JP4387130B2

JP4387130B2 - Construction method of underground structure and underground structure

Info

Publication number: JP4387130B2
Application number: JP2003202195A
Authority: JP
Inventors: 岳峰山田; 英基永谷; 一三小林; 寛昌五十嵐; 直人大保; 康之早川; 正吉川
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: JP2005042366A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下構造物の構築方法および地下構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下鉄駅舎部や３車線以上の道路トンネルなど、大断面扁平の地下空間を構築する際、開削工法や山岳トンネル工法で当該部を施工することが多かった。また、都市の過密化や地上部の道路事情あるいは工期短縮の要望等の社会的要請により、複数のシールドトンネルを構築し、その後、補助工法を用いて地中を切り拡げ、これらのトンネルを連結することにより大断面扁平の地下空間を建築する技術も利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８１４８６号公報
【０００４】
円形トンネルの場合、鉛直方向の作用土圧は、トンネル躯体のモーメントや軸力、せん断といった断面力に程よく分散され、安定性が高い。一方、大断面扁平トンネルの場合、例えば上床版では、鉛直土圧が主にモーメントとせん断で保持され、軸力に変換されない。そのため、円形トンネルと比べて、トンネルの安定性が低く、地震力が作用すると、上・下床版の中央およびコーナー部で、曲げあるいはせん断に伴う破壊が生じる。そこで、大断面扁平トンネルでは、（１）中柱を設置する、（２）トンネル躯体の耐力を増大する、等の対策が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今、想定する地震力が大きくなったこと、中柱を設けることが難しい扁平トンネルの建設が増えたことにより、トンネル躯体だけで安定を保持するのが困難な状況になりつつある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供することにある。
【００１０】
第１の発明は、地盤内に２本のトンネルを設置する工程（ａ）と、扁平トンネル計画位置の周囲または上下に、前記地盤より剛性の高い構造体を設置する工程（ｂ）と、前記２本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記２本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの一部と前記構造体とで囲まれた空間を形成した後、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、前記頂版と前記構造体の間および前記底版と前記構造体の間に充填材を設置する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【００１１】
地盤より剛性の高い構造体とは、パイプルーフ、弧状推進管、改良地盤等である。パイプルーフ、弧状推進管の周囲の地盤は、必要に応じて薬液注入工法や凍結工法により止水される。改良地盤とは、薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化された地盤とする。充填材は、地盤より剛性の高い材料（ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等）、または、免震材（ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等の、構造体より剛性の低い材料）である。
【００１２】
充填材が地盤より剛性の高い材料の場合、必要に応じて、工程（ａ）で、２本のトンネルの周囲に第１の免震材を設け、工程（ｄ）で、頂版および底版と充填材の間に、第１の免震材に連続する第２の免震材を設ける。または、工程（ｄ）で、頂版および底版と充填材との間に免震材を設ける。これらの免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【００１３】
充填材の材料に関わらず、構造体の周囲に免震材を設置する場合がある。免震材は、例えば、周囲に滑動シート、滑動塗料、シリコン、ポリマー系材料等が設けられたパイプルーフである。
【００１４】
第１の発明では、扁平トンネルの周囲または上下に剛性の高い構造体や充填材を設置し、地震作用力に対して抵抗させる。また、扁平トンネルと剛性の高い充填材の間に免震材を設けたり、扁平トンネルと構造体との間に免震材を設けたりすることにより、扁平トンネルに作用するせん断力を小さくする。
【００１５】
第２の発明は、地盤内に２本のトンネルを設置する工程（ａ）と、前記２本のトンネルを貫通する環状の推進管を設置する工程（ｂ）と、前記２本のトンネルの対面する部分を撤去しつつ、前記２本のトンネルの間の地盤を掘削し、前記２本のトンネルの上半部を連結する頂版と、下半部を連結する底版を設置して扁平トンネルを形成する工程（ｃ）と、前記頂版および前記底版と前記推進管の間に第１の充填材を、前記扁平トンネルと前記推進管の間に第２の充填材を設置する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とする地下構造物の構築方法である。
【００１６】
第１の充填材および第２の充填材は、例えば、地盤より剛性の高い材料（ソイルセメント、薬液注入工法やジェットグラウト工法により固化された改良地盤等）とする。この場合、工程（ｃ）または工程（ｄ）で、頂版および底版と第１の充填材との間に、免震材を設置してもよい。免震材は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等である。
【００１７】
または、第１の充填材を免震材（ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等の第１の充填材より剛性の低い材料）とし、第２の充填材を地盤より剛性の高い材料としてもよい。さらに、第１の充填材および第２の充填材を、免震材とする場合もある。
【００１８】
第２の発明では、第１の発明の構造体に相当するものとして、扁平トンネルを貫通するような環状の推進管を設け、推進管や剛性の高い充填材を地震作用力に対して抵抗させる。また、免震材を設けて、扁平トンネルにせん断力を伝達しにくくする。
【００１９】
第３の発明は、第１、第２の発明のいずれかの地下構造物の構築方法によって構築されたことを特徴とする地下構造物である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、地下構造物Ａを構築する各工程を示す図、図２は、地下構造物Ａの断面図である。図２は、図１の（ｄ）のＸ−Ｘでの断面図を示す。
【００２１】
図１の（ｄ）、図２に示すように、地下構造物Ａは、トンネル３ａとトンネル３ｂの一部、頂版１７、底版１９からなる扁平トンネル２１、その上下に配置された、複数のパイプ５ａからなるパイプルーフ５、複数のパイプ７ａからなるパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５等で構成される。
【００２２】
地下構造物Ａを構築するには、まず、図１の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３ａ、トンネル３ｂを併設する。トンネル３ａ、トンネル３ｂは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近の間に複数のパイプ５ａを設置してパイプルーフ５を形成する。また、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近との間に複数のパイプ７ａを設置してパイプルーフ７を形成する。
【００２３】
パイプ５ａは、図２に示すように直線状の部材であり、例えば立坑（図示せず）等を利用して、トンネル３に平行に設置される。パイプ７ａは、図１の（ａ）に示すように曲線状の部材であり、トンネル３の一方から他方に向けて設置される。
【００２４】
次に、図１の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５の周囲に止水材９を、パイプルーフ７の周囲に止水材１１を設置する。止水材９、止水材１１は、凍結工法や薬液注入工法によって形成される。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間の地盤１を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分１５は撤去される。
【００２５】
図１の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの一部と、パイプルーフ５、パイプルーフ７とで囲まれた空間を形成した後、図１の（ｃ）に示すように、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近を連結する底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。
【００２６】
そして、図１（ｄ）、図２に示すように、頂版１７とパイプルーフ５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。充填材２３、充填材２５は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤１より剛性の高い材料とする。なお、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００２７】
第１の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７の外側にパイプルーフ５と充填材２３を、底版１９の外側にパイプルーフ７と充填材２５を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５とパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００２８】
次に、第２の実施の形態について説明する。図３は、第２の実施の形態の地下構造物Ｂの断面図を示す。図３に示すように、地下構造物Ｂは、扁平トンネル２１、その上下に配置されたパイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２３、充填材２５、免震層３１、免震層３３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１、パイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２３、充填材２５は、第１の実施の形態と同様の構成、材料である。
【００２９】
地下構造物Ｂを構築するには、第１の実施の形態と同様に、図１の（ａ）から図１の（ｃ）に示すようにして、パイプルーフ５、パイプルーフ７、扁平トンネル２１を形成する。そして、図３に示すように、頂版１７の外側に免震層３１を形成し、免震層３１とパイプルーフ５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９の外側に免震層３３を形成し、免震層３３とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。
【００３０】
または、図１の（ｂ）に示す工程まで終えた後、表面に免震層３１を設けた頂版１７、免震層３３を設けた底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。その後、免震層３１とパイプルーフ５との間に充填材２３を、免震層３３とパイプルーフ７との間に充填材２５を設置する。
【００３１】
いずれの構築方法の場合にも、免震層３１、免震層３３は、滑動シート、滑動塗料、シリコン等を用いて形成する。また、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００３２】
第２の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７と充填材２３の間に免震層３１を、底版１９と充填材２５の間に免震層３３を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５とパイプルーフ７、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層３１、免震層３３が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００３３】
次に、第３の実施の形態について説明する。図４は、第３の実施の形態の地下構造物Ｃの断面図を示す。図４に示すように、地下構造物Ｃは、扁平トンネル２１、その上下に配置されたパイプルーフ５、パイプルーフ７、充填材２７、充填材２９等で構成される。このうち、扁平トンネル２１、パイプルーフ５、パイプルーフ７は、第１の実施の形態と同様の構成、材料である。
【００３４】
地下構造物Ｃを構築するには、第１の実施の形態と同様に、図１の（ａ）から図１の（ｃ）に示すようにして、パイプルーフ５、パイプルーフ７、扁平トンネル２１を設置する。そして、図４に示すように、頂版１７とパイプルーフ５との間に充填材２７を設置する。また、底版１９とパイプルーフ７との間に充填材２９を設置する。充填材２７、充填材２９は、パイプルーフ５、パイプルーフ７より剛性の低い免震材（例えばＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等）とする。止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００３５】
第３の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７とパイプルーフ５の間に充填材２７を、底版１９とパイプルーフ７の間に充填材２９を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体であるパイプルーフ５、パイプルーフ７が地震作用力に抵抗すると同時に、充填材２７、充填材２９のような免震材が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００３６】
なお、第１から第３の実施の形態では、地盤１より剛性の高い構造体としてパイプルーフ５、パイプルーフ７を設置したが、これらのかわりに、トンネル３ａ、トンネル３ｂの上下の地盤１を薬液注入工法やジェットグラウト工法等によって固化してもよい。また、扁平トンネル２１の上側のパイプ５ａを直線状、下側のパイプ７ａを曲線状としたが、上下のパイプの形状はこれに限らない。
【００３７】
次に、第４の実施の形態について詳細に説明する。図５は、地下構造物Ｄを構築する各工程を示す図である。図５の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｄは、扁平トンネル２１、その周囲に配置された改良地盤３５、免震層４５等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。
【００３８】
地下構造物Ｄを構築するには、まず、図５の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３を併設する。２本のトンネル３の周囲の地盤１は、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により固化され、改良地盤３５が形成される。また、トンネル３は、周囲に免震層３７が形成される。免震層３７は、例えばトンネル３の裏込めの際に、ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン、滑動シート、滑動塗料等を用いることにより形成される。
【００３９】
改良地盤３５を形成した後、図５の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分と、その周囲の免震層３７は撤去される。
【００４０】
次に、図５の（ｃ）に示すように、トンネル３ａとトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、底部付近を連結する底版１９を設置して扁平トンネル２１を構築する。そして、頂版１７の外側に免震層４１を形成し、免震層４１と改良地盤３５との間に充填材２３を設置する。また、底版１９の外側に免震層４３を形成し、免震層４３と改良地盤３５との間に充填材２５を設置する。
【００４１】
または、図５の（ｂ）に示す工程まで終えた後、表面に免震層４１を設けた頂版１７、免震層４３を設けた底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。その後、免震層４１と改良地盤３５との間に充填材２３を、免震層４３と改良地盤３５との間に充填材２５を設置する。
【００４２】
充填材２３、充填材２５には、改良地盤３５と同等の剛性のものを用いる。免震層４１、免震層４３には、免震層３７と同様の材料を用いる。免震層３７ａ、免震層３７ｂ、免震層４１、免震層４３により、扁平トンネル２１の全周に免震層４５が形成される。
【００４３】
第４の実施の形態では、改良地盤３５や充填材２３、充填材２５と扁平トンネル２１との間に免震層４５を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体である改良地盤３５や、充填材２３、充填材２５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震層４５のような低剛性の部材が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００４４】
なお、第４の実施の形態の地下構造物Ｄでは、扁平トンネル２１の全周囲に免震層４５を設けたが、第１の実施の形態の地下構造物Ａ（図１）と同様に、免震層を設けなくてもよいし、第２の実施の形態の地下構造物Ｂ（図３）と同様に、頂版１７と底版１９の外側のみに免震層を設けてもよい。また、第３の実施の形態の地下構造物Ｃ（図４）と同様に、免震層を設けず、高剛性の充填材２３、充填材２５のかわりに免震材である充填材２７、充填材２９を設けてもよい。
【００４５】
このように、地下構造物の周囲に改良地盤３５等の剛性の高い部材が配置されると、扁平トンネル２１に作用する鉛直土圧の一部は改良地盤３５で分担され、一部は改良地盤３５により扁平トンネル２１の側壁に軸力として伝達される。これにより、扁平トンネル２１が損傷を受けても急激な損壊にはつながらない。
【００４６】
以下に、扁平トンネルの耐震対策効果を弾塑性ＦＥＭによって検証した結果を示す。解析の対象は、耐震対策なしの扁平トンネル２１、改良地盤３５のみを設置した扁平トンネル２１、改良地盤３５と免震層４５を設置した扁平トンネル２１である（図５の（ｃ））。解析の際、扁平トンネルの覆工は厚さ１０ｃｍのアルミニウムとした。地盤は、幅２２．５ｍ、高さ１５ｍ、豊浦乾燥砂（Ｄｒ＝９０％）とした。改良地盤は一軸圧縮強度２５ｋｇｆ／ｃｍ^２程度のもの、免震層はせん断低減材を用いたものとした。
【００４７】
図６は、地盤の側面境界に上面から下面まで直線で一方向に載荷し、地表面での変位が２５ｃｍのときに扁平トンネル２１に生じる曲げモーメントを示す図である。実線４７は改良地盤３５無、免震層４５無の場合の、破線４９は改良地盤３５有、免震層４５無の場合の、点線５１は改良地盤３５有、免震層４５有の場合の結果である。図６に示すように、改良地盤３５無、免震層４５無（実線４７）と比較して、改良地盤３５有、免震層４５有（点線５１）、改良地盤３５有、免震層４５無（破線４９）では、扁平トンネル２１の変形が低減される。
【００４８】
次に、扁平トンネルの耐震対策効果を実験で検証した結果を示す。図７は、試験体の概要図である。実験は、耐震対策なしの扁平トンネルと、対策ありの扁平トンネルを対象とした。実験では、図７に示すように、せん断土槽３９内に扁平トンネル２１ａ（肉厚８．５ｍｍ、外形１００ｍｍ×６５ｍｍ×１５０ｍｍ、圧縮強度２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）を設置した。耐震対策ありの扁平トンネル２１ａには、免震層４５ａ（厚さ２ｍｍ）と、改良地盤を模したモルタル３５ａ（径１３０ｍｍ、圧縮強度２５ｋｇｆ／ｃｍ^２）を設置した。
【００４９】
実験では、２種類の試験体に、静的に４０ｇの遠心加速度を作用させた後、動的加振実験として、正弦波（実物換算２．５Ｈｚ）を振幅を増加させながら段階加振した。
【００５０】
図８は、計測された変位と加速度を示す図である。実線が耐震対策なしの扁平トンネル２１の、破線が耐震対策ありの扁平トンネル２１の結果である。図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、ギャップセンサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（図７）で計測したトンネル内空の層間変位を、図８の（ｄ）は加速度計３８（図７）で計測した加速度応答を示す。
【００５１】
図８に示すように、加速度の入力がほぼ同じのとき、耐震対策なしの扁平トンネル２１と比較して、耐震対策ありの扁平トンネル２１では変位が低減された。また、耐震対策なしの扁平トンネル２１では貫通ひびわれが発生したが、耐震対策ありの扁平トンネル２１では損傷は認められなかった。
【００５２】
次に、第５の実施の形態について詳細に説明する。図９は、地下構造物Ｅを構築する各工程を示す図である。図９の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｅは、扁平トンネル２１、その周囲に配置された改良地盤３５、充填材２７、充填材２９、免震部材５３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。免震部材５３は、複数のパイプ５３ａと滑材または弾性材５５からなる。
【００５３】
地下構造物Ｅを構築するには、まず、図９の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３を併設する。２本のトンネル３の周囲には、例えば薬液注入工法やジェットグラウト工法等により地盤１を固化して、改良地盤３５を形成する。また、改良地盤３５の周囲には、複数のパイプ５３ａと滑材または弾性材５５を設置して、免震部材５３を形成する。免震部材５３は、例えば、外周面にゴムや滑動シートなどを有するパイプ５３ａを設置したり、パイプ５３ａの設置時に掘削機からパイプ５３ａの外側にポリマー系材料等を注入したりして形成される。
【００５４】
改良地盤３５、免震部材５３を形成した後、図９の（ｂ）に示すように、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分は撤去される。
【００５５】
次に、図９の（ｃ）に示すように、トンネル３ａとトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、底部付近を連結する底版１９を設置して扁平トンネル２１を構築する。そして、頂版１７と改良地盤３５との間に充填材２７を設置する。また、底版１９と改良地盤３５との間に充填材２９を設置する。充填材２７、充填材２９は、改良地盤３５より剛性の低い免震材とし、例えば、第２の実施の形態と同様にＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等を用いる。
【００５６】
第５の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７と改良地盤３５の間に充填材２７を、底版１９と改良地盤３５の間に充填材２９を設置する。また、改良地盤３５の周囲に、免震部材５３を設置する。これにより、地震時に、地盤１より剛性の高い構造体である改良地盤３５が地震作用力に抵抗すると同時に、免震部材５３、免震材を用いた充填材２７、充填材２９が扁平トンネル２１に作用する周面せん断力を低減するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００５７】
なお、第５の実施の形態では、改良地盤３５と頂版１７、底版１９との間に、低剛性の充填材２７、充填材２９を設置したが、第１の実施の形態と同様に、高剛性の充填材２３、充填材２５を設置しても良い。さらに、第２の実施の形態と同様に、頂版１７と充填材２３との間に免震層３１を、底版１９と充填材２５との間に免震層３３を設置しても良い。
【００５８】
次に、第６の実施の形態について説明する。図１０は、地下構造物Ｆを構築する各工程を示す図である。図１０の（ｃ）に示すように、地下構造物Ｆは、扁平トンネル２１、パイプルーフ５７、充填材６１、充填材６３等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。パイプルーフ５７は、複数のパイプ５７ａ（推進管）からなる。
【００５９】
地下構造物Ｆを構築するには、まず、図１０の（ａ）に示すように、地盤１内に２本のトンネル３ａ、トンネル３ｂを併設する。トンネル３ａ、トンネル３ｂは、例えば円形のシールドトンネルである。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂを貫通する、複数のほぼ環状のパイプ５７ａを設置し、パイプルーフ５７を形成する。
【００６０】
次に、図１０の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５７の周囲に止水材５９を設置する。止水材５９は、凍結工法や薬液注入によって形成される。そして、トンネル３ａ、トンネル３ｂの間の地盤１を掘削する。掘削と前後して、トンネル３ａ、トンネル３ｂの対向する部分は撤去される。
【００６１】
図１０の（ｂ）に示すように、パイプルーフ５７の内部に空間を形成した後、図１０の（ｃ）に示すように、トンネル３ａの頂部付近とトンネル３ｂの頂部付近を連結する頂版１７、トンネル３ａの底部付近とトンネル３ｂの底部付近を連結する底版１９を設置して、扁平トンネル２１を構築する。
【００６２】
そして、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に充填材６１を設置する。また、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に充填材６３を設置する。充填材６１、充填材６３は、例えばソイルセメントや、薬液注入工法、ジェットグラウト工法等により固化された改良地盤等の、地盤１より剛性の高い材料とする。なお、止水材９、止水材１１が凍土の場合には、適切な時期にこれらを解凍する。
【００６３】
第６の実施の形態では、扁平トンネル２１の頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に充填材６１を、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に充填材６３を設置する。これにより、地震時に、パイプルーフ５７、充填材６１、充填材６３のような高剛性の部材が地震作用力に抵抗し、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなる。
【００６４】
なお、第６の実施の形態では、充填材６１、充填材６３に高剛性の材料を用いたが、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に設置する充填材は、これに限らない。
【００６５】
図１１は、地下構造物Ｇの断面図である。図１１に示す地下構造物Ｇでは、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間に免震材である充填材６５を設置し、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に高剛性の充填材６３を設置する。
【００６６】
図１２は、地下構造物Ｈの断面図である。図１２に示す地下構造物Ｈでは、頂版１７および底版１９とパイプルーフ５７との間、パイプルーフ５７とトンネル３ａ、トンネル３ｂとの間に、免震材である充填材６５、充填材６７をそれぞれ設置する。地下構造物Ｇ、地下構造物Ｈの充填材６５、充填材６７には、ＰＶＡポリマー固化体、混合土、シリコン等が用いられる。
【００６７】
図１３は、地下構造物Ｉの断面図である。図１３に示す地下構造物Ｉでは、図１０の（ｃ）に示す地下構造物Ｆの頂版１７と充填材６１との間、底版１９と充填材６１との間に免震層６９を設ける。免震層６９は、例えば、滑動シート、滑動塗料、シリコン等の免震材を用いて形成する。
【００６８】
次に、第７の実施の形態について説明する。図１４は、地下構造物Ｊの断面図を示す。図１４に示すように、地下構造物Ｆは、扁平トンネル２１、その両外側に配置された地中壁７１等で構成される。このうち、扁平トンネル２１は、第１の実施の形態と同様の構成である。地中壁７１は、地盤固化壁、ＲＣ連壁等であり、地上から深層混合処理工法や地中連続壁工法などにより施工される。
【００６９】
第７の実施の形態では、扁平トンネル２１の両外側に設置された地中壁７１が地震作用力に抵抗するので、扁平トンネル２１の上下間水平相対変位が小さくなり、安定性が向上する。
【００７０】
なお、第１から第６の実施の形態では、図１の（ｂ）等に示すようにトンネル３ａ、トンネル３ｂの一部と、構造体（パイプルーフ５、パイプルーフ７、改良地盤３５、パイプルーフ５７）とで囲まれた空間を掘削した後、頂版１７と底版１９を設置したが、施工順序はこれに限らない。例えば、トンネル３ａ、トンネル３ｂの上半部の間を掘削して頂版１７を設置した後、トンネル３ａ、トンネル３ｂの下半部の間を掘削して底版１９を設置してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、大断面で扁平な地下空間の上下間水平相対変位を低減し、中柱を設けることなく地震に対する安定性を高める地下構造物の構築方法および地下構造物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地下構造物Ａを構築する各工程を示す図
【図２】地下構造物Ａの断面図
【図３】第２の実施の形態の地下構造物Ｂの断面図
【図４】第３の実施の形態の地下構造物Ｃの断面図
【図５】地下構造物Ｄを構築する各工程を示す図
【図６】扁平トンネルに生じる曲げモーメントを示す図
【図７】試験体の概要図
【図８】計測された変位と加速度を示す図
【図９】地下構造物Ｅを構築する各工程
【図１０】地下構造物Ｆを構築する各工程を示す図
【図１１】地下構造物Ｇの断面図
【図１２】地下構造物Ｈの断面図
【図１３】地下構造物Ｉの断面図
【図１４】地下構造物Ｊの断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ，Ｈ、Ｉ、Ｊ………地下構造物
１………地盤
３、３ａ、３ｂ………トンネル
５、７、５７………パイプルーフ
１７………頂版
１９………底版
２１、２１ａ………扁平トンネル
２３、２５、２７、２９、６１、６３、６５、６７………充填材
３１、３３、３７、４３、４５、４５ａ、６９………免震層
３５、３５ａ………改良地盤
５３………免震部材
７１………地中壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an underground structure construction method and an underground structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when building underground spaces with large cross-sections, such as subway station buildings and road tunnels with three or more lanes, the relevant parts were often constructed by the open-cut method or the mountain tunnel method. In addition, in response to social demands such as urban overcrowding, road conditions on the ground, or requests for shortening the construction period, multiple shield tunnels are constructed, and then the underground is expanded using auxiliary construction methods to connect these tunnels. By doing so, a technique for building an underground space with a large cross section is also used (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-81486
[0004]
In the case of a circular tunnel, the working earth pressure in the vertical direction is moderately dispersed in the sectional force such as the moment, axial force, and shear of the tunnel housing, and is highly stable. On the other hand, in the case of a large-section flat tunnel, for example, in the upper floor slab, the vertical earth pressure is mainly held by moment and shear and is not converted into axial force. For this reason, the tunnel is less stable than a circular tunnel, and when seismic force is applied, breakage due to bending or shearing occurs at the center and corners of the upper and lower floor slabs. Therefore, in the flat tunnel with a large cross section, measures such as (1) installing a middle pillar and (2) increasing the proof stress of the tunnel housing are being implemented.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, due to the recent increase in the estimated seismic force and the increase in the construction of flat tunnels where it is difficult to provide a central pillar, it is becoming difficult to maintain stability with the tunnel housing alone.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to reduce horizontal relative displacement between the upper and lower sides of an underground space that is flat with a large cross section, and is stable against earthquakes without providing a middle pillar. It is in providing the construction method of an underground structure which raises, and an underground structure.
[0010]
First 1 Of the invention in the ground 2 The step (a) of installing the tunnel, and the step (b) of installing a structure having rigidity higher than the ground around or above and below the flat tunnel planned position, 2 While removing the facing part of the tunnel 2 Excavating the ground between the tunnels , After forming a space surrounded by a part of the two tunnels and the structure, A step (c) of forming a flat tunnel by installing a top plate connecting the upper half of the two tunnels and a bottom plate connecting the lower half, and between the top plate and the structure and the bottom plate And a step (d) of installing a filler between the structures.
[0011]
The structure having higher rigidity than the ground includes a pipe roof, an arc-shaped propulsion pipe, an improved ground, and the like. The ground around the pipe roof and the arc-shaped propulsion pipe is stopped by a chemical injection method or a freezing method as necessary. The improved ground is ground solidified by a chemical injection method, a jet grout method, or the like. The filler can be a material that is more rigid than the ground (soil cement, improved ground solidified by chemical injection method or jet grouting method), or seismic isolation material (PVA polymer solidified body, mixed soil, silicon, etc.) Less rigid material).
[0012]
When the filler is a material having higher rigidity than the ground, a first seismic isolation material is provided around the two tunnels in step (a) as necessary. In step (d), a top plate and a bottom plate are provided. A second seismic isolation material continuous with the first seismic isolation material is provided between the fillers. Alternatively, in the step (d), a seismic isolation material is provided between the top and bottom plates and the filler. These seismic isolation materials are sliding sheets, sliding paints, silicon and the like.
[0013]
In some cases, a base isolation material is installed around the structure regardless of the material of the filler. The seismic isolation material is, for example, a pipe roof in which a sliding sheet, a sliding paint, silicon, a polymer material, and the like are provided around.
[0014]
First 1 In this invention, a rigid structure or filler is installed around or above and below the flat tunnel to resist the seismic force. Further, by providing a seismic isolation material between the flat tunnel and the rigid filler, or by providing a seismic isolation material between the flat tunnel and the structure, the shearing force acting on the flat tunnel is reduced.
[0015]
First 2 Of the invention in the ground 2 A step (a) of installing the tunnel, a step (b) of installing an annular propulsion pipe penetrating the two tunnels, and removing the facing portions of the two tunnels, A step (c) of excavating the ground between the tunnels and installing a top plate connecting the upper half of the two tunnels and a bottom plate connecting the lower half to form a flat tunnel, and the top plate And a step (d) of installing a first filler between the bottom plate and the propulsion pipe and a second filler between the flat tunnel and the propulsion pipe. It is a construction method of a structure.
[0016]
The first filler and the second filler are, for example, materials having higher rigidity than the ground (such as soil cement, an improved ground solidified by a chemical solution injection method or a jet grout method). In this case, you may install a seismic isolation material between a top plate and a bottom plate, and a 1st filler in a process (c) or a process (d). The base isolation material is a sliding sheet, a sliding paint, silicon or the like.
[0017]
Alternatively, the first filler may be a seismic isolation material (material having a lower rigidity than the first filler such as PVA polymer solidified body, mixed soil, silicon), and the second filler may be a material having higher rigidity than the ground. Good. Furthermore, the first filler and the second filler may be seismic isolation materials.
[0018]
First 2 In the invention of the 1 As a structure corresponding to the invention of the present invention, an annular propulsion pipe that penetrates a flat tunnel is provided, and the propulsion pipe and a highly rigid filler are made to resist seismic action force. In addition, a seismic isolation material is provided to make it difficult to transmit shearing force to the flat tunnel.
[0019]
First 3 The invention of the 1 The second 2 An underground structure constructed by the method for constructing an underground structure according to any of the inventions.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating each process of constructing the underground structure A, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the underground structure A. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
[0021]
As shown in FIG. 1 (d) and FIG. 2, the underground structure A includes a plurality of tunnels 3a and 3b, a flat tunnel 21 including a top plate 17 and a bottom plate 19, and a plurality of flat tunnels 21 disposed above and below the flat tunnel 21. The pipe roof 5 is composed of a pipe 5a, the pipe roof 7 is composed of a plurality of pipes 7a, a filler 23, a filler 25, and the like.
[0022]
In order to construct the underground structure A, first, as shown in FIG. 1A, two tunnels 3a and 3b are provided in the ground 1 together. The tunnel 3a and the tunnel 3b are, for example, circular shield tunnels. A plurality of pipes 5a are installed between the vicinity of the top of the tunnel 3a and the vicinity of the top of the tunnel 3b to form the pipe roof 5. A plurality of pipes 7a are installed between the vicinity of the bottom of the tunnel 3a and the vicinity of the bottom of the tunnel 3b to form the pipe roof 7.
[0023]
The pipe 5a is a linear member as shown in FIG. 2, and is installed in parallel with the tunnel 3 using a shaft (not shown), for example. The pipe 7a is a curved member as shown in FIG. 1A, and is installed from one side of the tunnel 3 to the other side.
[0024]
Next, as shown in FIG. 1B, a water-stop material 9 is installed around the pipe roof 5, and a water-stop material 11 is installed around the pipe roof 7. The water stop material 9 and the water stop material 11 are formed by a freezing method or a chemical solution injection method. Then, the ground 1 between the tunnel 3a and the tunnel 3b is excavated. Before and after excavation, the facing portions 15 of the tunnel 3a and tunnel 3b are removed.
[0025]
As shown in FIG. 1B, after forming a space surrounded by the tunnel 3a, a part of the tunnel 3b, the pipe roof 5, and the pipe roof 7, as shown in FIG. A flat tunnel 21 is constructed by installing a top plate 17 that connects the vicinity of the top of the tunnel 3a and the vicinity of the top of the tunnel 3b, and a bottom plate 19 that connects the vicinity of the bottom of the tunnel 3a and the vicinity of the bottom of the tunnel 3b.
[0026]
Then, as shown in FIGS. 1D and 2, a filler 23 is installed between the top plate 17 and the pipe roof 5. A filler 25 is installed between the bottom plate 19 and the pipe roof 7. The filler 23 and the filler 25 are made of a material having higher rigidity than the ground 1 such as soil cement, an improved ground solidified by a chemical injection method, a jet grout method, or the like. In addition, when the water stop material 9 and the water stop material 11 are frozen soil, these are thawed at an appropriate time.
[0027]
In the first embodiment, the pipe roof 5 and the filler 23 are installed outside the top plate 17 of the flat tunnel 21, and the pipe roof 7 and the filler 25 are installed outside the bottom plate 19. As a result, the pipe roof 5, the pipe roof 7, the filler 23, and the filler 25, which are structures having higher rigidity than the ground 1, resist the seismic force during an earthquake, and the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is small. Become.
[0028]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a sectional view of the underground structure B according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, the underground structure B includes a flat tunnel 21, a pipe roof 5, a pipe roof 7, a filler 23, a filler 25, a seismic isolation layer 31, a seismic isolation layer 33, and the like disposed above and below the flat tunnel 21. Composed. Among these, the flat tunnel 21, the pipe roof 5, the pipe roof 7, the filler 23, and the filler 25 are the same structures and materials as in the first embodiment.
[0029]
In order to construct the underground structure B, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 1A to 1C, the pipe roof 5, the pipe roof 7, and the flat tunnel 21 are constructed. Form. And figure 3 As shown in FIG. 3, the base isolation layer 31 is formed outside the top plate 17, and the filler 23 is installed between the base isolation layer 31 and the pipe roof 5. In addition, the base isolation layer 33 is formed outside the bottom plate 19, and the filler 25 is installed between the base isolation layer 33 and the pipe roof 7.
[0030]
Alternatively, after the process shown in FIG. 1B is completed, the flat plate 21 is constructed by installing the top plate 17 provided with the seismic isolation layer 31 and the bottom plate 19 provided with the seismic isolation layer 33 on the surface. Thereafter, the filler 23 is installed between the seismic isolation layer 31 and the pipe roof 5, and the filler 25 is installed between the seismic isolation layer 33 and the pipe roof 7.
[0031]
In any construction method, the seismic isolation layer 31 and the seismic isolation layer 33 are formed using a sliding sheet, a sliding paint, silicon, or the like. Moreover, when the water stop material 9 and the water stop material 11 are frozen soil, these are thawed | decompressed at an appropriate time.
[0032]
In the second embodiment, the base isolation layer 31 is installed between the top plate 17 and the filler 23 of the flat tunnel 21, and the base isolation layer 33 is installed between the bottom plate 19 and the filler 25. Thereby, at the time of an earthquake, the pipe roof 5 and the pipe roof 7, the filler 23 and the filler 25, which are structures having higher rigidity than the ground 1, resist the seismic force, and the seismic isolation layer 31 and the seismic isolation layer 33 are Since the circumferential shear force acting on the flat tunnel 21 is reduced, the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced.
[0033]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the underground structure C of the third embodiment. As shown in FIG. 4, the underground structure C includes a flat tunnel 21, a pipe roof 5, a pipe roof 7, a filler 27, a filler 29, and the like disposed above and below the flat tunnel 21. Among these, the flat tunnel 21, the pipe roof 5, and the pipe roof 7 are the same structures and materials as in the first embodiment.
[0034]
In order to construct the underground structure C, the pipe roof 5, the pipe roof 7, the flat tunnel 21 as shown in FIG. 1 (a) to FIG. Is installed. Then, as shown in FIG. 4, a filler 27 is installed between the top plate 17 and the pipe roof 5. Further, a filler 29 is installed between the bottom plate 19 and the pipe roof 7. The filler 27 and the filler 29 are seismic isolation materials (for example, PVA polymer solidified body, mixed soil, silicon, etc.) having rigidity lower than that of the pipe roof 5 and the pipe roof 7. If the water-stopping material 9 and the water-stopping material 11 are frozen soil, they are thawed at an appropriate time.
[0035]
In the third embodiment, a filler 27 is installed between the top plate 17 of the flat tunnel 21 and the pipe roof 5, and a filler 29 is installed between the bottom plate 19 and the pipe roof 7. Thereby, at the time of an earthquake, the pipe roof 5 and the pipe roof 7 which are structures having higher rigidity than the ground 1 resist the seismic action force, and at the same time, seismic isolation materials such as the filler 27 and the filler 29 enter the flat tunnel 21. Since the acting peripheral shear force is reduced, the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced.
[0036]
In the first to third embodiments, the pipe roof 5 and the pipe roof 7 are installed as structures having higher rigidity than the ground 1, but instead of these, the ground 1 above and below the tunnel 3a and the tunnel 3b is provided. It may be solidified by a chemical solution injection method, a jet grout method, or the like. Moreover, although the upper pipe 5a of the flat tunnel 21 is linear and the lower pipe 7a is curved, the shapes of the upper and lower pipes are not limited to this.
[0037]
Next, a fourth embodiment will be described in detail. FIG. 5 is a diagram illustrating each process of constructing the underground structure D. As shown in FIG. 5C, the underground structure D is composed of the flat tunnel 21, the improved ground 35 disposed around the tunnel 21, the seismic isolation layer 45, and the like. Of these, the flat tunnel 21 has the same configuration as in the first embodiment.
[0038]
In order to construct the underground structure D, first, two tunnels 3 are provided in the ground 1 as shown in FIG. The ground 1 around the two tunnels 3 is solidified by, for example, a chemical solution injection method, a jet grout method, or the like, and an improved ground 35 is formed. In addition, the tunnel 3 has a seismic isolation layer 37 formed around it. The seismic isolation layer 37 is formed, for example, by using a PVA polymer solidified body, mixed soil, silicon, a sliding sheet, a sliding paint, or the like when the tunnel 3 is backfilled.
[0039]
After the improved ground 35 is formed, the tunnel 3a and the tunnel 3b are excavated as shown in FIG. Before and after excavation, the facing portions of the tunnel 3a and tunnel 3b and the surrounding seismic isolation layer 37 are removed.
[0040]
Next, as shown in FIG. 5C, a flat tunnel 21 is constructed by installing a top plate 17 that connects the vicinity of the top of the tunnel 3a and the tunnel 3b and a bottom plate 19 that connects the vicinity of the bottom. And the base isolation layer 41 is formed in the outer side of the top plate 17, and the filler 23 is installed between the base isolation layer 41 and the improved ground 35. FIG. Further, the base isolation layer 43 is formed outside the bottom plate 19, and the filler 25 is installed between the base isolation layer 43 and the improved ground 35.
[0041]
Alternatively, after the steps shown in FIG. 5B are completed, the flat tunnel 21 is constructed by installing the top plate 17 provided with the seismic isolation layer 41 and the bottom plate 19 provided with the seismic isolation layer 43 on the surface. Thereafter, the filler 23 is installed between the base isolation layer 41 and the improved ground 35, and the filler 25 is installed between the base isolation layer 43 and the improved ground 35.
[0042]
As the filler 23 and the filler 25, those having the same rigidity as the improved ground 35 are used. The base isolation layer 41 and the base isolation layer 43 are made of the same material as the base isolation layer 37. The seismic isolation layer 37 a, the seismic isolation layer 37 b, the seismic isolation layer 41, and the seismic isolation layer 43 form the seismic isolation layer 45 on the entire circumference of the flat tunnel 21.
[0043]
In the fourth embodiment, the seismic isolation layer 45 is installed between the improved ground 35, the filler 23, the filler 25 and the flat tunnel 21. Thereby, in the event of an earthquake, the improved ground 35, which is a structure having higher rigidity than the ground 1, the filler 23, and the filler 25 resist the seismic force, and at the same time, a low-rigidity member such as the seismic isolation layer 45 is flattened. Since the peripheral shear force acting on the tunnel 21 is reduced, the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced.
[0044]
In the underground structure D of the fourth embodiment, the seismic isolation layer 45 is provided around the entire flat tunnel 21, but as with the underground structure A (FIG. 1) of the first embodiment, The seismic isolation layer may not be provided, and the seismic isolation layer may be provided only outside the top plate 17 and the bottom plate 19 as in the underground structure B (FIG. 3) of the second embodiment. Further, as in the underground structure C (FIG. 4) of the third embodiment, a seismic isolation layer is not provided, and instead of the highly rigid filler 23 and the filler 25, a filler 27 which is a seismic isolation material, A filler 29 may be provided.
[0045]
Thus, when a highly rigid member such as the improved ground 35 is arranged around the underground structure, a part of the vertical earth pressure acting on the flat tunnel 21 is shared by the improved ground 35, and a part thereof is the improved ground. 35 is transmitted to the side wall of the flat tunnel 21 as an axial force. Thereby, even if the flat tunnel 21 is damaged, it does not lead to rapid damage.
[0046]
The results of verifying the anti-seismic effect of flat tunnels by elasto-plastic FEM are shown below. The objects of analysis are the flat tunnel 21 without the seismic countermeasure, the flat tunnel 21 in which only the improved ground 35 is installed, and the flat tunnel 21 in which the improved ground 35 and the seismic isolation layer 45 are installed ((c) in FIG. 5). At the time of analysis, the lining of the flat tunnel was aluminum having a thickness of 10 cm. The ground was 22.5 m wide, 15 m high, and Toyoura dry sand (Dr = 90%). Improved ground is uniaxial compressive strength 25kgf / cm ² The grade and seismic isolation layer used shear-reducing material.
[0047]
FIG. 6 is a diagram showing a bending moment generated in the flat tunnel 21 when a straight line is loaded in one direction from the upper surface to the lower surface on the side boundary of the ground and the displacement on the ground surface is 25 cm. The solid line 47 indicates the case where the improved ground 35 is not present and the seismic isolation layer 45 is absent, the broken line 49 indicates the case where the improved ground 35 is present and the seismic isolation layer 45 is absent, and the dotted line 51 indicates the case where the improved ground 35 is present It is a result. As shown in FIG. 6, compared with no improved ground 35 and seismic isolation layer 45 (solid line 47), improved ground 35 present, seismic isolation layer 45 present (dotted line 51), improved ground 35 present, seismic isolation layer 45 With no (broken line 49), deformation of the flat tunnel 21 is reduced.
[0048]
Next, the result of verifying the anti-seismic effect of the flat tunnel by experiment is shown. FIG. 7 is a schematic diagram of the test specimen. The experiment was conducted on a flat tunnel without earthquake-proof measures and a flat tunnel with measures. In the experiment, as shown in FIG. 7, a flat tunnel 21a (wall thickness: 8.5 mm, outer dimensions: 100 mm × 65 mm × 150 mm, compressive strength: 200 kgf / cm, in a shear earth tub 39. ² ) Was installed. The flat tunnel 21a with earthquake resistance measures includes a seismic isolation layer 45a (thickness 2 mm) and a mortar 35a (diameter 130 mm, compressive strength 25 kgf / cm) that imitates the improved ground. ² ) Was installed.
[0049]
In the experiment, 40 g of centrifugal acceleration was statically applied to two types of test bodies, and then a sine wave (actual conversion 2.5 Hz) was subjected to stepwise vibration while increasing the amplitude as a dynamic vibration experiment.
[0050]
FIG. 8 is a diagram showing the measured displacement and acceleration. The solid line indicates the result of the flat tunnel 21 without the earthquake resistance countermeasure, and the broken line indicates the result of the flat tunnel 21 with the earthquake resistance countermeasure. (A), (b), and (c) of FIG. 8 show the interlayer displacement in the tunnel space measured by the gap sensors 40a, 40b, and 40c (FIG. 7), respectively, and (d) of FIG. The acceleration response measured in FIG. 7) is shown.
[0051]
As shown in FIG. 8, when the acceleration input is almost the same, the displacement is reduced in the flat tunnel 21 with the anti-seismic measure compared to the flat tunnel 21 without the anti-seismic measure. In addition, penetration cracks occurred in the flat tunnel 21 without earthquake resistance measures, but no damage was observed in the flat tunnel 21 with earthquake resistance measures.
[0052]
Next, a fifth embodiment will be described in detail. FIG. 9 is a diagram illustrating each process of constructing the underground structure E. As shown in FIG. 9 (c), the underground structure E is composed of a flat tunnel 21, an improved ground 35, a filler 27, a filler 29, a seismic isolation member 53, and the like disposed around the flat tunnel 21. Of these, the flat tunnel 21 has the same configuration as in the first embodiment. The seismic isolation member 53 includes a plurality of pipes 53 a and a lubricant or elastic material 55.
[0053]
In order to construct the underground structure E, first, two tunnels 3 are provided in the ground 1 as shown in FIG. Around the two tunnels 3, the ground 1 is solidified by, for example, a chemical solution injection method, a jet grout method, or the like to form an improved ground 35. A plurality of pipes 53 a and a lubricant or elastic material 55 are installed around the improved ground 35 to form the seismic isolation member 53. The seismic isolation member 53 is formed, for example, by installing a pipe 53a having rubber or a sliding sheet on the outer peripheral surface, or injecting a polymer material or the like from the excavator to the outside of the pipe 53a when the pipe 53a is installed. The
[0054]
After the improved ground 35 and the seismic isolation member 53 are formed, the tunnel 3a and the tunnel 3b are excavated as shown in FIG. Before and after excavation, the facing portions of tunnel 3a and tunnel 3b are removed.
[0055]
Next, as shown in FIG. 9C, a flat tunnel 21 is constructed by installing a top plate 17 that connects the vicinity of the top of the tunnel 3a and the tunnel 3b and a bottom plate 19 that connects the vicinity of the bottom. Then, a filler 27 is installed between the top plate 17 and the improved ground 35. A filler 29 is installed between the bottom plate 19 and the improved ground 35. The filler 27 and the filler 29 are seismic isolation materials having rigidity lower than that of the improved ground 35. For example, a PVA polymer solidified body, mixed soil, silicon, or the like is used as in the second embodiment.
[0056]
In the fifth embodiment, a filler 27 is installed between the top plate 17 and the improved ground 35 of the flat tunnel 21, and a filler 29 is installed between the bottom plate 19 and the improved ground 35. A seismic isolation member 53 is installed around the improved ground 35. Thereby, at the time of an earthquake, the improved ground 35, which is a structure having higher rigidity than the ground 1, resists the seismic force, and at the same time, the seismic isolation member 53, the filler 27 using the seismic isolation material, and the filler 29 are flat tunnel 21 Therefore, the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced.
[0057]
In the fifth embodiment, the low-rigidity filler 27 and the filler 29 are installed between the improved ground 35 and the top plate 17 and the bottom plate 19, but as in the first embodiment, A highly rigid filler 23 and filler 25 may be provided. Further, as in the second embodiment, the base isolation layer 31 may be installed between the top plate 17 and the filler 23 and the base isolation layer 33 may be installed between the bottom plate 19 and the filler 25.
[0058]
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating each process of constructing the underground structure F. As shown in FIG. 10C, the underground structure F is composed of the flat tunnel 21, the pipe roof 57, the filler 61, the filler 63, and the like. Of these, the flat tunnel 21 has the same configuration as in the first embodiment. The pipe roof 57 includes a plurality of pipes 57a (propulsion pipes).
[0059]
In order to construct the underground structure F, first, as shown in FIG. 10A, two tunnels 3a and 3b are provided in the ground 1 together. The tunnel 3a and the tunnel 3b are, for example, circular shield tunnels. Then, a plurality of substantially annular pipes 57 a penetrating the tunnel 3 a and the tunnel 3 b are installed to form a pipe roof 57.
[0060]
Next, as shown in FIG. 10B, a water stop material 59 is installed around the pipe roof 57. The water stop material 59 is formed by a freezing method or chemical injection. Then, the ground 1 between the tunnel 3a and the tunnel 3b is excavated. Before and after excavation, the facing portions of tunnel 3a and tunnel 3b are removed.
[0061]
As shown in FIG. 10B, after forming a space inside the pipe roof 57, as shown in FIG. 10C, a top plate that connects the vicinity of the top of the tunnel 3a and the vicinity of the top of the tunnel 3b. 17. A flat plate 21 is constructed by installing a bottom plate 19 connecting the vicinity of the bottom of the tunnel 3a and the vicinity of the bottom of the tunnel 3b.
[0062]
Then, a filler 61 is installed between the top plate 17 and the bottom plate 19 and the pipe roof 57. Further, a filler 63 is installed between the pipe roof 57 and the tunnels 3a and 3b. The filler 61 and the filler 63 are made of a material having higher rigidity than the ground 1 such as soil cement, an improved ground solidified by a chemical solution injection method, a jet grout method, or the like. In addition, when the water stop material 9 and the water stop material 11 are frozen soil, these are thawed at an appropriate time.
[0063]
In the sixth embodiment, a filler 61 is installed between the top plate 17 and bottom plate 19 of the flat tunnel 21 and the pipe roof 57, and a filler 63 is installed between the pipe roof 57 and the tunnel 3a and tunnel 3b. . Thereby, at the time of an earthquake, highly rigid members such as the pipe roof 57, the filler 61, and the filler 63 resist the seismic force, and the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced.
[0064]
In the sixth embodiment, high-rigidity materials are used for the filler 61 and the filler 63, but between the top plate 17 and the bottom plate 19 and the pipe roof 57, the pipe roof 57, the tunnel 3a, and the tunnel 3b. The filler to be installed between is not limited to this.
[0065]
FIG. 11 is a cross-sectional view of the underground structure G. In the underground structure G shown in FIG. 11, a filler 65, which is a seismic isolation material, is installed between the top plate 17 and the bottom plate 19 and the pipe roof 57, and a high height is provided between the pipe roof 57 and the tunnel 3a and tunnel 3b. A rigid filler 63 is installed.
[0066]
FIG. 12 is a cross-sectional view of the underground structure H. In the underground structure H shown in FIG. 12, a filler 65 and a filler 67, which are seismic isolation materials, are provided between the top plate 17 and the bottom plate 19 and the pipe roof 57, and between the pipe roof 57 and the tunnel 3a and the tunnel 3b. Is installed. For the filler 65 and filler 67 of the underground structure G and underground structure H, PVA polymer solidified material, mixed soil, silicon, or the like is used.
[0067]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the underground structure I. In the underground structure I shown in FIG. 13, the seismic isolation layer 69 is provided between the top plate 17 and the filler 61 and between the bottom plate 19 and the filler 61 of the underground structure F shown in FIG. . The seismic isolation layer 69 is formed using a seismic isolation material such as a sliding sheet, a sliding paint, or silicon, for example.
[0068]
Next, a seventh embodiment will be described. FIG. 14 shows a cross-sectional view of the underground structure J. As shown in FIG. 14, the underground structure F is composed of a flat tunnel 21, underground walls 71 disposed on both outer sides thereof, and the like. Of these, the flat tunnel 21 has the same configuration as in the first embodiment. The underground wall 71 is a ground solidified wall, an RC wall, or the like, and is constructed from the ground by a deep mixed processing method, an underground continuous wall method, or the like.
[0069]
In the seventh embodiment, since the underground walls 71 installed on both outer sides of the flat tunnel 21 resist the seismic force, the horizontal relative displacement between the upper and lower sides of the flat tunnel 21 is reduced, and the stability is improved.
[0070]
In the first to sixth embodiments, as shown in FIG. 1B and the like, the tunnel 3a, part of the tunnel 3b, and the structure (pipe roof 5, pipe roof 7, improved ground 35, pipe) After excavating the space surrounded by the roof 57), the top plate 17 and the bottom plate 19 were installed, but the construction sequence is not limited to this. For example, after excavating between the upper half portions of the tunnel 3a and tunnel 3b and installing the top plate 17, the bottom plate 19 may be installed by excavating between the lower half portions of the tunnel 3a and tunnel 3b.
[0071]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a method for constructing an underground structure that reduces horizontal relative displacement between the upper and lower sides of a flat underground space having a large cross section and increases stability against an earthquake without providing a middle pillar. And can provide underground structures.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing each process of constructing an underground structure A
Fig. 2 Cross section of underground structure A
FIG. 3 is a cross-sectional view of an underground structure B according to a second embodiment
FIG. 4 is a cross-sectional view of an underground structure C according to a third embodiment
FIG. 5 is a diagram showing each process of constructing an underground structure D
FIG. 6 is a diagram showing a bending moment generated in a flat tunnel.
[Fig. 7] Outline of specimen
FIG. 8 is a diagram showing measured displacement and acceleration
FIG. 9 shows each process for constructing an underground structure E
FIG. 10 is a diagram showing each process of constructing an underground structure F
FIG. 11 is a sectional view of an underground structure G
FIG. 12 is a sectional view of an underground structure H
FIG. 13 is a sectional view of an underground structure I
FIG. 14 is a sectional view of an underground structure J
[Explanation of symbols]
A, B, C, D, E, F, G, H, I, J ......... Underground structures
1 ... the ground
3, 3a, 3b ......... tunnel
5, 7, 57 ... Pipe roof
17 ……… Top version
19 ……… Bottom plate
21, 21a ..... flat tunnel
23, 25, 27, 29, 61, 63, 65, 67 ......... fillers
31, 33, 37, 43, 45, 45a, 69 ......... Seismic isolation layer
35, 35a ... Improved ground
53 ……… Seismic isolation members
71 ……… Underground wall

Claims

A step (a) of installing two tunnels in the ground;
(B) installing a structure having higher rigidity than the ground around or above and below the flat tunnel plan position;
After excavating the ground between the two tunnels while removing the facing portions of the two tunnels, forming a space surrounded by a part of the two tunnels and the structure, A step (c) of forming a flat tunnel by installing a top plate connecting the upper half of the two tunnels and a bottom plate connecting the lower half;
Installing a filler between the top plate and the structure and between the bottom plate and the structure;
The construction method of an underground structure characterized by comprising.

The method for constructing an underground structure according to claim 1, wherein the structure is a pipe roof, an arc-shaped propulsion pipe, an improved ground, or the like.

The construction method for an underground structure according to claim 1, wherein the filler is a material having higher rigidity than the ground.

In the step (a), a first seismic isolation material is provided on the outer peripheral surface of the two tunnels, and in the step (c) or the step (d), the outer surface of the top plate and the bottom plate, The construction method for an underground structure according to claim 3, wherein a second seismic isolation material that is continuous with the first seismic isolation material is provided.

The construction method of an underground structure according to claim 3, wherein a seismic isolation material is installed on an outer surface of the top plate and the bottom plate in the step (c) or the step (d).

The method for constructing an underground structure according to claim 1, wherein the filler is a seismic isolation material.

The construction method for an underground structure according to claim 1, wherein a seismic isolation material is installed on a peripheral surface of the structure.

A step (a) of installing two tunnels in the ground;
A step (b) of installing an annular propulsion pipe penetrating the two tunnels;
While removing the facing portions of the two tunnels, excavating the ground between the two tunnels and connecting the upper half of the two tunnels and the bottom plate connecting the lower half (C) forming a flat tunnel by installing
A step (d) of installing a first filler between the top plate and the bottom plate and the propelling pipe, and a second filler between the flat tunnel and the propelling pipe;
The construction method of an underground structure characterized by comprising.

The construction method for an underground structure according to claim 8, wherein the first filler and the second filler are materials having rigidity higher than that of the ground.

The method for constructing an underground structure according to claim 9, wherein a seismic isolation material is installed on an outer surface of the top plate and the bottom plate in the step (c) or the step (d).

The method for constructing an underground structure according to claim 8, wherein the first filler is a seismic isolation material, and the second filler is a material having higher rigidity than the ground.

The construction method for an underground structure according to claim 8, wherein the first filler and the second filler are seismic isolation materials.

An underground structure constructed by the underground structure construction method according to any one of claims 1 to 12.