JP2005282115A - 鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 下床版を鋼製エレメント挿入工以外の方法によって施工する鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法を提供する。
【解決手段】 第１地下位置Ｐ１から下方に設置される場所打ちＲＣ杭４１を構築し、略「ロ」字状断面の管状の基準エレメント１０と、略「コ」字状断面の樋状の一般部エレメント２０と、略「ロ」字状断面の管状で水平方向と鉛直方向に継手を有する隅角部エレメント３０を、継手で接合させつつ地中に略水平に順次挿入して略「逆Ｕ」字状の断面形の鋼製函体を地中に構築し、個々の鋼製エレメントの内部空間にコンクリートを中詰めして鋼コンクリート函体を形成し、鋼コンクリート函体を場所打ちＲＣ杭４１で仮支持させ鉄道線路Ｔの荷重等を鋼コンクリート函体に受け替え、鋼コンクリート函体内部の土砂Ｅ１を掘削・除去した後に、鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリート５１を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、鋼製エレメントを用いて地下に構造物を構築する方法の改良に関するものである。

従来、出願人は、鉄道線路等の下方を横断し非開削方式で地下構造物を構築する方法として、図５に示すような工法を提案している（特許文献１参照）。図５において、左右方向は線路方向（鉄道線路Ｔの長手方向、又は鉄道列車Ｃの進行方向）であり、紙面の手前と奥を結ぶ方向は線路直角方向（線路方向に直角な水平方向）となっている。図５に示すように、この工法で構築される地下構造物２０１は、鋼製エレメント１０と２０と３０が略「ロ」字状の箱形断面に組み合わされた鋼製函体の内部にコンクリートが中詰めされた構造体（以下、「鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物」という。）となっている。

この鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物２０１を構築するためには、まず、鋼材からなり略「ロ」字状や略「コ」字状等の断面を有する管状又は樋状の鋼製エレメント１０、２０、３０を適宜の個数、互いに継手で接合しつつ地盤Ｇ内に挿入し、全体として略「ロ」字状の断面形をなす鋼製函体を地中に構築する。次に、個々の鋼製エレメント１０、２０、３０の内部空間にコンクリートを中詰めし、全体として略「ロ」字状の断面形をなす鋼コンクリート函体を形成する。その後、鉄道列車Ｃと鉄道線路Ｔ等の荷重を鋼コンクリート函体に受け替え、鋼コンクリート函体で囲まれる内部の地盤Ｅ２の土砂を掘削・除去し、内装を施工して、鋼コンクリート構造で略「ロ」字状の箱形断面を有する鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物２０１を地中に構築する。

以下に、上記した鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物２０１の施工方法を、さらに詳細に説明する。

図６は、従来の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物２０１の施工の手順を説明する図である。また、図７は、従来の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物２０１における基準エレメント１０と一般部エレメント２０と隅角部エレメント３０の構成と作用を説明する断面図である。

まず、図６（Ａ）に示すように、鉄道線路Ｔの下方の構造物構築箇所３０１を挟むようにして、鉄道線路Ｔの一方の側に、発進立坑３０２を設ける。発進立坑３０２は、地盤Ｇに土留工を施工し、その内側を掘削して土砂を除去することにより形成された凹部状の空間である。土留工としては、鋼矢板、Ｈ形鋼と土留め板と切梁と腹起こし等などが用いられる。また、鉄道線路Ｔを挟んで発進立坑３０２とは反対の側に、到達立坑３０３を設ける。到達立坑３０３は、地盤Ｇに土留工を施工し、その内側を掘削して土砂を除去することにより形成された凹部状の空間である。土留工としては、同様に、鋼矢板、Ｈ形鋼と土留め板と切梁等などが用いられる。この工程を、以下、「第１工程」という。

次に、図６（Ｂ）に示すように、基準エレメント１０を、発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。基準エレメント１０は、図７に示すように、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントである。この基準エレメント１０は、２個の平板状の鋼矢板１１及び１１と、２個の鋼板１２及び１２がそれぞれ略四角形状に組み合わされ、Ｗ１に示すような溶接部により接合されている。鋼矢板１１は、鋼材からなり、平板状の部分の両端にそれぞれ継手１３が設置されている。継手１３は、略「Ｃ」字状の断面形状を有し、相互に嵌合するための凹部（溝）が内部に形成されている。基準エレメント１０は、基準エレメント１０の背後の発進立坑３０２の側から押すことによる推進、又は基準エレメント１０の前方の到達立坑３０３の側から引き込むことによるけん引のいずれか又は両方により、構造物構築箇所３０１の地盤Ｇ内に略水平に挿入される。基準エレメント１０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、基準エレメント１０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。この工程を、以下、「第２工程」という。

次に、図示はしていないが、一般部エレメント２０を、既に挿入されている基準エレメント１０に沿わせ、継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０は、図７に示すように、鋼材からなり略「コ」字状の断面を有する樋状の鋼製エレメントである。この一般部エレメント２０は、２個の鋼矢板１１及び１１と、１個の鋼板１２がそれぞれ略「コ」字状に組み合わされ、Ｗ２に示すような溶接部により接合されている。鋼矢板１１は、基準エレメント１０に用いられたものと同様の構成を有している。一般部エレメント２０の継手１３は、基準エレメント１０の継手１３と同様な構成を有し、互いに嵌合可能となっている。一般部エレメント２０は、一般部エレメント２０の背後の発進立坑３０２の側から押すことによる推進、又は一般部エレメント２０の前方の到達立坑３０３の側から引き込むことによるけん引のいずれか又は両方により、構造物構築箇所３０１の地盤Ｇ内に略水平に挿入される。一般部エレメント２０は、基準エレメント１０の左右両側にそれぞれ施工される。この後、同様にして、既に挿入されている一般部エレメント２０に沿わせ、新たな一般部エレメント２０を継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０を順次地盤Ｇ中へ挿入することにより、基準エレメント１０と複数の一般部エレメント２０からなり水平板状の上床版エレメント列を地中に形成することができる。一般部エレメント２０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、一般部エレメント２０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。この工程を、以下、「第３工程」という。

次に、上床版エレメント列の左右の両端位置となる一般部エレメント２０に、それぞれ継手１３と２３、及び継手１３と２４で左又は右の隣接箇所に接合させつつ、推進又はけん引により隅角部エレメント３０を地盤Ｇ中に略水平に挿入する。隅角部エレメント３０は、図７に示すように、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントであり、水平方向と鉛直方向にそれぞれ継手２３及び２４を有している。この隅角部エレメント３０は、１個の継手付き鋼板２１、２１、２１と、１個の鋼板２２と、継手２４がそれぞれ略「ロ」字状に組み合わされ、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６に示すような溶接部により接合されている。継手付き鋼板２１は、平板状の鋼矢板１１から、継手を切断除去して作製されている。継手２４は、平板状の鋼矢板１１から、鋼板２２を切断除去して作製されている。なお、隅角部エレメント３０の作製方法は、最終的に図７のような断面構成となればよく、切断加工箇所や溶接箇所等が上記の説明の作製方法と異なっていてもよい。隅角部エレメント３０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、隅角部エレメント３０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。次に、一般部エレメント２０を、挿入された隅角部エレメント３０の下方の箇所に沿わせ、継手２３と継手１３、及び継手２３と継手１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。この後、同様にして、既に挿入した一般部エレメント２０の下方の隣接箇所に、新たな一般部エレメント２０を継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０を順次地盤Ｇ中へ挿入することにより鉛直壁状の側壁エレメント列を地中に形成することができる。側壁エレメント列は、左側壁と右側壁の２箇所に形成される。この工程を、以下、「第４工程」という。

次に、左右の側壁エレメント列の下端位置となる一般部エレメント２０に、それぞれ継手１３と２３、及び継手１３と２４で下方の隣接箇所に接合させつつ、推進又はけん引により隅角部エレメント３０を地盤Ｇ中に略水平に挿入する。次に、一般部エレメント２０を、既に挿入された隅角部エレメント３０の左又は右の内方の隣接箇所に沿わせ、継手２３と継手１３、及び継手２３と継手１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。この後、同様にして、既に挿入した一般部エレメント２０の左又は右の内方の隣接箇所に、新たな一般部エレメント２０を継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０を順次地盤Ｇ中へ挿入することにより水平板状の下床版エレメント列を地中に形成することができ、下床版エレメント列の中央で閉合させることにより、全体として略「ロ」字状の断面形をなす鋼製函体を地中に構築することができる。図６（Ｃ）は、この状態を示したものである。この工程を、以下、「第５工程」という。

次に、上床版エレメント列と、左右の側壁エレメント列と、下床版エレメント列の各エレメントの内部空間に中詰めコンクリートを充填する。また、エレメントどうしの間の継手１３、２３、２４の内部の空間にグラウト材（例えばセメントミルク等）を充填する。これにより、全体として略「ロ」字状の断面形をなす鋼コンクリート函体を地中に構築することができる。この工程を、以下、「第６工程」という。

次に、鉄道列車Ｃと鉄道線路Ｔ等の荷重を、略「ロ」字状の断面形をなす鋼コンクリート函体の上部に支持させる。この工程を、以下、「第７工程」という。

次に、鋼コンクリート函体に囲まれる内部の地盤である函体内部地盤Ｅ２（図５参照）の土砂を掘削かつ除去する。この工程を、以下、「第８工程」という。第８工程の後は、函体内面に内装を施すことにより、線路下横断道路構造物等として使用することができる。

上記のような鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法によれば、鉄道線路や道路等の下方を横断する地下構造物を短期間で、かつ安全に構築することができる、という大きな利点がある。

しかし、上記した鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法においては、以下に述べるような改善すべき点があった。

すなわち、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物のうち、断面が略「ロ」字状等の箱形断面となる場合には、箱形の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の底面の下の地盤に、鉄道列車の荷重や鉄道線路の自重などを支持させることになる。このため、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の最下部に、複数の鋼製エレメントを継手で嵌合させつつ地中に挿入し板状に組み合わせた下床版を形成する必要がある。しかしながら、鋼製エレメントを地中に挿入する工事（以下、「鋼製エレメント挿入工」という。）は、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法の工事費用に占める割合が大きいため、可能な限り鋼製エレメント挿入工を少なくしたい、という要望が強かった。
特許第３１８８８７２号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、箱形断面の場合に、下床版を鋼製エレメント挿入工以外の方法によって施工する鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
地盤の上部に設置された施設である上部施設の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築する方法であって、
地下の第１地下位置から下方に設置される側壁基礎体を地表からの施工により構築し、
次いで、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントである基準エレメントと、鋼材からなり略「コ」字状等の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントと、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向にそれぞれ継手を有する隅角部エレメントを、継手を用いて接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより複数の鋼製エレメントからなり全体として略「逆Ｕ」字状の断面形をなす鋼製函体を地中に構築し、
次いで、個々の鋼製エレメントの内部空間にコンクリートを中詰めし全体として略「逆Ｕ」字状の断面形をなす鋼コンクリート函体を形成し、
前記鋼コンクリート函体を前記側壁基礎体で仮支持させるとともに、前記上部施設の荷重を前記鋼コンクリート函体に受け替え、
次いで、前記鋼コンクリート函体で囲まれる内部の土砂を掘削しつつ、又は当該土砂掘削の後に、前記鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成すること
を特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
鉄道線路又は道路の構造物を含み地盤の上部に設置された施設である上部施設の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築する方法であって、
地下の第１地下位置から下方に向かって延びる側壁基礎体を地表からの施工により構築する側壁基礎体構築工程と、
鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントである基準エレメントを推進又はけん引により地中に略水平に挿入する基準エレメント挿入工程と、
次いで、鋼材からなり略「コ」字状の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントを略「Ｃ」字状の断面を有する継手で前記基準エレメントの左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入し、同様にして既に地中に挿入された一般部エレメントに継手で新たな一般部エレメントを左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより水平板状の上床版エレメント列を地中に形成する上床版エレメント列形成工程と、
次いで、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向にそれぞれ継手を有する隅角部エレメントを前記上床版エレメント列の左右の両端位置の一般部エレメントに継手で左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入する隅角部エレメント挿入工程と、
次いで、鋼材からなり略「コ」字状の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントを継手で前記隅角部エレメントの下方の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入し、同様にして既に地中に挿入された一般部エレメントに継手で新たな一般部エレメントを下方の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより鉛直壁状の左と右の側壁エレメント列を前記第１地下位置の上方となる位置に到達するまでそれぞれ地中に形成する側壁エレメント列形成工程と、
次いで、前記上床版エレメント列及び左右の側壁エレメント列の各エレメントの内部空間に中詰めコンクリートを充填し、前記上床版エレメント列及び左右の側壁エレメント列からなる略「逆Ｕ」字状の鋼コンクリート函体を形成するエレメント中詰めコンクリート充填工程と、
次いで、前記鋼コンクリート函体の最下端となる一般部エレメントである側壁最下端エレメントの底面を前記側壁基礎体に仮支持させ、かつ前記上部施設の荷重を前記鋼コンクリート函体の上部に仮支持させる上部施設仮受け工程と、
次いで、前記鋼コンクリート函体に囲まれる内部の地盤である函体内部地盤の土砂を掘削かつ除去しつつ、又は当該土砂掘削・除去の後に、周辺土圧を支持しながら前記鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成する下床版形成工程を
有すること
を特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記側壁基礎体は、場所打ち鉄筋コンクリート杭、既成打ち込み杭、既成圧入杭、地盤にセメント系又はセッコウ系の固化材を注入又は混入させて地中に形成した地盤改良体、連続地中壁を含み、前記左と右の側壁エレメント列の下方にそれぞれ構築されること
を特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記エレメント中詰めコンクリート充填工程においては、前記継手の内部の空間にグラウト材が充填されること
を特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程において、前記周辺土圧の支持は、前記左の側壁エレメント列の下部の内側壁面と前記右の側壁エレメント列の下部の内側壁面の間に突っ張るように設置されて前記左の側壁エレメント列の内側壁面と前記右の側壁エレメント列の内側壁面の両方を押圧する切梁により行われること
を特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記函体内部地盤の掘削・除去が完了した後に取り外され、次いで、前記下床版鉄筋コンクリートが施工されること
を特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記函体内部地盤の掘削・除去を行いつつ、逐次取り外され、当該切梁が取り外された箇所に前記下床版鉄筋コンクリートが逐次施工されること
を特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記下床版鉄筋コンクリートと同じ鉛直方向高さ位置の箇所に設置され、前記函体内部地盤の掘削・除去の際には取り外されず、前記下床版鉄筋コンクリートの中に埋設されること
を特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程において、前記函体内部地盤の土砂のうち前記鋼コンクリート函体の底辺部の上方の土砂を掘削せずに残しておき、当該残置土砂により前記周辺土圧を支持させること
を特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記上部施設仮受け工程においては、前記側壁基礎体の頂部と前記側壁最下端エレメントの底面との間に仮受け部材を設置し、前記下床版形成工程完了後に前記仮受け部材をてっ去し、前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物が沈下した場合の沈下余裕代を確保すること
を特徴とする。

また、本発明の請求項１１に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記下床版形成工程完了後に、前記側壁基礎体の頂部をてっ去し、前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物が沈下した場合の沈下余裕代を確保すること
を特徴とする。

また、本発明の請求項１２に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法は、
請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
前記上部施設仮受け工程においては、前記側壁基礎体の頂部と前記側壁最下端エレメントの底面とを結合し、前記下床版形成工程完了後も前記上部施設の荷重及び前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の荷重の一部を支持させること
を特徴とする。

本発明に係る鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法によれば、地盤の上部に設置された上部施設の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築するため、地下の第１地下位置から下方に設置される側壁基礎体を地表からの施工により構築し、次いで、略「ロ」字状断面の管状鋼製エレメントである基準エレメントと、略「コ」字状断面の樋状鋼製エレメントである一般部エレメントと、略「ロ」字状断面の管状鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向に継手を有する隅角部エレメントを、継手を用いて接合させつつ地中に略水平に順次挿入することにより略「逆Ｕ」字状の断面形の鋼製函体を地中に構築し、次いで、個々の鋼製エレメントの内部空間にコンクリートを中詰めして鋼コンクリート函体を形成し、鋼コンクリート函体を側壁基礎体で仮支持させるとともに上部施設の荷重を鋼コンクリート函体に受け替え、次いで、鋼コンクリート函体内部の土砂を掘削しつつ、又は当該土砂掘削の後に、鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成するようにしたので、下床版のための鋼製エレメント挿入工を行わずに下床版鉄筋コンクリートが施工でき、工事費用を大幅に低減できる、という顕著な効果を有している。

以下に説明する実施例は、上部施設である鉄道線路の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築するため、地下の第１地下位置から下方に設置される側壁基礎体である場所打ちＲＣ杭を地表から削孔して構築し、次いで、略「ロ」字状断面の管状鋼製エレメントである基準エレメントと、略「コ」字状断面の樋状鋼製エレメントである一般部エレメントと、略「ロ」字状断面の管状鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向に継手を有する隅角部エレメントを、継手を用いて接合させつつ地中に略水平に順次挿入することにより略「逆Ｕ」字状の断面形の鋼製函体を地中に構築し、次いで、個々の鋼製エレメントの内部空間にコンクリートを中詰めして鋼コンクリート函体を形成し、鋼コンクリート函体を側壁基礎体で仮支持させるとともに上部施設の荷重を鋼コンクリート函体に受け替え、次いで、鋼コンクリート函体内部の土砂を掘削しつつ、又は当該土砂掘削の後に、鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成するようにしたものであり、下床版のための鋼製エレメント挿入工を行わずに下床版鉄筋コンクリートが施工でき、本発明を実現するための構成として最良の形態である。

以下、本発明の第１実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工の手順を説明する図である。また、図２は、図１に示す場所打ちＲＣ杭の構成を説明する図である。また、図３は、本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法における鋼コンクリート函体の構成を説明する図である。また、図４は、本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法における鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の構成を説明する図である。

図１（Ａ）に示すように、本実施例の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法では、まず、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物１０１（後述する。図４（Ａ）を参照。）が構築される箇所の下床版の４隅となる位置に場所打ち鉄筋コンクリート杭（以下、「場所打ちＲＣ杭」という。）のための杭孔４０を計４本、地盤Ｇに削孔する（図１（Ａ）参照）。また、図２は、この場所打ちＲＣ杭４１の構成を鉄道線路Ｔの側方から見た断面図である。以下、この工程を「側壁基礎体構築工程」という。場所打ちＲＣ杭４１の上端の位置は、地下の第１地下位置Ｐ１となっている。この第１地下位置Ｐ１は、後述する側壁エレメント列の下端の鋼製エレメントの底面位置よりもわずかに鉛直方向に低い下方の位置となっている。杭孔４０の削孔は、杭孔側壁の崩落を防止するため、ベントナイト等の粒子を混合させた水を杭孔４０内に満たすなどして行う。あるいは、杭孔側壁の崩落防止用の鋼製ケーシング等を併用してもよい。上記の場所打ちＲＣ杭４１は、特許請求の範囲における側壁基礎体に相当している。

次に、図１（Ｂ）に示すように、鉄道線路Ｔの下方の構造物構築箇所３０１を挟むようにして、鉄道線路Ｔの一方の側に、発進立坑３０２を設ける。発進立坑３０２は、地盤Ｇに土留工３０４を施工し、その内側を掘削して土砂を除去することにより形成された凹部状の空間である。土留工３０４としては、鋼矢板、Ｈ形鋼と土留め板と切梁と腹起こし等などが用いられる。また、鉄道線路Ｔを挟んで発進立坑３０２とは反対の側に、到達立坑３０３を設ける。到達立坑３０３は、地盤Ｇに土留工３０４を施工し、その内側を掘削して土砂を除去することにより形成された凹部状の空間である。この土留工３０４としては、同様に、鋼矢板、Ｈ形鋼と土留め板と切梁等などが用いられる。この工程を、以下、「立坑形成工程」という。

次に、図１（Ｃ）に示すように、基準エレメント１０を、発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。基準エレメント１０は、図７に示す構成を有しており、上記において説明を行っているので、その説明は省略する。基準エレメント１０は、基準エレメント１０の背後の発進立坑３０２の側から押すことによる推進、又は基準エレメント１０の前方の到達立坑３０３の側から引き込むことによるけん引のいずれか又は両方により、構造物構築箇所３０１の地盤Ｇ内に略水平に挿入される。基準エレメント１０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、基準エレメント１０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。この工程を、以下、「基準エレメント挿入工程」という。

次に、図示はしていないが、一般部エレメント２０を、既に挿入されている基準エレメント１０に沿わせ、継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０は、図７に示す構成を有しており、上記において説明を行っているので、その説明は省略する。一般部エレメント２０は、一般部エレメント２０の背後の発進立坑３０２の側から押すことによる推進、又は一般部エレメント２０の前方の到達立坑３０３の側から引き込むことによるけん引のいずれか又は両方により、構造物構築箇所３０１の地盤Ｇ内に略水平に挿入される。一般部エレメント２０は、基準エレメント１０の左右両側にそれぞれ施工される。この後、同様にして、既に挿入されている一般部エレメント２０に沿わせ、新たな一般部エレメント２０を継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０を順次地盤Ｇ中へ挿入することにより、基準エレメント１０と複数の一般部エレメント２０からなり水平板状の上床版エレメント列を地中に形成することができる。一般部エレメント２０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、一般部エレメント２０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。この工程を、以下、「上床版エレメント列形成工程」という。

次に、上床版エレメント列の左右の両端位置となる一般部エレメント２０に、それぞれ継手１３と２３、及び継手１３と２４で左又は右の隣接箇所に接合させつつ、推進又はけん引により隅角部エレメント３０を地盤Ｇ中に略水平に挿入する。隅角部エレメント３０は、図７に示す構成を有しており、上記において説明を行っているので、その説明は省略する。隅角部エレメント３０の先端には、羽根状の掘削ビットを回転させて土砂掘削を行う掘削機構（図示せず）が設けられており、推進又はけん引時には、この掘削機構により、隅角部エレメント３０の先端に当接する土砂が掘削・除去される。次に、一般部エレメント２０を、挿入された隅角部エレメント３０の下方の箇所に沿わせ、継手２３と継手１３、及び継手２３と継手１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。この後、同様にして、既に挿入した一般部エレメント２０の下方の隣接箇所に、新たな一般部エレメント２０を継手１３及び１３で両者を接合させつつ発進立坑３０２から到達立坑３０３へ向けて地盤Ｇ内に略水平に挿入する。一般部エレメント２０を順次地盤Ｇ中へ挿入することにより鉛直壁状の側壁エレメント列を地中に形成することができる。側壁エレメント列は、左側壁と右側壁の２箇所に形成される。また、左又は右の側壁エレメント列の下端となる一般部エレメント２０Ｌ（以下、「側壁最下端エレメント」という。）の底面位置は、第１地下位置Ｐ１の上方の位置となるようにする。図１（Ｄ）は、この状態を示したものである。この工程を、以下、「側壁エレメント列形成工程」という。この結果、複数の鋼製エレメント１０、２０、３０からなり全体として略「逆Ｕ」字状の断面形をなす鋼製函体１２０が地盤Ｇ内に形成される。

次に、上床版エレメント列と、左右の側壁エレメント列の各鋼製エレメントの略「ロ」字状の内部空間に中詰めコンクリート４４を充填することにより、図３に示すように、上床版エレメント列と、左右の側壁エレメント列からなる略「逆Ｕ」字状の鋼コンクリート函体１３０が地中に形成される。この工程を、以下、「エレメント中詰めコンクリート充填工程」という。このエレメント中詰めコンクリート充填工程においては、各鋼製エレメントどうしの間の継手１３、２３、２４の内部の空間にグラウト材（例えばセメントミルク等）を充填し、継手部を強化し、鋼コンクリート函体１３０全体の強度を高めるようにしてもよい。

次に、鋼コンクリート函体１３０を場所打ちＲＣ杭４１で仮支持させる。この場合、図４（Ｂ）に示すように、場所打ちＲＣ杭４１の頂部４１ａに鋼板４５を敷き、その上にＨ形鋼４６を設置するなどして、鋼コンクリート函体１３０の側壁エレメント列の最下端となる側壁最下端エレメント２０Ｌの底面を仮支持させる。その後、鋼コンクリート函体１３０に囲まれる内部の地盤である函体内部地盤Ｅ１（図４参照）の土砂を掘削することにより、鉄道列車Ｃと鉄道線路Ｔ等の荷重を、それまで支持していた地盤Ｇから、鋼コンクリート函体１３０に支持させるようにする。この工程を、以下、「上部施設仮受け工程」という。上記において、鋼板４５とＨ形鋼４６は、特許請求の範囲における仮受け部材を構成している。

次に、鋼コンクリート函体１３０に囲まれる内部の地盤である函体内部地盤Ｅ１（図４参照）の土砂をさらに掘削して除去した後、周辺土圧を支持しながら、鋼コンクリート函体１３０の底辺部に鉄筋（図示せず）を配置し、コンクリートを打設して、下床版鉄筋コンクリート５１を形成する。この工程を、以下、「下床版形成工程」という。ここに、函体内部地盤Ｅ１の掘削時の周辺土圧の支持手段としては、例えば、左の側壁エレメント列の下部の内側壁面と、右の側壁エレメント列の下部の内側壁面の間に突っ張るように設置されて左の側壁エレメント列の下部の内側壁面と右の側壁エレメント列の下部の内側壁面の両方を押圧する切梁（図示せず）が使用可能である。この切梁としては、Ｈ形鋼等が利用可能である。上記した下床版形成工程工程の後は、函体内面に内装等を施すことにより、線路下横断道路構造物等として使用することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、上部施設としては、上記した鉄道線路のほか、新交通システム、道路等が含まれる。

また、本発明における側壁基礎体としては、上記した場所打ち鉄筋コンクリート杭のほか、鋼管杭やＲＣ既成杭やＰＨＣ杭やＳＣ杭のような既成打ち込み杭も使用可能である。また、鋼管杭やＲＣ既成杭やＰＨＣ杭やＳＣ杭等を油圧等によって地盤に圧入する既成圧入杭も使用可能である。また、地盤にセメント系の固化材、又はセッコウ系の固化材を注入、又は混入させて、地中に棒状又は杭状の強固な部分を形成したもの（以下、「地盤改良体」という。）も適用可能である。また、側壁基礎体として連続地中壁を用いてもよい。また、側壁基礎体の個数は、各側壁当たり、あるいは全体として何個であってもよい。場所打ちＲＣ杭の場合も、上記実施例の４隅の４本には限定されず、各側壁ごとに３本として計６本にしてもよいし、各側壁ごとに４本として計８本にしてもよい。あるいは、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の延長が長い場合などには、８本以上施工してもよい。

また、上記した下床版形成工程においては、切梁は、函体内部地盤（例えばＥ１）の掘削・除去が完了した後に取り外し、次いで、下床版鉄筋コンクリートを施工するようにしてもよい。

あるいは、下床版形成工程において、切梁は、函体内部地盤（例えばＥ１）の掘削・除去を行いつつ、逐次取り外していき、当該切梁が取り外された箇所に下床版鉄筋コンクリートを逐次施工するようにしてもよい。

あるいは、また、下床版形成工程において、切梁は、下床版鉄筋コンクリートと同じ鉛直方向高さ位置の箇所に設置し、函体内部地盤（例えばＥ１）の掘削・除去の際には取り外さず、下床版鉄筋コンクリートの中に埋設するようにしてもよい。

また、下床版形成工程においては、函体内部地盤（例えばＥ１）の土砂のうち、鋼コンクリート函体（例えば１３０）の底辺部の上方となる位置の土砂は掘削せずに残しておき、当該残置土砂により周辺土圧を支持させるようにしてもよい。

また、上記した上部施設仮受け工程においては、側壁基礎体（例えば場所打ちＲＣ杭４１）の頂部（例えば４１ａ）と、側壁最下端エレメント（例えば２０Ｌ）の底面との間に設置した仮受け部材（例えば、鋼板４５とＨ形鋼４６）を、下床版鉄筋コンクリート（例えば５１）の完成後（下床版形成工程完了後）にてっ去し、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物（例えば１０１）が沈下した場合の沈下余裕代として、図４（Ｂ）に示すδを確保するようにしてもよい。あるいは、下床版形成工程完了後に、側壁基礎体（例えば場所打ちＲＣ杭４１）の頂部をδだけ除去（てっ去）することにより、鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物（例えば１０１）が沈下した場合の沈下余裕代として、図４（Ｂ）に示すδを確保するようにしてもよい。

さらには、上部施設仮受け工程においては、側壁基礎体（例えば場所打ちＲＣ杭４１）の頂部と側壁最下端エレメント例えば２０Ｌ）の底面とをボルトやコンクリート等によって結合し、下床版形成工程完了後も上部施設の荷重及び鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物（例えば１０１）の荷重の一部を支持させるようにしてもよい。この場合には、側壁基礎体（例えば場所打ちＲＣ杭４１）は、施工時のみの仮設構造物ではなく、本設の構造物となる。

本発明は、鉄道線路下の道路トンネル等として鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物を施工する建設業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。

本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工の手順を説明する図である。 図１に示す場所打ちＲＣ杭の構成を説明する図である。 本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法における鋼コンクリート函体の構成を説明する図である。 本発明の第１実施例である鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法における鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の構成を説明する図である。 従来の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の構成を説明する断面図である。 従来の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工の手順を説明する図である。 従来の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物における基準エレメントと一般部エレメントと隅角部エレメントの構成と作用を説明する断面図である。

符号の説明

１０ 基準エレメント
１１ 鋼矢板
１２ 鋼板
１３ 継手
２０ 一般部エレメント
２０Ｌ 側壁最下端エレメント
２１ 継手付き鋼板
２２ 鋼板
２３、２４ 継手
３０ 隅角部エレメント
４０ 杭孔
４１ 場所打ちＲＣ杭（側壁基礎体）
４１ａ 頂部
４４ 中詰めコンクリート
４５ 鋼板
４６ Ｈ形鋼
５１ 下床版鉄筋コンクリート
１０１ 鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物
１２０ 鋼製函体
１３０ 鋼コンクリート函体
２０１ 鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物
２２０ 鋼製函体
３０１ 構造物構築箇所
３０２ 発進立坑
３０３ 到達立坑
３０４ 土留工
Ｃ 鉄道列車
Ｅ１、Ｅ２ 函体内部地盤
Ｇ 地盤
Ｐ１ 第１地下位置
Ｒ レール
Ｔ 鉄道線路（上部施設）
Ｗ１〜Ｗ６ 溶接部
δ 沈下余裕代

Claims (12)

1. 地盤の上部に設置された施設である上部施設の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築する方法であって、
   地下の第１地下位置から下方に設置される側壁基礎体を地表からの施工により構築し、
   次いで、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントである基準エレメントと、鋼材からなり略「コ」字状等の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントと、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向にそれぞれ継手を有する隅角部エレメントを、継手を用いて接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより複数の鋼製エレメントからなり全体として略「逆Ｕ」字状の断面形をなす鋼製函体を地中に構築し、
   次いで、個々の鋼製エレメントの内部空間にコンクリートを中詰めし全体として略「逆Ｕ」字状の断面形をなす鋼コンクリート函体を形成し、
   前記鋼コンクリート函体を前記側壁基礎体で仮支持させるとともに、前記上部施設の荷重を前記鋼コンクリート函体に受け替え、
   次いで、前記鋼コンクリート函体で囲まれる内部の土砂を掘削しつつ、又は当該土砂掘削の後に、前記鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成すること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
2. 鉄道線路又は道路の構造物を含み地盤の上部に設置された施設である上部施設の下方を横断する地下構造物を非開削方式で構築する方法であって、
   地下の第１地下位置から下方に向かって延びる側壁基礎体を地表からの施工により構築する側壁基礎体構築工程と、
   鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントである基準エレメントを推進又はけん引により地中に略水平に挿入する基準エレメント挿入工程と、
   次いで、鋼材からなり略「コ」字状の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントを略「Ｃ」字状の断面を有する継手で前記基準エレメントの左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入し、同様にして既に地中に挿入された一般部エレメントに継手で新たな一般部エレメントを左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより水平板状の上床版エレメント列を地中に形成する上床版エレメント列形成工程と、
   次いで、鋼材からなり略「ロ」字状の断面を有する管状の鋼製エレメントであり水平方向と鉛直方向にそれぞれ継手を有する隅角部エレメントを前記上床版エレメント列の左右の両端位置の一般部エレメントに継手で左又は右の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入する隅角部エレメント挿入工程と、
   次いで、鋼材からなり略「コ」字状の断面を有する樋状の鋼製エレメントである一般部エレメントを継手で前記隅角部エレメントの下方の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に挿入し、同様にして既に地中に挿入された一般部エレメントに継手で新たな一般部エレメントを下方の隣接箇所に接合させつつ推進又はけん引により地中に略水平に順次挿入することにより鉛直壁状の左と右の側壁エレメント列を前記第１地下位置の上方となる位置に到達するまでそれぞれ地中に形成する側壁エレメント列形成工程と、
   次いで、前記上床版エレメント列及び左右の側壁エレメント列の各エレメントの内部空間に中詰めコンクリートを充填し、前記上床版エレメント列及び左右の側壁エレメント列からなる略「逆Ｕ」字状の鋼コンクリート函体を形成するエレメント中詰めコンクリート充填工程と、
   次いで、前記鋼コンクリート函体の最下端となる一般部エレメントである側壁最下端エレメントの底面を前記側壁基礎体に仮支持させ、かつ前記上部施設の荷重を前記鋼コンクリート函体の上部に仮支持させる上部施設仮受け工程と、
   次いで、前記鋼コンクリート函体に囲まれる内部の地盤である函体内部地盤の土砂を掘削かつ除去しつつ、又は当該土砂掘削・除去の後に、周辺土圧を支持しながら前記鋼コンクリート函体の底辺部に下床版鉄筋コンクリートを形成する下床版形成工程を
   有すること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
3. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記側壁基礎体は、場所打ち鉄筋コンクリート杭、既成打ち込み杭、既成圧入杭、地盤にセメント系又はセッコウ系の固化材を注入又は混入させて地中に形成した地盤改良体、連続地中壁を含み、前記左と右の側壁エレメント列の下方にそれぞれ構築されること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
4. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記エレメント中詰めコンクリート充填工程においては、前記継手の内部の空間にグラウト材が充填されること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
5. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記下床版形成工程において、前記周辺土圧の支持は、前記左の側壁エレメント列の下部の内側壁面と前記右の側壁エレメント列の下部の内側壁面の間に突っ張るように設置されて前記左の側壁エレメント列の内側壁面と前記右の側壁エレメント列の内側壁面の両方を押圧する切梁により行われること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
6. 請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記函体内部地盤の掘削・除去が完了した後に取り外され、次いで、前記下床版鉄筋コンクリートが施工されること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
7. 請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記函体内部地盤の掘削・除去を行いつつ、逐次取り外され、当該切梁が取り外された箇所に前記下床版鉄筋コンクリートが逐次施工されること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
8. 請求項５記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記下床版形成工程において、前記切梁は、前記下床版鉄筋コンクリートと同じ鉛直方向高さ位置の箇所に設置され、前記函体内部地盤の掘削・除去の際には取り外されず、前記下床版鉄筋コンクリートの中に埋設されること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
9. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
   前記下床版形成工程において、前記函体内部地盤の土砂のうち前記鋼コンクリート函体の底辺部の上方の土砂を掘削せずに残しておき、当該残置土砂により前記周辺土圧を支持させること
   を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
10. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
    前記上部施設仮受け工程においては、前記側壁基礎体の頂部と前記側壁最下端エレメントの底面との間に仮受け部材を設置し、前記下床版形成工程完了後に前記仮受け部材をてっ去し、前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物が沈下した場合の沈下余裕代を確保すること
    を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
11. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
    前記下床版形成工程完了後に、前記側壁基礎体の頂部をてっ去し、前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物が沈下した場合の沈下余裕代を確保すること
    を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。
12. 請求項２記載の鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法において、
    前記上部施設仮受け工程においては、前記側壁基礎体の頂部と前記側壁最下端エレメントの底面とを結合し、前記下床版形成工程完了後も前記上部施設の荷重及び前記鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の荷重の一部を支持させること
    を特徴とする鋼製エレメント・コンクリート型地下構造物の施工方法。

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