(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の建て替え工事における既存の地上躯体の解体工程及び新築の地上躯体の構築工程において変化する地上躯体の重量と、地下躯体に作用する地下水の浮力とを調整する金属製錘を地下躯体に設置して、既存躯体と新設躯体の重量の変化に応じて金属製錘の重量を調整して、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、既存建物の建て替え工法。
【請求項２】
金属製錘は、規格物であり、当該規格された金属製錘の必要個数を設置することにより、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、請求項１記載の既存建物の建て替え工法。
【請求項３】
金属製錘は、地下躯体の床平面に、浮力の分布に応じたエリアに分散して設置することにより、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、請求項１又は２記載の既存建物の建て替え工法。
【請求項４】
金属錘を設置する分量は、平面視で前記地下躯体の中央部の近傍が、周辺部よりも多いことを特徴とする、請求項１又は２記載の既存建物の建て替え工法。
【請求項５】
金属錘は、銑鉄、鉛、銅のいずれかのインゴットであり、人力で運搬できる重量であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の既存建物の建て替え工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存建物の建て替えに関する技術である。特に、地下水位が高い地盤に建つ建物の建て替えに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
地下水位が高い地盤に建つ既存建物の建替時には、地上部躯体の解体に伴う重量の減少と浮力のバランスが崩れる。建替える際には、地下の躯体も含めて全て解体してから造り替える場合と、既存の基礎や地下躯体を残して山留壁に利用したり、新たな建物の一部として再利用する工法がある。
既存建物の地下躯体の下方の地盤に被圧帯水層がある場合、被圧水圧の影響によって生じる浮力を考慮して建て替え工事を行う必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００９−１８５４６４号公報）には、解体ガラを充填した既存地下躯体に対し、その内側に新設地下躯体を構築するに際し、地表から複数箇所にケーシングを既存底盤に達するまで挿入・設置し、ケーシング内の解体ガラＧを撤去後、圧縮軸力支持部材を介してアースアンカーを設置して軸方向力を導入することによって浮き上がりを防止した後、残余の解体ガラを全て撤去して新設地下躯体を構築して、既存底盤の浮き上がり防止を図った状態での建て替える方法が提案されている。
この工法では、土砂やコンクリート廃材を地下室に詰めた場合、嵩比重で最大でも２.０程度、コンクリートを打設しても２．３程度の比重しかないため、基礎に作用する浮力が大きい場合には必要な量が多くなるため、効率が悪く、土砂やコンクリート廃材を用いると、設置するための大きなスペースが必要であり、搬入や撤去に時間がかかる。既存の地下躯体を再利用して建て替える場合、地下躯体の内部に設置した土砂やコンクリート廃材等を、遅くとも建物が竣工する前には全て撤去して搬出する必要があり、そのためには大変な時間と労力がかかり、撤去した土砂やコンクリート廃材は産業廃棄物として処理する必要があるので、運搬と処分が必要となる。
特許文献２（特開２００４−３３９８１６号公報）には、地下水位の高い地盤に建てられた地下躯体のある建物の既存基礎に、地上躯体の解体により減少する重量のうち、浮力に抵抗する重量の新築基礎を構築した後、該新築基礎に新築の地下躯体を構築しつつ既存の地下躯体および既存の地上躯体を解体する工法が提案されている。
特許文献３（特開２００３−４１５６８号公報）には、既存建物の基礎下を取り囲むように、地盤へ薬液を注入することにより不透水部を構築し、当該不透水部で取り囲まれた地盤の滞水層から揚水井戸によって地下水を揚水して、地下水による既存建物の浮き上がりを防止する建替え工法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８５４６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９８１６号公報
【特許文献３】特開２００３−４１５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、工事中の鉛直荷重の変動に伴い地下躯体に印加する浮力の影響を低減する建て替え工法を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主な構成は次のとおりである。
１．既存建物の建て替え工事における既存の地上躯体の解体工程及び新築の地上躯体の構築工程において変化する地上躯体の重量と、地下躯体に作用する地下水の浮力とを調整する金属製錘を地下躯体に設置して、既存躯体と新設躯体の重量の変化に応じて金属製錘の重量を調整して、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、既存建物の建て替え工法。
２．金属製錘は、規格物であり、当該規格された金属製錘の必要個数を設置することにより、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、１．記載の既存建物の建て替え工法。
３．金属製錘は、地下躯体の床平面に、浮力の分布に応じたエリアに分散して設置することにより、地下躯体の浮き上がりや沈下を制御することを特徴とする、１．又は２．記載の既存建物の建て替え工法。
４．金属錘を設置する分量は、平面視で前記地下躯体の中央部の近傍が、周辺部よりも多いことを特徴とする、１．又は２．記載の既存建物の建て替え工法。
５．金属錘は、銑鉄、鉛、銅のいずれかのインゴットであり、人力で運搬できる重量であることを特徴とする、１．〜４．のいずれかに記載の既存建物の建て替え工法。
【発明の効果】
【０００７】
１．本発明は、地下躯体に金属製錘を設置することにより、工事中の地上躯体の鉛直荷重の変動に伴って地下躯体に印加する浮力の影響を低減する建て替え工法を提供する。
特に、地上躯体の鉛直荷重（重量）変動によって必要となる浮力に対して抵抗する重量分の金属製錘を地下躯体の空間の中に設置し、工事期間中その分量を調整することで、地下水による被圧水圧の影響を制御することができる。
金属製錘は、土石やコンクリートガラよりも比重が大きく、少ない体積で必要な重量を確保することができる。現場打設コンクリートの比重は約２．３に対して鉄は約７．８５であるので、同じ体積で重量効果は３倍以上ある。
２．規格化された金属製錘を使用することにより、工事期間中、地上躯体の重量変動に伴い地下躯体に設置する金属製の錘の分量の調整を金属製錘の個数の調整によって容易に行うことができる。立方体形状に規格化することにより、積み重ねが容易である。
３．地上躯体の重量は平面的に均等分布していない場合があり、地上躯体の鉛直荷重分布及び地下水圧による浮力の影響に応じて金属製錘を地下躯体に分散設置する。
地下躯体は壁によって仕切られているので、小分けして分散設置する制御方法が適切である。
本発明は、既存地下躯体を残して、建て替え工事を行う場合に、浮き上がり防止のために地下躯体を解体する必要が殆どない。
４．建物重心となる地下躯体の中央部の近傍に設置する金属製錘の分量を、周辺部よりも多くする。
５．金属製錘は、銑鉄、鉛、銅などの比重が大きく入手が容易な金属インゴットを用いる。その大きさは、人力で運搬して移動できる重量とし、金属製錘の設置量調整を適宜行うことができるようにする。また、これらのインゴットは、工事終了後、金属製品用の原料として利用することができるので、土砂やコンクリートガラのように廃棄物とはならない。
６．一般に、解体工事が完了したら引き続いて新築工事を行うが、計画が定まらない場合や施主の都合ですぐには新築工事に着手せず、しばらくの期間、更地の状態にしておくことも想定される。このような場合、土砂やコンクリート廃材であれば地下躯体や周囲の環境に影響を及ぼすことが懸念されるが、金属塊を設置しておくだけであれば、そのような心配はない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】地下躯体の金属製錘の設置例を示す図
【図２】地下躯体の金属製錘の設置数を示す表
【図３】金属製錘の規格例を示す図
【図４】規格化された金属製錘の積み方の例を示す図
【図５】浮き上がり制御模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
既存建物を建て替えるに当たり、既存の地上躯体の解体に伴う重量変動及び新しい躯体の構築に伴う重量が変動する。地下水位が高い場合、地下躯体に地下水による浮力が影響しており、地上部の重量変動に伴って、建て替え中の建物が浮き上がりや沈下する恐れがある。本発明は、安定した状態で建て替えを行うために、浮力の影響を相殺する発明である。
金属製錘を地下躯体に設置することにより、浮き上がりや沈下に働く浮力を相殺する発明である。
【００１０】
金属製錘は、上下面を平面にした規格化された塊が適しており、地下躯体に設置する個数を調整することで、容易に必要量を調整することができる。金属製錘を地下躯体のエリア毎に必要な分量を分散設置することも容易である。
金属製錘は、鉄、鉛、銅などのコンクリートよりも３倍以上の比重をもつ錘であるので、壁などで仕切られた地下躯体の空間に設置することが十分に可能である。
【００１１】
既存地上躯体を解体する工程では、地上部の重量が減少し、浮力は躯体を浮き上がらせる方向に付勢するので、地下躯体に金属製錘の分量を増加させる方向に調整して、付勢に対抗して、相殺するように制御する。
新しく地上躯体を構築する工程では、当初は建物の重量は小さく、浮力の影響が大きいので、地下躯体に金属製錘の設置分量を多く、地上部の構築にしたがって金属製錘の分量を減らす方向に調整して、異常沈下にならないように制御する。
建物の鉛直荷重の平面分布に応じて、金属製錘の設置分量を配置することができる。
【００１２】
制御が必要な重量は、基本的に、浮力と建物重量を比較して、浮力が大きい場合はその差分となる。浮力は、地下躯体によって排斥される地下水の重量に相当する。
既存建物の解体進捗に伴って地上躯体の重量は減少し、きめ細かな対応が必要な場合は、解体の進捗に応じて金属製錘の設置分量を増加させる。解体工程が短期間であり、調整量が少ない場合などは、最終的に必要となる設置分量を一度に設置することができる。
新しい建物の構築工程においては、地下躯体には当初地上躯体の重量が負荷されないので、浮力勝ちの状態にあるので、金属製錘を設置して、安定状態とする。地上躯体の重量が増加に伴い、この金属製錘の分量を減らす調整を行う。この調整を工程に進捗に応じて徐々に行うか、一度に行うことができるかは、工事対象の事情に応じて講ずることは解体工程と同様である。
【００１３】
制御に必要な量について、例えば、次のように求めることができる。
金属製錘設置量（Δｗ）＝浮力Ｆ−建物重量Ｗ    （Δｗ＞０）
浮力Ｆ＝支配面積Ｓ×（地下水位Ｔ−建物基礎底深Ｄ）×水の比重ｄ
※「支配面積Ｓ」は、地下躯体の平面の面積を基本とする。
※なお、地下躯体をエリアに分割して、各エリア単位で金属製錘の設置分量を求める場合は、その地下エリアの面積毎に算出する必要がある。エリアが受ける浮力はエリアの面積に依存し、建物重量はそのエリアが支配する建物部分の重量となる。
【００１４】
既存建物の解体に伴って、既存地下躯体の基礎部に金属製錘を設置した例を以下に説明する。
図１は、既存地下躯体１の基礎部の基礎梁２の伏せ図を示し、基礎梁２、２・・・によって区画されてピット４・・・・が形成されている。建物の鉛直荷重負担する柱などに着目してエリア３に分割して、エリア別に設置する金属製錘の分量を決定する。
この例では、地下部は、ａ１〜ａ９の９個のエリア３に分割されている。
【００１５】
金属製錘５の例を図３に示す。
略断面台形の直方体であって、底面ｂ１、上面ｂ２、高さｈ、底面長ｃ１、上面長ｃ２であり、ｂ１＝２ｂ２の関係になっている。銑鉄製の５ｋｇの重量に設定されている。
例えば、底面ｂ１＝９０ｍｍ、上面ｂ２＝４５ｍｍ、高さｈ＝５０ｍｍ、底面長ｃ１＝２４０ｍｍ、上面長ｃ２＝１８５ｍｍ程度のサイズとなる。
この例では、５ｋｇ単位で設置量を制御することができ、人力で容易に運ぶことができる重量であり、積み重ねも容易である。
図４に金属製錘の積み重ね方６の例を示す。１５個を三段に積んだ例であり、一段目６１を金属製錘の上下を反転させながら密着して６個（ｍ１１〜ｍ１６）並べて形成し、その上に二段目６２を、一段目の底面、上面と一致するように金属製錘５個（ｍ２１〜ｍ２５）を並べて密着して形成し、さらにその上に三段目を二段目を形成している台形の上面、底面と一致するように金属製錘４個（ｍ３１〜ｍ３４）を並べて形成している。
なお、この銑鉄製の金属製錘は、使用後に鋳物用の原料等として利用することができるので、廃棄物になることはない。
【００１６】
この金属製錘５をａ１〜ａ９に分割したエリアに設置する分量を示す表を図２に示す。
金属製錘の設置箇所は支配エリアに属するピットに設置することとして、エリア毎に使用できるピットの面積を割り出し、そのピット面積に必要となる積み上げ高さ、個数を算出している。
例えば、ａ１のエリアでは、５ｋｇの錘が１４２００個必要であり、１０段の高さに積み上げて、積み上げ高さは０．５ｍになる。
積み上げたときの空隙も考慮して、積み上げ高さを算出しており、この例ではエリアａ４で４４段積み、２．２ｍの高さが一番高いことになる。少ないところは、エリアａ１で８段積み、０．５ｍ高である。
【００１７】
図５に浮き上がり制御に関して模式的に示す。
図５（ａ）は、既存建物１０が、地上躯体１１と地下躯体１２を備えており、地下水位が地下躯体１２の中間の水位レベル１３の位置にある状態となっている。この状態で、既存建物の重量Ｗ１は浮力Ｆ１と釣り合っていると想定する。
図５（ｂ）は、この既存建物１０の解体途中の躯体１０ａの状態を示している。解体して分離された地上躯体１１ｂ分の重量Δｗが減少して解体中の躯体１０ａの重量はＷ２となり、Ｗ２＜Ｆ１となって、Ｗ２と釣り合う浮力Ｆ２となるまで解体中の躯体１０ａは浮き上がってしまうこととなる。
この浮き上がりを防止するためにΔｗに相当する分量の金属製錘１６を地下躯体１２に設置する。これにより、「Ｗ２＋Δｗ＝Ｆ１」と釣り合うこととなって、浮き上がりを防止することができる。
【００１８】
この制御調整は、既存の地上躯体を完全に撤去し、既存の地下躯体を残した状況まで金属製錘の設置量を増加させることとなる。
また、既存の地下躯体或いは新規の地下躯体に新しい地上躯体を構築する場合は、最初に金属製錘を設置しておき、構築工程に応じて設置量を減らす方向に調整制御する。
大面積の建築物では、不等浮き上がりや不等沈下が生ずる恐れがあるので、エリアに区分して、エリア単位で必要な制御を行う。
本発明は、地下水位が高い地域に立地して、建て替えに長期間を要する既存建物の建て替えに有効である。例えば、湾岸や河口部などに立地する建築物が対象となる。日本では海岸近くに立地している都市が多く、今後の建て替え、改修工事に適用できる。
金属製錘を調整用に用いるので、解体時に発生するガラを地下躯体充填用材料として残す必要はなく、そのまま廃棄することができ、工事現場は整頓された状態で、次の工程を進めることができるので、工程が短縮できる。使用後の金属製錘も鋳物原料などに利用することができ、廃棄物にはならない。
【符号の説明】
【００１９】
１・・・・既存地下躯体
２・・・・基礎梁
３・・・・エリア
４・・・・ピット
５・・・・金属製錘
６・・・・金属製錘の積み重ね方
６１・・・一段目
６２・・・二段目
６３・・・三段目
１０・・・既存建物
１０ａ・・解体中の建物
１１・・・地上躯体
１１ａ・・解体で減少した重量
１２・・・既存地下躯体
１３・・・水位レベル
１６・・・設置した金属錘
Ｗ１・・・既存建物の重量
Ｗ２・・・解体中の躯体建物の重量
Δｗ・・・解体された重量、錘設置量
Ｆ１・・・既存建物に対する浮力
Ｆ２・・・解体途中の建物に対する浮力
【図１】
0006726036.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006726036.tif 000005
【図５】
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