構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】アーチ効果を発揮させることで極力、地盤の変形を抑えることが可能なうえに、線形に曲線部を含むトンネルであっても容易に構築することが可能な地下空間の構築方法を提供する。
【解決手段】大地下空間1の上方アーチ部11の外周の地盤20に、大地下空間の延伸方向に向けた鋼管3,・・・を周方向に間隔を置いて複数本、押し込む工程と、上方アーチ部の下端付近に先行トンネル5,5をそれぞれ掘削する工程と、鋼管の内周面に沿ってアーチ形状のアーチ支保材4を設置する工程と、アーチ支保材の内周側をアーチ状に掘削して鋼管とアーチ支保材とをそれぞれ接合するとともに、アーチ支保材の端部41,41を埋設させる反力体51,51を構築する工程と、アーチ支保材の内周側及び先行トンネル間を掘削して大地下空間を構築する工程とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、都市部や地盤の弱い場所に、地下鉄の駅舎などに使用する地下空間を構築する地下空間の構築方法、及び地下空間の構造に関するものである。
従来、地下鉄の駅舎などに使用するために大地下空間を構築する方法が知られている(特許文献1など参照)。
この特許文献1には、間隔を開けて並行に掘削された2本のトンネル間に、アーチ状のパイプルーフを架け渡し、その下方をトラス架構体で支持させた後に、トンネル間を繋ぐ掘削をおこなって大地下空間を構築する方法が開示されている。
特開2006−322222号公報
しかしながら、従来の方法では、パイプルーフの下方に鋼製のトラス架構体を構築するため、鋼材の使用量が多くコストが高くなる傾向にある。
また、パイプルーフは、隣接するパイプ同士を継手などで連結させるため、連結部の拘束力が強く、曲線部を設けることが難しい。さらに、パイプルーフの継手では、周方向の軸力が伝達され難いのでアーチ効果による変形抑止が期待できず、トラス架構体のような大掛りな支保材を必要としていた。
そこで、本発明は、アーチ効果を発揮させることで極力、地盤の変形を抑えることが可能なうえに、線形に曲線部を含む地下空間であっても容易に構築することが可能な地下空間の構築方法、及び地下空間の構造を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明の地下空間の構築方法は、少なくとも上方が断面視アーチ状に形成される地下空間を構築する方法であって、前記地下空間の上方アーチ部の外周の地盤に、前記地下空間の延伸方向に向けた長尺材を周方向に間隔を置いて複数本、押し込む工程と、前記工程と前後又は並行して前記上方アーチ部の下端付近に先行トンネルをそれぞれ掘削する工程と、前記一方の先行トンネルから前記他方の先行トンネルに向けて、前記長尺材の内周面に沿ってアーチ形状のアーチ支保材を設置する工程と、前記アーチ支保材の内周側をアーチ状に掘削して前記長尺材と前記アーチ支保材とをそれぞれ接合するとともに、前記アーチ支保材の端部を埋設させる反力体を前記先行トンネルの内部にそれぞれ構築する工程と、前記アーチ支保材の内周側及び前記先行トンネル間を掘削して地下空間を構築する工程とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記アーチ支保材の内周側をアーチ状に掘削する工程より前に、前記長尺材間を含む前記上方アーチ部の外周を地盤改良する工程を備えた構成とすることが好ましい。
また、前記アーチ支保材と前記長尺材との接合は、双方の間にスペーサ部を介在させ、これらをボルト部で締結することによっておこなう方法であってもよい。
さらに、前記反力体を構築する工程より前に、前記先行トンネルの内部から下方に向けて基礎部を構築する工程を備えた構成とすることができる。
また、本発明の地下空間の構造は、少なくとも上方が断面視アーチ状に形成される地下空間の構造であって、前記地下空間の上方アーチ部の外周の地盤に、前記地下空間の延伸方向に向けて周方向に間隔を置いて配置される複数本の長尺材と、前記上方アーチ部の下端付近にそれぞれ形成される先行トンネルと、前記一方の先行トンネルから前記他方の先行トンネルに向けて、前記長尺材の内周面に沿って配置されるとともに、これらの長尺材と接合されるアーチ形状のアーチ支保材と、前記先行トンネルの内部にそれぞれ形成されて前記アーチ支保材の端部を埋設させる反力体とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記長尺材間を含む前記上方アーチ部の外周に形成される地盤改良部を備えた構成とすることが好ましい。
また、前記アーチ支保材と前記長尺材との接合部は、双方の間に介在させるスペーサ部と、これらを締結させるボルト部とを備えた構造であってもよい。
さらに、前記先行トンネルの内部から下方に向けて延設される基礎部を備えた構造とすることができる。
このように構成された本発明の地下空間の構築方法では、地下空間の上方アーチ部の外周の地盤に、周方向に間隔を置いて複数本の長尺材を押し込むとともに、長尺材間をアーチ形状のアーチ支保材で連結する。そして、アーチ支保材の端部を反力体に埋設させた後に、アーチ支保材の内周側を掘削して地下空間を構築する。
このため、掘削前からアーチ形状が完成されており、掘削当初からアーチ効果を発揮させることができるので、掘削による地盤の緩みを最小限にして変形を極力、抑えることができる。
また、アーチ支保材の端部が先行トンネル内の反力体に埋設されており、アーチ支保材に載荷された荷重は、先行トンネルを押し付ける力として作用するので、掘削の応力開放に伴う先行トンネルの浮き上がりを抑えることができる。
さらに、これらの長尺材は、周方向に間隔を置いて押し込まれるので、長尺材間が拘束されず、線形に曲線部を含む地下空間であっても、容易に構築することができる。
また、上方アーチ部の外周を地盤改良することで、鋼管間が地盤改良部で連結されてアーチ効果が発生しやすくなるとともに、地盤の強度が増加して剥離落下などが起き難くなる。さらに、上方アーチ部の外周に長尺材を押し込んでおくことで、上方地盤を先受けさせて構造物で支えることができる。
また、ボルトによる接合であれば、溶接による場合と異なり長尺材の強度を低下させることなく迅速に接合作業をおこなうことができる。
さらに、先行トンネルの内部から下方に向けて基礎部を構築することで、反力体に作用する上からの力が大きくなっても、先行トンネルの沈下の発生を防ぐことができる。
また、本発明の地下空間の構造は、周方向に間隔を置いた複数本の長尺材と、長尺材間を連結させるアーチ支保材と、アーチ支保材の端部を埋設させる反力体とを備えている。
このため、地下空間の外周がアーチ効果によって保護され、地盤の変形を極力抑えることができる。また、長尺材は間隔を置いて配置されるので、地下空間の平面視の線形が曲線になる場合であっても、容易に対応させることができる。
また、上方アーチ部の外周を地盤改良することで、周方向の軸力の応力伝達性能が向上し、アーチ効果を充分に発揮させることができる。
さらに、アーチ支保材に長尺材がボルトによってピン接合されていれば、接合部に曲げ応力が発生しないので、長尺材及びアーチ支保材の断面を低減させて材料費を削減することができる。
また、先行トンネルの下方に基礎部を設けることで、先行トンネル及び地下空間の沈下を抑えることができる。
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態の地下空間としての大地下空間1の構造を示す断面図である。
この大地下空間1は、大地下空間1の上方アーチ部11の外周の地盤20に、周方向に間隔を置いて配置される複数本の長尺材としての鋼管3,・・・と、鋼管3,・・・間を含む上方アーチ部11の外周に形成される地盤改良部2と、上方アーチ部11の下端付近にそれぞれ形成される先行トンネル5,5と、一方の先行トンネル5から他方の先行トンネル5に向けて鋼管3,・・・の内周面に沿って配置されるアーチ形状のアーチ支保材4と、先行トンネル5,5の内部にそれぞれ形成されてアーチ支保材4の端部41,41を埋設させる反力体51,51とによって主に構成される。
また、大地下空間1の内空は、断面視略半円形となる上方アーチ部11と、その上方アーチ部11の端部に設けられる反力体51,51と、その反力体51,51間を水平に結ぶ下床部61とによって、断面視馬蹄形に形成される。
一方、鋼管3は、推進工法などによって地盤20に水平方向に向けて押し込まれる管材である。鋼管3の直径及び肉厚は、大地下空間1の大きさ、地盤20の強度、作用荷重の大きさなどに基づいて決定すればよい。
さらに、この鋼管3は、大地下空間1の上方アーチ部11に沿って、周方向に略等間隔に配置される。この実施の形態では、上方アーチ部11の頂部から先行トンネル5,5に至るまで鋼管3,・・・が配置されている。
また、地盤改良部2は、地盤20にセメント系固化材を充填し撹拌することによって形成することができる。さらに、地盤20に薬液などを注入することよって地盤改良部2を形成することもできる。
また、アーチ支保材4は、断面視H形のH形鋼材によって上方アーチ部11に沿った円弧形状に製作される。さらに、アーチ支保材4と、それに直交する向きで配置される鋼管3,・・・とは、後述する接合部としてのピン接合部7によってそれぞれ接合される。
また、上方アーチ部11の下端付近に形成される先行トンネル5,5は、大地下空間1の幅に合わせて並行に設けられる円筒形のトンネルである。この先行トンネル5は、円弧板状の鋼製覆工材などを組み付けて円筒形に形成される外殻部55によって中空に形成される。
さらに、この先行トンネル5の内部から下方に向けて、基礎部としての鋼管杭52が延設される。この鋼管杭52の長さ及びトンネル延伸方向の打設間隔は、必要とされる支持力に基づいて算定される。
そして、この鋼管杭52の先行トンネル5内部に突出する杭頭52aと、先行トンネル5の内部まで延設されるアーチ支保材4の端部41とは、反力体51として先行トンネル5の内空に充填されるコンクリートの内部に埋設される。また、反力体51,51間には、鉄筋コンクリートによって下床部61が構築される。
このように充分に反力が確保できる反力体51,51にアーチ支保材4の端部41,41が埋設されていれば、アーチ支保材4に上載荷重が作用しても脚部間が開くことなく荷重を支持することができる。また、下床部61によって反力体51,51間が連結され、大地下空間1の内空が閉成されれば、さらに周方向の軸力が伝達されやすくなってアーチ効果が発揮され、地盤20の変形を抑えることができる。
次に、本実施の形態の大地下空間1の構築方法について説明する。
まず、図2,3に示すように、地下鉄の駅舎となる大地下空間1を構築する地盤20に、平面視矩形の立坑12A,12Bを大地下空間1の長さに合わせた間隔で構築する。ここで、図2(a)は、大地下空間1の構築中の状態を示した平面図であり、図2(b)は、地下鉄の駅舎として構築された大地下空間1の平面図である。なお、大地下空間1の内部には、プラットホーム16が設けられ、軌条トンネル13及び大地下空間1の内部には、軌条17が敷設される。
さらに詳細に説明すると、この立坑12Aの一側面には、地下鉄の路線となる軌条トンネル13,13を接続させる。そして、立坑12Aの内部で軌条トンネル13,13を掘削させたシールド掘削機54,54を外側に向けて横移動させ、先行トンネル5,5を構築するために立坑12Bに向けて発進させる。
さらに、立坑12Bに到達したシールド掘削機54,54は、立坑12B内で内側に向けて横移動させ、立坑12Bに接続される軌条トンネル13,13の掘削に使用する。なお、立坑12A,12Bの大地下空間1及び軌条トンネル13を接続させる側の坑口付近の地盤20は、必要に応じて地盤改良しておく。
そして、一方の立坑12Aの内部から図3に示すように鋼管3を押し込む。この鋼管3の先端には掘進機32が配置されており、掘進機32によって地盤20を切削させるとともに、鋼管3の後端を推進ジャッキなどによって押すことで推力を与えて、鋼管3を順次、地盤20に押し込んでいく。
また、この鋼管3,・・・は、図4に示すように大地下空間1の上方アーチ部11の外周に沿って、周方向に間隔を置いて押し込まれる。
この鋼管3,・・・を押し込む工程は、先行トンネル5,5を構築する工程の前後又は並行して実施される。また、先行トンネル5の内部からは、鋼管杭52の打設をおこなう。この鋼管杭52は、先行トンネル5の直径以下の長さの鋼管の打設、継ぎ足しを繰り返すことによって所望する長さに形成される。
続いて、図5に示すように、断面がアーチ状になるように押し込まれた鋼管3,・・・の外周にアーチ状の地盤改良部2を設ける。
この地盤改良部2の構築は立坑12A,12Bの両方又は一方の内部からおこなわれる。図6は、立坑12Aの内部から地盤改良部2を構築する工程を説明する図である。
地盤改良部2を構築するには、まず、先端に拡幅改良装置22が接続された推進管21を、立坑12Aの内部に設置された推進ジャッキ23によって推力を与えることで地盤20に押し込む。
この押し込みは、拡幅改良装置22が所定の位置に到達するまで推進管21を継ぎ足しながらおこなわれる。そして、所定の位置に到達した拡幅改良装置22の先端から、セメント系固化材を吐出させ、掘削された土砂と一緒に撹拌させながら推進管21を徐々に引き抜いていく。
このように推進管21及び拡幅改良装置22を引き抜いた後には、円筒形の地盤改良部2が形成される。また、推進管21及び拡幅改良装置22は、立坑12Aの内部に回収されて、引き続き別の位置の地盤改良に使用される。このように円筒形の地盤改良部2を構築する作業を繰り返すことによって、図5に示すようなアーチ状に配置された鋼管3,・・・の外周側に地盤改良部2が形成される。
また、鋼管3,・・・の内周側には、アーチ支保材4を配置する。このアーチ支保材4は、図7に示すように、一方の先行トンネル5から発進させた掘進機42の後方に円弧状のH形鋼材を継ぎ足していくことで地盤20に埋設される。
そして、図8に示すように鋼管3,・・・の内周に沿ってアーチ支保材4が配置され、その両端部41,41が先行トンネル5,5の内部に突出された後に、アーチ支保材4の内周側を掘削してアーチ掘削部43を形成する。
このアーチ掘削部43は、一方の先行トンネル5内部からおこなうこともできるが、両方の先行トンネル5,5の内部からおこなうことで、短期間で構築することができる。また、アーチ状の地盤改良部2のアーチ効果でアーチ掘削部43は保護されることになる。
さらに、この掘削に際して、アーチ支保材4と鋼管3,・・・との接合をおこなう。すなわち、掘削によってアーチ掘削部43に露出されたアーチ支保材4と鋼管3とを、掘削の進行に併せて逐次、接合し、ピン接合部7を設けていく。
このピン接合部7は、図9(a),(b)に示すように、鋼管3とアーチ支保材4の間に介在させるスペーサ部72と、鋼管3とスペーサ部72とアーチ支保材4とを繋ぐボルト部71とを備えている。
すなわち、このアーチ支保材4は、上下に平行に配置されるフランジ4a,4aと、そのフランジ4a,4a間を繋ぐウェブ4bとによって構成されており、アーチ支保材4の外側のフランジ4aに鋼管3を接合することになる。
また、スペーサ部72は、図10に示すように、鋼管3の内周側に配置される内周スペーサ721と、鋼管3の外周側に配置される外周スペーサ722と、鋼管3とアーチ支保材4との離隔によって厚さが調整される間隔調整スペーサ723,723とによって構成される。この内周スペーサ721及び外周スペーサ722は、鋼管3の曲率に合わせて鋼管3と接する側が円弧状に成形される。
また、ボルト部71は、鋼管3、スペーサ部72及びフランジ4aを貫通して他方に突出する長さを備えたボルト711と、そのボルト711に装着されるナット712及び座金713とによって構成される。
そして、ピン接合部7を設ける箇所の鋼管3とフランジ4aには、ボルト孔31,4cがそれぞれ穿孔されている。また、スペーサ部72の対応する位置にもボルト孔が設けられている。
この図10では、鋼管3の内周面に当接させる内周スペーサ721側からボルト711を挿入し、鋼管3のボルト孔31並びに外周スペーサ722及び間隔調整スペーサ723,723のボルト孔を貫通させ、フランジ4aのボルト孔4cから下方に突出させたボルト711の先端に、座金713とナット712を装着する構成としている。なお、ボルト711を下から上に向けて挿入し、ナット712及び座金713を鋼管3の内部に配置する構成であってもよい。
図11は、アーチ支保材4とアーチ掘削部43を構築する工程を説明する平面図である。この図11に示すように、立坑12A,12B間に略等間隔で複数のアーチ支保材4,・・・が配置される。
また、アーチ支保材4を先行させて、その後からアーチ掘削部43を構築していくことになる。ここで、このアーチ掘削部43は、ピン接合部7を設けるのに必要な幅でアーチ支保材4の真下を局所的に掘削するだけなので、掘削によって開放される応力も小さく、地盤改良部2のアーチ効果で保護されている周辺地盤に変形を生じさせるものにはならない。
そして、このようにして鋼管3,・・・と接合されたアーチ支保材4の端部41,41には、図12に示すように反力体51,51を構築する。すなわち、アーチ支保材4の端部41,41は、先行トンネル5,5の天井から内部に向けて突き出しており、その端部41,41が埋設される範囲にコンクリートを充填して反力体51,51を構築する。
また、先行トンネル5の内部には、鋼管杭52の杭頭52aも突出しており、その杭頭52aの周囲にもコンクリートを打設することでアーチ支保材4と反力体51と鋼管杭52とを一体化させる。
続いて、図13,14に示すように立坑12A,12Bに搬入されたバックホウ14やパワーショベル15などの掘削機を使って、アーチ支保材4,・・・の内周側の掘削をおこなう。
この掘削は、地盤改良部2と鋼管3,・・・とアーチ支保材4とによって形成されたアーチの内周側の掘削となる。また、このアーチ支保材4の端部41,41は反力体51,51によって固定されている。このため、掘削は小断面に分割して段階的におこなう必要がなく、大地下空間1の全断面を一度に掘削することができるので掘削効率がよい。
そして、図15に示すように、大地下空間1の掘削底面に鉄筋コンクリート製の下床部61を構築する。また、大地下空間1内に張り出した先行トンネル5の外殻部55は、圧砕機53によって撤去する。
さらに、アーチ支保材4の内周側にも、図1に示すように鉄筋コンクリートなどで覆工部6を構築する。
例えば、大地下空間1の覆工部6の厚さをアーチ支保材4の高さと同程度にする場合は、アーチ支保材4の内周面側に、円弧板状のプレキャストパネルを取り付け、その外周側にコンクリートを充填することによって覆工部6を構築することができる。
次に、本実施の形態の大地下空間1の構築方法及び大地下空間1の構造の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の大地下空間1の構築方法では、大地下空間1の上方アーチ部11の外周の地盤20に、周方向に間隔を置いて複数本の鋼管3,・・・を押し込むとともに、鋼管3,・・・間をアーチ形状のアーチ支保材4で連結する。そして、アーチ支保材4の端部41,41を反力体51,51に埋設させた後に、アーチ支保材4の内周側を掘削して大地下空間1を構築する。
このため、掘削前からアーチ形状が完成されており、掘削当初からアーチ効果を発揮させることができるので、掘削による地盤20の緩みを最小限にして変形を極力、抑えることができる。
また、アーチ支保材4の端部41,41が先行トンネル5,5内の反力体51,51に埋設されており、アーチ支保材4に載荷された荷重は、先行トンネル5,5を押し付ける力として作用する。このような力が作用していない状態で先行トンネル5の周囲を掘削すると、掘削の応力開放に伴って先行トンネル5が浮き上がってしまうおそれがある。これに対して先行トンネル5の内部に反力体51を設け、その反力体51を押え付ける力としてアーチ効果によって発生した力を利用することで、別途、浮き上がり防止構造を設けなくても浮き上がりを抑えることができ、経済的である。
また、上方アーチ部11の外周を地盤改良することで、鋼管3,・・・間が地盤改良部2で連結されて周方向の軸力の応力伝達性能が向上し、アーチ効果が発生しやすくなるとともに、地盤の強度が増加して剥離落下などが起き難くなる。
さらに、上方アーチ部11の外周に鋼管3,・・・を押し込んでおくことで、上方地盤が先受けされるので、剥離落下を確実に抑えることができる。また、鋼管3,・・・を先に配置しておくことで、地盤改良の範囲を低減でき、工費の削減及び工期の短縮を実現することができる。
さらに、これらの鋼管3,・・・は、周方向に間隔を置いて押し込まれるので、鋼管3,3間が拘束されず、平面視の線形が曲線となる大地下空間1であっても、地表まで開削することなく容易に構築することができる。
また、大地下空間1の掘削前に鋼管3,・・・間をアーチ支保材4で連結することで、全断面掘削をおこなう前に確実な支保を設置することができる。すなわち、アーチ形状のアーチ支保材4で鋼管3,・・・間を連結することで、アーチ効果が確保された安定した掘削空間が形成される。さらに、アーチ支保材4と鋼管3との接合をボルト711の締結によっておこなうことで、溶接による場合と異なり鋼管3やアーチ支保材4の強度を低下させることなく迅速な接合作業とすることができる。
また、アーチ支保材4に鋼管3,・・・がピン接合されていれば、ピン接合部7,・・・に曲げ応力が発生しないので、鋼管3及びアーチ支保材4の断面を低減させて材料費を削減することができる。
さらに、先行トンネル5の内部から下方に向けた鋼管杭52を構築することで、反力体51に作用する上からの力が大きくなっても、鋼管杭52で支持させることができ、先行トンネル5や下床部61の沈下の発生を防ぐことができる。
また、コンクリートを充填することによって鋼管3,・・・及びアーチ支保材4を利用した鉄骨鉄筋コンクリート構造の覆工部6を構築することができ、支保材を仮設のみに使用する場合に比べて材料の有効活用が可能になり、コストを削減することができる。
さらに、アーチ支保材4の内周面側にプレキャストパネルを取り付け、それを型枠にしてコンクリートを充填する方法であれば、型枠を脱型する手間が不要となり、迅速かつ容易に大地下空間1の覆工部6を構築することができる。
また、工場などの品質管理されたところで製作されたプレキャストパネルを利用することで、品質の高い覆工部6を形成することができる。また、プレキャストパネルであれば、高強度にするなど材質の調整も容易におこなうことができる。
以下、この実施例1では、前記した実施の形態とは別の実施の形態について、図16を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
この実施例1では、オフィスビルなどの既設建物8の下方に大地下空間1Aを構築する場合について説明する。
この既設建物8は杭基礎81,・・・によって支持されているが、仮受け工を設置した後にその一部を撤去して接続立坑82を構築する。この接続立坑82は、大地下空間1Aの天井に接続されるもので、その内部に接続構造部83が構築される。
この接続構造部83は、既設建物8と大地下空間1Aとを連結するとともに、既設建物8の基礎となる構造体である。そして、この大地下空間1Aでは、この接続構造部83を一部に含んだ上方アーチ部11Aが形成される。すなわち、接続構造部83の下端部に滑らかに接続される厚さの覆工部6が鉄筋コンクリートによって構築され、反力体51,51と覆工部6と接続構造部83とによるアーチが形成される。
また、接続構造部83の荷重の一部は、プラットホーム16,16に設置された支保柱84,84によって支持される。
このように地盤20上方に既設建物8がある場合においても、大地下空間1Aを構築することができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
以下、この実施例2では、前記した実施の形態又は実施例1とは別の実施の形態について、図17を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
前記実施の形態では上方アーチ部11と平面状の下床部61とによって形成される断面視馬蹄形の大地下空間1を構築する場合について説明したが、この実施例2では、上方アーチ部11Bと線対称となる下方アーチ部11Cを備えた断面視卵型の大地下空間1Bの構造及び構築方法について説明する。
この大地下空間1Bは、前記実施の形態で説明した工程によって上方アーチ部11Bの外周に鋼管3,・・・と地盤改良部2とアーチ支保材4が配置される。一方、下方アーチ部11Cの外周にも、鋼管3,・・・と地盤改良部2とアーチ支保材44が配置される。
また、上方アーチ部11Bのアーチ支保材4の端部41,41と下方アーチ部11Cのアーチ支保材44の端部441,441は、いずれも反力体51,51の内部に埋設される。
そして、鋼管3,・・・とアーチ支保材4,44と先行トンネル5,5とに囲まれた内周側をバックホウ14及びパワーショベル15で掘削すると、応力が開放されて上方アーチ部11Bと下方アーチ部11Cの双方にアーチ効果が発生することになる(図17の矢印参照)。
また、アーチ効果によって発生した周方向の軸力は、反力体51,51の上下から作用し、反力体51,51をその位置に留まらせることができる。このため、先行トンネル5,5の下方に基礎部を設けなくても大地下空間1Bの沈下を抑えることができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は前記実施例1と略同様であるので説明を省略する。
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、前記実施の形態及び実施例では、長尺材として鋼管3を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼棒などの芯材、合成樹脂管などを長尺材として利用することもできる。さらに、前記実施の形態及び実施例では、断面が円形の鋼管3を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面が四角形や台形などの角型鋼管などであっても長尺材として使用できる。
また、前記実施の形態及び実施例では、鋼管3,・・・の外周側に地盤改良部2を設けたが、これに限定されるものではなく、地質によっては地盤改良部2を設けなくてもよい。
さらに、前記実施の形態及び実施例1では、先行トンネル5,5の下方に鋼管杭52,52を打設したが、これに限定されるものではなく、地耐力が充分確保できて沈下のおそれがない場合は、基礎部を設けなくてもよい。
また、前記実施の形態及び実施例1では、地下鉄の駅舎を大地下空間1,1Aとして構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、道路トンネルの合流部や地下駐車場など様々な用途の地下空間の構築に本発明を適用することができる。
本発明の最良の実施の形態の大地下空間の構造を説明する断面図である。 大地下空間を構築する工程を説明する平面図であって、(a)は先行トンネルの掘削工程を説明する図、(b)は地下鉄の駅舎として構築された大地下空間の構成を説明する図である。 先行トンネルの掘削工程を説明する縦断面図である。 鋼管を押し込む工程を説明する断面図である。 アーチ状の地盤改良部を形成する工程を説明する断面図である。 地盤改良をおこなう工程を説明する説明図である。 アーチ支保材を設置する工程を説明する断面図である。 アーチ支保材の下方を掘削する工程を説明する断面図である。 鋼管とアーチ支保材とのピン接合部の構成を説明する図であって、(a)は断面図、(b)は縦断面図である。 鋼管とアーチ支保材とのピン接合部の構成を説明する分解図である。 アーチ支保材を配置し、アーチ掘削部を形成する工程を説明する平面図である。 先行トンネルの内部に反力体を構築する工程を説明する断面図である。 アーチ支保材の内周側を掘削する工程とその際に発生する力の方向を説明する説明図である。 アーチ支保材の内周側を掘削する工程を説明する縦断面図である。 下床部を構築し、先行トンネルの外殻部を撤去する工程を説明する断面図である。 実施例1の大地下空間の構造を説明する断面図である。 実施例2の大地下空間の構造を説明する断面図である。
符号の説明
1 大地下空間(地下空間)
11 上方アーチ部
2 地盤改良部
20 地盤
3 鋼管(長尺材)
4 アーチ支保材(支保材)
41 端部
5 先行トンネル
51 反力体
52 鋼管杭(基礎部)
7 ピン接合部(接合部)
71 ボルト部
72 スペーサ部
1A 大地下空間
11A 上方アーチ部
1B 大地下空間
11B 上方アーチ部
11C 下方アーチ部
44 アーチ支保材
441 端部

Claims (8)

  1. 少なくとも上方が断面視アーチ状に形成される地下空間を構築する方法であって、
    前記地下空間の上方アーチ部の外周の地盤に、前記地下空間の延伸方向に向けた長尺材を周方向に間隔を置いて複数本、押し込む工程と、
    前記工程と前後又は並行して前記上方アーチ部の下端付近に先行トンネルをそれぞれ掘削する工程と、
    前記一方の先行トンネルから前記他方の先行トンネルに向けて、前記長尺材の内周面に沿ってアーチ形状のアーチ支保材を設置する工程と、
    前記アーチ支保材の内周側をアーチ状に掘削して前記長尺材と前記アーチ支保材とをそれぞれ接合するとともに、前記アーチ支保材の端部を埋設させる反力体を前記先行トンネルの内部にそれぞれ構築する工程と、
    前記アーチ支保材の内周側及び前記先行トンネル間を掘削して地下空間を構築する工程とを備えたことを特徴とする地下空間の構築方法。
  2. 前記アーチ支保材の内周側をアーチ状に掘削する工程より前に、前記長尺材間を含む前記上方アーチ部の外周を地盤改良する工程を備えたことを特徴とする請求項1に記載の地下空間の構築方法。
  3. 前記アーチ支保材と前記長尺材との接合は、双方の間にスペーサ部を介在させ、これらをボルト部で締結することによっておこなうことを特徴とする請求項1又は2に記載の地下空間の構築方法。
  4. 前記反力体を構築する工程より前に、前記先行トンネルの内部から下方に向けて基礎部を構築する工程を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の地下空間の構築方法。
  5. 少なくとも上方が断面視アーチ状に形成される地下空間の構造であって、
    前記地下空間の上方アーチ部の外周の地盤に、前記地下空間の延伸方向に向けて周方向に間隔を置いて配置される複数本の長尺材と、
    前記上方アーチ部の下端付近にそれぞれ形成される先行トンネルと、
    前記一方の先行トンネルから前記他方の先行トンネルに向けて、前記長尺材の内周面に沿って配置されるとともに、これらの長尺材と接合されるアーチ形状のアーチ支保材と、
    前記先行トンネルの内部にそれぞれ形成されて前記アーチ支保材の端部を埋設させる反力体とを備えたことを特徴とする地下空間の構造。
  6. 前記長尺材間を含む前記上方アーチ部の外周に形成される地盤改良部を備えたことを特徴とする請求項5に記載の地下空間の構造。
  7. 前記アーチ支保材と前記長尺材との接合部は、双方の間に介在させるスペーサ部と、これらを締結させるボルト部とを備えていることを特徴とする請求項5又は6に記載の地下空間の構造。
  8. 前記先行トンネルの内部から下方に向けて延設される基礎部を備えたことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の地下空間の構造。
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