(57)【要約】【課題】地中構造物の撤去工事を省略して、かつ、新設地下構造物の外壁を既存杭の位置まで近づける。【解決手段】山留壁１０は、既存躯体３６の地下外壁２６を支持する既存杭１４の間に構築され、土圧を受ける壁体１２を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存躯体の地下外壁を支持する既存杭の間に構築され、土圧を受ける壁体を有する山留壁。
【請求項２】
前記壁体は、前記既存杭と前記既存杭との間に渡された矢板であり、
前記既存杭と前記既存杭との間に建て込まれた山留芯材、及び前記山留芯材と前記既存杭との間に渡された矢板であり、
又は、前記既存杭と前記既存杭との間に建て込まれた山留芯材、前記山留芯材と前記既存杭との間に渡された矢板、及び前記山留芯材と前記山留芯材との間に渡された矢板である請求項１に記載の山留壁。
【請求項３】
前記壁体は、高圧噴射撹拌工法により既存杭の間に構築された地盤改良体である請求項１に記載の山留壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山留壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部で新築建物を構築する場合、更地の状態から始めるケースは非常に少ない。また、更地の状態であっても、地中構造物が残っていると、撤去工事により既存地下外壁を解体して撤去した後、山留壁を敷地境界ライン一杯まで広げて形成し、山留壁の内側に新たに地下外壁を構築していた。
一方、昨今は、工期短縮・コスト削減の見地から、既存建物の地下外壁を山留壁として再利用し、地中構造物の撤去工事を省略するするケースが散見されるようになった。しかし、新築建物の地中構造物を、既存建物の地中構造物より深い位置まで構築する場合には、既存建物の地下外壁のみでは深さが足りず、新たに、既存建物の地下外壁の下方に新たに山留壁を構築する必要がある。
既存建物の地下外壁の下に新たな山留壁を構築する技術には、例えば特許文献１がある。
特許文献１の地中構造物の施工法は、既存建物の地下外壁の下方に、土圧を受ける山留壁を構築する構成である。このとき、山留壁は、地下外壁を支持する既存杭より内側に構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、山留壁の内側に構築される地中構造物、及び地中構造物の上に建てられる地上構造物の床面積が小さくなってしまう。
本発明は、上記事実に鑑み、地中構造物の撤去工事を省略して、かつ、新設地下構造物の外壁を既存杭の位置まで近づけることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明に係る山留壁は、既存躯体の地下外壁を支持する既存杭の間に構築され、土圧を受ける壁体を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、既存杭と既存杭との間に構築された壁体により、地山側の土圧が受けられる。これにより、既存杭より内側に壁体を構築することなく、山留壁で土圧を受けることができる。この結果、新設地下構造物の外壁を既存杭の位置まで広げて構築することができ、床面積を広く確保することができる。また、地中構造物の撤去工事を省略できるので、新設地下構造物の工期短縮及びコスト削減が達成できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の山留壁において、前記壁体は、前記既存杭と前記既存杭との間に渡された矢板であり、前記既存杭と前記既存杭との間に建て込まれた山留芯材、及び前記山留芯材と前記既存杭との間に渡された矢板であり、又は、前記既存杭と前記既存杭との間に建て込まれた山留芯材、前記山留芯材と前記既存杭との間に渡された矢板、及び前記山留芯材と前記山留芯材との間に渡された矢板であることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、既存杭と既存杭との間に渡された矢板により、地山側の土圧を受ける壁体が構築される。又は、既存杭と既存杭との間に建て込まれた山留芯材と、山留芯材と既存杭との間に渡された矢板により、地山側の土圧を受ける壁体が構築される。又は、既存杭と既存杭との間に建て込まれた山留芯材と、山留芯材と既存杭との間に渡された矢板、及び山留芯材と山留芯材との間に渡された矢板により、地山側の土圧を受ける壁体が構築される。
これにより、既存杭を土留壁として利用することができる。このとき、既存杭のピッチが大きいときは、間に山留芯材を建て込むことで、壁体を構築することができる。
この結果、新設地下構造物の工期短縮及びコスト削減が達成できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の山留壁において、前記壁体は、高圧噴射撹拌工法により前記既存杭の間に構築された地盤改良体であることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、高圧噴射撹拌工法により前記既存杭の間に構築された地盤改良体で壁体が構築される。これにより、地山側の土圧を受ける壁体に止水機能を持たせることができる。また、地盤改良体は、既存杭と既存杭との間に構築されるので、新設地下構造物の床面積を広く確保することができる。更に、地中構造物の撤去工事を省略できるので、新設地下構造物の工期短縮及びコスト削減が達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記構成として地中構造物の撤去工事を省略して、かつ、新設地下構造物の外壁を既存杭の位置まで近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る山留壁の基本構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る山留壁の基本構成を示す図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】従来の山留壁の基本構成を示す図１のＸ−Ｘ線に相当する位置における断面図である。
【図４】（Ａ）は従来の山留壁と本発明の第１実施形態に係る山留壁の地下外壁限界ライン位置の比較を示す断面図であり、（Ｂ）は従来の山留壁である図４（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、（Ｃ）は本発明の山留壁である図４（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る山留壁の基本構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る山留壁の基本構成を示す図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る山留壁のＭ−Ｎ曲線図である。
【図８】（Ａ）は本発明の山留壁の変形測定位置を示す側面図であり、（Ｂ）は５次掘削完了時の変異量の実測結果であり、（Ｃ）は６次掘削完了時の変異量の実測結果である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る山留壁の展開例を示す地下躯体の斜視図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る山留壁の基本構成を示す図１のＸ−Ｘ線に相当する位置における断面図であり、（Ｂ）は山留壁の構築方法を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図１の斜視図、図２の平面図（図１のＸ−Ｘ線断面）に示すように、第１実施形態に係る山留壁１０は、既存躯体３６の地下外壁２６の下に構築されている。地下外壁２６は既存杭１４で支持され、既存杭１４と既存杭１４の間には矢板１２が差し込まれている。
ここに、既存躯体３６は、建て替えのために地上部が解体された建物の、地下部分の外周部であり、地下外壁２６は、地盤１８からの土圧を受ける山留壁として、解体されずに存置されている。また、既存杭１４も存置され、頭部は、地下外壁２６の下端に設けられた地下底盤２４の底面を支持している。
【００１４】
図１、図２に示す既存杭１４は、例えば群杭であり、既存杭１４と既存杭１４の間隔ａ寸法が小さい構成である。この場合には、既存杭１４と既存杭１４の間に、地盤１８からの土圧を受ける壁体としての矢板１２を、水平方向に直接渡すことが可能であり、矢板１２の両端部は、受け部材として既存杭１４に取付けられたアングル材５０で支持されている。アングル材５０は、地盤１８からの土圧を受けて矢板１２が移動しないように、例えば、既存杭１４にボルト接合されている。
ここに、既存杭１４は場所打ちコンクリート杭でも鋼管杭でもよく、杭種は選ばない。矢板１２は木製や鋼製とされ、水平方向に既存杭１４と既存杭１４の間に渡されている。
【００１５】
この構成とすることにより、既存杭１４及び矢板１２で構築された山留壁１０で、地盤１８からの土圧を、受け、既存躯体３６の地下底盤２４の下に、新築建物の地下空間１９を掘削底面５２まで掘削することができる。
この結果、新築建物の地下外壁１６を、既存杭１４に接する位置まで極力近づけた状態で構築することができる。即ち、山留壁１０を、地下空間１９側へせり出さずに構築できるので、地下空間１９を広く確保できる。これにより、新築地下面積を確保しながら、地中障害撤去工事を回避した地下工事を実施することが可能となる。
なお、本実施形態では、地盤１８からの土圧を受ける壁体として、矢板１２を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、矢板１２に替えて鉄板やＨ形鋼を横方向に向けて用いてもよい。
【００１６】
次に、従来の方法と比較しながら、本実施形態の効果を具体的に説明する。
市街地狭小敷地のビル建替工事においては、既存地下躯体の外周部の取扱いが重要となる。特に既存地下躯体の最深部である基礎底盤２４の下に、新たに地下躯体を構築する場合には、既存躯体３６の地下外周部分を地中障害撤去工事により解体し、新たな山留壁を施工して地下躯体を構築する方法と、既存躯体３６の地下外周部分を存置させて内側に新たな山留壁を施工して地下躯体を構築するする方法と、がある。前者の場合はコスト・工期の面で問題があり、後者の場合は新築地下面積を十分に確保できない面で問題がある。
【００１７】
本実施形態は、既存杭１４を撤去せず、かつ新築地下面積を十分に確保する新たな方法である。
図３に、従来の山留壁３０の平面図（図１のＸ−Ｘ線に相当する位置の断面）を示す。既存杭１４の地下空間１９側（新たに掘削される側）に、既存杭１４と接して山留壁３０が形成されている。山留壁３０は、地盤改良して構築された柱状改良体２８で構築され、柱状改良体２８には、必要に応じて所定の間隔で芯材としてのＨ形鋼３２が挿入されている。これにより、山留壁３０が地盤１８からの土圧を受けることができる。また、地下空間１９の掘削底面５２（図１参照）までの掘削時に、山留壁３０の地下空間１９側の一部が、Ｈ形鋼３２のフランジ面の位置で切り欠かれ、厚さＢとされる。切り欠かれて平板状とされた山留壁２８の面に接して、新たな地下外壁３４が構築される。
【００１８】
図４（Ａ）に、従来の山留壁３０と本実施形態の山留壁１０を、地下外壁限界ラインで対比した結果である。
従来の山留壁３０は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、地中障害撤去工事をせずに、既存杭１４の内側に山留壁２８を構築する構成である。このため、地下外壁限界ラインＰ１は、山留壁２８の内側に設定していた。この結果、山留壁２８の内側に、新たな地下外壁３４が構築される。
これに対し、図４（Ａ）、（Ｃ）に示すように、本実施形態の山留壁１０は、既存杭１４と既存杭１４の間に矢板１２を挿入する構成である。このため、地下外壁限界ラインＰ２は、既存杭１４の地下空間１９側の端部とほぼ面一となる。この結果、従来の山留壁３０の厚さＢとほぼ等しい寸法だけ地下空間１９を広くすることができる。
即ち、本実施形態の山留壁１０は、新築地下面積を最大限確保するために、掘削工事に伴う既存の地下底盤２４より深い位置では、外周部の既存杭１４を山留壁１０として利用している。既存杭１４の曲げ剛性を山留壁１０として利用することで、外周部の既存杭１４の内側まで地下外壁限界ラインを拡大することができる。また、既存杭１４と既存杭１４の間には、矢板１２を配置することで山留壁の連続性を確保している。
【００１９】
なお、従来の山留壁３０の厚さは約５００ｍｍである。これにより、地下空間１９の対面する壁面の間では、約１０００ｍｍだけ地下空間１９を広く確保できる。即ち、新築躯体の外壁１６を既存杭１４の位置まで広げて構築することができ、新築躯体の新たな山留壁位置における床面積を、広く確保することができる。更に、本実施形態では、地中構造物の撤去工事（例えば既存杭１４の撤去工事）を省略できるので、新築躯体の地中構造物の工期短縮及びコスト削減が達成できる。
【００２０】
（第２実施形態）
図５の斜視図、図６の平面図（図５のＸ−Ｘ線断面）に示すように、第２実施形態に係る山留壁２０は、既存杭１４の間に山留芯材としてのＨ形鋼２２が設けられている。即ち、山留壁２０が既存杭１４、Ｈ形鋼２２、及び矢板１２で構成されている。ここに、Ｈ形鋼２２の地下空間１９側のフランジは、既存杭１４の地下空間１９側の端部とほぼ同じ面に配置されており、矢板１２は、Ｈ形鋼２２とＨ形鋼２２の間、及びＨ形鋼２２と既存杭１４に取り付けられたアングル材５０間に差し込まれている。
これにより、既存杭１４と既存杭１４の間隔ｂが、矢板１２の幅より大きくても（ａ＜ｂ）、Ｈ形鋼２２で、既存杭１４と既存杭１４の間の矢板１２を支持することができるため、山留壁２０が地盤１８からの土圧を受けることができる。また、Ｈ形鋼２２の地下空間１９側のフランジは、既存杭１４の地下空間１９側の端部とほぼ同じ面に配置されており、山留壁２０が、既存杭１４の地下空間１９側へ大きくせり出すことはない。
【００２１】
なお、Ｈ形鋼２２の数は、図６では既存杭１４と既存杭１４の間に２本が設けられている。しかし、これに限定されることはなく、既存杭１４と既存杭１４の間の距離ｂに応じて決定される。例えば、距離ｂが大きければ増やせばよい。この構成とすることにより、既存地下外壁２６（図１参照）だけでなく、既存杭１４を山留壁２０の一部として利用することができる。
この結果、山留壁２０の地下空間１９側に、新築躯体の外壁１６を既存杭１４の端部の位置まで広げて構築することができ、新築躯体の山留壁位置における床面積を、広く確保することができる。
【００２２】
次に、山留２０の曲げ剛性について説明する。
本実施形態における山留壁２０の曲げ剛性ＥＩは、既存杭１４の曲げ剛性ＥｃＩｃと、Ｈ形鋼２２の曲げ剛性ＥｓＩｓを合算し、それらの合算値を杭間距離ａで除して求めた。算出式を下記（１）式に示す。ここに、Ｈ形鋼２２の曲げ剛性ＥｓＩｓは、複数本数のＨ形鋼２２が使用された場合には、それぞれの曲げ剛性ＥｓＩｓを合算する。
ＥＩ＝（ＥｃＩｃ＋ΣＥｓＩｓ）／ａ…（１）
ここに、ＥＩ：山留壁の曲げ剛性（Ｎ・ｃｍ２）
ＥｃＩｃ：既存杭の曲げ剛性（Ｎ・ｃｍ２）
ＥｓＩｓ：Ｈ形鋼の曲げ剛性（Ｎ・ｃｍ２）
ａ：既存杭の基準スパン（ｃｍ）
【００２３】
図７に、山留壁２０の応力評価の一例を示す。図７は、残置された既存地下外壁部分の一部を軸力として見込んだＭ−Ｎ曲線であり、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」に基づいて算出した。図７の横軸は既存杭１４に加えられる軸力Ｎ（ｋＮ）であり、縦軸は既存杭１４に発生する許容曲げモーメントＭ（ｋＮ・ｍ）である。
図７の曲線Ｇは、既存杭１４の許容曲げモーメント（終局）を設定している。検討結果から、図７に示すように、既存杭１４は、山留壁２０として十分な曲げモーメントを有しており、山留壁２０として十分活用可能といえる。
【００２４】
次に、山留壁２０の変位量について説明する。
図８に計測結果を示す。図８（Ａ）は計測位置を示している。測定点５４は既存躯体の
外壁２６から新築躯体の外壁１６に至る間の既存杭１４の位置であり、所定の深さで複数点を計測した。また、測定点５６は、同様に山留芯材２２の所定の深さの複数の位置である。
図８（Ｂ）は、５次掘削完了時の実測結果である。横軸は変位量（ｃｍ）であり、縦軸は地盤表面からの深さ（ｍ）である。山留芯材２２の実測結果をＤ１に示し、既存杭１４の実測結果をＤ２に示す。山留芯材２２及び既存杭１４のいずれの深さにおいても、山留壁の変形は十分に小さな範囲（０．３ｃｍ以下）に収まっており、土圧に対し十分な強度を備えているといえる。
図８（Ｃ）は、６次掘削完了時の実測結果である。横軸は変位量（ｃｍ）であり、縦軸は地盤表面からの深さ（ｍ）である。山留芯材２２の実測結果をＤ１に示し、既存杭１４の実測結果をＤ２に示す。山留芯材２２及び既存杭１４のいずれの深さにおいても、山留壁の変形は十分に小さな範囲（０．７ｃｍ以下）に収まっており、土圧に対し十分な強度を備えているといえる。
本構成とすることにより、地盤１８側の土圧を受ける山留壁２０の構築が容易となり、新築建物の地中構造物の工期短縮及びコスト削減が達成できる。
【００２５】
更に、図９の斜視図に示す展開例ように、新築の地下構造物６０において、新築の柱部５８Ｕの、梁６２より下方の柱５８Ｄの一部を、新築地下外壁１６の外側（地盤側）へせり出した（ハンチさせた）構築としてもよい。即ち、地下構造物６０の地下空間１９を広くするには、柱５８Ｄは極力地盤１８側へ設けることが望ましく、かつ、柱５８Ｕからの鉛直荷重を受ける強度を維持するために、梁６２の位置から下方へ向けて斜めに形成したハンチ形状としてもよい。これにより、梁６２で偏心させて柱５８Ｕからの鉛直荷重を受けて、柱５８Ｄへ伝える必要がなくなり、梁６２を小さく形成することが可能となる。
この結果、地下構造物６０のコスト削減を図ることができる。他の構成は、第１実施形態と同じであり、説明は省略する。
【００２６】
（第３実施形態）
図１０（Ａ）の平面図、図１０（Ｂ）の側面図に示すように、第３実施形態に係る山留壁４０は、既存杭１４と既存杭１４の間（距離Ｃ）に地盤改良体４２が連続して構築されている。地盤改良体４２には、所定の間隔で、山留芯材としてのＨ形鋼３２が設けられている。即ち、既存杭１４と地盤改良体４２で山留壁４０が構築されている。
ここに、地盤改良体４２は、高圧噴射撹拌工法で構築される。高圧噴射撹拌工法は、径ｄの小さなケーシング４４を地盤に挿入して、地盤改良体４２を構築することができる。これにより、ケーシング４４を既存躯体外壁２６に近接させ、既存躯体外壁２６の下部に、地盤改良体４２を構築できる。
【００２７】
地盤改良体２０の構築手順は、先ず、地上に設置させた図示しないガイドホール削孔機を用いて、地盤４２にガイドホール４４を削孔しながら、ケーシング４４を、掘削開始面４８から所定深さＨまで挿入する（矢印Ｒ１方向）。ケーシング４６の先端には、圧縮空気と固化剤を吐出させる削孔ビット４６が取り付けられている。
次に、地上に設置させた図示しないジェットクリート施工機を用いて、削孔ビット４６を回転させながら、ケーシング４４を通して圧縮空気と固化剤を削孔ビット４６まで送り、削孔ビット４６の先端から吐出させる。これにより、削孔ビット４６の周囲の地盤１８が径方向に地盤改良され、径Ｄの地盤改良体４２の構築が開始される。
【００２８】
次に、削孔ビット４８を、回転させながら徐々に引き上げる（矢印Ｒ２方向）。これにより、地盤改良体４２が下から上に向けて、順次構築される。掘削開始面４８まで、削孔ビット４８から圧縮空気と固化剤を吐出させ、高さＨ２の地盤改良体４２を構築する。続いて、地盤改良体４２の構築終了後、ケーシング４４を引き抜く。その後、所定の位置の地盤改良体４２に、山留芯材としてのＨ形鋼３２を挿入する。これにより、固化剤の硬化を待って地盤改良体４２の構築が終了する。地盤改良体４２の一部を重複させて連続して構築することにより、山留壁４０に遮水機能を持たせることができる。
【００２９】
次に、地盤改良体４２の地下空間１９側の一部を、地下空間１９側のフランジ位置で切り取る（地盤改良体４２の幅をＢとする）。これにより、山留壁４０が構築される。山留壁４０は、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。
これにより、続いて、地盤改良体４２の切り欠かれた面と接して新築躯体の外壁１６を構築することができる。他の構成は、第１実施形態と同じであり、説明は省略する。
【符号の説明】
【００３０】
１０  山留壁
１２  矢板（壁体）
１４  既存杭
１６  地下外壁
２２  Ｈ形鋼（山留芯材）
２６  既存躯体外壁
２８  地盤改良体
【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】
2014163107.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014163107.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014163107.tif 000011
【図１０】
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