JP6851180B2 - 建物建替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存地下躯体を解体した後に、新設地下躯体を構築する建物建替え方法に関する。

従来より、地下躯体を有する既存地下躯体を解体した後、同じ場所に杭を有する新設地下躯体を構築する場合がある。
この場合、解体用の山留め支保工を架設しながら既存地下躯体を解体し、その後、この既存地下躯体の解体により形成された地下空間に、地表面付近まで土砂を埋め戻す。次に、その埋め戻した土砂の上に杭打ち機を配置して、新設建物用の杭を打ち込む。次に、新設地下躯体用の山留め支保工を架設しながら、掘削を行う。その後、新設地下躯体用の山留め支保工を解体しながら、新設地下躯体を下層から上層に向かって構築する。

ここで、新設地下躯体の杭を施工する方法としては、以下のような方法がある。
特許文献１には、コンクリート杭の埋設方法が示されている。まず、地盤上に、コンクリート杭を圧入下降可能な圧入装置を設置する。次に、この圧入装置に、クレーンのワイヤーに吊設した掘削装置を支持する支持機構を設け、コンクリート杭の圧入作業と掘削装置の掘削作業とを選択して行う。

特許文献２には、既存地下外壁の撤去工法が示されている。すなわち、既存地下外壁が新設建物の構真柱と干渉する干渉部分の外周の土を掘削しながら、半円状の土留め壁を構築していき、既存地下外壁の干渉部分の外周面が露出した状態で、ワイヤーソー工法により既存地下外壁の干渉部分を切断して取り除く。さらにその後、干渉部分が取り除かれた位置に構真柱を建て込む。

特許文献３には、杭の施工方法が示されている。まず、地盤中に圧入させた杭に対して、円筒状の治具本体を回転させることで、治具本体の挿入溝内に杭に固着された突起部材を嵌合させて、治具本体を杭と一体的に回転及び圧入可能とする。次に、治具本体を地盤中で回転させることによって杭及び治具本体を地盤中に圧入させ、治具本体を反対方向に回転させることにより、杭から治具本体を取り外して治具本体を地盤中から取り除く。

特許文献４には、既設建物を利用して新設建物を構築する建物の構築方法が示されている。まず、既設建物の１階スラブ上に作業構台を設置した後、次に、既設建物の地下階の全ての既設地下スラブに開口部を形成し、その開口部を通して、既設建物の地下最下階まで建設資材を吊り下ろし、地下最下階の床面上より新設地下柱を構築していく。

特開２０１２−２１９５７４号公報 特開２０１５−１２４５４０号公報 特開２０１０−２４２４０５号公報 特許第５９２５２３１号公報

本発明は、埋戻しを必要としない建物建替え方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、埋戻しを必要としない既存建物の建替え方法として、既存地下躯体を解体した既存基礎下の地盤上から新設建物用の新設杭を構築することで、既存地下躯体を解体した後、解体した部分に土砂を埋め戻すことなく、新設建物用の新設杭を構築し、その杭上に新設建物の地下躯体を構築できる点に着目し、本発明に至った。

第１の発明の建物建替え方法は、既存地下躯体（例えば、後述の既存地下躯体２）を解体した後に、新設地下躯体を構築する建物建替え方法であって、前記既存地下躯体を解体して地下空間（例えば、後述の地下空間２１）を形成する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、当該地下空間の底面上に掘削機（例えば、後述の掘削機２２）を配置して、当該掘削機を用いて前記地下空間の下の地盤に新設杭（例えば、後述の新設の杭２４）を打設する工程（例えば、後述のステップＳ３、Ｓ４）と、当該新設杭の上に新設地下躯体を構築する工程（例えば、後述のステップＳ５）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、既存地下躯体の解体により形成された地下空間の底面上に杭打ち機を配置して、地下空間の底面にて新設の杭を打設するので、従来のような、既存地下躯体解体後の地下空間を埋め戻す工程、解体用の山留め支保工を解体する工程、新設地下躯体を構築するために掘削する工程、および新設地下躯体用の山留め支保工を架設する工程が不要となるから、工事費を低減しつつ、短工期で建物を建て替えできる。

第２の発明の建物建替え方法は、前記杭打ち機は、低空頭の回転掘削機であり、前記新設杭を打設する工程では、当該回転掘削機を用いて前記地下空間の下の地盤に杭穴を形成した後、当該杭穴に新設杭を打設することを特徴とする。

地下空間には山留め支保工が架設されているため、地下空間の底面に杭打ち機を配置すると、山留め支保工の切梁の直下に杭を構築する場合、杭打ち機のケリーバーが切梁に干渉し、杭を打設できない場合があった。
そこで、この発明によれば、杭打ち機として、低空頭の回転掘削機を用いた。低空頭の回転掘削機は、ボーリングマシンに取付けられたボーリングロッドを回転させて掘削するため、杭打ち作業に必要な高さが低くなり、切梁の直下であっても、円滑に杭を構築できる。また、先ず、回転掘削機で杭穴を形成し、その杭穴に新設杭を打設したので、多様な直径サイズの杭を構築できる。

第３の発明の建物建替え方法は、前記既存地下躯体を解体する前に、当該既存地下躯体の既存地下外壁（例えば、後述の既存地下外壁１７）に沿って新設の山留め壁（例えば、後述の山留め壁２０、２０Ａ、２０Ｂ）を構築する工程（例えば、後述のステップＳ１）をさらに備え、前記既存地下躯体を解体する工程では、対向する前記新設の山留め壁同士の間に切梁（例えば、後述の切梁３２）を架設し、前記新設地下躯体を構築する工程では、当該切梁を解体することを特徴とする。

この発明によれば、既存地下躯体の既存地下外壁に沿って新設の山留め壁を構築したので、山留め壁の軸剛性を高めることができる。また、新設の山留め壁同士の間に架設する切梁を、既存地下躯体の解体時および新設地下躯体の構築時の両方で利用できるので、工事費を低減しつつ、短工期で建物を建て替えできる。

本発明によれば、既存地下躯体を解体した基礎下の地盤上から新設建物用の新設杭を構築し、その新設杭に新設建物の地下躯体を構築することで、埋戻しを必要としない既存建物の建替え方法を実現した。よって、短工期で建物の建て替えが可能である。

本発明の第１実施形態に係る建物建替え方法が適用される既存建物の縦断面図である。 前記実施形態に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順のフローチャートである。 前記実施形態に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（その１、山留め壁を架設した状態の既存地下躯体の縦断面図）である。 前記実施形態に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順を説明図（その２、既存地下躯体を解体した状態の縦断面図）である。 前記実施形態に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順を説明図（その３、既存地下躯体を解体した状態の平面図）である。 本発明の第１の参考例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（既存地下躯体を解体した状態の縦断面図）である。 本発明の変形例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（既存地下躯体を解体した状態の平面図）である。 本発明の第２の参考例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（その１、山留め壁を架設した状態の既存地下躯体の縦断面図）である。 本発明の第２の参考例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（その２、既存地下躯体を解体した状態の平面図）である。 本発明の第２の参考例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（その３、既存地下躯体を解体した状態の縦断面図）である。 本発明の第３の参考例に係る建物建替え方法により既存建物を解体して新設建物を構築する手順の説明図（既存地下躯体を解体した状態の平面図）である。

本発明は、既存建物の建替え方法として、既存地下躯体を解体した部分に土砂を埋め戻し、その埋め戻した地盤上から新設建物用の新設杭を構築するのではなく、既存地下躯体を解体した基礎下の地盤上から新設建物用の新設杭を構築し、その新設杭上に、新設建物の地下躯体を構築するものである。

具体的には、実施形態としては、既存地下外壁の内側に新設の山留め壁を構築し、既存地下躯体の解体時と新設建物の建設時において山留支保工を兼用しつつ、既存地下躯体を解体した地盤上から新設建物用の杭を構築する実施形態（図１〜図５）がある。参考例としては、新設の山留め壁の上端を既存地下外壁の地下１階床レベルより下方に設置する点が実施形態と異なる第１の参考例（図６）がある。
また、変形例としては、既存建物の長手方向の既存地下外壁面のみに新設の山留め壁を構築する点が上述の実施形態と異なる変形例（図７）がある。また、さらなる参考例としては、既存地下外壁の外側に新設の山留め壁を構築する点が上述の実施形態と違なる第２の参考例（図８〜１０）と、掘削空間内において、新設の山留め壁の内側近傍に控え杭を設け、新設の山留め壁と控え杭を切梁で連結させて支持する点が上述の実施形態と違なる第３の参考例（図１１）と、がある。

以下、本発明の実施形態および参考例を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態および参考例の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔実施形態〕
図１は、本発明の実施形態に係る建物建替え方法が適用される既存建物１の縦断面図である。
本発明の建物建替え方法は、既存建物１を解体した後に、新設建物を構築するものである。
既存建物１は、地下に構築された既存地下躯体２と、この既存地下躯体２の上に構築された既存地上躯体３と、を備える。

既存地下躯体２は、平面視で略矩形状であり（図５参照）、地下２階までの鉄筋コンクリート構造である。
この既存地下躯体２は、既存杭１０、既存杭１０の上に設けられたフーチング１１、フーチング１１同士を連結する基礎梁１２、この基礎梁１２同士の間に設けられた耐圧版１３、基礎梁１２の上に設けられた既存柱１４、既存柱１４同士の間に架設された既存梁１５、既存梁１５同士の間および基礎梁１２同士の間に設けられた既存床スラブ１６、外周に位置する既存外周基礎梁１２ａ、既存外周柱１４ａおよび既存外周梁１５ａの間に設けられた既存地下外壁１７を備える。

以下、既存建物１を解体して新設建物を構築する手順について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図３に示すように、既存地上躯体３を解体し、その後、既存地下躯体２の既存地下外壁１７に沿って新設の山留め壁２０を構築する。
具体的には、既存外周基礎梁１２ａ、既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、既存地下外壁１７の内側に、新設の山留め壁２０を構築する。

山留め壁２０は、既存地下外壁１７に沿って水平方向に所定間隔おきに打ち込まれた複数のＨ形鋼と、隣り合うＨ形鋼同士の間に架け渡された板材と、を備える親杭横矢板である。山留め壁２０は、既存地下躯体２の全周に亘って構築される（図５参照）。また、この山留め壁２０の上端は、地表面に位置している。なお、本実施形態では、山留め壁２０を親杭横矢板としたが、これに限らず、山留め壁を鋼矢板や地中連続壁としてもよい。

ステップＳ２では、図４および図５に示すように、対向する新設の山留め壁２０同士の間に上下２段の支保工３０を架設しながら、既存地下躯体２の全周に亘って既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、既存地下外壁１７を存置しつつ既存地下躯体２を解体し、地下空間２１を形成する。
ここで、支保工３０は、新設の山留め壁２０の表面に取り付けられて略水平に延びる腹起し３１と、この腹起し３１同士の間に架設された角形鋼管である切梁３２と、腹起し３１切梁３２との間に設けられた火打ち３３と、を備える。

ステップＳ３では、図４に示すように、地下空間２１の底面上に杭打ち機としての掘削機２２を配置して、この掘削機２２を用いて地下空間２１の下の地盤に杭穴２３を形成する。
具体的には、掘削機２２は、低空頭の回転掘削機であり、ロータリーボーリング工法あるいはトップドライブリバース工法により杭穴２３を形成する。

ロータリーボーリング工法は、ボーリングマシンによりボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させて掘削する。このとき、掘削した土砂を上昇水流によって杭穴の上端まで運び、サンドポンプで排出する正循環方式が採用される。
一方、トップドライブリバース工法は、ロータリーボーリング工法と同様に、ボーリングマシンによりボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させて掘削するが、ＢＨ工法と異なり、掘削した土砂をボーリングロッドの先端から吸い上げて排出する、逆循環方式が採用されている。

ステップＳ４では、図５に示すように、杭穴２３に新設の杭２４を打設する。
ステップＳ５では、支保工３０を解体しながら、新設の杭２４の上に新設建物の新設地下躯体を構築する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）既存地下躯体２の解体により形成された地下空間２１の底面上に掘削機２２を配置して、地下空間２１の底面にて新設の杭２４を打設するので、従来のような、既存地下躯体解体後の地下空間を埋め戻す工程、解体用の山留め支保工を解体する工程、新設地下躯体を構築するために掘削する工程、および新設地下躯体用の山留め支保工を架設する工程が不要となるから、工事費を低減しつつ、短工期で建物を建て替えできる。

（２）杭打ち機として、低空頭の回転掘削機２２を用いた。低空頭の回転掘削機２２はボーリングマシンに取付けられたボーリングロッドを回転させて掘削するため、杭打ち作業に必要な高さが低くなり、図４に示すように、切梁３２の直下であっても、円滑に杭２４を構築できる。

（３）既存地下躯体２の既存地下外壁１７に沿って新設の山留め壁２０を構築したので、山留め壁２０の軸剛性を高めることができる。また、新設の山留め壁２０同士の間に架設する切梁３２を、既存地下躯体２の解体時および新設地下躯体の構築時の両方で利用できるので、工事費を低減しつつ、短工期で建物を建て替えできる。

（４）切梁３２に角形鋼管を使用することで、切梁断面において強軸と弱軸とで差がなくなり、座屈性能が向上する。よって、切梁３２を長スパン化しても、鉛直方向に延びて切梁を下から支持する棚杭や、切梁同士を連結する水平繋ぎが不要となるので、支保工３０直下の作業空間を大きく確保できる。また、棚杭がなくなることで、従来のように、棚杭回りの止水工事を行う必要がないうえに、新設の地下躯体に棚杭用の駄目穴を設ける不要もなくなるので、施工コストを低減できる。

〔第１の参考例〕
本参考例では、新設の山留め壁２０Ａの上端の高さ位置が、実施形態と異なる。
すなわち、図６に示すように、新設の山留め壁２０Ａの上端は、既存地下躯体２の地下１階床レベルよりも下方に位置しており、新設の山留め壁２０Ａの全長は、実施形態の新設の山留め壁２０よりも短くなっている。

本参考例によれば、上述の（１）〜（４）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（５）新設の山留め壁２０Ａを、実施形態における山留め壁２０よりも短くしたので、山留め壁２０Ａを構築するための材料費を大幅に低減できる。また、新設建物の地下躯体が既存建物１の既存地下躯体２より深い位置まで設けられる場合には、本参考例のように既存地下外壁１７以深に設ける新設の山留め壁２０Ａを既存地下外壁１７の内側に設けることで、既存地下躯体より深い地盤についても、既存地下外壁１７を利用しながら短工期にてスムーズに掘削できる。

〔変形例および参考例〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、既存地下躯体２を解体する際、既存地下躯体２の全周に亘って既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、既存地下外壁１７を存置したが、これに限らない。例えば、図７に示すように、既存地下躯体２を解体する際、既存地下躯体２の長手方向のみについて、既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、既存地下外壁１７を存置してもよい。この場合、これら既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、既存地下外壁１７の内側に新設の山留め壁２０を構築した後、山留め支保工３０を架設しながら、既存地下躯体２を解体し、その後、新設地下躯体を構築する。ここで、既存地下躯体２の長手方向のみつまり対向する山留め壁２０間の距離が短い方にのみ、新設の山留め壁２０を構築して短スパンの切梁を架設し、この短スパンの切梁を既存地下躯体２の解体時から新設地下躯体を構築するまで継続しておくことで、低コストで建物を建替えできる。

また、上述の実施形態では、新設の山留め壁２０を、既存外周基礎梁１２ａ、既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、および既存地下外壁１７の内側に設けたが、これに限らず、図８〜図１０に示すように、新設の山留め壁２０Ｂを、既存外周基礎梁１２ａ、既存外周柱１４ａ、既存外周梁１５ａ、および既存地下外壁１７の外側に設けてもよい。この場合、図２に示す建物建替え方法のフローチャートのステップＳ２において、対向する新設の山留め壁２０同士の間に上下２段の支保工３０を架設するが、このとき、実施形態のように既存地下躯体２の一部を存置することなく、既存地下躯体２を完全に解体して、地下空間２１を形成する。

また、上述の実施形態では、対向する新設の山留め壁２０同士の間に切梁３２を架設したが、これに限らず、図１１に示すように、新設の山留め壁２０の近傍に、新設の山留め壁２０に沿って水平方向に所定間隔おきに複数のＨ形鋼を打ち込んで控え杭３４とし、これら控え杭３４同士を繋ぐ繋ぎ部材３５を設けて、繋ぎ部材３５と山留め壁２０とを切梁３２で連結してもよい。このようにすれば、地下空間２１の中央部に大空間を確保でき、掘削作業や新設の杭２４の打設作業を円滑に行うことができる。

１…既存建物 ２…既存地下躯体 ３…既存地上躯体
１０…既存杭 １１…フーチング １２…基礎梁 １２ａ…既存外周基礎梁
１３…耐圧版 １４…既存柱 １４ａ…既存外周柱 １５…既存梁
１５ａ…既存外周梁 １６…既存床スラブ １７…既存地下外壁
２０、２０Ａ、２０Ｂ…山留め壁 ２１…地下空間 ２２…掘削機（杭打ち機）
２３…杭穴 ２４…新設の杭
３０…山留め支保工 ３１…腹起し ３２…切梁 ３３…火打ち
３４…控え杭 ３５…繋ぎ部材

Claims (3)

1. 既存地下躯体を解体した後に、新設地下躯体を構築する建物建替え方法であって、
   当該既存地下躯体の既存地下外壁の内側に、当該既存地下外壁に沿って新設の山留め壁を構築する工程と、
   対向する前記新設の山留め壁同士の間に切梁を架設しながら、前記既存地下躯体を解体して地下空間を形成する工程と、
   当該地下空間の底の地盤面上に杭打ち機として低空頭の回転掘削機を配置して、当該回転掘削機を用いて前記地下空間の下の地盤に杭穴を形成した後、当該杭穴に新設杭を打設することで、前記地下空間の下の地盤に新設杭を打設する工程と、
   前記切梁を解体しながら、当該新設杭の上に新設地下躯体を構築する工程と、を備え、
   前記新設の山留め壁の上端は、地表面に位置し、前記新設の山留め壁の下端は、前記既存地下外壁および前記新設地下躯体より深く、
   前記新設杭は、平面視で、前記切梁の直下から外れた位置に設けられることを特徴とする建物建替え方法。
2. 前記切梁は、角形鋼管であることを特徴とする請求項１に記載の建物建替え方法。
3. 前記新設の山留め壁は、前記既存地下躯体の長手方向のみに設けられることを特徴とする請求項１また２に記載の建物建替え方法。

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