JP5718196B2 - 地下構造物構築方法 - Google Patents
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Description
床梁躯体を支保工として利用する場合、地下の作業空間において、シアーコネクター等の接合金具を用いて山留め壁と床梁躯体の端部を接合している。しかし、この接合作業は手間を要し、コストアップを招来するという問題がある。
特許文献1の方法は、床梁躯体(床スラブ)の端部の支持方法として吊り下げ具を用いる方法である。即ち、先ず、地下構造物の中の最上階の床スラブの端部を、吊り下げ具を介して山留め壁の上端部に支持させる。そして、以下順次、吊り下げ具を介して下階の床スラブの端部を上階の床スラブに吊り下げ支持させる。
即ち、掘削深度が大きくなっても、山留め壁の変形を抑制するための鋼製斜梁や鋼製切梁を必要としない、地下構造物構築方法を提供できる。
これにより、山留め壁と立上り外壁、床梁躯体及び立下り壁が強く接合され、床梁躯体のみでなく、立上り外壁と立下り外壁を支保工として利用することができる。
即ち、根切り深さが大きい最終根切りの部位においても、山留め壁の変形を抑制するための鋼製斜梁や鋼製切梁を必要とせず、基礎梁と耐圧版を構築できる。
床スラブ26の下方には、地下1階の床スラブ28が構築されている。床スラブ28の周囲は、山留め壁24に接合された梁29で支持されている。
床スラブ30は、後述する基準階の床スラブであり、床スラブ30と梁29の間には、本設躯体の地下外壁を構築する立上り外壁46が、山留め壁24と一体化されて設けられている。
また、床スラブ30の下の階には、立下り外壁48が山留め壁24と一体化されて構築されている。立下り外壁48は、梁31の下面と最終根切り位置44との中間程度の高さまで構築されている。
しかし、図1の構成とすることで、これらを必要とせずに、最終根切り面44が深くても、最終根切り面44まで掘削することができる。
本実施の形態に係る地下構造物構築方法は、図3のフローチャートに示す工程を経て実現される。以下、フローチャートに従い説明する。
先ず、山留め壁構築工程10を実行する。
具体的には、図4(A)に示すように、地盤20に地盤表面から深さHYまで、山留め壁24を構築する。山留め壁24は、地下構造物が構築される掘削部の周囲に、地下構造物の最深部より深い位置まで、ソイルセメント柱列壁で構築されている。
具体的には、図4(B)〜(D)に示すように、地下の最上階から予め設定した基準階まで、地盤20を掘削排土しながら、本設躯体の床スラブ及び梁を、山留め壁24を利用して順次構築する。
即ち、先ず、地盤20を、地盤表面から深さH1の1次根切り面38まで掘削排土する(図4(B)参照)。
なお、床スラブ26には、図示しない作業用の開口部が設けられており、作業用の開口部を利用して、1次根切り面38以深の地下掘削作業が行われる。
具体的には、図4(E)に示すように、梁31及び床スラブ30を構築した後、山留め壁24と一体化させて本設躯体の地下外壁46を構築する。ここに、床スラブ30は、本実施の形態が適用する際の基準階となる。
具体的には、図4(E)に示すように、基準階下の山留め壁部分(山留め壁24の周囲)を先行掘削し、山留め壁24と一体化させて、床スラブ30の下面から、下方へ向けて立下り外壁48を構築する。
立下り外壁48は、鉄筋コンクリート製とされている。立下り外壁48の高さは、床スラブ30と根切り底面44との距離の半分位が望ましい。少な過ぎては効果が期待できず、多過ぎては、立下り外壁48を構築するための先行掘削段階における山留め壁24の変位が大きくなってしまうためである。
これにより、立下げ外壁48を支保工として利用することが可能となり、山留め壁24の変形を抑制できる。
これにより、梁31と床スラブ30のみでなく、立上り外壁46及び立下り壁48を支保工として利用することができる。
具体的には、図4(E)に示すように、立上り外壁46及び立下り外壁48の強度出現後、基準階30の下を掘削し、基準階下の床梁躯体を構築する。
上述の工程を経て、図1で説明した地下構造物が構築される。
これにより、上述と同様の手順を経て、新たな基準階の床スラブ、梁を構築し、立上り壁、立下り壁を構築した後に基準階下を掘削すればよい。更に、地下掘削が継続される場合にも、同様に基準階を順次移動させればよい。
また、立上り外壁46及び立下り外壁48の構築順序は、どちらを先に構築してもよいし、両者を同時に構築してもよい。
かかる、根切り深さが大きい最終根切りの部位においても、山留め壁の変形を抑制するための鋼製斜梁54や鋼製切梁56を必要とせず、基礎梁34と耐圧版36を構築することができる。
即ち、掘削深度が大きくなっても、山留め壁24の変形を抑制するための鋼製斜梁54や鋼製切梁56を必要としない、地下構造物構築方法を提供できる。
効果検証は、立下り壁48の変形量の解析により行った。図6に、解析に用いた立下り壁48の断面形状を示す。立下り壁48は、床スラブ30を支持する梁31の下に、梁31の底面と上端部を接して設けられている。立下り壁48の側面は、山留め壁24の側面と接合されている。
図6において、立下り壁48の長さLは、梁31の底面から立下り壁48の底面までの長さであり、根切り深さHは、梁31の底面から掘削底44までの深さである。
山留め壁24の背面側側圧は、上載荷重q(t/m2)を考慮した下記(1)式で示すランキン・レザール式により主働側圧Paを用いた。
−2・C・tan(45°−Φ/2)+Pw・・・(1)式
ここで、
Pa :主働側圧(tf/m2)(但し、Pa≧Pwとする)
γt :土の単位体積重量(tf/m2)
Z :地表面からの深さ(m)
Z’ :掘削底からの深さ(m)
Pw :深さZにおける背面側の水圧(tf/m2)
q :上載荷重(t/m2)
Φ :土の内部摩擦角(度)
C :土の粘着力(tf/m2)
Pwp :掘削底地盤の間隙水圧(tf/m2)
Kp=1/((1/Kp1)+(1/Kp2))・・・(2)式
ここに、
Kp1 :梁31及び床スラブ30を支保工として評価した時のバネ定数
Kp2 :立下り外壁48を片持ち梁として評価した時のバネ定数
Kp1=2AcEc/Ls
Kp2=3EeIe/L3
ここに、
Ac :梁31及び床スラブ30の単位幅当りの断面積(m2/m)
Ec :梁31及び床スラブ30のヤング率(t/m2)
Ee :立下り壁48と山留め壁24を合成構造とした時のヤング率(t/m2)
L :立下り壁48の長さ(m)
Ls :梁31及び床スラブ30の長さ(m)
Ie :立下り壁48と山留め壁24を合成構造とした時の単位当りの断面2次モーメント(m4/m)
図10(A)の実線で示す特性60は、床スラブ26、28、30と梁27、29、31以外には補強がされていない状態での山留め壁24の変形量y0の変化を示している。
一方、図10(B)の実線で示す特性62は、床スラブ26、28、30と梁27、29、31に加えて、立下り壁48で補強された山留め壁24の変形量y1の変化を示している。
床スラブ28から床スラブ30の間においては、まだ、掘削深度がそれほど深くないため、地盤から掘削部22側に加えられる土圧は大きくはない。しかし、床スラブ30の近くでは急激に大きくなってきている。結果として、山留め壁24は、図10(A)(B)のいずれにおいても、大きな変形を伴わずに耐えることができる。
図11は、横軸に、立下り壁の長さLと立下り壁48の構築後の根切り深さHの比L/Hをとり、縦軸に、補強がされないときの山留め壁24の変形量y0と補強がさたときの山留め壁24の変形量y1との比y1/y0をとっている。
図11には、立下り壁48の長さLと厚さBの比L/Bを変化させたときの特性がプロットされている。特性64は、L/B=2.0の条件での特性であり、特性66は、L/B=4.0の条件での特性であり、特性68は、L/B=6.0の条件での特性である。
また、立下り壁48の長さLと厚さBの比L/Bにおいて、厚さBが大きいほど山留め壁24の変形量を抑制する効果が大きい。即ち、立下り壁46の厚さBは、山留め壁24の変形を吸収することができる厚さが必要といえる。
12 床梁躯体構築工程
14 立上り外壁構築工程
16 立下り外壁構築工程
18 基準階下床梁躯体構築工程
20 地盤
22 掘削部
24 山留め壁
26 床スラブ(床梁躯体)
28 床スラブ(床梁躯体)
30 床スラブ(床梁躯体)
34 床スラブ(床梁躯体)
36 耐圧版
46 地下外壁(立上り外壁)
48 地下外壁(立下り外壁)
50 H形鋼(芯材)
52 スタッド
Claims (3)
- 地下構造物が構築される掘削部の周囲に山留め壁を構築する山留め壁構築工程と、
地下の最上階から予め設定した基準階まで、地盤を掘削排土しながら、本設躯体の床及び梁となる床梁躯体を順次構築する床梁躯体構築工程と、
前記基準階の床梁躯体を構築した後、前記山留め壁と一体化させて前記基準階の本設躯体の立上り外壁を構築する立上り外壁構築工程と、
前記基準階下の山留め壁部分を先行掘削し、前記山留め壁と一体化させて、前記床梁躯体の下面から立下り外壁を構築する立下り外壁構築工程と、
前記立上り外壁及び前記立下り外壁の強度出現後、前記基準階下を掘削し、前記基準階下の床梁躯体を構築する基準階下床梁躯体構築工程と、
を有する地下構造物構築方法。
- 前記山留め壁は芯材が挿入されたソイルセメント柱列壁であり、前記芯材には根切り後にスタッドが打ち込まれ、前記山留め壁と前記立上り外壁、前記床梁躯体及び前記立下り外壁が前記スタッドでそれぞれ一体化されている請求項1に記載の地下構造物構築方法。
- 前記最終根切りの部位における前記基準階下床梁躯体には、基礎梁及び耐圧版が構築されている請求項1又は2に記載の地下構造物構築方法。
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