土圧壁
【課題】単一径の複数のエレメントを用いることで構築でき、また、径の異なる掘進機を用意することなく、また、掘削土量も増やさずに構築できる土圧壁を提供すること。
【解決手段】左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と上壁１２０６の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
【解決手段】左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と上壁１２０６の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大断面で中距離の地下トンネルを構築する際に好適な土圧壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下トンネルを構築する際に用いられる土圧壁として、従来、多数の矩形断面のコンクリート充填鋼殻を、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設し、これらコンクリート充填鋼殻相互を継手により連結した技術が知られている（例えば特許文献１）。また、柱体と組み合わせることでボックス形状とした技術も知られている。また、断面が台形の多数の鋼製エレメントを用い、トンネル形状を円形にする技術も知られている。
さらに、多数のコンクリート充填欠円管を、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設し、これらコンクリート充填欠円管相互をＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒、連続炭素繊維製やケプラー製などの連結用部材により連結した技術も知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３７２
【特許文献２】特開２００２−１４６７７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、矩形断面のコンクリート充填鋼殻を用いる従来技術と、柱体と組み合わせることでトンネル断面をボックス形状とする従来技術では、コンクリート充填鋼殻を鉛直方向および水平方向に直線状に並べており、隅角部で壁部が直角に交わる断面が矩形の土圧壁が構築され、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合に隅角部に大きな曲げモーメントが作用することから、隅角部に大掛かりな補強構造が必要となる。
また、断面が台形の多数の鋼製エレメントを用い、トンネル形状を円形にする従来技術では、台形の孔が掘削されるように掘進機を新たに製作する必要があり、例えば、円形以外の形状のトンネルを構築する場合には、その都度、エレメントと掘進機を製作しなければならない。
また、コンクリート充填欠円管を用いる従来技術でも、コンクリート充填欠円管を鉛直方向および水平方向に直線状に並べており、隅角部で壁部が直角に交わる断面が矩形の土圧壁が構築され、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合に隅角部に大きな曲げモーメントが作用することから、隅角部に他の箇所よりも直径の大きな鋼管を用いて補強する必要があり、そのため、径の異なる掘進機が必要となり、かつ、掘削土量も増え、不経済となる。
また、コンクリート充填欠円管を用いる従来技術では、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合、スペース上、隅角部に配設する斜め補強部材の定着用のスペースを確保することが困難となる。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、本発明はコンクリート充填欠円管を用いた土圧壁の改良に関するもので、本発明の目的は、単一径の複数のエレメントを用いることで構築でき、また、径の異なる掘進機を用意することなく、また、掘削土量も増やさずに構築でき、しかも、隅角部に配設する斜め補強部材の定着用のスペースを確保することができる土圧壁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる断面が矩形枠状の土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記土圧壁の隅部に位置するエレメントは、その隅部を構成する２つの壁の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記左右の側壁と前記上壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記上壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記上壁は左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記底壁と前記上壁との間に鉛直方向に延在する中柱が設けられ、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記中柱と前記左側壁との間に位置する上壁箇所および前記中柱と前記右側壁との間に位置する上壁箇所は、それら上壁箇所の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の土圧壁では、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保でき、さらに、隣り合う柱体相互は、円筒部と係合部とが係合し、かつ、隣り合う柱体間に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力は格段と高められる。
特に、本発明では、土圧壁の角部に位置するエレメントが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁の内側に変位して配置されているので、土圧壁の構造上の強度が高められ、土圧壁の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
あるいは、アーチ状に形成された上壁の端部が、側壁の上端や中柱の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁の構造上の強度が高められ、土圧壁の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメントを用いて補強する必要がなくなる。
そのため、均一直径のエレメントで土圧壁を構築でき、コストダウンを図る上で有利となる。
また、単一径（単一形状）の掘進機を用意すれば足り、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメントを用いる従来技術に比べ掘削土量を削減でき、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
前記の目的を達成するため本発明は、土圧壁の角部に位置するエレメントを、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁の内側に変位して配置するようにし、あるいは、上壁をアーチ状に形成するようにした。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明に係る土圧壁の実施例を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１の土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている。
前記各柱体１４は、図２(Ａ)、(Ｂ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の少なくとも一側が前記円筒部１８０２の全長にわたって円筒部１８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とからなる中空状のエレメント１８がその長手方向に同軸上に並べられることで構成されている。
隣り合う柱体１４相互は、一方の柱体１４を構成するエレメント１８の各係合部１８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント１８の各円筒部１８０２の一部が係合されるように配置されている。
前記主鋼材１６は、前記各柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメント１８の係合部１８０４を通って各柱体１４の内部間を貫通し土圧壁１２の周囲に沿って連続するように配設されている。
そして、これら柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されている。
なお、本発明において主鋼材１６とは、曲げ応力に抵抗させるため用いるものを広く含み、したがって、鉄筋や、Ｈ形鋼などの鋼材などの他、鋼材ではない繊維ロッドなどを広く含む。
【００１０】
本実施例では、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、ほぼ水平方向に延在し左右の側壁１２０４の上端を接続する上壁１２０６とで構成されている。
そして、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と上壁１２０６の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
【００１１】
本実施例では、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント１８が用いられている。
すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の底壁１２０２と上壁１２０６の中央と左右両端寄りに位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
また、底壁１２０２および上壁１２０６の左右両端寄りと左右の側壁１２０４の上端寄りに位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
更に、前記の箇所を除く全ての柱体１４のエレメント１８、すなわち大半の柱体１４を構成するエレメント１８は、図２(Ｂ)で示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記係合部１８０４は円筒部１８０２の内側に窪み円筒部１８０２の全長にわたって延在している。前記係合部１８０４は隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容できる寸法で構成されている。
【００１２】
まず、前記エレメント１８について図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、図３はエレメントの斜視図、図４(Ａ)はエレメントの断面正面図、(Ｂ)はエレメントの部分の側面図、図５(Ａ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの断面正面図、(Ｂ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの部分の側面図を示しており、これらの図に示すエレメント１８は、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記円筒部１８０２は、鋼管の一側を切り欠くことで構成されている。
前記係合部１８０４は、円筒部１８０２の一側が窪むように凹部状に設けられ、係合部１８０４は、円筒部１８０２の内側に配置され凹部の底部を構成する鋼板製の底板１８１０と、底板１８１０の両側から起立して凹部の両側を構成し円筒部１８０２に連結される鋼板製の側板１８１２とで構成されている。
このような構成からなる係合部１８０４に、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容された状態で、円筒部１８０２の両端に位置する円筒部１８０２の縁が、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２に当たり、図４(Ａ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間に閉塞された閉塞空間１８５０が形成されるように構成されている。
【００１３】
図５(Ａ)、(Ｂ)に示すように、前記円筒部１８０２の上下部には、円筒部１８０２を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき円筒部１８０２の長手方向に沿って多数形成されている。
また、前記底板１８１０の上下部にも、底板１８１０を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿って多数形成されている。
更に、前記上下の主鋼材挿通孔２０よりも内側の底板１８１０箇所に、互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿ってコンクリート充填孔２２が上下に多数形成されている。
前記主鋼材挿通孔２０は、主鋼材１６が挿通できるように主鋼材１６よりも大きな直径で形成され、円筒部１８０２の各主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の各主鋼材挿通孔２０とにわたり主鋼材１６が挿通されるように、円筒部１８０２の主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の主鋼材挿通孔２０とは互いに対応した箇所に形成されている。
そして、図３および図４(Ａ)、(Ｂ)に示すように、エレメント１８の地中への埋設時に、エレメント１８の内部に土砂が入らないように、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞され、また、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２６により閉塞されている。
【００１４】
蓋板２４、２６の円筒部１８０２や底板１８１０への取り付けは、例えば、キャップを嵌め込む形式のものでもよく、あるいは、スポット溶接などにより仮止めする形式のものでもよい。
本実施の形態では、蓋板２４として薄い鋼板を用い、この鋼板を円筒部１８０２、底板１８１０の外面に、スポット溶接により仮止めしており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員がハンマーなどで叩くことにより簡単に取り外せ、主鋼材挿通孔２０が露出するように構成されている。
また、蓋板２６として、鍔部と有底円筒部からなる薄い鋼板製のキャップを用い、エレメント１８の内側から有底円筒部をコンクリート充填孔２２に嵌合し、鍔部を底板１８１０の内面に突き当てており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員が鍔部を剥がすことにより簡単に取り外せ、コンクリート充填孔２２が露出するように構成されている。
なお、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とからなるエレメント１８では、各係合部１８０４に主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２が形成され、これら主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２４、２６により閉塞されている。
また、図２(Ｃ)に示すように、円筒部１８０２のみからなるエレメント１８では、互いに９０度向きを変えた円筒部１８０２箇所に、前記と同様に、それぞれ主鋼材挿通孔２０が形成され、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞されている。
【００１５】
次に、上記のようなエレメント１８から柱体１４により構成される土圧壁１２をその構築手順に従ってより詳細に説明する。
図６(Ａ)〜(Ｅ)および図７(Ａ)〜(Ｅ)は柱体の構築方法の説明図、図８(Ａ)〜(Ｇ)は最初に構築する柱体と次に構築する柱体の説明図を示している。
まず、上壁１２０６の中央をなす柱体１４が、図２(Ａ)に示すエレメント１８により構築され、次に、隣の柱体１４が、図２(Ｂ)に示すエレメント１８や図２(Ｃ)に示すエレメント１８を用いて順次構築されていく。
土圧壁１２を構築するに際して発進立坑３２が設けられ、発進立坑３２に円形状の発進坑口３４が設けられる。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させ、これにより図８(Ａ)に示すように円形掘削機３６により円形の孔３６０２が掘削されていく。
次に、図６（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このように発進立坑３２内でエレメント１８を順次連結して押し出し、到達立坑４２に向けて掘進させる。この状態を図８(Ｂ)に示す。
なお、直線状に並べられるエレメント１８どうしの連結は、例えば、エレメント１８の長手方向の後端を縮径しておき、次に打ち込むエレメント１８の先端を前記縮径されたエレメント１８の後端に嵌め込むなど、従来公知の種々の手段により行われる。
【００１６】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、図６（Ｅ）に示すように、到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出し、続いて後続機械３８が到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部を到達立坑４２内に露出させ、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、次のエレメント１８を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
【００１７】
先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２に到達することで、相互に連結された多数のエレメント１８からなり発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４が形成されることになる。
また、多数のエレメント１８の両側の係合部１８０４も直線状に延在することになり、この係合部１８０４の外側は、円形掘削機３６で掘削された円形の孔３６０２の内部に位置しているため、土が存在していない空間Ｋとなっている。そのため、次の柱体１４を構築するに際して、係合部１８０４内に円形掘削機３６の一部が位置して掘進する関係上、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｃ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填される。
すなわち、多数のエレメント１８の両側の空間Ｋに、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて(あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて液状の改良土Ｓが柱体１４の全長にわたって充填され、固化される。これにより、次に孔３６０２を掘削する際に、円形掘削機３６の受ける抵抗が周方向において均一となり、直進し易くなる。
【００１８】
次に、図７(Ａ)に示すように、発進立坑３２から次のエレメント１８を打ち込むに際して、発進立坑３２に発進坑口３４が設けられる。なお、今回打ち込まれるエレメント１８は、図２(Ｂ)に示すように、係合部１８０４が円筒部１８０２の一側部にのみ設けられており、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に、今回打ち込まれるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容されるように発進坑口３４が設けられる。
そして、図７（Ａ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させる。
次に、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このようにエレメント１８を発進立坑３２内で順次連結しては押し出し、到達立坑４２まで掘進させる。
なお、今回の円形掘削機３６により掘削では、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に対応した部分でオーバーラップして円形孔３６０２が掘削されることになり、隣り合うエレメント１８相互において、図８(Ｅ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に改良土Ｓが充填された状態が残存する。
【００１９】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、前記と同様に到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６、後続機械３８が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部が到達坑口４８から到達立坑４２内に露出し、先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２内に露出したならば、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、第３番目の柱体１４を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
これにより、図８（Ｅ）に示すように、最初に形成された柱体１４に一部が重複した第２番目の柱体１４が形成されることになる。
そして、前記と同様に、次の柱体１４を構築するに際して、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｆ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填され図８(Ｇ)に示すように、改良土Ｓが充填されたのち次の円形孔３６０２が掘削される。
【００２０】
このようにして円形掘削機３６、後続機械３８、エレメント１８を用いて発進立坑３２から到達立坑４２への掘進を行ない、発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４を一部重複させつつ順次形成していき、最後には図１に示すように矩形枠状に連続する複数の柱体１４が形成される。
次に、隣り合う柱体１４の間の閉塞空間１８５０に残存した改良土Ｓを取り除き、隣り合う柱体１４間にわたり主鋼材１６を配設する。
より詳細に説明すると、まず、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除く。
この改良土Ｓの取り除きは、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて高圧水を噴射することで行なう。
【００２１】
閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除いたならば、次に、各柱体１４を構成するエレメント１８に取着された蓋板２４、２６を取り外し、主鋼材挿通孔２０およびコンクリート充填孔２２を露出させる。
この場合、主鋼材挿通孔２０を閉塞する蓋板２４は、作業員がエレメント１８の内部からハンマーにより叩くことにより取り外され、これにより蓋板２４は閉塞空間１８５０の下部に落下することになる。また、コンクリート充填孔２２を閉塞する蓋板２６は、エレメント１８の内部から適宜治具により蓋板２６の鍔部をこじ開けることにより取り外され、取り外された蓋板２６はエレメント１８外に持ち出される。
【００２２】
次に、複数の柱体１４の内部を貫通するように複数の主鋼材１６を配設する。
本実施の形態では、複数の柱体１４により矩形枠が形成されているので、矩形枠をなす底壁１２０２と上壁１２０６においてそれぞれ連続して水平に延在するように、また、左右の側壁１２０４においてそれぞれ連続して鉛直に延在するように主鋼材１６を配設する。
この場合、主鋼材１６として鉄筋やＨ形鋼などの撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さの主鋼材を主鋼材挿通孔２０に挿通させた後、市販の機械式継手などを用いて直線状に連結することで配設する。主鋼材１６として繊維ロッドなどを用いる場合には、これらのものは可撓可能であるので、長尺なものをそのままエレメント１８内に持ち込んで配設される。
なお、主鋼材１６に加え、柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数個所に、各エレメント１８の係合部１８０４を通り土圧壁１２の周囲に沿って延在するＰＣ鋼材（緊張材として使用される鋼線）を配設するようにしてもよく、ＰＣ鋼材をこのように配設すると土圧壁１２の耐力を高める上で有利となる。
【００２３】
複数の柱体１４の内部を貫通して複数の主鋼材１６が配設されたならば、次に、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部にコンクリートＣが充填される。この場合、閉塞空間１８５０へのコンクリートＣの充填は、柱体１８５０の内部に充填されるコンクリートＣがコンクリート充填孔２２から閉塞空間１８５０に流れ込むことで行われる。
そして、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部に充填されたコンクリートＣが固化することで図１に示す土圧壁１２が構築される。
その後、土圧壁１２の内部を掘削し、大断面の地下空間を構築する。
【００２４】
本実施の形態による土圧壁１２によれば、隣り合う柱体１４相互は、円筒部１８０２と係合部１８０４とが係合した構成であるので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
特に、本実施例では土圧壁１２の角部に位置するエレメント１８、すなわち、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａおよび左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、土圧壁１２の構造上の強度が高められ、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となる。
また、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築できるので、単一径（単一形状）の掘進機を用意すれば足り、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築できるので、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いる従来技術に比べ掘削土量を削減でき、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａおよび左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と底壁１２０２にわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、上述の従来技術と異なって補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例２】
【００２５】
次に、図９を参照して実施例２について説明する。
図９は実施例２の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１と同様な箇所、部材に同一の符号を付して説明すると、実施例２では、底壁１２０２と左右の側壁１２０４の構造が実施例１と同様であり、上壁１２０６の構造が実施例１と異なっている。
すなわち、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、上壁１２０６とで構成され、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、上壁１２０６は、左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状になるようにエレメント１８が並べられて配置されている。
【００２６】
このような実施例２によれば、実施例１と同様に、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、アーチ状に形成された上壁１２０６は曲げモーメントが作用しにくい形状となっており構造上の強度を高める上で有利であることは無論のこと、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、かつ、アーチ状に形成された上壁１２０６の左右両端は左右の側壁１２０４の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁１２の構造上の強度が高められており、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、実施例１と同様に、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となり、また、単一径の掘進機を用意すれば足り、かつ、掘削土量を従来のように増やす必要もなく、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部および左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に、それら左右の側壁１２０４と底壁１２０２とにわたり、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とにわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例３】
【００２７】
次に、図１０を参照して実施例３について説明する。
図１０は実施例３の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１、実施例２と同様な箇所、部材に同一の符号を付して説明すると、実施例３では、底壁１２０２と左右の側壁１２０４の構造が実施例１と同様であり、上壁１２０６の構造が実施例１、２と異なっている。
すなわち、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、上壁１２０６とで構成され、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、底壁１２０２の左右方向の中央部と上壁１２０６の左右方向の中央部との間に鉛直方向に延在する中柱１３が設けられている。この中柱１３は土圧壁１２（トンネル）の延在方向に隣接させて並べられ連続するように設けられている。
そして、中柱１３と左側壁１２０４との間に位置する上壁箇所１２１０および中柱１３と右側壁１２０４との間に位置する上壁箇所１２１０は、それら上壁箇所１２１０の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状になるようにエレメント１８が並べられて配置されている。
【００２８】
このような実施例２によれば、実施例１と同様に、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、アーチ状に形成された上壁１２０６は曲げモーメントが作用しにくい形状となっており構造上の強度を高める上で有利であることは無論のこと、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、かつ、アーチ状に形成された上壁箇所１２１０の端部は左右の側壁１２０４の上端および中柱１３の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁１２の構造上の強度が高められており、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、実施例１、実施例２と同様に、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となり、また、単一径の掘進機を用意すれば足り、かつ、掘削土量を従来のように増やす必要もなく、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部および左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に、それら左右の側壁１２０４と底壁１２０２とにわたり、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とにわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例４】
【００２９】
次に、図１１を参照して実施例４について説明する。
図１１（Ａ）は実施例１における左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部の拡大図、図１１（Ｂ）は定着用部材の斜視図を示す。
図１に示す実施例１では、隅部におけるエレメント１８は土圧壁１２の内側に変位して配置され、より詳細には、図４（Ａ）に示すように、左側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、このような隅部のエレメント１８の配置は残りの三箇所においても同様である。
そして、隅部に位置するエレメント１８Ｂを通って左側壁１２０４の端部と上壁１２０６の端部とにわたり複数の補強部材９０が配置されている。より詳細に説明すると、それら補強部材９０は、左側壁１２０４の端部のエレメント１８Ａの円筒部１８０２、変位された隅部のエレメント１８Ｂの底板１８１０および円筒部１８０２、上壁１２０６の端部のエレメント１８Ｃの底板１８１０を通って配設されている。
各補強部材９０の両端には定着用部材９２が取着されている。
定着用部材９２は、例えば、補強部材９０がねじを有する鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒である場合には、前記ねじに螺合可能なナット９２０２と、ナット９２０２の端面に接合されたナット９２０２よりも大径の環板９２０４とで構成されている。なお、主鋼材１６の端部にも定着用部材９２が取着されている。
【００３０】
本実施例では、隅部に位置するエレメント１８が、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と底壁１２０２にわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と上壁１２０６にわたり斜めに補強部材９０を掛け渡して配設する場合、補強部材９０の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。さらに、補強部材９０の両端に定着用部材９２を取着すれば、補強部材９０の定着力を高めることが可能となり、土圧壁１２の郷土を確保しつつ補強部材９０の定着長を短縮することが可能となり、補強部材９０の配設作業をより簡単化し、コストダウンを図る上で有利となる。
【実施例５】
【００３１】
次に、図１２を参照して実施例５について説明する。
実施例５は、柱体１４を構成するエレメント６８の断面形状が第１の実施の形態と異なっている。
実施例５でも、実施例１と同様に、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント６８が用いられている。
すなわち、１つのエレメント６８は、図１２(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の少なくとも一側が前記円筒部６８０２の全長にわたって円筒部６８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とで中空状に形成されている。
また、他の１つのエレメント６８は、図１２(Ｂ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の両側に設けられた係合部６８０４とで構成されている。
また、他の１つのエレメント６８は、図１２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
各係合部６８０４は、内側に窪む円筒面状に形成され、隣り合う柱体１４相互において、一方の柱体１４を構成するエレメント６８の係合部６８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント６８の円筒部６８０２の一部が係合された状態で、一方の柱体１４のエレメント６８の係合部６８０４の外側と、他方の柱体１４のエレメント６８の円筒部６８０２の外側とがほぼ密着するように構成されている。
【００３２】
実施例５では、隣り合う柱体１４相互がほぼ密着し、隣り合う柱体１４間に閉塞空間１８５０が生じないので、エレメント６８にコンクリート充填孔２２は設けられていない。
実施例５の土圧壁１２によれば、第１の実施の形態と同様に、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができる。
また、主鋼材１６とＰＣ鋼材を併用すれば、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の土圧壁の断面正面図である。
【図２】土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図３】エレメントの斜視図である。
【図４】蓋板が取着された状態のエレメントの説明図である。
【図５】蓋板を外した状態のエレメントの説明図である。
【図６】第１番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図７】第２番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図８】柱体を形成したのち改良土を充填する説明図である。
【図９】実施例２の土圧壁の断面正面図である。
【図１０】実施例３の土圧壁の断面正面図である。
【図１１】補強部材および定着用部材の説明図である。
【図１２】形状の異なる他のエレメントの説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１２ 土圧壁
１４ 柱体
１６ 主鋼材
１８、６８ エレメント
１８０２、６８０２ 円筒部
１８０４、６８０４ 係合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大断面で中距離の地下トンネルを構築する際に好適な土圧壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下トンネルを構築する際に用いられる土圧壁として、従来、多数の矩形断面のコンクリート充填鋼殻を、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設し、これらコンクリート充填鋼殻相互を継手により連結した技術が知られている（例えば特許文献１）。また、柱体と組み合わせることでボックス形状とした技術も知られている。また、断面が台形の多数の鋼製エレメントを用い、トンネル形状を円形にする技術も知られている。
さらに、多数のコンクリート充填欠円管を、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設し、これらコンクリート充填欠円管相互をＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒、連続炭素繊維製やケプラー製などの連結用部材により連結した技術も知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３７２
【特許文献２】特開２００２−１４６７７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、矩形断面のコンクリート充填鋼殻を用いる従来技術と、柱体と組み合わせることでトンネル断面をボックス形状とする従来技術では、コンクリート充填鋼殻を鉛直方向および水平方向に直線状に並べており、隅角部で壁部が直角に交わる断面が矩形の土圧壁が構築され、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合に隅角部に大きな曲げモーメントが作用することから、隅角部に大掛かりな補強構造が必要となる。
また、断面が台形の多数の鋼製エレメントを用い、トンネル形状を円形にする従来技術では、台形の孔が掘削されるように掘進機を新たに製作する必要があり、例えば、円形以外の形状のトンネルを構築する場合には、その都度、エレメントと掘進機を製作しなければならない。
また、コンクリート充填欠円管を用いる従来技術でも、コンクリート充填欠円管を鉛直方向および水平方向に直線状に並べており、隅角部で壁部が直角に交わる断面が矩形の土圧壁が構築され、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合に隅角部に大きな曲げモーメントが作用することから、隅角部に他の箇所よりも直径の大きな鋼管を用いて補強する必要があり、そのため、径の異なる掘進機が必要となり、かつ、掘削土量も増え、不経済となる。
また、コンクリート充填欠円管を用いる従来技術では、トンネル断面がボックス形状で隅角部を有する場合、スペース上、隅角部に配設する斜め補強部材の定着用のスペースを確保することが困難となる。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、本発明はコンクリート充填欠円管を用いた土圧壁の改良に関するもので、本発明の目的は、単一径の複数のエレメントを用いることで構築でき、また、径の異なる掘進機を用意することなく、また、掘削土量も増やさずに構築でき、しかも、隅角部に配設する斜め補強部材の定着用のスペースを確保することができる土圧壁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる断面が矩形枠状の土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記土圧壁の隅部に位置するエレメントは、その隅部を構成する２つの壁の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記左右の側壁と前記上壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記上壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記上壁は左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、前記底壁と前記上壁との間に鉛直方向に延在する中柱が設けられ、前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、前記中柱と前記左側壁との間に位置する上壁箇所および前記中柱と前記右側壁との間に位置する上壁箇所は、それら上壁箇所の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の土圧壁では、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保でき、さらに、隣り合う柱体相互は、円筒部と係合部とが係合し、かつ、隣り合う柱体間に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力は格段と高められる。
特に、本発明では、土圧壁の角部に位置するエレメントが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁の内側に変位して配置されているので、土圧壁の構造上の強度が高められ、土圧壁の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
あるいは、アーチ状に形成された上壁の端部が、側壁の上端や中柱の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁の構造上の強度が高められ、土圧壁の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメントを用いて補強する必要がなくなる。
そのため、均一直径のエレメントで土圧壁を構築でき、コストダウンを図る上で有利となる。
また、単一径（単一形状）の掘進機を用意すれば足り、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメントを用いる従来技術に比べ掘削土量を削減でき、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
前記の目的を達成するため本発明は、土圧壁の角部に位置するエレメントを、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁の内側に変位して配置するようにし、あるいは、上壁をアーチ状に形成するようにした。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明に係る土圧壁の実施例を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１の土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている。
前記各柱体１４は、図２(Ａ)、(Ｂ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の少なくとも一側が前記円筒部１８０２の全長にわたって円筒部１８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とからなる中空状のエレメント１８がその長手方向に同軸上に並べられることで構成されている。
隣り合う柱体１４相互は、一方の柱体１４を構成するエレメント１８の各係合部１８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント１８の各円筒部１８０２の一部が係合されるように配置されている。
前記主鋼材１６は、前記各柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメント１８の係合部１８０４を通って各柱体１４の内部間を貫通し土圧壁１２の周囲に沿って連続するように配設されている。
そして、これら柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されている。
なお、本発明において主鋼材１６とは、曲げ応力に抵抗させるため用いるものを広く含み、したがって、鉄筋や、Ｈ形鋼などの鋼材などの他、鋼材ではない繊維ロッドなどを広く含む。
【００１０】
本実施例では、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、ほぼ水平方向に延在し左右の側壁１２０４の上端を接続する上壁１２０６とで構成されている。
そして、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と上壁１２０６の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりもその中心が土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
【００１１】
本実施例では、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント１８が用いられている。
すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の底壁１２０２と上壁１２０６の中央と左右両端寄りに位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
また、底壁１２０２および上壁１２０６の左右両端寄りと左右の側壁１２０４の上端寄りに位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
更に、前記の箇所を除く全ての柱体１４のエレメント１８、すなわち大半の柱体１４を構成するエレメント１８は、図２(Ｂ)で示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記係合部１８０４は円筒部１８０２の内側に窪み円筒部１８０２の全長にわたって延在している。前記係合部１８０４は隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容できる寸法で構成されている。
【００１２】
まず、前記エレメント１８について図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、図３はエレメントの斜視図、図４(Ａ)はエレメントの断面正面図、(Ｂ)はエレメントの部分の側面図、図５(Ａ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの断面正面図、(Ｂ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの部分の側面図を示しており、これらの図に示すエレメント１８は、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記円筒部１８０２は、鋼管の一側を切り欠くことで構成されている。
前記係合部１８０４は、円筒部１８０２の一側が窪むように凹部状に設けられ、係合部１８０４は、円筒部１８０２の内側に配置され凹部の底部を構成する鋼板製の底板１８１０と、底板１８１０の両側から起立して凹部の両側を構成し円筒部１８０２に連結される鋼板製の側板１８１２とで構成されている。
このような構成からなる係合部１８０４に、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容された状態で、円筒部１８０２の両端に位置する円筒部１８０２の縁が、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２に当たり、図４(Ａ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間に閉塞された閉塞空間１８５０が形成されるように構成されている。
【００１３】
図５(Ａ)、(Ｂ)に示すように、前記円筒部１８０２の上下部には、円筒部１８０２を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき円筒部１８０２の長手方向に沿って多数形成されている。
また、前記底板１８１０の上下部にも、底板１８１０を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿って多数形成されている。
更に、前記上下の主鋼材挿通孔２０よりも内側の底板１８１０箇所に、互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿ってコンクリート充填孔２２が上下に多数形成されている。
前記主鋼材挿通孔２０は、主鋼材１６が挿通できるように主鋼材１６よりも大きな直径で形成され、円筒部１８０２の各主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の各主鋼材挿通孔２０とにわたり主鋼材１６が挿通されるように、円筒部１８０２の主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の主鋼材挿通孔２０とは互いに対応した箇所に形成されている。
そして、図３および図４(Ａ)、(Ｂ)に示すように、エレメント１８の地中への埋設時に、エレメント１８の内部に土砂が入らないように、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞され、また、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２６により閉塞されている。
【００１４】
蓋板２４、２６の円筒部１８０２や底板１８１０への取り付けは、例えば、キャップを嵌め込む形式のものでもよく、あるいは、スポット溶接などにより仮止めする形式のものでもよい。
本実施の形態では、蓋板２４として薄い鋼板を用い、この鋼板を円筒部１８０２、底板１８１０の外面に、スポット溶接により仮止めしており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員がハンマーなどで叩くことにより簡単に取り外せ、主鋼材挿通孔２０が露出するように構成されている。
また、蓋板２６として、鍔部と有底円筒部からなる薄い鋼板製のキャップを用い、エレメント１８の内側から有底円筒部をコンクリート充填孔２２に嵌合し、鍔部を底板１８１０の内面に突き当てており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員が鍔部を剥がすことにより簡単に取り外せ、コンクリート充填孔２２が露出するように構成されている。
なお、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とからなるエレメント１８では、各係合部１８０４に主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２が形成され、これら主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２４、２６により閉塞されている。
また、図２(Ｃ)に示すように、円筒部１８０２のみからなるエレメント１８では、互いに９０度向きを変えた円筒部１８０２箇所に、前記と同様に、それぞれ主鋼材挿通孔２０が形成され、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞されている。
【００１５】
次に、上記のようなエレメント１８から柱体１４により構成される土圧壁１２をその構築手順に従ってより詳細に説明する。
図６(Ａ)〜(Ｅ)および図７(Ａ)〜(Ｅ)は柱体の構築方法の説明図、図８(Ａ)〜(Ｇ)は最初に構築する柱体と次に構築する柱体の説明図を示している。
まず、上壁１２０６の中央をなす柱体１４が、図２(Ａ)に示すエレメント１８により構築され、次に、隣の柱体１４が、図２(Ｂ)に示すエレメント１８や図２(Ｃ)に示すエレメント１８を用いて順次構築されていく。
土圧壁１２を構築するに際して発進立坑３２が設けられ、発進立坑３２に円形状の発進坑口３４が設けられる。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させ、これにより図８(Ａ)に示すように円形掘削機３６により円形の孔３６０２が掘削されていく。
次に、図６（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このように発進立坑３２内でエレメント１８を順次連結して押し出し、到達立坑４２に向けて掘進させる。この状態を図８(Ｂ)に示す。
なお、直線状に並べられるエレメント１８どうしの連結は、例えば、エレメント１８の長手方向の後端を縮径しておき、次に打ち込むエレメント１８の先端を前記縮径されたエレメント１８の後端に嵌め込むなど、従来公知の種々の手段により行われる。
【００１６】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、図６（Ｅ）に示すように、到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出し、続いて後続機械３８が到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部を到達立坑４２内に露出させ、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、次のエレメント１８を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
【００１７】
先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２に到達することで、相互に連結された多数のエレメント１８からなり発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４が形成されることになる。
また、多数のエレメント１８の両側の係合部１８０４も直線状に延在することになり、この係合部１８０４の外側は、円形掘削機３６で掘削された円形の孔３６０２の内部に位置しているため、土が存在していない空間Ｋとなっている。そのため、次の柱体１４を構築するに際して、係合部１８０４内に円形掘削機３６の一部が位置して掘進する関係上、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｃ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填される。
すなわち、多数のエレメント１８の両側の空間Ｋに、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて(あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて液状の改良土Ｓが柱体１４の全長にわたって充填され、固化される。これにより、次に孔３６０２を掘削する際に、円形掘削機３６の受ける抵抗が周方向において均一となり、直進し易くなる。
【００１８】
次に、図７(Ａ)に示すように、発進立坑３２から次のエレメント１８を打ち込むに際して、発進立坑３２に発進坑口３４が設けられる。なお、今回打ち込まれるエレメント１８は、図２(Ｂ)に示すように、係合部１８０４が円筒部１８０２の一側部にのみ設けられており、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に、今回打ち込まれるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容されるように発進坑口３４が設けられる。
そして、図７（Ａ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させる。
次に、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このようにエレメント１８を発進立坑３２内で順次連結しては押し出し、到達立坑４２まで掘進させる。
なお、今回の円形掘削機３６により掘削では、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に対応した部分でオーバーラップして円形孔３６０２が掘削されることになり、隣り合うエレメント１８相互において、図８(Ｅ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に改良土Ｓが充填された状態が残存する。
【００１９】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、前記と同様に到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６、後続機械３８が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部が到達坑口４８から到達立坑４２内に露出し、先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２内に露出したならば、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、第３番目の柱体１４を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
これにより、図８（Ｅ）に示すように、最初に形成された柱体１４に一部が重複した第２番目の柱体１４が形成されることになる。
そして、前記と同様に、次の柱体１４を構築するに際して、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｆ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填され図８(Ｇ)に示すように、改良土Ｓが充填されたのち次の円形孔３６０２が掘削される。
【００２０】
このようにして円形掘削機３６、後続機械３８、エレメント１８を用いて発進立坑３２から到達立坑４２への掘進を行ない、発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４を一部重複させつつ順次形成していき、最後には図１に示すように矩形枠状に連続する複数の柱体１４が形成される。
次に、隣り合う柱体１４の間の閉塞空間１８５０に残存した改良土Ｓを取り除き、隣り合う柱体１４間にわたり主鋼材１６を配設する。
より詳細に説明すると、まず、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除く。
この改良土Ｓの取り除きは、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて高圧水を噴射することで行なう。
【００２１】
閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除いたならば、次に、各柱体１４を構成するエレメント１８に取着された蓋板２４、２６を取り外し、主鋼材挿通孔２０およびコンクリート充填孔２２を露出させる。
この場合、主鋼材挿通孔２０を閉塞する蓋板２４は、作業員がエレメント１８の内部からハンマーにより叩くことにより取り外され、これにより蓋板２４は閉塞空間１８５０の下部に落下することになる。また、コンクリート充填孔２２を閉塞する蓋板２６は、エレメント１８の内部から適宜治具により蓋板２６の鍔部をこじ開けることにより取り外され、取り外された蓋板２６はエレメント１８外に持ち出される。
【００２２】
次に、複数の柱体１４の内部を貫通するように複数の主鋼材１６を配設する。
本実施の形態では、複数の柱体１４により矩形枠が形成されているので、矩形枠をなす底壁１２０２と上壁１２０６においてそれぞれ連続して水平に延在するように、また、左右の側壁１２０４においてそれぞれ連続して鉛直に延在するように主鋼材１６を配設する。
この場合、主鋼材１６として鉄筋やＨ形鋼などの撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さの主鋼材を主鋼材挿通孔２０に挿通させた後、市販の機械式継手などを用いて直線状に連結することで配設する。主鋼材１６として繊維ロッドなどを用いる場合には、これらのものは可撓可能であるので、長尺なものをそのままエレメント１８内に持ち込んで配設される。
なお、主鋼材１６に加え、柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数個所に、各エレメント１８の係合部１８０４を通り土圧壁１２の周囲に沿って延在するＰＣ鋼材（緊張材として使用される鋼線）を配設するようにしてもよく、ＰＣ鋼材をこのように配設すると土圧壁１２の耐力を高める上で有利となる。
【００２３】
複数の柱体１４の内部を貫通して複数の主鋼材１６が配設されたならば、次に、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部にコンクリートＣが充填される。この場合、閉塞空間１８５０へのコンクリートＣの充填は、柱体１８５０の内部に充填されるコンクリートＣがコンクリート充填孔２２から閉塞空間１８５０に流れ込むことで行われる。
そして、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部に充填されたコンクリートＣが固化することで図１に示す土圧壁１２が構築される。
その後、土圧壁１２の内部を掘削し、大断面の地下空間を構築する。
【００２４】
本実施の形態による土圧壁１２によれば、隣り合う柱体１４相互は、円筒部１８０２と係合部１８０４とが係合した構成であるので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
特に、本実施例では土圧壁１２の角部に位置するエレメント１８、すなわち、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａおよび左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、土圧壁１２の構造上の強度が高められ、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となる。
また、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築できるので、単一径（単一形状）の掘進機を用意すれば足り、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築できるので、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いる従来技術に比べ掘削土量を削減でき、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａおよび左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と底壁１２０２にわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、上述の従来技術と異なって補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例２】
【００２５】
次に、図９を参照して実施例２について説明する。
図９は実施例２の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１と同様な箇所、部材に同一の符号を付して説明すると、実施例２では、底壁１２０２と左右の側壁１２０４の構造が実施例１と同様であり、上壁１２０６の構造が実施例１と異なっている。
すなわち、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、上壁１２０６とで構成され、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、上壁１２０６は、左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状になるようにエレメント１８が並べられて配置されている。
【００２６】
このような実施例２によれば、実施例１と同様に、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、アーチ状に形成された上壁１２０６は曲げモーメントが作用しにくい形状となっており構造上の強度を高める上で有利であることは無論のこと、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、かつ、アーチ状に形成された上壁１２０６の左右両端は左右の側壁１２０４の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁１２の構造上の強度が高められており、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、実施例１と同様に、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となり、また、単一径の掘進機を用意すれば足り、かつ、掘削土量を従来のように増やす必要もなく、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部および左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に、それら左右の側壁１２０４と底壁１２０２とにわたり、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とにわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例３】
【００２７】
次に、図１０を参照して実施例３について説明する。
図１０は実施例３の土圧壁の断面正面図を示す。
実施例１、実施例２と同様な箇所、部材に同一の符号を付して説明すると、実施例３では、底壁１２０２と左右の側壁１２０４の構造が実施例１と同様であり、上壁１２０６の構造が実施例１、２と異なっている。
すなわち、土圧壁１２はその断面が、ほぼ水平方向に延在する底壁１２０２と、底壁１２０２の左右両端からほぼ鉛直方向に起立する左右の側壁１２０４と、上壁１２０６とで構成され、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａは、それら各側壁１２０４の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と底壁１２０２の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されている。
また、底壁１２０２の左右方向の中央部と上壁１２０６の左右方向の中央部との間に鉛直方向に延在する中柱１３が設けられている。この中柱１３は土圧壁１２（トンネル）の延在方向に隣接させて並べられ連続するように設けられている。
そして、中柱１３と左側壁１２０４との間に位置する上壁箇所１２１０および中柱１３と右側壁１２０４との間に位置する上壁箇所１２１０は、それら上壁箇所１２１０の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状になるようにエレメント１８が並べられて配置されている。
【００２８】
このような実施例２によれば、実施例１と同様に、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、アーチ状に形成された上壁１２０６は曲げモーメントが作用しにくい形状となっており構造上の強度を高める上で有利であることは無論のこと、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ａが、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、かつ、アーチ状に形成された上壁箇所１２１０の端部は左右の側壁１２０４の上端および中柱１３の上端に対して直角ではなく鈍角をなして連結されているため、土圧壁１２の構造上の強度が高められており、土圧壁１２の隅角部に作用する大きな曲げモーメントに十分持ちこたえることが可能となる。
したがって、実施例１、実施例２と同様に、上述の従来技術のように、隅角部に他の箇所よりも直径の大きなエレメント１８を用いて補強する必要がなくなり、均一直径のエレメント１８で土圧壁１２を構築でき、コストダウンを図る上で有利となり、また、単一径の掘進機を用意すれば足り、かつ、掘削土量を従来のように増やす必要もなく、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部および左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に、それら左右の側壁１２０４と底壁１２０２とにわたり、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とにわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、補強部材の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。
【実施例４】
【００２９】
次に、図１１を参照して実施例４について説明する。
図１１（Ａ）は実施例１における左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部の拡大図、図１１（Ｂ）は定着用部材の斜視図を示す。
図１に示す実施例１では、隅部におけるエレメント１８は土圧壁１２の内側に変位して配置され、より詳細には、図４（Ａ）に示すように、左側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部に位置するエレメント１８Ｂは、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置され、このような隅部のエレメント１８の配置は残りの三箇所においても同様である。
そして、隅部に位置するエレメント１８Ｂを通って左側壁１２０４の端部と上壁１２０６の端部とにわたり複数の補強部材９０が配置されている。より詳細に説明すると、それら補強部材９０は、左側壁１２０４の端部のエレメント１８Ａの円筒部１８０２、変位された隅部のエレメント１８Ｂの底板１８１０および円筒部１８０２、上壁１２０６の端部のエレメント１８Ｃの底板１８１０を通って配設されている。
各補強部材９０の両端には定着用部材９２が取着されている。
定着用部材９２は、例えば、補強部材９０がねじを有する鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒である場合には、前記ねじに螺合可能なナット９２０２と、ナット９２０２の端面に接合されたナット９２０２よりも大径の環板９２０４とで構成されている。なお、主鋼材１６の端部にも定着用部材９２が取着されている。
【００３０】
本実施例では、隅部に位置するエレメント１８が、それらの壁部の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも土圧壁１２の内側に変位して配置されているので、左右の側壁１２０４と底壁１２０２とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と底壁１２０２にわたり斜めに補強部材を掛け渡して配設する場合、また、左右の側壁１２０４と上壁１２０６とが交わる隅部にそれら左右の側壁１２０４と上壁１２０６にわたり斜めに補強部材９０を掛け渡して配設する場合、補強部材９０の定着のためのスペースを十分に確保することが可能となり、補強部材により土圧壁１２を強固に補強する上でも有利となる。さらに、補強部材９０の両端に定着用部材９２を取着すれば、補強部材９０の定着力を高めることが可能となり、土圧壁１２の郷土を確保しつつ補強部材９０の定着長を短縮することが可能となり、補強部材９０の配設作業をより簡単化し、コストダウンを図る上で有利となる。
【実施例５】
【００３１】
次に、図１２を参照して実施例５について説明する。
実施例５は、柱体１４を構成するエレメント６８の断面形状が第１の実施の形態と異なっている。
実施例５でも、実施例１と同様に、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント６８が用いられている。
すなわち、１つのエレメント６８は、図１２(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の少なくとも一側が前記円筒部６８０２の全長にわたって円筒部６８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とで中空状に形成されている。
また、他の１つのエレメント６８は、図１２(Ｂ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の両側に設けられた係合部６８０４とで構成されている。
また、他の１つのエレメント６８は、図１２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
各係合部６８０４は、内側に窪む円筒面状に形成され、隣り合う柱体１４相互において、一方の柱体１４を構成するエレメント６８の係合部６８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント６８の円筒部６８０２の一部が係合された状態で、一方の柱体１４のエレメント６８の係合部６８０４の外側と、他方の柱体１４のエレメント６８の円筒部６８０２の外側とがほぼ密着するように構成されている。
【００３２】
実施例５では、隣り合う柱体１４相互がほぼ密着し、隣り合う柱体１４間に閉塞空間１８５０が生じないので、エレメント６８にコンクリート充填孔２２は設けられていない。
実施例５の土圧壁１２によれば、第１の実施の形態と同様に、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができる。
また、主鋼材１６とＰＣ鋼材を併用すれば、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の土圧壁の断面正面図である。
【図２】土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図３】エレメントの斜視図である。
【図４】蓋板が取着された状態のエレメントの説明図である。
【図５】蓋板を外した状態のエレメントの説明図である。
【図６】第１番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図７】第２番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図８】柱体を形成したのち改良土を充填する説明図である。
【図９】実施例２の土圧壁の断面正面図である。
【図１０】実施例３の土圧壁の断面正面図である。
【図１１】補強部材および定着用部材の説明図である。
【図１２】形状の異なる他のエレメントの説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１２ 土圧壁
１４ 柱体
１６ 主鋼材
１８、６８ エレメント
１８０２、６８０２ 円筒部
１８０４、６８０４ 係合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる断面が矩形枠状の土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記土圧壁の隅部に位置するエレメントは、その隅部を構成する２つの壁の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項２】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記左右の側壁と前記上壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記上壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項３】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記上壁は左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状に形成されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項４】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記底壁と前記上壁との間に鉛直方向に延在する中柱が設けられ、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記中柱と前記左側壁との間に位置する上壁箇所および前記中柱と前記右側壁との間に位置する上壁箇所は、それら上壁箇所の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状に形成されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項１】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる断面が矩形枠状の土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記土圧壁の隅部に位置するエレメントは、その隅部を構成する２つの壁の厚さ方向の中心を通る中心線が交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項２】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記左右の側壁と前記上壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記上壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項３】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記上壁は左右方向の中央部が最も上位に位置しその中央部から左右に至るにつれて次第に低くなるにアーチ状に形成されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【請求項４】
構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された底壁と左右の側壁と上壁とからなる土圧壁であって、
前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、
隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、
前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、
これら柱体の内部にコンクリートが充填されており、
前記底壁と前記上壁との間に鉛直方向に延在する中柱が設けられ、
前記左右の側壁と前記底壁とが交わる隅部に位置するエレメントは、それら各側壁の厚さ方向の中心を通り上下方向に延在する中心線と前記底壁の厚さ方向の中心を通り左右方向に延在する中心線とが交わる箇所よりも前記土圧壁の内側に変位して配置され、
前記中柱と前記左側壁との間に位置する上壁箇所および前記中柱と前記右側壁との間に位置する上壁箇所は、それら上壁箇所の延在方向の中央部が最も上位に位置しこの中央部から離れるにつれてその高さが次第に低くなるアーチ状に形成されている、
ことを特徴とする土圧壁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−４５９２８（Ｐ２００６−４５９２８Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２８９９２（Ｐ２００４−２２８９９２）
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５９８０４２５７４）株式会社推研 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５９８０４２５７４）株式会社推研 (10)
【Ｆターム（参考）】
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