JP5619646B2 - 地下構造物の構築方法および地下構造物 - Google Patents

Description

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。

開削工法によって地下構造物を構築する場合には、現場の状況に柔軟に対応できるよう、躯体をコンクリート構造（ＲＣ構造やＳＲＣ構造など）とし、コンクリートを場所打ちすることが多い（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に開示された逆巻工法（逆打ち工法）は、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体（頂版、中床版、梁など）を構築した後、当該コンクリート躯体の下側の地盤を掘り下げ、その後、コンクリート構造の側壁や底版を構築するという工法であり、地下での躯体施工と並行して地上での躯体施工を進める場合のほか、供用中の道路や鉄道の直下に地下構造物を構築する場合などに採用される。

特開２００１−１９３０８２号公報 特開平１１−６１６４号公報

コンクリートの打設作業では、アジテータ（コンクリートミキサー車）やバイブレータによる騒音や振動が懸念されることから、住宅や商業施設などが密集する地域においては、近隣住民や施主からの要望等により、コンクリートの打設時間帯が制約される場合がある。地下構造物が大規模である場合には、コンクリートの使用量も膨大なものになることから、打設時間帯が制限されると、工程の長期化を招く虞がある。

また、逆巻工法（逆打ち工法）では、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体の下方において、側壁や床版の鉄筋・型枠を組み立てる必要があるところ、資材搬入口の位置や大きさが制限されているうえに、山留め支保工の下方においては、山留め支保工の存在によって作業空頭が制限されていて、大型の揚重機械を使用できないことから、鉄筋・型枠の組立作業に手間を要する虞がある。

このような観点から、本発明は、コンクリートの打設時間帯や作業空頭に制約があるような状況下での施工に適した地下構造物の構築方法を提供することを課題とし、さらには、コンクリートの使用量を削減することが可能な地下構造物を提供することを課題とする。

本発明に係る第一の地下構造物の構築方法は、コンクリート躯体を形成する第一の躯体構築工程と、前記コンクリート躯体の下側の地盤を床付面まで掘り下げる掘削工程と、前記床付面の上に複数の鋼製セグメントを並設するとともに、山留壁に沿って複数の鋼製セグメントを並設し、隣接する前記鋼製セグメント同士を接合することで鋼殻躯体を形成する第二の躯体構築工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る第二の地下構造物の構築方法は、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体を形成する第一の躯体構築工程と、前記コンクリート躯体の下側の地盤を床付面まで掘り下げる掘削工程と、前記床付面の上に複数の床版用鋼製セグメントを並設し、隣接する前記床版用鋼製セグメント同士を接合することで床版部を形成する鋼床版構築工程と、山留壁に沿って複数の側壁用鋼製セグメントを並設し、隣接する前記側壁用鋼製セグメント同士を接合することで側壁部を形成する鋼壁構築工程と、を含むことを特徴とする。

要するに、本発明は、本設躯体の一部分となるコンクリート躯体（例えば、頂版、中床版、梁など）を形成し、当該コンクリート躯体の下側の地盤を掘り下げた後、前記コンクリート躯体の下側に複数の鋼製セグメントを並設し、隣接する前記鋼製セグメント同士を接合することで、前記本設躯体の他の部分となる鋼殻躯体（例えば、床版や側壁など）を形成する、というものである。
なお、コンクリート躯体は、鉄筋コンクリート構造、鉄骨鉄筋コンクリート構造、繊維補強コンクリート構造などによって形成される。

本発明によれば、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯に制約があるような状況下であっても、あるいは、大型の揚重機械を使用できないような作業空頭であっても、工期の長期化を招き難い。

本発明に係る地下構造物は、地盤を床付面まで掘り下げる開削工法により構築される地下構造物であって、コンクリート躯体と、前記コンクリート躯体と前記床付面との間に形成された鋼殻躯体と、を有し、前記鋼殻躯体は、前記床付面に沿う床版部と、山留壁に沿う側壁部とを有し、前記床版部は、前記床付面上に並設された複数の鋼製セグメントによって形成されており、前記側壁部は、前記山留壁に沿って並設された複数の鋼製セグメントによって形成されている、ことを特徴とする。

本発明に係る地下構造物によれば、複数の鋼製セグメントを使用しているので、コンクリートの使用量を削減することが可能となり、ひいては、鉄筋や型枠の数量を削減することが可能となる。なお、開削工法には、コンクリート躯体を先に構築する逆巻工法のほか、鋼殻躯体を先に構築する順巻工法が含まれる。

鋼製セグメントの配列は、「イモ組み」および「千鳥組み」のいずれでもよいが、イモ組み状態となるように複数の鋼製セグメントを並設すると、組立順序の自由度が高まり、ひいては、施工効率を向上させることが可能となる。なお、鋼製セグメントをイモ組みすると、添接効果を期待できなくなるので、継手部の剛性を高める必要がある場合には、隣接する鋼製セグメント同士を引張接合方式により接合することが望ましい。ちなみに、鋼製セグメントを千鳥組みにすると、添接効果によって継手部の剛性が高まるという利点があるものの、組立順序が制約される虞がある。

引張接合方式とは、ボルトに強い締付け力を加えて鋼製セグメント間に大きな圧縮力を生じさせ、ボルト軸方向に作用する引張外力がこれと打ち消し合う形で応力の伝達を行う接合方式である。なお、引張接合を行う場合には、高力ボルトを使用することが多いが、普通ボルトであっても差し支えない。引張接合方式を採用すれば、継手部での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。

本発明に係る地下構造物の構築方法によれば、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯や作業空頭に制約があるような状況下であっても、工期の長期化を招き難い。

また、本発明に係る地下構造物によれば、コンクリートの使用量を削減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る地下構造物の横断面図である。 上コンクリート躯体の配筋図である。 上コンクリート躯体の鉄骨配置図である。 本発明の実施形態に係る地下構造物の破断斜視図である。 （ａ）は床版用鋼製セグメントおよび隅角部用鋼製セグメントの平面図、（ｂ）は同じく横断面図、（ｃ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。 （ａ）は側壁用鋼製セグメントの側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 上コンクリート躯体の鉄筋および鋼殻躯体を示す斜視図である。 上コンクリート躯体と鋼殻躯体との接合部を示す側面図である。 図８のＸ３−Ｘ３断面図である。 図９のＸ４−Ｘ４断面図である。 （ａ）は下コンクリート躯体の配筋図、（ｂ）は（ａ）のＸ５−Ｘ５断面図である。 下コンクリート躯体の補強鋼材および鋼殻躯体を示す斜視図である。 （ａ）は一次掘削工程を示す横断面図、（ｂ）は第一の躯体構築工程を示す横断面図である。 （ａ）は図１３の（ｂ）に続く工程を示す横断面図、（ｂ）は二次掘削工程を示す横断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第二の躯体構築工程を示す横断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は上コンクリート躯体と鋼殻躯体との接合部の構築手順を示す拡大横断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第三の躯体構築工程を示す横断面図である。 （ａ）はセグメントをイモ組みした場合を示す側面図、（ｂ）はセグメントを千鳥組みした場合を示す側面図である。

本発明の実施形態に係る地下構造物は、図１に示すように、開削工法によって構築された多層階のカルバートであり、山留め支保工を兼ねる上コンクリート躯体Ａと、上コンクリート躯体Ａの下側に形成された二つの鋼殻躯体Ｂ，Ｂと、鋼殻躯体Ｂ，Ｂの間に形成された下コンクリート躯体Ｃと、上コンクリート躯体Ａと下コンクリート躯体Ｃとの間に形成された支柱Ｄとを備えている。

＜上コンクリート躯体Ａ＞
上コンクリート躯体Ａは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体であるが、鋼殻躯体Ｂとの接合部以外は、鋼殻躯体Ｂ、下コンクリート躯体Ｃおよび支柱Ｄに先立って構築され、山留壁Ｗ，Ｗ間を掘り下げる際には山留め支保工として機能する。本実施形態の上コンクリート躯体Ａは、頂版部Ａ１と、山留壁Ｗに沿う側壁部Ａ２と、縦断方向に延在する縦梁部Ａ３とを備えている。

上コンクリート躯体Ａは、鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと鉄骨１１〜１３や鉄筋（図示略）などの補強鋼材とによって構成されている。本実施形態では、横断鉄骨１１、側壁芯鉄骨１２、縦断鉄骨１３などのほか、図２に示すように、スラブ主筋１４、側壁主筋１５、縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などによってコンクリートが補強されている。なお、上コンクリート躯体Ａをプレキャスト化しても勿論差し支えない。

横断鉄骨１１は、図３に示すように、前後方向（縦断方向）に間隔を置いて複数並設されている。なお、図３では、鉄筋の図示を省略している。各横断鉄骨１１は、その材軸方向が横方向（左右方向）となるように配置にされている。本実施形態の横断鉄骨１１は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼に変更してもよい。

隣り合う横断鉄骨１１，１１は、複数の繋ぎ材１１ａ，１１ａ，…によって連結されている。なお、繋ぎ材１１ａの端部は、横断鉄骨１１のスチフナーに接続されている。図２に示すように、横断鉄骨１１の端部は、山留壁Ｗの芯材Ｗ１に設けたブラケットＷ２に載置されており、横断鉄骨１１の端面と山留壁Ｗの内壁面との間には、サポート部材１１ｂが介設されている。

側壁芯鉄骨１２は、側壁部Ａ２に配置された補強鋼材であり、材軸方向が上下方向となるように配置されている。側壁芯鉄骨１２の上端部は、横断鉄骨１１の端部の下面に接合されている。横断鉄骨１１と側壁芯鉄骨１２の接合部の内隅には、三角形状の補強リブ１２ａが配置されている。本実施形態の側壁芯鉄骨１２は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼などに変更してもよい。

縦断鉄骨１３は、縦梁部Ａ３の上半部分に配置された補強鋼材であり、材軸方向が縦断方向となるように配置されている（図３参照）。縦断鉄骨１３の端部は、横断鉄骨１１のウェブから張り出すブラケットに接続されている。本実施形態の縦断鉄骨１３は、溝形鋼からなるが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼などに変更してもよい。

スラブ主筋１４は、頂版部Ａ１の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋されている。スラブ主筋１４は、縦梁部Ａ３を貫通しており、スラブ主筋１４の両端部は、側壁部Ａ２，Ａ２のコンクリートに定着されている。

側壁主筋１５は、側壁部Ａ２の外壁面（山留壁Ｗ側の壁面）および内壁面（内空側の壁面）に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、側壁主筋１５は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。

縦梁主筋１６は、縦梁部Ａ３の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が縦断方向となるように配筋されている。

せん断補強筋１７は、スラブ主筋１４若しくは側壁主筋１５と交差する方向に配筋された補強鋼材である。

ハンチ筋１８は、ハンチ部分に配筋された補強鋼材であり、ハンチ筋１８の上半部は、頂版部Ａ１のコンクリートに定着されている。

＜鋼殻躯体Ｂ＞
図１に示す鋼殻躯体Ｂ，Ｂは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体である。両鋼殻躯体Ｂ，Ｂは、下コンクリート躯体Ｃの両側に形成されており、支柱Ｄ，Ｄを挟んで対向している。各鋼殻躯体Ｂは、床付面Ｔ２に沿う鋼殻構造の床版部Ｂ１と、山留壁Ｗに沿う鋼殻構造の側壁部Ｂ２とを有し、横断面視Ｌ字状を呈している。

床版部Ｂ１は、地下１階の床（中床版）の一部を構成するものであり、中床版の残部となる下コンクリート躯体Ｃの床版部Ｃ１に接合されている（床版接合部Ｊ２）。また、側壁部Ｂ２は、地下１階の側壁の一部を構成するものであり、上コンクリート躯体Ａの側壁部Ａ２に接合されている（側壁接合部Ｊ１）。なお、接合部Ｊ１，Ｊ２の詳細な構造は後述する。

本実施形態の鋼殻躯体Ｂは、図４に示すように、二種類の床版用鋼製セグメント２０，３０と、隅角部用鋼製セグメント４０と、二種類の側壁用鋼製セグメント５０，６０とによって構成されている。すなわち、鋼殻躯体Ｂは、複数の鋼製セグメント（床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０）によって形成されている。

なお、以下の説明においては、五つの鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０からなるＬ字状のユニットを、シールドトンネルに倣って「リング」と称する。また、同一のリングに属する鋼製セグメント同士の継手部分（接合部分）を「セグメント継手」と称し、縦断方向に隣接するリング同士の継手部分（接合部分）を「リング継手」と称する。
また、「前後左右」は、図４の状態を基準とする。

床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０は、イモ組み状態となるように並設されていて、セグメント継手が縦断方向に連続している。すなわち、一のリングのセグメント継手の位置が隣接する他のリングのセグメント継手の位置と一致している。

第一の床版用鋼製セグメント２０は、その前後左右に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、上面が開口した有底箱状を呈している。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、床版用鋼製セグメント２０は、スキンプレート２１と、前後一対の主桁プレート２２，２２と、左右一対の継手プレート２３，２３と、主桁プレート２２，２２の間に設けられた複数の縦リブ２４，２４，…とを備えている。床版用鋼製セグメント２０は、各継手プレート２３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（第二の床版用鋼製セグメント３０と隅角部用鋼製セグメント４０）に接合され、各主桁プレート２２を介して、隣接する他のリングに属する床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート２２と継手プレート２３の外面には、シール材が貼着されている。

スキンプレート２１は、床版用鋼製セグメント２０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。

主桁プレート２２は、スキンプレート２１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する他の床版用鋼製セグメント２０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート２２には、リング継手用のボルトｂ１が挿通される。

継手プレート２３は、スキンプレート２１に立設された止水用の端面板２３ａと、端面板２３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板２３ｂ，２３ｂとを備えている。端面板２３ａは、同一のリング内において隣接する他のセグメントの継手プレートに突き合わされる。端面板２３ａは、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。補強板２３ｂは、主桁プレート２１の左右の縁部に配置されており、主桁プレート２１および端面板２３ａの内面に固着されている。端面板２３ａおよび補強板２３ｂには、セグメント継手用のボルトｂ２が挿通される。ボルトｂ２には、初期導入軸力として、ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。

なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート２２とボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板２３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板２３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板２３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。

縦リブ２４は、継手プレート２３と平行に配置されている。縦リブ２４は、スキンプレート２１に立設されており、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。

第二の床版用鋼製セグメント３０は、図４に示すように、鋼殻躯体Ｂの床版部Ｂ１と下コンクリートＣの床版部Ｃ１との境界部分に設置される境界設置タイプの鋼製セグメントであって、上面が開口した有底箱状の本体部３Ａと、本体部３Ａから張り出す一対の埋込主桁３Ｂ，３Ｂとを備えている。

本体部３Ａは、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、スキンプレート３１、主桁プレート３２，３２、継手プレート３３、縦リブ３４のほか、境界プレート３５、補強リブ３６などを備えている。本体部３Ａは、継手プレート３３を介して、同一のリングに属する普通タイプの床版用鋼製セグメント２０に接合され、主桁プレート３２を介して、隣接する他のリングに属する境界設置タイプの床版用鋼製セグメント３０の本体部３Ａに接合される。また、図示は省略するが、主桁３２、継手プレート３３および境界プレート３５の外面には、シール材が連続して貼着されている。なお、境界プレート３５に貼着するシール材は、埋込主桁３Ｂ，３Ｂの下側に配置する。

スキンプレート３１、主桁プレート３２，３２、継手プレート３３および縦リブ３４は、第一の床版用鋼製セグメント２０のものと同様の構成を具備している。
すなわち、スキンプレート３１は、本体部３Ａの外殻（底）となるものであり、主桁プレート３２は、スキンプレート３１の前縁および後縁に立設されている。また、継手プレート３３は、スキンプレート３１に立設された止水用の端面板３３ａと、端面板３３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板３３ｂ，３３ｂとを備えており、縦リブ３４は、継手プレート３３と平行に配置されている。

境界プレート３５は、縦リブ３４を挟んで継手プレート３３の反対側に位置し、主桁プレート３２，３２の埋込主桁３Ｂ側の側縁同士を繋いでいる。本実施形態の境界プレート３５は、補強板３３ｂと同等の厚さを有する一枚の鋼板からなり、スキンプレート３１と主桁プレート３２，３２に固着されている。本実施形態では、セグメントを「イモ組み」しているので、境界プレート３５，３５，…は、一直線上に並ぶことになる。

補強リブ３６は、主桁プレート３２と境界プレート３５の接合部の内隅に固着されている。本実施形態では、一の内隅につき上下二つの補強リブ３６，３６が配置されている（図５の（ｂ）参照）。

埋込主桁３Ｂ，３Ｂは、平行に配置されており、コンクリート打設空間３Ｃを挟んで対向している。なお、埋込主桁３Ｂ，３Ｂの上下にスキンプレートや蓋板などは固着されておらず、コンクリート打設空間３Ｃの上下は開口している。各埋込主桁３Ｂは、隣接する他のリングの埋込主桁３Ｂに接合される。図５の（ｂ）に示すように、埋込主桁３Ｂは、本体部３Ａから片持ち梁状に張り出している。埋込主桁３Ｂの桁高は、主桁プレート３２よりも小さく、埋込主桁３Ｂの上縁は、本体部３Ａの上縁よりも一段下がったところに位置し、埋込主桁３Ｂの下縁は、本体部３Ａの下縁よりも一段上がったところに位置している。

本実施形態の埋込主桁３Ｂは、主桁プレート３２と同等の剛性を有するものであり、張出プレート３７と、張出プレート３７に付設されたフランジ３８，３８とを備えている。

張出プレート３７は、図５の（ａ）に示すように、主桁プレート３２の延長上に位置している。張出プレート３７は、主桁プレート３２を延設したものであり、主桁プレート３２と同じ厚さを有している。本実施形態の主桁プレート３２および張出プレート３７は、同一の鋼板から切り出されたものであり、両者は切れ目無く連続している。

張出プレート３７は、隣接する他のリングの床版用鋼製セグメント３０の張出プレート３７に突き合わされる。張出プレート３７には、リング継手用のボルトｂ１が挿通される。

フランジ３８は、埋込主桁３Ｂの断面二次モーメントを高める目的で配置されたものである。本実施形態のフランジ３８は、張出プレート３７の全長に亘って配置されており、境界プレート３５と張出プレート３７に固着されている。図５の（ｃ）に示すように、フランジ３８は、張出プレート３７の上縁および下縁に設けられており、他方の埋込主桁３Ｂに向かって張り出している。張出プレート３７の断面二次モーメントは、主桁プレート３２の断面二次モーメントよりも小さくなるものの、フランジ３８，３８を張出プレート３７に一体化すれば、埋込主桁３Ｂの断面二次モーメントを主桁プレート３２と同程度に高めることができる。

隅角部用鋼製セグメント４０は、図４に示すように、床版部Ｂ１と側壁部Ｂ２とが交差する隅角部に配置されるものであり、床版用鋼製セグメント２０と側壁用鋼製セグメント５０との間に介設されている。なお、本実施形態では、イモ組み状態となるように隅角部用鋼製セグメント４０を並設しているので、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面は、面一となる。

本実施形態の隅角部用鋼製セグメント４０は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート４１と、スキンプレート４１の前縁および後縁に設けられた主桁プレート４２，４２と、スキンプレート４１の側縁および上縁に設けられた継手プレート４３，４３と、主桁プレート４２，４２の間に設けられた縦リブ４４，４４を備えている。また、図示は省略するが、主桁プレート４２と継手プレート４３の外面には、シール材が貼着されている。

スキンプレート４１は、床付面Ｔ２（図１参照）に沿うように配置される鋼板と山留壁Ｗ（図１参照）に沿うように配置される鋼板とを繋ぎ合わせたものであり、断面Ｌ字状を呈している。

主桁プレート４２は、スキンプレート４１に対応してＬ字状を呈している。図５の（ａ）に示すように、主桁プレート４２は、縦断方向に隣接する他の隅角部用鋼製セグメント４０の主桁プレート４２に突き合わされる。

継手プレート４３，４３は、いずれも、止水用の端面板４３ａと、端面板４３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板４３ｂ，４３ｂとを備えている。端面板４３ａは、同じリング内の床版用鋼製セグメント２０または側壁用鋼製セグメント５０に突き合わされる。

下段の側壁用鋼製セグメント５０は、図４に示すように、その前後上下に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、内側面（内空側の側面）が開口した箱状を呈している。

下段の側壁用鋼製セグメント５０は、普通タイプの床版用鋼製セグメント２０と同様の構成を具備するものであり、図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート５１と、前後一対の主桁プレート５２，５２と、上下一対の継手プレート５３，５３と、主桁プレート５２，５２の間に設けられた複数の縦リブ５４，５４，…とを備えている。なお、図示は省略するが、主桁プレート５２と継手プレート５３の外面には、シール材が貼着されている。

下段の側壁用鋼製セグメント５０は、各継手プレート５３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（隅角部用鋼製セグメント４０および上段の側壁用鋼製セグメント６０）に接合され、各主桁プレート５２を介して、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント５０に接合される。

上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図４に示すように、上コンクリート躯体の側壁部Ａ２と鋼殻躯体Ｂの側壁部Ｂ２との境界部分に設置される境界設置タイプの鋼製セグメントであって、内側面が開口した箱状の本体部６Ａと、上面が開口した有底角筒状の筒状部６Ｂとを備えている。本体部６Ａは、同一のリングに属する下段の側壁用鋼製セグメント５０に接合されるとともに、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の本体部６Ａに接合される。また、筒状部６Ｂは、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂに接合される。なお、図示は省略するが、継手プレート６３の外面には、シール材が貼着されている。また、主桁プレート６２の外面には、上下方向に延在するシール材（以下「縦シール材」という。）が貼着されており、さらに、スキンプレート６１の上端面および主桁プレート６２，６２の上端面には、一方の主桁プレート６２の縦シール材の上端部から他方の主桁プレートの縦シール材の上端部に至るようにシール材が貼着されている。

上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図６の（ａ）に示すように、スキンプレート６１、主桁プレート６２、継手プレート６３および縦リブ６４に加えて、仕切プレート６５と、蓋プレート６６と、孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と、貫通鉄筋６８，６８，…とを備えている。

スキンプレート６１、主桁プレート６２，６２、継手プレート６３および縦リブ６４は、普通タイプの側壁用鋼製セグメント５０のものと同様の構成を具備している。
すなわち、スキンプレート６１は、本体部６Ａおよび筒状部６Ｂの外殻となるものであり、主桁プレート６２は、スキンプレート６１の前縁および後縁に立設されている。また、継手プレート６３は、スキンプレート６１に立設された止水用の端面板６３ａと、端面板６３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板６３ｂ，６３ｂとを備えており、縦リブ６４は、継手プレート６３と平行に配置されている。

仕切プレート６５は、本体部６Ａと筒状部６Ｂとの境界に配置されるものである。本実施形態の仕切プレート６５は、縦リブ６４の上方に配置されており、かつ、継手プレート６３と平行である。仕切プレート６５は、補強板６３ｂと同等の厚さを有する一枚の鋼板からなり、スキンプレート６１と主桁プレート６２，６２とに固着されている。

蓋プレート６６は、筒状部６Ｂの内側面を構成するものであり、スキンプレート６１の上半部（筒状部６Ｂの外側面）に対向して配置されている。蓋プレート６６は、応力伝達機能を有する構造部材であり、鋼板からなる。図７に示すように、蓋プレート６６の前縁部および後縁部は、複数のボルトｂ３を利用して、第一接続板６２ａ，６２ａに接合され、蓋プレート６６の下縁部は、複数のボルトｂ３を利用して、第二接続板６５ａに接合される。なお、第一接続板６２ａは、主桁プレート６２の側端に固着されており、第二接続板６５ａは、仕切プレート６５の側端に固着されている。

孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、せん断伝達部材として機能するものであり、仕切プレート６５よりも上側に配置されていて、筒状部６Ｂの内周面（スキンプレート６１、主桁プレート６２または蓋プレート６６）に固着されている。スキンプレート６１および蓋プレート６６には、上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では四つ）並設されており、主桁プレート６２には、横方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では三つ）並設されている。なお、同一面に配置された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、それぞれに設けた透孔が一直線上に並ぶように配置されている。

貫通鉄筋６８は、孔あき鋼板ジベル６７の透孔に挿通されている。スキンプレート６１に沿って配置される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも前後方向（水平方向）に配筋されており、スキンプレート６１に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。図示は省略するが、蓋プレート６６に沿って配置される複数の貫通鉄筋についても同様である。主桁プレート６２に沿って配筋される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも上下方向（鉛直方向）に配筋されており、主桁プレート６２に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。

＜下コンクリート躯体Ｃ＞
図１に示す下コンクリート躯体Ｃは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体である。下コンクリート躯体Ｃは、地下１階の床（中床版）の一部となる床版部Ｃ１のほか、地下２階の側壁となる側壁部Ｃ２，Ｃ２や、地下２階の床となる底版部（図示略）を備えている。

床版部Ｃ１は、鉄骨鉄筋コンクリート構造であり、場所打ちコンクリートと主鉄骨７１や鉄筋（図示略）などの補強鋼材とによって構成されている。本実施形態では、主鉄骨７１のほか、図１１の（ａ）に示すように、スラブ主筋７２、配力筋７３、せん断補強筋７４などによってコンクリートが補強されている。床版部Ｃ１の厚さは、鋼殻躯体Ｂの床版部Ｂ１よりも大きい。

本実施形態の床版部Ｃ１は、埋込主桁３Ｂが埋設される接合領域Ｃ１１と、側壁部Ｃ２の側壁主筋が配筋される主筋定着領域Ｃ１２と、通常のスラブとして設計される一般領域Ｃ１３とを備えている。接合領域Ｃ１１は、床版部Ｃ１の側部に位置しており、側壁部Ｃ２よりも鋼殻躯体Ｂ側に張り出している。主筋定着領域Ｃ１２は、側壁部Ｃ２の直上の領域であり、接合領域Ｃ１１と一般領域Ｃ１３との間に位置している。

主鉄骨７１は、その材軸方向が横方向（左右方向）となるように配置にされている。主鉄骨７１は、主筋定着領域Ｃ１２および一般領域Ｃ１３を跨ぐように配置されており、主鉄骨７１の端部は、接合領域Ｃ１１に入り込み、かつ、境界設置タイプの床版用鋼製セグメント３０の本体部３Ａに接合されている。主鉄骨７１の桁高は、埋込主桁３Ｂの桁高よりも大きく、主桁３２よりも小さい。

床版部Ｃ１には、複数の主鉄骨７１が前後方向（縦断方向）に間隔をあけて平行に配置されている。隣り合う主鉄骨７１，７１は、繋ぎ材７１ａ，７１ａによって連結されている。繋ぎ材７１ａの端部は、主鉄骨７１のスチフナーに接続されている。

主鉄骨７１は、側壁部Ｃ２および底版部（図示略）を構築する前に架設され、山留用の親杭Ｐ，Ｐ（図１参照）間を掘り下げる際には山留め支保工として機能する。

スラブ主筋７２および配力筋７３は、床版部Ｃ１の上面および下面に沿って配筋されている。スラブ主筋７２は、主筋定着領域Ｃ１２および一般領域Ｃ１３を跨ぐように配筋されており、スラブ主筋７２の端部は、接合領域Ｃ１１に定着されている。なお、接合領域Ｃ１１の幅寸法（左右方向の長さ）は、接合領域の厚さ寸法の１．５倍以上の大きさとなるように設定されている。

配力筋７３は、接合領域Ｃ１１、主筋定着領域Ｃ１２および一般領域Ｃ１３の総てに配筋されており、せん断補強筋７４は、接合領域Ｃ１１および一般領域Ｃ１３に配筋されている。

側壁部Ｃ２は、鉄筋コンクリート構造であり、側壁主筋７５、せん断補強筋（図示略）、ハンチ筋７６，７７などの補強鋼材と現場打ちコンクリートとによって構成されている。

詳細な説明は省略するが、底版部（図示略）も鉄筋コンクリート構造にて形成されている。なお、側壁部Ｃ２および底版部を鉄骨鉄筋コンクリート構造としても差し支えない。

＜支柱Ｄ＞
図１に示す支柱Ｄは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設構造体である。本実施形態の支柱Ｄは、下コンクリート躯体Ｃの床版部Ｃ１に立設されており、上コンクリート躯体Ａの縦梁部Ａ３を支持している。なお、支柱Ｄは、コンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ構造）である。

＜上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの接合部＞
図７〜１０を参照して、側壁接合部Ｊ１（上コンクリート躯体Ａから鋼殻躯体Ｂへと遷移する区間）の構成を詳細に説明する。

図７に示すように、側壁接合部Ｊ１は、側壁主筋１５やせん断補強筋１７を筒状部６Ｂの内部空間（スキンプレート６１と一対の主桁６２，６２と蓋プレート６６とで囲まれた空間）に配筋した状態で、筒状部６Ｂの内部空間にコンクリート（図示略）を充填することによって形成されたものである。

すなわち、側壁接合部Ｊ１は、側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂ（スキンプレート６１、一対の主桁６２，６２および蓋プレート６６）と、筒状部６Ｂの内部空間に至る複数の側壁主筋１５，１５，…と、側壁主筋１５と交差する方向に配筋された複数のせん断補強鉄筋１７，１７，…と、筒状部６Ｂの内部空間に充填されたコンクリートとによって構成されている。

なお、図８に示すように、複数の側壁主筋１５，１５，…のうち、筒状部６Ｂ内に至る側壁主筋１５は、上コンクリート躯体Ａに予め埋設される先組み鉄筋１５ａと、鋼殻躯体Ｂの設置後に先組み鉄筋１５ａの下端部に継ぎ足される後組み鉄筋１５ｂとを具備している。

後組み鉄筋１５ｂは、境界設置タイプの側壁用鋼製セグメント６０を設置した後に、先組み鉄筋１５ａの下端部に継ぎ足す。なお、本実施形態では、機械式鉄筋継手を介して後組み鉄筋１５ｂを先組み鉄筋１５ａに接続しているが、鉄筋継手の種類を限定する趣旨ではない。

図９に示すように、後組み鉄筋１５ｂの下端は、上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７（スキンプレート６１または蓋プレート６６に付設された孔あき鋼板ジベル６７）の下端よりも下側に位置している。なお、後組み鉄筋１５ｂの下端部には、定着部が形成されている。

図１０に示すように、後組み鉄筋１５ｂは、鋼板ジベル６７に干渉しないよう、基準面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６に囲まれた領域内に配筋される。

ここで、基準面Ｓ１は、スキンプレート６１に付設した孔あき鋼板ジベル６７と干渉しないように設定された仮想の平面（すなわち、スキンプレート６１からの離間距離が孔あき鋼板ジベル６７の突出長さよりも大きくなる位置に設けた平面）であって、スキンプレート６１と平行な平面である。
同様に、基準面Ｓ６は、蓋プレート６６に付設した孔あき鋼板ジベル６７と干渉しないように設定された仮想の平面（すなわち、蓋プレート６６からの離間距離が孔あき鋼板ジベル６７の突出長さよりも大きくなる位置に設けた平面）であって、蓋プレート６６と平行な平面である。
また、基準面Ｓ２は、主桁プレート６２に付設した孔あき鋼板ジベル６７と干渉しないように設定された仮想の平面（すなわち、主桁プレート６２からの離間距離が孔あき鋼板ジベル６７の突出長さよりも大きくなる位置に設けた平面）であって、主桁プレート６２と平行な平面である。

せん断補強筋１７は、図９に示すように、その材軸方向が壁厚方向（左右方向）となるように配筋する。筒状部６Ｂ内のせん断補強筋１７は、側壁用鋼製セグメント６０の設置後に配筋し、スキンプレート６１側の後組み鉄筋１５ｂおよび蓋プレート６６側の後組み鉄筋１５ｂと交差させる。

ハンチ筋１８は、上コンクリート躯体Ａに予め埋設される先組みハンチ筋１８ａと、側壁用鋼製セグメント６０の設置後に先組みハンチ筋１８ａの下端部に継ぎ足される後組みハンチ筋１８ｂからなる。本実施形態では、機械式鉄筋継手を介して後組みハンチ筋１８ｂを先組みハンチ筋１８ａに接続している。

側壁接合部Ｊ１では、孔あき鋼板ジベル６７，６７，…を介して、曲げモーメント・軸力・せん断力が伝達される。

すなわち、側壁主筋１５，１５，…に作用した応力（引張応力、圧縮応力）は、筒状部６Ｂ内のコンクリートを介して、スキンプレート６１または蓋プレート６６に付設された孔あき鋼板ジベル６７（上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７）と、貫通鉄筋６８とに伝わり、さらに、スキンプレート６１または蓋プレート６６を介して、主桁プレート６２に伝わるようになる。ちなみに、蓋プレート６６に作用した応力は、ボルトｂ３により付与された摩擦力を介して接続板６２ａ，６５ａ（図７参照）に伝わり、接続板６２ａ，６５ａを介して主桁プレート６２に伝わる。

また、せん断補強筋１７に作用した応力は、筒状部６Ｂ内のコンクリートおよび貫通鉄筋６８を介して、主桁プレート６２に付設された孔あき鋼板ジベル６７（左右方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７）に伝わり、さらに、主桁プレート６２に伝わるようになる。

以上のように構成された側壁接合部Ｊ１では、剛結と評価し得る程度にまで上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂの一体化が図られるようになる。

＜鋼殻躯体Ｂと下コンクリート躯体Ｃとの接合部＞
図１１，図１２を参照して、床版接合部Ｊ２（鋼殻躯体Ｂから下コンクリート躯体Ｃへと遷移する区間）の構成を詳細に説明する。

図１１の（ａ）に示すように、床版接合部Ｊ２は、床版用鋼製セグメント３０の埋込主桁３Ｂ，３Ｂを下コンクリート躯体Ｃに埋設することにより形成されたものである。

本実施形態の床版接合部Ｊ２は、図１２に示すように、鋼殻躯体Ｂの床版部Ｂ１を構成する床版用鋼製セグメント３０と、下コンクリート躯体Ｃを構成する補強鋼材（主鉄骨７１、スラブ主筋７２、配力筋７３、せん断補強筋７４など）と、下コンクリート躯体Ｃを構成するコンクリート（図示略）とによって構成されている。

主鉄骨７１の端部は、図１１の（ｂ）にも示すように、床版用鋼製セグメント３０の埋込主桁３Ｂ，３Ｂの間に配置し、各埋込主桁３Ｂと間隔をあけて対向させる。なお、主鉄骨７１は、埋込主桁３Ｂと平行になるように配置する。主鉄骨７１の端面（エンドプレート７１ｂ）は、本体部３Ａの境界プレート３５に突き合わせ、ボルト・ナットを利用して境界プレート３５に接合する。

上側のスラブ主筋７２は、図１１の（ａ）に示すように、主桁プレート３２の上縁と同じ高さに配筋し、下側のスラブ主筋７２は、主桁プレート３２の下縁と同じ高さに配筋する。図１２に示すように、スラブ主筋７２は、埋込主桁３Ｂの材軸方向に沿って配筋し、配力筋７３は、複数の埋込主桁３Ｂ，３Ｂ，…と交差するように配筋する。なお、スラブ主筋７２および配力筋７３は、埋込主桁３Ｂおよび主鉄骨７１の上下にも配筋する（図１１の（ｂ）参照）。

せん断補強筋７４は、図１１の（ｂ）にも示すように、埋込主桁３Ｂの前後に配筋し、埋込主桁３Ｂの上下に配筋されたスラブ主筋７２，７２に交差させる。なお、床版接合部Ｊ２に曲げモーメントやせん断力が作用すると、埋込主桁３Ｂの上下に位置するコンクリートが埋込主桁３Ｂによって押圧されるようになるので、埋込主桁３Ｂの上下において押抜きせん断破壊が懸念されるが、埋込主桁３Ｂの上下にスラブ主筋７２と配力筋７３を配筋し、埋込主桁３Ｂに近接した位置においてスラブ主筋７２，７２と交差するようにせん断補強筋７４を配筋しておけば、押抜きせん断破壊を防ぐことが可能になるので、鋼殻躯体Ｂの床版部Ｂ１と下コンクリート躯体Ｃの床版部Ｃ１を一体構造として評価することが可能となる。

側壁主筋７５は、上側のスラブ主筋７２の位置まで延設し、主筋定着領域Ｃ１２のコンクリートに定着する。なお、主鉄骨７１と側壁主筋７５とが干渉する場合には、主鉄骨７１のフランジに挿通孔を形成しておき、この挿通孔に側壁主筋７５を挿通する。

ハンチ筋７６，７７は、上側のスラブ主筋７２の位置まで延設する。なお、一方のハンチ筋７６は、接合領域Ｃ１１のコンクリート（図５の（ａ）に示すコンクリート打設空間３Ｃに打設されたコンクリート）に定着し、他方のハンチ筋７７は、一般領域Ｃ１３のコンクリートに定着する。

なお、図示は省略するが、埋込主桁３Ｂを主筋定着領域Ｃ１２まで延設し、埋込主桁３Ｂと側壁主筋７５を交差させてもよい。
＜地下構造物の構築方法＞

本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、図１４に示すように、本設躯体の一部分となる上コンクリート躯体Ａを形成し、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用しつつ地盤を掘り下げた後、図１５に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０〜６０を並設し、隣接する鋼製セグメント２０〜６０を接合することで、本設躯体の他の部分となる鋼殻躯体Ｂを形成する、というものである。

以下、図１３乃至図１７を参照して、本実施形態に係る地下構造物の構築方法をより詳細に説明する。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、一次掘削工程と、第一の躯体構築工程と、二次掘削工程と、第二の躯体構築工程と、三次掘削工程と、第三の躯体構築工程と、支柱構築工程と、を含むものである。

一次掘削工程は、図１３の（ａ）に示すように、山留壁Ｗ，Ｗの間の地盤を、上コンクリート躯体Ａの構築予定位置の下側まで掘り下げる工程である。なお、山留壁Ｗは、いわゆる柱列式連続地中壁である。山留壁Ｗを構築するには、地盤をアースオーガで掘削しつつ、原位置にて掘削土とセメントスラリーを混合・攪拌してソイルセメントを形成し、掘削孔からアースオーガを引き上げた後、ソイルセメントが固まらないうちに、芯材Ｗ１を地中（掘削孔）に建て込めばよい。

地盤を掘削する際には、芯材Ｗ１の内側にあるソイルセメントを削り取り、芯材Ｗ１を露出させる。芯材Ｗ１を露出させたならば、芯材Ｗ１にブラケットＷ２を設置する。

地盤を床付面Ｔ１まで掘り下げたら、山留壁Ｗ，Ｗの間に中間杭Ｍを構築し、図１３の（ｂ）に示すように、中間杭Ｍの芯材の上端部にプレロード用のジャッキＭ１を設置する。なお、中間杭Ｍは、上コンクリート躯体Ａの中間部分を仮受けするものであり、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなる。

第一の躯体構築工程は、上コンクリート躯体Ａを形成する工程である。第一の躯体構築工程では、まず、床付面Ｔ１上にスラブ型枠や梁型枠などを設置し、その上に下側のスラブ主筋１４や縦梁主筋１５（図２参照）などを配筋する。次に、横断鉄骨１１をブラケットＷ２，Ｗ２間に架設し、横断鉄骨１１の端面と山留壁の内壁面との間に、サポート部材１１ｂ（図２参照）を設置し、横断鉄骨１１の横移動を拘束する。なお、側壁芯鉄骨１２は、横断鉄骨１１に予め接合しておく。

複数の横断鉄骨１１，１１，…を設置したら、縦断鉄骨１３および繋ぎ材１１ａ（図３参照）を設置し、さらに、図２に示す上側のスラブ主筋１４、側壁主筋１５、上側の縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などを配筋する。その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。

而して、中間杭ＭのジャッキＭ１をジャッキアップしつつ型枠を脱型すると、図１４の（ａ）に示すように、山留め支保工を兼ねる上コンクリート躯体Ａが出現する。なお、既設構造物の下方に地下構造物を構築する場合には、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替える。

二次掘削工程は、図１４の（ｂ）に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側の地盤を床付面Ｔ２まで掘り下げる工程である。二次掘削工程では、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用する。本実施形態では、上コンクリート躯体Ａの下方に切梁Ｋを設置しているが、切梁Ｋの有無や段数等は、掘削深さ掘削幅等に応じて適宜設定すればよい。

床付面Ｔ２まで掘削したら、図示は省略するが、床付面Ｔ２および山留壁Ｗの内壁面に沿って防水シートを敷設し、防水シート上に保護モルタルおよび基礎コンクリートを打設する。また、下コンクリート躯体Ｃ（図１参照）の構築予定位置を挟んで両側に、三次掘削の際の山留となる親杭Ｐ，Ｐを構築する。親杭Ｐ，Ｐを構築したら、親杭Ｐの上端部を少しだけ掘り下げ、露出した親杭Ｐの頭部に腹起しを横設し、さらに、腹起しにブラケットＰ１を設置する。

第二の躯体構築工程は、図１５に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０、３０，４０，５０，６０を並設し、これらを互いに接合することで鋼殻躯体Ｂを形成する工程である。第二の躯体構築工程には、鋼床版構築工程、鉄骨設置工程、鋼壁構築工程などが含まれている。

鋼床版構築工程は、図１５の（ａ）に示すように、左右の床付面Ｔ２，Ｔ２の上に鋼殻構造の床版部Ｂ１，Ｂ１を形成する工程である。鋼床版構築工程では、複数の床版用鋼製セグメント２０，３０および複数の隅角部用鋼製セグメント４０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで床版部Ｂ１，Ｂ１を形成する。鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で床付面Ｔ２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。

セグメントを「イモ組み」する場合には、組立順序が制約され難くなるので、様々な組立順序を採用することできるが、例えば、三種類の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を互いに接合して横長の構造体を形成した後に、その前側または後側において他の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を接合するとともに、縦断方向に隣接する同種のセグメント同士を接合すればよい。なお、一種類のセグメントを縦断方向に並設した後に、その横において他種のセグメントを縦断方向に並設してもよい。

横方向に隣接するセグメント同士は、ボルトｂ２（図５参照）を使用して引張接合方式により接合する。ボルトｂ２には、初期導入軸力として、ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。「イモ組み」の場合、セグメント継手の位置が縦断方向に連続するようになるので、千鳥組みをした場合のような添接効果を期待することはできないが、ボルトｂ２を利用して上記のような軸力を導入してセグメント同士を引張接合すれば、セグメント継手における剛性低下が生じ難くなるので、剛性一様な構造体として設計することが可能となる。

鉄骨設置工程は、床版部Ｂ１，Ｂ１間に主鉄骨７１を架設する工程である。鉄骨設置工程では、中床版の残部（下コンクリート躯体Ｃの床版部Ｃ１）を形成すべき領域に主鉄骨７１を配置し、主鉄骨７１の端部を床版用鋼製セグメント３０の本体部３Ａに接合する。埋込主桁３Ｂ，３Ｂの上下にはスキンプレートが存在していないので、主鉄骨７１を下降させるだけで、本体部３Ａ、３Ａの間に主鉄骨７１を配置することができる。本実施形態では、親杭ＰのブラケットＰ１に主鉄骨７１を載置した後、主鉄骨７１の端部を床版用鋼製セグメント３０の本体部３Ａに接合する。なお、主鉄骨７１は、ブラケットＰ１にも接合もする。

主鉄骨７１，７１，…を架設したら、縦断方向に隣り合う主鉄骨７１，７１間に繋ぎ材７１ａ，７１ａ（図１１参照）を架設し、繋ぎ材７１ａ，７１ａを介して主鉄骨７１，７１を連結する。なお、繋ぎ材７１ａ，７１ａは、中間杭Ｍを挟んで両側に配置し、中間杭Ｍの座屈防止となるよう、中間杭Ｍにも固定する。

次に、隅角部用鋼製セグメント４０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材８１（図１５の（ｂ）参照）を注入する。裏込材８１が硬化すると、鋼製セグメント２０，３０，４０と主鉄骨７１とを連設してなる構造体が山留め支保工として機能し得るようになるので、切梁Ｋを撤去することができる。

また、以後の作業を円滑に行えるよう、図１５の（ｂ）に示すように、第一の床版用鋼製セグメント２０の内部、第二の床版用セグメント３０の本体部３Ａの内部および隅角部用鋼製セグメント４０の内部に、間詰め材８２を打設して、床版部Ｂ１の上面を平滑にし、さらに、主鉄骨７１上に覆工板８３を敷設する。なお、間詰め材８２の種類や材質に制限はないが、本実施形態では、低コスト化を図るべく、非構造材料（例えば、貧配合のコンクリートや流動化処理土など）を使用している。

鋼壁構築工程は、山留壁Ｗに沿って鋼殻構造の側壁部Ｂ２を形成する工程である。鋼壁構築工程では、複数の側壁用鋼製セグメント５０，６０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで側壁部Ｂ２，Ｂ２を形成する。上下方向に隣接するセグメント同士は、ボルトｂ２（図６参照）を使用して引張接合方式により接合し、ボルトｂ２には、初期導入軸力として、ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。

鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で間詰め材８２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。床版部Ｂ１の上面が平坦に均されており、かつ、施工機械の移動を妨げる切梁Ｋ（図１５の（ａ）参照）が既に撤去されているので、鋼製セグメントの設置作業をスムーズに行うことができる。

なお、下段の側壁用鋼製セグメント５０は、隅角部用鋼製セグメント４０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート４３）に載置する。本実施形態では、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４，図１８の（ａ）参照）、側壁用鋼製セグメント５０を容易に設置することができる。すなわち、「イモ組み」とすれば、鋼床版構築工程を先行した場合であっても、側壁用鋼製セグメント５０，６０を容易に設置することができる。なお、鋼壁構築工程に先立って鋼床版構築工程を行い、間詰め材８２による「平場」を早期に確保すれば、側壁用鋼製セグメント５０，６０の設置作業をより効率良く行うことが可能となる。

セグメントを千鳥組みにする場合には、図１８の（ｂ）に示すように、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置に高低差が生じ、低い方の隅角部用鋼製セグメント４０の上に側壁用鋼製セグメント５０を設置する際には、その両側の隅角部用鋼製セグメント４０，４０の間に挿入する必要があるので、両セグメントに設けたシール材が剥離等しないよう注意する必要がある。

上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図１６の（ａ）に示すように、蓋プレート６６（図１６の（ｃ）参照）を取り付けない状態で、下段の側壁用鋼製セグメント５０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート５３）に載置する。本実施形態では、下段の側壁用鋼製セグメント５０，５０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、上段の側壁用鋼製セグメント６０を容易に設置することができる。なお、上コンクリート躯体Ａと下段の側壁用鋼製セグメント５０との間には、上段の側壁用鋼製セグメント６０が丁度収まる程度のクリアランスしか存在していないが、後組み鉄筋１５ｂ（図１６の（ｂ）参照）が先組み鉄筋１５ａに継ぎ足されていないので、側壁用鋼製セグメント６０をスムーズに設置することができる。

側壁用鋼製セグメント５０，６０を設置したら、図１６の（ｂ）に示すように、側壁用鋼製セグメント５０，６０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材８４を注入し、側壁部Ｂ２の側部を拘束する。

続いて、先組み鉄筋１５ａの下端部に、後組み鉄筋１５ｂを継ぎ足す（接合部配筋工程）。すなわち、側壁用鋼製セグメント６０のスキンプレート６１の内側に側壁主筋１５の一部となる後組み主筋１５ｂを配筋し、後組み主筋１５ｂの上端部を先組み主筋１５ａの下端部に接続する。本実施形態では、基準面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６（図１０参照）で囲まれた領域の外側に孔あき鋼板ジベル６７を配置し、基準面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６で囲まれた領域の内側に後組み主筋１５ｂを配筋しているので、先組み主筋１５ａに多少の配筋誤差等が存在していたとしても、孔あき鋼板ジベル６７との干渉を避けつつスムーズに後組み主筋１５ｂを配筋することができる。

その後、図１６の（ｃ）に示すように、一対の主桁プレート６２，６２間にせん断補強筋１７，１７，…を配筋するとともに、ハンチ筋１８の一部となる後組みハンチ筋１８ｂを配筋し、後組みハンチ筋１８ｂの上端部を先組みハンチ筋１８ａの下端部に接続する。蓋プレート６６は未だ取り付けられていないので、後組み主筋１５ｂやせん断補強筋１７などを容易に配筋することができ、ひいては、工期の短縮を図ることが可能となる。

一対の主桁プレート６２，６２間に所要の鉄筋を配筋したら、蓋プレート６６を配置し、この蓋プレート６６を前記両主桁プレートに固着する（筒状部形成工程）。筒状部形成工程では、筒状部６Ｂの側面開口部を蓋プレート６６で塞ぎ、図１６の（ｄ）に示すように、多数のボルトを利用して蓋プレート６６の三辺を第一接続板６２ａ，６２ａおよび第二接続板６５ａ（図７参照）に接合する。

その後、筒状部６Ｂの内部空間（スキンプレート６１と一対の主桁プレート６２，６２と蓋プレート６６とで囲まれた空間）にコンクリート１９ａを充填する（コンクリート充填工程）。コンクリート１９ａを打設する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するコンクリート注入孔（図示略）を使用する。なお、コンクリート１９ａは、筒状部６Ｂの上縁まで打設する。

コンクリート１９ａが硬化したら、コンクリート１９ａの上面と上コンクリート躯体Ａの下面との間に、高流動膨張コンクリート１９ｂを充填する。高流動膨張コンクリート１９ｂを充填する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するモルタル注入孔（図示略）を使用する。なお、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替えた場合には、既設構造物の重量が上コンクリート躯体Ａを介して山留壁Ｗに作用することになるが、上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとが接合されると、上コンクリート躯体Ａ、鋼殻躯体Ｂ，Ｂおよび主鉄骨７１によって矩形枠状の構造体が形成されるようになり、当該構造体を介して既設構造物の重量の一部が床付面Ｔ２等に作用するようになるので、山留壁Ｗの負担を低減することが可能になる。なお、高流動膨張コンクリート１９ｂに代えて、無収縮モルタル等を充填してもよい。

三次掘削工程は、図１７の（ａ）に示すように、鋼殻躯体Ｂ，Ｂの間の地盤を図示せぬ床付面まで掘り下げる工程である。三次掘削工程では、主鉄骨７１を山留め支保工として利用しつつ、主鉄骨７１の下側の地盤を掘り下げる。なお、三次掘削工程は、前記した側壁構築工程と並行して行ってもよい。また、三次掘削の進行に伴い、主鉄骨７１の下方に切梁を設置してもよい。

第三の躯体構築工程は、下コンクリート躯体Ｃを形成する工程である。下コンクリート躯体Ｃは、順巻工法により構築する。すなわち、第三の躯体構築工程では、主鉄骨７１の下側の空間において下階（地下２階）の側壁部Ｃ２と底版部（図示略）とを形成し、その後、主鉄骨７１を包含するようにコンクリートを打設することで、上階（地下１階）の中床版となる床版部Ｃ１を形成する。

前記したように、第三の躯体構築工程では、まず、床付面上に鉄筋コンクリート構造の底版部を構築し（図示略）、底版部上に鉄筋コンクリート構造の側壁部Ｃ２，Ｃ２を構築する。なお、側壁部Ｃ２の側壁主筋７５は、主鉄骨７１の上面の高さ位置付近まで延設しておく。

側壁部Ｃ２，Ｃ２まで構築したら、主鉄骨７１の下側に図示せぬ型枠を配置するとともに、主鉄骨７１の上下に、図１１の（ａ）に示すスラブ主筋７２や配力筋７３を配筋し、さらに、せん断補強筋７４やハンチ筋７６，７７を配筋する。なお、主鉄骨７１は、下コンクリート躯体Ｃの補強鋼材なので、主鉄骨７１を撤去する作業は不要である。

配筋作業が終了したら、型枠上にコンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。型枠を脱型すると、図１７の（ｂ）に示すように、鋼殻構造の床版部Ｂ１，Ｂ１と剛結された鉄骨鉄筋コンクリート構造の床版部Ｃ１が出現し、上階の床となる中床版が形成される。

支柱構築工程は、支柱Ｄを形成する工程である。支柱構築工程では、まず、縦梁部Ａ３と床版部Ｃ１の主筋定着領域Ｃ１２との間に支柱Ｄの外殻となる鋼管を設置し、その後、鋼管の内部にコンクリートを充填する。

コンクリートの強度が所定強度に達した後、中間杭Ｍを撤去し、上コンクリート躯体Ａの上側の空間に地盤材料を埋め戻すと、図１の状態となる。

本実施形態に係る地下構造物によれば、図４に示すように、本設躯体の一部を鋼殻構造としているので、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリートの使用量を削減することが可能となり、ひいては、鉄筋や型枠の数量を削減することが可能となる。

また、本実施形態に係る地下構造物の構築方法によれば、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯に制約があるような状況下であっても、あるいは、大型の揚重機械を使用できないような作業空頭であっても、工期の長期化を招き難くなる。

本実施形態では、鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０を、イモ組み状態となるように並設しているので、組立順序の自由度が高まり、ひいては、施工効率を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、左右あるいは上下に隣接する鋼製セグメント同士を、ボルトｂ２を使用して引張接合方式により接合する。

側壁接合部Ｊ１においては、図７に示すように、側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ａにコンクリート躯体Ａの主筋１５が入り込み、スキンプレート６１、主桁プレート６２および蓋プレート６６に孔あき鋼板ジベル６７（せん断伝達部材）が突設されているので、側壁接合部Ｊ１の耐力を上コンクリート躯体Ａの耐力以上にすることができ、しかも、上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間で断面力を確実に伝達できるようになる。

また、図１０に示すように、基準面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６で囲まれた領域の外側に孔あき鋼板ジベル６７を配置し、基準面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６で囲まれた領域の内側に後組み主筋１５ｂを配筋しているので、主筋１５と孔あき鋼板ジベル６７との間にクリアランスが確保されるようになる。つまり、主筋１５の配筋誤差や側壁用鋼製セグメント６０の設置誤差を吸収することが可能となり、したがって、先組み主筋１５ａに多少の配筋誤差等が存在していたとしても、孔あき鋼板ジベル６７との干渉を避けつつスムーズに後組み主筋１５ｂを配筋することができる。また、後組み主筋１５ｂやせん断補強筋１７などを配筋する時点では、蓋プレート６６は未だ取り付けられていないので、容易に配筋することができ、ひいては、工期の短縮を図ることが可能となる。

床版接合部Ｊ２においては、図１２に示すように、上下のスラブ主筋７２，７２の間に埋込主桁３Ｂ，３Ｂが配置されており、しかも、埋込主桁３Ｂ，３Ｂの上下にはスキンプレートが配置されていないので、主鉄骨７１の架設作業やせん断補強筋７３の配筋作業を容易に行うことができ、さらには、空気溜まりの発生を防ぐことができる。また、コンクリートの打設状況を視認することができるので、埋込主桁３Ｂ周辺へのコンクリート打設や埋込主桁３Ｂ周辺での締固作業を容易に行うことができる。

また、主鉄骨７１を下コンクリート躯体Ｃの補強鋼材としているので、鉄筋量を削減して配筋を簡素化することが可能となり、したがって、側壁接合部Ｊ２での配筋作業や締固め作業が容易になる。

また、埋込主桁３Ｂ，３Ｂの上下にスキンプレートが配置されていないので、図１１の（ａ）に示すように、下コンクリート躯体Ｃの側壁部Ｃ２から延出する鉄筋（本実施形態では、ハンチ筋７６）を接合領域Ｃ１１のコンクリート（図５の（ａ）に示すコンクリート打設空間３Ｃに打設されたコンクリート）に定着させることが可能となる。なお、図示は省略するが、接合領域Ｃ１１の直下に側壁部Ｃ２を設け、側壁部Ｃ２の主筋を接合領域Ｃ１１に定着させてもよい。

また、埋込主桁３Ｂの上縁が本体部３Ａの上縁よりも一段下がったところに位置し、埋込主桁３Ｂの下縁が本体部３Ａの下縁よりも一段上がったところに位置しているので、埋込主桁３Ｂの上下に大きなかぶり厚を確保することができ、コンクリートの押抜きせん断破壊が起こり難くなる。

本実施形態では、図１５に示すように、側壁用鋼製セグメント５０，６０の設置前に、下コンクリート躯体Ｃの補強鋼材である主鉄骨７１を鋼殻躯体Ｂの床版部Ｂ１に接合し、これらを山留め支保工として利用しているので、下コンクリート躯体Ｃの床版部Ｃ１の完成を待たずして、二次掘削工程において使用した切梁Ｋを撤去することができ、切梁Ｋの無い状態で側壁用鋼製セグメント５０，６０の設置作業を行うことができる。

しかも、主鉄骨７１は、山留壁Ｗ，Ｗ間の支保工として機能するだけでなく、図１７に示すように、親杭Ｐ，Ｐ間を掘り下げる際の山留め支保工として機能し得るように設計されているので、中床版の完成を待たずして、主鉄骨７１の下側を掘り下げることができ、ひいては、工期の短縮化を図ることが可能となる。

Ａ 上コンクリート躯体
Ｂ 鋼殻躯体
２０，３０ 床版用鋼製セグメント
５０，６０ 側壁用鋼製セグメント
ｂ１，ｂ２ ボルト
Ｗ 山留壁
Ｔ１，Ｔ２ 床付面

Claims (5)

1. コンクリート躯体を形成する第一の躯体構築工程と、
   前記コンクリート躯体の下側の地盤を床付面まで掘り下げる掘削工程と、
   前記床付面の上に複数の鋼製セグメントを並設するとともに、山留壁に沿って複数の鋼製セグメントを並設し、隣接する前記鋼製セグメント同士を接合することで鋼殻躯体を形成する第二の躯体構築工程と、を含むことを特徴とする地下構造物の構築方法。
2. 山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体を形成する第一の躯体構築工程と、
   前記コンクリート躯体の下側の地盤を床付面まで掘り下げる掘削工程と、
   前記床付面の上に複数の床版用鋼製セグメントを並設し、隣接する前記床版用鋼製セグメント同士を接合することで床版部を形成する鋼床版構築工程と、
   山留壁に沿って複数の側壁用鋼製セグメントを並設し、隣接する前記側壁用鋼製セグメント同士を接合することで側壁部を形成する鋼壁構築工程と、を含むことを特徴とする地下構造物の構築方法。
3. 地盤を床付面まで掘り下げる開削工法により構築される地下構造物であって、
   コンクリート躯体と、
   前記コンクリート躯体と前記床付面との間に形成された鋼殻躯体と、を有し、
   前記鋼殻躯体は、前記床付面に沿う床版部と、山留壁に沿う側壁部とを有し、
   前記床版部は、前記床付面上に並設された複数の鋼製セグメントによって形成されており、
   前記側壁部は、前記山留壁に沿って並設された複数の鋼製セグメントによって形成されている、ことを特徴とする地下構造物。
4. 複数の前記鋼製セグメントがイモ組み状態となるように並設されている、ことを特徴とする請求項３に記載の地下構造物。
5. 隣接する前記鋼製セグメント同士が引張接合方式により接合されている、ことを特徴とする請求項４に記載の地下構造物。

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