JP4122924B2 - 既存構造物の免震化工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存構造物の免震化工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
既存構造物を免震化する耐震改修工法として免震レトロフィットが知られている。この工法では、既存コンクリート基礎構造物の地中梁に当る部分のみを先行掘削し、新築基礎を構築した後、その上部プレロードを導入した免震装置を設置し、荷重を伝達する各部分をグラウトした上で免震基礎構造物の全体を完成させるものである(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−179161号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の工法では、地中梁の掘削に際し、仮受けジャッキの数が多くなるため、施工が煩雑となる。また、一時的に仮受けジャッキで構造物を支持するため、不安定なものとならざるを得ず、他の安定化工法を併用する必要があった。さらに、この工法では、免震装置の設置が最後となり、この段階では構造物のジャッキアップなどができないため、変形、応力の制御ができないものとなっていた。
【0005】
本発明は、以上のような従来の工法の課題を解決するものであり、免震化施工中における構造物の安定性を確保できるうえ、工事進捗とともにその効果を向上でき、また仮受ジャッキの設置および撤去などの煩雑な手間のない既存構造物の免震化工法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明工法は、既存構造物の一方の側面から他方の側面に向けて、既存構造物の柱直下における基礎下部を所定の幅でトンネル状に掘削する工程、前記工程により掘削されたトンネル状空間内において、複数のサポートジャッキを組込んだ免震装置を前記柱直下に設置する工程、前記サポートジャッキ間に油圧ジャッキを配置し、油圧をかけることにより柱荷重に相当するプレロードを導入し、構造物荷重を周縁地盤から免震装置に移し換えた後、前記サポートジャッキを所定高さ位置に固定し、次いで油圧ジャッキの油圧を除去し、サポートジャッキの間から撤去する工程、免震装置周縁を拡幅掘削する工程、以上の作業を柱毎に繰返し、既存構造物の他方の側面に到達したら前記免震装置下部に新築コンクリート基礎を構築する工程、以上の各工程を各柱列毎に繰返した後、隣接するコンクリート基礎同士を打継いで一体化する工程、とを備え、
前記免震装置は、柱位置におけるトンネル状空間の床部に位置決め設置される下部フレームと、下部フレームの上部に設置され、かつ上下のプレート間に高さ調整可能に配置された複数のサポートジャッキを備えたサポートフレームと、サポートフレーム上に設置される積層ゴムからなる免震装置本体と、装置本体上部に設置され、かつ既設構造物基礎の下面に接する上部フレームとを備え、
前記下部フレームから順に構造物の柱直下にスタック状態に組立てられた後、前記下部フレームは、新築コンクリート基礎の内部に一体化されるとともに、上部フレームはコンクリートに一体化されて前記免震装置本体の上部フーチングを構成し、プレロード導入後、前記サポートフレームはコンクリートに一体化されて免震装置本体の下部フーチングを構成するものであることを特徴とする。
【0007】
従って、本発明工法では、掘削施工中では免震装置そのものが仮受ジャッキ代りとなり、また柱列掘削完了後、新築コンクリート基礎の施工と同時に構造物を免震装置により支持できるため、施工中における安定性を確保できる上に、工事進捗に応じてそれらの効果も増加する。
【0009】
さらに、本発明にあっては、各部材の機能を十分に活用しつつ、最終的に装置本体を除く各部材は、新築コンクリート基礎の鉄骨材、および装置本体の上下フーチングの鉄骨材として利用でき、施工後の撤去などの手数を省略できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明工法による施工手順の概略を示すものであって、平面が長方形の既存構造物1には、その縦横の交点位置に柱が配置されており、この構造物1の基礎下部における各柱位置該当個所に免震装置を組込むものである。
【0011】
まず(a)に示すように、構造物1の長手方向一側部全体を掘削して周囲地盤から縁切りした状態で、その基礎の下部を構造物1の長手方向に直交して所定幅で複数のトンネル2を掘削する。トンネル2が最初の柱位置下部まで到達したら、(b)に示すように、免震装置3を柱直下に配置し、プレロードを導入して構造物1の基礎を仮受支持する。次いで免震装置3の周囲を拡幅掘削し、さらにトンネル2を掘削して次の柱位置に到達させる。トンネル2が次の柱位置に到達したら、(c)に示すように次の柱位置に免震装置3の設置とプレロードの導入および拡幅掘削作業を行う。
以上の作業の繰返しにより、(d)に示すように、構造物1の他方側側面まで到達したならば、各免震装置3の下半部に新築コンクリート基礎4を打設構築する。
【0012】
同様な作業を構造物1の一側部から他側部に向けて各柱列毎に行うことで、(n)に示すように各柱の直下全体に免震装置3が配置される。そして隣合うコンクリート基礎4の間を一体に打ち継ぐことで、既存構造物1は、地盤から切離され、一体化された新築コンクリート基礎4上に配置された複数の免震装置3に支持された構造物1が得られる。
【0013】
図2、図3は以上の施工手順における詳細を示すものである。まず、各図(a)に示すように、周囲地盤より縁切りされた既存構造物1の一側部における柱の縦列位置直下の底版基礎下部を他側部側に向けてバックホウ[BF]、その他の掘削機械などを駆使して掘削することにより、構造物1の基礎を天井面とするトンネル2を形成し、トンネル2内の床面整地を行う。
【0014】
次に、(b)に示すように、トンネル2内における柱位置直下において床面と基礎間に免震装置3を設置する。なお、免震装置3の詳細については後述する。次いで、(c)に示すように、免震装置3に仮受プレロード(図3に矢印、図4に黒丸で示す)を導入して構造物1を免震装置3上に仮受支持する。
【0015】
その後、(d)に示すように、免震装置3の周囲を拡幅掘削するとともに、同様にして先行基礎下を掘削し、トンネル2を形成しつつ、免震装置3の設置と仮受プレロードの導入、および拡幅掘削を列完了まで繰返す。その列が完了したならば、(e)に示すように、免震装置3の下半部にコンクリートを打設し、コンクリートの養生を行うことで新築コンクリート基礎4が完成する。
【0016】
養生後は、(f)に示すように必要に応じて本受プレロード(図3に矢印、図4に黒丸で示す)を導入して構造物1を各列毎に免震装置3を介してコンクリート基礎4上に本受支持する。
【0017】
図4は、前述の免震装置3の詳細構造を示すものであり、(a)は分解図、(b)は組立図である。図において、免震装置3は、下部フレーム30と、下部フレーム30上に設置されるサポートフレーム31と、サポートフレーム31上に設置される免震装置本体32と、装置本体32上に設置される上部フレーム33とから分割構成され、施工現場において下部フレーム30から順に組立てられ、(b)に示すようにスタック状態に一体化される。
【0018】
下部フレーム30は、鉄板からなる上下のプレート301,302間に、例えば4本のH形鋼からなる脚部303を配置し、各脚部303の外側下部に補強プレート304を配置し、各部を溶接で一体化したものであり、後述するコンクリート打設時において、内部に一体に埋設され、コンクリート基礎4の鉄骨材として機能する。
【0019】
サポートフレーム31は、上下のプレート311,312間に4本のねじ昇降式のサポートジャッキ313を配置したものある。各サポートジャッキ313は、図4(b)の一部に拡大して示すように、スリーブ313aと、スリーブ313aの上部に突出した雄ねじ部313bおよび上部側雄ねじ部313bと、両雄ねじ部313b間に連結された手回し調整用ナット部313cからなり、両雄ねじ部313bは互いに切離され、ナット部313cの回転調整により上部側雄ねじ部313bを昇降させて高さ調整を可能とし、この上部側雄ねじ部313bに連結した上部プレート312を昇降可能としている。
【0020】
なお、各サポートジャッキ313の隙間には手動ジャッキあるいは油圧ジャッキが配置され、天端レベル調整、またはプレロード時における加圧調整を行うようになっている。そして、このサポートフレームは、最終段階で装置本体32の下部を支持する下部フーチングの鉄骨材となる。
【0021】
装置本体32は、上下のプレート321,322間に積層ゴムなどの免震部材323を配置したものである。また、上部フレーム33は、H形鋼からなる4本の鉛直フレーム331の上下にプレート332を一体に設けたもので、床版基礎1aを上部プレート332で支持する。最終的には、装置本体32の上部を支持する上部フーチングの鉄骨材となる。
【0022】
以上の免震装置3を構成する各部材は、図5に示すように、構造物1の一側部に開口された発進位置となる開口部を荷降し孔10とし、地表部GLに配置したレッカー車[CV]により、資材をつり降ろし、トンネル2内に配置されたフォークリフト[FL]をつり降ろし位置と組立て位置を往復させて、順次スタック状態に組立てがなされる。
【0023】
なお、図5中符号11は、開口部壁面に配置された鋼矢板などの土留め材、12は荷降し孔10の開口縁に設けた落下養生用の手すり、14はつり降ろし位置に設置された資材設置用の床版である。
【0024】
次に、以上の免震装置3の施工現場における組立て施工手順を図6およびこれに引続く図7を用いて説明する。まず、図6(a)に示すように、前記掘削時において、構造物床版基礎1aの底部に配置された割栗石の撤去および、既存捨てコンクリートをはつり取って基礎1aの天井面を平滑に仕上げ、次いでトンネル2の掘削床2aを床付け掘削し、平滑に仕上げる。その後基礎1aの天井面に通り芯O、すなわち柱芯の墨出しを行う。
【0025】
次に、(b)に示すように、上部アンカー1bを削孔し、床2a上に床付整形と不陸調整用の砂撒き(図示省略)を行い、下部フレーム30を通り芯Oに添って位置決め設置した後、上部フランジ301上に油圧ジャッキ50を設置し、油圧ジャッキ40の駆動により予備載荷をかけて下部フランジ302を床となる地盤となじませ、その後油圧を除去してジャッキ50を撤去する。下部フレーム30の水平度は水準器を当てて確認する。
【0026】
次いで、(c)に示すように、サポートフレーム31を下部フレーム30上に位置決め設置し、仮固定ボルトにより下部フレーム30に連結する。引続き(d)に示すように、サポートフレーム31上に、装置本体32,上部フレーム33を位置決め設置し、天端レベル調整のため、各サポートジャッキ313のねじ込み調整を行い、上部フレーム33の上部側プレート332と基礎1aとの間に無収縮モルタルを充填し固化させておく。
【0027】
その後、(e)に示すように、サポートフレーム31における各サポートジャッキ313間に油圧ジャッキ52を配置する。この油圧ジャッキ52は300t型で、合計4つであり、分岐油圧配管により油圧ポンプに集中接続し、ロードセルなどの変位計を下部フレーム30に付加し、相対変位を測定するとともに、圧力計などにより加圧力を測定しつつ、油圧ポンプの駆動により油圧ジャッキ52を加圧し、仮受プレロードを導入する。
【0028】
油圧ジャッキ52による載荷荷重は計画に応じた値とし、プレロード導入状態で、サポートフレーム31の上部側プレート311は上昇し、これに支持された装置本体32、上部フレーム33を基礎1a側に押しつける。次いで、サポートジャッキ313のサポートネジを手締めにより上昇させてその上端を上部側プレート311に所定の緊結力で接触させた後、油圧ジャッキ42を減圧する。
【0029】
この状態で、油圧ジャッキ42に加わった加圧力は各サポートジャッキ313に移し替えられ、各サポートジャッキ313により導入された加圧力に相当した仮受支持力を維持できることになる。次いで(f)に示すように、油圧ジャッキ42を撤去する。
【0030】
以上の組立てとプレロード導入作業およびトンネル2の先行掘削と拡幅掘削作業が一柱列分終了したら、図7(a)に示すように、前述のごとく下部フレーム30を埋設した状態で前記コンクリート基礎4を構築するとともに、上部フレーム33の周囲に上部フーチング4aを構築する。その手順は、以下の通りである。
▲1▼砕石敷設と捨てコンクリートの打設
▲2▼耐圧版配筋と、上部フーチング4aの部分に対する配筋
▲3▼耐圧版打継ぎ部におけるラス型枠組
▲4▼上部フーチング4aに対する型枠組
▲5▼コンクリート打設
そして、コンクリートの養生と型枠撤去後、必要に応じて油圧ジャッキ52による本受けプレロードを再度導入する。
【0031】
その後(b)に示すように、基礎4の上面における各サポートフレーム31の周囲に立上げコンクリートからなる下部フーチング4bを構築する。この手順は、以下の通りである。
▲1▼サポートジャッキ313の中空内部にグラウトを注入し、高さ位置固定。これはねじのゆるみによるプレロードの低下を防止する処置である。
▲2▼配筋および型枠組
▲3▼コンクリート打設、養生後型枠撤去
以上により、一列分のコンクリート基礎4が形成され、上下のフーチング4a,4bを介して各柱位置の直下に免震装置本体32が介在されることになる。
【0032】
図8(a),(b)は全柱列の施工を完了して仕上った構造物1の正断面および側断面を示すもので、各列のコンクリート基礎4は打継がれて地盤に一体化された状態に完成し、また、構造物1の各柱直下を基礎4上に配置された免震装置3で支持し、これによって構造物1は地盤から完全に縁切りされ、以後免震構造物として機能するのである。
なお、図8(b)中に符号60で示すものは、施工後期に免震装置3に接続されたオイルダンパーである。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による既存構造物の免震化工法によれば、他の安定化工法を併用することなく、免震化施工中における構造物の安定性を確保できるうえ、工事進捗とともにその効果を向上でき、また仮受ジャッキの設置および撤去などの煩雑な手間も省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(n)は本発明にかかる免震化工法の概略を示す平面図である。
【図2】(a)〜(f)は同施工手順を示す説明用側断面図である。
【図3】(a)〜(f)は同施工手順を示す説明用平断面図である。
【図4】(a)(b)は免震装置を構成する各部材の分解図、および組立て状態を示す斜視図である。
【図5】資材の供給形態を示す説明用断面図である。
【図6】(a)〜(f)は免震装置の組立て施工手順を示す断面図である。
【図7】(a),(b)は図6に引続く施工手順を示す断面図である。
【図8】(a),(b)構造物の施工完成状態を示す正断面図および側断面図である。
【符号の説明】
1 既存構造物
1a 床版基礎
2 トンネル
2a 掘削床
3 免震装置
30 下部フレーム
31 サポートフレーム
32 免震装置本体
33 上部フレーム
313 ねじ昇降式サポートジャッキ
52 油圧ジャッキ
4 新築コンクリート基礎
4a 上部フーチング
4b 下部フーチング
Claims (2)
- 既存構造物の一方の側面から他方の側面に向けて、既存構造物の柱直下における基礎下部を所定の幅でトンネル状に掘削する工程、
前記工程により掘削されたトンネル状空間内において、複数のサポートジャッキを組込んだ免震装置を前記柱直下に設置する工程、
前記サポートジャッキ間に油圧ジャッキを配置し、油圧をかけることにより柱荷重に相当するプレロードを導入し、構造物荷重を周縁地盤から免震装置に移し換えた後、前記サポートジャッキを所定高さ位置に固定し、次いで油圧ジャッキの油圧を除去し、サポートジャッキの間から撤去する工程、
免震装置周縁を拡幅掘削する工程、
以上の作業を柱毎に繰返し、既存構造物の他方の側面に到達したら前記免震装置下部に新築コンクリート基礎を構築する工程、
以上の各工程を各柱列毎に繰返した後、隣接するコンクリート基礎同士を打継いで一体化する工程、
とを備え、
前記免震装置は、柱位置におけるトンネル状空間の床部に位置決め設置される下部フレームと、下部フレームの上部に設置され、かつ上下のプレート間に高さ調整可能に配置された複数のサポートジャッキを備えたサポートフレームと、サポートフレーム上に設置される積層ゴムからなる免震装置本体と、装置本体上部に設置され、かつ既設構造物基礎の下面に接する上部フレームとを備え、
前記下部フレームから順に構造物の柱直下にスタック状態に組立てられた後、前記下部フレームは、新築コンクリート基礎の内部に一体化されるとともに、上部フレームはコンクリートに一体化されて前記免震装置本体の上部フーチングを構成し、プレロード導入後、前記サポートフレームはコンクリートに一体化されて免震装置本体の下部フーチングを構成するものであることを特徴とする既存構造物の免震化工法。 - 前記サポートジャッキがネジ昇降式のものであることを特徴とする請求項1に記載の既存構造物の免震化工法。
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