JP7038014B2 - 免震構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、免震構造物の施工方に関する。

地下構造物を有する建物の施工方法として、順打工法及び逆打工法が知られている。順打工法は、山留めに囲まれた地下空間を形成し、当該地下空間の底面から順に上へ向けて建物を施工する。逆打工法は、山留めを設ける工程までは順打工法と同じである。一方、山留めを設けたのちに、建物の地上構造物を支持する支柱を埋め込む。そして、掘削や構造物の施工を含む地下工事と、支柱に支持された地上構造物の施工を含む地上工事と、を並行して進める。例えば、特許文献１～３は、逆打工法を用いて免震装置を含む免震構造物を施工する技術を開示する。

特開２０００－２９１０３１号公報 特開平１１－０３００５３号公報 特開平１０－００２１２６号公報

当該技術分野においては、さらなる工期の短縮化が望まれている。そこで、本発明は、施工期間の短縮化が可能な免震構造物の施工方法を提供する。

本発明の一形態は、地表面に形成された開口と開口から露出する底面とを有するピット領域を形成する第１工程と、底面に含まれる柱設置面部に対して柱ユニットを設置する第２工程と、柱ユニット上に構造躯体を構築すると共に、底面に設けられた下部構造を含む免震ピットを施工する第３工程と、を有し、柱ユニットは、柱設置面部に固定される下部柱と、構造躯体が連結される上部柱と、下部柱と上部柱との間に設けられる免震装置と、を含む。

この方法によれば、柱ユニットを設置する第２工程を行った後に、上部躯体及び免震ピットを施工する第３工程を行う。ここで、第２工程の後に行われる上部躯体の施工と免震ピットの施工とは、独立して行うことが可能である。つまり、上部躯体の施工の開始において、免震装置が免震ピットに固定されることを要しない。従って、柱ユニットを設置した後に行われる上部躯体の施工と免震ピットの施工との施工自由度が高まるので、免震構造物の施工期間を短縮することができる。

第３工程では、構造躯体を構築した後に、下部構造を施工してもよい。この工程によれば、免震ピットの施工に先行して、上部躯体を施工することができる。

第３工程では、構造躯体の構築と、下部構造の施工と、を並行して行ってもよい。この工程によれば、上部躯体と免震ピットとを同時に施工することができる。

第２工程は、上部柱と、下部柱と、免震装置とが一体化された柱ユニットを搬入する工程と、柱ユニットが含む下部柱を柱設置面部に固定する工程と、を含んでもよい。この工程によれば、免震構造物の施工現場において、柱ユニットを組み立てる必要がない。従って、さらなる施工期間の短縮が可能となる。

第２工程は、上部柱と、下部柱と、免震装置と、をそれぞれに搬入する工程と、下部柱の下端部を柱設置面部に固定する工程と、下部柱の上端部に免震装置を取り付ける工程と、免震装置に上部柱の下端部を取り付ける工程と、を有してもよい。この工程によれば、柱ユニットの構成物を別個に施工現場へ搬入することができる。従って、工場から施工現場まで柱ユニットの構成物を容易に輸送することができる。

本発明によれば、施工期間の短縮化が可能な免震構造物の施工方法が提供される。

図１は、第１実施形態の施工方法によって施工される免震構造物の構成を示す図である。 図２は、第１実施形態の免震構造物の施工方法における主要な工程を示すフロー図である。 図３の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図２のフロー図に示す各工程を説明するための図である。 図４の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図３に続く各工程を説明するための図である。 図５の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図４に続く各工程を説明するための図である。 図６は、第２実施形態の免震構造物の施工方法における主要な工程を示すフロー図である。 図７の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、図６のフロー図に示す各工程を説明するための図である。 図８は、変形例１の免震構造物の施工方法における主要な工程を示すフロー図である。 図９は、変形例２の免震構造物の施工方法における主要な工程を示すフロー図である。 図１０は、変形例３の免震構造物の施工方法における主要な工程を示すフロー図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、免震構造物１は、上部躯体２（構造躯体）と、支持柱３（上部柱）と、免震装置４と、を有する。上部躯体２は、例えば、ビルといった固定構造物である建物である。支持柱３は、上部躯体２と免震装置４とを連結する。支持柱３の上端は上部躯体２に連結され、支持柱３の下端部３ａは免震装置４に連結される。免震装置４は、支持柱３に連結される上フランジと、後述する仮設柱６（下部柱）の上端部６ａに連結される下フランジと、上フランジ及び下フランジとの間に挟み込まれた免震ゴムと、を有する。免震装置４では免震ゴムが、下フランジに対して上フランジの水平方向に沿った相対的な変位を許す。免震ゴムの変形によって、地盤１０１から上部躯体２への揺れの伝達を抑制する。

一般に、免震装置４は、上部躯体２と基礎との間に設けられる。従って、免震装置４は、ピット領域Ｐ１に配置された免震ピット７に設置される。免震ピット７は、擁壁８と、マットスラブ９（下部構造）と、を有する。擁壁８は、ピット領域Ｐ１を囲む地盤１０１における水平方向の土圧に対してピット壁面Ｐ１ｂ（周壁）の崩れを防ぐ。例えば、ピット領域Ｐ１は、直方体状を呈する。従って、ピット領域Ｐ１は、鉛直方向と略直交するピット床１４と、ピット床１４から鉛直方向に延びるピット壁面Ｐ１ｂと、に囲まれている。擁壁８は、ピット壁面Ｐ１ｂに沿って設けられている。

擁壁８は、複数の擁壁ブロック１１（擁壁部材）によって構成されている。擁壁ブロック１１は、いわゆるプレキャスト部材である。擁壁ブロック１１は、工場などの別の場所において形成された後に、現場に搬入されて、所定の位置に配置される。また、擁壁ブロック１１は、いわゆる自立型である。本実施形態でいう「自立型」とは、擁壁８のみで横方向の土圧に対向可能であることを意味する。「擁壁８のみ」とは、例えば、擁壁８に作用する土圧を負担する付属的な部材を要しないことをいう。このような付属的な部材には、例えば、擁壁と一体化されて、擁壁の下方における地盤に建て込まれる支持杭が挙げられる。また、擁壁の背面側の地盤に建て込まれて擁壁が連結される土留めが挙げられる。

自立式の擁壁ブロック１１として、例えば、片持ち梁式（カンチレバー式）のブロックが挙げられる。また、擁壁ブロック１１自身の重量によって、土圧に対向する重力式のブロックも挙げられる。本実施形態の擁壁ブロック１１は、片持ち梁式を例示する。片持ち梁式の擁壁ブロック１１は、横方向の土圧が作用する擁壁本体１２と、擁壁本体１２から地盤１０１の側へ水平方向に延びる梁部１３と、を有する。この梁部１３には、梁部１３上に存在する地盤１０１の重みが作用する。この重みに起因するモーメントは、擁壁本体１２に作用する横方向の土圧に起因するモーメントと逆方向であるので、横方向の土圧に対向できる。また、梁部１３上の地盤１０１には水道管などの設備が埋め込まれていることがある。梁部１３上の地盤１０１は、梁部１３に支持されているので、沈降し難い。従って、埋設された設備物を保護することができる。

マットスラブ９は、ピット床１４上に設けられている。ピット床１４は、捨てコンクリート面１６とユニット設置部１７（柱設置面部）とを含む。マットスラブ９は、免震装置４及び上部躯体２の重量を地盤１０１に伝える。マットスラブ９は、耐圧盤や底盤とも呼ばれる。マットスラブ９は、例えば、鉄筋コンクリート造の板状部材である。

なお、地盤１０１の安定度が低い場合には、ピット床１４のユニット設置部１７の下方に既成杭が設けられていてもよい。

上述したように、擁壁８は、それ自体で横方向の土圧に耐え得ると説明した。そうすると、マットスラブ９は、上部躯体２等の重量を地盤１０１に伝えればよい。つまり、擁壁８とマットスラブ９とは、互いに異なる力をそれぞれ単独で負担している。その結果、擁壁８に作用する横方向の土圧を、マットスラブ９にも負担させる必要はない。従って、本実施形態に係る擁壁８とマットスラブ９とは、力学的に互いに影響を及ぼし合わない。換言すると、擁壁８とマットスラブとは、いわゆる「縁が切れている」構成である。例えば、マットスラブ９の側面と、擁壁本体１２との間に、隙間が設けられていてもよい。つまり、擁壁８とマットスラブ９とは、一体化された構造物ではなく、互いに独立した別個の構造物であるといえる。

この「縁が切れている」とは、擁壁８からマットスラブ９への力（応力）の伝達が生じない構成を意味する。従って、本実施形態でいう「縁が切れている」構成には、力の伝達に寄与しない構成物を含むことが許される。例えば、マットスラブ９の側面から突出する鉄筋が、擁壁ブロック１１に設けられた穴に挿し込まれた構成を含んでもよい。この構成によれば、マットスラブ９の沈降を抑制することができる。

上述した支持柱３、免震装置４及び仮設柱６は、柱ユニット１８を構成する。柱ユニット１８は、免震構造物１の施工中において上部躯体２を支持する構造物として機能する。柱ユニット１８のうち、仮設柱６は、マットスラブ９に埋め込まれる。つまり、仮設柱６は、上部躯体２の重量を地盤１０１に伝える部材であるマットスラブ９の一部を構成するともいえる。一方、柱ユニット１８において、支持柱３及び免震装置４は、マットスラブ９と上部躯体２との間に配置されて、上部躯体２を支持する共に、地盤１０１から上部躯体２への揺れの伝達を抑制する。

以下、図２のフロー図及び図３～図５に示す工程図を適宜参照しながら、免震構造物１の施工方法について説明する。

まず、ピット領域Ｐ１を設ける（ステップＳ１０）。ステップＳ１０（第１工程）は、以下に具体的に示す擁壁設置領域Ｐ２を設けるステップ（ステップＳ１１）と、擁壁ブロック１１を配置するステップ（ステップＳ１２）と、擁壁８を設けるステップ（ステップＳ１３）と、を含む。

図３の（ａ）部に示すように、擁壁設置領域Ｐ２を設ける（ステップＳ１１）。具体的には、まず、ピット予定領域Ｐ３を設定する。このピット予定領域Ｐ３は、最終的にピット領域Ｐ１となる領域である。この段階では、地盤１０１に埋もれた領域である。次に、このピット予定領域Ｐ３を囲むように、擁壁設置領域Ｐ２を設定し、当該領域を掘削する。擁壁設置領域Ｐ２は、地表面２００に開口を有する溝である。擁壁設置領域Ｐ２は、底面Ｐ２ａと、斜面Ｐ２ｂと、を含む。擁壁設置領域Ｐ２の深さ（地表面２００から底面Ｐ２ａまでの距離）は、例えば、擁壁ブロック１１の高さと略一致させてよい。

ピット予定領域Ｐ３の平面形状が矩形であるとき、擁壁設置領域Ｐ２は、ピット予定領域Ｐ３の周囲に設けられた枠状の領域となる。ここで、ピット予定領域Ｐ３を囲む、には、擁壁設置領域Ｐ２がピット予定領域Ｐ３と重複しない場合に加えて、図３の（ａ）部のように、擁壁設置領域Ｐ２の一部がピット予定領域Ｐ３の一部と重複する場合も含む。つまり、ピット予定領域Ｐ３と重複しない擁壁設置領域Ｐ２の外周側の一部領域によって、ピット予定領域Ｐ３を囲んでいるといえる。また、擁壁設置領域Ｐ２は、オープンカット工法により施工してよい。オープンカット工法によれば、山留め部材を設ける必要がないので、施工期間の短縮化に寄与し得る。

図３の（ｂ）部に示すように、擁壁ブロック１１を配置する（ステップＳ１２）。具体的には、底面Ｐ２ａに擁壁ブロック１１を載置する。上述したように、実施形態の擁壁ブロック１１は、山留め部材や擁壁ブロック１１と一体化される支持杭を要しない。従って、擁壁ブロック１１は、底面Ｐ２ａに載置されるだけでよい。擁壁ブロック１１は、擁壁本体１２の主面１２ａが免震ピット７の壁面を成す。従って、免震ピット７の壁面を構成するように、複数の擁壁ブロック１１を並べる。なお、必要に応じて、擁壁ブロック１１同士を連結する構成を施工してもよい。

図３の（ｃ）部に示すように、擁壁８を設ける（ステップＳ１３）。具体的には、擁壁設置領域Ｐ２を埋め戻す。埋め戻される領域は、例えば、擁壁ブロック１１の背面１２ｂと斜面Ｐ２ｂとの間の空間である。この埋め戻しによって、擁壁ブロック１１の梁部１３に重みが加わる。その結果、擁壁ブロック１１が横方向の土圧に対抗し得る状態となる。その後、図４の（ａ）部に示すように、擁壁８に囲まれたピット予定領域Ｐ３に残る地盤１０１を掘削して、取り除く。

以上のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３によって、擁壁８が設けられる。これらのステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３によれば、ピット壁面Ｐ１ｂから受ける水平方向に作用する力に対抗可能な、いわゆる自立可能な擁壁８を施工することができる。

次に、図４の（ｂ）部に示すように、ピット床１４を設ける（ステップＳ２０）。具体的には、このステップＳ２０では、柱ユニット１８のためのユニット設置部１７を少なくとも設ける。ユニット設置部１７は、柱ユニット１８ごとに設けられる。ユニット設置部１７は、ベースモルタルによる本体と、当該モルタルに埋め込まれたアンカーボルトと、を有する。なお、このユニット設置部１７は、柱ユニット１８を固定するものであるが、柱ユニット１８の取付位置の精度と、姿勢の精度と、を確保するものである。従って、ユニット設置部１７の設置面は、鉛直軸に対する姿勢が精度よく設けられている。また、設置面の平面度も所望の値を満たすように設けられる。なお、ステップＳ２０では、必要に応じて捨てコンクリート面１６などを施工してもよい。

次に、図４の（ｃ）部に示すように、柱ユニット１８を準備する（ステップＳ３０）。具体的には、免震構造物１の施工現場とは異なる場所（例えば、工場）において、予め組み立てられた柱ユニット１８を施工現場へ搬入する。つまり、柱ユニット１８は、支持柱３と免震装置４と仮設柱６とが一体となった状態で施工現場へ搬入される。

次に、図５の（ａ）部に示すように、柱ユニット１８を設置する（ステップＳ４０：第２工程）。具体的には、柱ユニット１８の仮設柱６に設けられているボルト穴に、ユニット設置部１７のアンカーボルトを挿入する。そして、仮設柱６から突出するアンカーボルトにナットを取り付けて締め付けることにより、仮設柱６が固定される。

ここで、ユニット設置部１７は、鉛直軸に対する姿勢や平面度が精度よく設けられていることをすでに述べた。そうすると、このユニット設置部１７に柱ユニット１８を載置し、ボルト締めすることにより、柱ユニット１８は、所望の精度をもって設置されることになる。つまり、柱ユニット１８をユニット設置部１７に載置するだけで、要求される位置及び姿勢の精度を満たすように免震装置４を容易に配置することができる。

次に、図５の（ｂ）部に示すように、免震ピット７を設ける（ステップＳ５０）。なお、ステップＳ５０は、後述するステップＳ６０と併せて、第３工程を構成する。具体的には、マットスラブ９を設ける（ステップＳ５１）。まず、仮設柱６の本体を埋め込むようにマットスラブ９を設ける。そして、必要に応じて、仮設柱６の上端部６ａを埋め込むように根巻１５を設ける。このステップＳ１８により、擁壁８とマットスラブ９とを含む免震ピット７が構成される。

また、擁壁８とマットスラブ９とは縁が切れていることを述べた。そうすると、本実施形態のように、擁壁８の施工と、マットスラブ９の施工とは、互いに独立して行うことが可能である。この構成によれば、例えば、マットスラブ９の施工に先行して、擁壁８の施工を行うことができる。さらに、擁壁８の施工とマットスラブ９の施工との間に、所定の待機期間を設けることも可能である。つまり、免震ピット７の施工に要する擁壁８の施工ステップと、マットスラブ９の施工ステップと、の実施態様の自由度が高まる。

図５の（ｃ）部に示すように、支持柱３上に上部躯体２を順次構築する（ステップＳ６０）。

以上の工程Ｓ１０～Ｓ６０により、免震構造物１が施工される。

本実施形態に係る免震構造物の施工方法によれば、柱ユニット１８を設置（ステップＳ４０）した後に、上部躯体２及び免震ピット７を施工する（ステップＳ５０、Ｓ６０：第３工程）を行う。ここで、ステップＳ４０の後に行われるステップＳ５０、Ｓ６０は、互いに独立して行うことが可能である。つまり、上部躯体２の施工の開始において、免震装置４が免震ピット７に固定されることを要しない。従って、柱ユニット１８を設置した後に行われる上部躯体２の施工（ステップＳ６０）と免震ピット７の施工（ステップＳ５０）との施工自由度が高まるので、免震構造物１の施工期間を短縮することができる。

〔第２実施形態〕
第１実施形態の免震構造物の施工方法では、一体化された柱ユニット１８を施工現場に搬入した。第２実施形態の免震構造の施工方法では、柱ユニット１８を施工現場において組み立てる点で第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態及び第２実施形態の施工方法によって得られる免震構造物１は、同じ構造を有する。つまり、免震構造物１を施工する作業内容が異なるだけである。以下、第１実施形態と相違するステップについて、図６及び図７を参照しつつ説明する。

第２実施形態の免震構造物の施工方法は、第１実施形態と同様に、ピット領域Ｐ１を設けるステップ（ステップＳ１０）と、ピット床１４を設けるステップ（ステップＳ２０）と、を行う。

次に、図７の（ａ）部に示すように、仮設柱６、免震装置４及び支持柱３を準備する（ステップＳ３０Ａ）。具体的には、施工現場とは別の場所で製造された仮設柱６、免震装置４及び支持柱３を別個の部品として施工現場へ搬入する。

次に、柱ユニット１８を設置する（ステップＳ４０Ａ）。具体的には、ステップＳ３０Ａにおいて搬入した仮設柱６、免震装置４及び支持柱３を順次組み立てる。まず、仮設柱６をユニット設置部１７に設ける（ステップＳ４１：図７の（ｂ）部参照）。次に、仮設柱６の上端部６ａに免震装置４を設ける（ステップＳ４２：図７の（ｃ）部参照）。そして、免震装置４に支持柱３を設ける（ステップＳ４３：図７の（ｄ）部参照）。具体的には、支持柱３の下端部３ａを免震装置４に固定する。以上のステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３により、ユニット設置部１７に柱ユニット１８が設置される。

次に、第２実施形態の免震構造物の施工方法は、第１実施形態と同様に、免震ピット７を設けた（ステップＳ５０）後に、上部躯体２を設ける（ステップＳ６０）。以上のステップにより、免震構造物１が得られる。

第２実施形態に係る免震構造物の施工方法によっても、第１実施形態に係る免震構造物の施工方法と同様に、施工期間を短縮することができる。

また、第２実施形態に係る免震構造物の施工方法によれば、柱ユニット１８の構成物を別個に施工現場へ搬入することができる。従って、工場から施工現場まで柱ユニット１８の構成物を容易に輸送することができる。

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

〔変形例１〕
第１実施形態の免震構造物の施工方法では、柱ユニット１８を設置（ステップＳ４０）した後に、マットスラブ９を設け（ステップＳ５１）、その後、上部躯体２を設けた（ステップＳ６０）。マットスラブ９及び上部躯体２を設ける順は、この順に限定されない。図８は、変形例１の免震構造物の施工方法を示すフロー図である。図８に示すように、変形例１の免震構造物の施工方法では、マットスラブ９及び上部躯体２を並行して（同時に）施工してもよい。つまり、ステップＳ５０とステップＳ６０とを並行して行ってよい。

〔変形例２〕
図９は、変形例２の免震構造物の施工方法を示すフロー図である。図９に示すように、変形例２の免震構造物の施工方法では、上部躯体２を先行して設けた後に、マットスラブ９を設けてもよい。つまり、ステップＳ６０を行った後に、ステップＳ５０を行ってもよい。

〔変形例３〕
図１０は、変形例３の免震構造物の施工方法を示すフロー図である。上部躯体２を施工するときには、免震装置４は既に仮設柱６によってユニット設置部１７に設けられている。そのため、上部躯体２の施工によって、水平方向に沿った意図しない負荷が免震装置４に作用することがあり得る。また、柱ユニット１８を搬送するときや柱ユニット１８をユニット設置部１７に配置するために、柱ユニット１８を吊り上げたときにも、意図しない負荷が免震装置４に作用することがあり得る。そこで、これらの負荷による影響を抑制するために、ブレースや鋼製プレートといった固定具を免震装置４に設ける。

例えば、柱ユニット１８を準備するステップ（ステップＳ３０Ｂ）は、柱ユニット１８を組み立てるステップ（ステップＳ３１）と、固定具を取り付けるステップ（ステップＳ３２）と、柱ユニット１８を搬送するステップ（ステップＳ３３）と、を含む。これらのステップによれば、柱ユニット１８を搬送するときに、免震装置４の上フランジと下フランジとが互いに固定されているので、免震ゴムへの意図しない負荷が作用することを防止できる。

さらに、上部躯体２を設けた（ステップＳ６０）後に、固定具を取り外す（ステップＳ７１）。このステップによれば、上部躯体２を施工するときにも、免震装置４の上フランジと下フランジとが互いに固定されているので、免震ゴムへの意図しない負荷が作用することを防止できる。

１…免震構造物、２…上部躯体（構造躯体）、３…支持柱（上部柱）、４…免震装置、６…仮設柱（下部柱）、７…免震ピット、８…擁壁、９…マットスラブ（下部構造）、１１…擁壁ブロック、１２…擁壁本体、１３…梁部、１４…ピット床、１５…根巻、１６…コンクリート面、１７…ユニット設置部、１８…柱ユニット、１０１…地盤、２００…地表面、Ｐ１…ピット領域、Ｐ２…擁壁設置領域、Ｐ３…ピット予定領域。

Claims (5)

1. 地表面に形成された開口と前記開口から露出する底面とを有するピット領域を形成する第１工程と、
   前記底面に含まれる柱設置面部に対して柱ユニットを設置する第２工程と、
   前記柱ユニット上に構造躯体を構築する作業と、前記底面に設けられた下部構造を含む免震ピットを施工する作業と、を含む第３工程と、を有し、
   前記第１工程は、地盤の掘削によって前記開口を含むピット予定領域を形成した後に、前記柱設置面部を含む前記底面であるピット床を形成する作業を行い、
   前記第２工程では、前記第１工程で形成された前記ピット床の前記柱設置面部に対して前記柱ユニットを設置し、
   前記柱ユニットは、前記柱設置面部に固定される下部柱と、前記構造躯体が連結される上部柱と、前記下部柱と前記上部柱との間に設けられる免震装置と、を含む、免震構造物の施工方法。
2. 前記第３工程では、前記構造躯体を構築した後に、前記下部構造を施工する、請求項１に記載の免震構造物の施工方法。
3. 前記第３工程では、前記構造躯体の構築と、前記下部構造の施工と、を並行して行う、請求項１に記載の免震構造物の施工方法。
4. 前記第２工程は、
   前記上部柱と、前記下部柱と、前記免震装置とが一体化された前記柱ユニットを搬入する工程と、
   前記柱ユニットが含む前記下部柱を前記柱設置面部に固定する工程と、を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の免震構造物の施工方法。
5. 前記第２工程は、
   前記上部柱と、前記下部柱と、前記免震装置と、をそれぞれに搬入する工程と、
   前記下部柱の下端部を前記柱設置面部に固定する工程と、
   前記下部柱の上端部に前記免震装置を取り付ける工程と、
   前記免震装置に前記上部柱の下端部を取り付ける工程と、を有する、請求項１～３の何れか一項に記載の免震構造物の施工方法。

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