JP2013256793A - 地下構造の施工方法及び地下構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構真柱の建て込みや地下柱の施工を不要にし、さらなる省力化施工を可能にする地下構造の施工方法及び地下構造を提供する。
【解決手段】地下構造Ａの構築領域Ｒを囲むようにして地盤Ｇに土留壁２を構築する土留壁構築工程と、地下構造Ａの構築領域Ｒの地盤Ｇの所定位置に複数の鋼管杭３を打設する鋼管杭打設工程と、鋼管杭３に端部を接続して本設の鉄骨梁１０を架設するとともにコンクリートを打設して１階床躯体１３を構築する１階床躯体構築工程と、１階床躯体を作業床及び切梁として利用し、且つ地下階層毎に鋼管杭２に端部を接続して本設の鉄骨梁１０を設置し、この本設の鉄骨梁を切梁として利用し、地盤Ｇを地下階層毎に掘削してゆく地盤掘削・本設梁設置工程と、鉄骨梁１０を本設梁、鋼管杭３を本設柱にして各地下階層の地下階躯体を構築する地下階躯体構築工程とを備えて地下構造Ａを構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下構造の施工方法及び地下構造に関し、特に、地下に１階以上の階層を有する地下構造の施工方法及び該地下構造に関する。

建物の地下躯体などの地下構造を構築するための方法として、狭い敷地で短期に地下構造を構築できることから逆打ち工法や新地下工法を採用するケースが増えている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

逆打ち工法は、仮設の山留壁を設け、この山留壁の内側の地盤地表部を掘削し、１階の外周梁と床スラブの施工を行う。そして、これらの外周梁と床スラブを腹起こしや切梁 の支保工として機能させて山留壁を支持しつつ、地下１階よりもやや深いレベルまで地盤を掘削し、地下１階の外周梁と床スラブを施工する。さらに同様にして、地下２階よりもやや深いレベルまで地盤を掘削し、地下２階の外周梁とスラブを施工し、基礎レベルまで順次地盤を掘削しながら、本設の地下壁としての鉄筋コンクリート壁（ＲＣ壁）を地下１階から順次施工して、地下階の躯体および基礎を完成させてゆく。一般に、逆打ち工法では、掘削階より２層遅らせて地下外壁を施工してゆくケースが多い。

また、新地下工法は、逆打ち工法と同様に1階の外周梁、床スラブを先行して構築し、この1階の躯体を支保工、作業床として利用しながら、地下工事と地上工事を同時に行うようにしたものである。

特開平７−７１０４８号公報 特開２００２−１８８１６３号公報

一方、上記従来の逆打ち工法や新地下工法（従来の地下構造の施工方法）では、構真柱の建て込みや、地下柱の施工等が必要であり、これら構真柱の建て込みや地下柱の施工に多大な労力を要しており、この点を改善してさらなる省力化施工を可能にする手法の開発が強く望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑み、構真柱の建て込みや地下柱の施工を不要にし、さらなる省力化施工を可能にする地下構造の施工方法及び該地下構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の地下構造の施工方法は、地下に１階以上の地下階層を有する地下構造を構築する方法であって、前記地下構造の構築領域を囲むようにして地盤に土留壁を構築する土留壁構築工程と、前記地下構造の構築領域の地盤の所定位置に複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を架設するとともにコンクリートを打設して１階床躯体を構築する１階床躯体構築工程と、前記１階床躯体を作業床及び切梁として利用し、且つ前記地下階層毎に前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を設置し、該本設の鉄骨梁を切梁として利用し、前記地下構造の構築領域の地盤を前記地下階層毎に掘削してゆく地盤掘削・本設梁設置工程と、前記鉄骨梁を本設梁、前記鋼管杭を本設柱にして各地下階層の地下階躯体を構築する地下階躯体構築工程とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の地下構造の施工方法においては、前記鋼管杭の内部にコンクリートを打設し、前記本設柱の少なくとも一部をコンクリート充填鋼管構造にすることが望ましい。

本発明の地下構造は、地下に１階以上の地下階層を有する地下構造であって、地下構造の構築領域を囲むようにして地盤に構築した土留壁と、前記地下構造の構築領域の地盤の所定位置に打設した複数の鋼管杭とを備え、前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を架設するとともにコンクリートを打設して１階床躯体を構築し、前記１階床躯体を作業床及び切梁として利用し、且つ前記地下階層毎に前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を設置し、該本設の鉄骨梁を切梁として利用し、前記地下構造の構築領域の地盤を前記地下階層毎に掘削し、各地下階層の地下階躯体が前記鉄骨梁を本設梁、前記鋼管杭を本設柱にして構築されていることを特徴とする。

本発明の地下構造の施工方法及び地下構造においては、鋼管杭打設工程で予め施工した鋼管杭を本設柱として利用するようにしているため、従来の構真柱の建て込みや地下柱の施工が不要になり、施工性を向上させることができ、工期の短縮、大幅なコスト削減を図ることが可能になる。また、鋼管杭や鉄骨梁で本設柱や本設梁を構成するようにしたことで、地下階躯体構築工程で地下階躯体を構築する際の型枠の使用量が少なくて済み、この点からも、施工性の向上、ひいては工期短縮、コスト削減を図ることが可能になる。

また、本発明の地下構造の施工方法においては、鋼管杭の内部にコンクリートを打設し、本設柱の少なくとも一部をコンクリート充填鋼管構造にすることによって、比較的容易に構造安定性が高い地下構造を構築することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る地下構造の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る地下構造の施工法において、鋼管杭を本設柱として利用するようにして、地下構造を構築している状態を示す断面図である。 コンクリート止めを示す図である。 接合用部材を示す図である。 鋼管杭に鉄骨梁を剛接合する場合の一例を示す断面図である。 鋼管杭に水平ブレースを接合する場合の一例を示す図である。

以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る地下構造の施工方法及び地下構造について説明する。本実施形態は、地下に１階以上の地下階層を有する地下構造の施工方法及び該地下構造に関するものである。

まず、本実施形態の構造物（建物）１は、図１に示すように、地下２階層の地下構造Ａを備えるとともに地上構造Ｂを備えて構築される。

そして、本実施形態の地下構造Ａは、地下構造Ａの構築領域Ｒを囲むようにして地盤Ｇに構築した土留壁２と、地下構造Ａの構築領域Ｒの地盤Ｇの所定位置に打設した複数の鋼管杭３とを備え、鋼管杭３に端部を接続して設置した鉄骨梁１０を本設梁、鋼管杭３を本設柱にして各地下階層の地下階躯体が構築されている。

一方、本実施形態において、地下構造Ａを構築する際には（本実施形態の地下構造の施工方法では）、はじめに、例えばＨ形鋼などを芯材とするソイルミキシングウォール（ＳＭＷ）などの山留壁２を、地下構造Ａの構築領域Ｒを囲むように地盤Ｇに構築する（土留壁構築工程）。

次に、山留壁２で囲まれた地下構造Ａの構築領域Ｒの所定位置の地盤Ｇに鋼管杭３を打設する（鋼管杭打設工程）。そして、図２及び図３に示すように、鋼管杭３の内部の所定位置に例えばラス網とアングルで形成したコンクリート止め４を設置し、さらに、本実施形態では、図２及び図４に示すように、鋼管杭３の上端部（頭部）に接合用部材５を溶接などして一体に取り付ける。

ここで、本実施形態の接合用部材５は、例えば、図２及び図４に示すように、上部円板５ａ、下部円板５ｂ、環状の側壁板５ｃなどの複数の鋼板を溶接などして一体に組み合わせ、鋼管杭３と略同径の平面視円形状で、上下方向Ｔ１に所定の厚さを備えて形成されている。また、この接合用部材５は、筒状板５ｄが上端を上部円板５ａに、下端を下部円板５ｂに溶接などして一体に取り付けられ、この筒状板５ｄにより、軸線Ｏ１中心に上部円板５ａから下部円板５ｂに貫通する連通孔６を備えて形成されている。さらに、接合用部材５は、上部円板５ａ、下部円板５ｂ、側壁板５ｃ、筒状板５ｄにそれぞれ接続して補強板５ｅが配設されている。さらに、上部円板５ａと下部円板５ｂにはそれぞれ、鋼板の一面から他面に貫通するエア抜き孔７が設けられている。

図２に示すように、このように構成した接合用部材５を鋼管杭３の上端部に載置し、溶接して一体に取り付ける。このとき、接合用部材５は、鋼管杭３と互いの軸線Ｏ１が同軸上に配されるようにして設置される。また、図２（及び図１）に示すように、接合用部材５を鋼管杭３に一体に設置した後、この接合用部材５に下端を接続して地上構造Ｂの鋼管柱８を溶接などして設置する。このとき、地上構造Ｂの鋼管柱８の内部と鋼管杭３の内部とが接合用部材５の連通孔６を介して連通するようにし、且つ、鋼管杭３の施工誤差を吸収し、所定位置に配されるように、地上構造Ｂの鋼管柱８を一体に接続して設置する。

次に、接合用部材５の連通孔６を通じて、鋼管杭３の内部にコンクリート９を打設し、コンクリート充填鋼管構造の杭（ＣＦＴ杭３’）を形成する。このとき、鋼管杭３内にコンクリート止め４が設けられているため、このコンクリート止め４よりも上方の鋼管杭３の内部にコンクリート９が充填され、所望の部分がコンクリート充填鋼管構造となる。また、接合用部材５に設けたエア抜き孔７によってエアを好適に抜きながらコンクリートの打設が行なえる。さらに、本実施形態体では、接合用部材５に接続した地上構造Ｂの鋼管柱８の下端側の内部までをコンクリート打上げ高とし、鋼管杭３の内部とともに接合用部材５の連通孔６、鋼管柱８の内部の下端側の一部にコンクリート９を充填する。なお、鋼管杭３だけで必要な耐力を確保できる場合には、必ずしもコンクリート充填を行なわなくてもよい。また、鋼管杭３の内部にコンクリート９を充填し、図１、図２のように地下構造Ａの深さ範囲全体をコンクリート充填鋼管構造にしなくてもよく、地下構造Ａの深さ範囲の一部にコンクリート９を充填するようにしてもよい。

そして、本実施形態の地下構造Ａの施工方法では、所定位置に配置した複数のＣＦＴ杭３’を形成した段階で、１階の鉄骨梁１０を鋼管杭３に接続して取り付ける。このとき、接合用部材５の側壁板５ｃにガセットプレート１１を溶接して取り付け、このガセットプレート１０に高力ボルトで鉄骨梁１０をピン接合して設置する。また、接合用部材５の上部円板５ａにスタッド１２を溶接して取り付けておく。そして、コンクリートを打設し、１階床スラブ（１階床躯体）１３を構築する（１階床躯体構築工程）。このとき、１階床スラブ１３は、一部に施工用の開口部を設けて形成する。また、この１階床スラブ１３は、作業床として利用できるように重機などを考慮して鉄骨梁等の部材を選定、使用して形成する。

次に、図１及び図２に示すように、１階床スラブ１３を切梁、作業床として利用しながら、地下構造Ａの構築領域Ｒの地盤Ｇを掘削し、地下１階の階層の根切りを行うとともに、この地下１階の所定位置に、鋼管杭３（ＣＦＴ杭３’）に接続して鉄骨梁１０を設置する。また、このようにして、各地下階層の所定位置に鉄骨梁１０を接続して切梁として利用しながら根切りを行なってゆく。すなわち、１階床スラブ１３を作業床及び切梁として利用し、且つ地下階層毎に鋼管杭３に端部を接続して鉄骨梁１０を設置し、この鉄骨梁１０を切梁として利用して、地下構造Ａの構築領域Ｒの地盤Ｇを地下階層毎に掘削してゆく（地盤掘削・本設梁設置工程）。このとき、鋼管杭３にガセットプレート１１を現場溶接しながら取り付け、このガセットプレート１１に高力ボルトで各鉄骨梁１０をピン接合して設置する。

なお、鉄骨梁１０をピン接合ではなく現場溶接して剛接合し、大梁にすることもできる。また、この場合には、図５に示すように、鉄骨梁１０を剛接合する鋼管杭３の接合箇所に内ダイヤフラム１４や外ダイヤフラムを設けることが好ましい。さらに、図６に示すように、各階層の鉄骨梁１０を鋼管杭３に接合して取り付ける際に、この鉄骨梁１０とともに水平ブレース１５を鋼管杭に現場溶接して設置するようにしてもよい。

さらに、図１及び図２に示すように、最下層の根切りを行なった段階で、本実施形態では、この地盤底部側の鋼管杭３にスタッド１６を溶接して取り付け、また、鉄筋１７を配筋し、コンクリート１８を打設して基礎梁１９を構築する。なお、この地盤底部に、マットスラブを構築するようにしても勿論よい。

また、上記のように、各地下階層の所定位置に鉄骨梁１０を鋼管杭３に接続し、切梁として利用しながら順次地下階層の根切りを行うとともに、各階層の外周壁や床スラブ１３などの地下階躯体を順次構築してゆく（地下階躯体構築工程）。本実施形態の地下構造の施工方法では、逆打工法や新地下工法のように地下階躯体を構築してゆく。

そして、このように地下構造Ａを構築して行く本実施形態の地下構造Ａの施工方法及び地下構造Ａにおいては、鋼管杭打設工程で予め施工した鋼管杭３（ＣＦＴ杭３’）を本設柱として利用するようにしているため、従来の構真柱の建て込みや地下柱の施工が不要になり、施工性を向上させることができ、工期の短縮、大幅なコスト削減を図ることが可能になる。また、鋼管杭３や鉄骨梁１０で本設柱や本設梁を構成するようにしたことで、地下階躯体構築工程で地下階躯体を構築する際の型枠の使用量が少なくて済み、この点からも、施工性の向上、ひいては工期短縮、コスト削減を図ることが可能になる。

また、本実施形態の地下構造Ａの施工方法においては、鋼管杭３の内部にコンクリート９を打設し、本設柱の少なくとも一部をコンクリート充填鋼管構造にすることによって、比較的容易に構造安定性が高い地下構造Ａを構築することが可能になる。

なお、本実施形態の地下構造Ａにおいては、地上階の柱８から作用する力が、１階床スラブ１３や床面ブレースを通じて順次各階層の地下外壁、地下階の柱に伝達し、基礎、床、底版を通じて杭３に伝達して支持される。そして、大部分の力は、地下外壁に伝達して支持されるが、このとき、構造上、地下外壁まで力を伝搬させにくい場合には、平面内部にＥＷやブレースなどの耐震要素を設けるようにすればよい。

以上、本発明に係る地下構造の施工方法及び地下構造の一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。

１ 構造物（建物）
２ 山留壁
３ 鋼管杭（本設柱）
３’ ＣＦＴ杭（本設柱）
４ コンクリート止め
５ 接合用部材
５ａ 上部円板
５ｂ 下部円板
５ｃ 側壁板
５ｄ 筒状板
５ｅ 補強板
６ 連通孔
７ エア抜き孔
８ 鋼管柱
９ コンクリート
１０ 鉄骨梁（本設梁）
１１ ガセットプレート
１２ スタッド
１３ 床スラブ（床躯体）
１４ 内ダイヤフラム
１５ 水平ブレース
Ａ 地下構造
Ｂ 地上構造
Ｇ 地盤
Ｏ１ 軸線
Ｒ 地下構造の構築領域
Ｔ１ 上下方向

Claims (3)

1. 地下に１階以上の地下階層を有する地下構造を構築する方法であって、
   前記地下構造の構築領域を囲むようにして地盤に土留壁を構築する土留壁構築工程と、
   前記地下構造の構築領域の地盤の所定位置に複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、
   前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を架設するとともにコンクリートを打設して１階床躯体を構築する１階床躯体構築工程と、
   前記１階床躯体を作業床及び切梁として利用し、且つ前記地下階層毎に前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を設置し、該本設の鉄骨梁を切梁として利用し、前記地下構造の構築領域の地盤を前記地下階層毎に掘削してゆく地盤掘削・本設梁設置工程と、
   前記鉄骨梁を本設梁、前記鋼管杭を本設柱にして各地下階層の地下階躯体を構築する地下階躯体構築工程とを備えていることを特徴とする地下構造の施工方法。
2. 請求項１記載の地下構造の施工方法において、
   前記鋼管杭の内部にコンクリートを打設し、前記本設柱の少なくとも一部をコンクリート充填鋼管構造にしたことを特徴とする地下構造の施工方法。
3. 地下に１階以上の地下階層を有する地下構造であって、
   地下構造の構築領域を囲むようにして地盤に構築した土留壁と、
   前記地下構造の構築領域の地盤の所定位置に打設した複数の鋼管杭とを備え、
   前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を架設するとともにコンクリートを打設して１階床躯体を構築し、
   前記１階床躯体を作業床及び切梁として利用し、且つ前記地下階層毎に前記鋼管杭に端部を接続して本設の鉄骨梁を設置し、該本設の鉄骨梁を切梁として利用し、前記地下構造の構築領域の地盤を前記地下階層毎に掘削し、
   各地下階層の地下階躯体が前記鉄骨梁を本設梁、前記鋼管杭を本設柱にして構築されていることを特徴とする地下構造。

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