JP2023077832A

JP2023077832A - 地下構造物の構築方法

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Publication number: JP2023077832A
Application number: JP2021191301A
Authority: JP
Inventors: 恵吾松田; Keigo Matsuda; 了岸田; Satoru Kishida; 健一眞下; Kenichi Mashita
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2041-11-25
Also published as: JP7790936B2

Abstract

【課題】狭小地であっても効率的に既存地下構造物を撤去しながら新規の地下構造物を増築可能な構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】既存地下構造物２の外周に山留め壁３を構築する工程と、既存地下構造物２の１階から下方の第１所定階数の既存地下階を撤去する工程と、前記地下階を撤去して現れた第１地盤面から１階の高さまで山留め壁３を支持する第１仮設土留め支保工を設置する工程と、前記第１地盤面から下方の第１所定深さまで複数の構真柱６を構築する工程と、第１地盤面に新規地下床面を構築する工程と、前記新規地下床面から上方に第１所定階数の新規地下構造物を順次構築し新規１階床面７まで構築する工程と、新規地下床面７から下方の地盤を、第２地盤面１２まで掘削する工程と、第２地盤面１２に基礎を構築する工程と、第２仮設土留め支保工１３を設置する工程と、第２所定階数分の追加新規地下構造物を順次構築する工程と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、既存の構造物を撤去して地下構造物を増設する地下構造物の構築方法に関する。

例えば、特許文献１には、既存の地下構造物を撤去して地下構造物を新設する地下構造物の構築方法が記載されている。この地下構造物の構築工法によれば、地盤を掘削しながら地下構造物を構築する逆打ち工法に基づいて、既存の地下構造物を解体しながら、新たに地下構造物を構築している。この地下構造物の構築工法は、以下の各工程を備えている。

既存地下構造物の外周に山留め壁を構築する。次に、既存地下構造物の地下躯体を貫通して仮支柱となる構真柱を設置する。次に、既存躯体の地下上部階を解体し、既存基礎下を掘削する。次に、構真柱および山留め壁に仮受材を取付け、仮受材にて既存躯体全体を支持し、１階先行床を構築する。次に、既存躯体下方では掘削をすすめ、床付け完了後、新築基礎を構築する。以後、既存地下躯体の解体と、新築地下躯体の構築と、新築地上躯体の構築とを適宜並行して行う。

特開２００１－２６２５９５号公報

特許文献１に記載された地下構造物の構築方法等の逆打ち工法においては、例えば、大深度工事で、近接した公共交通機関がある場合、困難性が生じる可能性がある。例えば、逆打ち工法において施工対象領域の外周部に斜路スロープが設けられる場合、柱のような鉛直部材の下部からコンクリートをポンプで圧入して打設する圧入工法を用いたコンクリート打設が困難となる可能性がある。特許文献１に記載された地下構造物の構築方法等の逆打ち工法においては、例えば、精度確保の為、構真柱を地上において組み立てた後（以下、地組ともいう）、構真柱を地下に構築する。しかしながら、施工対象が狭小敷地である場合、１階に先行床を構築してから、構真柱を地下に構築しようとすると、敷地に比して構真柱が長くなり地組するためのスペースを確保できなくなる可能性がある。

特許文献１に記載された地下構造物の構築方法等の逆打ち工法においては、仮設した開口に搬出土や解体ガラを集積して搬出を行う際に、仮設した開口の下部にこれらを集積しないとならず、重機の移動や操作が困難となる可能性がある。

本発明は、狭小地であっても効率的に既存地下構造物を撤去しながら新規の地下構造物を増築可能な構造物の構築方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、既存地下構造物の外周に山留め壁を構築する工程と、既存地下構造物の１階から下方の第１所定階数の既存地下構造物を撤去する工程と、前記地下階を撤去して現れた第１地盤面から前記１階の高さまで前記山留め壁を支持する第１仮設土留め支保工を設置する工程と、前記第１地盤面から下方の第１所定深さまで複数の構真柱を構築する工程と、前記第１地盤面に新規地下床面を構築する工程と、前記新規地下床面から上方に第１所定階数の新規地下構造物を順次構築し新規１階床面まで構築する工程と、前記新規１階床面から上方の新規地上階を順次構築すると共に、前記新規地下床面から下方の地盤を、前記第１所定深さに比して浅い第２所定深さの第２地盤面まで掘削する工程と、前記第２地盤面に基礎を構築する工程と、前記基礎から前記新規地下床面の高さまで前記山留め壁を支持する第２仮設土留め支保工を設置する工程と、前記基礎から上方に第２所定階数分の追加新規地下構造物を順次構築する工程と、を備えることを特徴とする地下構造物の構築方法である。

本発明によれば、構真柱を構築する際、構真柱の柱頭を第１地盤面までとすることができるため、構真柱を短くすることができる。構真柱を短くすることにより、施工対象範囲１が狭小地であっても構真柱を地組することができる等の利点がある。本発明によれば、既設地下構造物まで撤去し、第１地盤面に新規地下床面を構築しその上方に新規地下構造物を順打ち工法に基づいて構築するため、新規地下構造物を安定的に構築することができる。

また、本発明の前記第１地盤面は、地下水位に比して浅い深さ方向の高さであってもよい。

本発明によれば、地下水位に比して浅い位置において新規地下構造物を構築するため、新規地下構造物を安定的に構築することができる。

また、本発明は、前記第１所定階数の前記新規地下構造物と前記新規１階床面とを繋ぐ地下スロープを構築する工程を備えていてもよい。

本発明によれば、地下スロープを順打ち工法に基づいて安定した品質に基づいて構築することができる。

また、本発明は前記基礎から上方に追加地下スロープを構築する工程を備えていてもよい。

本発明によれば、追加地下スロープを順打ち工法に基づいて安定した品質に基づいて構築することができる。

また、本発明は、前記新規地下構造物の構築及び前記追加新規地下構造物の構築において前記地下スロープ及び前記追加地下スロープを備える場合には、前記地下スロープ及び前記追加地下スロープを用いて撤去物を搬出すると共に、搬入物を搬入する工程を備えていてもよい。

本発明によれば、地下スロープ及び追加地下スロープを構築することにより、撤去物や搬入物を車両により容易に運搬することができる。

本発明によれば、狭小地であっても効率的に既存地下構造物を撤去しながら新規の地下構造物を増築可能とすることができる。

本発明の実施形態に係る地下構造物の施工対象範囲を示す平面図である。地下構造物の構築方法の地中連続壁を構築する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の既存地下構造物の一部を撤去し、構真柱を構築する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の第１仮設土留め支保工を設置する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の新規地下構造物を構築する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の新規地下構造物構築した後を示す図である。地下構造物の構築方法の地下スロープを構築する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の新規地下構造物の下方の地盤を掘削する工程を示す図である。地下構造物の構築方法の新規地下構造物の下方に追加新規地下構造物構築した後を示す図である。地下構造物の構築方法の追加新規地下スロープを構築する工程を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る地下構造物の構築方法の実施形態に係る各工程について説明する。

図１及び図２に示されるように、新規建物が構築される施工対象範囲１は、例えば、狭小地である。施工対象範囲１は、例えば、近隣に幹線道路、公共交通機関、他の建物等が密集している。施工対象範囲１は、例えば、既設の建物の地上階が撤去され、１階床面から下方に第１所定階数の既設地下構造物２が残置されている。本実施形態においては、第１所定階数は既設地下構造物２の階数であり、例えば、地下２階分である。既設地下構造物２の床面に比して低い位置には、地下水位面Ｗが存在している。施工対象範囲１には、大深度工事が行われ、既設地下構造物２に比して更に深い地中に新規地下構造物（後述）が増設される。

先ず、既設地下構造物２の外周に地山の崩落を防止するための山留め壁３が構築される。山留め壁３は、例えば、地中連続壁工法に基づいて構築される。地中連続壁工法は、例えば、壁状の溝孔を掘削しつつ安定液を溝孔に注入して掘削壁面の崩壊を防ぎながら地下に掘り進め、溝孔にコンクリートを打設し、無筋或いは鉄筋コンクリートなどの連続した地中連続壁（山留め壁３は、）を地中に構築する工法である。地中連続壁はSMW (Soil. Mixing Wall：ソイルセメント工法)に基づいて、構築される。地中連続壁は、溝孔にセメントミルクと土を混合・撹拌して止水壁を形成し、Ｈ形鋼を挿入して連続した山留め壁３により形成される。

溝孔は、例えば、柱状の掘削孔を連続して形成される。掘削孔には、孔壁崩壊防止と掘り屑であるスライムが沈降することを防止するために安定液が注入され、掘削孔の壁面を保持する。安定液は、例えば、ベントナイト溶液であり、比重、粘性、砂分、ｐＨなどに基づく品質が管理される。山留め壁３は、シートパイルを用いる等他の工法により構築されてもよい。既設地下構造物２は、１階の床面から順次撤去される。このとき既設地下構造物２の内部空間２Ｓには、埋め戻し土２Ｂが充填される。埋め戻し土２Ｂは、例えば、流動化処理土である。埋め戻し土２Ｂは、地上面から充填される。埋め戻し土２Ｂは、既設地下構造物２の撤去状態に応じて掘削される。

図３に示されるように、既設地下構造物２の１階床面が撤去された後に現れた開口には、仮設の床面となる構台Ｆが構築される。構台Ｆは、１階の全面ではなく一部を覆うように構築される。構台Ｆは、平面視して矩形に構築される。構台Ｆの設置に並行して、構台Ｆの下方には、構台Ｆを支持するために仮設される複数の構台杭Ｆ２が設置される。構台杭Ｆ２は、例えば、Ｈ鋼により形成される。構台杭Ｆ２は、例えば、後述の新規地下構造物８を支持する第２地盤面１２（図７参照）に比して下方の位置まで根入れされる。構台杭Ｆ２は、Ｈ鋼を適宜継ぎ足して構成される。これにより、構台Ｆから下方の撤去物Ｔを搬出可能となる。構台Ｆには、クレーン等の重機や車両が載置される。構台Ｆから下方において残置された既設地下構造物２を破砕したコンクリート塊や埋め戻し土２Ｂは、上方から順次撤去される。既設地下構造物２は、上方から順次撤去され、第１地盤面５が露出する。

第１地盤面５から下方の第１所定深さまで複数の構真柱６を構築する。構真柱６は、逆打ち工法において先に構築される先行床を支持するための支持柱である。構真柱６は、例えば、Ｈ鋼等の鋼材の周囲がコンクリートにより覆われて形成される柱体である。構真柱６は、基礎杭６Ａと一体に構築され、構造物の一部の部材として用いられる。構真柱６の構築において、例えば、既設地下構造物２或いは、第１地盤面５から下方に杭孔を掘削しながら杭孔に安定液を注入し、杭孔の安定を保持しつつ杭孔を下方に掘り進め縦穴状の空間を掘削する。縦穴状の空間は、例えば、下部がテーパ形状に拡径された拡径空間が形成される。拡径空間は、例えば、拡径装置（不図示）等を用いて形成される。

拡径空間には、鉄筋により形成された鉄筋籠（不図示）が建て込まれる。縦穴には、コンクリートが打設される基礎杭６Ａが形成される。コンクリートの硬化前に基礎杭の上方には、構真柱６が位置決めされ、建て込まれる。縦穴状の空間には、Ｈ鋼により地組された構真柱６が挿入され、コンクリート内に構真柱６が埋め込まれ、コンクリートの硬化後に構真柱６と基礎杭とが一体に形成される。

上記工程によれば、第１地盤面５から構真柱６を構築することにより、構真柱６は、１階床面を先行床として構築する逆打ち工法の場合に比して短く構築することができる。第１地盤面５から構真柱６を構築することにより、構真柱６の地組を可能にできる。

拡径空間にコンクリートが充填され構真柱６が構築されると、構真柱６は、地上構造物の荷重を支持すると共に、地上構造物に加わるモーメントに基づく上方への引っ張り力に対抗可能な基礎杭となる。構真柱６の縦穴状の空間には、例えば、柱状に組まれた鉄筋が挿入される。その後、構真柱６の縦穴状の空間にコンクリートが打設され、構真柱６が構築される。

図４に示されるように、対向する山留め壁３の間には、第１仮設土留め支保工４が設置される。第１仮設土留め支保工４は、例えば、Ｈ鋼等の部材を組み合わせた枠体に構築される。第１仮設土留め支保工４の端部と山留め壁３との間には、山留め壁３の表面の水平方向に沿ってＨ鋼が配置される。第１仮設土留め支保工４は、例えば、対向する山留め壁３を軸力方向に支持し、山留め壁３が土圧を受けて内側に膨出することを防止する。第１仮設土留め支保工４の間を用いて、地上面からクレーン装置Ｋ等を用いて既設地下構造物２を解体したガラや搬出土等の撤去物Ｔが搬出される。第１地盤面５は、例えば、地下水位に比して浅い深さ方向の高さである。

図５に示されるように、次に、第１地盤面５から上方には、新規地下床面７が構築される。新規地下床面７は、例えば、第１地盤面５上であり且つ構真柱６の上部に支持されるように構築される。新規地下床面７は、例えば、鉄筋コンクリート造にて構築され、第１地盤面５の下方に後述の追加新規地下構造物１５を構築するための逆打ち工法における先行床として利用することができる。新規地下床面７の構築の際に、第１地盤面５から上方の構台杭Ｆ３が撤去される。撤去された構台杭Ｆ３は、後述の第２仮設土留め支保工１３として利用することができる。新規地下床面７から上方には、第１所定階数の新規地下構造物８が順打ち工法に基づいて順次構築される。新規地下構造物８は、新規１階床面９まで構築される。このとき、順次、第１仮設土留め支保工４が撤去される。撤去された第１仮設土留め支保工４は、後述の第２仮設土留め支保工１３として利用することができる。

新規地下構造物８は、例えば、コンクリートの圧入工法を用いて形成され、上下方向に貫通する複数の仮設開口Ｈが適宜設けられる。仮設開口Ｈは、例えば、クレーン装置等を用いて撤去物を搬出し、或いは新規地下床面７の下方の後述の追加新規地下構造物１５を構築するための資材を搬入し、コンクリートを打設するためのホースを出し入れするために用いられる。新規１階床面９は、例えば、鉄筋コンクリート造に基づいて構築される。新規１階床面９には、上下方向に貫通する複数の仮設開口Ｈが適宜設けられる。仮設開口Ｈは、例えば、新規地下床面に設けられた仮設開口Ｈの上下方向に沿った位置に設けられる。

仮設開口Ｈは、例えば、クレーン装置Ｋ等を用いて既存地下階を解体したガラや搬出土、構台杭の一部等の撤去物を搬出し、或いは新規地下構造物８を構築するための資材を搬入し、コンクリートを打設するためのホースを出し入れするために用いられる。

本実施形態においては、新規地下構造物８は、例えば、地下２階分である。新規地下構造物８は、上述したように地下水位に比して上方において施工されるため、地下水が出ない状態において品質を確保した躯体を構築できる。また、地下水が出ない状態とすることで、地中連続壁を構築するＳＭＷが建物内側方向に受ける荷重の増加を防ぎ、ＳＭＷの安定を計ることが出来る。

図６Ａに示されるように、次に、新規地下構造物８が構築される。新規地下構造物８は、順打ち工法にて構築されるため、コンクリートの品質を安定的に確保することができる。仮設開口Ｈは、必要に応じて閉塞してもよい。

図６Ｂに示されるように、新規地下構造物８の一部には、新規地下床面７と新規１階床面９とを繋ぐ地下スロープ１０を設けてもよい。地下スロープ１０は、例えば、鉄筋コンクリート造にて、順打ち工法にて構築されるが、後に撤去される仮設構造部であってもよく、Ｈ鋼等を用いて解体可能に組み立てられてもよい。

地下スロープ１０は、例えば、新規地下構造物８の各階毎に構築されてもよいし、新規地下床面７と新規１階床面９とを繋ぐように構築されてもよい。地下スロープ１０は、既存地下階を解体したガラや搬出土等の撤去物を搬出したり、新規地下構造物８を構築するための資材を搬入したりする車両用通路として利用することができる。

図７に示されるように、新規１階床面９の構築後、新規１階床面９から上方では、新規地上階１１が順次構築される。新規地上階１１の構築と同時進行して、新規地下床面７から下方の地盤が掘削される。このとき、地盤は、構真柱６の下端が設けられた第１所定深さに比して浅い第２所定深さの第２地盤面１２まで掘削される。新規地下床面７と第２地盤面１２との間には、地下空間が形成され、新規地下床面７は、露出した複数の構真柱６に支持される。

このとき、仮設開口Ｈは、例えば、クレーン装置等を用いて、地盤を掘削して生じた掘削土等を搬出し、新規地下構造物８を構築するための資材を搬入し、構台杭Ｆ２として利用していた部材の一部を第２仮設土留め支保工１３の部材として供するために搬入し、コンクリートを打設するためのホースを出し入れするために用いられる。また、地盤の掘削深さに応じて構台杭Ｆ２が順次撤去される。

対向する山留め壁３の間には、第２仮設土留め支保工１３が設置される。第２仮設土留め支保工１３は、例えば、第１仮設土留め支保工４や、構台杭Ｆ２の部材を利用した枠体に構築される。第２仮設土留め支保工１３の端部と山留め壁３との間には、山留め壁３の表面の水平方向に沿ってＨ鋼が配置される。第２仮設土留め支保工１３は、第１仮設土留め支保工４と同様に、対向する山留め壁３を軸力方向に支持し、山留め壁３が土圧を受けて内側に膨出することを防止する。

地下スロープ１０を設ける場合は、地盤を掘削して生じた掘削土等を、仮設開口Ｈを通じて新規地下構造物８まで搬出された後に、地下スロープ１０を用いて車両や重機により搬出してもよい。

図８に示されるように、第２地盤面１２は、基礎杭６Ａの上端と略同一の高さに掘削される。第２地盤面１２の上部には、新規追加地下床面１４が構築される。新規追加地下床面１４から上方には、第２所定階数分の追加新規地下構造物１５が順打ち工法に基づいて順次構築される。本実施形態においては、第２所定階数は、２階分である。即ち、本実施形態においては、追加新規地下構造物１５は、地下３階及び地下４階である。追加新規地下構造物１５は、例えば、コンクリートの圧入工法などの方法で鉄筋コンクリート造にて構築される。構真柱６は、追加新規地下構造物１５の一部の構造体となり一体化される。基礎杭６Ａは、追加新規地下構造物１５及び新規地下構造物８を支持する。

また、図９に示されるように、追加新規地下構造物１５の一部に追加地下スロープ１６が構築されてもよい。追加地下スロープ１６は、例えば、追加新規地下構造物１５毎に構築されてもよく、新規追加地下床面１４から新規地下床面７まで構築されてもよい。追加地下スロープ１６は、例えば、鉄筋コンクリート造にて構築されるが、後に撤去される仮設構造部であってもよく、Ｈ鋼等を用いて解体可能に組み立てられてもよい。

追加地下スロープ１６からは、ガラ等の搬出物が搬出されると共に、資材等の搬入物が搬入される。上記工程に基づいて、新規追加地下床面１４と新規地下床面７との間に追加新規地下構造物１５が構築される。クレーン装置等を用いて搬出物が搬出された後、各仮設開口Ｈが閉塞される。各仮設開口Ｈは、閉塞が必要でない場合は、残置され追加新規地下構造物１５の一部として利用される。

上述した地下構造物の構築方法によれば、逆打ち工法において構真柱６を構築する際、構真柱６の柱頭を第１地盤面５までとすることができるため、構真柱６の長さを短くすることができる。構真柱を短くすることにより、施工対象範囲１が狭小地であっても構真柱を地組することができる等の利点がある。

上述した地下構造物の構築方法によれば、地下水位に比して上方の第１地盤面５から新規地下構造物を順打ち工法に基づいて構築するため、新規地下構造物の構築を安定的に行うことができる。また、新規１階床面、追加新規地下構造物に仮設開口Ｈを設けることにより、搬出物及び搬入物を重機により容易に運搬することができる。また、新規地下構造物の一部や、追加新規地下階の一部に追加地下スロープを構築する場合には、搬出物及び搬入物を車両や重機を用いて容易に運搬することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、地下スロープ１０及び追加地下スロープ１６は、例えば、設計上の構造物であってもよいし、後に撤去される仮設構造部であってもよい。

１施工対象範囲
２既設地下構造物
３山留め壁
４第１仮設土留め支保工
５第１地盤面
６構真柱
７新規地下床面
８新規地下構造物
９新規１階床面
１０地下スロープ
１１新規地上階
１２第２地盤面
１３第２仮設土留め支保工
１４新規追加地下床面
１５追加新規地下構造物
１６追加地下スロープ
Ｆ構台

Claims

既存地下構造物の外周に山留め壁を構築する工程と、
既存地下構造物の１階から下方の第１所定階数の既存地下階を撤去する工程と、
前記既存地下階を撤去して現れた第１地盤面から前記１階の高さまで前記山留め壁を支持する第１仮設土留め支保工を設置する工程と、
前記第１地盤面から下方の第１所定深さまで複数の構真柱を構築する工程と、
前記第１地盤面に新規地下床面を構築する工程と、
前記新規地下床面から上方に第１所定階数の新規地下構造物を順次構築し新規１階床面まで構築する工程と、
前記新規１階床面から上方の新規地上構造物を順次構築すると共に、前記新規地下床面から下方の地盤を、前記第１所定深さに比して浅い第２所定深さの第２地盤面まで掘削する工程と、
前記第２地盤面に基礎を構築する工程と、
前記基礎から前記新規地下床面の高さまで前記山留め壁を支持する第２仮設土留め支保工を設置する工程と、
前記基礎から上方に第２所定階数分の追加新規地下構造物を順次構築する工程と、
を備えることを特徴とする、地下構造物の構築方法。
前記第１地盤面は、地下水位に比して浅い深さ方向の高さである、
請求項１に記載の地下構造物の構築方法。
前記第１所定階数の前記新規地下構造物と前記新規１階床面とを繋ぐ地下スロープを構築する工程を備える、
請求項１または２に記載の地下構造物の構築方法。
前記基礎から上方に追加地下スロープを構築する工程を備える、
請求項３に記載の地下構造物の構築方法。
前記新規地下構造物の構築及び前記追加新規地下構造物の構築において前記地下スロープ及び前記追加地下スロープを備える場合には、前記地下スロープ及び前記追加地下スロープを用いて撤去物を搬出すると共に、搬入物を搬入する工程を備える、
請求項４に記載の地下構造物の構築方法。