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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-06
(45)【発行日】2024-02-15
(54)【発明の名称】鋼殻エレメントの接合構造及びその施工方法
(51)【国際特許分類】
E21D 13/00 20060101AFI20240207BHJP
E21D 9/04 20060101ALI20240207BHJP
E21D 11/04 20060101ALI20240207BHJP
【ＦＩ】
E21D13/00
E21D9/04 F
E21D11/04 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020148966
(22)【出願日】2020-09-04
(65)【公開番号】P2022043606
(43)【公開日】2022-03-16
【審査請求日】2023-07-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001151
【氏名又は名称】あいわ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】浅野 均
(72)【発明者】
【氏名】小山 正幸
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 克己
(72)【発明者】
【氏名】中村 太三
(72)【発明者】
【氏名】田中 孝
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏典
【審査官】石川 信也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１２５３４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１０４６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３１７７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２７０３７６（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】
地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、を有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、
前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雄継手と、前記雄継手に形成され前記溝部に挿入可能で前記雌継手と係合しない突出部と、を有しており、
前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材を備え、
前記補強部材は、前記雌継手に固定されている
ことを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項2】
地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、前記第二鋼殻エレメントの隣に設置された第三鋼殻エレメントとを有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、
前記第三鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、
前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って第一鋼殻エレメント側及び第三鋼殻エレメント側の双方に形成された雄継手と、前記雄継手にそれぞれ形成され前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの双方の前記溝部に挿入可能で前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの双方の前記雌継手と係合しない突出部と、を有しており、
前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間及び前記第二鋼殻エレメントと前記第三鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板並びに前記第二鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材をそれぞれ備え、
前記補強部材は、前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの前記雌継手にそれぞれ固定されている
ことを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項3】
地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、前記第二鋼殻エレメントの隣に設置された第三鋼殻エレメントとを有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、
前記第三鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、
前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って第一鋼殻エレメント側及び第三鋼殻エレメント側の双方に形成された雄継手と、前記第一鋼殻エレメント側の前記雄継手に形成され前記第一鋼殻エレメントの前記溝部に挿入可能であって、前記第一鋼殻エレメントの前記雌継手と係合しない突出部と、前記第三鋼殻エレメント側の前記雄継手に形成され前記第三鋼殻エレメントの前記溝部に挿入可能であって、前記第三鋼殻エレメントの前記雌継手と係合する突出部と、を有しており、
前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材を備え、
前記補強部材は、前記第一鋼殻エレメントの前記雌継手に固定されている
ことを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項4】
前記補強部材の両端部が固定される鋼殻エレメントは、側板と頂板及び底板との少なくとも一方との間に設けられたコーナー補強材を有し、前記コーナー補強材は、隣り合う鋼殻エレメントに引張力が作用した際に前記側板の変形を抑止する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項5】
前記補強部材は、両端部が前記側板にボルトを介して固定されており、前記ボルトが前記補強部材の端部及び前記側板を貫通し、前記ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、
前記座金の前記ナットと接する面、あるいは、前記ナットの前記座金と接する面の少なくとも一方が球面であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項6】
前記補強部材は、両端部が前記側板にボルトを介して固定されており、前記ボルトが前記補強部材の端部及び前記側板を貫通し、前記ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、
前記座金は、前記ナットと接する面が反対の面に対して傾斜しているテーパー座金であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造。
【請求項7】
請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造の施工方法であって、前記補強部材を前記雌継手に固定した後に、前記補強部材の両端部を隣り合う鋼殻エレメントの側板に固定することを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造の施工方法。
【請求項8】
前記補強部材の両端部を隣り合う鋼殻エレメントの側板に固定する際に、当該補強部材が固定された雌継手を備える鋼殻エレメントに先に固定することを特徴とする請求項７に記載の鋼殻エレメントの接合構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非開削工法により地下構造物を構築する際に用いる鋼殻エレメントの接合構造及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地下構造物を構築する際に、地上での交通規制が不要であり、周辺地盤への影響も少ない非開削工法を採用することがある。
非開削工法としては、一側に凹継手を有し、他側に凸継手を有する中空の鋼殻エレメントを、継手を繋ぎ合わせながら推進工法により地中に並設して鋼殻構造体を形成し、鋼殻エレメント内にコンクリートを打設して外殻躯体を形成し、その後、外殻躯体で囲まれた内側を掘削して地下構造物を構築する方法がある。
非開削工法としては、一側に凹継手を有し、他側に凸継手を有する中空の鋼殻エレメントを、継手を繋ぎ合わせながら推進工法により地中に並設して鋼殻構造体を形成し、鋼殻エレメント内にコンクリートを打設して外殻躯体を形成し、その後、外殻躯体で囲まれた内側を掘削して地下構造物を構築する方法がある。
【0003】
しかし、このような工法は、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が加わると、継手が外れて隣接する鋼殻エレメントどうしが離れる恐れがある。この結果、鋼殻構造体や外殻躯体の構造に支障をきたし、地下構造物の内部に地下水が侵入する等の重大な事態が発生しかねない。
【0004】
そこで、従来、凹継手の溝部内に内周面両側から突出する係止部を形成し、凸継手の先端に両側へ突出する突起部を設けた鋼殻エレメントの継手構造が、例えば、特許文献１として提案されている。
上記特許文献１に記載の鋼殻エレメントの継手構造は、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が加わっても、突起部が係止部に係合して凸継手が凹継手から抜け出すことがなく、隣接する鋼殻エレメントが離れるのを防ぐことができる。
上記特許文献１に記載の鋼殻エレメントの継手構造は、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が加わっても、突起部が係止部に係合して凸継手が凹継手から抜け出すことがなく、隣接する鋼殻エレメントが離れるのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１５－７１９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１に記載のような鋼殻エレメントの継手構造は、施工による隣接する鋼殻エレメント間の位置関係が、凸継手と凹継手との係合可能な許容範囲を超えると、凸継手の突起部が凹継手の係止部にぶつかってしまうため凸継手を凹継手へ差し込むことができず、特に位置関係が大きくなりやすい閉合エレメントを設置する部分では、凸継手の先端の突起部を省略せざるを得ない場合があった。そのような場合、凸継手の突起部と凹継手の係止部との係合による抜け止め機能を発揮することができず、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が作用した際には、鋼殻エレメントによる分離を防止することはできなくなる。
本発明が解決しようとする課題は、鋼殻エレメントの施工誤差を吸収できるとともに、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が作用しても、鋼殻エレメントによる分離を防止することができ、鋼殻エレメントの変形を防止できる、鋼殻エレメントの接合構造を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、鋼殻エレメントの施工誤差を吸収できるとともに、隣接する鋼殻エレメント間に引張力が作用しても、鋼殻エレメントによる分離を防止することができ、鋼殻エレメントの変形を防止できる、鋼殻エレメントの接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願請求項１に係る発明は、地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、を有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雄継手と、前記雄継手に形成され前記溝部に挿入可能で前記雌継手と係合しない突出部と、を有しており、前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材を備え、前記補強部材は、前記雌継手に固定されていることを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造である。
【0008】
本願請求項２に係る発明は、地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、前記第二鋼殻エレメントの隣に設置された第三鋼殻エレメントとを有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、前記第三鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って第一鋼殻エレメント側及び第三鋼殻エレメント側の双方に形成された雄継手と、前記雄継手にそれぞれ形成され前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの双方の前記溝部に挿入可能で前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの双方の前記雌継手と係合しない突出部と、を有しており、前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間及び前記第二鋼殻エレメントと前記第三鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板並びに前記第二鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材をそれぞれ備え、前記補強部材は、前記第一鋼殻エレメント及び前記第三鋼殻エレメントの前記雌継手にそれぞれ固定されていることを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造である。
【0009】
本願請求項３に係る発明は、地中に並設され、第一鋼殻エレメントと、前記第一鋼殻エレメントの隣に設置された第二鋼殻エレメントと、前記第二鋼殻エレメントの隣に設置された第三鋼殻エレメントとを有する複数の鋼殻エレメントの接合構造であって、前記第一鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、前記第三鋼殻エレメントは、軸方向に沿って形成された雌継手と、前記雌継手の前記第二鋼殻エレメント側に開口された溝部と、を有し、前記第二鋼殻エレメントは、軸方向に沿って第一鋼殻エレメント側及び第三鋼殻エレメント側の双方に形成された雄継手と、前記第一鋼殻エレメント側の前記雄継手に形成され前記第一鋼殻エレメントの前記溝部に挿入可能であって、前記第一鋼殻エレメントの前記雌継手と係合しない突出部と、前記第三鋼殻エレメント側の前記雄継手に形成され前記第三鋼殻エレメントの前記溝部に挿入可能であって、前記第三鋼殻エレメントの前記雌継手と係合する突出部と、を有しており、前記第一鋼殻エレメントと前記第二鋼殻エレメントとの間において、前記第一鋼殻エレメント及び前記第二鋼殻エレメントの側板に両端部が固定された補強部材を備え、前記補強部材は、前記第一鋼殻エレメントの前記雌継手に固定されていることを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造である。
【0010】
本願請求項４に係る発明は、前記補強部材の両端部が固定される鋼殻エレメントは、側板と頂板及び底板との少なくとも一方との間に設けられたコーナー補強材を有し、前記コーナー補強材は、隣り合う鋼殻エレメントに引張力が作用した際に前記側板の変形を抑止することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造である。
【0011】
本願請求項５に係る発明は、前記補強部材は、両端部が前記側板にボルトを介して固定されており、前記ボルトが前記補強部材の端部及び前記側板を貫通し、前記ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、前記座金の前記ナットと接する面、あるいは、前記ナットの前記座金と接する面の少なくとも一方が球面であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造である。
【0012】
本願請求項６に係る発明は、前記補強部材は、両端部が前記側板にボルトを介して固定されており、前記ボルトが前記補強部材の端部及び前記側板を貫通し、前記ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、前記座金は、前記ナットと接する面が反対の面に対して傾斜しているテーパー座金であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造である。
【0013】
本願請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の鋼殻エレメントの接合構造の施工方法であって、前記補強部材を前記雌継手に固定した後に、前記補強部材の両端部を隣り合う鋼殻エレメントの側板に固定することを特徴とする鋼殻エレメントの接合構造の施工方法である。
【0014】
本願請求項８に係る発明は、前記補強部材の両端部を隣り合う鋼殻エレメントの側板に固定する際に、当該補強部材が固定された雌継手を備える鋼殻エレメントに先に固定することを特徴とする請求項７に記載の鋼殻エレメントの接合構造の施工方法である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、雄継手の係合しない突出部は雌継手の溝部に対して挿入深さを調整できるので、隣り合う鋼殻エレメント間の施工誤差を吸収でき、しかも、隣り合う鋼殻エレメントどうしは補強部材で連結されているため引張力に対しても抵抗し、強固な鋼殻構造体、外殻躯体を容易に構築することが可能である。特に施工誤差が大きくなりやすい閉合エレメントにおいて効果的である。
また、補強部材は雌継手に固定されているので、取付け作業が行いやすい。さらに、鋼殻エレメント間に加わる引張力は雌継手にも分散されるため、引張力による側板の変形を防止できる。
また、補強部材は雌継手に固定されているので、取付け作業が行いやすい。さらに、鋼殻エレメント間に加わる引張力は雌継手にも分散されるため、引張力による側板の変形を防止できる。
【0016】
加えて、補強部材の両端部が固定される鋼殻エレメントは、側板と頂板及び底板との少なくとも一方との間に設けられたコーナー補強材を有し、このコーナー補強材は、隣り合う鋼殻エレメントに引張力が作用した際に前記側板の変形を抑止するので、鋼殻エレメントのコーナー部分が補強されるとともに、補強部材の固定位置からコーナー補強材を介して頂板あるいは底板に応力が伝達されるので、側板の孕み等の変形を抑止して安定した構造とすることができる。
【0017】
加えて、補強部材は、両端部が側板にボルトを介して固定されており、ボルトが補強部材の端部及び側板を貫通し、ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、座金のナットと接する面、あるいは、ナットの座金と接する面の少なくとも一方が球面であるので、隣接する鋼殻エレメントの側板どうしが互いに傾斜した位置関係であった場合でも、ボルトの軸方向が側板を傾斜した状態で貫通しても、ナットが片当たりすることはなく、補強部材やボルトの変形や破損を防止できる。
【0018】
加えて、補強部材は、両端部が側板にボルトを介して固定されており、ボルトが補強部材の端部及び側板を貫通し、ボルトの端部に座金を介してナットが螺合され、座金は、ナットと接する面が反対の面に対して傾斜しているテーパー座金であるので、隣接する鋼殻エレメントの側板どうしが互いに傾斜した位置関係であった場合でも、ボルトの軸方向が側板を傾斜した状態で貫通しても、座金のナットに接する面とボルトの軸方向とのなす角度を直角に近づけることができ、これにより、ナットの片当たりを防いで、補強部材やボルトの変形や破損を防止する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る鋼殻構造体の断面図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係る基準エレメントの断面図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係る一般エレメントの断面図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る閉合エレメントの断面図である。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る鋼殻構造体の要部断面図である。
【図6】本発明の第１の実施形態に係る鋼殻エレメントの接合部分の断面図である。
【図7】本発明の第２の実施形態に係る鋼殻構造体の要部断面図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係る鋼殻エレメントの接合部分を示し、（Ａ）は一般エレメントが閉合エレメントに対して上側に向けて傾斜した位置である場合の断面図、（Ｂ）は一般エレメントが閉合エレメントに対して下側に向けて傾斜した位置である場合の断面図である。
【図9】本発明の第３の実施形態に係る閉合エレメントの断面図である。
【図10】本発明の第３の実施形態に係る鋼殻構造体の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0021】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態を図１～図６と共に説明する。
図１は、鋼殻構造体の断面図であり、図２は、基準エレメントの断面図であり、図３は、一般エレメントの断面図であり、図４は、閉合エレメントの断面図であり、図５は、鋼殻構造体の要部断面図であり、図６は、鋼殻エレメントの接合部分の断面図である。
以下、本発明の第１の実施形態を図１～図６と共に説明する。
図１は、鋼殻構造体の断面図であり、図２は、基準エレメントの断面図であり、図３は、一般エレメントの断面図であり、図４は、閉合エレメントの断面図であり、図５は、鋼殻構造体の要部断面図であり、図６は、鋼殻エレメントの接合部分の断面図である。
【0022】
非開削工法により地下構造物を構築するには、まず、図１に示すように、鋼製の多数の中空筒状の鋼殻エレメント１を、断面視で周方向に閉鎖するよう、相互に接合して地中に並設して鋼殻構造体２を形成し、鋼殻エレメント１の内部にコンクリートなどを充填して外殻躯体を形成する。その後、外殻躯体の内側の土砂を掘削する。
【0023】
鋼殻エレメント１には、基準エレメント１ａと、一般エレメント１ｂと、閉合エレメント１ｃとがあり、鋼殻構造体２を形成するには、例えば、基準エレメント１ａを構築位置の頂部中央と底部中央に推進埋設し、基準エレメント１ａの周方向両側に一般エレメント１ｂを順次接合しながら並設し、掘削順序において末端となる位置に閉合エレメント１ｃを推進埋設して先に設置されている一般エレメント１ｂと接合する。
【0024】
基準エレメント１ａは、図２に示すように、断面略矩形で中空の本体部１０と、本体部１０の両側の上下端部から側方へ張り出し軸方向に沿って形成された雌継手１１とを備える。
本体部１０は、左右一対の側板１００と、側板１００の上下端からそれぞれ延びて左右の側板１００間を連結する頂板１０１及び底板１０２とを備える。
一方の側板１００には、開閉自在な蓋１０３で閉鎖された出入口１０４が形成されている。
また、側板１００の上端部と頂板１０１の側端部との間、及び、側板１００の下端部と底板１０２の側端部との間には、コーナー補強材１０５が軸方向の適宜間隔ごとに架設されている。
本体部１０は、左右一対の側板１００と、側板１００の上下端からそれぞれ延びて左右の側板１００間を連結する頂板１０１及び底板１０２とを備える。
一方の側板１００には、開閉自在な蓋１０３で閉鎖された出入口１０４が形成されている。
また、側板１００の上端部と頂板１０１の側端部との間、及び、側板１００の下端部と底板１０２の側端部との間には、コーナー補強材１０５が軸方向の適宜間隔ごとに架設されている。
【0025】
雌継手１１は、内側片１１ａと外側片１１ｂとで側方に開口する溝部１１０を有し、溝部１１０の内部には上下両面から突出する係止部１１１が形成される。
溝部１１０の開口は、シール材が注入されたバネ状の二重のパッキング１１２で閉鎖されている。
また、雌継手１１には、内側片１１ａを貫通し外側片１１ｂを貫通しないネジ孔１１３が形成されている。このネジ孔１１３は、溝部１１０の開口が開かないよう、図示しない開き止めボルトを螺合させることができる。外側片１１ｂに形成されたネジ孔１１３が有底であるのは止水効果を高めるためである。なお、また、閉合エレメント１ｃに接合される一般エレメント１ｂの雌継手１１については、ネジ孔１１３は、後述する補強部材３が固定されるので内側片１１ａにだけ設けられており、外側片１１ｂには設けられていない（図５、図６）。この補強部材３が固定されるために内側片１１ａに設けられるネジ孔１１３は有底であっても良い。
溝部１１０の開口は、シール材が注入されたバネ状の二重のパッキング１１２で閉鎖されている。
また、雌継手１１には、内側片１１ａを貫通し外側片１１ｂを貫通しないネジ孔１１３が形成されている。このネジ孔１１３は、溝部１１０の開口が開かないよう、図示しない開き止めボルトを螺合させることができる。外側片１１ｂに形成されたネジ孔１１３が有底であるのは止水効果を高めるためである。なお、また、閉合エレメント１ｃに接合される一般エレメント１ｂの雌継手１１については、ネジ孔１１３は、後述する補強部材３が固定されるので内側片１１ａにだけ設けられており、外側片１１ｂには設けられていない（図５、図６）。この補強部材３が固定されるために内側片１１ａに設けられるネジ孔１１３は有底であっても良い。
【0026】
一般エレメント１ｂは、図３に示すように、本体部１０と、本体部１０の一側の上下端部から側方へ張り出し軸方向に沿って形成された雌継手１１と、本体部１０の他側の上下端部から側方へ張り出し軸方向に沿って形成された雄継手１２とを備える。
本体部１０及び雌継手１１は、基準エレメント１ａの本体部１０及び雌継手１１とほぼ同様の構造を有する。
また、閉合エレメント１ｃに接合される一般エレメント１ｂの雌継手１１側の側板１００の上下端部であって、コーナー補強材１０５が取り付けられる高さの範囲に、ボルト挿通孔１０６が穿設されている（図５、図６）。ボルト挿通孔１０６とコーナー補強材１０５との鋼殻エレメント軸方向の距離も補強部材の固定位置からコーナー補強材を介して頂板あるいは底板に応力を伝達して、側板の孕み等の変形を抑止して安定した構造とするために満足するものに設定されている。
本体部１０及び雌継手１１は、基準エレメント１ａの本体部１０及び雌継手１１とほぼ同様の構造を有する。
また、閉合エレメント１ｃに接合される一般エレメント１ｂの雌継手１１側の側板１００の上下端部であって、コーナー補強材１０５が取り付けられる高さの範囲に、ボルト挿通孔１０６が穿設されている（図５、図６）。ボルト挿通孔１０６とコーナー補強材１０５との鋼殻エレメント軸方向の距離も補強部材の固定位置からコーナー補強材を介して頂板あるいは底板に応力を伝達して、側板の孕み等の変形を抑止して安定した構造とするために満足するものに設定されている。
【0027】
雄継手１２は、溝部１１０へ開口を通して挿入される板状の突出部１２０と、突出部１２０の先端から溝部１１０の上下両面方向へ突出する係合部１２１とを備える。
突出部１２０を溝部１１０内に挿入した状態で、雄継手１２と雌継手１１とを引き離そうとする力（引張力）が働くと、係合部１２１が係止部１１１に係合して抜け止めとなる。
また、図示しないが、突出部１２０には、雌継手１１のネジ孔１１３に対応して、開き止めボルトを挿通するための孔が形成される。この孔は、雌継手１１と雄継手１２との施工誤差とのパッキング１１２による止水性の確保の双方を考慮して、接続方向に例えばネジ孔１１３の径の数倍の大きさとしてある。
突出部１２０を溝部１１０内に挿入した状態で、雄継手１２と雌継手１１とを引き離そうとする力（引張力）が働くと、係合部１２１が係止部１１１に係合して抜け止めとなる。
また、図示しないが、突出部１２０には、雌継手１１のネジ孔１１３に対応して、開き止めボルトを挿通するための孔が形成される。この孔は、雌継手１１と雄継手１２との施工誤差とのパッキング１１２による止水性の確保の双方を考慮して、接続方向に例えばネジ孔１１３の径の数倍の大きさとしてある。
【0028】
閉合エレメント１ｃは、図４に示すように、本体部１０と、本体部１０の両側の上下端部から側方へ張り出し軸方向に沿って形成された雄継手１２とを備える。
本体部１０の構造は、基準エレメント１ａ及び一般エレメント１ｂの本体部１０と同様の構造を有する。また、閉合エレメント１ｃの側板１００の上下端部であって、コーナー補強材１０５が取り付けられる高さの範囲に、ボルト挿通孔１０６が穿設されている。ボルト挿通孔１０６とコーナー補強材１０５との鋼殻エレメント軸方向の距離も補強部材の固定位置からコーナー補強材を介して頂板あるいは底板に応力を伝達して、側板の孕み等の変形を抑止して安定した構造とするために満足するものに設定されている。
雄継手１２は、雄継手１２と同様に板状の突出部１２０を有するが、突出部１２０の先端に係合部１２１が形成されていない。
本体部１０の構造は、基準エレメント１ａ及び一般エレメント１ｂの本体部１０と同様の構造を有する。また、閉合エレメント１ｃの側板１００の上下端部であって、コーナー補強材１０５が取り付けられる高さの範囲に、ボルト挿通孔１０６が穿設されている。ボルト挿通孔１０６とコーナー補強材１０５との鋼殻エレメント軸方向の距離も補強部材の固定位置からコーナー補強材を介して頂板あるいは底板に応力を伝達して、側板の孕み等の変形を抑止して安定した構造とするために満足するものに設定されている。
雄継手１２は、雄継手１２と同様に板状の突出部１２０を有するが、突出部１２０の先端に係合部１２１が形成されていない。
【0029】
隣り合う鋼殻エレメント１の雌継手１１と雄継手１２とは互いに係合されるが、閉合エレメント１ｃの雄継手１２には、雌継手１１の係止部１１１と係合する係合部１２１が形成されていないので、互いに係合せず、閉合エレメント１ｃとこれに隣接する一般エレメント１ｂとの位置誤差を吸収することはできるが、両者を引き離そうとする力（引張力）に対抗することはできない。
そこで、図５に示すように、閉合エレメント１ｃとその両側に隣接する一般エレメント１ｂとの間に補強部材３を介在させ、補強部材３の両端部を一般エレメント１ｂ及び閉合エレメント１ｃの対向する側板１００にそれぞれボルト４で固定し、閉合エレメント１ｃと一般エレメント１ｂを補強部材３で連結する。閉合エレメント１ｃが本発明の第二鋼殻エレメントに相当し、両側の一般エレメント１ｂのうち一方が本発明の第一鋼殻エレメントに、他方が本発明の第三鋼殻エレメント相当する。
そこで、図５に示すように、閉合エレメント１ｃとその両側に隣接する一般エレメント１ｂとの間に補強部材３を介在させ、補強部材３の両端部を一般エレメント１ｂ及び閉合エレメント１ｃの対向する側板１００にそれぞれボルト４で固定し、閉合エレメント１ｃと一般エレメント１ｂを補強部材３で連結する。閉合エレメント１ｃが本発明の第二鋼殻エレメントに相当し、両側の一般エレメント１ｂのうち一方が本発明の第一鋼殻エレメントに、他方が本発明の第三鋼殻エレメント相当する。
【0030】
図６に示すように、補強部材３は、金属帯片を略コ字状に折り曲げてなり、連結片３００と、その両端部を同じ方向に略直角に屈曲した固定片３０１とを備える。連結片３００と固定片３０１との角部には、三角形の補強片３０２が取り付けられている。
また、連結片３００の中央部分には貫通孔３０３が形成され、固定片３０１には固定用孔３０４が穿設されている。
また、連結片３００の中央部分には貫通孔３０３が形成され、固定片３０１には固定用孔３０４が穿設されている。
【0031】
閉合エレメント１ｃとその隣の一般エレメント１ｂとは補強部材３で連結されるので、その雌継手１１の開口を開こうとする引張応力は加わらず、開き止めボルトは必要ない。
そこで、補強部材３は、連結片３００の貫通孔３０３を通してネジ５を内側片１１ａに設けられたネジ孔１１３に締め込むことにより雌継手１１に固定される。
また、両側の固定片３０１の固定用孔３０４を通して、閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの側板１００のボルト挿通孔１０６にボルト４を挿通し、ボルト４の先端に座金４０を介してナット４１を螺合し、補強部材３の両端部を閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの側板１００に固定する。なお、ナット４１はシングルであるが、緩み防止のために、ダブルナットにしても良い。
そこで、補強部材３は、連結片３００の貫通孔３０３を通してネジ５を内側片１１ａに設けられたネジ孔１１３に締め込むことにより雌継手１１に固定される。
また、両側の固定片３０１の固定用孔３０４を通して、閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの側板１００のボルト挿通孔１０６にボルト４を挿通し、ボルト４の先端に座金４０を介してナット４１を螺合し、補強部材３の両端部を閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの側板１００に固定する。なお、ナット４１はシングルであるが、緩み防止のために、ダブルナットにしても良い。
【0032】
なお、図５における左側の補強部材３に関しては、一般エレメント１ｂに固定される補強部材３の両端部を固定するボルト４のうち、閉合エレメント１ｃ側の一方のボルト４ａを一般エレメント１ｂ側の他方のボルト４ｂよりも長くしている（図５、図６）。このようにすることにより、補強部材３を一般エレメント１ｂの側板１００と雌継手１１に固定した後に、一方のボルト４ａを取付ける際に、閉合エレメント１ｃと一般エレメント１ｂとの距離の変化に対応でき、すなわち施工誤差にも対応（他方のボルト４ｂを長くする場合はエレメント間が広がった施工誤差に対応）しやすいようになっている。
また、図５における右側の補強部材３に関しては、一般エレメント１ｂに固定される補強部材３の両端部を固定するボルト４のうち、一般エレメント１ｂ側の他方のボルトを閉合エレメント１ｃ側の一方のボルトよりも長くしている（図５）。このようにすることにより、補強部材３を一般エレメント１ｂの雌継手１１と閉合エレメント１ｃの側板１００に固定した後、すなわち、一般エレメント１ｂと閉合エレメント１ｃとの連結をした後に、他方のボルトを取付ける際に、閉合エレメント１ｃと一般エレメント１ｂとの距離の変化に対応でき、すなわち施工誤差にも対応しやすいようになっている。
また、図５における右側の補強部材３に関しては、一般エレメント１ｂに固定される補強部材３の両端部を固定するボルト４のうち、一般エレメント１ｂ側の他方のボルトを閉合エレメント１ｃ側の一方のボルトよりも長くしている（図５）。このようにすることにより、補強部材３を一般エレメント１ｂの雌継手１１と閉合エレメント１ｃの側板１００に固定した後、すなわち、一般エレメント１ｂと閉合エレメント１ｃとの連結をした後に、他方のボルトを取付ける際に、閉合エレメント１ｃと一般エレメント１ｂとの距離の変化に対応でき、すなわち施工誤差にも対応しやすいようになっている。
【0033】
以下、地下構造物を構築する手順について説明する。
鋼殻エレメント１を、その先端面に掘削装置を装着し、発進立坑から軸方向に継ぎ足しながら推進させる。また、周方向に隣り合う鋼殻エレメント１を雌継手１１と雄継手１２とを接合しながら、基準エレメント１ａ、一般エレメント１ｂ、閉合エレメント１ｃの順に推進させていく。
鋼殻エレメント１を、その先端面に掘削装置を装着し、発進立坑から軸方向に継ぎ足しながら推進させる。また、周方向に隣り合う鋼殻エレメント１を雌継手１１と雄継手１２とを接合しながら、基準エレメント１ａ、一般エレメント１ｂ、閉合エレメント１ｃの順に推進させていく。
【0034】
鋼殻エレメント１を周方向に接合するには、埋設しようとする雄継手１２の突出部１２０を、先に埋設されている鋼殻エレメント１の雌継手１１の溝部１１０に軸方向端部から差し込み、軸方向に推進させる。
溝部１１０の開口はバネ状のパッキング１１２で閉鎖されているので、溝部１１０に突出部１２０を挿入すると、突出部１２０の両面にパッキング１１２が圧接され、雌継手１１と雄継手１２の接合部が密封される。
溝部１１０の開口はバネ状のパッキング１１２で閉鎖されているので、溝部１１０に突出部１２０を挿入すると、突出部１２０の両面にパッキング１１２が圧接され、雌継手１１と雄継手１２の接合部が密封される。
【0035】
基準エレメント１ａ及び一般エレメント１ｂを設置したら、隣接する二つの一般エレメント１ｂの間に閉合エレメント１ｃを設置する。
閉合エレメント１ｃの設置は、一般エレメント１ｂと同様に行う。
閉合エレメント１ｃの両側の雄継手１２は、両側に位置する一般エレメント１ｂの雌継手１１と接合されるが、板状の突出部１２０を有するだけで、その先端に係合部１２１が形成されていないので、突出部１２０の溝部１１０に対する挿入長さを現地にあわせて調整することができ、両側の一般エレメント１ｂの施工誤差を吸収できる。すなわち、突出部１２０が、溝部１１０のパッキング１１２に接して止水性さえ確保できる程度の位置であれば、その程度の施工誤差まで吸収できることになる。
閉合エレメント１ｃの設置は、一般エレメント１ｂと同様に行う。
閉合エレメント１ｃの両側の雄継手１２は、両側に位置する一般エレメント１ｂの雌継手１１と接合されるが、板状の突出部１２０を有するだけで、その先端に係合部１２１が形成されていないので、突出部１２０の溝部１１０に対する挿入長さを現地にあわせて調整することができ、両側の一般エレメント１ｂの施工誤差を吸収できる。すなわち、突出部１２０が、溝部１１０のパッキング１１２に接して止水性さえ確保できる程度の位置であれば、その程度の施工誤差まで吸収できることになる。
【0036】
次に、閉合エレメント１ｃ及びその隣の一般エレメント１ｂの側板１００に設けられた蓋１０３を開けて出入口１０４を開放し、閉合エレメント１ｃとその両側の一般エレメント１ｂとの間の土砂を撤去する。
次いで、閉合エレメント１ｃと、その両側に位置する一般エレメント１ｂとの間において、内側片１１ａにネジ５を螺合させて雌継手１１に補強部材３の連結片３００をネジ５で固定し、閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの対向する側板１００に補強部材３の固定片３０１をボルト４で固定する。
次いで、閉合エレメント１ｃと、その両側に位置する一般エレメント１ｂとの間において、内側片１１ａにネジ５を螺合させて雌継手１１に補強部材３の連結片３００をネジ５で固定し、閉合エレメント１ｃ及び一般エレメント１ｂの対向する側板１００に補強部材３の固定片３０１をボルト４で固定する。
【0037】
すべての鋼殻エレメント１の設置が完了したら、鋼殻エレメント１の内部、及び、閉合エレメント１ｃとその両側の一般エレメント１ｂとの隙間にコンクリートを充填して外殻躯体を構築する。
さらに、外殻躯体で囲まれた内側の土砂を撤去した後、外殻躯体の内側に地下構造物を構築する。
さらに、外殻躯体で囲まれた内側の土砂を撤去した後、外殻躯体の内側に地下構造物を構築する。
【0038】
【0039】
第２の実施形態において、ボルト４に螺合されるナット４１’の両端面は、軸方向外側へ凸に湾曲した球面となっている。
また、一方のボルト４ａに取り付けられ、鋼殻エレメント１の側板１００とナット４１’との間に介在される座金４０’は、ナット４１’と接する面が傾斜したテーパー座金である。
また、一方のボルト４ａに取り付けられ、鋼殻エレメント１の側板１００とナット４１’との間に介在される座金４０’は、ナット４１’と接する面が傾斜したテーパー座金である。
【0040】
図８の（Ａ）に示すように、一般エレメント１ｂが閉合エレメント１ｃに対して、上側に向けて傾斜した位置である場合、座金４０’の厚い側を上に向ける。また、図８の（Ｂ）に示すように、一般エレメント１ｂが閉合エレメント１ｃに対して、下側に向けて傾斜した位置である場合、座金４０’の厚い側を下に向ける。すなわち、座金４０’の厚い側を、対向する側板１００間の距離が狭い側に向けると、座金４０’のナット４１と接する面がボルト４に対して直角に近づく。
【0041】
従って、閉合エレメント１ｃとこれに隣り合う一般エレメント１ｂとが傾斜した位置であって、対向する側板１００が互いに傾斜した状態で、一方のボルト４ａが傾斜した状態で側板１００を貫通することになったとしても、端面が球面であるナット４１’が座金４０，４０’に片当たり（一側のみが当接）することなく、側板１００及びボルト４の変形や破損を防止できる。
【0042】
【0043】
第３の実施形態では、図９に示すように、閉合エレメント１ｃ’の両側に設けられた雄継手１２の内、一側の雄継手１２のみが、板状の突出部１２０の先端に形成された係合部１２１を備えており、他側の雄継手１２には係合部１２１が形成されていない。
また、閉合エレメント１ｃ’の係合部１２１を備えた板状の突出部１２０側の側板１００には、ボルト挿通孔１０６が設けられていない。これに対向する一般エレメント１ｂの側板１００にもボルト挿通孔１０６は設けられていない（図１０）。
また、閉合エレメント１ｃ’の係合部１２１を備えた板状の突出部１２０側の側板１００には、ボルト挿通孔１０６が設けられていない。これに対向する一般エレメント１ｂの側板１００にもボルト挿通孔１０６は設けられていない（図１０）。
【0044】
従って、閉合エレメント１ｃ’とその一側に隣接する一般エレメント１ｂとの間は、補強部材３で連結する必要がなく、図１０に示すように、閉合エレメント１ｃ’と、他側に隣接する一般エレメント１ｂとの間のみが、補強部材３で連結されている。閉合エレメント１ｃ’が本発明の第二鋼殻エレメントに相当し、両側の一般エレメント１ｂのうち閉合エレメント１ｃ’と係合しない一方が本発明の第一鋼殻エレメントに、閉合エレメント１ｃ’と係合する他方が本発明の第三鋼殻エレメント相当する。
【0045】
〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
【0046】
本実施形態では、鋼殻エレメントの本体部は断面矩形としてあるが、長方形であっても良い。
【0047】
第２の実施形態では、ナットの座金と接する面が球面となっているが、座金のナットと接する面を球面としてもよい。
【0048】
本実施形態では、雌継手の開口をパッキングで閉鎖しているが、このパッキングを省略して、雌継手と雄継手を係合した後、雌継手の溝部内にコンクリート等を充填することもできる。
【0049】
本実施形態では、基準エレメントの両側に一般エレメントを並設し、隣接する一般エレメントの間に閉合エレメントを設置したものであったが、これに限られない。
基準エレメントの雌継手と一般エレメントの雄継手との接合においても、本発明の補強部材を用いた接合構造を適用しても良い。この場合には、基準エレメントが本発明の第一鋼殻エレメントで一般エレメントが本発明の第二鋼殻エレメントに相当することになる。 また、先行して埋設された一般エレメントの雌継手と後行して埋設された一般エレメントの雄継手との接合においても、本発明の補強部材を用いた接合構造を適用しても良い。この場合には、先行して埋設された一般エレメントが本発明の第一鋼殻エレメントで後行して埋設された一般エレメントが本発明の第二鋼殻エレメントに相当することになる。
基準エレメントの雌継手と一般エレメントの雄継手との接合においても、本発明の補強部材を用いた接合構造を適用しても良い。この場合には、基準エレメントが本発明の第一鋼殻エレメントで一般エレメントが本発明の第二鋼殻エレメントに相当することになる。 また、先行して埋設された一般エレメントの雌継手と後行して埋設された一般エレメントの雄継手との接合においても、本発明の補強部材を用いた接合構造を適用しても良い。この場合には、先行して埋設された一般エレメントが本発明の第一鋼殻エレメントで後行して埋設された一般エレメントが本発明の第二鋼殻エレメントに相当することになる。
【0050】
いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。
【符号の説明】
【0051】
１ 鋼殻エレメント
１ａ 基準エレメント
１ｂ 一般エレメント
１ｃ，１ｃ’ 閉合エレメント
１０ 本体部
１００ 側板
１０１ 頂板
１０２ 底板
１０３ 蓋
１０４ 出入口
１０５ コーナー補強材
１０６ ボルト挿通孔
１１ 雌継手
１１０ 溝部
１１１ 係止部
１１２ パッキング
１１３ ネジ孔
１２ 雄継手
１２０ 突出部
１２１ 係合部
２ 鋼殻構造体
３ 補強部材
３００ 連結片
３０１ 固定片
３０２ 補強片
３０３ 貫通孔
３０４ 固定用孔
４ ボルト
４０ 座金
４１，４１’ ナット
５ ネジ
１ａ 基準エレメント
１ｂ 一般エレメント
１ｃ，１ｃ’ 閉合エレメント
１０ 本体部
１００ 側板
１０１ 頂板
１０２ 底板
１０３ 蓋
１０４ 出入口
１０５ コーナー補強材
１０６ ボルト挿通孔
１１ 雌継手
１１０ 溝部
１１１ 係止部
１１２ パッキング
１１３ ネジ孔
１２ 雄継手
１２０ 突出部
１２１ 係合部
２ 鋼殻構造体
３ 補強部材
３００ 連結片
３０１ 固定片
３０２ 補強片
３０３ 貫通孔
３０４ 固定用孔
４ ボルト
４０ 座金
４１，４１’ ナット
５ ネジ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
