JP2009209637A - 埋設構築物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】埋設構築物が受ける地下水による浮き上がりを解決できる構築方法及び空調に要するエネルギーが少ない省エネルギーな構築方法を提供する。
【解決手段】この構築方法は、構築する埋設構築物１に対応して傾斜地１２０をオープンカット２０により土砂を除去し、造成された構築用地１１４よりも低い傾斜地１２０の下方に自然流下する排水施設３，３５を含む基礎を構築し、基礎の上に埋設構築物１を構築し、構築された埋設構築物１を土砂で埋め戻すことを特徴とする。構築地が傾斜地であるために傾斜地の低い土地に設けた排水路に地下水を自然流下させることにより地下水が排除できる。また、地下水排除のために強力な排水ポンプ等を必要としない。埋設された構築物の外壁をアースチューブとして活用でき、空調エネルギーが低減できる。
【選択図】図３

Description

地下に工場等の構築物を構築する埋設構築物の構築方法に関する。

地表の緑を維持すると共に土地の有効活用を図るために、地下に埋設構築物を構築することが考えられている。しかし、埋設構築物を構築する場合には、構築された埋設構築物が地下水による浮力を受け地下構築物が浮き上がる問題がある。埋設構築物の浮き上がりに対しては、例えば特許文献１に開示されているように、コンクリート基礎とこの基礎の上に構築された構築物の底板部をアンカーで固定する方法が知られている。
特開平７−９０８７６号公報 埋設構築物の容積が小さい場合には地下水により受けるる浮力も小さいために基礎に埋設構築物を固定する方法で解決できる。しかし、工場のように容積の大きい地下埋設物を構築する場合、地下水による浮力も大きくなり、地下埋設物の浮き上がり防止のために単に基礎と埋設構築物とを固定するだけでは不十分になる。係る場合には地下深くに打ち込んだ多数のアンカーにより埋設物の浮き上がりを阻止する等の付加工事を必要とし、構築期間及び構築コストの増大を招く。

本発明は、埋設構築物が受ける地下水による浮き上がりを解決できる埋設構築物の構築方法を提供することを課題とするものである。

さらに、本発明は空調に要するエネルギーが少ない省エネルギーな埋設構築物の構築方法を提供とすることをさらなる課題とするものである。

本発明の埋設構築物の構築方法は、構築する埋設構築物に対応して傾斜地をオープンカットにより土砂を除去する構築用地造成工程と、造成された構築用地に該構築用地よりも低い前記傾斜地の下方に自然流下する排水施設を含む基礎を構築する基礎工程と、前記基礎の上に前記埋設構築物を構築する埋設物構築工程と、構築された前記埋設構築物を土砂で埋め戻す埋設工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の構築方法では、構築すべき土地を山の斜面等の傾斜地とするものである。そして埋設構築物を浮き上がらせる地下水を傾斜地の下流に流下させ、埋設構築物に大きな浮力が作用しないようにするものである。構築地が傾斜地であるために傾斜地の低い土地に設けた排水路に地下水を自然流下させることにより地下水が排除できる。また、地下水排除のために強力な排水ポンプ等を必要としない。

傾斜地を採用することにより構築用地造成工程も容易で安価となる。構築用地造成工程は、埋設構築物、その基礎及び排水施設を構築するための空間を得るため、そこにある土砂を排除する工程である。この用地造成には、高い山側を深く堀取るオープンカット工法を採用できる。堀取る土砂の量は、必ずしも構築埋設構築物の容積を超える必要はない。傾斜に沿って断面三角形状にオープンカットしてもよい。堀取った土砂は近くに堆積しておき、埋め戻しに使用することができる。

構築用地造成工程に続いて基礎工程が実施される。基礎工程は通常の基礎を作る通常の工法を採用できる。具体的にはオープンカットされた土地に砕石等のバラスを敷いた層を形成し、必要な部分にコンクリートを流す作業を行う。地盤の弱い土地に対しては、基礎杭を打ち込むとか、通常基礎を作る場合に付随する作業は通常通り行うことができる。

この基礎工程には、傾斜地の下方に地下水を自然流下させる排水施設を作る作業も含む。排水施設には、集水パイプを採用することができる。集水パイプとはパイプを構成する筒状の壁に水を通す多数の通孔を有するもので、公知のものを使用できる。なお、排水すべき地下水の量に応じた太さの集水パイプを選択する必要がある。傾斜地であるために地上に雨水が溢れ、地下水位が高くなることは考えにくいが、集中豪雨により多量の地下水がでることも考えられ、集水施設には係る場合も想定した太い集水パイプを選択すべきである。集水パイプの通孔が土砂で目詰まりを起こさないように、あるいは地下水が集水パイプの周囲に集まりやすいように、集水パイプの周囲に砕石とか砂利を配置したり、集水パイプを通水性のあるシートで囲む等も好ましいことである。

排水施設は、埋設構築物の基礎の周囲の少なくとも山側に集水パイプを埋め、この集水パイプで集めた地下水を下流に流下させる流下水路を必要とする。流下水路は集水パイプである必要は無く、通常のコンクリート製、塩化ビニル樹脂製等の排水パイプを採用できる。

地下水を集める集水パイプは、基礎の周囲を取り囲むように設けることが好ましい。また、基礎の下方から地下水がわき出るような土地には、基礎の下方に予め集水パイプを適当な間隔で設けることが好ましい。なお、排水を考慮して集水パイプに適当な傾斜を付けることは好ましいことである。

配水施設から自然流下する排水を受ける調整池を傾斜地の低地に構築する調整池構築工程を採用することも好ましい。調整池は地上に降る雨水を受け入れるものとすることも好ましいことである。調整池から溢れた水が地域の排水路に流れ出るようにする。

排水施設はオープンカットされた山側の傾斜地と前記埋設構築物との間に山側の地下水を前記集水パイプに導く導水層を含むものとするのが好ましい。導水層としては、シート状で下方に水を流す多数の溝を持つ公知の排水シート、水の通しやすい砕石で構築された所定厚さの層とするもの等が採用できる。導水層は、集中豪雨等の場合、短時間に多量の雨水が地下水となり地下水位の上昇をもたらす可能性があり、係る事態を阻止するものである。導水層の工事は集水パイプの施設と同時期に行っても、あるいは埋設構築物を土砂で埋め戻す埋設工程の時に実施しても良い。

埋設物構築工程は基礎の上に構築される工場等の埋設構築物を構築する工程である。地中に埋設されることもあり、構築される埋設構築物は鉄筋コンクリート製のものが主となると考えられるが、これに限られることはない。埋設構築物は埋設された土圧に耐える十分な強度を有し、湿度に耐えるものである必要がある。

工場、住居等の人が働くとか生活する空間を区画するための埋設構築物には、構築物の周囲の土砂、地下水等の熱を埋設構築物の空調に使用することが好ましい。

地中の熱を利用する手段としてアースチューブとして知られているパイプを地中に埋設し、パイプの周囲の土砂等の熱をパイプ中を流れる流体に伝え、空調に利用することが知られている。埋設構築物では、土圧を受ける壁、床、地中の比較的深い位置にある天井材等の内側の面を熱交換面として利用する。この熱交換面と所定間隔を隔てて対向する内壁を設け、この熱交換面と内壁の対向面との間の空間をアースチューブの内部空間と同じ熱を輸送する調温空間として使用するものである。内側の壁面が熱交換面となる壁部の外側面は、特に防水処理を施さなくとも良い。しかし、透水性の高い壁等には防水処理を施すことが好ましい。なお、調温空間の下方には、調温空間で結露する水滴あるいは壁を通してしみ出す水を集め排水する排水溝を設けるのが好ましい。

なお、地中の温度は、地下７ｍ程度の深さで年中ほぼ一定となる。名古屋付近の７ｍ程度の地下の温度は年間を通じてほぼ１５℃程度である。そして地表に近い部分は夏場は温度が高く、冬場は温度が低くなる。

調温空間を流れる流体としては空気を使用できる。空気を使用する場合には、埋設構築物に外気を取り入れる空気取り入れ口等の外気導入装置を設けることが好ましい。なお、室内側には調温空間から取り入れた空気を加熱、冷却あるいは湿気を取る乾燥するための空調設備を設ける。空調施設としては、空調用の熱媒体を所定温度に加熱する室外機と所定温度の熱媒体で調温空間から取り入れた空気を加熱、冷却あるいは乾燥する室内機を設けることが好ましい。このような空調施設は公知の空調装置を採用できる。

調温空間内に水等の液体を使用することもできる。係る場合には調温空間内の液体は蓄熱体としても機能することになる。

空気取り入れ口から導入された新鮮な外気は調温空間の熱交換面との間で熱交換され、冬場の冷たい外気は地中の熱で暖められ、夏場の暑い外気は地中に熱を放出して冷却される。空調されて室内に導入される空気の温度は冬場で１８℃あるいはそれを超える程度、夏場で２５℃あるいはそれを下回る程度で有り、空調施設での熱交換に必要な熱量を少なくでき、省エネルギーとされた空調設備となる。

構築された埋設構築物を土砂で埋め戻す埋設工程は、オープンカットされ構築された埋設構築物の周囲の凹部を土砂で埋め戻す工程である。前記したようにこの埋設工程で導水層を組み入れることもできる。埋設工程では埋設構築物の屋上に土砂を被せることも含めることができる。被せられた土砂を介して水が屋上材にしみ込み室内に入り込むのを阻止するために、屋上を防水処理するのが好ましい。なお、屋上に被せる土砂の厚さが厚いほど、被せた土砂により外気の温度が埋設構築物に作用する割合が少なくなる。しかし被せる土砂の量が多いと土砂の重量も増し、埋設構築物はその重みに耐える高強度の構造とする必要がある。係る場合には、屋上に発泡スチロール材等の断熱材を用い、被せる土砂の量を少なくすることもできる。

土砂に覆われた屋上部分を駐車場としたり、芝生地とすることもできる。

本発明の埋設構築物の構築方法では、傾斜地をオープンカットにより土砂を除去し、構築用地を造成している。傾斜地であるため、主として山側の土砂を取り除き、谷側が開けた状態のため、土砂の除去が容易となる。

基礎工程では、造成された構築用地にこの構築用地よりも低い傾斜地の下方に自然流下する排水施設を含む基礎を構築する。この排水工程により地下水の水位は、常に基礎の下方に位置するものとなる。このため埋設構築物には地下水による浮力を受けない。地下水の浮力を受けないため埋設構築物の浮き上がりを防止用手段を必要とせず、それだけ構築費用が安価となる。

埋設構築物に外気を取り入れる外気導入装置、取り入れた外気が導入される埋設構築物の周壁及び／又は床部に沿って延びる調温空間、この調温空間から空気を取り入れる空調装置を含む空調設備を設けることにより、空調空間をいわゆるアースチューブとして利用できる。

外気導入装置から取り入れられた外気は調温空間で年間を通してほぼ一定の地中温度に近づく方向に調温される。このため冬期の低い温度の外気が調温空間で加熱されて外気温度よりも数度高い温度の空気となって空調装置に送られ、空調装置でさらに加熱されて所定温度あるいは所定温度で所定湿度の空気として室内空間に送られる。低い温度の外気を直接空調装置で加熱して所定温度にするのと比較し、調温空間で加熱された温度の分、少ない熱量で目的の温度の空気が得られることになり、省エネルギーの暖房が可能となる。

夏場は逆で、高い温度の外気は調温空間で冷却され数度低い温度の空気となって空調装置に送られ、空調装置でさらに冷却あるいは冷却除湿されて所定温度あるいは所定温度で所定湿度の空気として室内空間に送られる。高い温度の外気を直接空調装置で冷却して所定温度にするのと比較し、調温空間で冷却された温度の分、少ない熱量で目的の温度の空気が得られることになり、省エネルギーの冷房が可能となる。

なお、調温空間は、埋設構築物の壁等を介して周囲の土砂との間で自然と熱交換され、年中ほぼ一定の地中温度に近づくように暖められあるいは冷やされることになる。

発明を実施するための最良の態様

以下、本発明の実施例を示す。

本発明の埋設構築物の構築方法で構築された埋設構築物たる工場１を含む施設全体を上方から見下ろした平面図を図１に、図１のＡ−Ａ線断面を→方向から見た立面図を図２に、図１のＢ−Ｂ線断面を図３に示す。

この施設は図１に示すように、図１図上で上辺の道路１０１と、道路１０１の左端から図上で下方に延び右方向に曲がって延びる道路１０２に三方を囲まれ、図上右辺が山側となるほぼ正方形に近い縦約１６５ｍ、横約１８００ｍの敷地を持つ。
構築された工場１は、この施設の図１上で上方に位置している。この工場１は、破線１１、１２、１３及び１４で示す外壁を持ち、上方より見て縦約５４ｍ、横約１０８ｍの長方形状である。

施設全体は、工場１の屋上に土砂を敷いて形成された高地１１１とこの高地１１１と同じ高さで、図の左側にある高地１１２と、工場１の図上右側部分から下方に広がる同じ高さの高地１１３を持つ。工場１の図上左側の下方で、図上で上下方向の中程に位置する低地１１４、及びこのさらに下方に位置する調整池１１５がある。符号１１６、１１７で示されている部分は急な傾斜面となってる。

図２に示すように、工場１の外壁１２の図上左端部分が土砂に覆われず壁面が露出している。露出した外壁１２の左端部分に車両出入口１５が設けられている。なお、図３に示すように、この工場の高さは約１０．８ｍで、工場の床面は低地１１４とほぼ同じ高さである。また、工場の図１の図上上側の中央に当たる位置に四角錐形状の来客用玄関１６が設けられている。さらに工場１の屋上に空気導入装置１７、１８が設けられている。この工場１の屋上は玄関１６、空気導入装置１７、１８及び空気排出口等を除き土砂で覆われ、埋設されている。

工場１の屋上に当たる高地１１１には、道路１０１から玄関１６及び来客駐車場１２１に到る車両導入通路１２２が設けられている。高地１１３には従業員駐車場１２３が設けられ、道路１０２に通じる車両導入路１２４が設けられている。また、低地１１４には道路１０２に通じる車両導入路１２５が設けられている。図３に示すように、調整池１１５はこの敷地内で最も低い位置にある。

この敷地は、図３の破線１２０で示すように、図上、右側から左側に低くなる傾斜地であった。この傾斜地を、図３及び図４の実線２０で示すように３段にオープンカットし、土砂を高地１１３に堆積して保管した。このオープンカットは通常の工法に従って施工した。

オープンカットして掘り下げた地面に砕石及びコンクリート片を深さ約１．０ｍ敷き詰め、基礎とした。この後基礎の周囲に、図４に示す集水パイプ３及び集水パイプ３の周囲に砕石３１を設けた。集水パイプ３は工場の周囲を取り巻くもので、図２に示すように僅かの傾斜を付け、工場１の車両出入口１５に近い、排水パイプ３５につながっている。この排水パイプ３５は、図３に示すように調整池１５に延びている。

砕石等の基礎の上に鉄筋コンクリートで工場１を構築した。工場１の一部断面を拡大して図４に示すように、この工場の外壁１４は厚さ８０ｃｍの鉄筋コンクリートで形成され、特別な防水処理は成されていない。

外壁１４の内側面１４１から８０ｃｍの間隔を隔てて隔壁１４２が設けられ、両者間に幅８０ｃｍの調温空間１４３が形成された。なお、この調温空間１４３は二カ所の空気導入装置１７、１８とダクト（図示せず）で連結されている。この工場１では、内部が地下一階と地下二階に分けられている。これら分けられた地階の上下の調温空間１４３、１４３は図示しない通孔により通風可能となっている。地下二階の調温空間の下端には排水溝１４４が設けられている。この排水溝１４４に集まる水は図示しない排水設備を介して排水パイプ３５に排水されるようになっている。

この工場１の外気の流れを図５の模式図で説明する。なお、工場１は床に相当する部分のみが示され、上下方向に延びる壁、柱等は省略されている。工場１は、１階に相当する地表部と、地下一階に相当するＢ１階、地下二階に相当するＢ２階を持つ。１階には、２カ所に空気導入装置１７、１８が設けられている。図５上で右側の空気導入装置１７から導入された外気は、太い破線で示すように、Ｂ１階とＢ２階の間の外壁（図１に示す外壁１４の下方部分に相当する。）の内側に設けられた調温空間に送られ、その後上方に上がり、１階とＢ１階の間の外壁（図１に示す外壁１４の上方部分に相当する。）の内側に設けられた調温空間に送られる。

図５上で左側の空気導入装置１８から導入された外気は、太い破線で示すように、１階とＢ１階の間の外壁（図１に示す外壁１３の上方部分に相当する。）の内側に設けられた調温空間に送られ、その後下方に下がり、Ｂ１階とＢ２階の間の外壁（図１に示す外壁１３の下方部分に相当する。）の内側に設けられた調温空間に送られ、さらに同じ高さレベルの、Ｂ１階とＢ２階の間の外壁（図１に示す外壁１２の下方部分に相当する。）の内側に設けられた調温空間に送られる。このように、この工場１の４カ所の外壁のほぼ６０％がアースチューブとして利用されている。

この工場１の内部の部屋には図示しない空調装置の室内機が設けられている。この室内機は、室内機の持つ吸引ポンプにより調温空間１４３から調温された空気を吸引し、室外機（図示せず）から送られる熱媒体と熱交換され目的の温度にされて室内に供給される。室内機の吸引ポンプによる調温空間からの空気を吸入することにより調温空間は負圧となり、この負圧により外気が空気導入装置１７、１８より導入される。室内の空気は図示しない排気ポンプにより排気孔を介して排気され、調温空間を介して導入された外気と置換される。

工場１が構築された後、工場１は土砂で埋め戻される。埋め戻しに先立ち、図４に示すように山側のオープンカットされた実線２０で示す傾斜の急なカット面に山側から谷川に流れる地下水を集水パイプ３に導くための上下方向に水を導く機能を持つシート２５を配設する。この後工場１の外壁とオープンカットされた傾斜の急なカット面との間を高地１１３に保管されていた土砂で埋め戻す。

一方、工場１の屋上では、その上面が防水処理され、さらに厚さ５０ｍｍの発泡スチロール板材が敷かれ、その上に植物の根の侵入を防ぐ樹脂シートが敷かれる。そして最後に土砂を厚さ８０ｃｍ程度敷き詰める。その後、車両導入通路１２２、駐車場１２１を整備すると共に、芝生等を植える。

高地１１２も同様に整備される。また、高地１１３に駐車場１２３が設けられる。低地１１４には、コンクリート舗装がなされ、符号１１６、１１７等で示されている急な傾斜面には、芝生等が植栽される。また、車両導入通路１２２、１２４、１２５等が整備され、調整池１１５も設けられ、施設全体が完成する。

この工場１では、埋設された工場１を浮上させる地下水は集水パイプ３を介して傾斜地の下流側に設けられた調整池１１５に高低差で自然流下して排水される。このため工場１の基礎及び地階部分には地下水が存在しない。このため工場１は地下水による浮力を受けない。このように、傾斜地に埋設される工場１を造り、集水パイプ３で地下水を自然排水するという極めて安価な施設で、埋設構築物には不可欠の地下水位による浮力の問題を解決している。

さらに、工場１にはアースチューブに相当する調温空間１４３、１４３が設けられ、外気は調温空間１４３、１４３で調温されて導入される。このため外気を加温したり、逆に冷却して所定の室温にするための空調に要するエネルギーが少なくなる。このため、工場１の空調コストが安く、省エネルギー型の工場となる。

本発明の実施例で構築された埋設された工場を含む施設の平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施例で構築された埋設された工場の部分拡大断面図である。 本発明の実施例で構築された埋設された工場の導入された外気の流れを示す模式図である。

符号の説明

１・・工場 ３・・集水パイプ
１１、１２、１３、１４・・外壁 １５・・車両出入口
１７、１８・・空気導入装置 ２０・・カット面
２５・・シート １１５・・調整池

Claims (6)

1. 構築する埋設構築物に対応して傾斜地をオープンカットにより土砂を除去する構築用地造成工程と、
   造成された構築用地に該構築用地よりも低い前記傾斜地の下方に自然流下する排水施設を含む基礎を構築する基礎工程と、
   前記基礎の上に前記埋設構築物を構築する埋設物構築工程と、
   構築された前記埋設構築物を土砂で埋め戻す埋設工程と、
   を含むことを特徴とする埋設構築物の構築方法。
2. 前記配水施設から自然流下する排水を受ける調整池を前記傾斜地の低地に構築する調整池構築工程とを含む請求項１に記載の埋設構築物の構築方法。
3. 前記排水施設は前記基礎の周辺又は下方に設けられた集水パイプを含む請求項１又は２に記載の埋設構築物の構築方法。
4. 前記排水施設は前記オープンカットされた山側の傾斜地と前記埋設構築物との間に山側の地下水を前記集水パイプに導く導水層を含む請求項３に記載の埋設構築物の構築方法。
5. 前記埋設構築物は、前記埋設構築物に外気を取り入れる外気導入装置、取り入れた外気が導入される該埋設構築物の周壁及び／又は床部に沿って延びる調温空間、該調温空間から空気を取り入れる空調装置を含む請求項１に記載の埋設構築物の構築方法。
6. 前記埋設工程は、前記埋設構築物の少なくとも一部の上面を断熱材で覆いさらに該断熱材を土砂で覆う工程を含む請求項１に記載の埋設構築物の構築方法。

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