JP7182485B2 - 建物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造体を有する建物の構築方法に関する。

従来より、大規模な地下構造物を有する超高層建物を構築する場合、逆打ち工法が用いられる場合がある。この逆打ち工法では、まず、１階の床スラブを先行床として構築する。次に、この先行床を支保工として利用しながら、順次、下方に向かって、地盤掘削および地下躯体の構築を繰り返すとともに、先行床より上方に向かって地上躯体を構築していく。
この逆打ち工法では、基礎躯体の構築よりも地上階の鉄骨建方が先行する。そのため、基礎躯体が完成するまでの期間、構真柱にかかる鉛直荷重が大きくなり、構真柱を支持する杭の杭長や杭径を大きくする必要があり、施工コストが増大するという問題があった。また、建物高さが高い場合、杭の支持力が不足して、地上階の鉄骨建方を中断しなければならない場合があった。さらに、超高層の高層部の周囲に低層部を備える建物の場合、地下躯体全体が一体となるため、地下柱の数だけ構真柱の本数が多くなり、さらにコストが増大するおそれがあった。
一方、大規模な地下構造物であっても、杭を必要としない直接基礎を採用できる場合には、逆打ち工法より順打ち工法がコスト面で有利となるが、工期が長期化するという課題があった。
例えば、大規模な地下構造物を構築する方法として、特許文献３の方法があるが、外周部の躯体構築が完了しないと、中央部の掘削が開始できず、中央部が超高層の場合には、工期が長期化するという課題があった。
また、特許文献４の方法では、外周部を逆打工法とし、中央部を順打工法とする方法であるが、中央エリアには切梁が必要であり、地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。

特許文献１には、建物高層部と建物低層部を含む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方法では、地下躯体を構築する際、地盤を掘削しながら地下躯体を構築する逆打ち工法を採用しており、施工過程における沈下量の差が生じないように、建物高層部を支える地下柱にあっては、コンクリート打設を先行することにより鉛直変位を抑える。一方で、建物低層部を支える地下柱については、コンクリート打設を遅らせて鉛直変位を許容することにより、不同沈下を防いでいる。
特許文献２には、既存地下躯体の一部を残したまま、新設建物の基礎躯体を構築していく、地下構造物の構築方法が記載されている。具体的には、上部躯体を解体後、既存の地下躯体を存置し、その地下躯体を支柱や敷桁で補強した上に置き構台を設置する。次に、ロックオーガーや全周回転掘削機により地下躯体の上から杭工事を行うことで、短工期で地下躯体を構築する。
また、特許文献３には、建物の中央部を順打ち工法とし、外周部を逆打ち工法で構築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方法では、まず、既存地下構造物の周囲に山留め壁を構築する。次に、既存地下構造物を順次解体しながら、新設地下構造物の外周部に外周リングを構築し、上層から下層に向かって新設地下構造物の外周部を構築する。その後、外周リングの内側に、新設地下構造物の中央部を構築する。しかしながら、特許文献３では、既存地下構造物と敷地境界との間に山留め壁を構築できるスペースが必要であった。
特許文献４には、既存地下構造物を解体した場所に新設地下構造物を構築する地下構造物の構築方法が示されている。この方法では、新設地下構造物を外周エリアと中央エリアとに区画しておき、外周エリアでは、逆打ち工法により地下構造物を構築し、中央エリアでは、棚杭および切梁を用いて支保工を架設して、順打ち工法により地下構造物を構築する。しかしながら、特許文献４の地下構造物の構築方法では、中央エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物を設けるため、中央エリアにおける掘削や地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。

特許第５１７１９０２号公報 特開２０１７－０２０２６５号公報 特開２０１２－１０７４３０号公報 特許第６１０３６６７号公報

しかしながら、特許文献１のような地下構造物の構築方法では、中央エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物を設けるため、中央エリアにおける掘削や地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。

本発明は、地下構造体を有する建物を対象として、内側のエリアにおける地盤の掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることが可能な、建物の構築方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、地下躯体を有する高層建物の構築方法として、建物を高層部と低層部に区画した後、高層部の直下については、地盤掘削を行い、掘削した掘削底から上方に向って順打ち工法で地下躯体を構築し、低層部直下については、高層部直下の地下躯体を山留めとして利用しながら、逆打ち工法によって地下躯体を構築する、順打ち工法および逆打ち工法を併用することで、地上躯体工事に早期に着手でき、短工期が実現できることに着眼して、本発明に至った。
第１の発明の建物の構築方法は、地下構造体（例えば、後述の地下躯体１０）を有する建物（例えば、後述の建物１）の構築方法であって、前記地下構造体を、平面視で、内側エリア（例えば、後述の中央エリア２０Ａ）に構築された内側構造体（例えば、後述の中央部１０Ａ）と、前記内側エリアの外側の外側エリア（例えば、後述の外周エリア２０Ｂ）に構築された外側構造体（例えば、後述の外周部１０Ｂ）と、を含んで構成し、前記内側エリアと前記外側エリアとの境界に仮設壁（例えば、後述の仮設壁２２）を構築するとともに、前記外側エリアの地盤（例えば、後述の地盤２）内に構真柱（例えば、後述の構真柱２３）を構築する第１工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記仮設壁の前記内側エリア側の壁面から前記外側エリアの地盤内に向かって地盤アンカー（例えば、後述の地盤アンカー２５）を打ち込みながら、前記内側エリアの地盤を前記内側構造体の底面深さまで掘削する第２工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記外側エリアにて、前記外側構造体の所定階（例えば、１階）の床スラブ（例えば、後述の１階の床スラブ１６）を先行床（例えば、後述の先行床１７Ｂ）として構築し、当該先行床を前記構真柱で支持するとともに、前記内側エリアにて、床付面（例えば、後述の床付面２４）から上方に向かって前記内側構造体の一部（例えば、後述の中央部１０Ａの鉄骨柱２６、鉄骨梁２７）を構築し、当該内側構造体の一部に支持させて所定階（例えば、１階）の床スラブを先行床（例えば、後述の先行床１７Ａ）として構築する第３工程（例えば、後述のステップＳ３）と、前記先行床から上方に向かって地上構造体（例えば、後述の地上躯体１１）を構築しつつ、前記内側エリアにて、前記内側構造体の残りを構築し、前記外側エリアにて、前記先行床から下方に向かって、前記地盤アンカーを撤去しながら地盤を掘削して前記外側構造体を構築することを繰り返す第４工程（例えば、後述のステップＳ４）と、を備えることを特徴とする。
上述の仮設壁は、建物の構築過程において、内側エリアと外側エリアとの境界に一時的に設置される壁であり、例えば、後述する仕切り杭とこの仕切り杭同士の間に設置する横矢板で構成される。

この発明によれば、外側エリアでは逆打ち工法により地下構造体を構築し、内側エリアでは順打ち工法により地下構造体を構築する。このとき、外側エリアと内側エリアとの境界に仮設壁を設け、この仮設壁を支持する地盤アンカーを外側エリアの地盤内に定着させた。よって、内側エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物が不要となるため、内側エリアにおける掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることができる。また、仮設壁および地盤アンカーが外側エリアの地盤を保持する山留めとしての機能を発揮するので、建設敷地に隣接する周辺地盤の安定性を高めることができる。

第２の発明の建物の構築方法は、前記第２工程では、前記地盤アンカーを前記外側エリアの地盤に前記構真柱同士の間を通して打ち込んで、前記地盤アンカーの定着体を前記外側エリアの地盤内に配置することを特徴とする。

この発明によれば、外側エリアの地盤内に構真柱を打ち込み、さらに構真柱同士の間に地盤アンカーを設置した。したがって、地盤アンカーを定着させるためだけに建物敷地外に用地を確保する必要はなく、敷地が狭溢であっても、地盤アンカーを容易に設置できる。
また、外側エリアの地盤内に地盤アンカーの定着体を設置したので、地盤アンカーの定着体として多様な形態を採用できるうえに、地盤アンカーの撤去も比較的容易である。
また、地盤アンカーは、外側エリアの地盤の掘削作業の進捗に合わせて、容易に撤去できる。

第３の発明の建物の構築方法は、前記内側エリアの地盤を所定深さまで掘削して、前記仮設壁の掘削により露出した壁面に地盤アンカーを打ち込む作業を繰り返すことで、前記地盤アンカーを上下に複数段設けることを特徴とする。

この発明によれば、地盤アンカーを上下に複数段設けたので、掘削深さが深く、仮設壁が高くなる場合であっても、この仮設壁を地盤アンカーで確実に支持できる。

本発明によれば、地下構造体を有する建物を対象として、内側のエリアにおける地盤の掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることが可能な建物の構築方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物の模式的な縦断面図である。 図１に示す建物の地下構造体の模式的な横断面図である。 建物の構築手順を示すフローチャートである。 建物の構築手順の説明図（その１：仮設壁を構成する仕切り杭の打込み工程、外周エリアでの構真柱およびＳＭＷ壁の構築工程）である。 建物の構築手順の説明図（その２：中央エリアでの地盤アンカーの打込み工程）である。 建物の構築手順の説明図（その３：外周エリアでの先行床の構築工程、中央エリアでの鉄骨建方および先行床の構築工程）である。 建物の構築手順の説明図（その４：外周エリアでの地下躯体の構築工程、中央エリアでの地下躯体の構築工程）である。

本発明は、地下躯体を有する高層建物の構築方法として、建物の高層部直下の中央エリアについては、順打ち工法で地盤掘削を行って地下躯体を構築し、建物の低層部直下の外周エリアについては、逆打ち工法で地下躯体を構築する、中央エリア順打ち・外周エリア逆打ちの併用工法である。これにより、地上躯体工事に早期に着手でき、短工期を実現できる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物１の模式的な縦断面図である。図２は、建物１の地下躯体１０の模式的な横断面図である。
建物１は、鉄骨鉄筋コンクリート造の地下構造体としての地下躯体１０と、この地下躯体１０の上に構築される鉄骨造の地上構造体としての地上躯体１１と、を備える。

地下躯体１０は、平面視で、内側構造体としての中央部１０Ａと、この中央部１０Ａの周囲（外側）に環状に構築された外側構造体としての外周部１０Ｂと、を備える。また、この地下躯体１０は、縦断面視で、べた基礎であるマットスラブ１２、外周部１０Ｂのマットスラブ基礎の直下に設けられた杭基礎である杭１３、各階の柱１４、各階の梁１５、各階の床スラブ１６を備えている。図１に示すように、中央部１０Ａには、杭が設けられておらず、外周部１０Ｂにのみ杭１３が設けられている。
地上躯体１１は、高層部と、この高層部の周囲に構築された低層部と、で構成されている。地下躯体１０の中央部１０Ａは、高層部の直下に位置しており、地下躯体１０の外周部１０Ｂは、低層部の直下に位置している。

以下、建物１を構築する手順について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、平面視で、地下躯体１０の中央部１０Ａが構築されるエリアを内側エリアとしての中央エリア２０Ａとし、外周部１０Ｂが構築されるエリアを外側エリアとしての外周エリア２０Ｂとする（図２参照）。この外周エリア２０Ｂは、中央エリア２０Ａを囲む環状となっている。

ステップＳ１では、図４に示すように、中央エリア２０Ａと外周エリア２０Ｂとの境界に仮設壁２２を構成する仕切り杭を所定間隔で打ち込む。また、外周エリアにて、建物１の外周に沿って地盤２内に山留め壁としてのＳＭＷ壁２１を構築するとともに、地盤２内に構真柱２３を埋設して杭１３を構築する。
ステップＳ２では、図５に示すように、仮設壁２２の中央エリア２０Ａ側の壁面から外周エリア２０Ｂの地盤２内に向かって、地盤アンカー２５を打ち込みながら、中央エリア２０Ａの地盤２を中央部１０Ａのマットスラブ１２の底面の深さ（床付面２４）まで掘削する。
具体的には、中央エリア２０Ａの地盤２を所定深さまで掘削して、掘削により露出した仕切り杭同士の間に横矢板を嵌め込んで、仮設壁２２を構築する。そして、この露出した仮設壁２２の壁面に地盤アンカー２５を打ち込む。このとき、地盤アンカー２５を外周エリア２０Ｂの地盤２の構真柱２３同士の間や杭１３同士の間を通して打ち込んで、地盤アンカー２５の先端の定着体を外周エリア２０Ｂの地盤２内に配置する。この作業を繰り返すことで、地盤アンカー２５を上下に複数段設けつつ、床付面２４まで掘削する。
仮設壁２２は、建物１の構築過程において、中央エリア２０Ａと外周エリア２０Ｂとの境界に一時的に設置される壁である。地盤アンカー２５を設置することにより、仮設壁２２が外周エリア２０Ｂの地盤２側に引っ張られるので、中央エリア２０Ａの地盤２の掘削を進めても、仮設壁２２が保持される。

ステップＳ３では、図６に示すように、外周エリア２０Ｂにて、構真柱２３に支持させて外周部１０Ｂの先行床１７Ｂを構築するとともに、中央エリア２０Ａにて、中央部１０Ａの鉄骨柱２６に支持させて中央部１０Ａの先行床１７Ａを構築して、１階先行床１７として１階床スラブ全面を構築する。具体的には、外周エリア２０Ｂにて、適宜掘削を行い、外周部１０Ｂの１階の梁１５および床スラブ１６を先行床１７Ｂとして構築し、この先行床１７Ｂを構真柱２３で支持する。このように、外周エリア２０Ｂの地盤２の上部を掘削して外周部１０Ｂを構築しても、この地盤２の上部には地盤アンカー２５が打ち込まれていないため、地盤アンカー２５に干渉しない。

また、中央エリア２０Ａにて、床付面２４から上方に向かって、中央部１０Ａの鉄骨柱２６および鉄骨梁２７の鉄骨建方を行う。ここで、工期短縮を図るため、鉄骨柱２６の下端部については、床付面２４上にプレキャストコンクリート製の束部材２８を設置し、この束部材２８の上に鉄骨柱２６を建て込む。なお、これに限らず、マットスラブの下部１２Ａ（図６中破線で示す）を構築し、この上に鉄骨柱２６を建て込んでもよい。
さらに、中央エリア２０Ａにて、外周エリアの先行床１７Ｂと一体化する１階の梁１５および床スラブ１６を先行床１７Ａとして構築する。これにより、１階先行床１７が全面に亘って完成し、以後、この１階先行床１７の上下で同時に工事を進めることが可能となる。

ステップＳ４では、図７に示すように、全エリア（中央エリア２０Ａおよび外周エリア２０Ｂ）において、１階先行床１７から上の地上躯体１１の構築を開始する。
また、中央エリア２０Ａにて、中央部１０Ａの残りの躯体を構築する。ここで、中央部１０Ａの各階の床躯体（梁１５および床スラブ１６）の構築については、必ずしも下層から上層に向かって行う必要はない。
また、外周エリア２０Ｂにて、先行床１７Ｂから下方に向かって、地盤アンカー２５を撤去しながら地盤２を掘削して外周部１０Ｂの地下階の梁１５および床スラブ１６を構築する。以降、このような掘削および地下躯体の構築を繰り返す。なお、この掘削では、掘削深さが浅いため、ＳＭＷ壁２１に作用する土圧が小さく、外周エリア２０Ｂの既に構築した梁１５および床スラブ１６がＳＭＷ壁２１の支保工として機能する。よって、中央部１０Ａの梁１５や床スラブ１６の構築を待たずに掘削を進めることができる。したがって、中央部１０Ａにて構築する床躯体のレベルと、外周部１０Ｂにて構築する床躯体のレベルとは、必ずしも一致しなくてもよい。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）外周エリア２０Ｂでは逆打ち工法により地下躯体１０の外周部１０Ｂを構築し、中央エリア２０Ａでは順打ち工法により地下躯体１０の中央部１０Ａを構築する。このとき、外周エリア２０Ｂと中央エリア２０Ａとの境界に仮設壁２２を設け、この仮設壁２２の地盤アンカー２５を外周エリア２０Ｂの地盤２内に定着させた。よって、中央エリア２０Ａに棚杭や切梁などの仮設構造物が不要となるため、中央エリア２０Ａにおける掘削や地下躯体１０の構築を円滑に進めることができる。また、仮設壁２２および地盤アンカー２５が外周エリア２０Ｂの地盤２を保持する山留めとしての機能を発揮するので、建設敷地に隣接する周辺地盤の安定性を高めることができる。

（２）外周エリア２０Ｂの地盤２内に構真柱２３を打ち込み、さらにこれら構真柱２３同士や杭１３同士の間に地盤アンカー２５を設置した。したがって、地盤アンカー２５を定着させるためだけに建物敷地外に用地を確保する必要はなく、敷地が狭溢であっても、地盤アンカー２５を容易に設置できる。
また、外周エリア２０Ｂの地盤２内に地盤アンカー２５の定着体を設置したので、地盤アンカー２５の定着体として多様な形態を採用できるうえに、地盤アンカー２５の撤去も比較的容易である。
また、地盤アンカー２５は、外周エリア２０Ｂの地盤２の掘削作業の進捗に合わせて、容易に撤去できる。

（３）地盤アンカー２５を上下に複数段設けたので、掘削深さが深く、仮設壁２２が高くなる場合であっても、この仮設壁２２を地盤アンカー２５で確実に支持できる。
（４）地下躯体１０を有する建物１を対象として、建物１の高層部直下の中央部１０Ａを順打ち工法で構築し、建物１の低層部直下の外周部１０Ｂを逆打ち工法で構築することで、コストおよび工期の両方で有利な地下構造体の構築方法を実現できる。特に、建物１では、中央部１０Ａを杭ではなくべた基礎による直接基礎で支持するので、地下躯体１０を構築する費用を低減でき、短工期化が可能である。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、地盤アンカーが複数段に亘って打ち込んだが、これに限らず、地盤アンカーを一段のみ打ち込んでもよい。
また、上記実施形態では、中央エリア２０Ａの先行床１７Ａおよび外周エリア２０Ｂの先行床１７Ｂを、１階床レベルに設けたが、これに限らず、先行床１７Ａおよび先行床１７Ｂを異なる床レベルに設けてもよい。
また、上記実施形態では、中央エリア２０Ａの基礎をべた基礎（マットスラブ１２）による直接基礎としたが、これに限らず、杭基礎としてもよい。

１…建物 ２…地盤
１０…地下躯体（地下構造体） １０Ａ…中央部（内側構造体）
１０Ｂ…外周部（外側構造体） １１…地上躯体（地上構造体）
１２…マットスラブ １２Ａ…マットスラブの下部 １３…杭 １４…柱
１５…梁 １６…床スラブ
１７…１階先行床 １７Ａ…中央部の先行床 １７Ｂ…外周部の先行床
２０Ａ…中央エリア（内側エリア） ２０Ｂ…外周エリア（外側エリア）
２１…ＳＭＷ壁 ２２…仮設壁 ２３…構真柱 ２４…床付面 ２５…地盤アンカー
２６…鉄骨柱 ２７…鉄骨梁 ２８…束部材

Claims (3)

1. 地下構造体を有する建物の構築方法であって、
   前記地下構造体を、平面視で、内側エリアに構築されたマットスラブを有し杭基礎を有していない内側構造体と、前記内側エリアの外側の外側エリアに構築されたマットスラブおよび杭基礎を有する外側構造体と、を含んで構成し、
   前記内側エリアと前記外側エリアとの境界に仮設壁を構築するとともに、前記外側エリアの地盤内に構真柱を構築する第１工程と、
   前記仮設壁の前記内側エリア側の壁面から前記外側エリアの地盤内に向かって地盤アンカーを打ち込みながら、前記内側エリアの地盤を前記内側構造体の底面深さまで掘削する第２工程と、
   前記外側エリアにて、前記外側構造体の所定階の床スラブを外側の先行床として構築し、当該外側の先行床を前記構真柱で支持するとともに、前記内側エリアにて、床付面から上方に向かって前記内側構造体の一部を構築し、当該内側構造体の一部に支持させて所定階の床スラブを内側の先行床として構築する第３工程と、
   前記内側および外側の先行床から上方に向かって地上構造体を構築しつつ、前記内側エリアにて、前記内側構造体の残りを構築し、前記外側エリアにて、前記外側の先行床から下方に向かって、前記地盤アンカーを撤去しながら地盤を掘削して前記外側構造体を構築することを繰り返す第４工程と、を備え、
   前記第３工程では、前記内側構造体の一部として、前記床付面上に、前記マットスラブに埋設されるプレキャストコンクリート造の束部材を配置し、当該束部材の上に鉄骨柱を建て込んで、当該鉄骨柱で前記内側の先行床を支持することを特徴とする建物の構築方法。
2. 前記第２工程では、前記地盤アンカーを前記外側エリアの地盤に前記構真柱同士の間を通して打ち込んで、前記地盤アンカーの定着体を前記外側エリアの地盤内に配置することを特徴とする請求項１に記載の建物の構築方法。
3. 前記第２工程では、前記内側エリアの地盤を所定深さまで掘削して、掘削により露出した前記仮設壁の壁面に地盤アンカーを打ち込む作業を繰り返すことで、前記地盤アンカーを上下に複数段設けることを特徴とする請求項１または２に記載の建物の構築方法。

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