(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭で支持された地下構造物を構築するにあたり、地盤を掘削した後、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、溶解、昇華、収縮等により荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能なスペーサーを掘削底に適当間隔おきに設置し、これらのスペーサーにわたって必要枚数の打込み型枠を、杭の頭部が打込み型枠の上面に露出した状態に載置し、当該打込み型枠の上に基礎躯体のコンクリートを打設し、コンクリートの強度発現後で掘削底のヒービング発生前に、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成することを特徴とする基礎躯体へのヒービング力遮断工法。
【請求項２】
杭で支持された地下構造物を構築するにあたり、地盤を掘削した後、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、溶解、昇華、収縮等により荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能なスペーサーを掘削底に適当間隔おきに設置し、これらのスペーサーにわたって基礎躯体構築用プレキャスト部材を設置し、当該プレキャスト部材を互いに連結すると共に、杭の頭部と連結して基礎躯体を構築した後、掘削底のヒービング発生前に、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成することを特徴とする基礎躯体へのヒービング力遮断工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭で支持された地下構造物において、掘削底のヒービングによる基礎躯体への悪影響を断つようにした基礎躯体へのヒービング力遮断工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物の構築に際して、地盤の掘削を行うと、地中の有効応力の減少に伴って掘削底が膨れる現象、いわゆるヒービング（リバウンド）が発生する。粘土層など、地盤によっては、徐々に、つまり、地下構造物の構築後ないしは建物竣工後に、この現象が生じることがある。
【０００３】
図１２に示すように、杭２で支持された地下構造物Ａを備えた建物Ｂの場合には、基礎躯体６の下面にヒービングによる大きな力がかかるため、基礎躯体６を剛強に設計しないと、図１２に仮想線で示すように、基礎躯体６のスパン中央部が上方に突き上げられて破壊される可能性があり、基礎躯体６の断面が大きくならざるを得ない。
【０００４】
このため、掘削底のヒービングによる力の基礎躯体への伝達を低減するヒービング力遮断工法として、図１２に実線で示すように、掘削底にクラッシュボードＣを敷設し、当該クラッシュボードＣを支持部材として基礎躯体６のコンクリートを打設し、一定のヒービング力が作用すると、クラッシュボードＣが壊れてそれ以上の力を伝達しないようにする方法が開発されている。図中のａは厚い粘土層、ｂは杭２の支持層（例えば、砂礫層）である。
【０００５】
このクラッシュボードＣとしては、例えば、図１３に示すように、ポリプロピレンシート１２ａと、ハニカム構造を持つポリスチレンベース１２ｂとを積層したものが用いられている。
【０００６】
しかしながら、上記の工法では、クラッシュボードＣが壊れるまでの力は、基礎躯体６に伝達されることになるから、基礎躯体６としては、それに耐える剛強なものが必要とされる。例えば、３トン／ｍ2 で破壊されるクラッシュボードＣの場合、当該クラッシュボードＣを支持部材として、その上部に打設された基礎躯体６のコンクリート重量が２トン／ｍ2 とすると、クラッシュボードＣには、施工時点で既に２トン／ｍ2 の下向きの力（コンクリート重量）が加えられているので、施工後、１トン／ｍ2 のヒービング力が作用するだけで、クラッシュボードＣには、合計３トン／ｍ2 の力が作用することになって、クラッシュボードＣが破壊されるが、基礎躯体６には３トン／ｍ2 の力がかかることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に留意してなされたものであって、その目的とするところは、打込み型枠やプレキャスト部材をスペーサーで支持して基礎躯体を構築し、当該基礎躯体が杭支持の状態となった後においては、掘削底のヒービングが発生する前に、スペーサーの支持力を喪失させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成し、ヒービング力が基礎躯体に伝達されることを効果的に遮断し得るようにした基礎躯体へのヒービング力遮断工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、第１の発明による基礎躯体へのヒービング力遮断工法は、杭で支持された地下構造物を構築するにあたり、地盤を掘削した後、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、溶解、昇華、収縮等により荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能なスペーサーを掘削底に適当間隔おきに設置し、これらのスペーサーにわたって必要枚数の打込み型枠を、杭の頭部が打込み型枠の上面に露出した状態に載置し、当該打込み型枠の上に基礎躯体のコンクリートを打設し、コンクリートの強度発現後で掘削底のヒービング発生前に、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成することを特徴としている。
【０００９】
尚、打込み型枠としては、基礎躯体の強度に算入されないいわゆる捨て型枠の他、現場打ちコンクリートと構造的に一体となって基礎躯体を合成する型枠、例えば、上面に立体トラス状の鉄筋が突設されたハーフプレキャスト版や鋼製型枠等であってもよい。
【００１０】
上記の構成によれば、掘削底に複数個のスペーサーを適当間隔おきに設置し、これに打込み型枠を架設するので、現場搬入が可能な寸法に設定された必要枚数の打込み型枠を、掘削底から所定高さに浮かせた状態に敷設することができ、打込み型枠を支持するために、杭を小スパンで立設する必要がないので、杭の本数が増大しない。また、掘削底に複数個のスペーサーを適当間隔おきに設置し、これに打込み型枠を架設するので、掘削底の全面にスペーサーを敷設する場合に比して埋め殺しにされるスペーサーが少なくて済み、経済的である。
【００１１】
そして、打込み型枠上に打設したコンクリートに強度が発現した後、換言すれば、基礎躯体が杭支持の状態になった後、掘削底のヒービングが発生する前に、予め、スペーサーを、溶解、昇華、収縮等により、第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成するので、掘削底のヒービングが発生した際、隆起した掘削底で基礎躯体の下面を突き上げることがなく、基礎躯体にはヒービング力が作用しない。従って、基礎躯体の断面や配筋を低減することが可能となる。
【００１２】
第２の発明による基礎躯体へのヒービング力遮断工法は、杭で支持された地下構造物を構築するにあたり、地盤を掘削した後、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、溶解、昇華、収縮等により荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能なスペーサーを掘削底に適当間隔おきに設置し、これらのスペーサーにわたって基礎躯体構築用プレキャスト部材を設置し、当該プレキャスト部材を互いに連結すると共に、杭の頭部と連結して基礎躯体を構築した後、掘削底のヒービング発生前に、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成することを特徴としている。
【００１３】
上記の構成よれば、掘削底に複数個のスペーサーを適当間隔おきに設置し、これに基礎躯体構築用プレキャスト部材を架設するので、現場搬入が可能な寸法に設定された必要個数のプレキャスト部材を、掘削底から所定高さに浮かせた状態に敷設することができ、プレキャスト部材を支持するために、杭を小スパンで立設する必要がない。また、掘削底に複数個のスペーサーを適当間隔おきに設置し、これにプレキャスト部材を架設するので、掘削底の全面にスペーサーを敷設する場合に比して埋め殺しにされるスペーサーが少なくて済み、経済的である。
【００１４】
そして、プレキャスト部材を互いに連結すると共に、杭の頭部と連結して基礎躯体を構築した後、換言すれば、プレキャスト製基礎躯体が杭支持の状態になった後、掘削底のヒービングが発生する前に、予め、スペーサーを、溶解、昇華、収縮等により、第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成するので、掘削底のヒービングが発生した際、隆起した掘削底で基礎躯体の下面を突き上げることがなく、基礎躯体にはヒービング力が作用しない。従って、基礎躯体の断面や配筋を低減することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
先ず、図１（イ）に示すように、シートパイル、柱列、地中連続壁等による山留め壁１で囲われた地盤に、先端が支持層に達する杭（既製杭、場所打ち杭の何れでもよい。）２を打設すると共に、当該地盤を構築すべき基礎躯体の下端よりも深く掘削する。基礎躯体下端から掘削底３までの深さは、予測されるヒービング量に対応した深さに設定される。
【００１６】
次に、図１（ロ）に示すように、掘削底３の上に、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能な複数個のスペーサー４を適当間隔おきに設置する。
【００１７】
しかる後、図２（イ）に示すように、隣合うスペーサー４にわたって必要枚数の打込み型枠５を、当該打込み型枠５に形成された開口又は切欠を杭２の頭部に臨ませることにより、杭２の頭部が打込み型枠５の上面に露出した状態に載置する。
【００１８】
この状態で、図２（ロ）に示すように、打込み型枠５の上に、基礎躯体６の配筋（図示せず）を行った後、基礎躯体６のコンクリート７を、杭２の頭部又は頭部に設けた図外の定着筋がコンクリート７に埋没される状態に打設し、地下構造物Ａを構築する。
【００１９】
そして、コンクリート７に所定の強度が発現した後、換言すれば、基礎躯体６が杭支持の状態になった後、掘削底３のヒービングが発生する前に、図３に示すように、予め、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓを形成するのである。
【００２０】
上記の工法によれば、図３に示す状態で、掘削底３のヒービングが発生しても、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓが形成されているので、隆起した掘削底３で基礎躯体６の下面を突き上げることがなく、基礎躯体６にはヒービング力が作用しない。従って、基礎躯体６の断面や配筋を低減することができる。
【００２１】
前記スペーサー４としては、例えば、小石、砂等の粒状物と水溶性接着剤を混合してブロック状に押し固め、地下水により次第に支持力を失うようにしたもの、腐食により次第に支持力を失うもの、昇華により次第に支持力を失うもの等々が適宜選択して使用される。そして、いずれの場合も、スペーサー４は、少なくとも、コンクリート７の強度発現に要する期間（通常は、１〜２週間であるが、早強セメントを使用する場合は、当然それよりも短期間となる。）は、支持力を保持し、掘削底３のヒービングが発生する時点（通常は、掘削後、１〜２ケ月）までには、支持力を喪失するように設定される。
【００２２】
図４、図５は、第１の発明の他の実施形態を示す。この実施の形態は、スペーサー４として、製氷ユニットを使用する点に特徴があり、その施工手順は、次のとおりである。
【００２３】
先ず、図４（イ）に示すように、シートパイル、柱列、地中連続壁等による山留め壁１で囲われた地盤に、先端が支持層に達する杭（既製杭、場所打ち杭の何れでもよい。）２を打設すると共に、当該地盤を構築すべき基礎躯体の下端よりも深く掘削する。基礎躯体下端から掘削底３までの深さは、予測されるヒービング量に対応した深さに設定される。
【００２４】
次に、図４（ロ）に示すように、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能なスペーサー４として、防水紙、合成樹脂板等で形成された実質的に支持力のない箱状の容器８ａと、その内部に収容された水８ｂおよび冷凍用の配管８ｃとで構成された製氷ユニット８を使用し、第２状態にある製氷ユニット８を掘削底３の上に適当間隔おきに設置し、各製氷ユニット８の配管８ｃを地上又は掘削底にスタンド等を介して据え付けられた図外の冷凍機本体に接続する。
【００２５】
しかる後、前記冷凍機本体を稼動して、水８ｂを凍らせることにより、製氷ユニット（スペーサー４）８を第１状態に変化させ、この状態で、図５（イ）に示すように、隣合う製氷ユニット８にわたって必要枚数の打込み型枠５を、当該打込み型枠５に形成された開口又は切欠を杭２の頭部に臨ませることにより、杭２の頭部が打込み型枠５の上面に露出した状態に載置する。
【００２６】
この状態で、図５（ロ）に示すように、打込み型枠５の上に、基礎躯体６の配筋（図示せず）を行った後、基礎躯体６のコンクリート７を、杭２の頭部又は頭部に設けた図外の定着筋がコンクリート７に埋没される状態に打設し、地下構造物Ａを構築する。
【００２７】
そして、コンクリート７に所定の強度が発現した後、換言すれば、基礎躯体６が杭支持の状態になった後、掘削底３のヒービングが発生する前に、冷凍機本体の運転を停止して、製氷ユニット８の氷８ｂ’を解凍し、図５（ロ）に示すように、製氷ユニット８を第２状態に戻す。この状態では、製氷ユニット８による支持力が実質的にゼロであるから、基礎躯体６と掘削底３との間に実質的にスペーサー４の存在しない隙間Ｓが形成されることになる。尚、製氷ユニット８の容器８ａや配管８ｃは埋め殺しとされるが、冷凍機本体は撤去され、撤去により生じる基礎躯体６の開口はダメ工事としてコンクリートで閉塞される。
【００２８】
上記の工法によれば、図５（ロ）に示す状態で、掘削底３のヒービングが発生しても、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓが形成されているので、隆起した掘削底３で基礎躯体６の下面を突き上げることがなく、基礎躯体６にはヒービング力が作用しない。従って、基礎躯体６の断面や配筋を低減することができるのである。
【００２９】
図６〜図８は、第１の発明の他の実施形態を示す。この実施の形態は、スペーサー４として、熱収縮性の合成樹脂ブロックを使用する点に特徴があり、その施工手順は、次のとおりである。
【００３０】
先ず、図６（イ）に示すように、シートパイル、柱列、地中連続壁等による山留め壁１で囲われた地盤に、先端が支持層に達する杭（既製杭、場所打ち杭の何れでもよい。）２を打設すると共に、当該地盤を構築すべき基礎躯体の下端よりも深く掘削する。基礎躯体下端から掘削底３までの深さは、予測されるヒービング量に対応した深さに設定される。また、掘削底３の所定位置（熱収縮性の合成樹脂ブロックを設置する位置）には、凹部３ａを適当間隔おきに掘削形成しておく。
【００３１】
次に、図６（ロ）に示すように、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、内部にヒーター９が組み込まれた熱収縮性の合成樹脂ブロック１０を使用し、当該合成樹脂ブロック１０を掘削底３の上に、合成樹脂ブロック１０の下部が凹部３ａに嵌まり込んだ状態に設置し、且つ、各ヒーター９への電気配線（図外）を行う。尚、合成樹脂ブロック１０の一部を掘削底３の凹部３ａに嵌め込んだ状態に設置するのは、合成樹脂ブロック１０が加熱により収縮した第２状態において、基礎躯体下端と合成樹脂ブロック１０との間、又は合成樹脂ブロック１０と掘削底３との間に必要な上下幅の隙間が確保されるように配慮したものである。
【００３２】
この状態で、図７（イ）に示すように、隣合う合成樹脂ブロック１０にわたって必要枚数の打込み型枠５を、当該打込み型枠５に形成された開口又は切欠を杭２の頭部に臨ませることにより、杭２の頭部が打込み型枠５の上面に露出した状態に載置する。
【００３３】
この状態で、図７（ロ）に示すように、打込み型枠５の上に、基礎躯体６の配筋（図示せず）を行った後、基礎躯体６のコンクリート７を、杭２の頭部又は頭部に設けた図外の定着筋がコンクリート７に埋没される状態に打設し、地下構造物Ａを構築する。
【００３４】
そして、コンクリート７に所定の強度が発現した後、換言すれば、基礎躯体６が杭支持の状態になった後、掘削底３のヒービングが発生する前に、図外の電源スイッチをＯＮして、各ヒーター９に通電する。これにより、合成樹脂ブロック１０が加熱されて収縮するので、第２状態となり、図８に示すように、基礎躯体６と掘削底３との間に実質的にスペーサー４の存在しない隙間Ｓが形成されることになる。
【００３５】
上記の工法によれば、図８に示す状態で、掘削底３のヒービングが発生した際、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓが形成されているので、隆起した掘削底３で基礎躯体６の下面を突き上げることがなく、基礎躯体６にはヒービング力が作用しない。従って、先の各実施形態と同じく基礎躯体６の断面や配筋を低減することができるのである。
【００３６】
尚、図１〜図８で示した実施の形態において、スペーサー４の上に、打込み型枠５を、杭２の頭部が打込み型枠５の上面に露出した状態に載置するにあたっては、図９に示すように、打込み型枠５の端部が杭２の頭部で支持された状態に載置してもよい。また、図１〜図９で示した実施の形態において、打込み型枠５としては、基礎躯体の強度に算入されないいわゆる捨て型枠、現場打ちコンクリートと構造的に一体となって基礎躯体を合成する型枠の何れでもよい。
【００３７】
図１０、図１１は、第２の発明の実施の形態を示す。この実施の形態は、基礎躯体をプレキャスト製とした点以外は、第１の発明と同じであり、施工の手順は、次のとおりである。
【００３８】
即ち、先ず、図１０（イ）に示すように、シートパイル、柱列、地中連続壁等による山留め壁１で囲われた地盤に、先端が支持層に達する杭（既製杭、場所打ち杭の何れでもよい。）２を打設すると共に、当該地盤を構築すべき基礎躯体の下端よりも深く掘削する。基礎躯体下端から掘削底３までの深さは、予測されるヒービング量に対応した深さに設定される。
【００３９】
次に、図１０（ロ）に示すように、掘削底３の上に、基礎躯体構築時の荷重を支持し得る第１状態から、荷重支持力が皆無な第２状態へと変化することが可能な複数個のスペーサー４を適当間隔おきに設置する。尚、このスペーサー４としては、第１の発明の各実記形態（図１〜図３の実施形態、図４、図５の実施形態、図６〜図８の実施形態）で示したスペーサー４と同じものを任意に選択して使用できる。
【００４０】
次いで、図１１（イ）に示すように、隣合うスペーサー４にわたって必要枚数の基礎躯体構築用プレキャスト部材１１を設置し、当該プレキャスト部材１１を互いに連結すると共に、杭２の頭部と連結して杭支持とされた基礎躯体６を構築する。
【００４１】
この状態で、あるいは、図１１（ロ）に示すように、１階床や地下階床を有する地下構造物Ａの構築が完了した後、掘削底３のヒービング発生に先立って、スペーサー４を第２状態に変化させて、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓを形成するのである。
【００４２】
上記の工法によれば、図１１（ロ）に示す状態で、掘削底３のヒービングが発生しても、基礎躯体６と掘削底３との間に隙間Ｓが形成されているので、隆起した掘削底３で基礎躯体６の下面を突き上げることがなく、基礎躯体６にはヒービング力が作用しない。従って、基礎躯体６の断面や配筋を低減することができるのである。また、掘削底３に複数個のスペーサー４を適当間隔おきに設置し、これにプレキャスト部材１１を架設するので、掘削底３の全面にスペーサーを敷設する場合に比して、埋め殺しにされるスペーサー４が少なくて済み、経済的である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による基礎躯体へのヒービング力遮断工法によれば、打込み型枠やプレキャスト部材をスペーサーで支持して基礎躯体を構築し、当該基礎躯体が杭支持の状態となった後においては、掘削底のヒービングが発生する前に、予め、スペーサーの支持力を喪失させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成するので、ヒービング力が基礎躯体に伝達されることを効果的に遮断し得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施の形態を例示するもので、地盤を掘削した状態と、掘削底にスペーサーを設置した状態とを示す断面図である。
【図２】スペーサーに打込み型枠を載置した状態と、打込み型枠上に基礎躯体のコンクリートを打設した状態とを示す断面図である。
【図３】スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成した状態を示す断面図である。
【図４】第１の発明の他の実施の形態を例示するもので、地盤を掘削した状態と、掘削底にスペーサーを設置した状態とを示す断面図である。
【図５】スペーサーに打込み型枠を載置した状態と、打込み型枠上に基礎躯体のコンクリートを打設した状態とを示す断面図である。
【図６】第１の発明の他の実施の形態を例示するもので、地盤を掘削した状態と、掘削底にスペーサーを設置した状態とを示す断面図である。
【図７】スペーサーに打込み型枠を載置した状態と、打込み型枠上に基礎躯体のコンクリートを打設した状態とを示す断面図である。
【図８】スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成した状態を示す断面図である。
【図９】第１の発明の他の実施の形態を例示する要部の断面図である。
【図１０】第２の発明の実施の形態を例示するもので、地盤を掘削した状態と、掘削底にスペーサーを設置した状態とを示す断面図である。
【図１１】スペーサーに基礎躯体構築用プレキャスト部材を載置した状態と、スペーサーを第２状態に変化させて、基礎躯体と掘削底との間に隙間を形成した状態を示す断面図である。
【図１２】従来例を説明する断面図である。
【図１３】クラッシュボードの一部破断斜視図である。
【符号の説明】
２…杭、３…掘削底、４…スペーサー、６…基礎躯体、７…コンクリート、８…製氷ユニット（スペーサー）、１０…熱収縮性の合成樹脂ブロック（スペーサー）、Ｓ…隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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