JP6226123B2 - 建物構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、逆打ち工法を用いた建物構築方法に関する。

従来、この種の建物構築方法としては、地下掘削に先立って、構真台柱の施工、及び、その構真台柱に構真柱を支持させる施工を実施した後、それら構真台柱と構真柱とに荷重を支持させながら建物の地下部分と地上部分とを並行して構築するものである。
そして、構真台柱は、本設の支持杭として使用されることが多いから、所定の孔径や強度を確保できるようにする為に、掘削においては、安定液を使用して孔壁安定を図ることで杭径の確保を行い、掘削後は、安定液で満たされた掘削穴内にトレミー管を使用してコンクリートを充填し、強度の確保を行っている。また、構真柱は、構真台柱のコンクリートが固まる前にその下端部をコンクリート中に挿入して一体化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−５３１２号公報（段落番号〔０００８〕、〔０００９〕）

上述した従来の建物構築方法によれば、構真台柱の施工において、掘削工程で安定液を杭穴内に満たしながら実施されるが、使用済みの安定液は、産業廃棄物としての適切な処理を施す必要があり、その廃棄物処理に、多額の費用がかかる。
更には、安定液は、使用に伴って、掘削土や地下水が混入することによって物性が劣化するから、物性を維持する為に、ベントナイト濃度の管理及び調整処理、液中に混入するスライムの除去処理等を行う必要があり、それらの処理を実施する為の安定液維持装置が必要となる他、安定液を杭穴から回収して安定液維持装置に送液したり、安定液維持装置から杭穴に送液する循環装置も必要となり、設備費用が高額となる。
また、支持杭としての品質を確保するために、充分な強度を発揮できるコンクリートを充填材に使用するから、材料費も高額となる。
その結果、建物構築にかかる全体費用が嵩むことになり、その低減が望まれるところである。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、逆打ち工法を用いながらも、経済的に建物建設を進めることができる建物構築方法を提供するところにある。

本発明は、
基礎部を直接基礎とし、且つ、構真台柱を仮設杭とする逆打ち工法を用いた建物構築方法であって、
安定液を使用しない杭穴掘削方法によって杭穴を掘削し、
前記杭穴にセメント液を注入し、前記セメント液の注入後、前記杭穴における前記セメント液の注入範囲の上方範囲に、前記セメント液よりも貧配合の貧配合セメント液を注入して前記杭穴の孔壁安定を図り、
前記セメント液の注入範囲の上端部に、構真柱の下端部を挿入して、前記セメント液及び前記貧配合セメント液を硬化させることで前記構真台柱を形成すると共に前記構真台柱と前記構真柱との一体化を図り、
前記構真台柱の形成において、前記セメント液の注入範囲よりも前記貧配合セメント液の注入範囲を小さくするものである。

本発明によれば、安定液を使用しない杭穴掘削方法によって杭穴を掘削するから、安定液維持装置や循環装置を用いなくてもよくなり、シンプルな施工設備で効率的に杭穴掘削を実施できるようになるから、工期短縮や設備費の削減が可能となる。
また、使用済みの安定液を廃棄物処理する必要がないから、廃棄物処理費用の削減が可能となる。
更には、構真台柱にセメント液を使用するから、コンクリートを使用するのに比べて、施工面・材料面の両面でのコストダウンを叶えられる。
以上の結果、建物構築にかかる全体費用の低減化を図ることができるようになる。
更には、直接基礎である基礎部によって建物全体を支持できるから、建物完成後は、構真台柱は荷重負担する必要がない。即ち、構真台柱は、建物の最終的な荷重のすべてを支持するものではなく、あくまでも施工段階での建物荷重を一時的に支持するだけでよいから、構真台柱の更なる低強度化を図れ、コストダウンを叶えることができる。
更には、安定液を使用しない掘削方法によって杭穴を掘削しているから、孔壁崩れの可能性はあるものの、少なくとも、構真台柱の上方範囲に対しては、注入した貧配合セメント液によって孔壁安定が図られ、通常のセメント液が注入された構真台柱の範囲に余分な土が脱落して混入することを防止でき、杭品質の維持を図れる。
更には、貧配合セメント液そのものは、通常のセメント液に比べて硬化後の強度が低いから、簡単に除去することができる。従って、例えば、逆打ち工法での建物の地下部分の掘削の際に、構真柱の周りに貧配合セメント硬化物が付着していたとしても簡単に除去することができ、建物地下部分における施工性を向上させることができる。

本発明において、前記建物躯体の構築に伴って、柱と梁との構築を先行させて行い、前記基礎部が完成した後に、床スラブの構築を開始すると好適である。

上記構成によれば、基礎部が完成するまでの躯体重量を、極力抑えることで、構真柱・構真台柱への荷重負担を減らすことができ、杭穴掘削の小径化や、杭強度の低減化を図ることが可能となる。
その結果、建物全体とした経済性の向上を図れるようになる。

本発明において、前記構真台柱の形成において、前記セメント液の注入範囲（構真台柱の深さ範囲）の上方近傍に下端部が位置する状態にガイドケーシングを設置しておき、前記ガイドケーシングの下端部と、前記セメント液の注入範囲の上端部との間にわたって、前記セメント液より貧配合の貧配合セメント液を注入して前記杭穴の孔壁安定を図ると好適である。

上記構成によれば、ガイドケーシングと貧配合セメント液とによって、構真台柱の上方の孔壁安定を図れ、孔周囲の土の脱落をより確実に防止できる。
また、貧配合セメント液とガイドケーシングとの付着力は、通常のセメント液とガイドケーシングとの付着力に比べて低いから、ガイドケーシングの引き抜きの際に抵抗になりにくく、スムーズに作業を進行させることができる。
また、貧配合セメント液は、ガイドケーシングの設置範囲には注入する必要がないから、上方まで注入するのに比べて注入量を低減でき、より材料コストの低減を図ることができる。

建物の正面視断面図 建物構築手順を示す説明図 建物構築手順を示す説明図 建物構築手順を示す説明図 建物構築手順を示す説明図 建物構築手順を示す説明図 構真台柱と構真柱との設置手順を示す説明図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の建物構築方法の一実施形態を採用して構築された建物Ｂを示している。
建物Ｂは、地下部Ｂ０と地上部Ｂ１とを備えた複数階層の構造に形成してあり、逆打ち工法を用いて構築されている。
最下層には、直接基礎を構成する基礎部Ｋが設けてあり、その基礎部Ｋ上に、各階層の柱１、梁２、床スラブ３、壁４等が設けてある。

また、建物Ｂの構築に当たっては、地下部Ｂ０の形成に先立って、土留め壁５の設置、及び、逆打ち工法実施時の先行地中柱となる構真柱６と、その構真柱６の支持杭となる構真台柱７との設置を行うものである。

建物Ｂの構築方法を説明する。
［１］地下部Ｂ０の外周側の位置に土留め壁５を設置すると共に、柱１の予定位置の下方に、構真台柱７を形成する為の杭穴８を掘削する（図２参照）。
尚、構真台柱７、構真柱６の詳細な設置方法については後述する。

［２］杭穴８内の構真台柱７に対応する深さ範囲Ｈに、セメント液１２を注入すると共に、その注入範囲の上端部に、構真柱６の下端部を挿入し、位置保持させた状態で一体化を図る（図３参照）。

［３］該当する構真台柱７、及び、構真柱６の設置が完了し、それぞれが支持力を確保できる状態になったら、一階の梁２や床スラブ３を形成して、構真柱６の頭部と一体化を図り、荷重を構真柱６に支持させる。
また、一階の梁２は、両端部を、対向する土留め壁５にそれぞれ当接させてあり、切梁としての機能をも果たすように設置されている（図４参照）。

［４］続いて、地上部Ｂ１と地下部Ｂ０との施工を並行して進める。
地上部Ｂ１においては、設置した構真柱６に荷重をかける状態で、柱１と梁２とを順次形成し、上層階へ施工を進めていく。
地下部Ｂ０においては、所定の深さ範囲の地盤掘削を行い、該当地下階の梁２を形成すると共に、構真柱６と一体化を図る。この該当地下階の梁２についても、一階の場合と同様に、端部を土留め壁５に当接させて、切梁としての機能を果たすように構成する（図４参照）。
尚、柱１と梁２とを先行させて形成し、床スラブ３の構築は後回しにすることで、構真柱６や構真台柱７に作用する施工途中での荷重を、床スラブ３の荷重相当分、減じることができる。

［５］更に、下階側の掘削を進行させると共に、直上階の構真柱６の補強を図って本設の柱１として更新する（図５参照）。以下、地下掘削と構真柱６の本設柱への更新を繰り返して実施する。

［６］最下層まで掘削を行って、荷重支持が可能な状態に基礎部Ｋを形成する。この時点で、設計の全荷重を、基礎部Ｋで支持できるようになり、仮設として荷重支持を行ってきた構真台柱７から基礎部Ｋに支持構造としての役割が移される。
従って、それまで形成していなかった地下部Ｂ０、地上部Ｂ１の各床スラブ３の構築を、柱１や梁２の施工と共に開始する（図６参照）。
尚、各階層の壁４に関しては、外周部に関しては、外部との遮断の目的が先行する為、柱１や梁２の構築と共に形成するのが好ましいが、内壁に関しては、仮設の構真台柱７への荷重負担の低減を図る為に、床スラブ３の施工時期まで遅らせるのが好ましい。
以上、地上部Ｂ１の最上階までの構築を済ませることで、建物Ｂのすべてが完成する。

次に、構真台柱７、構真柱６の詳細な設置方法について説明する。
［ａ］掘削深度の途中深度まで、ガイドケーシング１０を設置し、その内空部を、オーガー１１を回転駆動させて掘削する形式の掘削装置（不図示）によって掘削する（図７（ａ）参照）。
掘削には、安定液は使用せず、例えば、オーガー１１の回転のみによる素堀や、水を先端から吐出しながら掘り進む方法で実施することが、産業廃棄物を発生させない上で好ましい。

［ｂ］構真台柱７の下端深度まで掘削が終了したら、オーガー１１を回転させながら先端からセメント液１２を吐出しつつ上昇させる。セメント液１２を吐出させる範囲は、構真台柱７に対応する深さ範囲Ｈとする（図７（ｂ）参照）。

［ｃ］構真台柱７に対応する深さ範囲Ｈ（「セメント液の注入範囲」に相当）におけるセメント液１２の吐出が完了したら、セメント液１２を、貧配合セメント液１３に切り替えて、ガイドケーシング１０の下端部までの深さ範囲Ｊ（「貧配合セメント液の注入範囲」に相当）において杭穴８内に注入を行う（図７（ｃ）参照）。
この工程によって、ガイドケーシング１０とセメント液１２の注入範囲との間の深さ範囲Ｊに対して、貧配合セメント液１３による孔壁安定効果を発揮することができる。
因みに、セメント液１２は、例えば、水セメント比が６０％程度の配合で調合され、貧配合セメント液１３は、例えば、水セメント比が８００％程度の配合で調合される。

［ｄ］掘削装置を撤去した後、杭穴８内のセメント液１２と貧配合セメント液１３とが流動可能な状態を保っている間に、杭穴８内に構真柱６を挿入し、下端部をセメント液１２の中に挿入し、その位置を保持した状態で一体に硬化させる（図７（ｄ）参照）。
因みに、構真柱６は、例えば、Ｈ形鋼等の鋼材が使用されるのが一般的である。また、説明は割愛しているが、構真柱６の立て込みにあたっては、設置角度（鉛直）や設置深度を、適宜、計測しながら実施される。

［ｅ］ガイドケーシング１０を引き抜くと共に、杭穴８を土で埋め戻す（図７（ｅ）参照）。
以上の工程で、構真台柱７、及び、構真柱６を設置することができる。

当該実施形態による建物構築方法によれば、シンプルな施工設備で効率的に杭穴掘削を実施できると共に、杭穴８の掘削に伴う安定液等の産業廃棄物処理が発生しないから、廃棄物処理費用の削減が可能となり、更には、コストメリットの高いセメント液１２を構真台柱７に使用できるから、建物構築にかかる全体費用の低減化を図ることができるようになる。
つまり、施工手順の工夫により、構真台柱７に作用する荷重の低減を図りながら逆打ち工法を進めることが可能となり、杭穴掘削の簡素化や小径化、及び、杭強度の低減化を推進することで、建物全体とした経済性の向上を図れるようになった。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記建物Ｂは、先の実施形態で説明したものは、一例にすぎず、その構造形式や、規模等は、適宜、設定することができる。

〈２〉 前記杭穴８の掘削は、先の実施形態で説明したオーガーを使用した掘削装置によって実施することに限るものではなく、異なる方式の掘削装置によって実施するものであってもよい。
また、杭穴８の掘削にあたって、素堀によって実施することの他に、水を吐出しながら実施する方法を採用することも可能である。
要するに、安定液を使用しない杭穴掘削方法によるものであればよい。

〈３〉 前記セメント液１２や、貧配合セメント液１３は、先の実施形態で説明した配合のものに限るものではなく、適宜、変更することが可能である。
また、貧配合セメント液１３を使用せずに、構真台柱７の深さ範囲Ｈへのセメント液１２の注入の後、その上方の杭穴８内に、土を埋め戻す方法であってもよい。
また、貧配合セメント液１３を使用する場合でも、ガイドケーシング１０の下端部と構真台柱７の深さ範囲Ｈの上端部との間に注入することに限らず、杭穴８の孔壁安定を図れる最小限の深さ範囲のみの注入に減縮することも可能である。
また、貧配合セメント液を構真台柱７の上方に注入するのに替えて、ガイドケーシング１０の下端部が、構真台柱７の上端近傍にまで達するように深く設置する方法をとってもよい。この場合、貧配合セメント液の注入手間や材料そのものを省略できるから、より経済性を向上させることができる。

〈４〉 前記構真台柱７は、先の実施形態では、基礎部Ｋが完成するまでの仮設杭として説明したが、仮設に限るものではなく、例えば、基礎部Ｋと構真台柱７とで建物荷重を支持するように設計するものであってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１ 柱
２ 梁
３ 床スラブ
６ 構真柱
７ 構真台柱
８ 杭穴
１０ ガイドケーシング
１２ セメント液
１３ 貧配合セメント液
Ｈ 深さ範囲（セメント液の注入範囲）
Ｊ 深さ範囲（貧配合セメント液の注入範囲）
Ｋ 基礎部

Claims (3)

1. 基礎部を直接基礎とし、且つ、構真台柱を仮設杭とする逆打ち工法を用いた建物構築方法であって、
   安定液を使用しない杭穴掘削方法によって杭穴を掘削し、
   前記杭穴にセメント液を注入し、前記セメント液の注入後、前記杭穴における前記セメント液の注入範囲の上方範囲に、前記セメント液よりも貧配合の貧配合セメント液を注入して前記杭穴の孔壁安定を図り、
   前記セメント液の注入範囲の上端部に、構真柱の下端部を挿入して、前記セメント液及び前記貧配合セメント液を硬化させることで前記構真台柱を形成すると共に前記構真台柱と前記構真柱との一体化を図り、
   前記構真台柱の形成において、前記セメント液の注入範囲よりも前記貧配合セメント液の注入範囲を小さくする建物躯体を構築する建物構築方法。
2. 前記建物躯体の構築に伴って、柱と梁との構築を先行させて行い、
   前記基礎部が完成した後に、床スラブの構築を開始する請求項１に記載の建物構築方法。
3. 前記構真台柱の形成において、前記セメント液の注入範囲の上方近傍に下端部が位置する状態にガイドケーシングを設置しておき、
   前記ガイドケーシングの下端部と、前記セメント液の注入範囲の上端部との間にわたって、前記貧配合セメント液を注入して前記杭穴の孔壁安定を図る請求項１または２に記載の建物構築方法。

Images