JP4243989B2 - 地下構造物の外殻構造 - Google Patents

Description

本願発明は地下構造物の外殻構造に関し、特に推進工法によって地中に設置された推進管を土留め工などの仮設材として利用した後、そのまま地中に放置して本設構造物の構造体として利用できるようにしたものである。

既設の道路や鉄道の下に新たに地下構造物を構築する方法として、これらの既設構造物の下側に複数の推進管を並列に設置して既設構造物の仮受けとしたり、あるいはトンネルの坑口や並行に掘進されたトンネル間を切り拡げて拡巾する方法として、坑口の周囲、並行に掘進されたトンネル間にそれぞれ複数の推進管を並列に設置して山止め工とするパイプルーフ工法が知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。

この工法においては、推進管は専ら仮設材として設置され、その内側に本設の構造物が構築される。そして、推進管は本設構造物の構築後、下水道などの配管としたり、あるいは電気ケーブルや電話ケーブル等のケーブル類を通すバスダクト等として利用される程度で、本設としては殆ど利用されないものであった。
特公平０６−１０２９５５号公報 特公平０７−７６５０７号公報 特公平０７−８１４８６号公報

しかし、推進管を地中に仮設として設置する場合、後から構築される本設構造物の位置を見越して本設構造物の外側に推進管を設置する必要があり、例えば、既設の道路や鉄道の下側に推進管を仮受けとして設置する場合、これらの構造物に影響を及ぼさないような必要なクリアランスに加え、さらに推進管の直径あるいは高さ分を考慮すると、本設構造物はかなり深い位置に構築されることになり、このため、施工が困難になるだけでなく掘削土量が膨大になる等の問題があった。

また、地中の切拡げに際しては、既設の地下構造物あるいは基礎などから推進管の直径あるいは高さ分のスペースを考慮した位置に本設構造物を構築する必要があり、このため既設の地下構造物や基礎と本設構造物との間に充分なスペースを確保できない場合には、施工が困難な場合があった。

本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に推進工法によって地中に設置された推進管を山止め工などの仮設材として利用した後、そのまま地中に放置して本設構造物の構造体として利用した地下構造物を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の地下構造物の外殻構造は、複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側または推進管と推進管との間にＲＣ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に配置され、当該推進管に複数のシャコネクターを突設することにより前記一次構造体と二次構造体とが一体壁または重ね梁として作用するように一体化され、かつ前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成されてなることを特徴とするものである。

請求項２記載の地下構造物の外殻構造は、複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側にＳ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に設置され、前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成され、前記二次構造体は複数のＨ形鋼を複数列に配置することにより構築されてなることを特徴とするものである。

請求項３記載の地下構造物の外殻構造は、複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側にＳＲＣ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に設置され、前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成され、前記二次構造体は複数のＨ形鋼を複数列に配置すると共に、各Ｈ形鋼の周囲に主筋とスターラップ筋を配筋し、かつコンクリートを打設することにより構築されてなることを特徴とするものである。

請求項４記載の地下構造物の外殻構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の地下構造物の外殻構造において、推進管の中に移動用の突起が設けられていることを特徴とするものである。
請求項５記載の地下構造物の外殻構造は、請求項１〜４のいずれかに記載の地下構造物の外殻構造において、推進管内にコンクリートまたはモルタルが充填されてなることを特徴とするものである。

請求項６記載の地下構造物の外殻構造は、請求項５記載の地下構造物の外殻構造において、推進管内に鉄筋および／または鉄骨材が設置されてなることを特徴とするものである。

本発明は、地中に設置された推進管を施工中の仮設材として利用し、さらに後から構築する本設構造物の構造体として利用することで、掘削土量の低減、建設コストの大幅な削減等を可能にしたものである。
また、複数の推進管からなる一次構造体とこの一次構造体の内側にＳ構造、ＲＣ構造、ＳＣ構造またはＳＲＣ構造によって形成された二次構造体とからなる一体壁あるいは重ね壁（重ね梁）として土圧や水圧などの外力に抵抗することができる。

特に一次構造体として設置された各推進管と推進管との間に二次構造体が形成されていることで、外殻部をさらに薄く形成することができる。また、推進管を人が入れる口径に形成することで、施工中、推進管の中に作業員が入り込み、推進管の中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置する等の作業をきわめて安全に行うことができる。

なお、この場合の推進管の口径としては、人が中に入って実際に作業可能な空間を考えた場合、また建設関連の法規制から少なくとも８００ｍｍ以上あるのが望ましい。また、推進管の断面形状としては矩形または円形が考えられるが、特に限定されるものではない。また、特に円弧状に形成しないで直線状のままでもよい。

推進管内に移動用の突起として把手や手摺り、あるいはステップを取り付けることにより、作業員の安全を図ることができる。なお、これらの把手、手摺りおよびステップは推進管の製作時に工場などで溶接により一体的に取り付けられてもよく、あるいは反復使用が可能なようにねじ式などによって取り外しできるように取り付けられてもよい。

また、推進管内にコンクリートまたはモルタル、さらにこれらとＨ形鋼などの鉄骨材や鉄筋を補強材として設置することにより推進管の靱性および剛性を著しく高めることができる。なお、パイプルーフとしての強度が推進管だけで充分なときは、コンクリートや鉄骨材による補強は省略してもよい。

本願発明は以上説明した通りであり、特に一次構造体として地中に設置された複数の推進管を施工中の仮設材として利用でき、さらに後から構築する本設構造物の構造体としても利用することができるため、本設構造物の外殻（外壁）を相当薄くできることにより、掘削土量を大幅に少なくすることができ、しかも建設コストの大幅な削減等が図れる。

また、複数の推進管からなる一次構造体とこの一次構造体の内側にＳＲＣ構造などによって形成された二次構造体とからなる一体壁あるいは重ね壁（重ね梁）として土圧や水圧などの外力に抵抗することができるため、きわめて合理的かつ経済的な設計が可能である。

図１〜図６は、地下構造物の一例として構築された地下自動車道の本線トンネルと、該本線トンネルと合流または分岐するランプとの接続部を示し、図において、本線トンネル１は断面ほぼだ円形に形成され、その外殻２は一次構造体３とその内側に構築された二次構造体４とから一体的に構築されている。

一次構造体３は、複数の推進管５を本線トンネル１の周方向に互いに剛接合に接続しつつだ円形状に、かつ本線トンネル１の軸方向に所定間隔おきに複数列に設置することにより構築されている。

推進管５は、作業員が入り込んで作業が可能なように８００ｍｍ以上の口径に形成され、かつ一定曲率の円弧状に形成された矩形断面または円形断面の鋼管から形成されている。

また、各推進管５の内側には、例えば図６に図示するように、施工中、推進管５内を作業員が安全に行き来できるように把手、手摺りまたはステップ６が推進管５の軸方向に所定間隔おきに取り付けられている。

例えば、アーチ両端の登り勾配および下り勾配の位置に接続された各推進管５の内側には、作業員が安全に昇り降りできるように把手、手摺りおよびステップ６のすべてが推進管５の軸方向に所定間隔おきに取り付けられている。

なお、これらの把手、手摺りおよびステップ６は推進管５の製作時に工場などで溶接により一体的に取り付けられてもよく、あるいは反復使用が可能なようにねじ式などによって取り外しできるように取り付けられてもよい。

このように形成された推進管５どうしは溶接または接着剤、あるいはボルト接合などの機械的接合によって剛接合されている。また、必要に応じて各推進管５内にコンクリートが充填され、さらにＨ形鋼などの鉄骨材や鉄筋が補強材として設置されている。

また、各推進管５の一次構造体３との当接面部には、例えば図１（ｃ）に図示するように、スタッドやジベル等のシャコネクター７が推進管５の軸方向に所定間隔おきに突設され、これにより一次構造体３としての各推進管５と二次構造体４との完全な一体化が図られている。

二次構造体４はＨ形鋼４ａを鉄骨材としたＳＲＣ構造によって構築されており、Ｈ形鋼４ａは本線トンネル１の周方向に連続し、かつ本線トンネル１の軸方向に並列に設置され、各Ｈ形鋼４ａの周囲には主筋４ｂとスターラップ筋４ｃが配筋されている。

このような構成において、複数の推進管５からなる一次構造体３とこの一次構造体３の内側にＳＲＣ構造によって形成された二次構造体４からなる一体壁または重ね壁として土圧や水圧などの外力に抵抗する。

図２（ａ），（ｂ）は、本願発明の変形例を示し、図２（ａ）の例の場合、推進管５として角形鋼管が用いられ、図２（ｂ）の例の場合、推進管５として円形鋼管が用いられている。また、いずれの場合も、二次構造体４はＲＣ構造によって構築されている。

また、図３（ａ），（ｂ）に図示する例の場合、外殻２はいずれも、一次構造体として所定間隔おきに設置された複数の推進管５と、該推進管５，５間に二次構造体４として形成されたＲＣ構造、Ｓ構造の壁体とから一体的に構築されている。

特に、図３（ａ）に図示する例の場合、推進管５として円形鋼管が用いられ、また、図３（ｂ）に図示する例の場合、推進管５として角形鋼管が用いられている。さらに、図４（ａ），（ｂ）に図示する例の場合、推進管５内に鉄骨材８としてＨ形鋼または円形鋼管が設置され、かつコンクリートまたはモルタル９が充填されている。

さらに、図５に図示する例の場合、外殻２は一次構造体として所定間隔おきに設置された複数の推進管５と、各推進管５の内側と各推進管５と５との間にそれぞれ二次構造体４として設置されたＨ形鋼からなる鉄骨材（はり）８と鋼製壁（鋼板）１０とから一体的に構築されている。

地下自動車道の本線トンネルと、該本線トンネルと合流または分岐するランプとの接続部を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図、（ｃ）は各推進管と二次構造体との接続部を示す拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１（ａ）におけるイ−イ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１（ａ）におけるイ−イ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は外殻構造を示し、図１（ａ）におけるイ−イ線断面図である。 外殻構造を示し、図１（ａ）におけるイ−イ線断面図である。 推進管の一例を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）は推進管の横断面図、（ｄ）は推進管の縦断面図である。

符号の説明

１ 本線トンネル
２ 外殻
３ 一次構造体
４ 二次構造体
４ａ Ｈ形鋼
４ｂ 主筋
４ｃ スターラップ筋
５ 推進管
６ ステップ
７ シャコネクター
８ 鉄骨材
９ コンクリートまたはモルタル
１０ 鋼製壁

Claims (6)

1. 複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側または推進管と推進管との間にＲＣ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に配置され、当該推進管に複数のシャコネクターを突設することにより前記一次構造体と二次構造体とが一体壁または重ね梁として作用するように一体化され、かつ前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成されてなることを特徴とする地下構造物の外殻構造。
2. 複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側にＳ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に設置され、前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成され、前記二次構造体は複数のＨ形鋼を複数列に配置することにより構築されてなることを特徴とする地下構造物の外殻構造。
3. 複数の推進管からなる一次構造体と、当該一次構造体の内側にＳＲＣ構造によって構築された二次構造体とからなるトンネルの地下構造物の外殻構造において、前記推進管は、前記トンネルの周方向に互いに接続しつつ地中に押し進めて前記トンネルの軸方向に複数列に設置され、前記推進管は中から地中に薬液注入用の注入管や地盤凍結用の凍結管を設置し得る内径に形成され、前記二次構造体は複数のＨ形鋼を複数列に配置すると共に、各Ｈ形鋼の周囲に主筋とスターラップ筋を配筋し、かつコンクリートを打設することにより構築されてなることを特徴とする地下構造物の外殻構造。
4. 推進管の中に移動用の突起が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地下構造物の外殻構造。
5. 推進管内にコンクリートまたはモルタルが充填されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下構造物の外殻構造。
6. 推進管内に鉄筋および／または鉄骨材が設置されてなることを特徴とする請求項５記載の地下構造物の外殻構造。

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