JP7394252B1 - 大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法を提供する。【解決手段】オープンカット掘削とアンダーカット掘削を組み合わせた方式で施工し、地下１層がオープンカット掘削とアンダーカット掘削を組み合わせた工法を用い、４つの水平風道即ち左右線ピストン風道、排風道、外気導入風道が地下１層から延出してそれぞれ左右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑及び避難出入口に通じる。地下２層乃至地下５層が第２期のオープンカット部分である。地下４層が駅本体の駅ホール層に接続され、地下５層が区間トンネル及び駅本体のプラットホーム層に接続される。列車が運行時に風道の地下５層から駅を出入りすることによるピストン風及び熱などは風道本体を通過して４つの水平風道に通じてから４つの通風坑を介して外部環境に伝播する。【効果】より容易に施工でき、施工進度を加速して工事期間を短縮することができる。【選択図】図１

Description

本発明は都市軌道交通の設計及び施工の技術分野に関し、特に大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法に関する。

地下鉄は都市交通手段の重要な構成部分として、人口が密集した都市の旅客輸送交通に対してますます高まっている有益な役割を果たしている。地下鉄のアンダーカット掘削駅は一般的に流量が比較的大きな都市道路の下方に設置され、駅本体が一般的にアーチ型トンネル構造であり、その付属構造が本体構造から水平に延出して地盤に通じ、地盤から露出する部分が一般的に道路赤線の外に設置される。風道は代表的な付属構造として、一般的に駅の両端に設置され、区間トンネルに隣接し、通風坑により地盤に連通し、密閉された地下駅を外部環境に接続して内外空気を交換し、駅内の空気が新鮮で快適になることが確保される。一般的には、換気効率を向上させて省エネ・排出削減の目的を実現するために、送風機が正常に動作する空間があることが確保される上で、風道が短ければ短いほど良くなり、最新の規範≪都市軌道交通における通風空気調節及び暖房設計標準≫の要件に応じて、全密閉式ホームドアを用いる場合にピストン風道の長さが４０ｍを超えてはいけない。

大深度でアンダーカット掘削する地下鉄駅の真上には地盤から露出する風亭を設置することができる場合、延出型風道の設計はその優位性をなくして欠点を表現することになる。延出型設計により風道が長くなって内外空気の交換にとって不利になる一方、風道の立て坑が比較的小さく、施工時に横通路の切り換えが比較的多く、リスクが高く、遅くスラグ排出し、施工効率が比較的低い。

このために、本発明の設計者は上記欠陥に鑑みて、研究及び設計に専念して、長期間長年にわたって関連産業を従事する経験及び成果をまとめて、大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法を研究して設計し、上記欠陥を克服し、大深度駅の上方の垂直空間をより良く利用でき、通風効率を向上させ、施工工事量を減少させてグリーンで環境にやさしい省エネ・排出削減の理念を実現する。

本発明の目的は大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法を提供することにあり、風道の長さを効果的に短縮し、大深度駅の上方の空間利用率を向上させることができ、且つアンダーカット掘削駅の本体構造及び区間トンネルと連携して施作でき、効率を向上させ、工事期間を短縮する。その施工方法はオープンカット掘削とアンダーカット掘削とを組み合わせて施工し、その土地の事情に応じて適当な方法をとって、建設費用及び建設現場のバランスを効果的にとって、生産高の最大化を実現することができる。

上記目的を実現するために、本発明は大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造を開示し、風道分離部分及び風道本体部分を備え、
前記風道分離部分は風道本体部分の両側に位置し、且つ施工時に風道分離部分と風道本体部分を同時に行い、前記風道分離部分は左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑及び一部の風道横通路を備え、前記一部の風道横通路は一部の左線ピストン風道横通路、一部の右線ピストン風道横通路、一部の排風道横通路及び一部の外気導入風道横通路を備え、前記風道本体部分は第１期のオープンカット基礎坑、アンダーカット掘削ドーム部分、第２期のオープンカット基礎坑、第３期のオープンカット基礎坑及び残りの風道横通路に分けられ、前記残りの風道横通路は残りの左線ピストン風道横通路、残りの右線ピストン風道横通路、残りの排風道横通路及び残りの外気導入風道横通路を備え、前記一部の左線ピストン風道横通路と残りの左線ピストン風道横通路とが連通して左線ピストン風道横通路を構成し、前記一部の右線ピストン風道横通路と残りの右線ピストン風道横通路とが連通して右線ピストン風道横通路を構成し、前記一部の排風道横通路と残りの排風道横通路とが連通して排風道横通路を構成し、前記一部の外気導入風道横通路と残りの外気導入風道横通路とが連通して外気導入風道横通路を構成し、前記風道本体部分は区間トンネルと駅本体部分との間に位置することを特徴とする。

風道分離部分及び風道本体部分を備える大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道の施工方法を更に開示し、
前記風道分離部分の施工は、
左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑及び外気導入通風坑の地盤から露出する位置には口止め型リングビームを施作して、立坑櫓を引き上げる基礎埋込部材を取り付けるステップ１．１と、
立て坑の土砂岩石を掘削して、掘削につれて支保するステップ１．２と、
コンクリートを初期吹き付けて格子鉄骨及び鉄筋網を取り付けるステップ１．３と、
吹き付けコンクリートを施作して周囲岩石を密閉するステップ１．４と、
立て坑の底の標高に掘削するまでステップ１．２～１．４を繰り返すステップ１．５と、
立て坑の底を密閉するステップ１．６と、
それぞれ左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑からそれぞれの風道横通路の位置には３つの格子鉄骨を結合して立設して、モルタルアンカーボルトを打設するステップ１．７と、
それぞれ左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑の全断面に掘削する一部の左線ピストン風道横通路、一部の右線ピストン風道横通路、一部の排風道横通路及び一部の外気導入風道横通路からアンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ１．８と、
岩盤防水層を敷設して岩盤を施作するステップ１．９と、
残りの防水層を敷設してアーチ部及び側壁の二次覆工を施作するステップ１．１０と、
一部のピストン風道横通路が完了するまでステップ１．８～１．１０を繰り返すステップ１．１１と、を含み、
前記風道本体部分の施工は、
掘削前に坑内の水位を降下すべきであり、地下水位を最終的な基礎坑の掘削面よりも１ｍ低い箇所に降下し、法面の法肩に承水路及び地盤硬化を行うべきであり、地表水が法尻に滲み込むことを防止するステップ２．１と、
岩石地層に１段の鋼管杭を打設するステップ２．２と、
トップビームを施作して、フランジブレースを架設してプレストレストアンカーボルトを打設するステップ２．３と、
土砂の掘削を下向きに行い、第１期のオープンカット基礎坑を上から下まで１層ずつ掘削し、掘削後に１層のコンクリートを吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作するステップ２．４と、
第１期のオープンカット基礎坑をドーム脚基盤における標高即ち水平横通路の一次覆工の頂部の標高まで１層ずつ掘削し、アンダーカット掘削ドーム部分の施工を行い始めるステップ２．５と、
オープンカット基礎坑内には先行配置されたパイプルーフを打設するステップ２．６と、
１００～２００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート又は２００～５００ｍｍ厚さのコンクリートで切り羽を密閉するステップ２．７と、
まず両側壁の導坑を順次掘削し、コンクリートを吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ２．８と、
各格子型枠を立設した後、格子脚部の地盤軟土を掘り出して、１００厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作して、格子が安定するように確保するステップ２．９と、
縦方向に５ｍ程度ずらして中央の２つの導坑を掘削し、掘削後にコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ２．１０と、
ドーム構造を施作して、中央仮設支保工を段階的に取り外すステップ２．１１と、
ドーム構造により保護されながら第２期の基礎坑の掘削を行うステップ２．１２と、
風道横通路の底の標高に掘削してから掘削を一時停止し、両側へ馬頭門を開けてトンネルに入り始め、４つの残りの風道横通路を掘削するステップ２．１３と、
残りの風道横通路の二次覆工施作を完了した後、下部土砂の掘削を行い続け、風道横通路の底の標高から駅本体構造の外輪郭線に沿って第３期の基礎坑の掘削部分が垂直に仕切られるステップ２．１４と、
鋼管杭の範囲内に下向きに掘削し続けて、直ちに支保するステップ２．１５と、
坑の掘削を基礎坑下敷から３００ｍｍ以上行うと、基礎坑の検収を行って、残りの土砂を手動で掘り出し、設計標高まで掘り出した後に基礎坑を直ちにならして、坑内に溜まった水を排出して、下敷を直ちに施作すべきであるステップ２．１６と、
風道本体の基礎坑から駅本体のアンダーカット掘削施工を行うステップ２．１７と、
駅本体構造を全断面でアンダーカット掘削してトンネルに入った後、風道本体構造の防水層を敷設し、次に下から上まで風道本体の二次覆工構造を順次施作し始めるステップ２．１８と、
風道本体コンクリートの二次覆工構造が設計強度の７５％に達した後、土砂を埋め戻して突き固めて、地盤を元に戻すステップ２．１９と、を含むことを特徴とする。

ステップ２．６において、長いパイプルーフの施工精度を確保するために、ψ１４０ｍｍ・壁厚さ５ｍｍのガイド鋼管をＬ＝０．８ｍとし、長いパイプルーフがドーム全体の水平深さを被覆する。

長いパイプルーフは１６ｍであって、１部分あたりに４ｍ長さの熱間圧延シームレス鋼管をネジで接続してなるのであり、注入はセメントスラリーを用い、水セメント比を１：１、注入圧力を０．５～２．０ＭＰａとし、注入が終了した後にＭ７．５セメントモルタルで鋼管を充填し、パイプルーフの強度を強化する。

ステップ２．１２における第２期のオープンカット基礎坑は２つの部分に分けられ、一方の部分が第１期の基礎坑から下向きに掘削し続けるのであり、他方の部分がアンダーカット掘削部分からドームにより保護されながら下向きにトップダウン掘削を行うのであり、施工時に先支後掘の原則を用い、掘削後に１層のコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作する。

前記ステップ２．１３において、前記残りの左線ピストン風道横通路及び残りの外気導入風道横通路のトンネル入り口が第１期のオープンカット基礎坑の下方に位置し、残りの右線ピストン風道横通路及び残りの排風道横通路のトンネル入り口がドームの下方に位置する。

前記オープンカット基礎坑の下方の残りの左線ピストン風道横通路及び残りの外気導入風道横通路のトンネル入りは全断面掘削を用い、具体的には、
全断面を掘削し、アンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップＡと、
岩盤防水層を敷設して、岩盤を施作するステップＢと、
残りの防水層を敷設して、アーチ部及び側壁の二次覆工を施作し、アーチ部及び側壁の二次覆工進度が岩盤のインバートアーチよりも１つの掘削掘進度遅いステップＣと、を含む。

前記ドームの下方の残りの右線ピストン風道横通路及び残りの排風道横通路は中壁工法によって掘削し、具体的には、
左側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子鋼型枠及び縦方向の仮設Ｉ形鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束してから１５０ｍｍ厚さのコンクリートを吹き付けるステップＡと、
０．５ｍずらして右側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子鋼型枠を立設し、格子が安定するように確保するために、各格子を立設した後にいずれも格子脚部の地盤の軟土を掘り出して、１００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作すべきであるステップＢと、
ドームが設計強度に達した後、仮設形鋼支保工を取り外して、馬頭門における風道の二次覆工構造を施作するステップＣと、
馬頭門部分の長さを約３ｍとし、掘削掘進度を０．５ｍ以下にし、馬頭門部分から離れてから全断面法で掘削するステップＤと、を含む。

前記４つの残りの風道横通路と上記ステップ１．１１における通風坑から掘削した一部の横通路とがそれぞれ合流して、完全に連通する風道横通路を形成する。

ステップ２．１７において、風道本体の基礎坑からアンダーカット掘削する駅本体は３段階工法・７ステップ法によって掘削する。

上記内容から分かるように、本発明に係る大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法は以下の効果を有する。

第１として、大深度駅の上方の垂直空間を効果的に利用して、地下空間の利用率を向上させ、駅構造をより集中させ、周辺建築環境への影響を軽減する。

第２として、大深度駅の風道の長さを効果的に短縮し、通風換気効率を向上させ、省エネ・排出削減が可能である。

第３として、施工段階において風道本体の基礎坑が駅本体及び区間トンネルの施工立て坑とされてもよく、駅本体及び区間トンネルと連携して施工でき、工事期間を短縮する。

第４として、オープンカット掘削とアンダーカット掘削を組み合わせた施工スキームは、建設現場を減少させ、複数の作業面を提供し、施工効率を大幅に向上させ、コスト及び人力・物力を効果的に節約することができる。

本発明の詳細な内容は下記説明及び図面から明らかになる。

図１は本発明に係る大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造の縦方向に直交する突き出し型風道を示す総平面図である。 図２は図１におけるＡ－Ａ方向の断面図である。 図３は図１におけるＢ－Ｂ方向の断面図である。 図４は図１におけるＣ－ＣＡ－Ａ方向の断面図である。 図５は図１におけるＤ－ＤＡ－Ａ方向の断面図である。 図６Ａは本発明の施工計画図である。 図６Ｂは本発明の施工計画図である。 図７Ａは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Bは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｃは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｄは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｅは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｆは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｇは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図７Ｈは本発明に係る風道本体の施工模式図である。 図８は本発明に係る駅本体のトンネル入り施工の模式図である。 図９は本発明に係る導坑の掘削の模式図である。

図１～５には、本発明に係る大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造を示す。

前記大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法は以下を含む。

図１～５に示すように、本発明に係る大深度でアンダーカット掘削する地下鉄駅に適用される突き出し型風道構造は風道分離部分１及び風道本体部分２を備え、前記風道分離部分１は風道本体部分２の両側に位置し、且つ施工時に風道分離部分１と風道本体部分２を同時に行うことができ、それにより工事期間を短縮する。前記風道分離部分１は左線ピストン通風坑１１、右線ピストン通風坑１２、排風坑１３、外気導入通風坑１４及び一部の風道横通路を備え、前記一部の風道横通路は一部の左線ピストン風道横通路１５、一部の右線ピストン風道横通路１６、一部の排風道横通路１７及び一部の外気導入風道横通路１８を備え、前記風道本体部分２は施工工程によって４つの部分、即ち第１期のオープンカット基礎坑２１、アンダーカット掘削ドーム部分２２、第２期のオープンカット基礎坑２３、第３期のオープンカット基礎坑２４及び残りの風道横通路に分けられてもよく、前記残りの風道横通路は残りの左線ピストン風道横通路２５、残りの右線ピストン風道横通路２６、残りの排風道横通路２７及び残りの外気導入風道横通路２８を備え、前記一部の左線ピストン風道横通路１５と残りの左線ピストン風道横通路２５とが連通して左線ピストン風道横通路を構成し、前記一部の右線ピストン風道横通路１６と残りの右線ピストン風道横通路２６とが連通して右線ピストン風道横通路を構成し、前記一部の排風道横通路１７と残りの排風道横通路２７とが連通して排風道横通路を構成し、前記一部の外気導入風道横通路１８と残りの外気導入風道横通路２８とが連通して外気導入風道横通路を構成し、前記風道本体部分２は左右線区間トンネル３１、３２と駅本体部分３３との間に位置し、風道が使用されるようになった後、地下鉄が区間トンネル（駅）から駅（区間トンネル）に入ることによるピストン風は風道本体からピストン風道横通路に入ってからピストン通風坑を介して外部環境に通じる。

前記駅本体部分３３が第３期のオープンカット基礎坑２４に連通し、連通方式は図２、図３及び図５を参照し、前記左右線区間トンネル３１、３２が第３期のオープンカット基礎坑２４に連通し、連通方式は図２、図３及び図４を参照する。駅が使用されるようになった後、列車は右線区間トンネル３２を介して風道本体２に入ってから駅本体３３に入って、駅に入ることを実現し、列車は駅本体３３を介して風道本体２に入ってから右線区間トンネル３２に入って、列車が駅を出ることを実現する。列車の高速移動によるピストン風は列車に巻き込まれながら風道本体２に入ってから左線及び右線ピストン風道２５、１５及び２６、１６を介して左線及び右線ピストン通風坑１１及び１２に入り、これにより、外部環境及び地下鉄の軌道走行領域の内部環境の風圧のバランスをとる。駅本体内部の混濁ガスは駅本体３３と風道本体２との通風配管を介して排風道２７、１７に入って排風坑１３に通じてから外部環境に排出され、外部の新鮮な空気は外気導入通風坑１４を介して外気導入風道１８、２８に入ってから風道本体２に入って、最後に駅本体３３に入り、これにより、駅の非軌道走行領域部分と外部環境のガス交換を実現し、駅内の空気が新鮮であることが確保される。

本発明は上記大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道の施工方法を更に開示し、下記ステップを含む

図４～６Ａ及び図６Ｂを参照し、風道分離部分１の施工は下記ステップ１．１～１．１１を含む。

ステップ１．１ 左線ピストン通風坑１１、右線ピストン通風坑１２、排風坑１３及び外気導入通風坑１４の地盤から露出する位置には口止め型リングビームを施作して、立坑櫓を引き上げる基礎埋込部材を取り付けることができる。

ステップ１．２ 立て坑の土砂岩石を掘削して、掘削につれて支保する。立て坑を上から下まで階層的に掘削し、掘削コンパスを格子鉄骨の間隔とする。本実施例では、節理発育領域がψ２５の中空注入アンカーボルトを用い、打設長さＬ＝２．５ｍ、打設角度１５°とし、左線ピストン通風坑１１と右線ピストン通風坑１２とを１つの立て坑として同時に掘削して、排風坑１３及び外気導入通風坑１４の２つの立て坑を同時に掘削してもよい。

ステップ１．３ コンクリートを初期吹き付けて格子鉄骨及び鉄筋網を取り付ける。取り付ける前にクリアランスを検査すべきであり、掘削不足を防止する。好ましくは、本実施例における周囲岩石の条件がより良い箇所にはψ６２００ｍｍ×２００ｍｍの鉄筋網吹き付けコンクリートを用いてもよく、格子鉄骨が取り付けられていない。

ステップ１．４ 吹き付けコンクリートを施作して周囲岩石を密閉する。コンクリートを吹き付ける際に風圧を（０．１～０．２ＭＰａ）に制御するように注意すべきであり、風圧が大きすぎることによる吹き付けコンクリートの反発量が大きすぎることを回避する。ノズルを吹き付け対象面に垂直にすべきであり、距離を１．５ｍ以下にすべきであり、コンクリートの吹き付けを領域に分けて下から上まで順次行うべきである。

ステップ１．５ 立て坑の底の標高に掘削するまでステップ１．２～１．４を繰り返す。

ステップ１．６ 立て坑の底を密閉する。

ステップ１．７ それぞれ左線ピストン通風坑１１、右線ピストン通風坑１２、排風坑１３、外気導入通風坑１４からそれぞれの風道横通路の位置には３つの格子鉄骨を結合して立設して、Φ２８のモルタルアンカーボルトを打設し、長さを４ｍ、角度を１５°とする。

ステップ１．８ それぞれ左線ピストン通風坑１１、右線ピストン通風坑１２、排風坑１３、外気導入通風坑１４の全断面に掘削する一部の左線ピストン風道横通路１５、一部の右線ピストン風道横通路１６、一部の排風道横通路１７及び一部の外気導入風道横通路１８からアンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付ける。

ステップ１．９ 岩盤防水層を敷設して岩盤を施作する。

ステップ１．１０ 残りの防水層を敷設してアーチ部及び側壁の二次覆工を施作する。アーチ部及び側壁の二次覆工進度が岩盤のインバートアーチよりも１つの掘削掘進度遅い。

ステップ１．１１ 一部の左線ピストン風道横通路１５、一部の右線ピストン風道横通路１６、一部の排風道横通路１７及び一部の外気導入風道横通路１８が全部完了して風道本体部分２の横通路と合流するまで、ステップ１．８～１．１０を繰り返す。

図５、図７Ａ～７Ｈ及び図８を参照し、風道本体部分２の施工は下記ステップ２．１～２．１９を含む。

ステップ２．１ 図７Ａを参照し、一実施例では、地勢の高度差が比較的大きいため、基礎坑の上方をスロープ処理することができ、土釘壁支保工を用いる。掘削前に坑内の水位を降下すべきであり、地下水位を最終的な基礎坑の掘削面よりも１ｍ低い箇所に降下し、法面の法肩に承水路及び地盤硬化を行うべきであり、地表水が法尻に滲み込むことを防止する。

ステップ２．２ 岩石地層に１段の鋼管杭を打設し、本実施例では、基礎坑の深さがより深くて鋼管杭を打たないため、土砂岩石の掘削はスムーズプラスチングを制御して、設計された坡壁から３メートル離れる箇所には手動で掘削する。施工時に複数回測定する必要があり、過度掘削・掘削不足を防止する。

ステップ２．３ トップビームを施作して、フランジブレースを架設してプレストレストアンカーボルトを打設する。

ステップ２．４ 土砂の掘削を下向きに行い、直ちに支保する。第１期のオープンカット基礎坑２１を上から下まで１層ずつ掘削し、掘削コンパスをアンカーボルトの間隔とし、過度掘削は禁じられる。掘削後に１層のコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作する。

ステップ２．５ 第１期のオープンカット基礎坑２１をドーム脚基盤における標高即ち水平横通路の一次覆工の頂部の標高まで１層ずつ掘削し、第１期のオープンカット基礎坑２１の施工を一時停止し、アンダーカット掘削ドーム部分２２の施工を行い始める。

ステップ２．６ オープンカット基礎坑内には先行配置されたパイプルーフを打設する。長いパイプルーフの施工精度を確保するために、ψ１４０ｍｍ・壁厚さ５ｍｍのガイド鋼管をＬ＝０．８ｍとしてもよい。長いパイプルーフがドーム全体の水平深さを被覆すべきであり、本実施例におけるドームの長さが１４．５ｍであり、従って、選択された１６ｍ長いパイプルーフは１部分あたりに４ｍ長さの熱間圧延シームレス鋼管（直径１０８ｍｍ、管壁厚さ６ｍｍ）をネジで接続してなるのである。注入はセメントスラリーを用い、水セメント比を１：１、注入圧力を０．５～２．０ＭＰａとする。注入が終了した後にＭ７．５セメントモルタルで鋼管を充填し、パイプルーフの強度を強化する。

ステップ２．７ 周囲岩石の状況に応じて１００～２００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート又は２００～５００ｍｍ厚さのコンクリートで切り羽を密閉して、切り羽の不安定を防止する。

ステップ２．８ 図７Ｂに示すように、切り羽のスパンが比較的大きくて、オープンカット基礎坑とアンダーカット掘削部分との境界における受力状況が複雑であるため、アンダーカット掘削ドーム部分が部分的にトンネルに入る掘削を用いるのに適する。まず両側壁の導坑Ｉ、Ｊを順次掘削し、Ｃ２５コンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けてもよい。

ステップ２．９ 各格子型枠を立設した後、いずれも格子脚部の地盤軟土を掘り出して、１００厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作すべきであり、格子が安定するように確保する。必要な場合、確実な木板下敷を施作してもよい。

ステップ２．１０ 縦方向に５ｍ程度ずらして中央の２つの導坑Ｋ、Ｌを左右に掘削し、掘削後にＣ２５コンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付ける。

ステップ２．１１ 図７Ｃに示すように、ドーム構造を施作して、中央仮設支保工を段階的に取り外し、支保工を取り外す際に監視測定を強化すべきであり、監視測定結果に基づいて施工をフィードバック指導し、支保工取り外し部分の長さを直ちに調整し、アーチ部の安全を確保する。大きなアーチ部の施作は一次成形すべきであり、部分的に注入してはいけない。

ステップ２．１２ 図７Ｄに示すように、ドーム構造により保護されながら第２期の基礎坑２３の掘削を行う。第２期のオープンカット基礎坑は２つの部分に分けられ、一方の部分が第１期の基礎坑から下向きに掘削し続けるのであり、他方の部分がアンダーカット掘削部分からドームにより保護されながら下向きにトップダウン掘削を行うのである。施工時に依然として先支後掘の原則を用い、掘削後に１層のコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作し、支保強度が設計要件を満たさなければ掘削し続けることができない。

ステップ２．１３ 図７Ｅに示すように、風道横通路の底の標高まで掘削してから掘削を一時停止し、両側へ馬頭門を開けてトンネルに入り始め、４つの残りの風道横通路を掘削する。

前記ステップ２．１３は下記キーポイントを含んでもよい。

第１として、前記４つの残りの風道横通路において、前記残りの風道横通路は残りの左線ピストン風道横通路２５及び残りの外気導入風道横通路２８のトンネル入り口が第１期のオープンカット基礎坑の下方に位置し、残りの右線ピストン風道横通路２６及び残りの排風道横通路２７のトンネル入り口がドームの下方に位置することを含み、これは、ドーム構造への妨害を低減して施工の安全を確保するためであり、これにより、２種類の横通路は異なる掘削方式を用いる。

第２として、前記オープンカット基礎坑の下方の残りの左線ピストン風道横通路２５及び残りの外気導入風道横通路２８のトンネル入りは全断面掘削を用い、具体的には下記ステップＡ～Ｃを含む。

ステップＡ 全断面を掘削し、アンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付ける。

ステップＢ 岩盤防水層を敷設して岩盤を施作する。

ステップＣ 残りの防水層を敷設してアーチ部及び側壁の二次覆工を施作する。アーチ部及び側壁の二次覆工進度が岩盤のインバートアーチよりも１つの掘削掘進度遅い。

第３として、前記ドームの下方の残りの右線ピストン風道横通路２６及び残りの排風道横通路２７は中壁工法（ＣＤ法）によって掘削し、具体的には下記ステップＡ～Ｄを含む。

ステップＡ 左側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、２５格子鋼型枠及び縦方向の仮設Ｉ２２型鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束してから１５０ｍｍ厚さのコンクリートを吹き付ける。

ステップＢ ０．５ｍずらして右側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子鋼型枠を立設し、格子が安定するように確保するために、各格子を立設した後にいずれも格子脚部の地盤の軟土を掘り出して、１００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作すべきである。

ステップＣ ドームが設計強度に達した後、仮設形鋼支保工２２を取り外して、馬頭門における風道の二次覆工構造を施作する。

ステップＤ 馬頭門部分の長さを約３ｍとし、掘削掘進度を０．５ｍ以下にし、馬頭門部分から離れてから全断面法で掘削し、ステップは上記２に示される。

第４として、前記４つの残りの風道横通路が最終的に上記ステップ１．１１における通風坑から掘削した一部の横通路とそれぞれ合流して、完全に連通する風道横通路を形成する。両方の施工切り羽が接近するとき、一方が施工を停止して、他方が掘進し続けるべきである。

ステップ２．１４ 残りの風道横通路の二次覆工施作を完了した後、下部土砂の掘削を行い続ける。風道横通路の底の標高から駅本体構造の外輪郭線に沿って第３期の基礎坑２４の掘削部分を垂直に仕切る。駅本体輪郭と垂直方向に重なり部分がない第２期の基礎坑は２００ｍｍ厚さのＣ２０コンクリートで底部を密閉する。

ステップ２．１５ 図７Ｆに示すように、鋼管杭の範囲内に下向きに掘削し続けて、直ちに支保する。基礎坑の掘削は上から下まで階層的に順次掘削すべきであり、掘削高さを厳しく制御し、各部分の施工長さがリブ梁の縦方向における間隔であり、設計標高まで掘削した後に直ちに網を掛けてコンクリートを吹き付け、プレストレストアンカーケーブルを打設して、リブ梁又はリブ柱を施作して、基礎坑の未支保の露出時間を短縮し、同一水平施工区間において岩石層面の高い箇所から低い箇所まで施工すべきである。支保工が正常に使用できる程度になる前に下層土砂の過度掘削は禁じられる。

ステップ２．１６ 坑の掘削を基礎坑下敷から３００ｍｍ以上行うと、基礎坑の検収を行って、残りの土砂を手動で掘り出し、設計標高まで掘り出した後に基礎坑を直ちにならして、坑内に溜まった水を排出して、下敷を直ちに施作すべきである。

ステップ２．１７ 風道本体の基礎坑を駅本体及び区間トンネルの施工立て坑とすることにより、スラグ輸送・スラグ排出効率を向上させることができ、シールド掘進を用いて掘削した区間トンネルの場合には風道本体の基礎坑によってシールド掘進機の吊り上げを容易にすることができる。前記機能を実現するために、図８を参照し、風道本体の基礎坑からアンダーカット掘削する駅本体は下記ステップ１～７を用いるべきである。

ステップ１ 周囲岩石の等級を判断して支保スキーム及びアンダーカット掘削工法を決定する。本実施例では、駅本体のトンネル入り周囲岩石の等級がII級であるため、先行支保措置を設置せず、３段階工法・７ステップ法によって掘削し、図８に示される。

ステップ２ 上部弧形導坑ａを掘削し、掘削後にコンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、アンカーボルトを打設して格子鉄骨を立設し、コンクリートを再び吹き付けて上部弧形導坑ａの一次覆工を完了する。

ステップ３ 中央両側導坑ｂ、ｃ階段を掘削して該部分の一次覆工を施作する。

ステップ４ 下部両側導坑ｄ、ｅ階段を掘削して一次覆工を施作する。前記上部弧形導坑、中央両側導坑及び下部両側導坑の階段が前の階段よりも２～３ｍの後に順次位置し、図９に示される。

ステップ５ 上部、中央、下部の中央土壌ｆ－１、ｆ－２、ｆ－３の掘削が順に５～８ｍ遅い。

ステップ６ 地層を施作し、防水層を敷設し、二次覆工フロアを施作する。

ステップ７ アーチ壁の二次覆工を施作する。

ステップ２．１８ 図７Ｇに示すように、駅本体構造を全断面でアンダーカット掘削してトンネルに入った後、風道本体構造の防水層を直ちに敷設し、次に下から上まで風道本体の二次覆工構造を順次施作し始める。

ステップ２．１９ 図７Ｈを参照し、風道本体コンクリートの二次覆工構造が設計強度の７５％に達した後、土砂を埋め戻して突き固めて、地盤を元に戻す。

風道本体及び地盤から露出する部分を備える。地盤から露出する部分は左線ピストン風道、右線ピストン風道、外気導入風道、排風道、左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑及び避難出入口を備える。ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑及び避難出入口は天地逆に置かれた坑壁法によって施工し、ピストン風道、外気導入風道、排風道は通風坑の底部及び本体部分を通過して馬頭門を開けてトンネルに入ってからアンダーカット掘削法によって施工する。

風道本体部分は地下５層構造があり、オープンカット法によって施工してもよい。地盤施工を行うための貯蓄空間が不足する状況を考慮した上で、本発明はオープンカット掘削とアンダーカット掘削を組み合わせた方式を用いて施工するように薦める。地下１層はオープンカット掘削とアンダーカット掘削を組み合わせた工法を用い、４つの水平風道即ち左右線ピストン風道、排風道、外気導入風道が地下１層から延出してそれぞれ左右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑及び避難出入口に通じる。地下２層乃至地下５層は第２期のオープンカット部分である。地下４層は駅本体の駅ホール層に接続され、地下５層は区間トンネル及び駅本体のプラットホーム層に接続される。列車が運行時に風道の地下５層から駅を出入りすることによるピストン風及び熱などは風道本体から４つの水平風道に通じてから４つの通風坑を介して外部環境に伝播する。

突き出し型風道本体が区間と駅本体との間に位置するため、全体の施工計画において、風道本体のオープンカット基礎坑は駅本体及び区間トンネルに必要なスラグ排出用立て坑又はシールド発進受信坑などとされてもよい。仮設立て坑、斜坑を設置する場合に比べて、基礎坑は規模が比較的大きく、折れ曲がり部が少なく、より容易に施工でき、施工進度を加速して工事期間を短縮することができ、且つそれは駅の付属構造としてその後で埋め戻す必要がなく、より高い経済効果を有する。

明らかに、以上の説明及び記載は単に例示的なものであって、本発明の開示内容、応用又は使用を制限するためのものではない。実施例において既に説明しており且つ図面において実施例を説明したが、本発明は図面の例、及び実施例に説明される現在見なされている最適なモードとして本発明の指導の特定例を実施するように制限するのではなく、本発明の範囲は上記明細書及び添付の特許請求の範囲に含まれるいかなる実施例を含む。

Claims (11)

1. 大深度地下鉄駅の突き出し型風道構造であって、前記突き出し型風道構造は、施工時において同時並行で施工可能な風道本体部分と風道分離部分とにより構成されており、
   前記風道本体部分は、
   第１期のオープンカット基礎坑と、
   前記第１期のオープンカット基礎坑に水平方向に隣接するアンダーカット掘削ドーム空間と
   前記第１期のオープンカット基礎坑及び前記アンダーカット掘削ドーム空間の下方全面に隣接する第２期のオープンカット基礎坑と、
   前記第２期のオープンカット基礎坑の下方全面に隣接する第３期のオープンカット基礎坑と、
   前記第２期のオープンカット基礎坑からそれぞれ水平方向に延在する、風道本体側の第１ピストン風道横通路部、風道本体側の第２ピストン風道横通路部、風道本体側の排風道横通路部及び風道本体側の外気導入風道横通路部と
   を備えており、
   前記風道分離部分は、
   一端が地上と連通し、他端が前記風道本体側の第１ピストン風道横通路部と連通し、前記風道本体側の第１ピストン風道横通路部と併せて第１ピストン風道横通路を構成する、分離部分側の第１ピストン風道横通路部と、
   一端が地上と連通し、他端が前記風道本体側の第２ピストン風道横通路部と連通し、前記風道本体側の第２ピストン風道横通路部と併せて第２ピストン風道横通路を構成する、分離部分側の第２ピストン風道横通路部と、
   一端が地上と連通し、他端が前記風道本体側の排風道横通路部と連通し、前記風道本体側の排風道横通路部と併せて排風道横通路を構成する、分離部分側の排風道横通路部と、
   一端が地上と連通し、他端が前記風道本体側の外気導入風道横通路部と連通し、前記風道本体側の外気導入風道横通路部と併せて外気導入風道横通路を構成する、分離部分側の外気導入風道横通路部と
   を備えており、
   前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑は、地下鉄が通過する区間トンネルと前記大深度地下鉄駅の駅本体部分との間に位置していると共に、前記区間トンネル及び前記駅本体部分と連通しており、
   前記区間トンネル内及び前記駅本体部分からの地下鉄が、前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑内へと進入可能であり、かつ、前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑からの地下鉄が、前記区間トンネル内及び前記駅本体部分内へと進出可能であるように構成されている、大深度地下鉄駅の突き出し型風道構造。
2. 前記風道本体部分の水平方向の最大幅が、前記風道本体部分の高さ方向の最大幅よりも小さく、
   前記風道本体部分の水平方向の断面積が、風道横通路の断面積より大きい、請求項１に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道構造。
3. 大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法であって、前記突き出し型風道は、施工時において同時並行で施工可能な風道本体部分と風道分離部分とにより構成されており、
   前記風道分離部分の施工は、
   左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑及び外気導入通風坑の地盤から露出する位置には口止め型リングビームを施作して、立坑櫓を引き上げる基礎埋込部材を取り付けるステップ１．１と、
   立て坑の土砂岩石を掘削して、掘削につれて支保するステップ１．２と、
   コンクリートを初期吹き付けて格子鉄骨及び鉄筋網を取り付けるステップ１．３と、
   吹き付けコンクリートを施作して周囲岩石を密閉するステップ１．４と、
   立て坑の底の標高に掘削するまでステップ１．２～１．４を繰り返すステップ１．５と、
   立て坑の底を密閉するステップ１．６と、
   それぞれ左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑からそれぞれの風道横通路の位置には３つの格子鉄骨を結合して立設して、モルタルアンカーボルトを打設するステップ１．７と、
   それぞれ左線ピストン通風坑、右線ピストン通風坑、排風坑、外気導入通風坑の全断面に掘削する一部の左線ピストン風道横通路、一部の右線ピストン風道横通路、一部の排風道横通路及び一部の外気導入風道横通路からアンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ１．８と、
   岩盤防水層を敷設して岩盤を施作するステップ１．９と、
   残りの防水層を敷設してアーチ部及び側壁の二次覆工を施作するステップ１．１０と、
   一部のピストン風道横通路が完了するまでステップ１．８～１．１０を繰り返すステップ１．１１と、を含み、
   前記風道本体部分の施工は、
   掘削前に坑内の水位を降下させ、地下水位を最終的な基礎坑の掘削面よりも１ｍ低い箇所に降下させ、法面の法肩に承水路及び地盤硬化を行うことによって、地表水が法尻に滲み込むことを防止するステップ２．１と、
   岩石地層に１段の鋼管杭を打設するステップ２．２と、
   トップビームを施作して、フランジブレースを架設してプレストレストアンカーボルトを打設するステップ２．３と、土砂の掘削を下向きに行い、第１期のオープンカット基礎坑を上から下まで１層ずつ掘削し、掘削後に１層のコンクリートを吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作するステップ２．４と、
   第１期のオープンカット基礎坑をドーム脚基盤における標高即ち水平横通路の一次覆工の頂部の標高まで１層ずつ掘削し、アンダーカット掘削ドーム部分の施工を行い始めるステップ２．５と、
   オープンカット基礎坑内には先行配置されたパイプルーフを打設するステップ２．６と、
   １００～２００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート又は２００～５００ｍｍ厚さのコンクリートで切り羽を密閉するステップ２．７と、
   まず両側壁の導坑を順次掘削し、コンクリートを吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ２．８と、
   各格子型枠を立設した後、格子脚部の地盤軟土を掘り出して、１００厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作して、格子が安定するように確保するステップ２．９と、
   縦方向に５ｍ程度ずらして中央の２つの導坑を掘削し、掘削後にコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子型枠を立設し、仮設鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップ２．１０と、
   ドーム構造を施作して、中央仮設支保工を段階的に取り外すステップ２．１１と、
   ドーム構造により保護されながら第２期のオープンカット基礎坑の掘削を行うステップ２．１２と、
   風道横通路の底の標高に掘削してから掘削を一時停止し、両側へ馬頭門を開けてトンネルに入り始め、４つの残りの風道横通路を掘削するステップ２．１３と、
   残りの風道横通路の二次覆工施作を完了した後、下部土砂の掘削を行い続け、風道横通路の底の標高から駅本体構造の外輪郭線に沿って第３期のオープンカット基礎坑の掘削部分が垂直に仕切られるステップ２．１４と、
   鋼管杭の範囲内に下向きに掘削し続けて、直ちに支保するステップ２．１５と、
   坑の掘削を基礎坑下敷から３００ｍｍ以上行うと、基礎坑の検収を行って、残りの土砂を手動で掘り出し、設計標高まで掘り出した後に基礎坑を直ちにならして、坑内に溜まった水を排出して、下敷を直ちに施作するステップ２．１６と、
   風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑から前記大深度地下鉄駅の駅本体部分のアンダーカット掘削施工を行うステップ２．１７と、
   駅本体部分の構造を全断面でアンダーカット掘削してトンネルに入った後、風道本体構造の防水層を敷設し、次に下から上まで風道本体の二次覆工構造を順次施作し始めるステップ２．１８と、
   風道本体コンクリートの二次覆工構造が設計強度の７５％に達した後、土砂を埋め戻して突き固めて、地盤を元に戻すステップ２．１９と、を含み、
   前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑は、地下鉄が通過する区間トンネルと前記駅本体部分との間に位置すると共に、前記区間トンネル及び前記駅本体部分と連通し、
   前記区間トンネル内及び前記駅本体部分からの地下鉄が、前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑内へと進入可能であり、かつ、前記風道本体部分の第３期のオープンカット基礎坑からの地下鉄が、前記区間トンネル内及び前記駅本体部分内へと進出可能であるように構成されている、
   ことを特徴とする大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
4. ステップ２．６において、長いパイプルーフの施工精度を確保するために、ψ１４０ｍｍ・壁厚さ５ｍｍのガイド鋼管をＬ＝０．８ｍとし、長いパイプルーフがドーム全体の水平深さを被覆することを特徴とする請求項３に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
5. 長いパイプルーフは１６ｍであって、１部分あたりに４ｍ長さの熱間圧延シームレス鋼管をネジで接続してなるのであり、注入はセメントスラリーを用い、水セメント比を１：１、注入圧力を０．５～２．０ＭＰａとし、注入が終了した後にＭ７．５セメントモルタルで鋼管を充填し、パイプルーフの強度を強化することを特徴とする請求項４に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
6. ステップ２．１２における第２期のオープンカット基礎坑は２つの部分に分けられ、一方の部分が第１期の基礎坑から下向きに掘削し続けるのであり、他方の部分がアンダーカット掘削部分からドームにより保護されながら下向きにトップダウン掘削を行うのであり、施工時に先支後掘の原則を用い、掘削後に１層のコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、次にアンカーボルトを打設して、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作することを特徴とする請求項３に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
7. 前記ステップ２．１３において、前記残りの左線ピストン風道横通路及び残りの外気導入風道横通路のトンネル入り口が第１期のオープンカット基礎坑の下方に位置し、残りの右線ピストン風道横通路及び残りの排風道横通路のトンネル入り口がドームの下方に位置することを特徴とする請求項３に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
8. 前記オープンカット基礎坑の下方の残りの左線ピストン風道横通路及び残りの外気導入風道横通路のトンネル入りは全断面掘削を用い、具体的には、
   全断面を掘削し、アンカーボルトを施作して、鉄筋網を結束して、コンクリートを吹き付けるステップＡと、
   岩盤防水層を敷設して岩盤を施作するステップＢと、
   残りの防水層を敷設して、アーチ部及び側壁の二次覆工を施作し、アーチ部及び側壁の二次覆工進度が岩盤のインバートアーチよりも１つの掘削掘進度遅いステップＣと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
9. 前記ドームの下方の残りの右線ピストン風道横通路及び残りの排風道横通路は中壁工法によって掘削し、具体的には、
   左側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子鋼型枠及び縦方向の仮設Ｉ形鋼支保工を立設し、鉄筋網を結束してから１５０ｍｍ厚さのコンクリートを吹き付けるステップＡと、
   ０．５ｍずらして右側導坑を掘削し、コンクリートを直ちに初期吹き付けて周囲岩石を密閉し、格子鋼型枠を立設し、格子が安定するように確保するために、各格子を立設した後にいずれも格子脚部の地盤の軟土を掘り出して、１００ｍｍ厚さの吹き付けコンクリート下敷を格子脚部の基礎として施作するステップＢと、
   ドームが設計強度に達した後、仮設形鋼支保工を取り外して、馬頭門における風道の二次覆工構造を施作するステップＣと、
   馬頭門部分の長さを約３ｍとし、掘削掘進度を０．５ｍ以下にし、馬頭門部分から離れてから全断面法で掘削するステップＤと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
10. 前記４つの残りの風道横通路と上記ステップ１．１１における通風坑から掘削した一部の横通路とがそれぞれ合流して、完全に連通する風道横通路を形成することを特徴とする請求項７に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。
11. ステップ２．１７において、風道本体の基礎坑からアンダーカット掘削する駅本体は３段階工法・７ステップ法によって掘削することを特徴とする請求項３に記載の大深度地下鉄駅の突き出し型風道の施工方法。