(57)【要約】【課題】高架橋直下部において、地中部に仮スラブや仮杭を新設する必要がなく、土被りの浅い部分にもシールドトンネルを通過させることができるアンダーピニング方法および高架橋を提供すること。【解決手段】高架橋１の柱部５の周囲の地盤７上に、耐圧版１３を設置する。また、耐圧版１３に連続して、柱部５の間に補強壁２３、補強壁１７を設置する。さらに、補強壁２３、補強壁１７に連続して、床版３の下側に補強スラブ１５を設置する。そして、耐圧版１３の上に、柱部５に巻立てた根巻きコンクリート２５を形成し、ＰＣ鋼棒２７を根巻きコンクリート２５と補強壁２３に貫通させて、柱部５と補強壁２３を一体化する。次に、高架橋１直下の地盤７にシールド機を通過させて、既設杭９の一部を切断・撤去しつつ、トンネル２９を形成する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する柱部が連続して設けられ、前記柱部で床版を支持する既存構造物のアンダーピニング方法であって、
前記柱部の周囲の地盤上に耐圧版を設置する工程（ａ）と、
前記対向する柱部の間に補強壁を、前記床版の下側に補強スラブを設置する工程（ｂ）と、
前記柱部と前記補強壁とを一体化する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とするアンダーピニング方法。
【請求項２】
前記既存構造物は高架橋であることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）で、前記柱部の内側に沿って前記補強壁を設置することを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）で、前記柱部の外周に沿ってコンクリートを巻立て、前記コンクリートと前記補強壁とにＰＣ鋼棒を貫通させて、前記柱部と前記補強壁とを一体化することを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング方法。
【請求項５】
アンダーピニングを行う区間の端部において、前記耐圧版の下部に支持杭が設置されることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング方法。
【請求項６】
対向する柱部が連続して設けられ、前記柱部で床版を支持する既存構造物のアンダーピニング方法であって、
前記柱部の間の地盤を改良して杭状体を形成し、前記杭状体の上部を帯状に表層改良する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で表層改良した地盤上に第１の耐圧版を設置する工程（ｂ）と、
前記対向する柱部の間に補強壁を、前記床版の下側に補強スラブを設置する工程（ｃ）と、
前記柱部のフーチング部の周囲を掘削してフーチングおよび既設杭を撤去する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）で掘削した部分を埋め戻す工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）で埋め戻した部分の上に第２の耐圧版を設置する工程（ｆ）と、
を具備することを特徴とするアンダーピニング方法。
【請求項７】
前記既存構造物は高架橋であることを特徴とする請求項６記載のアンダーピニング方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）で、高圧噴射撹拌工により前記杭状体を形成することを特徴とする請求項６記載のアンダーピニング方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）で、前記柱部の内側に沿って前記補強壁を設置することを特徴とする請求項６記載のアンダーピニング方法。
【請求項１０】
前記工程（ｄ）の前に前記フーチングの周囲に鋼矢板を設置し、前記工程（ｅ）の後で前記鋼矢板を引き抜くことを特徴とする請求項６記載のアンダーピニング方法。
【請求項１１】
前記工程（ｅ）で、ソイルセメントを用いて埋め戻しを行うことを特徴とする請求項６記載のアンダーピニング方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載されたアンダーピニング方法を用いて基礎の受け替えがなされたことを特徴とする高架橋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンダーピニング方法および高架橋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、構造物の直下を通過するトンネルの施工を行う際には、構造物に影響を及ぼさないようにアンダーピニング（受け替え工法）と呼ばれる仮受防護を行っている。その多くは、地中部にアンダーピニングのための新たな仮受桁やスラブと杭を設け、既設杭から荷重を受け替えるというものである。陸上部の高架橋においては、旅客や列車の安全、近隣や周囲の構造物への影響を配慮しながら、高架橋を仮受杭および仮受梁で仮受けする工事がいくつか行われている（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
土木学会編「土木施工技術便覧」オーム社、ｐ．３８４〜３９１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、営業中の高架橋で、土被りが浅い条件下で高架橋直下を縦断するトンネルを施工する際には、一般的なアンダーピニング方法の適用は困難である。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高架橋直下部において、地中部に仮スラブや仮杭を新設する必要がなく、土被りの浅い部分にもシールドトンネルを通過させることができるアンダーピニング方法および高架橋を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、対向する柱部が連続して設けられ、前記柱部で床版を支持する既存構造物のアンダーピニング方法であって、前記柱部の周囲の地盤上に耐圧版を設置する工程（ａ）と、前記対向する柱部の間に補強壁を、前記床版の下側に補強スラブを設置する工程（ｂ）と、前記柱部と前記補強壁とを一体化する工程（ｃ）とを具備することを特徴とするアンダーピニング方法である。
【０００７】
既存構造物とは、例えば、柱部である橋脚と、橋脚に支持された床版からなる高架橋である。工程（ｂ）では、柱部の内側に沿って補強壁を設置する。既存構造物が高架橋である場合、例えば、縦断方向の補強壁と横断方向の補強壁が設置される。工程（ｃ）では、柱部の外周に沿って巻立てたコンクリートと補強壁とにＰＣ鋼棒を貫通させて、柱部と補強壁とを一体化する。アンダーピニングを行う区間の端部では、耐圧版の下部に支持杭が設置される。
【０００８】
第１の発明では、柱部の周囲の地盤上に耐圧版を、隣接する２本の柱部の間に補強壁を、床版の下側に補強スラブを設置する。そして、柱部の外周に沿ってコンクリートを巻立て、このコンクリート補強壁とを一体化することにより、杭基礎構造である既存構造物を耐圧版による直接基礎構造に変換する。
【０００９】
第２の発明は、対向する柱部が連続して設けられ、前記柱部で床版を支持する既存構造物のアンダーピニング方法であって、前記柱部の間の地盤を改良して杭状体を形成し、前記杭状体の上部を帯状に表層改良する工程（ａ）と、前記工程（ａ）で表層改良した地盤上に第１の耐圧版を設置する工程（ｂ）と、前記対向する柱部の間に補強壁を、前記床版の下側に補強スラブを設置する工程（ｃ）と、前記柱部のフーチング部の周囲を掘削してフーチングおよび既設杭を撤去する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）で掘削した部分を埋め戻す工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）で埋め戻した部分の上に第２の耐圧版を設置する工程（ｆ）とを具備することを特徴とするアンダーピニング方法である。
【００１０】
既存構造物とは、例えば、柱部である橋脚と、橋脚に支持された床版からなる高架橋である。工程（ａ）では、高圧噴射撹拌工により杭状体を形成する。工程（ｃ）では、柱部の内側に沿って補強壁を設置する。既存構造物が高架橋である場合、例えば、補強壁は、縦断方向に設置される。工程（ｄ）では、工程（ｄ）の前にフーチングの周囲に設置された鋼矢板の内部を掘削する。使用した鋼矢板は、工程（ｅ）の後で引き抜く。工程（ｅ）では、ソイルセメントを用いて埋め戻しを行う。
【００１１】
第２の発明では、柱部の間の地盤を改良して杭状体を形成し、杭状体の上部を帯状に表層改良し、表層改良した地盤上に第１の耐圧版を設置する。次に、柱部の間に補強壁を、床版の下側に補強スラブを設置する。そして、柱部のフーチング部の周囲を掘削してフーチングおよび既設杭を撤去し、掘削した部分を埋め戻した後、埋め戻した部分の上に第２の耐圧版を設置する。これにより、杭基礎構造である既存構造物を耐圧版による直接基礎構造に変換する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、高架橋１の縦断方向の断面図、図２は、アンダーピニングを行った後の高架橋１の斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、アンダーピニングを行う高架橋１は、橋脚である柱部５、既設杭９、床版３等で構成される。柱部５は、高架橋１の縦断方向に２列に並置される。床版３は、柱部５上に設置される。既設杭９は、柱部５の下部の地盤７内に設置される。高架橋１は、柱部５、床版３等を、既設杭９で支持する杭基礎構造である。
【００１４】
第１の実施の形態では、トンネル計画位置１１が地盤７の比較的深い位置にあり、既設杭９に重なる場合のアンダーピニング方法について述べる。
【００１５】
図２に示すように、高架橋１のアンダーピニングは、耐圧版１３、補強スラブ１５、補強壁１７、補強壁２３、根巻きコンクリート２５、ＰＣ鋼棒２７、耐圧版端部支持杭２１（図３）等を設置して行われる。
【００１６】
図３、図４はアンダーピニングを行った高架橋１の縦断方向の断面図を、図５は高架橋１の横断方向の断面図を、図６は柱部５付近の断面図を示す。図３は高架橋１を側方から見た図であり、図４のＢ−Ｂによる断面図である。図４は高架橋１を上方から見た図であり、図３のＡ−Ａによる断面図である。図５は、図４のＣ−Ｃによる断面図である。図６は、図４のＥに示す部分の拡大図である。図４のＤ−Ｄによる断面は、図２の端面と同様である。
【００１７】
高架橋１のアンダーピニングを行うには、まず、柱部５の周囲の地盤７、すなわち、２列に設置された柱部５の間の地盤７と、柱部５の外側の地盤７とを覆うように、耐圧版１３を設置する（図２、図３、図５）。そして、高架橋１の縦断方向に隣合う柱部５の間を補強する補強壁２３を、柱部５の内側に沿って設置する（図２、図４、図５）。また、横断方向に隣合う柱部５の間を補強する補強壁１７を設置する（図２から図５）。さらに、床版３の下側に補強スラブ１５を設置する（図２、図３、図５）。
【００１８】
図２に示すように、耐圧版１３、補強スラブ１５、補強壁１７、補強壁２３は連続しており、柱部５および床版３の内側に沿って荷重が伝達される。耐圧版１３、補強スラブ１５、補強壁１７、補強壁２３は、鉄筋コンクリート等とする。
【００１９】
次に、柱部５の４面のうち、補強壁２３、補強壁１７が設置されない３面の周囲に、根巻きコンクリート２５を設置する（図４、図５、図６）。根巻きコンクリート２５は、耐圧版１３の上面に設置される。そして、根巻きコンクリート２５と補強壁２３を貫通するように複数のＰＣ鋼棒２７を設置する（図２、図６）。ＰＣ鋼棒２７は、柱部５と補強壁２３を一体化するための部材である。
【００２０】
補強壁２３の施工区間の端部１９付近では、耐圧版１３の下部に、耐圧版端部支持杭２１が設置される（図３）。耐圧版端部支持杭２１は、施工区間の端部において、高架橋１の変形量を抑える。
【００２１】
耐圧版１３等の設置からＰＣ鋼棒２７の設置までの工程を各柱部３５間について繰り返し、図２から図６に示すように、高架橋１のアンダーピニングを完成する。アンダーピニングを行うことにより、既設杭９で支持される杭基礎構造であった高架橋１は、耐圧版１３で支持される直接基礎構造に変換される。
【００２２】
図７は、トンネル２９形成後の高架橋１の縦断方向の断面図を示す。図７は、柱部５を含む位置での断面を、高架橋１の側方から見た図である。図２から図６に示すようにアンダーピニングを行った後、高架橋１の下方のトンネル計画位置１１（図１）にシールド機を通過させ、トンネル２９（図７）を形成する。
【００２３】
上述したように、アンダーピニングが行われた高架橋１は耐圧版１３による直接基礎構造に変換されており、既存の躯体および連続する耐圧版１３、補強壁１７、補強壁２３、補強スラブ１５の剛性によって安定が確保されている。そのため、トンネル２９の形成時には、図７に示すように、既設杭９の一部をシールドマシンにより切断、撤去することができる。必要に応じて、新設された耐圧版端部支持杭２１の一部も切断、撤去される。
【００２４】
第１の実施の形態では、高架橋１に耐圧版１３、補強スラブ１５、補強壁１７、補強壁２３を設置して、杭基礎構造から直接基礎構造に転換する工法を用いるため、トンネル２９の形成に先行して既設躯体を撤去する必要がない。また、トンネル２９の形成時には、シールドマシンにより既設杭９を切断・撤去することができる。
【００２５】
第１の実施の形態のアンダーピニング工法は、掘削を行わず、土留め壁、支保工が不要であるため、周辺環境への影響が小さく施工性に優れる。また、軌道への影響なく施工可能である。さらに、従来の開削によるアンダーピニング方法と比較して、狭い作業ヤードで施工できるうえ、夜間作業時間を短縮でき、工事の安全性が向上し、全体としての工期の縮減を図ることができる。
【００２６】
次に、第２の実施の形態について詳細に説明する。図８は、高架橋３１の縦断方向の断面図、図９は、アンダーピニングを行った後の高架橋３１の斜視図である。
【００２７】
図８に示すように、アンダーピニングを行う高架橋３１は、橋脚である柱部３５、既設杭３９、床版３３等で構成される。柱部３５は、高架橋３１の縦断方向に２列に並置される。床版３３は、柱部３５上に設置される。既設杭３９は、柱部３５の下部の地盤３７内に設置される。高架橋３１は、柱部３５、床版３３等を、既設杭３９で支持する杭基礎構造である。
【００２８】
第２の実施の形態では、トンネル計画位置４１が地盤３７の浅い位置にあり、既設杭３９と柱部３５のフーチング５９に重なる場合のアンダーピニング方法について述べる。
【００２９】
図９に示すように、高架橋３１のアンダーピニングは、耐圧版４３、補強スラブ４５、補強壁５３、表層改良４９、杭状体４７等を設置して行われる。耐圧版４３は、耐圧版４３ａと耐圧版４３ｂからなる。
【００３０】
図１０は、杭状体４７を形成し、表層改良４９を行い、耐圧版４３ａ、補強スラブ４５、補強壁５３を設置した高架橋３１の縦断方向の断面図を示す。図１０は、柱部３５を含む位置での断面を、高架橋１の側方から見た図である。図１０のＦ−Ｆによる断面は、図２の端面と同様である。
【００３１】
高架橋１のアンダーピニングを行うには、図９、図１０に示すように、まず、高架橋１の縦断方向に隣合う柱部３５の間に杭状体４７を設置する。杭状体４７は、例えば、高圧噴射撹拌工（コラムジェットグラウト工）によって形成される。次に、横断方向に隣合う２本の杭状体４７の上部を連結するように、地盤３７の表層改良４９を行う。図９に示すように、表層改良４９の両端部は、杭状体４７の外側に達する。
【００３２】
表層改良４９を行った後、表層改良４９の上部に耐圧版４３ａを設置する（図９、図１０）。そして、高架橋３１の縦断方向に隣合う柱部３５の間を補強する補強壁５３を、柱部３５の内側に沿って設置する（図９、図１０）。さらに、床版３３の下側に補強スラブ４５を設置する（図９）。
【００３３】
図９に示すように、耐圧版４３ａ、補強スラブ４５、補強壁５３は連続しており、柱部３５および床版３３の内側に沿って荷重が伝達される。耐圧版４３ａ、補強スラブ４５、補強壁５３は、鉄筋コンクリート等とする。
【００３４】
図１１は、柱部３５のフーチング５９を撤去しつつある高架橋３１の縦断方向の断面図である。耐圧版４３ａ、補強スラブ４５、補強壁５３を設置した後、図１１の（ａ）に示すように、地盤３７に鋼矢板５１を打設する。鋼矢板５１は、高架橋３１の横断方向に隣合う２本の柱部３５のフーチング５９を囲むように設置される。
【００３５】
図１２は、フーチング５９を撤去した高架橋３１の横断方向の断面図である。図１２は、図１１のＧ−Ｇによる断面図である。図１１の（ａ）に示すように鋼矢板５１を打設した後、図１１の（ｂ）、図１２に示すように、鋼矢板５１で囲まれた部分の地盤３７を、フーチング５９の下面まで掘削する。そして、フーチング５９と柱部３５の地下部分を撤去する。
【００３６】
次に、図１１の（ｃ）に示すように、掘削部５５の下部に埋設された既設杭３９を撤去する。既設杭３９を撤去した後、緩んだ地盤にセメントベントナイトを注入する。そして、地盤３７の掘削とフーチング５９等の撤去により生じた空間５５に、図１１の（ｄ）に示すように、埋戻し５７を行う。埋戻し５７には、例えば、ソイルセメントなどを用いる。埋戻し５７を行った後、図１１の（ｅ）に示すように、鋼矢板５１を撤去する。
【００３７】
図１３は、耐圧版４３ｂを設置した高架橋３１の横断方向の断面図である。図１３は、図１１のＨ−Ｈによる断面図である。図１１の（ｅ）に示すように鋼矢板５１を撤去した後、図１１の（ｆ）、図１３に示すように、埋戻し５７を行った部分の上に耐圧版４３ｂを設置する。
【００３８】
図９、図１１の（ｆ）、図１３に示すように、耐圧版４３ｂは、耐圧版４３ａ、補強壁５３に連続して形成される。耐圧版４３ｂは、耐圧版４３ａと同様に、鉄筋コンクリート等とする。耐圧版４３は、耐圧版４３ａと耐圧版４３ｂを一体化したものである。耐圧版４３には、柱部３５および床版３３の内側に沿って荷重が伝達される。
【００３９】
図１０、図１１に示すように、杭状体４７の形成から耐圧版４３ｂの設置までの工程を各柱部３５間で繰り返し、図９に示すように、高架橋３１のアンダーピニングを完成する。アンダーピニングを行うことにより、既設杭３９で支持される杭基礎構造であった高架橋３１は、耐圧版４３で支持される直接基礎構造に変換される。
【００４０】
図１４は、トンネル６１形成後の高架橋３１の縦断方向の断面図、図１５は、トンネル６１形成後の高架橋３１の横断方向の断面図を示す。図１４は、柱部３５を含む位置での断面を、高架橋１の側方から見た図である。図１５は、図１４のＩ−Ｉによる断面図である。
【００４１】
図９に示すようにアンダーピニングを行った後、高架橋３１の下方のトンネル計画位置４１（図１０）にシールド機を通過させ、トンネル６１（図１４）を形成する。
【００４２】
上述したように、アンダーピニングが行われた高架橋３１は耐圧版４３による直接基礎構造に変換されており、既存の躯体および連続する耐圧版４３、補強壁５３、補強スラブ４５の剛性によって安定が確保されている。そのため、トンネル６１の形成時には、図１４、図１５に示すように、杭状体４７、表層改良４９、埋め戻し５７の一部を、シールドマシンにより切断、撤去することができる。
【００４３】
第２の実施の形態では、高架橋３１に耐圧版４３、補強スラブ４５、補強壁５３を設置し、フーチング５９等を撤去して、杭基礎構造から直接基礎構造に転換する工法を用いる。このとき、トンネル６１の形成に先行して行う地盤３７の掘削作業や既設躯体の撤去作業は小規模ですむため、周辺環境への影響が小さく施工性に優れる。また、軌道への影響なく施工可能である。
【００４４】
第２の実施の形態のアンダーピニング工法では、地盤３７内に仮杭や仮受桁を設置せず、高圧噴射撹拌工による杭状体４７の形成や表層改良４９を行うため、地盤３７の浅い部分までシールド機を通過させることができ、シールド機の到達坑が不要となる。また、従来の開削によるアンダーピニング方法と比較して、狭い作業ヤードで施工できるうえ、夜間作業時間を短縮でき、工事の安全性が向上し、全体としての工期の縮減を図ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高架橋直下部において、地中部に仮スラブや仮杭を新設する必要がなく、土被りの浅い部分にもシールドトンネルを通過させることができるアンダーピニング方法および高架橋を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高架橋１の縦断方向の断面図
【図２】アンダーピニングを行った後の高架橋１の斜視図
【図３】アンダーピニングを行った高架橋１の縦断方向の断面図
【図４】アンダーピニングを行った高架橋１の縦断方向の断面図
【図５】高架橋１の横断方向の断面図
【図６】柱部５付近の断面図
【図７】トンネル２９形成後の高架橋１の縦断方向の断面図
【図８】高架橋３１の縦断方向の断面図
【図９】アンダーピニングを行った後の高架橋３１の斜視図
【図１０】杭状体４７を形成し、表層改良４９を行い、耐圧版４３ａ、補強スラブ４５、補強壁５３を設置した高架橋３１の縦断方向の断面図
【図１１】柱部３５のフーチング５９を撤去しつつある高架橋３１の縦断方向の断面図
【図１２】フーチング５９を撤去した高架橋３１の横断方向の断面図
【図１３】耐圧版４３ｂを設置した高架橋３１の横断方向の断面図
【図１４】トンネル６１形成後の高架橋３１の縦断方向の断面図
【図１５】トンネル６１形成後の高架橋３１の横断方向の断面図
【符号の説明】
１、３１………高架橋
３、３３………床版
５、３５………柱部
７、３７………地盤
９、３９………既設杭
１１、４１………トンネル計画位置
１３、４３、４３ａ、４３ｂ………耐圧版
１５、４５………補強スラブ
１７、２３、５３………補強壁
２１………耐圧版端部支持杭
２５………根巻きコンクリート
２７………ＰＣ鋼棒
４７………杭状体
４９………表層改良
５１………鋼矢板
５７………埋戻し
【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】
2005002671.tif 000012
【図１１】
2005002671.tif 000013
【図１２】
2005002671.tif 000014
【図１３】
2005002671.tif 000015
【図１４】
2005002671.tif 000016
【図１５】
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