JP2016089481A - 地下施設増設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易かつ安価に施工をすることが可能な地下施設増設方法を提案する。
【解決手段】既設杭１と既設基礎体２とを備える既存建物に免震装置７を増設する地下施設増設方法であって、既設基礎体２の下方を掘削して既設杭１の一部を露出させる掘削工程と、既設杭１の露出部分の外周を切削する切削工程と、既設基礎体２の下方に新設基礎体４を形成する基礎体新設工程と、新設基礎体４に立設させた仮支持材６により既設基礎体２を支持する第一の受替工程と、既設杭１の露出部分を撤去する既設杭撤去工程と、新設基礎体４と既設基礎体２との間に免震装置７を増設する地下施設増設工程と、既設基礎体２を、免震装置７で支持する第二の受替工程と、仮支持材６を撤去する仮支持材撤去工程とを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、地下施設増設方法に関する。

既存建物に地下階を増設する場合や、既存建物を既設基礎体下で免震化する場合には、増設する地下階や免震装置等の新設地下施設の下方に新設基礎体を増設し、既設基礎体の作用荷重を新設基礎体に受け替える必要がある。

例えば、特許文献１には、既設杭の周囲に複数の仮設杭を配置した後、既設杭の杭頭部周辺を掘削して作業ピットを形成し、上部構造の自重を仮設杭に受け替えた後に、既設基礎体と既設杭との間に免震装置を設置する方法が開示されている。

また、特許文献２には、既設基礎体の下方を掘削して既設杭の杭頭部を露出させるとともにこの既設杭の側面にスタッドボルトを植設し、このスタッドボルトを巻き込むように掘削底にフラットスラブを形成した後、このフラットスラブに立設した仮受けジャッキにより既設基礎体を支持した状態で、既設基礎体とフラットスラブとの間に免震装置を設置する方法が開示されている。

特開２０１３−１８１３２２号公報 特許第２８１９００８号公報

特許文献１に記載の方法では、複数の仮設杭の施工が必要なため、施工に手間がかかり、工期短縮化の妨げになる場合があった。
また、特許文献２に記載の方法は、既設杭の本数が少ない場合や、杭表面積（側面積）が少ない場合には、フラットスラブの厚さを大きくする必要があるため、フラットスラブの施工に手間と費用がかかってしまう。

このような観点から、本発明は、比較的簡易かつ安価に施工をすることが可能な地下施設増設方法を提案することを課題とする。

本発明は、既設杭と既設基礎体とを備える既存建物に新設地下施設を増設する地下施設増設方法であって、前記既設基礎体の下方を掘削して前記既設杭の一部を露出させる掘削工程と、前記既設杭の露出部分の外周を切削する切削工程と、前記既設基礎体の下方に新設基礎体を形成する基礎体新設工程と、前記新設基礎体に立設させた仮支持材により前記既設基礎体を支持する第一の受替工程と、前記既設杭の露出部分を撤去する既設杭撤去工程と、前記新設基礎体と前記既設基礎体との間に新設地下施設を増設する地下施設増設工程と、前記既設基礎体を、前記新設地下施設で支持する第二の受替工程と、前記仮支持材を撤去する仮支持材撤去工程と、を備えていることを特徴としている。

かかる地下施設増設方法によれば、既設杭の外周部分を切削した状態で新設基礎体を形成するため、新設基礎体を既設杭に上載させた状態で形成することができる。
そのため、新設基礎体の厚さを大きくしなくても、あるいは、既設杭の表面積が小さい場合であっても、基礎杭と新設基礎体との間で効果的に力を伝達させることができ、ひいては、簡易かつ安価に施工を行うことができる。

前記既設杭撤去工程では、前記既設杭の前記新設基礎体の下端面よりも上側の部分を撤去するのが望ましい。
また、前記仮支持材としてジャッキを使用するのが望ましい。
さらに、必要に応じて前記既設基礎体の下面に沿って補強梁を形成してもよい。

本発明の地下施設増設方法によれば、比較的簡易かつ安価に既存建物に地下施設を増設することが可能となる。

本発明の実施形態の地下施設増設方法の掘削工程を示す断面図である。 同切削工程を示す断面図である。 同基礎体新設工程および補強梁形成工程を示す断面図である。 同第一の受替工程を示す断面図である。 同既設杭撤去工程を示す断面図である。 図５に続く既設杭撤去工程を示す断面図である。 同地下施設増設工程および第二の受替工程を示す断面図である。 同第二の受替工程を示す断面図である。 （ａ）は第二の実施形態の掘削工程を示す断面図、（ｂ）は同斜視図である。 同基礎体新設工程を示す断面図である。 同第一の受替工程を示す断面図である。 同既設杭撤去工程を示す断面図である。 同地下施設増設工程および第二の受替工程を示す断面図である。

＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、既設杭と既設基礎体とを備える既存建物について免震化改修を行う場合を例示する。
本実施形態の地下施設増設方法は、掘削工程と、切削工程と、基礎体新設工程と、補強梁形成工程と、第一の受替工程と、既設杭撤去工程と、地下施設増設工程と、第二の受替工程と、仮支持材撤去工程とを備えている。

掘削工程は、図１に示すように、既設基礎体２の下方を掘削して作業空間３を形成し、既設杭１の杭頭部１０を露出させる工程である。
なお、作業空間３の高さ（掘削深さ）は限定されるものではない。

作業空間３の掘削が完了したら、底面（床面）に砕石３１を敷き均すとともに、捨てコンクリート（均しコンクリート）３２を打設する。
砕石３１および捨てコンクリート３２の層厚は、適宜設定すればよい。なお、砕石３１および捨てコンクリート３２は、必要に応じて施工すればよい。また、捨てコンクリート３２の打設は、切削工程後（既設杭１の切削後）に行ってもよい。

切削工程は、図２に示すように、既設杭１の露出部分（杭頭部１０）の外周部分を切削する工程である。
本実施形態では、捨てコンクリート３２の上面から既設基礎体２の下面の間の区間に対応する範囲において、杭頭部１０の周囲を切削する。なお、杭頭部１０は、作業空間３の底面（床面）から上方を切削してもよい。

既設杭１は、杭頭部１０（露出部分）の切削により、杭頭部１０が地中部分１１よりも細径になる。
杭頭部１０の切削は、例えばワイヤーソーやブレーカー等の切削機械を用いて行う。切削幅は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
本実施形態では、杭頭部１０の全周を切削するが、杭頭部１０の切削は、必ずしも全周にわたって行う必要はない。例えば、図示は省略するが、部分的（例えば放射状）に杭頭部１０のコンクリートを残置させてもよい。

基礎体新設工程は、図３に示すように、既設基礎体２の下方に新設基礎体４を形成する工程である。
新設基礎体４は、図示しない鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設することにより形成する。

新設基礎体４は、杭頭部１０を取り囲むように（杭頭部１０の側面に当接するように）形成する。すなわち、新設基礎体４は、作業空間３の床面よりも下側の地中部分１１（既設杭１の外周部分）に上載させた状態で形成する。

なお、新設基礎体４の厚さは限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
また、鉄筋の配筋ピッチや鉄筋径も適宜設定すればよい。また、鉄筋は必要に応じて配筋すればよく、省略してもよい。

補強梁形成工程は、図３に示すように、既設基礎体２の下面に沿って補強梁５を形成する工程である。
補強梁５は、既設基礎体２の下面に沿って鉄筋および型枠を配設した後、当該型枠内にコンクリートを打設することにより形成する。

なお、補強梁５の部材高や位置は限定されるものではない。工事が可能であれば既設梁（既設基礎体２）の側面に形成してもよい。また、補強梁５は、必要に応じた強度や材料で形成すればよく、例えば、鋼材でもよい。すなわち、補強梁５は、既設基礎体２の剛性や耐力を上げるための補強であればよい。
本実施形態では、複数の補強梁５を上部構造の柱２１の中心位置を交点とする格子状に形成するが、補強梁５は必ずしも格子状に形成する必要はない。

第一の受替工程は、図４に示すように、新設基礎体４に立設させた仮支持材６により既設基礎体２を支持する工程である。
仮支持材６は、新設基礎体４と補強梁５との間に介設する。本実施形態では、一対の仮支持材６を、杭頭部１０を挟んで対向するように配設している。なお、仮設支持材６は、既設基礎体２と新設基礎体４との間に介設してもよい。

本実施形態では、仮支持材６として、ジャッキを採用する。仮支持材６を伸長させると、既設杭１に作用する力（既設基礎体２）を仮支持材６に受替えることができる。
なお、仮支持材６の構成はジャッキに限定されるものではなく、例えば仮設の支柱であってもよいし、ジャッキと支柱とを組み合わせたものであってもよい。

既設杭撤去工程は、図５に示すように、既設杭１の露出部分（杭頭部１０）を撤去する工程である。
本実施形態では、作業空間３の床付け面よりも上側の部分、すなわち、既設基礎体２の下面と新設基礎体４の下面との間に位置する部分を撤去する。なお、既設杭１（杭頭部１０）の撤去範囲は、補強梁５の下面と新設基礎体４の上面との間の露出部分を含んでいれば限定されない。

杭頭部１０の撤去方法は限定されるものではなく、例えば、ブレーカー等で破砕してもよいし、コンクリートカッター等で切削してもよい。
杭頭部１０の撤去に伴い、補強梁５に形成された凹部５１および新設基礎体４に形成された凹部４１には、図６に示すように、コンクリートを充填（打設）する。このとき、凹部５１，４１には、必要に応じて鉄筋を配筋しておく。

地下施設増設工程は、図７に示すように、新設基礎体４と補強梁５（既設基礎体２）との間に免震装置（新設地下施設）７を増設する工程である。
免震装置７は、免震装置本体７１と、上部コンクリート７２と、下部コンクリート７３とを備えている。

本実施形態の免震装置本体７１は、積層ゴムにより構成されているが、免震装置７の構造は限定されなく、例えばすべり支承を採用してもよい。

上部コンクリート７２は、免震装置本体７１と補強梁５との間に介設される鉄筋コンクリート部材であって、補強梁５の下面に形成する。
なお、上部コンクリート７２は、既設基礎体２の下面に形成してもよい。また、上部コンクリート７２は、既設杭撤去工程において形成された補強梁５の凹部にコンクリートを打設する際に、当該コンクリート打設部分と一体に形成してもよい。

下部コンクリート７３は、免震装置本体７１と新設基礎体４との間に介設される鉄筋コンクリート部材であって、新設基礎体４の上面に形成する。
下部コンクリート７３は、既設杭撤去工程において形成された新設基礎体４の凹部にコンクリートを打設する際に、当該コンクリートの打設部分と一体に形成してもよい。

第二の受替工程は、図７に示すように、既設基礎体２を免震装置（新設地下施設）７で支持する工程である。
ジャッキである仮支持材６を収縮すると、仮支持材６に作用する力が免震装置７に受け替えられるため、免震装置７により既設基礎体２を支持する状態となる。

仮支持材撤去工程は、図８に示すように、仮支持材６を撤去する工程である。
すなわち、仮支持材６に作用する力（既設基礎体２）を免震装置７に受け替えたら、仮支持材６を撤去する。

本実施形態の地下施設増設方法によれば、仮設杭を施工することなく、免震装置７を配設することができるため、工期短縮化および施工費の低減化を図ることができる。
新設基礎体４を既設杭１（地中部分１１）に上載させた状態で形成するため、仮支持材６で受け替えた荷重を新設基礎体４を介して既設杭１に伝達させることができる。そのため、あるいは、新設基礎体４の厚さが小さい場合であっても、既設杭１の表面積の大きさに関わらず、既設杭１と新設基礎体４との間で効果的に力を伝達させることができ、ひいては、簡易かつ安価に施工を行うことができる。

また、既設杭１の周囲に配設した仮支持材６により、既設杭１に作用する軸力を受け替えるため、一つの柱２１の荷重を一つの既設杭１で支える構造であっても、大幅な補強工事を要することなく、既設杭１の軸力を受け替えることができる。
また、比較的簡易な仮受け構造（仮支持材６）を採用しているため、施工期間の短縮化を図ることもできる。

既設杭１の杭頭部１０を、新設基礎体４の下面よりも下の位置で切断することで、既設基礎体２の下方に版状の新設基礎体４を形成することができる。
また、仮支持材６としてジャッキを使用することで、既設杭１に作用する力（既設基礎体２）の受け替え（第一受替え工程および第二受替え工程）を容易に行うことができる。

また、免震装置７を、既設杭１の中心軸の延長線上に設置するため、既設杭１同士の間隔が狭く、免震装置７を既設杭１同士の間に設置することができない場合であっても、既存建物に免震化改修を行うことができる。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態では、図９の（ａ）および（ｂ）に示す既設杭１と既設基礎体２とを備える既存建物について、免震装置（新設地下施設）を増設して免震化改修を行う場合を例示する。
本実施形態の既設基礎体２は、基礎梁２２、耐圧盤２３およびフーチング２４とを備えている。なお、既設基礎体２の構成は限定されるものではなく、例えば、版状部材であってもよい。

基礎梁２２は、既設杭１の中心軸の延長線上において交差するように形成された、鉄筋コンクリート製の格子状部材である。なお、基礎梁２２の構成は限定されない。
耐圧盤２３は、既設杭１の上端と基礎梁２２の下面との間に介設された鉄筋コンクリート製の盤状部材である。なお、耐圧盤２３の構成は限定されない。
フーチング２４は、耐圧盤２３上に形成されていて、既設柱２１の下端が接続された鉄筋コンクリート製部材である。なお、フーチング２４の構成は限定されない。
本実施形態の地下施設増設方法は、掘削工程と、切削工程と、基礎体新設工程と、第一の受替工程と、既設杭撤去工程と、地下施設増設工程と、第二の受替工程と、仮支持材撤去工程とを備えている。

掘削工程は、図９の（ａ）に示すように、既設基礎体２の下方を掘削して作業空間３を形成し、既設杭１の杭頭部１０を露出させる工程である。
なお、作業空間３の高さ（掘削深さ）は限定されるものではない。

作業空間３の掘削が完了したら、底面（床面）に砕石３１を敷き均すとともに、捨てコンクリート（均しコンクリート）３２を打設する。
砕石３１および捨てコンクリート３２の層厚は、適宜設定すればよい。なお、砕石３１および捨てコンクリート３２は、必要に応じて施工すればよい。また、捨てコンクリート３２の打設は、切削工程後（既設杭１の切削後）に行ってもよい。

切削工程は、図１０に示すように、既設杭１の露出部分（杭頭部１０）の外周部分を切削する工程である。
本実施形態では、捨てコンクリート３２の上面から既設基礎体２の下面の間の区間に対応する範囲において、杭頭部１０の周囲を切削する。なお、杭頭部１０は、作業空間３の底面（床面）から上方を切削してもよい。
切削工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

基礎体新設工程は、図１０に示すように、既設基礎体２の下方に新設基礎体４を形成する工程である。
新設基礎体４は、図示しない鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設することにより形成する。
基礎体新設工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

第一の受替工程は、図１１に示すように、新設基礎体４に立設させた仮支持材６により既設基礎体２を支持する工程である。
仮支持材６は、既設基礎体２と新設基礎体４との間に介設する。本実施形態では、一対の仮支持材６を、杭頭部１０を挟んで対向するように配設している。なお、仮支持材６は、フーチング２４の真下となる位置に配置する。

本実施形態では、仮支持材６として、支柱６２を備えたジャッキ６１を採用する。仮支持材６を伸長させると、既設杭１に作用する力（既設基礎体２）を仮支持材６に受替えることができる。
なお、仮支持材６の構成は限定されるものではない。

既設杭撤去工程は、図１２に示すように、既設杭１の露出部分（杭頭部１０）を撤去する工程である。
本実施形態では、作業空間３の床付け面よりも上側の部分、すなわち、既設基礎体２の下面と新設基礎体４の下面との間に位置する部分を撤去する。

杭頭部１０の撤去方法は限定されるものではなく、例えば、ブレーカー等で破砕してもよいし、コンクリートカッター等で切削してもよい。
杭頭部１０の撤去に伴い、新設基礎体４に形成された凹部４１には、図１３に示すように、コンクリートを充填（打設）する。このとき、凹部４１には、必要に応じて鉄筋を配筋しておく。

地下施設増設工程は、図１３に示すように、新設基礎体４と既設基礎体２との間に免震装置（新設地下施設）７を増設する工程である。
免震装置７は、免震装置本体７１と、上部コンクリート７２と、下部コンクリート７３とを備えている。

本実施形態の免震装置本体７１は、積層ゴムにより構成されているが、免震装置７の構造は限定されなく、例えばすべり支承を採用してもよい。

上部コンクリート７２は、免震装置本体７１と既設基礎体２との間に介設される鉄筋コンクリート部材であって、既設基礎体２の下面に形成する。
なお、下部コンクリート７３は、免震装置本体７１と新設基礎体４との間に介設される鉄筋コンクリート部材であって、新設基礎体４の上面に形成する。
下部コンクリート７３は、既設杭撤去工程において形成された新設基礎体４の凹部にコンクリートを打設する際に、当該コンクリートの打設部分と一体に形成してもよい。

第二の受替工程は、図１３に示すように、既設基礎体２を免震装置（新設地下施設）７で支持する工程である。
ジャッキを備える仮支持材６を収縮すると、仮支持材６に作用する力が免震装置７に受け替えられるため、免震装置７により既設基礎体２を支持する状態となる。

仮支持材撤去工程は、仮支持材６を撤去する工程である。
すなわち、仮支持材６に作用する力（既設基礎体２）を免震装置７に受け替えたら、仮支持材６を撤去する。

本実施形態の地下施設増設方法によれば、第一の実施形態の地下施設増設方法と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、新設地下施設として、免震装置を設置する場合について説明したが、新設地下施設は、例えば、新設の地下階等、免震装置に限定されるものではない。
また、既存建物の構成や使用目的等も限定されるものではない。

前記第一の実施形態では、既設基礎体の下面に沿って補強梁を形成することで既設基礎体を補強する場合について説明したが、補強梁は必要に応じて形成すればよく、例えば、既設基礎体が十分な耐力を有している場合には省略してもよい。
また、既設基礎体の上面に補強梁を形成することや既設基礎体を増厚することにより、既設基礎体を補強してもよい。

１ 既設杭
１０ 杭頭部
１１ 地中部分
２ 既設基礎体
３ 作業空間
４ 新設基礎体
５ 補強梁
６ 仮支持材
７ 免震装置（新設地下施設）

Claims (4)

1. 既設杭と既設基礎体とを備える既存建物に新設地下施設を増設する地下施設増設方法であって、
   前記既設基礎体の下方を掘削して前記既設杭の一部を露出させる掘削工程と、
   前記既設杭の露出部分の外周を切削する切削工程と、
   前記既設基礎体の下方に新設基礎体を形成する基礎体新設工程と、
   前記新設基礎体に立設させた仮支持材により前記既設基礎体を支持する第一の受替工程と、
   前記既設杭の露出部分を撤去する既設杭撤去工程と、
   前記新設基礎体と前記既設基礎体との間に新設地下施設を増設する地下施設増設工程と、
   前記既設基礎体を、前記新設地下施設で支持する第二の受替工程と、
   前記仮支持材を撤去する仮支持材撤去工程と、を備えていることを特徴とする、地下施設増設方法。
2. 前記既設杭撤去工程において、前記既設杭の前記新設基礎体の下端面よりも上側の部分を撤去することを特徴とする、請求項１に記載の地下施設増設方法。
3. 前記仮支持材としてジャッキを設置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の地下施設増設方法。
4. 前記既設基礎体の下面に沿って補強梁を形成することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地下施設増設方法。

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