半地下道路及びその造成方法

【課題】側壁と頂版と底版とを備えた半地下道路を造成する場合に、その側壁と頂版との結合部分に発生する曲げモーメントの低減を図り、一体構造と同程度の性能を有する半地下道路及びその造成方法を提供する。
【解決手段】頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭２０を連接して地中に打ち込んで地中及び地上側壁を形成し、そのフランジを欠落した側に頂版アーチの型枠４０を取り付けると共に、その側壁Ｈ型コンクリート杭２０相互間の内部空間２０ｆに頂版鉄筋２１１の端部を挿入し、内部空間２０ｆ及び型枠４０内に場所打ちコンクリートを打設して側壁と頂版とを一体に結合させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘割構造道路や開削トンネル構造道路などの半地下道路及びその造成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、掘割構造道路や開削トンネル構造道路などの半地下道路を造成する場合には、シートパイル、又はＨ鋼と横矢板などで仮土留めを行い、仮土留めの内部に、半地下道路のコンクリート躯体を場所打ちで造成する手段によって行われていた。また、上記仮土留めの内部に、頂壁部と両側壁部と底壁部とから中空部を有する閉鎖断面としてなるプレキャスト部材のボックスカルバートを用いて半地下道路を造成する手段も知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような技術では、所要の用地幅が大きくなり、工期が長く、交通規制期間が伸びることにより、周辺住民に多大な迷惑を掛けるものであった。また、工事費の半分以上を仮設費が占める。さらには、造成する半地下道路が鉄道等の既設構造物に近接するために、仮土留めを設置することが不可能な場合がある。
【０００３】
このような問題点を改善する技術として、半地下道路の側壁となる部分に矢板又は杭を連続的に打設し、防水処理、切梁処理などを施した後、半地下道路地盤を掘り下げ、底版や頂版を形成して半地下道路を造成する技術がある。このような半地下道路を造成する場合に、鋼管矢板を整列施工して壁体を構成する技術が知られている。また、角杭を整列施工して壁体を構成する壁体パイル技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。この壁体パイルにはプレストレスが導入されており、曲げ剛性が大きく、ひび割れの発生が防止され、鋼線腐食の心配がなく、自立形式の壁体として使用することができる。
【特許文献１】特開２００２−１９４８０３号公報
【特許文献２】特開昭４８−９９９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼管矢板を整列施工して壁体を構成する技術は、仮土留めの内部に半地下道路を造成する技術に比して、所要の用地幅が小さく、工期が短いなどといった利点を有する。ところが、一般に、鋼管矢板を整列施工してなる壁体は、プレストレストコンクリート製の壁体に比して曲げ剛性が低いことから、例えば、造成する半地下道路が鉄道等の既設構造物に近接する場合には、半地下道路の施工時に、土圧によって壁体がたわむことに起因して既設構造物に悪影響を及ぼすおそれがある。このような問題点は、鋼管矢板を整列施工してなる壁体を補強することによって解決可能であるが、コストがかさむこととなってしまう。
【０００５】
また、特許文献２に提案された壁体パイル技術も、仮土留めの内部に半地下道路を造成する技術に比して、所要の用地幅が小さく、工期が短いなどといった利点を有するものの、コンクリート製の壁体と頂版コンクリートとの接合については何ら示していない。
【０００６】
また、この壁体パイル技術で用いられる角杭は、一般に遠心成形によって成形されるものである。従って、この角杭を整列施工してなる壁体と頂版コンクリートとを一体に結合するために、この角杭の頂部に切欠き等を形成することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、側壁と頂版と底版とを備えた半地下道路を造成する場合に、その側壁と頂版との結合部分に発生する曲げモーメントの低減を図り、一体構造と同程度の性能を有する半地下道路及びその造成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の半地下道路は、頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭を連接してなる側壁と、この側壁の頂部のフランジ欠落部に一端を結合したアーチ状の頂版とを備え、この頂版は上記側壁のＨ型コンクリート杭と力学的に一体構造であることを特徴とする。
【０００９】
一般に、頂版上の土被りが大きい場合には、頂版に発生する曲げモーメントが大きくなる。ところが、本発明の半地下道路は、上記側壁のＨ型コンクリート杭相互間の内部空間にアーチ状の頂版の頂版鉄筋の端部を挿入し、この内部空間内、及び上記フランジ欠落部に取り付けた型枠内の双方に場所打ちコンクリートを打設することによって、頂版とＨ型コンクリート杭とを力学的に一体構造としているものであるため、頂版上の土被りが大きい場合であっても、直線状の頂版に比して、アーチ状の頂版のアーチ効果によって頂版に発生する曲げモーメントを低減することができる。また、頂版に発生する曲げモーメントの低減に伴い、頂版部材の鉄筋量もしくは断面高さを増大させる必要がないことから、コストの削減が図られる。
【００１０】
ここで、上記本発明の半地下道路において、上記頂版は、中間支持部を備えた１又は複数連続アーチであってもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明の半地下道路の造成方法は、頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭を連接して地中に打ち込んで地中及び地上側壁を形成し、そのフランジを欠落した側に頂版アーチの型枠を取り付けると共に、その側壁Ｈ型コンクリート杭相互間の内部空間に頂版鉄筋の端部を挿入し、上記内部空間及び型枠内に場所打ちコンクリートを打設して上記側壁と頂版とを一体に結合させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半地下道路の造成方法は、上記Ｈ型コンクリート杭を、仮設工を兼用した本設工として使用するものであるため、鋼矢板などを用いて仮土留めを行う必要がない。また、上記Ｈ型コンクリート杭の頂部の、欠落した一方のフランジに対する他方のフランジが、土留めとして機能すると共に、頂版アーチの型枠の一部分としても機能する。
【００１３】
また、本発明の半地下道路の造成方法によれば、連接して地中に打ち込まれた上記Ｈ型コンクリート杭それぞれの打ち込み量が多少異なってしまった場合であっても、上記内部空間内に挿入される頂版鉄筋の端部の挿入長さを調整することによって、Ｈ型コンクリート杭それぞれの施工誤差を吸収することができる。
【００１４】
また、本発明の半地下道路の造成方法は、頂版鉄筋の端部を挿入した上記内部空間及び型枠内に場所打ちコンクリートを打設して上記側壁と頂版とを一体に結合させるものであるため、その側壁と頂版との結合部分が力学的に一体構造とされ、剛体と見なし得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半地下道路及びその造成方法によれば、Ｈ型コンクリート杭を、仮設工を兼用した本設工として使用するものであるため、鋼矢板などを用いて仮土留めを行う必要がなく、さらには、Ｈ型コンクリート杭の頂部の、欠落した一方のフランジに対する他方のフランジが、土留めとして機能すると共に、頂版アーチの型枠の一部分としても機能する。また、頂版鉄筋の端部の挿入長さを調整することによって、Ｈ型コンクリート杭それぞれの施工誤差を吸収することができる。また、頂版鉄筋の端部を挿入した内部空間及び型枠内に場所打ちコンクリートを打設して側壁とアーチ状の頂版とを一体に結合させるものであるため、その側壁とアーチ状の頂版との結合部分が力学的に一体構造とされる。従って、頂版上の土被りが大きい場合であっても、直線状の頂版に比して、アーチ状の頂版のアーチ効果によって頂版に発生する曲げモーメントを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明するのに先立って、仮土留めの内部に半地下道路を造成する従来の技術の問題点について分析する。
【００１７】
図１５は、従来の半地下道路４の横断面を示す正面図である。
【００１８】
図１５に示す従来の半地下道路４は、例えばシートパイル、又はＨ鋼と横矢板などで仮土留めを行い、支保工を用いながら仮土留めの内部を掘り下げ、掘削した内部空間に半地下道路４のコンクリート躯体を場所打ちで造成してなるものである。また、この半地下道路４の頂版４１０上の土被り６１は４ｍである。尚、図中の一点鎖線で囲われた領域７１は、この半地下道路４の各部材に発生する曲げモーメントを表している。
【００１９】
このようにして造成された、図１５に示す従来の半地下道路４は、所要の用地幅が大きくなり、工期が長く、交通規制期間が伸びることにより、周辺住民に多大な迷惑を掛けるものである。また、工事費の半分以上を仮設費が占める。さらには、造成する半地下道路４が鉄道等の既設構造物に近接するために、仮土留めを設置することが不可能な場合がある。
【００２０】
また、図１５に示す従来の半地下道路４のように、直線状の頂版４１０を用いた半地下道路４では、頂版４１０上の土被り６１が大きい場合に、頂版４１０に発生する曲げモーメントが大きくなる。このような問題点は、部材の鉄筋量もしくは断面高さを増大させることによって解決可能であるが、コストがかさむこととなってしまう。
【００２１】
本発明は、このような従来の問題を解決したもので、以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態が適用された半地下道路１の横断面を示す正面図である。
【００２３】
図１に示す半地下道路１は、ストラット形式の半地下道路であって、頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭１０（Ｈ−７４０）を連接してなる側壁１００と、この側壁１００の頂部のフランジ欠落部１００ａに一端を結合したアーチ状の頂版１１０と、直線状の底版１２０と、Ｈ型コンクリート杭１３（Ｈ−５４０）を連接してなる中間支持部１３０とを備えている。また、頂版１１０は、側壁１００のＨ型コンクリート杭１０の内部空間のコンクリートと力学的に一体構造である。また、本実施形態では、頂版１１０上の土被り６０が４ｍである。尚、図中の一点鎖線で囲われた各領域７０は、半地下道路１の各部材に発生する曲げモーメントを表している。
【００２４】
一般に、頂版上の土被りが大きい場合には、頂版に発生する曲げモーメントが大きくなる。ところが、本実施形態の半地下道路１は、図１に示すように頂版１１０上の土被り６０が大きい場合であっても、例えば図１５に示す従来の半地下道路４の直線状の頂版４１０に比して、アーチ状の頂版１１０のアーチ効果によって頂版１１０に発生する曲げモーメントを低減することができる。また、頂版１１０に発生する曲げモーメントの低減に伴い、頂版１１０部材の鉄筋量もしくは断面高さを増大させる必要がないことから、コストの削減が図られる。
【００２５】
次に、本発明の一実施形態が適用された、トンネル形式の半地下道路の造成方法のうちの、中間支持部を現場打ちコンクリートを打設することによって施工する場合の逆巻き工法の各工程を、図２〜図８を参照して説明する。
【００２６】
図２は、構築された２連の側壁２００相互間の地盤を頂版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図、図３は、図２に示す側壁２００のＡ−Ａ矢視図、図４は、図２に示す側壁２００のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２７】
まず、図３，図４に示すような、頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭２０（Ｈ−７４０）の軸方向凹条２０ａ内それぞれにオーガドリルを添装する。隣接するＨ型コンクリート杭２０同士の凹条２０ａの縁部には、相欠きを形成するような切欠２０ｂ，２０ｃを設けた凸条２０ｄ，２０ｅが形成してあり、隣接するＨ型コンクリート杭２０同士の凹条２０ａを対向させて相欠きを噛合わせ、凹条２０ａ内それぞれに添装された２連のオーガドリルにより、半地下道路を造成すべき地盤の両側部にＨ型コンクリート杭２０を順次沈設して側壁２００を構築する。次に、図２に示すように、必要に応じて切梁３０及び仮支柱３１を設けながら、構築された２連の側壁２００相互間の地盤を頂版面まで掘り下げる。
【００２８】
図５は、構築された２連の側壁２００相互間に頂版２１０を施工した後に地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図、図６は、図５に示す側壁２００のＣ部の内部構造拡大図、図７は、図５に示す側壁２００のＤ−Ｄ矢視図である。
【００２９】
図５に示すように、既に構築された２連の側壁２００相互間に頂版２１０を施工する。頂版２１０の施工に当たっては、まず、頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭２０のフランジを欠落した側に頂版アーチの型枠４０を取り付ける。次に、図６，図７に示すように、この側壁２００のＨ型コンクリート杭２０の各隣接凹条２０ａが形成する内部空間２０ｆ内に鉄筋を挿入すると共に、その内部空間２０ｆ内に頂版鉄筋２１１の端部を挿入し、内部空間２０ｆ及び型枠４０内に場所打ちコンクリート５０を打設して側壁２００と頂版２１０とを一体に結合させる。
【００３０】
このようにして頂版２１０を施工した後、施工された頂版２１０を最上段の切梁として利用し、必要に応じて切梁３０及び仮支柱３１を設けながら、２連の側壁２００相互間の地盤を底版面まで掘り下げる。
【００３１】
図８は、底版２２０及び中間支持部２３０を施工して半地下道路２を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【００３２】
図８に示すように、２連の側壁２００相互間の地盤を底版面まで掘り下げたら、底版２２０及び中間支持部２３０を現場打ちコンクリートを打設することによって施工する。底版２２０を施工するに当たっては、例えば、側壁２００のＨ型コンクリート杭２０の底版２２０と接合する位置に定着用の鉄筋が配置されたインサートもしくはネジ節鉄筋用のカプラを配置しておき、そこに、端部のネジを切った鉄筋もしくはネジ節鉄筋を接続し、場所打ちコンクリートを打設する。
【００３３】
次に、本発明の一実施形態が適用された、トンネル形式の半地下道路の造成方法のうちの、中間支持部をＨ型コンクリート杭を用いて施工する場合の逆巻き工法の各工程を、図９〜図１１を参照して説明する。尚、以下図９〜図１１を参照して説明する例では、図２〜図８を参照して説明した例との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図９は、構築された２連の側壁２００及び中間支持部２３１相互間の地盤を頂版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【００３５】
まず、Ｈ型コンクリート杭２０の軸方向凹条内それぞれに添装した２連のオーガドリルによりこのＨ型コンクリート杭２０を順次沈設して側壁２００を構築すると共に、Ｈ型コンクリート杭２３（Ｈ−５４０）の軸方向凹条内それぞれに添装した２連のオーガドリルによりこのＨ型コンクリート杭２３を順次沈設して中間支持部２３１を構築する。次に、構築された２連の側壁２００及び中間支持部２３１相互間の地盤を頂版面まで掘り下げる。
【００３６】
図１０は、構築された２連の側壁２００及び中間支持部２３１相互間に頂版２１０を施工した後に地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【００３７】
図１０に示すように、既に構築された２連の側壁２００及び中間支持部２３１相互間に頂版２１０を施工する。
【００３８】
図１１は、底版２２０を施工して半地下道路２´を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【００３９】
図１１に示すように、２連の側壁２００及び中間支持部２３１相互間の地盤を底版面まで掘り下げたら、底版２２０を現場打ちコンクリートを打設することによって施工する。
【００４０】
以上で、逆巻き工法の各工程の説明を終了する。
【００４１】
次に、本発明の一実施形態が適用された、トンネル形式の半地下道路の造成方法のうちの、順巻き工法の各工程を、図１２〜図１４を参照して説明する。尚、以下図１２〜図１４を参照して説明する例では、図２〜図８を参照して説明した例との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図１２は、構築された２連の側壁２００相互間の地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【００４３】
図１２に示すように、必要に応じて切梁３０及び仮支柱３１を設けながら、構築された２連の側壁２００相互間の地盤を底版面まで掘り下げる。
【００４４】
図１３は、頂版２１０、底版２２０、及び中間支持部２３０を施工した状態の横断面を示す正面図である。
【００４５】
図１３に示すように、既に構築された２連の側壁２００相互間に、底版２２０、中間支持部２３０、頂版２１０の順に施工する。
【００４６】
図１４は、頂版２１０上に土砂を埋め戻して半地下道路３を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【００４７】
図１４に示すように、頂版２１０上に土砂を埋め戻して半地下道路３を造成する。
【００４８】
以上で、順巻き工法の各工程の説明を終了する。
【００４９】
図２〜図１４を参照して説明したように、本実施形態の半地下道路２，２´，３の造成方法によれば、Ｈ型コンクリート杭２０を、仮設工を兼用した本設工として使用するものであるため、鋼矢板などを用いて仮土留めを行う必要がない。また、Ｈ型コンクリート杭２０の頂部の、欠落した一方のフランジに対する他方のフランジが、土留めとして機能すると共に、頂版アーチの型枠４０の一部分としても機能する。
【００５０】
また、本実施形態の半地下道路２，２´，３の造成方法によれば、連接して地中に打ち込まれたＨ型コンクリート杭２０それぞれの打ち込み量が多少異なってしまった場合であっても、内部空間内に挿入される頂版鉄筋２１１の端部の挿入長さを調整することによって、Ｈ型コンクリート杭２０それぞれの施工誤差を吸収することができる。
【００５１】
また、本実施形態の半地下道路２，２´，３の造成方法は、頂版鉄筋２１１の端部を挿入した内部空間２０ｆ及び型枠４０内に場所打ちコンクリート５０を打設して側壁２００と頂版２１０とを一体に結合させるものであるため、側壁２００と頂版２１０との結合部分が力学的に一体構造とされ、剛体と見なし得ることができる。
【００５２】
尚、上述した各実施形態では、本発明の頂版が、中間支持部を備えた２連アーチである例について説明したが、本発明の頂版は、中間支持部を備えた１又は複数連続アーチであればよい。
【００５３】
また、本発明の半地下道路及びその造成方法は、例えば、トンネルのアプローチ部や鉄道交差部へのアプローチ部などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態が適用された半地下道路の横断面を示す正面図である。
【図２】構築された２連の側壁相互間の地盤を頂版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【図３】図２に示す側壁のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図２に示す側壁のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】構築された２連の側壁相互間に頂版を施工した後に地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【図６】図５に示す側壁のＣ部の内部構造拡大図である。
【図７】図５に示す側壁のＤ−Ｄ矢視図である。
【図８】底版及び中間支持部を施工して半地下道路を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【図９】構築された２連の側壁及び中間支持部相互間の地盤を頂版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【図１０】構築された２連の側壁及び中間支持部相互間に頂版を施工した後に地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【図１１】底版を施工して半地下道路を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【図１２】構築された２連の側壁相互間の地盤を底版面まで掘り下げた状態の横断面を示す正面図である。
【図１３】頂版、底版、及び中間支持部を施工した状態の横断面を示す正面図である。
【図１４】頂版上に土砂を埋め戻して半地下道路を造成した状態の横断面を示す正面図である。
【図１５】従来の半地下道路の横断面を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２，２´，３，４半地下道路
１０，１３，２０，２３Ｈ型コンクリート杭
２０ａ凹条
２０ｂ，２０ｃ切欠
２０ｄ，２０ｅ凸条
２０ｆ内部空間
１００，２００，４００側壁
１００ａフランジ欠落部
１１０，２１０，４１０頂版
２１１頂版鉄筋
１２０，２２０底版
１３０，２３０，２３１中間支持部
３０切梁
３１仮支柱
４０型枠
５０場所打ちコンクリート
６０，６１土被り
７０，７１領域

【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭を連接してなる側壁と、該側壁の頂部のフランジ欠落部に一端を結合したアーチ状の頂版とを備え、該頂版は前記側壁のＨ型コンクリート杭と力学的に一体構造であることを特徴とする半地下道路。
【請求項２】
前記頂版は、中間支持部を備えた１又は複数連続アーチであることを特徴とする請求項１記載の半地下道路。
【請求項３】
頂部の一方のフランジを欠落したＨ型コンクリート杭を連接して地中に打ち込んで地中及び地上側壁を形成し、該フランジを欠落した側に頂版アーチの型枠を取り付けると共に、該側壁Ｈ型コンクリート杭相互間の内部空間に頂版鉄筋の端部を挿入し、前記内部空間及び型枠内に場所打ちコンクリートを打設して前記側壁と頂版とを一体に結合させることを特徴とする半地下道路の造成方法。

【図１】