JP7342343B2 - 杭の設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭の設置方法に関する。

下記特許文献１には、ピット構造物の床面にさや管を固定し、このさや管の内側の床面を削孔して、杭を打設する杭打ち方法が示されている。この杭打ち方法では、床面の穿孔時に湧き出した地下水が、さや管内に収まる。このためピット内に地下水が漏れることなく杭打ちが可能となる。

特開平９－２０９３６１号公報

上記特許文献１に示された杭打ち方法では、ピット内にさや管を設置する工程や、さや管の内側の床面を削孔する工程などにおいて、ピット内での作業が必要である。しかしピットが狭い場合には作業が困難である。また、地下水位が上昇するとピット内に地下水が漏れる虞がある。

本発明は上記事実を考慮して、地下ピット内での作業を削減できる杭の設置方法を提供することを目的とする。

請求項１の杭の設置方法は、地下躯体のスラブを穿孔して地上から地下ピットまで貫通する挿入孔を形成する工程と、前記挿入孔へ杭を挿入する工程と、前記杭の先端が挿入された前記地下ピットへコンクリートを打設する工程と、を備える。

請求項１に記載の杭の設置方法では、地下躯体のスラブを穿孔して地上から地下ピットまで貫通する挿入孔を形成する。このため、杭を地上から地下ピットへ挿入できる。また、杭の先端が挿入された地下ピットへコンクリートを打設する。このとき、地下ピットを形成する躯体がコンクリートの流出を抑制する。これにより、杭の先端を根固めできる。

このように、地下ピット内で作業しなくても、杭を設置できる。したがって、従来技術と比較して地下ピット内での作業を削減できる。

請求項２の杭の設置方法は、請求項１に記載の杭の設置方法において、前記杭を位置決めする位置決め部材を、前記スラブに設置する。

請求項２の杭の設置方法によると、杭が位置決め部材によって位置決めされる。このため、すなわち、挿入孔と杭との間に空き領域（クリアランス）があっても、位置決め部材により、杭の位置を、設計位置に調整することができる。したがって、容易に杭を挿入孔に誘導することが可能となり施工効率が高い。
請求項３の杭の設置方法は、請求項１又は２に記載の杭の設置方法において、前記杭は、切梁と接合される棚杭、又は、大引が架設される構台杭である。

本発明によると、地下ピット内での作業を削減できる。

本発明の実施形態に係る杭の設置方法を適用して設置された杭及び杭が設置された建物を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法が適用される建物の地上躯体を撤去した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、スラブに貫通孔を形成し、位置決め部材を設置した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、位置決め部材をガイドとしてスラブに形成した貫通孔に杭を挿入している状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、スラブに形成した貫通孔に杭を挿入した状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、地下ピットにコンクリートを打設している状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法における位置決め部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、杭を地下ピットに打設したコンクリートで根固めし、切梁を設置している状態を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る杭の設置方法において、棚杭として用いる杭に加えて構台杭として用いる杭を設置した例を示す変形例である。

以下、本発明の実施形態に係る杭の設置方法について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

＜杭＞
図１には、本発明の実施形態に係る杭の設置方法を適用して設置された杭３０が示されている。杭３０は、切梁２０の支持及び切梁２０の座屈を抑制するために構築される棚杭であり、Ｈ形鋼を用いて形成され、切梁２０と接合されている。

切梁２０は、建物１０の地下外壁１２に作用する土圧や水圧に抵抗する横架材であり、Ｈ形鋼を用いて形成されている。地下外壁１２は、建物１０の解体工事において地下躯体を解体する際に山留壁として残置された壁体であり、鉄筋コンクリートによって形成されている。

切梁２０と地下外壁１２の間には、腹起し２２が設けられている。腹起し２２は、平面視で地下外壁１２に沿って設けられた水平部材であり、Ｈ形鋼を用いて形成されている。腹起し２２は、地下外壁１２に作用する土圧や水圧を、切梁２０に伝達する。

なお、図１において１本の切梁２０に接合される杭３０は１本のみ示されているが、切梁２０の長さに応じて、１本の切梁２０に対して複数の杭３０を接合してもよい。また、杭３０には、図１に示された切梁２０の架設方向（紙面左右方向）と交わる方向（紙面前後方向）に架設された切梁（不図示）を接合してもよい。

＜杭の設置方法＞
杭３０は、建物１０を解体する過程において設置される。図２には、建物１０の地上躯体が解体され、地下躯体が残置された状態が示されている。

（穿孔）
杭３０を設置するためには、まず、図３Ａに示すように、地下躯体の各スラブ１４を穿孔し、貫通孔１４Ａを形成する。複数のスラブ１４におけるそれぞれの貫通孔１４Ａは、平面視で略同位置に形成される。

「略同位置に形成される」とは、平面視において全ての貫通孔１４Ａが重なる部分の面積が、少なくとも杭３０を挿通できる面積以上であることを示している。これにより、地上から地下ピットＰまで貫通し、かつ、杭３０を挿通可能な挿入孔１４Ｂが形成される。また、挿入孔１４Ｂの内法寸法は、施工上の誤差を考慮して、杭３０の外形寸法より大きな寸法とする。具体的には、杭３０の外周を取り囲んで１０～２０ｃｍ程度の空き領域（以下、クリアランスと云う。）が確保される程度の寸法とする。なお、地下ピットＰの底を形成する床版１６に貫通孔は形成しない。

（位置決め部材の配置）
次に、スラブ１４に位置決め部材４０を設置する。図６に示すように、位置決め部材４０はＨ形鋼を用いて形成され、あとから挿入孔１４Ｂへ挿入する杭３０の側面が当接するように、井桁状に組付けられる。

具体的には、位置決め部材４０は、軸方向がＸ方向に沿って配置された２本の下部材４２と、軸方向がＹ方向に沿って配置された２本の上部材４４と、を備えて構成されている。Ｘ方向及びＹ方向は互いに略直交する方向であり、建物１０の軸線方向（建物１０の梁の配設方向）と一致する方向である。

２本の下部材４２は、スラブ１４に載置され、貫通孔１４Ａに跨るように（貫通孔１４ＡのＸ方向の両端部に跨るように）配置される。このとき、２本の下部材４２を、互いに対向するフランジ端部４２Ａの位置４２Ｙ（Ｙ方向における位置）が、杭３０の設計位置（Ｙ方向における設計位置）と一致するように、配置する。

なお、下部材４２は、スラブ１４に対して、図示しない「あと施工アンカーボルト」等を用いて固定される。あと施工アンカーボルトの位置は、貫通孔１４Ａの形成に先行して墨出ししておくことが好ましい。これにより貫通孔１４Ａの形成位置を把握し易い。

２本の上部材４４は、下部材４２の上に載置され、下部材４２に跨るように（少なくとも下部材４２のフランジ端部４２Ａに跨るように）配置される。このとき、２本の上部材４４を、互いに対向するフランジ端部４４Ａの位置４４Ｘ（Ｘ方向における位置）が、杭３０の設計位置（Ｘ方向における設計位置）と一致するように、配置する。なお、上部材４４は、下部材４２に対して、シャコ万力等を用いて固定される。

図３Ａに示すように、位置決め部材４０は、上下２層のスラブ１４にそれぞれ設置される。なお、この図に示した例では、位置決め部材４０は、上下方向に互いに隣り合うスラブ１４に載置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば地下階数が多い建物では、位置決め部材４０は、互いに隣り合わない任意の２層以上のスラブに配置することができる。

位置決め部材４０を任意の２層以上のスラブに配置することで、１層のみのスラブに配置した場合と比較して、杭３０の位置決め精度を高くすることができる。また、杭３０は上下方向の２点以上が位置決め部材４０によって支持されるため、杭３０の転倒を抑制できる。

（杭の挿入）
次に、図３Ｂに示すように、挿入孔１４Ｂへ杭３０を挿入する。杭３０は、クレーン等を用いて吊り下げられた状態で、地上から挿入孔１４Ｂへ挿入される。このとき、杭３０は、位置決め部材４０をガイドとして、設計位置に配置される。また、杭３０は、図４に示すように、先端３０Ａが地下ピットＰへ挿入される。

なお、杭３０は、位置決め部材４０における下部材４２によって、Ｙ方向（図６参照）における位置が位置決めされる。同様に、杭３０は、位置決め部材４０における上部材４４によって、Ｘ方向（図６参照）における位置が位置決めされる。

次に、杭３０を自立させる。つまり、杭３０の先端３０Ａを地下ピットＰの底に当接させた状態で、杭３０を吊り下げている図示しないワイヤー等を撤去する。

なお、「自立」とは、杭３０の自重が、地下ピットＰの底を形成する床版１６に支持されている状態を示す。この場合において、杭３０が横方向に倒れようとする荷重は、位置決め部材４０によって支持されている。すなわち、杭３０が位置決め部材４０に「もたれかかっている」状態であるが、このような状態も含めて杭３０が「自立」しているものとする。

（コンクリートの打設）
次に、図５に示すように、杭３０を自立させた状態で、地下ピットＰにフレキシブルホースの先端を挿入し、フレキシブルホースへコンクリートを圧送して、地下ピットＰにコンクリートを打設する。このとき、地下ピットＰを形成する壁体１８によって、打設したコンクリートが堰き止められる。このため地下ピットＰ内にコンクリートが充填される。このコンクリートが硬化することにより、杭３０の先端３０Ａが根固めされる。

なお、コンクリートの充填深さは、上述した切梁２０（図１参照）の座屈を抑制するために、杭３０が必要な耐力を確保できる深さとする。地下ピットＰの深さが十分でない場合は、地下ピットＰに打設するコンクリートとして高強度コンクリートを用いることができる。これにより、コンクリートの充填深さを浅くしても、杭３０が必要な耐力を確保できる。

また、杭３０においてコンクリート又は高強度コンクリートに埋設される部分に、スタッドボルト等を溶接し、杭３０とコンクリート又は高強度コンクリートとの付着強度を高めてもよい。

さらに、地下ピットＰの深さに関わらず、高強度コンクリートやスタッドボルト等を用いてもよい。このようにすれば、切梁２０に接合する杭３０の本数を減らすことができる。

（スラブの撤去）
次に、図７に示すように、建物１０における１階のスラブ１４と、地下１階の柱及び梁を撤去する。また、位置決め部材４０を撤去する。換言すると、切梁２０が設置される位置より上部のスラブ１４及び架構を撤去する。

（切梁の設置）
次に、地下外壁１２に沿って腹起し２２を配置する。また、対向する腹起し間に切梁２０を架け渡す。そして、切梁２０と杭３０とを接合する。

（地下躯体の撤去）
切梁２０と杭３０との接合後、残置されている１階以外のスラブ１４、地下１階以外の柱及び梁を撤去する。これにより、スラブ１４や梁による水平耐力が無くなる。一方で、図１に示すように、山留壁としての地下外壁１２に作用する土圧や水圧は、切梁２０によって支持される。この切梁２０は、杭３０によって座屈が抑制されている。これにより、地下外壁１２の変形が抑制される。

杭３０において、切梁２０より上側の部分である上端部３０Ｕは、切梁２０の設置前又は後に撤去することができる。この際、上端部３０Ｕは、一例として、ガス溶断等によって切断後、撤去する。又は、杭３０を予め上端部３０Ｕ及び本体部３０Ｄに分割して形成し、これらをスプライスプレート及びボルトで連結しておけば、容易に上端部３０Ｕのみを撤去することができる。なお、杭３０が後述する作業構台と干渉する、又は何らかの作業の支障になる、等でなければ、上端部３０Ｕは必ずしも撤去する必要はない。

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る杭の設置方法では、図３に示すように、地下躯体のスラブ１４を穿孔して地上から地下ピットＰまで貫通する挿入孔１４Ｂを形成する。このため、杭３０を地上から地下ピットＰへ挿入できる。

また、図５に示すように、杭３０の先端３０Ａが挿入された地下ピットＰへコンクリートを打設する。このとき、地下ピットＰを形成する躯体（壁体１８）がコンクリートの流出を抑制する。これにより、杭３０の先端３０Ａを根固めできる。

このように、本発明の実施形態に係る杭の設置方法では、地下ピットＰ内で作業しなくても、杭３０を設置できる。具体的には、杭３０の先端３０Ａを、床版１６にアンカーボルトなどを用いて固定する必要がない。また、アンカーボルトの設置工事に伴う墨出し作業の発生等を抑制できる。

さらに、床版１６を穿孔しないため、地下水の水位が床版１６より高い位置にあっても、地下水が噴出しない。このため地下ピットＰからの排水処理が必要ない。したがって、従来技術と比較して地下ピットＰ内での作業を削減できる。

また、本発明の実施形態に係る杭の設置方法によると、杭３０が位置決め部材４０によって位置決めされる。この位置決め部材４０は、図６に示すように、杭３０の側面に当接するようにスラブ１４に設置される。このため、杭３０を設計位置に位置決めできる。すなわち、挿入孔１４Ｂと杭３０との間にクリアランス（隙間）があっても、位置決め部材４０により、杭３０の位置を、設計位置に調整することができる。したがって、容易に杭３０を挿入孔１４Ｂに誘導することが可能となり施工効率が高い。

さらに位置決め部材４０は、軸方向がＸ方向に沿って配置された２本の下部材４２と、軸方向がＹ方向に沿って配置された２本の上部材４４と、を備えており、これらの部材が井桁状に組まれて配置されている。これにより、杭が２方向で位置決めされる。したがって、地下ピットＰへコンクリートを打設する際に生じる芯ずれ等が抑制され、杭３０の施工精度が向上する。

＜変形例＞
本実施形態においては、地下ピットＰに打設したコンクリートで根固めする杭として、棚杭としての杭３０のみを設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば杭３０とは別途、構台杭としての杭３２を設けることができる。杭３２は複数設けられ、上端部には、Ｈ形鋼等で形成した大引３２Ａが架設される。大引３２Ａの上部には根太３２Ｂが架設され、根太３２Ｂの上部に、覆工板３２Ｃが張られて、作業構台が形成される。

杭３２の設置方法は、杭３０と同様である。但し、杭３２に発生する内部応力を複雑化させないため、杭３２には切梁２０を接合しないことが好ましい。また、隣り合って配置された杭３２には、ブレース材や、繋ぎ材等を適宜架け渡して、振れ止めとすることができる。

なお、杭３２は、杭３０を用いない施工現場で用いることもできる。すなわち、本発明に係る杭の設置方法は、棚杭及び構台杭の少なくとも一方を設置する建設現場において、棚杭及び構台杭の少なくとも一方に適用することができる。

また、本実施形態においては、図７に示すように、地下ピットＰを形成する壁体１８によって、打設したコンクリートが堰き止められ、地下ピットＰ内にコンクリートが充填されるが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えばコンクリートの流動性（スランプフロー値）が小さい場合などは、図７に点線Ｃで示すように、コンクリートが壁体１８から離間した状態で硬化する場合がある。このような場合であっても、杭３０の根固め効果は得られる。すなわち、本発明の杭３０は、地下ピットＰ内に打設されたコンクリートによって根固めされるものであればよい。

また、本実施形態においては位置決め部材４０を複数層のスラブ１４に配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば位置決め部材４０は１層のみに配置してもよい。このような場合においても、位置決め部材４０が無い構成と比較して、杭３０を設計位置に位置決めし易い。

さらに、スラブ１４に形成する貫通孔１４Ａの施工精度が高ければ、位置決め部材４０を省略することもできる。位置決め部材４０を省略しても、地下ピットＰに打設されたコンクリートで杭３０を根固めすることで、少なくとも地下ピット内での作業を削減できる効果を得ることはできる。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

１４ スラブ
１４Ｂ 挿入孔
３０ 杭
３２ 杭
４０ 位置決め部材
４２ 下部材（位置決め部材）
４４ 上部材（位置決め部材）
Ｐ 地下ピット

Claims (3)

1. 地下躯体のスラブを穿孔して地上から地下ピットまで貫通する挿入孔を形成する工程と、
   前記挿入孔へ杭を挿入する工程と、
   前記杭の先端が挿入された前記地下ピットへコンクリートを打設する工程と、
   を備えた、
   杭の設置方法。
2. 前記杭を位置決めする位置決め部材を前記スラブに設置する、
   請求項１に記載の杭の設置方法。
3. 前記杭は、切梁と接合される棚杭、又は、大引が架設される構台杭である、請求項１又は２に記載の杭の設置方法。