JP4529631B2 - 地下構造及び地下構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造及び地下構造の構築方法に関し、特に、地下埋設構造物（地下鉄等のシールドトンネル）の上部に地下部分を有する建築物を建設するのに好適な地下構造
及び地下構造の構築方法に関する。

一般に、高層ビル、超高層ビル等の建築物を建設する場合には、地表から地下の硬い地盤に達する孔を穿設し、この孔内にコンクリート杭を打設し、このコンクリート杭の上部に基礎梁、耐圧板等からなる地下構造を構築し、この地下構造の上部に建築物を建設することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−３４１１４９号公報

ところで、上記のような地下構造を構築し、その上部に建築物を建設する場合に、敷地内の地下を地下埋設構造物（地下鉄等のシールドトンネル）が専用していると、地下埋設構造物との干渉を避けるために、地下構造を構成する杭の配置、耐圧板の位置等が制約を受けることになる。このため、一般的な構造の地下構造では、建築物直下の柱荷重を処理することが困難になり、高層ビル、超高層ビル等の建築物の建設が困難になる。

また、高層ビル、超高層ビル等の建築物に地下部分がある場合には、地下部分の掘削深度によっては、掘削後のリバウンド等によって地下埋設構造物が浮き上がる問題が生じるため、掘削深度も制約を受けることになる。

従って、敷地の地下を地下埋設構造物が専有している場合には、地下埋設構造物を避けた部分に建築物を建設しなければならず、敷地を有効に利用することが困難になる。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、地下埋設構造物（地下鉄等のシールドトンネル）の上部に地下部分を有する高層ビル、超高層ビル等の建築物の建設を可能とし、これにより、敷地の地下を地下埋設構造物が専有している場合であっても、その敷地を有効に利用することができる地下構造及び地下構造の構築方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、地下埋設構造物の上部に構築されて、該地下埋設構造物の浮き上がりを防止する地下構造であって、前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に設けられて、該地盤を押さえる押さえ手段と、前記地下埋設構造物を避けた前記地盤の部分に設けられて、前記押さえ手段を支持する支持手段とを備え、前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分には、地表から泥水掘削により前記地下埋設構造物を跨ぐ前記押さえ手段用の一連の溝が設けられるとともに、前記地下埋設構造物を避けた前記地盤の部分には前記支持手段用の孔が設けられ、前記溝及び前記孔内に補強部材を配置し、コンクリートを打設することにより、前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に前記押さえ手段及び支持手段が構築されていることを特徴とする。
本発明の地下構造によれば、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に溝及び孔を掘削する際に、泥水によって地下埋設構造物の上部の地盤が押さえられ、地下埋設構造物が浮き上がるのが防止される。また、溝及び孔の掘削後においては、溝内に構築される押さえ手段と孔内に構築される支持手段との協働によって地下埋設構造物の上部の地盤が押さえられ、根伐りの際に地盤のリバウンドが抑制され、地下埋設構造物が浮き上がるのが防止される。

また、本発明において、前記押さえ手段は、基礎梁又は基礎梁の一部を構成していることしてもよい。

さらに、本発明において、前記押さえ手段は、全体が格子状に形成されていることとしてもよい。

さらに、本発明において、前記支持手段は、杭、アンカー又は地中連続壁であることとしてもよい。

さらに、本発明は、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に、前記地下埋設構造物との間に上下方向に所定の間隔をおき、かつ前記地下埋設構造物を跨ぐように一連の溝と該溝に連通する孔とを地表から泥水掘削により掘削する掘削工程と、該掘削工程により掘削した一連の溝及び孔内に補強部材を配置し、コンクリートを打設するコンクリート打設工程とを備え、前記一連の工程を経ることにより、根伐りに先行して前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に前記溝の形状に合致した押さえ手段と前記孔に合致した支持手段とを構築することを特徴とする。
本発明の地下構造の構築方法によれば、掘削工程によって、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に地下埋設構造物を跨ぐ一連の溝及び溝に連通する孔が形成される。そして、コンクリート打設工程において、溝及び孔内に補強部材を配置し、コンクリートを打設することにより、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に溝の形状に合致した押さえ手段と孔の形状に合致した支持手段とが構築され、この押さえ手段と支持手段との協働により、地下埋設構造物の上部の地盤が押さえられ、地下埋設構造物の浮き上がりが防止されることになる。

以上、説明したように、本発明の地下構造及び地下構造の構築方法によれば、地下を地下埋設構造物（地下鉄等のシールドトンネル）が専有している敷地の地下埋設構造物の上部の地盤を押さえ手段と支持手段との協働により押さえることができるので、地下埋設構造物の浮き上がりを防止することができる。
従って、地下埋設構造物の上部に地下部分を有する高層ビル、超高層ビル等の建築物を建築する場合に、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に根伐りに先行して押さえ手段及び支持手段を設けておくことにより、根伐りを行う際に地盤のリバウンドを抑制することができるので、地下埋設構造物が浮き上がるのを防止でき、地下埋設構造物に割れ等が生じるのを未然に防止できる。
この結果、地下を地下埋設構造物が専有している敷地においても、高層ビル、超高層ビル等の建築物を建設することが可能となり、そのような敷地であっても有効に利用することができる。

また、地下埋設構造物の上部の地盤の部分に溝及び孔を泥水掘削によって掘削することになるので、溝及び孔を掘削する際にも泥水によって地下埋設構造物の上部の地盤を押さえることができ、地下埋設構造物が浮き上がるのを確実に防止できる。さらに、溝及び孔の掘削後においては、溝内に構築される押さえ手段と孔内に構築される支持手段との協働によって地下埋設構造物の上部の地盤を押さえることができ、根伐りの際の地盤のリバウンドを抑制でき、地下埋設構造物が浮き上がるのを防止できる。

さらに、押さえ手段によって基礎梁の全部又は一部を構成することにより、押さえ手段の上部に建築物を支持することが可能となる。

さらに、押さえ手段を格子状とすることにより、格子状の押さえ手段の下面と地盤との間の摩擦力及び側面と地盤との間の摩擦力によって地下埋設構造物の上部の地盤を押さえることができるとともに、支持手段と地下埋設構造物との間の摩擦力によって押さえ手段が浮き上がるのを防止できる。従って、地下埋設構造物の上部の地盤を確実に押さえることができ、地下埋設構造物の浮き上がりを確実に防止できる。

さらに、支持手段を杭、アンカー又は地中連続壁で構成することにより、押さえ手段を杭、アンカー又は地中連続壁からなる支持手段によって支持することができる。従って、地盤の状態に応じて杭、アンカー又は地中連続壁を使用することができるので、地盤の状態に影響されずに地下埋設構造物の上部の地盤を確実に押さえることができ、地下埋設構造物の浮き上がりが防止することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１０には、本発明による地下構造及び地下構造の構築方法の一実施の形態が示されている。図１は、地下構造の全体を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は押さえ手段及び支持手段の力の作用関係を示す説明図、図５はメガ梁の断面図、図６はスーパーメガ梁の断面図、図７〜図１０は地下構造の構築手順を示す説明図である。

すなわち、この地下構造１は、地下埋設構造物３０（地下鉄等のシールドトンネル等）に地下を専用された敷地において、地下部分を有する高層ビル、超高層ビル等の建築物３５を建設する場合に有効となるものであって、地下埋設構造物３０の上部の地盤２６の部分に構築される押さえ手段２を備えている。

押さえ手段２は、地下構造１を構築する際に、地下構造１の他の部分に先行して地表２７から構築され、この押さえ手段２を地下埋設構造物３０の上部に先行して構築することにより、建築物３５の地下部分に相当する部分の根伐りを行う際に、地盤２６のリバウンドを抑制することができ、地下埋設構造物３０が浮き上がるのを防止できる。

押さえ手段２は、図１〜図３に示すように、地下埋設構造物３０との間に上下方向に所定の間隔をおき、かつ地下埋設構造物３０を水平方向に跨ぐように格子状に構築される。そして、この押さえ手段２の上部に、図２及び図３に想像線で示すように、更に上部分１１を一体に構築することにより、格子状をなす基礎梁３の全体が構築され、この基礎梁３によって地下埋設構造物３０の上部に建設される建築物３５の地下部分となる地下構造１の一部が構成される。なお、基礎梁３は、押さえ手段２のみによって構成しても良い。

押さえ手段２は、図１に示すように、複数の梁５を組み合わせることにより格子状に形成される。これらの複数の梁５のうちの一部の梁５は、長手方向の一端部又は両端部が地下埋設構造物３０の外側に打設されている支持手段８によって支持され、この支持手段８によって押さえ手段２が地盤２６の状態に影響されることなく、地下埋設構造物３０の上部の所定の位置に位置決めされる。

支持手段８としては、押さえ手段２を支持できるものであれば特に制限はなく、本実施の形態においては、杭９と地中連続壁１０とを組み合わせて使用している。なお、図示はしないが、支持手段８としてアンカーを使用し、アンカーによって押さえ手段２を支持するように構成しても良い。

図４に基づいて、押さえ手段２に作用する力の関係を説明する。図４において、格子状の押さえ手段２には、各梁５の側面と地盤との間に矢印の方向（図中上方向）への摩擦力ａが作用し、各梁５の下面と地盤との間に矢印の方向（図中上方向）への摩擦力ｂが作用し、この摩擦力ａとｂとの和と相対する摩擦力ｃが各杭９の周面と地盤との間に矢印方向（図中下方向）へ作用し、これらの力の協働によって押さえ手段２が地盤の所定の位置に支持されている。押さえ手段２によって基礎梁３の一部又は全部が構成される。

押さえ手段２を構成する複数の梁５は、図１〜図３、図５及び図６に示すように、梁背の低いメガ梁７とメガ梁７よりも梁背の高いスーパーメガ梁６とを備えている。メガ梁７は、上部分１１のコンクリート１５内部に補強部材１２である鉄筋が埋設され、スーパーメガ梁６は、上部分１１のコンクリート１５内部に補強部材１２である鉄筋及び鉄骨が埋設されている。そして、これらのメガ梁７とスーパーメガ梁６とを、建築物３５の種類に応じて適宜に組み合わせることにより、地下埋設構造物３０の専有幅の大小に関わらず、地下埋設構造物３０の上部に建設される建築物３５を安定して支持することができる。

スーパーメガ梁６及びメガ梁７は、それらを支持する支持手段８（杭９及び地中連続壁１０）の間隔が長く設定されるので、強度をもたせるために、通常の基礎梁よりも梁背を高く設定している。例えば、この実施の形態においては、スーパーメガ梁６の梁背を１２．０mに設定し、メガ梁７の梁背を７．０ｍに設定し、通常の基礎梁の梁背（３．５m）よりも高く設定している。そして、このような梁背にスーパーメガ梁６及びメガ梁７を設定することにより、地下埋設構造物３０の上部に建設される建築物３５を安定して支持することができる。

次に、上記のような構成の押さえ手段２を備えた地下構造１の構築方法について説明する。
（１） 掘削工程
図７に示すように、地下埋設構造物３０の上部の地盤２６の部分に、地下埋設構造物３０との間に上下方向（鉛直方向）に所定の間隔をおき、かつ地下埋設構造物３０を水平方向に跨ぐように、地表２７から泥水掘削によって所定の幅、深さの複数の溝１３を掘削し、一連の格子状の溝１３を形成する。また、溝１３の掘削と同時に又は溝１３の掘削に先行して地下埋設構造物３０を避けた部分に複数の孔２０を掘削する。

この場合、掘削によって地盤２６から土を取り除いても、溝１３及び孔２０内には泥水１４が充填されているので、土圧が減少することによって地盤２６がリバウンドを起こすようなことはなく、地盤２６のリバウンドによって地下埋設構造物３０が浮き上がるようなことはない。

（２） コンクリート打設工程
図８に示すように、掘削工程において掘削した溝１３内の底部に上筋、下筋等からなる補強部材４を挿入し、所定の位置に位置決めする。また、孔２０内にも鉄筋からなる補強部材２２を挿入し、所定の位置に位置決めする。そして、溝１３内の底部及び孔２０にコンクリート（水中コンクリート）１５を打設し、溝１３の底部に格子状の押さえ手段２を形成し、孔２０内に支持手段８である杭９を形成する。

この場合、押さえ手段２の複数の梁５は、図１に示すように、一端部又は両端部が地下埋設構造物３０の外側に地下埋設構造物３０を避けて打設されている杭９又は地中連続壁１０によって支持される。これにより、押さえ手段２は、地下埋設構造物３０の上部の所定の位置に位置決めされる。

ここで、押さえ手段２を構成する各梁５の長さが長く、各梁５の全体を一度に構築することが困難な場合には、各梁５を長手方向に複数に分割し、分割梁同士を剛接ジョイント工法によって互いに連結する。

そして、押さえ手段２を構築した後に、図９に示すように、押さえ手段２の上部に位置する建築物３５の地下構造１となる地盤２６の部分の根伐りを行う。この場合、地下埋設構造物３０の上部に位置する地盤２６は、押さえ手段２によって押さえられているので、地盤２６のリバウンドが抑制され、地下埋設構造物３０が浮き上がるのが防止され、地下埋設構造物３０に割れ等が生じるのが防止される。

そして、押さえ手段２の上部に型枠（図示せず）を配置し、補強部材１２である鉄筋及び鉄骨を所定の位置に配置し、コンクリート１５を打設ことにより押さえ手段２の上部に上部分１１を一体に形成し、格子状の基礎梁３の全体を構築する。

そして、図１０に示すように、押さえ手段２を一部に備えた基礎梁３の上部に建築物３５の地下部分を構築することにより、押さえ手段２を一部に備えた基礎梁３を一部とする地下構造１が地下埋設構造物３０の上部に構築される。そして、この地下構造１の上部に建築物３５の地上部分３６を構築することにより、地下埋設構造物３０の上部に高層ビル、超高層ビル等の建築物３５が建設される。この場合、杭９を打設することができない部分の柱軸力は、スーパーメガ梁６及びメガ梁７を介して杭９に伝達されることになるので、建築物３５を安定して支持することができることになる。

上記のように構成したこの実施の形態の地下構造１及び地下構造の構築方法にあっては、地下を地下埋設構造物３０（地下鉄等のシールドトンネル）に専有された敷地に地下部分を有する高層ビル、超高層ビル等の建築物３５を建設する場合に、地下部分の根伐りに先行して、地下埋設構造物３０の上部の地盤２６の部分に地表２７から押さえ手段２を構築し、この押さえ手段２によって地盤２６を押さえるように構成したので、根伐りの際に地盤２６がリバウンドを起こすようなことはない。従って、地盤２６のリバウンドによって地下埋設構造物３０が浮き上がり、地下埋設構造物３０に割れ等の問題が生じるのを未然に防ぐことができる。

また、地下埋設構造物３０の存在によって杭９又は地中連続壁１０を打設できない部分においては、地下埋設構造物３０を跨ぐ押さえ手段２を一部に備えた基礎梁３のスーパーメガ梁６及びメガ梁７の梁背を長く設定し、地下埋設構造物３０の外側に打設されている杭９又は地中連続壁１０によって支持しているので、建築物３５からの柱軸力を押さえ手段２を一部に備えた基礎梁３を介して杭９に伝達させることができる。従って、高層ビル、超高層ビル等の建築物３５を安定して支持することができる。

なお、前記の説明においては、押さえ手段２を格子状に形成したが、格子状に限らず、他の形状に形成しても良い。要は、根伐りの際に地盤２６を押さえて地下埋設構造物３０の浮き上がりを防止するとともに、建築物３５の柱軸力を杭９に伝達させることができる形状であれば良い。

また、前記の説明においては、地下埋設構造物３０として地下鉄等のシールドトンネルを挙げたが、これに限らず、他の地下埋設構造物に本発明による地下構造及び浮き上がり防止方法並びに地下構造の構築方法を適用しても良い。

本発明による地下構造の一実施の形態を示した平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 押さえ手段及び支持手段に作用する力の関係を示した説明図である。 図１のメガ梁の断面図である。 図１のスーパーメガ梁の断面図である。 本発明による地下構造の構築方法を示した説明図であって、掘削工程を示した説明図である。 本発明による地下構造の構築方法を示した説明図であって、コンクリート打設工程を示した説明図である。 押さえ手段の上部に上部分を構築した状態を示した説明図である。 本発明による地下構造の全体を構築し、その上部に建築物の地上部分を建設した状態を示した説明図である。

符号の説明

１ 地下構造 ２ 押さえ手段
３ 基礎梁 ４、１２、２２ 補強部材
５ 梁 ６ スーパーメガ梁
７ メガ梁 ８ 支持手段
９ 杭 １０ 地中連続壁
１１ 上部分 １３ 溝
１４ 泥水 １５ コンクリート（水中コンクリート）
２０ 孔 ２６ 地盤
２７ 地表 ３０ 地下埋設構造物
３５ 建築物 ３６ 地上部分

Claims (5)

1. 地下埋設構造物の上部に構築されて、該地下埋設構造物の浮き上がりを防止する地下構造であって、
   前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に設けられて、該地盤を押さえる押さえ手段と、前記地下埋設構造物を避けた前記地盤の部分に設けられて、前記押さえ手段を支持する支持手段とを備え、
   前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分には、地表から泥水掘削により前記地下埋設構造物を跨ぐ前記押さえ手段用の一連の溝が設けられるとともに、前記地下埋設構造物を避けた前記地盤の部分には前記支持手段用の孔が設けられ、前記溝及び前記孔内に補強部材を配置し、コンクリートを打設することにより、前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に前記押さえ手段及び支持手段が構築されていることを特徴とする地下構造。
2. 前記押さえ手段は、基礎梁又は基礎梁の一部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の地下構造。
3. 前記押さえ手段は、全体が格子状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の地下構造。
4. 前記支持手段は、杭、アンカー又は地中連続壁であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の地下構造。
5. 地下埋設構造物の上部の地盤の部分に、前記地下埋設構造物との間に上下方向に所定の間隔をおき、かつ前記地下埋設構造物を跨ぐように一連の溝と該溝に連通する孔とを地表から泥水掘削により掘削する掘削工程と、該掘削工程により掘削した一連の溝及び孔内に補強部材を配置し、コンクリートを打設するコンクリート打設工程とを備え、
   前記一連の工程を経ることにより、根伐りに先行して前記地下埋設構造物の上部の地盤の部分に前記溝の形状に合致した押さえ手段と前記孔に合致した支持手段とを構築することを特徴とする地下構造の構築方法。

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