JP4122924B2

JP4122924B2 - 既存構造物の免震化工法

Info

Publication number: JP4122924B2
Application number: JP2002306320A
Authority: JP
Inventors: 政広堀
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP2004143671A

Description

【０００１】
【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

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。