JPH07331997A - 地下空洞の構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 地表面からの開削部分を低減し、かつ掘削土
量を当該地下空洞部分に相当する最小限のものに留めつ
つ、強固かつ大断面の地下空洞を経済的に構築する。 【構成】 地下空洞１０の構築予定箇所の左右両側壁７
１ライン上に導坑掘削用の坑道としての発進立坑１２を
掘削形成する工程と、各発進立坑１２から地下空洞の左
右両側壁ラインに沿って一対の導坑１４を掘削形成する
工程と、一方の導坑の上部から他方の導坑の上部に向か
って角型鋼管３０，５０を多数列推進設置することによ
り、地下空洞１０の天端部分を覆って角型鋼管を密接状
態で配置するとともに、側壁コンクリート及び中詰コン
クリートを打設して、側壁部１９と天端部１６とが一体
となって地下空洞の本坑部分１５を覆う外殻体１３を構
築形成する工程と、外殻体１３により覆われた本坑部分
１５を掘削するとともに、本坑部分に地下空洞の本体７
０，７１，７２を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地下空洞の構築工法
に関し、特に、地表面より下方に構築設置される、トン
ネルやその他の地下構造物からなる地下空洞の構築工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地表面より下方に構築設置さ
れる地下空洞、例えば地下トンネルやその他の地下構造
物からなる地下空洞の構築工法として、一般に、開削工
法やシールド工法が知られている。

【０００３】開削工法は、鋼矢板や地中連続壁などによ
る各種の山留支保工を併用しつつ、地表面からトンネル
等の地下構造物を設置する深さまで地盤を開削し、地下
構造物を構築した後に、これの上方に土砂を埋戻して地
盤を復旧するものである。

【０００４】一方、シールド工法は、主として、都市部
等において、開削工法に必要な作業領域が確保できない
場合や、地下水を多く含む軟弱な地盤に対して採用され
るトンネル工法で、地中所定深度まで掘削形成した発進
立坑から到達立坑に向けて、筒状のシールド掘進機を地
中に掘削推進させるとともに、掘進機の後方にセグメン
トと呼ばれる覆工体を筒状に設置することにより、当該
覆工体により周囲を強固に覆われたトンネルすなわち地
下空洞を構築するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
地下空洞を構築する工法では、上記開削工法による場合
には、特に都市部等においては、地表面の交通が遮断さ
れること等により付近の住民の環境を害することになる
ため、広大な作業領域を確保することが困難であるとと
もに、地上から地下空洞の設置位置まで広範囲に亘って
多量の地盤を掘削しかつ埋戻す必要を生じるため、地下
空洞を構築する位置が深くなるに従って不経済になり、
またその作業には危険が伴うことになる。

【０００６】また、上記シールド工法による場合には、
開削部分として発進立坑及び到達立坑のみの領域を確保
し、掘削することができれば良いため、近隣住民の環境
に与える悪影響を極力回避することができるとともに、
掘削土量等の低減を図ることができるが、その一方で、
トンネルの掘削断面に応じた高価な専用のシールド掘進
機を製作する必要があるため、特に断面形状が大きいト
ンネルや円形以外の変形断面のトンネルを構築する場合
には不経済になるともに、構築作業に困難が伴うことに
なる。

【０００７】そこで、この発明は、かかる従来の課題を
鑑みてなされたもので、地表面からの開削部分を低減
し、かつ掘削土量を当該地下空洞部分に相当する最小限
のものに留めることができるとともに、専用の掘削機械
を用いることなく既存のトンネル工法を組み合わせて、
強固かつ大断面の地下空洞を経済的に構築することので
きる地下空洞の構築工法を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成すべくなされたもので、地下空洞の構築予定箇所の
左右両側壁ライン上に導坑掘削用の坑道を掘削形成する
工程と、該各坑道から地下空洞の左右両側壁ラインに沿
って一対の導坑を掘削形成する工程と、該掘削形成した
一方の導坑の上部から他方の導坑の上部に向かって地下
空洞の横断方向に角型鋼管を多数列推進設置することに
より、地下空洞の天端部分を覆って当該角型鋼管を密接
状態で配置するとともに、前記導坑内に側壁コンクリー
トを打設しかつ前記設置した角型鋼管内に中詰コンクリ
ートを打設して、側壁部と天端部とが一体となって地下
空洞の本坑部分を覆う外殻体を構築形成する工程と、該
外殻体により覆われた本坑部分を掘削するとともに、該
本坑部分に地下空洞の本体を構築する工程とからなるこ
とを特徴とする地下空洞の構築工法を要旨とするもので
ある。

【０００９】

【作用】この発明の地下空洞の構築工法によれば、地上
からの開削部分を各坑道と地上とを連通する立坑に相当
する領域のみとすることができ、かかる立坑及び坑道を
介して施工箇所への資機材の搬入搬出作業及び掘削土砂
の搬出作業等を行うことができる。また、坑道及び当該
坑道からの導坑の掘削作業や、導坑間上部に角型鋼管を
推進設置する作業は、いずれも既存のトンネル工法を採
用して行うことができるとともに、導坑内における側壁
コンクリートの打設構築作業や角型鋼管内への中詰コン
クリートの打設作業も、コンクリートポンプ等により既
存の技術を用いて容易に行なうことができる。そして、
地下空洞の本坑部分の掘削作業は、天端部と側壁部が一
体となって本坑部分を覆う、予め構築形成された強固な
外殻体の内方において、周囲の地盤の崩壊を生じること
なく安全かつ容易に行なうことができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面を参照
して詳細に説明する。この実施例にかかる地下空洞１０
は、図１に示すように、いわゆる２連式の大断面トンネ
ルとして構築されるもので、この実施例の構築工法によ
れば、まず、地下空洞１０の構築予定箇所において、各
トンネル１１の左右両側壁ライン上に、地表面１２から
トンネルを構築する深さまで、後述する導坑１４の掘削
用の坑道としての３本の発進立坑１２を掘削形成する。
なお、中央の発進立坑１２は、左右の２連トンネルの各
側壁を兼用する側壁ライン上に形成されるもので、した
がって、中央の発進立坑１２もまた、地下空洞としての
各トンネル１１の構築予定箇所の一方の側壁ライン上に
形成されたものとして把握することができる。

【００１１】そして、各発進立坑１２は、例えば、地中
連続壁工法やシートパイル工法等により周囲の地盤を山
留した後に、当該山留壁を補強しながらこれの内部の地
盤を順次下方に掘り下げてゆくことにより、容易に所定
の深度まで掘削形成することができる。

【００１２】発進立坑１２を形成したら、次に、この発
進立坑１２からトンネル１１の左右両側壁ラインに沿っ
て導坑１４を掘削形成する作業を行なう。すなわち、導
坑１４は、地下空洞１０の構築予定高さに応じて三段の
導坑１４ａ，１４ｂ，１４ｃに分割し、各々例えば、在
来の手堀り方式やロックボルト工法を併用する機械方式
などのトンネル工法を採用しつつ掘削形成する。なお、
各導坑１４ａ〜１４ｃの断面形状は、この実施例では矩
形状であって、例えばＨ形鋼を矩形状に組み合わせた支
保工を掘削方向に沿って適宜間隔に配列してある。ま
た、各導坑１４ａ〜１４ｃの周囲には、掘削直後に吹き
付けコンクリ―トを吹付けてこれの掘削壁面を補強す
る。

【００１３】そして、最下段の導坑１４ａの掘削後に、
図２に示すように、導坑１４ａの下方には、必要に応じ
て場所打ち杭工法によって、地下空胴１０を支持するた
めの補強杭１８を掘削方向に沿って適宜間隔で造成する
とともに、この導坑１４ａの内部には、地下空洞１０す
なわちトンネル１１の本坑部分１５を覆う外殻体１３を
構成する側壁部１９のうち下段側壁部１９ａを、型枠を
導坑１４ａに沿って設置して、鉄筋を組立てた後、コン
クリ―トを打設することにより形成する。また、打設し
た下段側壁部１９ａのコンクリートが硬化したら、型枠
を撤去するとともに、導坑１４ａの空隙部分には後の本
坑掘削時に掘削が容易な、例えば気泡コンクリ―トや埋
戻し土砂等の充填材１７を充填して足場を形成した後、
さらに第２段目の導坑１４ｂを掘削し、下段側壁部１９
ａの上方に中段側壁部１９ｂを構築するとともに、残り
の空隙部分に、同様に充填材１７を充填する。

【００１４】次に、導坑１４の上部すなわち最上段の導
坑１４ｃの掘削作業を行うとともに、かかる一方の最上
段の導坑１４ｃから他方の最上段の導坑１４ｃに向かっ
て、地下空洞１０の横断方向に、既存の推進工法を用い
て角型鋼管３０，５０を多数列推進設置する作業を行な
う。

【００１５】すなわち、かかる角型鋼管３０，５０の推
進作業を行うには、図３、図４及び図５に示すように、
まず、当該推進作業に先立って、発進側の一方の導坑１
４ｃ内には、掘削土砂の運搬軌条２０と角型鋼管３０，
５０の運搬軌条２４とが敷設される。

【００１６】そして、敷設した運搬軌条２４上には角型
鋼管３０，５０を運搬する台車２６と、この台車２６か
ら受承した角型鋼管３０，５０を推進位置にセットする
発進台車２７が配置されるとともに、掘削土砂の運搬軌
条２０上には、推進ジャッキ２２の設置用台車３２を配
置し、これを掘削土砂の搬送台車３４の最前部に接続
し、バッテリ機関車３６で牽引移動できるようにする。
また、導坑１４ｃの天井面にはホイストクレ―ン３８の
案内軌条４０を固定し、前記台車３２に一端を接続し、
他端を搬送台車３４上に位置するベルトコンベア４２を
吊り下げるホイストクレ―ン３８を設けておく。さら
に、前記角型鋼管３０，５０用の台車２６もバッテリ台
車３６に接続し、これに牽引されて移動できるようにし
ておく。

【００１７】以上の準備作業後、発進側の導坑１４ｃに
おける、外殻体１３の設置工区の最前列の位置に推進ジ
ャッキ２２を固定し、この推進ジャッキ２２の加圧力に
よって、運搬台車２６を経て推進台車２７に移しかえ
た、先端に刃口３０ａを設けた矩形状の角型鋼管３０
を、地下空洞１０の天端部分を覆ってこれの横断方向に
圧入しつつその内部の土砂を掘削し、掘削された土砂を
ベルトコンベア４２を介して搬送台車３４側に排出す
る。

【００１８】そして、最初の角型鋼管３０の圧入が完了
したら、これの後端部を鋼製のカラ―で接合した状態
で、後続する次の角型鋼管３０を継ぎ足しつつ推進ジャ
ッキ２２で圧入および内部の土砂の掘削作業を繰り返
す。以上の作業により、最先端部の角型鋼管３０は、予
め掘削形成された他方の最上段の導坑１４ｃに到達す
る。その後はこの中空函体３０の刃口３０ａを取り外
し、これを当該他方の導坑１４ｃ内を移動可能に設けた
運搬台車２６等を経て推進ジャッキ２２を設置した前記
一方の導坑１４ｃ側に搬送し、後続する列の推進作業に
繰り返し使用する。

【００１９】なお、最初の列に使われる角型鋼管３０
は、例えば、いずれも四方を側板で囲んだ矩形状をなす
鋼管であって、従来の推進工法と変わりがない構造のも
のが用いられる。

【００２０】次に、この最初の鋼管列に隣接する次の列
についての角型鋼管５０の推進作業を行なう。すなわ
ち、最初の鋼管列の推進作業と同様にして、先頭の角型
鋼管５０に刃口５０ａを装着するとともに、当該鋼管列
の施工箇所に移動設置した推進ジャッキ２２および推進
台車２７を用い、最初の角型鋼管５０の後端部に後続す
る次の角型鋼管５０を順次継ぎ足しつつ推進掘削作業を
行なうことにより、角型鋼管５０を左右の両導坑１４ｃ
間に亘って設置する。

【００２１】なお、かかる後続する列に使用する角型鋼
管５０は、最初の鋼管列に使用された鋼管３０とは異な
る構成のものが用いられる。

【００２２】すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、この角型鋼管５０は天板５０ａ，及び底板５０ｂは
前記と同様の鋼板製であるが、一側部が開口したコ字形
断面をなし、他側部はラスなどの金網板５０ｃから構成
されている。また、両側部の上下にはアングル板５２で
補強されているとともに、各アングル板５２の側面には
互いに逆向の鉤形フック部５４が側面突出状態で一体化
され、隣り合う列の各角型鋼管５０同士が鉤形に係合し
あった状態で接合されるようになっており、したがっ
て、隣接する列の角型鋼管５０同士が繋がれた状態で密
接配置できるようにしてある。

【００２３】なお、フック部５４の係合面内部にコ―キ
ング材５６を充填することによって、各角型鋼管５０同
士の接合面は完全にシ―ルされ、水密状態を保つことが
できる。またフック部５４の係合だけでは結合が弱いの
で、各一列の推進作業が完了するごとに隣接する列の角
型鋼管５０のアングル板５２同士をボルトＢによって結
合すれば、各角型鋼管５０同士は強固に結合することと
なる。

【００２４】そして、以下同様の手順を繰り返しつつ、
各列の角型鋼管３０，５０を外殻体１３の設置工区の全
体に亘って推進設置することにより、各列の角型鋼管３
０，５０は縦横にマトリックス状に一体となって、地下
空洞１０の本坑部分１５を覆う外殻体１３の天端部１６
を形成する。なお、設置工区の最終列では、一番最初の
工区と同様の構成の角型鋼管３０を用いて、推進作業を
行い、当該設置工区を周辺の地盤から完全に隔離する。

【００２５】以上のようにして角型鋼管３０，５０の推
進設置作業が終了したら、当該推進作業に用いた資機材
を撤去するとともに、鋼管３０，５０内に補強用の鉄筋
を配設し、コンクリートポンプ車等によりコンクリート
を打設して、充填された鉄筋コンクリートによりさらに
強固に一体化された天端部１６を構築する。また、資機
材を撤去した最上段の導坑１４ｃには、さらに、上記第
２段目の導坑１４ｂに形成した中段側壁部１９ｂの上方
にこれと連続して、天端部１６の端部を巻き込みつつ上
段側壁部１９ｃを打設形成することにより、本坑部分１
５の外周を覆う、側壁部１９と天端部１６とが一体とな
った外殻体１３の構築が完了する。

【００２６】なお、地下空洞１０としての２連式の大断
面トンネルの他方のトンネル１１を覆う外殻体１３の構
築作業は、当該一方のトンネル１１の外殻体１３の構築
作業と並行して、これと同様の工程にしたがって行われ
る。

【００２７】そして、外殻体１３を構築したら、次に、
当該外殻体１３によって覆われる、本坑部分１５の掘削
作業を行なう。かかる、掘削作業は、周囲を強固に覆う
外殻体１３の内部で行われるため、周囲の地山の崩壊を
招くことなく安全かつ迅速に行うことができる。なお、
発生する掘削土砂は、発進立坑１２を介して地上に搬出
される。

【００２８】本坑部分１５の掘削作業が完了したら、形
成された作業空間内で地下空洞１０の本体の構築作業を
行う。すなわち、図１に示すように、地下空洞１０の床
版７０を形成するとともに、外殻体１３の側壁部１９と
天端部１６の内側に二次覆工としての側壁７１及び頂版
７２を形成し、さらに種々の内装を施工する。

【００２９】なお、床版７０の構築作業は、最下段の導
坑１４ａから、角型鋼管３０，５０を上述の外殻体１３
の天端部１６の設置作業と同様の作業によって設置する
ことにより、本坑部分１５の掘削作業に先立って行なう
こともできる。

【００３０】また、上記実施例では、トンネル１１の両
側部に形成される導坑１４を三段の導坑１４ａ〜１４ｃ
に分割して形成したが、地下空洞１０の構築高さや、作
業性等を考慮して一段であってもいいし、それ以上あっ
てもよい。また、導坑用の立坑は、発進立坑のみならず
到達立坑をも設けて作業の効率化を図ることもできる。

【００３１】さらに、上記実施例では、導坑１４の掘削
用の坑道として、トンネル１１の両端壁ライン上におい
て地表面からトンネル１１を構築する深さまで開削形成
した発進立坑１２を使用したが、この発明はこれに限定
されるものではなく、例えば、両側壁ライン上の地表面
に発進立坑１２のための開削領域が確保できない場合に
は、図７に示すように、側壁から離れて開削作業に支障
のない位置に立坑８０を掘削形成し、ここから側方に掘
り進んだ水平トンネル８１を介して、両側壁ライン上に
導坑１４の掘削用坑道８２を形成することもできる。

【００３２】さらにまた、上記実施例で示した断面コ字
形の中空函体５０の一側開口は、着脱可能な鋼板で構成
しておき、設置後にこれを除去するようにしてもよく、
また、他方の金網板５０ｃは、適宜個所に孔部を穿設し
て孔あき板とすることもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の地
下空洞の構築工法によれば、地上からの開削部分を各坑
道と地上とを連通する立坑に相当する領域のみとするこ
とができ、導坑の掘削作業や、導坑間上部に角型鋼管を
推進設置する作業等は、いずれも既存のトンネル工法を
採用して行うことができ、また、地下空洞の本坑部分の
掘削作業は、予め構築形成された強固な外殻体の内方に
おいて、周囲の地盤の崩壊を生じることなく行なうこと
ができるので、掘削土量を当該地下空洞部分に相当する
最小限のものに留めることができるとともに、専用の掘
削機械を用いることなく、強固かつ大断面の地下空洞を
経済的かつ安全に構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる地下空洞の構築工
法を説明する概略断面図である。

【図２】この発明の一実施例にかかる地下空洞の構築工
法において、導坑を形成する工程を示す説明図である。

【図３】この発明の一実施例にかかる地下空洞の構築工
法において、角型鋼管を推進設置する工程を説明する横
断面図である。

【図４】この発明の一実施例にかかる地下空洞の構築工
法において、角型鋼管を推進設置する工程を説明する平
面図である。

【図５】この発明の一実施例にかかる地下空洞の構築工
法において、角型鋼管を推進設置する工程を説明する縦
断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、この実施例において使用す
る、角型鋼管の構成の一例を示す説明図である。

【図７】地下空洞の両側壁ライン上から離れて掘削形成
した立坑から掘り進んで導坑掘削用の坑道を形成する場
合の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 地下空洞 １１ トンネル １２ 発進立坑（導坑掘削用の坑道） １３ 外殻体 １４ 導坑 １５ 本坑部分 １６ 天端部 １９ 側壁部 ２２ 推進ジャッキ ３０，５０ 角型鋼管 ７０ 床版（地下空洞の本体） ７１ 側壁（地下空洞の本体） ７２ 頂版（地下空洞の本体） ８２ 導坑掘削用の坑道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保岡 哲治 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下空洞の構築予定箇所の左右両側壁ラ
   イン上に導坑掘削用の坑道を掘削形成する工程と、該各
   坑道から地下空洞の左右両側壁ラインに沿って一対の導
   坑を掘削形成する工程と、該掘削形成した一方の導坑の
   上部から他方の導坑の上部に向かって地下空洞の横断方
   向に角型鋼管を多数列推進設置することにより、地下空
   洞の天端部分を覆って当該角型鋼管を密接状態で配置す
   るとともに、前記導坑内に側壁コンクリートを打設しか
   つ前記設置した角型鋼管内に中詰コンクリートを打設し
   て、側壁部と天端部とが一体となって地下空洞の本坑部
   分を覆う外殻体を構築形成する工程と、該外殻体により
   覆われた本坑部分を掘削するとともに、該本坑部分に地
   下空洞の本体を構築する工程とからなることを特徴とす
   る地下空洞の構築工法。