JP6043454B1 - 地下構造物の構築方法、及び地下構造物 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のプレキャスト部材を用いて構築される地下構造物の止水性を向上させることができる地下構造物の構築方法、プレキャスト部材、及び地下構造物を提供する。
【解決手段】コンクリートブロック部11と、コンクリートブロック部11に少なくとも一部が埋設された鉄筋12と、を有するプレキャスト部材10を準備する準備工程と、地盤3が掘削されて形成された地下空間1の掘削面1sとコンクリートブロック部11とが離間し、かつコンクリートブロック部11同士が互いに離間するように複数のプレキャスト部材10を掘削面1sに沿って配置するプレキャスト部材配置工程と、プレキャスト部材配置工程において配置されたプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11同士の間、及び掘削面1sとコンクリートブロック部11との間にコンクリートを打設して、立坑2の側壁5を形成するコンクリート打設工程と、を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、地下構造物の構築方法、プレキャスト部材、及び地下構造物に関する。
特許文献1には、プレキャストブロックを用いた地下連続壁工法が記載されている。この地下連続壁工法においては、地下連続壁用溝穴を掘削した後、この溝穴内に方形板状のプレキャストブロックを建込んで上下左右に連設してプレキャスト壁体を構成している。
特開平03−013618号公報
上記のような地下連続壁工法において、方形板状のプレキャストブロックを連設することにより、隣り合うプレキャストブロック同士の間には継ぎ目が発生する。継ぎ目では、鉄筋が不連続になるため、構造上の弱点となりやすく、更に地盤の地下水は、このような継ぎ目を介して連続壁内部に浸入しやすい。一方、連続壁の全周を単体のプレキャストブロックによって形成することにより、このような継ぎ目の影響を抑制することができる。しかしながら、例えば、使用機械の重量制限等により、連続壁の全周に亘るサイズのプレキャストブロックでは施工が困難な場合もあるので、複数のプレキャストブロックを周方向に配列して連続壁を形成することが必要な場合もある。そのため、複数のプレキャストブロックを用いて構築されるプレキャスト壁体の一体性と止水性の向上が望まれていた。
そこで、本発明は、複数のプレキャスト部材を用いて構築される地下構造物の一体性と止水性を向上させることができる地下構造物の構築方法、プレキャスト部材、及び地下構造物を提供することを目的とする。
本発明に係る地下構造物の構築方法は、地下空間に構築される地下構造物の構築方法であって、コンクリートブロック部と、コンクリートブロック部に少なくとも一部が埋設された鉄筋と、を有するプレキャスト部材を準備する準備工程と、地盤が掘削されて形成された地下空間の掘削面とコンクリートブロック部とが離間し、かつコンクリートブロック部同士が互いに離間するように複数のプレキャスト部材を掘削面に沿って配置するプレキャスト部材配置工程と、プレキャスト部材配置工程において配置されたプレキャスト部材のコンクリートブロック部同士の間、及び掘削面とコンクリートブロック部との間にコンクリートを打設して、地下構造物の側壁を形成するコンクリート打設工程と、を備える。
上記地下構造物の構築方法によれば、コンクリート打設工程において、コンクリートは、プレキャスト部材のコンクリートブロック部同士の間、及び掘削面とコンクリートブロック部との間に打設される。これにより、打設されるコンクリートとプレキャスト部材のコンクリートブロック部との一体性を高めることができ、プレキャスト部材のコンクリートブロック部同士の間から地盤の地下水が浸入することを抑制することができる。従って、形成された側壁の止水性を向上させることができる。以上により、複数のプレキャスト部材を用いて構築される地下構造物の一体性と止水性を向上させることができる。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、コンクリート打設工程では、コンクリートが打設される打設空間は、複数のコンクリートブロック部同士の間の領域から掘削面とコンクリートブロック部との間の領域に亘って連続して形成されており、複数のコンクリートブロック部同士の間から掘削面とコンクリートブロック部との間に亘って一体的に連続した場所打ちコンクリート部が形成されていてもよい。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材配置工程では、複数のプレキャスト部材が1段分の上下幅で地下空間内に配置され、コンクリート打設工程では、1段分の上下幅で側壁の一部が形成されてもよい。この場合、プレキャスト部材1段分ごとにコンクリートを打設するので、プレキャスト部材と同じ高さにコンクリートの打ち継ぎ目を設けることでその位置をひび割れ誘発目地とすることができる。このため、不確定要因を低減でき設計上の断面剛性の評価を行いやすい。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材配置工程では、複数のプレキャスト部材が複数段分の上下幅で地下空間内に配置され、コンクリート打設工程では、複数段分の上下幅で側壁の一部が形成されてもよい。この場合、プレキャスト部材の複数段分の上下幅に亘って、打設されるコンクリートとプレキャスト部材のコンクリートブロック部との一体性を高めることができる。従って、構築される地下構造物の止水性をより向上させることができる。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材は、掘削面に対面するコンクリートブロック部の背面側に所定の鉄筋かぶり未満の部分を含むハーフプレキャスト部材であってもよい。この場合、プレキャスト部材のコンクリートブロック部を小さくでき、プレキャスト部材の軽量化を図ることができる。そのため、プレキャスト部材の運搬が容易となる。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材は、掘削面に対面するコンクリートブロック部の背面側に鉄筋を露出させたハーフプレキャスト部材であってもよい。この場合、プレキャスト部材を更に軽量化できる。
本発明に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材は、側壁の内側面を形成するコンクリートブロック部の前面側に露出するようにコンクリートブロック部に埋め込まれた埋込金物を更に有していてもよい。この場合、現場において埋込金物を設ける手間を省くことができる。
本発明に係るプレキャスト部材は、構造物の一部を形成するプレキャスト部材であって、コンクリートブロック部と、コンクリートブロック部に少なくとも一部が埋設された鉄筋と、構造物の内側面を形成するコンクリートブロック部の前面側に露出するようにコンクリートブロック部に埋め込まれた埋込金物と、を備える。
上記プレキャスト部材によれば、埋込金物は、構造物の内側面を形成するコンクリートブロック部の前面側の一部に設けられている。従って、このプレキャスト部材を上記の構築方法に適用し構造物を構築する際に、現場において埋込金物を設ける手間を省くことができる。
本発明に係る地下構造物は、地下空間に構築される地下構造物であって、地盤が掘削されて形成された地下空間の掘削面と離間し、かつ互いに離間して配置された複数のコンクリートブロック部と、コンクリートブロック部に少なくとも一部が埋設された鉄筋と、を有するプレキャスト部材と、複数のコンクリートブロック部の間、及びコンクリートブロック部と掘削面との間に一体的に形成された場所打ちコンクリート部と、を備える。
上記地下構造物によれば、場所打ちコンクリート部は、プレキャスト部材のコンクリートブロック部同士の間、及び掘削面とコンクリートブロック部との間に一体的に形成されている。これにより、場所打ちコンクリート部とプレキャスト部材のコンクリートブロック部との一体性を高めることができ、プレキャスト部材のコンクリートブロック部同士の間から地盤の地下水が浸入することを抑制することができる。従って、形成された側壁の止水性を向上させることができる。以上により、複数のプレキャスト部材を用いて構築される地下構造物の一体性と止水性を向上させることができる。
本発明に係る地下構造物の構築方法、プレキャスト部材、及び地下構造物によれば複数のプレキャスト部材を用いて構築される地下構造物の一体性と止水性を向上させることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る地下構造物の建造中の状態を示す断面図である。 図2は、図1に示すII−II線に沿った断面図である。 図3は、図1に示すIII部分の拡大断面図である。 図4は、図1に示すプレキャスト部材を示す斜視図である。 図5(a),(b),(c)は、本実施形態の地下構造物の構築方法の主要な工程を示す図である。 図6(a),(b)は、プレキャスト部材の変形例を示す図である。 図7(a),(b)は、プレキャスト部材の変形例を示す図である。 図8(a),(b)は、地下構造物の変形例を示す図である。 図9は、地下構造物の変形例を示す図である。 図10は、地下構造物の変形例を示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図1は、本発明の実施形態に係る地下構造物の建造中の状態を示す断面図である。図2は、図1に示すII−II線に沿った断面図である。地下構造物は、例えば、地下空間1に構築された立坑2である。ただし、地下構造物は、立坑2に限定されず、例えば、建築構造物、ダクト構造物、隧道等であってもよい。なお、以下の説明において単に「径方向」、「周方向」というときには、立坑2の径方向、周方向をそれぞれ意味するものとする。
地下空間1は、地盤3が地面Gから下方に掘削されて形成されている。地下空間1は、例えば、円柱形状を呈している。地下空間1の底面1bは、床付けが施されて平坦に形成されている。底面1bは、例えば、床付け後に均しコンクリート等が打設されて形成されている。地下空間1の側方の掘削面1sは、例えば、地盤3にロックボルト(不図示)が打ち込まれることにより曲面状に支持されている。掘削面1sは、掘削された地盤3の表面に吹付モルタル又は吹付コンクリート(不図示)が吹き付けられた後、防水シート(不図示)が施されて形成されている。このように、地下空間1は、NATM(New Austrian TunnelingMethod)工法等によって形成されていてもよい。
立坑2は、地下空間1の底面1b上に構築される底版4と、掘削面1s上に構築される側壁5と、を有している。底版4は、平面視円形状を呈している。側壁5は、底版4の円周に沿った平面視円環状を呈し、底版4上の円周縁部から上方向に延びる円筒形状を呈している。側壁5は、円筒形状の上端において開口を有している。底版4及び側壁5は、内部に配筋された鉄筋を有する鉄筋コンクリートによって構成されている。
図2に示されるように、立坑2は、コンクリートブロック部11を有する複数のプレキャスト部材10と、場所打ちコンクリート部20と、を備えている。詳細は後述するが、複数のコンクリートブロック部11は、掘削面1sと離間し、かつ互いに周方向に離間しながら等間隔に配置されている。また、場所打ちコンクリート部20は、コンクリートブロック部11同士の間、及びコンクリートブロック部11と掘削面1sとの間にコンクリートが同時に打設されることで、一体的に形成されている。
図2〜図4を併せて参照し、プレキャスト部材10について詳細に説明する。図3は、図1に示すIII部分の拡大断面図である。図4は、図1に示すプレキャスト部材を示す斜視図である。プレキャスト部材10は、例えば、フルプレキャスト部材である。プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11と、鉄筋12と、埋込金物13と、シール材14と、を備えている。プレキャスト部材10は、工場等において予め作製される。プレキャスト部材10は、鉄筋12が配筋されるとともに埋込金物13が配置された型枠内にコンクリートが打設され、コンクリートの硬化によって、コンクリートブロック部11、鉄筋12、及び埋込金物13が一体として構成されている。
コンクリートブロック部11は、地下空間1の掘削面1sに沿って掘削面1sから径方向内側に離間して配置されている。コンクリートブロック部11は、例えば、地下空間1内に全周に亘って配置されている。コンクリートブロック部11は、互いに周方向に離間して、周方向に等間隔で複数(例えば、7つ)配置されている。すなわち、複数のコンクリートブロック部11は、互いに掘削面1sに沿った方向(例えば、掘削面1sに平行な方向)に離間して配置されている。また、コンクリートブロック部11は、地下空間1において上下方向に複数段積み重ねられている。1つのプレキャスト部材10は、例えば、1つのコンクリートブロック部11を備えている。
コンクリートブロック部11は、径方向に厚みを有し、平面視円弧形状を呈している。コンクリートブロック部11は、円弧形状の上面11a及び下面11bと、円弧形状の外周側から上面11a及び下面11bを連結する背面11dと、円弧形状の内周側から上面11a及び下面11bを連結する前面11cと、上面11a、下面11b、前面11c及び背面11dに囲まれた一対の端面11eを有している。コンクリートブロック部11の前面11cは、円筒形状の側壁5の内側面5aを形成している。コンクリートブロック部11の背面11dは、掘削面1sに対面している。また、背面11d及び一対の端面11eには、目荒らしが施されている。この目荒らしによって、場所打ちコンクリート部20とコンクリートブロック部11との付着性が向上する。
鉄筋12は、立坑2の側壁5に配筋される鉄筋である。鉄筋12は、コンクリートブロック部11に埋設された本体部12aと、コンクリートブロック部11の一対の端面11eからそれぞれ周方向に突出する複数の水平継手12bと、を含んでいる。水平継手12bの構造としては、例えば、モルタル充填継手やねじ節鉄筋継手等の機械式継手のほか、重ね継手や溶接継手を採用することができる。
周方向に隣接するプレキャスト部材10の鉄筋12同士は、水平継手12bによって連結される。すなわち、コンクリートブロック部11の一方の端面11eから突出する水平継手12bは、隣り合う別のコンクリートブロック部11(すなわち、隣り合う別のプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11)の他方の端面11eから突出する水平継手12bに連結されている。従って、複数のプレキャスト部材10は、隣り合うコンクリートブロック部11の水平継手12b同士が連結されることによって、周方向に互いに連結されている。
プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11の上面11aから上方に突出する複数の上部継手12cと、コンクリートブロック部11の下面11bに露出する複数の下部継手12dと、を備えている。上部継手12c及び下部継手12dの構造としては、モルタル充填継手やねじ節鉄筋継手等の機械式継手のほか、重ね継手や溶接継手を採用することができる。
上下に隣接するプレキャスト部材10同士は、上部継手12c及び下部継手12dの係合によって連結される。例えば、上部継手12cは雄型の機械式継手であり、下部継手12dが雌型の機械式継手であり、上部継手12cを下部継手12dに挿入するだけで両者が機械的に結合され、上下のプレキャスト部材10同士が連結される構成を採用してもよい。すなわち、コンクリートブロック部11の上面11aから突出する上部継手12cは、上段に積み重ねられる別のコンクリートブロック部11(すなわち、上段に積み重ねられる別のプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11)に埋設され下面11bに露出する下部継手12dに連結されている。従って、複数のプレキャスト部材10は、下段のコンクリートブロック部11の上部継手12cが上段のコンクリートブロック部11の下部継手12dに連結されることによって、地下空間1において上下方向に互いに連結されている。上部継手12c及び下部継手12dの構造として上記のような機械式継手を採用すれば、作業が容易となり施工性が向上する。
埋込金物13は、立坑2の側壁5の内側面5a側に配置される設備機器等を設置するために設けられる。埋込金物13は、コンクリートブロック部11の前面11c側に露出するようにコンクリートブロック部11に埋め込まれている。埋込金物13は、コンクリートブロック部11の前面11c側に露出するとともに、前面11cと面一となるように設けられていてもよい。或いは、埋込金物13は、図に示されるように、前面11cから径方向内側に突出して設けられていてもよい。
埋込金物13として、例えば、矩形板状の鋼板等を採用することができる。埋込金物13として、例えば、一方の面にアンカーが設けられた鋼板を採用することにより、鋼板の他方の面が前面11c側に露出するとともにアンカーがコンクリートブロック部11に埋め込まれた埋込金物13を好適に実現することができる。例えば側壁5の完成後に、埋込金物13に設備機器、配管等を溶接等によって固定することによって、側壁5の内側面5a側に設備機器等を容易に設置することができる。1つのプレキャスト部材10は、例えば、複数の埋込金物13を備えている。ただし、1つのプレキャスト部材10は、埋込金物13を1つのみ備えていてもよく、或いは、埋込金物13を備えていなくてもよい。
シール材14は、コンクリートブロック部11の上面11a上にそれぞれ設けられている。シール材14は、上面11aの厚み方向の中間部において、円弧形状に沿って線状に形成されている。シール材14は、上面11a上において一方の端面11eから他方の端面11eに亘って連続して設けられている。シール材14は、例えば、ゴム又は樹脂等によって構成されている。シール材14は、上下に隣接するコンクリートブロック部11の上面11aと下面11bとの間に挟み込まれ、このシール材14によって、上下方向に積み重ねられるコンクリートブロック部11同士の間の止水性が向上する。
また、プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11の前面11cに露出する内型枠設置用ボルト(不図示)、足場設置用ボルト(不図示)等を更に備えていてもよい。内型枠設置用ボルト及び足場設置用ボルトは、例えば、コンクリートブロック部11に埋め込まれた埋込みボルトによって構成され、コンクリートブロック部11の前面11c側に埋め込まれている。内型枠設置用ボルト及び足場設置用ボルトとしてこのような埋込みボルトを採用することにより、内型枠の設置作業及び足場の設置作業が容易となり施工性が向上する。なお、上記の埋込みボルトに代えて、埋込みナットを採用し、内型枠設置又は足場設置のために使用してもよい。
場所打ちコンクリート部20は、上記のようなプレキャスト部材10の複数のコンクリートブロック部11の間、及びコンクリートブロック部11と掘削面1sとの間に一体的に形成されている(図2参照)。詳細は後述するが、周方向に隣接するコンクリートブロック部11同士の間隙を塞ぐ内型枠が設置され、当該内型枠、コンクリートブロック部11、及び掘削面1sによって囲まれる打設空間にコンクリートが同時に打設されることによって、場所打ちコンクリート部20が形成される。
次に、上記のような地下空間1に構築される立坑2を構築する地下構造物の構築方法について説明する。図5(a),(b),(c)は、本実施形態の地下構造物の構築方法の主要な工程を示す図である。本実施形態に係る構築方法は、準備工程と、地盤掘削工程と、プレキャスト部材配置工程と、コンクリート打設工程と、を備えている。
(準備工程)
上記のプレキャスト部材10を複数準備する。プレキャスト部材10は、事前に工場で作製され、立坑2の施工現場に搬入される。前述の通り、プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11と、コンクリートブロック部11に埋設された鉄筋12と、コンクリートブロック部11の前面11c側に露出するようにコンクリートブロック部11に埋め込まれた埋込金物13と、を有している。なお、準備されるプレキャスト部材10には、埋込金物13を備えていないものが含まれてもよい。
(地盤掘削工程)
図5(a)に示されるように、地盤3が地面Gから下方に掘削され、円柱形状の地下空間1が構築される。この地盤掘削工程では、例えば、NATM工法が採用されてもよい。地下空間1は、底面1b(図1参照)において床付けが施される。底面1bは、例えば、床付け後に均しコンクリート等が打設されて平坦に形成される。また、底面1b上には構築される立坑2の底版4が形成される。
(プレキャスト部材配置工程)
次に、地下空間1にプレキャスト部材10を配置する。プレキャスト部材10は、底版4の円周に沿って底版4上に配置される。図5(b)に示されるように、プレキャスト部材10は、掘削面1sとコンクリートブロック部11とが径方向に離間し、かつコンクリートブロック部11同士が互いに周方向に離間するように、掘削面1sに沿って複数(例えば、7つ)配置される。
掘削面1sとコンクリートブロック部11との径方向の間隔は、打設されたコンクリートが隅々まで充填されるために十分な領域を確保する観点、打設されたコンクリート内にバイブレータを挿入するための領域を確保する観点等から、例えば、0.05〜0.10mであり、0.05〜0.15mであってもよく、或いは、0.03〜0.20mであってもよい。コンクリートブロック部11同士の周方向の間隙は、鉄筋12とコンクリートとの定着性の観点、隣り合うプレキャスト部材10の水平継手12b同士を接続するための作業スペースを確保する観点等から、例えば、0.7〜1.5mであり、0.5〜3.0mであってもよく、或いは、0.2〜5.0mであってもよい。また、掘削面1sとコンクリートブロック部11との径方向の間隙は、掘削における地盤3の変形等に対応するための余掘り部分に相当する。
プレキャスト部材10は、地下空間1内に全周に亘って配置される。プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11の端面11e同士が周方向に互いに対面し、背面11dが掘削面1sに対面するように配置される。周方向に隣り合うプレキャスト部材10は、水平継手12b同士によって連結される。
地下空間1において最下段に配置されるプレキャスト部材10は、底版4の直上に配置されることによって立坑2の側壁5の最下部を形成してもよい。或いは、地下空間1において最下段に配置されるプレキャスト部材10は、底版4の直上に別途設けられた側壁5上に配置されることによって立坑2の側壁5の中途部を形成してもよい。
また、プレキャスト部材10は、底版4を有していない立坑2の側壁5を形成してもよい。その場合、プレキャスト部材10は、地下空間1の底面1bの直上に配置されてもよい。
地下空間1において下から2段目以降に配置されるプレキャスト部材10の設置時には、当該コンクリートブロック部11の下部継手12dと下段に配置されたコンクリートブロック部11の上部継手12cとが連結され、下段のコンクリートブロック部11上に積み重ねられて配置される(図3参照)。
(コンクリート打設工程)
次に、上記のように配置されたプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11同士の間、及び掘削面1sとコンクリートブロック部11との間にコンクリートを同時に打設して側壁5の場所打ちコンクリート部20を形成する。ここでは、図5(b)に示されるように、周方向に隣り合うコンクリートブロック部11同士の間隙を径方向内側から塞ぐための内型枠部材15を設置する。内型枠部材15は、例えば、コンクリートブロック部11の前面11cにボルト止めされて取り付けられる。このため、コンクリートブロック部11の前面11c側には、埋込みナットが予め仕込まれていてもよい。或いは、内型枠部材15は、当該内型枠部材15と対向するコンクリートブロック部11の前面11cとを突っ張り支持する支持部材によって固定されてもよい。内型枠部材15を設置することにより、内型枠部材15、複数のコンクリートブロック部11、及び掘削面1sによって囲まれる打設空間21が形成される。
掘削面1sは、打設空間21の外型枠として機能する。これにより、打設空間21にコンクリートが打設されたときに外型枠に作用する側圧は、掘削面1sの側方の地盤3によって支持される。そのため、外型枠部材及び外型枠部材の設置のための外足場を別途設置する手間を省くことができる。また、外型枠部材及び外足場を別途設置するための領域を省略することができ、地盤掘削工程で掘削される土量を削減することができる。
また、コンクリートブロック部11は、自重及び下部継手12dによる下段のコンクリートブロック部11との連結によって安定して配置されている。更に、周方向に隣り合うプレキャスト部材10が水平継手12b同士によって連結されることにより、アーチ効果も得られるため、コンクリートブロック部11の安定性は一層向上する。従って、コンクリートブロック部11を打設空間21の内型枠の一部として機能させるとともに、内型枠部材15を安定して設置することができる。これにより、打設空間21にコンクリートが打設されたときに内型枠に作用する側圧は、内型枠部材15及びコンクリートブロック部11によって支持される。すなわち、内型枠部材15もコンクリートブロック部11にアンカーを取ることができるため、安定してコンクリート打設による側圧に抵抗することができる。
以上のように打設空間21を形成することにより、コンクリートの側圧を支持するために、セパレーターを設置して外型枠と内型枠とを連結することを省略できる。従って、セパレーターを設置するためのセパレーター用締結部材(例えば、プラスチックコーン等)を省略して打設空間21を形成することができる。よって、セパレーター用締結部材を設置するための加工を掘削面1sに施す必要がなく、掘削面1sの防水シートには例えば孔をあける等の加工の必要がない。更に、セパレーターを設置した場合、セパレーターは場所打ちコンクリート部20を貫通するため、場所打ちコンクリート部20に水みちが形成されやすくなる。セパレーターの設置を省略することにより、場所打ちコンクリート部20に水みちが形成されることを抑制できる。その結果、側壁5の止水性を一層向上させることができる。
内型枠部材15の設置後、図5(c)に示されるように、打設空間21にコンクリートを打設する。続けて、打設空間21に打設されたコンクリート内にバイブレータ(不図示)等の振動体を挿入して、コンクリートの充填及び締固めを行う。その後、養生期間を経て、打設されたコンクリートが硬化することにより、プレキャスト部材10の複数のコンクリートブロック部11の間、及びコンクリートブロック部11と掘削面1sとの間に場所打ちコンクリート部20が一体的に形成される。そして、ボルトの締結を解除して内型枠部材15を取り外し、立坑2の側壁5の一部の形成が完了する。
立坑2の側壁5は、上記のプレキャスト部材配置工程とコンクリート打設工程とを交互に繰り返すことによって地下空間1において上方に延設することができる。上記において、プレキャスト部材配置工程では、複数のプレキャスト部材10が複数段(例えば、3段)分の上下幅で地下空間1内に全周に亘って配置され、コンクリート打設工程では、複数段(ここでは、3段)分の上下幅で側壁5の一部が形成される。ただし、プレキャスト部材配置工程では、複数のプレキャスト部材10が1段分の上下幅で地下空間1内に全周に亘って配置され、コンクリート打設工程では、1段分の上下幅で側壁5の一部が形成されてもよい。ここで、例えば3段分の上下幅とは、掘削面1sに沿って上下方向に積層されたプレキャスト部材10の3段分の上下幅を言い、コンクリートブロック部11の上下寸法の約3倍に相当する。
立坑2は、地下空間1の任意の高さ(例えば、地面Gと一致する高さ)まで側壁5が延設されて完成される。或いは、立坑2は、地下空間1の任意の高さ(例えば、地面Gよりも下方に位置する高さ)まで側壁5が延設され、側壁5によって囲まれた空間を覆う頂版が更に形成されることによって完成されてもよい。
以上説明した地下構造物の構築方法及び地下構造物(一例として、立坑2)による作用効果について説明する。コンクリート打設工程においては、コンクリートは、プレキャスト部材10のコンクリートブロック部11同士の間、及び掘削面1sとコンクリートブロック部11との間に同時に打設される。これにより、打設されるコンクリートとプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11との一体性を高めることができる。また、場所打ちコンクリート部20が、周方向の全周に亘って一体的に連続した構造をなすので、場所打ちコンクリート部20自体の止水性も高い。プレキャスト部材10のコンクリートブロック部11同士の間から地盤3の地下水が浸入することを抑制することができ、形成された側壁5の止水性を向上させることができる。以上により、複数のプレキャスト部材10を用いて構築される立坑2の一体性と止水性を向上させることができる。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法において、プレキャスト部材配置工程では、複数のプレキャスト部材10が複数段分の上下幅で地下空間1内に配置され、コンクリート打設工程では、複数段分の上下幅で側壁5の一部が形成される。これにより、プレキャスト部材10の複数段分の上下幅に亘って、打設されるコンクリートとプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11との一体性を高めることができる。従って、構築される立坑2の止水性をより向上させることができる。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法及びプレキャスト部材10によれば、埋込金物13は、立坑2の側壁5の内側面5aを形成するコンクリートブロック部11の前面11c側の一部に設けられている。従って、立坑2を構築する際に、現場において埋込金物13を設ける手間を省くことができる。
本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な態様で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して様々な変形例を構成することもできる。
上述の実施形態では、地下空間1は地盤3にロックボルトが打ち込まれたNATM工法によって形成されているが、NATM工法以外によって形成された地下空間にも適用可能である。地下空間は、地盤3にロックボルトが打ち込まれていなくてもよい。地下空間は、種々の開削工法及び非開削工法によって形成することができる。地下空間は、円柱形状を呈しているものでなくてもよい。地下空間は、例えば、直方体形状等を呈していてもよい。
また、上述の実施形態では、地下空間1の掘削面1sは、掘削された地盤3の表面に吹付モルタル又は吹付コンクリートが吹き付けられた後、防水シートが施されて形成されているが、掘削面はこれに限定されない。掘削面は、防水シートが施されていないものであってもよく、吹付モルタル又は吹付コンクリートが吹き付けられていないものであってもよい。掘削面は、掘削された地盤3の表面であってもよい。或いは、掘削面は、例えば、SMW(Soil Mixing Wall)工法(登録商標)によって形成された土留め壁、その他、種々の工法によって形成されたコンクリート製又は鋼製の土留め壁等であってもよい。
また、上述の実施形態では、フルプレキャスト部材であるプレキャスト部材10を用いたが、プレキャスト部材はこれに限定されない。プレキャスト部材は、ハーフプレキャスト部材であってもよい。図6(a),(b)及び図7(a),(b)は、プレキャスト部材の変形例を示す図である。図6(a),(b)に示されるプレキャスト部材30及び図7(a),(b)に示されるプレキャスト部材40は、ハーフプレキャスト部材である。図6(a),(b)に示されるプレキャスト部材30は、コンクリートブロック部11に代えてコンクリートブロック部31を備える点においてプレキャスト部材10と相違する。図7(a),(b)に示されるプレキャスト部材40は、コンクリートブロック部11に代えてコンクリートブロック部41を備える点においてプレキャスト部材10と相違する。以下、相違点の詳細について説明する。
コンクリートブロック部31は、コンクリートブロック部11よりも径方向において小さい厚みによって形成されている点においてコンクリートブロック部11と異なっている。コンクリートブロック部31は、掘削面1sに対面するコンクリートブロック部31の背面31d側に所定の鉄筋かぶり未満の部分を含んでいる。ここで、鉄筋かぶりとは、コンクリートブロック部31に埋設された鉄筋12のうち最も背面31d側に位置する鉄筋12と背面31dとの最短距離をいう。所定の鉄筋かぶりとは、構築される構造物が準拠すべき指針等に基づいて予め定められた鉄筋かぶりの設計値をいう。
プレキャスト部材30を備える立坑2は、上述の実施形態におけるプレキャスト部材10を備える立坑2と同様の手順によって構築される。このとき、プレキャスト部材配置工程で配置されたプレキャスト部材30において、コンクリートブロック部31の前面31cの位置は、上述の実施形態におけるプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11の前面11cの位置に等しい。従って、コンクリートブロック部31の背面31dと掘削面1sとの間隔は、上述の実施形態におけるコンクリートブロック部11の背面11dと掘削面1sとの間隔よりも広い。コンクリート打設工程では、このコンクリートブロック部31の背面31dと掘削面1sとの間にコンクリートが同時に打設され、場所打ちコンクリート部32が形成される。
コンクリートブロック部41は、コンクリートブロック部11及びコンクリートブロック部31よりも径方向において小さい厚みによって形成されている点においてコンクリートブロック部11及びコンクリートブロック部31と異なっている。コンクリートブロック部41は、掘削面1sに対面するコンクリートブロック部41の背面11d側に鉄筋12の本体部12aの一部を露出させている。
プレキャスト部材40を備える立坑2は、上述の実施形態におけるプレキャスト部材10を備える立坑2と同様の手順によって構築される。このとき、プレキャスト部材配置工程で配置されたプレキャスト部材40において、コンクリートブロック部41の前面41cの位置は、上述の実施形態におけるプレキャスト部材10のコンクリートブロック部11の前面11cの位置に等しい。従って、コンクリートブロック部41の背面41dと掘削面1sとの間隔は、上述の実施形態におけるコンクリートブロック部11の背面11dと掘削面1sとの間隔よりも広い。コンクリート打設工程では、このコンクリートブロック部41の背面41dと掘削面1sとの間にコンクリートが同時に打設され、場所打ちコンクリート部42が形成される。
例えば、掘削における余掘り部分が少ない場合、或いは、掘削における余掘り部分がない場合には、地下空間の掘削面は、上述の実施形態における掘削面1sよりも径方向の中心側の位置に形成される。このように、上述の実施形態の地下空間1よりも狭い地下空間に立坑2の側壁5を構築する場合がある。この場合、フルプレキャスト部材(例えば、プレキャスト部材10)を用いることにより、掘削面とコンクリートブロック部11との間が狭くなる。そのため、打設されたコンクリートにバイブレータを挿入するための領域を確保することが困難となる。従って、コンクリートの充填及び締固めが不十分となるおそれがある。プレキャスト部材30及びプレキャスト部材40によれば、掘削面とコンクリートブロック部31又はコンクリートブロック部41との間には一定の領域が確保される。従って、掘削面1sとコンクリートブロック部31又はコンクリートブロック部41との間に打設されたコンクリートにバイブレータを挿入するための領域を十分に確保することができる。また、余掘り部分の確保のために掘削される土量が、プレキャスト部材10を使用する場合に比較して増加することも避けられる。
また、プレキャスト部材30によれば、プレキャスト部材30のコンクリートブロック部31を小さくでき、プレキャスト部材の軽量化を図ることができる。そのため、プレキャスト部材の運搬が容易となる。更に、プレキャスト部材30は、鉄筋を露出しないため、プレキャスト部材40と比較して製作が容易となる。一方、プレキャスト部材40によれば、プレキャスト部材30と比較してプレキャスト部材の更なる軽量化を図ることができる。
また、プレキャスト部材は、コンクリートブロック部を上下方向に貫通する空洞を有していてもよい。これにより、プレキャスト部材を一層軽量化できる。
また、本発明の地下構造物の構築方法が適用される地下構造物(一例として、立坑2)は、平面視円環形状に形成された側壁5を有するものに限定されない。図8(a),(b)は、地下構造物の変形例を示す図である。図8(a)に示されるように、地下構造物は、立坑2の側壁5に一部連結されるとともに側壁5の内側に形成され、立坑2内を水平方向に隔てる一以上の隔壁6を更に有していてもよい。この場合、隔壁6も、プレキャスト部材10と、場所打ちコンクリート部20と、を備えていてもよい。なお、隔壁6において、場所打ちコンクリート部20は、側壁5と隔壁6又は隔壁6同士が互いに連結される連結部7以外の部分に形成されている。これにより、連結部7をプレキャスト部材10によって精度良く形成することができる。また、連結部7をプレキャスト部材10によって形成することにより、応力の集中しやすい連結部7の強度を高めることができる。
また、側壁5は、平面視円環形状に形成されたものでなくてもよい。図8(b)に示されるように、側壁5は、例えば、平面視矩形環状に形成されていてもよい。或いは、側壁5は、地下空間1の全周における一部に形成されていてもよい。
また、上述の実施形態において、複数のコンクリートブロック部11が互いに周方向に離間しながら等間隔に配置されている例について説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。複数のコンクリートブロック部11の周方向における間隔は、互いに異なる間隔であってもよい。更に、複数のコンクリートブロック部11は、互いに軸方向に離間しながら配置されていてもよく、或いは、互いに周方向及び軸方向に離間しながら配置されていてもよい。すなわち、板状をなすコンクリートブロック部11は、その板厚方向に直交する方向に離間して配置される。図9は、地下構造物の変形例を示す図である。
図9に示される地下構造物(一例として、立坑2)において、複数のコンクリートブロック部11は、掘削面1sと離間し、かつ互いに周方向及び軸方向に離間しながら等間隔に配置されている。
この場合、プレキャスト部材10は、コンクリートブロック部11の上面及び下面から突出する鉛直鉄筋を有していてもよい。また、上下に隣接するプレキャスト部材の鉛直鉄筋同士は、互いに連結されていてもよい。上下に隣接するプレキャスト部材の鉛直鉄筋同士は、プレキャスト部材配置工程において、一のプレキャスト部材の上段に別のプレキャスト部材が積み重ねられる際に連結されてもよい。構築される立坑2の側壁5は、上下に隣接するプレキャスト部材の鉛直鉄筋同士を互いに連結することによって、上下に積み重ねられる全てのプレキャスト部材の鉛直鉄筋同士を連続させて構成されていてもよい。これにより、構築される立坑2の側壁5の剛性を高めることができる。従って、例えば、立坑2の周囲の地盤3から側壁5に作用する側方土圧が大きい場合であっても、側方土圧を支持できる大きさまで側壁5の剛性を高めることにより、側壁5によって側方土圧を支持することができる。
そして、周方向及び軸方向に隣接するコンクリートブロック部11同士の間隙を塞ぐ内型枠部材15が設置され、当該内型枠部材15、コンクリートブロック部11、及び掘削面1sによって囲まれる打設空間21にコンクリートが同時に打設されることによって、場所打ちコンクリート部20が形成される。ここで、軸方向におけるコンクリートブロック部11同士の間に打設されるコンクリートは、当該コンクリートブロック部11同士を一体化させるための間詰コンクリートとして機能する。また、軸方向におけるコンクリートブロック部11同士の間に打設されるコンクリートによって、上下方向に積み重ねられるコンクリートブロック部11同士の間の止水性が向上する。この場合、プレキャスト部材10においてシール材14を省略することができる。
また、上述の実施形態において、複数のコンクリートブロック部11は、互いに掘削面1sに平行な方向に離間して配置されている例について説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。複数のコンクリートブロック部11は、互いに掘削面に沿った方向に離間して配置されていればよい。図10は、地下構造物の変形例を示す図である。
図10に示される地下構造物は、例えば、地下空間51に構築されたトンネル(隧道)52である。地下空間51は、例えば、地盤3が地面Gから下方及び地面Gに沿った方向に掘削される開削工法によって形成されている。地下空間51は、例えば、横断面積が下方に向かって減少する逆四角錐台形状に形成されている。地下空間51の掘削面51sは、地面Gから地下空間51の底面51bに向かって傾斜する法面によって形成されている。なお、地下空間51は、非開削工法によって形成されたものであってもよい。
トンネル52は、地下空間51の底面51b上に構築される底版54と、掘削面51sに沿うと共に上方に延びる一対の側壁55と、一対の側壁55の上方において一対の側壁55を連結する頂版56と、を有している。トンネル52は、底版54,一対の側壁55,及び頂版56によって断面視環状(例えば、矩形環状)を呈している。トンネル52は、矩形環状の断面が地下空間51に沿って略水平方向に延びる角筒形状を呈している。なお、トンネル52は、断面視円環形状を呈していてもよい。このように、地下構造物は、鉛直方向以外の方向(例えば、略水平方向)に延びて構築されていてもよい。
トンネル52は、コンクリートブロック部61を有する複数のプレキャスト部材60と、場所打ちコンクリート部62と、を備えている。コンクリートブロック部61は、側壁55の一部をそれぞれ形成する。コンクリートブロック部61は、地下空間51の掘削面51sに沿って掘削面51sから水平方向内側に離間して配置されている。複数のコンクリートブロック部61は、互いに掘削面51sに沿った方向(例えば、略鉛直方向)に離間して配置されている。すなわち、複数のコンクリートブロック部61は、掘削面51sに平行な方向において互いに離間して配置される場合に限定されない。複数のコンクリートブロック部61は、掘削面51sに略平行な方向において、互いに離間して配置されているものも含まれる。場所打ちコンクリート部62は、上記のようなプレキャスト部材60の複数のコンクリートブロック部61同士の間、及びコンクリートブロック部61と掘削面51sとの間に一体的に形成されている。
また、コンクリートブロック部61は、更に、底版54の一部を形成していてもよい。この場合、複数のコンクリートブロック部61は、掘削されて形成された掘削面を構成する底面51bに沿った方向(例えば、略水平方向)に互いに離間して配置されている。この場合、場所打ちコンクリート部62は、コンクリートブロック部61と底面51bとの間にも形成されていてもよい。更に、コンクリートブロック部61は、頂版56の一部を形成してもよい。この場合、場所打ちコンクリート部62は、複数のコンクリートブロック部61の間、及びコンクリートブロック部61の上方を連続して覆うように一体的に形成されている。
なお、トンネル52において、場所打ちコンクリート部62は、底版54と側壁55との隅角部、及び側壁55と頂版56との隅角部以外の部分に形成されている。これにより、これらの隅角部をプレキャスト部材60によって精度良く形成することができる。また、隅角部をプレキャスト部材10によって形成することにより、応力の集中しやすい隅角部の強度を高めることができる。
1,51…地下空間、1s,51s…掘削面、2…立坑(地下構造物)、3…地盤、5,55…側壁、5a…内側面、10,30,40,60…プレキャスト部材、11,31,41,61…コンクリートブロック部、11c,31c,41c…前面、11d,31d,41d…背面、12…鉄筋、13…埋込金物、20,32,42,62…場所打ちコンクリート部、52…トンネル(地下構造物)。

Claims (8)

  1. 地下空間に構築される地下構造物の構築方法であって、
    コンクリートブロック部と、前記コンクリートブロック部に少なくとも一部が埋設された鉄筋と、を有するプレキャスト部材を準備する準備工程と、
    地盤が掘削されて形成された前記地下空間の掘削面と前記コンクリートブロック部とが離間し、かつ前記コンクリートブロック部同士が互いに離間するように複数の前記プレキャスト部材を前記掘削面に沿って配置するプレキャスト部材配置工程と、
    前記プレキャスト部材配置工程において配置された前記プレキャスト部材の前記コンクリートブロック部同士の間、及び前記掘削面と前記コンクリートブロック部との間にコンクリートを打設して、前記地下構造物の側壁を形成するコンクリート打設工程と、を備える地下構造物の構築方法。
  2. 前記コンクリート打設工程では、
    前記コンクリートが打設される打設空間は、複数の前記コンクリートブロック部同士の間の領域から前記掘削面と前記コンクリートブロック部との間の領域に亘って連続して形成されており、
    複数の前記コンクリートブロック部同士の間から前記掘削面と前記コンクリートブロック部との間に亘って一体的に連続した場所打ちコンクリート部が形成される、請求項1に記載の地下構造物の構築方法。
  3. 前記プレキャスト部材配置工程では、複数の前記プレキャスト部材が1段分の上下幅で前記地下空間内に配置され、
    前記コンクリート打設工程では、前記1段分の上下幅で前記側壁の一部が形成される、請求項1又は2に記載の地下構造物の構築方法。
  4. 前記プレキャスト部材配置工程では、複数の前記プレキャスト部材が複数段分の上下幅で前記地下空間内に配置され、
    前記コンクリート打設工程では、前記複数段分の上下幅で前記側壁の一部が形成される、請求項1又は2に記載の地下構造物の構築方法。
  5. 前記プレキャスト部材は、
    前記掘削面に対面する前記コンクリートブロック部の背面側に所定の鉄筋かぶり未満の部分を含むハーフプレキャスト部材である請求項1〜のいずれか一項に記載の地下構造物の構築方法。
  6. 前記プレキャスト部材は、
    前記掘削面に対面する前記コンクリートブロック部の背面側に前記鉄筋を露出させたハーフプレキャスト部材である請求項1〜のいずれか一項に記載の地下構造物の構築方法。
  7. 前記プレキャスト部材は、
    前記側壁の内側面を形成する前記コンクリートブロック部の前面側に露出するように前記コンクリートブロック部に埋め込まれた埋込金物を更に有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の地下構造物の構築方法。
  8. 地下空間に構築される地下構造物であって、
    地盤が掘削されて形成された前記地下空間の掘削面と離間し、かつ互いに離間して配置された複数のコンクリートブロック部と、前記コンクリートブロック部に少なくとも一部が埋設された鉄筋と、を有するプレキャスト部材と、
    複数の前記コンクリートブロック部の間、及び前記コンクリートブロック部と前記掘削面との間に一体的に形成された場所打ちコンクリート部と、を備える、地下構造物。
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