JP4935717B2 - 地下コンクリート構造 - Google Patents

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭や地下壁等の壁状の地下コンクリート構造に関する。

近年、建物の高層化・重量化に伴って、地震時等に建物の基礎杭に掛かる引抜き力・押込み力も大きくなっている。このため、基礎杭がそのような大きな引抜き力・押込み力に抵抗できるように、支持層地盤よりも深い硬質地盤へ杭を長く打設することが必要となり、工事の長期化やコストの増加を招いている。

これに対して、例えば特許文献１には、リブ付きの場所打ちコンクリート杭が開示されている。このようなリブ付きのコンクリート杭によれば、杭に作用する引抜き力・押込み力にリブが抵抗することで、これら引抜き力・押込み力に対して大きな抵抗力が得られる。その結果、必要な抵抗力を得るのに必要な杭の長さが短くすることができるので、工期短縮や工事コストの低減につながる。

しかし、特許文献１に開示されるコンクリート杭は円柱杭であり、この円柱杭の場合には、杭間隔をある間隔以上にしなければならないなどの制約があって設計の自由度が小さい。これに対して、壁杭であれば、幅と厚さを適宜設定できるなど、設計の自由度が円柱杭よりも大きいというメリットがある。

特許文献２には、このような壁杭にリブを設けた場所打ちコンクリート杭が開示されている。同文献に開示される場所打ちコンクリート杭では、バケットを用いて掘削孔を削孔し、その際、リブの構築深さでバケットを大きく開いて掘削孔にダボを形成することにより、コンクリート杭にリブが形成されるようにしている。
特開平１１−３３６４５７号公報 特開昭６３−７５２１８号公報

上述のように、特許文献２に開示された場所打ちコンクリート杭では、削孔時にバケットを大きく開くことでリブを形成している。このため、リブを壁杭の両端部にしか設けることができず、リブの配置の自由度が小さい。また、壁杭の端面に設けられたリブでは、面内方向の水平力に対する抵抗力を増強することはできない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、面外方向のリブを備えることにより、面内方向の水平力に対しても大きな抵抗力を発揮し得る壁状の地下コンクリート構造およびこのような地下コンクリート構造の構築方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る地下コンクリート構造は、壁状体と、該壁状体から面外方向に突出する、上下複数段に設けられたリブとを備えた地下コンクリート構造であって、前記リブは、前記壁状体の一面のみから、該壁状体の壁幅方向の一部において面外方向に突出することを特徴とする。

本発明によれば、壁状体から面外方向に突出するリブが水平方向の面内力に抵抗することで、このような面内力に対して大きな抵抗力を発揮できる。

なお、本発明における「地下コンクリート構造」とは、鉄筋コンクリート構造、鉄骨コンクリート構造、および、鉄骨鉄筋コンクリート構造を含む概念である。

本発明によれば、壁杭や地下壁のような壁状の地下コンクリート構造に面外方向または面外方向と面内方向の両方のリブを設けることにより、この地下コンクリート構造の面内方向の水平力に対して効果的に抵抗させることができる。また、このような地下コンクリート構造は、拡底部を備える杭と壁状体との組み合わせにより構築できるので、構築コストを抑えることができると共に、工期も短縮できる。

図１は、本発明の参考例であるコンクリート杭１０の正面図であり、図２は、コンクリート杭１０の平面図である。これらの図面に示すように、コンクリート杭１０は、２本の円柱体１２が壁状体１４により連結された構成を有している。円柱体１２は、その下端部に拡底部１６を有している。拡底部１６は、下方に向けて次第に拡径するように構成されている。ただし、拡底部１６は拡径された円柱状の部分として構成されていてもよい。この拡底部１６における直径は壁状体１４の厚さよりも大きくなっている。したがって、拡底部１６は壁状体１４からその厚さ方向（面外方向）および幅方向（面内方向）に突起して、リブ１８を構成している。

かかる構成によれば、コンクリート杭１０に作用する引抜き力や押込み力に対してリブ１８が抵抗することで、これら引抜き力・押込み力に対して大きな抵抗力が得られる。したがって、想定される押込み力・引張り力に対して必要な抵抗力を得るためのコンクリート杭１０の長さが短くて済み、これにより、特に工事の手間が掛かる硬質地盤への杭の打設深さが短くなり、場合によっては、杭を硬質地盤まで打設することが不要となるなど、工期短縮や工事コストの削減を図ることができる。

また、リブ１８がコンクリート杭１０の面外方向に突起するように設けられるので、コンクリート杭１０に作用する面内方向の水平力に対しても大きな抵抗力を期待できる。すなわち、面外方向のリブがない通常の壁杭の場合は、面内方向の水平力に対して、その厚さ面積分でしか抵抗できない。一方、コンクリート杭１０の場合は、面内方向の水平力に対してリブ１８で抵抗することにより、大きな抵抗力を発揮できるのである。

また、本参考例のコンクリート杭１０は、円柱体１２と壁状体１４とを連結した構造を有しているので、従前の円柱杭および壁杭の構築工法を適用するだけで構築でき、特別な機械を用いる必要がないので、その意味でも、工期短縮および工費の低減が図られる。

図３は、コンクリート杭１０が建物３０の基礎杭として構築された構成を示す断面図である。地震が発生した場合、同図に矢印で示すように、建物３０の揺れによってコンクリート杭１０には大きな押込み力と引抜き力が交互に作用する。上述のように、コンクリート杭１０によれば、リブ１８が設けられることによって押込み力・引抜き力に対して大きな抵抗力が得られるので、地震に伴う押込み力・引抜き力に抵抗するのに必要なコンクリート杭１０の長さを短くすることができるうえ、水平力に対しても大きな抵抗力を発揮できる。このため、建物３０が高層化・重量化して基礎杭に大きな押込み力や引抜き力、あるいは水平力が作用する場合にも、コンクリート杭１０の長さを抑えることができ、工事の長期化や工費の増大を回避できる。

図４は、コンクリート杭１０が、逆打工法における地下工事部分に設けられる鉄骨柱４０を支持する杭として構築され、建物の完成後は、このコンクリート杭１０が建物の基礎杭として使用される構成を示す断面図である。本例でも、コンクリート杭１０には、鉄骨柱４０を介して、地上建物部４２の重量が押込み力として作用するが、上述のように、コンクリート杭１０が押込み力に対して大きな抵抗力を発揮するので、建物重量を支えるのに必要なコンクリート杭１０の長さを短くすることができる。

図５〜図７は、コンクリート杭１０の施工手順を説明するための図である。先ず、図５に示すように、アースドリル工法によって２本の掘削孔２０を削孔した後、拡底バケット５０により拡底孔部２２を掘削する（図５には、左側の掘削孔２０の削孔を完了し、右側の掘削孔の拡底孔部２２を掘削している状態を示している）。ただし、掘削孔２０の削孔はアースドリル工法に限らず他の工法により行ってもよい。なお、拡底バケット５０の構成および拡底孔部２２の掘削工程については、例えば、特開昭６２−１０３９２号公報等を参照。

次に、図６に示すように、掘削孔２０の間の地盤を、例えば、ハイドロフレーズ掘削機５２（あるいは、バケット式の掘削機その他適宜な掘削機）で長方形状に掘削して、コンクリート杭１０を構築するための一体の掘削孔２４とする。そして、図７に示すように、掘削孔２４に鉄筋籠２６を挿入した後、トレミー管２８を用いてコンクリートを打設することにより、コンクリート杭１０を構築する。なお、掘削孔２４に鉄骨を挿入してコンクリート杭１０を鉄骨コンクリート造としてもよく、あるいは鉄筋籠および鉄骨の両方を挿入して鉄骨鉄筋コンクリート造としてもよい。

以上の工程によれば、工費の安いアースドリル工法で掘削孔２０を削孔した後、その間の地盤のみハイドロフレーズ掘削機５２等で掘削するだけで掘削孔２４を削孔できる。このため、ハイドロフレーズ掘削機５２等による掘削量が少なくて済むので、掘削工事費を抑えることができる。ただし、先に壁状の掘削孔を削孔してから、アースドリル工法により円形の孔を掘削してコンクリート杭掘削孔２４を削孔することも可能であり、そのような手順の工法も本発明の範囲に含まれる。

図８〜図１０は、コンクリート杭１０の各種変形例を示す。各図において、（ａ）は正面図を、（ｂ）は平面図を、夫々示している。

図８に示すコンクリート杭１００は、円柱体１２の拡底部１６を２段に設けたものである。なお、拡底部１６の段数は２段に限らず、３段以上設けても良い。

図９に示すコンクリート杭２００は、円柱体１２を壁状体１６の両端ではなく、中間部に設けたものである。同図では、拡底部１６を２段に設けた構成を示しているが、拡底部１６を１段としてもよいし、３段以上としてもよい。また、同図では、円柱体１２を２本設けた構成を示しているが、これに限らず、１本または３本以上の円柱体１２を設けてもよい。さらに、図１０に示すように、壁状体１６の両端部と、中間部の１箇所以上に円柱体１２を設ける構成でもよい。

これらのコンクリート杭の構築も、図５〜図７を参照して説明した工程と同様に、アースドリル工法による掘削と、ハイドロフレーズ掘削機等による掘削とにより削孔し、鉄筋籠を挿入してコンクリートを打設する工程で行うことができる。

図１１は、本発明が地中壁３００に適用された場合の実施形態を示す断面図であり、図１２は、この地中壁３００の斜視図である。本実施形態では、地中壁３００の外壁面に面外方向に突起するリブ３０２が設けられている。地中壁３００は、図１３に平面図を示すように、上記コンクリート杭１０の場合と同様、拡底部３０４を有する円柱体３０６と、壁部３０８との組み合わせにより構成される。この地中壁３００は、地下工事の際の土留め壁として機能すると共に、建物３１０の完成後は地下躯体の外壁としても機能する。そのため、図１３に示すように、地中壁３００の内壁面側（図１３における上側）にリブ３０２が突起しないよう、壁部３０８の壁厚を大きくすると共に、その中心線と円柱体３０６の中心とを面外方向にずらして配置している。

地震により建物３１０が揺れた場合には、地下躯体の外壁部分に最も大きな引抜き力・押込み力が作用するが、本実施形態では、この外壁部分にリブ３０２が設けられることとなり、地震に伴う引抜き力・押込み力に対して効果的に抵抗することができる。

なお、本実施形態において、図１１中に破線で示すように、地中壁３００を躯体よりも深く打設することで、杭として機能させることもできる。

また、地中壁３００が地下躯体の外壁または杭として本体利用される場合に限らず、地中壁３００が仮設の壁として構築され、地中壁３００と建物３１０の躯体とが連結金具等によって連結される構成であってもよい。この構成においても、地震時に躯体に作用する力が連結金具を介して地中壁３００に伝達され、この力に対してリブ３０２が効果的に抵抗できることになる。

また、地中壁３００の形状として、図１２に示すような四角の枠状の壁のほか、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｌ字型、十字型、Ｔ字型等の種々のものを用いることができる。

本発明の参考例であるコンクリート杭の正面図である。 本参考例のコンクリート杭の平面図である。 本参考例のコンクリート杭が高層ビルの基礎杭として構築された構成を示す断面図である。 本参考例のコンクリート杭が、逆打工法における地下工事部分に設けられる鉄骨柱を支持する杭として構築された構成を示す断面図である。 本参考例のコンクリート杭の施工手順を説明するための図（その１）である。 本参考例のコンクリート杭の施工手順を説明するための図（その２）である。 本参考例のコンクリート杭の施工手順を説明するための図（その３）である。 本参考例のコンクリートの変形例を示す図である。 本参考例のコンクリートの別の変形例を示す図である。 本参考例のコンクリートの更に別の変形例を示す図である。 本発明が地中壁に適用された場合の実施形態を示す断面図である。 本実施形態の地中壁の斜視図である。 本実施形態の地中壁の平面図である。 図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の適用が可能な地中壁の各種形状を示す平面図である。

符号の説明

１０，１００，２００ コンクリート杭
１２ 円柱体
１４ 壁状体
１６ 拡底部
１８ リブ
２０ 掘削孔
２２ 拡底孔部
２４ 掘削孔
３００ 地中壁
３０２ リブ
３０４ 拡底部
３０６ 円柱体
３０８ 壁部
３１０ 建物
４００ 杭
４０２ 壁状体

Claims (3)

1. 壁状体と、該壁状体から面外方向に突出する、上下複数段に設けられたリブとを備えた地下コンクリート構造であって、
   前記リブは、前記壁状体の一面のみから、該壁状体の壁幅方向の一部において面外方向に突出することを特徴とする地下コンクリート構造。
2. 前記壁状体は矩形の水平断面形状を有し、前記リブは平面視で円弧状の外形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の地下コンクリート構造。
3. 地下壁として構築された請求項１又は２に記載の地下コンクリート構造。

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