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

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１〜４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１〜４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１〜６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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