地中構造物、地中構造物の構築方法

【課題】地中構造物に大きな浮力が作用する場合であっても、この浮力に抵抗できるようにする。
【解決手段】地中構造物本体１０の外周面に、地中構造物本体１０と一体となるように地中壁２０の表面に対して略垂直方向に突出する突出部３０を形成する。突出部３０は、地中連続壁２０の内部の地盤を掘削した後、地中連続壁２０の内部から外側に向かって掘削機により円柱状のトンネルを掘削し、このトンネル内に地中構造物本体１０と一体に鉄筋コンクリート構造物を構築することにより形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな浮力が作用しても、この浮力に抵抗し、浮き上がりを抑制しうる地中構造物及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中構造物を構築する場合には、地中構造物の周囲を取り囲むように地中壁を構築し、この地中壁と一体となるように地中構造物を構築する方法が用いられている。
このような地中構造物には、地下水などにより浮力が作用する。そこで、浮力に抵抗できるよう、地中構造物の自重を大きくする方法、地中壁に拡底部を形成し、拡底部の支圧力により抵抗する方法（例えば、特許文献１参照）、永久アンカーにより地盤に固定する方法（例えば、特許文献２参照）などが用いられている。
【特許文献１】特開２０００―１７８９６６号公報
【特許文献２】特開平９―３２８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、大深度かつ大断面の地下構造物が計画されている。このような大深度の地中構造物では、地中構造物の地下水位より低い部分の体積が大きくなるため、地中構造物に作用する浮力も大きくなる。このような場合、上記の方法では浮力に十分に抵抗することができない虞がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、大深度、大断面の地中構造物のように、地中構造物に大きな浮力が作用する場合であっても、この浮力に抵抗できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の地中構造物は、地中構造物本体と、当該地中構造物本体と一体に構築された地中壁と、前記地中壁の表面から、その軸方向が前記地中壁の表面に対して略垂直になるように突出する柱体状の突出部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の地中構造物の構築方法は、地中構造物本体と、当該地中構造物本体と一体に構築された地中壁と、前記地中壁の表面から、その軸方向が前記地中壁の表面に対して略垂直になるように突出する柱体状の突出部と、を備えた地中構造物の構築方法であって、前記地中壁を構築する地中壁構築ステップと、前記地中壁の内側を掘削する地盤掘削ステップと、前記地中壁の内側から当該地中壁を貫通し、当該地中壁に対して略垂直方向に外周に延びるようにトンネルを削孔するトンネル削孔ステップと、前記地中壁と一体に前記地中構造物本体を構築するとともに、当該地中構造物本体と一体となるように前記トンネル内にコンクリート構造物を形成することにより前記突出部を構築する突出部構築ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の地中構造物の構築方法において、前記トンネル削孔ステップの前に、前記トンネルの周囲の地盤を地盤改良する地盤改良ステップを備えてもよい。
なお、上記の地盤改良とは、地盤に止水性及び掘削安定性を期待できるようにすることを意味する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トンネルを利用して地中構造物の外周に突出部を構築することにより、突出部の鉛直投影面積を非常に大きくすることができる。これにより、突出部が周囲の地盤より大きな支圧力を受けることができるため、地中構造物に大きな浮力が作用しても、これに抵抗することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の地中構造物の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の地中構造物１の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。本実施形態の地中構造物１は、その深さが５０ｍを超えるような大深度地中構造物であり、図１に示すように、地中に平面視矩形状に形成された地中連続壁２０と、地中連続壁２０の下部から外側に向かって地中連続壁２０の表面に対して略垂直に突出する複数の突出部３０と、地中連続壁２０の内部に構築された地中構造物本体１０とにより構成される。
【００１０】
地中構造物本体１０は、例えば、建物の地下階などであり、鉄筋コンクリート造の基礎部１１と側壁部１２とを含んで構成される。地中構造物本体１０は、側壁部１２が地中連続壁２０と一体になるように構築されおり、また、基礎部１１が突出部３０と一体となるように構築されている。
【００１１】
突出部３０は、地中構造物本体１０の基礎部１１と一体に構築された円柱状の鉄筋コンクリート部材からなる。突出部３０は後述するように地盤中を掘進可能な削孔機によりトンネルを削孔し、このトンネルの内部に地中構造物本体１０と一体になるようにコンクリートを打設して構築されている。このため、削孔機の削孔長さを調整することにより、突出部３０の地中連続壁２０からの突出長さを自在に調整することができる。
【００１２】
なお、突出部３０の突出長さは、その鉛直投影面積の合計と、地盤の長期耐力（１００ｔ／ｍ^２〜３００ｔ／ｍ^２）との積が、地中構造物１に作用する浮力以上となるように決定するとよい。
【００１３】
地中連続壁２０は、平面視において地中構造物本体１０の外周に沿うように構築されており、その下端が地中構造物本体１０よりも深い位置まで到達している。
【００１４】
このような地中構造物１には、地盤内の地下水などにより浮力が作用する。特に、本実施形態のような大深度の地中構造物１では、地下水位よりも低い部分の体積が大きいため、大きな浮力が作用する。これに対して、本実施形態の地中構造物１では、外側に向かって突出する突出部３０を備え、この突出部３０の地中構造物１に浮力が作用した際に上部に地盤から支圧力を受けることとなるため、浮力に対して抵抗することができる。
【００１５】
以下、本実施形態の地中構造物１の構築方法を図２〜図１２を参照しながら説明する。なお、図２〜図６の各図において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。また、図７〜図１２は、地中構造物本体１０と突出部３０との接合部の拡大断面図である。
【００１６】
まず、図２に示すように、地中構造物本体１０の外周に相当する位置に筒状に地中連続壁２０を構築する。
次に、図３に示すように、地中連続壁２０の内部６０の地盤を基礎部１１の下面に相当する深さまで掘削する。
【００１７】
次に、図４及び図８に示すように、地中連続壁２０の外部の突出部３０に相当する部分の周囲の地盤２にセメントペーストなどを注入し、この部分の地盤を改良し、止水性及び掘削安定性を有する改良地盤７０を形成する。なお、セメントペーストは地中連続壁２０を貫通するように、注入管を挿入し、この管を通して注入すればよい。
【００１８】
次に、図９に示すように、地中連続壁２０の内部６０から、削孔機１００により地中連続壁２０を貫通し、先端が所定の位置まで到達するまで地盤を円柱状に削孔し、トンネル５０を形成する。この際、トンネル５０の地中連続壁２０から突出した部分の周囲の地盤２が改良地盤７０であるため、地盤２が崩壊したり、地下水がトンネル５０の内部に流れ込んだりすることを防止できる。そして、図１０に示すように、例えば、地中連続壁２０の内部側から牽引するなどの方法により、削孔機１００を地中連続壁２０の内部側へと引抜き、図１１に示すように、削孔機１００により削孔したトンネル５０の内周面にセグメント５１を取り付ける。これにより、図５に示す状態となる。
【００１９】
次に、図１２に示すように、地中連続壁２０の内側から、先端がトンネル５０の先端近傍まで到達するように、基礎部１１及び突出部３０を構成する鉄筋１３を配筋する。
次に、図５及び図１３に示すように、トンネル５０の内部及び地中連続壁２０の内部６０に一体となるように、基礎部１１及び突出部３０を構成するコンクリート１４、３１を打設する。
【００２０】
次に、図６に示すように、地中連続壁２０と一体に側壁部１２を構築する。そして、図７に示すように通常の地中構造物を構築する場合と同様に、地中連続壁２０の内部に、基礎部１１及び側壁部１２と一体に、地中構造物本体１０の残りの部分を構築することにより本実施形態の地中構造物１の構築作業が完了する。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、トンネル５０の内部空間を利用して突出部３０を地中構造物本体１０と一体に構築することにより、平面視において大断面の突出部３０を形成することができる。これにより、この突出部３０が周囲の地盤より支圧力を受けるため、大深度の地中構造物１に作用する大きな浮力に対しても抵抗することができる。
【００２２】
なお、上記の各実施形態では、地中構造物本体１０の基礎部１１に相当する高さに突出部３０を設ける構成としたが、これに限らず、他の高さに設ける構成としてもよいし、複数の突出部を設ける構成としてもよい。
また、上記の各実施形態では、鉛直断面が円形のトンネルを削孔するものとしたが、これに限らず矩形などのトンネルを削孔してもよく、トンネルの形状は問わない。
【００２３】
また、突出部を設ける高さ位置は、本実施形態のように、基礎部と略等しい高さに限らず、地盤の特性に合わせて適宜調整すればよい。
また、上記の各実施形態では、掘進可能な削孔機によりトンネルを形成し、このトンネルを利用して突出部を構築するものとしたが、これに限らず、推進工法、パイプルーフ工法などの非開削工法などによりトンネルを形成し、このトンネル孔を利用して突出部を構築してもよい。
また、本実施形態では、地中連続壁を地中構造物本体の外周を取り囲むように構築したが、これに限らず、地中構造物の外周の一部と一体に構築されている構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の地中構造物の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。
【図２】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図３】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その２）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図４】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その３）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図５】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その４）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図６】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その５）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図７】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その６）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ´断面図である。
【図８】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その７）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【図９】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その８）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【図１０】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その９）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【図１１】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その１０）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【図１２】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その１１）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【図１３】本実施形態の地中構造物の構築方法を説明するための図（その１２）であり、地中構造物本体と突出部との接合部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１地中構造物２地盤
１０地中構造物本体１１基礎部
１２側壁部１３鉄筋
１４コンクリート２０地中連続壁
３０突出部５０トンネル
５１セグメント６０地中連続壁の内部
７０改良地盤１００削孔機

【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中構造物本体と、当該地中構造物本体と一体に構築された地中壁と、前記地中壁の表面から、その軸方向が前記地中壁の表面に対して略垂直になるように突出する柱体状の突出部と、を備えることを特徴とする地中構造物。
【請求項２】
地中構造物本体と、当該地中構造物本体と一体に構築された地中壁と、前記地中壁の表面から、その軸方向が前記地中壁の表面に対して略垂直になるように突出する柱体状の突出部と、を備えた地中構造物の構築方法であって、
前記地中壁を構築する地中壁構築ステップと、
前記地中壁の内側を掘削する地盤掘削ステップと、
前記地中壁の内側から当該地中壁を貫通し、当該地中壁に対して略垂直方向に外周に延びるようにトンネルを削孔するトンネル削孔ステップと、
前記地中壁と一体に前記地中構造物本体を構築するとともに、当該地中構造物本体と一体となるように前記トンネル内にコンクリート構造物を形成することにより前記突出部を構築する突出部構築ステップと、を備えることを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項３】
請求項２記載の地中構造物の構築方法であって、
前記トンネル削孔ステップの前に、
少なくとも前記トンネルの周囲に相当する部分の地盤を地盤改良する地盤改良ステップを備えることを特徴とする地中構造物の構築方法。

【図１】