JP6428014B2

JP6428014B2 - 逆打ち支柱の構築方法

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Publication number: JP6428014B2
Application number: JP2014147616A
Authority: JP
Inventors: 裕二平野
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2034-07-18
Also published as: JP2016023453A

Description

本発明は、逆打ち支柱の構築方法に関する。

逆打ち工法の実施に際しては、長大な逆打ち支柱を現場に輸送するのが困難であることから、輸送可能な長さの鉄骨材を現場に輸送し、現場において、該鉄骨材を溶接により接合することによって長大な逆打ち支柱を構築している（例えば、特許文献１の段落０００２〜０００３参照、特許文献２参照）。ここで、特許文献１の段落０００２〜０００３には、鉄骨材を横倒し状態でターニングローラーに設置し、該鉄骨材をターニングローラーで回転させながら溶接することが記載されている。一方、特許文献２には、逆打ち支柱を建て込む孔内で鉄骨材を立てた状態で溶接により接合することが記載されている。

特開２０１３−１２２１４９号公報特開２０１４−１１１８６８号公報

逆打ち工法による地下躯体の施工が大深度化するほど、逆打ち支柱が長大になり、大重量になる。さらに、柱の本数が少ないロングスパンの建物では、各柱に作用する軸力が大きくなることから、逆打ち支柱を大断面、大重量にせざるを得なくなる。しかしながら、かかる大重量の逆打ち支柱に対応できるターニングローラーは存在しなかった。また、かかる大重量の逆打ち支柱を２台のクレーン（親機と相番機）で吊って建て起こす場合、親機と相番機とで逆打ち支柱の両端を吊ると、逆打ち支柱に弾性範囲を超える座屈が生じる可能性があり、一方で、該座屈が生じないように相番機の吊り位置を材軸方向中央側へずらすと、相番機に負担させる荷重が大きくなることから、相番機の大型化が必要になる。

特許文献２に記載されているように、鉄骨材を孔内で立てた状態で溶接することにより長大な逆打ち支柱を構築する場合には、鉄骨材の支持点の盛り替えの回数が多くなり、また支持点の盛り替えの度に鉄骨材の鉛直精度を調整しなければならない。さらに、逆打ち支柱が長くなるほど鋼材の肉厚を大きくして剛性を高くする必要があり、鋼材の肉厚が大きくなるほど溶接にかかる時間が長くなる。よって、かかる場合には、施工性や工期の面で課題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、逆打ち支柱の長さ及び重量にかかわらず採用できると共に、施工性を向上でき、工期を短縮できる逆打ち支柱の構築方法を提供することを課題とするものである。

本発明に係る逆打ち支柱の構築方法は、逆打ち工法を実施する現場に搬入された複数の鉄骨材を溶接により接合することによって逆打ち支柱を構築する方法であって、複数の鉄骨材を横に倒した状態で溶接により接合し、逆打ち支柱の全長未満の所定長さの部分を構築する工程と、前記現場の地盤に、孔壁が鋼管に保護された仮設の孔を形成する工程と、前記逆打ち支柱の全長未満の前記所定長さの部分を、揚重機で建て起こして前記仮設の孔の中に挿入する工程と、前記仮設の孔に挿入した逆打ち支柱の全長未満の前記所定長さの部分の上に、鉄骨材を溶接により接合し、逆打ち支柱を全長分構築する工程と、前記現場における逆打ち支柱の本設位置で地盤を削孔し、本設位置の孔を形成する工程と、前記逆打ち支柱を、前記仮設の孔から前記本設位置の孔に移送して建て込む工程と、を備える。

前記逆打ち支柱の構築方法において、前記仮設の孔を、他の逆打ち支柱の本設位置に形成してもよい。

本発明によれば、逆打ち支柱の長さ及び重量にかかわらず採用できると共に、施工性を向上でき、工期を短縮できる逆打ち支柱の構築方法又は建て込み方法を提供することができる。

一実施形態に係る逆打ち支柱を示す立面図である。逆打ち支柱の配置の一実施例を示す図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を構築する手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。逆打ち支柱を建て込む手順を示す立面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る逆打ち支柱１０を示す立面図である。この図に示すように、逆打ち支柱１０は、輸送可能な長さの複数のクロスＨ型鋼１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅを溶接により接合して長尺化したものであり、その下部は、鉄筋コンクリート造の場所打ちの杭１に埋設されている。また、逆打ち支柱１０の頭部（クロスＨ型鋼１０Ｅ）は偏芯している。また、杭１は、拡底部１Ａと、拡底部１Ａより上側に設けられた節部１Ｂとを備える多段拡径杭である。

図２は、逆打ち支柱１０、１１、１２、１３の配置の一実施例を示す図である。この図に示すように、逆打ち支柱１０は、逆打ち工法により施工する地下躯体の所定位置に一列に並べて配され、逆打ち支柱１１、１２、１３は、逆打ち支柱１０の列の周囲に配されている。

ここで、本実施例に係る地下躯体は大深度（例えば、ＧＬ−３５ｍ以上）まで構築されるため、逆打ち支柱１０、１１、１２、１３は長尺である。特に、逆打ち支柱１０の全長は、４０ｍを超える。また、当該地下躯体と同時に施工される地上躯体には、ロングスパンの梁が架設されることにより広範囲の無柱空間が形成されるところ、このロングスパンの梁を支持する柱が、逆打ち支柱１０に接合される。そのため、逆打ち支柱１０は、高軸力を負担できるように大断面となっており、これにより大重量（例えば、８０ｔ以上）となっている。

なお、逆打ち支柱１０の列の隣りに逆打ち支柱１１の列が配されるが、その列の一の逆打ち支柱１１の本設位置（矢印Ａで図示）において、後述の逆打ち支柱１０の溶接工程が実施される。

図３〜図９は、逆打ち支柱１０を構築する手順を示す立面図である。まず、図３に示すように、逆打ち支柱１１の本設位置（図２の矢印Ａの位置）に、仮設の孔２を掘削する。ここで、孔２は、逆打ち支柱１０の溶接工程において逆打ち支柱１０Ｚ（逆打ち支柱１０の全長未満の所定長さの部分）を挿入するためのものであると共に、後に逆打ち支柱１１を建て込むためのものでもある。

本工程では、まず、後に施工する杭３の芯出しを行い、パワージャッキ（図示省略）を孔２の施工位置に設置する。次に、表層ケーシング５をパワージャッキで孔２の施工位置の表層に建て込む。そして、孔２を掘削して孔２内に安定液を注入する。その後、孔内保護用の仮設ケーシング６をパワージャッキで孔２の杭３の頭部の近傍まで建て込む。この仮設ケーシング６の直径は表層ケーシング５よりも小径である（例えば、前者はφ２５００ｍｍで後者はφ２７００ｍｍ）。そして最後に、逆打ち支柱１０を支持する架台７と、溶接作業用の足場８とを地上に設置する。

架台７には、逆打ち支柱１０を通すための開口が形成されている。また、架台７の内周には、逆打ち支柱１０を案内するガイド（図示省略）が設けられている。また、足場８の高さは、後述のヤットコ９の高さを超えるように設定されている（図９参照）。

一方で、ターニングローラー（図示省略）を用いて複数本のクロスＨ型鋼１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを横倒しの状態で溶接により接合することによって、所定長さ（逆打ち支柱１０の全長未満）の逆打ち支柱１０Ｚを構築する。そして、図４に示すように、逆打ち支柱１０Ｚの頭部（クロスＨ型鋼１０Ｃ）に複数の仮受けブラケット１４を取り付け、逆打ち支柱１０Ｚの軸方向中央部に複数のパンタグラフジャッキ１５を取り付ける。また、逆打ち支柱１０Ｚの上部（仮受けブラケット１４より下側）に複数のガイドレール１６を取り付ける。複数の仮受けブラケット１４、複数のパンタグラフジャッキ１５、及び複数のガイドレール１６は、逆打ち支柱１０のフランジに取り付ける。複数のガイドレール１６は、架台７に設けたガイドと協働して逆打ち支柱１０の上部を位置決めする。

ここで、逆打ち支柱１０Ｚの長さ及び重量は、本工程で使用するターニングローラーの耐荷重や後述の建て起こし工程で使用するクレーンの揚重能力や逆打ち支柱１０Ｚの剛性等を考慮して設定する。即ち、逆打ち支柱１０Ｚの長さ及び重量は、既存のターニングローラーで対応でき、クレーンで吊り上げた時に弾性範囲を超える座屈が生じないように設定する。

次に、逆打ち支柱１０Ｚを、親機と相番機との２台のクレーン（図示省略）で吊り上げる。本工程では、親機により逆打ち支柱１０Ｚの頭部を吊り上げ、相番機により逆打ち支柱１０Ｚの下端を吊り上げる。ここで、親機は相番機よりも大型のクレーンである（例えば、前者は６５０ｔクラスで後者は３５０ｔクラス）。

そして、親機と相番機とにより、逆打ち支柱１０Ｚを建て起こしてから、親機により逆打ち支柱１０Ｚを孔２の上まで移動させて孔２に挿入する。その後、傾斜計（図示省略）を逆打ち支柱１０Ｚの上部に設置する。

そして、図５に示すように、親機により逆打ち支柱１０Ｚを孔２の上方まで揚重し、ワイヤー１７を逆打ち支柱１０Ｚの頭部と架台７との間及び逆打ち支柱１０Ｚの脚部と仮受けブラケット１４との間に張架して逆打ち支柱１０Ｚの歪みを確認する。また、傾斜計の値を０に設定する。

次に、図６に示すように、逆打ち支柱１０Ｚを降下させて、逆打ち支柱１０Ｚの荷重を、仮受けブラケット１４を介して架台７で受けるようにする。そして、パンタグラフジャッキ１５を伸長させて、逆打ち支柱１０Ｚの軸方向中央部をパンタグラフジャッキ１５で固定する。本工程では、パンタグラフジャッキ１５で逆打ち支柱１０Ｚの姿勢を、傾斜計の値が０になるように調整する。

次に、図７に示すように、クロスＨ型鋼１０Ｄをクレーンで逆打ち支柱１０Ｚの上に建て込む。そして、クロスＨ型鋼１０Ｄの建て込み精度をトランシットや傾斜計で確認して、クロスＨ型鋼１０Ｄの建て込み調整を実施する。また、クロスＨ型鋼１０Ｄにガイドレール（図示省略）を取り付ける。そして、クロスＨ型鋼１０Ｄの下端と逆打ち支柱１０Ｚの天端とを溶接により接合する。その後、仮受けブラケット１４をクロスＨ型鋼１０ＣからクロスＨ型鋼１０Ｄに盛り替える。

次に、図８に示すように、パンタグラフジャッキ１５による逆打ち支柱１０Ｚ´の固定を解除して逆打ち支柱１０Ｚ´を降下させ、逆打ち支柱１０Ｚ´の荷重を、クロスＨ型鋼１０Ｄの高さで仮受けブラケット１４を介して架台７で受けるようにする。そして、パンタグラフジャッキ１５を伸長させて、逆打ち支柱１０Ｚ´の軸方向中央部をパンタグラフジャッキ１５で固定する。本工程では、パンタグラフジャッキ１５で逆打ち支柱１０Ｚ´の姿勢を、傾斜計の値が０になるように調整する。

次に、クロスＨ型鋼１０Ｅをクレーンで逆打ち支柱１０Ｚ´の上に建て込む。そして、クロスＨ型鋼１０Ｅの建て込み精度をトランシットや傾斜計で確認して、クロスＨ型鋼１０Ｅの建て込み調整を実施する。また、クロスＨ型鋼１０Ｅにガイドレール（図示省略）を取り付ける。そして、クロスＨ型鋼１０Ｅの下端と逆打ち支柱１０Ｚ´の天端とを溶接により接合する。

次に、図９に示すように、ヤットコ９をクレーンで逆打ち支柱１０の上に建て込む。そして、ヤットコ９の建て込み精度をトランシットや傾斜計で確認して、ヤットコ９の建て込み調整を実施する。また、ヤットコ９にガイドレール１８を取り付ける。そして、ヤットコ９の下端と逆打ち支柱１０の天端とをボルト締結により接合する。

図１０〜図１５は、逆打ち支柱１０を建て込む手順を示す立面図である。まず、図１０に示すように、逆打ち支柱１０の本設位置において、逆打ち支柱１０を建て入れるための孔１９を掘削する。本工程では、まず、後に施工する杭１の芯出しを行い、パワージャッキ（図示省略）を孔１９の施工位置に設置する。次に、表層ケーシング２０をパワージャッキで孔１９の施工位置の表層に建て込む。そして、孔１９を掘削しながら孔１９内に安定液を注入する。ここで、杭１は多段拡径杭であるため、拡底部１Ａ及び節部１Ｂの位置では掘削径を拡大する。次に、鉄筋籠２１を孔１９の底部に建て込む。その後、架台７を地上に設置し、表層ケーシング２０に固定する。

次に、図１１に示すように、逆打ち支柱１０をクレーン２２（上述の親機）で仮設の孔２から抜き出して本設位置に掘削した孔１９の上方まで移送する。

次に、図１２に示すように、逆打ち支柱１０を降下させて、逆打ち支柱１０の荷重を、ヤットコ９のブラケットを介して架台７で受けるようにする。この際、架台７には基準線（親墨）が記されており、該基準線を基準にヤットコ９の柱芯と杭１の芯との位置合わせを行う。また、逆打ち支柱１０に設置した傾斜計の値を０に設定する。

次に、図１３に示すように、傾斜計で逆打ち支柱１０の傾きを計測してパンタグラフジャッキ１５でその傾き（歪み）を補正する。その後、視準器及び傾斜計（共に図示省略）により逆打ち支柱１０の建て込み誤差を確認して基準範囲内であれば、逆打ち支柱１０をパンタグラフジャッキ１５で固定する。

次に、図１４に示すように、杭１のコンクリートを打設する。この際、視準器及び傾斜計により逆打ち支柱１０の建て込み精度を観測し、必要であれば、逆打ち支柱１０の歪みや位置を補正する。その後、打設したコンクリートを養生するが、その間に、視準器及び傾斜計により逆打ち支柱１０の建て込み精度を実測する。

養生期間の経過後には、逆打ち支柱１０の頭部を表層ケーシング２０に仮固定し、架台７、ヤットコ９を解体して撤去する。また、パンタグラフジャッキ１５を撤去し、孔１９内の水を回収する。その後、孔１９内を表層ケーシング２０の近傍まで埋め戻す。

その後、図１５に示すように、逆打ち支柱１０の頭部と表層ケーシング２０との仮固定を解除して、表層ケーシング２０の内側を埋め戻す。その後、パワージャッキを設置して該パワージャッキにより表層ケーシング２０を地盤から引き抜く。

ところで、溶接工程において逆打ち支柱１０を挿入していた孔２は、逆打ち支柱１１を建て込むためのものであるところ、当該逆打ち支柱１１は、表層ケーシング５及び仮設ケーシング６を通して建て込む。そして、表層ケーシング５及び仮設ケーシング６は、逆打ち工法における掘削工程の段階で解体・撤去する。

以上説明したように、本実施形態に係る逆打ち支柱１０の構築方法は、逆打ち工法を実施する現場に搬入された複数のクロスＨ型鋼１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅを溶接により接合することによって逆打ち支柱１０を構築する方法である。当該構築方法では、まず、第１の溶接工程において、逆打ち支柱１０の全長未満の所定長さの部分（逆打ち支柱１０Ｚ）を、複数のクロスＨ型鋼１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを横に倒した状態で溶接により接合することによって構築する。また、現場の地盤を削孔することにより孔２を形成する。そして、逆打ち支柱１０の上記所定長さの部分（逆打ち支柱１０Ｚ）をクレーン２２で建て起こして孔２の中に挿入し、第２の溶接工程において、該逆打ち支柱１０Ｚの上にクロスＨ型鋼１０Ｄを溶接により接合し、さらにその上にクロスＨ型鋼１０Ｅを溶接により接合する。

ここで、第１の溶接工程において構築する逆打ち支柱１０Ｚの長さを全長未満の上記所定長さとすることによって、既存のターニングローラーで対応すること、親機と相番機との２台のクレーンで逆打ち支柱１０Ｚを吊り上げる際に逆打ち支柱１０Ｚに弾性範囲を超える座屈が生じないようにすること、及び、相番機に負担させる荷重を抑えて相番機の大型化を抑制することを可能にしている。そして、第２の溶接工程において逆打ち支柱１０を立てた状態で行う溶接作業の長さを逆打ち支柱１０の全長から上記所定長さを引いた分に抑えることによって、溶接中の逆打ち支柱１０の支持点の盛り替えの回数（本実施形態では２回）を少なくすること、及び、支持点の盛り替えの度に行う逆打ち支柱１０の鉛直精度の調整の回数（本実施形態では２回）を少なくすることを可能にしている。

さらに、本実施形態では、逆打ち支柱１０が長大であるから、クロスＨ型鋼１０Ａ〜Ｅの肉厚を大きくして剛性を高くする必要があり、クロスＨ型鋼１０Ａ〜Ｅの肉厚が大きくなって溶接にかかる時間が長くなる。そのため、上記特許文献２に記載されているように、本設位置において、逆打ち支柱１０を立てた状態で全ての溶接作業を実施するとなれば、本設位置での作業時間が長くなり、工期が延長する。しかし、本実施形態では、逆打ち支柱１０を立てた状態で行う溶接作業の逆打ち支柱１０の全長から上記所定長さを引いた分に抑え、当該所定長さの部分の溶接（上記第１の溶接工程）を本設位置以外で実施することによって、工期に及ぶ影響を低減している。

また、上記第２の溶接工程を、当該逆打ち支柱１０の本設位置とは異なる位置に形成した孔２内で実施することによって、当該逆打ち支柱１０の本設位置を削孔してから当該逆打ち支柱１０の建て込みが完了するまでの時間を短縮できる。これによって、当該逆打ち支柱１０を建て込むための孔１９の存置期間を短縮でき、以て、孔壁の崩壊が発生する可能性を低減できる。また、当該逆打ち支柱１０の本設位置での作業時間を短縮できることによって、周囲での作業に及ぶ影響を低減でき、工程設計の自由度を広げることができる。

また、上記第２の溶接工程を実施するための孔２を、他の逆打ち支柱１１の本設位置に形成した孔、即ち、該逆打ち支柱１１を建て込むための孔とすることによって、上記第２工程を実施するために専用で削孔を実施することを不要にしている。これによって、逆打ち支柱１０を構築するのに要する工数及び時間を低減できる。

ここで、孔２内において複数本の逆打ち支柱１０の溶接作業を実施するところ、孔２を存置する期間が長期間になることがある。特に、本実施形態では、逆打ち支柱１０が長大であるから、クロスＨ型鋼１０Ａ〜Ｅの肉厚を大きくして剛性を高くする必要があり、クロスＨ型鋼１０Ａ〜Ｅの肉厚が大きくなって溶接にかかる時間が長くなる。そこで、本実施形態では、仮設ケーシング６を孔２の施工位置に圧入し、該仮設ケーシング６内を削孔することによって孔２を形成することによって、孔２の崩壊を防止する。これによって、複数本の逆打ち支柱１０の溶接作業が長期間になった場合でも、その期間内、確実に孔２の崩壊を防止できる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、逆打ち支柱１０をクロスＨ型鋼により構成したが、これに限らず、Ｈ型鋼や角鋼管など適宜な鉄骨材を用いることができる。

１杭、１Ａ拡底部、１Ｂ節部、２孔、３杭、５表層ケーシング、６仮設ケーシング、７架台、８足場、９ヤットコ、１０逆打ち支柱、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０ＥクロスＨ型鋼、１０Ｚ、１０Ｚ´、１１、１２、１３逆打ち支柱、１４仮受けブラケット、１５パンタグラフジャッキ、１６ガイドレール、１７ワイヤー、１８ガイドレール、１９孔、２０表層ケーシング、２１鉄筋籠、２２クレーン

Claims

逆打ち工法を実施する現場に搬入された複数の鉄骨材を溶接により接合することによって逆打ち支柱を構築する方法であって、
複数の鉄骨材を横に倒した状態で溶接により接合し、逆打ち支柱の全長未満の所定長さの部分を構築する工程と、
前記現場の地盤に、孔壁が鋼管に保護された仮設の孔を形成する工程と、
前記逆打ち支柱の全長未満の前記所定長さの部分を、揚重機で建て起こして前記仮設の孔の中に挿入する工程と、
前記仮設の孔に挿入した逆打ち支柱の全長未満の前記所定長さの部分の上に、鉄骨材を溶接により接合し、逆打ち支柱を全長分構築する工程と、
前記現場における逆打ち支柱の本設位置で地盤を削孔し、本設位置の孔を形成する工程と、
前記逆打ち支柱を、前記仮設の孔から前記本設位置の孔に移送して建て込む工程と、
を備える逆打ち支柱の構築方法。
請求項１に記載の逆打ち支柱を構築する方法において、
前記仮設の孔を、他の逆打ち支柱の本設位置に形成することを特徴とする逆打ち支柱の構築方法。