JP2021092044A

JP2021092044A - 壁状構造物及び壁状構造物の構築方法

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Publication number: JP2021092044A
Application number: JP2019221904A
Authority: JP
Inventors: 光一中塚; Koichi Nakatsuka; 哲巳渡辺; Tetsumi Watanabe; 敏巳須藤; Toshimi Sudo; 智哉堀川; Tomoya Horikawa; 惇日野; Atsushi Hino
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: JP2023153290A; JP7427945B2; JP2023153292A; JP2023153291A

Abstract

【課題】経済的かつ合理的な構造で曲げ剛性を高めることの可能な、地盤中に設けられる壁状構造物及び壁状構造物の構築方法を提供する。【解決手段】地盤中で複数の壁状体２を打継ぐことにより構築される平面視で蛇腹板状の壁状構造物１であって、壁状体が、コンクリート構造物である。壁状構造物は、壁状体が、平面視で平板状またはアングル型の断面を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、地盤中に設けられる壁状構造物、及び壁状構造物の構築方法に関する。

従来より、開削工事により地下構造物を構築する場合、地下構造物の構築領域の周囲に地中壁を構築して地山の崩落を防止しつつ、施工対象領域を掘削している。なかでも、鉄筋コンクリート造の地中連続壁は、周辺地盤を乱すことなく安全に構築できるとともに高い剛性と遮水性を確保できるため、山留壁や止水壁としてだけでなく、地下外壁や基礎杭なおさまざまな場面で利用されている。

地中連続壁は、例えば特許文献１で開示されているように、地盤中に形成した溝状の削孔に鉄筋かごを挿入したのち、コンクリートを打設して構築した壁状の先打ちパネルに、同様の方法で構築した同じく壁状の後打ちパネルを打ち継ぐことにより構築される。

このような方法で構築される地中連続壁は、その形状が壁厚の均等な平板として構築される。このため、地下空間の大規模化が進む中、高い曲げ剛性を要求される場合、その壁厚を増大させる、もしくは、特許文献２で示すように、地中連続壁の内面に対して控え壁をＴ字型に一体化するなどして、対応している。

特開２００３−３４２９５０号公報特開平０４−１７９７２７号公報

しかし、地中連続壁の壁厚を増大する場合、及び控え壁を設ける場合のいずれを採用しても、コンクリートや鉄筋など材料の使用量も増大することから工費が膨大となりやすく、施工期間も長期化しかねない。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、経済的かつ合理的な構造で曲げ剛性を高めることの可能な、地盤中に設けられる壁状構造物及び壁状構造物の構築方法を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明の壁状構造物は、地盤中で複数の壁状体を打継ぐことにより構築される平面視で蛇腹板状の壁状構造物であって、前記壁状体が、コンクリート構造物であることを特徴とする。

また、本発明の壁状構造物は、前記壁状体が、平面視で平板状またはアングル型の断面を有する壁状体であることを特徴とする。

本発明の壁状構造物によれば、複数の壁状体を打継いで蛇腹板状に構築されることから、その形状が壁厚の均一な平板状に構築される場合と比較して、同等の曲げ剛性を確保しつつ壁厚を小さくでき、壁状構造物を合理的な構造とすることが可能となる。

これにより、掘削土量を低減させることが可能になるとともに、セメント及び鉄筋など芯材の使用量を大幅に削減することが可能となり、工費削減及び工期短縮を図ることができる。また、掘削土量を低減できることにより、周辺環境への影響を回避低減することが可能となり、さらに、セメント使用量を削減できることにより、環境負荷の低減に大きく寄与することが可能となる。

また、本発明の壁状構造物の構築方法は、地盤中に、先行して前記壁状体を構築し、先行の前記壁状体の端部近傍の側面を目荒らしして凹凸部を形成したのち、該凹凸部を接合面とし、後行の前記壁状体を打継ぐことを特徴とする。

本発明の壁状構造物の構築方法によれば、特別な設備や工程を必要とせず、従来より採用されている壁厚が均一な平板状の壁状構造物の構築方法と、同様の設備を使用して、容易に構築することが可能となる。

本発明によれば、地盤中に設けられる壁状構造物を蛇腹板状に形成することにより、経済的かつ合理的な構造で曲げ剛性を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態における地中連続壁の概略を示す図である。本発明の実施の形態における地中連続壁の平面を示す図である。本発明の実施の形態における地中連続壁を蛇腹板状及び平板状に構築した場合の施工体積の試算結果を示す図である。本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法を示す図である（その１）。本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法を示す図である（その２）。

以下に、図１〜図５を参照しつつ、地盤中に設けられる壁状構造物及び壁状構造物の構築方法について、鉄筋コンクリート造の地中連続壁を事例に挙げ、その詳細を説明する。

地中連続壁１は、図１で示すように、地下階を有する建物Ｂを構築する予定の敷地を囲繞するようにして、複数の壁状体２を打ち継ぐことにより、構築されるものである。

壁状体２は鉄筋コンクリート構造物であり、図２（ａ）で示すように、複数がいずれも壁厚の均一な平板状に構成され、相互に平面視で９０°回転した姿勢で隣り合って配置されている。

なお、壁状体２は必ずしも平板状でなくてもよく、例えば、図２（ｂ）で示すように、平面視で入隅部が約９０°に形成されたアングル型の断面を有する壁体であってもよい。なお、アングル型とは、異なる方向を向く２辺が直交した、くの字状もしくはＬ字状の形状を指す。

これら隣り合う壁状体２は、一方の壁状体２における端部近傍の側面に形成された接合面５に、他方の壁状体２の端部を接合することにより、地中連続壁１を構成するものであり、その形状は平面視で蛇腹板状をなしている。

このように、地中連続壁１を蛇腹板状とする構成は、一般に、蛇腹板と平板とが同じ板厚を有する場合、蛇腹板は平板と比較して断面二次モーメントが大きくなるから、曲げに対する耐力が増大することを応用したものである。

つまり、蛇腹板状の地中連続壁１は、その形状を壁厚が均一な平板状として構築した場合と比較して、同等の曲げ剛性を確保しつつ壁厚を小さくでき、合理的な構造とすることが可能となる。これにより、掘削土量を低減し、かつセメント及び鉄筋の使用量を、大幅に削減することが可能となるとともに、工費削減及び工期短縮を図ることが可能となる。

また、掘削土量を低減できることにより、周辺環境への影響を回避低減することが可能となり、さらにセメント使用量を削減できることにより、環境負荷の低減に大きく寄与することが可能となる。

図３に、蛇腹板状の地中連続壁１と平板状の地中連続壁１’とで、同等の曲げ剛性を確保した場合の施工体積を試算した結果を示す。

図３（ａ）（ｂ）で示すように、蛇腹板状の地中連続壁１と壁厚が均一な平板状の地中連続壁１’はともに、施工深さ５０ｍ、施工長さ１００ｍ、根切り床レベル４３ｍに設定している。このような条件下で試算したところ、蛇腹板状の地中連続壁１の壁厚が１．０ｍである場合に、平板状の地中連続壁１’の壁厚を３．０ｍとすると、同等の剛性が得られることがわかった。

そこで、図３（ｃ）で示すように、上記の条件で、まず施工面積（地山側から見たときの地山に接する面積）を算出したところ、蛇腹板状の地中連続壁１は７０００ｍ²（地山に接する水平方向の長さ×深さ）、平板状の地中連続壁１’は５０００ｍ²（施工長さ×深さ）で、施工面積は蛇腹板状の地中連続壁１の方が大きい様子がわかる。

しかし、施工面積各々に壁厚を掛け合わせて施工体積を算出したところ、蛇腹板状の地中連続壁１は７，０００ｍ³であるのに対し、平板状の地中連続壁１’は１５，０００ｍ³となった。つまり、蛇腹板状の地中連続壁１は、壁厚が均一な平板状の地中連続壁１’を構築する場合と比較して、掘削土量を約半分に低減できるだけでなく、構築する際に必要なコンクリート量を半分程度に削減でき、これに伴い配置する鉄筋量も大幅に削減できることが分かる。

≪壁状構造物の構築方法≫
以下に、上記の地中連続壁１の構築方法について、壁状体２が平面視でアングル型の断面を有する場合を事例に挙げ、その施工方法を説明する。

なお、地中連続壁１は図５（ｃ）で示すように、先行して構築した壁状体２（以下、先行壁状体２１という）の端部近傍の側面に、後行する壁状体２（以下、後行壁状体２２という）の端部を打ち継いでいくことにより構築できる。

≪先行壁状体の構築≫
＜壁孔の掘削＞
図４（ａ）で示すように、先行壁状体２１を構築するための先行壁孔６１を、間隔を設けて一対掘削する。なお、壁状体２が平面視でアングル型の断面を有する場合を事例に挙げていることから、先行壁孔６１も平面視でアングル型の断面を有している。

先行壁孔６１は、平面視矩形状の掘削溝６１１、６１２を、平面視で直交させて接続することとし、まず、一方の掘削溝６１１の構築予定位置に水平多軸式掘削機（図示せず）を吊り下げ状態で据え付ける。なお、水平多軸式掘削機は、掘削機本体の下端に取り付けた一対のカッタードラムを水平方向の軸周りに回転させることにより地盤を掘削する装置であり、壁厚が均一な平板状の地中連続壁を構築する際に広く採用されている掘削機である。

据え付けた水平多軸式掘削機により、安定液Ｗを供給しつつ地盤Ｇを掘削し、発生する掘削土砂は、水平多軸式掘削機に内装されている揚泥ホース（図示せず）を介して、安定液Ｗとともに地上に吸い上げる。吸い上げた土砂混じりの安定液Ｗは、地上で土砂分離等の処理を経た後、安定液Ｗを再び一方側の掘削溝６１１に戻して循環使用するとよい。

こうして、一方の掘削溝６１１が構築されたのち、これと直交して他方の掘削溝６１２を構築する位置に、上記の水平多軸式掘削機を吊り下げ状態で据え付け、同様の手順で、安定液Ｗを供給しつつ地盤を掘削する。これにより、一方の掘削溝６１１と他方の掘削溝６１２とよりなる平面視断面がアングル型の先行壁孔６１が構築される。

なお、アングル型の先行壁孔６１は水平多軸式掘削機だけでなく、アースドリルを用いて構築してもよい。この場合にはまず、アングル型の角部が設けられる位置にアースドリルで地中孔を掘削し、これに連続して一方の掘削溝６１１と他方の掘削溝６１２をそれぞれ水平多軸掘削機で掘削するとよい。

＜鉄筋かご３の建て込み＞
先行壁孔６１が構築されると、図４（ｂ）で示すように、先行壁孔６１の底浚い及び孔壁に付着したスライムを除去するスライム除去処理等を行うとともに、安定液Ｗを良液に置換する処理を行ったのち、鉄筋かご３の建て込みを行う。

鉄筋かご３は、工場等において一対の掘削溝６１１、６１２各々に配置される部分に分割して製作しておき、施工現場において先行壁孔６１に吊り下ろしながら連結するものであってもよいし、現場で製作しながら、先行壁孔６１に建て込むものであってもよい。

＜コンクリートの打設＞
鉄筋かご３を建て込んだのち、図４（ｃ）で示すように、先行壁孔６１を満たす安定液Ｗに替えてコンクリート４を打設して硬化させると、地盤中に先行壁状体２１が構築される。図４では、一対の先行壁状体２１を後行壁状体２２の構築位置を挟んで同時に構築したが、後行壁状体２２を構築するまであれば、先行壁状体２１を一体ずつ構築してもよい。

≪後行壁状体の構築≫
一対の先行壁状体２１が構築されたのち、これら両者に打ち継ぐ後行壁状体２２を、以下の手順で構築する。

＜壁孔の掘削＞
まず、図５（ａ）で示すように、後行壁状体２２を構築するための後行壁孔６２を先行壁状体２１の端部近傍の側面に接して掘削する。掘削手順は、先行壁状体２１の先行壁孔６１と同様であり、平面視矩形状の掘削溝６２１、６２２を、平面視で直交させて接続するが、これら掘削溝６２１、６２２の削孔が終了したのち、もしくは掘削しながら、一対の先行壁状体２１各々に対して接合面５を形成する。

つまり、先行壁状体２１に対して後行壁状体２２を打ち継ぐべく、先行壁状体２１の端部近傍の側面をはつることにより目荒らしを行って、接合面５となる凹凸部を形成する。本実施の形態のように、先行壁状体２１と後行壁状体２２の打ち継ぎ部に形成される内隅部の角度を９０°にすると、両者の接合面５は先行壁状体２１の側面に対して平行となるため、接合面５となる凹凸部を側面に形成するための作業が容易であり、接合面５を品質よく形成することができる。

＜鉄筋かご３の建て込み＞
図５（ｂ）で示すように、一対の先行壁状体２１を連結するようにして掘削した後行壁孔６２の底浚い及び孔壁に付着したスライムを除去するスライム除去処理等を行うとともに、安定液Ｗを良液に置換する処理を行ったのち、鉄筋かご３の建て込みを行う。

＜コンクリートの打設＞
鉄筋かご３を建て込んだのち、図５（ｃ）で示すように、後行壁孔６２を満たす安定液Ｗに替えてコンクリート４を打設して硬化させると、地盤中に接合面５を介して先行壁状体２１に打ち継がれて、一体に接合された後行壁状体２２が構築される。

≪地中連続壁の構築≫
上記の手順を、所望の施工長さに達するまで繰り返すことにより、図２（ｂ）で示すような、地中連続壁１を構築することができる。このように、地中連続壁１は、特別な設備や工程を必要とせず、従来より採用されている壁厚が均一な平板状の壁体よりなる地中連続壁の構築方法と、同様の設備を使用して、容易に構築することが可能となる。

なお、壁状体２が、図２（ａ）で示すような平板状の鉄筋コンクリート構造物である場合には、先行壁孔６１として一方の掘削溝６１１のみを構築し、この一方の掘削溝６１１に先行壁状体２１を構築する。こののち、先行壁状体２１に打ち継ぐ後行壁状体２２を構築するための後行壁孔６２として、先行壁孔６１の掘削溝６１１を９０°回転した姿勢の掘削溝６２２を構築し、これに、後行壁状体２２を構築する。この作業を繰り返すことにより、図１で示すような、蛇腹板状の地中連続壁１を構築することができる。

こうして構築した地中連続壁１は、図１で示すような地下階を有する建物Ｂを逆打ち工法により構築する場合に、地中連続壁１の凹部を利用して建物Ｂとの間にジャッキ等の支保工７を設けることも可能となる。これにより、建物Ｂを逆打ち工法により構築する場合の施工性を向上させることが可能となる。また、土圧や水圧等の側圧による地中連続壁１の変位を抑制し、周辺環境への影響を回避低減することができる。

本発明の壁状構造物及び壁状構造物の構築方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、壁状構造物１において蛇腹板状の角度を９０°としたが、その角度はいずれであってもよい。また、図１で示すように、壁状構造物１の延在形状を直線状としたが、必ずしもこれに限定するものではなく、円弧を描くように延在させてもよい。

さらに、本実施の形態では、図２（ｂ）で示すように、アングル型の断面を有する壁状体２を内隅部が同一の一方向を向くようにして構築したが、例えば、隣り合う壁状体２の内隅部が、互いに逆方向を向くように構築し、これらを接続してもよい。こうすると、地中連続壁１を谷深さ（平面視でみる凹凸の深さ）の大きい波板状の壁体とすることが可能となる。

また、地中連続壁１を構成する複数の壁状体２は、その深さ（深度方向の長さ）がすべて同一のものを採用してもよいし、異なるものを適宜組み合わせて接続してもよい。

加えて、本実施の形態では、壁状構造物１を土留め壁として利用する場合を事例に挙げたが、これに限定されるものではなく、止水壁もしくは地下外壁の本設躯体として利用するものであってもよい。

さらに、本実施の形態では、壁状体２が鉄筋コンクリート構造物である場合を事例に挙げたが、これに限定するものではなく、鉄骨コンクリート構造物や鉄骨鉄筋コンクリート構造物等、コンクリート造の構造物であればいずれを採用してもよい。

１地中連続壁（壁状構造物）
２壁状体
２１先行壁状体
２２後行壁状体
３鉄筋かご
４コンクリート
５接合面
６１先行壁孔
６１１一方の掘削溝
６１２他方の掘削溝
６２後行壁孔
６２１一方の掘削溝
６２２他方の掘削溝
７支保工
Ｇ地盤
Ｂ建物

Claims

地盤中で複数の壁状体を打継ぐことにより構築される平面視で蛇腹板状の壁状構造物であって、
前記壁状体が、コンクリート構造物であることを特徴とする壁状構造物。
請求項１に記載の壁状構造物において、
前記壁状体が、平面視で平板状またはアングル型の断面を有する壁状体であることを特徴とする壁状構造物。
請求項１または２に記載の壁状構造物の構築方法であって、
地盤中に、先行して前記壁状体を構築し、先行の前記壁状体の端部近傍の側面を目荒らしして凹凸部を形成したのち、
該凹凸部を接合面とし、後行の前記壁状体を打継ぐことを特徴とする壁状構造物の構築方法。