JP2019143328A - 建造物の設置構造及び設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建造物の耐震性を安価に向上させる建造物の設置構造及び設置方法を提供する。【解決手段】原地盤１０を掘り下げた岩盤２０上に構築される建造物１の設置構造１００は、構造物１の周囲における岩盤２０上に設けられ、原地盤１０よりも高い強度を有する改良地盤３０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、建造物の設置構造及び設置方法に関する。

原子力発電所の建屋といった建造物では、高い耐震性が要求される。耐震性は、建造物自体の強度を高めることによって高めることができるが、この場合、建造コストが大幅に増加する。安価に耐震性を高めるには、強固な土地に構造物を建造することが有効であり、特許文献１には、地盤を掘り下げた岩盤上に建造物を建造することが開示されている。

また、特許文献１に開示される方法では、建造物の建造後に、掘り出した土を建造物の周囲に埋め戻し、建造物に地下部を設けている。埋め戻された土により地下部の側壁が押さえられるため、地下部に対する側方の拘束力が増し、建造物の耐震性が向上する。

特開平８−８６１１７号公報

特許文献１では、建造物の地下部の周囲に設けられる地盤は、掘り出した土を埋め戻すことによって形成される。そのため、地下部の周囲の地盤の強度は、岩盤上に堆積する原地盤の強度と略同じであり、建造物の耐震性を更に向上させることが難しい。

本発明は、建造物の耐震性を安価に向上させることを目的とする。

本発明は、原地盤を掘り下げて岩盤上に構築された地下部を有する建造物の設置構造であって、地下部の側壁と原地盤との間に設けられ、原地盤よりも高い強度を有する改良地盤を備える。

また、本発明は、建造物の設置方法であって、原地盤を掘り下げて岩盤上に建造物の地下部を構築し、地下部の側壁と原地盤との間に、原地盤よりも高い強度を有する改良地盤を設ける。

本発明によれば、建造物の耐震性を安価に向上させることができる。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る建造物の設置構造を側方から見た断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す建造物の設置構造の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る建造物の設置方法を説明する図である。 図３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る建造物の設置構造を側方から見た断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す建造物の設置構造の平面図である。 図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る建造物の設置構造を側方から見た断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す建造物の設置構造の平面図である。 図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る建造物の設置構造を側方から見た断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す建造物の設置構造の平面図である。 本発明の第５実施形態に係る建造物の設置構造を側方から見た断面図ある。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る構造物の設置構造１００及び設置方法について説明する。ここでは、構造物が原子力発電所等の建屋１である場合について、説明する。

図１に示すように、建屋１は、原地盤１０を掘り下げた岩盤２０上に構築されている。原地盤１０を掘り下げることによって形成される穴１１は、原地盤１０の表面から岩盤２０まで略鉛直に設けられ、岩盤２０によって穴１１の底面が構成される。穴１１の横断面は建屋１の横断面よりも大きく、建屋１の底部全体が、穴１１の底面すなわち岩盤２０に岩着されている。岩盤２０は、原地盤１０と比較して強固である。そのため、岩盤２０に建屋１を直接構築することによって、建屋１の耐震性を向上させることができる。

建屋１と穴１１の側壁との間には改良地盤３０が設けられており、建屋１の一部は地下部１ａとして形成されている。改良地盤３０は、原地盤１０から掘り出された土（以下、「現地発生土」と称する）にセメント系固化材を混合することによって生成されるセメント改良土からなり、原地盤１０よりも高い強度を有する。そのため、地下部１ａの側方への揺れは、改良地盤３０によって拘束される。したがって、建屋１自体の強度を高めることなく、建屋１の揺れを防止することができる。これにより、建屋１の耐震性を安価に向上させることができる。

改良地盤３０は、現地発生土を利用した形態に限られないが、現地発生土を利用して改良地盤３０を形成することによって、改良地盤３０の原料費、及び現地発生土の処分費を削減することができ、設置構造１００を安価に施工することができる。

また、設置構造１００には、改良地盤３０よりも高い強度を有し改良地盤３０を補強する補強体としての複数の杭体４０が設けられる。杭体４０は、鉛直方向に延びて改良地盤３０を貫通しており、建屋１を取り囲むように配列されている。杭体４０の列は、建屋１の周囲に二重に設けられ、内側の杭体４０と外側の杭体４０とは千鳥状に配置されている。

各杭体４０の下端部は、岩盤２０に埋め込まれている。そのため、岩盤２０に対する杭体４０の移動が制限される。したがって、岩盤２０に対する改良地盤３０の揺れを杭体４０により軽減することができ、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

改良地盤３０の上面には、建屋１を取り囲むように窪み３１が設けられる。窪み３１内には、建屋１と杭体４０とを連結する連結体５０が形成されている。具体的には、連結体５０は、窪み３１に打設されたコンクリートからなる。窪み３１の底面からは杭体４０が上向きに突出しており、窪み３１にコンクリートを打設することによって、杭体４０がコンクリートに埋め込まれる。

コンクリートは、現地発生土ではなく、所望の品質を確保できるように選定された骨材と水とセメント系固化材とを所望の割合で混ぜ合わせることによって形成されており、改良地盤３０よりも高い強度を有する。そのため、岩盤２０に対する側方への地下部１ａの揺れを、杭体４０及び連結体５０により拘束することができる。したがって、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

次に、本実施形態に係る建屋１の設置方法について、図２を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、原地盤１０を掘り下げて穴１１を形成し、岩盤２０を露出させる。このとき、露出面が平坦になるように岩盤２０を掘削することが好ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、岩盤２０上に建屋１を構築する。

次に、図２（ｃ）に示すように、建屋１の周囲の岩盤２０上に、改良地盤３０を設ける。具体的には、現地発生土にセメント系固化材を混入してセメント改良土を生成し、セメント改良土を建屋１と穴１１の側壁との間に投入して締固める。これにより、改良地盤３０が形成される。

改良地盤３０を設けることによって、建屋１の一部が地下部１ａとなる。すなわち、原地盤１０よりも高い強度を有する改良地盤３０が地下部１ａの周囲に形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、改良地盤３０を鉛直方向に貫通し岩盤２０に達する凹部としての穿孔４１を複数形成する。穿孔４１は、例えば、ボーリングマシンを用いて形成される。

次に、図２（ｅ）に示すように、高圧噴射撹拌工法により、杭体４０を改良地盤３０内に形成する。具体的には、穿孔４１（図１（ｄ）参照）にロッド（不図示）を挿入し、その後、ロッドの先端から圧縮空気及びセメント系固化材を噴射しながらロッドを引き上げる。圧縮空気とセメント系固化材の噴射によって、穿孔４１の内壁が削られると共に削られた土がセメント系固化材と撹拌され、固められる。その結果、改良地盤３０よりも高い強度を有する杭体４０が岩盤２０から改良地盤３０を貫通してその上面まで形成される。

次に、図２（ｆ）に示すように、改良地盤３０の上面に、建屋１を取り囲むように窪み３１を形成する。このとき、建屋１の側壁から杭体４０を含み巻き込む範囲で窪み３１を形成する。これにより、窪み３１の底面から杭体４０を上向きに突出させることができる。

次に、窪み３１内にコンクリートからなる連結体５０（図１参照）を形成する。具体的には、骨材と水とセメント系固化材とを所望の割合で混ぜ合わせて生コンクリートを生成し、生コンクリートを窪み３１に打設する。窪み３１が建屋１の側壁から杭体４０を含み巻き込む範囲で形成されているので、連結体５０は、建屋１と杭体４０とを連結した状態で形成される。

以上により、建屋１の設置が完了する。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

建屋１の設置構造１００及び設置方法では、建屋１の周囲における岩盤２０上に、原地盤１０よりも高い強度を有する改良地盤３０が設けられる。そのため、建屋１の地下部１ａの側方への揺れは、改良地盤３０によって拘束される。したがって、建屋１自体の強度を高めることなく、建屋１の揺れを防止することができる。これにより、建屋１の耐震性を安価に向上させることができる。

また、建屋１の設置構造１００及び設置方法では、改良地盤３０を補強する杭体４０が岩盤２０に埋め込まれている。そのため、岩盤２０に対する杭体４０の移動が制限される。したがって、岩盤２０に対する改良地盤３０の揺れを杭体４０により軽減することができ、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

また、建屋１の設置構造１００及び設置方法では、改良地盤３０よりも高い強度を有する連結体５０によって、杭体４０と建屋１とが連結される。そのため、岩盤２０に対する側方への地下部１ａの揺れを、杭体４０及び連結体５０により拘束することができる。したがって、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

また、建屋１の設置方法では、改良地盤３０から杭体４０が上向きに突出するように改良地盤３０の表面に窪み３１を形成し、窪み３１内に生コンクリートを打設して連結体５０を形成する。そのため、杭体４０と連結体５０とを容易に連結させることができ、建屋１の設置構造１００を容易に施工することができる。

上記実施形態では、原地盤１０を掘り下げることによって形成される穴１１の側壁は、鉛直に延在しているが、傾斜していてもよい。

また、杭体４０は建屋１を取り囲むように二重に配列され且つ内側の杭体４０と外側の杭体４０とが千鳥状に配置されているが、建屋１を一重に取り囲むように配列されていてもよい。また、杭体４０は、建屋１の全周を囲むように配列されていなくてもよく、建屋１における周方向の一部を囲むように、例えばコの字状に配列されていてもよい。

また、上記実施形態では、杭体４０は、改良地盤３０に更にセメント系固化材を加えて強度を高めたソイルセメント杭体であるが、鉄筋コンクリート構造杭体（以下、「ＲＣ杭体」と称する）であってもよい。

ＲＣ杭体は、例えば回転式ケーシングドライバ工法（ＣＤ工法）により形成される。具体的には、まず、筒状の鋼製ケーシングを回転させながら改良地盤３０に押し込み、岩盤２０に到達させる。次に、鋼製ケーシングの内部を掘削し、鋼製ケーシングの内部に鉄筋を配置する。次に、生コンクリートを鋼製ケーシングの内部に打設し、鋼製ケーシングを抜去する。以上により、ＲＣ杭体が形成される。

また、連結体５０は、建屋１の全周を囲むように形成されているが、建屋１における周方向の一部を囲むように、例えばコの字状に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、連結体５０は、コンクリートからなるコンクリート連結体であるが、鉄筋コンクリート構造連結体（以下、「ＲＣ連結体」と称する）であってもよい。ＲＣ連結体は、改良地盤３０の上面に形成される窪み３１に鉄筋を配置し、窪み３１に生コンクリートを打設することによって形成される。

また、連結体５０は、コンクリートに代えて、鋼体からなっていてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る建屋１の設置構造２００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

設置構造２００では、設置構造１００における杭体４０に代えて、板状に形成される複数のボード体２４０が補強体として設けられる。ボード体２４０は、例えばパワーブレンダー工法により形成される。具体的には、トレンチャー式撹拌翼を改良地盤３０に鉛直に挿入し、トレンチャー式撹拌翼を用いて鉛直方向に改良材スラリーと改良地盤３０とを撹拌させながら、トレンチャー式撹拌翼を水平に移動させる。これにより、鉛直方向に延在すると共に水平方向に延在するボード体２４０が形成される。

ボード体２４０は、建屋１の側壁に対して直交して設けられる直交ボード体２４０ａと、建屋１の側壁に対して傾斜して設けられる傾斜ボード体２４０ｂと、を含む。直交ボード体２４０ａは、建屋１の側壁に沿う方向に間隔を開けて複数配置されている。傾斜ボード体２４０ｂは、隣り合う直交ボード体２４０ａを接続するように設けられている。

設置構造２００では、ボード体２４０が鉛直方向に延在すると共に建屋１の側壁に対して交差する方向に延在するため、建屋１の側壁は、ボード体２４０が側壁と平行に延在する場合と比較して、ボード体２４０によって強固に支持される。したがって、建屋１の地下部１ａの側方への揺れをボード体２４０によって防止することができ、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

本実施形態に係る設置方法は、第１実施形態に係る設置方法と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

設置構造２００では、ボード体２４０は、建屋１の全周を囲むように配置されているが、建屋１における周方向の一部を囲むように配置されていてもよい。

また、設置構造２００では、ボード体２４０は、直交ボード体２４０ａと傾斜ボード体２４０ｂとを含むが、直交ボード体２４０ａと傾斜ボード体２４０ｂのいずれかのみであってもよい。

以上の実施形態によれば、第１実施形態に加え、以下に示す作用効果を奏する。

設置構造２００では、ボード体２４０が建屋１の側壁に対して交差する方向に延在するため、建屋１の地下部１ａの側方への揺れをボード体２４０によって防止することができる。したがって、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態に係る建屋１の設置構造３００について説明する。以下では、第１及び第２実施形態と異なる点を主に説明し、第１及び第２実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１及び第２実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

設置構造３００では、杭体４０は、建屋１の側壁に対して直交する方向に複数並べられている。そのため、地下部１ａの側方への揺れに対する拘束力を高めることができる。したがって、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

また、設置構造３００では、杭体４０と建屋１との間に流動化処理土体３５０が形成されている。具体的には、流動化処理土体３５０は、建屋１を取り囲むように形成され、内周が建屋１の側壁に接し、外周が杭体４０に接している。

流動化処理土体３５０は、現地発生土、調整泥水及びセメント系固化材を所望の割合で混ぜ合わせて流動化処理土を生成し、改良地盤３０の上面に形成される溝１２に流し込むことによって形成される。流動化処理土は、改良地盤３０に用いられるセメント改良土よりも流動性が高く、溝１２への充填が容易である。そのため、締固めが困難な狭い埋め戻し箇所への使用に適している。

本実施形態に係る設置方法は、第１実施形態に係る設置方法と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

以上の実施形態によれば、第１実施形態に加え、以下に示す作用効果を奏する。

設置構造３００では、杭体４０が建屋１の側壁に対して直交する方向に延在するため、建屋１の地下部１ａの側方への揺れを杭体４０によって防止することができる。したがって、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

また、杭体４０と建屋１との間に流動化処理土体３５０が設けられているため、杭体４０と建屋１との間に隙間が形成されるのを防止することができる。したがって、建屋１の地下部１ａの側方への揺れを杭体４０によって防止することができ、建屋１の耐震性をより向上させることができる。

杭体４０は建屋１を取り囲むように配置されているが、建屋１における周方向の一部を囲むように、配置されていてもよい。

また、杭体４０は、建屋１の側壁に対して直交する方向に複数並べられているが、建屋１の側壁に対して傾斜する方向に並べられていてもよい。すなわち、杭体４０は、建屋１の側壁に対して交差する方向に並べられていればよい。

また、流動化処理土体３５０は、建屋１の全周を囲むように形成されているが、建屋１における周方向の一部を囲むように、例えばコの字状に形成されていてもよい。

＜第４実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第４実施形態に係る建屋１の設置構造４００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

設置構造４００では、杭体４０は、３ｍ以上の直径を有する大径のＲＣ杭体として形成されている。大径のＲＣ杭体は、例えばアーバンリング工法により形成される。アーバンリング工法では、複数の鋼製セグメントからなる直径３ｍ以上のアーバンリングを改良地盤３０に圧入する。具体的には、アーバンリングの組み立て、アーバンリングの圧入、及びアーバンリング内の掘削を、アーバンリングが岩盤２０に到達するまで繰返し行う。その後、鉄筋をアーバンリング内に配置し、生コンクリートを打設することにより、大径のＲＣ杭体が形成される。

本実施形態に係る設置方法は、第１実施形態に係る設置方法と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

以上の実施形態によれば、第１実施形態と同様に、建屋１の耐震性を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明の第５実施形態に係る建屋１の設置構造５００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

設置構造５００は、河海２の近傍に構築される建屋１に適している。河海の近傍では、洪水や津波の被害を建屋１が受けることがあり、設置構造５００では、このような被害を軽減することができる。以下、設置構造５００について、具体的に説明する。

図６に示すように、改良地盤３０は、原地盤１０よりも高く盛り上げられている。そのため、洪水や津波により河水又は海水が河海２から堤防３を超えて原地盤１０上に流出したとしても、河水又は海水が建屋１に到達するのを防ぐことができる。したがって、建屋１の耐震性を向上させることができると共に、洪水や津波による建屋１の被害を防止することができる。図６に示すように、原地盤１０より高く盛り上げられる範囲を、建屋１の周囲に設定することで、効率的な建屋溢水対策が可能である。

本実施形態に係る設置方法は、第１実施形態に係る設置方法と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

なお、設置構造５００は、設置構造１００，２００，３００，４００（図１、図３〜図５参照）と同様に、杭体４０、連結体５０、ボード体２４０、流動化処理土体３５０を備えていてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明の実施形態では、杭体４０（補強体）、ボード体２４０（補強体）は改良地盤３０を盛り立て、設置した後に改良地盤３０上から、例えば、高圧噴射工法、ケーシングドライバ工法（ＣＤ工法）、回転式ケーシングドライバ工法（ＣＤ工法）、アーバンリング工法により構築されたが、改良地盤３０の盛り立てに先立ち、または並行して杭体４０（補強体）、ボード体２４０（補強体）を形成してもよい。具体的には、盛り立てに先立ち埋設型枠や仮設型枠を用いて形成する方法や、盛り立てた改良地盤を型枠として形成する方法を利用できる。

また、本発明の実施形態では、建屋１の周囲全域に改良地盤３０を設けて、杭体４０（補強体）、ボード体２４０（補強体）を形成したが、必ずしも建屋の周囲全域に設置、形成する必要はなく、便宜配置形状は設定でき、一部に原地盤や未改良地盤が介在していてもよい。

１００，２００，３００，４００，５００・・・建造物の設置構造
１・・・建屋（建造物）
１０・・・原地盤
２０・・・岩盤
３０・・・改良地盤
３１・・・窪み
４０・・・杭体（補強体）
４１・・・穿孔（凹部）
５０・・・連結体
２４０・・・ボード体（補強体）

Claims (10)

1. 原地盤を掘り下げた岩盤上に構築される建造物の設置構造であって、
   前記構造物の周囲における前記岩盤上に設けられ、前記原地盤よりも高い強度を有する改良地盤を備える、
   建造物の設置構造。
2. 前記岩盤に埋め込まれ、前記改良地盤を補強する補強体を更に備える
   請求項１に記載の建造物の設置構造。
3. 前記補強体は、杭体を含む、
   請求項２に記載の建造物の設置構造。
4. 前記補強体は、板状に形成され、鉛直方向に延在すると共に前記建造物の側壁に対して交差する方向に延在する、
   請求項２に記載の建造物の設置構造。
5. 前記補強体は、鉛直方向に延在する複数の杭体を含み、
   前記複数の杭体は、前記建造物の側壁に対して交差する方向に並べられている、
   請求項２又は３に記載の建造物の設置構造。
6. 前記改良地盤よりも高い強度を有し、前記補強体と前記構造物を連結する連結体を更に備える、
   請求項２から５のいずれか１項に記載の建造物の設置構造。
7. 建造物の設置方法であって、
   原地盤を掘り下げた岩盤上に前記建造物を構築し、
   前記構造物の周囲における前記岩盤上に、前記原地盤よりも高い強度を有する改良地盤を設ける、
   建造物の設置方法。
8. 前記改良地盤を貫通し前記岩盤に達する凹部を掘削し、前記改良地盤を補強する補強体を前記凹部内に形成する、
   請求項７に記載の建造物の設置方法。
9. 前記改良地盤の表面に窪みを形成して前記補強体を前記窪みの底部から突出させ、
   前記窪み内に、前記補強体と前記構造物を連結する連結体を形成する、
   請求項８に記載の建造物の設置方法。
10. 前記改良地盤を形成する際に、前記改良地盤を、前記原地盤よりも高く盛り上げる、
    請求項７から９のいずれか１項に記載の建造物の設置方法。

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