JP2762133B2 - 大深度地下に建築大空間を構築する方法 - Google Patents

大深度地下に建築大空間を構築する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主に大都市の既存建物の下の浅層部地下
から所謂50m以深の大深度地下にかけて、床面規模が200
0m2以上に及ぶ大規模な建築大空間を創る目的で実施さ
れる、大深度地下の建築大空間の構築方法に関する。
従来の技術 従来、地下空間を構築する技術としては、開削工法や
シールド工法などが一般的に実施されている。
開削工法は、まず地下から地下空間の外周壁に相当す
る部分を掘削し、その掘削部分に鉄筋を挿入しコンクリ
ートを打設して地下壁を構築し、しかる後に地下壁に囲
まれた地盤を掘削する工法である。
また、シールド工法は、シールドマシンと呼ばれる強
固な円筒形の鋼殻を地中に押し込み、この鋼殻によって
防護された部分の前面の地山を掘削し、後部では円筒形
の鋼殻とほぼ同じ大きさのリング状の覆工(セグメン
ト)を組み立てて既に掘削されたトンネル空間を保護す
ると共に、この覆工に反力をとってシールドマシンを前
進させる手順を繰り返してトンネルを構築する工法であ
る。
なお、シールド工法の特殊な応用技術として、特開昭
64−43699号公報に記載された地下空洞の施工法は、地
上から縦坑を構築し、この縦坑の下端部からシールドマ
シンを発進させて環状又はスパイラル状のシールドトン
ネルを構築し、このシールドトンネルの断面内をコンク
リートで充填して補強し、こうして構築された地下外周
壁躯体で囲まれた内側の地盤を掘削して大空洞を形成す
る内容になっている。
本発明が解決しようとする課題 I)上述した開削工法の場合は、地上の既存建物の下に
地下空間を構築することはできない。また、地下壁を地
上から掘削するために施工精度に技術的な限界があり、
地下の深度が深くなると正確な鉛直性を保持し難い。ま
た、途中には土砂の崩壊もあるため、せいぜい地下30m
程度の深さまでしか施工することができない。
II)シールド工法の場合は、既存の建物の下に地下50m
以深の大深度に及びトンネルを構築することは可能であ
る。しかし、現在のシールドトンネルは横断面直径がせ
いぜい10数mのトンネル空間しか構築することができな
い。したがって、床面積が2000m2以上に及ぶ地下大空間
を構築する目的にはとうてい供し得ないので、これらの
点が解決すべき課題となっている。
III)次に、上記特開昭64−43699号公報に記載された地
下空洞の施工法は、大深度の地下大空間の実現性を予感
させるほど画期的な技術思想であることは認められる。
しかし、シールドトンネルの構築、及びシールドトンネ
ルを外周壁躯体に完成する手順とその信頼性、さらには
せっかく形成された地下大空洞を人間の有効空間として
どの様に活用するかの具体性に乏しい内容と言わねばな
らない。例えば環状又はスパイラル状のシールドトンネ
ルの断面内にコンクリートを充填しただけでは、土圧や
地下水圧に対して十分な強度、剛性を期待し難く安全と
は云えない。また、地下に大空洞を創るだけが最終目的
ではなく、その大空洞を如何に合理的に有用な建築大空
間に創るかが究極の目的であるはずだから、これらの諸
点がなお解決するべき課題と云わねばならないのであ
る。
課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手順として、こ
の発明に係る大深度地下に建築大空間を構築する方法
は、図面に実施例を示したとおり、 大深度地下に達する縦坑1を構築し、前記縦坑1から
地下の建築大空間の予定外周壁の頂部に沿って水平方向
に大径シールドトンネル2を構築し、前記大径シールド
トンネル2で囲まれた面内に略水平な小径シールドトン
ネル3…を多数並列状に構築する段階と、 前記大径シールドトンネル2から直下方向に連続地下
壁4を地下の建築大空間に必要な深さまで構築する段階
と、 前記小径シールドトンネル3内にPC材5を配置し、該
PC材5に必要な大きさのプレストレスを導入した上でコ
ンクリートを充填し水平PC梁躯体7を構築して人工天盤
を完成する段階と、 前記人工天盤の下の前記連続地下壁4で囲まれた内部
の地盤8を掘削して大空洞6を建築し、この大空洞6内
に内部建築躯体を構築して建築大空間を完成する段階
と、 から成ることを特徴とする。
作用 縦坑1は大径シールドトンネル2を掘削するシールド
マシンの発進基地(及び終点基地)となる。また、大深
度地下工事のための各種の資材類、機械、設備類の搬出
や掘削した土の搬出にも使用される。
大径シールドトンネル2は、小径シールドトンネル3
を掘削するシールドマシンの発進、終点基地となるほ
か、地盤調査や地下水圧の調査に使用される。また、連
続地下壁4の施工基地となるほか、工事に必要な資材類
の搬出入及び掘削した土の搬出にも利用される。
小径シールドトンネル3は人工天盤(水平PC梁躯体
7)の基となる。この人工天盤はPC材5に導入されたプ
レストレスの効果的な働きによって大きな強度及び剛性
を発揮し、30m以上の大スパン水平PC梁躯体7(水平止
水壁)として地下大空間の頂部に負荷される上層の土圧
及び地下水圧を支持する。
連続地下壁4は、地下の建築大空間に負荷される側方
土圧や地下水圧を支える大形構造物として働く。
地下の建築大空間は、人間の生活や各種産業に有用な
地下空間となる。
実施例 次に、第1図〜第6図に示した本発明の第1実施例を
説明する。
第1図は、大深度地下に建築大空間を構築するための
足がかりとして縦坑1を略垂直に所定の人工地盤構築深
度まで掘削して構築した段階を示している。
第2図は、前記縦坑1の下端部から水平方向に大径シ
ールドトンネル2が構築され、続いて前記大径シールド
トンネル2の底部を施工基地としてこの位置から垂直下
方に向かって地下の建築大空間の深さに必要な深度まで
溝を掘って連続地下壁4が構築された段階を示してい
る。従って、大径シールドトンネル2は、地下の建築大
空間の外周壁躯体となる連続地下壁4の頂部に沿って四
周に掘削し構築されている。連続地下壁4は、地下の建
築大空間の外周壁躯体(止水壁)とされる。連続地下壁
4は、注入工法で構築する場合もある。縦坑1及び大径
シールドトンネル2は、地上に既存建物が存在する場合
にはその安全性を毀損しないように注意して掘削し構築
される。縦坑1は、大径シールドマシンの発進基地とし
て使用され、あるいは機械や設備類の搬出入、掘削した
土の搬出に使用されるので、そうした用途に適合する大
きさの口径で掘削し構築されている。このような大径シ
ールドトンネル2の構築を容易ならしめるため、縦坑1
は、連続地下壁4の四隅位置に掘削し構築するのが好ま
しい。かくすれば、大径シールドトンネル2の構築は、
隣合う二つの縦坑1,1を発進、終点基地としてその間に
容易に施工できるからである。場合によっては一つの縦
坑1だけを構築して、大径シールドトンネル2を水平な
円環状に構築して実施することもできる。大径シールド
トンネル2は、地盤調査や地下水圧の調査、あるいは以
下に述べる各種の躯体工事の資材の搬出入や掘削された
土の搬出に利用されるので、その利用に適合する横断面
直径の大きさ(直径にして5m以上)で施工される。ま
た、地下大空間の床面積を2000m2程度以上の規模で構築
するために、大径シールドトンネル2の一辺の長さ又は
平面直径は50m程度以上の規模で構築されている。前述
の水平な円環状の大径シールドトンネルを施工する場合
には、シールドマシンはその鋼殻が円環の曲率と同じ曲
率に湾曲された所謂R付き胴のシールドマシンが使用さ
れる。
第3図は、上述のように構築された大径シールドトン
ネル2で囲まれた水平面内に多数の小径シールドトンネ
ル3…が各々隣接して並列状に水平に構築された段階を
示している。この小径シールドトンネル3は、直径は1m
〜2m程度のものであり、地上の既存建物や地表面の安全
性、安定性を保つ地下の人工天盤を構築するためのもの
であるから、既存建物の支持層地盤より以深の位置に施
工されている。従って、この小径シールドトンネル3
は、第4図に点線で図示したように上向きに湾曲したア
ーチ状に構築することも有効的である。小径シールドト
ンネル3は、一側の大径シールドトンネル2からシール
ドマシンを発進させ、他側の大径シールドトンネル2へ
到達させる要領で施工されている。この小径シールドト
ンネル3は、第5図Aに示したように互いに隣接して独
立するトンネルとして構築する場合のほか、第5図Bの
ように多連節シールドマシンで複数本のトンネルを同時
に一連に構築して工期の短縮を図ることもできる。ま
た、この小径シールドトンネル3は円形断面のみならず
矩形断面で施工することも可能である。この小径シール
ドトンネル3の構築方法としては、前記シールドマシン
によるほか、推進工法の応用、又はフロントジャッキで
引っ張るフロットジャッキ工法で施工することもでき
る。なお、第5図Aのように独立したトンネルとして構
築された小径シールドトンネル3…は、隣接するもの同
士の間に貫通する小径の連通孔を掘削し、各連通孔の中
に鉄骨、鉄筋を配設しコンクリートを充填する等々の手
段で相互に強固な緊結を行ない、人工天盤として必要な
剛性の確保が行なわれる。
この各小径シールドトンネル3内には、PC鋼棒又はPC
ワイヤー等のPC材5を第5図A又は第5図Bのように引
張り側に配置し、該PC材5に必要とされる大きさのプレ
ストレスを導入し、場合によってはひび割れの防止とせ
ん断補強のための鉄筋を配置し、トンネル全断面にコン
クリートを充填する等々の方法によって水平PC梁躯体7
が構築される。
第6図は、前記のようにして並列する全部の小径シー
ルドトンネル3を一つの版状に合成して地中の人工天盤
(水平PC梁躯体7)が完成されている。そして、前記の
人工天盤と連続地下壁4とに囲まれた内側の地盤8を掘
削して大空洞6が構築されつつある段階を示している。
こうして大空洞6が出来上がった段階で、例えばアスレ
チックジム又はテニスコート場や劇場、映画館、体育館
などの云わば大張間の内部建築物が、通常の鉄筋コンク
リート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造建物と同様に多層
階の建築構造物として構築される。内部建築物の完成に
よって地上の人々の生活、産業、娯楽などに有用な地下
の建築大空間が提供されるのである。
第2の実施例 第7図〜第10図は、地上の既存建物11の地下、それも
隣合う二つの既存建物11,11それぞれの地下階構造部分1
2の一部分に作業スペース13,14を確保して大深度地下に
建築大空間を構築する方法を示している。
まず第7図は、二つの既存建物11,11の地下階構造部
分12に垂直な縦坑13及び水平方向の大径シールドトンネ
ル14を構築した段階を示している。
第8図は、水平な大径シールドトンネル14を施工基地
として垂直下方に連続地下壁4を構築した段階を示して
いる。この連続地下壁4は、注入工法で構築する場合も
ある。
第9図は、前記の水平な大径シールドトンネル14,14
間に多数の小径シールドトンネルを並列状に構築し、こ
の小径シールドトンネル内にPC材を配置し、かつ必要大
きさのプレストレスを導入した上でコンクリートを充填
して水平PC梁躯体7を構築し人工天盤として完成した段
階を示している。
この水平PC梁躯体7は、地中の地下鉄15や下水道管16
などの施設よりもさらに深い位置に構築されている。
第10図は、前記の人工天盤7と連続地下壁4とに囲ま
れた内部の地盤8を掘削して大空洞6を構築しつつある
段階を示している。かくして構築された大空洞6の中に
内部建築物を構築し地下の建築大空間として利用するこ
とは、上記第1実施例と同じである。
本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述した通りであって、この発
明に係る大深度地下の建築大空間の構築方法によれば、
地上の既存建物11の存在は何等障害とならず、同既存建
物11の支持地盤の下の大深度地下に、既存建物11や地表
面に一切の悪影響を及ぼすことなく、床面積が2000m2
上の建築大空間を構築することができる。それでいて地
上には縦坑1又は13を掘削できるだけの工事用(作業
用)スペースがあれば十分に施工ができ、どんな大深度
にでも安全に正確に地下大空間の内部建築躯体を構築す
ることができる。しかも現在の施工技術の延長として容
易に実施ができる。
従って、本発明によれば、人口が集中し地価が異常に
高い都市部の地下に大きな生活大空間を創出して地価の
高騰にブレーキをかける効果を期待できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図までと、第7図〜第10図まではそれぞれ
本発明に係る大深度地下の建築大空間の構築方法の異な
る実施例の枢要な施工状態を示した断面図である。 1…縦坑、2…大径シールドトンネル 3…小径シールドトンネル、4…連続地下壁 5…PC材、7…水平梁躯体 8…地盤、6…大空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿沢 忠弘 東京都江東区南砂2丁目5番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 川原田 稔 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 藤井 義文 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株式 会社竹中土木内 (56)参考文献 特開 平3−84200(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大深度地下に達する縦杭を構築し、前記縦
    杭から地下の建築大空間の予定外周壁の頂部に沿って水
    平方向に大径シールドトンネルを構築し、前記大径シー
    ルドトンネルで囲まれた面内に略水平な小径シールドト
    ンネルを多数並列状に構築する段階と、 前記大径シールドトンネルから直下方向に連続地下壁を
    地下の建築大空間に必要な深さまで構築する段階と、 前記小径シールドトンネル内にPC材を配置し、該PC材に
    所定大きさのプレストレスを導入した上でコンクリート
    を充填し水平PC梁躯体を構築し人工天盤を完成する段階
    と、 前記人工天盤の下の前記連続地下壁で囲まれた内部の地
    盤を掘削して大空洞を建築し、この大空洞内に内部建築
    物を構築して建築大空間を完成する段階と、 から成ることを特徴とする大深度地下に建築大空間を構
    築する方法。
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