(57)【要約】【課題】  従来よりも厚みが薄く設計された耐圧盤を用いることにより、掘削土量、コンクリート量及び鉄筋量等を低減することができ、地下躯体を有する建物を従来よりもより効率的に構築することができる逆打ち工法による建物構築方法を提供する。【解決手段】  直接基礎形式の地下躯体を有する建物を逆打ち工法を用いて構築するために、まず、当該建物の耐圧盤構築前の荷重を支持する構真柱杭等の配置及び仕様を設計する。次いで、当該建物の耐圧盤構築後の建物荷重を構真柱杭等と共に支持する場合の耐圧盤の仕様を設計する。そして、設計された構真柱杭等及び耐圧盤を用いた逆打ち工法に基づいて当該建物を構築する。【選択図】  図１
2005256418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接基礎形式の地下躯体を有する建物を逆打ち工法を用いて構築する建物構築方法であって、
前記建物の耐圧盤構築前の荷重を支持する構真柱杭の配置及び仕様を設計する第１の設計工程と、
前記建物の耐圧盤構築後の建物荷重を前記構真柱杭と共に支持する場合の耐圧盤の仕様を設計する第２の設計工程と、
前記構真柱杭及び前記耐圧盤を用いた逆打ち工法に基づいて前記建物を構築する構築工程と
を有することを特徴とする逆打ち工法による建物構築方法。
【請求項２】
前記第２の設計工程が、
前記建物の耐圧盤構築後の荷重に対して、前記耐圧盤及び前記構真柱杭のそれぞれが分担する分担荷重を決定する工程と、
前記分担荷重に基づいて前記耐圧盤の仮設計を行う工程と、
仮設計された前記耐圧盤及び前記第１の設計工程により設計された前記構真柱杭に対して鉛直方向及び水平方向の挙動解析を行って該耐圧盤の可否を判定する工程と、
前記判定結果に基づいて前記耐圧盤の仕様を確定又は変更する工程と
を有することを特徴とする請求項１に記載の建物構築方法。
【請求項３】
前記第１の設計工程において、前記建物の耐圧盤構築前の荷重を前記構真柱杭と共に支持する山留め壁の配置及び仕様をさらに設計し、
前記第２の設計工程において、前記建物の耐圧盤構築後の建物荷重を前記構真柱杭及び前記山留め壁と共に支持する場合の耐圧盤の仕様を設計し、
前記構築工程において、前記構真柱杭、前記山留め壁及び前記耐圧盤を用いた逆打ち工法に基づいて前記建物を構築する
ことを特徴とする請求項１に記載の建物構築方法。
【請求項４】
前記第２の設計工程が、
前記建物の耐圧盤構築後の荷重に対して、前記耐圧盤、前記構真柱杭及び前記山留め壁のそれぞれが分担する分担荷重を決定する工程と、
前記分担荷重に基づいて前記耐圧盤の仮設計を行う工程と、
仮設計された前記耐圧盤、前記第１の設計工程により設計された前記構真柱杭及び前記山留め壁に対して鉛直方向及び水平方向の挙動解析を行って該耐圧盤の可否を判定する工程と、
前記判定結果に基づいて前記耐圧盤の仕様を確定又は変更する工程と
を有することを特徴とする請求項３に記載の建物構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐圧盤構築後の荷重増分に基づいて設計された耐圧盤を用いた逆打ち工法による建物構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工期短縮、山留め架構の安全性、周辺への環境配慮、狭隘現場での作業床の確保等の理由から、市街地での掘削工事時の山留め工法として、順打ち工法に代えて逆打ち工法を採用するケースが増加している。逆打ち工法とは、地下工事の部分を掘削する前に、掘削外周部の地盤や地下水等の影響を防ぐために山留め壁を構築しておき、その後建物の一階部分の躯体を構築し、以後地下躯体を上階から下階へ構築するとともに、地上躯体を下階から上階へと構築していく工法である。この際、当該建物の地下部分の掘削が全て終了した後に、建物の基礎となる耐圧盤（基礎スラブ）が構築される。
【０００３】
直接基礎として設計されている場合、従来の一般的な逆打ち工法においては、耐圧盤は建物完成時の全荷重に基づいて設計されていた。このような設計は、順打ち工法では妥当なものである。しかし、逆打ち工法では、掘削に先立って鋼製の支柱（以下、「構真柱」という。）が建物の柱位置と同位置に施工され、掘削期間中における各種荷重を伝達・支持する目的で用いられる。そして、当該構真柱は、耐圧盤構築後も建物荷重を支持し続けているため、建物の全荷重を考慮して設計された耐圧盤は、必要以上の厚さになってしまっていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、耐圧盤の構築後から建物完成時までの間に増加する荷重増加分に基づいて耐圧盤を設計する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の発明では、耐圧盤構築後の荷重増加分の検討時に、常時長期的に作用する建物そのものの荷重から算定される静的曲げモーメントや、地震等の短期的に作用する荷重から算定される動的曲げモーメント等が考慮されて、耐圧盤が設計されている。
【特許文献１】特開２００２−３３９３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明においては、耐圧盤構築前に施工され耐圧盤構築後のそのまま残っている逆打ち支柱等の効果については考慮されているものの、耐圧盤構築後の場所打ち杭（以下、「構真柱杭」という。）や山留め壁による建物荷重の分担効果については考慮されていない。
【０００６】
図５は、従来の逆打ち工法における地下掘削工事時及び建物完成後の各種荷重を支持する抵抗力を説明するための概念図である。また、図６は、従来の逆打ち工法における地下掘削工事時及び建物完成後の各種荷重を支持する抵抗力を説明するための別の概念図である。図６に示される逆打ち工法では、掘削外周部において構真柱杭の代わりに山留め壁を使用して鉛直荷重を支持する場合の例が示されている。
【０００７】
ここで、掘削期間中に構真柱及び構真柱杭等に作用する荷重には、主に以下に示すようなものがある。
（１）掘削に先行して構築される一階床荷重。
（２）掘削の進行に伴って順次構築される地下・地上躯体荷重。
（３）施工時の重機荷重。
【０００８】
従来のように、建物基礎が直接基礎形式として設計されている場合、構真柱杭や山留め壁は仮設構造として扱われ、耐圧盤の構築までの掘削期間に限定して、その期間の常時荷重や地震荷重等を支える役割を担ってきた。そして、耐圧盤が構築された後は、構真柱杭等の鉛直支持抵抗等は全く考慮されず、全建物荷重を耐圧盤で支持するものとして、その接地反力や予想される不同沈下量によって耐圧盤に発生する応力に対するように当該耐圧盤の設計が行われてきた。すなわち、従来の逆打ち工法による建物構築においては、図５及び図６に示されるように、構真柱杭等と耐圧盤との荷重分担や不同沈下の検討、地震時の構真柱杭等からの曲げモーメントによる応力増分を考慮して設計された耐圧盤は使用されていなかった。
【０００９】
従って、従来の逆打ち工法では仮設構造として扱われていた構真柱杭及び山留め壁を耐圧盤構築後も本設構造物として利用することを考慮に入れて耐圧盤を設計することにより、従来の直接基礎で設計された場合に比べて厚みを薄く設計することができると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従来よりも厚みが薄く設計された耐圧盤を用いることにより、掘削土量、コンクリート量及び鉄筋量等を低減することができ、地下躯体を有する建物を従来よりもより効率的に構築することができる逆打ち工法による建物構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、直接基礎形式の地下躯体を有する建物を逆打ち工法を用いて構築する建物構築方法であって、
前記建物の耐圧盤構築前の荷重を支持する構真柱杭の配置及び仕様を設計する第１の設計工程と、
前記建物の耐圧盤構築後の建物荷重を前記構真柱杭と共に支持する場合の耐圧盤の仕様を設計する第２の設計工程と、
前記構真柱杭及び前記耐圧盤を用いた逆打ち工法に基づいて前記建物を構築する構築工程と
を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記建物構築方法において、前記第２の設計工程が、
前記建物の耐圧盤構築後の荷重に対して、前記耐圧盤及び前記構真柱杭のそれぞれが分担する分担荷重を決定する工程と、
前記分担荷重に基づいて前記耐圧盤の仮設計を行う工程と、
仮設計された前記耐圧盤及び前記第１の設計工程により設計された前記構真柱杭に対して鉛直方向及び水平方向の挙動解析を行って該耐圧盤の可否を判定する工程と、
前記判定結果に基づいて前記耐圧盤の仕様を確定又は変更する工程と
を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記建物構築方法が、
前記第１の設計工程において、前記建物の耐圧盤構築前の荷重を前記構真柱杭と共に支持する山留め壁の配置及び仕様をさらに設計し、
前記第２の設計工程において、前記建物の耐圧盤構築後の建物荷重を前記構真柱杭及び前記山留め壁と共に支持する場合の耐圧盤の仕様を設計し、
前記構築工程において、前記構真柱杭、前記山留め壁及び前記耐圧盤を用いた逆打ち工法に基づいて前記建物を構築する
ことを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、上記建物構築方法において、前記第２の設計工程が、
前記建物の耐圧盤構築後の荷重に対して、前記耐圧盤、前記構真柱杭及び前記山留め壁のそれぞれが分担する分担荷重を決定する工程と、
前記分担荷重に基づいて前記耐圧盤の仮設計を行う工程と、
仮設計された前記耐圧盤、前記第１の設計工程により設計された前記構真柱杭及び前記山留め壁に対して鉛直方向及び水平方向の挙動解析を行って該耐圧盤の可否を判定する工程と、
前記判定結果に基づいて前記耐圧盤の仕様を確定又は変更する工程と
を有することを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来よりも厚みが薄く設計された耐圧盤を用いることにより、掘削土量、コンクリート量及び鉄筋量等を低減することができ、地下躯体を有する建物を従来よりもより効率的に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る逆打ち工法による建物構築方法の一実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、耐圧盤構築後の建物荷重を耐圧盤底面の抵抗と構真柱杭の抵抗の両方で支持するものとして設計された耐圧盤を用いた逆打ち工法による建物構築方法について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る逆打ち工法と従来の逆打ち工法における建物荷重の支持のために考慮された抵抗力を比較するための概要図である。すなわち、従来は、直接基礎形式として設計された地下躯体を有する建物を逆打ち工法を用いて構築する際には、（ａ）に示すように、構真柱杭の鉛直支持抵抗は全く考慮されず、耐圧盤構築後の建物荷重を耐圧盤（基礎スラブ）底面の抵抗で支持するものとして設計された耐圧盤が用いられた。これに対し、本実施形態では（ｂ）に示すように、耐圧盤構築後の建物荷重を耐圧盤底面の抵抗力と構真柱杭の抵抗力とで支持するものとして設計された耐圧盤を用いる。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る構真柱杭の配置や耐圧盤及び各基礎部材の設計手順を説明するためのフローチャートである。尚、本設計処理については、コンピュータ等に各種パラメータを入力することによって計算させることができる。
【００２０】
まず、構真柱杭を配置位置を仮に設定して、耐圧盤を構築するまでに構真柱杭に作用する荷重を決定する（ステップＳ１１）。次に、耐圧盤構築後に構築する建物荷重について、構真柱杭が分担する荷重（設計荷重）を仮に決定する（ステップＳ１２）。
【００２１】
そして、ステップＳ１２で決定された構真柱杭に伝達される設計荷重に対して、構真柱杭の支持能力を目安にして、基礎部材の設計を行って寸法（径、根入れ長さ等）を決定する。また、耐圧盤が分担する荷重及び水圧に対して、耐圧盤の部材断面について仮設計を行う（ステップＳ１３）。
【００２２】
さらに、有限要素法等を用いて、施工過程や建物・基礎の剛性や地下構造物と地盤の相互作用を考慮した鉛直挙動解析を行い、構真柱杭と耐圧盤の分担荷重、並びに建物の総沈下量及び基礎各部の不同沈下量を算出する。また、同様に地震力等の水平荷重作用時の検討を行い、水平荷重に対する構真柱杭と耐圧盤の分担割合や杭頭部に発生する曲げモーメント等を算出する（ステップＳ１４）。
【００２３】
次いで、ステップＳ１４で算定された結果に基づいて、総沈下量や不同沈下量の確認、耐圧盤が分担する荷重、基礎の不同沈下、杭頭からの曲げモーメント、及び水圧等に対して基礎部材に生じる応力の照査を行う（ステップＳ１５）。その結果、変位量や部材内応力が許容値を超える場合にはステップＳ１１に戻って基礎の配置や寸法等を見直す。あるいは、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４に戻って部材断面・配筋量等を変更してもよい。そして、ステップＳ１５において、再度見直した断面や基礎の配置・寸法で、上述した基礎部材に生じる応力の照査を行う。
【００２４】
一方、ステップＳ１５の処理で、許容値を超えないと判断された場合は、そのときの各基礎部材の配置、部材寸法で仕様（設計）を確定する（ステップＳ１６）。
【００２５】
尚、上述した耐圧盤等の設計に際しては、コンピュータで計算させることができる他、コンピュータで実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（記憶媒体）に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムを上記システム内のコンピュータ等が読み出して実行するようにしてもよい。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体には、フレキシブルディスク、ＣＲ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬記録媒体、システム又はコンピュータに内蔵されているハードディスク、揮発性メモリ（ＲＡＭ）等の記憶装置（記録装置）を含む。また、上記プログラムは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介して上記システムやコンピュータ等にダウンロードするようにしてもよい。
【００２６】
そして、上記システムやコンピュータにおいて、読み出されたプログラムを実行することにより、前述した実施態様が実現されることとなる。この場合、上記記録媒体等は、前述したフローチャートに対応するプログラムを格納している。
【００２７】
次に、上記設計処理で設計された基礎部材、耐圧盤等を用いて行われる本実施形態に係る逆打ち工法による地下躯体を有する建物構築の手順について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る逆打ち工法による地下躯体を有する建物構築の手順を説明するためのフローチャートである。
【００２８】
まず、施工面を水平にした後、山留め壁を施工し、次いで、構真柱及び構真柱杭を施工する（ステップＳ２１）。その後、一階先行床を施工し、その下部の地盤掘削と地下階の床構築を交互に行う（ステップＳ２２）。そして、地下階の床構築の進捗に合わせて、地下の柱（例えば、ＲＣ製）及び地下壁の構築を進める（ステップＳ２３）。
【００２９】
そして、さらに、地盤掘削や地下躯体の進捗に応じて、計画に従って地下水位を低下させ、所定のタイミングで上部構造の構築を開始する（ステップＳ２４）。尚、耐圧盤（基礎スラブ）が構築されるまでの建物・施工時荷重は、構真柱杭で支持されることとなる。
【００３０】
さらに、地下及び地上構造物の構築及び掘削を進め、最終掘削後所定のタイミングで、設計された耐圧盤（基礎スラブ）を施工（構築）する（ステップＳ２５）。ここで、基礎スラブ構築後に建設される建物荷重は、横真柱杭及び耐圧盤で分担して支持されている。
【００３１】
そして、さらに、地下及び地上構造物の構築を進め、所定のタイミングで地下水位を戻す（ステップＳ２６）。
【００３２】
このように、実際の施工過程を考慮すると、耐圧盤構築後であっても構真柱杭は撤去されないので、耐圧盤底面に常時伝達される鉛直荷重が全て耐圧盤底面に伝達されるとした従来の設計値に比べて、撤去されずに残っている構真柱杭で建物荷重を支持する分だけ小さくなる。また、構真柱杭の沈下鋼性が高いことから、基礎に生じる不同沈下量の低減が見込め、不同沈下に伴って耐圧盤に生じる応力が低減される。
【００３３】
一方、建物完成後に地震力のような水平荷重作用する場合には、構真柱杭の杭頭部に発生する曲げモーメントによって、耐圧盤が負担する応力が若干増加することとなるが、一般には、前述した応力の低減効果の方が大きく、構真柱杭の効果を考慮することにより、耐圧盤に発生する応力が直接基礎として設計された場合に比べて小さくなると考えられる。
【００３４】
したがって、逆打ち工法による建物構築において必要とされる耐圧盤の厚みが従来よりもより薄くて済むので、断面の縮小によるコンクリート量の低減や鉄筋量の低減が可能となる。また、それに応じて掘削深度も浅くて済み、掘削土量を低減するとともに、掘削に必要な山留め壁の合理化も可能となる。さらに、掘削土量や基礎部材断面の低減により、工期・コストの縮減や、環境負荷の低減を図ることも可能となる。さらにまた、不同沈下が低減されるので、建物の安全性を高くすることが可能である。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
また、図４は、本発明の第２の実施形態に係る逆打ち工法と従来の逆打ち工法において建物荷重の支持のために考慮された抵抗力を比較するための概要図である。本実施形態では、上述した第１の実施形態に対して、さらに山留め壁の抵抗力を考慮した場合の耐圧盤の設計、及び建物構築について説明する。
【００３６】
図４に示される逆打ち工法による建物構築例では、掘削外周部において構真柱杭の代わりに山留め壁を使用して鉛直荷重を支持する場合が示されている。すなわち、従来は、（ａ）に示すように、構真柱杭及び山留め壁の鉛直支持抵抗等は全く考慮されず、耐圧盤構築後の建物荷重を耐圧盤底面の抵抗力で支持するものとして設計された耐圧盤が用いられた。これに対し、本実施形態では（ｂ）に示すように、耐圧盤構築後の建物荷重を耐圧盤底面の抵抗力と構真柱杭及び山留め壁の抵抗力とで支持するものとして設計された耐圧盤を用いる。
【００３７】
本実施形態では、図２の構真柱杭の配置や耐圧盤及び各基礎部材の設計手順を説明するためのフローチャートにおいて、ステップＳ１１で耐圧盤を構築するまでに構真柱杭及び山留め壁に作用する荷重を決定する。そして、ステップＳ１２で耐圧盤構築後に構築する建物荷重について、構真柱杭及び山留め壁が分担する荷重（設計荷重）を仮に決定する。
【００３８】
そして、ステップＳ１３において、構真柱杭及び山留め壁に伝達される設計荷重に対して、それぞれの支持能力を目安にして、基礎部材の設計を行って寸法（径、根入れ長さ）を決定するとともに、耐圧盤が分担する荷重及び水圧に対して、耐圧盤の部材断面について仮設計を行う。
【００３９】
さらに、ステップＳ１４において、有限要素法等を用いて、施工過程や建物・基礎の剛性や地下構造物と地盤の相互作用を考慮した鉛直挙動解析を行い、構真柱杭や山留め壁と耐圧盤の分担荷重、並びに建物の総沈下量及び基礎各部の不同沈下量を算出する。また、同様に地震力等の水平荷重作用時の検討を行い、水平荷重に対する構真柱杭や山留め壁と耐圧盤の分担割合や杭頭部に発生する曲げモーメントを算出する。
【００４０】
次いで、ステップＳ１５では、総沈下量、不同沈下量の確認、耐圧盤が分担する荷重、基礎の不同沈下、杭頭からの曲げモーメント、水圧等に対して基礎部材に生じる応力の照査を行う。その結果、許容応力を超える場合にはステップＳ１１に戻って部材断面・配筋量を変更したり、或いはステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４に戻って基礎の配置や寸法も見直すようにする。尚、ステップＳ１５の処理で、許容応力を超えないと判断された場合は、ステップＳ１６で、そのときの各基礎部材の配置、部材寸法を確定する。
【００４１】
尚、上記計画に基づいて行われる本実施形態に係る逆打ち工法による地下躯体工事の手順については、図３を用いて説明した第１の実施形態に係る逆打ち工法による地下躯体を有する建物構築手順を説明するためのフローチャートと同じである。但し、ステップＳ２３で、外周部の山留め壁に鉛直荷重を分担させる場合には、山留め壁にスタッドを施工する等して、建物荷重を確実に伝達する構造とする。
【００４２】
また、ステップＳ２４で、耐圧盤が構築されるまでの建物・施工時荷重は、構真柱杭及び外周部に構真柱がない場合には山留め壁で支持されることとなる。さらに、ステップＳ２５で、耐圧盤構築後に建設される建物荷重は、横真柱杭、山留め壁及び基礎スラブで分担して支持する。
【００４３】
このように、実際の施工過程を考慮すると、耐圧盤構築後であっても構真柱杭や山留め壁は撤去されないので、逆打ち工法による建物構築において必要とされる耐圧盤の厚みが従来よりもより薄くて済む。これにより、断面の縮小によるコンクリート量の低減や鉄筋量の低減が可能となる。また、それに応じて掘削深度も浅くて済み、掘削土量を低減するとともに、掘削に必要な山留め壁の合理化も可能となる。さらに、掘削土量や基礎部材断面の低減により、工期・コストの縮減や、環境負荷の低減を図ることも可能となる。さらにまた、不同沈下が低減されるので、建物の安全性を高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る逆打ち工法と従来の逆打ち工法における建物荷重の支持のために考慮された抵抗力を比較するための概要図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る構真柱杭の配置や耐圧盤及び各基礎部材の設計手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る逆打ち工法による地下躯体を有する建物構築の手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る逆打ち工法と従来の逆打ち工法において建物荷重の支持のために考慮された抵抗力を比較するための概要図である。
【図５】従来の逆打ち工法における地下掘削工事時及び建物完成後の各種荷重を支持する抵抗力を説明するための概念図である。
【図６】従来の逆打ち工法における地下掘削工事時及び建物完成後の各種荷重を支持する抵抗力を説明するための別の概念図である。
【図１】
2005256418.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005256418.tif 000007
【図６】
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