エレメント管及び地中構造物の構築方法
【課題】 曲線部や施工誤差などに容易に対応でき、かつローリングを抑えることが可能なエレメント管、及びそのエレメント管を使用した地中構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】 地中１に周壁を形成する際に、その周壁位置に沿った掘進機６による掘削孔１ａ毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管９であって、その筒体は、掘削孔１ａに内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部９０が形成され、第二側面に溝部９０の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが外側に突出して形成されたエレメント管９である。
そして、このエレメント管９，・・・を複数使用して地中構造物を構築する。
【解決手段】 地中１に周壁を形成する際に、その周壁位置に沿った掘進機６による掘削孔１ａ毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管９であって、その筒体は、掘削孔１ａに内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部９０が形成され、第二側面に溝部９０の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが外側に突出して形成されたエレメント管９である。
そして、このエレメント管９，・・・を複数使用して地中構造物を構築する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に複数配置されて地中構造物の周壁を形成するエレメント管、及びトンネル、地下駐車場、トンネル掘削前に地盤の変形を抑えるためにトンネル構築予定地盤が囲繞されるように構築される周壁等の地中構造物の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図９の断面図に示すように、地中１を開削することなく、水平に複数の鋼製エレメント２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を配置して地中構造物４を構築する方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
この方法では、まず、一管目の鋼製エレメント２Ａを、掘進機で円形に掘削した掘削孔１ａの後方から推し込んで配置する。この鋼製エレメント２Ａの外面と掘削面の隙間には、後から掘進機で掘削できる強度の充填材３を充填し、掘削面の崩壊を防止する。
【０００４】
そして、先行して配置された鋼製エレメント２Ａの隣に、それをガイドにしながら他の鋼製エレメント２Ｂを推進させる。このように鋼製エレメント２Ｂ，２Ｃ，・・・を次々に連結しながら配置していくことで、地中構造物４を構築する。
【０００５】
この鋼製エレメント２は、地中１側に配置される板状の外殻２ａ，２ａと、その外殻２ａ，２ａ間を連結する遮断部２ｂ，２ｂによって、断面視四角形（２Ａ）又は断面視コ字型（２Ｂ，２Ｃ）に形成される。
【０００６】
さらに、このエレメント管２Ａの外殻２ａの両端には、断面視略Ｃ型のＣ型継手２ｃ，２ｃが形成されており、隣接して配置されるエレメント管２ＢのＣ型継手２ｃ，２ｃと噛み合わせることによって両者が連結される。
【０００７】
このＣ型継手２ｃ，２ｃ同士の連結は、一方のＣ型継手２ｃの略Ｃ型の空洞部に、他方のＣ型継手２ｃの一部を挿入しておこなうものであり、両者の間にはほとんど隙間がないため強固な連結となる。
【０００８】
一方、このような鋼製エレメント２を複数連結して配置することで、トンネルや地下空間の周壁を形成する地中構造物も知られている（特許文献２など参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３７３号公報（図３、００１１段落乃至００１９段落）
【特許文献２】特開２００１−２１４６９９号公報（図３、０００１段落及び０００２段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記したＣ型継手２ｃ，２ｃを噛み合わせて鋼製エレメント２Ａ，２Ｂを連結する方法では、噛み合わせにほとんど隙間がないため鋼製エレメント２Ｂを推し込む際の抵抗が大きい。
【００１０】
特に、先に配置された鋼製エレメント２Ａの施工誤差による位置のずれを吸収して、後から配置する鋼製エレメント２Ｂを正確な位置に配置することが難しい。また、推進中に鋼製エレメント２Ｂにローリングが発生したとしても、それを抑制することが困難であった。
【００１１】
そして、連結方向の拘束も厳しいため直線的な施工しか行なえず、延伸途中でカーブするような曲線部を有するトンネルなどを構築することは難しかった。
【００１２】
さらに、土砂等の異物がＣ型継手２ｃの空洞部に詰まった状態で無理にエレメント管２Ｂを推し込めば、Ｃ型継手２ｃやエレメント管２Ａ，２Ｂに過大な応力が発生して塑性変形し、推進を続行できなくなる場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、曲線部や施工誤差などに容易に対応でき、かつ推進時のローリングを抑えることが可能なエレメント管、及びそのエレメント管を使用した地中構造物の構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、地中に周壁を形成する際に、該周壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管であって、前記筒体は、前記掘削孔に内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二側面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたエレメント管であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載のものは、前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成された請求項１に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項３に記載のものは、前記中空部に連通する前記外殻又は前記係合ブラケットには、内部に注入された前記止水部形成材としての地盤改良材を通過させる貫通部が形成された請求項２に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、連続して前記エレメント管を配置する地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の方法は、請求項２又は請求項３に記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置するエレメント管配置工程と、前記中空部に注入管を挿入し、該注入管に注入した止水部形成材によって前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する止水部形成工程と、を有し、前記エレメント管配置工程と前記止水部形成工程とを順次又は並行して繰り返しおこなうことによって、連続して前記エレメント管を配置する地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された請求項１のものは、一方のエレメント管に形成された前記溝部に、隣接して配置される他方のエレメント管の一対の前記係合ブラケットを係合させて連結することができる。
【００２０】
このため、前記エレメント管同士を、相対的に回転（ローリング）させることなく連結させることができる。また、面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差に容易に対応することができる。
【００２１】
そして、前記筒体を前記掘削孔に内接させる面積を増加させることで、前記エレメント管が配置される地中の緩みを最小限に抑えることができる。ここで、内接とは、前記筒体の少なくとも一部が前記掘削孔の掘削面に接していることをいう。
【００２２】
また、請求項２に記載のものは、前記止水部形成材を注入するための中空部が予め形成されている。
【００２３】
このため、容易に前記止水部形成材を注入することができ、迅速にエレメント管の外側に止水部を形成させることができる。
【００２４】
そして、請求項３に記載のものは、前記中空部の内部に注入された前記地盤改良材を、地中側に排出させるための貫通部が予め形成されている。
【００２５】
このため、前記止水部を形成させる地中に、容易に地盤改良材を注入することができる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明は、先行して配置したエレメント管の前記溝部に、隣接して配置するエレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら推進させ、この係合によるエレメント管の推進工程を繰り返すことによって地中構造物を構築する。
【００２７】
このため、後から地中に推し込む後行エレメント管を、正確な位置に容易に配置することができる。また、面同士を係合させるだけなので、前記後行エレメント管の推進時に、前記溝部が閉塞して無理な推し込みとなって連結部に過大な応力を発生させて塑性変形させることもない。
【００２８】
また、請求項５に記載の方法は、前記中空部を介して注入した止水部形成材によって、前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する。
【００２９】
このため、前記エレメント管同士の連結部に、容易に前記止水部を形成して確実に止水することができる。
【００３０】
また、止水性を向上させることができるので、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな場所にも、安全に地中構造物を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【００３３】
図１は本実施の形態によるエレメント管７，９同士の連結部を示した図であり、図２はエレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・を複数連結して構築された地中構造物５の断面図を示したものである。
【００３４】
まず、本実施の形態のエレメント管９の構成について説明する。
【００３５】
本実施の形態のエレメント管９は、筒体を形成する外殻９ａによって側面の大部分が形成される。そして、この側面には、凹型断面の溝部９０が長手方向に連続して延設され、外殻９ａは略Ｃ字型断面に形成される。
【００３６】
この溝部９０は、外側に開放する略矩形断面の溝であって、底面部９ｃとその両側縁に立設される側面部９ｄ，９ｄによって形成される。この底面部９ｃは、例えばエレメント管９が連結される方向に略直交する平面として形成され、側面部９ｄ，９ｄはこの底面部９ｃと略直交するように立設される。
【００３７】
また、底面部９ｃの両端を、前記外殻９ａの内側面間が接続されるように延伸させることで、溝部９０を設けた第一側面の剛性を高めることができる。すなわち、底面部９ｃの端部よりも内側に側面部９ｄ，９ｄを立設させて、交差部の断面が略Ｔ字型になるように形成される。
【００３８】
また、この外殻９ａ及び底面部９ｃの内側面には、リブなどの補強材９ｅが取り付けられて、エレメント管９が土圧や水圧に耐え得る構造に補強される。
【００３９】
そして、筒体の他の側面には、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが形成される。この係合ブラケット９ｆ，９ｆと前記溝部９０の位置関係は、いずれの方向のエレメント管に連結されて、いずれの方向にエレメント管を連結していくのかによって変わる。
【００４０】
ここでは、溝部７０，７０を両側に備えた先導エレメント管７にエレメント管９が連結されるものとして説明する。この先導エレメント管７は、特殊形態のエレメント管であり、先導エレメント管７を先行管として、図２に示すように両側にエレメント管９，１１が連結される。
【００４１】
前記一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆは、先導エレメント管７の溝部７０に係合させる部材である。この係合ブラケット９ｆ，９ｆは、断面略Ｌ字型の鋼板を外殻９ａ外側面に取り付けることによって形成することができる。
【００４２】
ここで、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆは、このＬ字型の一側面を側面部７ｄ，７ｄに略平行するように対峙させ、溝部７０の幅に略等しい間隔となるように取り付けられる。
【００４３】
このように外殻９ａの外側に突出して形成された係合ブラケット９ｆ，９ｆが、窪んだ溝部７０に嵌まり込むことで、先導エレメント管７にエレメント管９が係合される。
【００４４】
さらに、本実施の形態のガイド部材８は、外殻９ａと側面部９ｄとその側面部９ｄよりも外側に延伸された底面部９ｃとに囲まれたエレメント管９の内空間に、長手方向に沿って延設される。
【００４５】
このガイド部材８は、後述する注入管８ｂを挿入する中空部が形成された略円形断面の管体であり、外殻９ａに沿って延設される。
【００４６】
図６に、先導エレメント管７とエレメント管９の連結部におけるガイド部材８周辺の拡大断面図を示す。この図に示したように、ガイド部材８に注入管８ｂを介して注入された止水部形成材としての地盤改良材１０ａが、地中１側に排出されるように、外殻７ａには貫通部８ａが形成される。
【００４７】
そして、この貫通部８ａとガイド部材８の側面を連通させて、ガイド部材８の内部に注入された地盤改良材１０ａが地中１に排出されるようにする。この貫通部８ａは、円形又はスリット形状に形成される。また、隣接して配置されるエレメント管９側に傾く方向に形成されることで、排出された地盤改良材１０ａをエレメント管９側に広げることができる。
【００４８】
この地盤改良材１０ａには、セメント系固化材や水ガラス系注入材などが使用でき、地盤改良材１０ａが地中１に注入されることによって地中１が透水係数の低い止水部１０に変質する。
【００４９】
さらに、貫通部８ａは、図３に示すように、所定の間隔で先導エレメント管７の全長に亘って形成される。こうすることによって、止水部１０を先導エレメント管７の長手方向に連続して形成させることができる。
【００５０】
次に、図２に示すような地中構造物５の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。
【００５１】
まず、図３に示すように円筒形状の掘進機６によって円筒形に地中１を掘削する。掘進機６の前面の面板６ｂにはビット６ａが設けられ、面板６ｂを回転させることによって地中１を掘削することができる。
【００５２】
掘進機６としては、シールド掘削機又は推進機のいずれも適用できるが、本実施の形態では推進機を使用した場合について、以下に説明する。
【００５３】
掘進機６による掘削は、地中構造物５の周壁位置の任意の位置からおこなうことができる。図２では、地中構造物５の天井部の中央付近に先導エレメント７が配置されており、この位置から掘削を開始している。
【００５４】
また、掘進機６の後端には、先導エレメント管７の先端を当接させ、この先導エレメント管７の後端を坑口から推進ジャッキで押すことによって、先導エレメント管７を地中１に推し込む。
【００５５】
この先導エレメント管７は、推進ジャッキで押した分だけ坑口で継ぎ足し、さらに地中１に推し込む。
【００５６】
そして、先導エレメント管７の配置が完了した後に、図４に示すように先導エレメント管７の溝部７０に沿って掘進機６を再び推進させる。
【００５７】
前記溝部７０は、空洞部となっているため、掘進機６を先導エレメント管７側に近接させて掘削孔１ａを掘削することが容易にできる。ただし、掘進機６との接触によって先導エレメント管７が損傷しない程度の相対的位置関係は、確保しておく。
【００５８】
さらに、図５に示すように、後から掘削した掘削孔１ａ（図右）にエレメント管９を推進させる。エレメント管９は、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが、先導エレメント管７の溝部７０に係合されるようにして推進させる。
【００５９】
このエレメント管９の推進は、先導エレメント管７と同様に、掘進機６の後端にエレメント管９の先端を当接させて、坑口から推進ジャッキによって押すことによっておこなう。
【００６０】
このように空洞の溝部７０に係合ブラケット９ｆ，９ｆを挿入するため、係合ブラケット９ｆ，９ｆが推進の抵抗又は障害になることがほとんどない。また、推進中にエレメント管９が先導エレメント管７に対して相対的に回転しようとすれば、係合ブラケット９ｆ，９ｆが側面部７ｄ，７ｄに接触して回転が阻止されるので、エレメント管９は先導エレメント管７から離れていくことなく正確な位置に配置される。
【００６１】
ここまでがエレメント管配置工程であり、以下に止水部形成工程について説明する。
【００６２】
まず、ガイド部材８の中空部に詰まった土砂を取り除くために、ガイド部材８内に高圧洗浄管を挿入して、ガイド部材８の内部を洗浄する。この洗浄は、ガイド部材８に沿っておこなえばよいため、連続したガイド孔を容易に形成することができる。
【００６３】
そして、図６に示すように、ガイド部材８の内部に注入管８ｂを挿入する。注入管８ｂの側面には側面孔が所定の間隔で設けられており、注入管８ｂとガイド部材８の隙間を地盤改良材１０ａで満たすことができる。
【００６４】
ガイド部材８の内部に満たされた地盤改良材１０ａは、貫通部８ａを通って地中１に排出され、外殻７ａと側面部７ｄとの境界部７ｂに接する地中１が変質して止水部１０が形成される。
【００６５】
このように止水部１０を形成することで、外殻９ａと境界部７ｂの隙間を通って内部に浸入する水の経路を遮断することができる。
【００６６】
また、注入後に注入管８ｂを引き抜くことで、地中１に注入されない地盤改良材１０ａが回収されるので、注入ロスを削減することができる。
【００６７】
図１は、溝部７０の両側に近接する地中１を変質させて、止水部１０，１０を形成した状態の断面図である。
【００６８】
このようにエレメント管７，９，・・・同士の連結を繰り返して地中構造物５を構築する。図２では、先導エレメント管７から配置を開始して、その右側に溝部９０が右側面に形成されたエレメント管９を順次連結していき、左側には溝部１１０が左側面に形成されたエレメント管１１を順次連結していって天井部を形成している。
【００６９】
そして、天井部の角部には、溝部１２０が下側面に、係合ブラケット１２ｆが連結方向の側面に形成されたエレメント管１２，１２がそれぞれ配置される。
【００７０】
さらに、地中構造物５の側壁部の下端には、再びエレメント管１１，９を配置して、両側から床版部の中央に向けてエレメント管１１，９，・・・を配置する。
【００７１】
最後に、エレメント管１１，９に挟まれた位置に、両側面に二組の係合ブラケット１３ｆ，・・・を設けた閉合エレメント管１３を配置して、地中１をエレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・によって囲繞させる。
【００７２】
この囲繞された地中１は、エレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・によって構成される周壁によって外部の地中１とは遮断されているので、安全かつ容易に掘削することができる。また、この周壁の内部にトンネルを構築することもできる。
【００７３】
そして、掘削された地下空間に、さらに内側周壁を設けることもできる。
【００７４】
以上に述べたようなエレメント管９、及びこれを使用した地中構造物５の構築方法によれば、一方のエレメント管９に形成された前記溝部９０に、隣接して配置される他方のエレメント管９の一対の前記係合ブラケット９ｆ，９ｆを係合させる。
【００７５】
このため、前記エレメント管９を、ローリングさせることなく近接して正確な位置に配置させることができる。また、面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差にも容易に対応することができる。
【００７６】
また、無理にエレメント管９を推し込むことがないので、設置の際に側面部９ｄや係合ブラケット９ｆ等のエレメント管９の構成部材に過大な応力を発生させて塑性変形させ、推進を不能にすることがない。
【００７７】
そして、掘削孔１ａの内周面に密接する外殻９ａ形状を有するエレメント管９を推し込むことで、地中の緩みを最小限に抑えることができる。
【００７８】
さらに、地盤改良材１０ａを注入するためのガイド部材８が、予め外殻９ａに延設されているため、容易に地盤改良材１０ａを注入することができ、迅速にエレメント管９の外側に止水部１０を形成させることができる。
【００７９】
また、地盤改良材１０ａは貫通部８ａを通過させて排出させればよいので、止水部１０を形成させる地中１に容易に注入することができる。
【００８０】
このため、エレメント管９，９同士の連結部に、止水部１０を形成して確実に止水することができる。また、連結部の止水性を向上させることによって、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな地中１にも、安全に地中構造物５を構築することができる。
【実施例１】
【００８１】
以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８２】
前記実施の形態では、止水部形成材として地盤改良材１０ａを使用したが、実施例１では凍結工法で使用する不凍液等の冷媒を止水部形成材として使用する。
【００８３】
この冷媒には、地中１に直接、注入するものと、注入管内を循環させて間接的に地中１を冷却するものがあるが、直接注入する場合は前記実施の形態と同じ構成によって実施することができるので、注入管内を循環させるものを使用する構成について説明する。
【００８４】
この実施例１では、外殻９ａに貫通部８ａを設ける必要は無いが、ガイド部材８と外殻９ａ内側面の接触面積を大きくする方が冷却効率を向上させることができる。
【００８５】
ガイド部材８の内部には、例えば先端をＵ字型に折り返した注入管を挿入し、坑口に設置した冷凍機で冷却した冷媒を注入管内部で循環させる。こうすることによって、低温部がガイド部材８、外殻９ａ、地中１の順に広がり、溝部９０に近接する地中１が凍結して止水部１０が形成される。
【００８６】
凍結工法によって形成される止水部１０の止水性能は非常に高いので、エレメント管９，９同士の連結部の止水を確実におこなうことができる。
【００８７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８８】
以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態及び実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８９】
実施例２では、図７に示したような断面視略矩形の矩形エレメント１４，１５を使用した場合について説明する。
【００９０】
この矩形エレメント１４，１５は、外殻１４ａ，１５ａが平面板で形成される点で、前記実施の形態及び実施例１と相違するが、その他の構成は略同様である。なお、矩形エレメント１４，１５を使用する場合は、掘進機６にも同じ形状の矩形掘進機を使用するのが好ましい。
【００９１】
実施例２の溝部１４０，１５０は、矩形エレメント１４，１５の上面又は底面を形成する外殻１４ａ，１５ａから垂下又は立設された側面の境界部１４ｂ，１５ｂに、側面部１４ｄ，１５ｄを連設させることによって形成される。
【００９２】
このため、矩形エレメント管１４，１５を連結した場合に、境界部１４ｂが隣接する外殻１５ａに接して直接地中１に接することがない。そこで、矩形エレメント管１４，１５に延設されるガイド部材８は、溝部１４０，１５０と外殻１４ａ，１５ａと底面部１４ｃ，１５ｃに囲まれる内空間の中でも、地中１に接する外殻１４ａ，１５ａの内側面に取り付けるようにする。
【００９３】
このような位置にガイド部材８を配置することで、確実に矩形エレメント管１４，１５の連結部に止水部１０，１０を形成することができる。
【００９４】
また、実施例２で矩形の例を示したように、エレメント管の断面形状は円形に限定されるものではなく、馬蹄形や正方形等の様々な形状に形成することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００９６】
以下、前記した実施の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態、実施例１及び実施例２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９７】
実施例３では、係合ブラケット９ｆの内空間に、止水部形成材を注入するための中空部を形成させる場合について説明する。
【００９８】
図８に示したように、係合ブラケット９ｆの略三角柱状の内空間に、平板状のガイド部材８Ｂを溶接などで固定することで、略三角柱状の中空部が形成される。側面部７ｄと対面する係合ブラケット９ｆには、側面部７ｄ側と前記中空部を連通させる貫通部８ｃが形成される。
【００９９】
また、外殻７ａと側面部７ｄとその側面部７ｄよりも外側に延伸された底面部７ｃとに囲まれたエレメント管７の内空間には、前記実施の形態と同様に略円形断面のガイド部材８Ａが長手方向に沿って延設される。
【０１００】
この実施例３では、ガイド部材８Ａに注入管８ｂを挿入して、貫通部８ａを通して地中１側に地盤改良材１０ａを注入することによって、エレメント管９，７の外側面側に止水部１０Ａを形成する。
【０１０１】
そして、ガイド部材８Ｂによって形成された中空部には、注入管８ｄを挿入して、貫通部８ｃを通して側面部７ｄと係合ブラケット９ｆとの間に、止水部形成材としての固化材１０ｂを注入することによって、係合ブラッケ９ｆの周囲に止水部１０Ｂを形成する。
【０１０２】
このように止水部１０Ａ，１０Ｂを二重構造にすることで、エレメント管７，９同士の連結部の止水性を高めることができる。
【０１０３】
また、止水部１０Ｂの性能によっては、係合ブラケット９ｆ側にのみガイド部材８Ｂ及び注入管８ｄを配設して、止水部１０Ｂのみを形成させることもできる。
【０１０４】
さらに、係合ブラケット９ｆの内空間の大きさが、止水部形成材を注入するための中空部に適した大きさである場合は、ガイド部材を省略することもできる。
【０１０５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態、実施例１及び実施例２と略同様であるので説明を省略する。
【０１０６】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０７】
例えば、前記実施の形態では、図２に示したように断面が略長方形の地中構造物５について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば断面が円形、楕円形、又は馬蹄形などの地中構造物５であってもよい。
【０１０８】
また、ガイド部材８の断面形状は円形に限定されるものではなく、断面略Ｌ字型、断面略コ字型の部材の開放側をエレメント管９の内側面に取り付けることで中空部を形成させることもできる。
【０１０９】
そして、前記実施例３で示した平板状のガイド部材８Ｂのように、平板の両側端を外殻９ａ（７ａ）の内側面と側面部９ｄ（７ｄ）の内側面にそれぞれ溶接で固定して、中空部を形成させることもできる。
【０１１０】
さらに、前記実施例２においては、円筒形のガイド部材８を延設させたが、これに代えて前記同様に平板のガイド部材を使用して、略三角柱状の中空部を形成することもできる。
【０１１１】
また、止水部を形成する工程は、エレメント管９を配置した直後に連続しておこなわなくとも、任意の数のエレメント管９，・・・を配置した後にまとめておこなうこともできる。
【０１１２】
そして、先行して配置されたエレメント管７，９，・・・の溝部７０，９０，・・・と掘削孔１ａとの間の櫛形の隙間には、掘削面の崩壊や地山の緩みを防止するために、係合ブラケット９ｆ，９ｆの推進が可能な強度の充填材３を充填しておくこともできる。
【０１１３】
さらに、先行して配置するエレメント管９の一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆに、後から配置するエレメント管９の溝部９０を係合させることによって連結させることもできる。
【０１１４】
また、溝部９０の断面形状は、矩形でなくとも、台形又は逆向きの台形であってもよい。この場合は、対峙する係合ブラケット９ｆ，９ｆも、側面部９ｄ，９ｄの傾きに合わせて形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の最良の実施の形態のエレメント管の連結部の構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態によって構築された地中構造物の断面図である。
【図３】掘進機の後方にエレメント管を連ねて推進させる状態を示した一部切断斜視図である。
【図４】先行して配置したエレメント管に隣接する掘削孔を掘削する状態を説明した断面図である。
【図５】先行して配置したエレメント管に隣接して後行エレメント管を配置した状態を説明した断面図である。
【図６】地盤改良材が注入される状態を説明した一部拡大断面図である。
【図７】実施例２の矩形エレメント管同士の連結部の構成を説明する断面図である。
【図８】実施例３の係合ブラケット側にも止水部形成材を注入するための中空部が形成された場合を説明した一部拡大断面図である。
【図９】従来例の鋼製エレメントを連結して構築された地中構造物の断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ 地中
１ａ 掘削孔
５ 地中構造物
６ 掘進機
８ ガイド部材
８ａ 貫通部
８ｂ 注入管
９ エレメント管
９０ 溝部
９ａ 外殻
９ｆ 係合ブラケット
１０ 止水部
１０ａ 地盤改良材（止水部形成材）
１１，１２ エレメント管
１５ 矩形エレメント管（エレメント管）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に複数配置されて地中構造物の周壁を形成するエレメント管、及びトンネル、地下駐車場、トンネル掘削前に地盤の変形を抑えるためにトンネル構築予定地盤が囲繞されるように構築される周壁等の地中構造物の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図９の断面図に示すように、地中１を開削することなく、水平に複数の鋼製エレメント２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を配置して地中構造物４を構築する方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
この方法では、まず、一管目の鋼製エレメント２Ａを、掘進機で円形に掘削した掘削孔１ａの後方から推し込んで配置する。この鋼製エレメント２Ａの外面と掘削面の隙間には、後から掘進機で掘削できる強度の充填材３を充填し、掘削面の崩壊を防止する。
【０００４】
そして、先行して配置された鋼製エレメント２Ａの隣に、それをガイドにしながら他の鋼製エレメント２Ｂを推進させる。このように鋼製エレメント２Ｂ，２Ｃ，・・・を次々に連結しながら配置していくことで、地中構造物４を構築する。
【０００５】
この鋼製エレメント２は、地中１側に配置される板状の外殻２ａ，２ａと、その外殻２ａ，２ａ間を連結する遮断部２ｂ，２ｂによって、断面視四角形（２Ａ）又は断面視コ字型（２Ｂ，２Ｃ）に形成される。
【０００６】
さらに、このエレメント管２Ａの外殻２ａの両端には、断面視略Ｃ型のＣ型継手２ｃ，２ｃが形成されており、隣接して配置されるエレメント管２ＢのＣ型継手２ｃ，２ｃと噛み合わせることによって両者が連結される。
【０００７】
このＣ型継手２ｃ，２ｃ同士の連結は、一方のＣ型継手２ｃの略Ｃ型の空洞部に、他方のＣ型継手２ｃの一部を挿入しておこなうものであり、両者の間にはほとんど隙間がないため強固な連結となる。
【０００８】
一方、このような鋼製エレメント２を複数連結して配置することで、トンネルや地下空間の周壁を形成する地中構造物も知られている（特許文献２など参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３７３号公報（図３、００１１段落乃至００１９段落）
【特許文献２】特開２００１−２１４６９９号公報（図３、０００１段落及び０００２段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記したＣ型継手２ｃ，２ｃを噛み合わせて鋼製エレメント２Ａ，２Ｂを連結する方法では、噛み合わせにほとんど隙間がないため鋼製エレメント２Ｂを推し込む際の抵抗が大きい。
【００１０】
特に、先に配置された鋼製エレメント２Ａの施工誤差による位置のずれを吸収して、後から配置する鋼製エレメント２Ｂを正確な位置に配置することが難しい。また、推進中に鋼製エレメント２Ｂにローリングが発生したとしても、それを抑制することが困難であった。
【００１１】
そして、連結方向の拘束も厳しいため直線的な施工しか行なえず、延伸途中でカーブするような曲線部を有するトンネルなどを構築することは難しかった。
【００１２】
さらに、土砂等の異物がＣ型継手２ｃの空洞部に詰まった状態で無理にエレメント管２Ｂを推し込めば、Ｃ型継手２ｃやエレメント管２Ａ，２Ｂに過大な応力が発生して塑性変形し、推進を続行できなくなる場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、曲線部や施工誤差などに容易に対応でき、かつ推進時のローリングを抑えることが可能なエレメント管、及びそのエレメント管を使用した地中構造物の構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、地中に周壁を形成する際に、該周壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管であって、前記筒体は、前記掘削孔に内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二側面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたエレメント管であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載のものは、前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成された請求項１に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項３に記載のものは、前記中空部に連通する前記外殻又は前記係合ブラケットには、内部に注入された前記止水部形成材としての地盤改良材を通過させる貫通部が形成された請求項２に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、連続して前記エレメント管を配置する地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の方法は、請求項２又は請求項３に記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置するエレメント管配置工程と、前記中空部に注入管を挿入し、該注入管に注入した止水部形成材によって前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する止水部形成工程と、を有し、前記エレメント管配置工程と前記止水部形成工程とを順次又は並行して繰り返しおこなうことによって、連続して前記エレメント管を配置する地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された請求項１のものは、一方のエレメント管に形成された前記溝部に、隣接して配置される他方のエレメント管の一対の前記係合ブラケットを係合させて連結することができる。
【００２０】
このため、前記エレメント管同士を、相対的に回転（ローリング）させることなく連結させることができる。また、面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差に容易に対応することができる。
【００２１】
そして、前記筒体を前記掘削孔に内接させる面積を増加させることで、前記エレメント管が配置される地中の緩みを最小限に抑えることができる。ここで、内接とは、前記筒体の少なくとも一部が前記掘削孔の掘削面に接していることをいう。
【００２２】
また、請求項２に記載のものは、前記止水部形成材を注入するための中空部が予め形成されている。
【００２３】
このため、容易に前記止水部形成材を注入することができ、迅速にエレメント管の外側に止水部を形成させることができる。
【００２４】
そして、請求項３に記載のものは、前記中空部の内部に注入された前記地盤改良材を、地中側に排出させるための貫通部が予め形成されている。
【００２５】
このため、前記止水部を形成させる地中に、容易に地盤改良材を注入することができる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明は、先行して配置したエレメント管の前記溝部に、隣接して配置するエレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら推進させ、この係合によるエレメント管の推進工程を繰り返すことによって地中構造物を構築する。
【００２７】
このため、後から地中に推し込む後行エレメント管を、正確な位置に容易に配置することができる。また、面同士を係合させるだけなので、前記後行エレメント管の推進時に、前記溝部が閉塞して無理な推し込みとなって連結部に過大な応力を発生させて塑性変形させることもない。
【００２８】
また、請求項５に記載の方法は、前記中空部を介して注入した止水部形成材によって、前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する。
【００２９】
このため、前記エレメント管同士の連結部に、容易に前記止水部を形成して確実に止水することができる。
【００３０】
また、止水性を向上させることができるので、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな場所にも、安全に地中構造物を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【００３３】
図１は本実施の形態によるエレメント管７，９同士の連結部を示した図であり、図２はエレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・を複数連結して構築された地中構造物５の断面図を示したものである。
【００３４】
まず、本実施の形態のエレメント管９の構成について説明する。
【００３５】
本実施の形態のエレメント管９は、筒体を形成する外殻９ａによって側面の大部分が形成される。そして、この側面には、凹型断面の溝部９０が長手方向に連続して延設され、外殻９ａは略Ｃ字型断面に形成される。
【００３６】
この溝部９０は、外側に開放する略矩形断面の溝であって、底面部９ｃとその両側縁に立設される側面部９ｄ，９ｄによって形成される。この底面部９ｃは、例えばエレメント管９が連結される方向に略直交する平面として形成され、側面部９ｄ，９ｄはこの底面部９ｃと略直交するように立設される。
【００３７】
また、底面部９ｃの両端を、前記外殻９ａの内側面間が接続されるように延伸させることで、溝部９０を設けた第一側面の剛性を高めることができる。すなわち、底面部９ｃの端部よりも内側に側面部９ｄ，９ｄを立設させて、交差部の断面が略Ｔ字型になるように形成される。
【００３８】
また、この外殻９ａ及び底面部９ｃの内側面には、リブなどの補強材９ｅが取り付けられて、エレメント管９が土圧や水圧に耐え得る構造に補強される。
【００３９】
そして、筒体の他の側面には、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが形成される。この係合ブラケット９ｆ，９ｆと前記溝部９０の位置関係は、いずれの方向のエレメント管に連結されて、いずれの方向にエレメント管を連結していくのかによって変わる。
【００４０】
ここでは、溝部７０，７０を両側に備えた先導エレメント管７にエレメント管９が連結されるものとして説明する。この先導エレメント管７は、特殊形態のエレメント管であり、先導エレメント管７を先行管として、図２に示すように両側にエレメント管９，１１が連結される。
【００４１】
前記一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆは、先導エレメント管７の溝部７０に係合させる部材である。この係合ブラケット９ｆ，９ｆは、断面略Ｌ字型の鋼板を外殻９ａ外側面に取り付けることによって形成することができる。
【００４２】
ここで、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆは、このＬ字型の一側面を側面部７ｄ，７ｄに略平行するように対峙させ、溝部７０の幅に略等しい間隔となるように取り付けられる。
【００４３】
このように外殻９ａの外側に突出して形成された係合ブラケット９ｆ，９ｆが、窪んだ溝部７０に嵌まり込むことで、先導エレメント管７にエレメント管９が係合される。
【００４４】
さらに、本実施の形態のガイド部材８は、外殻９ａと側面部９ｄとその側面部９ｄよりも外側に延伸された底面部９ｃとに囲まれたエレメント管９の内空間に、長手方向に沿って延設される。
【００４５】
このガイド部材８は、後述する注入管８ｂを挿入する中空部が形成された略円形断面の管体であり、外殻９ａに沿って延設される。
【００４６】
図６に、先導エレメント管７とエレメント管９の連結部におけるガイド部材８周辺の拡大断面図を示す。この図に示したように、ガイド部材８に注入管８ｂを介して注入された止水部形成材としての地盤改良材１０ａが、地中１側に排出されるように、外殻７ａには貫通部８ａが形成される。
【００４７】
そして、この貫通部８ａとガイド部材８の側面を連通させて、ガイド部材８の内部に注入された地盤改良材１０ａが地中１に排出されるようにする。この貫通部８ａは、円形又はスリット形状に形成される。また、隣接して配置されるエレメント管９側に傾く方向に形成されることで、排出された地盤改良材１０ａをエレメント管９側に広げることができる。
【００４８】
この地盤改良材１０ａには、セメント系固化材や水ガラス系注入材などが使用でき、地盤改良材１０ａが地中１に注入されることによって地中１が透水係数の低い止水部１０に変質する。
【００４９】
さらに、貫通部８ａは、図３に示すように、所定の間隔で先導エレメント管７の全長に亘って形成される。こうすることによって、止水部１０を先導エレメント管７の長手方向に連続して形成させることができる。
【００５０】
次に、図２に示すような地中構造物５の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。
【００５１】
まず、図３に示すように円筒形状の掘進機６によって円筒形に地中１を掘削する。掘進機６の前面の面板６ｂにはビット６ａが設けられ、面板６ｂを回転させることによって地中１を掘削することができる。
【００５２】
掘進機６としては、シールド掘削機又は推進機のいずれも適用できるが、本実施の形態では推進機を使用した場合について、以下に説明する。
【００５３】
掘進機６による掘削は、地中構造物５の周壁位置の任意の位置からおこなうことができる。図２では、地中構造物５の天井部の中央付近に先導エレメント７が配置されており、この位置から掘削を開始している。
【００５４】
また、掘進機６の後端には、先導エレメント管７の先端を当接させ、この先導エレメント管７の後端を坑口から推進ジャッキで押すことによって、先導エレメント管７を地中１に推し込む。
【００５５】
この先導エレメント管７は、推進ジャッキで押した分だけ坑口で継ぎ足し、さらに地中１に推し込む。
【００５６】
そして、先導エレメント管７の配置が完了した後に、図４に示すように先導エレメント管７の溝部７０に沿って掘進機６を再び推進させる。
【００５７】
前記溝部７０は、空洞部となっているため、掘進機６を先導エレメント管７側に近接させて掘削孔１ａを掘削することが容易にできる。ただし、掘進機６との接触によって先導エレメント管７が損傷しない程度の相対的位置関係は、確保しておく。
【００５８】
さらに、図５に示すように、後から掘削した掘削孔１ａ（図右）にエレメント管９を推進させる。エレメント管９は、一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆが、先導エレメント管７の溝部７０に係合されるようにして推進させる。
【００５９】
このエレメント管９の推進は、先導エレメント管７と同様に、掘進機６の後端にエレメント管９の先端を当接させて、坑口から推進ジャッキによって押すことによっておこなう。
【００６０】
このように空洞の溝部７０に係合ブラケット９ｆ，９ｆを挿入するため、係合ブラケット９ｆ，９ｆが推進の抵抗又は障害になることがほとんどない。また、推進中にエレメント管９が先導エレメント管７に対して相対的に回転しようとすれば、係合ブラケット９ｆ，９ｆが側面部７ｄ，７ｄに接触して回転が阻止されるので、エレメント管９は先導エレメント管７から離れていくことなく正確な位置に配置される。
【００６１】
ここまでがエレメント管配置工程であり、以下に止水部形成工程について説明する。
【００６２】
まず、ガイド部材８の中空部に詰まった土砂を取り除くために、ガイド部材８内に高圧洗浄管を挿入して、ガイド部材８の内部を洗浄する。この洗浄は、ガイド部材８に沿っておこなえばよいため、連続したガイド孔を容易に形成することができる。
【００６３】
そして、図６に示すように、ガイド部材８の内部に注入管８ｂを挿入する。注入管８ｂの側面には側面孔が所定の間隔で設けられており、注入管８ｂとガイド部材８の隙間を地盤改良材１０ａで満たすことができる。
【００６４】
ガイド部材８の内部に満たされた地盤改良材１０ａは、貫通部８ａを通って地中１に排出され、外殻７ａと側面部７ｄとの境界部７ｂに接する地中１が変質して止水部１０が形成される。
【００６５】
このように止水部１０を形成することで、外殻９ａと境界部７ｂの隙間を通って内部に浸入する水の経路を遮断することができる。
【００６６】
また、注入後に注入管８ｂを引き抜くことで、地中１に注入されない地盤改良材１０ａが回収されるので、注入ロスを削減することができる。
【００６７】
図１は、溝部７０の両側に近接する地中１を変質させて、止水部１０，１０を形成した状態の断面図である。
【００６８】
このようにエレメント管７，９，・・・同士の連結を繰り返して地中構造物５を構築する。図２では、先導エレメント管７から配置を開始して、その右側に溝部９０が右側面に形成されたエレメント管９を順次連結していき、左側には溝部１１０が左側面に形成されたエレメント管１１を順次連結していって天井部を形成している。
【００６９】
そして、天井部の角部には、溝部１２０が下側面に、係合ブラケット１２ｆが連結方向の側面に形成されたエレメント管１２，１２がそれぞれ配置される。
【００７０】
さらに、地中構造物５の側壁部の下端には、再びエレメント管１１，９を配置して、両側から床版部の中央に向けてエレメント管１１，９，・・・を配置する。
【００７１】
最後に、エレメント管１１，９に挟まれた位置に、両側面に二組の係合ブラケット１３ｆ，・・・を設けた閉合エレメント管１３を配置して、地中１をエレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・によって囲繞させる。
【００７２】
この囲繞された地中１は、エレメント管７，９，１１，１２，１３，・・・によって構成される周壁によって外部の地中１とは遮断されているので、安全かつ容易に掘削することができる。また、この周壁の内部にトンネルを構築することもできる。
【００７３】
そして、掘削された地下空間に、さらに内側周壁を設けることもできる。
【００７４】
以上に述べたようなエレメント管９、及びこれを使用した地中構造物５の構築方法によれば、一方のエレメント管９に形成された前記溝部９０に、隣接して配置される他方のエレメント管９の一対の前記係合ブラケット９ｆ，９ｆを係合させる。
【００７５】
このため、前記エレメント管９を、ローリングさせることなく近接して正確な位置に配置させることができる。また、面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差にも容易に対応することができる。
【００７６】
また、無理にエレメント管９を推し込むことがないので、設置の際に側面部９ｄや係合ブラケット９ｆ等のエレメント管９の構成部材に過大な応力を発生させて塑性変形させ、推進を不能にすることがない。
【００７７】
そして、掘削孔１ａの内周面に密接する外殻９ａ形状を有するエレメント管９を推し込むことで、地中の緩みを最小限に抑えることができる。
【００７８】
さらに、地盤改良材１０ａを注入するためのガイド部材８が、予め外殻９ａに延設されているため、容易に地盤改良材１０ａを注入することができ、迅速にエレメント管９の外側に止水部１０を形成させることができる。
【００７９】
また、地盤改良材１０ａは貫通部８ａを通過させて排出させればよいので、止水部１０を形成させる地中１に容易に注入することができる。
【００８０】
このため、エレメント管９，９同士の連結部に、止水部１０を形成して確実に止水することができる。また、連結部の止水性を向上させることによって、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな地中１にも、安全に地中構造物５を構築することができる。
【実施例１】
【００８１】
以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８２】
前記実施の形態では、止水部形成材として地盤改良材１０ａを使用したが、実施例１では凍結工法で使用する不凍液等の冷媒を止水部形成材として使用する。
【００８３】
この冷媒には、地中１に直接、注入するものと、注入管内を循環させて間接的に地中１を冷却するものがあるが、直接注入する場合は前記実施の形態と同じ構成によって実施することができるので、注入管内を循環させるものを使用する構成について説明する。
【００８４】
この実施例１では、外殻９ａに貫通部８ａを設ける必要は無いが、ガイド部材８と外殻９ａ内側面の接触面積を大きくする方が冷却効率を向上させることができる。
【００８５】
ガイド部材８の内部には、例えば先端をＵ字型に折り返した注入管を挿入し、坑口に設置した冷凍機で冷却した冷媒を注入管内部で循環させる。こうすることによって、低温部がガイド部材８、外殻９ａ、地中１の順に広がり、溝部９０に近接する地中１が凍結して止水部１０が形成される。
【００８６】
凍結工法によって形成される止水部１０の止水性能は非常に高いので、エレメント管９，９同士の連結部の止水を確実におこなうことができる。
【００８７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８８】
以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態及び実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８９】
実施例２では、図７に示したような断面視略矩形の矩形エレメント１４，１５を使用した場合について説明する。
【００９０】
この矩形エレメント１４，１５は、外殻１４ａ，１５ａが平面板で形成される点で、前記実施の形態及び実施例１と相違するが、その他の構成は略同様である。なお、矩形エレメント１４，１５を使用する場合は、掘進機６にも同じ形状の矩形掘進機を使用するのが好ましい。
【００９１】
実施例２の溝部１４０，１５０は、矩形エレメント１４，１５の上面又は底面を形成する外殻１４ａ，１５ａから垂下又は立設された側面の境界部１４ｂ，１５ｂに、側面部１４ｄ，１５ｄを連設させることによって形成される。
【００９２】
このため、矩形エレメント管１４，１５を連結した場合に、境界部１４ｂが隣接する外殻１５ａに接して直接地中１に接することがない。そこで、矩形エレメント管１４，１５に延設されるガイド部材８は、溝部１４０，１５０と外殻１４ａ，１５ａと底面部１４ｃ，１５ｃに囲まれる内空間の中でも、地中１に接する外殻１４ａ，１５ａの内側面に取り付けるようにする。
【００９３】
このような位置にガイド部材８を配置することで、確実に矩形エレメント管１４，１５の連結部に止水部１０，１０を形成することができる。
【００９４】
また、実施例２で矩形の例を示したように、エレメント管の断面形状は円形に限定されるものではなく、馬蹄形や正方形等の様々な形状に形成することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００９６】
以下、前記した実施の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態、実施例１及び実施例２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９７】
実施例３では、係合ブラケット９ｆの内空間に、止水部形成材を注入するための中空部を形成させる場合について説明する。
【００９８】
図８に示したように、係合ブラケット９ｆの略三角柱状の内空間に、平板状のガイド部材８Ｂを溶接などで固定することで、略三角柱状の中空部が形成される。側面部７ｄと対面する係合ブラケット９ｆには、側面部７ｄ側と前記中空部を連通させる貫通部８ｃが形成される。
【００９９】
また、外殻７ａと側面部７ｄとその側面部７ｄよりも外側に延伸された底面部７ｃとに囲まれたエレメント管７の内空間には、前記実施の形態と同様に略円形断面のガイド部材８Ａが長手方向に沿って延設される。
【０１００】
この実施例３では、ガイド部材８Ａに注入管８ｂを挿入して、貫通部８ａを通して地中１側に地盤改良材１０ａを注入することによって、エレメント管９，７の外側面側に止水部１０Ａを形成する。
【０１０１】
そして、ガイド部材８Ｂによって形成された中空部には、注入管８ｄを挿入して、貫通部８ｃを通して側面部７ｄと係合ブラケット９ｆとの間に、止水部形成材としての固化材１０ｂを注入することによって、係合ブラッケ９ｆの周囲に止水部１０Ｂを形成する。
【０１０２】
このように止水部１０Ａ，１０Ｂを二重構造にすることで、エレメント管７，９同士の連結部の止水性を高めることができる。
【０１０３】
また、止水部１０Ｂの性能によっては、係合ブラケット９ｆ側にのみガイド部材８Ｂ及び注入管８ｄを配設して、止水部１０Ｂのみを形成させることもできる。
【０１０４】
さらに、係合ブラケット９ｆの内空間の大きさが、止水部形成材を注入するための中空部に適した大きさである場合は、ガイド部材を省略することもできる。
【０１０５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態、実施例１及び実施例２と略同様であるので説明を省略する。
【０１０６】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０７】
例えば、前記実施の形態では、図２に示したように断面が略長方形の地中構造物５について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば断面が円形、楕円形、又は馬蹄形などの地中構造物５であってもよい。
【０１０８】
また、ガイド部材８の断面形状は円形に限定されるものではなく、断面略Ｌ字型、断面略コ字型の部材の開放側をエレメント管９の内側面に取り付けることで中空部を形成させることもできる。
【０１０９】
そして、前記実施例３で示した平板状のガイド部材８Ｂのように、平板の両側端を外殻９ａ（７ａ）の内側面と側面部９ｄ（７ｄ）の内側面にそれぞれ溶接で固定して、中空部を形成させることもできる。
【０１１０】
さらに、前記実施例２においては、円筒形のガイド部材８を延設させたが、これに代えて前記同様に平板のガイド部材を使用して、略三角柱状の中空部を形成することもできる。
【０１１１】
また、止水部を形成する工程は、エレメント管９を配置した直後に連続しておこなわなくとも、任意の数のエレメント管９，・・・を配置した後にまとめておこなうこともできる。
【０１１２】
そして、先行して配置されたエレメント管７，９，・・・の溝部７０，９０，・・・と掘削孔１ａとの間の櫛形の隙間には、掘削面の崩壊や地山の緩みを防止するために、係合ブラケット９ｆ，９ｆの推進が可能な強度の充填材３を充填しておくこともできる。
【０１１３】
さらに、先行して配置するエレメント管９の一対の係合ブラケット９ｆ，９ｆに、後から配置するエレメント管９の溝部９０を係合させることによって連結させることもできる。
【０１１４】
また、溝部９０の断面形状は、矩形でなくとも、台形又は逆向きの台形であってもよい。この場合は、対峙する係合ブラケット９ｆ，９ｆも、側面部９ｄ，９ｄの傾きに合わせて形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の最良の実施の形態のエレメント管の連結部の構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態によって構築された地中構造物の断面図である。
【図３】掘進機の後方にエレメント管を連ねて推進させる状態を示した一部切断斜視図である。
【図４】先行して配置したエレメント管に隣接する掘削孔を掘削する状態を説明した断面図である。
【図５】先行して配置したエレメント管に隣接して後行エレメント管を配置した状態を説明した断面図である。
【図６】地盤改良材が注入される状態を説明した一部拡大断面図である。
【図７】実施例２の矩形エレメント管同士の連結部の構成を説明する断面図である。
【図８】実施例３の係合ブラケット側にも止水部形成材を注入するための中空部が形成された場合を説明した一部拡大断面図である。
【図９】従来例の鋼製エレメントを連結して構築された地中構造物の断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ 地中
１ａ 掘削孔
５ 地中構造物
６ 掘進機
８ ガイド部材
８ａ 貫通部
８ｂ 注入管
９ エレメント管
９０ 溝部
９ａ 外殻
９ｆ 係合ブラケット
１０ 止水部
１０ａ 地盤改良材（止水部形成材）
１１，１２ エレメント管
１５ 矩形エレメント管（エレメント管）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に周壁を形成する際に、該周壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管であって、
前記筒体は、前記掘削孔に内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二側面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたことを特徴とするエレメント管。
【請求項２】
前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエレメント管。
【請求項３】
前記中空部に連通する前記外殻又は前記係合ブラケットには、内部に注入された前記止水部形成材としての地盤改良材を通過させる貫通部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載のエレメント管。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、
前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、連続して前記エレメント管を配置することを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、
前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置するエレメント管配置工程と、前記中空部に注入管を挿入し、該注入管に注入した止水部形成材によって前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する止水部形成工程と、を有し、
前記エレメント管配置工程と前記止水部形成工程とを順次又は並行して繰り返しおこなうことによって、連続して前記エレメント管を配置することを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項１】
地中に周壁を形成する際に、該周壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して環状体の前記周壁を形成する筒体のエレメント管であって、
前記筒体は、前記掘削孔に内接し、第一側面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二側面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたことを特徴とするエレメント管。
【請求項２】
前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエレメント管。
【請求項３】
前記中空部に連通する前記外殻又は前記係合ブラケットには、内部に注入された前記止水部形成材としての地盤改良材を通過させる貫通部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載のエレメント管。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、
前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、連続して前記エレメント管を配置することを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載のエレメント管を複数使用して前記周壁を形成する地中構造物の構築方法であって、
前記周壁位置に該当する任意の位置の地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に推し込むことによって配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら、該掘削孔に推し込むことによって配置するエレメント管配置工程と、前記中空部に注入管を挿入し、該注入管に注入した止水部形成材によって前記溝部に近接する地中を変質させて止水部を形成する止水部形成工程と、を有し、
前記エレメント管配置工程と前記止水部形成工程とを順次又は並行して繰り返しおこなうことによって、連続して前記エレメント管を配置することを特徴とする地中構造物の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−７０４４３（Ｐ２００６−７０４４３Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５１５２３（Ｐ２００４−２５１５２３）
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【Ｆターム（参考）】
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