JP4746462B2 - 地下構造物 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物、特に戸建住宅の地下に構築する地下構造物に関する。

昨今、地中を掘削して形成された穴に構造物を構築することにより、地中にスペースを確保し、建物の床下を有効活用することが注目されている。このような地下構造物は、防音性、遮蔽性等に優れているため、例えば、ホームシアター、楽器の練習場、書斎、パソコン部屋及び収納等その利用目的は多岐にわたる。
このような地下構造物は、一般的に、掘削された穴に鉄筋コンクリート基礎を構築し、この鉄筋コンクリート基礎の上に、金属製パネルを組み立てて構築されたり、現場で鉄筋コンクリートを打設して構築されたりしている。そして、鉄筋コンクリート基礎の層厚を大きくすること又は鉄筋コンクリート基礎にアンカーボルトを打ち込むことなどにより、地下水等による地下構造物の浮き上りを防止することが図られていた（特許文献１参照）。
特開２００４−２９３１７１号公報（図２）

しかし、上記した地下構造物は、地下水の浮力に抵抗する基礎の層厚の分、より多く地中を掘削しなければならなかった。また、基礎にアンカーボルトを打ち込むことにより施工に用いる部品点数が増えたり、軟弱地盤においてはアンカーボルトを多く打たなければならなかったりと、施工性、経済性に問題があった。
このような観点から、本発明は、地下水による地下構造物の浮き上がりを防止すると共に、施工が簡易である地下構造物を提供することを課題とする。

このような課題を解決すべく創案された本発明は、地中に埋設される地下構造物であって、底部と、この底部に対して垂直に設けられた壁部とを有する箱状体と、前記底部に設けられたカウンターウエイトと、を有し、前記箱状体は、プレキャストコンクリート部材で形成されており、予め成形された前記カウンターウエイトが前記底部の一部に搬入されることにより、前記箱状体の下部に凹部が形成されていることを特徴とする。

かかる発明によれば、箱状体の底部にカウンターウエイトを設けることで、このカウンターウエイトの荷重により、地下水による地下構造物の浮き上がりを防止することができる。また、カウンターウエイトを載置するだけなので、施工に用いられる部品点数も少なく、施工が簡易であり、工期を短縮することができる。
ここで、本発明において、箱状体とは、穴の下面に接する底部と、この底部に垂直に設けられた３枚以上の壁部とからなり、上部が開放した有底筒状体と、この有底筒状体の上部が閉鎖した囲繞体の両方を含む概念である。
また、カウンターウエイトを底部の一部に設けることにより、カウンターウエイトの上面と底部の上面とに段差が生じ、凹部が形成される。これにより、この凹部を作業用通路として利用することができるため、収納の利便性を向上させることができる。
また、かかる発明によれば、箱状体は、現場における型枠の形成、鉄筋の配筋及びコンクリートの打設等の作業を行う必要がないため、早期かつ簡易に施工することができる。また、カウンターウエイトの重量を大きくすることにより、箱状体自体の軽量化を図ることができるため、壁部、底部を必要強度内において薄くすることができる。これにより、箱状体を形成する各部材の搬送がしやすくなり、施工性を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、前記カウンターウエイトは、上面が平坦であり、この上面と前記底部が略平行に形成されていることを特徴とする。

かかる発明によれば、カウンターウエイトの上面は平坦であり、底部と平行に形成されているため、カウンターウエイトの上面を収納台として利用することができる。

請求項３に係る発明は、前記凹部は、前記箱状体の略中央に形成されることを特徴とする。

かかる発明によれば、凹部が箱状体の略中央に形成されることにより、この凹部（作業用通路）を挟んで両側に係るカウンターウエイトの上部を収納台として利用することができると共に、箱状体の空間を有効に利用することができる。

請求項４に係る発明は、前記箱状体を構成するプレキャストコンクリート部材は、前記箱状体の両端を構成する端体部と、この端体部に介設される単数又は複数の基体部とからなり、隣接する前記端体部と前記基体部又は隣接する前記基体部同士の端面を、継ぎ手を介して連結し、形成されることを特徴とする。

かかる発明によれば、建物の大きさや地下構造物の利用目的等を考慮して、基体部の個数の増減により、箱状体の大きさを適宜簡易に調節することができる。また、端体部及び基体部は、プレキャストコンクリート部材であるため、早期かつ簡易に施工することができる。

請求項５に係る発明は、前記箱状体の横の長さ及び奥行きの少なくとも一方は、４５５ｍｍモジュールであることを特徴とする。

かかる発明によれば、箱状体の大きさは４５５ｍｍピッチで増減するため、例えば、地下構造物の上に住宅を施工する場合において、住宅の寸法に合わせて地下構造物の大きさを選定することが容易となる。

本発明に係る地下構造物によれば、箱状体と、カウンターウエイトとからなり、前記箱状体の底部に、カウンターウエイトを設けることにより、地下水による地下構造物の浮き上がりを防止すると共に、カウンターウエイトを載置するだけであるため、部品点数も少なく、早期かつ簡易に施工することができる。

＜第一実施形態＞
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る地下構造物１を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る地下構造物の分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る地下構造物の平面図であって、（ａ）は地下構造物を示し、（ｂ）は継ぎ手部分の拡大図を示す。図４は、本実施形態に係る地下構造物の施工方法を段階的に示した図であって、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程、（ｄ）は第４工程を示す。なお、斜視図の縦、横、奥行き方向は図２の矢印に従う。

本実施形態に係る地下構造物１は、図１、図２及び図３に示すように、上方が開放し、平面視矩形の有底筒状の箱状体２と、箱状体２の底部に載置されているカウンターウエイト３とからなる。箱状体２は、図１に示すように、掘削された穴に、箱状体２の下側（箱状体２の下側略３分の２）が埋設されており、上側は地面Ｚの上面から突出している。
箱状体２の上面には根太Ｎを支持する土台Ｄ，Ｄが設置されており、床Ｐには、地下構造物１に出入りできるように出入り口Ｋ及びはしごＨが備えられている。なお、本実施形態に係る地下構造物１の用途は、例えば、収納庫とする。

箱状体２は、図２に示すように、両端に設置される端体部４，４と、端体部４，４に介設された３体の基体部５，５，５からなる。端体部４及び基体部５は、本実施形態においては、共にプレキャストコンクリート部材である。端体部４及び基体部５は、相互に隣接する端面９において、継ぎ手Ｔにより連結されている。

図３の（ｂ）の拡大図に示すように、端体部４及び基体部５が相互に隣接する端面９（図２参照）には、それぞれの躯体を連結するために、連結金具Ｔ１、Ｔ１が固着されている。連結金具Ｔ１は、コの字型の鋼板からなり、連結金具Ｔ１に溶接されたアンカー鉄筋（図示せず）と共に端体部４及び基体部５に埋設固定され、ボルトボックスＴ２を形成している。連結金具Ｔ１、Ｔ１が接触する面にはボルト孔が設けられており、この孔を合わせた後、ハイテンションボルトＴ３で螺合し、ボルトボックスＴ２に樹脂などの充填材Ｔ４を充填させ、端体部４及び基体部５を連結させる。また、基体部５及び基体部５同士の連結方法も同様にして行う。

なお、本実施形態においては、図２に示すように、底部６の上面及び壁部７の内側面に継ぎ手Ｔを設けたが、位置、設置数を限定する趣旨ではない。また、連結方法も限定されるものではなく、他の公知技術を用いて各躯体を連結してもよい。

端体部４及び基体部５の端面９は略同一形状からなるものであるため、隣接する端体部４と基体部５又は基体部５と基体部５の端面９が結合されることにより、箱状体２の底部６及び壁部７は外観視略同一面となるように形成される（図１参照）。本実施形態においては、図３の（ａ）に示すように、箱状体２の横の長さｖは、１３６５ｍｍであり、奥行きｗは、３６４０である。また、底部６及び壁部７の厚みはいずれも１５０ｍｍ、壁部７の長さ（底部６の上面から壁部７の上面まで）は、１７００ｍｍである。なお、これらの寸法は、本発明を限定するものではない。

箱状体２は、本実施形態においては、上部が開放し、平面視矩形の有底筒状としたが、これに限定される趣旨ではなく、平面視円形又は多角形としてもよいし、壁部７の上面に出入り口や空気口を備えた天板を設けて上部が閉鎖した箱状体２を形成してもよい（図示せず）。
また、地下構造物１を埋設する深さは、特に限定する趣旨ではなく、用途、経済性等を考慮して施工すればよい。例えば、本実施形態においては、箱状体２の下側を地中に埋設し、上側を地面Ｚより突出させたが、箱状体２の上面に天板を設けるなどして、上側を閉鎖し、地上と出入りできる手段を設けた上で、箱状体２を全て地中Ｇに埋設してもよい。

端体部４，４は、図２に示すように、底部６ａから垂直に立設する壁部７ａを有するものであり、箱状体２の両端に一対に備えられる。端体部４を構成する壁部７ａの奥行きｘ（端体部４の側面の幅）は、本実施形態においては、４５５ｍｍである。

基体部５は、底部６ｂの両端から垂直に壁部７ｂ、７ｂが立設されている。基体部５の壁部７ｂの奥行きｙ（基体部５の側面の幅）は、本実施形態においては、９１０ｍｍである。

端体部４及び基体部５は、本実施形態においては、型枠を形成し、鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設することにより、単一のコンクリートから形成されている。
なお、端体部４及び基体部５は、本実施形態においては、単一のコンクリートからなるプレキャストコンクリート部材としたが、これに限定される趣旨ではなく、端体部４及び基体部５を構成する底部６ａ及び６ｂ、壁部７ａ及び７ｂをそれぞれプレキャストコンクリート部材として形成した後、それぞれの部材を組み合わせて端体部４、基体部５を形成してもよい。

また、本実施形態においては、箱状体２の底部６及び壁部７が略同一面を形成するように、端体部４及び基体部５の断面形状を略同一としたが、これに限定される趣旨ではない。また、端体部４，４は必ずしも一対である必要はない。

なお、箱状体２は、本実施形態においては、コンクリート製であったが、これに限定されるものではなく、例えば、木製、樹脂製、金属製等であってもよい。
また、箱状体２は、本実施形態においては、プレキャストコンクリート部材から形成したが、これに限定されるものではなく、現場で型枠を設けた後、コンクリートを打設して形成してもよい。

カウンターウエイト３，３は、直方体の無筋コンクリートであって、箱状体２の底部６に設けられている。カウンターウエイト３は、地下水による箱状体２の浮き上がりに対して、重力で対抗する役割を果たす。本実施形態においては、カウンターウエイト３，３は、例えば、断面縦３００ｍｍ×横７００ｍｍ×奥行き３３４０ｍｍからなる直方体である。このように、カウンターウエイト３の上面３ａ（図１参照）を平坦に形成することにより、カウンターウエイト３の上面３ａを収納台として利用することができる。

また、カウンターウエイト３，３は、本実施形態においては、対向する壁部７，７に沿って設けられ、箱状体２の下側の中央に凹部８が形成される（図１，３参照）。凹部８の幅は、本実施形態においては、例えば４６５ｍｍである。このように、箱状体２の中央に、凹部８を形成することにより、作業用通路である凹部８を挟んで両側に収納台（カウンターウエイト３）が設けられているため、好適な収納スペースを確保することができると共に、箱状体２の空間を有効に利用することができる。

カウンターウエイト３は、本実施形態においては、箱状体２の内側面の奥行きと略同等の長さのものを２本用いたが、形状、大きさ、本数を限定する趣旨ではない。例えば、カウンターウエイト３は、球状、錐台形状等を呈するものであってもよいし、異形状のものを多数載置してもよい。
また、本実施形態に係るカウンターウエイト３は、プレキャストコンクリート部材を用いる。

また、本実施形態においては、凹部８を箱状体２の中央に設けたが、これに限定される趣旨ではなく、例えば、カウンターウエイト３と同一形状のものを箱状体２の中央に１本設けることにより、カウンターウエイト３の両脇に凹部８を形成することができる（図示せず）。即ち、箱状体２の大きさ、地下構造物１の利用目的等を考慮してカウンターウエイト３の形状、大きさ等を適宜選択し、凹部８を形成すればよい。
なお、カウンターウエイト３は、本実施形態においては、コンクリートから形成されているが、これに限定されるものではなく、鉛や鉄筋等であってもよい。

次に、図４を用いて、地下構造物１の参考施工方法について説明する。
本実施形態においては、箱状体２を形成する端体部４及び基体部５は、プレキャストコンクリート部材を用いるため、工場等によりあらかじめ形成されるものとする。

＜第一工程＞
図４の（ａ）に示すように、基礎の計画位置Ｌを考慮して、地面Ｚの掘削箇所を選定し、掘削機Ｙを用いて穴Ｓを掘削する。その際、穴Ｓが崩れないように、矢板Ｒ（埋め殺し）を用いて土留めをする（図４の（ｂ）参照）。

＜第二工程＞
次に、図４の（ｂ）に示すように、掘削した穴Ｓの底部に、割り栗石Ｑを敷き詰めて上面を平らにする。必要に応じて、モルタルなどを用いて、敷き固める。

＜第三工程＞
次に、図４の（ｃ）に示すように、クレーンＵを用いて端体部４及び基端部５を穴Ｓに搬入すると共に、隣接する各躯体を継ぎ手Ｔにより連結する。

＜第四工程＞
次に、図４の（ｄ）に示すように、箱状体２に型枠Ｍを構築し、フレッシュコンクリートＮを打設し、養生する。そして、型枠Ｍを脱型することで、カウンターウエイト３，３が形成され、地下構造物１が完成する。
なお、本実施形態においては、このような施工方法を採用したが、本発明を限定するものではなく、他の施工方法、施工順であってもよい。

本実施形態に係る地下構造物１によれば、地下水による箱状体２を浮き上げる力に対し、カウンターウエイト３の荷重で対抗することができるため、箱状体２の浮き上りを防止することができる。また、カウンターウエイト３を設けるだけであるため、施工も簡易であり、工期を短縮することができる。

また、カウンターウエイト３の自重を大きくすることにより、箱状体２の軽量化が図れるため、箱状体２を構成する底部６及と壁部７のプレキャストコンクリート部材の厚みを必要強度内において薄くすることができる。これにより、箱状体２を形成する端体部４及び基体部５の搬送がしやすくなり、施工性を向上させることができる。

また、カウンターウエイト３の上面３ａを平坦に形成し、上面３ａと底部６を平行に形成することにより、カウンターウエイト３を好適な収納台として利用することができる。また、カウンターウエイト３の大きさ、形状、本数等を適宜選定し、カウンターウエイト３を底部６の一部に載置することにより、箱状体２の下側に凹部８が形成されるため、凹部８を作業用通路として利用することができる。また、凹部８を箱状体２の中央に設けることにより、作業用通路としての凹部８を挟んで両脇に収納台（カウンターウエイト３）が設けられるため、好適な収納スペースを確保することができると共に、箱状体２の空間を有効利用することができる。

また、基体部５の数を増減することにより、地上に構築される建物の形状や地下構造物１の用途に合わせて、箱状体２の大きさを適宜容易に変更することができる。

また、端体部４，４の奥行きｘ（端体部４の側面の幅）は、それぞれ４５５ｍｍであり、基体部５，５，５の奥行きｙ（基体部５の側面の幅）はそれぞれ９１０ｍｍである。従って、箱状体２の奥行きｗは、３６４０ｍｍである。また、箱状体２の横の長さｖ（図３の（ａ）参照）は１３６５ｍｍである。即ち、箱状体２の横の長さｖ及び奥行きｗは、４５５ｍｍに自然数を乗じた値で設定することにより、例えば、地下構造物１の上に住宅を建築する場合において、建物の寸法と地下構造物１の寸法をすり合わせることが容易となるため、施工性を向上することができる。
なお、本実施形態においては、箱状体２の横の長さｖ及び奥行きｗの両者を４５５ｍｍモジュールで設定したが、これに限定するものではなく、箱状体２の横の長さｖ及び奥行きｗのどちらか一方を４５５ｍｍモジュールで設定してもよい。

以上、本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれ
に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

＜第二実施形態＞
図５は、第二実施形態を示した分解斜視図である。地下構造物２１は、箱状体２２とカウンターウエイト２３，２３・・・とからなる。箱状体２２を形成する基体部２５，２５，２５は、底部２６、壁部２７，２７及び頂部２８からなり断面視矩形の環状を呈している。カウンターウエイト２３の奥行きｐは、基体部２５の奥行きｙと略同等である。基体部２５の上面には、出入り口又は換気口として穴Ｅが設けられている。

端体部２４及び基体部２５の製造方法は第一の実施形態と略同等であるため省略する。
また、第二実施形態の施工方法は、端体部２４及び基体部２５を全て搬入する前に、カウンターウエイト２３を搬入させておく点を除いては、第一の実施形態と略同等である。

第二実施形態によれば、箱状体２２は、略密閉状態となるため、気密性、遮蔽性等の高い地下構造物２１を構築することができる。

＜第三実施形態＞
図６は、第三実施形態を示した斜視図である。図６に示すように、地下構造物３１は、箱状体３２及びカウンターウエイト３３，３３からなる。箱状体３２は、底部３６の端部から垂直に立設する壁部３７，３７，３７，３７により形成されている。底部３６及び壁部３７は、共に平板のプレキャストコンクリート部材である。

地下構造物３１は、例えば、底部３６の端部に備えられている立ち上げ筋（図示せず）に、壁部３７の下面に穿設されている孔を挿通させることで構築される。
第三実施形態によれば、形状が単純な平板のプレキャストコンクリート部材を組み合わせるだけで箱状体３２が形成されるため、搬送、施工が容易となる。
なお、第三実施形態の施工順序、施工方法は、上記したものに限定する趣旨ではない。

実施の形態の説明においては、箱状体２，２２，３２を形成するプレキャストコンクリート部材の端面９（図２参照）には、地下水の浸水を防ぐために、防水ゴムなどを介在させてよもいし、箱状体２，２２，３２の全体を防水シート等で覆ってもよい。

また、実施の形態の説明においては、箱状体２，２２，３２を形成するプレキャストコンクリート部材は全て鉄筋を配筋させたものを用いているが、無筋であってもよい。

また、実施の形態においては、独立基礎（図１のＪ、図４の（ａ）のＬ参照）を用いた場合について説明したが、これに限定される趣旨ではなく、布基礎、ベタ基礎等であってもよい。ベタ基礎を用いる場合は、地下構造物１への出入りを可能とする穴を設ける必要がある点に留意する。

また、実施の形態の説明においては、地下構造物１の利用形態を収納庫としたが、これに限定されるものではなく、例えば、凹部８に板等を被せたり、箱状体２の下面に平板状のカウンターウエイト３を設けたりすることにより、箱状体２の下面に平らな面を形成し、ホームシアターや楽器の練習場等として利用してもよい。

第一施形態に係る地下構造を示した断面図である。 第一施形態に係る地下構造を示した分解斜視図である。 第一施形態に係る地下構造を示した平面図であって、（ａ）は地下構造物、（ｂ）は継ぎ手部分の拡大図を示す。 第一施形態に係る地下構造の施工例を示した図であって、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程、（ｄ）は第４工程を示す。 第二実施形態を示した分解斜視図である。 第三実施形態を示した斜視図である。

符号の説明

１ 地下構造物
２ 箱状体
３ カウンターウエイト
３ａ カウンターウエイトの上面
４ 端体部
５ 基体部
６ 底部
７ 壁部
８ 凹部
９ 端面
２１ 地下構造物
２２ 箱状体
２３ カウンターウエイト
３１ 地下構造物
３２ 箱状体
３３ カウンターウエイト
ｖ 箱状体の横の長さ
ｗ 箱状体の奥行き
ｘ 端体部の奥行き（側面の幅）
ｙ 基体部の奥行き（側面の幅）

Claims (5)

1. 地中に埋設される地下構造物であって、
   底部と、この底部に対して垂直に設けられた壁部とを有する箱状体と、
   前記底部に設けられたカウンターウエイトと、を有し、
   前記箱状体は、プレキャストコンクリート部材で形成されており、
   予め成形された前記カウンターウエイトが前記底部の一部に搬入されることにより、前記箱状体の下部に凹部が形成されていることを特徴とする地下構造物。
2. 前記カウンターウエイトは、上面が平坦であり、この上面と前記底部が略平行に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の地下構造物。
3. 前記凹部は、前記箱状体の略中央に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地下構造物。
4. 前記箱状体を構成するプレキャストコンクリート部材は、
   前記箱状体の両端を構成する端体部と、
   この端体部に介設される単数又は複数の基体部とからなり、
   隣接する前記端体部と前記基体部又は隣接する前記基体部同士の端面を、継ぎ手を介して連結し、形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の地下構造物。
5. 前記箱状体の横の長さ及び奥行きの少なくとも一方は、４５５ｍｍモジュールであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の地下構造物。

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