JP7352048B1 - 大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法 - Google Patents
大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法を提供する。【解決手段】３期に分けて掘削し、まず第１期の内側の小さな基礎坑を掘削し、次に１段の外周杭内の部分、第１期の内側の小さな基礎坑範囲の外の第２期の環状基礎坑を掘削し、最後に第１期の内側の小さな基礎坑、第２期の環状基礎坑の下方の第３期の半トップダウン掘削基礎坑を掘削し、これにより、土壌・岩石の組合せ地層内に段階的な外周杭、中立柱杭、中央天盤、部分ブレストビーム、部分コンクリート支保工を設置することにより、基礎坑の外周と駅本体構造及び下臥岩層との間の力伝達を明確且つ確実にし、安定した骨組み構造を実現し、天盤、中立柱の不均一な沈降、外周杭の滑り、転覆などの問題を回避し、基礎坑の安全が確保される。施工環境が良く、リスクが低く、進度が速く、建造費が低く、切り換えが少なく、構造及び防水品質が高いといった利点を有する。【選択図】図１
Description
本発明は地下建設の技術分野に関し、特に大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法に関し、特に土壌・岩石の組合せ地層に応用される大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法に関する。
都市軌道交通線路ネットワークの密度の増加につれて、地下鉄は都市交通手段の重要な構成部分として、人口が密集した都市の旅客輸送交通に対してますます高まっている有益な役割を果たしている。旅客輸送圧力をより良く分担するために、地下鉄は一般的に都市交通・人口が密集した繁華街領域に設置され、旅客輸送量が最も大きく都市において最も繁華ないくつかの駅は、人の交通量を減少させて長期にわたる乗り換えを容易にするために、スパンが一般的に一般的な地下鉄駅よりも大きい。従って、このような場合に地下鉄駅の建設工法の選択は特に重要となり、現在よく使用される工法はオープンカット法、浅部式アンダーカット掘削法及びトップダウン掘削法などがある。このいくつかの方法はどちらにもそれぞれのメリットとデメリットがあり、オープンカット法を用いる場合にはより安全で、建造費が比較的低いが、路面を破壊して巨大な交通圧力をもたらすことが不可欠であり、浅部式アンダーカット掘削法は路面交通を破壊しないが、建造費が高価で大スパン駅にとって施工リスクが極めて高く、従来のトップダウン掘削法は繁華街領域において地下鉄駅を建設する際の良い選択肢であるが、覆工板に多すぎる立て坑を予備することが許容されず、天盤を密閉してから土砂岩石を掘削する際に水平に搬送するしかできず、工事期間が長くて費用が比較的高い。
このために、本発明の設計者は上記欠陥に鑑みて、研究及び設計に専念して、長期間長年にわたって関連産業を従事する経験及び成果をまとめて、大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法を研究して設計し、これにより上記欠陥を克服する。
本発明の目的は大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法を提供することにあり、従来技術の欠陥を効果的に克服することができ、路面を迅速に元に戻して都市交通圧力を緩和することができ、浅部式アンダーカット掘削法の施工リスク及び従来のトップダウン掘削法におけるスラグ排出しにくい問題を回避することができ、それにより施工効率を向上させ、施工リスクを低減し、施工コストを節約する。
上記目的を実現するために、本発明は大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法を開示し、
場所をならして、内側の小さな基礎坑を包囲保護する外周杭を施作するステップ１と、
駅の中立柱杭を施作し、中立柱杭が杭基礎及び鋼管柱の２つの部分に分けて施工するステップ２と、
第１期の内側の小さな基礎坑の土砂岩石を設計標高まで下向きに順次掘削し、網を掛けて、コンクリート表層を吹き付けて周囲岩石を密閉し、鋼製仮囲いを架設してブレストビームを施作し、プレストレストアンカーケーブルを打設して基礎坑を包囲保護するステップ３と、
天盤の下の設計標高まで施工すると、中央の第１期の内側の小さな基礎坑範囲内の天盤を施作し、切り込み・掘削して頂部の縦ビームを施作するステップ４と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭を施作するステップ５と、
第１期の内側の小さな基礎坑の外周杭を除去して、第２期の環状基礎坑を掘削するステップ６と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭において部分コンクリートブレストビームを施作し、それと中央天盤との間に部分コンクリート支保工を施作するステップ７と、
天盤の上部の片持ち擁壁を施作し、擁壁の中央土被りを埋め戻して、一時路面交通を回復させ、これをもって両翼が開放される半トップダウン掘削覆工板を完了するステップ８と、
両翼から第３期の半トップダウン掘削基礎坑の土砂岩石の掘削を上から下まで行い、掘削につれて支保し、土砂と岩石との境界面の標高範囲よりも上の支保措置が１段の外周杭であり、プレストレストアンカーケーブルを打設し、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作するステップ９と、
基礎坑の下敷よりも３００ｍｍ上まで掘削すると基礎坑の検収を行い、坑内に溜まった水を排出して、岩盤防水層、下敷、岩盤を施作するステップ１０と、
側壁防水層を敷設して、二次覆工の側壁及び中間盤を下から上まで順打ちするステップ１１と、
仮設のコンクリート支保工を除去して、両側の天盤の施作を完了するステップ１２と、
天盤の上部の片持ち擁壁を取り外し、天盤防水層を施作し、土被りを埋め戻して、路面を元に戻すステップ１３と、を含むことを特徴とする。
場所をならして、内側の小さな基礎坑を包囲保護する外周杭を施作するステップ１と、
駅の中立柱杭を施作し、中立柱杭が杭基礎及び鋼管柱の２つの部分に分けて施工するステップ２と、
第１期の内側の小さな基礎坑の土砂岩石を設計標高まで下向きに順次掘削し、網を掛けて、コンクリート表層を吹き付けて周囲岩石を密閉し、鋼製仮囲いを架設してブレストビームを施作し、プレストレストアンカーケーブルを打設して基礎坑を包囲保護するステップ３と、
天盤の下の設計標高まで施工すると、中央の第１期の内側の小さな基礎坑範囲内の天盤を施作し、切り込み・掘削して頂部の縦ビームを施作するステップ４と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭を施作するステップ５と、
第１期の内側の小さな基礎坑の外周杭を除去して、第２期の環状基礎坑を掘削するステップ６と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭において部分コンクリートブレストビームを施作し、それと中央天盤との間に部分コンクリート支保工を施作するステップ７と、
天盤の上部の片持ち擁壁を施作し、擁壁の中央土被りを埋め戻して、一時路面交通を回復させ、これをもって両翼が開放される半トップダウン掘削覆工板を完了するステップ８と、
両翼から第３期の半トップダウン掘削基礎坑の土砂岩石の掘削を上から下まで行い、掘削につれて支保し、土砂と岩石との境界面の標高範囲よりも上の支保措置が１段の外周杭であり、プレストレストアンカーケーブルを打設し、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作するステップ９と、
基礎坑の下敷よりも３００ｍｍ上まで掘削すると基礎坑の検収を行い、坑内に溜まった水を排出して、岩盤防水層、下敷、岩盤を施作するステップ１０と、
側壁防水層を敷設して、二次覆工の側壁及び中間盤を下から上まで順打ちするステップ１１と、
仮設のコンクリート支保工を除去して、両側の天盤の施作を完了するステップ１２と、
天盤の上部の片持ち擁壁を取り外し、天盤防水層を施作し、土被りを埋め戻して、路面を元に戻すステップ１３と、を含むことを特徴とする。
ステップ１において、外周杭の施工を完了した後、鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が３０ｄ以上である。
ステップ２における中立柱杭間及び中立柱杭と穿孔注入杭との間の差異沈降への要件は、柱頂の累計沈降量≦２０ｍｍ、差異沈降≦１５ｍｍ、隣接杭の差異沈降≦１０ｍｍである。
該中立柱杭の具体的な施工工程は、
施工準備を行い、墨出しして、杭の位置を決定し、穿孔して洗浄するステップ２．１と、
鉄筋篭及び鉄製ケーシングを全体的に吊り下げて、杭基礎コンクリートを予定位置に初めて注入するステップ２．２と、
ポジショナーを取り付けて、仮締めボルトをアンカー固定して、ポジショナーのクロスプレートの中心を実測された杭心と重ね合わさせるステップ２．３と、
杭基礎コンクリートを２回目に注入してポジショナーのクロスプレートをアンカー固定し、コンクリート注入が完了して最終的に凝固した後、水まきして養生して、２０ｈ程度経た後にコンクリート強度が２５Ｍｐａに達すると鋼管柱を吊り上げるステップ２．４と、
鋼管柱を取り付け、完成品の鋼管を直接に工事現場に搬送して取り付けるステップ２．５と、
杭基礎を形成するように、杭基礎カップ口コンクリートを設計された杭基礎の頂の標高まで注入するステップ２．６と、
Ｃ５０鋼管柱のコンクリートを注入することにより、杭基礎と鋼管柱とで中立柱を構成するステップ２．７と、
上部鉄製ケーシングを回収するとともに、鋼管柱の周りにドライサンドを埋め戻すステップ２．８と、を含む。
施工準備を行い、墨出しして、杭の位置を決定し、穿孔して洗浄するステップ２．１と、
鉄筋篭及び鉄製ケーシングを全体的に吊り下げて、杭基礎コンクリートを予定位置に初めて注入するステップ２．２と、
ポジショナーを取り付けて、仮締めボルトをアンカー固定して、ポジショナーのクロスプレートの中心を実測された杭心と重ね合わさせるステップ２．３と、
杭基礎コンクリートを２回目に注入してポジショナーのクロスプレートをアンカー固定し、コンクリート注入が完了して最終的に凝固した後、水まきして養生して、２０ｈ程度経た後にコンクリート強度が２５Ｍｐａに達すると鋼管柱を吊り上げるステップ２．４と、
鋼管柱を取り付け、完成品の鋼管を直接に工事現場に搬送して取り付けるステップ２．５と、
杭基礎を形成するように、杭基礎カップ口コンクリートを設計された杭基礎の頂の標高まで注入するステップ２．６と、
Ｃ５０鋼管柱のコンクリートを注入することにより、杭基礎と鋼管柱とで中立柱を構成するステップ２．７と、
上部鉄製ケーシングを回収するとともに、鋼管柱の周りにドライサンドを埋め戻すステップ２．８と、を含む。
ステップ３において、プレストレストアンカーケーブルで鋼製仮囲いの位置を通ってアンカーボルト孔を予備し、ψ５０ｍｍのＰＶＣ管を用い、アンカーケーブルの鋼製仮囲いが２本のＩ２５ｂ組合せ形鋼を用いる。
ステップ５における穿孔注入杭の施工を完了した後に鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が３０ｄ以上であり、打設標高が設計標高よりも５００ｍｍ増加する。
第２期の環状基礎坑及び第３期の半トップダウン掘削基礎坑は段階的な底部疵付き杭支保工を用い、１段の外周杭は穿孔注入杭であり、岩埋め込み深さは強風化が３．５ｍ以上、中風化が２．５ｍ、微風化が１．５ｍであり、２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工は吹き付けコンクリートボルト支保工を用いて、岩石アンカーボルトを打設する。
ステップ７において、前記部分コンクリート支保工の軸線が杭基礎及び鋼管柱の軸線と揃え、支保間隔が杭基礎と鋼管柱との間の間隔と同じであり、これにより、部分コンクリート支保工と天盤とで第２期の環状基礎坑、第３期の半トップダウン掘削基礎坑の内部支保工システムを形成する。
ステップ８において、埋め戻し材料が粘土及び砂質土を用いる。
天盤の上にまず５００ｍｍ厚さの粘質土を埋め戻し、埋め土を階層的に地固めし、転圧時に各層の厚さを２５０～３００ｍｍの間にし、路面の下の埋め土の階層的な試験密度が０．９５であり、天盤の埋め戻し材料が防水をしながら埋め戻すべきであり、天盤よりも５００ｍｍ以上の範囲内に材料を埋め戻す際に粘土を手動で埋め戻して突き固める必要がある。
上記内容から分かるように、本発明に係る大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法は以下の効果を有する。
第１として、特に土壌・岩石の組合せ地層の条件において大スパン地下鉄駅を建設するのに適用されてもよく、大スパン駅の安全施工を効果的に確保し、路面交通の中断時間を短縮して路面交通圧力を緩和するとともに、建設費用をできる限り低減して施工効率を向上させることができる。
第２として、従来のトップダウン掘削逆打ち法に比べて、両翼が開放されて中央を部分的にトップダウン掘削することはスラグ排出、装置の吊り上げ・出入りなどに役立ち、施工コストを低減して施工効率を向上させることができ、天盤を逆打ちし、立柱杭を逆打ちして残りの構造を順打ちすることは、より良い施工作業環境を提供して構造工学の品質を向上させるとともに、側壁、内部耐力壁などの垂直部材の接続施工を減少させて再接続処理の困難を回避して防水効果を向上させることができる。
第３として、土壌・岩石の組合せ地層には段階的な外周杭、中立柱杭、中央天盤、部分ブレストビーム、部分コンクリート支保工を設置することにより、基礎坑の外周と駅本体構造及び下臥岩層との間の力伝達を明確且つ確実にし、安定した骨組み構造を実現し、天盤、中立柱の不均一な沈降、外周杭の滑り、転覆などの問題を回避し、基礎坑の安全が確保される。従来のトップダウン掘削逆打ち法に比べて、施工環境が良く、リスクが低く、進度が速く、建造費が低く、切り換えが少なく、構造及び防水品質が高いといった利点を有する。
本発明の詳細な内容は下記説明及び図面から明らかになる。
図１～９には本発明に係る大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法を示し、３期に分けて掘削することが好ましく、図１に示すように、まず第１期の内側の小さな基礎坑１１を掘削し、次に１段の外周杭２７内の部分、第１期の内側の小さな基礎坑範囲の外の第２期の環状基礎坑１２を掘削し、最後に第１期の内側の小さな基礎坑、第２期の環状基礎坑の下方の第３期の半トップダウン掘削基礎坑１３を掘削してもよい。
本発明に係る大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法は下記技術案を用いる。
ステップ１ 図２を参照し、まず場所をならして、内側の小さな基礎坑１１を包囲保護する外周杭２１を施作し、外周杭２１の施工が完了した後に鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が３０ｄ（鉄筋の直径の３０倍）以上であり、好ましくは、杭頭コンクリートの打設において緻密化されにくいことを考慮した上で、打設標高が設計標高よりも５００ｍｍ増加すべきであって、トップビームを施作する前に余計な部分を掘り出し、次に基礎坑の外側の土壌体に対して確実な防護措置をとって、交通安全を確保し、杭頂の残滓、上土及びたまり水を片付けて、粗面化して設計標高まで洗浄してからトップビーム鉄筋を施作し、型枠を取り付けてコンクリートトップビームを注入するように求められる。
ステップ２ 駅の中立柱杭を施作し、施工中に中立柱杭間及び中立柱杭と穿孔注入杭との間の差異沈降を厳しく制御すべきであり、柱頂の累計沈降量≦２０ｍｍ、差異沈降≦１５ｍｍ、隣接杭の差異沈降≦１０ｍｍであることが求められる。
図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照し、前記ステップ２において、中立柱杭は杭基礎２４及び鋼管柱３２の２つの部分に分けて施工してもよく、該中立柱杭の具体的な施工工程は下記ステップ２．１～２．８を含む。
ステップ２．１ 施工準備を行い、墨出しして、杭の位置を決定し、穿孔して洗浄する。
ステップ２．２ 鉄筋篭及び鉄製ケーシング４１を全体的に吊り下げて、杭基礎コンクリートを予定位置ＢＧ１一般的に杭基礎の頂の標高よりも少なくとも１５００ｍｍ低い箇所に初めて注入し、コンクリートを注入した後に直ちに排泥ポンプにより穴あけ杭内の泥水を排出して杭基礎の表面のコンクリート（Ｌ１、Ｌ２範囲内の図３Ａにおける斜線網掛け部分）を除去することは、初めて注入したコンクリートが初期凝固した後に直ちに行われ、このとき、コンクリート強度が比較的低く、施工に寄与する。
ステップ２．３ ポジショナーを取り付け、好ましくはＬ２範囲（即ち杭基礎コンクリート掘り出し範囲内に取り付け、杭基礎コンクリートの掘り出しが完了した後、杭頭をならして、下方のポジショナー支保工の鋼板を取り付ける。次に、再び坑口で標高制御点を穿孔杭擁壁に投影し、吊りスチール定規でポジショナー支保工の鋼板の頂面の標高（及びポジショナーの岩盤の底面の標高）を正確に決める。最後にクレーン車でポジショナーを杭底に吊り上げてポジショナー支保工の鋼板に置き、ポインティングデバイスで杭心を杭基礎の杭頭の頂面に投影して、実測された杭心の位置に基づいてポジショナーのクロスプレート４２を移動して、ポジショナーのクロスプレート４２の中心孔を実測された杭心と重ね合わさせる。次に、位置決め用アンカーボルト４３を杭基礎コンクリート内にアンカー固定して、位置決め用アンカーボルト４３を締め付けることにより、位置決めクロスプレート４２はその後の施工過程において中心孔が杭心と重ね合わせて変位しないことが確保される。
ステップ２．４ 杭基礎コンクリートを２回目に注入してポジショナーをアンカー固定し、施工サイクルを短縮して、ポジショナーのクロスプレート４２が杭基礎コンクリート内に頑丈にアンカー固定されるように確保して、鋼管柱３２の吊り上げ過程において変形変位されないようにするために、Ｃ４０早強コンクリートによりポジショナーのクロスプレート４２をアンカー固定してもよい。Ｃ４０早強コンクリートは凝固時間が短くて需要量が少ないことに鑑みて、コンクリートミキサーでその場撹拌し、坑口の材料ホッパーから杭底に吊り下げて、手動で注入して振動し、注入が完了すると、ふきんでポジショナーの上にあるコンクリート残滓を片付けて、それにより位置決め精度に影響することを回避する。コンクリート注入が完了して最終的に凝固した後、水まきして養生して、２０ｈ程度経た後にコンクリート強度が２５Ｍｐａに達すると鋼管柱３２を吊り上げることができる。
ステップ２．５ 鋼管柱３２を取り付け、完成品の鋼管を直接に工事現場に搬送してもよく、溶接を完了して超音波非破壊検査した後、取り付けることができる。吊り上げる際に柱の中心を交差線に位置合わせるとともに、２台の経緯儀で十字に交差する軸線上に垂直度を測定する。
ステップ２．６ 杭基礎を形成するように、杭基礎カップ口コンクリートを設計された杭基礎の頂の標高まで注入し、好ましくはＬ１、Ｌ３範囲内に注入し、コンクリートグレードは鋼管柱３２コンクリートと同様にＣ５０を用い、
ステップ２．７ Ｃ５０鋼管柱３２のコンクリートを設計位置まで注入し、それにより杭基礎と鋼管柱３２とで中立柱を構成する。
ステップ２．７ Ｃ５０鋼管柱３２のコンクリートを設計位置まで注入し、それにより杭基礎と鋼管柱３２とで中立柱を構成する。
ステップ２．８ 上部鉄製ケーシングを回収するとともに、鋼管柱３２の周りにドライサンドを埋め戻す。
ステップ３ 第１期の内側の小さな基礎坑の土砂岩石を設計標高まで下向きに順次掘削し、網を掛けて、コンクリート表層を吹き付けて周囲岩石を密閉し、鋼製仮囲いを架設してブレストビームを施作し、プレストレストアンカーケーブル２２を打設して基礎坑を包囲保護する。
前記ステップ３において、プレストレストアンカーケーブル２２で鋼製仮囲いの位置を通ってアンカーボルト孔を予備し、ψ５０ｍｍのＰＶＣ管を用い、アンカーケーブルの鋼製仮囲いが２本のＩ２５ｂ組合せ形鋼を用い、すべての溶接継目がいずれも連続フル溶接を用いる。鋼製仮囲いの製造・取り付けはその安定性、強度、変形への要件を満たさなければならず、施工中に衝突を防止する。
ステップ４ 天盤の下の設計標高まで施工すると、中央の第１期の内側の小さな基礎坑範囲内の天盤３１を施作し、切り込み・掘削して頂部の縦ビームを施作する。
ステップ５ 図５を同時に参照し、第２期の環状基礎坑の１段の外周杭２７を施作し、穿孔注入杭の施工を完了した後に鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が３０ｄ以上であり、打設標高が設計標高よりも５００ｍｍ増加すべきであり、トップビームを施作する前に余計な部分を掘り出す。
前記ステップ５において、１段の外周杭とは土壌・岩石の組合せ地層における下臥花崗岩の硬度が高く、剛性が高く且つ自己安定性が高く、穿孔注入杭を打設することが困難であって、その必要もないことを考慮した上で、第２期の環状基礎坑及び第３期の半トップダウン掘削基礎坑は段階的な底部疵付き杭支保工を用い、１段の外周杭は穿孔注入杭であり、岩埋め込み深さは強風化が３．５ｍ以上、中風化が２．５ｍ、微風化が１．５ｍであることを意味し、２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工２９は吹き付けコンクリートボルト支保工を用いて岩石アンカーボルト２８を打設する。
ステップ６ 第１期の内側の小さな基礎坑の外周杭２１を除去して、第２期の環状基礎坑１２を掘削し、このとき、基礎坑が天盤の標高まで全体的に掘削される。
ステップ７ 第２期の環状基礎坑の１段の外周杭において部分コンクリートブレストビームを施作し、それと中央天盤との間に部分コンクリート支保工２６を施作し、好ましくは、前記部分コンクリート支保工２６の軸線が杭基礎２４及び鋼管柱３２の軸線と揃え、支保間隔が杭基礎２４と鋼管柱３２との間の間隔と同じであり、これにより、部分コンクリート支保工と天盤とで第２期の環状基礎坑、第３期の半トップダウン掘削基礎坑の内部支保工システムを形成し、これは逆打ち法に属する。コンクリート支保工はブレストビームにより外側の基礎坑の１段の外周杭との間に力伝達を形成し、それにより均一で明らかな受力システムを形成し、局部応力が集中して破壊されることを防止し、支保効果をより効果的に向上させることができる。
ステップ８ 天盤の上部の片持ち擁壁２５を施作し、片持ち擁壁２５と中央天盤３１との間には確実な接続部を設置すべきであり、擁壁の滑り・転覆を防止する。擁壁の中央土被り２３を埋め戻して、一時路面交通を回復させ、これをもって両翼が開放される半トップダウン掘削覆工板を完了する。
前記ステップ８において、埋め戻し材料２３は粘土及び砂質土を用いるべきであり、草、ゴミなどの有機質を含有してはいけない。天盤の上にまず５００ｍｍ厚さの粘質土（水を通さない）を埋め戻し、埋め土を階層的に地固めし、転圧時に各層の厚さを２５０～３００ｍｍの間にし、路面の下の埋め土の階層的な試験密度が０．９５であり、天盤の埋め戻し材料が防水をしながら埋め戻すべきであり、長期間にわたって日光にさらして温度差が発生してクラックが生じることは禁じられる。天盤よりも５００ｍｍ以上の範囲内に材料を埋め戻す際に粘土を手動で埋め戻して突き固める必要があり、仮設路面に戻した後、トップダウン掘削された路面を車両が走行するとき、減速して通過すべきであり、制限速度を１５ｋｍ／ｈとする。
ステップ９ 両翼（第２期の環状基礎坑の底部）から第３期の半トップダウン掘削基礎坑の土砂岩石の掘削を上から下まで行い、掘削につれて支保し、土砂と岩石との境界面の標高範囲よりも上の支保措置が１段の外周杭２７であり、プレストレストアンカーケーブル２２を打設し、土砂と岩石との境界面の標高範囲よりも下には２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工２９を用いる。土砂岩石の掘削は天盤及び中立柱杭への影響を軽減するように、スムーズプラスチング又はプレスプリッティングプラスチングによる掘削技術を用い、プラスチング施工による天盤及び中立柱への影響を最小限に抑えるために、最大プラスチング振動速度を一般的に２ｃｍ／ｓ内に制御する。掘削後に１層のコンクリートを直ちに吹き付けて周囲岩石を密閉し、次に岩石アンカーボルト２８を打設し、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作する。２段の外周表層と１段の外周表層との間に１０００ｍｍ以上の相対垂直変位を形成すべきであり、１段の外周杭２７が岩層に嵌入する端が安定して確実であることが確保される。
ステップ１０ 基礎坑の下敷よりも３００ｍｍ上まで掘削するとき、基礎坑の検収を行って、残りの土砂岩石を手動で掘り出し、設計標高まで掘り出した後に基礎坑を直ちにならし、坑内に溜まった水を排出して、岩盤防水層及び下敷を直ちに施作し、岩盤３３を施作すべきである。
ステップ１１ 側壁防水層を敷設して、二次覆工の側壁３５及び中間盤３４を下から上まで順打ちする。
ステップ１２ 仮設のコンクリート支保工２６を除去して、両側天盤３１の施作を完了する。
ステップ１３ 天盤の上部の片持ち擁壁２５を取り外して、天盤防水層を施作し、土被り２３を埋め戻して、路面を元に戻す。
本発明のポイントは以下のとおりである。
１）中立柱杭の施作
中立柱杭を微風化岩に入れることにより、天盤に安定して確実な支保作用を提供することができ、立柱杭及び天盤の保護作用によって坑底の標高まで掘削して岩盤、側壁中間盤などの本体構造の順打ちを実現することができ、これは天盤のみを逆打ちする半逆打ち法を実現する前提条件である。中立柱杭を施工するとき、特に位置決め問題を注意する必要があり、耐力柱、杭基礎が偏心することを防止し、杭間の差異沈降を重点的に制御する必要もある。
中立柱杭を微風化岩に入れることにより、天盤に安定して確実な支保作用を提供することができ、立柱杭及び天盤の保護作用によって坑底の標高まで掘削して岩盤、側壁中間盤などの本体構造の順打ちを実現することができ、これは天盤のみを逆打ちする半逆打ち法を実現する前提条件である。中立柱杭を施工するとき、特に位置決め問題を注意する必要があり、耐力柱、杭基礎が偏心することを防止し、杭間の差異沈降を重点的に制御する必要もある。
２）部分ブレストビーム及び部分支保工の施作
部分ブレストビーム及び部分コンクリート支保工を施作しない前に、中央天盤と外側基礎坑との間に相互作用関係が確立されず、部分ブレストビーム及び部分コンクリート支保工を施作しなければ外側基礎坑と中央天盤、中立柱杭とが完全な受力骨組みシステムを形成することができない。外周杭が受けた水土圧力はブレストビームから支保工及び天盤に伝達し、それにより外周杭の変形を抑え、基礎坑の安全を確保し、このような支保構造と本体構造を組み合わせた設計方法は逆打ち法の範疇に属する。
部分ブレストビーム及び部分コンクリート支保工を施作しない前に、中央天盤と外側基礎坑との間に相互作用関係が確立されず、部分ブレストビーム及び部分コンクリート支保工を施作しなければ外側基礎坑と中央天盤、中立柱杭とが完全な受力骨組みシステムを形成することができない。外周杭が受けた水土圧力はブレストビームから支保工及び天盤に伝達し、それにより外周杭の変形を抑え、基礎坑の安全を確保し、このような支保構造と本体構造を組み合わせた設計方法は逆打ち法の範疇に属する。
３）岩質法面の２段の外周体
本工法は地質条件により制限され、主に岩質地層及び土壌・岩石の組合せ地層を用いる。このような地質は、岩石条件がより良く、周囲岩石の構造が安定し、支保工への要件がより低く、吹き付けコンクリートボルト可動支保工を用いれば基礎坑の安全が確保され、追加の内部支保工システムを必要としない。従って、天盤を逆打ちして両翼が開放される半トップダウン掘削を実現した後、基礎坑の底部の標高まで掘削につれて支保してから本体構造を順打ちしてもよく、中間盤などの本体構造を支保工として基礎坑の安全を確保する必要がない。
本工法は地質条件により制限され、主に岩質地層及び土壌・岩石の組合せ地層を用いる。このような地質は、岩石条件がより良く、周囲岩石の構造が安定し、支保工への要件がより低く、吹き付けコンクリートボルト可動支保工を用いれば基礎坑の安全が確保され、追加の内部支保工システムを必要としない。従って、天盤を逆打ちして両翼が開放される半トップダウン掘削を実現した後、基礎坑の底部の標高まで掘削につれて支保してから本体構造を順打ちしてもよく、中間盤などの本体構造を支保工として基礎坑の安全を確保する必要がない。
明らかに、以上の説明及び記載は単に例示的なものであって、本発明の開示内容、応用又は使用を制限するためのものではない。実施例において既に説明しており且つ図面において実施例を説明したが、本発明は図面の例、及び実施例に説明される現在見なされている最適なモードとして本発明の指導の特定例を実施するように制限するのではなく、本発明の範囲は上記明細書及び添付の特許請求の範囲に含まれるいかなる実施例を含む。
１１ 第１期の内側の小さな基礎坑
１２ 第２期の環状基礎坑
１３ 第３期の半トップダウン掘削基礎坑
２１ 外周杭
２２ プレストレストアンカーケーブル
２３ 埋め戻し材料
２４ 杭基礎
２５ 片持ち擁壁
２６ 部分コンクリート支保工
２７ １段の外周杭
２８ 岩石アンカーボルト
２９ ２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工
３１ 天盤
３２ 鋼管柱
３３ 岩盤
３４ 中間盤
３５ 側壁
４１ 鉄製ケーシング
４２ ポジショナーのクロスプレート
４３ 位置決め用アンカーボルト
１２ 第２期の環状基礎坑
１３ 第３期の半トップダウン掘削基礎坑
２１ 外周杭
２２ プレストレストアンカーケーブル
２３ 埋め戻し材料
２４ 杭基礎
２５ 片持ち擁壁
２６ 部分コンクリート支保工
２７ １段の外周杭
２８ 岩石アンカーボルト
２９ ２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工
３１ 天盤
３２ 鋼管柱
３３ 岩盤
３４ 中間盤
３５ 側壁
４１ 鉄製ケーシング
４２ ポジショナーのクロスプレート
４３ 位置決め用アンカーボルト
Claims (10)
- 大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法であって、
場所をならして、内側の小さな基礎坑を包囲保護する外周杭を施作するステップ１と、
駅の中立柱杭を施作し、中立柱杭が杭基礎及び鋼管柱の２つの部分に分けて施工するステップ２と、
第１期の内側の小さな基礎坑の土砂岩石を設計標高まで下向きに順次掘削し、網を掛けて、コンクリート表層を吹き付けて周囲岩石を密閉し、鋼製仮囲いを架設してブレストビームを施作し、プレストレストアンカーケーブルを打設して基礎坑を包囲保護するステップ３と、
天盤の下の設計標高まで施工すると、中央の第１期の内側の小さな基礎坑範囲内の天盤を施作し、切り込み・掘削して頂部の縦ビームを施作するステップ４と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭を施作するステップ５と、
第１期の内側の小さな基礎坑の外周杭を除去して、第２期の環状基礎坑を掘削するステップ６と、
第２期の環状基礎坑の１段の外周杭において部分コンクリートブレストビームを施作し、それと中央天盤との間に部分コンクリート支保工を施作するステップ７と、
天盤の上部の片持ち擁壁を施作し、擁壁の中央土被りを埋め戻して、一時路面交通を回復させ、これをもって両翼が開放される半トップダウン掘削覆工板を完了するステップ８と、
両翼から第３期の半トップダウン掘削基礎坑の土砂岩石の掘削を上から下まで行い、掘削につれて支保し、土砂と岩石との境界面の標高範囲よりも上の支保措置が１段の外周杭であり、プレストレストアンカーケーブルを打設し、鉄筋網を掛けてから吹き付けコンクリートパネルを施作するステップ９と、
基礎坑の下敷よりも３００ｍｍ上まで掘削すると基礎坑の検収を行い、坑内に溜まった水を排出して、岩盤防水層、下敷、岩盤を施作するステップ１０と、
側壁防水層を敷設して、二次覆工の側壁及び中間盤を下から上まで順打ちするステップ１１と、
仮設のコンクリート支保工を除去して、両側の天盤の施作を完了するステップ１２と、
天盤の上部の片持ち擁壁を取り外し、天盤防水層を施作し、土被りを埋め戻して、路面を元に戻すステップ１３と、を含むことを特徴とする大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。 - ステップ１において、外周杭の施工を完了した後、鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が鉄筋の直径の３０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- ステップ２における中立柱杭間及び中立柱杭と穿孔注入杭との間の差異沈降への要件は、柱頂の累計沈降量≦２０ｍｍ、差異沈降≦１５ｍｍ、隣接杭の差異沈降≦１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- 該中立柱杭の具体的な施工工程は、
施工準備を行い、墨出しして、杭の位置を決定し、穿孔して洗浄するステップ２．１と、
鉄筋篭及び鉄製ケーシングを全体的に吊り下げて、杭基礎コンクリートを予定位置に初めて注入するステップ２．２と、
ポジショナーを取り付けて、仮締めボルトをアンカー固定して、ポジショナーのクロスプレートの中心を実測された杭心と重ね合わさせるステップ２．３と、
杭基礎コンクリートを２回目に注入してポジショナーをアンカー固定し、コンクリート注入が完了して最終的に凝固した後、水まきして養生して、２０時間程度経た後にコンクリート強度が２５Ｍｐａに達すると鋼管柱を吊り上げるステップ２．４と、
鋼管柱を取り付け、完成品の鋼管を直接に工事現場に搬送して取り付けるステップ２．５と、
杭基礎を形成するように、杭基礎のカップ口によるコンクリートを設計された杭基礎の頂の標高まで注入するステップ２．６と、
Ｃ５０鋼管柱のコンクリートを注入することにより、杭基礎と鋼管柱とで中立柱を構成するステップ２．７と、
上部鉄製ケーシングを回収するとともに、鋼管柱の周りにドライサンドを埋め戻すステップ２．８と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。 - ステップ３において、プレストレストアンカーケーブルで鋼製仮囲いの位置を通ってアンカーボルト孔を予備し、直径５０ｍｍのＰＶＣ管を用い、アンカーケーブルの鋼製仮囲いが２本のＩ２５ｂ組合せ形鋼を用いることを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- ステップ５における１段の外周杭が穿孔注入杭であり、穿孔注入杭の施工を完了した後に鉄筋篭の杭頂から露出する設計標高が鉄筋の直径の３０倍以上であり、打設標高が設計標高よりも５００ｍｍ増加することを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- 第２期の環状基礎坑及び第３期の半トップダウン掘削基礎坑は段階的な底部疵付き杭支保工を用い、１段の外周杭は穿孔注入杭であり、岩埋め込み深さは強風化が３．５ｍ以上、中風化が２．５ｍ、微風化が１．５ｍであり、２段の外周吹き付けコンクリートボルト支保工は吹き付けコンクリートボルト支保工を用いて、岩石アンカーボルトを打設することを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- ステップ７において、前記部分コンクリート支保工の軸線が杭基礎及び鋼管柱の軸線と揃え、支保間隔が杭基礎と鋼管柱との間の間隔と同じであり、これにより、部分コンクリート支保工と天盤とで第２期の環状基礎坑、第３期の半トップダウン掘削基礎坑の内部支保工システムを形成することを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- ステップ８において、埋め戻し材料が粘土及び砂質土を用いることを特徴とする請求項１に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
- 天盤の上にまず５００ｍｍ厚さの粘質土を埋め戻し、埋め土を階層的に地固めし、転圧時に各層の厚さを２５０～３００ｍｍの間にし、路面の下の埋め土の階層的な試験密度が０．９５であり、天盤の埋め戻し材料が防水をしながら埋め戻すべきであり、天盤よりも５００ｍｍ以上の範囲内に材料を埋め戻す際に粘土を手動で埋め戻して突き固める必要があることを特徴とする請求項９に記載の大スパン駅の両翼開放型半トップダウン掘削・半逆打ちによる建造方法。
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