JP6693115B2 - 地下工法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の地下における地下工法に関する。

従来、地下を掘削して建築する場合、山留め壁を地中に構築する。この場合、鋼矢板（シートパイル）を連続して打設して、山留め壁を構成することもある（例えば、特許文献１参照。）。この文献に記載された技術においては、地面に打ち込むシートパイルを、山留め壁の深さ方向の応力と変形や地盤状況とに応じて、根入れ長さが異なるシートパイルを混在して設置し、又は、断面形状の異なるシートパイルを混在して設置することが記載されている。

更に、軟弱地盤において、山留め壁として用いたシートパイルに架設した支保工を、地下の床を打設した後に解体する場合、自立高さが高くなり、山留め壁の変位が過大になることがある。このため、建物の地下躯体の外壁の一部を先行して構築し、この外壁に斜梁を設置することがある。これにより、山留め壁の変位を抑制する。

ここで、図７を用いて、従来の地下工法について、具体的に説明する。
図７（ａ）に示すように、まず、シートパイル５１を打設する。
そして、図７（ｂ）に示すように、順打ち工法にて、支保工を配置しながら、地下掘削を行なう。ここでは、シートパイル５１に当接するように腹起し部材５６を配置し、切梁５７を架設する。

次に、図７（ｃ）に示すように、捨てコンクリート５９を打設した後、地下躯体である地中梁６１を形成する。
そして、図７（ｄ）に示すように、鉄筋コンクリート等で構成される先行立上り躯体６２を、地中梁６１の上に形成する。

次に、図７（ｅ）に示すように、先行立上り躯体６２に対して斜梁６３を設置し、図７（ｆ）に示すように、腹起し部材５６及び切梁５７を取り除く。
次に、図７（ｇ）に示すように、地中梁６１の上に、地下躯体の鉄骨６５を形成する。

そして、図７（ｈ）に示すように、地中梁６１の上に、先行立上り躯体６２と一体化するように、鉄筋コンクリート６６を形成する。そして、鉄筋コンクリート６６の形成により地下躯体が完成した後で、斜梁６３を取り除く。

特開２０１０−２２２８１８号公報

山留め壁の変位を抑制するために、上述したように先行立上り躯体６２を形成する場合には、先行立上り躯体６２を含む支保工と鉄骨６５とが干渉しないように配置計画する必要がある。この場合、鉄骨及び支保工の割付けが複雑になり、時間及びコストがかかることがある。

また、地下外壁において不必要な打継が発生するため、時間及びコストがかかるとともに、打継部から漏水する可能性が高くなる。
更に、鉄骨６５や鉄筋コンクリート６６を形成した後に、斜梁６３を取り除く作業が必要となるため、手間がかかる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、山留め壁の変位を抑制しながら、時間及びコストを低減することができる地下工法を提供することにある。

・上記課題を解決するための地下工法は、凹凸形状の断面を有した山留め壁を設置し、
前記山留め壁の凹凸形状により構成される縦溝空間内であって前記山留め壁の掘削領域側に補強柱を配置した後、地下躯体を形成する。これにより、凹凸を有した山留め壁の掘削領域側のデッドスペースである縦溝空間に補強柱を配置することにより、空間を有効活用しながら、山留め壁の変位を抑制することができる。

・上記地下工法においては、前記補強柱は、前記掘削領域側の縦溝空間内に鉄筋を配置した後、コンクリートを打設することが好ましい。これにより、鉄筋コンクリートの補強柱を効率よく形成することができる。

・上記課題を解決するための山留め構造は、凹凸形状の断面を有する山留め壁と、前記山留め壁の凹凸形状により構成される縦溝空間内であって掘削領域側に配置された補強柱とを設けた。これにより、凹凸を有した山留め壁の掘削領域側のデッドスペースである縦溝空間を有効活用して、山留め壁の変位を抑制することができる。

・上記山留め構造においては、前記補強柱は、前記山留め壁の前記掘削領域側の縦溝空間に収まる形状を有していることが好ましい。これにより、補強柱を配置する空間に沿ってコンクリートを打設することにより、効率よく補強柱を形成することができる。

本発明によれば、山留め壁の変位を抑制しながら、時間及びコストを低減することができる。

本実施形態における山留め構造の斜視図。 本実施形態における山留め構造に用いられる補強柱を説明する図であり、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は斜視図。 本実施形態における地下工法を説明する説明図であり、（ａ）はシートパイルの打設、（ｂ）は支保工の設置、（ｃ）は捨てコンクリートの打設、（ｄ）は補強柱の設置、（ｅ）は地下躯体の地中梁の設置、（ｆ）は支保工の取り外し、（ｇ）は地下躯体の鉄骨の取り付け、（ｈ）は地下躯体の鉄筋コンクリートの打設の各状態を示す。 本実施形態における補強柱の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は補強柱の形成前、（ｂ）は鉄筋の配置の各状態を示す。 変更例における地下工法を説明する説明図であり、（ａ）は補強柱の設置、（ｂ）は捨てコンクリートと地下躯体の地中梁との構築、（ｃ）は支保工の取り外しの各状態を示す。 変更例における補強柱を説明する平面図。 従来例における地下工法を説明する説明図であり、（ａ）はシートパイルの打設、（ｂ）は支保工の設置、（ｃ）は捨てコンクリート及び地下躯体の地中梁の構築、（ｄ）は先行立上り躯体の設置、（ｅ）は斜梁の設置、（ｆ）は支保工の取り外し、（ｇ）は地下躯体の鉄骨の取り付け、（ｈ）は地下躯体の鉄筋コンクリートの打設の各状態を示す。

以下、図１〜図４を用いて、地下工法及び山留め構造を具体化した一実施形態を説明する。
図１には、本実施形態における山留め構造１０の斜視図を示している。
本実施形態における山留め構造１０は、断面が凹凸形状を有する山留め壁１１を備えている。この山留め壁１１で囲まれた領域には、構造物の躯体を形成するための掘削領域Ｓ０が区画される。この山留め壁１１は、同じＵ字形状をした複数の鋼矢板（シートパイル１１ａ，１１ｂ）を繋ぎ合わせて構成されている。そして、掘削領域Ｓ０側に配置された複数のシートパイル１１ｂに架設されるように、腹起し部材１６が配置されている。また、腹起し部材１６を支えるように切梁１７が、掘削領域Ｓ０に配置されている。更に、山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側の各縦溝Ｓ１（凹部部分）内には、補強柱２０がそれぞれ配置されている。本実施形態においては、補強柱２０の上端面は、切梁１７の高さとほぼ同じ高さに位置している。

図２（ａ）は補強柱２０の平面断面図、図２（ｂ）は補強柱２０の斜視図である。図２（ａ）に示すように、各補強柱２０は、山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側の各縦溝Ｓ１（凹部部分）に収まる形状で形成されている。この縦溝Ｓ１は、掘削領域Ｓ０の反対側に配置されたシートパイル１１ａの掘削領域Ｓ０側の空間と、シートパイル１１ａに隣接する両側に配置されたシートパイル１１ｂによって区画された空間である。補強柱２０は、立設された複数の主筋２１と、これら主筋２１を囲む複数の環状のせん断補強筋２２とを内蔵したコンクリート２５で構成されている。

次に、図３及び図４を用いて、上述した山留め構造１０を用いた地下工法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、掘削領域Ｓ０を囲むようにシートパイル１１ａ，１１ｂを打設して、山留め壁１１を配置する。

次に、図３（ｂ）に示すように、順打ち工法にて、支保工を配置しながら、地下掘削を行なう。ここでは、支保工として、例えば、シートパイル１１ｂに当接するように腹起し部材１６を配置し、切梁１７を架設する。

次に、図３（ｃ）に示すように、掘削領域Ｓ０の底面に、捨てコンクリート１９を打設し、支保工の一部（下方の支保工）を解体する。
そして、図３（ｄ）に示すように、シートパイル１１ａの掘削領域Ｓ０に補強柱２０を施工する。この補強柱２０の製造方法の詳細については、後述する。

次に、図３（ｅ）に示すように、順打ち工法にて、地下躯体の地中梁３１を、捨てコンクリート１９の上に形成する。
次に、図３（ｆ）に示すように、腹起し部材１６や切梁１７等の支保工をすべて解体する。この場合、支保工で支えていた土圧は、補強柱２０や地中梁３１が負担することになる。
そして、図３（ｇ）に示すように、地中梁３１の上に鉄骨３５を施工し、図３（ｈ）に示すように、地中梁３１の上に鉄筋コンクリート３６を施工して、地下躯体を形成する。

次に、図４を用いて、補強柱２０の製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、断面が凹凸形状を有する山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側は、掘削されて空間が区画されている。具体的には、シートパイル１１ａと、このシートパイル１１ａの両側のシートパイル１１ｂとにより、掘削領域Ｓ０側に縦溝Ｓ１の空間が区画される。本実施形態では、この縦溝Ｓ１の空間は、断面が略台形形状をしている。

そして、図４（ｂ）に示すように、この空間の中央領域に、鉄筋を離間して配置する。この鉄筋は、複数の主筋２１と、主筋２１を囲む環状の複数のせん断補強筋２２とから構成されている。次に、コンクリート打設用の型枠を、各シートパイル１１ｂの掘削領域Ｓ０側の面に当接させて配置する。そして、この空間にコンクリートを打設する。以上により、図２に示す補強柱２０が形成される。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態においては、山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側に補強柱２０を配置する。これにより、補強柱２０が山留め壁１１を補強するため、山留め壁１１の変位を抑制することができる。

（２）本実施形態においては、山留め壁１１は、複数のシートパイル１１ａ，１１ｂを繋ぎ合わせて構成されており、断面が凹凸形状を有している。山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側の各縦溝Ｓ１（凹部部分）内には、補強柱２０が配置されている。これにより、凹凸断面を有した山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側のデッドスペースを、補強柱２０を設置する空間として有効活用することができる。

（３）本実施形態においては、補強柱２０は、山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側の縦溝Ｓ１の空間に、主筋２１及び環状のせん断補強筋２２を配置した後、コンクリート２５を打設する。これにより、鉄筋コンクリートの補強柱２０を効率的に形成することができる。

（４）本実施形態においては、補強柱２０を形成する前に、掘削領域Ｓ０の底面に、捨てコンクリート１９を打設する。これにより、掘削領域Ｓ０の底面をフラット面にすることができるので、補強柱２０を形成するための作業をし易くすることができる。

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、捨てコンクリート１９を形成した後、補強柱２０を形成した。補強柱２０の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、補強柱２０を形成した後、捨てコンクリート１９を形成してもよい。この場合においても、図３（ａ）に示すように、上記実施形態と同様に、掘削領域Ｓ０を囲むようにシートパイル１１ａ，１１ｂを打設して、山留め壁１１を配置する。そして、図３（ｂ）に示すように、順打ち工法にて、支保工を配置しながら、地下掘削を行なう。

そして、図５（ａ）に示すように、捨てコンクリート１９を打設せずに、補強柱２０を施工する。この場合、上記第１実施形態と同様に、山留め壁１１の縦溝Ｓ１内に主筋２１及びせん断補強筋２２を配置する。そして、シートパイル１１ｂの掘削領域Ｓ０側の面に当接するように、型枠を配置した後、シートパイル１１ｂのコンクリート２５を打設する。

そして、図５（ｂ）に示すように、捨てコンクリート１９を形成した後、この上に、地下躯体の地中梁３１を、順打ち工法にて形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、腹起し部材１６や切梁１７等の支保工をすべて解体する。
そして、図３（ｇ）に示すように、地中梁３１の上に鉄骨３５を施工し、図３（ｈ）に示すように、地中梁３１の上に鉄筋コンクリート３６を施工して、地下躯体を形成する。

・上記実施形態においては、補強柱２０を鉄筋コンクリートで構成した。補強柱２０の構成は、鉄筋コンクリートに限定されるものではない。例えば、Ｈ鋼や管鋼等を用いて構成してもよい。例えば、図６に示すように、シートパイル１１ａの掘削領域Ｓ０側の縦溝Ｓ１の空間に、Ｈ鋼４０を配置する。これにより、Ｈ鋼によって山留め壁１１の変形を抑えることができる。更に、このＨ鋼を配置した後に、コンクリートを打設してもよい。この場合、補強柱２０が、シートパイル１１ｂよりも掘削領域Ｓ０側に突出しない形状とすることが好ましい。

・上記実施形態においては、補強柱２０は、主筋２１及びせん断補強筋２２を配置してコンクリート２５を打設することにより形成した。この場合、補強柱２０に、スタッドを設けて、コンクリートを打設してもよい。これにより、より曲げ応力に強くすることができ、補強柱の中の鉄筋を少なくすることができる。

・上記実施形態においては、掘削領域Ｓ０側の各縦溝Ｓ１の空間に、補強柱２０を配置した。補強柱２０の配置箇所はこれに限定されるものではない。例えば、補強柱２０は、所定間隔毎（例えば１つおき等）の縦溝Ｓ１の空間に配置してもよい。また、補強柱２０は、山留め壁１１の掘削領域Ｓ０側の縦溝Ｓ１形状と一致する形状としたが、これに限定されない。また、補強柱２０の高さは、その上端面が、切梁１７の高さとほぼ同じ高さとなるように設けた。補強柱２０の高さは、これに限らず、補強柱２０は、土圧等に対応して、山留め壁の変位を抑制できる大きさであればよい。

・上記実施形態においては、山留め壁１１を、Ｕ字形状のシートパイル１１ａ，１１ｂを用いて構成した。山留め壁１１を形成する鋼矢板の形状は、Ｕ字形状に限定されない。例えばハット形状のシートパイル等を用いることができる。この場合、凹凸形状の断面を有した山留め壁の掘削領域側の縦溝空間に補強柱を配置して、空間を有効活用することが好ましい。

・上記実施形態において、山留め壁１１を構成するシートパイル１１ａ，１１ｂ及び補強柱２０は、山留め構造１０の使用後、地中にそのまま残した（いわゆる「埋め殺し」）。これに代えて、山留め構造１０の使用後、シートパイルや補強柱を引き抜くようにしてもよい。この場合、シートパイルと分離可能となるように、補強柱を設置する。例えば、補強柱をＨ鋼や管鋼で構成してもよい。また、補強柱を鉄筋コンクリートで構成する場合には、鉄筋コンクリートとシートパイルとの間に、これらを分離可能にするための部材（例えばビニール部材等）を挟んで補強柱を形成する。更に、シートパイルを地上に突出させた長さで形成する場合には、シートパイルを引き抜き易くすることができる。シートパイルを引き抜くことにより、他の現場において、引き抜いたシートパイルを使い回すことができる。

Ｓ０…掘削領域、Ｓ１…縦溝、１０…山留め構造、１１…壁、１１ａ，１１ｂ…シートパイル、１６…腹起し部材、１７…切梁、１９…捨てコンクリート、２０…補強柱、２１…主筋、２２…せん断補強筋、２５…コンクリート、３１…地中梁、３５…鉄骨、３６…鉄筋コンクリート。

Claims (3)

1. 凹凸形状の断面を有した山留め壁を設置し、
   支保工を設置して、地下掘削を行ない、
   前記山留め壁の凹凸形状により構成される縦溝空間内であって、前記地下掘削を行なって形成した前記山留め壁の掘削領域側に補強柱を配置し、
   前記支保工を解体して、前記支保工で負担した土圧を前記補強柱で負担させて、地下躯体を形成することを特徴とする地下工法。
2. 前記補強柱は、前記掘削領域側の縦溝空間内に鉄筋を配置した後、コンクリートを打設することにより形成することを特徴とする請求項１に記載の地下工法。
3. 前記補強柱が、鉄筋が少なくとも４つの主筋とせん断補強筋とで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の地下工法。