JP6595825B2 - 地下躯体構築工法 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物を解体する工法に関する。

既存建物を解体して建て替える際には、既存建物を上部構造及び下部構造を含めて解体し、解体に伴い発生した解体材を撤去後、同じ場所に新たに構築すべき建物の下部構造を施工し、その施工終了後に新たに構築すべき建物の上部構造を構築する方法が通常用いられていた。
また、既存建物を解体して建て替える場合に、既存上部躯体を解体後、既存の地下躯体の一部を存置したまま、杭工事を行う場合がある。その場合、新たな杭を設置する工事の障害となる地中障害物を撤去する必要がある。新たに打設する杭の径が大きく、既存地下躯体の梁、柱、基礎、杭などの地中障害物が大きい場合には、全周回転掘削機により、大きなトルクをもったケーシングチューブを回転圧入させて、障害物の外周を掘削・破砕しながら内部をハンマーグラブで除去する工法も用いられる。この場合、大型の全周回転掘削機を設置して安全に精度良く掘削するために、床スラブ等を解体して、一旦地下部分を埋め戻してから、安定した足場を構築した後に杭工事を行い、その完了後に再び掘削作業をする方法もある。しかし、これでは、精度は良いが工期が長くなる。

既存の地下躯体の解体を待たずに、新設する建物の地下構造躯体の工事に着工する施工方法が提案されている。
本出願人は、先に特許文献１（特許第５５０６０５７号公報）として、既設建物の地上躯体を解体し、既設建物の地下１階の既設地下スラブを露出させる地上躯体解体工程と、既設地下柱上に作業構台を設置する構台設置工程と、既設建物の地下１階から下の地下各階において既設地下スラブに開口部を形成する開口形成工程と、作業構台上に配置した揚重装置を使用して、新設地下柱となる柱構成材を開口部から吊り下ろし、既設建物の地下の床面に柱構成材を立設する地下柱構築工程を備えた構築方法を開示した。
特許文献２（特開２００１−２６２５９５号公報）には、既存地下構造物の外周に山留め壁を構築し、また、既存地下構造物の地下躯体を貫通して構真柱を設置し、構真柱及び山留め壁に仮受材を取り付けて仮受材で既存地下躯体を支持しながら既存地下躯体下方で掘削をすすめて新築基礎を構築し、以後、既存地下躯体の解体と新築地下躯体の構築を行う構築方法に関する発明が開示されている。

特許第５５０６０５７号公報 特開２００１−２６２５９５号公報

本発明は、解体を伴う既存躯体を利用して作業構台を構築し、既存地下躯体の解体工事方法を開発することを目的とする。

本発明は、作業構台を前記既存地下躯体と仮設梁と仮設柱とによって支持される支柱で支え、仮設梁を鉄骨で構成し、貫通孔があけられない既存梁同士の間を、貫通孔によって破壊される既存梁を跨いで既存梁に直交して鉄骨製仮設梁を設け、全周回転掘削機を用いて既存梁も含む貫通孔を形成する既存地下躯体解体工事方法である。
本発明の主な構成は次のとおりである。

１．既存建物を解体した敷地に、既存地下躯体を作業構台に利用するとともに既存地下躯体の一部を残したまま新規建物を構築する際に、当該新規建物の杭工事のために既存地下躯体を基礎下地盤まで貫通する貫通孔をあける既存地下躯体の解体工事方法において、
当該解体工事は、全周回転掘削機を用いて行い、
前記作業構台の支柱は、前記既存地下躯体と仮設梁と仮設柱とによって支持され、
前記仮設梁は、鉄骨であって、貫通孔があけられない既存梁同士の間を、貫通孔があけられる既存梁を跨いで既存梁に直交に設けられる
ことを特徴とする、既存地下躯体解体工事方法。
２．既存地下躯体は、ＳＲＣ梁を備えており、全周回転掘削機による貫通孔をあける工事の前にロックオーガーを用いて全周回転掘削機のケーシングと干渉部位に存在する既存梁部材又は柱部材を解体することを特徴とする１．に記載の既存地下躯体解体工事方法。
３．全周回転掘削機により解体される既存地下躯体の部分を小割し、ハンマーグラブを用いて、解体ガラを撤去することを特徴とする１．又は２．に記載の既存地下躯体解体工事方法。

地下部分を一旦埋め戻すことなく、貫通孔を形成する既存地下躯体上に安定した作業構台構築して、新設杭用の貫通孔の形成を伴う既存地下躯体を解体する工事を行うことができる。この施行方法によって工期が短縮できた。
既存地下躯体の解体後の変形を考慮し、既存地下躯体を仮設柱と仮設梁を設けて作業構台を設置し、全周回転掘削機CD機を設置したので、掘削機が安定して落下の危険がなくなった。
ケーシングに干渉するSRC梁を先行解体することで、ケーシングの直進性を向上し、埋め戻しをせずともケーシングチューブが偏心して施工精度が低下するリスクを解消させることができた。全周回転掘削機（CD機）での解体前にロックオーガーによりケーシングに干渉する梁や柱などを先行解体することで、CD機による解体作業にかかる時間を短縮できた。ケーシングに干渉する梁を先行解体することで、ケーシングの直進性も向上し、施工精度も向上した。
さらに、ロックオーガーによる解体後、せり矢等を用いて、梁等を小割りすることで、ハンマーグラブでの撤去作業が効率化した。CD機では円盤型に大きく躯体を抜くため、ハンマーグラブで解体した躯体を撤去することが困難であり、また円盤状の大きな解体ガラを揚重する際に落下する危険性があったが、ロックオーガーとせり矢等で小割したので、大きな円盤状の解体ガラが揚重の際に落下する危険性がなくなった。

既存地下躯体１Ｆ解体状況を示した概略図。（ａ）平面、（ｂ）立面を現す。 既存地下躯体に作業構台を設置した概略図。（ａ）平面、（ｂ）立面を現す。 貫通孔施工を示す概略図。（ａ）平面配置概略図、（ｂ）全周回転掘削機を設置した貫通孔施工を示す概略図 （ａ）全周回転掘削機のケーシング断面の投影図。（ｂ）全周回転掘削機の例を示す。 干渉梁部の掘削状況を説明する図。（ａ）解体梁部分の平面図、（ｂ）ロックオーガーの例図、（ｃ）ハンマーグラブの例図

本発明は、既存の地下躯体を存置した状態で、新設躯体の地下施工を進める施工方法に関し、既存の地下躯体に安定した作業構台を設置し、全周回転掘削機を使用して、新設躯体用の杭や柱を構築するための貫通孔の掘削作業を進める工法である。既存地下躯体の梁や柱などの構造部材を貫通掘削して破壊することに伴い安定性を失う作業構台を支持する仮設梁を、破壊されない梁間に敷設して、安定性を保持した作業構台を構築し、貫通孔の施工を行う。
貫通孔のために掘削する開孔部には、既存躯体の梁や柱など開削が困難な部分が存在する。全周回転掘削機のケーシングに干渉する梁の部分などを、ロックオーガーを利用して、先行解体することにより、全周回転掘削機のケーシングの侵入を容易にして、施工期間の短縮を実現した。
全周回転掘削機のケーシングは直径２０００〜３０００ｍｍであり、解体ガラも大きく、揚重作業を慎重に行う必要があった。ケーシングの投影範囲内に存在する梁などをさらにせり矢などを用いて小割りすることによって、ハンマーグラブなどを用いて、解体ガラを容易に搬出することができる。

既存建物の地上部躯体解体工程、作業構台構築工程、掘削・開孔工程、杭・構真柱構築工程、残存既存地下躯体解体工程、新設地下躯体構築工程で行われる建物建築工事において、本発明は、主に、作業構台構築と掘削・開孔工程に関わるものである。

図１は、既存の建物の上部躯体を解体撤去し、さらに既存地下躯体１の１階フロアを解体し、地下１階の柱を解体する中途の状態を示している。図１（ａ）は、平面図示であり、図（ｂ）は立面の概略を示している。
既存地下躯体は一般的な構造に適用できる。例えば、図示した例である既設建物１の地下躯体は、周辺地山に面する地下外壁１０、支持地盤上に構築された底盤１１、底盤１１上に構築された基礎梁、基礎梁から立ち上がる柱１３、地下１階の床面となるスラブ１４のほか、柱１３に架設された大梁や、対向する大梁間に架設される小梁など梁１５によって構成されている。スラブ１４は、梁１５を介して柱１３に支持されている。
解体は、ショベルカーなどの重機７１を利用して１階スラブ１４−１及び柱、梁等を破壊する。解体されたＢＩＦの柱痕１３−１が示されている。
図示の例では、既設の地上躯体を解体し、地下１階の床スラブを露出させているが、１階部分を残しても良い。本例では、作業構台の覆工面を地表面と同じ高さに構築して、搬出入を容易にするために、１階部分を解体して、地下１階の床スラブ１４を露出させている。
図２は、既存地下躯体１の地下１階の床スラブ１４上に作業構台３を設置した概略を示している。作業構台３は、地下一階のスラブ１４のレベルに支持され、地下一階のスラブ１４に敷設された仮設梁３１と地下一階のスラブ１４上に設けられる支柱３２及び基礎から立ち上げる仮設支柱１６によって支持される大引３３、大引３３上に設けた根太３５を介して覆工板３４が設けられている。支柱３２間にはブレース３６が設けられている。
仮設梁３１は鉄骨製であって、図２の図示の例では、既存地下躯体の梁１５１ａと１５１ｂ間に敷設され、貫通孔によって破壊される梁１５２ａ、１５２ｂを跨いでいる。梁１５２ａ、１５２ｂは、全周回転掘削機による開孔作業と干渉部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄで交差して破壊される。

図２は、貫通孔開孔位置及び仮設梁の配置関係を既存地下躯体の梁構成とともに概略的に示している。
作業構台３は、柱１３のうち、地下１階の床スラブ１４から立ち上がる部分を解体・撤去しているので、作業構台３は、地下１階の床面（柱１３の残置部分の柱痕１３−１、地下１階のスラブ１４の上面）に構築する。
作業構台３は、仮設梁３１を地下一階床スラブ１４上に設けて構築される。仮設梁は、鉄骨製であって破壊されて支持力を失う既設の梁を跨いで、十分な強度を保つ梁間に敷設される。例えば図２に示す２本の仮設梁３１、３１は、床スラブ１４の下面に存在する梁１５１ａと１５１ｂ間に敷設される。その間に位置する梁１５２ａ、１５２ｂは貫通孔２１の掘削により破壊されるので、その上部に荷重を受ける強度を維持することができない。なお、仮設梁の敷設方向は、支持可能な梁に依存する。図２（ａ）には、床スラブ１４の下方に存在する梁１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂと掘削予定貫通孔２１を仮想線で示している。
また、仮設梁３１に加えて、仮設支柱１６を基礎から立ち上げて作業構台の大引３３を支持する。本例では、仮設支柱１６にジャッキ１７を設けて、高さ調整可能としている。仮設梁３１から立ち上がる支柱３２、３２、…と、仮設支柱１６架設された大引（桁受）３３と、根太（覆工受桁）３５上に敷き詰められた覆工板３４とを備えている。作業構台３の形状は、施工の進捗状況に応じて、作業構台の盛り替えなど適宜変更される。
図示に例示するように、本例では、既存地下躯体の解体状況に応じて、十分な強度が得られる部分を有効活用して、作業構台の基礎となる仮設梁を設置し、不足部分は基礎から立ち上げる仮設支柱を併用することによって、既存地下躯体を有効に活用しつつ、新規建物用行う掘削工事と既存地下躯体の破壊を同時に進めることができる。

図３に貫通孔施工の概略を示す。既存地下躯体１に開孔を形成する貫通孔２１、２１・・・の施工例を示す。掘削する開孔は、新設躯体の地下躯体の柱や基礎杭を構築するために、既存の地下躯体を貫通して形成される。新設する建物の設計に応じて、開孔部の位置が決まるので、既設の地下躯体の梁や柱と干渉する場所も発生する。例えば、図３（ａ）に示すように掘削する貫通孔２１ａは、梁１５２ａと干渉している。

図３（ｂ）に全周回転掘削機４を設置した開孔掘削作業を示す。全周回転掘削機４を設置して、ケーシングを既存地下躯体１に貫入させて、底盤からさらに地盤に開孔を形成する。重機７２は全周回転掘削機４を所定位置に移動して設置作業などを行うクレーンを例示しているが、作業構台には必要な重機や資材などが存在することは従来と同じである。
全周回転掘削機は、床スラブや地盤を破壊することは可能であるがＳＲＣなどの梁を破壊することは困難であり、鉄骨を備えた厚く強固なコンクリートの破壊は時間を要する。
このような梁を破壊した場合、その上部に支柱３２を載置すると作業構台が不安定となるので、このような部分には仮設支柱を基礎から設けて作業構台の安定性を確保する。
全周回転掘削機は、十分な支持力が床スラブから得られる場合には、そのまま床スラブ上に据え付けることができるが、十分な強度が確保できない場合は、サポートを基礎や既存躯体の他の部分あるいは作業構台にとって、据え付けを行う。あるいは、仮設梁の上面に桁などを配置して、全周回転掘削機を据え付ける基礎を作ることも可能である。掘削開孔箇所は複数有り、箇所毎に適切な支持基礎を構築することとなる。

図４（ａ）に全周回転掘削機にケーシング断面の投影図を、（ｂ）に全周回転掘削機４の例を示す。
本発明で使用する全周回転掘削機は、特別なものではなく、円筒状のケーシング４２を既存地下躯体の下方に向けて、推し進めていく。図４（ａ）に示すように、ケーシングは、その枠体の断面４２ａと梁の干渉部１５ａ、１５ｂと交差することとなる。
図４（ｂ）に全周回転掘削機の例を示す。ベースフレーム４３上に、回転体４４と複数の減速機付き油圧モータ４５と複数の圧入引き抜き装置４６と複数のチャック４７を装備し、またベースフレーム４３の四隅にはレベルジャッキ４８が設けてある。しかして、通常の使用においては、回転体４４内部のケーシング挿入孔に掘削作業用のケーシング４２を挿入して、このケーシング４２を各チャック４７により把持した状態で、各油圧モータ４５の駆動により回転体４４を回転させて、ケーシング４２を回転させつつ押し込み、あるいは引き抜きを行わせるようになっている。

図５に干渉梁部の掘削状況を説明する図を示す。図５（ａ）は解体する梁部分を示す平面図、図５（ｂ）はロックオーガーの例を示し、図５（ｃ）はハンマーグラブの例を示す。
全周回転掘削機のケーシングの径の範囲である開孔断面４２ｂに梁切除部１５ｃが存在する。ケーシングと交差している梁の干渉部１５ａ、１５ｂを、ロックオーガー５を使用して、ケーシング４２の侵入に先立って破壊して、脆弱化する。これによって、全周回転掘削機のケーシング４２による開孔作業を容易にすることができる。
一方、全周回転掘削機によって、くり抜かれた部材は、ケーシング内径の大きさの円盤状であり、これは、直径２０００〜３０００ｍｍ程であり、このままでは、揚重が困難である。このため、せり矢等を利用して、梁などの高強度の分厚い部分を小割することにより、ハンマーグラブ６を利用して、解体ガラとして搬出することが可能となる。

本発明で使用するロックオーガー、ハンマーグラブは特殊なものではない。
一般的にロックオーガー工法は、二軸同軸式のアースオーガーにより、スクリューとケーシングを逆転させながら掘削を行い、ケーシングの高い剛性力により、精度の高い掘削と孔壁の崩壊を防止する事ができる工法であって、礫層地盤及び岩盤等を掘削でき、その他地中障害撤去(既存地下躯体等)の破砕を行い、新設の山留杭の打設を可能とするものである。新設構造物築造の障害となる既存構造物のＳＲＣ造の破砕には不適とされていた。
本発明では、ロックオーガーをＳＲＣ梁に適用したところ、全周回転掘削機より早く破壊できることを確認した。図５（ｂ）にロックオーガーの例を示す。ロックオーガー５は、オーガーのケーシング５１とオーガースクリュー５２とからなり、オーガーヘッドから先行掘削ロッドを延長して中心部に下方へ向けて突出させ、先端に掘削ビット５３を設け、既存コンクリート杭などの鉄筋コンクリートの鉄筋などの切断と梁や杭を破壊することができる。切削ビットは、鉄筋などが切断できる先行するビットを設けて、２段とすることができる。またケーシングの先端部にも切削刃を形成する。オーガースクリューとケーシングを別に駆動することができるので、オーガースクリューを用いて、梁部分を破壊することが可能である。図５（ｂ）には、梁１５に作用させた状態が模式的に示されている。
図５（ｃ）に、ハンマーグラブ６の例を示す。解体ガラを掴み取る開閉自在のシェルと吊り具を備えたハンマーグラブ６である。全周回転掘削機のケーシング４２内にハンマーグラブ６を挿入し、解体したガラを搬出する状態が図５（ｃ）に示されている。

既存地下躯体１に地盤まで貫通した開孔を形成し、基礎杭を構築し、構真柱を立設する。このような、貫通孔開孔作業を併行あるいは順次実施して、構真柱などの構築を図ることにより、工期の短縮を図ることができる。
既存地下躯体に全周回転掘削機を設置して梁を解体していくと、既存の地下躯体がラーメン構造としては成立せず不安定となり、全周回転掘削機が落下してしまう危険性がある。既存の地下躯体で利用ができる部分については利用して、既存の地下躯体に仮設梁や仮設支柱を設けて安定を図る。既存地下躯体自体は水平精度が高いので、これを利用し、補強して全周回転掘削機を設置すると、設置精度が高く安定し、開孔精度も向上する。そして、全周回転掘削機等を支える作業構台を自立した部材で構築する必要がないので、経済的であり、作業構台構築期間も短縮できる。

本発明は、埋め戻しを行うことなく既存地下躯体の非破壊梁間に仮設梁を掛け渡し、仮設支柱にて安定した作業構台を構築することで、重機による安定した作業を実現した。そして、全周回転掘削機のみで既存地下躯体の梁、柱、基礎、杭、鉄筋や鉄骨に干渉すると切断に時間を要し、くり抜かれた大きな円盤状の解体ガラはそのままではハンマーグラブで排出することが困難であり、円盤状の解体ガラを揚重する際に落下の危険もあるが、ロックオーガー及びせり矢などを用いることにより、梁などの切除を早期に行うことができ、小割りしたガラとすることにより、搬出動作も容易に行うことができる。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１…既存地下躯体、
１０・・・地下外壁
１１・・・底盤
１２・・・基礎杭
１３…柱、
１３−１・・・ＢＩＦ柱痕
１４…スラブ、
１５・・・梁
１５１a、１５１ｂ・・・大梁（非破壊）
１５２ａ、１５２ｂ・・・大梁（破壊）
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ・・・干渉部
１５ｃ・・・梁切除部
１６・・・仮設支柱
１７・・・ジャッキ
２１・・・貫通孔
３…作業構台、
３１…仮設梁
３２…支柱
３３…大引（桁受）
３４…覆工板
３５・・・根太（覆工受桁）
３６・・・ブレース
４…全周回転掘削機、
４１・・・全周回転掘削機本体
４２・・・ケーシング
４２ａ・・・枠体の断面
４２ｂ・・・開孔断面
４３・・・ベースフレーム
４４・・・回転体
４５・・・油圧モータ
４６・・・圧入引き抜き装置
４７・・・チャック
４８・・・レベルジャッキ
５・・・ロックーオーガー
５１・・・オーガーケーシング
５１ａ・・・オーガケーシング断面
５２・・・オーガースクリュー
５３・・・掘削ビット
６・・・ハンマーグラブ
７１、７２・・・重機

Claims (3)

1. 既存建物を解体した敷地に、既存地下躯体を作業構台に利用するとともに既存地下躯体の一部を残したまま新規建物を構築する際に、当該新規建物の杭工事のために既存地下躯体を基礎下地盤まで貫通する貫通孔をあける既存地下躯体の解体工事方法において、
   当該解体工事は、全周回転掘削機を用いて行い、
   前記作業構台の支柱は、前記既存地下躯体と仮設梁と仮設柱とによって支持され、
   前記仮設梁は、鉄骨であって、貫通孔があけられない既存梁同士の間を、貫通孔があけられる既存梁を跨いで既存梁に直交に設けられる
   ことを特徴とする、既存地下躯体解体工事方法。
2. 既存地下躯体は、ＳＲＣ梁を備えており、全周回転掘削機による貫通孔をあける工事の前にロックオーガーを用いて全周回転掘削機のケーシングと干渉部位に存在する既存梁部材又は柱部材を解体することを特徴とする、
   請求項１に記載の既存地下躯体解体工事方法。
3. 全周回転掘削機により解体される既存地下躯体の部分を小割し、ハンマーグラブを用いて、解体ガラを撤去することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の既存地下躯体解体工事方法。

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