立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法
【課題】立坑躯体の浮き上がりを抑止することができる立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法を提供すること。
【解決手段】立坑躯体１の側壁外側表面に、立坑の浮き上がりを抑止するための凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５を設けた立坑躯体。立坑躯体１を所定の深さまで沈設した後、凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５と、地山７との間に充填材１３を打設して、立坑躯体１と地山７との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。また、ずれ止め部５を覆うパッカーを予め固定しておき、立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図る。
【解決手段】立坑躯体１の側壁外側表面に、立坑の浮き上がりを抑止するための凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５を設けた立坑躯体。立坑躯体１を所定の深さまで沈設した後、凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部３または凸部４を備えたずれ止め部５と、地山７との間に充填材１３を打設して、立坑躯体１と地山７との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。また、ずれ止め部５を覆うパッカーを予め固定しておき、立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共同溝（ガス・電力・電信）の設備を地上へ連結する鉛直立坑，地下鉄の駅舎，地下道路トンネルの換気塔，ガス貯蔵用等の地下ピットなどの円形や矩形などの断面を有する地中構造物に適用したり、シールドトンネル施工時にはシールドマシンの発進用立坑あるいは到達用立坑に適用される薄壁の立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部などのスペースに限りがある狭隘地に、地中構造物を構築するためには壁の厚さが薄い薄壁構造の地中構造物が要求される。
従来技術として、現場製作あるいは工場製作されたリング状ＲＣ躯体を現場地表面から地中に圧入沈設して地中構造物を構築する工法として、圧入オープンケーソンやＰＣウェルが知られている。
鉛直方向に長い立坑形状の地下埋設構造物には、地下水の影響で大きな浮力が作用するため、浮力対策として躯体重量の確保を目的に厚い壁厚の地中構造物とする必要があり、都市部などの狭隘な場所では用地問題から構築できない課題があった。
【特許文献１】特開平８−１０５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の課題を解決する方法として、（１）立坑沈設用アンカーを浮力対策に転用する方法と、（２）底版下水中コンクリートを増設する方法とが考えられる。
【０００４】
前記（１）の立坑沈設用アンカーを浮力対策に転用する方法は、図３２に示すように、沈設用グラウンドアンカー４５を地表部の沈設躯体（立坑）６ｂに取り付けたブラケット４６に定着することで浮き上がりを防止する工法が知られている（例えば、特許文献１参照、）。
【０００５】
しかしながら、地表面からグラウンドアンカーを定着する土中基盤層までの深さが通常20〜30mと長く必要となることから、アンカー鋼線のリラクセーションが大きくなってアンカー力が低下しやすく、場合によってはアンカー軸力の再導入が必要になり、アンカー軸力管理が必要になる。
また、気中に暴露される地表上のアンカー部の防食管理が必要になる。そのため、供用時におけるアンカーの管理が煩雑になり、管理コストも必要となる問題を抱えている。
【０００６】
前記の（２）底版下水中コンクリートを増設する方法は、図３３に示すように、底版下に水中コンクリート４７を増設する方法で、この工法で壁厚を薄くすると、水中コンクリート４７の厚さを厚くする必要があり、深度を深く掘削すると浮力も大きくなり更なる重量が必要となるため、ますます掘削土量が多くなって、工費や工期が多く必要となる。
本発明は前記の課題を解消することができ、効果的に立坑躯体の浮き上がりを抑止することができる立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明の立坑躯体においては、立坑躯体の側壁外側表面に、凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けたことを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の立坑躯体において、前記ずれ止め部は、立坑に作用する浮力による浮き上がりを抑止するためのずれ止め部であることを特徴とする。
また、第３発明では、第１または第２発明の立坑躯体において、凹部または凸部が立坑躯体の側壁外側表面に、連続して或いは断続して設けられていることを特徴とする。
また、第４発明では、第１発明〜第３発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする。
第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていることを特徴とする。
第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態を有する。
第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかの立坑躯体において、凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されていることを特徴とする。
第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかの立坑躯体において、凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成されることを特徴とする。
第９発明の立坑では、第１発明〜第８発明のいずれかの立坑躯体外面と地山との空隙に充填材が充填されていることを特徴する。
第１０発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、地山側背面に腐食代を設けた板厚とした鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメント、或いは鉄筋コンクリート製セグメントのいずれかからなることを特徴とする。
第１１発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、縞鋼板における凸部が外側となるように縞鋼板をスキンプレートに用いた鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなることを特徴とする。
第１２発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、凸部として平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の鋼材をセグメントの表面に固着した鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなることを特徴とする。
第１３発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、凹部または凸部を備えたずれ止め部の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１４発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うパッカーを予め固定しておき、立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１５発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うカバー材を装着しておくと共に、そのカバー材に引き抜き材の下部を予め固定しておき、引き抜き材を伸張しながら立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、地上から引き抜き材を引き上げることで、凹部または凸部を備えたずれ止め部よりも上方までカバー材を引き上げ、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して立坑と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１６発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部覆う水膨張性硬質ゴム材を予め固定しておき、側壁を所定の深さまで沈設した後、地下水との反応で水膨張性硬質ゴム材を体積膨張させて、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間を体積膨張させた水膨張性硬質ゴム材で充満することで、立坑と、地山との一体化を図ることを特徴とする。
なお、本発明で、立坑躯体とは、加圧工法により地盤に沈設されて構築される立坑の本体部分で、立坑とは、所定の深度に沈設された状態の立坑躯体および地山との一体化が図られた状態の立坑躯体である。
【発明の効果】
【０００８】
第１および第２発明によると、立坑本体の側壁表面に凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けることで、前記ずれ止め部が地盤に直接または間接に係合して、立坑躯体を地山に確実に係止して立坑躯体を安定して地山に定着することができる。また、前記のずれ止め部が地盤に直接または間接に係合して、地下水位により立坑躯体に作用する浮力による浮き上がり力を地山に伝達して、地山の抵抗力で立坑躯体または立坑の浮き上がりを抑止することができる。
また、ずれ止め部の設ける位置を、地盤の性状に応じて、側壁外表面の一部から全体までの設計による適宜の範囲で設定し、例えば、側壁外表面の下層部としたり、側壁外表面全体としたりして、立坑の浮き上がりを抑止することができる。また、凹部または凸部を備えたずれ止め部を立坑躯体の下部に設けると、地山の抵抗領域が大きくなり立坑の浮き上がり抵抗力が大きく期待できる。通常、上層部の地盤は強度が低く、地山の抵抗力が小さいので、大きな効果を期待できないが、立坑外壁部の下層部にずれ止め部を設けると、地山の抵抗力を効果的に利用することができる。また、凹部または凸部を備えたずれ止め部を立坑躯体立坑躯体に設けることで、それによるずれ止め効果が期待できる分、従来重量で抵抗するために厚壁としていた立坑躯体の側壁を外径が小さくなるように薄壁にすることが可能になり、薄壁にした分、立坑躯体の容積を減少させ、立坑躯体に作用する浮力自体が低下して更なる立坑躯体の縮小小型化できる相乗効果がある。
第３発明のように、凹部または凸部を連続して設ければ、周面摩擦抵抗力が大きくなる。一方、断続的な配置にすれば周面摩擦抵抗力は、連続して設ける場合に比べて少なくなるが、凸部のような場合には、充填材の充填性能はよくなる。
第４発明のように、凹部または凸部を浮力の作用する鉛直方向に対して直角方向に凹部または凸部面を向ける構造、すなわち水平方向に配置する構造が最も効果が高く、また、凸部の向きを斜めにすることで充填材の充填性能が高まり、凸部周辺に充填不良が発生する事態を抑制する効果がある。
第５発明のように、凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていると、立坑躯体を地盤に圧入するときの縦孔が大きくならず、地山の掘削量が多くならないと共に、掘削による周辺地山のゆるみを最小限にでき、また、立坑躯体と地山との間に充填するグラウト材を少なくすることができる。
第６発明によると、凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態であるので、凹部または凸部の断面形状を、鉛直方向に対して交差する面を容易に形成でき、立坑躯体に作用する浮力に対するずれ止め力を、確実に地山側に伝達するために十分な耐力と剛性をもつ密実な断面形態あるいは十分な厚さを持った張り出し形状とすることができる。
第７発明によると、凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されているので、立坑の浮き上がり抵抗状態では、地中応力がくさび状に集中されるように形成されるので伝達力が大きくなる。
第８発明によると、凸部の鉛直下縁面が広がる面方向に関して、凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成される構造とすることで、立坑圧入沈設時には、押し込みに対して抵抗が少なくなり施工効率を向上させることができる。
第９発明によると、立坑本体と地山との間に充填材を充填するので、地山と立坑躯体をを確実に一体化させて、立坑に作用する浮き上がり力をずれ止め部等を介して地山に伝達することができる。
第１０発明によると、予め工場製作の小型に分割したセグメントを現場搬入し、現場ではセグメントの組立作業のみで対応できるため、立坑躯体あるいは立坑を構築する場合、工期短縮、工費縮減が可能となる。
また、地山と接する背面側は圧入工法によってセグメントの表面が擦れるので、鉄系セグメントの場合、防食塗料の塗布による耐久性確保にむいていなく、これがなくても腐食代により耐久性を確保することができる。
第１１発明によると、縞鋼板の採用でスキンプレートの外表面に凸部を有する構造とすることができ、凹部または凸部の製作費用の低減に繋がり、ずれ止め部を有する鉄系セグメントを安価に製作することができる。
第１２発明によると、凸部として所定の断面形状を有する平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の圧延材を含む鋼材を採用することでセグメントの製作費用の低減が図れる。特に、圧延鋼材を採用すると、よりセグメントの製作費用の低減が図れる。
第１３発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部を有する立坑躯体を地盤に圧入した後、ずれ止め部に付着した土砂を高圧水で除去した状態で充填材を充填するので、凹部または凸部を備えたずれ止め部に確実に、充填材を充填して、立坑躯体と地山との一体化を容易に図ることができる。
第１４発明におよると、凹部または凸部を備えたずれ止め部が予め覆われた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、パッカー内にグラウト材を充填することにより確実にパッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。
第１５発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部が予め覆われた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、カバー材を引き抜き、ずれ止め部から外した状態で、充填材を充填することにより確実に地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。
第１６発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うように固定された水膨張性硬質ゴム材を設けた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、地下水と水膨張性硬質ゴム材との反応により膨張させて、膨張させた水膨張性硬質ゴム材を介して、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。また、水膨張性硬質ゴム材を接着材により固着すればよいので、施工が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の立坑の基本概念図を示すものであって、立坑躯体１の側壁外側面２に、周方向に全周に渡って連続する凹部３または凸部（突起）４を備えたずれ止め部５が設けられている。例えば、側壁外側面２における少なくとも下層部に、凹部３および凸部（突起）４を、交互に繰り返す凸凹状のずれ止め部５が設けられている。
前記のように、立坑躯体１の外側壁における少なくとも下層部に、複数の凹部３および凸部（突起）４を設けることで、前記凹部３および凸部４を利用して、立坑躯体１に作用する地下水位により生じる浮力による立坑６の浮き上がり力Fを地山７へと伝達して、地山７の抵抗力で立坑６の浮き上がりを抑止することができる。
図１に示す状態は、前記浮き上がり力Fに対して、立坑躯体１の自重G1と、ずれ止め部５の抵抗力Rと、底版部８の自重G２、中床版9の自重Ｇ３、頂版１０の自重Ｇ４により抵抗している。
なお、図中８は、底版下コンクリート８ａおよび底版コンクリート８ｂを含む底版部であり、９は中間部のコンクリート床版、１０は天井部のコンクリート床版である。
【００１１】
また、図３（ａ）に示すように、多数の凹部３および凸部４を設ける位置を、立坑躯体１における少なくとも下層部とすることで、地山７の抵抗領域１１が多く形成されるので、立坑６の浮き上がり抵抗力が大きく期待できる。反対に、図３（ｂ）に示すように、凹部３および凸部４を設ける位置を、立坑躯体１における上層部とすると、地山７の抵抗領域１１が少なく形成されるので、立坑６の浮き上がり抵抗力を大きく期待できない。
【００１２】
通常、上層部の地盤１２は、強度が低く、地山７の抵抗力が小さいので、大きな効果を期待できないが、本発明のように少なくとも立坑側壁外側面２の下層部に多数の凹部３および凸部４を交互に設けることで、地山７の抵抗力を効果的に利用することができる。
【００１３】
また、立坑躯体１（立坑６）の内径を変えない状態で、側壁２ａを薄壁にすることで、立坑躯体１の容積が減少し、作用する浮力自体が低下して更なる立坑躯体１の縮小小型化できる効果がある。
凸部４をもつ構造部分の設置区間高さの設定方法は、立坑６の自重と協働して作用する浮力Fを打ち消すに要する抵抗力から設定する。
鉛直下向き抵抗力Ｒは通常、周辺の地盤強度で決定するため、立坑６を設置する深さ位置における周辺地盤１２の地盤強度Ａに、立坑６の周長Ｌおよび凸部４を持つ構造の設置区間高さHを乗じることで、Ｒ＝Ａ・Ｌ・Hとして求めることができるので、そこから逆算すれば設置区間高さＨ（H＝Ｒ／（Ａ・Ｌ））を算出することができる。
凹部３または凸部４の寸法は、立坑６の寸法や浮力の大きさに応じて適宜設定する。
凸部４の飛び出し高さｈが大きすぎると、地盤１２を立坑外径Dよりも大きく掘削しなければならず、立坑躯体１と地山７との空隙Gが広くなって、地盤１２が緩む弊害が起こる。凸部４の飛び出し高さｈが、あまり小さすぎると十分なずれ止め力（前記の鉛直下向き抵抗力R）が得られない。
以上のことから凸部４の飛び出し高さｈは、最低でも２mm、最大５０mm程度が望ましい、また凸部４の巾寸法としては、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が望ましい。
凸部４の設置間隔は、地山７と立坑６との間に充填される硬化性の充填材１３の充填性を考慮して最低２０ｍｍを確保するとよい。
【００１４】
また、凸部４の形状としては、図２（ａ）に示すように、凸部４の鉛直上縁面４ａと立坑側壁外側面２とのなす角αが鋭角に形成されていると、地中応力がくさび状に形成されるので伝達力が大きくなる（図４ａ参照）。
【００１５】
また、図２（ｂ）に示すように、凸部４の鉛直下縁面４ｂと立坑側壁外側面２とのなす角βが鈍角に形成されていると、立坑圧入沈設時には、押し込みに対して抵抗が少なくなり施工効率を向上させることができる（図４ｄ参照）。
【００１６】
凹部３または凸部４を立坑躯体１の周方向に連続して設ければ、ずれ止め部５が長くなるので、立坑躯体１の周面摩擦抵抗力が大きくなる。一方、凹部３または凸部４を立坑躯体１の周方向に部分的に連続している断続的な配置にすれば、立坑躯体１の周面摩擦抵抗力は、連続して設ける場合に比べて少なくなるが、凸部４のような場合には、充填材の充填性能はよくなる。 凹部３または凸部４が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜する方向に設けられていると、それぞれ次ぎのような作用がある。すなわち、凸部４を浮力の作用する鉛直方向に対して直角方向に凹部３または突起面を向ける構造、すなわち水平方向に配置する構造が最も浮力に対して抵抗する効果が高く、また、凸部４の向きを斜めにすることで充填材３１の充填性能が高まり、凸部４周辺に充填不良が発生する事態を抑制する効果があり、地山との一体性を向上させる効果がある。
【００１７】
前記の図２（ａ）（ｂ）のように、凸部４のテーパー状の鉛直上縁面４ａと立坑側壁外側面２とのなす角αと、凸部４の鉛直下縁面４ｂと立坑側壁外側面２とのなす角βとが、鋭角な場合と、鈍角な場合について、立坑６に浮き上がり力が作用した場合の地中応力Pの流れについて矢印で図示した図４（ａ）〜（ｄ）について、説明すると、図４（ａ）に示すように、テーパー状の上縁面４ａが立坑躯体１の側壁外側面２とのなす角αが直角よりも鋭角に形成されると、地中応力Pがくさび状に形成されるので伝達力が大きくなるが、図４（ｂ）に示すように、前記αが鈍角の場合は、地中応力Pが分散して伝達力が少なくなり、したがって、浮き上がり力Fに抵抗させる観点からは、角αが鋭角であるのが望ましい。
【００１８】
また、図４（ｃ）に示すように、立坑６の圧入時における凸部４の下縁面４ｂと地中応力Pの関係について検討すると、凸部４の下縁面４ｂと立坑６の外壁面とのなす角βが鋭角の場合には、押込み力Ｓに対して地中応力Pがくさび状に形成されるので抵抗力が大きくなり、鈍角の場合には、押込み力Ｓに対して抵抗が少なくなり施工効率が上がる利点がある。
【００１９】
図５は、セグメント１４を使用して立坑６を構築する場合の一形態を示したものである。この形態では、図６（ａ）に示すような鋼製セグメント１４を使用し、立坑６の外周壁構造としては、（１）前記鋼製セグメント１４を環状配置すると共に、ボルト等により連結してリング状壁を多段に一体化して形成してもよく、その場合に使用するセグメント１４としては、高耐力構造のため薄壁構造に適する鋼・コンクリート合成構造の合成セグメントでもよく、あるいは、鉄筋コンクリート製セグメント（ＲＣセグメント）、鉄系セグメント（鋼製セグメント・鋳造セグメント）でもよい。なお、本発明の立坑６を構築する場合には、セグメント形式ではない現場打ちＲＣ壁としてもよい。
【００２０】
セグメント組立形式の立坑６とする場合に、セグメント１４間の継手としては、ボルト方式やオス継ぎ手・メス継ぎ手の嵌合式などの機械式の連結方式で実施してもよく、機械式の連結方式のほうが作業効率に優れる利点がある。
【００２１】
セグメント１４を鉄系セグメント・合成構造セグメントとする場合には、セグメント本体を構成する鋼殻表面の防食処理を施すのが好ましい。
セグメント１４における鋼殻内表面が露出しないように、鋼殻面を防護するため鉄筋コンクリート構造の化粧壁を設けたり、或いは鋼殻表面に防食塗料装を塗布してもよい。
鋼殻の外表面については、最も薄いスキンプレートについて、腐食代を考慮する厚さのスキンプレートとするとよい。前記のスキンプレートの腐食代としては、１〜３ｍｍ程度でよい。
【００２２】
前記のセグメント形式により、立坑６の少なくとも下層部に凹凸状の突起付きのずれ止め部５を設ける場合、セグメント１４を千鳥配置としてもよい。また、このような場合におけるセグメント１４におけるスキンプレート１５には、縞鋼板１５ａを使用すると、安価な突起付きセグメント１４を容易に構成することができる。
【００２３】
図示の形態では、縞鋼板を横長に配置して固定する形態で、スキンプレートの表面のずれ止め構造としている。市販の縞鋼板を使用すると凸部４の製作費用を低減できる。
縞鋼板を使用する場合、縞鋼板の板厚としては、立坑６の大きさにもよるが、例えば、６mm〜２０ｍｍ程度を使用することができる。
縞鋼板を使用した場合の凸部４の高さとしては、２ｍｍ〜５mm、突起間隔３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度でよく、凸部４の巾寸法としては、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度でよい。また、凸部４から底部に接続する突起斜辺の角度としては、例えば、４０度程度でよい。
【００２４】
前記のようなセグメント１４を使用する場合の縞鋼板の配置形態としては、図６（ａ）に示すように、セグメント１４における主桁１６に平行な方向に凸部４を向けて縞鋼板１５ａを主桁１６および継ぎ手板１７に溶接等により固着する形態でもよく、或いは縞鋼板を主桁に対して斜めに向けて固着する形態でもよい。なお、ボルト接合形式のセグメントでは、主桁１６および継ぎ手板１７にはボルト挿通用孔が設けられて、ボルト・ナットにより接合される。
また、立坑６を構成する場合のセグメント１４の配置形態は、上下方向に継ぎ手板１７が一直線状となるような形態よりは、図６（ｂ）に示すような千鳥組配置とするのが好ましい。
なお、突起付きずれ止め部５を有するセグメント１４と通常の鋼板のスキンプレート１５を有するセグメント１４とを横方向および上下方向に交互に組み合わせることで、凸部４が横方向あるいは上下方向で断続する配置とすることができる。
【００２５】
前記のように、予め工場製作の小型に分割したセグメントを使用すると、これを現場搬入し、現場ではセグメントの組立作業のみで対応できるため、立坑躯体１あるいは立坑６を構築する場合、工期短縮、工費縮減が可能となる。
【００２６】
前記のように、凸部４を備えたずれ止め部５を有するセグメント１４と、地山７との一体化を図るために、ずれ止め部５と、地盤１２との空隙Gには、無収縮モルタルやセメントミルク等の硬化性充填材３１を充填する。前記の無収縮モルタルあるいはセメントミルクからなる硬化性充填材では、地盤１２よりも強度が高いので、立坑６に浮力による浮き上がり力Fが作用した場合、地盤１２よりも先に破壊することはない。
【００２７】
前記の凹部３または凸部４の断面形態は、後記するように、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態でもよく、凸部４の断面形状は、鉛直方向に対して面が形成されるものであればよい。
ずれ止め力を確実に伝達するために、凸部４である場合には、十分な耐力と剛性をもつ密実な断面あるいは十分な厚さを持った張り出し形状であることが望ましい。
セグメントあるいは立坑躯体１の製造面から考えれば、凹部を設けることにより相対的に凹部３間に形成される凸部４の形態は、鋼面の切削やコンクリート形枠に中子を設けるなど手間が掛かるため、凸部を設ける形態のほうがよい。
その場合、立坑躯体１の外形よりも大きく突出させると、地盤１２の掘削量を多くとる必要があるので好ましくなく、凸部４を設ける下層部立坑躯体の外径を上層部のそれよりも小さく設定しておき、その部分に凸部４を設けるようにするとよい。
【００２８】
前記のずれ止め部５を構成する凹部３または凸部４は、後記するように立坑躯体１に連続して或いは断続して設けたり、傾斜して設けたり、千鳥状配置に設けたりしてもよい。
【００２９】
鉄系セグメント１４あるいは鋼・コンクリートの合成セグメント１４を組立てて立坑６を構築する場合に、立坑６内側に設けられる鉄筋コンクリート床版９と立坑側壁（鉄系セグメント）とを接続する場合の接続手段の一形態として、図７（ａ）に示すように、鋼製セグメント１４における主桁１６間に鋼製縦リブ等の応力伝達材１９を掛け渡すように垂直に設けておき、応力伝達材１９に、床版鉄筋２０の一端を固着するようにすればよい。
主桁１６への応力伝達を行わせるために、主桁１６の間に応力伝達材１９を渡して伝達させる。
応力伝達材１９の仕様は、床版鉄筋２０の耐力に合わせて応力伝達材１９の板の厚さを設定すればよい。
床版鉄筋２０と応力伝達材１９との固着の方法は、床版鉄筋２０を直接溶接する方法、或いは機械式カプラー２１（図７ａ参照）を溶接する方法でもよい。
【００３０】
図７（ｂ）に示す形態は、立坑６における側壁２ａの内空面部に、鉄筋コンクリート壁（ＲＣ壁）２２および鉄筋コンクリート床版（ＲＣ床版）を一体に備えた立坑６とした形態であり、このように、側壁２ａの内面に構築する鉄筋コンクリート壁（ＲＣ壁）２２とを一体化することで、更なる構造耐力の向上を図ることができ、立坑６の耐久性をさらに高める効果がある。
【００３１】
図８には、図６（ａ）に示すようなずれ止め部５を有する鋼製セグメント１４を下層部に３段に密に配置し、上層部には通常の平板スキンプレートのセグメント１４ｂを配置し、内部にコンクリートの２次覆工４３を設けた立坑６で、さらにずれ止め部５により浮力に抵抗できる分、立坑６の内径を変えずに外径を小さく小型化して側壁の壁厚を薄くした立坑６（図８ｂ）と、従来の側壁４４の壁厚が厚い鉄筋コンクリート製の立坑６ｂの場合（図８ａ）とを比較したものであって、それぞれ、外形寸法が示されている。従来の立坑６ｂを１００として、立坑内径と、立坑深度と、側壁の厚さと、立坑外径について、本発明の立坑６との比率についての試算結果を表１に示す。
なお、前提として、内径１３．９ｍで、深度２３．６ｍの円形立坑とし、地盤は、その表層が粘性土と砂質土の互層構造の地盤であり、GL−２０ｍ以深は硬質粘土で、地下水位の水頭はGL−２ｍで、従来工法はオープンケーソン工法であると仮定した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１からわかるように、従来の鉄筋コンクリート製立坑６ｂの場合に比べて、本発明の立坑６の場合には、側壁の厚さを格段に低減されていることがわかる。また、側壁を薄くしている分重量が軽減され、また側壁部分に設けた凸部４を備えたずれ止め部５による抵抗が有効であることもわかった。立坑の外径も格段に低減することができる効果があり、立坑６を小型にすることができるため、従来工法に比べて現場の省スペースが可能になり、狭い敷地面積で施工することができる。また、これらのことから、従来工法を用いて同等の側壁厚としたときに比べて、掘削深さが小さくできるので、工費・工期短縮が可能となる。
【００３４】
次に、本発明のセグメントを用いて構築された立坑６の浮き上がりを試算した結果について、図９を参照して説明する。
下記の前提条件として、
鋼製セグメント１４を使用して組立られ、ずれ止め部５を下層部の側壁に有する立坑の外径が１５ｍで、ずれ止め部５による周面摩擦型のセグメント１４の鉛直方向の設置長が、４．１５ｍで、前記セグメント１４の周面摩擦耐力を１００ｋN／ｍ２（洪積粘性土）とし、台形角波型表面の縞鋼板をスキンプレートとして用いた鋼製セグメント１４を下層部に配置した立坑６であり、前記台形角波形の凸部４を突起とし、その突起４の高さ３ｍｍで突起の巾３０ｍｍのものを使用した場合で、ずれ止め部５を有するセグメント１４（１枚当りの重量９１０ｋN）を３枚使用し、そのずれ止め部５を有しない上層部のセグメント１４ｂ（１枚当りの重量９１０ｋN）を１３枚使用した場合、下記のような浮力および自重となる。
立坑に作用する浮力＝３９２６６ｋＮ
立坑自体の自重＝４０１６６ｋＮ（床版の自重２５６０６ｋＮを含む）
また、前記の浮力および自重から、下記のような抵抗力および周面摩擦型セグメントの抵抗力が得られると共に、浮き上がり安全率Lを得ることができる。
周面摩擦セグメントの抵抗力F＝15m×3.14×100kN/m2×4.15m＝19546kN
浮き上がり安全率S＝(40166kN+19546kN) / 39266kN ＝1.52＞1.20(許容値)
前記の浮き上がり安全率Sは、許容値1.20を満足すると共に、従来の鉄筋コンクリート製立坑（安全率S=１．５程度）と同等以上である。
【００３５】
次に、前記のような鉄系セグメントまたはコンクリートが充填された合成セグメントあるいはＲＣセグメントにより構築された立坑躯体１を地盤に圧入して立坑を構築する施工方法および立坑躯体圧入時の養生および地山７と立坑６間の空隙Gを埋める構造およびその方法について、図１０〜図１４を参照して説明する。
先ず、立坑６の側壁と地山７との一体化を高めるために、凹部または凸部を有するずれ止め部５の表面を露出させる場合に、（１）ジェット清掃方式と、（２）圧入時に一時的に被覆して養生させるパッカー方式と、（３）カバー引き上げ撤去方式と、（４）水膨張材方式等を採用することができる。
次に前記（１）〜（４）の各方式について、簡単に説明する。
【００３６】
前記（１）のジェット清掃方式は、立坑躯体１の沈設時には側壁は周囲の地山と接触しながら下向きに移動してゆくので、その過程で凹部３または凸部４に土砂が付着し、立坑と地山との一体化の効果を低下させるため、立坑躯体１を圧入完了後に、セグメント１４におけるずれ止め部５の表面をジェット水で水洗する。
そのため、図１０に示すように、立坑におけるセグメント１４の外側にφ20~30mm程度の小径鋼管からなる給水管２３を装備しておき、その給水管２３におけるセグメント側面には、上下方向に間隔をおいて多数の噴射ノズルを備えており、給水管２３は立坑６の圧入時に同時に埋設する。
前記のジェット水は、地上から5~10Mpa程度で圧送され、ずれ止め部５の表面に、隈なく送水されるように、噴射ノズルの方向や数量は適宜設定され、高圧ジェット水（5〜10Mpa程度）を突起（凹部３または凸部４）等の表面に噴射することで表面を清掃する。
ずれ止め部５を洗浄の後に、地山７とずれ止め部５との空隙Gに、グラウト材２４を充填して固化させる。
前記のグラウト材２４は、固化したときに、地盤以上の圧縮・せん断強度を保持している必要があり、例えば、セメントミルクが適している。
グラウト材２４の充填は、前記ジェット水用の給水管２３を併用利用しても良い。
【００３７】
次に、前記（２）のパッカー方式は、図１１に示すように、セグメント１４における圧入時の抵抗となるスキンプレート表面の凸部４をパッカーで養生する。パッカーの材質例としては不織布が適し、また、樹脂繊維の織り目の隙間を調節して、土砂分のみを遮断して水およびセメントペースト等の流動性体は透過させるようにするとよい。なお、樹脂繊維量を増やして地山との摩擦抵抗耐力を増加させることも可能である。
スキンプレート１５の外表面をほぼ被覆するように、パッカー２５の周縁部をセグメント１４に取り付けておき、立坑圧入完了後にパッカー２５内にグラウト供給管２６を介してグラウト材２４を圧送して、立坑６におけるセグメント１４と地山７との空隙Gを充填し、立坑６におけるずれ止め部５と地山７との間を密着する。
なお、前記パッカー２５は、布製あるいは薄ゴム製の袋状のものでグラウト材２４を圧送するグラウト供給管２６と空気抜きのドレーンパイプ２７をセグメント１４に取り付けておく。
なお、立坑６の圧入時に、パッカー２５のめくれを防止するために格子状の押さえ材２８でセグメント１４に固定する
前記の押さえ材２８は、グラウト圧送時にパッカー２５の膨張に支障とならない柔構造が望ましい。前記の押さえ材２８としては、例えば、細径の網鉄筋や硬質ゴム網がよい。
前記のグラウト材２４としては、固化したときに地盤以上の圧縮・せん断強度を保持している必要があり、例えば、セメントミルクが適している。
【００３８】
次に、前記（３）のカバー引き上げ撤去方式は、図１２（ａ）に概念図を示すうように、立坑６の圧入時に、凸部４を有するずれ止め部５表面の圧入抵抗およびずれ止め部（突起等）の面保護を目的として、セグメント１４における凸部４を覆う鋼製等のカバー２９を取り付けてセグメント１４を圧入する形態である。立坑躯体１の沈設完了までは、カバー材２９が凹部３および凸部４表面を覆っているので、凹部または凸部４に土砂が付着することはない。
立坑６の圧入完了まで、前記のカバー２９が地山７との摩擦等により、上方にずれ移動しないように、例えば、個々のセグメント１４に装着する場合には、予め、セグメント１４底部および側部に立坑半径方向外側に突出すると共にこれに一体に上向きまたは周方向に張り出す支承部（図示を省略した）を設けて、セグメント１４の底部および側部に支承溝を備えたカバー支承溝付きセグメントとし、そのカバー支承溝付きセグメント１４における支承溝にカバー２９の底部および側部を嵌合支承させた、カバー付きセグメントを備えた立坑躯体１を地盤に圧入するようにすればよい。また、前記カバー２９の上部にワイヤーまたはコードあるいはワイヤーロープ等の複数の引き抜き材３０を間隔をおいて配置して、それらの下端部を予め連結して、立坑圧入後に、図１２（ｂ）に示すように、カバー２９を引き上げるようにすればよく、さらにカバー２９が外れないようにするために、前記の引き抜き材３０の引上げにより仮固定状態が開放または破壊されて解除される仮固定手段を付加してもよい。前記の仮固定手段として接着材あるいは低強度溶接等によりカバー２９とセグメント１４とを仮固定するようにしてもよい。
【００３９】
カバー２９を備えた立坑躯体１の場合は、立坑躯体１の圧入完了後に、前記カバー２９をずれ止め部５から少なくとも外れるように撤去し、地山７と立坑６との間の空隙Gに、図１２（ｃ）に示すように、グラウト材供給管４７からグラウト材２４を充填する。カバー２９は、圧入時の地山７との摩擦で損傷しないものがよく、硬質ゴム製カバーなどを用いるとよい。
このように、カバー２９で被覆して立坑躯体１の地山７側の表面を、平滑な面としておき、立坑躯体１の圧入時の抵抗を少なくするとよい。
なお、カバー２９の上端に装着された引き抜き材３０を地表まで伸ばしておく。
立坑躯体１の圧入が完了したら、ワイヤー等の引き抜き材３０を地表上から引き上げて、セグメント１４のずれ止め部５から少なくとも外れた位置までカバー２９を移動または撤去する。
なお、カバー２９は全体が一体物である必要はなく、図１２（ａ）に示すように分割して装着しておいたほうが、巻き上げ機等による引き抜き時の抵抗が少なくてよい。
セグメント１４の凸部４の向きを、凸部４の下側を、半径方向外端側が上位となるように斜め上方向に向けておくことで引き抜き時の抵抗が少なくてよい。
【００４０】
次に前記（４）の水膨張材方式は、図１３に示すように、立坑躯体１を多数のセグメントにより構築する場合に、セグメント１４の凹凸面に、水膨張性硬質ゴム材等の水膨張ゴム材３１を予め沿わせて設置しておき、立坑６の地盤沈設後、水膨張ゴム材３１が地中の水分を吸水膨潤して、立坑６と地山７との間を確実に満たし、立坑６と地盤１２との一体化を図り、浮き上がり力に対する抵抗を高めるようにした形態である。
さらに説明すると、立坑６を設置する深度は通常、地下水位よりも下となるため、地下水を利用する水反応型の水膨張ゴム材３１を、予め凹凸突起面に接着剤などで固着しておき、凸部４との固着面に当接するゴム面は凹凸形状に合わせて加工しておく。立坑６と周辺地盤１２との力伝達機能を水膨張ゴム材３１に持たせる必要があるため、耐力・剛性の高い硬質の水膨張ゴム材３１が適している。なお、水膨張ゴム材３１の性能を高めるために、図１４に示すように、水膨潤ゴムの内部にスチールコード３２等を含有させておき、水膨張ゴム材（水膨潤ゴム材）３１の膨潤と共に立坑６の半径方向外側に確実に変位させて配置する方法もある。
【００４１】
図１５から図１８は、本発明の立坑６の施工工程を示すものであって、先ず、図１５（ａ）に示すように、立坑６を圧入沈設して設置する予定位置の周囲に、グラウンドアンカー３３を設置し、次いで図１５（ｂ）に示すように、平面円形または矩形等の閉鎖環状の刃口セグメント１４を適宜現場等において築造してセットすると共に、その刃口セグメント１４に加圧桁３４を載置して、グラウンドアンカー３３と加圧桁３４上のセンターホールジャッキ３５を係止して、センターホールジャッキ３５を伸張することにより、刃口セグメント１４を圧入する。以下、図１６（ａ）に示すように、刃口セグメント１４の内部の掘削と、刃口セグメント１４上に築造されるセグメントリング３６の圧入を繰り返して、図１６（ｂ）に示すように、所定の深度に立坑を沈設して、床付けをする。
【００４２】
次いで、図１１に示すようなパッカー内へグラウト材を圧送して、図１７（ａ）に示すように地山７との一体化を図り、また、図１７（ｂ）に示すように、立坑６内に、水中コンクリートからなる底版下コンクリート８ｂを打設すると共に、立坑６内部の水を除去し、次いで、図１８（ａ）に示すように、立坑６内側に建物躯体３７を構築し、次いで、図１８（ｂ）に示すように、グラウンドアンカー３３を撤去して完成させる。
【００４３】
（凹部３または凸部４の形態について）
凹部３または凸部４を立坑６に設ける形態としては、各種の形態が可能であり、図１９に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向に連続するように、立坑６の外周面全体に設けてもよい。なお、図示の形態では、立坑６の内部の中間部に鉄筋コンクリート床版９が形成されている。
【００４４】
また、図２０に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向に非連続で、断続的に連続するように立坑６の外周面全体に設けてもよい。
【００４５】
また、図２１に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ千鳥状配置で、水平方向に断続的に連続させるように立坑６の外周面全体に設けてもよい。
【００４６】
また、図２２に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向にして傾斜させて連続または断続させるように、立坑６の外周面全体に設けてもよい。このような場合には、複数の凹部３を設けることにより凹部３間が凸部４に自動的に形成される。
【００４７】
また、図２３に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、立坑６における下層部側壁外側面２に凸部４を、間隔をおいて整列配置あるいは千鳥状配置あるいはランダム配置に点在させてもよい。また、凸部とは逆に、図示を省略するが凹部を間隔をおいて整列配置あるいは千鳥状配置あるいはランダム配置に点在させるようにしてもよい。
【００４８】
さらに前記の個々の凹部３または凸部４の形態については、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状等の各種の形態が可能であるので、これらについて、図２４〜図２７に示す縦断側面図を参照して説明する。
【００４９】
図２４（ａ）は、矩形状断面の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に矩形状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を倒T型状とした形態、（ｄ）は凸部４の断面形態を半円状とした形態で、（ｅ）は逆に半円状の凹部３とした形態である。（ｆ）は凸部４をL型の断面とした形態である。
【００５０】
図２５（ａ）は、凸部４の断面を台形状の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に台形状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を倒U字状とした形態、（ｄ）は凸部４の断面形態を倒V型状とした形態で、（ｅ）は逆に倒V型状の凹部３とした形態である。（ｆ）は、凸部４を中実の円形状とした形態である。
【００５１】
図２６（ａ）は、凸部４の断面を１／４円柱状の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に１／４円柱状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を三角形状とした形態、（ｄ）は逆に三角形状の凹部３とした形態である。（ｅ）は三角形状の頂角部を立坑６本体におけるセグメント１４に固定するようにした凸部４の形態である。
【００５２】
図２７（ａ）は、矩形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状あるいは円形状の凸部４の形態とする場合に、（ａ）に示すように平鋼３８ａの一辺を当接して上下部を溶接により立坑躯体１を構成するセグメント１４に固定したり、（ｂ）に示すように、L形鋼３８ｂの一片を溶接により固定したり、（ｃ）に示すようにカットT形鋼３８ｃのウェブ部を脚部として溶接により固定したり、（ｄ）に示すように、異形鉄筋または異形棒鋼３８ｄを溶接により固定してもよい。凸部４を形成する場合に、所定の断面形状を有する圧延材を採用することでセグメントの製作費用の低減が図れる。
【００５３】
また、凹部３または凸部４を設ける形態として、図２８に示すように、立坑本体における外側面２から半径方向内側に位置するように、凹部３を上下方向に間隔をおいて設けることにより、凹部３間を凸部４として形成するようにしてもよく、図２９に示すように、立坑躯体１の外面から半径方向内側に凸部４を上下方向に間隔をおいて設けるようにしてよい。図２８あるいは図２９等のように立坑６外面から半径方向内側に位置するように凹部３あるいは凸部４を設ける形態であると、凹部３あるいは凸部４に立坑圧入時に過大な負担がかからないので望ましい。
【００５４】
なお、立坑６に、鉄筋コンクリート床版９，１０を設ける場合には、図３０に示すように、予め、連結用鉄筋３９における基端部４０を立坑躯体１の側壁２ａに埋め込み配置しておくと共に、先端部４１を２点鎖線で示すように、立坑内壁２ａ側に曲げておき、後に実線で示すように水平な連結状態にした後、床版鉄筋２０を配置して重ね継ぎ手としてコンクリートに埋め込むようにして床版を構築するようにしてもよい。
【００５５】
また、図３１に示すように、立坑側壁２ａ内にカプラー２１を有する定着鉄筋４２を埋め込み配置しておき、また床版鉄筋２０の端部にカプラー２１を設けておき、機械式に連結するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の立坑の基本形態を示す一部縦断正面図である。
【図２】（ａ）は突起の上縁面と立坑側壁面とのなす角と地中応力との関係の説明図、（ｂ）は突起の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角と押し込みに対する抵抗との関係を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、立坑に凹凸状の突起付き係合部を設ける位置と地盤抵抗との関係を説明するための説明図である。
【図４】突起の上縁面あるいは下縁面と立坑外壁面とのなす角と、浮力に対する抵抗力あるいは押込み力に対する抵抗力との関係を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の立坑躯体を地盤の深度に設置した状態を示す概略斜視図である。
【図６】（ａ）はセグメントにおけるスキンプレートとして、凸部が外側となるようにスキンプレートに設けた形態のセグメントを示す概略斜視図である。（ｂ）はずれ止め部を有するセグメントとずれ止め部を備えていないスキンプレートを備えたセグメントを千鳥状に配置した形態を示す概略側面図である。
【図７】（ａ）は鋼製セグメントにおける主桁間に応力伝達材を掛け渡すように設けて、その応力伝達材に床版鉄筋の一端を固着する形態を示す説明斜視図である。（ｂ）は立坑の内側に鉄筋コンクリート壁および鉄筋コンクリート床版を設けて剛性を高めた形態を示す縦断正面図である。
【図８】従来工法の立坑と本発明の一形態の立坑とを比較するための説明図である。
【図９】本発明の立坑躯体または立坑の浮力に対する浮き上がりを説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）はセグメントの外側にノズルを備えた給水管を設けた状態を示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を高圧水により清掃している状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）は立坑側壁と地山との間に充填材を充填して、立坑躯体と地山とを一体化した状態を示す縦断側面図である。
【図１１】（ａ）は外側にパッカーを備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を所定の地盤深度に配置した状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）はパッカー内にグラウト材を充填して、パッカーを地山に圧着して、立坑躯体と地山とを一体化している状態を示す縦断側面図である。
【図１２】（ａ）は外側にカバーを備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）はカバーを外した途中状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）はカバーを外した後、立坑側壁と地山との間に充填材を充填して、立坑躯体と地山とを一体化した状態を示す縦断側面図である。
【図１３】（ａ）は外側に水膨張材を備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を所定の地盤深度に配置した状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）は水膨張材が膨潤して、立坑躯体と地山とを一体化している状態を示す縦断側面図である。
【図１４】立坑躯体と地山との一体化を図るためにスチールコードを含有する水膨張材の形態を示す説明図である。
【図１５】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１６】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１８】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１９】立坑における下層部外面に凹部および突起を交互に水平方向に連続して設けた形態を示す正面図である。
【図２０】立坑における下層部外面に凹部および突起を交互に水平方向に断続して設けた形態を示す正面図である。
【図２１】立坑における下層部外壁面に凹部および突起を交互に水平方向に断続して千鳥状に配置して設けた形態を示す正面図である。
【図２２】立坑における下層部外壁面に凹部および突起を交互に水平方向に対して傾斜させて設けた形態を示す正面図である。
【図２３】立坑における下層部外壁面に突起を点在させて設けた形態を示す概略斜視図である。
【図２４】（ａ）〜（ｆ）は突起または凹部の形態を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｂ）は突起または凹部の他の形態を示す図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は突起または凹部のさらに他の形態を示す図である。
【図２７】（ａ）〜（ｄ）は突起または凹部のさらに他の形態を示す図である。
【図２８】立坑外面から半径方向内側に位置するように凹部あるいは突起を設ける形態を示す縦断側面図である。
【図２９】立坑外面から半径方向内側に位置するように凹部あるいは突起を設ける他の形態を示す縦断側面図である。
【図３０】立坑側壁と床版鉄筋とを連結する場合の形態を示す説明図である。
【図３１】立坑側壁と床版鉄筋とを連結する場合の形態を示す説明図である。
【図３２】従来の方法を説明するための説明図である。
【図３３】従来の方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 立坑躯体
２ 側壁外側表面
２ａ 側壁
３ 凹部
４ 凸部
４ａ 上縁面
４ｂ 下縁面
５ ずれ止め部
６ 立坑
６ｂ 立坑
７ 地山
８ 底版部
９ コンクリート床版
１０ コンクリート床版
１１ 抵抗領域
１２ 地盤
１３ 充填材
１４ セグメント
１５ スキンプレート
１６ 主桁
１７ 継ぎ手板
１８ コンクリート床版
１９ 応力伝達材
２０ 床版鉄筋
２１ カプラー
２２ 鉄筋コンクリート壁
２３ 給水管
２４ グラウト材
２５ パッカー
２６ グラウト供給管
２７ ドレーンパイプ
２８ 押え材
２９ カバー
３０ 引き抜き材
３１ 水膨張ゴム材
３２ スチールコード
３３ グラウンドアンカー
３４ 加圧桁
３５ センターホールジャッキ
３６ セグメントリング
３７ 建物躯体
３８ａ 平鋼
３８ｂ L形鋼
３８ｃ カットT形鋼
３８ｄ 異形鉄筋または異形棒鋼
３９ 連結用鉄筋
４０ 基端部
４１ 先端部
４２ 定着鉄筋
４３ ２次覆工
４４ 側壁
４５ 沈設用グラウンドアンカー
４６ ブラケット
４７ 水中コンクリート
４８ 底版下コンクリート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共同溝（ガス・電力・電信）の設備を地上へ連結する鉛直立坑，地下鉄の駅舎，地下道路トンネルの換気塔，ガス貯蔵用等の地下ピットなどの円形や矩形などの断面を有する地中構造物に適用したり、シールドトンネル施工時にはシールドマシンの発進用立坑あるいは到達用立坑に適用される薄壁の立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部などのスペースに限りがある狭隘地に、地中構造物を構築するためには壁の厚さが薄い薄壁構造の地中構造物が要求される。
従来技術として、現場製作あるいは工場製作されたリング状ＲＣ躯体を現場地表面から地中に圧入沈設して地中構造物を構築する工法として、圧入オープンケーソンやＰＣウェルが知られている。
鉛直方向に長い立坑形状の地下埋設構造物には、地下水の影響で大きな浮力が作用するため、浮力対策として躯体重量の確保を目的に厚い壁厚の地中構造物とする必要があり、都市部などの狭隘な場所では用地問題から構築できない課題があった。
【特許文献１】特開平８−１０５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の課題を解決する方法として、（１）立坑沈設用アンカーを浮力対策に転用する方法と、（２）底版下水中コンクリートを増設する方法とが考えられる。
【０００４】
前記（１）の立坑沈設用アンカーを浮力対策に転用する方法は、図３２に示すように、沈設用グラウンドアンカー４５を地表部の沈設躯体（立坑）６ｂに取り付けたブラケット４６に定着することで浮き上がりを防止する工法が知られている（例えば、特許文献１参照、）。
【０００５】
しかしながら、地表面からグラウンドアンカーを定着する土中基盤層までの深さが通常20〜30mと長く必要となることから、アンカー鋼線のリラクセーションが大きくなってアンカー力が低下しやすく、場合によってはアンカー軸力の再導入が必要になり、アンカー軸力管理が必要になる。
また、気中に暴露される地表上のアンカー部の防食管理が必要になる。そのため、供用時におけるアンカーの管理が煩雑になり、管理コストも必要となる問題を抱えている。
【０００６】
前記の（２）底版下水中コンクリートを増設する方法は、図３３に示すように、底版下に水中コンクリート４７を増設する方法で、この工法で壁厚を薄くすると、水中コンクリート４７の厚さを厚くする必要があり、深度を深く掘削すると浮力も大きくなり更なる重量が必要となるため、ますます掘削土量が多くなって、工費や工期が多く必要となる。
本発明は前記の課題を解消することができ、効果的に立坑躯体の浮き上がりを抑止することができる立坑躯体および立坑ならびにセグメントおよび立坑の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明の立坑躯体においては、立坑躯体の側壁外側表面に、凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けたことを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の立坑躯体において、前記ずれ止め部は、立坑に作用する浮力による浮き上がりを抑止するためのずれ止め部であることを特徴とする。
また、第３発明では、第１または第２発明の立坑躯体において、凹部または凸部が立坑躯体の側壁外側表面に、連続して或いは断続して設けられていることを特徴とする。
また、第４発明では、第１発明〜第３発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする。
第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていることを特徴とする。
第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかの立坑躯体において、凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態を有する。
第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかの立坑躯体において、凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されていることを特徴とする。
第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかの立坑躯体において、凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成されることを特徴とする。
第９発明の立坑では、第１発明〜第８発明のいずれかの立坑躯体外面と地山との空隙に充填材が充填されていることを特徴する。
第１０発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、地山側背面に腐食代を設けた板厚とした鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメント、或いは鉄筋コンクリート製セグメントのいずれかからなることを特徴とする。
第１１発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、縞鋼板における凸部が外側となるように縞鋼板をスキンプレートに用いた鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなることを特徴とする。
第１２発明の立坑躯体用のセグメントにおいては、第１発明〜第８発明の立坑躯体または第９発明の立坑を構築するためのセグメントであって、凸部として平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の鋼材をセグメントの表面に固着した鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなることを特徴とする。
第１３発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、凹部または凸部を備えたずれ止め部の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１４発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うパッカーを予め固定しておき、立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１５発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うカバー材を装着しておくと共に、そのカバー材に引き抜き材の下部を予め固定しておき、引き抜き材を伸張しながら立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、地上から引き抜き材を引き上げることで、凹部または凸部を備えたずれ止め部よりも上方までカバー材を引き上げ、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して立坑と地山との一体化を図ることを特徴とする。
第１６発明の立坑の施工方法においては、圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部覆う水膨張性硬質ゴム材を予め固定しておき、側壁を所定の深さまで沈設した後、地下水との反応で水膨張性硬質ゴム材を体積膨張させて、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間を体積膨張させた水膨張性硬質ゴム材で充満することで、立坑と、地山との一体化を図ることを特徴とする。
なお、本発明で、立坑躯体とは、加圧工法により地盤に沈設されて構築される立坑の本体部分で、立坑とは、所定の深度に沈設された状態の立坑躯体および地山との一体化が図られた状態の立坑躯体である。
【発明の効果】
【０００８】
第１および第２発明によると、立坑本体の側壁表面に凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けることで、前記ずれ止め部が地盤に直接または間接に係合して、立坑躯体を地山に確実に係止して立坑躯体を安定して地山に定着することができる。また、前記のずれ止め部が地盤に直接または間接に係合して、地下水位により立坑躯体に作用する浮力による浮き上がり力を地山に伝達して、地山の抵抗力で立坑躯体または立坑の浮き上がりを抑止することができる。
また、ずれ止め部の設ける位置を、地盤の性状に応じて、側壁外表面の一部から全体までの設計による適宜の範囲で設定し、例えば、側壁外表面の下層部としたり、側壁外表面全体としたりして、立坑の浮き上がりを抑止することができる。また、凹部または凸部を備えたずれ止め部を立坑躯体の下部に設けると、地山の抵抗領域が大きくなり立坑の浮き上がり抵抗力が大きく期待できる。通常、上層部の地盤は強度が低く、地山の抵抗力が小さいので、大きな効果を期待できないが、立坑外壁部の下層部にずれ止め部を設けると、地山の抵抗力を効果的に利用することができる。また、凹部または凸部を備えたずれ止め部を立坑躯体立坑躯体に設けることで、それによるずれ止め効果が期待できる分、従来重量で抵抗するために厚壁としていた立坑躯体の側壁を外径が小さくなるように薄壁にすることが可能になり、薄壁にした分、立坑躯体の容積を減少させ、立坑躯体に作用する浮力自体が低下して更なる立坑躯体の縮小小型化できる相乗効果がある。
第３発明のように、凹部または凸部を連続して設ければ、周面摩擦抵抗力が大きくなる。一方、断続的な配置にすれば周面摩擦抵抗力は、連続して設ける場合に比べて少なくなるが、凸部のような場合には、充填材の充填性能はよくなる。
第４発明のように、凹部または凸部を浮力の作用する鉛直方向に対して直角方向に凹部または凸部面を向ける構造、すなわち水平方向に配置する構造が最も効果が高く、また、凸部の向きを斜めにすることで充填材の充填性能が高まり、凸部周辺に充填不良が発生する事態を抑制する効果がある。
第５発明のように、凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていると、立坑躯体を地盤に圧入するときの縦孔が大きくならず、地山の掘削量が多くならないと共に、掘削による周辺地山のゆるみを最小限にでき、また、立坑躯体と地山との間に充填するグラウト材を少なくすることができる。
第６発明によると、凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態であるので、凹部または凸部の断面形状を、鉛直方向に対して交差する面を容易に形成でき、立坑躯体に作用する浮力に対するずれ止め力を、確実に地山側に伝達するために十分な耐力と剛性をもつ密実な断面形態あるいは十分な厚さを持った張り出し形状とすることができる。
第７発明によると、凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されているので、立坑の浮き上がり抵抗状態では、地中応力がくさび状に集中されるように形成されるので伝達力が大きくなる。
第８発明によると、凸部の鉛直下縁面が広がる面方向に関して、凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成される構造とすることで、立坑圧入沈設時には、押し込みに対して抵抗が少なくなり施工効率を向上させることができる。
第９発明によると、立坑本体と地山との間に充填材を充填するので、地山と立坑躯体をを確実に一体化させて、立坑に作用する浮き上がり力をずれ止め部等を介して地山に伝達することができる。
第１０発明によると、予め工場製作の小型に分割したセグメントを現場搬入し、現場ではセグメントの組立作業のみで対応できるため、立坑躯体あるいは立坑を構築する場合、工期短縮、工費縮減が可能となる。
また、地山と接する背面側は圧入工法によってセグメントの表面が擦れるので、鉄系セグメントの場合、防食塗料の塗布による耐久性確保にむいていなく、これがなくても腐食代により耐久性を確保することができる。
第１１発明によると、縞鋼板の採用でスキンプレートの外表面に凸部を有する構造とすることができ、凹部または凸部の製作費用の低減に繋がり、ずれ止め部を有する鉄系セグメントを安価に製作することができる。
第１２発明によると、凸部として所定の断面形状を有する平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の圧延材を含む鋼材を採用することでセグメントの製作費用の低減が図れる。特に、圧延鋼材を採用すると、よりセグメントの製作費用の低減が図れる。
第１３発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部を有する立坑躯体を地盤に圧入した後、ずれ止め部に付着した土砂を高圧水で除去した状態で充填材を充填するので、凹部または凸部を備えたずれ止め部に確実に、充填材を充填して、立坑躯体と地山との一体化を容易に図ることができる。
第１４発明におよると、凹部または凸部を備えたずれ止め部が予め覆われた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、パッカー内にグラウト材を充填することにより確実にパッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。
第１５発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部が予め覆われた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、カバー材を引き抜き、ずれ止め部から外した状態で、充填材を充填することにより確実に地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。
第１６発明によると、凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うように固定された水膨張性硬質ゴム材を設けた状態で立坑躯体を地盤に圧入した後、地下水と水膨張性硬質ゴム材との反応により膨張させて、膨張させた水膨張性硬質ゴム材を介して、立坑躯体と地山との一体化を図ることができる。また、水膨張性硬質ゴム材を接着材により固着すればよいので、施工が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の立坑の基本概念図を示すものであって、立坑躯体１の側壁外側面２に、周方向に全周に渡って連続する凹部３または凸部（突起）４を備えたずれ止め部５が設けられている。例えば、側壁外側面２における少なくとも下層部に、凹部３および凸部（突起）４を、交互に繰り返す凸凹状のずれ止め部５が設けられている。
前記のように、立坑躯体１の外側壁における少なくとも下層部に、複数の凹部３および凸部（突起）４を設けることで、前記凹部３および凸部４を利用して、立坑躯体１に作用する地下水位により生じる浮力による立坑６の浮き上がり力Fを地山７へと伝達して、地山７の抵抗力で立坑６の浮き上がりを抑止することができる。
図１に示す状態は、前記浮き上がり力Fに対して、立坑躯体１の自重G1と、ずれ止め部５の抵抗力Rと、底版部８の自重G２、中床版9の自重Ｇ３、頂版１０の自重Ｇ４により抵抗している。
なお、図中８は、底版下コンクリート８ａおよび底版コンクリート８ｂを含む底版部であり、９は中間部のコンクリート床版、１０は天井部のコンクリート床版である。
【００１１】
また、図３（ａ）に示すように、多数の凹部３および凸部４を設ける位置を、立坑躯体１における少なくとも下層部とすることで、地山７の抵抗領域１１が多く形成されるので、立坑６の浮き上がり抵抗力が大きく期待できる。反対に、図３（ｂ）に示すように、凹部３および凸部４を設ける位置を、立坑躯体１における上層部とすると、地山７の抵抗領域１１が少なく形成されるので、立坑６の浮き上がり抵抗力を大きく期待できない。
【００１２】
通常、上層部の地盤１２は、強度が低く、地山７の抵抗力が小さいので、大きな効果を期待できないが、本発明のように少なくとも立坑側壁外側面２の下層部に多数の凹部３および凸部４を交互に設けることで、地山７の抵抗力を効果的に利用することができる。
【００１３】
また、立坑躯体１（立坑６）の内径を変えない状態で、側壁２ａを薄壁にすることで、立坑躯体１の容積が減少し、作用する浮力自体が低下して更なる立坑躯体１の縮小小型化できる効果がある。
凸部４をもつ構造部分の設置区間高さの設定方法は、立坑６の自重と協働して作用する浮力Fを打ち消すに要する抵抗力から設定する。
鉛直下向き抵抗力Ｒは通常、周辺の地盤強度で決定するため、立坑６を設置する深さ位置における周辺地盤１２の地盤強度Ａに、立坑６の周長Ｌおよび凸部４を持つ構造の設置区間高さHを乗じることで、Ｒ＝Ａ・Ｌ・Hとして求めることができるので、そこから逆算すれば設置区間高さＨ（H＝Ｒ／（Ａ・Ｌ））を算出することができる。
凹部３または凸部４の寸法は、立坑６の寸法や浮力の大きさに応じて適宜設定する。
凸部４の飛び出し高さｈが大きすぎると、地盤１２を立坑外径Dよりも大きく掘削しなければならず、立坑躯体１と地山７との空隙Gが広くなって、地盤１２が緩む弊害が起こる。凸部４の飛び出し高さｈが、あまり小さすぎると十分なずれ止め力（前記の鉛直下向き抵抗力R）が得られない。
以上のことから凸部４の飛び出し高さｈは、最低でも２mm、最大５０mm程度が望ましい、また凸部４の巾寸法としては、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が望ましい。
凸部４の設置間隔は、地山７と立坑６との間に充填される硬化性の充填材１３の充填性を考慮して最低２０ｍｍを確保するとよい。
【００１４】
また、凸部４の形状としては、図２（ａ）に示すように、凸部４の鉛直上縁面４ａと立坑側壁外側面２とのなす角αが鋭角に形成されていると、地中応力がくさび状に形成されるので伝達力が大きくなる（図４ａ参照）。
【００１５】
また、図２（ｂ）に示すように、凸部４の鉛直下縁面４ｂと立坑側壁外側面２とのなす角βが鈍角に形成されていると、立坑圧入沈設時には、押し込みに対して抵抗が少なくなり施工効率を向上させることができる（図４ｄ参照）。
【００１６】
凹部３または凸部４を立坑躯体１の周方向に連続して設ければ、ずれ止め部５が長くなるので、立坑躯体１の周面摩擦抵抗力が大きくなる。一方、凹部３または凸部４を立坑躯体１の周方向に部分的に連続している断続的な配置にすれば、立坑躯体１の周面摩擦抵抗力は、連続して設ける場合に比べて少なくなるが、凸部４のような場合には、充填材の充填性能はよくなる。 凹部３または凸部４が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜する方向に設けられていると、それぞれ次ぎのような作用がある。すなわち、凸部４を浮力の作用する鉛直方向に対して直角方向に凹部３または突起面を向ける構造、すなわち水平方向に配置する構造が最も浮力に対して抵抗する効果が高く、また、凸部４の向きを斜めにすることで充填材３１の充填性能が高まり、凸部４周辺に充填不良が発生する事態を抑制する効果があり、地山との一体性を向上させる効果がある。
【００１７】
前記の図２（ａ）（ｂ）のように、凸部４のテーパー状の鉛直上縁面４ａと立坑側壁外側面２とのなす角αと、凸部４の鉛直下縁面４ｂと立坑側壁外側面２とのなす角βとが、鋭角な場合と、鈍角な場合について、立坑６に浮き上がり力が作用した場合の地中応力Pの流れについて矢印で図示した図４（ａ）〜（ｄ）について、説明すると、図４（ａ）に示すように、テーパー状の上縁面４ａが立坑躯体１の側壁外側面２とのなす角αが直角よりも鋭角に形成されると、地中応力Pがくさび状に形成されるので伝達力が大きくなるが、図４（ｂ）に示すように、前記αが鈍角の場合は、地中応力Pが分散して伝達力が少なくなり、したがって、浮き上がり力Fに抵抗させる観点からは、角αが鋭角であるのが望ましい。
【００１８】
また、図４（ｃ）に示すように、立坑６の圧入時における凸部４の下縁面４ｂと地中応力Pの関係について検討すると、凸部４の下縁面４ｂと立坑６の外壁面とのなす角βが鋭角の場合には、押込み力Ｓに対して地中応力Pがくさび状に形成されるので抵抗力が大きくなり、鈍角の場合には、押込み力Ｓに対して抵抗が少なくなり施工効率が上がる利点がある。
【００１９】
図５は、セグメント１４を使用して立坑６を構築する場合の一形態を示したものである。この形態では、図６（ａ）に示すような鋼製セグメント１４を使用し、立坑６の外周壁構造としては、（１）前記鋼製セグメント１４を環状配置すると共に、ボルト等により連結してリング状壁を多段に一体化して形成してもよく、その場合に使用するセグメント１４としては、高耐力構造のため薄壁構造に適する鋼・コンクリート合成構造の合成セグメントでもよく、あるいは、鉄筋コンクリート製セグメント（ＲＣセグメント）、鉄系セグメント（鋼製セグメント・鋳造セグメント）でもよい。なお、本発明の立坑６を構築する場合には、セグメント形式ではない現場打ちＲＣ壁としてもよい。
【００２０】
セグメント組立形式の立坑６とする場合に、セグメント１４間の継手としては、ボルト方式やオス継ぎ手・メス継ぎ手の嵌合式などの機械式の連結方式で実施してもよく、機械式の連結方式のほうが作業効率に優れる利点がある。
【００２１】
セグメント１４を鉄系セグメント・合成構造セグメントとする場合には、セグメント本体を構成する鋼殻表面の防食処理を施すのが好ましい。
セグメント１４における鋼殻内表面が露出しないように、鋼殻面を防護するため鉄筋コンクリート構造の化粧壁を設けたり、或いは鋼殻表面に防食塗料装を塗布してもよい。
鋼殻の外表面については、最も薄いスキンプレートについて、腐食代を考慮する厚さのスキンプレートとするとよい。前記のスキンプレートの腐食代としては、１〜３ｍｍ程度でよい。
【００２２】
前記のセグメント形式により、立坑６の少なくとも下層部に凹凸状の突起付きのずれ止め部５を設ける場合、セグメント１４を千鳥配置としてもよい。また、このような場合におけるセグメント１４におけるスキンプレート１５には、縞鋼板１５ａを使用すると、安価な突起付きセグメント１４を容易に構成することができる。
【００２３】
図示の形態では、縞鋼板を横長に配置して固定する形態で、スキンプレートの表面のずれ止め構造としている。市販の縞鋼板を使用すると凸部４の製作費用を低減できる。
縞鋼板を使用する場合、縞鋼板の板厚としては、立坑６の大きさにもよるが、例えば、６mm〜２０ｍｍ程度を使用することができる。
縞鋼板を使用した場合の凸部４の高さとしては、２ｍｍ〜５mm、突起間隔３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度でよく、凸部４の巾寸法としては、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度でよい。また、凸部４から底部に接続する突起斜辺の角度としては、例えば、４０度程度でよい。
【００２４】
前記のようなセグメント１４を使用する場合の縞鋼板の配置形態としては、図６（ａ）に示すように、セグメント１４における主桁１６に平行な方向に凸部４を向けて縞鋼板１５ａを主桁１６および継ぎ手板１７に溶接等により固着する形態でもよく、或いは縞鋼板を主桁に対して斜めに向けて固着する形態でもよい。なお、ボルト接合形式のセグメントでは、主桁１６および継ぎ手板１７にはボルト挿通用孔が設けられて、ボルト・ナットにより接合される。
また、立坑６を構成する場合のセグメント１４の配置形態は、上下方向に継ぎ手板１７が一直線状となるような形態よりは、図６（ｂ）に示すような千鳥組配置とするのが好ましい。
なお、突起付きずれ止め部５を有するセグメント１４と通常の鋼板のスキンプレート１５を有するセグメント１４とを横方向および上下方向に交互に組み合わせることで、凸部４が横方向あるいは上下方向で断続する配置とすることができる。
【００２５】
前記のように、予め工場製作の小型に分割したセグメントを使用すると、これを現場搬入し、現場ではセグメントの組立作業のみで対応できるため、立坑躯体１あるいは立坑６を構築する場合、工期短縮、工費縮減が可能となる。
【００２６】
前記のように、凸部４を備えたずれ止め部５を有するセグメント１４と、地山７との一体化を図るために、ずれ止め部５と、地盤１２との空隙Gには、無収縮モルタルやセメントミルク等の硬化性充填材３１を充填する。前記の無収縮モルタルあるいはセメントミルクからなる硬化性充填材では、地盤１２よりも強度が高いので、立坑６に浮力による浮き上がり力Fが作用した場合、地盤１２よりも先に破壊することはない。
【００２７】
前記の凹部３または凸部４の断面形態は、後記するように、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態でもよく、凸部４の断面形状は、鉛直方向に対して面が形成されるものであればよい。
ずれ止め力を確実に伝達するために、凸部４である場合には、十分な耐力と剛性をもつ密実な断面あるいは十分な厚さを持った張り出し形状であることが望ましい。
セグメントあるいは立坑躯体１の製造面から考えれば、凹部を設けることにより相対的に凹部３間に形成される凸部４の形態は、鋼面の切削やコンクリート形枠に中子を設けるなど手間が掛かるため、凸部を設ける形態のほうがよい。
その場合、立坑躯体１の外形よりも大きく突出させると、地盤１２の掘削量を多くとる必要があるので好ましくなく、凸部４を設ける下層部立坑躯体の外径を上層部のそれよりも小さく設定しておき、その部分に凸部４を設けるようにするとよい。
【００２８】
前記のずれ止め部５を構成する凹部３または凸部４は、後記するように立坑躯体１に連続して或いは断続して設けたり、傾斜して設けたり、千鳥状配置に設けたりしてもよい。
【００２９】
鉄系セグメント１４あるいは鋼・コンクリートの合成セグメント１４を組立てて立坑６を構築する場合に、立坑６内側に設けられる鉄筋コンクリート床版９と立坑側壁（鉄系セグメント）とを接続する場合の接続手段の一形態として、図７（ａ）に示すように、鋼製セグメント１４における主桁１６間に鋼製縦リブ等の応力伝達材１９を掛け渡すように垂直に設けておき、応力伝達材１９に、床版鉄筋２０の一端を固着するようにすればよい。
主桁１６への応力伝達を行わせるために、主桁１６の間に応力伝達材１９を渡して伝達させる。
応力伝達材１９の仕様は、床版鉄筋２０の耐力に合わせて応力伝達材１９の板の厚さを設定すればよい。
床版鉄筋２０と応力伝達材１９との固着の方法は、床版鉄筋２０を直接溶接する方法、或いは機械式カプラー２１（図７ａ参照）を溶接する方法でもよい。
【００３０】
図７（ｂ）に示す形態は、立坑６における側壁２ａの内空面部に、鉄筋コンクリート壁（ＲＣ壁）２２および鉄筋コンクリート床版（ＲＣ床版）を一体に備えた立坑６とした形態であり、このように、側壁２ａの内面に構築する鉄筋コンクリート壁（ＲＣ壁）２２とを一体化することで、更なる構造耐力の向上を図ることができ、立坑６の耐久性をさらに高める効果がある。
【００３１】
図８には、図６（ａ）に示すようなずれ止め部５を有する鋼製セグメント１４を下層部に３段に密に配置し、上層部には通常の平板スキンプレートのセグメント１４ｂを配置し、内部にコンクリートの２次覆工４３を設けた立坑６で、さらにずれ止め部５により浮力に抵抗できる分、立坑６の内径を変えずに外径を小さく小型化して側壁の壁厚を薄くした立坑６（図８ｂ）と、従来の側壁４４の壁厚が厚い鉄筋コンクリート製の立坑６ｂの場合（図８ａ）とを比較したものであって、それぞれ、外形寸法が示されている。従来の立坑６ｂを１００として、立坑内径と、立坑深度と、側壁の厚さと、立坑外径について、本発明の立坑６との比率についての試算結果を表１に示す。
なお、前提として、内径１３．９ｍで、深度２３．６ｍの円形立坑とし、地盤は、その表層が粘性土と砂質土の互層構造の地盤であり、GL−２０ｍ以深は硬質粘土で、地下水位の水頭はGL−２ｍで、従来工法はオープンケーソン工法であると仮定した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１からわかるように、従来の鉄筋コンクリート製立坑６ｂの場合に比べて、本発明の立坑６の場合には、側壁の厚さを格段に低減されていることがわかる。また、側壁を薄くしている分重量が軽減され、また側壁部分に設けた凸部４を備えたずれ止め部５による抵抗が有効であることもわかった。立坑の外径も格段に低減することができる効果があり、立坑６を小型にすることができるため、従来工法に比べて現場の省スペースが可能になり、狭い敷地面積で施工することができる。また、これらのことから、従来工法を用いて同等の側壁厚としたときに比べて、掘削深さが小さくできるので、工費・工期短縮が可能となる。
【００３４】
次に、本発明のセグメントを用いて構築された立坑６の浮き上がりを試算した結果について、図９を参照して説明する。
下記の前提条件として、
鋼製セグメント１４を使用して組立られ、ずれ止め部５を下層部の側壁に有する立坑の外径が１５ｍで、ずれ止め部５による周面摩擦型のセグメント１４の鉛直方向の設置長が、４．１５ｍで、前記セグメント１４の周面摩擦耐力を１００ｋN／ｍ２（洪積粘性土）とし、台形角波型表面の縞鋼板をスキンプレートとして用いた鋼製セグメント１４を下層部に配置した立坑６であり、前記台形角波形の凸部４を突起とし、その突起４の高さ３ｍｍで突起の巾３０ｍｍのものを使用した場合で、ずれ止め部５を有するセグメント１４（１枚当りの重量９１０ｋN）を３枚使用し、そのずれ止め部５を有しない上層部のセグメント１４ｂ（１枚当りの重量９１０ｋN）を１３枚使用した場合、下記のような浮力および自重となる。
立坑に作用する浮力＝３９２６６ｋＮ
立坑自体の自重＝４０１６６ｋＮ（床版の自重２５６０６ｋＮを含む）
また、前記の浮力および自重から、下記のような抵抗力および周面摩擦型セグメントの抵抗力が得られると共に、浮き上がり安全率Lを得ることができる。
周面摩擦セグメントの抵抗力F＝15m×3.14×100kN/m2×4.15m＝19546kN
浮き上がり安全率S＝(40166kN+19546kN) / 39266kN ＝1.52＞1.20(許容値)
前記の浮き上がり安全率Sは、許容値1.20を満足すると共に、従来の鉄筋コンクリート製立坑（安全率S=１．５程度）と同等以上である。
【００３５】
次に、前記のような鉄系セグメントまたはコンクリートが充填された合成セグメントあるいはＲＣセグメントにより構築された立坑躯体１を地盤に圧入して立坑を構築する施工方法および立坑躯体圧入時の養生および地山７と立坑６間の空隙Gを埋める構造およびその方法について、図１０〜図１４を参照して説明する。
先ず、立坑６の側壁と地山７との一体化を高めるために、凹部または凸部を有するずれ止め部５の表面を露出させる場合に、（１）ジェット清掃方式と、（２）圧入時に一時的に被覆して養生させるパッカー方式と、（３）カバー引き上げ撤去方式と、（４）水膨張材方式等を採用することができる。
次に前記（１）〜（４）の各方式について、簡単に説明する。
【００３６】
前記（１）のジェット清掃方式は、立坑躯体１の沈設時には側壁は周囲の地山と接触しながら下向きに移動してゆくので、その過程で凹部３または凸部４に土砂が付着し、立坑と地山との一体化の効果を低下させるため、立坑躯体１を圧入完了後に、セグメント１４におけるずれ止め部５の表面をジェット水で水洗する。
そのため、図１０に示すように、立坑におけるセグメント１４の外側にφ20~30mm程度の小径鋼管からなる給水管２３を装備しておき、その給水管２３におけるセグメント側面には、上下方向に間隔をおいて多数の噴射ノズルを備えており、給水管２３は立坑６の圧入時に同時に埋設する。
前記のジェット水は、地上から5~10Mpa程度で圧送され、ずれ止め部５の表面に、隈なく送水されるように、噴射ノズルの方向や数量は適宜設定され、高圧ジェット水（5〜10Mpa程度）を突起（凹部３または凸部４）等の表面に噴射することで表面を清掃する。
ずれ止め部５を洗浄の後に、地山７とずれ止め部５との空隙Gに、グラウト材２４を充填して固化させる。
前記のグラウト材２４は、固化したときに、地盤以上の圧縮・せん断強度を保持している必要があり、例えば、セメントミルクが適している。
グラウト材２４の充填は、前記ジェット水用の給水管２３を併用利用しても良い。
【００３７】
次に、前記（２）のパッカー方式は、図１１に示すように、セグメント１４における圧入時の抵抗となるスキンプレート表面の凸部４をパッカーで養生する。パッカーの材質例としては不織布が適し、また、樹脂繊維の織り目の隙間を調節して、土砂分のみを遮断して水およびセメントペースト等の流動性体は透過させるようにするとよい。なお、樹脂繊維量を増やして地山との摩擦抵抗耐力を増加させることも可能である。
スキンプレート１５の外表面をほぼ被覆するように、パッカー２５の周縁部をセグメント１４に取り付けておき、立坑圧入完了後にパッカー２５内にグラウト供給管２６を介してグラウト材２４を圧送して、立坑６におけるセグメント１４と地山７との空隙Gを充填し、立坑６におけるずれ止め部５と地山７との間を密着する。
なお、前記パッカー２５は、布製あるいは薄ゴム製の袋状のものでグラウト材２４を圧送するグラウト供給管２６と空気抜きのドレーンパイプ２７をセグメント１４に取り付けておく。
なお、立坑６の圧入時に、パッカー２５のめくれを防止するために格子状の押さえ材２８でセグメント１４に固定する
前記の押さえ材２８は、グラウト圧送時にパッカー２５の膨張に支障とならない柔構造が望ましい。前記の押さえ材２８としては、例えば、細径の網鉄筋や硬質ゴム網がよい。
前記のグラウト材２４としては、固化したときに地盤以上の圧縮・せん断強度を保持している必要があり、例えば、セメントミルクが適している。
【００３８】
次に、前記（３）のカバー引き上げ撤去方式は、図１２（ａ）に概念図を示すうように、立坑６の圧入時に、凸部４を有するずれ止め部５表面の圧入抵抗およびずれ止め部（突起等）の面保護を目的として、セグメント１４における凸部４を覆う鋼製等のカバー２９を取り付けてセグメント１４を圧入する形態である。立坑躯体１の沈設完了までは、カバー材２９が凹部３および凸部４表面を覆っているので、凹部または凸部４に土砂が付着することはない。
立坑６の圧入完了まで、前記のカバー２９が地山７との摩擦等により、上方にずれ移動しないように、例えば、個々のセグメント１４に装着する場合には、予め、セグメント１４底部および側部に立坑半径方向外側に突出すると共にこれに一体に上向きまたは周方向に張り出す支承部（図示を省略した）を設けて、セグメント１４の底部および側部に支承溝を備えたカバー支承溝付きセグメントとし、そのカバー支承溝付きセグメント１４における支承溝にカバー２９の底部および側部を嵌合支承させた、カバー付きセグメントを備えた立坑躯体１を地盤に圧入するようにすればよい。また、前記カバー２９の上部にワイヤーまたはコードあるいはワイヤーロープ等の複数の引き抜き材３０を間隔をおいて配置して、それらの下端部を予め連結して、立坑圧入後に、図１２（ｂ）に示すように、カバー２９を引き上げるようにすればよく、さらにカバー２９が外れないようにするために、前記の引き抜き材３０の引上げにより仮固定状態が開放または破壊されて解除される仮固定手段を付加してもよい。前記の仮固定手段として接着材あるいは低強度溶接等によりカバー２９とセグメント１４とを仮固定するようにしてもよい。
【００３９】
カバー２９を備えた立坑躯体１の場合は、立坑躯体１の圧入完了後に、前記カバー２９をずれ止め部５から少なくとも外れるように撤去し、地山７と立坑６との間の空隙Gに、図１２（ｃ）に示すように、グラウト材供給管４７からグラウト材２４を充填する。カバー２９は、圧入時の地山７との摩擦で損傷しないものがよく、硬質ゴム製カバーなどを用いるとよい。
このように、カバー２９で被覆して立坑躯体１の地山７側の表面を、平滑な面としておき、立坑躯体１の圧入時の抵抗を少なくするとよい。
なお、カバー２９の上端に装着された引き抜き材３０を地表まで伸ばしておく。
立坑躯体１の圧入が完了したら、ワイヤー等の引き抜き材３０を地表上から引き上げて、セグメント１４のずれ止め部５から少なくとも外れた位置までカバー２９を移動または撤去する。
なお、カバー２９は全体が一体物である必要はなく、図１２（ａ）に示すように分割して装着しておいたほうが、巻き上げ機等による引き抜き時の抵抗が少なくてよい。
セグメント１４の凸部４の向きを、凸部４の下側を、半径方向外端側が上位となるように斜め上方向に向けておくことで引き抜き時の抵抗が少なくてよい。
【００４０】
次に前記（４）の水膨張材方式は、図１３に示すように、立坑躯体１を多数のセグメントにより構築する場合に、セグメント１４の凹凸面に、水膨張性硬質ゴム材等の水膨張ゴム材３１を予め沿わせて設置しておき、立坑６の地盤沈設後、水膨張ゴム材３１が地中の水分を吸水膨潤して、立坑６と地山７との間を確実に満たし、立坑６と地盤１２との一体化を図り、浮き上がり力に対する抵抗を高めるようにした形態である。
さらに説明すると、立坑６を設置する深度は通常、地下水位よりも下となるため、地下水を利用する水反応型の水膨張ゴム材３１を、予め凹凸突起面に接着剤などで固着しておき、凸部４との固着面に当接するゴム面は凹凸形状に合わせて加工しておく。立坑６と周辺地盤１２との力伝達機能を水膨張ゴム材３１に持たせる必要があるため、耐力・剛性の高い硬質の水膨張ゴム材３１が適している。なお、水膨張ゴム材３１の性能を高めるために、図１４に示すように、水膨潤ゴムの内部にスチールコード３２等を含有させておき、水膨張ゴム材（水膨潤ゴム材）３１の膨潤と共に立坑６の半径方向外側に確実に変位させて配置する方法もある。
【００４１】
図１５から図１８は、本発明の立坑６の施工工程を示すものであって、先ず、図１５（ａ）に示すように、立坑６を圧入沈設して設置する予定位置の周囲に、グラウンドアンカー３３を設置し、次いで図１５（ｂ）に示すように、平面円形または矩形等の閉鎖環状の刃口セグメント１４を適宜現場等において築造してセットすると共に、その刃口セグメント１４に加圧桁３４を載置して、グラウンドアンカー３３と加圧桁３４上のセンターホールジャッキ３５を係止して、センターホールジャッキ３５を伸張することにより、刃口セグメント１４を圧入する。以下、図１６（ａ）に示すように、刃口セグメント１４の内部の掘削と、刃口セグメント１４上に築造されるセグメントリング３６の圧入を繰り返して、図１６（ｂ）に示すように、所定の深度に立坑を沈設して、床付けをする。
【００４２】
次いで、図１１に示すようなパッカー内へグラウト材を圧送して、図１７（ａ）に示すように地山７との一体化を図り、また、図１７（ｂ）に示すように、立坑６内に、水中コンクリートからなる底版下コンクリート８ｂを打設すると共に、立坑６内部の水を除去し、次いで、図１８（ａ）に示すように、立坑６内側に建物躯体３７を構築し、次いで、図１８（ｂ）に示すように、グラウンドアンカー３３を撤去して完成させる。
【００４３】
（凹部３または凸部４の形態について）
凹部３または凸部４を立坑６に設ける形態としては、各種の形態が可能であり、図１９に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向に連続するように、立坑６の外周面全体に設けてもよい。なお、図示の形態では、立坑６の内部の中間部に鉄筋コンクリート床版９が形成されている。
【００４４】
また、図２０に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向に非連続で、断続的に連続するように立坑６の外周面全体に設けてもよい。
【００４５】
また、図２１に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ千鳥状配置で、水平方向に断続的に連続させるように立坑６の外周面全体に設けてもよい。
【００４６】
また、図２２に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、凹部３および凸部４を上下方向に交互に、かつ水平方向にして傾斜させて連続または断続させるように、立坑６の外周面全体に設けてもよい。このような場合には、複数の凹部３を設けることにより凹部３間が凸部４に自動的に形成される。
【００４７】
また、図２３に示すように、立坑６の少なくとも下部の外側壁面に、立坑６における下層部側壁外側面２に凸部４を、間隔をおいて整列配置あるいは千鳥状配置あるいはランダム配置に点在させてもよい。また、凸部とは逆に、図示を省略するが凹部を間隔をおいて整列配置あるいは千鳥状配置あるいはランダム配置に点在させるようにしてもよい。
【００４８】
さらに前記の個々の凹部３または凸部４の形態については、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状等の各種の形態が可能であるので、これらについて、図２４〜図２７に示す縦断側面図を参照して説明する。
【００４９】
図２４（ａ）は、矩形状断面の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に矩形状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を倒T型状とした形態、（ｄ）は凸部４の断面形態を半円状とした形態で、（ｅ）は逆に半円状の凹部３とした形態である。（ｆ）は凸部４をL型の断面とした形態である。
【００５０】
図２５（ａ）は、凸部４の断面を台形状の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に台形状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を倒U字状とした形態、（ｄ）は凸部４の断面形態を倒V型状とした形態で、（ｅ）は逆に倒V型状の凹部３とした形態である。（ｆ）は、凸部４を中実の円形状とした形態である。
【００５１】
図２６（ａ）は、凸部４の断面を１／４円柱状の凸部４とした形態、（ｂ）は逆に１／４円柱状の凹部３とした形態、（ｃ）は凸部４の断面を三角形状とした形態、（ｄ）は逆に三角形状の凹部３とした形態である。（ｅ）は三角形状の頂角部を立坑６本体におけるセグメント１４に固定するようにした凸部４の形態である。
【００５２】
図２７（ａ）は、矩形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状あるいは円形状の凸部４の形態とする場合に、（ａ）に示すように平鋼３８ａの一辺を当接して上下部を溶接により立坑躯体１を構成するセグメント１４に固定したり、（ｂ）に示すように、L形鋼３８ｂの一片を溶接により固定したり、（ｃ）に示すようにカットT形鋼３８ｃのウェブ部を脚部として溶接により固定したり、（ｄ）に示すように、異形鉄筋または異形棒鋼３８ｄを溶接により固定してもよい。凸部４を形成する場合に、所定の断面形状を有する圧延材を採用することでセグメントの製作費用の低減が図れる。
【００５３】
また、凹部３または凸部４を設ける形態として、図２８に示すように、立坑本体における外側面２から半径方向内側に位置するように、凹部３を上下方向に間隔をおいて設けることにより、凹部３間を凸部４として形成するようにしてもよく、図２９に示すように、立坑躯体１の外面から半径方向内側に凸部４を上下方向に間隔をおいて設けるようにしてよい。図２８あるいは図２９等のように立坑６外面から半径方向内側に位置するように凹部３あるいは凸部４を設ける形態であると、凹部３あるいは凸部４に立坑圧入時に過大な負担がかからないので望ましい。
【００５４】
なお、立坑６に、鉄筋コンクリート床版９，１０を設ける場合には、図３０に示すように、予め、連結用鉄筋３９における基端部４０を立坑躯体１の側壁２ａに埋め込み配置しておくと共に、先端部４１を２点鎖線で示すように、立坑内壁２ａ側に曲げておき、後に実線で示すように水平な連結状態にした後、床版鉄筋２０を配置して重ね継ぎ手としてコンクリートに埋め込むようにして床版を構築するようにしてもよい。
【００５５】
また、図３１に示すように、立坑側壁２ａ内にカプラー２１を有する定着鉄筋４２を埋め込み配置しておき、また床版鉄筋２０の端部にカプラー２１を設けておき、機械式に連結するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の立坑の基本形態を示す一部縦断正面図である。
【図２】（ａ）は突起の上縁面と立坑側壁面とのなす角と地中応力との関係の説明図、（ｂ）は突起の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角と押し込みに対する抵抗との関係を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、立坑に凹凸状の突起付き係合部を設ける位置と地盤抵抗との関係を説明するための説明図である。
【図４】突起の上縁面あるいは下縁面と立坑外壁面とのなす角と、浮力に対する抵抗力あるいは押込み力に対する抵抗力との関係を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の立坑躯体を地盤の深度に設置した状態を示す概略斜視図である。
【図６】（ａ）はセグメントにおけるスキンプレートとして、凸部が外側となるようにスキンプレートに設けた形態のセグメントを示す概略斜視図である。（ｂ）はずれ止め部を有するセグメントとずれ止め部を備えていないスキンプレートを備えたセグメントを千鳥状に配置した形態を示す概略側面図である。
【図７】（ａ）は鋼製セグメントにおける主桁間に応力伝達材を掛け渡すように設けて、その応力伝達材に床版鉄筋の一端を固着する形態を示す説明斜視図である。（ｂ）は立坑の内側に鉄筋コンクリート壁および鉄筋コンクリート床版を設けて剛性を高めた形態を示す縦断正面図である。
【図８】従来工法の立坑と本発明の一形態の立坑とを比較するための説明図である。
【図９】本発明の立坑躯体または立坑の浮力に対する浮き上がりを説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）はセグメントの外側にノズルを備えた給水管を設けた状態を示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を高圧水により清掃している状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）は立坑側壁と地山との間に充填材を充填して、立坑躯体と地山とを一体化した状態を示す縦断側面図である。
【図１１】（ａ）は外側にパッカーを備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を所定の地盤深度に配置した状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）はパッカー内にグラウト材を充填して、パッカーを地山に圧着して、立坑躯体と地山とを一体化している状態を示す縦断側面図である。
【図１２】（ａ）は外側にカバーを備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）はカバーを外した途中状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）はカバーを外した後、立坑側壁と地山との間に充填材を充填して、立坑躯体と地山とを一体化した状態を示す縦断側面図である。
【図１３】（ａ）は外側に水膨張材を備えたセグメントを示す概略斜視図であり、（ｂ）は側壁を構成するセグメントにおけるずれ止め部を所定の地盤深度に配置した状態を示す縦断側面図であり、（ｃ）は水膨張材が膨潤して、立坑躯体と地山とを一体化している状態を示す縦断側面図である。
【図１４】立坑躯体と地山との一体化を図るためにスチールコードを含有する水膨張材の形態を示す説明図である。
【図１５】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１６】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１８】本発明の立坑の施工工程を示す説明図である。
【図１９】立坑における下層部外面に凹部および突起を交互に水平方向に連続して設けた形態を示す正面図である。
【図２０】立坑における下層部外面に凹部および突起を交互に水平方向に断続して設けた形態を示す正面図である。
【図２１】立坑における下層部外壁面に凹部および突起を交互に水平方向に断続して千鳥状に配置して設けた形態を示す正面図である。
【図２２】立坑における下層部外壁面に凹部および突起を交互に水平方向に対して傾斜させて設けた形態を示す正面図である。
【図２３】立坑における下層部外壁面に突起を点在させて設けた形態を示す概略斜視図である。
【図２４】（ａ）〜（ｆ）は突起または凹部の形態を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｂ）は突起または凹部の他の形態を示す図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は突起または凹部のさらに他の形態を示す図である。
【図２７】（ａ）〜（ｄ）は突起または凹部のさらに他の形態を示す図である。
【図２８】立坑外面から半径方向内側に位置するように凹部あるいは突起を設ける形態を示す縦断側面図である。
【図２９】立坑外面から半径方向内側に位置するように凹部あるいは突起を設ける他の形態を示す縦断側面図である。
【図３０】立坑側壁と床版鉄筋とを連結する場合の形態を示す説明図である。
【図３１】立坑側壁と床版鉄筋とを連結する場合の形態を示す説明図である。
【図３２】従来の方法を説明するための説明図である。
【図３３】従来の方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 立坑躯体
２ 側壁外側表面
２ａ 側壁
３ 凹部
４ 凸部
４ａ 上縁面
４ｂ 下縁面
５ ずれ止め部
６ 立坑
６ｂ 立坑
７ 地山
８ 底版部
９ コンクリート床版
１０ コンクリート床版
１１ 抵抗領域
１２ 地盤
１３ 充填材
１４ セグメント
１５ スキンプレート
１６ 主桁
１７ 継ぎ手板
１８ コンクリート床版
１９ 応力伝達材
２０ 床版鉄筋
２１ カプラー
２２ 鉄筋コンクリート壁
２３ 給水管
２４ グラウト材
２５ パッカー
２６ グラウト供給管
２７ ドレーンパイプ
２８ 押え材
２９ カバー
３０ 引き抜き材
３１ 水膨張ゴム材
３２ スチールコード
３３ グラウンドアンカー
３４ 加圧桁
３５ センターホールジャッキ
３６ セグメントリング
３７ 建物躯体
３８ａ 平鋼
３８ｂ L形鋼
３８ｃ カットT形鋼
３８ｄ 異形鉄筋または異形棒鋼
３９ 連結用鉄筋
４０ 基端部
４１ 先端部
４２ 定着鉄筋
４３ ２次覆工
４４ 側壁
４５ 沈設用グラウンドアンカー
４６ ブラケット
４７ 水中コンクリート
４８ 底版下コンクリート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑躯体の側壁外側表面に、凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けたことを特徴とする立坑躯体。
【請求項２】
前記ずれ止め部は、立坑に作用する浮力による浮き上がりを抑止するためのずれ止め部であることを特徴とする請求項１に記載の立坑躯体。
【請求項３】
凹部または凸部が立坑躯体の側壁外側表面に、連続して或いは断続して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の立坑躯体。
【請求項４】
凹部または凸部が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項５】
凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項６】
凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態を有する請求項１〜５のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項７】
凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項８】
凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体の外面と地山との空隙に充填材が充填されていることを特徴する立坑。
【請求項１０】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、地山側背面に腐食代を設けた板厚とした鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメント、或いは鉄筋コンクリート製セグメントのいずれかからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１１】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、縞鋼板における凸部が外側となるように縞鋼板をスキンプレートに用いた鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１２】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、凸部として平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の鋼材をセグメントの表面に固着した鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１３】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、凹部または凸部を備えたずれ止め部の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１４】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うパッカーを予め固定しておき、
立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１５】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うカバー材を装着しておくと共に、そのカバー材に引き抜き材の下部を予め固定しておき、引き抜き材を伸張しながら立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、地上から引き抜き材を引き上げることで、凹部または凸部を備えたずれ止め部よりも上方までカバー材を引き上げ、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して立坑と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１６】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部覆う水膨張性硬質ゴム材を予め固定しておき、側壁を所定の深さまで沈設した後、地下水との反応で水膨張性硬質ゴム材を体積膨張させて、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間を体積膨張させた水膨張性硬質ゴム材で充満することで、立坑と、地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１】
立坑躯体の側壁外側表面に、凹部または凸部を備えたずれ止め部を設けたことを特徴とする立坑躯体。
【請求項２】
前記ずれ止め部は、立坑に作用する浮力による浮き上がりを抑止するためのずれ止め部であることを特徴とする請求項１に記載の立坑躯体。
【請求項３】
凹部または凸部が立坑躯体の側壁外側表面に、連続して或いは断続して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の立坑躯体。
【請求項４】
凹部または凸部が、水平方向あるいは水平方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項５】
凹部または凸部の横方向外端面が、立坑躯体における側壁本体の外表面よりも、立坑躯体半径方向内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項６】
凹部または凸部の断面形態が、矩形状、台形状、Ｌ型状、倒Ｔ型状、倒Ｕ型状、倒Ｖ型状、円形状、半円または１／４円形等の一部切欠円形状、三角形状のいずれかの形態を有する請求項１〜５のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項７】
凸部の鉛直上縁面と立坑躯体における側壁外表面とのなす角が鋭角に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項８】
凸部の鉛直下縁面と立坑側壁面とのなす角が鈍角に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の立坑躯体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体の外面と地山との空隙に充填材が充填されていることを特徴する立坑。
【請求項１０】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、地山側背面に腐食代を設けた板厚とした鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメント、或いは鉄筋コンクリート製セグメントのいずれかからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１１】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、縞鋼板における凸部が外側となるように縞鋼板をスキンプレートに用いた鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１２】
請求項１〜８の立坑躯体または請求項９の立坑を構築するためのセグメントであって、凸部として平鋼または溝形鋼あるいは異形棒鋼等の鋼材をセグメントの表面に固着した鋼製または鋳鉄製の鉄系セグメント、またはその鉄系セグメントの内部にコンクリートを充填した合成セグメントからなる立坑躯体用のセグメント。
【請求項１３】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、凹部または凸部を備えたずれ止め部の表面を高圧水で清掃して土砂を除去し、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１４】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うパッカーを予め固定しておき、
立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、パッカー内にグラウト材を圧送してパッカーを膨張させ、パッカーを地山に圧着させて、立坑躯体と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１５】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部を覆うカバー材を装着しておくと共に、そのカバー材に引き抜き材の下部を予め固定しておき、引き抜き材を伸張しながら立坑躯体を所定の深さまで沈設した後、地上から引き抜き材を引き上げることで、凹部または凸部を備えたずれ止め部よりも上方までカバー材を引き上げ、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間に充填材を打設して立坑と地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【請求項１６】
圧入工法で立坑を構築する立坑の施工方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の立坑躯体における凹部または凸部を備えたずれ止め部覆う水膨張性硬質ゴム材を予め固定しておき、側壁を所定の深さまで沈設した後、地下水との反応で水膨張性硬質ゴム材を体積膨張させて、凹部または凸部を備えたずれ止め部と、地山との間を体積膨張させた水膨張性硬質ゴム材で充満することで、立坑と、地山との一体化を図ることを特徴とする立坑の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
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【図１８】
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【図２４】
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【図２７】
【図２８】
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【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００７−２７７８９１（Ｐ２００７−２７７８９１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０４５４３（Ｐ２００６−１０４５４３）
【出願日】平成１８年４月５日（２００６．４．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月５日（２００６．４．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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