JP7338119B2 - 浮上り抑制構造、及び逆打ち工法 - Google Patents

Description

本発明は、浮上り抑制構造、及び逆打ち工法に関する。

地盤を掘削する際に、掘削領域の周辺地盤の浮き上がり量（隆起量）を計測する計測方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、供用中地下構造物の下に、山留め壁を施工する山留め壁の施工方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２－０８２６７６号公報 特開平８－０２８１９７号公報

ところで、平面視にて供用中地下構造物の隣の地盤を掘削したり、供用中地下構造物の隣の既設地下構造体を解体したりすると、掘削領域又は解体領域、及びその周辺の地盤が浮き上がる可能性がある。この結果、供用中地下構造物も浮き上がり、供用中地下構造物が影響を受ける可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、供用中地下構造物の浮き上がりを抑制することを目的とする。

第１態様に係る浮上り抑制構造は、平面視にて供用中地下構造物と隣り合う山留め壁と、床部を有し、前記山留め壁に対して前記供用中地下構造物側に配置されるベース用構造体と、前記ベース用構造体から下方へ延出し、地盤の支持層に固定されるアンカー部材と、を備える。

第１態様に係る浮上り抑制構造によれば、ベース用構造体は、床部を有する。このベース用構造体は、平面視にて供用中地下構造物と隣り合う山留め壁に対して供用中地下構造物側に配置される。また、アンカー部材は、ベース用構造体から下方へ延出し、地盤の支持層に固定される。

これにより、ベース用構造体の床部によって、山留め壁の供用中地下構造物側の地盤が押し下げられ、当該地盤が圧縮される。つまり、山留め壁の供用中地下構造物側の地盤にプレストレスが導入される。

ここで、例えば、山留め壁に対して供用中地下構造物と反対側の地盤を掘削等すると、掘削領域、及びその周辺の地盤が浮き上がる可能性がある。この結果、供用中地下構造物が浮き上がる可能性がある。

これに対して本発明では、前述したように、ベース用構造体の床部によって、山留め壁の供用中地下構造物側の地盤が圧縮される。これにより、このベース用構造体の床部によって、山留め壁の供用中地下構造物側の地盤の浮き上がりが抑制される。したがって、供用中地下構造物の浮き上がりが抑制される。

また、例えば、ベース用構造体として、既設の構造体を使用することにより、施工工数を削減することができる。

第２態様に係る浮上り抑制構造は、第１様に係る浮上り抑制構造において、前記床部は、前記供用中地下構造物の前記山留め壁側の周囲に配置される。

第２態様に係る浮上り抑制構造によれば、ベース用構造体の床部は、供用中地下構造物の山留め壁側の周囲に配置される。これにより、例えば、山留め壁に対して供用中地下構造物と反対側の地盤を掘削等した場合に、ベース用構造体の床部によって、供用中地下構造物の山留め壁側の周囲の地盤の浮き上がりが抑制される。したがって、供用中地下構造物の浮き上がりがさらに抑制される。

第３態様に係る逆打ち工法は、平面視にて供用中地下構造物と隣り合う山留め壁の内側に構造物を施工する逆打ち工法であって、前記山留め壁に対して前記供用中地下構造物側に配置された床部を有するベース用構造体と、前記山留め壁の内側で構真柱に支持された前記構造物の構造体とを抑制部材によって連結し、前記構造体に反力を取って前記ベース用構造体の浮き上がりを抑制しながら、前記構造体の下の地盤を掘削する。

第３態様に係る逆打ち工法によれば、ベース用構造体は、床部を有する。床部は、平面視にて供用中地下構造物と隣り合う山留め壁に対して供用中地下構造物側に配置される。

一方、構造物の構造体は、山留め壁の内側で構真柱に支持される。この構造体とベース用構造体とを抑制部材によって連結し、構造体に反力を取ってベース用構造体の浮き上がりを抑制しながら、構造体の下の地盤を掘削する。

これにより、構造体の下の地盤を掘削した場合に、ベース用構造体の床部によって供用中地下構造物側の地盤の浮き上がりが抑制される。したがって、供用中地下構造物の浮き上がりが抑制される。

以上説明したように、本発明によれば、供用中地下構造物の浮き上がりを抑制することができる。

第一実施形態に係る浮上り抑制構造が適用された地盤を示す縦断面図である。 第一実施形態に係る浮上り抑制構造が適用された地盤に構造物が施工された状態を示す縦断面図である。 第一実施形態に係る浮上り抑制構造の変形例が適用された地盤を示す縦断面図である。 第二実施形態に係る逆打ち工法が適用された施工中の構造物を示す縦断面図である。 第三実施形態に係る逆打ち工法の変形例を示す図４に対応する縦断面図である。

（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について説明する。

図１には、本実施形態に係る浮上り抑制構造１０が適用された地盤１２が示されている。この地盤１２には、供用中地下構造物１６が設けられている。供用中地下構造物１６は、例えば、営業中の鉄道（地下鉄）や道路とされており、地盤１２（地中）に埋設されている。

なお、供用中地下構造物１６は、少なくとも一部が地盤１２に埋設されていれば良い。

（構造物）
図２に示されるように、本実施形態では、供用中地下構造物１６の隣の地盤１２（掘削領域Ｒ）を掘削して、構造物２０を施工（構築）する。構造物２０は、複数層からなる。また、構造物２０は、複数の柱２２と、隣り合う柱２２に架設される複数の梁２４と、梁２４に支持される床スラブ２６とを有して構成される。

なお、構造物２０の内部の柱２２は、構真柱用杭２１に支持され、構造物２０の外周の柱２２は、後述する山留め壁３０，３２に支持される。

構造物２０は、地盤１２中に設けられる地下構造体２０Ａと、地上に設けられる地上構造体２０Ｂとを有している。地下構造体２０Ａは、地盤１２の掘削領域Ｒに設けられる。また、地下構造体２０Ａの上には、地上構造体２０Ｂが設けられる。

なお、地下構造体２０Ａ及び地上構造体２０Ｂは、単一層であっても良い。また、構造物２０は、少なくとも地下構造体２０Ａを有していれば良く、地上構造体２０Ｂは省略されても良い。また、地下構造体２０Ａ及び地上構造体２０Ｂは、構造体の一例である。

地盤１２の掘削領域Ｒの外周部には、山留め壁３０が設けられる。山留め壁３０は、例えば、ソイルセメント（地盤改良体）や鉄筋コンクリートによって形成される。また、山留め壁３０は、掘削領域Ｒを囲むように、例えば、平面視にて枠状に形成される。この山留め壁３０のうち、供用中地下構造物１６側の山留め壁３２に、本実施形態に係る浮上り抑制構造１０が適用される。

（浮上り抑制構造）
浮上り抑制構造１０は、山留め壁３２と、ベース用構造体４０と、アンカー部材５０とを備えている。山留め壁３２は、平面視にて、供用中地下構造物１６と隣り合って配置されている。また、山留め壁３２は、供用中地下構造物１６と対向して配置されている。この山留め壁３２に対して供用中地下構造物１６側には、ベース用構造体４０が配置されている。

（ベース用構造体）
ベース用構造体４０は、例えば、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の壁面３２Ｓに沿って配置されている。このベース用構造体４０は、山留め壁３２と接合されておらず、山留め壁３２とは縁が切られている。

ベース用構造体（ベース用地下構造体）４０は、例えば、鉄筋コンクリート造とされており、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓ中に形成されている。また、ベース用構造体４０の縦断面形状は、Ｌ字形状に形成されている。このベース用構造体４０は、床部４０Ａ及び壁部４０Ｂを有している。

床部４０Ａは、例えば、基礎スラブや基礎底盤とされており、地盤１２Ｓの掘削底Ｋに沿って配置されている。この床部４０Ａは、縦断面視（立断面視）にて、供用中地下構造物１６の山留め壁３２側の周囲に配置されている。また、床部４０Ａは、供用中地下構造物１６の中心Ｃよりも上側に配置されている。この床部４０Ａにおける山留め壁３２と反対側の端部には、壁部４０Ｂが設けられている。

なお、供用中地下構造物１６の周囲とは、例えば、供用中地下構造物１６の所有者や管理者が準拠する指針により近接程度が、供用中地下構造物１６から見て「制限範囲（▲３▼）」等となる場合や、新設構造物（構造物２０）から見て「近接山留め」等となる場合を意味する。

「制限範囲（▲３▼）」とは、新設構造物の施工により既設構造物に対し、変位や変形などの有害な影響が及ぶと考えられる範囲である（「都市部鉄道構造物の近接施工対策マニュアル」ｐ．２４、ｐ６８、図３．６．６、表３．６．３、鉄道総合技術研究所 ２００７年１月発行）。

また、「近接山留め」とは、近接構造物に有害な影響を与えないように山留め計画時に山留め壁の変位量あるいは近接構造物の傾斜角・変位量に許容値が設定することが検討される場合である（「山留め設計指針」ｐ．６４、ｐ．６７、図３．６．１、表３．６．１、日本建築学会、２０１７年１１月発行）。

壁部４０Ｂは、床部４０Ａの端部から立ち上げられている。また、壁部４０Ｂは、山留め壁として機能しており、この壁部４０Ｂによって床部４０Ａ上に地下空間が確保されている。また、床部４０Ａには、アンカー部材５０が設けられている。

（アンカー部材）
アンカー部材５０は、床部４０Ａから下方へ延出し、地盤１２Ｓの支持層１４に固定されるアースアンカー又はグラウンドアンカーとされる。このアンカー部材５０は、引張線材５２と、定着体５４とを有している。

引張線材５２は、例えば、ＰＣ鋼線又はＰＣ鋼棒等によって形成されており、地盤１２Ｓに形成された掘削穴に挿入される。また、引張線材５２の一端部（下端部）は、地盤１２Ｓの支持層１４に達している。この引張線材５２の一端部には、定着体５４が設けられている。

定着体（アンカー体）５４は、例えば、地盤１２Ｓの支持層１４に形成された掘削穴にグラウトやモルタル等を充填することにより形成される。この定着体５４に引張線材５２の一端部を定着させることにより、引張線材５２の一端部が支持層１４に固定される。

引張線材５２の他端部（上端部）は、図示しないナットやくさび等の固定具によって床部４０Ａに固定される。また、引張線材５２には、引張力（緊張力）が導入される。これにより、床部４０Ａによって地盤１２Ｓの掘削底Ｋが押し下げられ、地盤１２Ｓが圧縮された状態で保持される。

（浮上り抑制構造の施工方法）
次に、浮上り抑制構造１０の施工方法の一例について説明しつつ、本実施形態の効果について説明する。

先ず、地盤１２の掘削領域Ｒの外周部に沿って枠状の山留め壁３０を施工する。

次に、山留め壁３０のうち供用中地下構造物１６側の山留め壁３２の外側の地盤１２Ｓ、すなわち山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓを掘削し、掘削した掘削底Ｋにベース用構造体４０を施工する。

次に、ベース用構造体４０の床部４０Ａの下に、地盤１２Ｓの支持層１４に達するアンカー部材５０を施工し、アンカー部材５０を介して床部４０Ａを地盤１２Ｓの支持層１４に固定する。この際、アンカー部材５０の引張線材５２に引張力を付与する。

次に、図１に示されるように、山留め壁３２の内側の地盤１２、すなわち山留め壁３２に対して供用中地下構造物１６と反対側の掘削領域Ｒを掘削する。

ここで、図１に二点鎖線Ｌ１で示されるように、地盤１２の掘削領域Ｒを掘削すると、掘削領域Ｒの根切り底Ｒ１及びその周辺の地盤１２が浮き上がる可能性がある。そして、掘削領域Ｒの周辺の地盤１２が浮き上がると、供用中地下構造物１６が浮き上がる可能性がある。

この対策として本実施形態では、山留め壁３２に対して供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓにベース用構造体４０が設けられる。ベース用構造体４０は、床部４０Ａを有している。この床部４０Ａは、アンカー部材５０を介して地盤１２Ｓの支持層１４に固定される。また、アンカー部材５０の引張線材５２には、引張力が付与される。

これにより、床部４０Ａによって地盤１２Ｓの掘削底Ｋが押し下げられ、地盤１２Ｓが圧縮された状態で保持される。そのため、山留め壁３２の内側の掘削領域Ｒを掘削した場合に、ベース用構造体４０の床部４０Ａによって、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓの浮き上がりが抑制される。

より詳しくは、ベース用構造体４０の床部４０Ａと定着体５４とを引張力が付与された引張線材５２で緊結するにより、引張線材５２に内在する引張力が床部４０Ａから地盤１２Ｓに作用し、地盤１２Ｓに圧縮力がかかった状態（プレストレス）になる。この圧縮力によって、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓの浮き上がりが抑制される。したがって、供用中地下構造物１６の浮き上がりが抑制される。

また、ベース用構造体４０の床部４０Ａは、供用中地下構造物１６の山留め壁３２側の周囲に配置される。これにより、例えば、山留め壁３２の内側の掘削領域Ｒを掘削した場合に、ベース用構造体４０の床部４０Ａによって、供用中地下構造物１６の山留め壁３２側の周囲の地盤１２Ｓの浮き上がりが抑制される。したがって、供用中地下構造物１６の浮き上がりがさらに抑制される。

さらに、ベース用構造体４０は、山留め壁３２と接合されておらず、山留め壁３２とは縁が切られている。これにより、アンカー部材５０の引張線材５２に導入された引張力が、ベース用構造体４０を介して山留め壁３２に伝達されることが抑制される。したがって、山留め壁３２の破損等が抑制される。

（第一実施形態の変形例）
次に、第一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、ベース用構造体４０を新設したが、上記実施形態はこれに限らない。ベース用構造体は、例えば、既設の構造体（地下構造体）であっても良い。この場合、ベース用構造体の施工工数を削減することができる。

また、図３に示される変形例のように、供用中地下構造物１６の深度が深い場合には、ベース用構造体４０の床部４０Ａの下に地盤改良体６０を形成しても良い。地盤改良体６０は、例えば、ソイルセメントによって柱状又は壁状に形成されている。この地盤改良体６０の下端部６０Ｌは、供用中地下構造物１６の山留め壁３２側の周囲に配置される。

これにより、ベース用構造体４０の床部４０Ａ及び地盤改良体６０によって、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓの浮き上がりが抑制される。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。

第二実施形態では、図４に示されるように、構造物２０を逆打ち工法によって施工する。この際、ベース用構造体４０と構造物２０とを仮設斜梁７０によって連結することにより、ベース用構造体４０の浮き上がりを抑制する。なお、仮設斜梁７０は、抑制部材の一例である。

具体的には、先ず、地盤１２の掘削領域Ｒの外周部に沿って山留め壁３０を施工する。
次に、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓにベース用構造体４０を施工する。なお、本実施形態のベース用構造体４０には、アンカー部材５０（図１参照）が設けられていない。

次に、掘削領域Ｒの根切り底Ｒ１よりも下に、複数の構真柱用杭２１を施工するとともに、各構真柱用杭２１上に構真柱２２を打設する。

次に、掘削領域Ｒを所定深度まで掘削（一次掘削）する。次に、構造物２０（地上構造体２０Ｂ）の一階の梁２４及び床スラブ２６を施工する。なお、構造物２０の一階の梁２４及び床スラブ２６は、複数の構真柱（柱）２２に支持される。また、構造物２０の一階の梁２４及び床スラブ２６は、山留め壁３２を支持する山留め支保工として機能する。

次に、掘削領域Ｒを所定深度まで掘削（二次掘削）し、地下構造体２０Ａを順次施工する。また、地下構造体２０Ａの施工と並行して、地上構造体２０Ｂを順次施工する。具体的には、複数の構真柱２２上に、地上構造体２０Ｂの一階の柱２２を施工するとともに、地上構造体２０Ｂの二階の梁２４及び床スラブ２６を施工する。

次に、地上構造体２０Ｂの二階の梁２４とベース用構造体４０の床部４０Ａとに仮設斜梁７０を架設し、仮設斜梁７０によって二階の梁２４とベース用構造体４０の床部４０Ａとを連結する。なお、仮設斜梁７０には、仮設斜梁７０を伸縮させるジャッキ７２が設けられている。また、ベース用構造体４０の床部４０Ａの上には、仮設斜梁７０の傾斜角度に応じて傾斜し、当該仮設斜梁７０を支持するベース部材７６が設けられている。

次に、仮設斜梁７０によって二階の梁２４とベース用構造体４０の床部４０Ａとを連結した状態で、地下構造体２０Ａの下の地盤１２を根切り底Ｒ１まで掘削（三次掘削）し、地下構造体２０Ａを最下階まで順次施工する。また、地下構造体２０Ａの施工と平行して、地上構造体２０Ｂを順次施工する。その後、仮設斜梁７０を撤去する。なお、仮設斜梁７０は、地下構造体２０Ａを最下階まで施工した後に、撤去することが好ましい。

ここで、掘削領域Ｒを徐々に掘削すると、掘削領域Ｒ、及びその周辺の地盤１２が浮き上がる可能性がある。そして、掘削領域Ｒの周辺の地盤１２が浮き上がると、供用中地下構造物１６が浮き上がる可能性がある。

これに対して本実施形態は、前述したように、構造物２０を逆打ち工法によって施工する。これにより、施工済みの地下構造体２０Ａ及び地上構造体２０Ｂの重量によって、掘削領域Ｒの浮き上がりが抑制される。

また、本実施形態では、地上構造体２０Ｂとベース用構造体４０とを仮設斜梁７０によって連結した状態で、地下構造体２０Ａの下の地盤１２を掘削する。より具体的には、構真柱２２で支持された地上構造体２０Ｂの二階の梁２４と、ベース用構造体４０の床部４０Ａとを仮設斜梁７０によって連結した状態で、地下構造体２０Ａの下の地盤１２を掘削する。

これにより、ベース用構造体４０の床部４０Ａが浮き上がろうとすると、仮設斜梁７０が地上構造体２０Ｂに反力を取って床部４０Ａの浮き上がりを抑制する。したがって、山留め壁３２の供用中地下構造物１６側の地盤１２Ｓの浮き上がりがさらに抑制される。

また、仮設斜梁７０には、ジャッキ７２が設けられている。そのため、例えば、ベース用構造体４０の床部４０Ａの浮き上がり量に応じてジャッキ７２を作動させ、仮設斜梁７０を伸長させることにより、床部４０Ａの浮き上がりを効率的に抑制することができる。

しかも、仮設斜梁７０によってベース用構造体４０の床部４０Ａの浮き上がりを抑制することにより、床部４０Ａにアンカー部材５０（図１参照）を設ける必要がない。したがって、アンカー部材５０の施工工数を削減することができる。

（第二実施形態の変形例）
次に、第二実施形態の変形例について説明する。

図５に示される変形例のように、供用中地下構造物１６の深度が深い場合には、ベース用構造体４０の床部４０Ａの下に、前述した地盤改良体６０を設けても良い。

また、上記実施形態では、ベース用構造体４０の床部４０Ａにアンカー部材５０が設けられていないが、ベース用構造体４０の床部４０Ａにはアンカー部材５０が設けられても良い。

また、上記実施形態では、仮設斜梁７０にジャッキ７２が設けられるが、ジャッキ７２は適宜省略可能である。また、抑制部材は、仮設斜梁７０に限らず、例えば、他の部材等であっても良い。

（第一及び第二実施形態の変形例）
次に、第一実施形態及び第二実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は第二実施形態にも適宜適用可能である。

上記第一実施形態では、ベース用構造体４０と山留め壁３２とが接合されないが、ベース用構造体４０と山留め壁３２とは接合されても良い。

また、上記第一実施形態では、ベース用構造体４０の床部４０Ａが、供用中地下構造物１６の山留め壁３２側の周囲に配置されている。しかしながら、ベース用構造体４０の床部４０Ａは、抑制効果が発揮できることを前提として、供用中地下構造物１６の周囲以外に配置されても良い。

また、上記第一実施形態では、供用中地下構造物１６の隣の掘削領域Ｒを掘削するが、上記実施形態はこれに限らない。上記実施形態は、例えば、供用中地下構造物１６の隣の既設の地下構造体（既設地下構造体）を解体する場合にも適用可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 抑制構造
１２ 地盤
１６ 供用中地下構造物
２０ 構造物
２０Ａ 地下構造体（構造物の構造体）
２０Ｂ 地上構造体（構造物の構造体）
２２ 構真柱
３２ 山留め壁
４０ ベース用構造体
４０Ａ 床部
５０ アンカー部材
７０ 仮設斜梁（抑制部材）

Claims (2)

1. 地盤の掘削領域の外周部に設けられる山留め壁であって、平面視にて、前記山留め壁に対して前記掘削領域と反対側に配置される供用中地下構造物と隣り合う山留め壁と、
   床部を有し、前記山留め壁に対して前記供用中地下構造物側に配置されるベース用構造体と、
   前記ベース用構造体から下方へ延出し、地盤の支持層に固定されるアンカー部材と、
   を備える浮上り抑制構造。
2. 前記床部は、前記供用中地下構造物の前記山留め壁側の周囲に配置される、
   請求項１に記載の浮上り抑制構造。