JP2009121114A - 構造物の支持構造、地中構造物の構築方法、基礎荷重の受け替え工法 - Google Patents

Abstract

【課題】地上構造物の基礎の直下においても、地中構造物の構築作業を行うことができる基礎の支持構造を提供する。
【解決手段】高架橋１のフーチング２０の下方において、地中構造物２００の構築作業を行うための構造物の支持構造１００は、地中構造物２００の両側に当たる位置に構築された節付き地中壁３０と、地中構造物２００の両側に当たる位置に構築された節付き地中壁３０の上部の間に亘って、フーチング３の側方及び上方を覆い、かつ、地中構造物２００と一体になるように構築された耐圧板２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高架橋などの構造物の基礎の下方に地中構造物を構築する方法、及び地中構造物の支持構造に関する。

従来より、高架橋などの構造物の基礎の直下に新たな地中構造物を構築する場合には、高架橋の基礎であるフーチングを支持するように支持構造を構築し、その下方において地中構造物の構築を行っている。図７は、従来の支持構造の一例を示す図である。同図に示すように、従来は、構築すべき地中構造物２００の側部に地中壁１３０を構築し、フーチング３の下方に、フーチング３を支持する杭４と干渉しないように地中壁１３０の間に仮受桁１２０を掛け渡し、仮受桁１２０によりジャッキ１４０を介してフーチング３からの荷重を杭４から受け替えることでフーチング３を支持し、その後、杭４を除去して地中構造物２００を構築していた（例えば、非特許文献１参照）。なお、ジャッキ１４０は、地中構造物２００を構築するために仮受桁１２０の下方を掘削した際に、フーチング３が沈下しないように、仮受桁１２０に生じた撓み、及び地中壁１３０の沈下を吸収するために設けられている。
中村信義、川村努 "アンダーピニングの諸形式とその選定"、月刊「基礎工」２００１年６月号、総合土木研究所、２００１年６月、 VOl.29、 No.6、p.2-p.5

しかし、上記の仮受架構では、フーチングの下方に仮受桁及びジャッキを設けるため、フーチングの直下において地中構造物の構築作業を行うことができないという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、フーチングの下方に設けられたジャッキ及び仮受桁を不要にすることにより、地上構造物の基礎の直下においても、地中構造物の構築作業を行うことができる基礎の支持構造を提供することである。

本発明の構造物の支持構造は、構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎の下方において、地中構造物の構築作業を行うための構造物の支持構造であって、前記地中構造物に当たる位置の両側に構築された地中壁又は杭と、前記両側に構築された地中壁又は杭の上部の間に亘って、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体になるように構築された支持部材と、を備えることを特徴とする。

上記の構造物の支持構造において、前記支持部材は、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎の側方及び上方を覆うように構築された鉄筋コンクリート部材、鉄骨コンクリート部材又は鉄骨鉄筋コンクリート部材であってもよく、さらに、前記支持部材は、板状に構築されていてもよい。
また、前記地中壁又は杭は、節付き地中壁又は節付き杭であってもよい。

また、本発明の地中構造物の構築方法は、構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎の下方において、地中構造物を構築する方法であって、前記地中構造物に当たる位置の両側に地中壁又は杭を構築し、前記両側に構築された地中壁又は杭の上部の間に亘って、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体になるように支持部材を構築し、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎の下方を掘削し、前記掘削することにより形成された空間において前記地中構造物を構築することを特徴とする。

また、本発明の基礎荷重の受け替え工法は、構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎に前記構造物から作用する荷重を別の基礎構造に受け替える受け替え工法であって、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体に支持部材を構築すると共に、前記別の基礎構造を構築し、前記構造物から前記支持部材に作用する荷重を前記別の基礎構造に伝達させることを特徴とする。

本発明によれば、構造物の基礎の側方及び上方を覆うように基礎と一体に構築された板状のコンクリート部材により荷重を受け、この荷重を地中壁又は杭により地盤に伝達するため、仮受桁やジャッキをフーチングや直接基礎の下方に設けなくても、基礎の直下において地中構造物の構築作業を行うことができる。

以下、本発明の構造物の支持構造をフーチングを備える高架橋の下方に地中構造物を構築する場合に適用した実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の支持構造１００を示す断面図である。本実施形態の支持構造１００は、既設の高架橋１のフーチング３の下方に、例えば、地下鉄などの地中構造物２００を構築する際に、フーチング３を下方より支持するための構造である。図１に示すように、支持構造１００は、構築される地中構造物２００の両側に当たる位置に構築された節付き地中壁３０と、フーチング３と一体に構築された耐圧板２０とを備える。

節付き地中壁３０は地中壁本体の表面に外側に突出する突出部３１が形成された地中壁である。節付き地中壁３０に鉛直下方に向かう押し込み荷重が作用した場合には、地中壁本体の表面摩擦力に加えて、突出部３１に地盤より作用する支圧力により抵抗することができる。このように、節付き地中壁３０は通常の地中壁に比べて押し込み荷重に対する抵抗力を備えている。

耐圧板２０は、フーチング３の上面及び側面を覆うように構築された鉄筋コンクリート造、鉄骨コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の板状部材であり、両側の節付き地中壁３０の上部に亘って構築されている。フーチング３の表面にはアンカー筋２１が打設されており、耐圧板２０はこのアンカー筋２１を埋設するように構築されており、フーチング３と耐圧板２０とは一体の構造体として機能する。

以下、上記の支持構造１００を構築し、構築した支持構造１００を用いて地中構造物２００の構築する方法を説明する。図２〜図６は、支持構造１００を構築し、構築した支持構造１００を用いて地中構造物２００の構築する方法を説明するための鉛直方向断面図である。

まず、図２に示すように、構築する地中構造物２００の両側部にあたる部分に節付き地中壁３０を構築する。すなわち、掘削装置で地盤の節付き地中壁３０にあたる位置を鉛直方向に掘削するとともに、突出部３１にあたる部分を掘削することにより節付き地中壁３０の形状に合わせた掘削孔を形成する。そして、掘削孔内に芯材として鉄筋かごを建て込み、コンクリートを打設する。この際、図２に示すように、節付き地中壁３０は上端が耐圧板２０の下面にあたる高さとなるように構築しておき、その上部より耐圧板２０と接続するための鉄筋を突出させておく。

次に、図３に示すように、フーチング３の上面及び側面が露出するように耐圧板２０にあたる部分の地盤を掘削する。そして、フーチング３の上面及び側面にアンカー２１を打設する。

次に、図４に示すように、耐圧板２０を構築する。すなわち、まず、耐圧板２０を鉄筋コンクリート造とする場合には鉄筋の配筋作業を、耐圧板２０を鉄骨コンクリート造とする場合には、鉄骨の建て込み作業を、耐圧板２０を鉄骨鉄筋コンクリート造とする場合には、鉄骨の建て込み作業及び鉄筋の配筋作業を行う。そして、耐圧板２０を構成するコンクリートを打設する。打設したコンクリートが硬化すると、アンカー筋２１によりフーチング３と耐圧板２０とが一体となる。以上の工程により、支持構造１００が構築される。

次に、図５に示すように、節付き地中壁３０を土留壁として利用して、両側の節付き地中壁３０の間に必要に応じて切梁を掛け渡しながら、耐圧板２０の下方の地盤を掘削する。この際、フーチング３の下部の地盤を掘削することにより、フーチング３が地盤より受けていた反力及び杭４の周面に作用していた周面摩擦力が作用しなくなり、高架橋１から耐圧板２０に伝達された荷重は節付き地中壁３０に押し込み荷重として伝達されることになる。これに対して、上記のように節付き地中壁３０は通常の地中壁に比べて押し込み荷重に対する抵抗力が向上されているので、フーチング３及び耐圧板２０を沈下させることなく支持することができる。このように、支持構造１００により高架橋１の荷重を支持することができるので、フーチング３の下部の杭４が構築する地中構造物と干渉する場合には杭４を切除してもよい。

次に、図６に示すように、両側の節付き地中壁３０の間を掘削して形成した空間内で配筋作業、型枠設置作業、及びコンクリートの打設作業を行うことにより、地中構造物２００を構築する。
なお、地中構造物２００の構築後は上記の支持構造１００により高架橋１を支持することとしてもよいし、新たな基礎構造を構築し、この基礎構造により高架橋１を支持することとしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の支持構造２００によれば、高架橋１の荷重をフーチング３の側面及び上面を覆うように構築された耐圧板２０により受け、この耐圧板２０が受けた荷重を節付き地中壁３０に伝達する構成としたため、フーチング３の直下に仮受桁やジャッキなどの支持構造が存在せず、フーチング３の直下においても地中構造物２００の構築作業を行うことができる。このため、地中構造物２００を構築する際の施工性を向上することができるとともに、例えば、地中構造物２００の上面がフーチング３の直下に位置するように設計することが可能となり、設計の自由度が向上される。

また、耐圧板２０をフーチング３の側面及び上面を覆うように構築することとしたため、地上において構築できるので、施工性を向上することができる。さらに、このように耐圧板２０をフーチング３の上方及び側方を覆うように構築することにより、耐圧板２０を厚くしても地中構造物２００を構築する際の障害とならないため、耐圧板２０を必要に応じて厚くし、耐圧板２０に十分な曲げ耐力を持たせることができる。

また、従来は、図７に示すように、フーチング３の下方にフーチング３を支持する仮受桁１２０を構築していた。このように、フーチング３を支持する部材を桁状としたのは、支持構造３００を構築する際に、フーチング３の下方の地盤全てを掘削してしまうと沈下の恐れがあるため、フーチング３の下部の地盤を一部しか掘削できないからである。これに対して、本実施形態によれば、耐圧板２０をフーチング３の上方及び側方を覆うような形状としたため、上記のようにフーチング３の下方を掘削することなく板状の耐圧板２０を構築することができる。このようにフーチング３の荷重を受ける耐圧板２０を板状とすることができるため、この耐圧板２０の曲げ耐力を向上することができる。

また、図７に示す従来の支持構造３００では、仮受桁１２０の下方において地中壁１３０の間の地盤を掘削すると、杭４に作用していた周面摩擦力がなくなり高架橋１の荷重は仮受桁１２０を介して地中壁１３０に伝達されることとなる。しかしながら、地中壁１３０の間の地盤を掘削した状態で、仮受桁１２０に高架橋１の荷重が作用すると、仮受桁１２０の中央部が下方に撓み、これに伴って、地中壁１３０が内側に変形してしまう。その結果、地中壁１３０と外側の地盤との間の周面摩擦力が低下し、十分な支持力を得られずに高架橋１及び支持構造３００全体が沈下してしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、上記のように耐圧板２０に十分な曲げ耐力を持たせることにより、耐圧板２０に生じる撓みを抑えることができる。さらに、耐圧板２０を節付き壁３０により下方から支持する構成としたため、耐圧板２０に高架橋１の荷重が下向きに作用しても、節付き壁３０が内側に向かって変形するのを抑え、これにより節付き壁３０が地盤から受ける周面摩擦力が低下するのを抑えることができる。さらに、節付き壁３０が突出部３１を備えることにより、押込荷重に対する抵抗力が向上されているので、高架橋１が沈下するのをより効果的に抑制できる。

また、従来は、上記のように仮受桁１３０に撓みが生じた際に、高架橋１が沈下しないように、高架橋１のフーチング３と荷重を支持する仮受桁１２０との間にジャッキ１４０を介在させ、このジャッキ１４０を伸長させることにより、この撓みを吸収させていた。これに対して、本実施形態では、上記のように、耐圧板２０の変形を抑えることができるため、撓みを吸収するためのジャッキが不要となる。これにより、ジャッキを設けるためのスペースが不要となり、また、ジャッキの設置等の作業を省くことができ、施工性を向上することができる。

なお、上記の実施形態では、節付き地中壁３０により地盤反力を得て、耐圧板２０を支持するものとしたが、これに限らず、節付き地中壁３０に変えて節付き杭を用いることもでき、さらに、十分な地盤反力を得ることができれば、通常の地中壁及び杭を用いてもよい。

また、本実施形態では、下方に杭を備えたフーチングを備えた高架橋の下方に地中構造物を構築する場合を例として説明したが、これに限らず、杭を備えていないフーチング、又はべた基礎などの基礎構造を有する構造物の下方に地中構造物を構築する場合にも本発明を適用することができる。

本実施形態の支持構造を示す断面図である。 支持構造を構築する方法を説明するための図であり、地中構造物の両側部にあたる部分に節付き地中壁を構築した状態を示す。 支持構造を構築する方法を説明するための図であり、地盤の耐圧板にあたる部分を掘削し、アンカーを打設した状態を示す。 支持構造を構築する方法を説明するための図であり、耐圧板を構成するコンクリートを打設した状態を示す。 地中構造物を構築する方法を説明するための図であり、下方の地盤を掘削している状態を示す図である。 地中構造物の構築が完了した状態を示す図である。 従来の支持構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 高架橋
２ 橋脚
３ フーチング
４ 杭
２０ 耐圧板
２１ アンカー
３０ 節付き地中壁
３１ 突出部
１００ 支持構造
２００ 地中構造物

Claims (6)

1. 構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎の下方において、地中構造物の構築作業を行うための構造物の支持構造であって、
   前記地中構造物に当たる位置の両側に構築された地中壁又は杭と、
   前記両側に構築された地中壁又は杭の上部の間に亘って、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体になるように構築された支持部材と、を備えることを特徴とする構造物の支持構造。
2. 前記支持部材は、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎の側方及び上方を覆うように構築された鉄筋コンクリート部材、鉄骨コンクリート部材又は鉄骨鉄筋コンクリート部材であることを特徴とする請求項１記載の構造物の支持構造。
3. 前記支持部材は、板状に構築されていることを特徴とする１又は２記載の構造物の支持構造。
4. 前記地中壁又は杭は、節付き地中壁又は節付き杭であることを特徴とする請求項１から３のうち何れかに記載の構造物の支持構造。
5. 構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎の下方において、地中構造物を構築する方法であって、
   前記地中構造物に当たる位置の両側に地中壁又は杭を構築し、
   前記両側に構築された地中壁又は杭の上部の間に亘って、前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体になるように支持部材を構築し、
   前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎の下方を掘削し、
   前記掘削することにより形成された空間において前記地中構造物を構築することを特徴とする地中構造物の構築方法。
6. 構造物の基礎である杭基礎又は直接基礎に前記構造物から作用する荷重を別の基礎構造に受け替える受け替え工法であって、
   前記杭基礎のフーチング又は前記直接基礎と一体に支持部材を構築すると共に、前記別の基礎構造を構築し、前記構造物から前記支持部材に作用する荷重を前記別の基礎構造に伝達させることを特徴とする基礎荷重の受け替え工法。