JP3445129B2 - 地中柱の耐震補強方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄筋コンクリート
製の地中柱の耐震補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の地中柱の耐震補強方法と
して、例えば図６に示すような手法が知られている。こ
の耐震補強方法は、地下構造物５２の頂部にフーチング
５３を介して橋桁５５を支持すべく立設された橋脚柱５
４を補強する方法で、次のような手順で施工される。ま
ず、橋脚柱５４の周囲地盤５１に、地下構造物５２の頂
部に達するように土留め用の鋼矢板５６を圧入し、鋼矢
板５６の底部外周の地盤に止水用の薬液５７を注入した
後、鋼矢板５６の内側の地盤の掘削と土留め用の支保工
５８の架設を橋脚柱５４の下端に達するまで繰り返し
て、橋脚柱５４の地中柱５４aの回りに作業空間を作
る。次に、足場５９を組み立てながら、地中柱５４aに
僅かな隙間をあけて鋼板６０を巻き立てて継ぎ溶接し、
この作業を所定高さ単位で繰り返して橋脚柱の所定高さ
まで巻き立て、その後、上記隙間にグラウト６１を充填
して、橋脚柱５４を補強する。最後に、足場５９を撤去
し、鋼矢板５６の内側空間の埋め戻しと支保工５８の撤
去を繰り返した後、鋼矢板５６を引き抜き、その引き抜
き跡に薬液を注入するとともに、復旧工事を行なって施
工を終了する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
地中柱の耐震補強方法は、地中柱５４aに僅かな隙間を
あけて鋼板６０を巻き立て、上記隙間にグラウト６１を
充填するものであるため、これらの作業のために地中柱
５４aの周囲全体に足場５９を設ける必要上、鋼矢板５
６の圧入、鋼矢板の内側全体の支保工５８を伴う掘削、
足場５９の設置など多くの地下作業が必須となる。その
ため、支保工５８や足場５９の架設と撤去に多大な手間
がかかるうえ、地下作業のため、地上作業よりも危険性
が高く,施工性が劣るうえ、地中柱５４aの下部に地下構
造物５２があって鋼矢板５６の十分な根入長がとれない
ため、底部外周地盤への止水薬液５７の注入が必須にな
るうえ、地下水位が高い場合は、止水薬液の注入だけで
は止水が不十分になるという問題がある。また、鋼矢板
５６の内側を深く掘り下げた狭い空間に作業者が入るた
め、環境や粉塵,溶接ヒューム対策として排水や換気の
設備を設けたり、地下空間への地上車両の飛び込み防止
策を講じる必要があって、施工に手間と費用がかかる一
方、例えば７ｍの鋼矢板５６の打込みに、上空に９ｍ以
上という広いのスペースを必要とし、スペースが確保で
きない場合は、鋼矢板が継ぎ打ちとなってクレーン作業
等が煩雑になるという問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、地下作業を要す
る地中柱近傍への鋼板の巻き立てを無くすることによっ
て、主工事が地表部で可能であり、また、施工スペース
を縮小でき、工程および施工費を削減でき工期を短縮で
きる地中柱の耐震補強方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の地中柱の耐震補強方法は、鉄筋コンクリ
ート製の地中柱に沿って、この地中柱を囲繞して地中に
筒体を設置する工程と、上記地中柱と筒体との間の土砂
を除去する工程と、上記地中柱と筒体との間に充填物を
充填する工程とからなる。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】請求項１の補強方法は、地中柱の周囲地盤
を安定液を満たしながら所定深さまで掘削するので、安
定液の成分が穴壁の土砂の隙間を詰めて、安定液が穴の
外側地盤に浸透せず、穴が液圧の作用により崩壊しない
から、地中柱の回りを安全,確実に深く掘削できる。次
に、安定液で満たされた掘削穴に、地中柱を囲繞するよ
うに筒体を沈設した後、筒体の外側の安定液を硬化剤添
加で硬化させ、あるいは上記安定液を排除しながらコン
クリートを充填して硬化させことにより、地下水の筒体
内側への浸透が止まり、続いて地中柱と筒体との間に、
安定液を排除しながら充填物を充填すれば、この充填物
と上記筒体外側の硬化物またはコンクリートによって地
中柱を周囲地盤に強固に固定することができる。また、
請求項１の補強方法は、従来のように地中柱の周りに打
込んだ鋼矢板の内側を支保工で土留めしつつ掘削して地
中柱の周りに足場を作る必要がないから、支保工や足場
の架設,撤去が不要なうえ、地下作業が無くなって、安
全性と施工性が向上し、作業員のための排水や換気の設
備も不要になって、工程数と施工費を削減でき、工期を
短縮できる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】請求項２の地中柱の耐震補強方法は、鉄筋
コンクリート製の地中柱の周囲地盤に、安定液を満たし
ながら所定深さかつ所定幅で上記地中柱を取り囲む溝を
掘削し、掘削した溝内に上記地中柱を囲繞して筒体を設
置する工程と、上記溝内に設置された筒体の外側の安定
液を硬化剤添加により硬化させ、あるいは上記安定液を
排除しながらコンクリートを充填して硬化させる工程
と、上記地中柱と筒体との間の土砂を、安定液を満たし
ながら掘削して除去する工程と、上記地中柱と筒体との
間に、上記安定液を排除しながら充填物を充填する工程
とからなる。

【００１４】請求項２の補強方法は、地中柱の周囲地盤
を安定液を満たしながら所定深さかつ所定幅で掘削する
ので、安定液の成分が穴壁の土砂の隙間を詰めて、安定
液が穴の外側地盤に浸透せず、穴が液圧の作用により崩
壊しないから、地中柱の回りを安全,確実に深く掘削で
きるとともに、溝の掘削が所定幅なので、掘削量が少な
くて早期に筒体を設置できる。次に、安定液で満たされ
た掘削穴に、地中柱を囲繞するように筒体を沈設した
後、筒体の外側の安定液を硬化剤添加で硬化させ、ある
いは上記安定液を排除しながらコンクリートを充填して
硬化させることにより、地下水の筒体内側への浸透が止
まり、続いて筒体内側の土砂を安定液を満たしながら除
去した後、地中柱と筒体との間に安定液を排除しながら
充填物を充填すれば、この充填物と上記筒体外側の硬化
物またはコンクリートによって地中柱を周囲地盤に強固
に固定することができる。また、請求項２の補強方法
は、従来のように地中柱の回りに打込んだ鋼矢板の内側
を支保工で土留めしつつ掘削して地中柱の回りに足場を
作る必要がないから、支保工や足場の架設,撤去が不要
なうえ、地下作業が無くなって、安全性と施工性が向上
し、作業員のための排水や換気の設備も不要になって、
工程数と施工費を削減でき、工期を短縮できる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１,図２は、本発明の請求項
５に記載の地中柱の耐震補強方法の一例を示す縦断面
図,横断面図であり、図中で図６と同じ物には同一番号
を付している。この地中柱の耐震補強方法は、図１,図
２の(Ａ)に示され、鉄筋コンクリート製橋脚柱５４の地
中柱５４aの周囲地盤５１に、安定液２を満たしながら所
定深さかつ所定幅で地中柱５４aを取り囲む溝１を掘削
し、掘削した溝１内に地中柱５４aを囲繞して鋼板３を設
置する第１工程と、図２(Ｂ)に示され、溝１内に設置さ
れた鋼板３の外側の安定液２を排除しながら貧配合コン
クリート４を充填して硬化させる第２工程と、図２(Ｃ)
に示され、地中柱５４aと鋼板３との間の土砂を、安定液
２を満たしながら掘削して除去する第３工程と、 図
１,図２の(Ｄ)に示され、地中柱５４aと鋼板３との間に、
上記安定液２を排除しながら充填物としての高強度コン
クリート５を充填する第４工程とからなる。なお、この
第４工程に続いて、必要に応じて、図１(Ｄ)に示すよう
に鋼板３を橋脚柱５４の地上部分全長に亘って延長し、
延長した鋼板３と橋脚柱５４の間にも高強度コンクリー
ト５を充填している。なお、コンクリート５を打設する
前に柱５４の下端から下のフーチング５３と鋼板３とで
囲まれる断面三角形のリング状部分に剛性の小さな軟弱
なもの例えばスポンジを充填しておくと、柱５４の剪断
強度と靭性を補強することができる(図４(Ｂ)参照)。ス
ポンジを充填しない場合には、柱５４の曲げ強度を大き
くすることができる。

【００１９】上記第１工程の安定液２は、ベントナイト
の水溶液であり、掘削溝１に図１(Ａ)の如く満たされる
と、ベントナイトが溝壁の土砂の隙間を詰めるので、安
定液２が溝外側の地盤５１に浸透せず、安定液２の水圧
が溝壁に作用して溝壁の崩壊を防ぐため、溝１を確実に
深く掘ることができる。上記第３工程の貧配合コンクリ
ート４は、単位セメント量が比較的少ないコンクリート
であり、鋼板外側に投入して溝１から溢れ出す安定液２
を排出することによって、この安定液２を置換するもの
である。なお、この第３工程は、安定液２中のベントナ
イトと反応してこれを硬化させるセメント等の硬化剤
を、鋼板外側の安定液２に投入,撹拌して安定液２自体
を硬化させる手法でもよい。上記第４工程の高強度コン
クリートは、例えば400kg／cm²の圧縮強度を有する。

【００２０】図３は、図１,図２の(Ａ)に示した第１工
程までの状態を示す詳細平面図および詳細断面図であ
り、図４は、図１,図２の(Ｄ)に示した第４工程までの
状態を示す同様の図である。図２,図３および図４を参
照しつつ、上記地中柱の耐震補強方法を順を追って詳細
に説明する。まず、橋脚柱５４の回りの占用を確保し、
準備工事をした後、図３に示すように、地中柱５４aを
取り囲む正１２角形の環状溝の外周,内周にあたる地盤
５１に鉄筋コンクリート製の外側ガイドウォール６,内
側ガイドウォール７を夫々築造する。なお、内側ガイド
ウォール７の鉄筋は、図３(Ｂ)に示すように地中柱５４
aにアンカーを取っている。

【００２１】次に、テレスコピックアームをもつ深掘バ
ックホウを用いて、図３(Ａ)の正１２角形の環状溝１の
実線で示す１つおきの先行辺１aを、地上から安定液２
を充填しつつ掘削し、続いて先行辺１a間の破線で示す
後続辺１bを同様に掘削して、フーチング５３の近傍に
達する環状溝１を形成する。さらに、所定高さの２分割
した鋼板３を、地上で橋脚柱５４を囲むように縦溶接し
て円筒状に一体化した後、環状溝１に沈め、その上にさ
らに縦溶接で円筒状に一体化した鋼板３を全周溶接で継
ぎ足して沈める作業を繰り返し、円筒状の鋼板３の下端
を環状溝１の底部に載置して、鋼板３の設置までの第１
工程を終える。この第１工程では、安定液２を充填しつ
つ環状溝１を掘削しているので、安定液２中のベントナ
イトが溝壁の土砂の隙間を詰めて、溝外への安定液２の
漏れ出しを防ぎ、安定液圧の作用で溝壁の崩壊が防がれ
るから、環状溝１を確実かつ深く掘ることができる。ま
た、地中柱５４aの回りを円形に全面掘削せず、所定幅
で環状に掘削するので、掘削量が少なくて早期に鋼板３
を沈設できる。さらに、掘削に用いるバックホウは、９
ｍ程度の地上空間を要するが、９ｍ以上の地上空間を要
していた従来の鋼矢板打込み工法に比して、施工スペー
スを縮小できる。なお、環状溝１の崩壊を確実に防止す
るため、地盤５１の土質調査を行ない、安定液２の性状
を土質に応じて適切に決定すべきである。

【００２２】

【００２３】鋼板３の沈設が終わると、図２(Ｂ)に示す
ように、第２工程として鋼板３の外側に貧配合コンクリ
ート４を投入して環状溝１から溢れ出す安定液２を排出
することによって、この安定液２を貧配合コンクリート
４と置換して硬化させる。貧配合コンクリート４が硬化
すると、地盤５１から鋼板３内への地下水の侵入が無く
なるとともに、鋼板３が地盤５１側へ強固に固定され
る。その後、内側ガイドウォール７(図３(Ｂ)参照)を撤
去し、図２(Ｃ)に示すように、第３工程として地中柱５
４aと鋼板３との間の土砂を、安定液２を充填しつつ深
掘バックホウで掘削して除去する。鋼板内側の土砂の掘
削は、外側地盤の崩壊が鋼板３で防がれるので、容易化
されるのは勿論である。

【００２４】なお、上記実施の形態では、鋼板外側の安
定液２を貧配合コンクリート４で置換して硬化させる場
合について述べたが、鋼板外側の施工を限定していない
請求項４のような場合は、鋼板外側の安定液を、例えば
投入した土砂で置換することができる。

【００２５】最後に、図１,図２の(Ｄ)に示す第４工程
に移り、まず深掘バックホウで地中柱５４aの表面の残
土を除去した後、鋼板３の内側に高強度コンクリート５
を投入して鋼板内側から溢れ出す安定液２を排出するこ
とによって、この安定液２を高強度コンクリート５と置
換して硬化させる。高強度コンクリート５が硬化する
と、図４に示す状態となる。図４(Ｂ)に示すように、鋼
板３の内側と地中柱５４aの間は、破線および２点鎖線
で示す既設の内側ガイドウォール７および環状溝１の内
側壁が無くなって総て高強度コンクリート５で充填さ
れ、鋼板３の外側と環状溝１の外側壁の間は、貧配合コ
ンクリート４で充填されている。なお、図４(Ａ)の平面
図で、鋼板３の内側の環状溝１の部分は、本来２点鎖線
で描くべきであるが、便宜上図３(Ａ)と同じく実線また
は破線で描いている。かくて、地中柱５４aの補強が終
わると、図１(Ｄ)に示すように、鋼板３を上方へ橋脚柱
５４の全長に亘って延長し、延長した鋼板３と橋脚柱５
４の間にも高強度コンクリート５を充填する。最後に、
橋脚柱５４の回りの復旧工事を行なって、橋脚柱５４の
耐震補強を終了する。

【００２６】上記実施の形態の耐震補強方法は、第１か
ら第４までの総ての工程が地上から行なわれるので、図
６で述べた従来工法のような地下作業が無くなるから、
危険も少なく施工性も優れ、排水や換気の設備および支
保工や足場の架設,撤去も不要になって、工程数と施工
費を削減することができ、工期を短縮することができ
る。試算によれば、図６の従来工法に比して、施工費が
略１５％削減でき、工期が略２５％短縮できる。また、
既述のように、安定液２を充填しつつ掘削を行なってい
るので、環状溝１や鋼板内側の地盤を安全かつ確実に掘
削して、鋼板３を容易に設置でき、全面掘削でなく環状
溝１を掘削するので、鋼板３を早期に沈設でき、鋼板外
側の貧配合コンクリート４によって地中柱５４aを周囲
地盤により強固に固定することができる。さらに、鋼板
３の断面が矩形でなく円環状であるので、少量の鋼板で
もって高強度の補強ができるうえ、地盤の掘削も矩形で
なく円筒状で済むので、掘削量の削減で施工費および工
期を少なくできる。なお、鋼板３は、上記実施の形態で
は２分割としたが、分割数はこれに限られない。

【００２７】図５は、本発明の地中柱の耐震補強方法の
一例を示す横断面図であり、図５(Ａ)は図１(Ａ),図５
(Ｄ)は図１(Ｄ)の縦断面図に夫々対応しており、図２と
同じ物には同一番号を付している。この耐震補強方法
は、図５(Ａ)に示され、鉄筋コンクリート製の地中柱５
４aの周囲地盤５１に、安定液２を満たしながら地中柱５
４aを取り囲む環状溝１を掘削し、掘削した環状溝１内に
地中柱５４aを囲繞して鋼板３を設置する第１工程と、
図５(Ｂ)に示され、環状溝１内に設置された鋼板３の外
側の安定液２を排除しながら貧配合コンクリート４を充
填して硬化させる第２工程と、同じく図５(Ｂ)に示さ
れ、地中柱５４aと鋼板３との間の安定液２および土砂を
除去し、鋼板３の内面に付着した安定液２の付着物を除
去する第３工程と、図５(Ｃ)に示され、地中柱５４aと鋼
板３との間に、充填物としての高強度コンクリート５を
充填する第４工程とからなる。この第４工程に続いて、
図１(Ｄ)に示すように鋼板３を橋脚柱５４の地上部分全
長に亘って延長し、延長した鋼板３と橋脚柱５４の間に
も高強度コンクリート５を充填する。なお、橋脚柱５４
の地上部の補強方法として、地中部分の鋼板の断面形状
よりも小さくして、地上部の柱５４の周囲に僅かな隙間
をあけて鋼板を巻き立て、その隙間にグラウトを充填す
るようにしてもよい。こうすることによって、地上部空
間を広くすることができる。

【００２８】上記第１工程は図２(Ａ)の第１工程と、上
記第２工程は図２(Ｃ)の第３工程と、上記第４工程は図
２(Ｄ)の第４工程と夫々同じであるので、図５(Ｃ)の第
３工程のみを説明する。予め鋼板外側の貧配合コンクリ
ート４が硬化しているので、鋼板３内側への地下水の浸
透は防止され、鋼板内側の安定液と土砂を地上の深掘バ
ックホウで総て除去して空にすると、鋼板３の内面には
ケーキといわれる安定液中のベントナイトの残滓が２〜
５mmの厚さで付着残留する。鋼板３内面と内側の高強度
コンクリート５の間に上記ケーキがあると、これがスポ
ンジのように作用して、鋼板３で巻かれた地中柱５４a
の拘束が損なわれ、地中柱５４aの十分な剪断強度およ
び靭性性能が得られない。そこで、鋼板内面の上記ケー
キを除去した後に、鋼板内側に高強度コンクリート５を
充填するのである。この補強工法も、図２で述べた先の
補強工法と略同じであるので、先の補強工法と同様、工
程数と施工費の削減および工期の短縮ができ、環状溝１
の安全,確実な掘削で鋼板３を容易に設置でき、鋼板３
外側の貧配合コンクリート５により地中柱５４aを周囲
地盤５１により強固に固定できるとともに、鋼板内面に
付着した上記ケーキの除去により地中柱５４aの剪断強
度および靭性性能を向上させることができる。

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の地中柱の耐震補強方法は、鉄筋コンクリート製の地中
柱の周囲地盤を、安定液を満たしながら所定深さまで掘
削し、掘削した掘削穴に上記地中柱を囲繞して筒体を設
置する工程と、上記掘削穴に設置された筒体の外側の安
定液を硬化剤添加で硬化させ、あるいは上記安定液を排
除しながらコンクリートを充填して硬化させる工程と、
上記地中柱と筒体との間に、上記安定液を排除しながら
充填物を充填する工程とからなるので、工程数と施工費
を削減でき、工期を短縮でき、安定液により掘削穴の安
全,確実な掘削で筒体を容易に設置できるうえ、上記充
填物と筒体外側の硬化物またはコンクリートによって地
中柱を周囲地盤に強固に固定することができる。

【００３２】

【００３３】請求項２の地中柱の耐震補強方法は、鉄筋
コンクリート製の地中柱の周囲地盤に、安定液を満たし
ながら所定深さかつ所定幅で上記地中柱を取り囲む溝を
掘削し、掘削した溝内に上記地中柱を囲繞して筒体を設
置する工程と、上記溝内に設置された筒体の外側の安定
液を硬化剤添加で硬化させ、あるいは上記安定液を排除
しながらコンクリートを充填して硬化させる工程と、上
記地中柱と筒体との間の土砂を、安定液を満たしながら
掘削して除去する工程と、上記地中柱と筒体との間に、
上記安定液を排除しながら充填物を充填する工程とから
なるので、工程数と施工費の削減および工期の短縮がで
き、掘削穴の安全,確実な掘削で筒体を容易に設置で
き、早期に筒体を設置できかつ内側地盤の掘削が容易化
するとともに、地中柱を、上記充填物と筒体外側の硬化
物またはコンクリートによって周囲地盤に強固に固定す
ることができる。

【００３４】

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項２の耐震補強方法の一例の最
初と最後の工程を示す縦断面図である。

【図２】 本発明の請求項２の耐震補強方法の一例の工
程を順に示す横断面図である。

【図３】 図２(Ａ)の第１工程までの状態を示す平面図
および(そのb−b線に沿う)縦断面図である。

【図４】 図２(Ｄ)の第４工程までの状態を示す平面図
および(そのb−b線に沿う)縦断面図である。

【図５】 本発明の耐震補強方法の一例の工程を順に示
す横断面図である。

【図６】 従来の耐震補強方法を示す縦断面図および横
断面図である。

【符号の説明】

１…環状溝、２…安定液、３…鋼板、４…貧配合コンク
リート、５…高強度コンクリート、５１…地盤、５２…
地下鉄構造物、５３…フーチング、５４…橋脚柱、５４
a…地中柱。

フロントページの続き (72)発明者 田川 朋尚 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 渡辺 政規 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 平９−59925（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−268550（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−110587（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−60817（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−53208（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−29922（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01D 22/00 E01D 19/02 E02D 27/34 E02D 31/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄筋コンクリート製の地中柱の周囲地盤
   を、安定液を満たしながら所定深さまで掘削し、掘削し
   た掘削穴に上記地中柱を囲繞して筒体を設置する工程
   と、 上記掘削穴に設置された筒体の外側の安定液を硬化剤添
   加により硬化させ、あるいは上記安定液を排除しながら
   コンクリートを充填して硬化させる工程と、 上記地中柱と筒体との間に、上記安定液を排除しながら
   充填物を充填する工程とからなる地中柱の耐震補強方
   法。
2. 【請求項２】 鉄筋コンクリート製の地中柱の周囲地盤
   に、安定液を満たしながら所定深さかつ所定幅で上記地
   中柱を取り囲む溝を掘削し、掘削した溝内に上記地中柱
   を囲繞して筒体を設置する工程と、 上記溝内に設置された筒体の外側の安定液を硬化剤添加
   により硬化させ、あるいは上記安定液を排除しながらコ
   ンクリートを充填して硬化させる工程と、 上記地中柱と筒体との間の土砂を、安定液を満たしなが
   ら掘削して除去する工程と、 上記地中柱と筒体との間に、上記安定液を排除しながら
   充填物を充填する工程とからなる地中柱の耐震補強方
   法。