特許 6764513 地下構造体の構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6764513

(24)【登録日】2020年9月15日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】地下構造体の構築方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20200917BHJP

   E21D 11/14 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/06 301D

   E21D9/06 301R

   E21D11/14

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-186220(P2019-186220)

(22)【出願日】2019年10月9日

【審査請求日】2019年12月24日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】串田 慎二

(72)【発明者】

【氏名】米沢 実

(72)【発明者】

【氏名】桝永 善文

(72)【発明者】

【氏名】山下 善幸

(72)【発明者】

【氏名】中村 康彦

(72)【発明者】

【氏名】小坂 琢郎

(72)【発明者】

【氏名】梶川 初太郎

(72)【発明者】

【氏名】ローカムサイ チンダ

【審査官】 亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１７８５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−２０４３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−２０４３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／００−１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００−２３／２６

Ｅ２１Ｄ １／００−９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の方向に沿って延び地盤からなる第１壁面と、前記第１壁面から前記所定の方向と交差して延び前記地盤からなる第２壁面と、によって囲われた地下空洞を有する地下構造体を構築する地下構造体の構築方法であって、
コンクリートで形成されている殻部を前記第１壁面に沿って設けて前記第１壁面を支持する工程と、
前記第２壁面に沿って側部を設ける工程と、
前記第１壁面と前記第２壁面とによって囲われた領域を掘削して前記地下空洞を形成する工程と、を備え、
前記殻部を設ける工程において、複数の殻部材を前記所定の方向に延びるように互いに並設し、
前記側部を設ける工程において、複数のパイプを前記所定の方向と交差して延びるように前記地盤に挿入して前記殻部材に固定し前記第２壁面を支持すると共に、前記パイプの内部のうち前記第２壁面側に前記パイプの中心軸に沿って配置された第１凍結管に冷媒を流通させて前記複数のパイプの外側に凍土層を形成して隣り合う前記パイプの間を止水する、
地下構造体の構築方法。

【請求項2】

前記殻部を設ける工程において、前記所定の方向に延びるトンネルの周りに前記複数の殻部材を配置し、
前記側部を設ける工程において、前記複数のパイプを前記複数の殻部材と前記トンネルとに渡って設ける、
請求項１に記載の地下構造体の構築方法。

【請求項3】

前記側部を設ける工程において、前記パイプの内部のうち、別のパイプの外周面に最も近い位置に前記パイプの中心軸に沿って配置された第２凍結管に冷媒を流通させて前記複数のパイプの外側に凍土層を形成して隣り合う前記パイプの間を止水する、
請求項１又は２に記載の地下構造体の構築方法。

【請求項4】

前記側部を設ける工程において、前記複数のパイプを前記所定の方向に重なり合うように設ける、
請求項１から３のいずれか１項に記載の地下構造体の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地下構造体、及び地下構造体を構築する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

道路トンネルや鉄道トンネル等のトンネル工事では、分岐・合流部又は駅舎部を構築するために、幅が本線トンネルよりも広い拡幅空間を地中に構築することがある。特許文献１には、本線トンネルと支線トンネルとが分岐・合流する拡幅空間を施工する方法が開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された施工方法では、まず、本線トンネルの周囲に、本線トンネルよりも径が大きい円周シールドトンネルを構築する。次に、複数の先行シールドトンネルを円周シールドトンネルから本線トンネルに沿って構築すると共に、隣り合う先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを円周シールドトンネルから本線トンネルに沿って構築し、環状の外殻シールドを形成する。次に、外殻シールドにおける到達点の内側に凍土を造成し、褄部から外殻シールド内への水の流入を抑制した状態で外殻シールド内を掘削する。掘削に伴って露出した凍土の壁面にコンクリートを打設することによって褄壁を構築する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−９４８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された施工方法では、凍土は、地盤に埋設された凍結管に冷媒を流し地盤を凍結させることによって造成される。褄壁が構築されるまでは、外殻シールドの軸方向に沿う地圧を凍結した地盤のみで受けることになるため、地盤の安定性を確保できないおそれがある。

【0006】

本発明は、地盤の安定性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、所定の方向に沿って延び地盤からなる第１壁面と、第１壁面から所定の方向と交差して延び前記地盤からなる第２壁面と、によって囲われた地下空洞を有する地下構造体を構築する地下構造体の構築方法であって、コンクリートで形成されている殻部を第１壁面に沿って設けて第１壁面を支持する工程と、第２壁面に沿って側部を設ける工程と、第１壁面と第２壁面とによって囲われた領域を掘削して地下空洞を形成する工程と、を備え、殻部を設ける工程において、複数の殻部材を所定の方向に延びるように互いに並設し、側部を設ける工程において、複数のパイプを所定の方向と交差して延びるように地盤に挿入して複数の殻部材に固定し第２壁面を支持すると共に、パイプの内側のうち第２壁面側にパイプの中心軸に沿って配置された第１凍結管に冷媒を流通させて複数のパイプの外側に凍土層を形成して隣り合うパイプの間を止水する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、地盤の安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る地下構造体を模式的に示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る地下構造体の断面図であり、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る地下構造体の断面図であり、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る地下構造体の拡大断面図であり、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る地下構造体の構築方法を説明するための図である。

【図6】本発明の実施形態の変形例に係る地下構造体の拡大断面図であり、図４に対応して示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る地下構造体１００及びその構築方法について説明する。

【0012】

図１に示すように、地下構造体１００は、地下空洞１０を有している。ここでは、地下空洞１０が既設の本線トンネル１と支線トンネル２との分岐・合流部に用いられる場合について説明する。

【0013】

以下において、本線トンネル１の中心軸に沿う方向を「トンネル軸方向」と称し、本線トンネル１の中心軸を中心とする放射方向を「トンネル径方向」と称し、本線トンネル１の中心軸の周りの方向を「トンネル周方向」と称する。

【0014】

地下空洞１０は、地盤の第１壁面Ｗ１、第２壁面Ｗ２及び第３壁面Ｗ３によって囲われている。第１壁面Ｗ１は、トンネル軸方向に沿って延びており、本線トンネル１及び支線トンネル２を囲うように略円形に形成されている。第２壁面Ｗ２及び第３壁面Ｗ３は、第１壁面Ｗ１からトンネル径方向に延びており、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて位置している。

【0015】

地下構造体１００は、第１壁面Ｗ１に沿って設けられる殻部２０と、第２壁面Ｗ２に沿って設けられる側部３０と、第３壁面Ｗ３に沿って設けられる発進基地４０と、を備えている。側部３０の内側には、褄壁３６が構築されている。

【0016】

殻部２０及び側部３０は、地下空洞１０の形成に先立って、地盤内に構築される。発進基地４０は、殻部２０の構築に用いられるシールド掘進機（図示省略）を設置可能な空間４１を有しており、殻部２０及び側部３０の構築に先立って地盤内に構築され当該シールド掘進機の発進に用いられる。発進基地４０によって、第３壁面Ｗ３が支持されている。発進基地４０の構造は既知であり、その詳細については省略する。

【0017】

図２は、図１及び図３に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は、図１及び図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、図２では、褄壁３６の図示を省略している。

【0018】

図２及び図３に示すように、殻部２０は、本線トンネル１及び支線トンネル２（図１参照）を囲うようにトンネル周方向に所定の間隔を空けて配置された先行トンネル覆工体２１と、トンネル周方向に隣り合う先行トンネル覆工体２１の間に先行トンネル覆工体２１に重ねられた状態で並設された後行トンネル覆工体２２とから構成されている。地盤の第１壁面Ｗ１は先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２によって支持されている。

【0019】

先行トンネル覆工体２１及び後行トンネル覆工体２２は、例えば、主にコンクリートから形成されるＲＣセグメント、主に鋼材から形成される鋼製セグメント、又は主にコンクリートと鋼材とから形成される合成セグメントにより構築される。先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２は互いに一部が重ねられた状態で並設され、重なり合う部分は切削され、または撤去されて、内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂ、及び、外周側の殻部材２１ａ，２２ａが形成される。

【0020】

本線トンネル１の周りの内周側には、先行トンネル覆工体２１の内周側の殻部材２１ｂと後行トンネル覆工体２２の内周側の殻部材２２ｂとが交互に複数配置された、内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂ，・・・が形成される。内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂは断面が略弧状であり、本線トンネル１に沿って延伸している。また、本線トンネル１の周りであって、内周側の殻部材２１ｂ、２２ｂ，・・・の外側には、先行トンネル覆工体２１の外周側の殻部材２１ａと後行トンネル覆工体２２の外周側の殻部材２２ａとが交互に複数配置された、外周側の殻部材２１ａ，２２ａ，・・・が形成される。

【0021】

先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２とは互いに重ねられた状態で並設され、先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２との重ねられた部分には、躯体２３が設けられ、躯体２３によって先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２とが連結される。躯体２３は、例えばコンクリート、又は鉄筋コンクリートから形成される。躯体２３は、内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂと連結されると共に外周側の殻部材２１ａ，２２ａと連結され、地盤の第１壁面Ｗ１から作用する土圧を支持する。

【0022】

側部３０は、第２壁面Ｗ２に沿って延びて設けられた複数のパイプ３１と、複数のパイプ３１の外側に形成された凍土層（地盤改良体）３２と、を有している。パイプ３１は、例えば鋼製パイプであり、中空のパイプであることが好ましい。凍土層３２は、地盤を凍結することによって形成される。

【0023】

パイプ３１は、殻部２０における複数の殻部材２１ｂ，２２ｂに形成された貫通孔（図示省略）に貫通されて連結、固定されている。また、パイプ３１は、複数の殻部材２１ｂ，２２ｂから突出し、パイプ３１の一方の端部は躯体２３に連結、固定されている。パイプ３１によって、地盤の第２壁面Ｗ２が支持されている。そのため、トンネル軸方向における地盤の圧力は、パイプ３１に作用し、地盤の第２壁面Ｗ２はパイプ３１によって受け止められる。したがって、地盤の安定性を向上させることができる。複数の殻部材２１ｂ，２２ｂは複数の構造体が連続することで形成されている。

【0024】

パイプ３１は、トンネル径方向に延びており、パイプ３１の他方の端部は、本線トンネル１の覆工体であるセグメントに形成された貫通孔（図示省略）に貫通されて連結、固定されている。つまり、パイプ３１は、殻部材２１ｂ，２２ｂと本線トンネル１とに渡って設けられている。そのため、地盤の第２壁面Ｗ２は、殻部材２１ｂ，２２ｂと本線トンネル１との間の全体に渡ってパイプ３１によって受け止められる。したがって、地盤の安定性をより向上させることができる。複数のパイプ３１と複数の殻部材２１ｂ，２２ｂが地盤改良体と一体となって、強固に地盤を支持する。

【0025】

図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。なお、図４では、褄壁３６の図示を省略している。

【0026】

図４に示すように、パイプ３１の断面は略円形である。パイプ３１は、互いに間隔を空けて設けられている。隣り合うパイプ３１の間には凍土層３２が形成されており、凍土層３２によって隣り合うパイプ３１の間が止水されている。そのため、隣り合うパイプ３１の間への地下水の流入が遮断される。したがって、地盤内の地下水がパイプ３１の間を通って地下空洞１０に流入することを防ぐことができ、止水される。

【0027】

隣り合うパイプ３１の間には鉄板３３が設けられており、鉄板３３によって、凍土層３２が覆われている。そのため、隣り合うパイプ３１どうしの間から凍土層３２が崩れ落ちるのを防止することができ、凍土層３２の止水性を向上させることができる。

【0028】

パイプ３１の内部には、凍結管３４，３５がパイプ３１の中心軸に沿って配置されている。凍結管３４，３５は、冷媒が流通可能に形成されている。冷媒は、例えば液化二酸化炭素である。冷媒を凍結管３４，３５に流すことにより、パイプ３１の外側が冷却されて地盤が凍結し、凍土層３２が形成される。

【0029】

第２壁面Ｗ２は、地盤とパイプ３１又は凍土層３２との境界である。つまり、凍土層３２の厚みの変化によって、第２壁面Ｗ２の位置は変化する。また、凍土層３２は凍結状態により変状するので、第２壁面Ｗ２の位置も変動する。例えば、冷媒が凍結管３４，３５に流れておらず、凍土層３２が形成されていない状態では、第２壁面Ｗ２は、地盤とパイプ３１との境界となる。

【0030】

凍結管３４，３５がパイプ３１の内部に配置されているため、凍結管３４，３５は、パイプ３１によって保護される。したがって、凍結管３４，３５の破損を軽減することができ、凍土層３２をより確実に形成することができる。

【0031】

パイプ３１の強度は、凍結管３４，３５の強度よりも高いことが好ましい。この場合には、凍結管３４，３５がパイプ３１によって支えられる。したがって、凍結管３４，３５の破損をより軽減することができ、凍土層３２をより確実に形成することができる。また、パイプ３１の外径は凍結管３４，３５の外径より大きいので断面性能（例えば断面二次モーメント等）が強度的に優れている。したがって、凍結管３４，３５よりも地盤の圧力をより高い強度で受け止めることができる。

【0032】

凍結管３４は、パイプ３１の中心軸に対して地盤側（地下空洞１０とは反対側）に配置されている。そのため、凍結管３４を流れる冷媒は、パイプ３１の外側のうちパイプ３１の中心軸に対して地盤側の領域を地下空洞１０側の領域よりも冷却する。したがって、凍土層３２を地盤側に容易に拡大することができ、凍土層３２の止水性を向上させることができる。

【0033】

凍結管３５は、隣に位置するパイプ３１の外周面に最も近い位置に設けられている。つまり、他の部分と比較して、凍結管３５と隣のパイプ３１の外周面との間隔が最も小さくなっている。したがって、隣り合うパイプ３１の間に渡って凍土層３２を容易に形成することができ、凍土層３２の止水性をより向上させることができる。

【0034】

図４に示す例では、凍結管３５は、パイプ３１の中心軸に対して複数のパイプ３１における配列方向の一方側にのみ配置されているが、配列方向の両側に配置されていてもよい。この場合には、隣り合うパイプ３１の間の地盤を、各パイプ３１に設けられる凍結管３５を流れる冷媒によって冷却することができる。したがって、隣り合うパイプ３１の間に渡って凍土層３２をより容易に形成することができ、凍土層３２の止水性をより向上させることができる。

【0035】

凍結管３４，３５は、例えばアルミニウム材料で形成されており、複数の流路を有するＩＣチャンネル構造（狭隘流路構造）を有している。そのため、凍結管３４，３５の各流路を流れる冷媒と凍結管３４，３５との周囲との間での熱伝達が生じる。したがって、凍結管３４，３５の伝熱性能を向上させることができ、凍土層３２を効率的に形成することができる。

【0036】

図示を省略するが、パイプ３１の内部は、コンクリート等のセメント系材料によって充填される。そのため、パイプ３１が中空である場合と比較して、側部３０の強度を高めることができる。したがって、地盤の安定性をより向上させることができる。

【0037】

次に、地下構造体１００の構築方法について、図５を参照して説明する。

【0038】

まず、発進基地４０（図１参照）を構築する。発進基地４０の構築は、既知の方法により可能であり、発進基地４０の構築方法の詳細については省略する。

【0039】

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、トンネル軸方向に地盤を掘削し、複数の先行シールドトンネル５１を本線トンネル１の周囲に構築する。具体的には、発進基地４０（図１参照）にシールド掘進機（図示省略）を設置し、シールド掘進機を発進基地４０から発進させる。シールド掘進機をトンネル軸方向に沿う経路で前進させ、先行シールドトンネル５１の先行トンネル覆工体２１を構築する。

【0040】

シールド掘進機の前進に合わせて、掘削により形成される地盤の壁面に先行トンネル覆工体２１を設置する。先行トンネル覆工体２１のうち、後行シールドトンネル５２の構築時に先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２とが重なり合う部分には、先行仮設セグメント（図示省略）を用いる。したがって、殻部材２１ａ，２１ｂ及び先行仮設セグメントによって、管状体が形成される。先行仮設セグメントは、殻部材２１ａ，２１ｂと比較して切削が容易な部材であり、例えば、低強度コンクリート材で形成される。

【0041】

次に、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、トンネル周方向に隣り合う先行シールドトンネル５１（先行トンネル覆工体２１）の間の地盤を掘削し、複数の後行シールドトンネル５２（後行トンネル覆工体２２）を本線トンネル１の周囲に構築する。先行シールドトンネル５１及び後行シールドトンネル５２の構築により、第１壁面Ｗ１が形成される。

【0042】

後行シールドトンネル５２を構築する工程では、発進基地４０（図１参照）にシールド掘進機（図示省略）を設置し、シールド掘進機を発進基地４０から発進させる。シールド掘進機を用いて地盤を掘削すると共に先行シールドトンネル５１の先行仮設セグメント（図示省略）を切削しながらシールド掘進機を前進させ、後行シールドトンネル５２の後行トンネル覆工体２２を構築する。

【0043】

後行シールドトンネル５２を構築するシールド掘進機の前進に合わせて、掘削により形成される地盤の壁面に後行トンネル覆工体２２を設置する。これにより、複数の殻部材２２ａ，２２ｂが本線トンネル１の周りに交互に配置され、内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂ，・・・が形成される。また、内周側の殻部材２１ｂ，２２ｂ，・・・の外側に外周側の殻部材２１ａ，２２ｂ，・・・が形成される。つまり、殻部２０が第１壁面Ｗ１に沿って設けられ、第１壁面Ｗ１を支持する。

【0044】

なお、後行シールドトンネル５２の構築に先立って、先行シールドトンネル５１の内部に、殻部材２１ａ，２１ｂの間隔を保持する保持構造（図示省略）を先行仮設セグメントとは別に構築しておく。保持構造を構築しておくことにより、先行シールドトンネル５１における先行仮設セグメントの切削後においても、地盤の圧力や切削時の衝撃に起因する先行シールドトンネル５１の先行トンネル覆工体２１の変形を防止することができる。

【0045】

また、後行シールドトンネル５２の後行トンネル覆工体２２を構築する工程では、殻部材２２ａ，２２ｂの間に後行仮設セグメント（図示省略）を設置し、殻部材２２ａ，２２ｂの間隔を保持する。殻部材２２ａ，２２ｂ及び後行仮設セグメントによって、管状体が形成される。後行仮設セグメントのスキンプレート（図示省略）は躯体２３の構築時には撤去される。

【0046】

次に、図５（ｅ）及び図５（ｆ）に示すように、地盤内に側部３０を形成する。具体的には、先行シールドトンネル５１の先行トンネル覆工体２１及び後行シールドトンネル５２の後行トンネル覆工体２２の内部からトンネル軸方向と交差するように複数のパイプ３１を地盤に挿入し、地盤に第２壁面Ｗ２を形成する。このとき、パイプ３１の内部に凍結管３４，３５（図４参照）を配置しながらパイプ３１を地盤に挿入する。パイプ３１の挿入は既知の方法により可能である。例えば、ボーリング工法や推進工法により地盤にパイプ３１を挿入することが可能である。パイプ３１の一端を殻部２０の殻部材２１ｂ，２２ｂに固定し他端を本線トンネル１に固定することにより、第２壁面Ｗ２を支持する。

【0047】

次に、後行シールドトンネル５２の後行仮設セグメント（図示省略）を撤去し、先行トンネル覆工体２１と後行トンネル覆工体２２とによって画定される空間にコンクリートを打設し、躯体２３を形成する。このとき、躯体２３にパイプ３１の一端を連結、固定する。その後、凍結管３４，３５（図４参照）に冷媒を流し、パイプ３１の外周における地盤を凍結させて凍土層３２を形成する。躯体２３のコンクリートを打設する前にパイプ３１を地盤に挿入するので、パイプ３１を地盤に挿入する際に、先行トンネル覆工体２１及後行トンネル覆工体の内部空間を有効に利用することができる。

【0048】

次に、本線トンネル１を切り開き、パイプ３１に沿って地盤を掘削し、褄壁３６を構築する。このとき、隣り合うパイプ３１どうしの間に鉄板３３（図４参照）を設置する。パイプ３１が地盤の第２壁面Ｗ２を支持しているため、トンネル軸方向における地盤の圧力は、パイプ３１に作用し、地盤の第２壁面Ｗ２はパイプ３１によって受け止められる。したがって、第２壁面Ｗ２の崩落を防止することができ、褄壁３６を容易に形成することができる。

【0049】

次に、殻部２０と褄壁３６とによって囲まれた領域を掘削し、図２及び図３に示す地下空洞１０を形成する。パイプ３１及び褄壁３６が地盤の第２壁面Ｗ２を支持しているため、トンネル軸方向における地盤の圧力は、パイプ３１及び褄壁３６に作用し、地盤の第２壁面Ｗ２はパイプ３１及び褄壁３６によって受け止められる。したがって、第２壁面Ｗ２の崩落を防止することができ、地下空洞１０を容易に形成することができる。

【0050】

以上により、地下構造体１００の構築が完了する。

【0051】

なお、褄壁３６の構築後は、凍結管３４，３５（図４参照）への冷媒の流通を停止し、凍土層３２を解凍する。つまり、褄壁３６の構築後は、褄壁３６によって止水する。

【0052】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0053】

地下構造体１００では、複数のパイプ３１が第２壁面Ｗ２を支持する。そのため、地盤の第２壁面Ｗ２はパイプ３１によって受け止められる。したがって、地盤の安定性を向上させることができる。また、凍土層３２が隣り合うパイプ３１の間を止水している。そのため、隣り合うパイプ３１の間への地下水の流入が遮断される。したがって、地盤内の地下水がパイプ３１の間を通って地下空洞１０に流入することを防ぐことができる。

【0054】

また、複数のパイプ３１は、殻部材２１ａ，２１ｂと本線トンネル１とに渡って設けられている。そのため、地盤の第２壁面Ｗ２は、殻部材２１ａ，２１ｂと本線トンネル１との間の全体に渡ってパイプ３１によって受け止められる。したがって、地盤の安定性をより向上させることができる。

【0055】

また、側部３０は、パイプ３１の内部に配置され、地盤を凍結する冷媒が流通可能な凍結管３４，３５を更に有している。そのため、凍結管３４，３５は、パイプ３１によって保護される。したがって、凍結管３４，３５の破損を軽減することができ、凍土層３２をより確実に形成することができる。

【0056】

また、地下構造体１００の構築方法では、側部３０を形成する工程において、複数のパイプ３１を地盤に挿入して殻部２０の殻部材２１ｂ，２２ｂに固定し第２壁面Ｗ２を支持すると共に、複数のパイプ３１の外側に凍土層３２を形成して隣り合うパイプ３１の間を止水する。そのため、殻部２０と側部３０とによって囲まれた領域を掘削し地下空洞１０を形成する工程において、地盤の第２壁面Ｗ２がパイプ３１によって支持され受け止められる。したがって、第２壁面Ｗ２の崩落を防止することができ、地下空洞１０を形成するための褄壁３６を容易に構築することができ、ひいては、地下空洞１０を容易に形成することができる。

【0057】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0058】

上記実施形態では、殻部２０と側部３０と発進基地４０とによって囲われた空間のうち上半分にのみ地下空洞１０が形成され下半分には地盤が残存している。本発明は、この形態に限られず、殻部２０と側部３０と発進基地４０とに囲われた空間の全体に地下空洞１０を形成してもよい。

【0059】

上記実施形態では、地下構造体１００は、既設の本線トンネル１と支線トンネル２との分岐・合流部に利用されるが、本発明に係る地下構造体は、別の用途であってもよい。例えば、鉄道トンネル等の駅舎部に利用されてもよい。また、本線トンネル１及び支線トンネル２のいずれも形成されていなくてもよい。つまり、本発明は、所定の方向に沿って延びる第１壁面Ｗ１と、当該所定の方向と交差して延びる第２壁面Ｗ２と、によって囲われた地下空洞１０を有する地下構造体に適用可能である。

【0060】

上記実施形態では、トンネル軸方向における一方側にのみ側部３０が設けられているが、トンネル軸方向における両側に側部３０が設けられていてもよい。

【0061】

上記実施形態では、第１壁面Ｗ１が略円形に形成されており殻部２０が環状に形成されているが、本発明は、この形態に限られない。例えば、第１壁面Ｗ１が地下空洞１０の上方にアーチ状に形成されており殻部２０が第１壁面Ｗ１に沿ってアーチ状に形成されていてもよい。また、第１壁面Ｗ１が地下空洞１０の側方にアーチ状に形成されており殻部２０が第１壁面Ｗ１に沿ってアーチ状に形成されていてもよい。さらに、第１壁面Ｗ１が平面状に形成されており殻部２０は第１平面に沿って平面状に形成されていてもよい。つまり、地下空洞１０は、第１壁面Ｗ１と第２壁面Ｗ２とを含む地盤の複数の壁面によって囲われており、殻部２０及び側部３０が第１壁面Ｗ１及び第２壁面Ｗ２にそれぞれ沿って設けられていればよい。

【0062】

上記実施形態では、凍土層３２によって隣り合うパイプ３１の間を止水しているが、本発明は、この形態に限られない。例えば、薬液を隣り合うパイプ３１の間の地盤に注入して地盤改良体を形成し、隣り合うパイプ３１の間を止水してもよい。

【0063】

上記実施形態では、複数のパイプ３１は、トンネル径方向に延びている。複数のパイプ３１は、互いに平行に延びていてもよい。例えば、複数のパイプ３１は、鉛直方向又は水平方向に延びるように設けられていてもよいし、水平方向に対して傾斜して延びるように設けられていてもよい。この場合には、パイプ３１の一端は殻部２０の殻部材２１ｂ，２２ｂに固定され、パイプ３１の他端は殻部２０の殻部材２１ｂ，２２ｂ又は本線トンネル１に固定される。

【0064】

上記実施形態では、パイプ３１は、互いに間隔を空けて設けられているが、パイプ３１が互いに隣接していてもよい。また、図６に示す変形例のように、複数のパイプは、トンネル軸方向に重なり合うように設けられていてもよい。

【0065】

図６に示す変形例に係る側部３０では、第１パイプ１３１と第２パイプ２３１とが交互に配置されており、第１パイプ１３１と第２パイプ２３１との間が凍土層３２によって止水されている。第１パイプ１３１は、鋼製の芯材１３１ａと、芯材１３１ａよりも硬度が低い切削可能部１３１ｂと、を有有している。第２パイプ２３１は、パイプ３１（図４参照）と同様に、鋼製パイプである。第２パイプ２３１は、第１パイプ１３１を地盤に挿入した後に、第１パイプ１３１の切削可能部１３１ｂを切削しながら第１パイプ１３１と並列に地盤に挿入される。そのため、第２パイプ２３１は、切削可能部１３１ｂを切削することによって形成される空間に配置される。したがって、第１パイプ１３１と第２パイプ２３１との間の止水範囲を最小限にすることができ、側部３０の止水性を向上させることができる。また、側部３０の強度を向上させることができる。

【0066】

図６に示す変形例において、凍結管３４は、第１パイプ１３１及び第２パイプ２３１の中心軸に対して地盤側（地下空洞１０とは反対側）に配置されている。凍結管３５は、第２パイプ２３１の内部における切削可能部１３１ｂと凍土層３２との境界の延長線上に配置されている。したがって、切削可能部１３１ｂに隣接する領域を効率的に冷却することができ、切削可能部１３１ｂと第２パイプ２３１との間を容易に止水することができる。

【符号の説明】

【0067】

１００・・・地下構造体
１０・・・地下空洞
２０・・・殻部
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ・・・殻部材
３０・・・側部
３１・・・パイプ
３２・・・凍土層（地盤改良体）
３４，３５・・・凍結管
１３１・・・第１パイプ
２３１・・・第２パイプ
Ｗ１・・・第１壁面
Ｗ２・・・第２壁面

【要約】

【課題】地盤の安定性を向上させる。
【解決手段】地下構造体１００は、第１壁面Ｗ１に沿って設けられ第１壁面Ｗ１を支持する殻部２０と、第２壁面Ｗ２に沿って設けられる側部３０と、を備え、殻部２０は、本線トンネル１の周りに配置された複数の殻部材２１ｂ，２２ｂを有し、側部３０は、殻部材２１ｂ，２２ｂに固定され、第２壁面Ｗ２を支持する複数のパイプ３１と、複数のパイプ３１の外側に形成され、隣り合うパイプ３１の間を止水する凍土層３２と、を有する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】