JP6032568B2

JP6032568B2 - 中空深礎基礎及びその施工方法

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Publication number: JP6032568B2
Application number: JP2014112704A
Authority: JP
Inventors: 孝大矢; 信一君嶋; 遼大郎吉田
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015227543A

Description

本発明は、基礎のコンパクト化、工期の短縮及び工費の減縮等を図った中空深礎基礎及びその施工方法に関する。

従来より、鉄塔基礎や山岳地帯の橋梁基礎として深礎基礎が多く採用されている。この深礎基礎は、掘削を人力または小型機械により行いつつ、鋼製波板とリング枠（主にライナープレート）で土留めを行い、孔内で鉄筋を組立て、コンクリートを打設し基礎を造築したものであり、内部に中空部を有する中空深礎基礎と中空部を有しない充実型深礎基礎とがある。前者の中空深礎基礎は、施工時に発生する掘削土砂を中空部内に充填することにより発生する掘削土砂量および残土処理費用の低減を図るようにしたものである。

前記中空深礎基礎を造成するためには、一般的に掘削孔の内部に内型枠としてライナープレートが組み立てられることになるが、この内型枠の組立てには作業足場が必要であり、また多数のボルトを使って組み立てて行くため多くの時間と手間が掛かっていた。そこで、近年は中空部を省力的に形成しながら中空深礎基礎を造成する方法が提案されている。

例えば、下記特許文献１では、掘削された穴にコンクリ−トを打ち込んで深礎基礎を建設する工程で、その穴の所定の位置に１個のエアバッグを挿入し、そのエアバッグの内圧が所定値に達するまでエアを供給した状態で、前記穴の内周面と前記エアバッグの外周面との間の空間にコンクリ−トを流し込んで硬化させたあと、前記エアバッグのエアを抜いて内圧を低下させることにより同エアバッグを前記コンクリ−トから離間させ、同エアバッグを引き上げることによって中空部を形成したうえ、その中空部に前記穴を掘削したときの掘削土を詰めたあと、所定の形状に深礎基礎を形成するエアバッグを用いた中空深礎基礎の工法が提案されている。

また、下記特許文献２では、掘削された穴の内周面に沿って躯体配筋が施工され、更に前記躯体配筋の内側に内型枠を支持する内型枠用配筋が施工されたあと、高張力シ−トで周面が形成された中空部を有する内型枠を前記内型枠用配筋の内周部に沿って配置した状態で、前記内型枠の中空部に前記穴を掘削したときの土砂を詰め、更に、前記穴の内周面と前記内型枠の外周面との間の空間にコンクリ−トを流し込んで硬化させたあと、深礎基礎を所定の形状に形成する高張力シ−トを用いた中空深礎基礎の工法が提案されている。

特開平８−３２６０６８号公報特開平８−３２６０６９号公報

前記中空深礎基礎は、本来、残土処理費用を削減するために中空部に掘削土砂を埋め戻す工法であるが、仮に基礎重量の低減のために基礎のコンパクト化を図りたい場合、掘削土砂を充填することなく中空部を空洞のままとした深礎基礎が考えられる。

前記特許文献１に係るエアバッグを用いる工法は、中空部（空洞部）を形成しながら深礎基礎を造成する方法として活用できるが、エアバッグが特注になるため工費が嵩むとともに、エアバッグの回収・移動はコンクリートの硬化後まで待たないといけないため工期が長期化するという問題があった。

前記特許文献２に係る高張力シートを用いる工法は、高張力シートによる内型枠の内部に土砂を詰めて打設したコンクリートを内側から押さえる必要があるため、土砂を詰めない状態ではコンクリートを打設することができない。高張力シートで形成された内型枠内に土砂を詰めればコンクリートを打設することは可能であるけれども、施工後に土砂を撤去する必要があるため、実際に採用し得る工法ではない。

そこで本発明の主たる課題は、基礎重量（自重）の低減のために基礎のコンパクト化を図ると同時に、工期の短縮及び工費の減縮等を図った中空深礎基礎及びその施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、内部に中空部を有する中空深礎基礎であって、
前記中空部に充填された発泡樹脂ブロックと、周面部に設置された躯体用配筋と、前記発泡樹脂ブロックと前記躯体用配筋との間に設置されたスペーサと、前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設されたコンクリートとにより造築されたことを特徴とする中空深礎基礎が提供される。

上記請求項１記載の発明では、本発明に係る中空深礎基礎が、前記中空部に充填された発泡樹脂ブロックと、周面部に設置された躯体用配筋と、前記発泡樹脂ブロックと前記躯体用配筋との間に設置されたスペーサと、前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設されたコンクリートとにより築造されている。

従って、前記発泡樹脂ブロックは土砂の1/100程度の比重であるため、内部を空洞とした中空深礎基礎よりも若干重い程度の基礎重量で済むため、自重を大幅に低減でき基礎のコンパクト化を図ることができる。また、発泡樹脂ブロックを設置するだけの手間により内型枠を構成することが可能であるとともに、前記特許文献１に係る発明のように、コンクリートの硬化を待って順次内型枠を移動させる必要はなく、発泡樹脂ブロックの設置が完了したならば、一気にコンクリート打設作業を行えるため工期を大幅に短縮できるとともに、工費も大幅に削減できるようになる。

請求項２に係る本発明として、前記発泡樹脂ブロックは、鉛直方向に所定間隔で複数に分割され、前記発泡樹脂ブロックを鉛直方向に貫通するように長手通しで配設された複数本のブロック支持用鉄筋によって支持されている請求項１記載の中空深礎基礎が提供される。

上記請求項２記載の発明では、前記発泡樹脂ブロックが鉛直方向に所定間隔で複数に分割されている。そして、これら積み重ねた発泡樹脂ブロックの位置決めや位置ズレ防止、さらには浮き上がり防止のために、前記発泡樹脂ブロックを鉛直方向に貫通するように長手通しで配設された複数本のブロック支持用鉄筋によって支持するようにしたものである。

請求項３に係る本発明として、前記発泡樹脂ブロックは、鉛直方向の各分割ブロックは更に水平方向内で複数に分割され、前記ブロック支持用鉄筋ととともに、任意の鉛直方向のブロック面に配置された鉄板とを含む固定金物によって支持されている請求項２記載の中空深礎基礎が提供される。

上記請求項３記載の発明では、前記発泡樹脂ブロックは、鉛直方向の各分割ブロックが更に水平方向内で複数に分割されているとともに、前記ブロック支持用鉄筋ととともに、任意の鉛直方向のブロック面に配置された鉄板とを含む固定金物によって支持されているものである。

前記請求項４に係る本発明として、前記発泡樹脂ブロックとして、発泡スチロールが用いられている請求項１〜３いずれかに記載の中空深礎基礎が提供される。

上記請求項４記載の発明では、前記発泡樹脂ブロックとして、発泡スチロール（ポリスチレン）を用いるようにしたものである。発泡スチロールは、軽量盛土工法（ＥＰＳ工法）において一般的に用いられている発泡樹脂ブロックであり、超軽量性、耐圧縮性、自立安定性、耐水性及び耐震性に優れている。

請求項５に係る本発明として、請求項１〜４いずれかに記載の中空深礎基礎の施工方法であって、
土留め材を順次設置しながら掘削を行う第１手順と、
掘削孔内に躯体用配筋を設置する第２手順と、
前記発泡樹脂ブロックを掘削孔内に設置する第３手順と、
コンクリートを前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設し深礎基礎を完成させる第４手順と、からなることを特徴とする中空深礎基礎の施工方法が提供される。

上記請求項５記載の発明は、本発明に係る中空深礎基礎の施工方法の第１形態例を示したものである。本形態例では、掘削が完了したならば、掘削孔内に躯体用配筋を設置した後、前記発泡樹脂ブロックを掘削孔に設置する手順を採用するものである。

請求項６に係る本発明として、請求項１〜４いずれかに記載の中空深礎基礎の施工方法であって、
土留め材を順次設置しながら掘削を行う第１手順と、
掘削孔内に前記発泡樹脂ブロックを下段側から順に積み上げるとともに、積み上げた発泡樹脂ブロックを足場としながら掘削孔内に順次、躯体用配筋を設置する第２手順と、
コンクリートを前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設し深礎基礎を完成させる第３手順と、からなることを特徴とする中空深礎基礎の施工方法が提供される。

上記請求項６記載の発明は、本発明に係る中空深礎基礎の施工方法の第２形態例を示したものである。本形態例では、掘削が完了したならば、前記発泡樹脂ブロックを下段側から順に積み上げるとともに、積み上げた発泡樹脂ブロックを足場としながら掘削孔内に順次、躯体用配筋を設置するものである。積み上げた発泡樹脂ブロックを足場としながら配筋作業を行うものであるため、より安全かつ効率的に作業が行えるようになる。

以上詳説のとおり本発明によれば、基礎重量（自重）の低減のために基礎のコンパクト化を図ると同時に、工期の短縮及び工費の減縮等を図った中空深礎基礎及びその施工方法を提供することができる。

本発明に係る中空深礎基礎１の縦断面図である。発泡樹脂ブロック３を示す、(A)は平面図、(B)は側面図である。発泡樹脂ブロック３を示す要部斜視図である。発泡樹脂ブロック３同士を結合するための緊結金具９を示す斜視図である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その１）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その２）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その３）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その４）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その５）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その６）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その７）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その８）である。本発明に係る中空深礎基礎１の施工手順図（その９）である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る中空深礎基礎１は、内部に中空部２を有する中空深礎基礎であって、前記中空部２に発泡樹脂ブロック３が充填されているとともに、前記発泡樹脂ブロック３を内型枠（中子型枠）としてコンクリート５を打設し造築されたものである。

以下、更に図面に基づいて具体的に詳述する。

深礎基礎は、上載荷重及び自重に対して底面地盤反力と周面摩擦力とによって抵抗するが、地盤との接触面積を確保するために基礎寸法が大きくなる傾向にある。基礎寸法（径及び長さ寸法）が大きくなると自重が増し、自重に抵抗するために更に基礎寸法が大きくなるという欠点がある。そこで、自重を低減するために内部に中空部を有するようにすると自重を大幅に低減できるようになるが、内型枠の設置作業に多くの手間と時間が掛かるようになるという問題が発生する。

本願発明では、中空部２となる空間領域に発泡樹脂ブロック３が設置され、この発泡樹脂ブロック３を内型枠（中子型枠）としてコンクリートが打設されることにより、中空深礎基礎１が造築される。前記発泡樹脂ブロック３は土砂の1/100程度の比重であるため、内部を空洞とした中空深礎基礎よりも若干重い程度の基礎で済むため、自重を大幅に低減出来るようになる。また、発泡樹脂ブロック３を設置するだけの手間により内型枠を構成することが可能であるため、内型枠の構築手間を大幅に削減でき、工期の短縮及び工費の削減が図れるようになる。また、基礎のコンパクト化によって掘削量も大幅に削減できるようになる。

前記発泡樹脂ブロック３としては、例えばポリウレタン (PUR)、ポリスチレン (PS)、ポリオレフィン（主にポリエチレン (PE)やポリプロピレン (PP)）などの樹脂を原料として発泡化したブロックを用いることができるが、これらの中で最も好ましいのは、軽量盛土工法（ＥＰＳ工法）において一般的に用いられている発泡スチロール（ポリスチレン）である。発泡スチロールは超軽量性、耐圧縮性、自立安定性、耐水性及び耐震性に優れている。前記発泡樹脂ブロック３の容積の躯体外形容積に対する割合は、最終的には基礎の安定計算によって定まる。

前記発泡樹脂ブロック３は、詳細には図２及び図３に示されるように、鉛直方向に所定間隔で複数に分割されているとともに、これら鉛直方向の各分割ブロック片３_１、３_１…は更に水平方向内で複数に分割されている。図示の例では、鉛直方向に１９ブロックに分割されているとともに、鉛直方向の各分割ブロック３_１は水平方向内で２分割されている。鉛直方向及び水平方向の分割数については任意であり、ハンドリング性及び施工性を考慮して決定すればよい。

これら積み重ねた発泡樹脂ブロック３の位置決めや位置ズレ防止、さらには浮き上がり防止のために、図示の例では、各発泡樹脂ブロック３_１には鉛直方向に４つの通孔が形成されており、この通孔に対して、前記発泡樹脂ブロック３を鉛直方向に貫通するように長手通しで複数本のブロック支持用鉄筋６，６…を配設するとともに、任意の鉛直方向のブロック面、図示例では最下面、中間面、最上面の３ヶ所に配置された鉄板７，７…とを含む固定金物によって支持されている。これらの鉄板７，７…の内、最下面及び最上面の鉄板７，７…は積み重ねた発泡樹脂ブロック３を挟み込んで支持するために配設され、中間面の鉄板７は、積み重ね途中でのレベリング調整のために配設されている。前記鉄板７は、少なくとも発泡樹脂ブロック３の最下面と最上面とに設けるようにするのがよい。

前記鉄板７にも前記ブロック支持用鉄筋６，６…の対応する位置に通孔が設けられており、これら通孔に前記ブロック支持用鉄筋６，６…が貫通されている。前記ブロック支持用鉄筋６，６…としてはねじ節鉄筋が用いられており、継手カプラー８によって鉄筋６，６…が長手通しで連結されるとともに、鉄筋６，６…に螺合させたナット部材１１又は継手カプラー８によって前記鉄板７、７…が締結されている。

前記発泡樹脂ブロック３は、図３に示されるように、水平方向内の分割面が鉛直方向に連続しないように、上下に隣接する鉛直方向の各分割ブロック間で９０°づつ回転させて位相ずらしを行い、図４に示される緊結金具９等によって鉛直方向に隣接するブロック及び水平方向に隣接するブロックを固定するようにするのが望ましい。前記緊結金具９は、軽量盛土工法（ＥＰＳ工法）において通常用いられている緊結金具である。更に、前記発泡樹脂ブロック３の分割面からコンクリートが入り込まないように、少なくとも継ぎ目位置を塞ぐように外周面をフィルムによって巻くようにするのが望ましい。使用するフィルムとしては、サランラップ（登録商標）やこれに類似した特性の工業用フィルムなどを好適に用いることができる。

また、積み重ねた発泡樹脂ブロック３が常に中心に位置するように、躯体用鉄筋４との間にスペーサ（図示せず）を配置し、コンクリート打設時にも位置ズレしないように保持することが望ましい。

前記中空深礎基礎１には、躯体用配筋４が設置されている。この躯体用基礎４は、周面部分に配筋された外周部配筋４Ａと、躯体の底部に配筋された底部配筋４Ｂとからなる。

〔施工方法〕

次に、前記中空深礎基礎１の施工手順について図５〜図１２に基づいて詳述する。

＜第１手順＞
図５に示されるように、鋼製ライナープレート１２（土留め材）を順次設置しながら深部側に向けて掘削を行う。前記鋼製ライナープレート１２は、円弧状に湾曲し、上下方向に波打ち形状に形成されたライナープレート本体１２ａと、このライナープレート本体１２ａの周縁部に形成された連結用フランジ１２ｂとからなり、各ライナープレート１２は前記連結用フランジ１２ｂ同士を当接させるとともに、連結ボルト１３により連結して円周方向及び上下方向に連結して筒状の土留め壁とするものである。この鋼製ライナープレート１２は、深礎基礎の掘削時に土留め材として一般的に使用されているものである。前記鋼製ライナープレート１２の背面と地山との間の間隙には裏込材（一般的にはモルタル）が充填される。

＜第２手順＞
図６に示されるように、掘削が完了したならば、掘削孔内に躯体用配筋４を設置する。躯体用配筋４は、先ず躯体底部の底部配筋４Ｂの組立てを行った後、掘削孔内に組み立てた足場を使って、周面部に配筋された外周部配筋４Ａを組み立てる。

＜第３手順＞
躯体用配筋４の設置作業が完了したならば、次に発泡樹脂ブロック３の設置作業に入る。

先ず、下準備として、図７に示されるように、前記ブロック支持用鉄筋６の定着のためにＬ字形状の定着筋１０、１０…を前記ブロック支持用鉄筋６の位置に合わせて４本配筋する。この定着筋１０に前記鉄板７の固定のためにナット部材１１を螺合させて、鉄板７_１の据え付け位置の高さ調整を行った後、鉄板７_１の通孔に定着筋１０を挿通し鉄板７_１を設置する。その上面側にナット部材１１を螺合させて鉄板７_１を上下部のナット部材１１，１１により挟持し固定を図る。ここまでの作業が完了したならば、図８に示されるように、前記鉄板７_１の高さ位置までコンクリート５を投入し、底版コンクリートの打設を行う。

次に、図９に示されるように、前記定着筋１０の上部に継手カプラー８_１を螺合し、ブロック支持用鉄筋６_１、６_１…を連結したならば、発泡樹脂ブロック片３_１、３_１…を下段側から順に、前記ブロック支持用鉄筋６_１、６_１…を発泡樹脂ブロック片３_１に形成された通孔に通しながら設置する。

図１０に示されるように、前記ブロック支持用鉄筋６_１、６_１…の上部まで発泡樹脂ブロック３_１を積み上げたならば、中間面の鉄板７_２を配置し、継手カプラー８_２、８_２…によって締結する。これら継手カプラー８_２、８_２…の締付け量を調整することにより、前記中間面の鉄板７_２のレベリングを調整する。

次に、図１１に示されるように、前記継手カプラー８_２、８_２…に上段側のブロック支持用鉄筋６_２、６_２…を連結したならば、発泡樹脂ブロック片３_１、３_１…を下段側から順に、前記ブロック支持用鉄筋６_２、６_２…を発泡樹脂ブロック片３_１に形成された通孔に通しながら設置する。

前記ブロック支持用鉄筋６_２、６_２…の上部まで発泡樹脂ブロック片３_１を積み上げたならば、図１２に示されるように、最上面の鉄板７_３を配置し、ブロック支持用鉄筋６_２、６_２…にナット部材１１を螺合し鉄板７_３を締結する。

なお、同図１２に示されるように、積み重ねた発泡樹脂ブロック３が常に掘削孔内の中心に位置するように、躯体用鉄筋４との間にスペーサ１４を配置し、コンクリート打設時にも位置ズレしないよう保持するのが望ましい。また、前記発泡樹脂ブロック３_１、３_１…の分割面からコンクリート５が入り込まないように、少なくとも継ぎ目位置を塞ぐように外周面をフィルムによって巻くようにするのが望ましい。

＜第４手順＞
以上の要領により、前記発泡樹脂ブロック３の設置及び躯体用配筋４の設置作業を完了したならば、図１３に示されるように、コンクリート５を前記発泡樹脂ブロック３を内型枠として打設し深礎基礎を完成させる。

＜他の施工手順例＞
上記施工手順では、躯体用配筋４を設置し終えた後に、発泡樹脂ブロック３の設置作業を行ったが、躯体用配筋４の設置作業と発泡樹脂ブロック３の設置作業とは同時併行で行うようにしてもよい。この場合は、前記発泡樹脂ブロック３を下段側から順に積み上げるとともに、積み上げた発泡樹脂ブロック３を足場としながら掘削孔内に順次、躯体用配筋４を設置する。この施工要領によれば、積み上げた発泡樹脂ブロック３を足場としながら配筋作業を行うものであるため、より安全かつ効率的に作業が行えるようになる。

１…中空深礎基礎、２…中空部、３…発泡樹脂ブロック、４…躯体用配筋、５…コンクリート、６…ブロック支持用鉄筋、７…鉄板、８…継手カプラー、９…緊結金具、１０…定着筋、１１…ナット部材、１２…鋼製ライナープレート、１３…連結ボルト、１４…スペーサ

Claims

内部に中空部を有する中空深礎基礎であって、
前記中空部に充填された発泡樹脂ブロックと、周面部に設置された躯体用配筋と、前記発泡樹脂ブロックと前記躯体用配筋との間に設置されたスペーサと、前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設されたコンクリートとにより造築されたことを特徴とする中空深礎基礎。
前記発泡樹脂ブロックは、鉛直方向に所定間隔で複数に分割され、前記発泡樹脂ブロックを鉛直方向に貫通するように長手通しで配設された複数本のブロック支持用鉄筋によって支持されている請求項１記載の中空深礎基礎。
前記発泡樹脂ブロックは、鉛直方向の各分割ブロックは更に水平方向内で複数に分割され、前記ブロック支持用鉄筋ととともに、任意の鉛直方向のブロック面に配置された鉄板とを含む固定金物によって支持されている請求項２記載の中空深礎基礎。
前記発泡樹脂ブロックとして、発泡スチロールが用いられている請求項１〜３いずれかに記載の中空深礎基礎。
請求項１〜４いずれかに記載の中空深礎基礎の施工方法であって、
土留め材を順次設置しながら掘削を行う第１手順と、
掘削孔内に躯体用配筋を設置する第２手順と、
前記発泡樹脂ブロックを掘削孔内に設置する第３手順と、
コンクリートを前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設し深礎基礎を完成させる第４手順と、からなることを特徴とする中空深礎基礎の施工方法。
請求項１〜４いずれかに記載の中空深礎基礎の施工方法であって、
土留め材を順次設置しながら掘削を行う第１手順と、
掘削孔内に前記発泡樹脂ブロックを下段側から順に積み上げるとともに、積み上げた発泡樹脂ブロックを足場としながら掘削孔内に順次、躯体用配筋を設置する第２手順と、
コンクリートを前記発泡樹脂ブロックを内型枠として打設し深礎基礎を完成させる第３手順と、からなることを特徴とする中空深礎基礎の施工方法。