(57)【要約】【課題】コストや工期の低減を図りつつ、安全性を高めた免震構造化を行うことが可能な既存建物の免震化工法を提供する。【解決手段】既存建物の躯体下部の下の地盤を掘削することにより地下空間を形成し、当該地下空間に既存杭の杭頭部を露出させる杭頭部露出工程と、地下空間の下部に杭頭部を囲むように耐圧盤を構築する耐圧盤構築工程と、地下空間のうち耐圧盤よりも上に定められた免震空間に、既存杭の設計時の断面積を維持した状態で免震装置を設置する免震装置設置工程と、躯体下部の底面と免震空間の上面との間に免震装置用補強部を構築し、杭頭部と免震装置用補強部とを接合させる免震装置用補強部構築工程と、既存杭が負担していた既存建物の鉛直荷重を免震装置用補強部及び免震装置及び耐圧盤を介して既存杭に移行する荷重移行工程と、免震空間の高さ内で杭頭部を縁切りする杭頭部切断工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の躯体下部の下の地盤を掘削することにより地下空間を形成し、当該地下空間に既存杭の杭頭部を露出させる杭頭部露出工程と、
前記地下空間の下部に前記杭頭部を囲むように耐圧盤を構築する耐圧盤構築工程と、
前記地下空間のうち前記耐圧盤よりも上に定められた免震空間に、前記既存杭の設計時の断面積を維持した状態で免震装置を設置する免震装置設置工程と、
前記躯体下部の底面と前記免震空間の上面との間に免震装置用補強部を構築し、前記杭頭部と前記免震装置用補強部とを接合させる免震装置用補強部構築工程と、
前記既存杭が負担していた前記既存建物の鉛直荷重を前記免震装置用補強部及び前記免震装置及び前記耐圧盤を介して前記既存杭に移行する荷重移行工程と、
前記免震空間の高さ内で前記杭頭部を縁切りする杭頭部切断工程と、
を有することを特徴とする既存建物の免震化工法。
【請求項２】
請求項１に記載の既存建物の免震化工法であって、
前記免震装置用補強部は、プレストレストコンクリートである、
ことを特徴とする既存建物の免震化工法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の既存建物の免震化工法であって、
前記免震装置設置工程では、前記免震装置の端面に薄型ジャッキを付設し、
前記荷重移行工程の際に、前記薄型ジャッキにグラウトを充填してジャッキ載荷を行う、
ことを特徴とする既存建物の免震化工法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の既存建物の免震化工法であって、
前記耐圧盤構築工程の前に、前記既存杭を補強する既存杭補強工程を有する
ことを特徴とする既存建物の免震化工法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の既存建物の免震化工法であって、
前記免震装置は、前記既存杭の周りに３つ以上配置される
ことを特徴とする既存建物の免震化工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存建物の免震化工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震の揺れが直接建物に伝わらない構造とし、地震の際に建物の破壊を防止する免震構造が開発されている。また、既存建物に免震装置を組み込んで既存建物全体を免震構造化することも行われている。
【０００３】
既存建物を免震化する技術としては、例えば特許文献１に記載された工法が知られている。この免震化工法では、まず、既存建物の基礎下に地下空間を形成し、地下空間に既存杭（杭頭部）を露出させて杭頭部の外周部分を切除し、その切除箇所にジャッキを設置する。そして、杭頭部の中央部を切断除去してから、地下空間の下部に耐圧盤を形成するとともに上記中央部に免震装置を設置する。こうすることにより既存建物全体を免震構造化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２３０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような免震化工法の場合、断面の大きい既存杭を切断し撤去及び廃棄するのにはコストが高く、また工期がかかるという問題があった。また、既存杭を切断することにより、既存杭の断面積が設計断面積よりも小さくなる状態が存在し、安全性に問題があった。
【０００６】
本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コストや工期の低減を図りつつ、安全性を高めた免震構造化を行うことが可能な既存建物の免震化工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために本発明の既存建物の免震化工法は、
既存建物の躯体下部の下の地盤を掘削することにより地下空間を形成し、当該地下空間に既存杭の杭頭部を露出させる杭頭部露出工程と、
前記地下空間の下部に前記杭頭部を囲むように耐圧盤を構築する耐圧盤構築工程と、
前記地下空間のうち前記耐圧盤よりも上に定められた免震空間に、前記既存杭の設計時の断面積を維持した状態で免震装置を設置する免震装置設置工程と、
前記躯体下部の底面と前記免震空間の上面との間に免震装置用補強部を構築し、前記杭頭部と前記免震装置用補強部とを接合させる免震装置用補強部構築工程と、
前記既存杭が負担していた前記既存建物の鉛直荷重を前記免震装置用補強部及び前記免震装置及び前記耐圧盤を介して前記既存杭に移行する荷重移行工程と、
前記免震空間の高さ内で前記杭頭部を縁切りする杭頭部切断工程と、
を有することを特徴とする既存建物の免震化工法である。
【０００８】
このような既存建物の免震化工法によれば、既存杭を切断する量を大幅に低減できる。また、これにより切断部分を撤去搬出し廃棄する作業も減るのでコストや工期の低減を図ることが可能である。また、免震装置を設置するまでに既存杭の断面積が設計断面積よりも小さくなる状態が存在せず、安全性を高めることが可能である。
【０００９】
かかる既存建物の免震化工法であって、前記免震装置用補強部は、プレストレストコンクリートであることが望ましい。  
このような既存建物の免震化工法によれば、既存建物の鉛直荷重を免震装置用補強部と既存杭との摩擦で支持することが可能である。
【００１０】
かかる既存建物の免震化工法であって、前記免震装置設置工程では、前記免震装置の端面に薄型ジャッキを付設し、前記荷重移行工程の際に、前記薄型ジャッキにグラウトを充填してジャッキ載荷を行うことが望ましい。  
このような既存建物の免震化工法によれば、簡易に且つ確実に、既存建物の鉛直荷重を免震装置用補強部及び免震装置及び耐圧盤を介して既存杭に移行することが可能である。
【００１１】
かかる既存建物の免震化工法であって、前記耐圧盤構築工程の前に、前記既存杭を補強する既存杭補強工程を有していてもよい。  
このような既存建物の免震化工法によれば、既存杭に損傷や強度不足がある場合でも可能である。
【００１２】
かかる既存建物の免震化工法であって、前記免震装置は、前記既存杭の周りに３つ以上配置されることが望ましい。  
このような既存建物の免震化工法によれば、鉛直方向の回転を抑制することができるので、既存建物の基礎の補強が大幅に低減できる。このため、さらにコストや工期の低減を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コストや工期の低減を図りつつ、安全に免震構造化を行うことが可能な既存建物の免震化工法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄは比較例における既存建物の免震化工法を説明するための図である。
【図２】第１実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｈは、図２の各工程における断面を示す断面図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、薄型ジャッキ３３についての説明図である。
【図５】図３Ｅを上から見た図である。
【図６】図３ＦのＡ−Ａ断面図である。
【図７】第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。
【図８】既存杭補強工程についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜比較例の免震化工法について＞
まず、本実施形態について説明する前に比較例について簡単に説明する。  
図１Ａ〜図１Ｄは比較例における既存建物の免震化工法を説明するための図である。
【００１６】
比較例の免震化工法では、図１Ａに示すように既存建物１０の基礎下の地盤を掘削して地下空間Ｈを形成する。こうして、地下空間Ｈに既存杭１１の杭頭部を露出させる。なお、既存杭１１は、例えば鉄筋コンクリートにより形成された大断面（例えば、直径が２ｍ〜５ｍ）の深礎杭である。
【００１７】
続いて、図１Ｂに示すように露出した既存杭１１の杭頭部のうち中央部を残すようにして外周部分を切除し、その切除部分にジャッキ１００を設置する。
【００１８】
ジャッキ１００設置後、図１Ｃに示すように、既存杭１１の杭頭部の中央部を切除し、地下空間Ｈの下部に耐圧盤２０を構築する。
【００１９】
その後、図１Ｄに示すように、地下空間Ｈにおける上記中央部の位置に免震装置１１０（例えば積層ゴム）を設置し、ジャッキ１００を除荷して荷重を免震装置１１０に移行した後に撤去する。
【００２０】
この比較例の場合、既存杭１１（深礎杭）のような大断面のものを切断するのに要するコストが高い（例えば、ワイヤーソーにより切断する場合、切断面積あたりのコストが高い）という問題がある。また、地下空間Ｈのような狭い空間で既存杭１１を切断（細分化）したり、切断した部分を撤去搬出したりするのには手間と工期がかかり、また、廃棄するのにもコストがかかるという問題がある。
【００２１】
また、比較例では既存杭１１の外周を切除することにより、免震装置１１０の設置前に既存杭１１の断面積が設計断面積よりも小さくなる状態が存在する。このため安全性を確保できないおそれがある。また、この比較例の場合、既存建物１０の基礎において鉛直方向の回転に対して十分な強度が得られないおそれがあり、このため基礎（免震装置１１０直上の周囲の部分）を補強する必要がある。
【００２２】
そこで、以下に示す本実施形態では、コストや工期の低減を図ると共に、安全性を高めるようにしている。
【００２３】
＜第１実施形態の免震化工法について＞
以下、第１実施形態の既存建物の免震化工法の一例について図を用いて説明する。  
図２は第１実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。  
また、図３Ａ〜図３Ｈは、図２の各工程における断面を示す断面図である。
【００２４】
第１実施形態の既存建物１０の免震化工法では、まず、既存建物１０の周囲の土中に山留壁（不図示）を埋設し、既存建物１０と山留壁との間の地盤を掘削する。その後、さらに既存建物１０の躯体下部の地盤を掘削していき、図３Ａに示すように既存建物１０の下に地中空間Ｈを形成する。こうして、地中空間Ｈに既存建物１０の既存杭１１の杭頭部を露出させる（山留・掘削工程Ｓ１０１）。なお、山留・掘削工程Ｓ１０１は、杭頭部露出工程に相当する。
【００２５】
そして、図３Ｂに示すように、既存杭１１を囲むようにして地中空間Ｈの下部に耐圧盤２０を構築する（耐圧盤構築工程Ｓ１０２）。この耐圧盤２０は、平面剛性を確保して、既存建物１０の荷重を既存杭１１に伝えるためのものである。なお、本実施形態の耐圧盤２０は、鉄筋コンクリートにより形成されている。
【００２６】
その後、図３Ｃに示すように、耐圧盤２０の上（より具体的には、耐圧盤２０の上面のうち後述する免震装置３２の設置箇所）にコンクリートを打設し、免震装置下部基礎３１を形成する（免震装置下部基礎打設工程Ｓ１０３）。なお、本実施形態では、後述するように既存杭１１の周りの４箇所に免震装置３２を設置するので、その４箇所に免震装置下部基礎３１を形成する（後述する図５参照）。
【００２７】
そして、図３Ｄに示すように免震装置下部基礎３１上に免震装置３２を設置する（免震装置設置・薄型ジャッキ設置工程Ｓ１０４）。本実施形態では免震装置３２として積層ゴムが用いられている。また、免震装置３２の上側の端面には薄型ジャッキ３３が付設されている。
【００２８】
図４Ａ〜図４Ｃは、薄型ジャッキ３３についての説明図である。図４Ａは上面図、図４Ｂ、図４Ｃは図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
図に示すように、薄型ジャッキ３３は、上から見て円形状のジャッキであり、中空の軟鋼盤３３１と、支圧板３３２を有して構成されている。図４Ｂの状態において、薄型ジャッキ３３の厚さは３０〜４０ｍｍである。この軟鋼盤３３１の中に無収縮グラウト３３３を充填することにより、軟鋼盤３３１が図４Ｂの矢印方向に膨張（伸張）し、これにより薄型ジャッキ３３は図４Ｃのようになる。なお、前述した免震装置設置・薄型ジャッキ設置工程Ｓ１０４の際には、薄型ジャッキ３３への無収縮グラウト３３３の充填は行わない。つまり、免震装置設置・薄型ジャッキ設置工程Ｓ１０４において、薄型ジャッキ３３は図４Ｂの状態である。
【００３０】
次に、図３Ｅに示すように、薄型ジャッキ３３の上面と、既存建物１０の躯体下部の底面との間に、免震装置用補強部４０を打設する（免震装置用補強部打設工程Ｓ１０５）。まず、免震装置用補強部４０用の底型枠を組んで、鉄筋を配置する。また、このとき、後述するＰＣ鋼棒４２の挿通経路となるシース（不図示）を配置しておく。なお、ＰＣ鋼棒４２の配置部分に既存杭１１が位置する場合、コアドリルなどで既存杭１１に貫通穴を設け、その貫通孔にシースを接続する。そして型枠にコンクリートを打設することにより免震装置用補強部４０を形成する。なお、以下の説明において、地下空間Ｈのうちの耐圧盤２０と免震装置用補強部４０との間の空間（言い換えると、免震装置下部基礎３１、免震装置３２、薄型ジャッキ３３が形成される空間）のことを免震空間と呼ぶ。
【００３１】
図５は、図３Ｅを上から見た図である。なお、同図では既存建物１０を透過して見た状態を示している（既存建物１０の図示を省略している）。図５に示すように、免震装置用補強部４０は、既存杭１１の周りにおいてほぼ正方形状に設けられている。また、免震装置用補強部４０のコーナー付近の下（免震空間）には免震装置下部基礎３１、免震装置３２、薄型ジャッキ３３がそれぞれ配置されている。
【００３２】
なお、既存杭１１の周りの表面に脆弱部分がある場合、その脆弱部分を除去する必要があるが、既存杭１１の径（例えば２ｍ〜４ｍ）に対して、脆弱部分の厚さ（除去する厚さ）は無視できるほど小さい。つまり、脆弱部分の除去後においても既存杭１１の有効断面積は確保されていることとできる。
【００３３】
免震装置用補強部４０を形成した後、図３Ｆに示すように、前述したシースの内部にＰＣ鋼棒４２を挿通して、ＰＣ鋼棒４２の両端部にジャッキ（不図示）などで引張力（緊張）を付与する。そして、その状態でＰＣ鋼棒４２の両端部をナットなどの定着具で止めてプレストレスを与える。こうして、免震装置用補強部４０を既存杭１１の杭頭部と接合させる（ＰＣ緊張工程Ｓ１０６）。すなわち、免震装置用補強部４０はプレストレスが付与されたプレストレストコンクリートである。なお、免震装置用補強部打設工程Ｓ１０５及びＰＣ緊張工程Ｓ１０６は、免震装置用補強部構築工程に相当する。
【００３４】
図６は、図３ＦのＡ−Ａ断面図である。図に示すように免震装置用補強部４０には水平面における縦方向及び横方向に沿って、それぞれ５本のＰＣ鋼棒４２が設けられている。これら５本のＰＣ鋼棒４２のうち真ん中のＰＣ鋼棒４２は既存杭１１を貫通して設けられている。また、図３Ｆに示すように、ＰＣ鋼棒４２はそれぞれ鉛直方向（図の上下方向）に３段に設けられている。これらのＰＣ鋼棒４２に引張力を付与することで、免震装置用補強部４０を既存杭１１の杭頭部に接合させることができる。さらに本実施形態では、ＰＣ鋼棒４２は免震装置用補強部４０と既存杭１１（杭頭部）とを共に貫通する位置にも設けられているので、より確実に免震装置用補強部４０と既存杭１１を接合させることができる。これにより、既存杭１１にかかる荷重（既存建物１０の鉛直荷重）を免震装置用補強部４０と既存杭１１との摩擦で支持することが出来るようになる。
【００３５】
その後、図３Ｇに示すように、薄型ジャッキ３３に無収縮グラウト３３３を充填して、薄型ジャッキ３３を鉛直方向に膨張（伸張）させる。こうして、既存杭１１が負担していた既存建物１０の鉛直荷重の８０〜１００％を、免震装置用補強部４０、薄型ジャッキ３３、免震装置３２、免震装置下部基礎３１、及び、耐圧盤２０を介して既存杭１１に移行させる（荷重移行工程Ｓ１０７）。こうして既存杭１１の切断部にかかる荷重をほぼゼロにする。そして、免震空間の高さ内（耐圧盤２０と免震装置用補強部４０との間）の既存杭１１の杭頭部を、水平方向に切断（縁切り）する（杭頭部切断工程Ｓ１０８）。本実施形態では、切断のスリット幅は３０〜５０ｍｍ程度である。
【００３６】
このように、本実施形態では、既存杭１１を切断するのはこのスリット（縁切り）の部分のみであり、比較例と比べて切断量を大幅に低減させることができる。これにより、コストや工期の低減を図ることができる。また、本実施形態では、スリット幅が小さいので、工事完了後に想定を超える大地震などのときに縁切りされた既存杭１１が切断面で接地する。これにより、免震装置３２が座屈したり建物が倒壊したりするのを防止することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の既存建物１０の免震化工法では、地下空間Ｈにおいて既存杭１１の周りに免震装置３２を設置している。そして、免震装置用補強部４０を構築し、既存杭１１が負担していた既存建物１０の鉛直荷重を免震装置用補強部４０、薄型ジャッキ３３、免震装置３２、免震装置下部基礎３１、及び、耐圧盤２０を介して既存杭１１に移行させた後に既存杭１１の杭頭部をスリット状に切断（縁切り）している。よって、本実施形態では、比較例と比べて、既存杭１１を切断する量を大幅に低減することができ、既存建物１０を免震構造化する際のコストや工期の低減を図ることができる。また、本実施形態では免震化を行う際に既存杭１１の断面積が変わらない（設計断面積を維持できる）ので、比較例よりも安全性を高めることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、既存杭１１の周りの４箇所に免震装置３２を配置している。こうすることにより、鉛直方向の回転を抑制することができるので、既存建物１０の基礎の補強が不要である。
【００３９】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、既存杭１１の耐圧盤２０よりも下側の部分の補強を行っている点が第１実施形態と異なっている。また第２実施形態では免震化の各工程の順序が第１実施形態と異なっている。
【００４０】
図７は、第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。なお、図７において、第１実施形態（図２）と同一工程のものについては同じ工程名で示している（ただしステップ番号は異なる）。
【００４１】
図７に示すように第２実施形態の免震化工法では、山留・掘削工程Ｓ２０１と耐圧盤構築工程Ｓ２０３との間に、既存杭１１を補強するための既存杭補強工程Ｓ２０２を有している。
【００４２】
図８は、既存杭補強工程についての概略説明図である。  
図８に示すように、第２実施形態では、山留・掘削工程の後（図３Ａ参照）、既存杭１１の周りのみ土壌をさらに深く掘削する。そして、耐圧盤２０の形成位置よりも下側の既存杭１１の周囲を鉄板５０で囲み既存杭１１を補強する。その後、既存杭１１の周りに土を埋め戻して耐圧盤構築工程Ｓ２０３を実行する。なお、耐圧盤構築工程Ｓ２０３は、第１実施形態の耐圧盤構築工程Ｓ１０２と同じなので説明を省略する。
【００４３】
また、第２実施形態では、耐圧盤構築工程Ｓ２０３の後に、免震装置用補強部打設工程Ｓ２０４及びＰＣ緊張工程Ｓ２０５を行う。すなわち、免震装置３２を設けるよりも前に、免震装置用補強部４０を形成し、免震装置用補強部４０と既存杭１１を接合させる。
【００４４】
そして、その後、免震装置下部基礎打設工程Ｓ２０６及び免震装置設置・薄型ジャッキ設置工程Ｓ２０７を行う。
【００４５】
以下、第１実施形態と同様に、荷重移行工程Ｓ２０８、杭頭部切断工程Ｓ２０９を実行する。
【００４６】
このように第２実施形態では、既存杭１１に鉄板５０を設けることにより既存杭１１を補強しているので、既存杭１１に損傷や強度不足がある場合においても可能である。
【００４７】
また、第２実施形態では耐圧盤２０を形成した後の施工順序が前述の第１実施形態と異なっているが、このように施工順序が異なっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
なお、この第２実施形態では、既存杭１１のうち耐圧盤２０よりも下側の部分のみを補強していたが、当該部分よりも上側（耐圧盤２０の形成位置）もさらに補強するようにしてもよい。
【００４９】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００５０】
＜免震装置について＞
前述の実施形態では、免震装置３２には積層ゴムが用いられていたが、これには限られない。例えば、転がり支承タイプのものや滑り支承タイプのものであってもよい。
【００５１】
また、前述の実施形態では免震装置３２（免震装置下部基礎３１、薄型ジャッキ３３を含む）は既存杭１１の周りの４箇所に配置されていたがこれには限られない。ただし、鉛直方向の回転を抑制するためには３箇所以上に配置することが望ましい。
【００５２】
＜既存杭について＞
前述の実施形態では既存杭１１はＲＣコンクリートによる深礎杭であったがこれには限られず、他の種類の杭であってもよい。なお、既存杭１１の断面積が大きい（径が大きい）ほど、コストや工期を低減させる効果が顕著になる。
【００５３】
＜薄型ジャッキについて＞
前述の実施形態では薄型ジャッキ３３は免震装置３２の上側の端面に付設していたが、これには限られない。例えば、免震装置３２の下側の端面に付設してもよい。また、既存建物１０の鉛直荷重が比較的小さい場合には、薄型ジャッキ３３を用いないようにしてもよい。この場合、既存杭１１の杭頭部を縁切りすることによって既存杭１１が負担していた既存建物１０の鉛直荷重が、免震装置用補強部４０、免震装置３２、免震装置下部基礎３１及び耐圧盤２０を介して既存杭１１に移行することになる。
【００５４】
＜免震装置用補強部補強部について＞
前述の実施形態では免震装置用補強部４０の形状は四角形であったがこれには限らない。また、プレストレスを与える緊張材はＰＣ鋼棒４２に限らずＰＣ鋼より線でもよく、設置位置（既存杭１１を貫通する位置の要否も含めて）および数も鉛直荷重に応じて自由に変更できる。
【００５５】
また、既存杭１１と免震装置用補強部４０の接合面については、より摩擦力を高めるために目粗し処理を施したり、既存杭１１の接合面に凹凸形状（コッター）を形成することによりせん断力による支持を付加させることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  既存建物
１１  既存杭
２０  耐圧盤
３１  免震装置下部基礎
３２  免震装置
３３  薄型ジャッキ
４０  免震装置用補強部
４２  ＰＣ鋼棒
１００  ジャッキ
１１０  免震装置
３３１  軟鋼盤
３３２  支圧板
３３３  無収縮グラウト
【図１】
2014214485.tif 000003
【図２】
2014214485.tif 000004
【図３】
2014214485.tif 000005
【図４】
2014214485.tif 000006
【図５】
2014214485.tif 000007
【図６】
2014214485.tif 000008
【図７】
2014214485.tif 000009
【図８】
2014214485.tif 000010