地下構造物
【課題】逆巻工法により地下構造物を構築する場合において、工期短縮および工事費の低減化を図ることを可能とした地下構造物を提供する。
【解決手段】上部に形成された上部躯体Ａと、上部躯体Ａの下側に形成された下部躯体Ｂと、下部躯体Ｂを貫通する既設杭Ｍとを有する地下構造物であって、下部躯体Ｂは、複数のセグメントピース２０，３０，４０，５０，６０を並設し、隣接するセグメントピース２０，３０，４０，５０，６０同士を接合することで形成されており、既設杭Ｍの位置に対応するセグメントピース３０は、既設杭Ｍを挟むように突き合された二つのピース部材３Ａ，３Ｂを接合することにより形成されており、少なくとも一方のピース部材３Ａには、他方のピース部材３Ｂ側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材３Ａ，３Ｂ同士を突き合わせたときに既設杭Ｍを挿通する開口部が形成される。
【解決手段】上部に形成された上部躯体Ａと、上部躯体Ａの下側に形成された下部躯体Ｂと、下部躯体Ｂを貫通する既設杭Ｍとを有する地下構造物であって、下部躯体Ｂは、複数のセグメントピース２０，３０，４０，５０，６０を並設し、隣接するセグメントピース２０，３０，４０，５０，６０同士を接合することで形成されており、既設杭Ｍの位置に対応するセグメントピース３０は、既設杭Ｍを挟むように突き合された二つのピース部材３Ａ，３Ｂを接合することにより形成されており、少なくとも一方のピース部材３Ａには、他方のピース部材３Ｂ側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材３Ａ，３Ｂ同士を突き合わせたときに既設杭Ｍを挿通する開口部が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
開削工法によって地下構造物を構築する場合に、山留め支保工を兼ねる上部躯体（頂版、中床版、梁など）を構築した後、当該上部躯体の下側の地盤を掘り下げ、その後、側壁や底版等の下部躯体を構築する逆巻工法（逆打ち工法）を採用する場合がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
逆巻工法（逆打ち工法）は、地下での躯体施工と並行して地上での躯体施工を進める場合のほか、供用中の道路や鉄道の直下に地下構造物を構築する場合などに採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３０８２号公報
【特許文献２】特開平１１−６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
逆巻工法では、上部躯体を支持する既設杭（本設杭、仮設杭等）が配設されている状態で、下部躯体を構築する場合がある。
このような条件下では、下部躯体をコンクリート構造（ＲＣ構造やＳＲＣ構造など）とし、コンクリートを場所打ちすることで、現場の状況に柔軟に対応できるようするのが一般的である。
【０００６】
逆巻工法（逆打ち工法）では、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体の下方において、側壁や床版の鉄筋・型枠を組み立てる必要があるところ、資材搬入口の位置や大きさが制限されているうえに、山留め支保工の下方においては、山留め支保工の存在によって作業空頭が制限されていて、大型の揚重機械を使用できないことから、鉄筋・型枠の組立作業に手間を要する虞がある。
また、既設杭との干渉部では、既設杭を避けて下部躯体に必要な鉄筋量の鉄筋を配筋する必要があり、既設杭の周囲の鉄筋が密となることから、その配筋作業に手間が係る。
【０００７】
一方、下部躯体の構築にセグメント（プレキャスト部材）を採用すると、既設杭との干渉部には、セグメントを配設することができない。この場合には、杭を一時的に盛り替えてセグメントを配置した後、杭を復旧する工法が採用されるが、施工に手間がかかり、早期施工化および工費削減の妨げとなる。
【０００８】
このような観点から、本発明は、逆巻工法により地下構造物を構築する場合において、工期短縮および工事費の低減化を図ることを可能とした地下構造物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、上部に形成された上部躯体と、前記上部躯体の下側に形成された下部躯体と、前記下部躯体を貫通する既設杭とを有する地下構造物であって、前記下部躯体は、複数のセグメントピースを並設し、隣接する前記セグメントピース同士を接合することで形成されており、前記既設杭の位置に対応するセグメントピースは、前記既設杭を挟むように突き合された二つのピース部材を接合することにより形成されており、少なくとも一方の前記ピース部材には、他方の前記ピース部材側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材同士を突き合わせたときに前記既設杭を挿通する開口部が形成されることを特徴としている。
【００１０】
かかる地下構造物によれば、既設杭を盛り替えることなくセグメントを設置することができるため、下部躯体の施工を短期かつ安価に行うことができる。
【００１１】
また、地下構造物が、前記既設杭の周囲を囲うように前記開口部に配筋された補強鉄筋と、前記補強鉄筋を巻き込むように前記開口部に打設されたコンクリート硬化体とを備えており、さらに、前記ピース部材に、前記凹部の内面に沿って定着部が形成されていて、前記補強鉄筋が前記定着部に固定されていれば、開口部における水圧や地盤反力等の外圧をコンクリート硬化体により受け持つことが可能となる。また、定着部を介してセグメントとコンクリート硬化体との一体化を簡易に行うことができる。
【００１２】
また、前記補強鉄筋は、端部にネジ切りが施されており、前記定着部にナットを介して螺着されていれば、セグメントとコンクリート硬化体との一体化を簡易に行うことができる。
【００１３】
前記ピース部材同士が、引張接合方式によるボルト接合により接合されていれば、セグメントピースを分割することにより分断された主桁の剛性一様（分断の有無に関わらず剛性が連続している状態）を確保することができる。
ここで、引張接合方式とは、ボルトに強い締付け力を加えて鋼製セグメント間に大きな圧縮力を生じさせ、ボルト軸方向に作用する引張外力がこれと打ち消し合う形で応力の伝達を行う接合方式である。なお、引張接合を行う場合には、高力ボルトを使用することが多いが、普通ボルトであっても差し支えない。引張接合方式を採用すれば、継手部での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、前記ピース部材の凹部の内壁面に沿って設置された水膨潤材を備えていれば、止水性能が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の地下構造物によれば、逆巻工法により、短期かつ安価に構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る地下構造物の横断面図である。
【図２】コンクリート躯体の配筋図である。
【図３】コンクリート躯体の鉄骨配置図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地下構造物の破断斜視図である。
【図５】（ａ）は床版用鋼製セグメントおよび隅角部用鋼製セグメントの平面図、（ｂ）は同じく横断面図である。
【図６】（ａ）はピース部材を示す斜視図、（ｂ）は鋼殻躯体と中壁との取付部を示す平面図である。
【図７】（ａ）は図６の（ｂ）のＸ１−Ｘ１断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。
【図８】（ａ）は側壁用鋼製セグメントの側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図である。
【図９】（ａ）は一次掘削工程を示す横断面図、（ｂ）は第一の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１０】（ａ）は図９の（ｂ）に続く工程を示す横断面図、（ｂ）は二次掘削工程を示す横断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は第二の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１２】第三の躯体構築工程を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る地下構造物は、図１に示すように、開削工法によって構築されたカルバートであり、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体（上部躯体）Ａと、コンクリート躯体Ａの下側に形成された鋼殻躯体（下部躯体）Ｂと、コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間に形成された中壁Ｃとを備えている。
【００１８】
＜コンクリート躯体Ａ＞
コンクリート躯体Ａは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体であるが、鋼殻躯体Ｂとの接合部以外は、鋼殻躯体Ｂおよび中壁Ｃに先立って構築され、山留壁Ｗ，Ｗ間を掘り下げる際には山留め支保工として機能する。本実施形態のコンクリート躯体Ａは、頂版部Ａ１と、山留壁Ｗに沿う側壁部Ａ２と、縦断方向に延在する縦梁部Ａ３とを備えている。
【００１９】
コンクリート躯体Ａは、鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと鉄骨１１〜１３や鉄筋（図示略）などの補強鋼材とによって構成されている。本実施形態では、横断鉄骨１１、側壁芯鉄骨１２、縦断鉄骨１３などのほか、図２に示すように、スラブ主筋１４、側壁主筋１５、縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などによってコンクリートが補強されている。なお、コンクリート躯体Ａをプレキャスト化しても勿論差し支えない。
【００２０】
横断鉄骨１１は、図３に示すように、前後方向（縦断方向）に間隔を置いて複数並設されている。なお、図３では、鉄筋の図示を省略している。各横断鉄骨１１は、その材軸方向が横方向（左右方向）となるように配置にされている。本実施形態の横断鉄骨１１は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼に変更してもよい。
【００２１】
隣り合う横断鉄骨１１，１１は、複数の繋ぎ材１１ａ，１１ａ，…によって連結されている。なお、繋ぎ材１１ａの端部は、横断鉄骨１１のスチフナーに接続されている。図２に示すように、横断鉄骨１１の端部は、山留壁Ｗの芯材Ｗ１に設けたブラケットＷ２に載置されており、横断鉄骨１１の端面と山留壁Ｗの内壁面との間には、サポート部材１１ｂが介設されている。また、横断鉄骨１１の中間部は、中間杭（既設杭）Ｍの上面に載置されている。つまり、横断鉄骨１１は、両端部が山留壁Ｗにより支持されているとともに、中間部が中間杭Ｍにより下方から支持されている。なお、中間杭Ｍは、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなり、掘削とともに芯材であるＨ形鋼が露出して仮の支持柱として機能する。
【００２２】
側壁芯鉄骨１２は、側壁部Ａ２に配置された補強鋼材であり、材軸方向が上下方向となるように配置されている。側壁芯鉄骨１２の上端部は、横断鉄骨１１の端部の下面に接合されている。横断鉄骨１１と側壁芯鉄骨１２の接合部の内隅には、三角形状の補強リブ１２ａが配置されている。本実施形態の側壁芯鉄骨１２は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼などに変更してもよい。
【００２３】
縦断鉄骨１３は、縦梁部Ａ３の上半部分に配置された補強鋼材であり、材軸方向が縦断方向となるように配置されている（図３参照）。縦断鉄骨１３の端部は、横断鉄骨１１のウェブから張り出すブラケットに接続されている。本実施形態の縦断鉄骨１３は、溝形鋼からなるが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼などに変更してもよい。
【００２４】
スラブ主筋１４は、頂版部Ａ１の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋にされている。スラブ主筋１４は、縦梁部Ａ３を貫通しており、スラブ主筋１４の両端部は、側壁部Ａ２，Ａ２のコンクリートに定着されている。
【００２５】
側壁主筋１５は、側壁部Ａ２の外壁面（山留壁Ｗ側の壁面）および内壁面（内空側の壁面）に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、側壁主筋１５は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。
【００２６】
縦梁主筋１６は、縦梁部Ａ３の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が縦断方向となるように配筋されている。
【００２７】
せん断補強筋１７は、スラブ主筋１４若しくは側壁主筋１５と交差する方向に配筋された補強鋼材である。
【００２８】
ハンチ筋１８は、ハンチ部分に配筋された補強鋼材であり、ハンチ筋１８の上半部は、頂版部Ａ１のコンクリートに定着されている。
【００２９】
＜鋼殻躯体Ｂ＞
図１に示す鋼殻躯体Ｂは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体である。鋼殻躯体Ｂは、床付面Ｔ２に沿う鋼殻構造の床版部Ｂ１と、山留壁Ｗに沿う鋼殻構造の側壁部Ｂ２とを有し、横断面視Ｕ字状を呈している。
既設杭である中間杭Ｍ，Ｍは、鋼殻躯体Ｂを貫通している。
【００３０】
床版部Ｂ１は、地下部分の床を構成するものである。また、側壁部Ｂ２は、地下部分の側壁の一部を構成するものであり、上コンクリート躯体Ａの側壁部Ａ２に接合されている（側壁接合部Ｊ２）。
【００３１】
本実施形態の鋼殻躯体Ｂは、図４に示すように、二種類の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）２０、３０と、隅角部用鋼製セグメント（セグメントピース）４０と、二種類の側壁用鋼製セグメント（セグメントピース）５０，６０とによって構成されている。すなわち、鋼殻躯体Ｂは、複数の鋼製セグメント（床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０）によって形成されている。
【００３２】
なお、以下の説明においては、四つの鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０からなるＵ字状のユニットを、シールドトンネルに倣って「リング」と称する。また、同一のリングに属する鋼製セグメント同士の継手部分（接合部分）を「セグメント継手」と称し、縦断方向に隣接するリング同士の継手部分（接合部分）を「リング継手」と称する。
また、「前後左右」は、図４の状態を基準とする。
【００３３】
床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０は、イモ組み状態となるように並設されていて、セグメント継手が縦断方向に連続している。すなわち、一のリングのセグメント継手の位置が隣接する他のリングのセグメント継手の位置と一致している。
【００３４】
第一の床版用鋼製セグメント２０は、その前後左右に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、上面が開口した有底箱状を呈している。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の床版用鋼製セグメント２０は、スキンプレート２１と、前後一対の主桁プレート２２，２２と、左右一対の継手プレート２３，２３と、主桁プレート２２，２２の間に設けられた複数の縦リブ２４，２４，…とを備えている。第一の床版用鋼製セグメント２０は、各継手プレート２３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（他の床版用鋼製セグメント２０，３０や隅角部用鋼製セグメント４０）に接合され、各主桁プレート２２を介して、隣接する他のリングに属する床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート２２と継手プレート２３の外面には、シール材が貼着されている。
【００３５】
スキンプレート２１は、第一の床版用鋼製セグメント２０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。
【００３６】
主桁プレート２２は、スキンプレート２１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する他の床版用鋼製セグメント２０，３０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート２２には、リング継手用の固定ボルトｂ１が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ１を利用して、主桁プレート２２同士を接合する。
【００３７】
継手プレート２３は、スキンプレート２１に立設された止水用の端面板２３ａと、端面板２３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板２３ｂ，２３ｂとを備えている。端面板２３ａは、同一のリング内において隣接する他のセグメントの継手プレートに突き合わされる。端面板２３ａは、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。補強板２３ｂは、主桁プレート２１の左右の縁部に配置されており、主桁プレート２１および端面板２３ａの内面に固着されている。端面板２３ａおよび補強板２３ｂには、セグメント継手用の固定ボルトｂ２が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ２を利用して、引張接合方式により主桁プレート２２同士を連続させる。つまり、固定ボルトｂ２は、セグメント継手において、端面板２３ａ同士を接合するとともに、主桁プレート２２同士を連結している。なお、固定ボルトｂ２には、初期導入軸力として、固定ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。固定ボルトｂ２による固定方法は、これに限定されるものではない。
【００３８】
なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート２２と固定ボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板２３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板２３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板２３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。
【００３９】
縦リブ２４は、継手プレート２３と平行に配置されている。縦リブ２４は、スキンプレート２１に立設されており、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。
【００４０】
第二の床版用鋼製セグメント３０は、図４に示すように、中間杭（既設杭）Ｍが鋼殻躯体Ｂを貫通する位置に配設された鋼製セグメントであって、その前後左右には第一の鋼製セグメント２０が配置されている。
第二の床版用鋼製セグメント３０は、中間杭Ｍを挟むように付き合わされた二つのピース部材３Ａ，３Ｂを接合することにより形成されている。第二の床版用鋼製セグメント３０は、ピース部材３Ａ，３Ｂを組み合わせることで、第一の床版用鋼製セグメント２０と同じ外形となるように構成されている。
【００４１】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、ピース部材３Ａ，３Ｂは、いずれもスキンプレート３１と、前後一対の主桁プレート３２，３２と、継手プレート３３と、主桁プレート３２，３２の間に設けられた複数の縦リブ３４と、継手部材３５と、を備えている。
【００４２】
スキンプレート３１は、第二の床版用鋼製セグメント３０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。このスキンプレート３１は、一対の主桁プレート３２，３２と、継手プレート３３と、縦リブ３４とにより囲まれた部分の底部を遮蔽している。
一方、縦リブ３４の他方のピース部材３Ｂ，３Ａ側の底部には、図６の（ａ）に示すように、スキンプレート３１が配設されておらず開口しており、主桁プレート３２，３２と縦リブ３４とにより平面視コ字状を呈する凹部３６が形成されている。
【００４３】
このように、ピース部材３Ａ，３Ｂには、それぞれ凹部３６が形成されているため、ピース部材３Ａ，３Ｂを互いに突き合わせることで、中間杭Ｍを挿通する矩形状の開口部３Ｃが形成される。
開口部３Ｃは、図５の（ａ）に示すように、中間杭Ｍの外形寸法よりも大きく形成されているため、第二の床版用鋼製セグメント３０の内周面と中間杭Ｍとの間には隙間が形成されている。
【００４４】
主桁プレート３２は、スキンプレート３１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する第一の床版用鋼製セグメント２０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート３２には、リング継手用の固定ボルトｂ１が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ１を利用して、主桁プレート３２を主桁プレート２２に接合する。
【００４５】
継手プレート３３は、スキンプレート３１に立設された止水用の端面板３３ａと、端面板３３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板３３ｂ，３３ｂとを備えている。端面板３３ａは、同一のリング内において隣接する第一のセグメント２０の継手プレート２３に突き合わされる。端面板３３ａは、スキンプレート３１と主桁プレート３２，３２に固着されている。補強板３３ｂは、主桁プレート３２の一方の縁部に配置されており、主桁プレート３１および端面板３３ａの内面に固着されている。端面板３３ａおよび補強板３３ｂには、セグメント継手用の固定ボルトｂ２が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ２を利用して、引張接合方式により主桁プレート３２を第一の床版用構成セグメント２０の主桁プレート２２に接続する。つまり、固定ボルトｂ２は、セグメント継手において、端面板２３ａ，３３ａを接合するとともに、主桁プレート２２，３２同士を連結している。なお、固定ボルトｂ２には、初期導入軸力として、固定ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。
【００４６】
なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート３２と固定ボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板３３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板３３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板３３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。
【００４７】
縦リブ３４は、継手プレート３３と平行に配置されている。縦リブ３４は、スキンプレート３１に立設されており、スキンプレート３１と主桁プレート３２，３２に固着されている。
【００４８】
継手部材３５は、主桁プレート３２の他方の縁部（継手プレート３３が設けられている縁部とは反対側の縁部）の内面に固着されている。継手部材３５には、ボルト孔が多数形成されており、固定ボルトｂ３が挿通される。
【００４９】
一方のピース部材３Ａの継手部材３５と、これに突き合わされる他方のピース部材３Ｂの継手部材３５とは、継手部材３５，３５を貫通する固定ボルトｂ３を利用して引張接合方式により接合されている。つまり、固定ボルトｂ３は、ピース部材３Ａ，３Ｂ間において、継手部材３５，３５同士を接合するとともに、主桁プレート３２,３２同士を連結している。
【００５０】
固定ボルトｂ３の中心と主桁プレート３２との離隔距離は、主桁プレート３２の部材厚よりも小さくなるように設定する。この状態で継手部材３５，３５同士を固定ボルトｂ３により強固に締着すると、接合部での剛性低下を抑制することができ、隣り合う主桁プレート３２，３２を一体に連続した桁部材（剛性一様）としてみなすことができる。
【００５１】
ピース部材３Ａ，３Ｂには、凹部３６の内面に沿って定着部３７が形成されている。つまり、主桁プレート３２および縦リブ３４の凹部３６側の板面には、鋼板からなる定着部３７が固着されている。定着部３７は、予めピース部材３Ａ，３Ｂに一体に形成されている。主桁プレート３２に固着された定着部３７は、左右方向に延在しており、縦リブ３４に固着された定着部３７は前後方向に延在している。
定着部３７には、複数の貫通孔３７ａ，３７ａ，…が形成されており、後記する補強鉄筋３８の固定が可能に構成されている。
【００５２】
このように、第二の床版用鋼製セグメント３０は、ピース部材３Ａ，３Ｂ同士が接合されることにより形成されている。また、第二の床版用鋼製セグメント３０は、各継手プレート３３を介して同一のリングに属する二つの第一の床版用鋼製セグメント２０に接合され、各主桁プレート３２を介して隣接する他のリングに属する第一の床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、主桁プレート３２と継手プレート３３の外面には、シール材ｓ１が貼着されている。
【００５３】
開口部３Ｃには、図６の（ｂ）に示すように、コンクリート部３Ｄが形成されている。コンクリート部３Ｄは、中間杭Ｍの周囲を囲むように配筋された補強鉄筋３８と、この補強鉄筋３８を巻き込むように打設されたコンクリート硬化体３９とにより形成されている。
なお、本実施形態では、図７に示すように、コンクリート部３Ｄを中壁Ｃと一体に形成している。
【００５４】
補強鉄筋３８は、水平面に沿って配筋されているが、両端部が折り曲げられていて、定着部３７の貫通孔３７ａに挿入（係止）されている。
本実施形態では、補強鉄筋３８の両端部にネジ切りが施されており、ナットｎ１により各両端部が定着部３７に螺着されている。
【００５５】
開口部３Ｃに打設されたコンクリート硬化体３９は、補強鉄筋３８とともにコンクリート部３Ｄを形成し、このコンクリート部３Ｄが、設計上、開口部３Ｃを遮蔽する板材として機能する。つまり、コンクリート部３Ｄは、補強鉄筋３８を介して第二の床版用鋼製セグメント３０と一体に固定されており、スキンプレート３１とともに地下水圧や地盤反力等の外圧を受け持つ。
なお、凹部３６の内壁面（開口部３Ｃの内周面）には、図６の（ａ）に示すように、水膨潤材ｓ２が配設されており、第２の床版鋼製セグメント３０とコンクリート部３Ｄとの境界からの地下水の浸入が防止されている。ここで、本実施形態では、水膨潤材ｓ２として、シール材ｓ１と比較して膨張率が小さいものを使用するが、水膨潤材ｓ２の材質は限定されるものではない。
【００５６】
隅角部用鋼製セグメント４０は、図４に示すように、床版部Ｂ１と側壁部Ｂ２とが交差する隅角部に配置されるものであり、第一の床版用鋼製セグメント２０と側壁用鋼製セグメント５０との間に介設されている。なお、本実施形態では、イモ組み状態となるように隅角部用鋼製セグメント４０を並設しているので、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面は、面一となる。
【００５７】
本実施形態の隅角部用鋼製セグメント４０は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート４１と、スキンプレート４１の前縁および後縁に設けられた主桁プレート４２，４２と、スキンプレート４１の側縁および上縁に設けられた継手プレート４３，４３と、主桁プレート４２，４２の間に設けられた縦リブ４４，４４を備えている。また、図示は省略するが、主桁プレート４２と継手プレート４３の外面には、シール材が貼着されている。
【００５８】
スキンプレート４１は、床付面Ｔ２（図１参照）に沿うように配置される鋼板と山留壁Ｗ（図１参照）に沿うように配置される鋼板とを繋ぎ合わせたものであり、断面Ｌ字状を呈している。
【００５９】
主桁プレート４２は、スキンプレート４１に対応してＬ字状を呈している。図５の（ａ）に示すように、主桁プレート４２は、縦断方向に隣接する他の隅角部用鋼製セグメント４０の主桁プレート４２に突き合わされる。
【００６０】
継手プレート４３，４３は、いずれも、止水用の端面板４３ａと、端面板４３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板４３ｂ，４３ｂとを備えている。端面板４３ａは、同じリング内の床版用鋼製セグメント２０または側壁用鋼製セグメント５０に突き合わされる。
【００６１】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、図４に示すように、その前後上下に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、内側面（内空側の側面）が開口した箱状を呈している。
【００６２】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、普通タイプの第一の床版用鋼製セグメント２０と同様の構成を具備するものであり、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート５１と、前後一対の主桁プレート５２，５２と、上下一対の継手プレート５３，５３と、主桁プレート５２，５２の間に設けられた複数の縦リブ５４，５４，…とを備えている。なお、図示は省略するが、主桁プレート５２と継手プレート５３の外面には、シール材が貼着されている。
【００６３】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、各継手プレート５３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（隅角部用鋼製セグメント４０および第二の側壁用鋼製セグメント６０）に接合され、各主桁プレート５２を介して、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント５０に接合される。
【００６４】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図４に示すように、上コンクリート躯体の側壁部Ａ２と鋼殻躯体Ｂの側壁部Ｂ２との境界部分に設置される境界設置タイプの鋼製セグメントであって、内側面が開口した箱状の本体部６Ａと、上面が開口した有底角筒状の筒状部６Ｂとを備えている。本体部６Ａは、同一のリングに属する第一の側壁用鋼製セグメント５０に接合されるとともに、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の本体部６Ａに接合される。また、筒状部６Ｂは、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂに接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート６２と継手プレート６３の外面には、シール材が貼着されている。
【００６５】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図８の（ａ）に示すように、スキンプレート６１、主桁プレート６２、継手プレート６３および縦リブ６４に加えて、仕切プレート６５と、応力伝達プレート６６と、孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と、貫通鉄筋６８，６８，…とを備えている。
【００６６】
スキンプレート６１、主桁プレート６２，６２、継手プレート６３および縦リブ６４は、普通タイプの側壁用鋼製セグメント５０のものと同様の構成を具備している。
すなわち、スキンプレート６１は、本体部６Ａおよび筒状部６Ｂの外殻となるものであり、主桁プレート６２は、スキンプレート６１の前縁および後縁に立設されている。また、継手プレート６３は、スキンプレート６１に立設された止水用の端面板６３ａと、端面板６３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板６３ｂ，６３ｂとを備えており、縦リブ６４は、継手プレート６３と平行に配置されている。
【００６７】
仕切プレート６５は、本体部６Ａと筒状部６Ｂとの境界に配置されるものである。本実施形態の仕切プレート６５は、縦リブ６４の上方に配置されており、かつ、継手プレート６３と平行である。仕切プレート６５は、補強板６３ｂと同等の厚さを有する一枚の鋼板からなり、スキンプレート６１と主桁プレート６２，６２とに固着されている。
【００６８】
応力伝達プレート６６は、筒状部６Ｂの内側面を構成するものであり、スキンプレート６１の上半部（筒状部６Ｂの外側面）に対向して配置されている。応力伝達プレート６６は、鋼板からなる。応力伝達プレート６６の前縁部および後縁部は、複数の固定ボルトｂ４を利用して、第一接続板６２ａ，６２ａに接合され、応力伝達プレート６６の下縁部は、複数の固定ボルトｂ４を利用して、第二接続板６５ａに接合される。なお、第一接続板６２ａは、主桁プレート６２の側端に固着されており、第二接続板６５ａは、仕切プレート６５の側端に固着されている。
【００６９】
孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、せん断伝達部材として機能するものであり、仕切プレート６５よりも上側に配置されていて、筒状部６Ｂの内周面（スキンプレート６１、主桁プレート６２または応力伝達プレート６６）に固着されている。スキンプレート６１および応力伝達プレート６６には、上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では四つ）並設されており、主桁プレート６２には、横方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では三つ）並設されている。なお、同一面に配置された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、それぞれに設けた透孔が一直線上に並ぶように配置されている。
【００７０】
貫通鉄筋６８は、孔あき鋼板ジベル６７の透孔に挿通されている。スキンプレート６１に沿って配置される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも前後方向（水平方向）に配筋されており、スキンプレート６１に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。図示は省略するが、応力伝達プレート６６に沿って配置される複数の貫通鉄筋についても同様である。主桁プレート６２に沿って配筋される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも上下方向（鉛直方向）に配筋されており、主桁プレート６２に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。
【００７１】
＜上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの接合部＞
側壁接合部Ｊ１（上コンクリート躯体Ａから鋼殻躯体Ｂへと遷移する区間）は、側壁主筋１５やせん断補強筋１７を筒状部５Ｂの内部空間（スキンプレート５１と一対の主桁５２，５２と応力伝達プレート５６とで囲まれた空間）に配筋した状態で、筒状部５Ｂの内部空間にコンクリート（図示略）を充填することによって形成されている。
【００７２】
すなわち、側壁接合部Ｊ１は、側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂ（スキンプレート５１、一対の主桁５２，５２および応力伝達プレート５６）と、筒状部５Ｂの内部空間に至る複数の側壁主筋１５，１５，…と、側壁主筋１５と交差する方向に配筋された複数のせん断補強鉄筋１７，１７，…と、筒状部５Ｂの内部空間に充填されたコンクリートとによって構成されている。
なお、側壁接合部Ｊ１の構成は、これに限定されるものではない。
【００７３】
＜中壁Ｃ＞
中壁Ｃは、図１に示すように、コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間に形成された壁部材であって、中間杭Ｍを巻き込んだ状態で形成されている。
中壁Ｃの上端部のコンクリート躯体Ａとの接合部および下端部の鋼殻躯体Ｂとの接合部には、それぞれハンチ部Ｃ１、Ｃ２が形成されている。
【００７４】
中壁Ｃは、図７に示すように、鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと補強鋼材（鉄筋）とによって構成されている。また、中壁Ｃは、中間杭Ｍが配置された位置においては、中間杭Ｍを巻き込んだ状態で部分的に鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）を構成している。
【００７５】
本実施形態では、中壁主筋８１、中壁横筋８２、せん断補強筋８３、ハンチ筋８４、ハンチ横筋８５などによってコンクリートが補強されている。
なお、中壁Ｃは、中間杭Ｍ同士の間に、プレキャスト部材を配設し、中間杭Ｍの周囲に打設された現場打ちコンクリート部分と一体化することにより形成してもよい。
【００７６】
中壁主筋８１は、中壁Ｃの壁面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、中壁主筋８１の下端部は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。
【００７７】
中壁横筋８２は、中壁Ｃの壁面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋されている。
【００７８】
せん断補強筋８３は、中壁主筋８２若しくは中壁横筋８３と交差する方向に配筋された補強鋼材である。
【００７９】
ハンチ筋８４およびハンチ横筋８５は、ハンチ部Ｃ１，Ｃ２に配筋された補強鋼材である。ハンチ筋８４の一方の端部（図７の（ａ）では上端部）は、中壁Ｃのコンクリートに定着されていて、他方の端部はコンクリート躯体Ａまたは鋼殻躯体Ｂに挿入されている。
【００８０】
下側のハンチ部Ｃ２に配筋されたハンチ筋８４は、図７の（ａ）に示すように、下側の端部が、第一の床版用鋼製セグメント２０の継手プレート２３と第二の床版用鋼製セグメント３０の継手プレート３３を貫通している。つまり、ハンチ筋８４が、継手プレート２３，３３に係止されていることで、中壁Ｃと鋼殻躯体Ｂとの接合性が強化されている。
＜地下構造物の構築方法＞
【００８１】
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、図１０に示すように、本設躯体の一部分となる上コンクリート躯体Ａを形成し、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用しつつ地盤を掘り下げた後、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０〜６０を並設し、隣接する鋼製セグメント２０〜６０を接合することで、本設躯体の他の部分となる鋼殻躯体Ｂを形成する、というものである。
【００８２】
以下、図９乃至図１２を参照して、本実施形態に係る地下構造物の構築方法をより詳細に説明する。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、一次掘削工程と、第一の躯体構築工程と、二次掘削工程と、第二の躯体構築工程と、第三の躯体構築工程と、を含むものである。
【００８３】
一次掘削工程は、図９の（ａ）に示すように、山留壁Ｗ，Ｗの間の地盤を、コンクリート躯体Ａの構築予定位置の下側まで掘り下げる工程である。なお、山留壁Ｗは、いわゆる柱列式連続地中壁である。山留壁Ｗを構築するには、地盤をアースオーガで掘削しつつ、原位置にて掘削土とセメントスラリーを混合・攪拌してソイルセメントを形成し、掘削孔からアースオーガを引き上げた後、ソイルセメントが固まらないうちに、芯材Ｗ１を地中（掘削孔）に建て込めばよい。
【００８４】
地盤を掘削する際には、芯材Ｗ１の内側にあるソイルセメントを削り取り、芯材Ｗ１を露出させる。芯材Ｗ１を露出させたならば、芯材Ｗ１にブラケットＷ２を設置する。
【００８５】
地盤を床付面Ｔ１まで掘り下げたら、山留壁Ｗ，Ｗの間に中間杭（既設杭）Ｍ，Ｍを構築する。なお、中間杭Ｍ，Ｍは、上コンクリート躯体Ａの中間部分を仮受けするものであり、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなる。
【００８６】
第一の躯体構築工程は、図９の（ｂ）に示すように、コンクリート躯体Ａを形成する工程である。第一の躯体構築工程では、まず、床付面Ｔ１上にスラブ型枠や梁型枠などを設置し、その上に下側のスラブ主筋１４や縦梁主筋１５（図２参照）などを配筋する。次に、横断鉄骨１１をブラケットＷ２，Ｗ２間に架設し、横断鉄骨１１の端面と山留壁の内壁面との間に、サポート部材１１ｂ（図２参照）を設置し、横断鉄骨１１の横移動を拘束する。このとき、横断鉄骨１１は、中間杭Ｍ，Ｍにより支持されている。また、側壁芯鉄骨１２は、横断鉄骨１１に予め接合しておく。
【００８７】
複数の横断鉄骨１１，１１，…を設置したら、縦断鉄骨１３および繋ぎ材１１ａ（図３参照）を設置し、さらに、図２に示す上側のスラブ主筋１４、側壁主筋１５、上側の縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などを配筋する。その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。
【００８８】
而して、型枠を脱型すると、図１０の（ａ）に示すように、山留め支保工を兼ねる上コンクリート躯体Ａが出現する。なお、既設構造物の下方に地下構造物を構築する場合には、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替える。
【００８９】
二次掘削工程は、図１０の（ｂ）に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側の地盤を床付面Ｔ２まで掘り下げる工程である。二次掘削工程では、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用する。本実施形態では、上コンクリート躯体Ａの下方に切梁Ｋを設置しているが、切梁Ｋの有無や段数等は、掘削深さ掘削幅等に応じて適宜設定すればよい。
【００９０】
床付面Ｔ２まで掘削したら、図示は省略するが、床付面Ｔ２および山留壁Ｗの内壁面に沿って防水シートを敷設し、防水シート上に保護モルタルおよび基礎コンクリートを打設する。
【００９１】
第二の躯体構築工程は、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０、３０，４０，５０，６０を並設し、これらを互いに接合することで鋼殻躯体Ｂを形成する工程である。第二の躯体構築工程には、鋼床版構築工程、鋼壁構築工程などが含まれている。
【００９２】
鋼床版構築工程は、図１１の（ａ）に示すように、左右の床付面Ｔ２，Ｔ２の上に鋼殻構造の床版部Ｂ１を形成する工程である。鋼床版構築工程では、複数の床版用鋼製セグメント２０，３０および複数の隅角部用鋼製セグメント４０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで床版部Ｂ１を形成する。鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で床付面Ｔ２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。
【００９３】
また、中間杭Ｍ，Ｍに対応する箇所では、ピース部材３Ａ，３Ｂを、中間杭Ｍの両側から挟むように配置した後、ピース部材３Ａ，３Ｂ同士を引張接合方式により接合して、第二の床版用鋼製セグメント３０を形成する。そして、第二の床版用鋼製セグメント３０を隣接する第一の床版用鋼製セグメント２０に接合することで、床版部Ｂ１を形成している。
【００９４】
セグメントを「イモ組み」する場合には、組立順序が制約され難くなるので、様々な組立順序を採用することできるが、例えば、三種類の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を互いに接合して横長の構造体を形成した後に、その前側または後側において他の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を接合するとともに、縦断方向に隣接する同種のセグメント同士を接合すればよい。なお、一種類のセグメントを縦断方向に並設した後に、その横において他種のセグメントを縦断方向に並設してもよい。
【００９５】
隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図５参照）を利用して接合する。本実施形態では、横断方向に隣接するセグメント同士（セグメント継手）を、固定ボルトｂ２を使用した引張接合方式により接合することで、セグメント継手における剛性低下を生じ難くさせて、剛性一様な構造体として設計する。
【００９６】
次に、開口部３Ｃに対して補強鉄筋３８を配筋し、コンクリートを打設することによりコンクリート部３Ｄを形成する。補強鉄筋３８の配筋に伴ない、中壁Ｃと鋼殻躯体Ｂとの接続部における中壁Ｃの中壁主筋８１やハンチ筋８４等の配筋もしておく。なお、コンクリート部３Ｄの形成は、後記する第三の躯体構築工程において、中壁Ｃの形成と同時に行ってもよい。
【００９７】
次に、隅角部用鋼製セグメント４０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７１（図１１の（ｂ）参照）を注入する。
裏込材７１が硬化すると、鋼製セグメント２０，３０を連設してなる構造体が山留め支保工として機能し得るようになるので、切梁Ｋを撤去することができる。
【００９８】
また、以後の作業を円滑に行えるよう、図１１の（ｂ）に示すように、第一の床版用鋼製セグメント２０の内部および隅角部用鋼製セグメント３０の内部に、間詰め材７２を打設して、床版部Ｂ１の上面を平滑にする。なお、間詰め材７２の種類や材質に制限はないが、本実施形態では、低コスト化を図るべく、非構造材料（例えば、貧配合のコンクリートや流動化処理土など）を使用している。
【００９９】
鋼壁構築工程は、山留壁Ｗに沿って鋼殻構造の側壁部Ｂ２を形成する工程である。鋼壁構築工程では、複数の側壁用鋼製セグメント５０，６０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで側壁部Ｂ２，Ｂ２を形成する。隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図８参照）にて接合する。
【０１００】
鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で間詰め材７２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。床版部Ｂ１の上面が平坦に均されており、かつ、施工機械の移動を妨げる切梁Ｋ（図１１の（ａ）参照）が既に撤去されているので、鋼製セグメントの設置作業をスムーズに行うことができる。
【０１０１】
なお、下段の側壁用鋼製セグメント５０は、隅角部用鋼製セグメント４０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート４３）に載置する。本実施形態では、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、側壁用鋼製セグメント５０を容易に設置することができる。
【０１０２】
図示は省略するが、セグメントを千鳥組みにする場合には、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置に高低差が生じ、低い方の隅角部用鋼製セグメント４０の上に側壁用鋼製セグメント５０を設置する際には、その両側の隅角部用鋼製セグメント４０，４０の間に挿入する必要があるので、両セグメントに設けたシール材が剥離等しないよう注意する必要がある。
【０１０３】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、応力伝達プレート５６を取り付けない状態で、下段の側壁用鋼製セグメント５０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート５３）に載置する。本実施形態では、下段の側壁用鋼製セグメント５０，５０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、上段の側壁用鋼製セグメント６０を容易に設置することができる。
【０１０４】
側壁用鋼製セグメント５０，６０を設置したら、図１１に示すように、側壁用鋼製セグメント５０，６０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７３を注入し、側壁部Ｂ２の側部を拘束する。
【０１０５】
続いて、側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂを形成する（筒状部形成工程）とともに、筒状部６Ｂの内側に側壁主筋１５やせん断補強筋を配筋し、筒状部６Ｂの内部空間にコンクリートを充填する（コンクリート充填工程）。コンクリートを打設する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するコンクリート注入孔（図示略）を使用する。なお、コンクリートは、筒状部６Ｂの上縁まで打設する。
【０１０６】
コンクリートが硬化したら、図１２に示すように、コンクリートの上面と上コンクリート躯体Ａの下面との間に、無収縮モルタル１９を充填する。無収縮モルタル１９を充填する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するモルタル注入孔（図示略）を使用する。なお、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替えた場合には、既設構造物の重量が上コンクリート躯体Ａを介して山留壁Ｗに作用することになるが、上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとが接合されると、上コンクリート躯体Ａ、鋼殻躯体Ｂによって矩形枠状の構造体が形成されるようになり、当該構造体を介して既設構造物の重量の一部が床付面Ｔ２等に作用するようになるので、山留壁Ｗの負担を低減することが可能になる。
【０１０７】
第三の躯体構築工程は、図１２に示すように、中壁Ｃを形成する工程である。第三の躯体構築工程では、まず、中壁主筋８１、中壁横筋８２、せん断補強筋８３、ハンチ筋８４、ハンチ横筋８５などを配筋し、その周囲に型枠を設置する。このとき、中間杭Ｍ，Ｍの周囲にも、鉄筋を配筋する。
その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。
【０１０８】
而して、型枠を脱型すると、図１２に示すように、中壁Ｃが出現する。
その後、コンクリートの強度が所定強度に達した後、上コンクリート躯体Ａの上側の空間に地盤材料を埋め戻すと、図１の状態となる。
【０１０９】
本実施形態に係る地下構造物によれば、既設杭（中間杭Ｍ）との干渉が避けられない環境下において、床版構造に鋼製セグメントを用いることが可能となる。
そして、本設躯体の一部を鋼殻構造としているので、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリートの使用量を削減することが可能となり、ひいては、鉄筋や型枠の数量を削減することが可能となる。
【０１１０】
既設杭を残置させたまま、鋼製セグメントを配設することが可能なため、既設杭の盛り替え等に要する手間と費用を省略することができる。
第二の床版用鋼製セグメント３０は、２つのピース部材３Ａ，３Ｂに分割されることで主桁（主桁プレート３２）も分割されるが、コーベル理論を適用した引張接合方式によるボルト接合によりピース部材３Ａ，３Ｂ同士を接合しているため、一体の鋼製セグメントとしての性能を維持する。
【０１１１】
既設杭（中間杭Ｍ）や鋼製セグメント等に施工誤差が生じた場合であっても、開口部３Ｃが、既設杭の外形に対して十分な隙間を有しているため、当該施工誤差を吸収した状態で第二の床版用鋼製セグメント３０を配置することができる。
【０１１２】
開口部３Ｃには、水圧や地盤反力等の外圧を担うスキンプレート３１の代替としてコンクリート部３Ｄが一体に形成されているため、開口部３Ｃが弱点となることはない。
コンクリート部３Ｄは、補強鉄筋３８の端部を定着部３７に固定することで、鋼殻躯体Ｂと一体構造を形成する。
【０１１３】
また、コンクリート部３Ｄと第二の床版用鋼製セグメント３０との境界部分には、水膨潤材が配設されているため、背面からの地下水の浸入が防止されている。
【０１１４】
また、本実施形態に係る地下構造物の構築方法によれば、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯に制約があるような状況下であっても、あるいは、大型の揚重機械を使用できないような作業空頭であっても、工期の長期化を招き難くなる。
【０１１５】
本実施形態では、鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０を、イモ組み状態となるように並設しているので、組立順序の自由度が高まり、ひいては、施工効率を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、隣接する鋼製セグメント同士を引張接合方式により接合することで、セグメント継手やリング継手での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【０１１６】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ａ コンクリート躯体（上部躯体）
Ｂ 鋼殻躯体（下部躯体）
２０ 第一の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）
３０ 第二の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）
３Ａ，３Ｂ ピース部材
３Ｃ 開口部
３６ 凹部
３７ 定着部
３８ 補強鉄筋
３９ コンクリート硬化体
４０ 隅角部用鋼製セグメント（セグメントピース）
５０，６０ 側壁用鋼製セグメント（セグメントピース）
Ｍ 中間杭（既設杭）
Ｗ 山留壁
Ｔ１，Ｔ２ 床付面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
開削工法によって地下構造物を構築する場合に、山留め支保工を兼ねる上部躯体（頂版、中床版、梁など）を構築した後、当該上部躯体の下側の地盤を掘り下げ、その後、側壁や底版等の下部躯体を構築する逆巻工法（逆打ち工法）を採用する場合がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
逆巻工法（逆打ち工法）は、地下での躯体施工と並行して地上での躯体施工を進める場合のほか、供用中の道路や鉄道の直下に地下構造物を構築する場合などに採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３０８２号公報
【特許文献２】特開平１１−６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
逆巻工法では、上部躯体を支持する既設杭（本設杭、仮設杭等）が配設されている状態で、下部躯体を構築する場合がある。
このような条件下では、下部躯体をコンクリート構造（ＲＣ構造やＳＲＣ構造など）とし、コンクリートを場所打ちすることで、現場の状況に柔軟に対応できるようするのが一般的である。
【０００６】
逆巻工法（逆打ち工法）では、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体の下方において、側壁や床版の鉄筋・型枠を組み立てる必要があるところ、資材搬入口の位置や大きさが制限されているうえに、山留め支保工の下方においては、山留め支保工の存在によって作業空頭が制限されていて、大型の揚重機械を使用できないことから、鉄筋・型枠の組立作業に手間を要する虞がある。
また、既設杭との干渉部では、既設杭を避けて下部躯体に必要な鉄筋量の鉄筋を配筋する必要があり、既設杭の周囲の鉄筋が密となることから、その配筋作業に手間が係る。
【０００７】
一方、下部躯体の構築にセグメント（プレキャスト部材）を採用すると、既設杭との干渉部には、セグメントを配設することができない。この場合には、杭を一時的に盛り替えてセグメントを配置した後、杭を復旧する工法が採用されるが、施工に手間がかかり、早期施工化および工費削減の妨げとなる。
【０００８】
このような観点から、本発明は、逆巻工法により地下構造物を構築する場合において、工期短縮および工事費の低減化を図ることを可能とした地下構造物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、上部に形成された上部躯体と、前記上部躯体の下側に形成された下部躯体と、前記下部躯体を貫通する既設杭とを有する地下構造物であって、前記下部躯体は、複数のセグメントピースを並設し、隣接する前記セグメントピース同士を接合することで形成されており、前記既設杭の位置に対応するセグメントピースは、前記既設杭を挟むように突き合された二つのピース部材を接合することにより形成されており、少なくとも一方の前記ピース部材には、他方の前記ピース部材側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材同士を突き合わせたときに前記既設杭を挿通する開口部が形成されることを特徴としている。
【００１０】
かかる地下構造物によれば、既設杭を盛り替えることなくセグメントを設置することができるため、下部躯体の施工を短期かつ安価に行うことができる。
【００１１】
また、地下構造物が、前記既設杭の周囲を囲うように前記開口部に配筋された補強鉄筋と、前記補強鉄筋を巻き込むように前記開口部に打設されたコンクリート硬化体とを備えており、さらに、前記ピース部材に、前記凹部の内面に沿って定着部が形成されていて、前記補強鉄筋が前記定着部に固定されていれば、開口部における水圧や地盤反力等の外圧をコンクリート硬化体により受け持つことが可能となる。また、定着部を介してセグメントとコンクリート硬化体との一体化を簡易に行うことができる。
【００１２】
また、前記補強鉄筋は、端部にネジ切りが施されており、前記定着部にナットを介して螺着されていれば、セグメントとコンクリート硬化体との一体化を簡易に行うことができる。
【００１３】
前記ピース部材同士が、引張接合方式によるボルト接合により接合されていれば、セグメントピースを分割することにより分断された主桁の剛性一様（分断の有無に関わらず剛性が連続している状態）を確保することができる。
ここで、引張接合方式とは、ボルトに強い締付け力を加えて鋼製セグメント間に大きな圧縮力を生じさせ、ボルト軸方向に作用する引張外力がこれと打ち消し合う形で応力の伝達を行う接合方式である。なお、引張接合を行う場合には、高力ボルトを使用することが多いが、普通ボルトであっても差し支えない。引張接合方式を採用すれば、継手部での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、前記ピース部材の凹部の内壁面に沿って設置された水膨潤材を備えていれば、止水性能が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の地下構造物によれば、逆巻工法により、短期かつ安価に構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る地下構造物の横断面図である。
【図２】コンクリート躯体の配筋図である。
【図３】コンクリート躯体の鉄骨配置図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地下構造物の破断斜視図である。
【図５】（ａ）は床版用鋼製セグメントおよび隅角部用鋼製セグメントの平面図、（ｂ）は同じく横断面図である。
【図６】（ａ）はピース部材を示す斜視図、（ｂ）は鋼殻躯体と中壁との取付部を示す平面図である。
【図７】（ａ）は図６の（ｂ）のＸ１−Ｘ１断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。
【図８】（ａ）は側壁用鋼製セグメントの側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図である。
【図９】（ａ）は一次掘削工程を示す横断面図、（ｂ）は第一の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１０】（ａ）は図９の（ｂ）に続く工程を示す横断面図、（ｂ）は二次掘削工程を示す横断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は第二の躯体構築工程を示す横断面図である。
【図１２】第三の躯体構築工程を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る地下構造物は、図１に示すように、開削工法によって構築されたカルバートであり、山留め支保工を兼ねるコンクリート躯体（上部躯体）Ａと、コンクリート躯体Ａの下側に形成された鋼殻躯体（下部躯体）Ｂと、コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間に形成された中壁Ｃとを備えている。
【００１８】
＜コンクリート躯体Ａ＞
コンクリート躯体Ａは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体であるが、鋼殻躯体Ｂとの接合部以外は、鋼殻躯体Ｂおよび中壁Ｃに先立って構築され、山留壁Ｗ，Ｗ間を掘り下げる際には山留め支保工として機能する。本実施形態のコンクリート躯体Ａは、頂版部Ａ１と、山留壁Ｗに沿う側壁部Ａ２と、縦断方向に延在する縦梁部Ａ３とを備えている。
【００１９】
コンクリート躯体Ａは、鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと鉄骨１１〜１３や鉄筋（図示略）などの補強鋼材とによって構成されている。本実施形態では、横断鉄骨１１、側壁芯鉄骨１２、縦断鉄骨１３などのほか、図２に示すように、スラブ主筋１４、側壁主筋１５、縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などによってコンクリートが補強されている。なお、コンクリート躯体Ａをプレキャスト化しても勿論差し支えない。
【００２０】
横断鉄骨１１は、図３に示すように、前後方向（縦断方向）に間隔を置いて複数並設されている。なお、図３では、鉄筋の図示を省略している。各横断鉄骨１１は、その材軸方向が横方向（左右方向）となるように配置にされている。本実施形態の横断鉄骨１１は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼に変更してもよい。
【００２１】
隣り合う横断鉄骨１１，１１は、複数の繋ぎ材１１ａ，１１ａ，…によって連結されている。なお、繋ぎ材１１ａの端部は、横断鉄骨１１のスチフナーに接続されている。図２に示すように、横断鉄骨１１の端部は、山留壁Ｗの芯材Ｗ１に設けたブラケットＷ２に載置されており、横断鉄骨１１の端面と山留壁Ｗの内壁面との間には、サポート部材１１ｂが介設されている。また、横断鉄骨１１の中間部は、中間杭（既設杭）Ｍの上面に載置されている。つまり、横断鉄骨１１は、両端部が山留壁Ｗにより支持されているとともに、中間部が中間杭Ｍにより下方から支持されている。なお、中間杭Ｍは、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなり、掘削とともに芯材であるＨ形鋼が露出して仮の支持柱として機能する。
【００２２】
側壁芯鉄骨１２は、側壁部Ａ２に配置された補強鋼材であり、材軸方向が上下方向となるように配置されている。側壁芯鉄骨１２の上端部は、横断鉄骨１１の端部の下面に接合されている。横断鉄骨１１と側壁芯鉄骨１２の接合部の内隅には、三角形状の補強リブ１２ａが配置されている。本実施形態の側壁芯鉄骨１２は、Ｈ形鋼からなるが、Ｉ形鋼や溝形鋼などに変更してもよい。
【００２３】
縦断鉄骨１３は、縦梁部Ａ３の上半部分に配置された補強鋼材であり、材軸方向が縦断方向となるように配置されている（図３参照）。縦断鉄骨１３の端部は、横断鉄骨１１のウェブから張り出すブラケットに接続されている。本実施形態の縦断鉄骨１３は、溝形鋼からなるが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼などに変更してもよい。
【００２４】
スラブ主筋１４は、頂版部Ａ１の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋にされている。スラブ主筋１４は、縦梁部Ａ３を貫通しており、スラブ主筋１４の両端部は、側壁部Ａ２，Ａ２のコンクリートに定着されている。
【００２５】
側壁主筋１５は、側壁部Ａ２の外壁面（山留壁Ｗ側の壁面）および内壁面（内空側の壁面）に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、側壁主筋１５は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。
【００２６】
縦梁主筋１６は、縦梁部Ａ３の上面および下面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が縦断方向となるように配筋されている。
【００２７】
せん断補強筋１７は、スラブ主筋１４若しくは側壁主筋１５と交差する方向に配筋された補強鋼材である。
【００２８】
ハンチ筋１８は、ハンチ部分に配筋された補強鋼材であり、ハンチ筋１８の上半部は、頂版部Ａ１のコンクリートに定着されている。
【００２９】
＜鋼殻躯体Ｂ＞
図１に示す鋼殻躯体Ｂは、土水圧や上載荷重に耐え得るように設計された本設躯体である。鋼殻躯体Ｂは、床付面Ｔ２に沿う鋼殻構造の床版部Ｂ１と、山留壁Ｗに沿う鋼殻構造の側壁部Ｂ２とを有し、横断面視Ｕ字状を呈している。
既設杭である中間杭Ｍ，Ｍは、鋼殻躯体Ｂを貫通している。
【００３０】
床版部Ｂ１は、地下部分の床を構成するものである。また、側壁部Ｂ２は、地下部分の側壁の一部を構成するものであり、上コンクリート躯体Ａの側壁部Ａ２に接合されている（側壁接合部Ｊ２）。
【００３１】
本実施形態の鋼殻躯体Ｂは、図４に示すように、二種類の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）２０、３０と、隅角部用鋼製セグメント（セグメントピース）４０と、二種類の側壁用鋼製セグメント（セグメントピース）５０，６０とによって構成されている。すなわち、鋼殻躯体Ｂは、複数の鋼製セグメント（床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０）によって形成されている。
【００３２】
なお、以下の説明においては、四つの鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０からなるＵ字状のユニットを、シールドトンネルに倣って「リング」と称する。また、同一のリングに属する鋼製セグメント同士の継手部分（接合部分）を「セグメント継手」と称し、縦断方向に隣接するリング同士の継手部分（接合部分）を「リング継手」と称する。
また、「前後左右」は、図４の状態を基準とする。
【００３３】
床版用鋼製セグメント２０，３０、隅角部用鋼製セグメント４０および側壁用鋼製セグメント５０，６０は、イモ組み状態となるように並設されていて、セグメント継手が縦断方向に連続している。すなわち、一のリングのセグメント継手の位置が隣接する他のリングのセグメント継手の位置と一致している。
【００３４】
第一の床版用鋼製セグメント２０は、その前後左右に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、上面が開口した有底箱状を呈している。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の床版用鋼製セグメント２０は、スキンプレート２１と、前後一対の主桁プレート２２，２２と、左右一対の継手プレート２３，２３と、主桁プレート２２，２２の間に設けられた複数の縦リブ２４，２４，…とを備えている。第一の床版用鋼製セグメント２０は、各継手プレート２３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（他の床版用鋼製セグメント２０，３０や隅角部用鋼製セグメント４０）に接合され、各主桁プレート２２を介して、隣接する他のリングに属する床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート２２と継手プレート２３の外面には、シール材が貼着されている。
【００３５】
スキンプレート２１は、第一の床版用鋼製セグメント２０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。
【００３６】
主桁プレート２２は、スキンプレート２１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する他の床版用鋼製セグメント２０，３０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート２２には、リング継手用の固定ボルトｂ１が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ１を利用して、主桁プレート２２同士を接合する。
【００３７】
継手プレート２３は、スキンプレート２１に立設された止水用の端面板２３ａと、端面板２３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板２３ｂ，２３ｂとを備えている。端面板２３ａは、同一のリング内において隣接する他のセグメントの継手プレートに突き合わされる。端面板２３ａは、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。補強板２３ｂは、主桁プレート２１の左右の縁部に配置されており、主桁プレート２１および端面板２３ａの内面に固着されている。端面板２３ａおよび補強板２３ｂには、セグメント継手用の固定ボルトｂ２が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ２を利用して、引張接合方式により主桁プレート２２同士を連続させる。つまり、固定ボルトｂ２は、セグメント継手において、端面板２３ａ同士を接合するとともに、主桁プレート２２同士を連結している。なお、固定ボルトｂ２には、初期導入軸力として、固定ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。固定ボルトｂ２による固定方法は、これに限定されるものではない。
【００３８】
なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート２２と固定ボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板２３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板２３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板２３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。
【００３９】
縦リブ２４は、継手プレート２３と平行に配置されている。縦リブ２４は、スキンプレート２１に立設されており、スキンプレート２１と主桁プレート２２，２２に固着されている。
【００４０】
第二の床版用鋼製セグメント３０は、図４に示すように、中間杭（既設杭）Ｍが鋼殻躯体Ｂを貫通する位置に配設された鋼製セグメントであって、その前後左右には第一の鋼製セグメント２０が配置されている。
第二の床版用鋼製セグメント３０は、中間杭Ｍを挟むように付き合わされた二つのピース部材３Ａ，３Ｂを接合することにより形成されている。第二の床版用鋼製セグメント３０は、ピース部材３Ａ，３Ｂを組み合わせることで、第一の床版用鋼製セグメント２０と同じ外形となるように構成されている。
【００４１】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、ピース部材３Ａ，３Ｂは、いずれもスキンプレート３１と、前後一対の主桁プレート３２，３２と、継手プレート３３と、主桁プレート３２，３２の間に設けられた複数の縦リブ３４と、継手部材３５と、を備えている。
【００４２】
スキンプレート３１は、第二の床版用鋼製セグメント３０の外殻（底）となるものであり、平面視矩形状を呈する鋼板からなる。このスキンプレート３１は、一対の主桁プレート３２，３２と、継手プレート３３と、縦リブ３４とにより囲まれた部分の底部を遮蔽している。
一方、縦リブ３４の他方のピース部材３Ｂ，３Ａ側の底部には、図６の（ａ）に示すように、スキンプレート３１が配設されておらず開口しており、主桁プレート３２，３２と縦リブ３４とにより平面視コ字状を呈する凹部３６が形成されている。
【００４３】
このように、ピース部材３Ａ，３Ｂには、それぞれ凹部３６が形成されているため、ピース部材３Ａ，３Ｂを互いに突き合わせることで、中間杭Ｍを挿通する矩形状の開口部３Ｃが形成される。
開口部３Ｃは、図５の（ａ）に示すように、中間杭Ｍの外形寸法よりも大きく形成されているため、第二の床版用鋼製セグメント３０の内周面と中間杭Ｍとの間には隙間が形成されている。
【００４４】
主桁プレート３２は、スキンプレート３１の前縁および後縁に立設されており、縦断方向に隣接する第一の床版用鋼製セグメント２０の主桁プレート２２に突き合わされる。主桁プレート３２には、リング継手用の固定ボルトｂ１が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ１を利用して、主桁プレート３２を主桁プレート２２に接合する。
【００４５】
継手プレート３３は、スキンプレート３１に立設された止水用の端面板３３ａと、端面板３３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板３３ｂ，３３ｂとを備えている。端面板３３ａは、同一のリング内において隣接する第一のセグメント２０の継手プレート２３に突き合わされる。端面板３３ａは、スキンプレート３１と主桁プレート３２，３２に固着されている。補強板３３ｂは、主桁プレート３２の一方の縁部に配置されており、主桁プレート３１および端面板３３ａの内面に固着されている。端面板３３ａおよび補強板３３ｂには、セグメント継手用の固定ボルトｂ２が挿通される。本実施形態では、固定ボルトｂ２を利用して、引張接合方式により主桁プレート３２を第一の床版用構成セグメント２０の主桁プレート２２に接続する。つまり、固定ボルトｂ２は、セグメント継手において、端面板２３ａ，３３ａを接合するとともに、主桁プレート２２，３２同士を連結している。なお、固定ボルトｂ２には、初期導入軸力として、固定ボルトｂ２の降伏軸力の７５％に相当する軸力を導入する。
【００４６】
なお、セグメント継手に目開きを生じさせるような力が作用した場合、主桁プレート３２と固定ボルトｂ２との間の荷重伝達は、主として補強板３３ｂを介して行われるようになる。「てこ反力」の支点を超えた部分（端面板３３ａだけの部分）は、上記荷重伝達に寄与しないので、端面板３３ａの薄肉化を図ることができ、ひいては、継手構造の合理化を図ることができる。
【００４７】
縦リブ３４は、継手プレート３３と平行に配置されている。縦リブ３４は、スキンプレート３１に立設されており、スキンプレート３１と主桁プレート３２，３２に固着されている。
【００４８】
継手部材３５は、主桁プレート３２の他方の縁部（継手プレート３３が設けられている縁部とは反対側の縁部）の内面に固着されている。継手部材３５には、ボルト孔が多数形成されており、固定ボルトｂ３が挿通される。
【００４９】
一方のピース部材３Ａの継手部材３５と、これに突き合わされる他方のピース部材３Ｂの継手部材３５とは、継手部材３５，３５を貫通する固定ボルトｂ３を利用して引張接合方式により接合されている。つまり、固定ボルトｂ３は、ピース部材３Ａ，３Ｂ間において、継手部材３５，３５同士を接合するとともに、主桁プレート３２,３２同士を連結している。
【００５０】
固定ボルトｂ３の中心と主桁プレート３２との離隔距離は、主桁プレート３２の部材厚よりも小さくなるように設定する。この状態で継手部材３５，３５同士を固定ボルトｂ３により強固に締着すると、接合部での剛性低下を抑制することができ、隣り合う主桁プレート３２，３２を一体に連続した桁部材（剛性一様）としてみなすことができる。
【００５１】
ピース部材３Ａ，３Ｂには、凹部３６の内面に沿って定着部３７が形成されている。つまり、主桁プレート３２および縦リブ３４の凹部３６側の板面には、鋼板からなる定着部３７が固着されている。定着部３７は、予めピース部材３Ａ，３Ｂに一体に形成されている。主桁プレート３２に固着された定着部３７は、左右方向に延在しており、縦リブ３４に固着された定着部３７は前後方向に延在している。
定着部３７には、複数の貫通孔３７ａ，３７ａ，…が形成されており、後記する補強鉄筋３８の固定が可能に構成されている。
【００５２】
このように、第二の床版用鋼製セグメント３０は、ピース部材３Ａ，３Ｂ同士が接合されることにより形成されている。また、第二の床版用鋼製セグメント３０は、各継手プレート３３を介して同一のリングに属する二つの第一の床版用鋼製セグメント２０に接合され、各主桁プレート３２を介して隣接する他のリングに属する第一の床版用鋼製セグメント２０に接合される。なお、主桁プレート３２と継手プレート３３の外面には、シール材ｓ１が貼着されている。
【００５３】
開口部３Ｃには、図６の（ｂ）に示すように、コンクリート部３Ｄが形成されている。コンクリート部３Ｄは、中間杭Ｍの周囲を囲むように配筋された補強鉄筋３８と、この補強鉄筋３８を巻き込むように打設されたコンクリート硬化体３９とにより形成されている。
なお、本実施形態では、図７に示すように、コンクリート部３Ｄを中壁Ｃと一体に形成している。
【００５４】
補強鉄筋３８は、水平面に沿って配筋されているが、両端部が折り曲げられていて、定着部３７の貫通孔３７ａに挿入（係止）されている。
本実施形態では、補強鉄筋３８の両端部にネジ切りが施されており、ナットｎ１により各両端部が定着部３７に螺着されている。
【００５５】
開口部３Ｃに打設されたコンクリート硬化体３９は、補強鉄筋３８とともにコンクリート部３Ｄを形成し、このコンクリート部３Ｄが、設計上、開口部３Ｃを遮蔽する板材として機能する。つまり、コンクリート部３Ｄは、補強鉄筋３８を介して第二の床版用鋼製セグメント３０と一体に固定されており、スキンプレート３１とともに地下水圧や地盤反力等の外圧を受け持つ。
なお、凹部３６の内壁面（開口部３Ｃの内周面）には、図６の（ａ）に示すように、水膨潤材ｓ２が配設されており、第２の床版鋼製セグメント３０とコンクリート部３Ｄとの境界からの地下水の浸入が防止されている。ここで、本実施形態では、水膨潤材ｓ２として、シール材ｓ１と比較して膨張率が小さいものを使用するが、水膨潤材ｓ２の材質は限定されるものではない。
【００５６】
隅角部用鋼製セグメント４０は、図４に示すように、床版部Ｂ１と側壁部Ｂ２とが交差する隅角部に配置されるものであり、第一の床版用鋼製セグメント２０と側壁用鋼製セグメント５０との間に介設されている。なお、本実施形態では、イモ組み状態となるように隅角部用鋼製セグメント４０を並設しているので、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面は、面一となる。
【００５７】
本実施形態の隅角部用鋼製セグメント４０は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート４１と、スキンプレート４１の前縁および後縁に設けられた主桁プレート４２，４２と、スキンプレート４１の側縁および上縁に設けられた継手プレート４３，４３と、主桁プレート４２，４２の間に設けられた縦リブ４４，４４を備えている。また、図示は省略するが、主桁プレート４２と継手プレート４３の外面には、シール材が貼着されている。
【００５８】
スキンプレート４１は、床付面Ｔ２（図１参照）に沿うように配置される鋼板と山留壁Ｗ（図１参照）に沿うように配置される鋼板とを繋ぎ合わせたものであり、断面Ｌ字状を呈している。
【００５９】
主桁プレート４２は、スキンプレート４１に対応してＬ字状を呈している。図５の（ａ）に示すように、主桁プレート４２は、縦断方向に隣接する他の隅角部用鋼製セグメント４０の主桁プレート４２に突き合わされる。
【００６０】
継手プレート４３，４３は、いずれも、止水用の端面板４３ａと、端面板４３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板４３ｂ，４３ｂとを備えている。端面板４３ａは、同じリング内の床版用鋼製セグメント２０または側壁用鋼製セグメント５０に突き合わされる。
【００６１】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、図４に示すように、その前後上下に他の鋼製セグメントが配置される普通タイプの鋼製セグメントであり、内側面（内空側の側面）が開口した箱状を呈している。
【００６２】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、普通タイプの第一の床版用鋼製セグメント２０と同様の構成を具備するものであり、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻となるスキンプレート５１と、前後一対の主桁プレート５２，５２と、上下一対の継手プレート５３，５３と、主桁プレート５２，５２の間に設けられた複数の縦リブ５４，５４，…とを備えている。なお、図示は省略するが、主桁プレート５２と継手プレート５３の外面には、シール材が貼着されている。
【００６３】
下段の側壁用鋼製セグメント５０は、各継手プレート５３を介して、同一のリングに属する二つの鋼製セグメント（隅角部用鋼製セグメント４０および第二の側壁用鋼製セグメント６０）に接合され、各主桁プレート５２を介して、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント５０に接合される。
【００６４】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図４に示すように、上コンクリート躯体の側壁部Ａ２と鋼殻躯体Ｂの側壁部Ｂ２との境界部分に設置される境界設置タイプの鋼製セグメントであって、内側面が開口した箱状の本体部６Ａと、上面が開口した有底角筒状の筒状部６Ｂとを備えている。本体部６Ａは、同一のリングに属する第一の側壁用鋼製セグメント５０に接合されるとともに、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の本体部６Ａに接合される。また、筒状部６Ｂは、隣接する他のリングに属する側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂに接合される。なお、図示は省略するが、主桁プレート６２と継手プレート６３の外面には、シール材が貼着されている。
【００６５】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、図８の（ａ）に示すように、スキンプレート６１、主桁プレート６２、継手プレート６３および縦リブ６４に加えて、仕切プレート６５と、応力伝達プレート６６と、孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と、貫通鉄筋６８，６８，…とを備えている。
【００６６】
スキンプレート６１、主桁プレート６２，６２、継手プレート６３および縦リブ６４は、普通タイプの側壁用鋼製セグメント５０のものと同様の構成を具備している。
すなわち、スキンプレート６１は、本体部６Ａおよび筒状部６Ｂの外殻となるものであり、主桁プレート６２は、スキンプレート６１の前縁および後縁に立設されている。また、継手プレート６３は、スキンプレート６１に立設された止水用の端面板６３ａと、端面板６３ａの前縁および後縁に配置された構造用の補強板６３ｂ，６３ｂとを備えており、縦リブ６４は、継手プレート６３と平行に配置されている。
【００６７】
仕切プレート６５は、本体部６Ａと筒状部６Ｂとの境界に配置されるものである。本実施形態の仕切プレート６５は、縦リブ６４の上方に配置されており、かつ、継手プレート６３と平行である。仕切プレート６５は、補強板６３ｂと同等の厚さを有する一枚の鋼板からなり、スキンプレート６１と主桁プレート６２，６２とに固着されている。
【００６８】
応力伝達プレート６６は、筒状部６Ｂの内側面を構成するものであり、スキンプレート６１の上半部（筒状部６Ｂの外側面）に対向して配置されている。応力伝達プレート６６は、鋼板からなる。応力伝達プレート６６の前縁部および後縁部は、複数の固定ボルトｂ４を利用して、第一接続板６２ａ，６２ａに接合され、応力伝達プレート６６の下縁部は、複数の固定ボルトｂ４を利用して、第二接続板６５ａに接合される。なお、第一接続板６２ａは、主桁プレート６２の側端に固着されており、第二接続板６５ａは、仕切プレート６５の側端に固着されている。
【００６９】
孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、せん断伝達部材として機能するものであり、仕切プレート６５よりも上側に配置されていて、筒状部６Ｂの内周面（スキンプレート６１、主桁プレート６２または応力伝達プレート６６）に固着されている。スキンプレート６１および応力伝達プレート６６には、上下方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では四つ）並設されており、主桁プレート６２には、横方向に延在する孔あき鋼板ジベル６７，６７，…が複数（本実施形態では三つ）並設されている。なお、同一面に配置された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…は、それぞれに設けた透孔が一直線上に並ぶように配置されている。
【００７０】
貫通鉄筋６８は、孔あき鋼板ジベル６７の透孔に挿通されている。スキンプレート６１に沿って配置される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも前後方向（水平方向）に配筋されており、スキンプレート６１に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。図示は省略するが、応力伝達プレート６６に沿って配置される複数の貫通鉄筋についても同様である。主桁プレート６２に沿って配筋される複数の貫通鉄筋６８，６８，…は、いずれも上下方向（鉛直方向）に配筋されており、主桁プレート６２に突設された複数の孔あき鋼板ジベル６７，６７，…と交差している。
【００７１】
＜上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの接合部＞
側壁接合部Ｊ１（上コンクリート躯体Ａから鋼殻躯体Ｂへと遷移する区間）は、側壁主筋１５やせん断補強筋１７を筒状部５Ｂの内部空間（スキンプレート５１と一対の主桁５２，５２と応力伝達プレート５６とで囲まれた空間）に配筋した状態で、筒状部５Ｂの内部空間にコンクリート（図示略）を充填することによって形成されている。
【００７２】
すなわち、側壁接合部Ｊ１は、側壁用鋼製セグメント５０の筒状部５Ｂ（スキンプレート５１、一対の主桁５２，５２および応力伝達プレート５６）と、筒状部５Ｂの内部空間に至る複数の側壁主筋１５，１５，…と、側壁主筋１５と交差する方向に配筋された複数のせん断補強鉄筋１７，１７，…と、筒状部５Ｂの内部空間に充填されたコンクリートとによって構成されている。
なお、側壁接合部Ｊ１の構成は、これに限定されるものではない。
【００７３】
＜中壁Ｃ＞
中壁Ｃは、図１に示すように、コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとの間に形成された壁部材であって、中間杭Ｍを巻き込んだ状態で形成されている。
中壁Ｃの上端部のコンクリート躯体Ａとの接合部および下端部の鋼殻躯体Ｂとの接合部には、それぞれハンチ部Ｃ１、Ｃ２が形成されている。
【００７４】
中壁Ｃは、図７に示すように、鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）であり、場所打ちコンクリートと補強鋼材（鉄筋）とによって構成されている。また、中壁Ｃは、中間杭Ｍが配置された位置においては、中間杭Ｍを巻き込んだ状態で部分的に鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）を構成している。
【００７５】
本実施形態では、中壁主筋８１、中壁横筋８２、せん断補強筋８３、ハンチ筋８４、ハンチ横筋８５などによってコンクリートが補強されている。
なお、中壁Ｃは、中間杭Ｍ同士の間に、プレキャスト部材を配設し、中間杭Ｍの周囲に打設された現場打ちコンクリート部分と一体化することにより形成してもよい。
【００７６】
中壁主筋８１は、中壁Ｃの壁面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が上下方向となるように配筋されている。なお、中壁主筋８１の下端部は、鋼殻躯体Ｂに入り込んでいる。
【００７７】
中壁横筋８２は、中壁Ｃの壁面に沿って配筋された補強鋼材であり、長手方向が横方向となるように配筋されている。
【００７８】
せん断補強筋８３は、中壁主筋８２若しくは中壁横筋８３と交差する方向に配筋された補強鋼材である。
【００７９】
ハンチ筋８４およびハンチ横筋８５は、ハンチ部Ｃ１，Ｃ２に配筋された補強鋼材である。ハンチ筋８４の一方の端部（図７の（ａ）では上端部）は、中壁Ｃのコンクリートに定着されていて、他方の端部はコンクリート躯体Ａまたは鋼殻躯体Ｂに挿入されている。
【００８０】
下側のハンチ部Ｃ２に配筋されたハンチ筋８４は、図７の（ａ）に示すように、下側の端部が、第一の床版用鋼製セグメント２０の継手プレート２３と第二の床版用鋼製セグメント３０の継手プレート３３を貫通している。つまり、ハンチ筋８４が、継手プレート２３，３３に係止されていることで、中壁Ｃと鋼殻躯体Ｂとの接合性が強化されている。
＜地下構造物の構築方法＞
【００８１】
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、図１０に示すように、本設躯体の一部分となる上コンクリート躯体Ａを形成し、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用しつつ地盤を掘り下げた後、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０〜６０を並設し、隣接する鋼製セグメント２０〜６０を接合することで、本設躯体の他の部分となる鋼殻躯体Ｂを形成する、というものである。
【００８２】
以下、図９乃至図１２を参照して、本実施形態に係る地下構造物の構築方法をより詳細に説明する。
本実施形態に係る地下構造物の構築方法は、一次掘削工程と、第一の躯体構築工程と、二次掘削工程と、第二の躯体構築工程と、第三の躯体構築工程と、を含むものである。
【００８３】
一次掘削工程は、図９の（ａ）に示すように、山留壁Ｗ，Ｗの間の地盤を、コンクリート躯体Ａの構築予定位置の下側まで掘り下げる工程である。なお、山留壁Ｗは、いわゆる柱列式連続地中壁である。山留壁Ｗを構築するには、地盤をアースオーガで掘削しつつ、原位置にて掘削土とセメントスラリーを混合・攪拌してソイルセメントを形成し、掘削孔からアースオーガを引き上げた後、ソイルセメントが固まらないうちに、芯材Ｗ１を地中（掘削孔）に建て込めばよい。
【００８４】
地盤を掘削する際には、芯材Ｗ１の内側にあるソイルセメントを削り取り、芯材Ｗ１を露出させる。芯材Ｗ１を露出させたならば、芯材Ｗ１にブラケットＷ２を設置する。
【００８５】
地盤を床付面Ｔ１まで掘り下げたら、山留壁Ｗ，Ｗの間に中間杭（既設杭）Ｍ，Ｍを構築する。なお、中間杭Ｍ，Ｍは、上コンクリート躯体Ａの中間部分を仮受けするものであり、Ｈ形鋼を芯材とするソイルセメント杭からなる。
【００８６】
第一の躯体構築工程は、図９の（ｂ）に示すように、コンクリート躯体Ａを形成する工程である。第一の躯体構築工程では、まず、床付面Ｔ１上にスラブ型枠や梁型枠などを設置し、その上に下側のスラブ主筋１４や縦梁主筋１５（図２参照）などを配筋する。次に、横断鉄骨１１をブラケットＷ２，Ｗ２間に架設し、横断鉄骨１１の端面と山留壁の内壁面との間に、サポート部材１１ｂ（図２参照）を設置し、横断鉄骨１１の横移動を拘束する。このとき、横断鉄骨１１は、中間杭Ｍ，Ｍにより支持されている。また、側壁芯鉄骨１２は、横断鉄骨１１に予め接合しておく。
【００８７】
複数の横断鉄骨１１，１１，…を設置したら、縦断鉄骨１３および繋ぎ材１１ａ（図３参照）を設置し、さらに、図２に示す上側のスラブ主筋１４、側壁主筋１５、上側の縦梁主筋１６、せん断補強筋１７、ハンチ筋１８などを配筋する。その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。
【００８８】
而して、型枠を脱型すると、図１０の（ａ）に示すように、山留め支保工を兼ねる上コンクリート躯体Ａが出現する。なお、既設構造物の下方に地下構造物を構築する場合には、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替える。
【００８９】
二次掘削工程は、図１０の（ｂ）に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側の地盤を床付面Ｔ２まで掘り下げる工程である。二次掘削工程では、上コンクリート躯体Ａを山留め支保工として利用する。本実施形態では、上コンクリート躯体Ａの下方に切梁Ｋを設置しているが、切梁Ｋの有無や段数等は、掘削深さ掘削幅等に応じて適宜設定すればよい。
【００９０】
床付面Ｔ２まで掘削したら、図示は省略するが、床付面Ｔ２および山留壁Ｗの内壁面に沿って防水シートを敷設し、防水シート上に保護モルタルおよび基礎コンクリートを打設する。
【００９１】
第二の躯体構築工程は、図１１に示すように、上コンクリート躯体Ａの下側に複数の鋼製セグメント２０、３０，４０，５０，６０を並設し、これらを互いに接合することで鋼殻躯体Ｂを形成する工程である。第二の躯体構築工程には、鋼床版構築工程、鋼壁構築工程などが含まれている。
【００９２】
鋼床版構築工程は、図１１の（ａ）に示すように、左右の床付面Ｔ２，Ｔ２の上に鋼殻構造の床版部Ｂ１を形成する工程である。鋼床版構築工程では、複数の床版用鋼製セグメント２０，３０および複数の隅角部用鋼製セグメント４０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで床版部Ｂ１を形成する。鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で床付面Ｔ２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。
【００９３】
また、中間杭Ｍ，Ｍに対応する箇所では、ピース部材３Ａ，３Ｂを、中間杭Ｍの両側から挟むように配置した後、ピース部材３Ａ，３Ｂ同士を引張接合方式により接合して、第二の床版用鋼製セグメント３０を形成する。そして、第二の床版用鋼製セグメント３０を隣接する第一の床版用鋼製セグメント２０に接合することで、床版部Ｂ１を形成している。
【００９４】
セグメントを「イモ組み」する場合には、組立順序が制約され難くなるので、様々な組立順序を採用することできるが、例えば、三種類の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を互いに接合して横長の構造体を形成した後に、その前側または後側において他の鋼製セグメント２０，３０，４０を横一列に並設し、横方向に隣接する鋼製セグメント２０，３０，４０を接合するとともに、縦断方向に隣接する同種のセグメント同士を接合すればよい。なお、一種類のセグメントを縦断方向に並設した後に、その横において他種のセグメントを縦断方向に並設してもよい。
【００９５】
隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図５参照）を利用して接合する。本実施形態では、横断方向に隣接するセグメント同士（セグメント継手）を、固定ボルトｂ２を使用した引張接合方式により接合することで、セグメント継手における剛性低下を生じ難くさせて、剛性一様な構造体として設計する。
【００９６】
次に、開口部３Ｃに対して補強鉄筋３８を配筋し、コンクリートを打設することによりコンクリート部３Ｄを形成する。補強鉄筋３８の配筋に伴ない、中壁Ｃと鋼殻躯体Ｂとの接続部における中壁Ｃの中壁主筋８１やハンチ筋８４等の配筋もしておく。なお、コンクリート部３Ｄの形成は、後記する第三の躯体構築工程において、中壁Ｃの形成と同時に行ってもよい。
【００９７】
次に、隅角部用鋼製セグメント４０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７１（図１１の（ｂ）参照）を注入する。
裏込材７１が硬化すると、鋼製セグメント２０，３０を連設してなる構造体が山留め支保工として機能し得るようになるので、切梁Ｋを撤去することができる。
【００９８】
また、以後の作業を円滑に行えるよう、図１１の（ｂ）に示すように、第一の床版用鋼製セグメント２０の内部および隅角部用鋼製セグメント３０の内部に、間詰め材７２を打設して、床版部Ｂ１の上面を平滑にする。なお、間詰め材７２の種類や材質に制限はないが、本実施形態では、低コスト化を図るべく、非構造材料（例えば、貧配合のコンクリートや流動化処理土など）を使用している。
【００９９】
鋼壁構築工程は、山留壁Ｗに沿って鋼殻構造の側壁部Ｂ２を形成する工程である。鋼壁構築工程では、複数の側壁用鋼製セグメント５０，６０をイモ組み状態となるように並設し、これらを互いに接合することで側壁部Ｂ２，Ｂ２を形成する。隣接するセグメント同士は、固定ボルトｂ１，ｂ２（図８参照）にて接合する。
【０１００】
鋼製セグメントの設置作業は、例えば、セグメントを把持した状態で間詰め材７２上を自走可能なハンドリングマシンを利用して行うか、あるいは、セグメントを吊持可能な小型の揚重機械を利用して行えばよい。床版部Ｂ１の上面が平坦に均されており、かつ、施工機械の移動を妨げる切梁Ｋ（図１１の（ａ）参照）が既に撤去されているので、鋼製セグメントの設置作業をスムーズに行うことができる。
【０１０１】
なお、下段の側壁用鋼製セグメント５０は、隅角部用鋼製セグメント４０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート４３）に載置する。本実施形態では、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、側壁用鋼製セグメント５０を容易に設置することができる。
【０１０２】
図示は省略するが、セグメントを千鳥組みにする場合には、複数の隅角部用鋼製セグメント４０，４０，…の上端面の高さ位置に高低差が生じ、低い方の隅角部用鋼製セグメント４０の上に側壁用鋼製セグメント５０を設置する際には、その両側の隅角部用鋼製セグメント４０，４０の間に挿入する必要があるので、両セグメントに設けたシール材が剥離等しないよう注意する必要がある。
【０１０３】
上段の側壁用鋼製セグメント６０は、応力伝達プレート５６を取り付けない状態で、下段の側壁用鋼製セグメント５０の上端面（図５の（ｂ）に示す上側の継手プレート５３）に載置する。本実施形態では、下段の側壁用鋼製セグメント５０，５０，…の上端面の高さ位置が揃っているので（図４参照）、上段の側壁用鋼製セグメント６０を容易に設置することができる。
【０１０４】
側壁用鋼製セグメント５０，６０を設置したら、図１１に示すように、側壁用鋼製セグメント５０，６０と山留壁Ｗとの間の隙間にモルタルなどの裏込材７３を注入し、側壁部Ｂ２の側部を拘束する。
【０１０５】
続いて、側壁用鋼製セグメント６０の筒状部６Ｂを形成する（筒状部形成工程）とともに、筒状部６Ｂの内側に側壁主筋１５やせん断補強筋を配筋し、筒状部６Ｂの内部空間にコンクリートを充填する（コンクリート充填工程）。コンクリートを打設する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するコンクリート注入孔（図示略）を使用する。なお、コンクリートは、筒状部６Ｂの上縁まで打設する。
【０１０６】
コンクリートが硬化したら、図１２に示すように、コンクリートの上面と上コンクリート躯体Ａの下面との間に、無収縮モルタル１９を充填する。無収縮モルタル１９を充填する際には、上コンクリート躯体Ａを上下に貫通するモルタル注入孔（図示略）を使用する。なお、既設構造物を上コンクリート躯体Ａに受け替えた場合には、既設構造物の重量が上コンクリート躯体Ａを介して山留壁Ｗに作用することになるが、上コンクリート躯体Ａと鋼殻躯体Ｂとが接合されると、上コンクリート躯体Ａ、鋼殻躯体Ｂによって矩形枠状の構造体が形成されるようになり、当該構造体を介して既設構造物の重量の一部が床付面Ｔ２等に作用するようになるので、山留壁Ｗの負担を低減することが可能になる。
【０１０７】
第三の躯体構築工程は、図１２に示すように、中壁Ｃを形成する工程である。第三の躯体構築工程では、まず、中壁主筋８１、中壁横筋８２、せん断補強筋８３、ハンチ筋８４、ハンチ横筋８５などを配筋し、その周囲に型枠を設置する。このとき、中間杭Ｍ，Ｍの周囲にも、鉄筋を配筋する。
その後、コンクリートを打設し、所定強度に達するまで養生する。
【０１０８】
而して、型枠を脱型すると、図１２に示すように、中壁Ｃが出現する。
その後、コンクリートの強度が所定強度に達した後、上コンクリート躯体Ａの上側の空間に地盤材料を埋め戻すと、図１の状態となる。
【０１０９】
本実施形態に係る地下構造物によれば、既設杭（中間杭Ｍ）との干渉が避けられない環境下において、床版構造に鋼製セグメントを用いることが可能となる。
そして、本設躯体の一部を鋼殻構造としているので、本設躯体の全体をコンクリート構造とする場合に比べて、コンクリートの使用量を削減することが可能となり、ひいては、鉄筋や型枠の数量を削減することが可能となる。
【０１１０】
既設杭を残置させたまま、鋼製セグメントを配設することが可能なため、既設杭の盛り替え等に要する手間と費用を省略することができる。
第二の床版用鋼製セグメント３０は、２つのピース部材３Ａ，３Ｂに分割されることで主桁（主桁プレート３２）も分割されるが、コーベル理論を適用した引張接合方式によるボルト接合によりピース部材３Ａ，３Ｂ同士を接合しているため、一体の鋼製セグメントとしての性能を維持する。
【０１１１】
既設杭（中間杭Ｍ）や鋼製セグメント等に施工誤差が生じた場合であっても、開口部３Ｃが、既設杭の外形に対して十分な隙間を有しているため、当該施工誤差を吸収した状態で第二の床版用鋼製セグメント３０を配置することができる。
【０１１２】
開口部３Ｃには、水圧や地盤反力等の外圧を担うスキンプレート３１の代替としてコンクリート部３Ｄが一体に形成されているため、開口部３Ｃが弱点となることはない。
コンクリート部３Ｄは、補強鉄筋３８の端部を定着部３７に固定することで、鋼殻躯体Ｂと一体構造を形成する。
【０１１３】
また、コンクリート部３Ｄと第二の床版用鋼製セグメント３０との境界部分には、水膨潤材が配設されているため、背面からの地下水の浸入が防止されている。
【０１１４】
また、本実施形態に係る地下構造物の構築方法によれば、コンクリート、型枠、鉄筋等の数量を削減することができるので、コンクリートの打設時間帯に制約があるような状況下であっても、あるいは、大型の揚重機械を使用できないような作業空頭であっても、工期の長期化を招き難くなる。
【０１１５】
本実施形態では、鋼製セグメント２０，３０，４０，５０，６０を、イモ組み状態となるように並設しているので、組立順序の自由度が高まり、ひいては、施工効率を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、隣接する鋼製セグメント同士を引張接合方式により接合することで、セグメント継手やリング継手での剛性低下を抑制することが可能となり、さらには、継手部の目開きを抑制することが可能となる。
【０１１６】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ａ コンクリート躯体（上部躯体）
Ｂ 鋼殻躯体（下部躯体）
２０ 第一の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）
３０ 第二の床版用鋼製セグメント（セグメントピース）
３Ａ，３Ｂ ピース部材
３Ｃ 開口部
３６ 凹部
３７ 定着部
３８ 補強鉄筋
３９ コンクリート硬化体
４０ 隅角部用鋼製セグメント（セグメントピース）
５０，６０ 側壁用鋼製セグメント（セグメントピース）
Ｍ 中間杭（既設杭）
Ｗ 山留壁
Ｔ１，Ｔ２ 床付面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に形成された上部躯体と、
前記上部躯体の下側に形成された下部躯体と、
前記下部躯体を貫通する既設杭と、を有する地下構造物であって、
前記下部躯体は、複数のセグメントピースを並設し、隣接する前記セグメントピース同士を接合することで形成されており、
前記既設杭の位置に対応するセグメントピースは、前記既設杭を挟むように突き合された二つのピース部材を接合することにより形成されており、
少なくとも一方の前記ピース部材には、他方の前記ピース部材側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材同士を突き合わせたときに前記既設杭を挿通する開口部が形成されることを特徴とする、地下構造物。
【請求項２】
前記既設杭の周囲を囲うように前記開口部に配筋された補強鉄筋と、
前記補強鉄筋を巻き込むように前記開口部に打設されたコンクリート硬化体と、を備えており、
前記ピース部材には前記凹部の内面に沿って定着部が形成されていて、前記補強鉄筋が前記定着部に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の地下構造物。
【請求項３】
前記補強鉄筋は、端部にネジ切りが施されており、前記定着部にナットを介して螺着されていることを特徴とする、請求項２に記載の地下構造物。
【請求項４】
前記ピース部材同士が、引張接合方式によるボルト接合により接合されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地下構造物。
【請求項５】
前記ピース部材の凹部の内壁面に沿って設置された水膨潤材を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の地下構造物。
【請求項１】
上部に形成された上部躯体と、
前記上部躯体の下側に形成された下部躯体と、
前記下部躯体を貫通する既設杭と、を有する地下構造物であって、
前記下部躯体は、複数のセグメントピースを並設し、隣接する前記セグメントピース同士を接合することで形成されており、
前記既設杭の位置に対応するセグメントピースは、前記既設杭を挟むように突き合された二つのピース部材を接合することにより形成されており、
少なくとも一方の前記ピース部材には、他方の前記ピース部材側の端部に凹部が形成されていて、当該ピース部材同士を突き合わせたときに前記既設杭を挿通する開口部が形成されることを特徴とする、地下構造物。
【請求項２】
前記既設杭の周囲を囲うように前記開口部に配筋された補強鉄筋と、
前記補強鉄筋を巻き込むように前記開口部に打設されたコンクリート硬化体と、を備えており、
前記ピース部材には前記凹部の内面に沿って定着部が形成されていて、前記補強鉄筋が前記定着部に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の地下構造物。
【請求項３】
前記補強鉄筋は、端部にネジ切りが施されており、前記定着部にナットを介して螺着されていることを特徴とする、請求項２に記載の地下構造物。
【請求項４】
前記ピース部材同士が、引張接合方式によるボルト接合により接合されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地下構造物。
【請求項５】
前記ピース部材の凹部の内壁面に沿って設置された水膨潤材を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の地下構造物。
【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２０１２−１６２８９０（Ｐ２０１２−１６２８９０Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９７７（Ｐ２０１１−２２９７７）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り （１）平成２２年８月５日に社団法人土木学会により発行された「土木学会平成２２年度全国大会第６５回年次学術講演会講演概要集」にて発表 （２）社団法人土木学会が平成２２年９月１日〜３日に開催した「土木学会平成２２年度全国大会」にて発表
【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２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り （１）平成２２年８月５日に社団法人土木学会により発行された「土木学会平成２２年度全国大会第６５回年次学術講演会講演概要集」にて発表 （２）社団法人土木学会が平成２２年９月１日〜３日に開催した「土木学会平成２２年度全国大会」にて発表
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]