JP5146806B2 - 柱状改良を利用したｈ形鋼山留め工法 - Google Patents

Description

この発明は、地下室を構築する際に利用する、Ｈ形鋼と横矢板又は平板鋼板を用いた山留め工法に関するものである。

地下室は、建築基準法において容積率の緩和が認められているため、地価の高い土地や、又は、狭い土地に建物を建築する際、基準となる土地の容積率に対して建物の建築面積を大きく取ることが可能になると共に、地上と比べて温度変化が少ないので、夏は涼しく冬は暖かく、さらに、それに加えて遮音性に優れているため、夜遅くでも安心して大音量で楽器の練習や、音楽、ＤＶＤ鑑賞を楽しむことが可能となるため、日本のような、特に都市部の地価が高い土地や、建ぺい率が低い土地に住宅を建築する際には、最も適している構造形態であるといえる。

このように、多くの利点がある地下室にも係らず、一般的な住宅を建てる際、地下室を造ることがあまり普及していないのが現状である。その原因の一つに山留め工事があり、地下室を掘削する際、周囲の土が崩れてこないように、安全を第一に考えて施工するため、多額の費用がかかると共に、工期も長くなった。

従来の、Ｈ形鋼と横矢板を用いた山留め工法においては、地下室の深さの、概ね２倍（約６メートル）の長さのＨ形鋼を、地下室を構築する周囲に一定間隔で打ち込み、地下室を構築する部分の土を掘削しながら、Ｈ形鋼の間に横矢板を嵌め込み、山留め壁を構築してきた。

さらに、地下室の深さの、概ね２倍（約６メートル）の長さのＨ形鋼を使用した場合でも、土圧により、山留めが崩壊するおそれがある為、Ｈ形鋼の上部に複数の切梁を固定して、Ｈ形鋼が倒れる事を防いできた。

また、地盤が悪い場所では、山留め以外にも、地盤改良工事を別に行う必要があり、山留め工事と地盤改良工事が別々に行われてきた。

このように、従来の、Ｈ形鋼と横矢板を用いた山留め工法においては、地下室の深さの、概ね２倍（約６メートル）の長さのＨ形鋼を使用した為、多額の費用がかかると共に、さらに、約６メートルのＨ形鋼を一般の４トントラックで搬送する事は困難であり、工事現場が狭い場合は、現場で、長いＨ形鋼の取り回しに苦労すると言った問題を抱えていた。

また、土圧により、山留めが崩壊する事をおそれて、Ｈ形鋼の上部に切梁を固定してきた為、地下室を構築する部分の土を、ユンボ等の掘削機械で掘削する際、切梁が障害になって効率が落ちると言った問題を抱えていた。

さらに、地盤が悪い場所では、山留め以外にも、地盤改良工事を別に行う必要があった為、工期が長くかかると共に、多額の費用が必要であった。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｈ形鋼と平板状鋼板を使用する山留め工法において、山留め用Ｈ形鋼のウェブの両面にＬ形鋼材の平面部を溶接し、さらに、このＬ形鋼材に対して同一形状のＬ形鋼材を被せるように溶接して、山留め用Ｈ形鋼のウェブの両面にＬ形鋼材でコの字形のガイド部を形成すると共に、あらかじめ、地表面の山留め用Ｈ形鋼を打ち込む位置に柱状改良杭を支持地盤の深さまで施工し、柱状改良杭の上部は、地下室を構築する耐圧盤の下部の位置で留め、柱状改良杭のミルクセメントが固まる前に柱状改良杭に対して山留め用Ｈ形鋼を概ね１メートル挿入して山留め用親杭を構築し、隣り合う山留め用Ｈ形鋼のウェブに形成されたコの字形のガイド部に対し、両端の側縁部がコの字形に形成された山留め用の平板状鋼板を挿入して山留め壁を構築し、さらに、山留め用Ｈ形鋼の崩壊を防ぐため、山留め用Ｈ形鋼の回りの地表面に腹起し用Ｈ形鋼を配置し、その山留め用Ｈ形鋼と腹起し用Ｈ形鋼を固定するため、Ｌ形鋼材の片面に山留め用Ｈ形鋼のフランジを挿入するためのＴ字形のガイド穴が開けられ、さらにＴ字形のガイド穴の横部には腹起し用Ｈ形鋼のフランジを銜え込むためのＬ字形のＬ形ガイド引掛棒を固定した山留め用ガイド部材を、腹起し用Ｈ形鋼のフランジに嵌め込み、さらに、山留め用ガイド部材に開けられたＴ字形のガイド穴に山留め用Ｈ形鋼のフランジを差し込み、山留め用Ｈ形鋼と腹起し用Ｈ形鋼を固定させ、山留め用Ｈ形鋼の崩壊を防ぐように構成し、このように構成した山留め用親杭の地下室内部を、地下室の躯体が構築できる深さまで土を掘削し、掘削した底面に砕石を敷き詰め転圧し、砕石の上部に捨てコンクリートを流し込み鉄筋を配筋したのち、耐圧盤を構成した事を特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、Ｈ形鋼のウェブ部分に平板状鋼板を銜え込むためのガイド部を構成すると共に、Ｈ形鋼を打ち込む位置に、あらかじめ柱状改良を支持盤の深さまで施工し、柱状改良の上部を、地下室の耐圧盤の下部の位置で留め、柱状改良にＨ形鋼を挿入して親杭を構築し、Ｈ形鋼のガイド部に平板状鋼板を挿入して山留め壁を構成した事により、従来、地下水の水位が高い位置の場合、Ｈ形鋼と横矢板を使用する工法では、止水が困難であり、シートパイル等を使用した高価な工法を採用せざるを得なかったものが、安価な平板状鋼板を使用する事が可能となるため、工期の短縮と大幅にコストの低減を図ることが出来る。

以下、この発明の実施の形態１について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１及至図９には、この発明の実施の形態１を示す。

図１は、柱状改良を行うための縦穴を開ける工程を示す。まず、図１ａで示すように、建設機械（図示せず）の先端に取付けたオーガー２により支持地盤まで穴を掘ったのち、図１ｂに示すように、ミルクセメント４を注入し、攪拌用オーガー３にてミルクセメント４を均一に攪拌する。さらに図１ｃに示すように、施工した柱状改良５の柱状改良上部７の地表面１からの高さを揃えるため、杭頭処理用オーガー（図示せず）にて、柱状改良５を削り取り、柱状改良上部７の高さを、図３に示すように、地下室の耐圧盤９の下部の位置に留まるように揃える。さらに、ミルクセメント４が固まる前に、図２に示したようにＨ形鋼６を打ち込み、Ｈ形鋼の山留め親杭が構成される。この場合、Ｈ形鋼６を柱状改良５に差し込む深さは、一般的な住宅の地下室の場合、概ね１メートルが望ましい。

このように、Ｈ形鋼で構成された山留め親杭の地下室内側を、図７に示すように、ユンボ等の掘削機械で土を掘削すると同時に横矢板１８をＨ形鋼の間に挿入して山留め壁を作り、地下室の躯体が構築される深さまで掘削し、掘削した底面に砕石１１を敷き詰め転圧する。

さらに、図８で示すように、砕石１１の上部に捨てコンクリート１０を流し込み、鉄筋１２を背筋した後、耐圧盤９を構築する。なお、捨てコンクリート１０の上面は、柱状改良上部７の高さと同一高さに揃えて施工し、耐圧盤９が柱状改良上部７に載るように施工しなければならない。このように構成する事により、建物の荷重が柱状改良５に載り、柱状改良５が建物の杭の役割をはたす事になる。

このように施工した耐圧盤９の上部に、図４に示すように、鉄筋１２と仮枠１５を構築し、セパレート１３、ホームタイ１４で仮枠１５を固定して、仮枠１５と横矢板１８の間に生コンクリートを流し込む事により、図５に示したように、地下室の躯体が完成する。

以下、この発明の実施の形態２について説明する。
［発明の実施の形態２］

図１０及至図１２には、この発明の実施の形態２を示す。上記発明の実施の形態１では、Ｈ形鋼を柱状改良に対して、概ね１メートル挿入して自立させ、腹起こしや切梁を不要としたのに対して、この発明の実施の形態２では、図１０に示すように、Ｈ形鋼２２を柱状改良に対して浅く挿入して、地表面のＨ形鋼２２の周囲に、山留め用ガイド部材２０を介して腹起こし用Ｈ形鋼２１を構築し、腹起こし用Ｈ形鋼２１によりＨ形鋼２２が崩壊するのを防ぐ。

この発明の実施の形態２では、図１１に示すように、山留め用ガイド部材２０はＬ形鋼材で作られ、上部にはＨ形鋼２２のフランジ部３２が挿入されるように、Ｔ字形のガイド穴３５が設けられ、横部にはＬ字型のＬ形ガイド引掛棒３７が固定される。このように構成された山留め用ガイド部材２０は、図１１ｃに示すように、Ｈ形鋼２２の周囲に配置された腹起こし用Ｈ形鋼２１のフランジ部３３に挟み込まれ、ガイド穴３５に対してＨ形鋼２２のフランジ部３２が挿入される。このように、Ｈ形鋼２２と腹起こし用Ｈ形鋼２１が固定され、Ｈ形鋼２２が崩壊するのを防ぐ。その他の柱状改良を利用したＨ形鋼山留め工法は、この発明の実施の形態１と同様である。

以下、この発明の実施の形態３について説明する。
［発明の実施の形態３］

図１３及至図１５には、この発明の実施の形態３を示す。上記発明の実施の形態２では、山留めに横矢板３０を使用したが、この発明の実施の形態３では、図１４に示すように、平板状鋼板４９を使用する。

この発明の実施の形態３では、図１３でＨ形鋼４４の構成を図解で示す。図１３ａはＨ形鋼４４の平面図を示す、図１３ｂはＨ形鋼４４の正面図を示す、図１３ｃはＨ形鋼４４の斜視図を示す。Ｈ形鋼４４のウェブ面４５にはＬ形鋼材４３が溶接等により固定され、さらにＬ形鋼材４３にＬ形鋼材４２が被さるように溶接される。このようにしてＨ形鋼４４のウェブ面４５にガイド部４１が構成される。また、平板状鋼板４９は、図１４ａに示すように、両端の側縁部５０が、この字形に形成されると共に、下端部の左右の先端部５１が斜めに形成される。このように構成された、平板状鋼板４９を、図１４に示すように、Ｈ形鋼４４のガイド部４１に挿入する事により、山留めが構成される。その他の柱状改良を利用したＨ形鋼山留め工法は、この発明の実施の形態２と同様である。

以上、実施の形態に基づいて、本発明に係る柱状改良を利用したＨ形鋼山留め工法について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。

図４において、耐圧盤９が柱状改良上部７に乗る状態を図示したが、それ以外にも、捨てコンクリート１０を、柱状改良上部７に流し込み、その捨てコンクリート１０の上部に耐圧盤９を構築する事も可能である。

図４において、柱状改良５の直径を明記していないが、一般の木造３階建ての住宅の場合、直径が約５０から６０センチメートルの柱状改良５を使用する事が好ましい。

図１１において、Ｈ形鋼２２と腹起こし用Ｈ形鋼２１を固定する為に、山留め用ガイド部材２０を用いたが、山留め用ガイド部材２０に限らず、Ｈ形鋼２２と腹起こし用Ｈ形鋼２１をＬアングル、平板鋼板等を利用して溶接により固定しても良い。

この発明の実施の形態４に係る柱状改良の施工図である。 同実施の形態に係る柱状改良とＨ形鋼の断面図である。 同実施の形態に係る耐圧盤を施工後の柱状改良とＨ形鋼の断面図である。 同実施の形態に係る鉄筋、仮枠施工後の柱状改良とＨ形鋼の断面図である。 同実施の形態に係る地下室の断面図である。 同実施の形態に係る柱状改良とＨ形鋼の斜視図である。 同実施の形態に係るＨ形鋼に横矢板を嵌め込んだ状態の斜視図である。 同実施の形態に係る耐圧盤を施工した状態の斜視図である。 同実施の形態に係る鉄筋、仮枠を施工した状態の斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る柱状改良と、腹起こし用Ｈ形鋼とＨ形鋼の断面図である。 同実施の形態に係る腹起こし用Ｈ形鋼とＨ形鋼と横矢板の斜視図である。 同実施の形態に係る腹起こし用Ｈ形鋼とＨ形鋼と横矢板の平面図である。 この発明の実施の形態３に係るＨ形鋼を平面図と斜視図である。 同実施の形態に係る腹起こし用Ｈ形鋼と、Ｈ形鋼と平板状鋼板の斜視図である。 同実施の形態に係る腹起こし用Ｈ形鋼と、Ｈ形鋼と平板状鋼板の平面図である。

符号の説明

１ 地表面
２ オーガー
３ 攪拌用オーガー
４ ミルクセメント
５ 柱状改良
６ Ｈ形鋼
７ 柱状改良上部
８ 止水板
９ 耐圧盤
１０ 捨てコンクリート
１１ 砕石
１２ 鉄筋
１３ セパレート
１４ ホームタイ
１５ 仮枠
１６ 天井スラブ
１７ 壁スラブ
１８ 横矢板
１９ 単管
２０ 山留め用ガイド部材
２１ 腹起こし用Ｈ形鋼
２２ Ｈ形鋼
２３ 止水板
２４ 耐圧盤
２５ 捨てコンクリート
２６ 砕石
２７ 柱状改良上部
２８ 柱状改良
３０ 横矢板
３１ ウェブ部
３２ フランジ部
３３ フランジ部
３４ ウェブ部
３５ ガイド穴
３６ 接合部
３７ Ｌ形ガイド引掛棒
３８ 嵌め込み部
４１ ガイド部
４２ Ｌ形鋼材
４３ Ｌ形鋼材
４４ Ｈ形鋼
４５ ウェブ面
４６ テーパー加工
４７ Ｈ形鋼先端部
４８ テーパー加工
４９ 平板状鋼板
５０ 側縁部
５１ 先端部
５２ フランジ部

Claims (1)

1. Ｈ形鋼と平板状鋼板を使用する山留め工法において、山留め用Ｈ形鋼のウェブの両面にＬ形鋼材の平面部を溶接し、さらに、このＬ形鋼材に対して同一形状のＬ形鋼材を被せるように溶接して、山留め用Ｈ形鋼のウェブの両面にＬ形鋼材でコの字形のガイド部を形成すると共に、あらかじめ、地表面の山留め用Ｈ形鋼を打ち込む位置に柱状改良杭を支持地盤の深さまで施工し、柱状改良杭の上部は、地下室を構築する耐圧盤の下部の位置で留め、柱状改良杭のミルクセメントが固まる前に柱状改良杭に対して山留め用Ｈ形鋼を概ね１メートル挿入して山留め用親杭を構築し、隣り合う山留め用Ｈ形鋼のウェブに形成されたコの字形のガイド部に対し、両端の側縁部がコの字形に形成された山留め用の平板状鋼板を挿入して山留め壁を構築し、さらに、山留め用Ｈ形鋼の崩壊を防ぐため、山留め用Ｈ形鋼の回りの地表面に腹起し用Ｈ形鋼を配置し、その山留め用Ｈ形鋼と腹起し用Ｈ形鋼を固定するため、Ｌ形鋼材の片面に山留め用Ｈ形鋼のフランジを挿入するためのＴ字形のガイド穴が開けられ、さらにＴ字形のガイド穴の横部には腹起し用Ｈ形鋼のフランジを銜え込むためのＬ字形のＬ形ガイド引掛棒を固定した山留め用ガイド部材を、腹起し用Ｈ形鋼のフランジに嵌め込み、さらに、山留め用ガイド部材に開けられたＴ字形のガイド穴に山留め用Ｈ形鋼のフランジを差し込み、山留め用Ｈ形鋼と腹起し用Ｈ形鋼を固定させ、山留め用Ｈ形鋼の崩壊を防ぐように構成し、このように構成した山留め用親杭の地下室内部を、地下室の躯体が構築できる深さまで土を掘削し、掘削した底面に砕石を敷き詰め転圧し、砕石の上部に捨てコンクリートを流し込み鉄筋を配筋したのち、耐圧盤を構成した事を特徴とする柱状改良を利用したＨ形鋼山留め工法。

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