JP4840297B2 - 地中構造物の構築方法、地中構造物 - Google Patents

Description

本発明は、鋼繊維コンクリートに主筋が埋設されてなる壁状の地中構造物及びこの地中構造物の構築方法に関する。

従来より、土留壁などの仮設構造物、あるいは基礎構造物として鉄筋コンクリートからなる地中連続壁が用いられている。このような鉄筋コンクリート造の地中連続壁は、地盤の地中連続壁にあたる部分を掘削し、掘削孔内に主筋と、せん断補強筋と、横筋とをかご状に組んだ鉄筋かごを挿入し、コンクリートを打設することにより構築していた。

しかしながら、このように鉄筋かごを用いる方法では、鉄筋かごの組立てや建込みに時間がかかる、又、大きな組立てスペースや大型の揚重機が必要になるという問題があった。このため、例えば、特許文献１には、地中連続壁を平面多角形状又は円形状とし、地中連続壁を構成するコンクリートを鋼繊維コンクリートとすることにより、鉄筋かごを省略することが記載されている。

特許文献１記載の方法では、コンクリートを鋼繊維コンクリートとすることで引張り耐力が向上するため、せん断補強筋や横筋を省略できる。また、地中連続壁が平面視において多角形又は円形などの環状であるため、周囲から作用する土水圧が圧縮力として作用し、この圧縮力に対してコンクリートが抵抗するので、主筋を省略することが可能となるのである。
特開２００６―１２５１４８号公報

しかしながら、環状以外の形状の地中連続壁の場合には、地盤から作用する土水圧が曲げ荷重として作用するためコンクリートにより抵抗することができない。そこで、従来と同様にコンクリート内に鉄筋かごを埋設することも考えられるが、鉄筋かごを用いる方法では、鉄筋かごの組立てに時間がかかり、また、鉄筋かごの組立てや仮置きするためのスペースが必要となり、更に、狭隘な土地や高さ方向に制限があるような敷地では施工が困難になるといった問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、平面視において環状以外の形状の地中連続壁を構築する場合に、狭隘な土地や高さに制限があるような敷地においても施工可能な、土水圧に抵抗可能な地中連続壁を構築する方法を提供することである。

本発明の地中構造物の構築方法は、壁状の地中構造物の構築方法であって、地盤の前記地中構造物に当たる部分を掘削し、掘削孔を形成する掘削工程と、前記掘削孔内の壁厚方向少なくとも片側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶとともに鉛直方向に延びるように複数の主筋を建て込む主筋建込工程と、前記掘削孔内に鋼繊維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、前記主筋建込工程では、前記掘削孔内の壁厚方向両側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶように複数の主筋を建て込み、前記主筋建込工程の後に、前記建て込んだ複数の主筋を揚重し、壁厚方向に対向する主筋の間に、これら主筋の間隔を保つ間隔保持材を取り付ける保持材取付工程を備えることを特徴とする。
また、本発明の地中構造物の構築方法は、壁状の地中構造物の構築方法であって、地盤の前記地中構造物に当たる部分を掘削し、掘削孔を形成する掘削工程と、前記掘削孔内の壁厚方向少なくとも片側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶとともに鉛直方向に延びるように複数の主筋を建て込む主筋建込工程と、前記掘削孔内に鋼繊維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、前記コンクリート打設工程では、前記鋼繊維コンクリートを打設するのに先だって、前記主筋の下端近傍に錘を取り付けておくことを特徴とする。
なお、本発明における壁状の地中構造物とは、地中連続壁、地中壁、及び壁基礎を含むものである。

上記の地中構造物の構築方法において 前記主筋建込工程では、予め、パネル状に拘束された前記複数の主筋を前記掘削孔内の壁厚方向少なくもと片側の壁面に沿って建て込んでもよい。
また、前記主筋は複数に分割された鉄筋からなり、前記主筋建込工程では、前記複数に分割された鉄筋を接続しながら建て込んでもよい。

また、本発明の地中構造物は、上記の方法により構築されたことを特徴とする。

本発明によれば、地中構造物を、鉄筋かごを用いることなく構築できるので、施工の際に鉄筋かごを組み立てる手間を削減することができ、また、狭隘な敷地や高さに制限があるような敷地でも施工可能である。また、本発明により構築された地中構造物は、縦方向に延びるように埋設された主筋を備えるため、地中構造物が平面視において環状ではない形状に構築された場合であっても、周囲から作用する土水圧に抵抗することが可能となる。

<第１実施形態>
以下、本発明の地中構造物の構築方法の第１実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、地中構造物として地中連続壁１００を構築する場合について説明する。
図１は、本実施形態の方法により構築された地中連続壁１００を示し、（Ａ）は、一部を分解して示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるI―I´断面図である。同図に示すように地中連続壁１００は、平面視で直線状に延びる壁状の地中構造物であり、土留壁などの仮設構造物や基礎の一部として用いられる。地中連続壁１００は、長手方向（図中左右方向）に複数の区間に分けて構築されており、各区間は、地盤を掘削することにより形成された掘削孔内に打設された鋼繊維コンクリート１０と、鋼繊維コンクリート１０の表裏面の近傍に鉛直方向に延びるように埋設された複数の主筋２０とを備える。地中連続壁１００は鋼繊維コンクリート１０を用いることにより、引張耐力が向上しており、このため、従来の地中連続壁において、水平方向に作用する引張力を負担させるためにコンクリートに埋設されていた横筋及びせん断補強筋が省略されている。

図２〜図１０は、地中連続壁１００の構築方法を説明するための図である。図２において、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は壁幅方向断面図を示し、図３、図５〜６、及び図９において、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図である。また、図１０において、（Ａ）〜（Ｃ）はコンクリートを打設する流れを示す壁厚方向断面図である。なお、上記のように地中連続壁１００は複数の区間に分けて連続的に構築することにより構成されている。そこで、以下の説明ではその一区間を構築する工程を説明する。
まず、図２に示すように、地盤の地中連続壁１００の構築対象となる区間にあたる部分を掘削し、掘削孔３０を形成する。そして、クレーンなどの揚重装置（不図示）により、冶具８０を介して鉄筋パネル２５Ａを吊り上げ、掘削孔３０内に壁厚方向の一方の側の内壁に沿って建て込み、掘削孔３０の縁に掘削孔３０の上部に突出するように設けられた鉄筋仮受架台３１Ａにより、鉄筋パネル２５Ａの上端を保持する。
なお、鉄筋仮受架台３１Ａは、掘削孔３０の縁に固定され、先端に鉄筋を保持する機構を備えた部材である。また、鉄筋パネル２５Ａは、主筋２０を構成する複数の鉄筋２１を所定の間隔で拘束部材２２により拘束することにより形成したパネル状の部材である。これらの鉄筋パネル２５Ａは、予め、敷地内に搬入され、スタンド２３に積層された状態で置かれている。

次に、図３に示すように、掘削孔３０の他方の側（上記の工程で鉄筋パネル２５Ａを建て込んだ側と対向する側）の掘削孔３０の内壁に沿って鉄筋パネル２５Ｂを建て込み、鉄筋パネル２５Ａの場合と同様にして、鉄筋仮受架台３１Ｂにより鉄筋パネル２５Ｂを保持する。

次に、図４に示すように、上記の工程で掘削孔３０内に建て込んだ壁厚方向両側の鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂを揚重装置により冶具８０を介して揚重し、地上まで引き上げる。
そして、図５に示すように、揚重装置により鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂを下降させながら、地上高さにおいて、揚重装置により揚重した鉄筋パネル２５Ａ，２５Ｂの間を結ぶように、これらを所定の間隔で保持する間隔保持材４０を、又、壁幅方向に所定の間隔で保持する拘束部材２２を上下に複数段取り付ける。また、両側の鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂの壁厚方向外側にかぶり厚を確保するためのスペーサ４１を取り付ける。なお、図中では、鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂの拘束部材２２の間に間隔保持材４０を設ける場合を示しているが、これに限らず、鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂを構成する鉄筋２１の間に間隔保持材４０を設けてもよい。

次に、図６に示すように、建て込んだ鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂの内側に、壁面に沿って鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄを建て込み、鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂの場合と同様に、掘削孔３０の縁に設けた鉄筋仮受架台３１Ｃ，３１Ｄによりこれらの鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄを保持する。

次に、図７に示すように、揚重装置により、上記の工程において後から建て込んだ鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄを、その下端が鉄筋仮受架台３１Ａ，３１Ｂにより保持された状態の鉄筋パネル２５Ａ，２５Ｂの上方まで揚重する。

次に、図８に示すように、揚重装置により揚重した状態の鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄの鉄筋２１の下端と、掘削孔３０内に鉄筋仮受架台３１Ａ，３１Ｂにより保持された状態の鉄筋パネル２５Ａ、２５Ｂの鉄筋２１の上端とを接続する。接続方法としては、溶接接続する方法、機械式継手を用いて接続する方法、又は鉄筋２１同士を重ね継手により接続する方法などを用いることができる。そして、後から建込んだ鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄを保持していた鉄筋仮受架台３１Ｃ，３１Ｄを取り外し、接続されて一体となった鉄筋パネル２５を掘削孔３０内に下降させながら、上方の鉄筋パネル２５Ｃ，２５Ｄの鉄筋２１の間に間隔保持材４０、拘束部材２２及びスペーサ４１を上下に複数段取り付ける。

次に、図９に示すように、接続された状態の鉄筋パネル２５を揚重装置により掘削孔３０内に所定の深さまで下降させ、鉄筋パネル２５の上部を鉄筋仮受架台３１Ａ，３１Ｂにより保持する。

次に、図１０（Ａ）に示すように、掘削孔３０内に引き上げるためのワイヤー５１の取り付けられたウエイト（錘）５０を降下させ、最も低い位置に取り付けられた間隔保持材４０の上部にウエイト５０を配置する。この状態で、図１０（Ｂ）に示すように、トレミー管６０により掘削孔３０内の下方に鉄筋パネル２５の下端が埋設されるまで、鋼繊維コンクリート１０を打設する。この際、ウエイト５０の重さにより、鋼繊維コンクリート１０を打設する際に鉄筋２１の浮き上がりや位置ずれが生ずるのを防止できる。鉄筋パネル２５の下端が埋設される高さまで鋼繊維コンクリート１０を打設した後、ワイヤー５１によりウエイト５０を掘削孔３０の外部に引き上げる。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、掘削孔３０内に鋼繊維コンクリート１０を打設する。なお、上記のように、対向する鉄筋パネル２５間に間隔保持材４０が取り付けられており、さらに、鉄筋パネル２５の下端が鋼繊維コンクリート１０に埋設されているため、鋼繊維コンクリート１０の打設圧による鉄筋パネル２５の位置ずれや浮き上がりを防止できる。
以上の工程を繰り返すことにより地中連続壁１００を構築することができる。

本実施形態によれば、鋼繊維コンクリート１０を用いることにより、引張り耐力が向上されるため、従来、引張り力を負担するために必要であったせん断補強筋や横筋を省略することができる。また、上記の方法により構築された地中連続壁１００は、壁厚方向両側に鉛直方向に延びるように主筋２０が埋設されているため、平面視において環状としなくても、土水圧に抵抗することが可能となる。このようにせん断補強筋や横筋を省略できることにより、鉄筋かごを組み立てる必要がなくなり、主筋として分割された鉄筋を溶接接続して用いることが可能となるため、手間を削減することができるとともに、狭隘な敷地や高さ方向に制限があるような敷地であっても施工することができる。

また、壁厚方向両側の鉄筋パネル２５の間に間隔保持材４０を、又、壁幅方向に拘束部材２２を取り付けることにより、鋼繊維コンクリート１０の打設圧により、鉄筋パネル２５が移動してしまうことを防止できる。また、鋼繊維コンクリート１０の打設の際に、最も低い位置に取り付けられた間隔保持材４０の上部にウエイト５０を配置することにより、鉄筋パネル２５の動きを拘束することができるため、打設圧による鉄筋２１の浮き上がりなどを防止できる。
また、鉄筋２１をパネル状に拘束した鉄筋パネル２５を用いることにより、一度に複数の鉄筋２１を建て込むことができるので、施工性が向上する。

なお、本実施形態では、２つの鉄筋パネル２５を溶接接続する場合について説明したが、これに限らず、構築する地中連続壁１００の深さに合わせて、鉄筋パネル２５を連結しなくてもよいし、３つ以上連結する構成としてもよい。また、必ずしも鉄筋２１をパネル状に拘束する必要はなく、複数の鉄筋２１を夫々建て込んでもよい。

また、本実施形態では、地中連続壁１００の壁圧方向両側に鉄筋を埋設することにより、土水圧に抵抗することとしたが、これに限らず、鋼繊維コンクリート１０に鉄骨を埋設する構成としてもよい。かかる構成によれば鉄骨の間隔を従来よりも広くとることが可能となる。

<参考例>
次に、本発明の地中構造物の構築方法の参考例を説明する。本参考例では、地中連続壁１００の壁厚方向両側に引張荷重を負担する主筋２０として、可撓性を有するストランド（ＰＣ鋼線）を用いる場合について説明する。なお、本参考例でも、第１実施形態と同様に、地中連続壁１００を壁幅方向に複数の区間に分けて構築する際の何れか一つの区間を構築する場合について説明する。

図１１は、本参考例の構築方法を説明するための図である。本参考例の構築方法では、ストランド建込み装置２００を用いて施工を行う。本参考例の構築方法は、例えば、図１１に示すような上方に切梁３００が設けられた現場など、高さの制限がある場合に好適である。ストランド建込み装置２００は、掘削孔３０の上部に設置された架台１３０と、架台１３０上に設置されたストランド２１０Ａ，２１０Ｂを送り出す一対のドラム１１０Ａ、１１０Ｂと、ドラム１１０Ａ、１１０Ｂより送り出されたストランド２１０Ａ，２１０Ｂを掘削孔３０の壁厚方向両側の壁面に沿うように送り出す一対のガイド１２０と、を備える。

ドラム１１０Ａ，１１０Ｂは、地中連続壁１００の主筋２０の埋設される間隔に合わせて複数のストランド２１０Ａ，２１０Ｂが巻かれた円筒状の部材であり、回転することにより巻かれているストランド２１０Ａ、２１０Ｂを送り出すことができる。

本参考例では、ドラム１１０Ａが図１１（Ａ）における左側の面の主筋を構成するストランド１１０Ａを送り出し、ドラム１１０Ｂが同図における右側の面の主筋を構成するストランド１１０Ｂを送り出す。これらのドラム１１０Ａ，１１０Ｂはストランド２１０Ａ，２１０Ｂを同じ速度で送り出すように回転が制御されている。また、必要に応じて、回転を停止させて、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂの送り出しを停止することができる。

ガイド１２０は、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂを挿通可能な筒状部材からなり、地中連続壁１００の主筋２０に対応する位置に下方に向けて取り付けられている。ドラム１１０Ａ，１１０Ｂより送り出されたストランド２１０Ａ，２１０Ｂは、このガイド１２０内を通過することにより下方に向けて案内される。

以下、このストランド建込み装置２００を用いて地中連続壁１００を構築する方法を説明する。
まず、地中連続壁１００にあたる部分の地盤を掘削し、掘削孔４０を形成する。
次に、この掘削孔４０の上方にストランド建込み装置２００を設置する。そして、ドラム１１０Ａ，１１０Ｂによりストランド２１０Ａ，２１０Ｂを送り出し、ガイド１２０よりストランド２１０Ａ，２１０Ｂの先端を突出させ、この先端より突出した部分に、両側のストランド２１０Ａ，２１０Ｂを結ぶように間隔保持材４０を、又、壁幅方向に拘束部材２２を取り付ける。そして、この間隔保持材４０にウエイト５０を取り付ける。なお、このウエイト５０には、鋼繊維コンクリートを打設する際に、ウエイト５０を掘削孔外に取り出すための回収用ワイヤー５１が取り付けられている。

次に、ウエイト５０の荷重を利用しながら、掘削孔３０の両側に沿ってストランド２１０Ａ，２１０Ｂを送り出す。上記のように、一対のドラム１１０Ａ，１１０Ｂは同じ速度でストランド２１０Ａ，２１０Ｂを送り出すように回転が制御されているため、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂは同じ速度で掘削孔３０内に下降していくこととなる。なお、このストランド２１０Ａ，２１０Ｂを送り出す作業の際に、適宜なタイミングで、ドラム１１０Ａ，１１０Ｂを停止させ、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂの間を結ぶように間隔保持材４０を、又、壁幅方向に拘束部材２２を取り付ける。そして、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂの下端が所定の深さまで到達したら、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂの送り出しを停止する。そして、ストランド２１０Ａ，２１０Ｂを所定の位置で切断し、ストランド建込み装置２００を撤去する。

次に、掘削孔３０内にストランド２１０Ａ，２１０Ｂの下端が埋設される高さまで鋼繊維コンクリート１０を打設する。この際、間隔保持材４０にウエイト５０を取り付けておくことにより、鋼繊維コンクリート１０を打設した際のストランド２１０Ａ，２１０Ｂの位置ずれや浮き上がりを防ぐことができる。そして、鋼繊維コンクリート１０を打設した後、ウエイト５０に取り付けられた回収用のワイヤー５１によりウエイト５０を地上まで引き上げる。

次に、地中連続壁１００の上端となる高さまで、鋼繊維コンクリート１０を打設する。この際、間隔保持材４０及び拘束部材２２によりストランド２１０Ａ，２１０Ｂが所定の間隔に保たれ、鋼繊維コンクリート１０の打設圧によりストランドストランド２１０Ａ，２１０Ｂが移動することを防止できる。そして、この鋼繊維コンクリート１０が硬化することにより、この区間の地中連続壁が完成する。
以上の工程を各区間について繰り返すことにより地中連続壁１００を構築することができる。

本参考例の地中連続壁１００の構築方法によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、可撓性を備えたストランド２１０Ａ，２１０Ｂを用いているため、上方に切梁３００が構築された現場などのクレーンなどの揚重装置を用いることができない高さに制限があるような場合においても、地中連続壁１００の構築を行うことができる。

なお、上記の実施形態及び参考例では、地中連続壁１００を構築する場合について説明したが、これに限らず、本発明の構築方法は、地中壁や壁基礎を構築する場合にも適用することができる。また、上記の実施形態及び参考例では、壁厚方向両側に主筋２０が埋設された地中壁を構築する場合について説明したが、これに限らず、周囲の地盤より土水圧が作用した場合に、引張応力が作用する側のみに主筋が埋設された地中壁を構築するような場合であっても、本発明を適用することができる。

本実施形態の方法により構築された地中連続壁を示し、（Ａ）は、一部を分解して示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるI―I´断面図である。 掘削孔内の一方の側に鉄筋パネルを建て込む様子を示す図であり、Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は壁幅方向断面図である。 掘削孔内の他方の側に鉄筋パネルを建て込む様子を示す図であり、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 両方の側の鉄筋パネルを揚重する様子を示す図である。 鉄筋パネルの間に間隔保持材を取り付ける様子を示す図であり、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 主筋の上部を構成する鉄筋パネルを建て込んだ状態を示す図であり、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 鉄筋を接続する様子を示す図である。 上方の鉄筋パネルの間に間隔保持材を取り付ける様子を示す図である。 接続された鉄筋パネルが建て込まれた様子を示す図であり、（Ａ）は、壁厚方向断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 鋼繊維コンクリートを打設する様子を示す図である。 参考例の主筋を構成するストランドを建て込む様子を示す図である。

符号の説明

１０ 鋼繊維コンクリート
２０ 主筋
２１ 鉄筋
２２ 拘束部材
２３ スタンド
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ 鉄筋パネル
３０ 掘削孔
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ 鉄筋仮受架台
４０ 間隔保持材
４１ スペーサ
５０ ウエイト
５１ ワイヤー
６０ トレミー管
８０ 冶具
１００ 地中連続壁
１１０Ａ，１１０Ｂ ドラム
１２０ ガイド
１３０ 架台
２００ ストランド建込み装置
２１０Ａ、２１０Ｂ ストランド

Claims (5)

1. 壁状の地中構造物の構築方法であって、
   地盤の前記地中構造物に当たる部分を掘削し、掘削孔を形成する掘削工程と、
   前記掘削孔内の壁厚方向少なくとも片側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶとともに鉛直方向に延びるように複数の主筋を建て込む主筋建込工程と、
   前記掘削孔内に鋼繊維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、
   前記主筋建込工程では、前記掘削孔内の壁厚方向両側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶように複数の主筋を建て込み、
   前記主筋建込工程の後に、
   前記建て込んだ複数の主筋を揚重し、壁厚方向に対向する主筋の間に、これら主筋の間隔を保つ間隔保持材を取り付ける保持材取付工程を備えることを特徴とする地中構造物の構築方法。
2. 壁状の地中構造物の構築方法であって、
   地盤の前記地中構造物に当たる部分を掘削し、掘削孔を形成する掘削工程と、
   前記掘削孔内の壁厚方向少なくとも片側の壁面に沿って壁幅方向に並ぶとともに鉛直方向に延びるように複数の主筋を建て込む主筋建込工程と、
   前記掘削孔内に鋼繊維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、
   前記コンクリート打設工程では、前記鋼繊維コンクリートを打設するのに先だって、前記主筋の下端近傍に錘を取り付けておくことを特徴とする地中構造物の構築方法。
3. 請求項１又は２記載の地中構造物の構築方法であって、
   前記主筋建込工程では、予め、パネル状に拘束された前記複数の主筋を前記掘削孔内の壁厚方向少なくもと片側の壁面に沿って建て込むことを特徴とする地中構造物の構築方法。
4. 請求項１から３のうち何れか１項記載の地中構造物の構築方法であって、
   前記主筋は複数に分割された鉄筋からなり、
   前記主筋建込工程では、前記複数に分割された鉄筋を接続しながら建て込むことを特徴とする地中構造物の構築方法。
5. 請求項１から４のうち何れか１項記載の方法により構築されたことを特徴とする地中構造物。

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