JPH07331998A - 地下空洞の構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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こと
を可能とする。 【構成】 構築すべき地下空洞１０を挾んでこれの両端
に、導坑１３，１５の掘削用及び角型鋼管１７の推進作
業用の坑道としての発進用及び到達用の立坑１２を掘削
形成し、この発進用の立坑１２より地下空洞１０の左右
両側に側壁１４を形成する一方、その天端部においては
地下空洞１０の縦断方向に角型鋼管１７を多数列推進設
置してアーチシェルを構成するとともに中詰コンクリー
ト１９を打設して側壁１４と天端部とが一体の外殻体１
８を構築し、この外殻体により覆われた内部を本坑２０
として掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
関するものである。

【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、地表面に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】一方、地中深部に構築形成される地下構造
物は、その頂面をアーチ型に形成することが、周囲から
の土圧に耐える構造として有利であることが一般に知ら
れている。

【０００８】そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてな
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、アーチ状の
天頂面を有する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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の地下空洞の構築工法は、地下空洞の構築予
定箇所を挾んでその両端に導坑掘削用及び角型鋼管の推
進作業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、構築すべき地下空洞の天端部において上
記掘削形成した一方の坑道から他方の坑道に向かって地
下空洞の縦断方向に角型鋼管をアーチ状の横断面に沿っ
て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アーチ状に配置する
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ものである。

【００１０】

【作用】本発明は、構築すべき地下空洞の両端に導坑掘
削用及び角型鋼管の推進作業用の坑道を掘削形成し、こ
の坑道より地下空洞の左右両側壁の導坑を形成し、また
角型鋼管及び中詰コンクリートにより天端部に構築した
アーチ状の外殻体の内部にて本坑の掘削を行うものであ
るため、天端部より上方の地盤をも開削する場合に比
べ、地上からの開削部分を坑道と地上とを連通する立坑
に相当する領域のみに留めることができる。また、天端
部に角型鋼管を推進設置する作業は坑道から行うため場
所をとらず、掘削環境の影響を最小限に抑さえることが
できるとともに、アーチ状の横断面に沿った多数の列に
多数の角型鋼管をトンネル縦断方向に直線推進して設置
することにより、アーチ状の天頂面を有する地下空洞を
容易に形成することができる。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アーチ状の外殻
体の内方において行われることとなるため、周囲の地盤
の崩壊を生じることなく安全かつ容易に掘削作業を行な
うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１２】この実施例において構築すべき地下空洞１
０は、図１に示すように、２つのトンネル１１を連ねて
成るいわゆる２連式の大断面トンネルである。

【００１３】この実施例の構築工法においては、まず、
地下空洞１０の構築予定箇所を挾んで、図２に示すよう
に、二連式のトンネル１１の両端側に、地表面１２から
トンネルを構築する深さまで、導坑掘削用及び角型鋼管
の推進作業用の坑道としての発進用及び到達用の立坑１
２を掘削形成する。各立坑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。

【００１４】立坑１２を所定深度まで構築したら、次
に、この発進側の立坑１２内より、構築すべき地下空洞
１０の左右の側壁１４と、左右の各トンネル１１の側壁
１４を兼ねるとともに地下空洞１０を左右のトンネル１
１に分割する中央の側壁１４とを構築するための三列の
一段目の導坑１３を、各々到達側の立坑１２に向かって
掘削形成し、該導坑１３から適宜基礎杭を下方に打設設
置するとともに、図示してない型枠を設けて側壁コンク
リート２１を打設して、側壁１４の下段部分を構築した
後、側壁１４の上段部分を構築するための二段目の導坑
１５を掘削形成する。この実施例の場合、側壁１４の上
段部分のコンクリート２１はこの時点ではまだ打設しな
い。なお、この実施例では、構築する地下空洞１０の高
さ等に鑑みて、二段の導坑１３，１５に分割して導坑を
掘削するが、地架空洞１０の大きさ等によっては必ずし
も分割する必要はない。

【００１５】第二段目の導坑１５の掘削終了後、構築す
べき地下空洞１０の縦断方向すなわち各トンネル１１の
天端部の縦断方向に、予め立坑１２内に搬入可能なサイ
ズに形成された略矩形断面のブロック状の角型鋼管１７
を、各トンネル１１の天頂部分のアーチ状の横断面に沿
った多数の列において、トンネルの縦断方向に直線推進
することにより、多数の角型鋼管１７が縦横にマトリッ
クス状に密接配置されて一体化した、トンネル１１を覆
う外殻体１８のアーチ状の天端部１６が形成される。

【００１６】即ち、角型鋼管１７を密接状態で設置する
には、例えば、まずアーチ状の天端横断面の始端に位置
する第１列目の角型鋼管１７ａを、既存のトンネル工法
である推進工法により、発進側の立坑１２に設置した推
進ジャッキを用いて、後方にブロック状の角型鋼管１７
ａを順次連設しつつ到達側の立坑１２に向かってトンネ
ル１１の縦断方向に掘削推進することにより、発進側の
立坑１２から到達側の立坑１２まで直線状に連設する第
１列目の鋼管列が設置される。次いで、アーチ状の天端
横断面に沿った第２列目の角型鋼管１７ｂを、設置され
た第１列目の角型鋼管１７ａに隣接して、発進側の立坑
１２から到達側の立坑１２まで同様の方法により推進設
置する。以下アーチ状の天端横断面上の各列について、
同様の操作を順次繰り返し、最後にアーチの終端に属す
る最終列の角型鋼管１７ｋを推進設置して、各トンネル
１１のアーチ状の天端部１６を形成する。

【００１７】なお、各ブロック状の角型鋼管１７は、そ
の側面に開口が形成されたものを用いることが好まし
く、かかる角型鋼管１７によれば、各鋼管列を横断して
補強用の鉄筋を配筋することができ、また、内部に打設
される中詰コンクリートは、各鋼管列を横断して流通す
ることになるため、各角型鋼管１７が一体化してさらに
強固なアーチ状の天端部１６が形成されることになる。

【００１８】上記の後、アーチ状の天端部１６を構成す
る各角型鋼管１７の内部に中詰コンクリート１９を打設
するとともに、二段目の導坑１５内には、かかる天端部
１６の端部を巻き込みつつ、一段目の導坑１３内に形成
された上記側壁１４の下段部分の上方に、これと一体化
して側壁１４の上段部分の側壁コンクリート２１を打設
する。これによって、地下空洞１０の外周には、アーチ
状の天端部１６と側壁１４が一体となって強固に地下空
洞１０の本坑２０の部分を覆う、外殻体１８すなわちア
ーチシェルが形成される。

【００１９】最後に、上記アーチ状の外殻体１８で囲ま
れた本坑２０の部分を掘削し、以て目的とする地下空洞
１０の構築を図る。この本坑２０の掘削作業は、予め構
築形成された強固な外殻体１８の内方において行われる
ので、周囲の地盤の崩壊を生じることがなく、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、
各立坑１２を介して地上に搬出される。

【００２０】本坑２０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の底版
７０及びインバート部７３を形成するとともに、外殻体
１８の側壁１４と天端部１６の内側に二次覆工としての
内側壁７１及び上床版７２を形成し、さらに種々の内装
を施工する。

【００２１】なお、底版７０は、角型鋼管１７を、立坑
１２の底部から、上述の外殻体１８の天端部１６におけ
る推進設置作業と同様の作業によって設置することによ
り設けることもできる。かかる方法によれば、本坑２０
は、掘削作業に先立って、底面を含むその全周が外殻体
１８によって覆われることになるため、より安全に本坑
２０の掘削作業を行なうことができる。

【００２２】そして、上記地下空洞１０の構築工法によ
れば、地上からの開削部分を最小限発進立坑１２に相当
する領域のみとすることができる。また、天端部１６に
角型鋼管１７を推進設置する作業は発進側の立坑１２か
ら行うため場所をとらず、掘削環境の影響を最小限に抑
さえることができる。また、各立坑１２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。更に、導坑１３，１５内におけ
る側壁コンクリート２１の打設構築作業や角型鋼管１７
内への中詰コンクリート１９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、地下空洞１０の本坑２０の部分の掘
削作業は、天端部１６と側壁部１４が一体となって本坑
２０の部分を覆う、予め構築形成された強固な外殻体１
８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。

【００２３】なお、上記実施例では、角型鋼管１７を推
進設置した後に上段部分の側壁１４のコンクリート２１
を打設したが、二段目の導坑１５を掘削形成した後、角
型鋼管１７の推進設置の前に側壁コンクリート２１を打
設しておいて、この側壁１４を、第１列目の角型鋼管１
７ａ及び最終列の角型鋼管１７ｋを推進設置する際のガ
イドとして機能させてもよい。

【００２４】また、上記実施例では、導坑１３，１５の
掘削用及び角型鋼管１７の推進作業用の坑道して、トン
ネル１１の両端側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用及び到達用の立坑１
２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、たとえば、トンネル１１の両端側の地表面に各立
坑１２のための開削領域を確保することができない場合
には、図３に示すように、トンネル１１の両端側から離
れて開削作業に支障のない位置に立坑３０を掘削形成
し、ここから側方に掘り進んだ水平トンネル３１を介し
て、トンネル１１の両端側に導坑１３，１５の掘削用及
び角型鋼管１７の推進作業用の坑道３２を掘削形成する
こともできる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、地表面からの開削部分は、坑道と地上とを連通す
る立坑に相当する領域のみとなり、この坑道より地下空
洞の左右両側壁の導坑を形成し、また角型鋼管及び中詰
コンクリートにより天端部に構築したアーチ状外殻体の
内部にて本坑の掘削を行うものであるため、天端部から
上方の地盤をも開削する場合に比べ掘削土量を極めて少
なく抑えることができる。また、天端部に角型鋼管を推
進設置する作業は坑道から行うため場所をとらず、作業
中の周囲の環境への影響を最小限に抑さえることができ
る。

【００２６】また、地下空洞の天端部は、角型鋼管及び
中詰コンクリートによりアーチ状の外殻体として構築さ
れるので、強固かつ大断面の地下空洞を経済的に構築す
ることができる。そして、地下空洞の本坑部分の掘削作
業は、この天端部と側壁部が一体となって本坑部分を覆
う予め強固に構築形成された外殻体の内方において行わ
れるため、周囲の地盤の崩壊を生じることなく安全かつ
容易に作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工法により構築される地下空洞を例示
した横断面図である。

【図２】本発明の工法における立坑及び導坑の平面的な
位置関係を例示した概略平面図である。

【図３】地下空洞の両端側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 立坑（導坑） １３ 一段目の導坑 １４ 側壁 １５ 二段目の導坑 １６ 天端部 １７ 角型鋼管 １７ａ 第１列目の角型鋼管 １７ｂ 第２列目の角型鋼管 １７ｋ 最終列の角型鋼管 １８ 外殻体 １９ 中詰コンクリート ２０ 本坑 ２１ 側壁コンクリート ３２ 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を挾んでその両
   端に導坑掘削用及び角型鋼管の推進作業用の坑道を掘削
   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、構築す
   べき地下空洞の天端部において上記掘削形成した一方の
   坑道から他方の坑道に向かって地下空洞の縦断方向に角
   型鋼管をアーチ状の横断面に沿って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
   を密接状態でアーチ状に配置するとともに、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。