JP7470010B2 - 地下構造物の構築方法および吊り治具 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物の構築方法およびこれに用いる吊り治具に関する。

従来、深礎基礎は、地盤に円形平面の立坑を掘削し、立坑の内部に鉄筋篭を組み立ててコンクリートを打設することによって構築されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開2009－114649号公報 特開平06-306864号公報

しかしながら、従来の方法で大規模な深礎基礎を構築すると、多くの鉄筋が必要となり配筋作業に大変な手間がかかる。そのため、配筋作業を省力化して施工作業を効率化できる手法が望まれていた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、施工作業を効率化できる地下構造物の構築方法等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、地下構造物の構築方法であって、地盤に形成した円形平面の立坑に、複数の形鋼を吊り治具を用いて吊り込み、前記形鋼を前記立坑の周方向に沿って間隔を空けて前記立坑内に配置する工程と、前記立坑内にコンクリートを打設する工程と、を有し、前記吊り治具は、前記立坑の周方向の曲率に沿って湾曲する本体を有する吊りフレームを備え、前記吊りフレームは、前記本体の両端部の間に架け渡された連結部材を有し、前記本体の下面の、前記本体の湾曲方向に間隔を空けた複数の位置のそれぞれから、前記形鋼が吊り下げられることを特徴とする地下構造物の構築方法である。

本発明では、深礎基礎などの地下構造物を構築する際に、地下構造物の補強材として形鋼を用いる。強度の高い形鋼を用いることで、多量の鉄筋を配置する場合に比べて配筋作業を省力化することができる。また上記の吊り治具を用いることで、複数の形鋼を、その立坑内での配置に合わせ、立坑の周方向に沿って間隔を空けて一括して吊り込むことができ、形鋼の吊り込みおよびその後の設置作業が容易になる。

前記連結部材が前記本体の上面に固定され、前記連結部材の下面に脚部が設けられることが望ましい。
本発明では、吊りフレームに前記の連結部材を設けることで、吊りフレームの剛性が向上し、形鋼の吊り込み時の安定性が向上する。また上記の脚部を設けることで、吊りフレームを地上等に置いた時に、連結部材を本体と脚部とで支持し、吊りフレームを安定して配置できる。

前記形鋼を吊り下げるワイヤの途中にスイベルが設けられることが望ましい。
これにより、ワイヤに荷重がかかった時に形鋼が回転するのを抑制することができ、形鋼の吊り込み時の作業性が向上する。

孔あき板が前記形鋼を挟み込むように配置され、前記孔あき板の孔と前記形鋼の孔が連通し、前記孔あき板の孔と前記形鋼の孔に通したボルトを用いて前記孔あき板が前記形鋼に取り付けられ、前記孔あき板の別の孔を用いて、前記形鋼を吊り下げる線材を取り付けるための吊り金具が、前記孔あき板に取り付けられることが望ましい。
このように、添接板の取付等に用いる形鋼の孔を利用して形鋼を吊ることで、形鋼の落下の危険性が低下する。

第２の発明は、地盤に形成された円形平面の立坑に、複数の形鋼を吊り込むための吊り治具であって、前記立坑の周方向の曲率に沿って湾曲する本体を有する吊りフレームを備え、前記吊りフレームは、前記本体の両端部の間に架け渡された連結部材を有し、前記本体の下面の、前記本体の湾曲方向に間隔を空けた複数の位置のそれぞれから、前記形鋼が吊り下げられることを特徴とする吊り治具である。
第２の発明は、第１の発明の地下構造物の構築方法に用いる吊り治具である。

本発明によれば、施工作業を効率化できる地下構造物の構築方法等を提供できる。

深礎基礎１０を示す図。 ストライプＨ形鋼を示す図。 深礎基礎１０の構築方法について説明する図。 深礎基礎１０の構築方法について説明する図。 吊り治具１００を示す図。 吊りフレーム１１０を示す図。 吊り金具１２０ｃと孔あき板１４０を示す図。 深礎基礎１０の構築方法について説明する図。 深礎基礎１０の構築方法について説明する図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．深礎基礎１０）
図１は本発明の実施形態に係る構築方法で構築された地下構造物である深礎基礎１０を示す図である。

深礎基礎１０は、径の大きな大口径深礎基礎であり、橋脚等の基礎として用いられる。

深礎基礎１０は、地盤１に形成された立坑２内にコンクリート９を打設することで構築される。立坑２および深礎基礎１０は円形平面を有する。立坑２の壁面には図示しない鋼製リングが設けられ、吹付材が吹付けられる。あるいは、壁面にライナープレートを設ける場合や、壁面に吹付けを行いロックボルトを設ける場合もある。

深礎基礎１０の外周部では、外側帯鉄筋５、外側鉄骨６、内側帯鉄筋７、内側鉄骨８等がコンクリート９に埋設される。なお外側とは立坑２の壁面に近い側をいい、内側とは立坑２の平面の中心に近い側をいうものとする。

外側帯鉄筋５は、立坑２（深礎基礎１０）の最外部に位置し、立坑２の周方向に沿って配置される鉄筋である。外側帯鉄筋５は、立坑２内の平面において円周状に配置される。外側帯鉄筋５は、鉛直方向に所定の間隔を空けて設置される。

外側鉄骨６は、外側帯鉄筋５の内側に配置される鉛直方向の形鋼であり、本実施形態ではストライプＨ形鋼が用いられる。ストライプＨ形鋼は、図２に示すようにフランジ幅方向の凸条ａをフランジ表面に設けたＨ形鋼である。

外側鉄骨６は、ウェブの幅方向を立坑２の径方向に合わせ、立坑２の周方向に沿って所定の間隔を空けて複数設置される。また本実施形態では、複数本の外側鉄骨６が添接板６３を用いたボルト接合により上下に連結して用いられる。

内側帯鉄筋７は、外側鉄骨６の内側に位置し、立坑２の周方向に沿って配置される鉄筋である。内側帯鉄筋７は、立坑２内の平面において内外二重の同心円状に配置される。内側帯鉄筋７は、鉛直方向に所定の間隔を空けて設置される。

内側鉄骨８は、内側帯鉄筋７の内側に配置される鉛直方向の形鋼であり、本実施形態ではストライプＨ形鋼が用いられる。内側鉄骨８は、ウェブの幅方向を立坑２の径方向に合わせ、立坑２の周方向に沿って所定の間隔を空けて複数設置される。また本実施形態では、複数本の内側鉄骨８が添接板８３を用いたボルト接合により上下に連結して用いられる。

なお、図１の符号３は外側鉄骨６と内側鉄骨８の設置に用いる設置台３であり、深礎基礎１０では設置台３もコンクリート９に埋設される。また図１の符号４は設置台３の位置を固定するための底部コンクリートであり、上記のコンクリート９は底部コンクリート４の上に打設される。

（２．深礎基礎１０の構築方法）
次に、図３～図９を参照して深礎基礎１０の構築方法について説明する。

本実施形態では、地盤１を掘削して立坑２を形成した後、図３に示すように立坑２の底部に設置台３を設ける。設置台３は、Ｈ形鋼３０と繋ぎ材３１を有する。なお、図３において（ａ）は立坑２を上から見た図、（ｂ）は立坑２の底部の鉛直断面を示す図である。これは以降の図４、８においても同様である。

Ｈ形鋼３０は、ウェブの幅方向を鉛直方向に合わせ、立坑２の径方向に沿って配置される。Ｈ形鋼３０は、立坑２の周方向に沿って間隔を空けて複数本放射状に設けられる。Ｈ形鋼３０の上フランジには、後述する外側鉄骨６や内側鉄骨８の固定に用いる孔（不図示）が設けられる。

繋ぎ材３１は、立坑２の周方向に並んだ複数のＨ形鋼３０を連結し、隣り合うＨ形鋼３０同士の間隔を保持する。繋ぎ材３１には例えばアングル材が用いられ、立坑２内の平面において内外二重の同心円状に配置される。繋ぎ材３１はＨ形鋼３０の上フランジにボルト等で接合される。

立坑２の底部では、必要に応じて立坑２の外周部に均しコンクリート３３を打設し、不陸を調整する。Ｈ形鋼３０は均しコンクリート３３上に墨出しを行って均しコンクリート３３上の所定位置に設置される。Ｈ形鋼３０は、アンカー３４により均しコンクリート３３やその下方の地盤１に固定される。

本実施形態では、次に、図４に示すように外側帯鉄筋５と外側鉄骨６を設置する。ここでは、まず立坑２の底部に底部コンクリート４を打設し、設置台３の位置を固定する。底部コンクリート４は、後述する外側鉄骨６や内側鉄骨８の固定作業を考慮して、Ｈ形鋼３０の上部が露出するように打設する。

底部コンクリート４を打設したら、立坑２の周方向に沿って外側帯鉄筋５を配置する。外側帯鉄筋５は、立坑２の壁面に設置した取付材（不図示）に固定して配置する。

本実施形態では、次に、外側鉄骨６を立坑２内に吊り込んで、外側帯鉄筋５の内側に設置する。外側鉄骨６は、図５に示すように、複数の外側鉄骨６を一括して吊ることができる専用の吊り治具１００を用いて立坑２内に吊り込み、これら複数の外側鉄骨６を、立坑２の周方向に間隔を空けて順次設置する。

吊り治具１００は、吊りフレーム１１０から吊り降ろしたワイヤｗ２（線材）によって上記複数の外側鉄骨６を一括して吊るものである。

吊りフレーム１１０は、その上部に設けた複数の吊り金具１２０ａのそれぞれにクレーンから延びるワイヤｗ１（線材）の下端を取り付けてクレーンから吊り下げられ、前記のワイヤｗ２は、吊りフレーム１１０の下部に設けた吊り金具１２０ｂに取り付けて垂下させる。

ワイヤｗ２の途中にはスイベル１３０が設けられる。ワイヤｗ２の下端は、外側鉄骨６の上端部に設けた吊り金具１２０ｃに取り付けられる。

図６（ａ）、（ｂ）は吊りフレーム１１０を示す斜視図であり、それぞれ吊りフレーム１１０を上から見た図、吊りフレーム１１０を下から見た図である。

吊りフレーム１１０は、本体１１１、連結部材１１２、脚部１１３等を有する。本体１１１、連結部材１１２、脚部１１３にはＨ形鋼が用いられるが、これに限定されない。

本体１１１は、立坑２の周方向の曲率に沿って湾曲する円弧状の部材である。

連結部材１１２は、本体１１１の両端部の上面にボルト等で固定され、当該両端部の間に架け渡される直線状の部材である。

脚部１１３は、連結部材１１２の中央部の下面にボルト等で固定され、連結部材１１２から本体１１１の反対側に延びるように配置される直線状の部材である。

吊り金具１２０ａは、本体１１１の中央部の上面と、連結部材１１２の両端部の上面に設けられる。

図６（ｃ）は、このうち本体１１１の中央部の上面の吊り金具１２０ａを示す図であり、本体１１１の湾曲方向（図６（ａ）の矢印Ｂに対応する）と直交する断面を見たものである。

図６（ｃ）に示すように、吊り金具１２０ａは、Ｕ字状の吊り部１２１の両脚部の先端同士を、直線状の連結部１２２で連結したものであり、連結部１２２が本体１１１のウェブの孔ｈに通され、吊り部１２１の両脚部が本体１１１の上面のフランジに形成された長孔ｓに通される。長孔ｓは湾曲した本体１１１の接線方向に沿って形成されており、吊り金具１２０ａは連結部１２２を回転軸として当該接線方向の一定範囲に回転可能となっている。

以上は連結部材１１２の両端部の上面に設けられる吊り金具１２０ａについても同様であり、連結部材１１２では、上記の長孔ｓが連結部材１１２の軸方向に沿って形成されている。

一方、吊り金具１２０ｂは、外側鉄骨６の立坑２内での配置に合わせ、図６（ｂ）に示すように、本体１１１の湾曲方向に間隔を空けた複数の位置（図６（ｂ）の例では本体１１１の中央部と両端部、および中央部と両端部の間の計５つの位置）で本体１１１の下面に設けられる。吊り金具１２０ｂは、前記の吊り金具１２０ａ（図６（ｃ）参照）と同様に設けられる。

図５のスイベル１３０は、外側鉄骨６の吊り込み時の回転を防ぐために設けられる。すなわち、ワイヤｗ２は鋼線をねじり合わせたものであり、ワイヤｗ２に外側鉄骨６の荷重がかかると鋼線のねじれが伸びてワイヤｗ２が矢印Ａに示すように回転することがある。ワイヤｗ２の下端に直接外側鉄骨６を取り付けるとワイヤｗ２とともに外側鉄骨６が回転するので、ワイヤｗ２の途中にスイベル１３０を取り付ける。

スイベル１３０の上部は下部に対して独立に回転するので、スイベル１３０の上部に取り付けたスイベル１３０の上方のワイヤｗ２（およびスイベル１３０の上部）が矢印Ａに示すように回転しても、スイベル１３０の下部に取り付けたスイベル１３０の下方のワイヤｗ２が回転することはなく、外側鉄骨６の回転が防止される。

図７は、ワイヤｗ２を外側鉄骨６に取り付けるための吊り金具１２０ｃを示す図である。本実施形態では、外側鉄骨６の上端部のウェブ６０１に、添接板６３の取付に用いる孔６０２が形成されており、この孔６０２を用いて吊り金具１２０ｃの取付を行う。

すなわち、本実施形態では外側鉄骨６のウェブ６０１を挟み込むように吊り金具１２０ｃの取付用の孔あき板１４０を配置する。孔あき板１４０の下部には孔１４１が設けられており、孔あき板１４０は、孔１４１がウェブ６０１の孔６０２と連通するように配置される。一方の孔あき板１４０側からこれらの孔１４１、６０２に頭付きボルト１４３の軸部を通し、他方の孔あき板１４０から突出する軸部の先端にナット１４４を締め込むことで、孔あき板１４０がウェブ６０１に取り付けられる。

この時、両孔あき板１４０の上部はウェブ６０１の上方に突出し、両孔あき板１４０の上部の対応する位置には別の孔１４２が設けられる。吊り金具１２０ｃはこの孔１４２を用いて孔あき板１４０に取り付けられる。

吊り金具１２０ｃは、前記の吊り金具１２０ａと同様、Ｕ字状の吊り部１２１の両脚部の先端同士を直線状の連結部１２２で連結したものであり、当該連結部１２２が両孔あき板１４０の孔１４２に通される。

立坑２に外側鉄骨６を吊り込む際は、図５に示すように、５本の外側鉄骨６の下端の高さを変えておき、下のものから順に外側鉄骨６の設置作業を行う。本実施形態では中央部の外側鉄骨６の下端が高い位置、両端部の外側鉄骨６の下端が低い位置、中間部の外側鉄骨６の下端がその間の高さとなるようにする。

このように、下端の位置が低い外側鉄骨６から順に設置作業を行えば、施工が効率化し、外側鉄骨６の設置時に隣の外側鉄骨６の下端が高い位置にあるため広い作業空間を確保することもできる。外側鉄骨６の設置には、例えば、外側鉄骨６の長さを考慮し、外側鉄骨６の玉外しが可能となる高所作業車（不図示）を立坑２内に配置して作業に用いる。

図４（ｂ）に示すように、外側鉄骨６の下端にはエンドプレート６１が設けられており、外側鉄骨６の設置時には、エンドプレート６１の孔（不図示）をＨ形鋼３０の上フランジの孔と連通させ、これらの孔に頭付きボルト６４の軸部を下から挿入し、エンドプレート６１から突出する軸部の先端にナット６５を締め込む。これにより、外側鉄骨６がＨ形鋼３０の上フランジに固定される。

こうして立坑２の周方向に複数の外側鉄骨６が配置される。これらの外側鉄骨６の上端部同士は、立坑２の周方向に沿って配置された繋ぎ材６２によって連結される。

繋ぎ材６２は例えばアングル材であり、内外二重の同心円状に配置される。内外の繋ぎ材６２は、立坑２の周方向に並んだ複数の外側鉄骨６の内側フランジと外側フランジにそれぞれボルト等で接合され、これにより複数の外側鉄骨６の上端部同士が繋ぎ材６２により連結される。繋ぎ材６２により隣り合う外側鉄骨６同士の間隔が保持され、外側鉄骨６の設置精度が高まる。

次に、図８に示すように、外側鉄骨６から所定の間隔を空けて、外側鉄骨６の内側に内側帯鉄筋７を設置する。内側帯鉄筋７は、外側鉄骨６に設けた架台（不図示）に固定することができる。

その後、内側鉄骨８を立坑２内に吊り込んで、内側帯鉄筋７の内側に設置する。内側鉄骨８の吊り込みは吊り治具１００を用いて先程と同様に行うことができる。内側鉄骨８の下端にはエンドプレート８１が設けられており、当該エンドプレート８１を先程と同様に頭付ボルト８４とナット８５を用いてＨ形鋼３０の上フランジに固定する。

内側鉄骨８は、立坑２の周方向に複数配置される。これらの内側鉄骨８の上端部同士は、先程の繋ぎ材６２と同様の繋ぎ材８２を用いて、外側鉄骨６と同様に連結される。

こうして図９（ａ）に示すように立坑２内に外側帯鉄筋５、外側鉄骨６、内側帯鉄筋７、内側鉄骨８が設置される。その後、図９（ｂ）に示すように立坑２内にコンクリート９を打設することで、深礎基礎１０の一部が構築される。なおコンクリート９は外側鉄骨６や内側鉄骨８の上端部が露出するように打設し、前記の繋ぎ材６２、８２はコンクリート９の打設後に取り外して後の工程で転用する。

その後、図９（ｃ）に示すように、先程設置した外側帯鉄筋５、外側鉄骨６、内側帯鉄筋７、内側鉄骨８の上方に、新たな外側帯鉄筋５、外側鉄骨６、内側帯鉄筋７、内側鉄骨８を先程と同様に設置する。ただし、外側鉄骨６、内側鉄骨８の下端は、設置台３に固定されるのではなく、その下方の外側鉄骨６、内側鉄骨８の上端に添接板６３、８３を用いてボルト接合される。

そして、先程打設したコンクリート９の上方に、図９（ｄ）に示すように新たなコンクリート９を打設する。以下図９（ｃ）、（ｄ）の工程を繰り返すことで図１に示す深礎基礎１０が構築される。

このように、本実施形態によれば、深礎基礎１０を構築する際に、深礎基礎１０の補強材として形鋼（外側鉄骨６、内側鉄骨８）を用いる。強度の高い形鋼を用いることで、多量の鉄筋を配置する場合に比べて配筋作業を省力化することができる。また上記の吊り治具１００を用いることで、複数の形鋼を、その立坑２内での配置に合わせ、立坑２の周方向に沿って間隔を空けて一括して吊り込むことができ、形鋼の吊り込みおよびその後の設置作業が容易になる。

また吊りフレーム１１０に前記の連結部材１１２を設けることで、吊りフレーム１１０の剛性が向上し、形鋼の吊り込み時の安定性が向上する。また吊りフレーム１１０の連結部材１１２の下面に脚部１１３が設けられることにより、仮置き時など吊りフレーム１１０を地上等に置いた時に、連結部材１１２を本体１１１と脚部１１３とで支持し、吊りフレーム１１０を安定して配置できる。

また、形鋼を吊り下げるワイヤｗ２の途中にスイベル１３０が設けられることにより、ワイヤｗ２に荷重がかかった時に形鋼が回転するのを抑制することができ、形鋼の吊り込み時の作業性が向上する。

また形鋼は吊りクランプなどの締め込み治具を用いて吊るのが一般的であるが、形鋼の落下などの危険性が生じる。しかし、本実施形態では添接板の取付等に用いる形鋼の孔６０２を利用し、前記したように孔あき板１４０と吊り金具１２０ｃを用いて形鋼を吊ることで、形鋼の落下などの危険性が低下し、施工時の安全性を高めることできる。

しかしながら、本発明は以上の実施形態に限らない。例えば、深礎基礎１０内の配筋は前記に限らず、内側鉄骨８を省略すること等も可能である。また外側鉄骨６や内側鉄骨８として、ストライプＨ形鋼以外の形鋼を用いることも可能である。また外側帯鉄筋５や内側帯鉄筋７の段数も変えることができる。

また本実施形態では、地下構造物として深礎基礎１０を構築する例を説明したが、本実施形態の構築方法は、その他の地下構造物を構築する場合にも適用することができる。

さらに、吊り治具１００の構成も前記したものに限定されず、立坑２の周方向の曲率に沿って湾曲する本体１１１を有する吊りフレーム１１０があればよい。また形鋼を吊るためにワイヤｗ２以外の線材、例えばチェーンなど、を用いることも可能である。

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
２：立坑
３：設置台
５：外側帯鉄筋
６：外側鉄骨
７：内側帯鉄筋
８：内側鉄骨
９：コンクリート
１０：深礎基礎
１００：吊り治具
１１０：吊りフレーム
１１１：本体
１１２：連結部材
１１３：脚部
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ：吊り金具
１３０：スイベル
１４０：孔あき板
ｗ１、ｗ２：ワイヤ

Claims (5)

1. 地下構造物の構築方法であって、
   地盤に形成した円形平面の立坑に、複数の形鋼を吊り治具を用いて吊り込み、前記形鋼を前記立坑の周方向に沿って間隔を空けて前記立坑内に配置する工程と、
   前記立坑内にコンクリートを打設する工程と、
   を有し、
   前記吊り治具は、前記立坑の周方向の曲率に沿って湾曲する本体を有する吊りフレームを備え、
   前記吊りフレームは、前記本体の両端部の間に架け渡された連結部材を有し、
   前記本体の下面の、前記本体の湾曲方向に間隔を空けた複数の位置のそれぞれから、前記形鋼が吊り下げられることを特徴とする地下構造物の構築方法。
2. 前記連結部材が前記本体の上面に固定され、
   前記連結部材の下面に脚部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築方法。
3. 前記形鋼を吊り下げるワイヤの途中にスイベルが設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下構造物の構築方法。
4. 孔あき板が前記形鋼を挟み込むように配置され、
   前記孔あき板の孔と前記形鋼の孔が連通し、
   前記孔あき板の孔と前記形鋼の孔に通したボルトを用いて前記孔あき板が前記形鋼に取り付けられ、
   前記孔あき板の別の孔を用いて、前記形鋼を吊り下げる線材を取り付けるための吊り金具が、前記孔あき板に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の地下構造物の構築方法。
5. 地盤に形成された円形平面の立坑に、複数の形鋼を吊り込むための吊り治具であって、
   前記立坑の周方向の曲率に沿って湾曲する本体を有する吊りフレームを備え、
   前記吊りフレームは、前記本体の両端部の間に架け渡された連結部材を有し、
   前記本体の下面の、前記本体の湾曲方向に間隔を空けた複数の位置のそれぞれから、前記形鋼が吊り下げられることを特徴とする吊り治具。

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