JP4500428B2

JP4500428B2 - Earth wall and earth wall elements

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Publication number: JP4500428B2
Application number: JP2000347552A
Authority: JP
Inventors: 輝勝笹谷
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002146777A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大断面で中距離の地下トンネルを構築する際に好適な土圧壁およびそれに用いるエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、都市部でのトンネル工事には多くの場合シールド工法が採用されている。
また、短い距離で大きな断面のトンネル工事には、ＵＲＴ（アンダーレイルウェイトンネリング）工法が採用されている。
一方、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネルを工事しようとする場合、シールド工法はシールド掘進機が高価格であるため採用されず、上記のＵＲＴ工法となる。
ここで、ＵＲＴ工法は、断面が四角形の筒状のエレメントを複数用意し、発進立坑において、前端にオーガを配置したエレメントを先頭に後続のエレメントを順次継ぎ足しながら到達立坑まで押し込み、トンネルの外殻に対応する箇所にこのようなエレメントからなる柱体を連続状に形成し、これら柱体をなすエレメントの内部に間詰めコンクリートを充填して土圧壁を形成し、その後、土圧壁の内側を掘削していく工法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのＵＲＴ工法では、エレメントの前端に配置したオーガにより掘削を行ない、オーガでは円形の孔が掘削されるため、エレメントの四隅は孔が掘削されていない地盤部分に対して無理押しすることになり、トンネル長さは１００ｍ前後が限界となる。
一方、掘削された円形の孔に挿入され易いように、エレメントとして断面が円筒のものを用いて土圧壁を形成した場合には、互いに隣り合う柱体の間では、エレメントの円形部分と円形部分が接することになるため、それらエレメントの内部に充填される間詰めコンクリートの厚さがなくなるところが生じ、四角形のエレメントを用いる場合に比べ有効桁高を大きく確保することができない。
【０００４】
そこで、エレメントとして断面が円筒状の円筒部と、この円筒部の一側が円筒部の内側に窪んだ係合部とからなるエレメントを用いることが考えられる。
すなわち、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体を、上記の中空状のエレメントをその長手方向に同軸上に並べられることで構成し、隣り合う柱体相互を、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が収容されるように配置することが考えられる。
このような構成によれば、掘削された孔へのエレメントの挿入も円滑に行なわれ、また、大きな有効桁高を確保することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、大きな有効桁高が確保された土圧壁を構築することができても、隣り合う柱体は、円筒部と係合部とが単に係合しているのみで相互に連結されていないため、構築された土圧壁はその耐力に劣る不具合がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、耐力を格段と高めることができる土圧壁および土圧壁用エレメントを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体の内部にコンクリートが充填されて構成された土圧壁であって、前記各柱体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなる中空状のエレメントがその長手方向に同軸上に並べられることで構成され、隣り合う柱体相互は、一方の柱体を構成するエレメントの各係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの各円筒部の一部が係合されるように配置され、前記各柱体の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメントの係合部を通って各柱体の内部間を貫通する主鋼材が土圧壁の周囲に沿って連続するように配設され、これら柱体の内部にコンクリートが充填され、隣り合う柱体相互において、一方の柱体を構成するエレメントの係合部に、他方の柱体を構成するエレメントの円筒部の一部が係合された状態で、前記一方の柱体のエレメントの係合部の外側と、他方の柱体のエレメントの円筒部の外側に閉塞空間が構成され、前記コンクリートは前記閉塞空間にも充填され、前記主鋼材は前記閉塞空間を通るように配設されていることを特徴とする。
また、本発明は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に複数埋設されそれらの内部にコンクリートが充填される土圧壁用エレメントであって、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合部とからなり、前記係合部は、このエレメントの隣に配置されるエレメントの円筒部の一部が係合されるように構成され、前記係合部および前記係合部に係合される円筒部の箇所には、主鋼材挿通孔が貫設され、前記主鋼材挿通孔には取り外し可能に蓋板が取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の土圧壁では、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保でき、さらに、隣り合う柱体相互は、円筒部と係合部とが係合し、かつ、隣り合う柱体間に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力は格段と高められる。
また、本発明のエレメントを用いれば、主鋼材挿通孔が蓋板で閉塞されているので、エレメントの内部に土砂が侵入することなく、掘削された孔へのエレメントの挿入が円滑に行なわれ、また、蓋板を取り外せば主鋼材挿通孔が露出するので、複数のエレメント間にわたり主鋼材挿通孔から主鋼材を簡単に配設することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る土圧壁の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る土圧壁の断面正面図を示す。
実施の形態に係る土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている。
前記各柱体１４は、図２(Ａ)、(Ｂ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の少なくとも一側が前記円筒部１８０２の全長にわたって円筒部１８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とからなる中空状のエレメント１８がその長手方向に同軸上に並べられることで構成されている。
隣り合う柱体１４相互は、一方の柱体１４を構成するエレメント１８の各係合部１８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント１８の各円筒部１８０２の一部が係合されるように配置されている。
前記主鋼材１６は、前記各柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、エレメント１８の係合部１８０４を通って各柱体１４の内部間を貫通し土圧壁１２の周囲に沿って連続するように配設されている。
そして、これら柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されている。
なお、本発明において主鋼材１６とは、曲げ応力に抵抗させるため用いるものを広く含み、したがって、鉄筋や、Ｈ形鋼などの鋼材などの他、鋼材ではない繊維ロッドなどを広く含む。
【０００９】
本実施の形態では、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント１８が用いられている。
すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の上辺の中央と下辺の中央に位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
また、土圧壁１２の下辺の両端に位置する柱体１４のエレメント１８は、図２(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成されている。
更に、前記の箇所を除く全ての柱体１４のエレメント１８、すなわち大半の柱体１４を構成するエレメント１８は、図２(Ｂ)で示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記係合部１８０４は円筒部１８０２の内側に窪み円筒部１８０２の全長にわたって延在している。前記係合部１８０４は隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容できる寸法で構成されている。
【００１０】
まず、前記エレメント１８について図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、図３はエレメントの斜視図、図４(Ａ)はエレメントの断面正面図、(Ｂ)はエレメントの部分の側面図、図５(Ａ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの断面正面図、(Ｂ)は蓋板を取り外した状態のエレメントの部分の側面図を示しており、これらの図に示すエレメント１８は、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の一側に設けられた係合部１８０４とで構成されている。
前記円筒部１８０２は、鋼管の一側を切り欠くことで構成されている。
前記係合部１８０４は、円筒部１８０２の一側が窪むように凹部状に設けられ、係合部１８０４は、円筒部１８０２の内側に配置され凹部の底部を構成する鋼板製の底板１８１０と、底板１８１０の両側から起立して凹部の両側を構成し円筒部１８０２に連結される鋼板製の側板１８１２とで構成されている。
このような構成からなる係合部１８０４に、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容された状態で、円筒部１８０２の両端に位置する円筒部１８０２の縁が、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２に当たり、図４(Ａ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間に閉塞された閉塞空間１８５０が形成されるように構成されている。
【００１１】
図５(Ａ)、(Ｂ)に示すように、前記円筒部１８０２の上下部には、円筒部１８０２を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき円筒部１８０２の長手方向に沿って多数形成されている。
また、前記底板１８１０の上下部にも、底板１８１０を貫通する主鋼材挿通孔２０が互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿って多数形成されている。
更に、前記上下の主鋼材挿通孔２０よりも内側の底板１８１０箇所に、互いに等間隔をおき底板１８１０の長手方向に沿ってコンクリート充填孔２２が上下に多数形成されている。
前記主鋼材挿通孔２０は、主鋼材１６が挿通できるように主鋼材１６よりも大きな直径で形成され、円筒部１８０２の各主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の各主鋼材挿通孔２０とにわたり主鋼材１６が挿通されるように、円筒部１８０２の主鋼材挿通孔２０と底板１８１０の主鋼材挿通孔２０とは互いに対応した箇所に形成されている。
そして、図３および図４(Ａ)、(Ｂ)に示すように、エレメント１８の地中への埋設時に、エレメント１８の内部に土砂が入らないように、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞され、また、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２６により閉塞されている。
【００１２】
蓋板２４、２６の円筒部１８０２や底板１８１０への取り付けは、例えば、キャップを嵌め込む形式のものでもよく、あるいは、スポット溶接などにより仮止めする形式のものでもよい。
本実施の形態では、蓋板２４として薄い鋼板を用い、この鋼板を円筒部１８０２、底板１８１０の外面に、スポット溶接により仮止めしており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員がハンマーなどで叩くことにより簡単に取り外せ、主鋼材挿通孔２０が露出するように構成されている。
また、蓋板２６として、鍔部と有底円筒部からなる薄い鋼板製のキャップを用い、エレメント１８の内側から有底円筒部をコンクリート充填孔２２に嵌合し、鍔部を底板１８１０の内面に突き当てており、地中に埋設された後、エレメント１８の内部から作業員が鍔部を剥がすことにより簡単に取り外せ、コンクリート充填孔２２が露出するように構成されている。
なお、図２(Ａ)に示すように、円筒部１８０２と、この円筒部１８０２の両側に設けられた係合部１８０４とからなるエレメント１８では、各係合部１８０４に主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２が形成され、これら主鋼材挿通孔２０、コンクリート充填孔２２は取り外し可能な蓋板２４、２６により閉塞されている。
また、図２(Ｃ)に示すように、円筒部１８０２のみからなるエレメント１８では、互いに９０度向きを変えた円筒部１８０２箇所に、前記と同様に、それぞれ主鋼材挿通孔２０が形成され、これら主鋼材挿通孔２０は取り外し可能な蓋板２４により閉塞されている。
【００１３】
次に、上記のようなエレメント１８から柱体１４により構成される土圧壁１２をその構築手順に従ってより詳細に説明する。
図６(Ａ)〜(Ｅ)および図７(Ａ)〜(Ｅ)は柱体の構築方法の説明図、図８(Ａ)〜(Ｇ)は最初に構築する柱体と次に構築する柱体の説明図を示している。
まず、土圧壁１２の上辺の中央の柱体１４が、図２(Ａ)に示すエレメント１８により構築され、次に、隣の柱体１４が、図２(Ｂ)に示すエレメント１８や図２(Ｃ)に示すエレメント１８を用いて順次構築されていく。
土圧壁１２を構築するに際して発進立坑３２が設けられ、発進立坑３２に円形状の発進坑口３４が設けられる。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させ、これにより図８(Ａ)に示すように円形掘削機３６により円形の孔３６０２が掘削されていく。
次に、図６（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このように発進立坑３２内でエレメント１８を順次連結して押し出し、到達立坑４２に向けて掘進させる。この状態を図８(Ｂ)に示す。
なお、直線状に並べられるエレメント１８どうしの連結は、例えば、エレメント１８の長手方向の後端を縮径しておき、次に打ち込むエレメント１８の先端を前記縮径されたエレメント１８の後端に嵌め込むなど、従来公知の種々の手段により行われる。
【００１４】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、図６（Ｅ）に示すように、到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出し、続いて後続機械３８が到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部を到達立坑４２内に露出させ、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、次のエレメント１８を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
【００１５】
先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２に到達することで、相互に連結された多数のエレメント１８からなり発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４が形成されることになる。
また、多数のエレメント１８の両側の係合部１８０４も直線状に延在することになり、この係合部１８０４の外側は、円形掘削機３６で掘削された円形の孔３６０２の内部に位置しているため、土が存在していない空間Ｋとなっている。そのため、次の柱体１４を構築するに際して、係合部１８０４内に円形掘削機３６の一部が位置して掘進する関係上、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｃ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填される。
すなわち、多数のエレメント１８の両側の空間Ｋに、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて(あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて液状の改良土Ｓが柱体１４の全長にわたって充填され、固化される。これにより、次に孔３６０２を掘削する際に、円形掘削機３６の受ける抵抗が周方向において均一となり、直進し易くなる。
【００１６】
次に、図７(Ａ)に示すように、発進立坑３２から次のエレメント１８を打ち込むに際して、発進立坑３２に発進坑口３４が設けられる。なお、今回打ち込まれるエレメント１８は、図２(Ｂ)に示すように、係合部１８０４が円筒部１８０２の一側部にのみ設けられており、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に、今回打ち込まれるエレメント１８の円筒部１８０２の一部が収容されるように発進坑口３４が設けられる。
そして、図７（Ａ）に示すように、発進立坑３２内に円形掘削機３６および後続機械３８を配置して駆動させ、推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出して掘進させる。
次に、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）に示すように、後続機械３８の後端にエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により発進坑口３４から押し出し、次に、このエレメント１８に次のエレメント１８を連結して推進用ジャッキ４０により押し出し、このようにエレメント１８を発進立坑３２内で順次連結しては押し出し、到達立坑４２まで掘進させる。
なお、今回の円形掘削機３６により掘削では、最初に打ち込まれたエレメント１８の一方の係合部１８０４に対応した部分でオーバーラップして円形孔３６０２が掘削されることになり、隣り合うエレメント１８相互において、図８(Ｅ)に示すように、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に改良土Ｓが充填された状態が残存する。
【００１７】
このようにして順次エレメント１８が連結されて押し出され、円形掘削機３６が到達立坑４２に近づいたならば、前記と同様に到達立坑４２に到達坑口４８を設ける。
そして、発進立坑３２におけるエレメント１８の押し出しにより、円形掘削機３６、後続機械３８が到達坑口４８から到達立坑４２内に突出する。
発進立坑３２におけるさらなるエレメント１８の押し出しにより、先頭のエレメント１８の先部が到達坑口４８から到達立坑４２内に露出し、先頭のエレメント１８の先部が到達立坑４２内に露出したならば、到達立坑４２内において円形掘削機３６および後続機械３８をエレメント１８から取り外し、第３番目の柱体１４を打ち込むために円形掘削機３６および後続機械３８を発進立坑３２へ移動する。
これにより、図８（Ｅ）に示すように、最初に形成された柱体１４に一部が重複した第２番目の柱体１４が形成されることになる。
そして、前記と同様に、次の柱体１４を構築するに際して、円形掘削機３６が直進し易いように、図８(Ｆ)に示すように、前記空間Ｋ内に改良土Ｓが充填され図８(Ｇ)に示すように、改良土Ｓが充填されたのち次の円形孔３６０２が掘削される。
【００１８】
このようにして円形掘削機３６、後続機械３８、エレメント１８を用いて発進立坑３２から到達立坑４２への掘進を行ない、発進立坑３２と到達立坑４２との間で直線状に延在する柱体１４を一部重複させつつ順次形成していき、最後には図１に示すように矩形枠状に連続する複数の柱体１４が形成される。
次に、隣り合う柱体１４の間の閉塞空間１８５０に残存した改良土Ｓを取り除き、隣り合う柱体１４間にわたり主鋼材１６を配設する。
より詳細に説明すると、まず、底板１８１０の外側と、隣に配置されるエレメント１８の円筒部１８０２の外側との間の閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除く。
この改良土Ｓの取り除きは、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて高圧水を噴射することで行なう。
【００１９】
閉塞空間１８５０に充填された改良土Ｓを取り除いたならば、次に、各柱体１４を構成するエレメント１８に取着された蓋板２４、２６を取り外し、主鋼材挿通孔２０およびコンクリート充填孔２２を露出させる。
この場合、主鋼材挿通孔２０を閉塞する蓋板２４は、作業員がエレメント１８の内部からハンマーにより叩くことにより取り外され、これにより蓋板２４は閉塞空間１８５０の下部に落下することになる。また、コンクリート充填孔２２を閉塞する蓋板２６は、エレメント１８の内部から適宜治具により蓋板２６の鍔部をこじ開けることにより取り外され、取り外された蓋板２６はエレメント１８外に持ち出される。
【００２０】
次に、複数の柱体１４の内部を貫通するように複数の主鋼材１６を配設する。
本実施の形態では、複数の柱体１４により矩形枠が形成されているので、矩形枠をなす上辺と下辺においてそれぞれ連続して水平に延在するように、また、左右の辺においてそれぞれ連続して鉛直に延在するように主鋼材１６を配設する。
この場合、主鋼材１６として鉄筋やＨ形鋼などの撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さの主鋼材を主鋼材挿通孔２０に挿通させた後、市販の機械式継手などを用いて直線状に連結することで配設する。主鋼材１６として繊維ロッドなどを用いる場合には、これらのものは可撓可能であるので、長尺なものをそのままエレメント１８内に持ち込んで配設される。
【００２１】
複数の柱体１４の内部を貫通して複数の主鋼材１６が配設されたならば、次に、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部にコンクリートＣが充填される。この場合、閉塞空間１８５０へのコンクリートＣの充填は、柱体１８５０の内部に充填されるコンクリートＣがコンクリート充填孔２２から閉塞空間１８５０に流れ込むことで行われる。
そして、各柱体１４の内部および閉塞空間１８５０の内部に充填されたコンクリートＣが固化することで図１に示す土圧壁１２が構築される。
その後、土圧壁１２の内部を掘削し、大断面の地下空間を構築する。
【００２２】
本実施の形態による土圧壁１２によれば、隣り合う柱体１４相互は、円筒部１８０２と係合部１８０４とが係合した構成であるので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができ、大断面で１００〜３００ｍ程度の中距離のトンネル施工に好適となる。
また、本実施の形態では、隣り合う柱体１４間に生じる閉塞空間１８５０にも主鋼材１６を挿通させ、コンクリートＣを充填させたので、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
また、本実施の形態に係るエレメント１８を用いれば、主鋼材挿通孔２０が蓋板２４で閉塞されているので、エレメント１８の内部に土砂が侵入することなく、掘削された孔３６０２へのエレメント１８の挿入を円滑に行なうことができる。
また、閉塞空間１８５０へコンクリートＣを充填させるためのコンクリート充填孔２２を予め複数設け、これらのコンクリート充填孔２２を蓋板２６により取り外し可能に閉塞させたので、隣り合う柱体１４間に生じる閉塞空間１８５０にコンクリート充填孔２２からコンクリートＣを効率良く充填させることができ、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
【００２３】
次に、耐力試験について説明する。
図９は３等分点２点載荷試験体の説明図で、(Ａ)は断面が矩形の柱状をなす鉄筋コンクリート製の試験体の正面図、(Ｂ)は同側面図、(Ｃ)は本実施の形態の土圧壁を構成する部分の複数の柱体に相当する試験体の正面図、(Ｄ)は同側面図を示す。
図９(Ａ)、(Ｂ)に示す試験体５０では、試験体５０の上下の辺に沿って３本ずつ主筋５２が配設され、これら主筋５２は、試験体５０の延在方向に間隔をおいた複数のせん断補強筋５４により連結されてる。
図９(Ｃ)、(Ｄ)に示す試験体５６では、外径６０９．６ｍｍ、肉厚６．４ｍｍ、長さ４５０ｍｍのエレメント１８が、それらの円筒部１８０２と係合部１８０４を係合させ、さらに、主鋼材挿通孔２０に主筋５２が挿通され、エレメント１８の内部と閉塞空間１８５０にコンクリートＣが充填され、エレメント１８から突出した主筋５２部分にせん断補強筋５４が配設されている。
【００２４】
図１０は荷重変形曲線で、(Ａ)は図９(Ａ)に示す試験体５０の場合で、(Ｂ)は図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合を示している。
これらの図１０(Ａ)、(Ｂ)から、図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合のが、図９(Ａ)に示す試験体５０の場合よりもループ面積が大きく、エネルギ吸収能力が大きいことが明確である。
図１１は図１０(Ａ)の荷重変形曲線と、図１０(Ｂ)の荷重変形曲線を１つの図に重ねて示したもの(荷重ー変位曲線または包絡線)である。
この図１１から、図９(Ｂ)に示す試験体５６場合のが、図９(Ａ)に示す試験体５０の場合よりも荷重の最大値である最大耐力が大きいことが明確である。
【００２５】
次に、図１２を参照して第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態に係る土圧壁１２では、主鋼材１６に加え、柱体１４の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、各エレメント１８の係合部１８０４を通り土圧壁１２の周囲に沿って延在するにＰＣ鋼材(緊張材として使用される鋼材)６０を配設したものである。
ＰＣ鋼材６０を用いる場合には、図１３(Ａ)に示すように、エレメント１８の係合部１８０４を構成する底板１８１０に、エレメント１８の長手方向に間隔をおいてＰＣ鋼材挿通孔６２を複数形成しておき、これらＰＣ鋼材挿通孔６２を取り外し可能な蓋板６４により閉塞しておく。あるいは、図１３(Ｂ)に示すように、主鋼材挿通孔２０を兼ね備えた長孔状のＰＣ鋼材挿通孔６２を複数形成しておき、これらＰＣ鋼材挿通孔６２を取り外し可能な蓋板６４により閉塞しておく。なお、ＰＣ鋼材挿通孔６２および蓋板６４は、隣に配置され係合部１８０４に係合するエレメント１８の円筒部１８０２箇所にも無論設けられる。
そして、連続する複数の柱体１４が形成された後、蓋板６４を取り外し、主鋼材１６と共にＰＣ鋼材６０をＰＣ鋼材挿通孔６２に挿通して配設する。
【００２６】
この場合、ＰＣ鋼材６０としては、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒などが用いられ、ＰＣ鋼棒など撓ませることができないものを用いる場合には、適宜長さのＰＣ鋼材６０をＰＣ鋼材挿通孔６２に挿通させた後、市販の機械式継手を用いて連結される。
第２の実施の形態に係る土圧壁１２では、隣り合う柱体１４間に、主鋼材１６に加えてＰＣ鋼材６０も配設されているので、土圧壁１２の耐力を高める上でより一層有利となる。
【００２７】
次に、図１４を参照して参考例に係る土圧壁について説明する。
参考例に係る土圧壁１２は、構築すべきトンネルの外殻をなすように地中に埋設された複数の柱体１４と、これら複数の柱体１４の内部を貫通する複数の主鋼材１６と、各柱体１４の内部に充填されたコンクリートＣにより矩形枠状に構成されている点において第１の実施の形態と同様であるが、用いるエレメント６８の断面形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、柱体１４を構成するエレメント６８の大半は、図１５(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の少なくとも一側が前記円筒部６８０２の全長にわたって円筒部６８０２の内側に窪んだ係合部１８０４とで中空状に形成されている。
【００２８】
なお、参考例でも、第１の実施の形態と同様に、断面形状の異なる３種類の柱体１４が用いられ、各柱体１４に対応して３種類のエレメント６８が用いられている。すなわち、矩形枠をなす土圧壁１２の上辺の中央と下辺の中央に位置する柱体１４のエレメント６８は、図１５(Ｂ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の両側に設けられた係合部６８０４とで構成され、土圧壁１２の下辺の両端に位置する柱体１４のエレメント１８は、図１５(Ｃ)で示すように、円筒部１８０２のみで構成され、残りの全ての柱体１４を構成するエレメント６８が、図１５(Ａ)に示すように、円筒部６８０２と、この円筒部６８０２の一側に設けられた係合部６８０４とで構成されている。
前記係合部６８０４は、内側に窪む円筒面状に形成され、隣り合う柱体１４相互において、一方の柱体１４を構成するエレメント６８の係合部６８０４に、他方の柱体１４を構成するエレメント６８の円筒部６８０２の一部が係合された状態で、一方の柱体１４のエレメント６８の係合部６８０４の外側と、他方の柱体１４のエレメント６８の円筒部６８０２の外側とがほぼ密着するように構成されている。
【００２９】
第１の実施の形態と同様に、エレメント６８の円筒部６８０２の上下部と、係合部６８０４の上下部には、エレメント６８を貫通する主鋼材挿通孔２０(不図示)が主鋼材１６よりも大きな直径で、互いに等間隔をおきエレメント６８の長手方向に沿って多数形成されている。
そして、これら主鋼材挿通孔２０は、エレメント６８の地中への埋設時に、エレメント６８の内部に土砂が入らないように、蓋板２４により閉塞され、蓋板２４は、エレメント６８の内側に取り外し可能に取着されている。
なお、参考例では、隣り合う柱体１４相互がほぼ密着し、隣り合う柱体１４間に閉塞空間１８５０が生じないので、エレメント６８にコンクリート充填孔２２は設けられていない。
参考例による土圧壁１２によれば、第１の実施の形態と同様に、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体１４間に主鋼材１６が配設された状態で各柱体１４の内部にコンクリートＣが充填されているので、土圧壁１２の耐力を格段と高めることができる。
また、第２の実施の形態のように、主鋼材１６に加えてＰＣ鋼材６０も用いれば、土圧壁１２の耐力を高める上でより有利となる。
なお、土圧壁１２の形状は矩形形状に限らず、円形などであってもよく、その形状は任意である。
【００３０】
次に、エレメントの別実施例について説明する。
図１６(Ａ)は別実施例に係るエレメントの断面図、(Ｂ)はエレメントの一部の平面図を示す。
このエレメント７８は、第１の実施の形態で用いたエレメント１８に空気抜き路８０を付加したものであり、空気抜き路８０は空気路８２と複数の管体８４とで構成されている。
空気路８２は、エレメント７８の内部で係合部７８０４に隣接した箇所に、エレメント７８の全長にわたって延在しエレメント７８の両端においてそれぞれ端部が開放されている。空気抜き路８２は、本実施の形態では、円筒部７８０２の上端と、底板１８１０の上端から突出して円筒部７８０２の内壁に連結された連結板１８１０Ａと、側板１８１２とにより断面がほぼ三角形状に形成されている。
【００３１】
前記複数の管体８４は、エレメント７８が埋設された際に、エレメント７８の上部の上端に位置する箇所と前記空気路８２とにわたって延在するようにエレメント７８の延在方向に間隔をおいて複数設けられている。前記各管体８４は、エレメント７８の内面に取着され、管体８４がエレメント７８内部の上端に位置する端部８４Ａは開放され、管体８４の他方の端部８４Ｂは空気路８２に連通されている。
このようなエレメント７８を用いて土圧壁１２を構築すれば、コンクリートＣの柱体１４への充填時、エレメント７８内に残存しがちな空気は、端部８４Ａから管体８４、空気路８２を通って、発進立坑３２から到達立坑４２に向けて、あるいは到達立坑４２から発進立坑３２に向けて柱体１４の外部に排出され、これにより各柱体１４の内部にコンクリートＣが確実に充填され、土圧壁１２の耐力を高める上で有利となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明の土圧壁によれば、円筒部と係合部とが係合しているので、大きな有効桁高を確保できることは無論のこと、隣り合う柱体相互に主鋼材が配設された状態で各柱体の内部にコンクリートが充填されるので、土圧壁の耐力を格段と高められることが可能となる。
また、本発明のエレメントを用いれば、主鋼材挿通孔が蓋板で閉塞されているので、エレメントの内部に土砂が侵入することなくエレメントを埋設でき、また、蓋板を取り外せば主鋼材挿通孔が露出するので、複数のエレメント間にわたり主鋼材を簡単に配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】土圧壁の断面正面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図３】エレメントの斜視図である。
【図４】（Ａ）は蓋板が取着された状態のエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図５】（Ａ）は蓋板を外した状態のエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｅ）は第１番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｅ）は第２番目の柱体を形成する際の発進立坑から到達立坑への掘進状態の説明図である。
【図８】（Ａ）乃至（Ｇ）は柱体を形成したのち改良土を充填する説明図である。
【図９】３等分点２点載荷試験体の説明図で、(Ａ)は断面が矩形の柱状をなす鉄筋コンクリート製の試験体の正面図、(Ｂ)は同側面図、(Ｃ)は本実施の形態の土圧壁を構成する部分の複数の柱体に相当する試験体の正面図、(Ｄ)は同側面図である。
【図１０】荷重変形曲線で、(Ａ)は図９(Ａ)に示す試験体５０の場合で、(Ｂ)は図９(Ｂ)に示す試験体５６の場合を示している。
【図１１】図１０(Ａ)の荷重変形曲線と、図１０(Ｂ)の荷重変形曲線を１つの図に重ねて示した図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る土圧壁の断面正面図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態に係る土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図１４】参考例に係る土圧壁の断面正面図である。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）、(Ｃ)は参考例に係る土圧壁に用いるエレメントの説明図である。
【図１６】（Ａ）は空気抜き路を備えるエレメントの断面正面図、（Ｂ）は同平面図である。
【符号の説明】
１２土圧壁
１４柱体
１６主鋼材
１８、６８、７８エレメント
１８０２、６８０２、７８０２円筒部
１８０４、６８０４、７８０４係合部
２０主鋼材挿通孔
２２コンクリート充填孔
２４、２６蓋板
８０空気抜き路
８２空気路
８４管体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a earth wall suitable for constructing a medium-distance underground tunnel with a large cross section and an element used therefor.
[0002]
[Prior art]
Currently, shield construction methods are often used for tunnel construction in urban areas.
Also, URT (Under Rail Tunneling) method is adopted for tunnel construction with a short distance and large cross section.
On the other hand, when attempting to construct a medium-distance tunnel of about 100 to 300 m with a large cross section, the shield method is not adopted because the shield machine is expensive, and the above URT method is used.
Here, the URT method prepares a plurality of cylindrical elements with a rectangular cross section, and at the starting shaft, pushes the element with the auger at the front end to the leading shaft while sequentially adding the subsequent elements to the reaching shaft, and the outer shell of the tunnel Columns made of such elements are continuously formed at the locations corresponding to, and the earthen walls are formed by filling the interior of the elements that form these columns with padded concrete, and then the inside of the wall It is a method of drilling.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this URT method, excavation is performed by an auger placed at the front end of the element, and a circular hole is excavated in the auger, so the four corners of the element are forced against the ground part where the hole is not excavated. The tunnel length is limited to around 100m.
On the other hand, when earth pressure walls are formed using a cylindrical cross section as an element so that it can be easily inserted into an excavated circular hole, the circular portion of the element and the circular shape are between adjacent columns. Since the portions are in contact with each other, the thickness of the interstitial concrete filled in the elements is lost, and it is not possible to secure a large effective digit height as compared with the case where the square elements are used.
[0004]
Therefore, it is conceivable to use an element including a cylindrical portion having a cylindrical cross section and an engaging portion in which one side of the cylindrical portion is recessed inside the cylindrical portion.
That is, a plurality of pillars embedded in the ground so as to form an outer shell of a tunnel to be constructed is configured by arranging the hollow elements coaxially in the longitudinal direction thereof, and adjacent pillars It is conceivable to arrange each other so that a part of each cylindrical portion of the element constituting the other pillar is accommodated in each engaging portion of the element constituting one pillar.
According to such a configuration, the element can be smoothly inserted into the excavated hole, and a large effective girder can be secured.
[0005]
However, even if an earth pressure wall with a large effective girder height can be constructed, adjacent column bodies are simply not engaged with each other because the cylindrical portion and the engaging portion are simply engaged. Therefore, the constructed earth pressure wall has a defect inferior in its yield strength.
The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an earth pressure wall and an earth wall element that can significantly increase the proof stress.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is an earth pressure wall configured by filling concrete into a plurality of pillars embedded in the ground so as to form an outer shell of a tunnel to be constructed, Each columnar body has a hollow element composed of a cylindrical portion and an engagement portion in which at least one side of the cylindrical portion is recessed inside the cylindrical portion over the entire length of the cylindrical portion, and is arranged coaxially in the longitudinal direction. The adjacent column bodies are arranged such that a part of each cylindrical portion of the element constituting the other column body is engaged with each engagement portion of the element constituting one column body. The main steel material penetrating the inside of each column through the engaging portion of the element is arranged at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of each column so as to continue along the periphery of the earth pressure wall. These columns are filled with concrete. In the adjacent column bodies, the one column body in a state where a part of the cylindrical portion of the element constituting the other column body is engaged with the engaging portion of the element constituting one column body A closed space is formed outside the engaging portion of the element and the cylindrical portion of the other column element, the concrete is also filled in the closed space, and the main steel material passes through the closed space. Arranged It is characterized by that.
The present invention also provides an earth wall element that is embedded in the ground so as to form an outer shell of a tunnel to be constructed, and in which concrete is filled, and includes a cylindrical portion and at least the cylindrical portion. One side is formed with an engaging part that is recessed inside the cylindrical part over the entire length of the cylindrical part, and the engaging part is engaged with a part of the cylindrical part of the element arranged next to the element. A main steel material insertion hole is formed through the engagement portion and the cylindrical portion engaged with the engagement portion, and a lid plate is removably attached to the main steel material insertion hole. It is characterized by that.
[0007]
In the earth pressure wall according to the present invention, since the cylindrical portion and the engaging portion are engaged, a large effective digit height can be secured, and the cylindrical portion and the engaging portion are engaged with each other between adjacent column bodies. In addition, since the concrete is filled in each column with the main steel material disposed between the adjacent columns, the proof stress of the earth pressure wall is significantly increased.
In addition, if the element of the present invention is used, the main steel material insertion hole is closed with the cover plate, so that the insertion of the element into the excavated hole is smoothly performed without the intrusion of earth and sand inside the element, Further, since the main steel material insertion hole is exposed when the cover plate is removed, the main steel material can be easily arranged from the main steel material insertion hole between the plurality of elements.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of earth pressure walls according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional front view of a earth pressure wall according to the present invention.
The earth wall 12 according to the embodiment includes a plurality of column bodies 14 embedded in the ground so as to form an outer shell of a tunnel to be constructed, and a plurality of main steel materials penetrating through the insides of the plurality of column bodies 14. 16 and concrete C filled in each column 14 is formed in a rectangular frame shape.
As shown in FIGS. 2A and 2B, each of the column bodies 14 includes a cylindrical portion 1802 and an engagement in which at least one side of the cylindrical portion 1802 is recessed inside the cylindrical portion 1802 over the entire length of the cylindrical portion 1802. A hollow element 18 composed of a joint 1804 is arranged coaxially in the longitudinal direction.
In the adjacent column bodies 14, a part of each cylindrical portion 1802 of the element 18 constituting the other column body 14 is engaged with each engagement portion 1804 of the element 18 constituting the one column body 14. Is arranged.
The main steel material 16 penetrates between the insides of the column bodies 14 through the engaging portions 1804 of the element 18 at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of the column bodies 14 and around the earth pressure wall 12. It is arrange | positioned so that it may follow along.
The concrete body C is filled with concrete C.
In the present invention, the main steel material 16 includes a wide range of materials used for resisting bending stress, and therefore includes not only steel bars such as reinforcing bars and H-shaped steel but also fiber rods that are not steel materials.
[0009]
In the present embodiment, three types of column bodies 14 having different cross-sectional shapes are used, and three types of elements 18 are used corresponding to the respective column bodies 14.
That is, the element 18 of the columnar body 14 located at the center of the upper side and the lower side of the earth pressure wall 12 forming a rectangular frame includes a cylindrical part 1802 and both sides of the cylindrical part 1802 as shown in FIG. It is comprised with the engaging part 1804 provided in this.
In addition, the element 18 of the column 14 located at both ends of the lower side of the earth pressure wall 12 is composed of only a cylindrical portion 1802 as shown in FIG.
Further, the elements 18 of all the column bodies 14 except for the above-described portions, that is, the elements 18 constituting most of the column bodies 14 are, as shown in FIG. 2B, a cylindrical portion 1802 and one of the cylindrical portions 1802. It is comprised with the engaging part 1804 provided in the side.
The engaging portion 1804 is recessed inside the cylindrical portion 1802 and extends over the entire length of the cylindrical portion 1802. The engaging portion 1804 is configured to have a size that can accommodate a part of the cylindrical portion 1802 of the element 18 disposed adjacent thereto.
[0010]
First, the element 18 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a perspective view of the element, FIG. 4 (A) is a sectional front view of the element, and (B) is a side view of the element portion. 5A is a sectional front view of the element with the cover plate removed, and FIG. 5B shows a side view of the element part with the cover plate removed. The cylindrical portion 1802 and the engaging portion 1804 provided on one side of the cylindrical portion 1802 are configured.
The cylindrical portion 1802 is configured by cutting out one side of a steel pipe.
The engaging portion 1804 is provided in a concave shape so that one side of the cylindrical portion 1802 is recessed. The engaging portion 1804 is disposed inside the cylindrical portion 1802 and includes a steel plate bottom plate 1810 and a bottom plate 1810 constituting the bottom of the concave portion. The side plate 1812 is made of a steel plate that stands up from both sides of the plate and constitutes both sides of the recess and is connected to the cylindrical portion 1802.
In a state in which a part of the cylindrical portion 1802 of the element 18 disposed next to the engaging portion 1804 having such a configuration is accommodated, the edges of the cylindrical portion 1802 positioned at both ends of the cylindrical portion 1802 are adjacent to each other. 4A, the closed space 1850 closed between the outside of the bottom plate 1810 and the outside of the cylindrical portion 1802 of the adjacent element 18 is contacted with the cylindrical portion 1802 of the arranged element 18. Is formed.
[0011]
As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), main steel material insertion holes 20 penetrating the cylindrical portion 1802 are equidistant from each other at the upper and lower portions of the cylindrical portion 1802 along the longitudinal direction of the cylindrical portion 1802. Many are formed.
In addition, a large number of main steel material insertion holes 20 penetrating through the bottom plate 1810 are formed at equal intervals along the longitudinal direction of the bottom plate 1810 in the upper and lower portions of the bottom plate 1810.
Further, a number of concrete filling holes 22 are formed at the bottom plate 1810 at the inner side of the upper and lower main steel material insertion holes 20 at regular intervals along the longitudinal direction of the bottom plate 1810.
The main steel material insertion hole 20 is formed with a diameter larger than that of the main steel material 16 so that the main steel material 16 can be inserted. The main steel material insertion hole 20 extends mainly between the main steel material insertion holes 20 of the cylindrical portion 1802 and the main steel material insertion holes 20 of the bottom plate 1810. The main steel material insertion hole 20 of the cylindrical portion 1802 and the main steel material insertion hole 20 of the bottom plate 1810 are formed at locations corresponding to each other so that the steel material 16 is inserted.
As shown in FIGS. 3 and 4 (A) and 4 (B), when the element 18 is buried in the ground, these main steel material insertion holes 20 can be removed so that earth and sand do not enter the element 18. The concrete filling hole 22 is closed by a removable cover plate 26.
[0012]
The lid plates 24 and 26 may be attached to the cylindrical portion 1802 or the bottom plate 1810 by, for example, a type in which a cap is fitted, or a type in which the lid plates 24 and 26 are temporarily fixed by spot welding or the like.
In the present embodiment, a thin steel plate is used as the cover plate 24, and this steel plate is temporarily fixed to the outer surface of the cylindrical portion 1802 and the bottom plate 1810 by spot welding, and after being embedded in the ground, from the inside of the element 18 The main steel material insertion hole 20 is exposed so that the operator can easily remove it by hitting it with a hammer or the like.
In addition, a thin steel plate cap having a flange portion and a bottomed cylindrical portion is used as the cover plate 26, the bottomed cylindrical portion is fitted into the concrete filling hole 22 from the inside of the element 18, and the flange portion is an inner surface of the bottom plate 1810. After being buried in the ground, an operator can easily remove the buttock from the inside of the element 18 to expose the concrete filling hole 22.
In addition, as shown in FIG. 2A, in the element 18 including the cylindrical portion 1802 and the engaging portions 1804 provided on both sides of the cylindrical portion 1802, the main steel material insertion holes 20 are provided in the respective engaging portions 1804. A concrete filling hole 22 is formed, and the main steel material insertion hole 20 and the concrete filling hole 22 are closed by removable cover plates 24 and 26.
In addition, as shown in FIG. 2 (C), in the element 18 composed only of the cylindrical portion 1802, the main steel material insertion holes 20 are respectively formed in the cylindrical portion 1802 places whose directions are changed by 90 degrees with each other, These main steel material insertion holes 20 are closed by a removable cover plate 24.
[0013]
Next, the earth pressure wall 12 constituted by the column body 14 from the element 18 as described above will be described in detail according to the construction procedure.
6 (A) to (E) and FIGS. 7 (A) to (E) are explanatory diagrams of the method of constructing the column, and FIGS. 8 (A) to (G) are the columns to be constructed first and the columns to be constructed next. The explanatory view of a pillar object is shown.
First, the central column 14 on the upper side of the earth pressure wall 12 is constructed by the element 18 shown in FIG. 2A, and then the adjacent column 14 is replaced by the element 18 shown in FIG. The elements 18 are sequentially constructed using the element 18 shown in FIG.
When constructing the earth pressure wall 12, a start shaft 32 is provided, and a circular start shaft 34 is provided in the start shaft 32.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the circular excavator 36 and the succeeding machine 38 are arranged and driven in the start shaft 32, and are pushed out from the start port 34 by the propulsion jack 40, thereby being advanced. As shown in FIG. 8A, a circular hole 3602 is excavated by the circular excavator 36.
Next, as shown in FIGS. 6 (B) to (E), the element 18 is connected to the rear end of the succeeding machine 38 and pushed out from the starting pit 34 by the propulsion jack 40. The elements 18 are connected and pushed out by the propulsion jack 40, and the elements 18 are sequentially connected and pushed out in the start shaft 32 in this way, and are advanced toward the reaching shaft 42. This state is shown in FIG.
The elements 18 arranged in a straight line are connected to each other by, for example, reducing the rear end of the element 18 in the longitudinal direction and then connecting the front end of the element 18 to be driven next to the rear end of the reduced element 18. It is performed by various conventionally known means such as fitting.
[0014]
When the elements 18 are sequentially connected and pushed out in this way and the circular excavator 36 approaches the arrival shaft 42, the arrival shaft 48 is provided in the arrival shaft 42 as shown in FIG.
Then, by pushing out the element 18 in the starting shaft 32, the circular excavator 36 protrudes from the reaching shaft 48 into the reaching shaft 42, and then the subsequent machine 38 protrudes into the reaching shaft 42.
By pushing out the further element 18 in the starting shaft 32, the tip of the leading element 18 is exposed in the reaching shaft 42, and the circular excavator 36 and the succeeding machine 38 are removed from the element 18 in the reaching shaft 42, and the next element 18 The circular excavator 36 and the succeeding machine 38 are moved to the start shaft 32.
[0015]
When the leading portion of the leading element 18 reaches the reaching shaft 42, the column body 14 is formed which includes a plurality of elements 18 connected to each other and extends linearly between the starting shaft 32 and the reaching shaft 42. Will be.
Further, the engaging portions 1804 on both sides of the multiple elements 18 also extend in a straight line, and the outside of the engaging portions 1804 is located inside a circular hole 3602 excavated by the circular excavator 36. Therefore, the space K is free of soil. Therefore, when the next column body 14 is constructed, a part of the circular excavator 36 is located in the engaging portion 1804 and is excavated so that the circular excavator 36 can easily go straight. As shown in FIG. 3, the space K is filled with the improved soil S.
That is, the space K on both sides of the multiple elements 18 is filled with the liquid improved soil S over the entire length of the column 14 from the start shaft 32 toward the arrival shaft 42 (or from the arrival shaft 42 toward the start shaft 32). As a result, when the hole 3602 is next excavated, the resistance received by the circular excavator 36 becomes uniform in the circumferential direction, and it is easy to go straight.
[0016]
Next, as shown in FIG. 7A, when the next element 18 is driven from the start shaft 32, a start shaft 34 is provided in the start shaft 32. As shown in FIG. 2B, the element 18 to be driven this time has an engaging portion 1804 provided only on one side of the cylindrical portion 1802, and one of the elements 18 that has been driven first is engaged. The start well 34 is provided in the part 1804 so that a part of the cylindrical part 1802 of the element 18 to be driven this time is accommodated.
Then, as shown in FIG. 7A, the circular excavator 36 and the succeeding machine 38 are arranged and driven in the start shaft 32, and are pushed out from the start port 34 by the propulsion jack 40 for excavation.
Next, as shown in FIGS. 7 (B) to (E), the element 18 is connected to the rear end of the succeeding machine 38 and pushed out from the starting pit 34 by the propulsion jack 40. The elements 18 are connected and pushed out by the propulsion jack 40, and the elements 18 are sequentially connected and pushed out in the start shaft 32 in this way, and are advanced to the reaching shaft 42.
In this excavation by the circular excavator 36, the circular hole 3602 is excavated by overlapping at a portion corresponding to one of the engaging portions 1804 of the element 18 that is first driven, and the adjacent element 18 is excavated. As shown in FIG. 8 (E), the closed soil 1850 between the outside of the bottom plate 1810 and the outside of the cylindrical portion 1802 of the adjacent element 18 remains filled with the improved soil S. To do.
[0017]
When the elements 18 are sequentially connected and pushed out in this way and the circular excavator 36 approaches the arrival shaft 42, the arrival shaft 48 is provided in the arrival shaft 42 as described above.
The circular excavator 36 and the succeeding machine 38 protrude from the arrival well 48 into the arrival shaft 42 by pushing out the element 18 in the start shaft 32.
When the further element 18 is pushed out in the start shaft 32, the leading portion of the leading element 18 is exposed in the reaching shaft 42 from the reaching well port 48, and the leading portion of the leading element 18 is exposed in the reaching shaft 42. In the shaft 42, the circular excavator 36 and the subsequent machine 38 are removed from the element 18, and the circular excavator 36 and the subsequent machine 38 are moved to the start shaft 32 to drive the third column 14.
As a result, as shown in FIG. 8E, the second column 14 partially overlapping the column 14 formed first is formed.
In the same manner as described above, when the next column 14 is constructed, the space K is filled with the improved soil S as shown in FIG. As shown in FIG. 8 (G), after the improved soil S is filled, the next circular hole 3602 is excavated.
[0018]
In this way, the circular excavator 36, the succeeding machine 38, and the element 18 are used to excavate from the starting shaft 32 to the reaching shaft 42, and the column extending linearly between the starting shaft 32 and the reaching shaft 42. 14 are sequentially formed while partially overlapping each other, and finally, a plurality of column bodies 14 that are continuous in a rectangular frame shape are formed as shown in FIG.
Next, the improved soil S remaining in the closed space 1850 between the adjacent column bodies 14 is removed, and the main steel material 16 is disposed between the adjacent column bodies 14.
More specifically, first, the improved soil S filled in the closed space 1850 between the outside of the bottom plate 1810 and the outside of the cylindrical portion 1802 of the element 18 disposed next to the bottom plate 1810 is removed.
The removal of the improved soil S is performed by injecting high-pressure water from the starting shaft 32 toward the reaching shaft 42 or from the reaching shaft 42 toward the starting shaft 32.
[0019]
Once the improved soil S filled in the closed space 1850 is removed, the cover plates 24 and 26 attached to the elements 18 constituting each column 14 are then removed, and the main steel material insertion holes 20 and the concrete filling holes are removed. 22 is exposed.
In this case, the cover plate 24 that closes the main steel material insertion hole 20 is removed by an operator from the inside of the element 18 with a hammer, and the cover plate 24 falls to the lower part of the closed space 1850. Further, the lid plate 26 that closes the concrete filling hole 22 is removed from the inside of the element 18 by appropriately opening the collar portion of the lid plate 26 with a jig, and the removed lid plate 26 is taken out of the element 18.
[0020]
Next, a plurality of main steel materials 16 are disposed so as to penetrate the inside of the plurality of column bodies 14.
In the present embodiment, since the rectangular frame is formed by the plurality of pillars 14, the upper and lower sides forming the rectangular frame are continuously extended horizontally, and the left and right sides are respectively continuous. The main steel material 16 is disposed so as to extend vertically.
In this case, when using a main steel material 16 that cannot be bent, such as a reinforcing bar or H-shaped steel, a main steel material having an appropriate length is inserted into the main steel material insertion hole 20, and then a commercially available mechanical joint or the like is used. It arrange | positions by connecting linearly using. When a fiber rod or the like is used as the main steel material 16, these are flexible, so that a long one is brought into the element 18 as it is.
[0021]
If the plurality of main steel members 16 are disposed through the insides of the plurality of pillars 14, then the concrete C is filled into the insides of the pillars 14 and the closed space 1850. In this case, the filling of the concrete C into the closed space 1850 is performed by the concrete C filled in the column 1850 flowing into the closed space 1850 from the concrete filling hole 22.
And the earth pressure wall 12 shown in FIG. 1 is constructed | assembled because the concrete C with which the inside of each pillar 14 and the inside of the enclosed space 1850 was solidified is solidified.
Then, the inside of the earth pressure wall 12 is excavated and a large-section underground space is constructed.
[0022]
According to the earth pressure wall 12 according to the present embodiment, the adjacent column bodies 14 are configured such that the cylindrical portion 1802 and the engaging portion 1804 are engaged with each other. Since the concrete C is filled in each column 14 with the main steel material 16 disposed between the adjacent columns 14, the proof stress of the earth pressure wall 12 can be remarkably increased, and the large cross section Therefore, it is suitable for tunnel construction at a medium distance of about 100 to 300 m.
Moreover, in this Embodiment, since the main steel material 16 was inserted also into the enclosed space 1850 produced between the adjacent column bodies 14, and it filled with the concrete C, it becomes more advantageous when raising the yield strength of the earth pressure wall 12. FIG. .
Further, when the element 18 according to the present embodiment is used, the main steel material insertion hole 20 is closed by the cover plate 24, so that the earth and sand do not enter the element 18 and the element into the excavated hole 3602 is obtained. 18 can be smoothly inserted.
In addition, a plurality of concrete filling holes 22 for filling the closed space 1850 with the concrete C are provided in advance, and these concrete filling holes 22 are detachably closed by the cover plate 26, so that the blockage between the adjacent column bodies 14 occurs. The space 1850 can be efficiently filled with the concrete C from the concrete filling hole 22, which is more advantageous in increasing the proof stress of the earth pressure wall 12.
[0023]
Next, the proof stress test will be described.
9A and 9B are explanatory views of a test piece with a trisection point and a two-point loading. FIG. 9A is a front view of a test piece made of reinforced concrete having a rectangular cross section, FIG. 9B is a side view thereof, and FIG. The front view of the test body corresponding to the some pillar body of the part which comprises the earth pressure wall of embodiment, (D) shows the same side view.
In the test body 50 shown in FIGS. 9A and 9B, three main bars 52 are arranged along the upper and lower sides of the test body 50, and these main bars 52 are spaced in the extending direction of the test body 50. Are connected by a plurality of shear reinforcement bars 54.
In the test body 56 shown in FIGS. 9C and 9D, the element 18 having an outer diameter of 609.6 mm, a thickness of 6.4 mm, and a length of 450 mm causes the cylindrical portion 1802 and the engaging portion 1804 to engage with each other. Further, the main reinforcing bar 52 is inserted into the main steel material insertion hole 20, the concrete C is filled in the inside of the element 18 and the closed space 1850, and the shear reinforcing bar 54 is disposed in the main reinforcing bar 52 portion protruding from the element 18.
[0024]
10A and 10B are load deformation curves. FIG. 10A shows the case of the test body 50 shown in FIG. 9A, and FIG. 10B shows the case of the test body 56 shown in FIG.
10A and 10B, the case of the test body 56 shown in FIG. 9B has a larger loop area than the case of the test body 50 shown in FIG. It is clear that is large.
FIG. 11 shows the load deformation curve of FIG. 10 (A) and the load deformation curve of FIG. 10 (B) superimposed on one figure (load-displacement curve or envelope).
From FIG. 11, it is clear that the maximum proof stress, which is the maximum value of the load, is larger in the case of the test body 56 shown in FIG. 9B than in the case of the test body 50 shown in FIG. 9A.
[0025]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the earth pressure wall 12 according to the second embodiment, in addition to the main steel material 16, the earth pressure wall 12 passes through the engaging portions 1804 of each element 18 at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of the column body 14. A PC steel material (steel material used as a tension material) 60 is provided to extend along the periphery.
When the PC steel material 60 is used, as shown in FIG. 13A, a plurality of PC steel material insertion holes 62 are provided in the bottom plate 1810 constituting the engaging portion 1804 of the element 18 at intervals in the longitudinal direction of the element 18. These PC steel material insertion holes 62 are closed by a removable cover plate 64. Alternatively, as shown in FIG. 13B, a plurality of long hole-shaped PC steel material insertion holes 62 having the main steel material insertion holes 20 are formed, and the PC steel material insertion holes 62 can be removed by a cover plate 64 that can be removed. Block it. Needless to say, the PC steel material insertion hole 62 and the cover plate 64 are also provided at the cylindrical portion 1802 of the element 18 that is arranged next to and engages with the engaging portion 1804.
Then, after the plurality of continuous pillars 14 are formed, the cover plate 64 is removed, and the PC steel material 60 is inserted into the PC steel material insertion hole 62 together with the main steel material 16.
[0026]
In this case, as the PC steel material 60, a PC steel wire, a PC steel wire, a PC steel bar, or the like is used. When a PC steel bar or the like that cannot be bent is used, a PC steel material 60 having an appropriate length is used. After being inserted into the PC steel material insertion hole 62, they are connected using a commercially available mechanical joint.
In the earth pressure wall 12 according to the second embodiment, since the PC steel material 60 is also disposed between the adjacent column bodies 14 in addition to the main steel material 16, the earth pressure wall 12 is more effective in increasing the proof stress. It becomes even more advantageous.
[0027]
Next, referring to FIG. Reference example The earth pressure wall concerning will be described.
Reference example The earth pressure wall 12 according to the present invention includes a plurality of pillars 14 embedded in the ground so as to form an outer shell of a tunnel to be constructed, a plurality of main steel materials 16 penetrating through the insides of the plurality of pillars 14, Although it is the same as that of 1st Embodiment in the point comprised by the rectangular frame shape by the concrete C with which the inside of each pillar 14 was filled, the cross-sectional shape of the element 68 to be used differs from 1st Embodiment. ing.
That is, as shown in FIG. 15A, most of the elements 68 constituting the column body 14 are a cylindrical portion 6802 and at least one side of the cylindrical portion 6802 is located inside the cylindrical portion 6802 over the entire length of the cylindrical portion 6802. A hollow engagement portion 1804 is formed.
[0028]
In addition, Reference example However, as in the first embodiment, three types of column bodies 14 having different cross-sectional shapes are used, and three types of elements 68 are used corresponding to each column body 14. That is, the element 68 of the column 14 positioned at the center of the upper side and the lower side of the earth pressure wall 12 forming the rectangular frame includes a cylindrical part 6802 and both sides of the cylindrical part 6802 as shown in FIG. The element 18 of the column 14 located at both ends of the lower side of the earth pressure wall 12 is composed of only the cylindrical portion 1802, as shown in FIG. As shown in FIG. 15A, the elements 68 constituting all the remaining pillars 14 are constituted by a cylindrical portion 6802 and an engaging portion 6804 provided on one side of the cylindrical portion 6802. .
The engaging portion 6804 is formed in a cylindrical surface recessed inward, and the other column body 14 is formed in the engaging portion 6804 of the element 68 constituting one column body 14 between the adjacent column bodies 14. In a state in which a part of the cylindrical portion 6802 of the element 68 to be engaged is engaged, the outside of the engaging portion 6804 of the element 68 of one column 14 and the outside of the cylindrical portion 6802 of the element 68 of the other column 14 Are configured to be in close contact with each other.
[0029]
Similar to the first embodiment, a main steel material insertion hole 20 (not shown) penetrating the element 68 is formed in the upper and lower portions of the cylindrical portion 6802 and the upper and lower portions of the engaging portion 6804 of the element 68 from the main steel material 16. Also, a large number are formed along the longitudinal direction of the element 68 at equal intervals from each other.
These main steel material insertion holes 20 are closed by the cover plate 24 so that earth and sand do not enter the element 68 when the element 68 is buried in the ground, and the cover plate 24 is removed inside the element 68. It is attached as possible.
In addition, Reference example Then, since the adjacent column bodies 14 are almost in close contact with each other and no closed space 1850 is generated between the adjacent column bodies 14, the concrete filling hole 22 is not provided in the element 68.
Reference example According to the earth pressure wall 12, as in the first embodiment, it is a matter of course that a large effective girder can be secured, and each column with the main steel material 16 disposed between the adjacent column bodies 14 is provided. Since the concrete 14 is filled in the body 14, the proof stress of the earth pressure wall 12 can be remarkably increased.
Further, if the PC steel material 60 is used in addition to the main steel material 16 as in the second embodiment, it is more advantageous in increasing the proof stress of the earth pressure wall 12.
The shape of the earth pressure wall 12 is not limited to a rectangular shape, and may be a circle or the like, and the shape is arbitrary.
[0030]
Next, another embodiment of the element will be described.
FIG. 16A is a cross-sectional view of an element according to another embodiment, and FIG. 16B is a plan view of a part of the element.
This element 78 is obtained by adding an air vent path 80 to the element 18 used in the first embodiment, and the air vent path 80 includes an air path 82 and a plurality of pipes 84.
The air passage 82 extends over the entire length of the element 78 at a location adjacent to the engaging portion 7804 inside the element 78, and ends thereof are opened at both ends of the element 78. In the present embodiment, the air vent path 82 is formed in a substantially triangular cross section by the upper end of the cylindrical portion 7802, the connecting plate 1810A that protrudes from the upper end of the bottom plate 1810 and is connected to the inner wall of the cylindrical portion 7802, and the side plate 1812. Has been.
[0031]
The plurality of pipes 84 are spaced apart in the extending direction of the element 78 so that when the element 78 is embedded, the plurality of pipes 84 extend over a portion located at the upper end of the upper portion of the element 78 and the air passage 82. A plurality are provided. Each tubular body 84 is attached to the inner surface of the element 78, and the tubular body 84 is an end portion located at the upper end inside the element 78. 84A Is opened, and the other end 84 </ b> B of the tube body 84 is communicated with the air passage 82.
If the earth pressure wall 12 is constructed using such an element 78, the air that tends to remain in the element 78 when the concrete C column 14 is filled becomes 84A From the start shaft 32 toward the arrival shaft 42 or from the arrival shaft 42 toward the departure shaft 32, and is discharged to the outside of the column body 14. Concrete C is reliably filled inside, which is advantageous in increasing the proof stress of the earth pressure wall 12.
[0032]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the earth pressure wall of the present invention, since the cylindrical portion and the engaging portion are engaged, it is needless to say that a large effective digit height can be secured, and adjacent column bodies are mutually connected. Since the concrete is filled in each column with the main steel material disposed on the wall, the proof stress of the earth pressure wall can be remarkably increased.
In addition, if the element of the present invention is used, the main steel material insertion hole is closed by the cover plate, so that the element can be embedded without intruding earth and sand inside the element, and if the cover plate is removed, the main steel material insertion hole Is exposed, the main steel material can be easily arranged between the plurality of elements.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional front view of an earth pressure wall.
FIGS. 2A, 2B, and 2C are explanatory diagrams of elements used for earth pressure walls.
FIG. 3 is a perspective view of an element.
4A is a sectional front view of an element with a cover plate attached, and FIG. 4B is a side view thereof.
5A is a cross-sectional front view of an element with a cover plate removed, and FIG. 5B is a side view thereof.
FIGS. 6A to 6E are explanatory views of the state of excavation from the starting shaft to the reaching shaft when forming the first columnar body.
FIGS. 7A to 7E are explanatory views of a state of excavation from a start shaft to a reach shaft when forming the second column body.
FIGS. 8A to 8G are explanatory views of filling the improved soil after forming the pillars.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a test piece with three equal points and two points. (A) is a front view of a reinforced concrete specimen having a rectangular cross section, (B) is a side view, and (C) is a side view. The front view of the test body corresponding to the some pillar body of the part which comprises the earth pressure wall of this Embodiment, (D) is the same side view.
10A and 10B are load deformation curves, in which FIG. 9A shows the case of the test body 50 shown in FIG. 9A, and FIG. 10B shows the case of the test body 56 shown in FIG. 9B.
FIG. 11 is a diagram in which the load deformation curve of FIG. 10A and the load deformation curve of FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional front view of a earth pressure wall according to a second embodiment.
FIGS. 13A and 13B are explanatory diagrams of elements used for earth pressure walls according to the second embodiment. FIGS.
FIG. 14 Reference example It is a cross-sectional front view of the earth pressure wall which concerns on.
FIG. 15 (A), (B), (C) Reference example It is explanatory drawing of the element used for the earth pressure wall which concerns on.
FIG. 16A is a sectional front view of an element having an air vent path, and FIG. 16B is a plan view thereof.
[Explanation of symbols]
12 Earth wall
14 Column
16 Main steel
18, 68, 78 elements
1802, 6802, 7802 Cylindrical part
1804, 6804, 7804 Engagement part
20 Main steel material insertion hole
22 Concrete filling hole
24, 26 Cover plate
80 Air vent
82 Airway
84 Tube

Claims

An earth pressure wall constructed by filling concrete inside a plurality of pillars embedded in the ground so as to form the outer shell of the tunnel to be constructed,
Each of the pillars has a hollow element composed of a cylindrical portion and an engaging portion in which at least one side of the cylindrical portion is recessed inside the cylindrical portion over the entire length of the cylindrical portion, and is arranged coaxially in the longitudinal direction. Composed of
The adjacent column bodies are arranged such that a part of each cylindrical portion of the element constituting the other column body is engaged with each engagement portion of the element constituting one column body,
Arranged so that the main steel material passing through the inside of each column through the engaging portion of the element continues along the circumference of the earth pressure wall at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of each column. And
These pillars are filled with concrete ,
In an adjacent column body, an element of one column body is engaged with an engagement portion of an element configuring one column body and a part of a cylindrical portion of an element configuring the other column body is engaged. A closed space is formed on the outside of the engaging portion of the other and on the outside of the cylindrical portion of the other column element
The concrete is also filled in the enclosed space,
The main steel material is disposed so as to pass through the enclosed space,
Earthen wall characterized by that.

PC steel material extending along the periphery of the earth pressure wall through the engaging portion of each element is disposed in each column body at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of each column body. The earth wall according to claim 1 .

A plurality of earth wall elements that are buried in the ground to form the outer shell of a tunnel to be built and filled with concrete.
The cylindrical portion and at least one side of the cylindrical portion is composed of an engaging portion that is recessed inside the cylindrical portion over the entire length of the cylindrical portion,
The engaging portion is configured such that a part of a cylindrical portion of an element arranged next to the element is engaged,
A main steel material insertion hole is provided through the engagement portion and the cylindrical portion that is engaged with the engagement portion,
A lid plate is removably attached to the main steel material insertion hole,
An earth pressure wall element characterized by that.

In a state where a part of the cylindrical portion of the other element is engaged with the engaging portion of one element, the outer side of the engaging portion of the one element and the outer side of the cylindrical portion of the element of the other column A closed space is formed, a concrete filling hole for filling the closed space with concrete is formed in the engagement portion, and a lid plate is removably attached to the concrete filling hole. Item 3. Earth pressure wall element.

4. The earth pressure wall element according to claim 3 , wherein the cover plate is attached so as to come out of the element when it is struck with a hammer from the inside of the element to the outside of the element.

The earth pressure wall element according to claim 3 , wherein the cover plate is attached to the element so as to be detached from the inside of the element.

An air vent path is provided inside the element, and the air vent path extends over the entire length of the element at a location adjacent to the engaging portion inside the element and is open at both ends of the element. And at a plurality of locations spaced in the extending direction of the element, a portion located at the upper end inside the element and a tubular body extending over the air passage, and the tubular body is located at the upper end inside the element 4. The earth pressure wall element according to claim 3 , wherein an end portion is opened and the other end portion of the pipe body is communicated with the air passage.