JP5852888B2 - 半地下構造物 - Google Patents

Description

本発明は、Ｕ型擁壁を備えた掘割式の半地下構造物に関する。

従来、地下に道路構造など（地下構造物）を構築する際に、開削工法が多用されている。この開削工法では、例えば、地下構造物を構築する部分の幅方向両側の地盤内に地下構造物の延設方向に沿って複数の鋼矢板を打設して、仮設の土留めを形成し、地下構造物を構築する部分の地盤を地上部から開削する。そして、開削部に、底版部と一対の側壁部と頂版部を備えてなるボックス型のコンクリート躯体（トンネル構造）を場所打ちで構築、あるいはプレキャスト部材を用いて構築し、さらに躯体上方の地盤を埋め戻して、地下構造物の施工が完了する（例えば、特許文献１参照）。

一方、景観や換気が良好であるなどの利点を有することから、特に都市部の道路構造などを掘割式の半地下構造物として構築するケースが増えている。この半地下構造物は、開削工法と同様、例えば鋼矢板を打設して仮設の土留めを形成し、地盤を支持しながら地上部から開削する。そして、開削部に、底版部と一対の側壁部を備え、地上部に開口したコンクリート躯体（Ｕ型擁壁）を構築して、施工が完了する（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１９３４９５号公報 特開２００５−６８７１０号公報

ところで、上記の地下構造物や半地下構造物には、大断面になるほど、地下水によって大きな浮力が発生する。特に、半地下構造物底面の深度が深くなり、地下水位面との水頭差が大きくなると、土留めを境に内側と外側の地下水位の違いによってボイリングを生じさせるような水圧（揚圧力）が作用することになる。

そして、ボックス型のコンクリート躯体（トンネル構造）からなる地下構造物においては、上方地盤を埋め戻すことで大きな上載荷重を確保でき、ボックス型のコンクリート躯体自体で浮力や揚圧力に抵抗することができる。

一方、上方が地上部に開口するＵ型擁壁の半地下構造物においては、埋め戻し地盤による上載荷重がないため、浮力や揚圧力の作用によって浮き上がり、位置ずれが生じるおそれがある。このため、Ｕ型擁壁の半地下構造物においては、ボックス型の地下構造物よりも確実強固なずれ止め対策が必要であり、従来、コンクリート量を増して大きな自重を確保するなどの対策が採られていた。しかしながら、このコンクリートを増量する対策では、材料や掘削土量が増大して高コスト化し、また、側壁部や床版部の厚さが増大することによって敷地境界にかかる施工スペースの確保が困難になるなどの問題があった。

さらに、半地下構造物においては、上方が地上部に開口しているため、ボックス型の地下構造物と比較し、コンクリート躯体が環境影響を受けやすく、海から飛来する塩分や凍結防止剤などのコンクリート外部から侵入する塩分や中性化による鉄筋腐食、アルカリ骨材反応などによって、コンクリート躯体、特に側壁部にひび割れが発生しやすい。このため、特に半地下構造物は、点検、メンテナンスなどの供用中の継続的な管理が必要であり、この管理に多大な労力とコストを要するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、確実且つ好適に浮き上がりを防止できるとともに、点検、メンテナンスなどの管理を軽減できる半地下構造物を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の半地下構造物は、地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、棒状に形成され、基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設された複数のずれ止め部材を備え、前記側壁部が、前記ずれ止め部材を埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記側壁部の表面に近い前記土留めの内面の凸面部に、前記側壁部の表面から遠い前記土留めの内面の凹面部よりも前記ずれ止め部材が多く配設されていることを特徴とする。

この発明においては、Ｕ字状のコンクリート躯体（Ｕ型擁壁）の側壁部と鋼矢板を打設して構築した土留めとをずれ止め部材によって一体にすることができ、従来、Ｕ型擁壁の半地下構造を構築する際に、仮設として用いられていた鋼矢板の土留めを本設に適用することができる。これにより、鋼矢板の根入れによる地盤との摩擦抵抗及び鋼矢板の自重を、Ｕ字状のコンクリート躯体の地下水による浮き上がりに対する抵抗（浮き上がり抵抗）として活用でき、埋め戻し地盤による上載荷重がない半地下構造物であっても、確実にコンクリート躯体に位置ずれ（すなわち、地盤との相対的な位置ずれ、または鋼矢板と側壁部の間に位置ずれ）が生じることを防止でき、安定した半地下構造物を好適に構築することが可能になる。

また、ずれ止め部材を介してコンクリート躯体の側壁部の背面側に鋼矢板が一体化されることで、主働土圧によって生じる引張力を鋼矢板で負担することができる。これにより、Ｕ字状のコンクリート躯体の側壁部を無筋コンクリート造とすることが可能になり、このように側壁部を無筋コンクリート造とした場合であっても十分な耐力を備えた半地下構造物を構築することが可能になる。

さらに、このようにコンクリート躯体の側壁部を無筋コンクリート造にできることで、上方が開口したＵ字状のコンクリート躯体を備え、このコンクリート躯体が環境影響を受けやすい半地下構造物であっても、海から飛来する塩分や凍結防止剤などのコンクリート外部から侵入する塩分や中性化による鉄筋腐食が生じることがなく、側壁部ひいてはコンクリート躯体のひび割れ発生を大幅に低減することが可能になる。これにより、従来と比較し、点検、メンテナンスなどの供用中の管理に要する労力やコストを大幅に軽減することが可能になる。
また、この発明においては、合成壁構造の壁厚方向で中立軸に近いほど大きなせん断力が発生するため、中立軸に近くなる土留めの凸面部に多くのずれ止め部材を配設しておくことによって、確実且つ効果的に鋼矢板と側壁部の間の位置ずれを防止することができる。

また、本発明の半地下構造物においては、一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記合成壁構造の中立軸を境に前記側壁部の表面側の圧縮力作用領域に、前記ずれ止め部材の突出方向先端が配されるようにして、前記ずれ止め部材が突設されていることが望ましい。
また、本発明の半地下構造物においては、地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、前記土留めは、前横方向に沿って交互に並ぶ前記鋼矢板の凸部及び凹部によって構成され、基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設され、かつ軸部と軸部の先端に一体形成された頭部とを備えたスタッドからなる複数のずれ止め部材を備え、前記側壁部が、前記スタッドを埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、前記スタッドは、前記凸部及び凹部の両方に配設され、一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記合成壁構造の中立軸を境に前記側壁部の表面側の圧縮力作用領域に、前記凸部及び凹部の前記スタッドの突出方向先端が配されるようにして、前記スタッドが突設されていることを特徴とする。

この発明においては、単にずれ止め部材でコンクリート躯体の側壁部と土留めの鋼矢板を一体にするのではなく、ずれ止め部材の先端が合成壁構造の中立軸よりも側壁部の表面側の圧縮力作用領域に配されているため、合成壁構造に主働土圧が作用し、土留めに基端を固着したずれ止め部材が引っ張られ、無筋コンクリート造の側壁部にコーン破壊が生じ引き抜けることを防止できる。これにより、ずれ止め部材によって、好適にコンクリート躯体と土留めを一体にした半地下構造物を構築することができる。

さらに、本発明の半地下構造物においては、前記側壁部の上下方向の中央を境に上方に配設された複数のずれ止め部材の総断面積よりも、前記側壁部の下方に配設された複数のずれ止め部材の総断面積が大きくなるように、前記複数のずれ止め部材が配設されていることがより望ましい。

本発明の対象としている半地下構造物において、主働土圧によって側壁部に作用する曲げ荷重、鋼矢板と側壁部の間のずれを引き起こすせん断力は、側壁部の上端部から下端部に向かうほど（深度方向の深い位置ほど）大きくなる。このため、本発明においては、ずれ止め部材の設置本数を調整したり、径が異なるずれ止め部材を用いるなどして、側壁部の上下方向の中央を境に上方のずれ止め部材の総断面積よりも、下方のずれ止め部材の総断面積が大きくなるように、複数のずれ止め部材を配設することによって、確実且つ効果的にコンクリート躯体の位置ずれを防止することができる。

また、本発明の半地下構造物においては、前記側壁部の上端部側と下端部側にそれぞれ、前記ずれ止め部材が集中的に配設されていることがさらに望ましい。

この発明においては、側壁部の上端部側と下端部側にずれ止め部材を集中的に配設し、鋼矢板と側壁部を上端部側と下端部側で一体に拘束して、上下端部のずれを防止することにより、少ないずれ止め部材で効果的に鋼矢板と側壁部の間の位置ずれの発生を抑止することができる。これにより、側壁部の全面にずれ止め部材を配置する場合と比べ、ずれ止め部材費用の削減及びずれ止め部材の取付作業の負担軽減を図ることが可能になる。

また、本発明の半地下構造物においては、前記鋼矢板の内面及び／又は外面から前記地盤内に突設される摩擦抵抗部材を備えていることがより望ましい。

この発明においては、地盤内に突設される摩擦抵抗部材が設けられていることで、地盤との摩擦面が増え、浮き上がりに対する抵抗を高めることができる。さらに、鋼矢板の剛性を高めることができ、コンクリート躯体側の荷重負担を低減することが可能になる。これにより、コンクリート躯体の側壁部を無筋コンクリート造とした場合であっても、十分な耐久性を備えた半地下構造物にすることができ、側壁部を無筋コンクリート造にすることによるひび割れ発生の抑止効果、ひいては管理の軽減効果を確実に得ることが可能になる。

さらに、本発明の半地下構造物においては、前記土留めを形成する複数の鋼矢板の少なくとも一部の鋼矢板には、下端部側に、上下方向に開口する貫通空間を形成し、前記下端部側を筒状に形成する引抜抵抗部材が一体に取り付けられていることがより望ましい。

この発明においては、鋼矢板の下端部側に引抜抵抗部材を一体に取り付けて、下端部側を筒状に形成することによって、鋼矢板を打設した状態で、この筒状部分の貫通空間に土砂が詰まり、鋼矢板ひいては本設として使用する土留めの引抜抵抗力を増大させることが可能になる。これにより、コンクリート躯体の地下水による浮き上がりに対する抵抗（浮き上がり抵抗）を増大させることができ、さらに確実に、コンクリート躯体の厚さを大きくすることなく、安定的に半地下構造物を構築することが可能になる。

また、本発明の半地下構造物においては、地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、棒状に形成され、基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設された複数のずれ止め部材を備え、前記側壁部が、前記ずれ止め部材を埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、前記側壁部にひび割れ誘発目地が設けられ、一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記ひび割れ誘発目地が、隣り合う鋼矢板の継手部に対し、前記側壁部の表面に沿う横方向に位置をずらして配設されていることを特徴する。

この発明においては、Ｕ字状のコンクリート躯体を開削空間内に構築する際、底版部のコンクリートを打設した後に側壁部のコンクリートを打設することになる。そして、このとき、底版部と側壁部の間にコンクリートの硬化時の温度差が生じ、側壁部が底版部に拘束される形になるため、側壁部にひび割れが発生するおそれがある。これに対し、側壁部にひび割れ誘発目地を設けておくことによって、無秩序にひび割れが発生することを防止でき、側壁部の耐久性や美観を損なうことを防止できる。

また、このひび割れ誘発目地が隣り合う鋼矢板の継手部に対して横方向の異なる位置に配設されているため、ひび割れ誘発目地を設けることによって止水性が損なわれることを防止できる。すなわち、鋼矢板の継手部からひび割れ誘発目地を通じて、側壁部の表面側に地下水の漏水が生じることを防止できる。

本発明の半地下構造物においては、コンクリート躯体の側壁部と土留めとをずれ止め部材によって一体にすることができ、鋼矢板の根入れによる地盤との摩擦抵抗及び鋼矢板の自重をコンクリート躯体の浮き上がり抵抗として活用することができる。

これにより、上方が開口したＵ字状のコンクリート躯体を備えた半地下構造物であっても、コンクリート重量を増して大きな自重を確保したり、側壁部や床版部の厚さを増大する必要がなく、材工費が増大したり、敷地境界にかかる施工スペースの確保が困難になるなどの従来の不都合を解消することが可能になる。

また、ずれ止め部材を介して側壁部の背面側に鋼矢板が一体化されることで、主働土圧によって生じる引張力を鋼矢板で負担することができ、側壁部を無筋コンクリート造として形成することが可能になるとともに、十分な耐力を備えた半地下構造物を構築することが可能になる。

そして、このように側壁部を無筋コンクリート造にできることで、Ｕ字状に形成されて、コンクリート躯体が環境影響を受けやすい半地下構造物であっても、海から飛来する塩分や凍結防止剤などのコンクリート外部から侵入する塩分や中性化による鉄筋腐食が側壁部に生じてひび割れが発生することがない。これにより、従来と比較し、供用中の継続的な点検、メンテナンスの管理に要する労力やコストを大幅に軽減することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る半地下構造物を示す図である。 図１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、コンクリート躯体の側壁部と土留めを一体化した合成壁構造を示す断面図である。 ひび割れ誘発目地を備えた合成壁構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、ずれ止め部材の配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、ずれ止め部材の配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、ずれ止め部材の配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、引抜抵抗部材を備えた半地下構造物を示す図である。 図７のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、引抜抵抗部材を備えた半地下構造物を示す図である。 本発明の一実施形態に係る半地下構造物の変形例であり、摩擦抵抗部材を備えた半地下構造物を示す図である。 図１０のＸ１−Ｘ１線矢視図であるとともに、形状の違う摩擦抵抗部材を示す図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る半地下構造物について説明する。ここで、本実施形態は、例えば都市部の道路構造などとして構築される掘割式の半地下構造物に関するものである。

本実施形態の半地下構造物Ａは、図１及び図２に示すように、地中に鋼矢板１を打設し、横方向（壁厚方向）Ｔ１に所定の間隔をあけて構築した一対の土留め２と、一対の土留め２の間の地盤Ｇを地上部から開削し、この開削空間Ｈ内に構築したコンクリート躯体３とを備えて構成されている。

また、土留め２は、周知のＵ形、ハット形、Ｚ形などの鋼矢板１を用い、隣り合う鋼矢板１と互いの嵌合継手（継手部４）を嵌合させながら、順次複数の鋼矢板１を地中に打設して形成されている。さらに、この土留め２は、上下方向Ｔ２に延び、半地下構造物Ａの延設方向に沿う横方向Ｔ３に交互に規則的に並ぶ凸部２ａと凹部２ｂを備え、横断面視（図２の断面視）で凹凸状に形成されている。そして、各土留め２の下端部（鋼矢板１の下端部１ａ）側を、所定の根入れ長を確保するように地盤Ｇ内に埋設した状態で残しつつ、地上部から予め設定された深度方向（上下方向Ｔ２）の所定深さまで一対の土留め２の間の地盤Ｇを掘削することによって、開削空間Ｈが形成されている。なお、土留め２を形成する複数の鋼矢板１は全てが必ずしも同じ長さである必要はない。例えば地下水流を阻害しないように、短い鋼矢板１を適宜設けたり、鋼矢板１自体に予め孔を設けるようにしてもよい。

また、土留め２には、棒状に形成された複数のずれ止め部材５が、基端５ａを土留め２の鋼矢板１に固着し、鋼矢板１の内面（土留め２の内面２ｃ）から開削空間Ｈ側に突出させて設けられている。本実施形態では、このずれ止め部材５として、軸部と軸部の先端５ｂに一体形成された頭部とを備えてなる鋼製のスタッドが適用され、軸部の基端５ａを土留め２の内面２ｃに溶接で接続するなどして取り付けられている。また、本実施形態では、コンクリート躯体３の側壁部６の上端部６ａ側から下端部６ｂ側までの上下方向Ｔ２の間に複数のずれ止め部材５が所定の間隔をあけ、開削空間Ｈを形成する土留め２の内面２ｃ全体に、縦横整列したり、千鳥配置にするなどして、略均等に分散配置されている。

一方、コンクリート躯体３は、上方に開口したＵ型擁壁であり、底版部７と一対の側壁部６とを備えてＵ字状に形成されている。底版部７は、開削空間Ｈの底面上にコンクリートを打設し、所定の厚さをもって形成されている。また、底版部７は、鉄筋コンクリート造として形成されていることが好ましい。

側壁部６は、各土留め２の内面２ｃに密着するようにコンクリートを打設し、平面状の表面（内面）６ｃを備えて壁状に形成されている。また、この側壁部６は、無筋コンクリート造として形成され、土留め２の内面２ｃに突設したずれ止め部材５をコンクリート内に埋設することで土留め２と一体に構築されている。さらに、底版部７の周端部側と側壁部６の下端部６ｂ側は、例えば底版部７の鉄筋を側壁部６側に延設し、側壁部６のコンクリートに埋設させるなどして、一体に剛結されている。なお、側壁部６と底版部７とを接続するための鉄筋は、側壁部６の鉄筋として扱わず、これにより、側壁部６が無筋コンクリート造であるものとする。

さらに、本実施形態では、図３に示すように、側壁部６にひび割れ誘発目地８が設けられている。ひび割れ誘発目地８は、一体化した側壁部６と土留め２の合成壁構造１０の横断面視で、隣り合う鋼矢板１の継手部４に対し、側壁部６の表面６ｃに沿う横方向Ｔ３に位置をずらして配設されている。また、本実施形態のひび割れ誘発目地８は、側壁部６の表面６ｃから背面６ｄに貫通し、側壁部６の上端部６ａから下端部６ｂまで延設され、エラスタイトなどの目地材を挿入して構成されている。目地材の材料費を最も低減するためには、目地材のＴ１方向の幅を最小とすることが好適である。そのため、目地材を入れる平面位置は、側壁部６の表面６ｃから鋼矢板１までの距離が最も短くなる、鋼矢板１の凸部２ａ平面上とし、表面６ｃ及び凸部２ａに直交する方向に配置するのが最適である。よって、ハット形鋼矢板１を使用した場合の鋼矢板１の継手位置は、凹部２ｂに配置することが好適である。なお、隣り合う鋼矢板１を溶接して土留め２が形成されている場合には、隣り合う鋼矢板１の溶接部と、側壁部６の表面６ｃに沿う横方向Ｔ３の同位置にひび割れ誘発目地８を配設するようにしてもよい。

また、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、図２に示すように、一体化した側壁部６と土留め２の合成壁構造１０の横断面視で、合成壁構造１０の中立軸Ｃを境に側壁部の表面側の圧縮領域（圧縮力作用領域）に、ずれ止め部材５の突出方向先端５ｂの頭部が配されるようにして、ずれ止め部材５が突設されている。

そして、上記のように構成した本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、コンクリート躯体３の側壁部６と土留め２の鋼矢板１とがずれ止め部材５によって一体化されている。これにより、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、従来では仮設として使用される土留め２を本設に適用して構築されており、鋼矢板１の根入れによる地盤Ｇとの摩擦抵抗及び鋼矢板１の自重がコンクリート躯体３の地下水１１による浮き上がりに対する抵抗（浮き上がり抵抗）となる。

このため、地下水１１による浮力や、ボイリングを生じさせるような揚圧力がコンクリート躯体３に作用しても、これら浮力や揚圧力がコンクリート躯体３からずれ止め部材５に、ずれ止め部材５から土留め２に伝搬して受け止められ、土留め２の地盤Ｇとの摩擦抵抗や自重による抵抗によって支持される。これにより、埋め戻し地盤によって上載荷重が得られないＵ字状のコンクリート躯体３を備えた半地下構造物Ａであっても、コンクリート躯体３が浮力や揚圧力によって位置ずれすることがない。

また、ずれ止め部材５を介してコンクリート躯体３の側壁部６の背面６ｄ側に土留め２の鋼矢板１が一体化されていることにより、主働土圧によって生じる引張力を鋼矢板１で負担することができる。これにより、側壁部６を無筋コンクリート造とした場合であっても、本実施形態の半地下構造物Ａは、鉄筋コンクリート造と同等以上の十分な耐力を備えて構築されることになる。

さらに、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、単にずれ止め部材５でコンクリート躯体３の側壁部６と土留め２の鋼矢板１を一体にするのではなく、ずれ止め部材５の先端５ｂが合成壁構造１０の中立軸Ｃよりも側壁部６の表面６ｃ側の圧縮領域に配されている。そして、合成壁構造１０に主働土圧が作用し、土留め２が引張力を負担するとともに、基端５ａを土留め２に固着したずれ止め部材５が土留め２側に引っ張られることになるが、ずれ止め部材５の先端５ｂ側が側壁部６の内部で圧縮力を受けていることで、無筋コンクリート造の側壁部６にコーン破壊が生じ、ずれ止め部材５が引き抜けることが防止される。

ここで、従来の鉄筋コンクリート造の側壁部は、埋設された縦筋や横筋が側壁部の表面に沿って上下方向Ｔ２や横方向Ｔ３に連続的に延設されている。このため、これら鉄筋が腐食した際には、連続的に上下方向Ｔ２や横方向Ｔ３にひび割れが発生し、耐久性や美観が急速に損なわれるおそれがある。このことから、従来の半地下構造物においては、ある程度高頻度で点検やメンテナンスの管理を行うことが必要になる。

これに対し、本実施形態の半地下構造物Ａでは、側壁部６を無筋コンクリート造にしたことで、上方が開口したＵ字状に形成され、環境影響を受けやすいコンクリート躯体３であっても、従来のように、海から飛来する塩分や凍結防止剤などのコンクリート外部から侵入する塩分や中性化による鉄筋腐食によって、側壁部６にひび割れが発生することがない。このため、点検、メンテナンスなどの供用中の継続的な管理が不要になり、あるいはその頻度が大幅に少なくて済み、従来と比較し、管理に要する労力やコストが大幅に軽減されることになる。

この一方で、本実施形態の半地下構造物Ａでは、側壁部６にずれ止め部材５のスタッドが埋設されている。そして、ずれ止め部材５が腐食した場合には、やはり側壁部６にひび割れが生じるおそれがある。しかしながら、このずれ止め部材５は、従来の縦筋や横筋のように上下方向Ｔ２や横方向Ｔ３に連続的に延設されていないため、たとえずれ止め部材５の腐食に伴ってひび割れが発生したとしても、局所的なひび割れとなり、耐久性や美観を急速に損なうおそれはない。これにより、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、やはり、点検やメンテナンスの管理の頻度が大幅に少なくなる。あるいは管理が不要になる。

また、Ｕ字状のコンクリート躯体３を開削空間Ｈ内に構築する際には、底版部７のコンクリートを打設した後に側壁部６のコンクリートを打設することになる。そして、このとき、底版部７と側壁部６の間にコンクリートの硬化時の温度差が生じ、側壁部６が底版部７に拘束される形になってしまう。このため、コンクリートの硬化時に側壁部６にひび割れが発生するおそれがあるが、本実施形態のように、側壁部６にひび割れ誘発目地８が設けられている場合には、側壁部６に無秩序にひび割れが発生することがなく、側壁部６の耐久性や美観を損なうことが防止される。

また、このようにひび割れ誘発目地８を設けると、鋼矢板１の継手部４からひび割れ誘発目地８を通じ、地下水１１が側壁部６の表面６ｃ側に漏出し、耐久性や美観を損なうことが考えられる。これに対し、本実施形態のように、ひび割れ誘発目地８を隣り合う鋼矢板１の継手部４に対して横方向Ｔ３の異なる位置に配設しておくことで、鋼矢板１の継手部４とひび割れ誘発目地８が連通することがなく、地下水１１の漏水の発生が防止されることになる。

したがって、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、Ｕ字状のコンクリート躯体（Ｕ型擁壁）３の側壁部６と鋼矢板１を打設して構築した土留め２とをずれ止め部材５によって一体にすることができ、従来、Ｕ型擁壁の半地下構造物を構築する際に、仮設として用いられていた鋼矢板１の土留め２を本設に適用することができる。これにより、鋼矢板１の根入れによる地盤Ｇとの摩擦抵抗及び鋼矢板１の自重を、Ｕ字状のコンクリート躯体３の地下水１１による浮き上がりに対する抵抗（浮き上がり抵抗）として活用でき、埋め戻し地盤による上載荷重がない半地下構造物Ａであっても、確実にコンクリート躯体３に位置ずれ（すなわち、地盤Ｇとの相対的な位置ずれ、または鋼矢板１と側壁部６の間に位置ずれ）が生じることを防止でき、安定した半地下構造物Ａを好適に構築することが可能になる。

よって、上方が開口したＵ字状のコンクリート躯体３を備えた半地下構造物Ａであっても、コンクリート重量を増して大きな自重を確保したり、側壁部６や床版部７の厚さを増大する必要がなく、材工費が増大したり、敷地境界にかかる施工スペースの確保が困難になるなどの従来の不都合を解消することが可能になる。

また、ずれ止め部材５を介してコンクリート躯体３の側壁部６の背面６ｄ側に鋼矢板１が一体化されることで、主働土圧によって生じる引張力を鋼矢板１で負担することができる。これにより、Ｕ字状のコンクリート躯体３の側壁部６を無筋コンクリート造とすることが可能になり、このように側壁部６を無筋コンクリート造とした場合であっても十分な耐力を備えた半地下構造物Ａを構築することが可能になる。

さらに、このようにコンクリート躯体３の側壁部６を無筋コンクリート造にできることで、上方が開口したＵ字状のコンクリート躯体３を備え、このコンクリート躯体３が環境影響を受けやすい半地下構造物Ａであっても、海から飛来する塩分や凍結防止剤などのコンクリート外部から侵入する塩分や中性化による鉄筋腐食が生じることがなく、側壁部６ひいてはコンクリート躯体３のひび割れ発生をなくすことが可能になる（あるいは大幅に低減することが可能になる）。これにより、従来と比較し、点検、メンテナンスなどの供用中の管理に要する労力やコストを大幅に軽減することが可能になる。

また、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、単にずれ止め部材５でコンクリート躯体３の側壁部６と土留め２の鋼矢板１を一体にするのではなく、ずれ止め部材５の先端５ｂが合成壁構造１０の中立軸Ｃよりも側壁部６の表面６ｃ側の圧縮領域に配されているため、合成壁構造１０に主働土圧が作用し、土留め２に基端５ａを固着したずれ止め部材５が引っ張られ、無筋コンクリート造の側壁部６にコーン破壊が生じ引き抜けることを防止できる。これにより、ずれ止め部材５によって、好適にコンクリート躯体３と土留め２を一体にした半地下構造物Ａを構築することができる。

さらに、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、コンクリート躯体３を開削空間Ｈ内に構築する際に、底版部７と側壁部６の間にコンクリートの硬化時の温度差が生じた場合であっても、側壁部６にひび割れ誘発目地８が設けられているため、側壁部６に無秩序にひび割れが発生することを防止でき、側壁部６の耐久性や美観を損なうことを防止できる。

また、このひび割れ誘発目地８が隣り合う鋼矢板１の継手部４に対して横方向Ｔ３の異なる位置に配設されているため、ひび割れ誘発目地８を設けることによる止水性低下を防止できる。すなわち、鋼矢板１の継手部４からひび割れ誘発目地８を通じて、側壁部６の表面６ｃ側に地下水１１の漏水が生じることを防止できる。

以上、本発明に係る半地下構造物の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、本発明にかかる半地下構造物Ａが都市部の道路構造などであるものとして説明を行ったが、本発明にかかる半地下構造Ａは、鉄道構造や水路構造など、他のあらゆる掘割式の半地下構造物に適用可能である。

また、本実施形態では、鋼矢板１がＵ形、ハット形、Ｚ形などの鋼矢板であるものとして説明を行ったが、鋼管矢板など、他の形状の鋼矢板を用いて本発明にかかる半地下構造物Ａを構成するようにしてもよい。

さらに、本実施形態の半地下構造物Ａにおいては、従来仮設の土留め２を本設として適用するため、図１に示すように、少なくとも一部の鋼矢板１の下端部１ａ側を支持層Ｇ１に到達させ、この支持層Ｇ１に根入れして土留め２を形成するようにしてもよい。そして、この場合には、より確実に、土留め２による浮き上がり抵抗を得ることができ、安定的に半地下構造物Ａを構築することが可能になる。

さらに、上層（の全ての地盤Ｇ）が液状化層であった場合、従来では半地下構造物を構築することが困難とされるが、上記のように土留め２を本設に適用するとともに、鋼矢板１を支持層Ｇ１に到達させて土留め２を構築することによって、上層が液状化層である場合であっても、半地下構造物Ａを構築することが可能になる。

また、本実施形態では、側壁部６の上端部６ａ側から下端部６ｂ側までの上下方向Ｔ２の間に複数のずれ止め部材５が土留め２の内面２ｃ全体に略均等に分散配置されているものとした。

これに対し、側壁部６の上下方向Ｔ２の中央を境に上方に配設された複数のずれ止め部材５の総断面積よりも、側壁部６の下方に配設された複数のずれ止め部材５の総断面積が大きくなるように、複数のずれ止め部材５を配設するようにしてもよい（図４参照）。

そして、この場合には、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、主働土圧によって合成壁構造１０に作用する曲げモーメント、鋼矢板１と側壁部６の間のずれを引き起こすせん断力が側壁部６の上端部６ａから下端部６ｂに向かうほど（深度方向の深い位置ほど）大きくなるため、側壁部６の上下方向Ｔ２の中央を境に上方のずれ止め部材５の総断面積よりも、下方のずれ止め部材５の総断面積が大きくなるように、複数のずれ止め部材５を配設することによって、確実且つ効果的にコンクリート躯体３の位置ずれを防止することができる。このとき、例えば、図４（ａ）に示すようにずれ止め部材５の設置本数が下方に向かうほど多くなるように調整したり、下方に向かうほど径が大きなずれ止め部材５を用いるなどして、側壁部５の上下方向Ｔ２の中央を境に上方のずれ止め部材５の総断面積よりも、下方のずれ止め部材５の総断面積が大きくすればよい。

さらに、図５に示すように、側壁部６の上端部６ａ側と下端部６ｂ側にそれぞれ、ずれ止め部材５を集中的に配設するようにしてもよい。

この場合には、側壁部６の上端部６ａ側と下端部６ｂ側にずれ止め部材５を集中的に配設し、鋼矢板１と側壁部６を上端部６ａ側と下端部６ｂ側で一体に拘束して、上下端部６ａ、６ｂの位置ずれを防止する。これにより、少ないずれ止め部材５で効果的に鋼矢板１と側壁部６の間の位置ずれの発生を抑止することができる。よって、側壁部６の全面にずれ止め部材５を配置する場合と比べ、ずれ止め部材費用の削減及びずれ止め部材５の取付作業の負担軽減を図ることが可能になる。

さらに、図６に示すように、一体化した側壁部６と土留め２の合成壁構造１０の横断面視で、側壁部６の表面６ｃに近い土留め２の内面２ｃの凸面部１２に、側壁部６の表面６ｃから遠い土留め２の内面２ｃの凹面部１３よりもずれ止め部材５を多く配設するようにしてもよい。

この場合には、合成壁構造１０の壁厚方向Ｔ１で中立軸Ｃに近いほど大きなせん断力が発生するため、中立軸Ｃに近くなる土留め２の凸面部１２にずれ止め部材５を多く配設しておくことによって、確実且つ効果的に鋼矢板１と側壁部６の間の位置ずれを防止することができる。

また、土留め２を形成する複数の鋼矢板１の少なくとも一部の鋼矢板１を、図７及び図８に示すように、下端部１ａ側に、この下端部１ａ側を筒状に形成する引抜抵抗部材１５を一体に取り付けて形成するようにしてもよい。そして、このように下端部１ａ側に引抜抵抗部材１５を取り付けると、上下方向Ｔ２に開口する貫通空間１６が形成される。このため、鋼矢板１を打設した状態で、筒状部分の貫通空間１６に土砂が詰まり、引抜抵抗部材１５の上方に受動抵抗面が形成され、この受動抵抗面で囲まれた略円錐状の地盤Ｇが鋼矢板１の引抜抵抗に寄与することになる。これにより、鋼矢板１ひいては本設として使用する土留め２の引抜抵抗力を増大させることが可能になり、コンクリート躯体３の浮き上がり抵抗を増大させることができるとともに、さらに確実に、コンクリートの厚さを大きくすることなく、安定的に半地下構造物Ａを構築することが可能になる。確実に引抜抵抗部材１５の引抜抵抗力を確保するためには、引抜抵抗部材１５が地震時にも液状化しない支持層内に根入れされていると好適である。支持層に根入れされていることで、地表面から支持層へいたる中間層が地震時に液状化した場合でも、確実に引抜抵抗部材１５部分で引抜抵抗力を発揮することができる。

また、このとき、引抜抵抗部材１５は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように土留め２の内面２ｃ側、外面２ｄ側のどちらに取り付けても引抜抵抗を増大させる効果を得ることができるが、隣地境界の制約がある場合などにおいて、土留め２の内面２ｃ側に設けることが好適である。引抜抵抗部材１５のＴ１方向の厚みが隣地境界線に干渉しない場合は、より大きな地盤Ｇの受働抵抗面を確保でき浮力に対する抵抗力が大きくなるため、外面２ｄ側に引抜抵抗部材１５を設けることが好適である。

また、引抜抵抗部材１５は必ずしも鋼矢板１の下端部１ａに取り付ける必要はなく、図９に示すように、鋼矢板１の材軸方向の中間部に取り付けてもよい。下部地盤が粘性土層や硬質地盤である場合には、引抜抵抗部材１５を当該地盤Ｇ内に根入れすることが施工上困難となることがあるため、このような場合は、鋼矢板１の下端部１ａを通常の鋼矢板断面のままとしておき、中間部に引抜抵抗部材１５を設置することで引抜抵抗力を増大させることが好適である。

また、図１０に示すように、土留め２を形成する複数の鋼矢板１の少なくとも一部の鋼矢板１に、鋼矢板１の内面１ｂ及び／又は外面１ｃから地盤Ｇ内に突設される摩擦抵抗部材１７を備えて、半地下構造物Ａを構成するようにしてもよい。

この摩擦抵抗部材１７は、特にその形状を限定する必要はないが、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、平板状に形成したり、平板に貫通孔を設けて形成したり、Ｔ型、Ｈ型などとして形成すればよい。地盤Ｇに接する表面積の大きい形状とすれば地盤Ｇとの摩擦抵抗を増やすことができるため、浮き上がり抵抗に対してより好適となる。

そして、地盤Ｇ内に摩擦抵抗部材１７が突設されることで、鋼矢板１ひいては土留め２の剛性を高めることができ、コンクリート躯体３側の荷重負担を低減することが可能になる。これにより、コンクリート躯体３の側壁部６を無筋コンクリート造とした場合であっても、より確実に、十分な耐久性を備えた半地下構造物Ａにすることができ、側壁部６を無筋コンクリート造にすることによるひび割れ発生の抑止効果、ひいては管理の軽減効果を確実に得ることが可能になる。さらに、曲げモーメントが卓越する箇所に摩擦抵抗部材１７を取り付けることで、局部的に鋼矢板１の剛性を高めることができ、作用する曲げモーメントが小さい箇所では鋼矢板１の剛性を小さくすることができるため、鋼矢板１の剛性を低減することも可能になり、材工費の低減を図ることが可能になる。

また、摩擦抵抗部材１７は、鋼矢板１の上端部１ｄから下端部１ａまでの間に設けられていれば、上記効果を発揮することができる。この一方で、図９に示すように、鋼矢板１の上端部１ｄ側に設けておくと、摩擦抵抗部材１７が比較的軟らかな上層地盤Ｇに配設されることになるため、摩擦抵抗部材１７を設けることによって鋼矢板１の打設時に生じる打設抵抗（貫入抵抗）が増大することを抑えることができる。よって、鋼矢板１の上端部１ｄ側に摩擦抵抗部材１７を設けておくと、施工性を損なうことがない。

さらに、隣地境界の制約などがある場合には、図１０（ｂ）に示すように、土留め２の外面側の凹み部分に摩擦抵抗部材１７を取り付け、摩擦抵抗部材１７を壁厚の内側に配設してもよい。

１ 鋼矢板
１ａ 下端部
１ｂ 内面
１ｃ 外面
１ｄ 上端部
２ 土留め
２ａ 凸部
２ｂ 凹部
２ｃ 内面
２ｄ 外面
３ コンクリート躯体
４ 継手部
５ ずれ止め部材
５ａ 基端
５ｂ 先端
６ 側壁部
６ａ 上端部
６ｂ 下端部
６ｃ 表面
６ｄ 背面
７ 底版部
８ ひび割れ誘発目地
１０ 合成壁構造
１１ 地下水
１２ 凸面部
１３ 凹面部
１５ 引抜抵抗部材
１６ 貫通空間
１７ 摩擦抵抗部材
Ａ 半地下構造物
Ｃ 中立軸
Ｇ 地盤
Ｇ１ 支持層
Ｈ 開削空間
Ｔ１ 横方向（壁厚方向）
Ｔ２ 上下方向
Ｔ３ 横方向

Claims (8)

1. 地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、
   棒状に形成され、基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設された複数のずれ止め部材を備え、
   前記側壁部が、前記ずれ止め部材を埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、
   一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記側壁部の表面に近い前記土留めの内面の凸面部に、前記側壁部の表面から遠い前記土留めの内面の凹面部よりも前記ずれ止め部材が多く配設されていることを特徴とする半地下構造物。
2. 地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、
   棒状に形成され、基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設された複数のずれ止め部材を備え、
   前記側壁部が、前記ずれ止め部材を埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、
   前記側壁部にひび割れ誘発目地が設けられ、
   一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記ひび割れ誘発目地が、隣り合う鋼矢板の継手部に対し、前記側壁部の表面に沿う横方向に位置をずらして配設されていることを特徴とする半地下構造物。
3. 請求項１または請求項２に記載の半地下構造物において、
   一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記合成壁構造の中立軸を境に前記側壁部の表面側の圧縮力作用領域に、前記ずれ止め部材の突出方向先端が配されるようにして、前記ずれ止め部材が突設されていることを特徴とする半地下構造物。
4. 地中に鋼矢板を打設して横断面視で凹凸状の土留めを構築し、所定の間隔をあけて構築した一対の前記土留めの間の地盤を地上部から開削し、開削空間内に一対の側壁部と底版部を備えるＵ字状のコンクリート躯体を構築してなる掘割式の半地下構造物において、
   前記土留めは、前横方向に沿って交互に並ぶ前記鋼矢板の凸部及び凹部によって構成され、
   基端を前記鋼矢板に固着し、前記土留めの内面から前記開削空間に突設され、かつ軸部と軸部の先端に一体形成された頭部とを備えたスタッドからなる複数のずれ止め部材を備え、
   前記側壁部が、前記スタッドを埋設して前記土留めと一体に構築され、且つ無筋コンクリート造として構築され、
   前記スタッドは、前記凸部及び凹部の両方に配設され、
   一体化した前記側壁部と前記土留めの合成壁構造の横断面視で、前記合成壁構造の中立軸を境に前記側壁部の表面側の圧縮力作用領域に、前記凸部及び凹部の前記スタッドの突出方向先端が配されるようにして、前記スタッドが突設されていることを特徴とする半地下構造物。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半地下構造物において、
   前記側壁部の上下方向の中央を境に上方に配設された複数のずれ止め部材の総断面積よりも、前記側壁部の下方に配設された複数のずれ止め部材の総断面積が大きくなるように、前記複数のずれ止め部材が配設されていることを特徴とする半地下構造物。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半地下構造物において、
   前記側壁部の上端部側と下端部側にそれぞれ、前記ずれ止め部材が集中的に配設されていることを特徴とする半地下構造物。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半地下構造物において、
   前記鋼矢板の内面及び／又は外面から前記地盤内に突設される摩擦抵抗部材を備えていることを特徴とする半地下構造物。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半地下構造物において、
   前記土留めを形成する複数の鋼矢板の少なくとも一部の鋼矢板には、下端部側に、上下方向に開口する貫通空間を形成し、前記下端部側を筒状に形成する引抜抵抗部材が一体に取り付けられていることを特徴とする半地下構造物。

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