パイプルーフとその施工方法
【課題】 大深度において土被圧等を受けた場合でも、鋼管の厚みや寸法を大きくすることなく、市販の規格品の鋼管を使用しながら所望の耐荷重を得ることができ、さらには、鋼管同士を繋ぐ継手部にせん断応力等が集中するのを解消でき、もって高い耐力を有するパイプルーフと、このパイプルーフを工費を増大させることなく施工することのできる施工方法を提供すること。
【解決手段】 並列する複数の鋼管１，…からなる鋼管ユニット１０が少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体２０を成し、この積層体２０において複数の鋼管１，…で囲まれた領域に緊張材Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートＣ２で閉塞されてパイプルーフ１００が形成されている。
【解決手段】 並列する複数の鋼管１，…からなる鋼管ユニット１０が少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体２０を成し、この積層体２０において複数の鋼管１，…で囲まれた領域に緊張材Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートＣ２で閉塞されてパイプルーフ１００が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの構築に先行して地盤内に施工される、パイプルーフとその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、地盤内に構築される地下道や地下鉄路線、駅舎、各種アミューズメント施設などをはじめとする地下構造物の規模は大型化してきており、さらには、この地下構造物が大深度にて構築されるようになってきている。
【０００３】
平成１３年に施行された、大深度地下の公共的使用に関する特別措置法（いわゆる大深度法）により、特に首都圏などの市街地においては、４０ｍ以深の大深度において施工可能なインフラ施設が明確に定義され、その建設の需要が益々高まっている。さらに、シールド施工技術や推進施工技術の普及にともなって地下道が長距離化され、その途中で分岐合流部を後施工することによって地下道の一部区間に大断面トンネルを構築できるようになっている。
【０００４】
ところで、都市部に大規模な地下構造物を構築するに当たり、シールド掘進機等の掘進に先行して、表層の沈下をはじめとする周辺地盤の変位を確実に抑制するための土留めがおこなわれることが往々にしてある。中でも、立坑等から地盤内に鋼管を相互に隣接させながら水平方向に挿入し、断面がアーチ状や下に開放したコの字状などとなるように土留めの屋根となるパイプルーフを施工し、このパイプルーフ直下にシールド掘進機等を掘進させながら地下構造物を構築する方法が一般におこなわれている。そして、上記するように大深度に大規模な地下構造物を施工する場合には、それに先行して施工されるパイプルーフには比較的表層に近い地盤に施工される場合に比して、パイプルーフに作用する土被荷重や水圧は極めて大きなものとなり、これに耐え得る耐荷重性能が要求される。
【０００５】
ここで、従来のパイプルーフの構造を図７〜１０を参照して概説する。なお、図７等では、実際に併設施工される多数の鋼管のうちの一部のみを取り出して図示している。
【０００６】
まず、図７ａで示す形態のパイプルーフは、一方に雌領域Ｍを具備する矩形鋼管ＫＫ、他方に雄領域Ｏを具備する矩形鋼管ＫＫを、これら雌領域Ｍと雄領域Ｏを係合させて継手部を形成しながら地盤Ｇ内に併設させ、この継手部に止水シールＳＬが施されたものである。
【０００７】
相互に隣接するように矩形鋼管ＫＫを地盤内に挿入した後、図７ｂで示すようにそれぞれの矩形鋼管ＫＫの内部にコンクリートＣを充填して閉塞することにより、全体の断面がアーチ状等のパイプルーフが形成される。
【０００８】
このパイプルーフは、円形鋼管を使用する場合のように、隣接する鋼管の間の無駄な領域が生じないというメリットがある。しかし、円形鋼管に比して耐荷重が小さいことは理解に易く、上記するようにこのパイプルーフが大深度でさらに高水圧条件等の地盤内に施工される場合においては、図７ａから図７ｂへの移行段階、すなわち矩形鋼管ＫＫ内にコンクリートが充填されるまでの段階における耐荷重を保証するための措置が必要となる。そして、この措置の代表例として、たとえば、市販の規格品の矩形鋼管を使用するのではなくて、規格品よりも厚み：ｔの極めて厚い矩形鋼管ＫＫを製作して使用することが挙げられる。
【０００９】
一方、図８ａで示す形態のパイプルーフは、図７ａと同様に雌領域Ｍを具備する円形鋼管ＥＫと、雄領域Ｏを具備する円形鋼管ＥＫを、これら雌領域Ｍと雄領域Ｏを係合させて継手部を形成しながら併設させ、この継手部に止水シールＳＬが施されたものである。相互に隣接するように円形鋼管ＥＫを地盤内に挿入した後、図８ｂで示すようにそれぞれの円形鋼管ＥＫ内にコンクリートＣが充填されてパイプルーフが形成される。
【００１０】
円形鋼管ＥＫを適用したことで、矩形鋼管に比して図８ａから図８ｂへの移行段階での耐荷重は大きくなるものの、このパイプルーフが大深度に施工される場合には、増大する土被荷重に耐え得るように鋼管の径：Ｌ２を大きくせざるを得ない（Ｌ２＞Ｌ１となる）。
【００１１】
また、図９ａで示す形態のパイプルーフは、相互に係合する一方の鋼管が円形鋼管ＥＫからなり、他方の鋼管がこの円形鋼管ＥＫと係合する欠円領域を具備する欠円鋼管ＫＥからなるものであり、図９ｂで示すようにこれらの内部にコンクリートＣが充填されてパイプルーフが形成される。
【００１２】
このパイプルーフも、矩形鋼管を適用する場合に比して耐荷重は大きくなるものの、欠円鋼管の加工が容易でなく、工費の高騰は否めない。
【００１３】
上記するように、図７〜図９で示すパイプルーフは、多数の鋼管を一列に併設させて所望する断面形状を成すものであることから、大深度にこれらのパイプルーフが施工される場合には、その土被荷重等に耐え得る耐力を各鋼管の厚みや寸法の増大に頼らざるを得ない。
【００１４】
これらのパイプルーフに対し、図１０ａで示すパイプルーフは、多数の円形鋼管ＥＫを列状に併設させ、この列を積層して２段配置としたものであり、図１０ｂで示すように、各円形鋼管ＥＫ内にコンクリートＣが充填されて２段配置のパイプルーフを成すものである。なお、このパイプルーフにおいても、隣接する一方の円形鋼管ＥＫの雌領域Ｍを他方の円形鋼管ＥＫの雄領域Ｏと係合させて継手部を形成し、この継手部に止水シールＳＬが施工されている。なお、隣接する円形鋼管ＥＫ同士で囲まれた領域は地盤領域Ｇ１がそのまま残っている。
【００１５】
このパイプルーフによれば、これが大深度に施工される場合であっても、円形鋼管ＥＫを２段配置としたことで各円形鋼管ＥＫの厚みを大きくしたり、直径（寸法）を大きくする必要はなくなり、市販で規格品の鋼管を使用しながら耐荷重を向上できることから工費の高騰は回避できる。
【００１６】
しかし、このパイプルーフでは、左右上下で円形鋼管同士を繋ぐ箇所が継手部のみであることから、実際にこのパイプルーフが土被荷重を受けてそれぞれの円形鋼管で荷重分担をする際に各継手部にせん断応力等が集中することとなり、したがって、この継手部には極めて大きな耐力（せん断耐力、曲げ耐力など）が要求されることになり、十分な補強措置が必須となる。
【００１７】
仮に継手部が十分な耐力を具備していない場合には、上段の鋼管から下段の鋼管への荷重伝達が不十分となり、個々の鋼管は図７〜９で示す各種鋼管のように厚みも寸法も過度に大きなものでないことに鑑みれば、パイプルーフとして土被荷重を支保する作用を奏することができなくなる。
【００１８】
ここで、パイプルーフに関する従来の公開技術として、特許文献１〜４を挙げることができるが、これらの文献に開示のパイプルーフはいずれも列状に配設された１段構造のものからなり、図７〜９で示すパイプルーフに固有の上記課題を解消するには至らず、さらに、図１０で示すパイプルーフの有する課題を何等解消するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−１８７５７号公報
【特許文献２】特開平１１−５０７７９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１４１号公報
【特許文献４】特開２００７−１３２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、大深度において土被荷重等を受けた場合でも、鋼管の厚みや寸法を大きくすることなく、市販の規格品の鋼管を使用しながら所望の耐荷重を得ることができ、さらには、鋼管同士を繋ぐ継手部にせん断応力等が過度に集中するのを解消でき、もって高い耐力を有するパイプルーフと、このパイプルーフを工費を増大させることなく施工することのできる施工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】
【００２１】
前記目的を達成すべく、本発明によるパイプルーフは、並列する複数の鋼管からなる鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体を成し、この積層体において複数の鋼管で囲まれた領域に緊張材が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートで閉塞されているものである。
【００２２】
本発明で使用される鋼管は円形鋼管であり、この鋼管がたとえばアーチ状に列を成すようにして鋼管ユニットを形成し、２以上の鋼管ユニットが積層されて積層体を成している。
【００２３】
ここで、「少なくとも２以上」とは、たとえば２つのアーチ状の鋼管ユニットが積層したものや、３つ以上のアーチ状の鋼管ユニットが積層したものなどを包含する意味であり、パイプルーフが施工される深度や土被荷重等によって積層体を成す鋼管ユニットの段数が設定される。
【００２４】
そして、隣接する円形鋼管で囲まれた領域には、図１０で示すように原地盤をそのまま残置するのではなく、この領域の地盤を掘削し、排土して鋼管で包囲された空間を形成し、この包囲空間に緊張材を配し、さらにこの包囲空間をコンクリートで閉塞して各鋼管同士を強固に一体化したものである。
【００２５】
ここで、積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ備えてあり、雌領域と雄領域が係合して継手部を形成しているのがよい。この雌領域と雄領域が係合してなる継手部や、継手部周辺の地盤には止水施工が施されているのが望ましい。
【００２６】
上記する本発明のパイプルーフによれば、多数の鋼管が併設されたユニットが２段以上積層してなる積層体において、隣接する鋼管で囲まれた包囲空間に緊張材が配され、さらにこの包囲空間がコンクリートで閉塞されていることから、上段の鋼管ユニットが直接受ける土被荷重は、鋼管同士を繋ぐ継手部のみならず、鋼管間のコンクリートをも介して下段の鋼管ユニットに伝達させることができる。このことより、鋼管同士を繋ぐ継手部に過度にせん断応力等が集中するのが解消されることから、継手部を強固に補強等する必要もなくなり、構造弱部を具備しない高強度なパイプルーフとなる。
【００２７】
なお、隣接する鋼管で囲まれた領域のみならず、鋼管の内部もコンクリートで閉塞することにより、より一層強固なパイプルーフが形成できる。
【００２８】
また、適用される緊張材としては、鉄筋、ＰＣ鋼材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒）、型鋼（Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、Ｃ型鋼、Ｌ型鋼など）、鋼製パイプ（角パイプ、円形パイプなど）、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ，ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰなど）のうちのいずれか一種を使用することができる。
【００２９】
また、本発明によるパイプルーフの施工方法は、立坑から複数の鋼管を地盤内に挿入し、これら複数の鋼管を並列させて鋼管ユニットを形成し、この鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されてなる鋼管ユニットの積層体を形成する第１の工程、前記積層体において複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削して、これら複数の鋼管で囲まれた包囲空間を形成し、この包囲空間に前記立坑から緊張材を挿入するとともに、包囲空間を囲む鋼管に設けられている孔から別途の緊張材をこの包囲空間内に挿入する第２の工程、少なくとも前記包囲空間内にコンクリートを充填してパイプルーフを施工する第３の工程、からなるものである。
【００３０】
ここで、第１の工程においては、たとえば上方の鋼管ユニットをまず施工し、次いで下方の鋼管ユニットを施工するといった具合に、鋼管ユニット単位で施工を進めてもよいし、隣接する鋼管を上下の順で施工しながら、最終的にたとえば上下２段の積層体を形成する施工の進め方であってもよい。なお、所定長の鋼管を地盤内に配設するに当たり、立坑からたとえば短尺の鋼管を地盤内にジャッキ推進等させ、短尺の鋼管を順次継ぎ足しながらこれを繰り返することで所望長さのパイプルーフ用の鋼管を地盤内に施工できる。
【００３１】
次に、複数の鋼管で囲まれた領域の地盤掘削に際しては、たとえば立坑からボーリングマシン等で導坑を先行施工し、次いで、鋼管に予め形成されている孔からへら等を上記する囲まれた領域へ延ばして残りの原地盤土を導坑へ落として地盤をほぐし、次いでウォータージェットなどを吹き付けて土砂を排土するといった方法が適用できる。
【００３２】
このようにして複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削し、排土することで、これら複数の鋼管で囲まれた領域に包囲空間が形成される。
【００３３】
この包囲空間に対し、立坑から緊張材を挿入し、さらに、鋼管内からもこの鋼管に設けられている孔から別途の緊張材を包囲空間内に挿入する。
【００３４】
ここで、鋼管に開設されている孔は、このように鋼管内部から緊張材を包囲空間に挿入するためのものであり、鋼管を地盤内に挿入する際には、この孔をキャップにて閉塞しておくのがよい。
【００３５】
この立坑から挿入される緊張材は、鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材と第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材であり、鋼管の孔から包囲空間へ挿入される別途の緊張材は第３の緊張材であって、鋼管と第１、第２の緊張材を繋ぐ役割を担うものである。そのため、この第３の緊張材の一端は鋼管の内側に係合される。なお、これら第１〜第３の緊張材は、既述する鉄筋、ＰＣ鋼材等を使用できる。また、第１、第２の緊張材は予めユニット化して鉄筋籠としておき、このユニット化された鉄筋籠を包囲空間内に挿入することで緊張材を配設する工程の効率化が図られる。
【００３６】
また、包囲空間が形成された段階で、この包囲空間に臨む鋼管の外周の一部にこの鋼管の長手方向に延びるガイドを設けておき、第１、第２の緊張材の挿入を案内するようにしておくのが好ましい。特に、上記する鉄筋籠を製作して包囲空間内にこれを挿入する際には、このガイドに沿って鉄筋籠を挿入することにより、鉄筋籠の一部と鋼管が干渉してその挿入が不可となる等の問題を解消することができる。
【００３７】
第３の緊張材の挿入に際しては、鋼管内に作業員が入り、形成されている各孔から第３の緊張材を作業員が包囲空間内に挿入してもよいし、鋼管の内側に鋼管の長手方向に延びるガイドレールを設けておき、このガイドレールに沿ってジャッキを自走させながら、このジャッキにて前記第３の緊張材を包囲空間へ挿入するようにしてもよい。
【００３８】
上記する本発明の施工方法によって施工されたパイプルーフによれば、積層体を構成する鋼管に市販の規格品のものを使用した場合でも、大深度施工の際に要求される耐荷重を充足することが可能となり、また、鋼管同士の継手部に過度の応力が生じないことから継手部の補強も不要となる。したがって、規格品に対して厚みや寸法の大きな鋼管を特別に製作することも継手部補強も不要であることから、従来のパイプルーフのようにこれらによって工費が高騰することはない。
【発明の効果】
【００３９】
以上の説明から理解できるように、本発明のパイプルーフとその施工方法によれば、列状の鋼管を段状に積層させ、鋼管で包囲された領域に緊張材が配され、さらにコンクリートがこの領域を閉塞して全ての鋼管が相互に一体化された構造のパイプルーフが形成されることにより、鋼管同士の継手部への過度の応力集中を回避でき、規格品の鋼管を使用しながら大深度で要求される耐荷重を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】立坑から短尺鋼管を継ぎ足しながら地盤内に挿入して、所望長さの鋼管が地盤内に施工された状態を説明した図である。
【図２】（ａ）は本発明の施工方法の第１の工程を説明する図であり、（ｂ）は本発明の施工方法の第２の工程を説明する図である。
【図３】（ａ）は図２ｂに続いて第２の工程を説明する図であり、（ｂ）は図３ａに続いて第２の工程を説明する図である。
【図４】（ａ）は図３ｂに続いて第２の工程を説明する図であり、（ｂ）は図４ａに続いて第２の工程を説明する図である。
【図５】（ａ）は本発明の施工方法の第３の工程を説明する図であり、（ｂ）は図５ａに続いて第３の工程を説明する図である。
【図６】施工されてできた本発明のパイプルーフを示す断面図であり、このパイプルーフで土被荷重を支保しながらその下方を地下空間施工用のシールド掘進機が掘進している状態をともに示した図である。
【図７】従来のパイプルーフの一実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図８】従来のパイプルーフの他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図９】従来のパイプルーフのさらに他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図１０】従来のパイプルーフのさらに他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明のパイプルーフの施工方法とこの方法で形成されたパイプルーフを説明する。なお、図２〜図５で示す鋼管の積層体は、理解を容易とするために実際に施工されるパイプルーフの一部を示したものである。また、図示するパイプルーフは上下２段の積層体を成すものであるが、３段以上の積層体からなるパイプルーフであってもよいことは勿論のことである。
【００４２】
図１は、立坑から短尺鋼管を継ぎ足しながら地盤内に挿入して、所望長さの鋼管が地盤内に施工された状態を説明した図であり、図２〜図５は順に、本発明の施工方法を説明した図であり、図６は、施工されてできた本発明のパイプルーフを示す断面図であり、このパイプルーフで土被荷重を支保しながらその下方を地下空間施工用のシールド掘進機が掘進している状態をともに示した図である。
【００４３】
パイプルーフ用の鋼管を地盤内に挿入する方法は多岐に亘り、公知の方法のいずれを適用してもよいが、図１で示す方法は、立坑Ｔ内にジャッキＪ１を配し、短尺鋼管１’を地上から吊り下ろしてジャッキＪ１にセットし、このジャッキＪ１の推力にて地盤Ｇ内に挿入後、別途の短尺鋼管１’を継ぎ足して同様に地盤内に挿入し、これを繰り返して所望長さのパイプルーフ用の鋼管１を設置するものである。
【００４４】
本発明の施工方法の第１の工程では、上記するように鋼管１を地盤内に順次施工しながら、図２ａで示すように複数の鋼管１，…からなる上段の鋼管ユニット１０を施工し、次いで、同様に複数の鋼管１，…からなる下段の鋼管ユニット１０を施工して、２段の鋼管ユニット１０からなる積層体２０を地盤Ｇ内に形成する。ここで、図示する施工手順（Ｘ１方向）に関し、先行して地盤Ｇ内に施工される鋼管１の雌領域１ａに、後行の鋼管１の雄領域１ｂが係合するようにして隣接鋼管が順次施工される。
【００４５】
なお、図２ａは、実際のパイプルーフの一部を示した図であり、実際には、たとえば図６で示すように、上段、下段の鋼管ユニット１０がともにアーチ状に形成され、これに応じてアーチ状の積層体からなるパイプルーフとなるものである。
【００４６】
図２ａに戻り、隣接する鋼管１，１の一方の雌領域１ａと他方の雄領域１ｂが係合され、この係合領域に止水シール２が施工されて継手部が形成される（第１の工程）。
【００４７】
このようにして積層体２０が施工されたら、次に、第２の工程として、図２ｂで示すように、複数の鋼管１，…で囲まれた領域の地盤Ｇ１の掘削をおこなう。具体的には、立坑Ｔからボーリングマシン等で導坑Ｋ１を先行施工し、次いで、鋼管１に予め形成されている孔１ｃからへら等を地盤Ｇ１へ延ばして残りの原地盤土を導坑Ｋ１へ落として地盤をほぐし、最後にウォータージェットなどを吹き付けて土砂を排土することにより、図３ａで示すような複数の鋼管１，…で包囲された包囲空間Ｋが形成される。
【００４８】
包囲空間Ｋが形成されたら、図３ｂで示すように、この包囲空間Ｋに臨む鋼管１の外周面に鋼管１の長手方向に延びるガイド３を設置し、複数の軸方向筋Ｒ１、…とこれを包囲するフープ筋Ｒ２と、被ガイド筋Ｒ３と、がユニット化された鉄筋籠を立坑Ｔから包囲空間Ｋ内に挿入する。被ガイド筋Ｒ３がガイド３に案内されることにより、挿入の際に鉄筋籠の一部が鋼管と干渉して挿入できなくなるといった問題も生じない。
【００４９】
それぞれの包囲空間Ｋに鉄筋籠が挿入されたら、図４ａで示すように、鋼管１の内部からせん断キーＲ４を包囲空間Ｋ内に挿入する。より具体的には、上段の鋼管１の内部にはその頂部（クラウン）にガイド１ｄが配設されており、下段の鋼管１の内部にはその下部に同様のガイド１ｄが配設されており、このガイド１ｄに沿ってジャッキＪ２を鋼管１の長手方向に移動させ、所定位置で停止させた後に、ジャッキＪ２に取り付けられたせん断キーＲ４を鋼管１の孔１ｃを介して包囲空間Ｋ内に挿入する。
【００５０】
この方法は、たとえば鋼管１の内径が非常に小さくて、作業員がその内部に入ってせん断キーＲ４の設置ができない場合に有効である。たとえば、ジャッキにＣＣＤカメラやＧＰＳを搭載しておき、立坑Ｔ内や地上から管理者がジャッキの位置と鋼管の位置を精緻に特定しながら、ジャッキを所定位置に停止させ、ジャッキのストローク制御を自動的におこなうことでせん断キーＲ４の設置が可能となる。
【００５１】
なお、このせん断キーＲ４は、その先端の一部が鉄筋籠内に配設され、これらがコンクリートにて一体化された際にこのコンクリートと鋼管１の強固な接続構造を形成するための緊張材である。したがって、その端部は鋼管１の内部に留まり、この鋼管１の内壁と係合しているのがよい。そこで、せん断キーＲ４の端部に磁石を設ける等して磁力を持たせておくことで、鋼管１の内壁への固定を図ると同時に、ジャッキＪ２から容易に係脱するのを保証することができる。
【００５２】
ここで、図示例では各緊張材に鉄筋を使用しているが、鉄筋以外にも、ＰＣ鋼材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒）、型鋼（Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、Ｃ型鋼、Ｌ型鋼など）、鋼製パイプ（角パイプ、円形パイプなど）、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ，ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰなど）などのいずれか一種を適用してもよい。
【００５３】
それぞれの包囲空間Ｋ内への鉄筋籠およびせん断キーＲ４の配筋が完了したら（図４ｂ参照）、次に、図５ａで示すように、鋼管１の内部に軸方向筋Ｒ５を配した後にコンクリートＣ１を充填し、次いで図５ｂで示すように、包囲空間ＫにもコンクリートＣ２を充填することにより、本発明のパイプルーフ１００が形成される。
【００５４】
複数の鋼管１で包囲された包囲空間Ｋ内に、鋼管１の長手方向に延びる軸方向筋Ｒ１と、これを包囲するフープ筋Ｒ２と、これらと所定長さラップするせん断キーＲ４が配され、コンクリートＣ２が充填されてＲＣ構造体が形成されることにより、パイプルーフ１００はこのＲＣ構造体を介して鋼管１，１同士が強固に接合され、一体化された構造を有するものとなる。
【００５５】
図６は、地盤Ｇ内に形成されたパイプルーフ１００の全体を断面で示した図である。
【００５６】
図示するパイプルーフ１００は地盤Ｇの大深度にアーチ状に形成されるものである。このパイプルーフ１００でその上方の土被荷重を支保するようにして、その下方にシールド掘進機Ｓを掘進させて地下道を構築したり、図示するように２以上のシールド掘進機Ｓ，Ｓを掘進させて２以上のトンネルを構築し、トンネル同士を繋いで地下施設に供される大断面トンネルを構築することができる。実際には、このトンネル施工の際にパイプルーフ１００が土被荷重を支保することとなる。
【００５７】
図示するパイプルーフ１００は、列状の鋼管ユニット１０を段状に積層させて積層体２０とし、鋼管１，…で包囲された領域に緊張材Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４が配され、さらにコンクリートＣ２がこの領域を閉塞して全ての鋼管１，…が相互に一体化された構造を呈していることから、鋼管１，１同士の継手部への過度の応力集中が回避でき、規格品の鋼管１を使用しながら大深度で要求される耐荷重を有することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１…鋼管、１’…短尺鋼管、１ａ…雌領域、１ｂ…雄領域、１ｃ…孔、１ｄ…ガイド、２…止水シール、３…ガイド、１０…鋼管ユニット、２０…積層体、１００…パイプルーフ、Ｇ…地盤、Ｇ１…鋼管で囲まれた領域の地盤、Ｋ…包囲空間、Ｒ１…軸方向筋（第１の緊張材）、Ｒ２…フープ筋（第２の緊張材）、Ｒ３…被ガイド筋、Ｒ４…せん断キー（第３の緊張材）、Ｃ１、Ｃ２…コンクリート、Ｔ…立坑
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの構築に先行して地盤内に施工される、パイプルーフとその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、地盤内に構築される地下道や地下鉄路線、駅舎、各種アミューズメント施設などをはじめとする地下構造物の規模は大型化してきており、さらには、この地下構造物が大深度にて構築されるようになってきている。
【０００３】
平成１３年に施行された、大深度地下の公共的使用に関する特別措置法（いわゆる大深度法）により、特に首都圏などの市街地においては、４０ｍ以深の大深度において施工可能なインフラ施設が明確に定義され、その建設の需要が益々高まっている。さらに、シールド施工技術や推進施工技術の普及にともなって地下道が長距離化され、その途中で分岐合流部を後施工することによって地下道の一部区間に大断面トンネルを構築できるようになっている。
【０００４】
ところで、都市部に大規模な地下構造物を構築するに当たり、シールド掘進機等の掘進に先行して、表層の沈下をはじめとする周辺地盤の変位を確実に抑制するための土留めがおこなわれることが往々にしてある。中でも、立坑等から地盤内に鋼管を相互に隣接させながら水平方向に挿入し、断面がアーチ状や下に開放したコの字状などとなるように土留めの屋根となるパイプルーフを施工し、このパイプルーフ直下にシールド掘進機等を掘進させながら地下構造物を構築する方法が一般におこなわれている。そして、上記するように大深度に大規模な地下構造物を施工する場合には、それに先行して施工されるパイプルーフには比較的表層に近い地盤に施工される場合に比して、パイプルーフに作用する土被荷重や水圧は極めて大きなものとなり、これに耐え得る耐荷重性能が要求される。
【０００５】
ここで、従来のパイプルーフの構造を図７〜１０を参照して概説する。なお、図７等では、実際に併設施工される多数の鋼管のうちの一部のみを取り出して図示している。
【０００６】
まず、図７ａで示す形態のパイプルーフは、一方に雌領域Ｍを具備する矩形鋼管ＫＫ、他方に雄領域Ｏを具備する矩形鋼管ＫＫを、これら雌領域Ｍと雄領域Ｏを係合させて継手部を形成しながら地盤Ｇ内に併設させ、この継手部に止水シールＳＬが施されたものである。
【０００７】
相互に隣接するように矩形鋼管ＫＫを地盤内に挿入した後、図７ｂで示すようにそれぞれの矩形鋼管ＫＫの内部にコンクリートＣを充填して閉塞することにより、全体の断面がアーチ状等のパイプルーフが形成される。
【０００８】
このパイプルーフは、円形鋼管を使用する場合のように、隣接する鋼管の間の無駄な領域が生じないというメリットがある。しかし、円形鋼管に比して耐荷重が小さいことは理解に易く、上記するようにこのパイプルーフが大深度でさらに高水圧条件等の地盤内に施工される場合においては、図７ａから図７ｂへの移行段階、すなわち矩形鋼管ＫＫ内にコンクリートが充填されるまでの段階における耐荷重を保証するための措置が必要となる。そして、この措置の代表例として、たとえば、市販の規格品の矩形鋼管を使用するのではなくて、規格品よりも厚み：ｔの極めて厚い矩形鋼管ＫＫを製作して使用することが挙げられる。
【０００９】
一方、図８ａで示す形態のパイプルーフは、図７ａと同様に雌領域Ｍを具備する円形鋼管ＥＫと、雄領域Ｏを具備する円形鋼管ＥＫを、これら雌領域Ｍと雄領域Ｏを係合させて継手部を形成しながら併設させ、この継手部に止水シールＳＬが施されたものである。相互に隣接するように円形鋼管ＥＫを地盤内に挿入した後、図８ｂで示すようにそれぞれの円形鋼管ＥＫ内にコンクリートＣが充填されてパイプルーフが形成される。
【００１０】
円形鋼管ＥＫを適用したことで、矩形鋼管に比して図８ａから図８ｂへの移行段階での耐荷重は大きくなるものの、このパイプルーフが大深度に施工される場合には、増大する土被荷重に耐え得るように鋼管の径：Ｌ２を大きくせざるを得ない（Ｌ２＞Ｌ１となる）。
【００１１】
また、図９ａで示す形態のパイプルーフは、相互に係合する一方の鋼管が円形鋼管ＥＫからなり、他方の鋼管がこの円形鋼管ＥＫと係合する欠円領域を具備する欠円鋼管ＫＥからなるものであり、図９ｂで示すようにこれらの内部にコンクリートＣが充填されてパイプルーフが形成される。
【００１２】
このパイプルーフも、矩形鋼管を適用する場合に比して耐荷重は大きくなるものの、欠円鋼管の加工が容易でなく、工費の高騰は否めない。
【００１３】
上記するように、図７〜図９で示すパイプルーフは、多数の鋼管を一列に併設させて所望する断面形状を成すものであることから、大深度にこれらのパイプルーフが施工される場合には、その土被荷重等に耐え得る耐力を各鋼管の厚みや寸法の増大に頼らざるを得ない。
【００１４】
これらのパイプルーフに対し、図１０ａで示すパイプルーフは、多数の円形鋼管ＥＫを列状に併設させ、この列を積層して２段配置としたものであり、図１０ｂで示すように、各円形鋼管ＥＫ内にコンクリートＣが充填されて２段配置のパイプルーフを成すものである。なお、このパイプルーフにおいても、隣接する一方の円形鋼管ＥＫの雌領域Ｍを他方の円形鋼管ＥＫの雄領域Ｏと係合させて継手部を形成し、この継手部に止水シールＳＬが施工されている。なお、隣接する円形鋼管ＥＫ同士で囲まれた領域は地盤領域Ｇ１がそのまま残っている。
【００１５】
このパイプルーフによれば、これが大深度に施工される場合であっても、円形鋼管ＥＫを２段配置としたことで各円形鋼管ＥＫの厚みを大きくしたり、直径（寸法）を大きくする必要はなくなり、市販で規格品の鋼管を使用しながら耐荷重を向上できることから工費の高騰は回避できる。
【００１６】
しかし、このパイプルーフでは、左右上下で円形鋼管同士を繋ぐ箇所が継手部のみであることから、実際にこのパイプルーフが土被荷重を受けてそれぞれの円形鋼管で荷重分担をする際に各継手部にせん断応力等が集中することとなり、したがって、この継手部には極めて大きな耐力（せん断耐力、曲げ耐力など）が要求されることになり、十分な補強措置が必須となる。
【００１７】
仮に継手部が十分な耐力を具備していない場合には、上段の鋼管から下段の鋼管への荷重伝達が不十分となり、個々の鋼管は図７〜９で示す各種鋼管のように厚みも寸法も過度に大きなものでないことに鑑みれば、パイプルーフとして土被荷重を支保する作用を奏することができなくなる。
【００１８】
ここで、パイプルーフに関する従来の公開技術として、特許文献１〜４を挙げることができるが、これらの文献に開示のパイプルーフはいずれも列状に配設された１段構造のものからなり、図７〜９で示すパイプルーフに固有の上記課題を解消するには至らず、さらに、図１０で示すパイプルーフの有する課題を何等解消するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−１８７５７号公報
【特許文献２】特開平１１−５０７７９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１４１号公報
【特許文献４】特開２００７−１３２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、大深度において土被荷重等を受けた場合でも、鋼管の厚みや寸法を大きくすることなく、市販の規格品の鋼管を使用しながら所望の耐荷重を得ることができ、さらには、鋼管同士を繋ぐ継手部にせん断応力等が過度に集中するのを解消でき、もって高い耐力を有するパイプルーフと、このパイプルーフを工費を増大させることなく施工することのできる施工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】
【００２１】
前記目的を達成すべく、本発明によるパイプルーフは、並列する複数の鋼管からなる鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体を成し、この積層体において複数の鋼管で囲まれた領域に緊張材が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートで閉塞されているものである。
【００２２】
本発明で使用される鋼管は円形鋼管であり、この鋼管がたとえばアーチ状に列を成すようにして鋼管ユニットを形成し、２以上の鋼管ユニットが積層されて積層体を成している。
【００２３】
ここで、「少なくとも２以上」とは、たとえば２つのアーチ状の鋼管ユニットが積層したものや、３つ以上のアーチ状の鋼管ユニットが積層したものなどを包含する意味であり、パイプルーフが施工される深度や土被荷重等によって積層体を成す鋼管ユニットの段数が設定される。
【００２４】
そして、隣接する円形鋼管で囲まれた領域には、図１０で示すように原地盤をそのまま残置するのではなく、この領域の地盤を掘削し、排土して鋼管で包囲された空間を形成し、この包囲空間に緊張材を配し、さらにこの包囲空間をコンクリートで閉塞して各鋼管同士を強固に一体化したものである。
【００２５】
ここで、積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ備えてあり、雌領域と雄領域が係合して継手部を形成しているのがよい。この雌領域と雄領域が係合してなる継手部や、継手部周辺の地盤には止水施工が施されているのが望ましい。
【００２６】
上記する本発明のパイプルーフによれば、多数の鋼管が併設されたユニットが２段以上積層してなる積層体において、隣接する鋼管で囲まれた包囲空間に緊張材が配され、さらにこの包囲空間がコンクリートで閉塞されていることから、上段の鋼管ユニットが直接受ける土被荷重は、鋼管同士を繋ぐ継手部のみならず、鋼管間のコンクリートをも介して下段の鋼管ユニットに伝達させることができる。このことより、鋼管同士を繋ぐ継手部に過度にせん断応力等が集中するのが解消されることから、継手部を強固に補強等する必要もなくなり、構造弱部を具備しない高強度なパイプルーフとなる。
【００２７】
なお、隣接する鋼管で囲まれた領域のみならず、鋼管の内部もコンクリートで閉塞することにより、より一層強固なパイプルーフが形成できる。
【００２８】
また、適用される緊張材としては、鉄筋、ＰＣ鋼材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒）、型鋼（Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、Ｃ型鋼、Ｌ型鋼など）、鋼製パイプ（角パイプ、円形パイプなど）、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ，ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰなど）のうちのいずれか一種を使用することができる。
【００２９】
また、本発明によるパイプルーフの施工方法は、立坑から複数の鋼管を地盤内に挿入し、これら複数の鋼管を並列させて鋼管ユニットを形成し、この鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されてなる鋼管ユニットの積層体を形成する第１の工程、前記積層体において複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削して、これら複数の鋼管で囲まれた包囲空間を形成し、この包囲空間に前記立坑から緊張材を挿入するとともに、包囲空間を囲む鋼管に設けられている孔から別途の緊張材をこの包囲空間内に挿入する第２の工程、少なくとも前記包囲空間内にコンクリートを充填してパイプルーフを施工する第３の工程、からなるものである。
【００３０】
ここで、第１の工程においては、たとえば上方の鋼管ユニットをまず施工し、次いで下方の鋼管ユニットを施工するといった具合に、鋼管ユニット単位で施工を進めてもよいし、隣接する鋼管を上下の順で施工しながら、最終的にたとえば上下２段の積層体を形成する施工の進め方であってもよい。なお、所定長の鋼管を地盤内に配設するに当たり、立坑からたとえば短尺の鋼管を地盤内にジャッキ推進等させ、短尺の鋼管を順次継ぎ足しながらこれを繰り返することで所望長さのパイプルーフ用の鋼管を地盤内に施工できる。
【００３１】
次に、複数の鋼管で囲まれた領域の地盤掘削に際しては、たとえば立坑からボーリングマシン等で導坑を先行施工し、次いで、鋼管に予め形成されている孔からへら等を上記する囲まれた領域へ延ばして残りの原地盤土を導坑へ落として地盤をほぐし、次いでウォータージェットなどを吹き付けて土砂を排土するといった方法が適用できる。
【００３２】
このようにして複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削し、排土することで、これら複数の鋼管で囲まれた領域に包囲空間が形成される。
【００３３】
この包囲空間に対し、立坑から緊張材を挿入し、さらに、鋼管内からもこの鋼管に設けられている孔から別途の緊張材を包囲空間内に挿入する。
【００３４】
ここで、鋼管に開設されている孔は、このように鋼管内部から緊張材を包囲空間に挿入するためのものであり、鋼管を地盤内に挿入する際には、この孔をキャップにて閉塞しておくのがよい。
【００３５】
この立坑から挿入される緊張材は、鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材と第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材であり、鋼管の孔から包囲空間へ挿入される別途の緊張材は第３の緊張材であって、鋼管と第１、第２の緊張材を繋ぐ役割を担うものである。そのため、この第３の緊張材の一端は鋼管の内側に係合される。なお、これら第１〜第３の緊張材は、既述する鉄筋、ＰＣ鋼材等を使用できる。また、第１、第２の緊張材は予めユニット化して鉄筋籠としておき、このユニット化された鉄筋籠を包囲空間内に挿入することで緊張材を配設する工程の効率化が図られる。
【００３６】
また、包囲空間が形成された段階で、この包囲空間に臨む鋼管の外周の一部にこの鋼管の長手方向に延びるガイドを設けておき、第１、第２の緊張材の挿入を案内するようにしておくのが好ましい。特に、上記する鉄筋籠を製作して包囲空間内にこれを挿入する際には、このガイドに沿って鉄筋籠を挿入することにより、鉄筋籠の一部と鋼管が干渉してその挿入が不可となる等の問題を解消することができる。
【００３７】
第３の緊張材の挿入に際しては、鋼管内に作業員が入り、形成されている各孔から第３の緊張材を作業員が包囲空間内に挿入してもよいし、鋼管の内側に鋼管の長手方向に延びるガイドレールを設けておき、このガイドレールに沿ってジャッキを自走させながら、このジャッキにて前記第３の緊張材を包囲空間へ挿入するようにしてもよい。
【００３８】
上記する本発明の施工方法によって施工されたパイプルーフによれば、積層体を構成する鋼管に市販の規格品のものを使用した場合でも、大深度施工の際に要求される耐荷重を充足することが可能となり、また、鋼管同士の継手部に過度の応力が生じないことから継手部の補強も不要となる。したがって、規格品に対して厚みや寸法の大きな鋼管を特別に製作することも継手部補強も不要であることから、従来のパイプルーフのようにこれらによって工費が高騰することはない。
【発明の効果】
【００３９】
以上の説明から理解できるように、本発明のパイプルーフとその施工方法によれば、列状の鋼管を段状に積層させ、鋼管で包囲された領域に緊張材が配され、さらにコンクリートがこの領域を閉塞して全ての鋼管が相互に一体化された構造のパイプルーフが形成されることにより、鋼管同士の継手部への過度の応力集中を回避でき、規格品の鋼管を使用しながら大深度で要求される耐荷重を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】立坑から短尺鋼管を継ぎ足しながら地盤内に挿入して、所望長さの鋼管が地盤内に施工された状態を説明した図である。
【図２】（ａ）は本発明の施工方法の第１の工程を説明する図であり、（ｂ）は本発明の施工方法の第２の工程を説明する図である。
【図３】（ａ）は図２ｂに続いて第２の工程を説明する図であり、（ｂ）は図３ａに続いて第２の工程を説明する図である。
【図４】（ａ）は図３ｂに続いて第２の工程を説明する図であり、（ｂ）は図４ａに続いて第２の工程を説明する図である。
【図５】（ａ）は本発明の施工方法の第３の工程を説明する図であり、（ｂ）は図５ａに続いて第３の工程を説明する図である。
【図６】施工されてできた本発明のパイプルーフを示す断面図であり、このパイプルーフで土被荷重を支保しながらその下方を地下空間施工用のシールド掘進機が掘進している状態をともに示した図である。
【図７】従来のパイプルーフの一実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図８】従来のパイプルーフの他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図９】従来のパイプルーフのさらに他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【図１０】従来のパイプルーフのさらに他の実施の形態の一部の断面図であり、（ａ）は鋼管内にコンクリートが充填される前の状態を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが充填された後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明のパイプルーフの施工方法とこの方法で形成されたパイプルーフを説明する。なお、図２〜図５で示す鋼管の積層体は、理解を容易とするために実際に施工されるパイプルーフの一部を示したものである。また、図示するパイプルーフは上下２段の積層体を成すものであるが、３段以上の積層体からなるパイプルーフであってもよいことは勿論のことである。
【００４２】
図１は、立坑から短尺鋼管を継ぎ足しながら地盤内に挿入して、所望長さの鋼管が地盤内に施工された状態を説明した図であり、図２〜図５は順に、本発明の施工方法を説明した図であり、図６は、施工されてできた本発明のパイプルーフを示す断面図であり、このパイプルーフで土被荷重を支保しながらその下方を地下空間施工用のシールド掘進機が掘進している状態をともに示した図である。
【００４３】
パイプルーフ用の鋼管を地盤内に挿入する方法は多岐に亘り、公知の方法のいずれを適用してもよいが、図１で示す方法は、立坑Ｔ内にジャッキＪ１を配し、短尺鋼管１’を地上から吊り下ろしてジャッキＪ１にセットし、このジャッキＪ１の推力にて地盤Ｇ内に挿入後、別途の短尺鋼管１’を継ぎ足して同様に地盤内に挿入し、これを繰り返して所望長さのパイプルーフ用の鋼管１を設置するものである。
【００４４】
本発明の施工方法の第１の工程では、上記するように鋼管１を地盤内に順次施工しながら、図２ａで示すように複数の鋼管１，…からなる上段の鋼管ユニット１０を施工し、次いで、同様に複数の鋼管１，…からなる下段の鋼管ユニット１０を施工して、２段の鋼管ユニット１０からなる積層体２０を地盤Ｇ内に形成する。ここで、図示する施工手順（Ｘ１方向）に関し、先行して地盤Ｇ内に施工される鋼管１の雌領域１ａに、後行の鋼管１の雄領域１ｂが係合するようにして隣接鋼管が順次施工される。
【００４５】
なお、図２ａは、実際のパイプルーフの一部を示した図であり、実際には、たとえば図６で示すように、上段、下段の鋼管ユニット１０がともにアーチ状に形成され、これに応じてアーチ状の積層体からなるパイプルーフとなるものである。
【００４６】
図２ａに戻り、隣接する鋼管１，１の一方の雌領域１ａと他方の雄領域１ｂが係合され、この係合領域に止水シール２が施工されて継手部が形成される（第１の工程）。
【００４７】
このようにして積層体２０が施工されたら、次に、第２の工程として、図２ｂで示すように、複数の鋼管１，…で囲まれた領域の地盤Ｇ１の掘削をおこなう。具体的には、立坑Ｔからボーリングマシン等で導坑Ｋ１を先行施工し、次いで、鋼管１に予め形成されている孔１ｃからへら等を地盤Ｇ１へ延ばして残りの原地盤土を導坑Ｋ１へ落として地盤をほぐし、最後にウォータージェットなどを吹き付けて土砂を排土することにより、図３ａで示すような複数の鋼管１，…で包囲された包囲空間Ｋが形成される。
【００４８】
包囲空間Ｋが形成されたら、図３ｂで示すように、この包囲空間Ｋに臨む鋼管１の外周面に鋼管１の長手方向に延びるガイド３を設置し、複数の軸方向筋Ｒ１、…とこれを包囲するフープ筋Ｒ２と、被ガイド筋Ｒ３と、がユニット化された鉄筋籠を立坑Ｔから包囲空間Ｋ内に挿入する。被ガイド筋Ｒ３がガイド３に案内されることにより、挿入の際に鉄筋籠の一部が鋼管と干渉して挿入できなくなるといった問題も生じない。
【００４９】
それぞれの包囲空間Ｋに鉄筋籠が挿入されたら、図４ａで示すように、鋼管１の内部からせん断キーＲ４を包囲空間Ｋ内に挿入する。より具体的には、上段の鋼管１の内部にはその頂部（クラウン）にガイド１ｄが配設されており、下段の鋼管１の内部にはその下部に同様のガイド１ｄが配設されており、このガイド１ｄに沿ってジャッキＪ２を鋼管１の長手方向に移動させ、所定位置で停止させた後に、ジャッキＪ２に取り付けられたせん断キーＲ４を鋼管１の孔１ｃを介して包囲空間Ｋ内に挿入する。
【００５０】
この方法は、たとえば鋼管１の内径が非常に小さくて、作業員がその内部に入ってせん断キーＲ４の設置ができない場合に有効である。たとえば、ジャッキにＣＣＤカメラやＧＰＳを搭載しておき、立坑Ｔ内や地上から管理者がジャッキの位置と鋼管の位置を精緻に特定しながら、ジャッキを所定位置に停止させ、ジャッキのストローク制御を自動的におこなうことでせん断キーＲ４の設置が可能となる。
【００５１】
なお、このせん断キーＲ４は、その先端の一部が鉄筋籠内に配設され、これらがコンクリートにて一体化された際にこのコンクリートと鋼管１の強固な接続構造を形成するための緊張材である。したがって、その端部は鋼管１の内部に留まり、この鋼管１の内壁と係合しているのがよい。そこで、せん断キーＲ４の端部に磁石を設ける等して磁力を持たせておくことで、鋼管１の内壁への固定を図ると同時に、ジャッキＪ２から容易に係脱するのを保証することができる。
【００５２】
ここで、図示例では各緊張材に鉄筋を使用しているが、鉄筋以外にも、ＰＣ鋼材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒）、型鋼（Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、Ｃ型鋼、Ｌ型鋼など）、鋼製パイプ（角パイプ、円形パイプなど）、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ，ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰなど）などのいずれか一種を適用してもよい。
【００５３】
それぞれの包囲空間Ｋ内への鉄筋籠およびせん断キーＲ４の配筋が完了したら（図４ｂ参照）、次に、図５ａで示すように、鋼管１の内部に軸方向筋Ｒ５を配した後にコンクリートＣ１を充填し、次いで図５ｂで示すように、包囲空間ＫにもコンクリートＣ２を充填することにより、本発明のパイプルーフ１００が形成される。
【００５４】
複数の鋼管１で包囲された包囲空間Ｋ内に、鋼管１の長手方向に延びる軸方向筋Ｒ１と、これを包囲するフープ筋Ｒ２と、これらと所定長さラップするせん断キーＲ４が配され、コンクリートＣ２が充填されてＲＣ構造体が形成されることにより、パイプルーフ１００はこのＲＣ構造体を介して鋼管１，１同士が強固に接合され、一体化された構造を有するものとなる。
【００５５】
図６は、地盤Ｇ内に形成されたパイプルーフ１００の全体を断面で示した図である。
【００５６】
図示するパイプルーフ１００は地盤Ｇの大深度にアーチ状に形成されるものである。このパイプルーフ１００でその上方の土被荷重を支保するようにして、その下方にシールド掘進機Ｓを掘進させて地下道を構築したり、図示するように２以上のシールド掘進機Ｓ，Ｓを掘進させて２以上のトンネルを構築し、トンネル同士を繋いで地下施設に供される大断面トンネルを構築することができる。実際には、このトンネル施工の際にパイプルーフ１００が土被荷重を支保することとなる。
【００５７】
図示するパイプルーフ１００は、列状の鋼管ユニット１０を段状に積層させて積層体２０とし、鋼管１，…で包囲された領域に緊張材Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４が配され、さらにコンクリートＣ２がこの領域を閉塞して全ての鋼管１，…が相互に一体化された構造を呈していることから、鋼管１，１同士の継手部への過度の応力集中が回避でき、規格品の鋼管１を使用しながら大深度で要求される耐荷重を有することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１…鋼管、１’…短尺鋼管、１ａ…雌領域、１ｂ…雄領域、１ｃ…孔、１ｄ…ガイド、２…止水シール、３…ガイド、１０…鋼管ユニット、２０…積層体、１００…パイプルーフ、Ｇ…地盤、Ｇ１…鋼管で囲まれた領域の地盤、Ｋ…包囲空間、Ｒ１…軸方向筋（第１の緊張材）、Ｒ２…フープ筋（第２の緊張材）、Ｒ３…被ガイド筋、Ｒ４…せん断キー（第３の緊張材）、Ｃ１、Ｃ２…コンクリート、Ｔ…立坑
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列する複数の鋼管からなる鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体を成し、この積層体において複数の鋼管で囲まれた領域に緊張材が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートで閉塞されているパイプルーフ。
【請求項２】
前記積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ備えてあり、雌領域と雄領域が係合して継手部を形成している、請求項１に記載のパイプルーフ。
【請求項３】
前記鋼管の内部もコンクリートで閉塞されている、請求項１または２に記載のパイプルーフ。
【請求項４】
前記緊張材は、鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材、第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材、および鋼管から前記囲まれた領域へ突出する第３の緊張材からなる、請求項１〜３のいずれかに記載のパイプルーフ。
【請求項５】
前記緊張材は、鉄筋、ＰＣ鋼材、型鋼、鋼製パイプ、繊維強化樹脂材のうちのいずれか一種からなる、請求項１〜４のいずれかに記載のパイプルーフ。
【請求項６】
立坑から複数の鋼管を地盤内に挿入し、これら複数の鋼管を並列させて鋼管ユニットを形成し、この鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されてなる鋼管ユニットの積層体を形成する第１の工程、
前記積層体において複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削して、これら複数の鋼管で囲まれた包囲空間を形成し、この包囲空間に前記立坑から緊張材を挿入するとともに、包囲空間を囲む鋼管に設けられている孔から別途の緊張材をこの包囲空間内に挿入する第２の工程、
少なくとも前記包囲空間内にコンクリートを充填してパイプルーフを施工する第３の工程、からなるパイプルーフの施工方法。
【請求項７】
前記積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ予め形成されており、前記第１の工程において、先行して地盤内に挿入された一方の鋼管の雌領域もしくは雄領域の一方に対し、次いで地盤内に挿入される他方の鋼管の雌領域もしくは雄領域の他方を係合させながら前記積層体を形成する、請求項６に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項８】
前記第３の工程において鋼管内にもコンクリートを充填する、請求項６または７に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、前記立坑から鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材と第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材が挿入され、鋼管の前記孔から前記包囲空間へ前記別途の緊張材である第３の緊張材を挿入し、この第３の緊張材の一端を鋼管に係合させておく、請求項６〜８のいずれかに記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項１０】
前記鋼管の内側には鋼管の延伸方向に延びるガイドレールが設けてあり、このガイドレールにジャッキが案内され、このジャッキにて前記第３の緊張材が包囲空間へ挿入される、請求項９に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項１】
並列する複数の鋼管からなる鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されて鋼管ユニットの積層体を成し、この積層体において複数の鋼管で囲まれた領域に緊張材が配設され、少なくともこの囲まれた領域がコンクリートで閉塞されているパイプルーフ。
【請求項２】
前記積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ備えてあり、雌領域と雄領域が係合して継手部を形成している、請求項１に記載のパイプルーフ。
【請求項３】
前記鋼管の内部もコンクリートで閉塞されている、請求項１または２に記載のパイプルーフ。
【請求項４】
前記緊張材は、鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材、第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材、および鋼管から前記囲まれた領域へ突出する第３の緊張材からなる、請求項１〜３のいずれかに記載のパイプルーフ。
【請求項５】
前記緊張材は、鉄筋、ＰＣ鋼材、型鋼、鋼製パイプ、繊維強化樹脂材のうちのいずれか一種からなる、請求項１〜４のいずれかに記載のパイプルーフ。
【請求項６】
立坑から複数の鋼管を地盤内に挿入し、これら複数の鋼管を並列させて鋼管ユニットを形成し、この鋼管ユニットが少なくとも２以上積層されてなる鋼管ユニットの積層体を形成する第１の工程、
前記積層体において複数の鋼管で囲まれた領域の地盤を掘削して、これら複数の鋼管で囲まれた包囲空間を形成し、この包囲空間に前記立坑から緊張材を挿入するとともに、包囲空間を囲む鋼管に設けられている孔から別途の緊張材をこの包囲空間内に挿入する第２の工程、
少なくとも前記包囲空間内にコンクリートを充填してパイプルーフを施工する第３の工程、からなるパイプルーフの施工方法。
【請求項７】
前記積層体を成す相互に隣接する一方の鋼管に少なくとも雌領域が、他方の鋼管に少なくとも雄領域がそれぞれ予め形成されており、前記第１の工程において、先行して地盤内に挿入された一方の鋼管の雌領域もしくは雄領域の一方に対し、次いで地盤内に挿入される他方の鋼管の雌領域もしくは雄領域の他方を係合させながら前記積層体を形成する、請求項６に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項８】
前記第３の工程において鋼管内にもコンクリートを充填する、請求項６または７に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、前記立坑から鋼管の延伸方向に延びる第１の緊張材と第１の緊張材を包囲するフープ状の第２の緊張材が挿入され、鋼管の前記孔から前記包囲空間へ前記別途の緊張材である第３の緊張材を挿入し、この第３の緊張材の一端を鋼管に係合させておく、請求項６〜８のいずれかに記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項１０】
前記鋼管の内側には鋼管の延伸方向に延びるガイドレールが設けてあり、このガイドレールにジャッキが案内され、このジャッキにて前記第３の緊張材が包囲空間へ挿入される、請求項９に記載のパイプルーフの施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２２６１１６（Ｐ２０１１−２２６１１６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５８０２（Ｐ２０１０−９５８０２）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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