JP4997207B2 - 地下構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物の施工方法に関し、特に、既存地下構造物へ係る新設地下構造物の荷重負担を低減させ、工費の縮減を図ることができる地下構造物の施工方法に関する。

ビルなどの各種建物を建て替えるときには、既存の建物を解体する必要があり、特に、地下階などの地下構造物を備えている建物では、既存地下構造物も解体する必要がある。既存地下構造物は、地下階といった地下空間を提供するだけでなく、既存地下構造物を構成する地下外壁や柱、地中梁、基礎等が周辺地盤から土圧を負担しており、単に解体すると地山の崩落や地盤変位などを招き、隣接地域に多大な影響を与えるおそれがある。

そこで、既存地下構造物を解体することなく、地下構造物を新設する方法が特許文献１に提案されている。
特許文献１で提案されている地下構造物の施工法は、まず、地下１階の既存地下外壁の階高中央部に切梁を設置し、ジャッキで外壁方向に向かって切梁に負荷をかけながら、床梁を撤去する。この一連の作業を各階で行い、既存地下外壁の内側に新設壁を打設し、既存地下外壁との合成壁を構築し、その後、床梁を撤去する。この一連の作業を各階で行い、新設地下構造物の施工を行う。
特開２００５−２０１００７号公報

しかしながら、特許文献１で開示されている地下構造物の施工法で構築する合成壁は、既存地下外壁と新設壁とを一体化させたために、階下へ係る荷重負担が増大する。そのため、この荷重を支持するためにより多くの支持力が必要となる。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、既存地下躯体へ係る新設地下躯体の荷重負担を低減させると共に、新設地下躯体を構築するための工費の縮減を図ることが可能な地下構造物の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の新設地下構造物の施工方法は、既存地下躯体を全て解体撤去することなく新設地下躯体を構築する新設地下構造物の施工方法において、該既存地下躯体の内周面に流動化ソイルを充填して流動化ソイル壁を構築し、該流動化ソイル壁の内周面に新設コンクリート躯体を構築することを特徴とする。

また、本発明の新設地下構造物の施工方法は、前記流動化ソイル壁は、前記既存地下躯体から所定の幅方向に第１の型枠パネルを立設し、前記既存地下躯体と、該第１の型枠パネルとの間に流動化ソイルを充填して構築することを特徴とする。

さらに、本発明の新設地下構造物の施工方法は、前記新設コンクリート躯体は、前記流動化ソイル壁から所定の幅方向に第２の型枠パネルを立設し、前記流動化ソイル壁と前記第２の型枠パネルとの間にコンクリートを打設して構築することを特徴とする。

本発明によれば、新設地下構造物を構築する際に、既存地下躯体に形成する新設地下躯体を、流動化ソイル壁と、新設コンクリート躯体とよって構築している。これにより、新設地下躯体を新設コンクリート躯体のみで構築するよりも、コンクリートの使用量を減らすことができる。

次に、図面を参照して本実施形態に係る地下構造物の施工方法について説明する。
図１は、地下構造物の構成を示した縦断側面図であり、図２及び図３は、地下構造物の施工方法に使用する型枠パネルの構成を示した図であり、図４は、図１に示すＸ−Ｘ断面を示した図である。

図１に示すように、居住空間として利用可能な地下室と、配管設備等を収容するための地下施設である地下ピットを有する新設地下構造物であって、既存地下コンクリート躯体２００と、新設地下コンクリート躯体４００との間に流動化ソイル壁３００を挟むようにして構築されている。
なお、本実施形態における地下ピットは、配管設備等を収容するための地下空間であって、配管設備等を地下室に収容する空間があれば、地下ピットを設ける必要はない。
また、本実施形態では、地下１階のみの地下構造物となっているが、地下階数が多数あってもよく、その場合においても構成及び施工方法には何の変わりはない。

本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、既存地下構造物を完全に解体撤去することなく、既存地下構造物の一部のみを解体し、既存地下構造物の内側に新設躯体を構築
するという施工方法であって、既存地下コンクリート躯体２００は、本来、構築されていた柱等は解体撤去されており、既存梁２０１、既存耐力壁２０２、既存基礎（基礎・地中梁）２０３のみが残存した形となっている。

この既存地下コンクリート躯体２００の内側には、流動化ソイル壁３００が構築されている。この流動化ソイル壁３００は、予め既存地下コンクリート躯体２００に打ち込まれたセパレータ５０１によって起立状態が保持された型枠パネル５００の内側に流動化ソイル（予め工場にてセメントを配合管理したスラリー状の埋め戻し土でポンプ打設可能な流動化した埋め戻し材）を充填して構築する。

さらに、流動化ソイル壁３００の内側には、新設地下コンクリート躯体４００が構築されている。新設地下コンクリート躯体４００は、地下室及び地下ピットの天井や床を構成する新設スラブ４０１と、新設梁４０２と、新設壁４０３とから構成されている。これらから構成される新設地下コンクリート躯体４００は、前述した起立状態の型枠パネル５００に新たにセパレータ５０１を連結し、このセパレータ５０１によって型枠パネル５００を流動化ソイル壁３００の内側に組み立てる。そして、流動化ソイル壁３００と型枠パネル５００との間にコンクリートを打設して構築する。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る施工方法に使用する型枠パネルの構成について説明する。
図２に示すように型枠パネル５００，６００は、鋼製の板形状の材質を、正面略方形状かつ断面略角波形状に折り曲げ、切断加工して成形した埋め殺し型の型枠パネルである。この型枠パネル５００は、パネル鋼板を断面略角波形状に折り曲げることで、互いに平行な複数の凸条１１が所定間隔で並設され、パネル自体の強度を補強している。また、パネル断面を等辺角波型に成形することで、特に表面又は裏面側からの力に対して優れた強度を発揮することができる。
なお、本実施形態において、この凸条１１の形成方向を型枠パネル５００の長さ方向とし、型枠パネル５００においてその長さ方向に垂直な方向を幅方向とする。

図示するように、この凸条１１は、上面３１と、この上面３１の両幅方向に連設されている２面の側面３２とにより構成されている。また、各凸条１１間の凹面には、所定間隔ごとに、複数の幅方向の断面凸状のリブ１２と、幅方向の断面凹状の溝部１６が、凸条１１に平行に繰り返し形成されている。
さらに、凸条１１のパネル幅方向の両端、すなわち、リブ１２とそのリブ１２に隣接する溝部１６との間の境界線上には、所定長の切込み１３が、所定間隔で凸条１１と平行に破線状に設けられている。この破線状の切込み１３の列に沿って型枠パネル５００を所定の角度に折り曲げることにより、型枠のコーナー部を形成することができるようになっている。また、この破線状の切込み１３の列に沿って、型枠パネル５００を正逆方向に数回繰り返し折り曲げることにより、型枠パネル５００を所望のサイズに容易に切断することができるようになっている。

また、切込み１３は、微小幅、所定長の型枠パネル５００の表裏に貫通した切込みであり、本実施形態において、コンクリートの打設や流動化ソイルの充填後に、その切込み１３から液状のコンクリートや流動化ソイルが漏出しないように形成されている。また、コンクリートや流動化ソイルに含まれる余分な水分が排出可能な程度にその切込み１３の幅が形成されている。

また、凸条１１の上面３１側には、複数の蓋状の蓋部１４が設けられている。この蓋部１４を開蓋させると、セパレータ挿入穴が形成される。このセパレータ挿入穴にセパレータ（図示せず）を挿入することで、型枠パネル５００の立設を保持することができる。

次に、図４を参照して、新設地下構造物の構成について詳細に説明する。
図示するように、新設地下構造物は、既存地下コンクリート躯体２００と、新設地下コンクリート躯体４００との間に流動化ソイル壁３００を有する構造となっている。
まず、流動化ソイル壁３００は、既存地下コンクリート躯体２００にアンカー３０７を打ち込み、この打ち込まれたアンカー３０７にセパレータ５０１を連結し、このセパレータ５０１によって型枠パネル５００を起立状態に保持し、この状態にあって流動化ソイルを充填して構築される。

型枠パネル５００とセパレータ５０１との接続箇所には、両端が曲げ加工された座金３０１，３０２が設けられている。座金３０１は、型枠パネル５００の裏面側（既存地下コンクリート躯体２００側）に設けられており、ナット３０３によって型枠パネル５００に締結されている。座金３０２は、型枠パネル５００の表面側（新設地下コンクリート躯体４００側）に設けられている。座金３０２は、長手方向に長い座金であり、型枠パネル５００から突出したセパレータ５０１の先端に長ナット３０４によって締結する。そして、既存地下コンクリート躯体２００と、型枠パネル５００との間に流動化ソイルを充填して、流動化ソイル壁３００が構築される。

次に、新設地下コンクリート躯体４００は、長ナット３０４にセパレータ６０１の一端を連結させ、他端を型枠パネル６００に連結し、型枠パネル６００の起立状態を保持させ、型枠パネル６００の表面側に長手方向に長いパイプ３０５をホームタイ３０６で固定する。この状態で、型枠パネル５００と型枠パネル６００との間にコンクリートを打設することで、新設地下コンクリート躯体４００が構築される。

次に、図５〜図１１を参照して、地下構造物の施工方法について説明する。
図５は、地下構造物の施工手順を示したフローチャートであり、図６（ａ）は、既存地下コンクリート躯体の一部を撤去した後の図であり、図６（ｂ）は、既存地下コンクリート躯体の一部を撤去した後、地下ピットへ土砂を搬入した図であり、図７（ａ）は、既存地下コンクリート躯体内へ土砂を搬入した図であり、図７（ｂ）は、基礎の一部に新設杭を設置した図であり、図８（ａ）は、既存耐力壁と、既存梁とが土圧に耐える深さまで埋め戻しした土砂を取り除き、山留め用切梁腹起しの設置を行う図であり、図８（ｂ）は、地下ピットに流動化ソイル壁を設けた図であり、図９（ａ）は、地下ピットに新設耐圧盤のコンクリート躯体を設けた図であり、図９（ｂ）は、地下ピットに新設コンクリート基礎、スラブを設けた図であり、図１０（ａ）は、山留め用切梁腹起しの解体撤去を行う図であり、図１０（ｂ）は、地下室に流動化ソイル壁を設けた図であり、図１１（ａ）は、地下室に新設コンクリート躯体用の型枠パネルを組み立てた図であり、図１１（ｂ）は、地下室に新設コンクリート躯体を設けた図である。

＜既存地下コンクリート躯体の一部の撤去＞
まず、図６（ａ）に示すように、地上部分の構造物を撤去した後に、既存地下コンクリート躯体２００の地下室及び地下ピットに構築された既存柱２０４を解体撤去し、地下室及び地下ピットのスラブ２０５，２０６を解体により開口を設け（既存梁２０１を残し解体して土圧を受ける場合もある）、既存耐圧盤２０８の一部を解体して開口を設ける（ステップＳ１００）。そして、既存柱２０４の解体撤去により、地下室及び地下ピットに新設躯体を構築するための空間を確保するとともに、既存梁２０１を残してスラブ２０５，２０６を解体して開口を設け、作業現場の確保を行う。
なお、本実施形態において、既存地下コンクリート躯体２００は、既存梁２０１と、既存耐力壁２０２と、既存基礎２０３とを連続した既存外壁として、地中からの土圧を支持するための山留め壁として利用する。

＜埋め戻し作業及び新設杭の設置＞
次に、図６（ｂ）に示すように、スラブ２０５，２０６を、既存梁２０１を残して解体して設けられた開口から既存地下コンクリート躯体２００の地下ピット内に土砂を搬入し、図７（ａ）に示すように、地下室内に土砂を搬入して、既存地下コンクリート躯体２００内を土砂で埋め戻しを行う（ステップＳ１０１）。この埋め戻し作業により、山留め壁として利用している既存地下コンクリート躯体２００にかかる土圧の負担を軽減することができる。また、埋め戻し作業によって、地上部分に重機（図示せず）の作業場所の確保と、重機の重量の支持が可能となり、この重機により、図７（ｂ）に示すように、既存耐圧盤２０８に予め開けられた穴部４０５に新設杭４０５ａの設置を行うことができる（ステップＳ１０２）。この新設杭４０５ａは、既存地下コンクリート躯体２００の内側に構築する新設躯体（主に新設する壁）の重量を支持するためのものである。
なお、新設杭４０５ａの設置は、既存地下コンクリート躯体２００の既存基礎２０３と既存耐圧盤２０８の耐圧性能と地盤の支持力である地耐力によっては必要ない。

＜埋め戻しの土砂の撤去及び山留め用切梁腹起しの設置＞
次に、図８（ａ）に示すように、新設杭４０５ａの設置後、埋め戻しに使用した土砂を地下室内及び地下ピット内から既存耐力壁２０２と既存梁２０１が土圧に耐える深さまで埋め戻しした土砂を取り除き（ステップＳ１０３）、残存する既存梁２０１を撤去する。次に、既存梁２０１の解体撤去と埋め戻しに使用した土砂の取り除きによって、周囲の地中から既存地下コンクリート２００にかかる土圧が増大するために、一時的な補助として山留め用切梁腹起し４０６を既存梁２０１の一部分へ設置する（ステップＳ１０４）。山留め用切梁腹起し４０６は、断面がＨ形の山留めＨ鋼を使用する。これにより、既存地下コンクリート躯体２００へかかる土圧を山留め用切梁腹起し４０６によって低減させることができる。山留め用切梁腹起し４０６の設置後に、残りの埋め戻しに使用した土砂を取り除く（ステップＳ１０５）。

＜地下ピットの流動化ソイル壁の構築＞
次に、図８（ｂ）に示すように、周囲の地中からの土圧を既存地下コンクリート躯体２００と山留め用切梁腹起し４０６とで支持した状態で、地下ピットに流動化ソイル壁３００を構築する。この流動化ソイル壁３００を構築するために、まず、地下ピットの壁となっている既存基礎２０３に複数のアンカー３０７を打ち込み、このアンカー３０７のそれぞれにセパレータ５０１を連結させる（ステップＳ１０６）。次に、前述した型枠パネル５００を既存地下コンクリート躯体２００の内側の形状に合わせるようにして組立て、この型枠パネル５００をセパレータ５０１によって起立状態を保持させる（ステップＳ１０７）。また、型枠パネル５００とセパレータ５０１とは、前述したとおり、座金３０１，３０２とナット３０３とで締結することで固定されている。

次に、既存基礎２０３と型枠パネル５００との間に流動化ソイルを充填して硬化させることにより流動化ソイル壁３００を地下ピット内に構築する（ステップＳ１０８）。ここで、使用する流動化ソイルは、予め工場でセメントを配合管理したスラリー状の埋め戻し土であり、生コンクリートミキサー車で運搬してポンプ打設可能な埋め戻し土である。そして、流動化ソイル壁３００を構築する際に、型枠パネル５００を使用することで、この型枠パネル５００に設けられた切込み１３によって余分な水分を排出することができ、流動化ソイルの硬化時間を短縮させることが可能である。

＜地下ピットの新設コンクリート躯体の構築＞
次に、図９（ａ）に示すように、地下ピットの既存耐圧盤２０８上に新設耐圧盤４０７を構築するための鉄筋（図示せず）を組立て（ステップＳ１０９）、新設耐圧盤４０７を構築するためのコンクリートを打設する（ステップＳ１１０）。次に、図９（ｂ）に示すように、新設スラブ４０１及び新設基礎（基礎・地中梁）４０４を構築するために、流動化ソイル壁３００の内側に型枠パネル６００を設置する（ステップＳ１１１）。まず、流動化ソイル壁３００の内側に鉄筋を組立て（ステップＳ１１２）、セパレータ６０１を型枠パネル５００から突出したセパレータ５０１に連結させ、このセパレータ６０１によって組み立てた型枠パネル６００を起立状態に保持させる。また、地下ピット用の新設スラブ４０１を構築するために、型枠パネル６００を支持柱で支持しながら、スラブの形状となるように、型枠パネル６００を設ける。この時、型枠パネル６００に設けられている切込み１３に沿って容易に型枠パネル６００を折り曲げることができるため、スラブ形状に型枠パネル６００を組み立てることができる。また、起立状態に保持された型枠パネル６００とスラブ形状に組み立てた型枠パネル６００とは、互いに連設するようにして設置されている。

このようにして設置された型枠パネル６００には、コンクリートを打設した際に型枠パネル６００にかかる側圧を支持するために、前述したように、型枠パネル６００の表面側に型枠パネル６００の長手方向に長いパイプ３０５をホームタイ３０６で固定する。次に、コンクリートを打設ことで新設スラブ４０１及び新設基礎４０４を構築する（ステップＳ１１３）。これにより、地下ピットに新設コンクリート基礎躯体４００を構築することができる。

また、新設コンクリート躯体４００を構築した際、型枠パネル６００に設けられている切込み１３は、コンクリートを打設した際に、コンクリートの漏出を防ぐと共に、コンクリート中の余分な水分の排出することができる。

＜地下室の流動化ソイル壁の構築＞
次に、図１０（ａ）に示すように、既存梁２０１に設置されている山留め用切梁腹起し４０６を解体撤去し（ステップＳ１１４）、地下室に流動化ソイル壁３００を構築する。
まず、既存地下コンクリート躯体２００の既存梁２０１と既存耐力壁２０２とに、複数のアンカー３０７を打ち込み、それぞれのアンカー３０７にセパレータ５０１を連結させる（ステップＳ１１５）。次に、地下ピットに設置した型枠パネル５００に連設するようにして型枠パネル５００を組立て、セパレータ５０１によって起立状態を保持させる（ステップＳ１１６）。この時、型枠パネル５００と、セパレータ５０１とは、座金３０１，３０２と、ナット３０３とで締結して固定される。

そして、既存地下コンクリート躯体２００と型枠パネル５００との間に流動化ソイルを充填して、流動化ソイル壁３００を構築する（ステップＳ１１７）。これにより、地下ピットに構築した流動化ソイル壁３００と、地下室に構築した流動化ソイル壁３００とが連続した１つの壁として構築される。そして、この流動化ソイル壁３００の荷重は、既存地下コンクリート躯体２００を構成する既存梁２０１，既存耐力壁２０２、既存基礎２０３の一部が支持する。

＜地下室の新設コンクリート躯体の構築＞
次に、図１１（ａ）に示すように、地下ピットに構築した新設地下コンクリート躯体４００の上部に、まず、新設地下コンクリート躯体４００となる柱、梁、壁、床を構築するための鉄筋を組み立てる（ステップＳ１１８）。次に、地下室用に構築した流動化ソイル壁３００の型枠パネル５００から突出したセパレータ５０１にセパレータ６０１を連結させ（ステップＳ１１９）、このセパレータ６０１によって型枠パネル６００を起立状態に保持させる。そして、地下室用の新設スラブ４０１及び新設梁４０２を構築するための型枠パネル６００を組み立てる（ステップＳ１２０）。この型枠パネル６００は、支持柱によって支持されている。
なお、起立状態に保持された型枠パネル６００と、スラブ及び梁の形状に組み立てられた型枠パネル６００とは、連続した型枠パネル６００となるように連結させて組み立てる。

次に、新設スラブ４０１用の鉄筋を組立て（ステップＳ１２１）、流動化ソイル壁３００と型枠パネル６００との間にコンクリートを打設する（ステップＳ１２２）。これにより、地下室用の新設コンクリート躯体４００を構築することができる。また、地下ピットに構築された新設コンクリート躯体４００と、地下室に構築された新設コンクリート躯体４００とは、連続した新設コンクリート躯体であって、この躯体の荷重は、新設杭４０４によって支持される。

以上の説明から、本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、既存地下コンクリート躯体を解体することなく、この既存地下コンクリート躯体を山留め壁として利用し、内側に、流動化ソイル壁と、新設コンクリート躯体とを構築することで、新設地下構造物を施工することができる。
そして、既存地下コンクリート躯体の内側に構築される流動化ソイル壁と、新設コンクリート躯体とは、型枠パネルを挟んで、それぞれが独立しており、流動化ソイル壁の荷重は既存地下コンクリート躯体と接している部分で支持することができ、新設コンクリート躯体の荷重は、事前に設けられた新設杭や既存地下コンクリート躯体の基礎部分で支持することができる。

これにより、流動化ソイル壁と新設コンクリート躯体との荷重を既存地下コンクリート躯体に分散して支持させることができるため、既存地下コンクリート躯体が支持する負担を軽減することができる。
また、既存地下コンクリート躯体と新設地下コンクリート躯体との間に流動化ソイル壁を設けることで、本来、既存地下コンクリート躯体に直接、新設地下コンクリート躯体を設ける工法に対し、流動化ソイル壁の存在により新設地下コンクリート躯体の厚さを薄くすることができるため、コンクリートの量を減らすことができる。

また、本実施形態に係る型枠パネルは、パネル鋼板を断面略角波形状に折り曲げることで、平行な複数の凸条が所定間隔で並設されるため、パネル自体の強度を補強することができる。これにより、流動化ソイルを充填した場合や、コンクリートを打設した場合でも型枠パネルにかかる側圧に対して十分に耐えることができる。そして、この型枠パネルに設けられている所定長の切込みが型枠パネル自体の折り曲げを容易にすると共に、流動化ソイルやコンクリートの漏出を防止しつつ、余分な水分の排出を促すことができる。これにより、コーナーでの型枠パネルの折り曲げ加工を容易にしつつ、流動化ソイル壁や新設地下コンクリート躯体の構築を早めることができる。

本実施形態に係る新設地下構造物の構成を示した図である。 本実施形態で使用する型枠パネルの概略構成図である。 図２に示す型枠パネルのＡ−Ａ断面を示した図である。 図１に示す地下構造物のＸ−Ｘ断面を示した横断面図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の手順を示したフローチャートである。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。 本実施形態に係る新設地下構造物の施工方法の概略図である。

符号の説明

１１ 凸条
１２ リブ
１３ 切込み
１４ 蓋部
１６ 溝部
３１ 上面
３２ 側面
２００ 既存地下コンクリート躯体
２０１ 既存梁
２０２ 既存耐力壁
２０３ 既存基礎（基礎・地中梁）
２０４ 既存柱
２０５、２０６ スラブ
２０８ 既存耐圧盤
３００ 流動化ソイル壁
３０１、３０２ 座金
３０３ ナット
３０４ 長ナット
３０５ パイプ
３０６ ホームタイ
３０７ アンカー
４００ 新設地下コンクリート躯体
４０１ 新設スラブ
４０２ 新設梁
４０３ 新設壁
４０４ 新設基礎（基礎・地中梁）
４０５ 新設穴
４０５ａ 新設杭
４０６ 山留め用切梁腹起し
４０７ 新設耐圧盤
５００、６００ 型枠パネル
５０１、６０１ セパレータ

Claims (1)

1. 既存地下躯体を全て解体撤去することなく新設地下躯体を構築する新設地下構造物の施工方法において、
   該既存地下躯体の内周面から所定の幅方向に第１の型枠パネルを立設し、前記既存地下躯体と前記第１の型枠パネルとの間に流動化ソイルを充填して流動化ソイル壁を構築し、
   該流動化ソイル壁の内周面から所定の幅方向に第２の型枠パネルを立設し、前記流動化ソイル壁と前記第２の型枠パネルとの間にコンクリートを打設して新設コンクリート躯体を構築することを特徴とする新設地下構造物の施工方法。

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