(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に延設された地中連続壁と、該地中連続壁に沿って該地中連続壁よりも根入れ深さが浅く構築される補助地中連続壁と、前記地中連続壁と前記補助地中連続壁とをそれぞれの壁頭部で連結する基礎構造体とからなる補強地中連続壁であって、前記地中連続壁と前記補助地中連続壁との間にクリアランスが設けられる、補強地中連続壁。
【請求項２】
前記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする請求項１に記載の補強地中連続壁。
【請求項３】
地盤中に延設された地中連続壁と、該地中連続壁に沿って該地中連続壁よりも根入れ深さが浅く構築される補助地中連続壁と、前記地中連続壁と前記補助地中連続壁とをそれぞれの壁頭部で連結する基礎構造体とを備える耐震建造物であって、前記地中連続壁と前記補助地中連続壁との間にクリアランスが設けられる、耐震建造物。
【請求項４】
前記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする請求項３に記載の耐震建造物。
【請求項５】
地盤中に延設する地中連続壁との間にクリアランスを設けて、該地中連続壁に沿って該地中連続壁よりも根入れ深さが浅い補助地中連続壁を構築し、前記地中連続壁及び前記補助地中連続壁の壁頭部を基礎構造体により連結することを特徴とする地中連続壁の補強方法。
【請求項６】
前記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする請求項５に記載の地中連続壁の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物の耐震補強に関し、より詳細には補助地中連続壁で補強した補強地中連続壁、該補強地中連続壁により補強された耐震建造物及び地中連続壁の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中連続壁は、これまで耐震壁、合成壁、二方向耐側圧壁、壁杭等に多用されており、現在に至るまで数多くが施工されている。
【０００３】
図４には、従来の地中連続壁を用いた建造物を示す。図４（ａ）は、建造物の縦断面図を示し、図４（ｂ）は、この建造物の耐震補強等のために用いられる地中連続壁の横断面図を示す。図４（ａ）に示された建造物は、地上に構築された地上建造物４０と、図４（ｂ）に示されるように地下室４１を４方向から構築する地中連続壁４２とから構成されている。図４（ａ）に示されるように、地中連続壁４２の天端４２ａは、地上建造物４０に連結され、この地中連続壁４２は、天端４２ａから地盤４３を通して鉛直方向へと延ばされて、下端４２ｂが、支持層４４へと根入れされて、地上構造物４０を補強している。
【０００４】
図５は、従来の地中連続壁を用いた別の建造物を示した図である。図４と同様に図５（ａ）は、建造物の縦断面図であり、図５（ｂ）は、地中連続壁の横断面図である。図５（ａ）に示された建造物は、地上に構築されたフーチング、耐圧盤や地中梁といった構造体５０と、図５（ｂ）に示される断面形状を有する地中連続壁５１とから構成されている。地中連続壁５１の天端５１ａは、構造体５０に連結され、この地中連続壁５１は、天端５１ａから地盤５２を通して鉛直方向へと延ばされて、下端５１ｂが、支持層５３へと根入れされていて、図４で示された建造物と同様に、構造体５０やこの構造体５０上に構築される建造物を補強している。
【０００５】
上述したように、地中連続壁は、上部構造を支持するための基礎として多く使用されている。しかしながら、大地震、例えばレベル２の大地震により基礎構造が被害を受けると、上部建造物の傾斜・倒壊といった被害に直結する。このため、従来の地中連続壁の耐震性を向上させ、さらに建造物の耐震性を向上させる必要がある。また、新設される地中連続壁の補強ばかりではなく、既設の地中連続壁についても耐震補強を行うことができればよりいっそう、大地震時の建造物の被害を低減させることができる。
【０００６】
基礎の地盤側に設けられる耐震構造体の耐震性を向上させるための試みとして従来では、杭頭部を補強した杭が提案されている。このような補強が行われた杭を図６に示す。この耐震補強としては、既製杭や、場所打ち杭６０の耐震補強のため、既製杭や場所打ち杭６０といった円筒形の耐震構造体の杭頭部６１に鋼管６２を接続し、杭頭部６１と鋼管６２とを互いに付着させることにより曲げ剛性を向上させたＳＣ杭が提案されている。このようなＳＣ杭を用いることにより、大地震時に杭頭部へと加えられる曲げ応力に対する耐力が得られている。
【０００７】
地中連続壁についても大地震時は、地表面付近において大きな曲げ応力が加えられる。このため、上述したようなＳＣ杭のように壁頭部の曲げ剛性を向上させることが望ましい。しかしながら、これまでのところ地中連続壁は、特開平１１−２６９８９５号公報、特開平１１−１４８１４３号公報、特開平１１−１０７２９５号公報において開示されているように、杭等によって耐震補強された構造物の周囲に単独で設置され、構造物の周囲について地盤変形抑制領域を形成させるために用いられているいるのみであり、地中連続壁自体の耐震補強についてはほとんど検討されていないのが現状である。地中連続壁を単に上部の建造物の基礎として用いるばかりではなく、地中連続壁を地盤変形抑制領域を形成させるために用いる場合であっても地中連続壁を、特に大地震時の大きな曲げ応力の加えられる部分について補強を行うことにより、よりいっそう大地震時の上部の建造物の耐震性を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、壁頭部を特に多重構造として補強することにより補強地中連続壁の曲げ剛性を向上すれば、地中連続壁に対しての地盤変形抑制領域をさらに形成することが可能となり、地中連続壁を用いて耐震補強と同時に地盤の液状化に対して対処することが可能となる。
【０００９】
さらには、新設される地中連続壁ばかりではなく、既設の地中連続壁についても適用できる地中連続壁の補強方法があれば、効果的な地中連続壁の耐震補強及び地盤の液状化対策を提供することが可能となる。
【００１０】
また、地中連続壁の強度を効果的に向上させることができれば、地中連続壁の壁厚を低減でき、また鉄筋量を低減させることができるため、より低コストで経済的な地中連続壁による耐震補強が可能となる。
【００１１】
したがってこれまで、地中連続壁を耐震補強することにより、地中連続壁を用いた建造物における耐震性をよりいっそう向上させ、地盤の液状化対策にも対応できる補強地中連続壁、該地中連続壁を用いた耐震建造物が望まれており、さらには、新設、既設を問わず地中連続壁の補強を可能とする地中連続壁の補強方法が強く望まれていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、地中連続壁を耐震補強することにより、地中連続壁を用いた建造物における耐震性をよりいっそう向上させ、地盤の液状化対策にも対応でき、さらには、新設、既設を問わず補強が可能な補強地中連続壁、該地中連続壁を用いた耐震建造物、及び地中連続壁の補強方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、本発明の補強地中連続壁、耐震建造物及び地中連続壁の補強方法を提供することにより達成される。
【００１４】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、地盤中に延設された地中連続壁と、該地中連続壁に沿って離間して該地中連続壁よりも根入れ深さが浅く構築される補助地中連続壁と、上記地中連続壁と上記補助地中連続壁とをそれぞれの壁頭部で連結する基礎構造体とからなる補強地中連続壁が提供される。
【００１５】
本発明の請求項２の発明によれば、上記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする補強地中連続壁が提供される。
【００１６】
本発明の請求項３の発明によれば、地盤中に延設された地中連続壁と、該地中連続壁に沿って離間して該地中連続壁よりも根入れ深さが浅く構築される補助地中連続壁と、上記地中連続壁と上記補助地中連続壁とをそれぞれの壁頭部で連結する基礎構造体とを備える耐震建造物が提供される。
【００１７】
本発明の請求項４の発明によれば、上記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする耐震建造物が提供される。
【００１８】
本発明の請求項５の発明によれば、地盤中に延設する地中連続壁から離間して、該地中連続壁に沿って該地中連続壁よりも根入れ深さが浅く補助地中連続壁を構築し、上記地中連続壁及び上記補助地中連続壁の壁頭部を基礎構造体により連結することを特徴とする地中連続壁の補強方法が提供される。
【００１９】
本発明の請求項６の発明によれば、上記補助地中連続壁は、鋼板、鉄筋コンクリート板、又はプレキャストコンクリート板で構築されていることを特徴とする地中連続壁の補強方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面をもって詳細に説明する。図１は、本発明の補強地中連続壁の構成を示した斜視図である。図１に示した補強地中連続壁は、コンクリート等で構築された地中連続壁１と、この地中連続壁１から離間して延設された補助地中連続壁２ａ，２ｂと、地中連続壁１の天端１ａに一体化され、さらに補助地中連続壁２ａ，２ｂの天端に連結された基礎構造体３とから構成されている。この補助地中連続壁２ａ，２ｂは、地中連続壁１よりも根入れ深さが浅くなるようにして構築されている。さらに、地中連続壁１と、補助地中連続壁２ａ，２ｂとの間には、クリアランスが形成され、地中連続壁１と補助地中連続壁２ａ，２ｂとの間には、地盤４が存在しているのが示されている。
【００２１】
図１に示す本発明の補強地中連続壁に用いられる補助地中連続壁２ａ，２ｂは、例えば鋼板、鉄筋コンクリート（ＲＣ）板、プレキャストコンクリート（ＰＣ）板から形成することができる。これらの補助地中連続壁２ａ，２ｂの材質は、互いに同じでも異なっていても良い。
【００２２】
また図１においては、上述した補助地中連続壁２ａ，２ｂの天端は、本発明の補強地中連続壁において壁頭部、すなわち、地中連続壁１の天端１ａに隣接して一体とされた基礎構造体３により地中連続壁１へと連結され、補助地中連続壁が全体として一体に構築されているのが示されている。補助地中連続壁２ａ，２ｂは、図１中では、地中連続壁１の長さにわたって配置されているのが示されているが、必ずしも地中連続壁１の全長にわたって配置されていなくとも、その一部に沿って配置されているだけでも良い。
【００２３】
本発明の補強地中連続壁において用いられる補助地中連続壁２ａ，２ｂの地表面Ｇ．Ｌからの鉛直方向への長さは、図１に示されるように、地中連続壁１よりも浅く根入れされる。本発明においては、地中連続壁１の根入れ深さよりも浅ければ補助地中連続壁２ａ，２ｂの根入れ深さには特に制限はないが、施工時の取扱や、大規模地震の際の曲げモーメントが地中連続壁１の鉛直方向の長さにわたって地下約１０ｍ程度にまで影響することを考えれば、補助地中連続壁２ａ，２ｂを、地表面Ｇ．Ｌから地中連続壁１の深さ方向へと約５ｍ〜約１０ｍ程度以下の根入れ深さで構築することもできる。
【００２４】
また、このようにして用いられる補助地中連続壁２ａ，２ｂは、必要な長さにわたって長さ方向に一体となった補助地中連続壁２ａ，２ｂから構成することもできるし、必要な最終長さを得られるように複数の短尺の補助セグメントを連結させて構築することもできる。
【００２５】
また図１に示される本発明の補強地中連続壁は、補助地中連続壁２ａ，２ｂが地中連続壁１の両側に配置されているのが示されている。しかしながら、本発明の補強地中連続壁においては、補助地中連続壁２ａ，２ｂを対として用いるのではなく、いずれか一方の側のみに用いることも可能である。
【００２６】
本発明の上述した補強地中連続壁は、種々の工法により構築することができる。例えば、本発明の補強地中連続壁は、地中連続壁１を構築する際に上述の補助地中連続壁２ａ，２ｂの構築される部分を含めて周辺土壌を固定した後、まず地中連続壁１をコンクリート等を打設することにより構築し、次いで補助地中連続壁２ａ，２ｂ用の掘削を行ってその掘削部へとコンクリート等を打設して補助地中連続壁２ａ，２ｂを構築する。次いで、本発明の補強地中連続壁は、地中連続壁１と補助地中連続壁２ａ，２ｂとを連結させるように基礎構造体３を構築することにより構築することができる。上述した地中連続壁１を構築する際の工法には特に制限はなく、具体的には例えば地中連続鉄筋コンクリート壁工法、ソイルセメント壁工法、泥水固化壁工法といった周知の工法を挙げることができる。
【００２７】
本発明に用いる基礎構造体３は、種々の方法で形成することができ、プレキャストコンクリートとされていても良く、またコンクリートを場所打ちして形成することも可能である。地中連続壁１と、基礎構造体３との連結方法としては、種々の方法を挙げることができる。例えば、基礎構造体３としてプレキャストコンクリートを用いる場合には、地中連続壁１及び補助地中連続壁２ａ，２ｂの各天端部又はその付近にボルト、止め金具などを設け、基礎構造体３を構成させるプレキャストコンクリート板に設けた通孔や止め金具等により、各地中連続壁１，２ａ，２ｂと基礎構造体３とを連結することができる。また、基礎構造体３をコンクリートの場所打ちで形成する場合には、地中連続壁１，２ａ，２ｂの天端部にアンカー筋等を構築しておき、基礎構造体３の打設時にのみ込ませて一体化させることも可能である。
【００２８】
また、本発明の補助地中連続壁２ａ，２ｂを構築する際に鉄筋コンクリートを用いる場合には、上述した地中連続壁１の構築方法のうち、適切な工法を用いて補助地中連続壁２ａ，２ｂ内部に鉄筋をのみ込ませることにより構築することができる。さらに本発明において、鋼板やプレキャストコンクリート板を用いて補助地中連続壁２ａ，２ｂを構築する場合には、固定化された地盤４を鋼板やプレキャストコンクリート板を収容できるように掘削し、この後プレキャストコンクリート板を掘削部に挿入して必要に応じて埋め戻すといった工法を用いることも可能である。鋼板や、プレキャストコンクリート板により構築された補助地中連続壁２ａ，２ｂの基礎構造体３への連結についても上述した地中連続壁１について説明したと同様な方法により行うことができる。
【００２９】
また、本発明の地中連続壁の補強方法は、上述したように地中連続壁を新設する際に用いることもできるが、既設の地中連続壁を補強するためにも適用することができる。
【００３０】
既設の地中連続壁１の補強を行う場合には、まず、必要とされる場合には上部の建造物を取り壊して、地中連続壁１を露出させ、この地中連続壁１の両側部を地中連続壁１の両側部から離間させて所定幅だけ掘削し、鋼板、鉄筋コンクリート板、プレキャストコンクリート板等で上述した工法により補助地中連続壁２ａ，２ｂを構築した後、基礎構造体３を構築して、地中連続壁１と、補助地中連続壁２ａ，２ｂと基礎構造体３とを一体化させる。このようにすれば既設の地中連続壁１の壁頭部を補強することが可能となる。
【００３１】
図２は、本発明の補強地中連続壁を用いた建造物の縦断面図を示した図である。図２に示されるように、地表面Ｇ．Ｌには、フーチング基礎、耐圧盤といった基礎構造体３が設けられている。また、図示しないものの基礎構造体３としては、地中梁を用いることもできる。この基礎構造体３の下側の地盤４中には、本発明の補強地中連続壁が構築されており、補強された地中連続壁１の天端１ａが基礎構造体３へと連結され、地中連続壁１の下側端１ｂは、支持層５にまで根入れされていて、基礎構造体３及び基礎構造体３上に構築される図示しない建造物を補強している。また、図２では、補助地中連続壁２ａ，２ｂは、プレキャストコンクリート板又は鉄筋コンクリート板を用いて構築される実施例を示しており、補助地中連続壁２ａ，２ｂは、それぞれの天端部が基礎構造体３に一体化されているのが示されている。本発明によれば、上述した方法を用いて補強された補強地中連続壁により基礎構造体３が補強され、この基礎構造体３上に図示しない建造物を構築して、耐震性の向上した耐震建造物が構築される。
【００３２】
以下図３を用いて本発明の補強地中連続壁の補強作用について詳細に説明する。図３は、本発明の補強地中連続壁に対してレベル２程度の大地震により加えられる応力を詳細に示した図である。本発明の補強地中連続壁は、図３に示されているように鋼板、鉄筋コンクリート板、プレキャストコンクリート板といった補助地中連続壁２ａ，２ｂにより補強されている。地中連続壁１と補助地中連続壁２ａ，２ｂとの間にはクリアランスが設けられており、大地震時に地中連続壁１と補助地中連続壁２ａ，２ｂとが異なった周期・振幅で独立して変形することが可能とされる。このように補助地中連続壁２ａ，２ｂを用いることにより、補助地中連続壁２ａ，２ｂのみで地中連続壁１に直接加えられる地震のエネルギーの大部分を吸収させることが可能となる。このため、地中連続壁１は、従来に増して地震のエネルギーから保護されることになる。
【００３３】
さらに図３を参照すると、大地震により上部建造物からの慣性力が補強地中連続壁に作用すると、図３に示されるように、壁頭部に最大の曲げモーメントＦｂｅｎｄが発生する。この曲げモーメントＦｂｅｎｄが地中連続壁１の強度を上回る場合には、従来の地中連続壁１は破壊されてしまい、それに伴って上部建造物が傾斜したり、倒壊する。しかしながら本発明の補強地中連続壁は、壁頭部が地中連続壁１の壁頭部両側に設けられた補助地中連続壁２ａ，２ｂにより保持されているので、地震のエネルギーはまず、補助地中連続壁２ａ，２ｂにより吸収される。この結果、建物荷重を支持する地中連続壁１へと直接加えられるエネルギーが低減でき、地中連続壁１自体が破壊しないように保護性が向上できる。地中連続壁１が上述したように保護されるため、地中連続壁１により補強された建造物は、大地震に際して地中連続壁１の破壊により生じる倒壊・傾斜を免れることができることになる。また、補助地中連続壁２ａ，２ｂは、基礎構造体３と共に地中連続壁１に対する地盤変形抑制領域を形成させて、地盤４の液状化を抑制し、よりいっそう大地震時の建造物の倒壊を防止することを可能とする。
【００３４】
さらに、本発明の補強地中連続壁に用いられる補助地中連続壁２ａ，２ｂは、地中連続壁１から地盤４中へとそのクリアランス分だけ厚さ方向に突出し、さらに根入れ深さ分だけ延在しているので、基礎構造体３と一体となってＦｂｅｎｄが加えられることによる壁頭部の揺動に対応した上下動に対し、ストッパとして機能して、よりいっそう壁頭部の変位を小さくすることを可能とする。このようにして地下連続壁１に加えられる曲げモーメントＦｂｅｎｄによる曲げ変形及び面外方向への剪断力ＦＯＰＳ(Out-Of-Plane-Shear)により生じる面外への剪断変形の影響を低減することが可能となる。
【００３５】
さらに、補強地中連続壁に加えられる面内方向の剪断力ＦＩＰＳ(In-Plane-Shear)についても、補助地中連続壁２ａ，２ｂが基礎構造体３により地中連続壁１に一体化されているため、面内方向に対してもストッパとして機能し、面内方向への剪断力ＦＩＰＳによる面内方向への剪断変形も抑制できることになる。補助地中連続壁１を地中連続壁１の特に一部に沿って配置させる場合には、地中連続壁１に継手部６が設けられているのであれば、補助地中連続壁２ａ，２ｂを継手部６に沿った部分に構築することも可能である。地中連続壁１の継手部６に沿って補助地中連続壁２ａ，２ｂを構築することにより、特に地中連続壁１の継手部６の剪断変形及び曲げ変形を抑制することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
これまで説明したように、本発明の補強地中連続壁によれば、大地震時に最も応力が加えられる部分が補強された高強度の地中連続壁を提供することができる。
【００３７】
また、本発明の補強地中連続壁によれば、壁頭部を補強することにより補強地中連続壁の曲げ剛性を向上することができるので建造物の耐震性を向上することが可能となる。
【００３８】
さらに、本発明の補強地中連続壁によれば、周辺地盤を拘束することによる地盤変形抑制領域を形成することが可能となり、地下連続壁を用いた地盤の液状化対策を提供することが可能となる。
【００３９】
また、本発明の補強地中連続壁を用いた耐震建造物によれば、大地震時に最も応力が加えられる部分が補強された高強度の地中連続壁を用いて耐震補強されているので、耐震性を向上できると共に、地盤変形抑制領域を形成することが可能となり、地中連続壁を用いた地盤の液状化に高い耐久性を付与することができる。
【００４０】
さらに、本発明の地中連続壁の補強方法は、新設される地中連続壁ばかりではなく、既設の地中連続壁についても補助地中連続壁を接着、接合等するすることにより適用でき、効果的な地中連続壁の耐震補強及び地盤の液状化対策を提供することができる。
【００４１】
また、本発明の補強地中連続壁によれば、地中連続壁の強度を全体として向上させることが可能となるので、地中連続壁の壁厚や鉄筋量を減少させることが可能となり、より経済的に地中連続壁による耐震補強が可能となる。
【００４２】
これまで、本発明を図面に示された実施例をもって詳細に説明してきたが、本発明においては、寸法、形状、材料、施工手順について、本発明の効果が得られる限り、いかなるものでも用いることができることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強地中連続壁を示した斜視図。
【図２】本発明の補強地中連続壁を用いた建造物を示した図。
【図３】本発明の補強地中連続壁の作用を示した図。
【図４】従来の地中連続壁を用いた建造物を示した図。
【図５】従来の地中連続壁を用いた建造物を示した図。
【図６】従来の杭頭部が補強された杭を示した図。
【符号の説明】
１…地中連続壁
１ａ…天端
１ｂ…下側端
２ａ，２ｂ…補助地中連続壁
３…基礎構造体
４…地盤
５…支持層
６…耐震壁連結部
Ｇ．Ｌ…地表面
４０…地上建造物
４１…地下室
４２…地中連続壁
４３…地盤
４４…支持層
５０…構造体
５１…地中連続壁
５２…地盤
５３…支持層
６０…杭
６１…杭頭部
６２…鋼管
【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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