JP7134070B2 - 地下構造物の頂版の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、立坑躯体などの地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法に関する。尚、本発明でいう「頂版」とは、地下構造物から見た場合であり、地上側から見れば「床版」ということもできる。

都市部のシールドトンネル工事では、立坑が設けられ、シールド掘進機は立坑の開口を通じて投入され、その後も立坑の開口は資機材の搬入に利用される。そして、トンネル工事の施工完了後に、立坑の開口は頂版により閉止され、地下側と地上側とがそれぞれ利用可能となる。

特許文献１には、立坑躯体の築造を含むシールドトンネルの工事手順が開示されている。更に、トンネルの施工完了後に、立坑内部構築工事として、立坑内部に床版や柱を下方から上方へ順に型枠支保工を積み立てつつ構築し、コンクリート強度の発現後に型枠支保工を撤去することが開示されている。

また、特許文献２には、地下構造物の中床スラブの構築方法として、下階に型枠支保工を施工し、その上に中床スラブ型枠を設置し、その上にコンクリートを打設して、中床スラブを構築する方法が開示されている。

特開２０１７－２０３２９４号公報 特開２００２－３７１５７０号公報

立坑躯体などの地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築に際し、特許文献１、２に示されるような、下側から型枠支保工を設ける方法では、次のような問題がある。
構築する頂版までの高さが高い場合、支保工が大掛かりとなり、支保工の設置に大量の資材と施工手間がかかる。
また、頂版の構築後は、開口部が閉塞されるため、支保工を地上側から吊上げて撤去することができず、支保工の解体撤去は非常に面倒なものとなる。

本発明は、このような実状に鑑み、立坑躯体などの地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築に際し、頂版の構築作業、並びに、頂版構築後の作業を簡素化できるようにすることを課題とする。

本発明に係る地下構造物の頂版の構築方法の第１～第４態様は、
地上側開口部を囲む地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
を含む。

本発明に係る地下構造物の頂版の構築方法の第１態様では、前記型枠の設置に先立って、地上にて、前記型枠と、その上方に位置させた支持梁とを、吊材を介して連結する工程を含み、前記型枠を設置する工程では、前記支持梁と共に前記型枠を吊下げ状態で移動させて、前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に前記支持梁の両端部を支持させることで、前記型枠を前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する。
本発明に係る地下構造物の頂版の構築方法の第２態様では、前記コンクリートの打設に先立って、前記型枠上に配筋する工程を含み、配筋作業は、前記型枠を足場として行う。
本発明に係る地下構造物の頂版の構築方法の第３態様では、前記型枠は、前記型枠上に打設したコンクリートと一体化し、前記頂版の一部として残置する。また、前記型枠は、鉄筋コンクリート製又は鋼製であり、ジベルが上面に突出していて、ジベルの突出部が前記型枠上に打設したコンクリート内に埋設される。
本発明に係る地下構造物の頂版の構築方法の第４態様では、前記コンクリートの打設に先立って、前記地下構造物の躯体壁部と前記型枠の端縁部との間の隙間を間詰めする工程を含み、前記隙間を間詰めする工程は、前記型枠の端縁部に埋設されたインサートアンカーにプレートを取付ボルトにより固定し、前記隙間を閉塞するように、前記プレートを前記地下構造物の躯体壁部に当接させるか、あるいは固定することを含む。

本発明によれば、頂版構築用の型枠を地上側から吊下げて設置するため、地下構造物の内部に大掛かりな支保工を設置したり、頂版構築後に支保工を解体撤去したりする必要がなくなり、頂版の構築作業、並びに構築後の作業を簡素化できるという効果が得られる。
特にまた、型枠を頂版の一部として残置することで、型枠の撤去作業も不要となる。
また、鉄筋コンクリート製の頂版の構築に際し、型枠上での配筋は、型枠を足場として行うことができ、足場の確保も容易となる。

本発明の一実施形態として地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築例を示す図 頂版の構築方法（型枠の配置方法）を示す図 図２の要部の詳細を示すと共に配筋について示す図 頂版の構築手順を示す図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態として地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築例を示している。

本例の地下構造物は、シールドトンネル構築用の立坑１であり、地上Ｇから鉛直方向に掘削され、掘削部を囲むように鉄筋コンクリート製で有底筒状の立坑躯体２が築造されている。

立坑１は、シールド機の搬入に用いられ、シールド機により、立坑１の底部から水平方向に掘進することで、シールドトンネル３を構築する。シールドトンネル３の構築中、立坑１は、各種資機材の搬入や掘削土砂の搬出に用いられる。

本例では、シールドトンネル３の完成後に、立坑躯体２の地上側開口部２ａに、これを閉塞するように、鉄筋コンクリート製の頂版４を構築する。立坑１の地上側である頂版４の上を公園等として利用可能とするためである。

頂版４の構築方法について、以下に説明する。
図２は頂版４の構築方法（型枠５の配置方法）を示している。
基本的には、立坑躯体２の地上側開口部２ａ内において頂版４を構築する領域の下面側に位置させて、型枠５を配置し、型枠５上にコンクリートを打設（場所打ち）することで、立坑躯体２と一体に、頂版４を構築する。

ここでの型枠５の支持方法に特徴があり、次のような支持構造を採用している。
立坑躯体２の地上側開口部２ａを囲む立坑躯体２上で、地上側開口部２ａを挟んで互いに対向する位置に、対をなすように、受架台６、６を設置する。
そして、受架台６、６上に、トラス構造の支持梁７の両端部を載置して支持させる。
そして、支持梁７により、吊材（例えばＰＣ鋼棒製の吊ボルト）８を介して、型枠５を吊下げて支持する構造としている。

また、かかる支持構造ゆえ、型枠５は、該型枠５上に打設したコンクリートと一体化し、頂版４の一部として残置する。これも大きな特徴である。

ここで、本例の型枠５について、図３により、詳細に説明する。
図３は、図２の要部の詳細を示すと共に、型枠５の設置後、コンクリート打設前に、型枠５上に配筋した状態を示している。

型枠５は、プレキャスト鉄筋コンクリート製で、またＰＣ（プレストレストコンクリート）製であり、工場等で製造され、現場へ搬入される。
従って、コンクリート製の型枠５は、その内部に、ＰＣ鋼材を横方向に配置してなる主鉄筋５１を有し、コンクリートは主鉄筋５１に対し上下に所定のかぶり厚を確保するようにスラブ状に打設される。主鉄筋５１は、ＰＣ鋼材を横方向及び縦方向に配置して格子状としてもよい。

コンクリート製の型枠５は、また、主鉄筋５１の上側にこれにつなげる形でトラス鉄筋（トラス構造の鉄筋）５２を有している。トラス鉄筋５２は、その一部（下部；主鉄筋５１との接続部）がコンクリート内に埋設され、他部（上部）がコンクリート外に露出している。現場にて頂版４として型枠５上に場所打ちされるコンクリートとの結合（一体化）を強化するためである。従って、トラス鉄筋５２は、一体化する目的で母材に取付けられるジベル（連結材）に相当する。ジベルとしては、トラス鉄筋、更には鉄筋に限定されるものではなく、スタッドジベルを用いてもよい。

コンクリート製の型枠５には、また、適所に、吊材ベースプレート５３が埋設されている。そして、吊材ベースプレート５３の上面側にはＰＣ鋼棒５４を介してカプラー５５が連結され、カプラー５５はコンクリート外に露出している。カプラー５５は吊材（吊ボルト）８の下端部との連結用である。

コンクリート製の型枠５には、また、立坑躯体２の壁部と近接する端縁部に、インサートアンカー５６が埋設されている。
インサートアンカー５６は、立坑躯体２の壁部と型枠５の端縁部との隙間を埋める間詰めプレート５７の取付部となる。

次に現場での頂版４の一連の構築作業について、主に図４を参照して、工程順に説明する。

（１－１）吊下げ準備工程
図４（Ａ）に示すように、地上Ｇ側の適当な場所に、対をなすように、吊下げ準備用架台９、９を構築しておき、これらの吊下げ準備用架台９、９の間に、プレキャスト鉄筋コンクリート製の型枠５を搬入する。

また、トラス構造の支持梁７を搬入し、吊下げ準備用架台９、９上に、支持梁７の両端部を載置して支持させる。このとき、型枠５と、その上方の支持梁７とが、上下方向に所定の距離を隔てて配置されるようにする。
この状態で、支持梁７と型枠５とを吊材（吊ボルト）８により連結し、支持梁７により型枠５を吊下げ可能とする。このとき、吊材８はその下端部を型枠５側のカプラー５５（図３）に連結する。

（１－２）受架台設置工程
同じく図４（Ａ）に示すように、地上側開口部２ａを囲む立坑躯体２上で、地上側開口部２ａを挟んで互いに対向する位置に、対をなすように、受架台６、６を構築して設置する。
尚、上記（１－１）の工程と上記（１－２）の工程は、どちらを先に行ってもよく、あるいは、並行して行ってもよい。

（２）型枠設置工程
図４（Ｂ）に示すように、クレーン（図示せず）により、支持梁７を持ち上げることで、支持梁７に吊材８により連結された型枠５を持ち上げる。そして、クレーンにより、支持梁７と共に型枠５を移動させ、立坑の上方に位置させた後、支持梁７を吊下ろして、支持梁７の両端部を受架台６、６上に支持させる。このとき、支持梁７に吊材８を介して吊下げられている型枠５は、立坑躯体２の地上側開口部２ａ内で、頂版４を構築する領域の下面側に位置する。これにより、図２に示した状態となる。

尚、本例では、支持梁７としてトラス構造の標準仕様の既製品を用いている。トラス構造とは、厳密には、部材の節点がピン結合しているものをいうが、実際には剛結しているものが汎用されており、本例でも剛結タイプの既製品を用いている。
また、支持梁７は、別体の受架台６、６を用いることなく、立坑躯体２に直接支持させたり、支持梁７と受架台６、６とを予め一体に形成しておいたりすることも可能である。しかし、支持梁７として既製品を用いる場合に、受架台６、６を用いることで、寸法合わせが容易となるなどの効果が得られる。

（３）配筋工程
図４（Ｃ）に示すように、コンクリートの打設に先立って、型枠５上に配筋する。配筋作業は型枠５を足場として行うことができる。

配筋作業については、図３により、説明する。
配筋作業では、主に、頂版４を形成するコンクリート構造体内に埋設される鉄筋籠を構築する。
鉄筋籠は、平面状に配置される下側主鉄筋４１と、その上方に平面状に配置される上側主鉄筋４２と、上側主鉄筋４２と下側主鉄筋４１とをつなぐせん断補強鉄筋４３と、を含む。

鉄筋籠の組立手順は、次の通りである。
１）型枠５の上に、かぶり厚を規定するスペーサ（図示せず）を配置し、スペーサの上で下側主鉄筋４１を組み立てる。
２）下側主鉄筋４１の上に、上側主鉄筋組立用の組立筋（図示せず）を配置し、組立筋の上で上側主鉄筋４２を組み立てる。
３）せん断補強鉄筋４３を、上側主鉄筋４２及び下側主鉄筋４１の隙間に落とし込み、上側主鉄筋４２及び下側主鉄筋４１に番線等で結束、固定する。尚、図ではせん断補強鉄筋４３として、一端に半円形フック、他端にＬ形フックを有するものを用いているが、これに限るものではない。

また、配筋作業では、立坑躯体２の壁部内の鉄筋に対し、鉄筋機械式継手４４を用いて、下側主鉄筋４１及び上側主鉄筋４２の端部を連結する。すなわち、鉄筋機械式継手４４により、立坑躯体２側の鉄筋と頂版４側の鉄筋とを通し鉄筋にしてつなげる。頂版４と立坑躯体２との結合力を強めるためである。

また、配筋作業に先立って、あるいは配筋作業と並行して、立坑躯体２の壁部と型枠５の端縁部との間の隙間を埋める間詰め作業を行う（間詰め工程）。具体的には、型枠５のインサートアンカー５６に間詰めプレート５７を取付ボルト５８により固定し、前記隙間を閉塞するように、間詰めプレート５７を立坑躯体２の壁部に当接、あるいは固定する。尚、間詰めプレート５７の位置調整のため、間詰めプレート５７のボルト挿通孔は長孔とするとよい。

（４）コンクリート打設工程
図４（Ｃ）に示した型枠５上での配筋作業の後、図４（Ｄ）に示すように、型枠５の上に、立坑躯体２の上端面と面一となる高さまで、コンクリートを打設する。これにより、コンクリートの固化・養生後に、型枠５を含む形で鉄筋コンクリート製の頂版４が構築される。

（５）吊材切断・支持梁撤去工程
図４（Ｅ）に示すように、コンクリートの打設後、型枠５を残置する一方、吊材（吊ボルト）８を適当な位置で切断し、クレーンにより、支持梁７を撤去する。また、支持梁７の撤去後、受架台６、６を解体・撤去する。
以上の工程を経て、頂版４の構築が完了する。頂版４は、型枠５を含む形で構築されるので、型枠５の撤去は不要である。

本例によれば、地上側開口部２ａを囲む立坑躯体２上に両端部を支持される支持梁７に吊下げて、型枠５を、地上側開口部２ａ内の頂版４を構築する領域の下面側に設置する工程（型枠設置工程）と、地上側開口部２ａ内の型枠５上にコンクリートを打設する工程（コンクリート打設工程）と、を含んで、立坑躯体２の地上側開口部２ａを閉塞する頂版４を構築する。
このように、頂版構築用の型枠５を地上側から吊下げて設置するため、立坑１の内部に大掛かりな支保工を設置したり、頂版４構築後に支保工を解体撤去したりする必要がなくなり、頂版４の構築作業、並びに構築後の作業を簡素化することができる。

また、本例によれば、型枠５の設置に先立って、地上にて、型枠５と、その上方に位置させた支持梁７とを、吊材８を介して連結する工程（吊下げ準備工程）を含み、型枠設置工程では、支持梁７と共に型枠５を吊下げ状態で移動させて、地上側開口部２ａを囲む立坑躯体２上に支持梁７の両端部を載置して支持させることで、型枠５を所定の位置に設置する。
このように、別の場所で吊下げ状態として、そのまま移動させて、設置することにより、設置作業を効率的に行うことができる。

また、本例によれば、型枠５は、型枠５上に打設したコンクリートと一体化し、頂版４の一部として残置する。これにより、型枠５の撤去作業も不要となる。

また、本例によれば、型枠５は、鉄筋コンクリート製であり、内部のトラス鉄筋５２の一部がジベル（連結材）として上面に突出していて、当該突出部が型枠５上に打設したコンクリート内に埋設される。これにより、頂版４の下面側に残置される型枠５が脱落したりすることがないよう、確実に一体化することができる。

また、本例によれば、コンクリートの打設に先立って、型枠５上に配筋する工程（配筋工程）を含み、配筋作業は、型枠５を足場として行う。これにより、作業員の足場の確保が容易となる。

また、本例によれば、配筋作業は、前記型枠５上に配筋した鉄筋と、立坑躯体２の壁部内の鉄筋とを連結する作業を含む。これにより、頂版４と立坑躯体２との結合を強固なものとすることができる。

また、本例によれば、コンクリートの打設に先立って、立坑躯体２の壁部と型枠５の端縁部との間の隙間を間詰めする工程（間詰め工程）を含む。型枠５を吊下げて搬入することから、前記隙間をある程度大きくしなければならないが、間詰めすることで、型枠５の精度を上げることができる。

また、本例によれば、型枠５の設置に先立って、地上側開口部２ａを囲む立坑躯体２上で、地上側開口部２ａを挟んで互いに対向する位置に、受架台６、６を設置する工程（受架台設置工程）を含み、支持梁７の両端部を受架台６、６上に載置して支持させる。これにより、支持梁７としてトラス構造の既製品を用いる場合の寸法合わせが容易となる。

また、本例によれば、コンクリートの打設後、吊材８を切断し、支持梁７を撤去する工程（吊材切断・支持梁撤去工程）を含む。これにより、頂版構築後の撤去作業なども容易となる。

尚、以上の実施形態では、型枠５はＰＣ型枠としたが、鋼板をベースとし、補強、及び場所打ちコンクリートとの一体化のため、鋼板上に格子状にアングル材を固着してなる鋼製型枠を用いることもできる。この場合は、アングル材がジベルに相当するが、スタッドジベルを用いてもよい。
また、型枠５上での配筋作業については、鉄筋籠の少なくとも一部を地上側で組み立てて、型枠５と一緒に搬入するようにすることで、一部を省略することもできる。

また、以上の実施形態では、地下構造物がシールドトンネル構築用の立坑である場合について説明したが、本発明は、各種の地下構造物において、最終的に頂版を形成して地上側開口部を閉塞する場合に適用することができる。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
尚、出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法であって、
前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
を含む、地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項２］
前記型枠の設置に先立って、地上にて、前記型枠と、その上方に位置させた支持梁とを、吊材を介して連結する工程を含み、
前記型枠を設置する工程では、前記支持梁と共に前記型枠を吊下げ状態で移動させて、前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に前記支持梁の両端部を支持させることで、前記型枠を前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する、請求項１記載の地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項３］
前記型枠は、前記型枠上に打設したコンクリートと一体化し、前記頂版の一部として残置する、請求項１又は請求項２記載の地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項４］
前記型枠は、鉄筋コンクリート製又は鋼製であり、ジベルが上面に突出していて、ジベルの突出部が前記型枠上に打設したコンクリート内に埋設される、請求項３記載の地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項５］
前記コンクリートの打設に先立って、前記型枠上に配筋する工程を含み、
配筋作業は、前記型枠を足場として行う、請求項１～請求項４のいずれか１つに記載の地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項６］
前記配筋作業は、前記型枠上に配筋した鉄筋と、前記地下構造物の躯体壁部内の鉄筋とを連結する作業を含む、請求項５記載の地下構造物の頂版の構築方法。
［請求項７］
前記コンクリートの打設に先立って、前記地下構造物の躯体壁部と前記型枠の端縁部との間の隙間を間詰めする工程を含む、請求項１～請求項６のいずれか１つに記載の地下構造物の頂版の構築方法。

１ 立坑
２ 立坑躯体
２ａ 地上側開口部
３ シールドトンネル
４ 頂版
５ 型枠
６ 受架台
７ 支持梁
８ 吊材（吊ボルト）
９ 吊下げ準備用架台
４１ 下側主鉄筋
４２ 上側主鉄筋
４３ せん断補強鉄筋
４４ 鉄筋機械式継手
５１ 主鉄筋
５２ トラス鉄筋（ジベル）
５３ 吊材ベースプレート
５４ ＰＣ鋼棒
５５ カプラー
５６ インサートアンカー
５７ 間詰めプレート
５８ 取付ボルト

Claims (8)

1. 地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法であって、
   前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
   前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
   を含む、地下構造物の頂版の構築方法において、
   前記型枠の設置に先立って、地上にて、前記型枠と、その上方に位置させた支持梁とを、吊材を介して連結する工程を含み、
   前記型枠を設置する工程では、前記支持梁と共に前記型枠を吊下げ状態で移動させて、前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に前記支持梁の両端部を支持させることで、前記型枠を前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する、地下構造物の頂版の構築方法。
2. 地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法であって、
   前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
   前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
   を含む、地下構造物の頂版の構築方法において、
   前記コンクリートの打設に先立って、前記型枠上に配筋する工程を含み、
   配筋作業は、前記型枠を足場として行う、地下構造物の頂版の構築方法。
3. 前記配筋作業は、前記型枠上に配筋した鉄筋と、前記地下構造物の躯体壁部内の鉄筋とを連結する作業を含む、請求項２に記載の地下構造物の頂版の構築方法。
4. 前記型枠は、前記型枠上に打設したコンクリートと一体化し、前記頂版の一部として残置する、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の地下構造物の頂版の構築方法。
5. 地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法であって、
   前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
   前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
   を含む、地下構造物の頂版の構築方法において、
   前記型枠は、前記型枠上に打設したコンクリートと一体化し、前記頂版の一部として残置し、
   前記型枠は、鉄筋コンクリート製又は鋼製であり、ジベルが上面に突出していて、ジベルの突出部が前記型枠上に打設したコンクリート内に埋設される、地下構造物の頂版の構築方法。
6. 地下構造物の地上側開口部を閉塞する頂版の構築方法であって、
   前記地上側開口部を囲む前記地下構造物の躯体上に両端部を支持される支持梁に吊下げて、型枠を、前記地上側開口部内の前記頂版を構築する領域の下面側に設置する工程と、
   前記地上側開口部内の前記型枠上にコンクリートを打設する工程と、
   を含む、地下構造物の頂版の構築方法において、
   前記コンクリートの打設に先立って、前記地下構造物の躯体壁部と前記型枠の端縁部との間の隙間を間詰めする工程を含み、
   前記隙間を間詰めする工程は、前記型枠の端縁部に埋設されたインサートアンカーにプレートを取付ボルトにより固定し、前記隙間を閉塞するように、前記プレートを前記地下構造物の躯体壁部に当接させるか、あるいは固定することを含む、地下構造物の頂版の構築方法。
7. 前記コンクリートの打設に先立って、前記型枠上に配筋する工程を含み、
   配筋作業は、前記型枠を足場として行う、請求項５又は請求項６に記載の地下構造物の頂版の構築方法。
8. 前記配筋作業は、前記型枠上に配筋した鉄筋と、前記地下構造物の躯体壁部内の鉄筋とを連結する作業を含む、請求項７に記載の地下構造物の頂版の構築方法。

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