JP3948655B2

JP3948655B2 - 山留め壁及び地下構造物の構築方法

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Publication number: JP3948655B2
Application number: JP2002108003A
Authority: JP
Inventors: 橋本功; 湯口正樹; 永井勉
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003301454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開削した地山を支持する山留め壁に関するものである。特に、既設構造物の直下に配置する山留め壁及び既設構造物の直下に新設地下構造物を構築するための地下構造物の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄等の地下構造物の直下に新規に地下構造物を構築する方法として、開削工法が知られている。
この方法によると、新設する地下構造物の構築位置の地上部、即ち地上に位置する既設構造物の周囲或いは地中に位置する既設構造物の地上部分に、少なくとも既設構造物を囲繞する作業範囲を専有確保し、この作業範囲の所定位置に山留め壁を打設し、山留め壁に囲まれた作業範囲を開削し、この開口部に路面を覆工した後、例えばアンダーピーニング等の公知の支持工法により既設構造物を支持した状態で、その下方を更に掘削して新設の地下構造物を構築する。
また、地上部分において作業範囲を専有確保するだけの空間が得られず、地上からの施工が不可能な場合、公知のトレンチ工法やメッセル工法により、既設構造物の底部に小さな導坑を掘削し、この導坑内から受け杭や新設地下構造物の構築を行なうことが知られている。
この他にも、シールド工法を採用するケースがあるが、既設構造物に近接したり、地中に障害物がある場合、又、例えば既設構造物と新設地下構造物とを接続する場合等には、前述した開削工法を採用する方が施工が容易である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の既設構造物の下方へ地下構造物を構築する方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞開削工法は、地上に広い作業空間を専有確保する必要があるが、特に都市部においては地上に既設構造物、幹線道路、交通機関等が密集して存在する場合が多く、開削に必要となる作業範囲を専有確保することが困難である。
＜ロ＞トレンチ工法やメッセル工法は、導坑掘削時や既設構造物の仮支持までの間に地盤が緩むことがあり、周囲地山に沈下や変形が生じる恐れがある。
このため、導坑の掘削に十分な支保工等の建て込みを必要とし、施工費用が高騰し、且つ施工期間も長くなる。
＜ハ＞更に、導坑は非常に狭隘であり、この中で受け杭や新設構造物の構築作業を行なうと、作業員による円滑な作業が困難となり、結果として事故発生頻度が高くなる傾向にある。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、構築に際して広大な地上空間を専有使用することのない山留め壁及び地下構造物の構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、有効に土圧に対抗できる構造とすることで支保工を低減できる山留め壁を提供することを目的とする。
また、本発明は、既設構造物を支持すると共に土圧に対抗する土留め壁及び地下構造物の構築方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、既設構造物内より構築できる山留め壁及び地下構造物の構築方法を提供することを目的とする。
その上、本発明は、地下構造物の構築作業に必要な作業空間を充分に確保できる山留め壁及び地下構造物の構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本願の第１発明の山留め壁は、既設構造物の下方に配置し、当該既設構造物を支持すると共に当該既設構造物の下方範囲を山留めする山留め壁であって、前記山留め壁は、当該山留め壁の投影断面が下方に拡幅する略台形状となるように、前記既設構造物の内隅部から、鉛直方向に形成した鉛直柱体及び斜め外方へ延設した傾斜柱体によって構築されることを特徴とするものである。ここで、「底部に向かって拡幅する形状」とは、山留め壁の上部より下方に向かって拡幅する、即ち、下方に向かって厚みが大きくなる略台形状のものを指す。この略台形状は、鉛直方向の山留め部と、傾め方向に延設する山留め部との組み合わせにより、組み合わせた投影断面が略台形状の形状を呈するものである。
また、本願の第２発明は、本願の第１発明に記載の山留め壁において、前記山留め壁は、前記鉛直柱体と前記傾斜柱体とを交互に配置して構築されることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の山留め壁は、前述した山留め壁が、開削した地山の掘削底より１．０ｍから（掘削高÷２^1/2）ｍ以内の範囲の深さを有する根入れ部を備えてもよい。ここで、「掘削高」とは、山留め壁により保護する空間の高さを指す。
【０００７】
また、本発明の山留め壁は、前述した山留め壁が、地山を改良した地盤改良部であってもよい。ここで、「地盤改良部」とは、例えばボーリング機械やオーガ攪拌機等を用い、現場土砂に薬液を混入・混練して固化したもの、或いはジェット攪拌置換工法等、この他公知の地盤改良工法によるものを指す。
【０００８】
また、「既設構造物」は、地上に構築した構造物でもよいし、地下に構築した構造物でもよい。
【０００９】
本願の第３発明である地下構造物の構築方法は、既設構造物の下方に新設地下構造物を構築する方法であって、前記既設構造物の直下であり、且つ新設地下構造物の構築予定範囲の側部外周部分に、該既設構造物を支持する前述した山留め壁を当該既設構造物の内隅部から構築し、前記山留め壁間に位置する新設地下構造物の構築予定範囲を掘削し、掘削した前記山留め壁間に新設地下構造物を構築することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜４を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本例は、例えば地下鉄駅舎のように地下に構築した既設構造物の直下に新設の地下構造物を構築する際に、既設構造物の下方へ構築する山留め壁の一例について説明する。
山留め壁１は、既設構造物２の底部２１より下方に位置し、図１においては、鉛直方向に形成した鉛直円柱１０と斜め外方へ延設した傾斜円柱１１とを交互に連続して配置し、これにより双方の円柱１０，１１を組み合わせた投影断面が略台形状となるように構成する一例について示している。
山留め壁１は、その上面を既設構造物２の底部２１に接面して支持し、既設構造物２の沈下を防止する機能を発揮する。
なお、既設構造物２の沈下を防止すると共に、既設構造物２の下方を山留めし、且つ止水できるのであれば、山留め壁１を構成する鉛直円柱１０及び傾斜円柱１１は、円柱に限らず断面が多角形状の柱体を採用してもよい。
【００１２】
本例の山留め壁１の構築は、既設構造物２の構内からの施工が可能である。
山留め壁１は、例えば既設構造物２の隅部より下方に導孔を開設し、ここからボーリング機械（図示せず）やオーガ攪拌機３等を用い、現場土砂にセメントやモルタル等の薬液を混入・混練して固化して地盤改良したもの、或いはジェット攪拌置換工法やこの他の公知の地盤改良工法により地盤改良したものを指す。また、地盤改良時に、薬液と共に例えば合成樹脂等からなる短繊維材等の補強材（図示せず）を混合して山留め壁の強度を補足してもよい。
また、山留め壁１は、鉛直円柱１０と傾斜円柱１１とを組み合わせて成る投影断面を下方に拡幅する略台形状としたことで擬似擁壁として機能し、且つ既設構造物２から荷重を受けて圧縮状態となることで、単体としての安定度が向上すると共に、山留め機能が向上する。これにより、本発明のように山留め壁１，１間に新設地下構造物４を構築する際に、従来必要としていた支保工と比較して、より簡略な支保工でも山留め壁１，１間を充分に支持することが可能となる。
【００１３】
山留め壁１は、止水性に考慮して、新設地下構造物４の底部位置よりも１．０ｍから（掘削高÷２¹ ^／２）ｍ以内の範囲の深さを有する根入れ部１２を有するだけの高さを必要とする。この際、「掘削高」とは既設構造物２の底部から新設地下構造物４の底部までの高さを指し、本例では、新設構造物４の高さとなっている。
【００１４】
なお、山留め壁１は、本例のように鉛直方向の鉛直円柱１０と斜め外方へ延設した傾斜円柱１１とを連続して組み合わせることにより略台形状の投影断面を得ているが、これに限らず、個々の円柱を断面略台形状とし、これらを一連に組み合わせた断面略台形状の山留め壁を構築してもよい。
また、山留め壁１の構築は、前述の通り既設構造物２の構内より行なうことが可能であるが、これに限らず地上からの構築も可能である。この場合には、前述した地盤改良手段であるボーリング作業等を行なうだけの小さな専有空間を地上に確保できればよく、従来の開削工法のような広い専有空間を地上に必要としない。さらに、本発明の山留め壁１は、既設構造物２が上方に位置しない場合でも、当然構築できる。
【００１５】
続いて、本実施の形態の山留め壁１を使用した地下構造物４の構築方法について説明する。
【００１６】
＜イ＞山留め壁の構築（図２（ａ），（ｂ）参照）
本例においては、地下鉄駅舎の直下に新設地下構造物４を構築する一例について説明する。
図２（ａ）に示すように、地下鉄駅舎である既設構造物２の直下に隣接するように仮想線で示す新設地下構造物４を最終的に構築する。
このため、先ず、図２（ｂ）に示すように、既設構造物２の両側部の下方に、既設構造物２の進行方向に追従する山留め壁１，１をそれぞれ構築する。
山留め壁１，１は、既設構造物２に開設した導孔から公知のボーリング機械やオーガ攪拌機３等により現場土砂に薬液を混合し、混練して固めることで、既設構造物２内から構築できる。本例の山留め壁１は、鉛直方向に構築する鉛直円柱１０と、既設構造物２より斜め外方へ延設する傾斜円柱１１とを交互に組み合わせて連続した壁体を構築して、図示したように組み合わせた外形が略台形状を得ている。
また、山留め壁１，１は、新設地下構造物４の底部４１位置よりも、１．０ｍから（掘削高÷２¹ ^／２）ｍ以内の範囲の深さを有する根入れ部１２，１２を設ける長さとする。この際、本例における「掘削高」とは、新設地下構造物４の構築に必要な掘削高さを指す。
山留め壁１，１の間には、新設地下構造物４の構築単位に合わせて、山留め壁１，１間を遮断する遮断壁１３を薬液注入する等して構築する（図１を参照）。遮断壁１３は、新設地下構造物４を延長して構築する場合に取り壊すことになるので、掘削し易い材料で構築するのが好ましい。
山留め壁１，１と山留め壁１，１間を遮断する遮断壁１３によって、作業空間を囲繞し、作業範囲を止水する。
【００１７】
＜ロ＞既設構造物の下方掘削（図３（ａ），（ｂ）、図４（ａ）参照）
前述したように既設構造物２の両側部の下方に山留め壁１，１を構築した後に、山留め壁１，１間の地山掘削を行なう。
図３（ａ）に示すように、山留め壁１，１間の地山掘削に先行して既設構造物２の下方に先行導坑５を所定数掘削する（本例では３条の先行導坑５を掘削）。先行導坑５は、例えば公知のトレンチ工法のように掘削範囲に複数のガイドポスト５１を配設し、このガイドポスト５１間に矢板（図示せず）を配置して周囲地山を土留めしながら掘り進んで行なう等の方法により掘削できる。
そして、各先行導坑５の内部からの施工により支持杭５２を打設する。
先行導坑５及び支持杭５２は、例えば以下の順番で構築する。
先ず、図３（ａ）に示す中央の先行導坑５ａを掘削し、掘削後の先行導坑５ａ内から支持杭５２ａを打設する。打設した支持杭５２ａの頭部は、例えば仮受溝型鋼（図示せず）を介して既設構造物２を仮受けする。
続いて、中央の先行導坑５ａの両側に位置する先行導坑５ｂ，５ｃを掘削し、掘削後の先行導坑５ｂ，５ｃ内から支持杭５２ｂ，５２ｃをそれぞれ打設する。打設した各支持杭５２ｂ，５２ｃの頭部は、中央部と同様に例えば仮受溝型鋼（図示せず）を介して既設構造物２を仮受けする。
なお、各支持杭５２は、山留め壁１の底部よりも根入れするように配設する。
【００１８】
先行導坑５の掘削及び支持杭５２の打設に続いて、各先行導坑５ａ，５ｂ，５ｃ間の掘削を行なう。
図３（ｂ）に示すように、各先行導坑５ａ，５ｂ，５ｃ間は、先ず支保工６を構成する第一切梁６０を配設できる程度まで掘削を行い、この第一切梁６０を山留め壁１，１間に架け渡して支持する。
そして、各支持杭５２の頭部に介していた仮受溝型鋼（図示せず）に代えて、それぞれ桁受用溝型鋼５３を連結する。
各支持杭５２の桁受用溝型鋼５３上に下受桁６１を載置し、この下受桁６１を山留め壁１，１間に架け渡す。
桁受用溝型鋼５３上に載置した下受桁６１と既設構造物２との間には、下受用ジャッキ６２をそれぞれ配設し、これら各下受用ジャッキ６２を伸長することで、下受桁６１を介して各支持杭５２が既設構造物２を支持する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、新設地下構造物４の底部４１位置まで地山掘削を進行する。この際、必要な位置に切梁を追加するが、本例では第二切梁６３を設けて山留め壁１，１間を支持している。
【００２０】
なお、地山を掘削する範囲には、山留め壁１，１及び遮断壁１３（図１を参照）を構築することにより止水を施してはいるが、現場の地下水位によっては、以下のような公知の止水作業を必要とする場合もある。
地盤の地下水位を、地下側からウェルや水平ボーリング、トンネル等で排水・低下し、掘削範囲をドライ状態とする。
また、既設構造物２で囲まれた内部に圧気をかけることで、周辺の地下水位を低下させ、掘削範囲の止水を図る。
【００２１】
＜ハ＞新設地下構造物の躯体構築（図４（ｂ）参照）
図４（ｂ）に示すように、山留め壁１，１と支持杭５２群で支持した既設構造物２の直下に新設地下構造物４の躯体を構築する。
新設地下構造物４の構築は、先ず掘削した地山面に基礎コンクリートを打設した後に、高流動化コンクリート等を流し込んで行なう公知の構造物構築工法を採用できる。
掘削した構内に配設した支保工６を構成する各部は、コンクリートの打設時或いは硬化したコンクリートに充分な強度が発生した時に撤去を行う。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の山留め壁及び地下構造物の構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞開削工法においては必須であった、地上に専有確保する広い作業空間（開削空間）を大幅に削減又は無くすことができる。従って、既設構造物や幹線道路等の多い都市部において、既設構造物に影響されず、且つ交通機関等の邪魔にもならない好適な地下構造物の構築方法が得られる。
＜ロ＞本発明の山留め壁は、下方に向かって拡幅する断面略台形状を呈し、且つ既設構造物を支持しながら山留め機能を発揮するから、高い土圧抵抗力を発揮できる。
これにより、新設地下構造物の構築範囲においてトレンチ或いはメッセル工法等のような掘削を行なっても、掘削した地山の仮支持までに地盤が緩み、周囲地盤に沈下や変形が生じることがない。
また、使用する支保工も従来の山留め壁を使用する場合と比較して、簡略した支保工にできる。
これにより、支保工の費用を削減できると共に、施工期間を短縮できる。
＜ハ＞断面略台形状の山留め壁を使用することにより、新設地下構造物の構築に際し、従来の導坑と比較して支持杭の打設等の作業を狭隘な空間で行なう必要がなく、充分な作業空間を確保して行なえるから、導坑内における事故発生頻度が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる山留め壁及び新設した地下構造物の説明図
【図２】（ａ）既設構造物の直下への新設地下構造物の構築位置関係の説明図，（ｂ）山留め壁の構築時の説明図
【図３】（ａ）先行導坑を掘削した後に支持杭を打設した状態の説明図，（ｂ）先行導坑間の掘削及び既設構造物の下方への掘削状態の説明図
【図４】（ａ）既設構造物の下方の掘削及び支保工を完了した状態の説明図，（ｂ）既設構造物の直下に構築する新設地下構造物の説明図
【符号の説明】
１・・・山留め壁
１０・・・鉛直円柱
１１・・・傾斜円柱
２・・・既設構造物

Claims

既設構造物の下方に配置し、当該既設構造物を支持すると共に当該既設構造物の下方範囲を山留めする山留め壁であって、
前記山留め壁は、当該山留め壁の投影断面が下方に拡幅する略台形状となるように、前記既設構造物の内隅部から、鉛直方向に形成した鉛直柱体及び斜め外方へ延設した傾斜柱体によって構築されることを特徴とする、
山留め壁。
請求項１に記載の山留め壁において、前記山留め壁は、前記鉛直柱体と前記傾斜柱体とを交互に配置して構築されることを特徴とする、山留め壁。
既設構造物の下方に新設地下構造物を構築する方法であって、
前記既設構造物の直下であり、且つ新設地下構造物の構築予定範囲の側部外周部分に、該既設構造物を支持する請求項１又は２に記載の山留め壁を当該既設構造物の内隅部から構築し、
前記山留め壁間に位置する新設地下構造物の構築予定範囲を掘削し、
掘削した前記山留め壁間に新設地下構造物を構築することを特徴とする、
地下構造物の構築方法。