JP2018066220A - 地下躯体の改築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】山留を必要としない地下躯体の改築方法を提供する。【解決手段】地下躯体の改築方法は、外周部５０Ｅを残して既存地下躯体（地下躯体５０Ｂ）を撤去する第１撤去工程と、既存地下躯体が撤去された空間に新設地下躯体（地下躯体１０Ｂ）を構築する構築工程と、外周部５０Ｅの地下外壁５２と新設地下躯体とを新設梁１６で連結する連結工程と、地下外壁５２を残して外周部５０Ｅを撤去する第２撤去工程と、を備えている。【選択図】図７

Description

本発明は、地下躯体の改築方法に関する。

下記特許文献１には、既存地下構造物を解体して新しい構造物を構築する際に、既存地下構造物の外周壁を囲繞する山留を設ける地下構造物の解体及び構築方法が開示されている。この地下構造物の解体及び構築方法では、山留を設けることにより既存地下構造物の外周壁が地盤の土圧で押圧されることを抑制し、既存地下構造物の解体・撤去を可能にしている。

特開平６−１２９１１５号公報

しかし上記特許文献１では、山留の新設と、この山留の有効長さ分だけ地下構造物を解体、撤去する作業とを繰り返す必要があり、施工が煩雑である。

本発明は上記事実を考慮して、山留を必要としない地下躯体の改築方法を提供することを目的とする。

請求項１の地下躯体の改築方法は、外周部を残して既存地下躯体を撤去する第１撤去工程と、前記既存地下躯体が撤去された空間に新設地下躯体を構築する構築工程と、前記外周部の地下外壁と前記新設地下躯体とを新設梁で連結する連結工程と、前記地下外壁を残して前記外周部を撤去する第２撤去工程と、を備えている。

請求項１の地下躯体の改築方法では、外周部を残して既存地下躯体を撤去する。このとき、外周部の地下外壁が土留め壁となって土圧に抵抗する。さらに、既存地下躯体が撤去された空間に構築された新設地下躯体と、外周部の地下外壁とを新設梁で連結する。これにより、新設地下躯体が新設梁を介して土圧を受ける。このため、既存地下躯体の外周部を撤去しても、地下外壁が変形したり崩落しにくい。したがって、請求項１の地下躯体の改築方法では山留を必要としない。

請求項２の地下躯体の改築方法は、前記外周部のスラブに貫通孔を形成する穿孔工程と、前記貫通孔を通る構真柱を立設する柱立設工程と、を備え、前記連結工程において、前記新設梁が前記地下外壁と前記構真柱及び前記構真柱と前記新設地下躯体とを連結する。

請求項２の地下躯体の改築方法では、新設地下躯体と地下外壁の間に架設した新設梁が構真柱によって支持される。このため新設梁は土圧に抵抗するだけでなく、鉛直荷重を受けることができる。これにより、構真柱と新設梁とが新設地下躯体の外周部の躯体となる。

請求項３の地下躯体の改築方法は、前記構築工程において前記新設地下躯体は下部から上部の順に構築され、前記連結工程において前記新設梁は上部から下部の順に設置される。

請求項３の地下躯体の改築方法によると、新設地下躯体の外周部が逆打ちで施工される。このため新設地下躯体の外周部を構築する地下工事と、この外周部の地上部分を構築する地上工事とを併行して進めることができる。このため工期が短縮できる。また、新設梁のうち、１階部分の床梁に作業床を張れば、地下工事により発生する騒音や粉塵などが周囲に飛散することを抑制できる。

本発明に係る地下躯体の改築方法によると、山留を必要としない。

本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法を適用して構築された新設建物を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、外周部を残して既存建物の地下躯体を撤去した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、外周部のスラブに貫通孔を形成した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、新設建物の内側部分を構築した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、貫通孔を通る構真柱を立設した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、新設建物の地下躯体の柱と構真柱とを新設梁で連結し、構真柱と既存建物の地下外壁とを新設梁で連結した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、既存建物の地下躯体の外周部の一部を撤去した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る地下躯体の改築方法において、構真柱を省略した変形例を示す立断面図である。

図１には、本実施形態に係る地下躯体の改築方法を適用して構築された新設建物１０が示されている。新設建物１０は、既存建物５０の地下外壁５２の内側に構築された、鉄骨鉄筋コンクリート造（以下、ＳＲＣ造と称することがある）の構造物である。

（第１撤去工程）
新設建物１０を構築するには、まず図２に示すように、既存建物５０の地上躯体と地下躯体５０Ｂを撤去する。地下躯体５０Ｂは、外周部５０Ｅ、底版５１を残して撤去する。

ここで「外周部５０Ｅ」とは、地下躯体５０Ｂのうち、地下外壁５２から内側の１スパンに含まれる部分を示しており、地盤Ｇを掘削して形成された地下躯体５０Ｂの外周部分の全体に亘る部分である。外周部５０Ｅには、地下外壁５２、柱５４、梁５６、スラブ５８及び内壁５９等の構造躯体などが形成されている。

また、「外周部５０Ｅを残して撤去する」とは、外周部５０Ｅの全てを残して撤去する場合の他、外周部５０Ｅの一部を残して撤去する場合を含む。すなわち、例えば平面矩形状の地下躯体５０Ｂにおける４辺の全てを残す場合や、１辺のみを残す場合を含む。

さらに、本実施形態においては、外周部５０Ｅは地下外壁５２から内側の１スパンに含まれる部分を示しているが、本発明の実施形態はこれに限らず、２スパン以上の部分を残すものとしてもよい。

（穿孔工程）
次に、図３に示すように、外周部５０Ｅにおける各階のスラブ５８にそれぞれ貫通孔６０を形成する。貫通孔６０は同一の軸線ＣＬを通るように形成される。その後、ピット部Ｐのスラブ５８Ｐに形成した貫通孔６０Ｐからピット部Ｐへコンクリートを流し込んで充填する。なお、ピット部Ｐへ充填するコンクリートは、流動化処理土などを用いることができる。流動化処理土を用いることができる範囲は、後述する構真柱１２Ｅから受ける荷重による。例えば構真柱１２Ｅから受ける荷重が小さい場合は、ピット部Ｐのすべての範囲に流動化処理土を用いてもよいが、構真柱１２Ｅの直下部においてはコンクリートを用いることが好ましい。

（構築工程）
ピット部Ｐへ充填したコンクリートの硬化後、図４に示すように、既存建物５０の地下躯体５０Ｂが撤去された空間に、新設建物１０の地下躯体１０Ｂ及び地上躯体１０Ｕを構築する。地下躯体１０Ｂを構築するには、まず、第１撤去工程で残置された底版５１及びピット部Ｐのスラブ５８Ｐの上に耐圧版１４を形成する。この耐圧版１４は鉄筋コンクリートで形成された新設建物１０のベタ基礎である。

耐圧版１４を形成するコンクリートの硬化後、新設建物１０における地下躯体１０Ｂ及び地上躯体１０Ｕを、下部から上部へ（図４に示した矢印の方向へ）順次構築する。

（柱立設工程）
地下躯体１０Ｂ及び地上躯体１０Ｕの構築後、図５に示すように、耐圧版１４を基礎（構真台柱）として、各階の貫通孔６０を通る構真柱１２Ｅを立設する。構真柱１２Ｅは鉄骨製の支持柱であり、後述する連結工程において周囲にコンクリートが打設されて、新設建物１０におけるＳＲＣ造の柱１２（図６参照）を構成する。構真柱１２Ｅの長さは任意であるが、本実施形態では、上端部が地表面より上に配置される長さを備えている。

なお、耐圧版１４においてスラブ５８Ｐの上の部分は、２回に分けて打設することができる。この場合、構真柱１２Ｅは１回目に打設したコンクリートが硬化した後に立設し、２回目に打設するコンクリートは構真柱１２Ｅの柱脚部を取り囲むように形成して、構真柱１２Ｅを根固めする（図５に網掛けで示した根固め部１４Ａ）。

（連結工程）
次に、図６に示すように、新設建物１０の地下躯体１０Ｂの柱１１と構真柱１２Ｅとを、鉄骨梁１６Ｅで連結する。地下躯体１０Ｂの柱１１の側面及び構真柱１２Ｅの側面からは図示しない鉄骨製のブラケットが横方向に突出しており、鉄骨梁１６Ｅの端部を接合可能とされている。

また、構真柱１２Ｅと既存建物５０の地下外壁５２とを、鉄骨梁１６Ｅで連結する。地下外壁５２と鉄骨梁１６Ｅとの接合にあたっては、鉄骨梁１６Ｅが後述する横方向からの土圧Ｃに耐えられるように接合すればよく、鉛直荷重を考慮する必要がない。このため、必ずしも剛接合、ピン接合する必要はなく、任意の方法で接合することができる。例えば本実施形態においては、鉄骨梁１６Ｅの端部に図示しない板状の耐圧プレートを溶接し、この耐圧プレートを地下外壁５２と接するように配置して、耐圧プレートと地下外壁５２とを後施工アンカーで固定している。

なお、鉄骨梁１６Ｅは、ＳＲＣ造の新設梁１６の芯材であり、構真柱１２Ｅへ鉄骨梁１６Ｅを連結した後、それぞれの周囲に型枠を組みコンクリートを打設して、ＳＲＣ造の柱１２と新設梁１６とを形成する。

なお、構真柱１２Ｅと鉄骨梁１６Ｅの周囲にコンクリートを打設するタイミングは任意であり、例えば後述する第２撤去工程の後でもよい。

図７に示すように、ここで設置される新設梁１６（新設梁１６Ａとする）は、新設建物１０の地下躯体１０Ｂの最も上部に連結される梁である。すなわち、新設梁１６Ａは、地下部分の最も高い位置にある梁である。
新設梁１６Ａの設置後は、新設梁１６Ａと直交する方向の梁１８を柱１２に架け渡し、新設梁１６Ａ、１８にスラブ２０を架け渡す。

（第２撤去工程）
新設梁１６Ａ、梁１８及びスラブ２０を設置した後、図７に点線で示したように、既存建物５０の外周部５０Ｅにおける梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁５９を撤去する。このとき、外周部５０Ｅにおける地下外壁５２は残置する。また、地下外壁５２と一体化している柱５４Ａ、梁５６Ａも残置する。

梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁５９は、新設梁１６（及び梁１８、スラブ２０）の設置と連動して撤去される。換言すると、上述の連結工程と第２撤去工程とが、互いに連動して進められる。

すなわち、新設梁１６を上部から下部へ（図７に示した矢印の方向へ）順次設置しながら、設置された近傍の梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁５９を順次撤去する。図７においては、点線で示した梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁の撤去後、新設梁１６Ｂを設置して、そのあと実線で示した梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁５９を撤去する。

（地上部構築工程）
図６に示す新設梁１６Ａの設置後、図７に示すように、新設梁１６Ａの上部躯体（新設梁１６Ｃ、梁１８、スラブ２０）を構築する。すなわち、新設梁１６Ａの設置後は、新設梁１６Ｃ等の地上の躯体と、新設梁１６Ｂ等の地下の躯体とが、同時進行で構築される。

なお、新設梁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、梁１８、スラブ２０の設置に際しては、新設建物１０の外壁２２も併行して設置される。そして、図１に示すように、新設建物１０の地下の外壁２２と、既存建物５０の地下外壁５２との間には、流動化処理土が充填される。これにより、外壁２２を土留め壁として機能させることができる。

なお、外壁２２は必ずしも設ける必要はない。外壁２２を設けない場合、既存建物５０の地下外壁５２を、新設建物１０の外壁として利用する。

以上の工程により新設建物１０が構築される。

（作用・効果）
本実施形態に係る地下躯体の改築方法では、図２に示すように、既存建物５０の地下躯体５０Ｂが、外周部５０Ｅを残して撤去される。このとき、外周部５０Ｅの地下外壁５２が、土留め壁となって地盤Ｇからの土圧及び地下水圧に抵抗する。

さらに図６に示すように、新設建物１０の地下躯体１０Ｂを構築後、地下躯体１０Ｂから構真柱１２Ｅへ、また構真柱１２Ｅから地下外壁５２へ、新設梁１６が架け渡される。これにより、新設した地下躯体１０Ｂが新設梁１６を介して地盤Ｇから土圧Ｃを受ける。

このため、図７に示すように、既存建物５０の地下躯体５０Ｂの外周部５０Ｅ（梁５６、柱５４、スラブ５８及び内壁５９）を撤去しても、地下外壁５２が崩落しにくい。したがって、本実施形態の地下躯体の改築方法によれば、山留を用いることなく、新設建物１０を構築することができる。

また本実施形態に係る地下躯体の改築方法では、図４に示すように既存建物５０の外周部５０Ｅのスラブ５８に貫通孔６０を設け、この貫通孔６０を通して構真柱１２Ｅを設置している。この構真柱１２Ｅを芯材とする柱１２には、図７に示すように、新設梁１６を架設し、鉛直荷重を負担させることができる。

これに対して、例えば図８のように構真柱１２Ｅを設けない場合、新設梁６６の端部６６Ｅを固定する地下外壁５２は壁であり梁の荷重を受ける構造計算がされていないため、構真柱１２Ｅと比べて、新設梁６６から受ける鉛直荷重に耐えることが難しい。

ただし、本発明の実施形態は、構真柱１２Ｅを設けない構成としてもよい。構真柱１２Ｅを設けなくても、新設梁６６は地盤Ｇからの土圧Ｃに抵抗することができるので、山留を用いずに新設建物１０を構築できる効果を得ることができる。

なお、図７に示すように、本実施形態において新設梁１６Ａに架け渡すスラブ２０は、工事後も使用する鉄筋コンクリート製の本設スラブとされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば工事中に重機や作業員を通行させるための仮設スラブとし、鋼板などで形成してもよい。本設スラブであっても仮設スラブであっても、スラブ２０を作業床として利用し、また、地下工事により発生する騒音や粉塵などが周囲に飛散することを抑制できる。

また、本実施形態においては梁１８及びスラブ２０を設置するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば新設建物１０における地下躯体１０Ｂの外周部に吹き抜け空間やドライエリア（空堀り）を設ける場合等は、スラブ２０及び梁１８は必要ない。

また、本実施形態において新設建物１０はＳＲＣ造とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）としてもよいし、鉄骨造（Ｓ造）としてもよい。

さらに、構真柱１２ＥはＳＲＣ造の柱１２における鉄骨製の芯材とされているが、本発明の実施形態はこれに限られず、構造耐力上支障がなければ、コンクリートで被覆する必要はない。また、鉄骨梁１６Ｅを支持できる構造であれば、プレキャストコンクリート製の柱としてもよいし、現場打ちのコンクリート柱としてもよい。構真柱１２Ｅをコンクリート製にした場合は、これを被覆するコンクリートを改めて打設する必要がない。

鉄骨梁１６Ｅについても、地盤Ｇからの土圧を新設建物１０の地下躯体１０Ｂに伝達できるものであればコンクリートで被覆する必要はなく、また、プレキャストコンクリートあるいは現場打ちのコンクリート製とすることができる。

また、本実施形態においては既存建物５０の外周部５０Ｅのピット部Ｐにコンクリートを充填して構真柱１２Ｅの基礎としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばピット部Ｐの下部の地盤Ｇを掘削してコンクリートを打設し、これを構真柱１２Ｅの基礎（構真台柱）としてもよい。

１２Ｅ 構真柱
１０Ｂ 地下躯体（新設地下躯体）
１６、６６ 新設梁
５０Ｂ 地下躯体（既存地下躯体）
５０Ｅ 外周部
５２ 地下外壁
５８ スラブ
６０ 貫通孔

Claims (3)

1. 外周部を残して既存地下躯体を撤去する第１撤去工程と、
   前記既存地下躯体が撤去された空間に新設地下躯体を構築する構築工程と、
   前記外周部の地下外壁と前記新設地下躯体とを新設梁で連結する連結工程と、
   前記地下外壁を残して前記外周部を撤去する第２撤去工程と、
   を備えた地下躯体の改築方法。
2. 前記外周部のスラブに貫通孔を形成する穿孔工程と、
   前記貫通孔を通る構真柱を立設する柱立設工程と、を備え、
   前記連結工程において、前記新設梁が前記地下外壁と前記構真柱及び前記構真柱と前記新設地下躯体とを連結する、請求項１に記載の地下躯体の改築方法。
3. 前記構築工程において前記新設地下躯体は下部から上部の順に構築され、
   前記連結工程において前記新設梁は上部から下部の順に設置される、
   請求項２に記載の地下躯体の改築方法。