JP2005201007A - 地下構造物の施工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工期と工費の縮減が図れるうえ、地下の有効スペースが大きく確保でき、地球環境にも配慮した地下構造物の施工法を提供する。
【解決手段】 地下１階の既存地下外壁１ｗの階高中央部に切梁６ａを設置する。切梁６ａ設置後、ジャッキで切梁６ａにプレロードＰ_１を作用させる。次に、既存地下外壁１ｗを残して、既存地下構造物１０ｏの１階の床梁１ｂを梁型１ｃとともに撤去する。地下２階および地下３階についても上記一連の作業を繰り返す。引き続き、既存地下外壁３ｗに内側から増打ち壁１３ａを打設し、既存地下外壁３ｗとの合成壁１３ｗを構築する。その後、地下２階の床梁１３ｂの施工を行う。増打ち壁１３ａの強度発現後、切梁６ｃおよび腹起し７ｃを撤去する。地下２階および地下１階についても上記一連の作業を繰り返すことにより、新設地下構造物１０ｎの施工を完了させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地下構造物の施工法に関し、特に、既存地下構造物を解体撤去して新設地下構造物を構築する施工法に関する。

既存構造物を改築する場合、従来は、既存構造物を全て解体撤去してから新設構造物を構築していた。この際、既存地下構造物が存在する場合には、一旦、既存地下構造物を解体して埋め戻しを行って更地にしたうえで改めて地表から杭工事を行い、掘削しながら地下階を施工していた。その結果、埋め戻しや掘削といった土砂の移動が多くなり、工期と工費が嵩む要因となっていた。そのため、既存地下構造物の地下外壁を残して施工時の山留め壁として利用する施工法がある。例えば、特許文献１では、既存地下躯体の外周に止水性能のみを保持する薄壁を構築し、既存地下躯体の外壁を山留め壁として利用している。
特開２００１−２７１３６５号公報 （第２−３頁、第２図）

しかしながら、既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用する従来の方法は、既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用した後は、当該地下外壁を地中に埋め殺して放置したままとしている。言わば、建設廃材を地中投棄しているようなものであり、延いては地球環境に悪影響を及ぼすものである。加えて、既存の地下外壁の内方に新たに地下外壁を構築するため、新設した地下外壁の壁厚が大きくなり、地下の有効スペースが狭くなるという問題も生じる。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、工期と工費の縮減が図れるうえ、地下の有効スペースが大きく確保でき、地球環境にも配慮した地下構造物の施工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る地下構造物の施工法では、既存地下構造物を解体撤去して新設地下構造物を構築する際に、当該既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用した後、前記既存地下構造物の地下外壁の内側を増打ちして前記新設地下構造物の地下外壁とすることを特徴とする。
ここで、地下外壁の内側とは、構造物の内部空間側の壁面のことをいう。また、増打ちには、無筋コンクリート、鉄筋コンクリート、および鉄骨鉄筋コンクリートによる増打ちを含む。
本発明では、既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用するため、埋め戻しや掘削といった土砂の移動を伴う工事が殆ど無く、工期と工費の縮減が図れる。
さらに、本発明では、既存地下構造物の地下外壁の内側を増打ちして新設地下構造物の地下外壁を構築するため、新設地下構造物の地下外壁の壁厚（増打ち壁の厚さ）は、既存壁を無視した従来の設計法による地下外壁の壁厚よりも小さくなる。その結果、躯体物量が減少し、工費の縮減が図れるだけでなく、地下の有効スペースが増大する。また、力学的には、地下外壁の断面性能が大幅に向上するため、水平・鉛直方向の面外曲げ耐力および面内せん断耐力が、既存の地下外壁に比べて大きく増大する。
加えて、本発明では、既存地下構造物の地下外壁を新設地下構造物の地下外壁の一部とするため、資源を有効活用して建設廃材を出さず、地下外壁の解体に伴う騒音や振動も生じないため、地球環境にも悪影響を与えることがない。
さらに加えて、本発明では、地下外壁の重量が増大するため、基礎の浮き上がりに対する抵抗力が増大する。

また、本発明に係る地下構造物の施工法では、前記既存地下構造物の地下外壁に切梁を架設する際、当該地下外壁の内側に突設部を設け、当該突設部を介して前記切梁を架設してもよい。
本発明では、地下外壁の内側に突設部を設け、当該突設部を介して切梁を架設することにより、切梁を支持する腹起しが、増打ち壁の中に埋設されてしまうのを防ぐことができる。

この際、前記突設部は、当該突設部から増打ち部へ突出する第一アンカー筋を備えていることが好ましい。この第一アンカー筋を増打ち壁の鉄筋とラップすることにより、突設部と増打ち部との一体化を図ることができる。
ここで、増打ち部とは、既存地下外壁の内側を増打ちすることによって形成された増打ち壁のことである。

また、本発明に係る地下構造物の施工法では、前記既存地下構造物の地下外壁の内側に第二アンカー筋を設置した後、増打ちして前記新設地下構造物の地下外壁としてもよい。
ここでいう第二アンカー筋とは、既存地下外壁と増打ち壁との接合面を貫通するように配置した鉄筋（鋼材）であり、接合面のずれに抵抗することで両者を一体化させるシアキーとなるものである。
本発明では、既存地下構造物の地下外壁と増打ち壁とを第二アンカー筋を介して接合することにより、既存地下構造物の地下外壁と増打ち壁との一体化を図ることができる。
なお、第二アンカー筋の本数を少なくして、既存地下構造物の地下外壁と増打ち壁との接合面で多少のずれを許容するようにしてもよい。

また、本発明に係る地下構造物の施工法では、前記既存地下構造物の地下外壁と新設する増打ち壁との間に止水層を備えていてもよい。
ここで、止水層は、例えば、既存の地下外壁にゴムアスファルト系の防水材を吹き付けたり、止水シートを貼り付けたりすることなどして厚さ５ｍｍ以下の薄い止水層を形成するものである。止水層を貫通するアンカーボルトには、水膨脹ゴムを巻くことで止水性を確保することができる。
本発明では、地下構造物の地下外壁が止水層を備えることにより、地下水位以下であっても容易に止水性に優れた地下外壁を施工することができる。

また、本発明に係る地下構造物の施工法では、前記既存地下構造物の基礎を増打ちして前記新設地下構造物の基礎としてもよい。
本発明では、既存地下構造物の基礎を増打ちして新設地下構造物の基礎とすることにより、既存地下構造物に比べて大規模な新設地下構造物が建設可能となる。この際、基礎の増打ちだけではなく、増し杭を併用してもよい。

本発明によれば、既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用するため、工期と工費の縮減が図られる。加えて、既存地下構造物の地下外壁の内側を増打ちして新設地下構造物の地下外壁とするので、地下の有効スペースが大きく確保できるとともに、建設廃材が発生せず、地球環境にも悪影響を与えることがない。

以下、本発明に係る地下構造物の施工法の実施形態について、図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る地下構造物の施工法の施工手順を示す概略図である。
本実施形態における既存地下構造物１０ｏは、図１（ａ）に示すように、地下３階からなる鉄筋コンクリート構造物であり、地上部分は既に解体撤去されているものとする。
本実施形態による地下構造物の施工法では、既存地下構造物１０ｏの地上部分を解体撤去した後、１階の床スラブ１ｓに作業用の開口（図示省略）を設ける。そして、当該作業用開口から資材を搬入して、地下１階の既存地下外壁１ｗの階高中央部に切梁６ａを設置する（図１（ｂ）参照）。この際、切梁６ａを支持する腹起し７ａが増打ち壁に埋設しないように、既存地下外壁１ｗの内側に突設部５ａを設け、突設部５ａを介して腹起し７ａを既存地下外壁１ｗに当接させる。
切梁６ａ設置後、土圧（以降、「土圧＋水圧」を簡便に「土圧」と称する。）による既存地下外壁１ｗの曲げ応力を打ち消すように、ジャッキ（図示省略）で切梁６ａにプレロード（圧縮力）Ｐ_１を作用させる。
なお、切梁６ａの水平間隔が短く、腹起し７ａが無くても土圧による応力が既存地下外壁１ｗの耐力以内となる場合には、腹起し７ａを省略してもよい。また、階高が大きい場合には、切梁６ａを２段以上設けたり、斜梁（斜めに設置する切梁）を併用してもよい。

次に、既存地下外壁１ｗを残して、既存地下構造物１０ｏの１階の床梁１ｂを梁型１ｃとともに撤去する。また、地下１階床スラブ２ｓには作業用開口（図示省略）を設ける。
そして、地下２階の既存外壁２ｗの階高中央部に切梁６を設置し、ジャッキ（図示省略）で切梁６ｂにプレロードＰ_２を作用させる（図１（ｃ）参照）。
その後、既存地下外壁２ｗを残して、既存地下構造物１０ｏの地下１階の床梁２ｂを梁型２ｃとともに撤去し、地下２階床スラブ３ｓには作業用開口（図示省略）を設ける。

地下３階についても上記一連の作業を繰り返す（図１（ｄ）参照）。なお、既存地下構造物１０ｏの最下階等を残す場合には、撤去しない階の上階まで上記一連の作業を繰り返す。

本実施形態では、既存地下構造物１０ｏと新設地下構造物１０ｎの柱位置が異なるため、既存基礎４ｂにアンカー筋（図示省略）を打設した後、既存基礎４ｂ上にコンクリートを増打ち１４ａして合成基礎１４ｗを構築し、応力処理する（図１（ｅ）参照）。

次に、既存地下外壁３ｗに内側から第二アンカー筋（図示省略）を施工（設置）した後、新設地下構造物１０ｎの階高に応じた増打ち壁１３ａを打設し、既存地下外壁３ｗとの合成壁１３ｗを構築する（図１（ｆ）参照）。
その後、地下２階の床梁１３ｂの施工を行う。なお、新設地下構造物１０ｎが鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造の場合には、増打ち壁１３ａとその上端に位置する床梁１３ｂを同時に打設してもよい。
増打ち壁１３ａが所定の強度を発現した後、切梁６ｃおよび腹起し７ｃを撤去する。この時点では、上階の床スラブ１３ｓの施工が終了しており、床スラブ１３ｓの開口から資材を搬出する必要があるが、これは逆打ち工事の場合と同様であり、施工上の問題とはならない。

地下２階および地下１階についても上記一連の作業を繰り返すことにより、新設地下構造物１０ｎの施工を完了させる（図１（ｇ）および（ｈ）参照）。

図２は、地下外壁の応力図であり、（ａ）は既存地下外壁の応力状態、（ｂ）はプレロード時の応力状態、（ｃ）は新設地下外壁の応力状態を示している。
図２（ｂ）に示すように、切梁６ａ、６ｂ、６ｃを既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗの階高中間部に設置してプレロードＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を作用させることにより、土圧によって既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗに生じる応力を大幅に低減させることができる。既存の床梁１ｂ、２ｂ、３ｂを撤去する際、既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗには土圧による応力が生じるが、このときの土圧は施工時土圧（ランキン土圧と呼ばれ、本体の設計に用いる静止土圧よりかなり小さい。）のみを考慮すればよいので、既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗの耐力内に収められる。
切梁６ａ、６ｂ、６ｃを撤去する際には、土圧により既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗに応力が生じるが、このときには新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗとなっており、既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗに比べて大幅に耐力および剛性が向上している（図２（ｃ）参照）。

図３は、突設部周辺の詳細を示した図であり、（ａ）はその立断面図、（ｂ）はその平面図である。
コンクリートからなる略四角錐台状の突設部５は、既存地下外壁２０の内面に施工（設置）された第二アンカー筋８を介して、既存地下外壁２０の内側に固着されている。そして、突設部５の内面には、切梁６を支持するための腹起し７が装着されている。また、突設部５の上下面からは鉛直方向に第一アンカー筋９が突出しており、増打ち壁２１内の鉄筋２１ａと重ね継手を形成している。
なお、腹起し７にハニカムビーム等の孔明きウェブ鋼材を使用して増打ち壁２１内に埋め殺しとする場合は、突設部５は不要である。

図４は、突設部の施工手順を示した概略図である。
先ず、図４（ａ）に示すように、既存地下外壁２０の内側に、所定の離間間隔をおいて、エポキシアンカーなどのあと施工アンカー工法により、第二アンカー筋８を施工（設置）する。この際、既存地下外壁２０内の鉄筋２０ａ、２０ｂを切断しないように留意する。
次に、図４（ｂ）に示すように、第一アンカー筋９を既存地下外壁２０と平行に既存地下外壁２０から所定の間隔をおいて鉛直にセットした後、第一アンカー筋９の中間部および第二アンカー筋８を内包するようにコンクリートを打設し、突設部５を形成する。
その後、図４（ｃ）に示すように、第一アンカー筋９にラップするように鉄筋２１ａ、２１ｂを配筋した後、コンクリートを打設し、増打ち壁２１を形成する。既存地下外壁２０と増打ち壁２１との接合面２２は、既存地下外壁２０の仕上げ材を除去後、原則として目荒しとするが、高圧水洗浄のみとすることもできる。

本実施形態による地下構造物の施工法では、既存地下構造物１０ｏの既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗを山留め壁として利用するため、埋め戻しや掘削といった土砂の移動を伴う工事が殆ど無く、工期と工費の縮減が図れる。
さらに、本実施形態による地下構造物の施工法では、既存地下構造物１０ｏの既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗの内側にコンクリートを増打ち１１ａ、１２ａ、１３ａして新設地下構造物１０ｎの新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗを構築するため、新設地下構造物１０ｎの新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗの壁厚は、既存壁を無視した従来の設計法による壁厚に既存壁厚を加えた値よりも小さくなる。その結果、躯体物量が減少することにより、工費の縮減が図れるだけでなく、地下の有効スペースが増大する。特に、地下の深い建物の場合、既存壁を無視した従来の設計法では、壁厚の大きい下階の既存地下外壁の内側に新設地下外壁を設けることになり、既存地下外壁の外面から新設地下外壁の内面までの寸法はかなり大きなものとなる。これに対して、本実施形態による地下構造物の施工法では、既存地下外壁の内面に直接増打ちするだけなので、既存地下外壁の外面から新設地下外壁の内面までの寸法を大幅に低減することができる。その結果、地下の室内有効空間を大きくとることができる。
また、力学的には、新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗの断面性能が大幅に向上するため、水平・鉛直方向の面外曲げ耐力および面内せん断耐力が、既存の地下外壁に比べて大きく増大する。
加えて、本実施形態による地下構造物の施工法では、既存地下構造物１０ｏの既存地下外壁１ｗ、２ｗ、３ｗを新設地下構造物１０ｎの新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗの一部とするため、資源を有効活用して建設廃材を出さず、地下外壁の解体に伴う騒音や振動も生じないため、地球環境にも悪影響を与えることがない。
さらに加えて、本実施形態による地下構造物の施工法では、新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗの重量が増大するため、基礎の浮き上がりに対する抵抗力が増大する。

図５は、本発明に係る地下構造物の施工法の他の実施形態を示す概略図である。
図５に示すように、本実施形態による地下構造物の施工法では、新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗに発生する応力の大きさにより、既存地下外壁と増打ち壁との合成度を変化させている。即ち、応力が小さな地下１階の新設地下外壁１１ｗは既存地下外壁１ｗのままとし、応力が比較的小さな地下２階の新設地下外壁１２ｗは、既存地下外壁２ｗ上に第二アンカー筋８を設置せずにコンクリートの増打ち１２ａを行う重ね壁とし、応力が大きな地下３階の新設地下外壁１３ｗは、既存地下外壁３ｗ上に第二アンカー筋８を施工（設置）したうえでコンクリートの増打ち１３ａを行う合成壁としている。
この合成壁は、第二アンカー筋８を所定本数打設することにより、既存地下外壁と増打ち壁とを完全に一体化する完全合成壁とすることもできるし、第二アンカー筋８の打設本数を加減する（少なくとも、完全合成壁における第二アンカー筋８の本数の１／２以上打設する）ことにより、既存地下外壁と増打ち壁との間に多少のズレを許容する不完全合成壁とすることもできる。
なお、本実施形態のような階ごとではなく、平面内で既存地下外壁と増打ち壁との合成度を変化させてもよい。例えば、吹き抜け部は合成壁とし、一般部は重ね壁にするなどが考えられる。

図６は、新設地下外壁の断面詳細図であり、（ａ）は合成壁の場合、（ｂ）は重ね壁の場合である。
合成壁の場合、既存地下外壁２０に第二アンカー筋８の鉄筋径の１０倍以上埋め込むとともに、第二アンカー筋８の先端にはフック状の定着部８ａを形成し、増打ち壁２１内に鉄筋径の１５倍以上のみ込ませる。
また、既存地下外壁２０と増打ち壁２１との接合面２２は、目荒し処理を施すものとする。

本実施形態による地下構造物の施工法では、新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗに発生する応力の大きさに応じて、新設地下外壁１１ｗ、１２ｗ、１３ｗの施工法を選択することにより、工期および工費の縮減を図ることができる。

以上、本発明に係る地下構造物の施工法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、地下外壁の反力を切梁で処理しているが、本発明は、階高の大きい階では切梁を２段にしたり、切梁に代えて地盤アンカー（斜め方向アースアンカー）を使用してもよいし、切梁と地盤アンカーを併用してもよい。
また、上記の実施形態では、１階の床スラブを解体撤去しているが、本発明は、１階の床スラブを残して、これを施工床として使用してもよい。この場合、既存地下構造物の柱または基礎から支柱を設けることで、１階の床スラブを支持する。これにより、乗り入れ構台が不要となり、工期短縮と工費削減が図れる。
さらに、本発明では、基礎までの深さを使って階高や階数を変更することもできるし、既存の床梁をそのまま使用することもできる。また、柱スパンを変更して新しいプランにすることもできるし、一部若しくは全部の柱を再利用することもできる。このように、本発明では、既存の柱割や階高と合わせることも変更することも、部位によって選択することができる。
加えて、本発明では、フラットスラブやプレストレスを利用することで、階高を増やさずに地下階の有効高さを稼ぐことができる。これにより、地下変電所や地域冷暖房施設のような階高を必要とする施設を、階高を増やさずに地下に設置することができる。

本発明に係る地下構造物の施工法の施工手順を示す概略図である。 地下外壁の応力図であり、（ａ）は既存地下外壁の応力状態、（ｂ）はプレロード時の応力状態、（ｃ）は新設地下外壁の応力状態を示している。 突設部周辺の詳細を示した図であり、（ａ）はその立断面図、（ｂ）はその平面図である。 突設部の施工手順を示した概略図である。 本発明に係る地下構造物の施工法の他の実施形態を示す概略図である。 新設地下外壁の断面詳細図であり、（ａ）は合成壁の場合、（ｂ）は重ね壁の場合を示している。

符号の説明

１ｗ、２ｗ、３ｗ、２０ 既存地下外壁
１１ｗ、１２ｗ、１３ｗ 新設地下外壁
１１ａ、１２ａ、１３ａ、２１ 増打ち壁
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 突設部
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 切梁
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 腹起し
１０ｏ 既存地下構造物
１０ｎ 新設地下構造物

Claims (6)

1. 既存地下構造物を解体撤去して新設地下構造物を構築する際に、当該既存地下構造物の地下外壁を山留め壁として利用する地下構造物の施工法において、
   前記既存地下構造物の地下外壁の内側を増打ちして前記新設地下構造物の地下外壁とすることを特徴とする地下構造物の施工法。
2. 前記既存地下構造物の地下外壁に切梁を架設する際、当該地下外壁の内側に突設部を設け、当該突設部を介して前記切梁を架設することを特徴とする請求項１に記載の地下構造物の施工法。
3. 前記突設部は、当該突設部から増打ち部へ突出する第一アンカー筋を備えることを特徴とする請求項２に記載の地下構造物の施工法。
4. 前記既存地下構造物の地下外壁の内側に第二アンカー筋を設置した後、増打ちして前記新設地下構造物の地下外壁とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地下構造物の施工法。
5. 前記既存地下構造物の地下外壁の内側に止水層を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の地下構造物の施工法。
6. 前記既存地下構造物の基礎を増打ちして前記新設地下構造物の基礎とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の地下構造物の施工法。

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