JP2018155045A - 建物建替え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短工期かつ低コストで、既存地下躯体を解体した後に新設地下躯体を構築できる建物建替え方法を提供すること。【解決手段】建物建替え方法は、既存地下躯体２を解体した後に、新設地下躯体１２を構築する。建物建替え方法は、山留め壁２０、２１を構築するステップＳ１と、既存地下躯体２を解体して地下空間３０を形成するステップＳ２と、地下空間３０をこの地下空間３０の中間高さまで埋め戻すステップＳ３と、埋め戻した地盤面３２上に掘削機３３を配置して、掘削機３３を用いて地下空間３０の下の地盤に新設杭１１を打設するステップＳ４と、新設杭１１の上に新設地下躯体１２を構築する工程ステップＳ５、Ｓ６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、既存地下躯体を解体した後に、新設地下躯体を構築する建物建替え方法に関する。

従来より、建物を建て替える場合、地下躯体を有する既存地下躯体を解体した後、同じ場所に杭を有する新設地下躯体を構築する場合が多い。
この場合、例えば以下の手順で建物を建て替える。まず、解体用の山留め支保工を架設しながら既存地下躯体を解体し、その後、この既存地下躯体の解体により形成された地下空間に、地表面付近まで土砂を埋め戻す。次に、その埋め戻した土砂の上に杭打ち機を配置して、新設建物用の杭を打ち込む。次に、新設地下躯体用の山留め支保工を架設しながら、掘削を行う。その後、新設地下躯体用の山留め支保工を解体しながら、新設地下躯体を下層から上層に向かって構築する。

例えば、特許文献１には、地下躯体を地表面側から地下最下階に向かって順次構築していく逆打ち構法に用いられる山留め工法が示されている。具体的には、根切り深さに応じて先行して外周地下躯体を構築しながら、切梁の取付けを繰り返して地下躯体を構築する。

また、山留め支保工として、以下のような山留め壁を二段設けた構造が提案されている。
特許文献２には、外側位置での外周掘削用の外周山留め壁と、この外周山留め壁の内側位置での内周山留め壁と、外周山留め壁の脚部から内周山留め壁の頭部までの間に設けた水平ＲＣ梁とを備える山留め支保工が示されている。
また、特許文献３には、外側山留め壁とその内側に段差掘削部を隔てて構築された内側山留め壁の上端部とを連結材で連結した二段山留め壁が示されている。

しかしながら、建物を建て替える場合、特許文献２、３の方法では、既存地下躯体の解体によって形成された地下空間を一旦完全に埋め戻した後、埋め戻した地盤上から新設建物用の杭を打ち込み、その後、地表面まで埋め戻された土を掘削する必要があり、工期が長期化し、施工費が増大する、という問題があった。

特開平１１−２４１３５３号公報 特開平６−２４８６５０号公報 特開２００７−１６２２６６号公報

本発明は、建物建替えに伴う、既存地下躯体の解体および撤去と新地下躯体の構築とを対象とするものであり、短工期かつ低コストで、既存地下躯体を解体した後に新設地下躯体を構築できる建物建替え方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、建物の建替え工事を対象として、既存地下躯体を解体して撤去した地下空間を中間高さまでを埋め戻し、その埋め戻された地盤面の高さ位置が山留め支保工（切梁）を必要としないで山留め壁が自立できる状態であって、埋め戻された地盤面位置を杭施工地盤とすることで、杭打ち作業が効率的に行え、かつ、地下空間に対する埋め戻し土量を低減できる点に着眼して、本発明の建物建替え方法に至った。

第１の発明の建物建替え方法は、既存地下躯体（例えば、後述の既存地下躯体２）を解体した後に、新設地下躯体（例えば、後述の新設地下躯体１２）を構築する建物建替え方法であって、山留め壁（例えば、後述の山留め壁２０〜２２）を構築する工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記既存地下躯体を解体して地下空間（例えば、後述の地下空間３０）を形成する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記地下空間を、当該地下空間の中間高さまで埋め戻す工程（例えば、後述のステップＳ３）と、当該埋め戻した地盤面（例えば、後述の地盤面３２）上に杭打ち機（例えば、後述の掘削機３３）を配置して、当該杭打ち機を用いて前記地下空間の下の地盤に新設杭（例えば、後述の新設杭１１）を打設する工程（例えば、後述のステップＳ４）と、当該新設杭の上に新設地下躯体を構築する工程（例えば、後述のステップＳ５、Ｓ６）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、既存地下躯体の解体により形成された地下空間を、その地下空間の中間高さまで埋め戻し、この埋め戻した地盤面を杭施工地盤として杭打ち機を配置して、地下空間の下の地盤に新設杭を打設した。よって、従来のような、既存地下躯体の解体後に地下空間を完全に埋め戻す必要はなく、地下空間に用いる埋め戻し土の土量を削減でき、新設地下躯体を短工期かつ低コストにて構築できる。
また、地下空間の埋め戻しに、既存地下躯体を解体した再生砕石や再生砂を使用した場合には、解体ガラの搬出費用を削減できるとともに、埋め戻し用の土量を減らして、埋め戻し用の土の搬入費用を低減できる。

第２の発明の建物建替え方法は、前記地下空間を埋め戻す工程では、前記山留め壁同士の間に架設された全ての切梁（例えば、後述の切梁４２、４３）を解体して、最上段の切梁（例えば、後述の切梁４２）の高さまで埋め戻しを行うことを特徴とする。

この発明によれば、地下空間を最上段の切梁高さまで埋め戻したので、この埋め戻した地盤面上に切梁が設置されていないため、杭打ち機の移動や杭打ち動作を円滑に実施できるので、新設地下躯体の施工効率が高くなり、短工期にて施工できるうえに、工事費を低減できる。また、最上段の切梁の高さまで埋め戻した地盤面により山留め壁を支持したので、自立山留め壁を実現できる。

第３の発明の建物建替え方法は、前記山留め壁を構築する工程では、前記既存地下躯体の外側に外側山留め壁（例えば、後述の外側山留め壁２０）を構築するとともに、当該外側山留め壁の内側に当該外側山留め壁よりも低い内側山留め壁（例えば、後述の内側山留め壁２１）を構築し、前記埋め戻した地下空間の中間高さは、前記内側山留め壁の上端レベルに略等しいことを特徴とする。

この発明によれば、地下空間の中間高さである内側山留め壁の上端レベルまで埋め戻して、この埋め戻した地盤面を杭施工地盤とした。この杭施工地盤上には切梁が架設されていないため、杭施工地盤上にて、杭打ち機の移動および杭打ち動作を円滑に実施できる。よって、新設地下躯体の施工効率が高くなり、短工期にて施工できるうえに、工事費を低減できる。
また、埋め戻した地盤面の高さを内側山留め壁の上端レベルとすることで、地下空間の埋め戻し管理を容易かつ確実に行うことができる。
また、外側山留め壁および内側山留め壁による二段山留め壁を構築することで、内側山留め壁に作用する背面土圧が小さくなる。よって、内側山留め壁を構成する芯材の長さやサイズを小さくしたり、内側山留め壁の高さを低減したりできる。

本発明によれば、既存地下躯体を解体して形成された地下空間を全て埋め戻すことなく、地下空間の中間高さまで埋め戻し、その埋め戻した地盤面上から新設建物用の杭を打設し、その後、新設建物の地下躯体を構築することで、短工期かつ低コストで、既存地下躯体を解体した後に新設建物を構築できる。

本発明の第１実施形態に係る建物建替え方法による新設建物の構築手順のフローチャートである。 前記新設建物の構築手順の説明図（その１、山留め壁の構築状況を示す平面図）である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その２、地下空間の埋め戻し状況を示す断面図）である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その３、新設杭の打設状況を示す断面図）である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その４、新設地下躯体の構築のための掘削状況を示す断面図）である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その５、新設地下躯体の断面図）である。 本発明の第２実施形態に係る建物建替え方法による新設建物の構築手順の説明図（その１、山留め壁の構築状況を示す平面図）である。 図９のＣ−Ｃ断面図である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その２、既存地下躯体の解体状況を示す断面図）である。 前記新設建物の構築手順の説明図（その３、地下空間の埋め戻し状況および新設杭の打設状況を示す断面図）である。

本発明は、建物建替え方法であって、既存地下躯体を解体して撤去した地下空間を中間高さまでを埋め戻し、その埋め戻された地盤面を杭施工地盤として新設杭を打設した後、この新設杭の上に新設地下躯体を構築する。
具体的に、建物建替え方法としては、既存地下躯体の外周に、内側山留め壁および外側山留め壁からなる二重の山留め壁を構築した後、既存地下躯体を解体して地下空間を形成し、その地下空間を内側山留め壁の上端レベルまで埋め戻し、その埋め戻された地盤面を杭施工地盤として新設杭を打設する第１実施形態（図１〜図８）と、既存地下躯体の外周に、一重の山留め壁を構築し、山留め壁間に上下複数段の切梁を架設しながら、既存地下躯体を解体して地下空間を形成した後、その地下空間を最上段の切梁の高さまで埋め戻し、その埋め戻された地盤面を杭施工地盤とする第２実施形態（図９〜図１２）と、がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る建物建替え方法は、既存建物１の外周に、内側山留め壁２１および外側山留め壁２０からなる二重の山留め壁を構築した後、既存建物１を解体し、その後、新設建物１０を構築するものである（図２〜図４、図８参照）。

既存建物１は、図２〜図４に示すように、地下に構築された既存地下躯体２と、この既存地下躯体２の上に構築された図示しない既存地上躯体と、を備える。既存地下躯体２は、鉄筋コンクリート構造である。

以下、既存建物１を解体して新設建物１０を構築する手順について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図２〜図４に示すように、既存地上躯体を解体した後、地表面３から図示しない杭打ち機を用いて山留め壁２０、２１を構築する。すなわち、外側山留め壁２０を構築するとともに、この外側山留め壁２０の内側に外側山留め壁２０よりも低い内側山留め壁２１を構築する。

具体的には、外側山留め壁２０は、鋼製横矢板構造による自立山留め壁であり、所定間隔おきにＨ形鋼が設けられている。具体的には、例えば、Ｈ形鋼は、Ｈ−３５０×３５０で、このＨ形鋼の設置間隔は１．５ｍである。また、地表面３からこのＨ形鋼の床付面（後述の埋め戻した地盤面３２）までは３ｍであり、根入長さは９ｍである。

内側山留め壁２１は、既存地下躯体２の外壁面に沿って設けられたＳＭＷ（Soil Mixing Wall）連続壁である。このＳＭＷ連続壁は、土とセメントスラリーとを原位置で混合して攪拌することで地中に造成された壁体であり、所定間隔おきに芯材としてＨ形鋼が設けられている。
具体的には、例えば、芯材として用いるＨ形鋼材は、Ｈ−５８８×３００×１２×２０で、このＨ形鋼の設置間隔は０．６ｍであり、根入長さは１２ｍである。また、芯材を埋設するソイルの直径は０．８５ｍであり、ソイル長さは１５ｍで、実質的な内側山留め壁２１のソイル長さは１２ｍである。また、敷地内の地下水位４は、図３および図４に示すように、内側山留め壁２１の中間高さであり、後述の第２床付面３５よりも上方である。

ステップＳ２では、図５に示すように、既存地下躯体２を解体して地下空間３０を形成する。具体的には、既存地下躯体２を解体して、この既存地下躯体２の底面である第１床付面３１まで掘削する。この第１床付面３１まで掘削した状態では、外側山留め壁２０および内側山留め壁２１が自立している。
ステップＳ３では、図５に示すように、第１床付面３１から、地下空間３０の中間高さである内側山留め壁２１の上端レベルまで、地下空間３０を埋め戻して、地盤面３２を形成する。この埋め戻しには、既存地下躯体２を解体した再生砕石や再生砂を用いる。

ステップＳ４では、図６に示すように、埋め戻した地盤面３２上に杭打ち機としての掘削機３３を配置して、この掘削機３３を用いて地下空間３０の下の地盤に杭穴３４を形成し、新設杭１１を打設する。また、後述の切梁４０を支持するために支柱４１を打ち込む。具体的には、掘削機３３は、低空頭の回転掘削機であり、ロータリーボーリング工法あるいはトップドライブリバース工法により杭穴３４を形成する。

ロータリーボーリング工法は、ボーリングマシンによりボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させて掘削する。このロータリーボーリング工法では、掘削した土砂を上昇水流によって杭穴の上端まで運び、サンドポンプで排出する正循環方式が採用される。
一方、トップドライブリバース工法は、ロータリーボーリング工法と同様に、ボーリングマシンによりボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させて掘削する。このトップドライブリバース工法では、掘削した土砂をボーリングロッドの先端から吸い上げて排出する、逆循環方式が採用される。

ステップＳ５では、図７に示すように、新設地下躯体１２の底面となる第２床付面３５まで掘削する。このとき、内側山留め壁２１同士の間を掘削しながら、内側山留め壁２１同士の間に、支柱４１に支持させて支保工としての切梁４０を架設する。

ステップＳ６では、図８に示すように、新設杭１１の上に、新設建物１０の新設地下躯体１２を構築する。
新設地下躯体１２は、新設杭１１の上に設けられたフーチング１３、フーチング１３同士を連結する基礎梁１４、この基礎梁１４同士の間に設けられた耐圧版１５、基礎梁１４の上に設けられた柱１６、柱１６同士の間に架設された梁１７、梁１７同士の間および基礎梁１４同士の間に設けられた床スラブ１８、外周に位置する地下外壁１９を備える。
その後、新設建物１０の新設地上躯体を構築する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）既存地下躯体２の解体により形成された地下空間３０を、その地下空間３０の中間高さまで埋め戻し、この埋め戻した地盤面３２を杭施工地盤として掘削機３３を配置して、地下空間３０の下の地盤に新設杭１１を打設した。よって、従来のような、既存地下躯体の解体後に地下空間を完全に埋め戻す必要はなく、地下空間３０に用いる埋め戻し土の土量を削減でき、新設地下躯体１２を短工期かつ低コストにて構築できる。

（２）地下空間３０の埋め戻しに、既存地下躯体２を解体した再生砕石や再生砂を使用したので、解体ガラの搬出費用を削減できるとともに、埋め戻し用の土量を減らして、埋め戻し用の土の搬入費用を低減できる。

（３）地下空間３０の中間高さである内側山留め壁２１の上端レベルまで埋め戻して、この埋め戻した地盤面３２を杭施工地盤とした。この杭施工地盤上には切梁４０が架設されていないため、杭施工地盤上にて、掘削機３３の移動および杭打ち動作を円滑に実施できる。よって、新設地下躯体１２の施工効率が高くなり、短工期にて施工できるうえに、工事費を低減できる。

（４）埋め戻した地盤面３２の高さを内側山留め壁２１の上端レベルとすることで、地下空間３０の埋め戻し管理を容易かつ確実に行うことができる。
（５）外側山留め壁２０および内側山留め壁２１による二段山留め壁を構築することで、内側山留め壁２１に作用する背面土圧が小さくなる。よって、内側山留め壁２１を構成する芯材の長さやサイズを小さくしたり、内側山留め壁２１の高さを低減したりできる。

（６）建設敷地内の地下水位４が新設地下躯体１２の底面である第２床付面３５より上方であるために、二段の山留め壁として、外側山留め壁２０を鋼製横矢板構造とし、内側山留め壁２１をＳＭＷ連続壁とした。これにより、地下水を内側山留め壁２１の外壁面で止水し、かつ、二段の山留め壁を低コストで構築できる。

〔第２実施形態〕
本実施形態の建物建替え方法は、既存建物１の外周に、一重の山留め壁２２を構築した後、既存建物１を解体し、その後、新設建物１０を構築するものである。
本実施形態は、山留め壁２２が一重に構築される点と、地下空間３０を埋め戻した地盤面３２の高さ位置が上段の切梁４２のレベルである点が、第１実施形態と異なる。

以下、既存建物１を解体して新設建物１０を構築する手順について、図１のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態では、ステップＳ１〜Ｓ４のみが第１実施形態と異なるため、ステップＳ５、Ｓ６については、説明を省略する。

ステップＳ１では、図９および図１０に示すように、既存地上躯体を解体した後、地表面３から、図示しない杭打ち機を用いて山留め壁２２を構築する。この山留め壁２２は、既存建物１の外周に設けられた一重の山留め壁である。本実施形態では、地下水位４が床付面３６より高いため、山留め壁２２を止水性に優れたＳＭＷ連続壁とする。なお、これに限らず、ＲＣ連続壁、ＲＣ柱列壁などで山留め壁２２を構築してもよい。なお、地下水位が床付面３６より低い場合には、山留め壁を親杭鋼矢板壁や鋼製矢板壁で構築してもよい。

ステップＳ２では、図１１に示すように、山留め壁２２同士の間に上下二段の切梁４２、４３を架設しながら、既存地下躯体２を解体して、地下空間３０を形成する。具体的には、既存地下躯体２を解体して、この既存地下躯体２の底面である床付面３６まで掘削する。

ステップＳ３では、図１２に示すように、地下空間３０に架設された上下二段の切梁４２、４３を撤去しながら、最上段の切梁４２のレベルまで地下空間３０を埋め戻して、地盤面３２を形成する。この埋め戻しには、既存地下躯体２を解体した再生砕石や再生砂を用いる。また、この地盤面３２まで埋め戻した状態では、山留め壁２２は自立している。

ステップＳ４では、図１２に示すように、埋め戻した地盤面３２上に杭打ち機としての掘削機３３を配置して、この掘削機３３を用いて地下空間３０の下の地盤に杭穴３４を形成し、新設杭１１を打設する。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（７）地下空間３０を最上段の切梁４２の高さまで埋め戻し、この埋め戻した地盤面３２を杭施工地盤とした。この杭施工地盤上には切梁４２が架設されていないため、杭施工地盤上にて、掘削機３３の移動および杭打ち動作を円滑に実施できる。よって、新設地下躯体１２の施工効率が高くなり、短工期にて施工できるうえに、工事費を低減できる。

（８）最上段の切梁４２の高さまで埋め戻した地盤面３２により山留め壁２２を支持したので、自立山留め壁を実現できる。
（９）埋め戻した地盤面３２の高さを最上段の切梁４２の高さとすることで、地下空間３０の埋め戻し管理を容易かつ確実に行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、外側山留め壁２０と内側山留め壁２１による二段山留め壁を構築したが、これに限らず、外側山留め壁２０の代わりに、法面を有する法切りオープンカット工法で掘削しても良い。

１…既存建物 ２…既存地下躯体 ３…地表面 ４…地下水位
１０…新設建物 １１…新設杭 １２…新設地下躯体 １３…フーチング
１４…基礎梁 １５…耐圧版 １６…柱 １７…梁 １８…床スラブ １９…地下外壁
２０…外側山留め壁 ２１…内側山留め壁 ２２…山留め壁
３０…地下空間 ３１…第１床付面 ３２…埋め戻した地盤面
３３…掘削機（杭打ち機） ３４…杭穴 ３５…第２床付面 ３６…床付面
４０…切梁 ４１…支柱 ４２…上段の切梁 ４３…下段の切梁

Claims (3)

1. 既存地下躯体を解体した後に、新設地下躯体を構築する建物建替え方法であって、
   山留め壁を構築する工程と、
   前記既存地下躯体を解体して地下空間を形成する工程と、
   前記地下空間を、当該地下空間の中間高さまで埋め戻す工程と、
   当該埋め戻した地盤面上に杭打ち機を配置して、当該杭打ち機を用いて前記地下空間の下の地盤に新設杭を打設する工程と、
   当該新設杭の上に新設地下躯体を構築する工程と、を備えることを特徴とする建物建替え方法。
2. 前記地下空間を埋め戻す工程では、前記山留め壁同士の間に架設された全ての切梁を解体して、最上段の切梁の高さまで埋め戻しを行うことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の建物建替え方法。
3. 前記山留め壁を構築する工程では、前記既存地下躯体の外側に外側山留め壁を構築するとともに、当該外側山留め壁の内側に当該外側山留め壁よりも低い内側山留め壁を構築し、
   前記埋め戻した地下空間の中間高さは、前記内側山留め壁の上端レベルに略等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建物建替え方法。

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