JP7057726B2 - 地下空間の形成方法、および地下空間の利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下空間の形成方法および地下空間を利用して地下埋設物の補修を行う地下埋設物の補修方法に関するものである。

大きな地震の後には、既存建物の基礎の被害調査や補修を行うことがある。例えば特許文献１には、既存建物の基礎杭の側方に調査用空間を形成した後、スラブの孔から調査用空間にロッドを挿入し、その先端に取付けたカメラ等を用いて基礎杭の調査を行うことが記載されている。

また非特許文献１には、既存建物の周囲に山留壁を施工して建物下方の地盤を建物の側方から掘削した後、基礎杭の健全性判定と基礎杭の補修を行う方法が記載されている。基礎杭の補修時には、鋼管杭やジャッキによって建物の荷重を仮受させた後、基礎杭の補修工事を行う。

また、既存建物を建替えて新設の建物を構築する際、既存建物の基礎を調査し、可能であれば新設の建物に利用することがある。例えば非特許文献２には、既存建物の地上解体工事と並行してピットスラブを解体して地盤を掘削し、基礎杭の杭頭を露出させて杭調査を行う方法が記載されている。

特許第6286296号

尻無濱昭三：東日本大震災における建物の被害と補修事例―東北地方の集合住宅―,基礎工,pp.63-66,2014年5月 掛谷誠,宮田章：都市部における地上構造物解体中の既存杭調査,日本建築学会大会学術講演梗概集,構造1,pp.469-470,2013年8月

特許文献１の調査方法では、調査用空間を利用してカメラ等の調査装置による調査を行えるものの、基礎杭を直接目視して調査を行うのは難しい。また基礎杭の補修を行うには別途の工程が必要になる。

非特許文献１、２では地盤を掘削して基礎杭の周囲に人の入れる地下空間を形成するので、この地下空間を利用して基礎杭を直接目視して調査を行ったり、基礎杭の補修を行ったりできる。

ただし、非特許文献１の方法では、既存建物の周囲への山留壁の設置や荷重仮受用の鋼管杭の打設など、大掛かりな準備が必要である。さらに、建物の中央付近にある基礎杭の調査・補修を行うには建物の側方から広範囲に地盤を掘削しなければならない。

一方、非特許文献２の方法は建物のスラブを解体して建物内部から地盤の掘削を行うものであり、山留壁も省略しているが、地盤の掘削深さが大きくなると地下空間の周囲の地盤が崩れる危険性がある。

本発明は前述の問題を鑑みてなされたもので、地下埋設物の調査や補修のための地下空間を容易に形成できる地下空間の形成方法等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための第１の発明は、既存建物のスラブに通したロッドを用いて前記スラブの下方の地盤の地盤改良を行い、前記スラブの下方の地盤に埋設された既存の地下埋設物の周囲に地盤改良体を形成する工程（ａ）と、人が入るための孔を前記スラブに形成する工程（ｂ）と、前記孔を介して前記スラブの下方の掘削を行うことで、側面が前記地盤改良体で囲まれ、且つ前記既存の地下埋設物が露出した地下空間を形成する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする地下空間の形成方法である。

本発明では、スラブの下方の地盤に地盤改良体を形成し、側面が地盤改良体で囲まれた地下空間を形成するので、地盤改良体によって周囲の地盤からの側圧が支持された地下空間が容易に得られる。従って、山留壁の設置を省略することができ、掘削深さが大きくても地下空間の周囲の地盤が崩れない。

また本発明では、スラブに通したロッドにより地盤改良を行い、スラブ下の掘削や地下空間への立ち入りもスラブに設けた人が通れる程度の孔からできる。そのため、スラブを広範囲に解体しなくても、人の入れる地下空間の形成と地下埋設物の調査・補修を建物の内部から行うことができ、建物の中央付近の地下埋設物であってもその調査や補修を容易に実施できる。地下空間を利用することで地下埋設物を直接目視しての調査が可能になり、また掘削範囲を限定できることから補修時には荷重仮受のための鋼管杭やジャッキ等が不要になる。

前記工程（ａ）で、前記スラブの複数箇所に通した前記ロッドにより、前記地盤改良体を筒状に形成し、前記工程（ｃ）で、前記地盤改良体の内側の地盤を掘削することが望ましい。
地盤改良体を筒状に形成すれば、地盤改良体の形成範囲を最小限にとどめて材料費を削減できると同時に、地盤改良体の内側の地盤を掘削して地下空間を容易に形成することができる。

第１の発明の地下空間の形成方法で形成した前記地下空間に人が入って前記地下埋設物の補修を行うことも可能である。
第２の発明は、第１の発明の地下空間の形成方法で形成した前記地下空間における前記既存の地下埋設物の調査または補修を完了した後、前記地下空間を埋め戻すことを特徴とする地下空間の利用方法である。

本発明によれば、地下埋設物の調査や補修のための地下空間を容易に形成できる地下空間の形成方法等を提供することができる。

地下空間２９を示す図。 地下空間２９を示す図。 地下空間２９の形成方法を示す図。 地下空間２９の形成方法を示す図。 地盤改良について示す図。 地下空間２９の形成方法を示す図。 地下空間２９の利用について示す図。 地下空間２９の形成方法を示す図。 地下空間２９の形成方法を示す図。 地盤改良と地下空間２９の形成について示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（１．既存建物１０）
図１は本発明の実施形態に係る地下空間の形成方法によって形成される地下空間２９を示す図である。また図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の線Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂによる水平断面を示す。

地下空間２９は、既存建物１０の基礎杭３（地下埋設物）の周囲に設けられる。地下空間２９は、側面が地盤改良体２５の側壁部分２５ａに囲まれ、底面が地盤改良体２５の底板部分２５ｂに囲まれた空間である。

基礎杭３の頭部にはフーチング６が設けられる。フーチング６の上には柱５が設けられ、フーチング６の側方にはスラブ７とその下面の基礎梁８が設けられる。スラブ７の上には柱５等で支持された上部スラブ９が設けられる。これらは主に鉄筋コンクリートによって形成される。

図１の２７は人が入るための孔であり、３０はスラブ７の小径孔を埋めた孔埋材３０であるが、これらについては後述する。

（２．地下空間２９の形成方法）
次に、本実施形態の地下空間２９の形成方法について説明する。本実施形態では、まず図３（ａ）に示すように、既存建物１０のスラブ７に小径孔１５を形成する。小径孔１５はコアボーリング等によって形成することが可能である。

図３（ｂ）はスラブ７上の平面を示す図である。本実施形態では、小径孔１５が基礎杭３の周囲の複数箇所、例えば３、４箇所（図の例では４箇所）に形成される。小径孔１５は鉄筋の密集したフーチング６や基礎梁８の位置を避けてスラブ７に形成する。

その後、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロッド２１を各小径孔１５に通してスラブ７の下方の地盤１に挿入し、このロッド２１を用いてスラブ７下の地盤１の高圧噴射撹拌工法による地盤改良を行う。

高圧噴射撹拌工法では、ロッド２１の側方の地盤１にセメントを主体とした固化材を噴出しつつ、ロッド２１をゆっくり回転させながら引き上げる。固化材の噴出により地盤１を切削すると同時にその土と固化材を混合撹拌し、固化後の改良体は止水性を有する。改良体の強度はセメント量により調整でき、地盤によっては混合不十分な場合もあるため、ロッド２１の上下運動を繰り返すことも出来る。高圧噴射撹拌工法には小型の施工機械１７を用いることができ、スラブ７上の作業空間１１が狭くても施工が可能である。また固化材の噴出方向と噴出圧の制御により様々な形状の改良体を容易に形成できる利点もある。

ここで、図４（ａ）に示す地盤改良体２５の底板部分２５ｂの施工時には、図５（ａ）の矢印に例示するように固化材の噴出方向や噴出距離（噴出圧）を制御し、各ロッド２１からの地盤改良範囲を基礎杭３の外周面に到達させ、且つ隣り合うロッド２１からの地盤改良範囲を重複させる。これにより基礎杭３を中心とする範囲を全面改良して板状の底板部分２５ｂを形成する。

一方、図４（ｂ）に示す地盤改良体２５の側壁部分２５ａの施工時には、図５（ｂ）の矢印に例示するように固化材の噴出方向や噴出距離（噴出圧）を制御し、各ロッド２１からの地盤改良範囲が基礎杭３の外周面まで到達せず、且つ隣り合うロッド２１からの地盤改良範囲が重複して基礎杭３の周囲に筒状の側壁部分２５ａが形成されるようにする。

本実施形態では、こうしてスラブ７の下方の地盤１にある基礎杭３の周囲に有底筒状の地盤改良体２５を形成した後、図６に示すように人が入るための孔２７をスラブ７に形成する。孔２７は、地盤改良体２５の側壁部分２５ａの内側となる位置に形成される。なお前記の小径孔１５は地盤改良体２５の施工を終えた後グラウトやコンクリート等の孔埋材３０で埋められる。

孔２７を介して地盤改良体２５の内側にあるスラブ７の下方の地盤１を掘削することで、図１に示すように側面と底面が地盤改良体２５で囲まれた地下空間２９を形成する。地盤１の掘削は、例えば、所定の深さまで人力で行い、その後、人力と重機を併用して行う。

（３．地下空間２９の利用）
図１に示すように、地下空間２９には基礎杭３の外周面が露出する。地下空間２９は、地震による基礎杭３の損傷が懸念される場合などで、基礎杭３の調査や補修のための作業空間として用いられる。基礎杭３の調査や補修は、地下空間２９を形成した後、図７（ａ）に示すように作業員が孔２７から地下空間２９に立ち入って実施する。

基礎杭３の調査は、基礎杭３を直接目視することによって、または各種の調査用機器を用いることによって行うことができる。ただし、基礎杭３の調査方法がこれに限定されることはない。

基礎杭３の補修は、基礎杭３の調査結果等に応じて行われる。補修とは対象物の性能・機能を維持あるいは向上させるための作業全般を指すものとし、基礎杭３の補修方法としては、例えば基礎杭３のひび割れの充填、基礎杭３の周囲に増打ちコンクリートを打設する柱増打ち補強、基礎杭３の周囲にモルタルを介して鋼板を巻き付ける鋼板巻き補強などがあるが、これに限ることはない。

図７（ｂ）は鋼板巻き補強の例であり、基礎杭３の周囲に鋼板３１が巻付けられている。本実施形態では地下空間２９に人が入って基礎杭３の補修を行うので、基礎杭３の補修に関し様々な手段を採ることができ、設計通りの補修工事ができているかも目視で確認できる。

基礎杭３の調査や補修が完了したら、地下空間２９を土や流動化処理土で埋め戻し、スラブ７の孔２７をグラウトやコンクリート等の孔埋材で埋める。これにより、地下空間２９の形成以前の状態に容易に復帰できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、スラブ７の下方の地盤１に地盤改良体２５を形成し、側面が地盤改良体２５で囲まれた地下空間２９を形成するので、地盤改良体２５によって周囲の地盤１からの側圧が支持された地下空間２９が容易に得られる。従って、山留壁の設置を省略することができ、掘削深さが大きくても地下空間２９の周囲の地盤が崩れない。さらに、本実施形態の地下空間２９は底面も地盤改良体２５で囲まれており、地下水位の高い敷地や被圧地下水が存在する敷地でも地下水の影響が無く止水性が確保され、ディープウェルなどの排水設備が不要になる。

また本実施形態では、スラブ７に通したロッド２１により地盤改良を行い、スラブ７下の掘削や地下空間２９への立ち入りもスラブ７に設けた人が通れる程度の孔２７からできる。そのため、スラブ７を広範囲に解体しなくても、人の入れる地下空間２９の形成と基礎杭３の調査・補修を建物の内部から行うことができ、建物の中央付近の基礎杭３であってもその調査や補修を容易に実施できる。地下空間２９を利用することで基礎杭３を直接目視しての調査が可能になり、また掘削範囲を限定できることから補修時には荷重仮受のための鋼管杭やジャッキ等が不要になる。

また本実施形態では、地盤改良体２５を筒状の側壁部分２５ａと板状の底板部分２５ｂとを有する有底筒状に形成することで、地盤改良体２５の形成範囲を最小限にとどめて材料費を削減できると同時に、地盤改良体２５の内側の地盤１を掘削して地下空間２９を容易に形成することができる。本実施形態の側壁部分２５ａは円筒状であるが、例えば角筒状に形成することも可能である。

また本実施形態では高圧噴射撹拌工法を用いることで、地下空間２９を形成するのに必要な形状の地盤改良体２５を容易に形成することができる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、厚い粘性土地盤が続く場合、粘性土地盤が遮水層の役割を果たすことから、地盤改良体による底板部分２５ｂを省略し、筒状の側壁部分２５ａによって囲まれた地下空間２９の底面を粘性土地盤とする場合もある。

また、地盤改良体の形成時には、図８（ａ）に示すように基礎杭３の周囲の各小径孔１５に通したロッド２１を用いて、図８（ｂ）に示すように水平断面が高さ方向で一定の地盤改良体２５’を形成することも可能である。

地盤改良体２５’の形成後、図９（ａ）に示すようにスラブ７に孔２７を形成する。孔２７を介してスラブ７の下方の地盤改良体２５’を掘削することで、図９（ｂ）に示すように側面と底面が地盤改良体２５’で囲まれた地下空間２９を形成できる。なお、この例では小径孔１５と重複する範囲に孔２７を形成している。

地盤改良時には、例えば図１０（ａ）の矢印に示すように、各ロッド２１から当該ロッド２１を中心とする円形の地盤改良範囲に固化材を噴出し、各ロッド２１からの地盤改良範囲を基礎杭３の外周面に到達させ、且つ隣り合うロッド２１からの地盤改良範囲を重複させる。地盤改良体２５’の水平断面が高さ方向で一定の場合、地盤改良体２５’の施工途中で固化材の噴出圧や噴出方向を変える必要がなく制御は簡単になる。ただし、固化材の量が多くなって材料費が掛かり、また地下空間２９の形成時に固い地盤改良体２５’の掘削を行う必要があるという問題はある。

図１０（ｂ）は地盤改良体２５’を掘削して形成した地下空間２９の例である。前記の実施形態では地下空間２９の平面が略円形であったが、この例では平面を略矩形状としている。このように地下空間２９の平面形状は特に限定されない。

また本実施形態では、スラブ７の４か所にロッド２１を通す小径孔１５を形成したが、小径孔１５の数や位置も特に限定されず、必要な範囲に地盤改良体を形成できるものであればよい。

また本実施形態では、既存建物１０の基礎杭３の調査と補修を行う例を示したが、対象となる地下埋設物はこれに限ることはなく、例えば基礎杭３以外の既存建物１０の基礎（例えば基礎フーチング等）であってもよい。本発明の手法を用いることで、既存建物１０の基礎杭３やその他の基礎の調査、補修を容易に行うことできる。さらに、対象となる地下埋設物が既存建物１０の基礎に限ることもなく、例えば地下に存在する埋設管などであってもよい。

また本実施形態では基礎杭３（地下埋設物）の全周が地下空間２９に露出しており、図７（ｂ）のような鋼板巻き補強などが可能になっているが、地下埋設物の全周を地下空間２９に露出させる必要が無く、一部分のみを地下空間２９に露出させる場合もあり、初期調査や軽微な補修の場合は、一部露出することによりコストを低く抑えることが可能になる。このように、本発明でいう地下埋設物には、地下埋設物の平面の全体を指すだけでなく地下埋設物の平面の一部分を指す場合も含まれる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１：地盤
３：基礎杭
７：スラブ
１０：既存建物
２１：ロッド
２５、２５’：地盤改良体
２５ａ：側壁部分
２５ｂ：底板部分
２７：孔
２９：地下空間

Claims (3)

1. 既存建物のスラブに通したロッドを用いて前記スラブの下方の地盤の地盤改良を行い、前記スラブの下方の地盤に埋設された既存の地下埋設物の周囲に地盤改良体を形成する工程（ａ）と、
   人が入るための孔を前記スラブに形成する工程（ｂ）と、
   前記孔を介して前記スラブの下方の掘削を行うことで、側面が前記地盤改良体で囲まれ、且つ前記既存の地下埋設物が露出した地下空間を形成する工程（ｃ）と、
   を具備することを特徴とする地下空間の形成方法。
2. 前記工程（ａ）で、前記スラブの複数箇所に通した前記ロッドにより、前記地盤改良体を筒状に形成し、
   前記工程（ｃ）で、前記地盤改良体の内側の地盤を掘削することを特徴とする請求項１記載の地下空間の形成方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の地下空間の形成方法で形成した前記地下空間における前記既存の地下埋設物の調査または補修を完了した後、前記地下空間を埋め戻すことを特徴とする地下空間の利用方法。

Images