(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に形成された柱用掘削孔内に柱を先行施工し、しかる後に該柱に本体地下スラブを連結しながら前記柱間の地盤領域を掘削する地下構造物の構築工法において、
前記柱間の地盤領域を掘削する工程に先立ち、前記柱用掘削孔内に型枠を建て込み、該型枠と前記柱用掘削孔の壁面との間にモルタル等の固化材を充填し、該固化材が固化した後、前記型枠を撤去することを特徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項２】
前記固化材が固化する前に前記柱用掘削孔の内面に設置されているケーシングを引き抜く請求項１記載の地下構造物の構築工法。
【請求項３】
前記固化材が固化した後、前記柱用掘削孔内に満たされている泥水等の安定液を排出し、しかる後に該孔内に前記柱を先行施工する請求項１記載の地下構造物の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下構造物、特に、逆巻工法における基礎杭および柱の構築工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下に構造物を構築する方法としては、土留め支保工で土圧を支持しながら地盤の掘削を行い、しかる後に掘削底面より構造物を上方に向けて構築するのが一般的であるが、これとは逆に、掘削を行いつつ構造物を下方に向けて構築する、いわゆる逆巻工法がある。かかる工法は、本体構造スラブあるいは本体構造壁を支保工代わりに利用することができるので、施工の安全性や土留め変形の抑制という点では有利な工法となる。
【０００３】
このような逆巻工法のうち、地下部分の柱とそれに続く基礎杭とを先行施工する場合においては、まず、深礎工法、ベノト工法（オールケーシング）、リバースサーキュレーション等の工法を用いて柱及び基礎杭が立設される箇所をそれらの合計長さ分だけ掘り下げる。次に、掘削孔の下方領域に場所打ちコンクリートで基礎杭を構築し、しかる後に該基礎杭の上に柱を建て込む。そして、柱間に拡がる地盤領域を掘削しては本体地下スラブを柱に連結するという手順を繰り返すことによって、地下構造物を下方に向けて順次構築していく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、柱が建て込まれた掘削孔の孔壁をそのままにして柱間に拡がる地盤領域を掘削すると、孔壁の崩壊によって柱に不均等な土圧が作用し、柱の鉛直精度に支障をきたすおそれがある。そのため、柱と孔壁との間に生じている空隙部に砕石や貧配合モルタルを充填して柱周囲を埋め戻す必要があるが、埋め戻しが均等に行われなかった場合には、結局、上述した柱の鉛直精度、ひいては構造物の構築精度に悪影響をおよぼすおそれがあるという問題を生じていた。また、埋め戻した部分については、後で掘削若しくはハツリによって除去しなければならず、二重の手間がかかってコスト高の原因となっていた。
【０００５】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、柱周囲を埋め戻す必要のない地下構造物の構築工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る地下構造物の構築工法は請求項１に記載したように、地盤に形成された柱用掘削孔内に柱を先行施工し、しかる後に該柱に本体地下スラブを連結しながら前記柱間の地盤領域を掘削する地下構造物の構築工法において、前記柱間の地盤領域を掘削する工程に先立ち、前記柱用掘削孔内に型枠を建て込み、該型枠と前記柱用掘削孔の壁面との間にモルタル等の固化材を充填し、該固化材が固化した後、前記型枠を撤去するものである。
【０００７】
また、本発明に係る地下構造物の構築工法は、前記固化材が固化する前に前記柱用掘削孔の内面に設置されているケーシングを引き抜くものである。
【０００８】
また、本発明に係る地下構造物の構築工法は、前記固化材が固化した後、前記柱用掘削孔内に満たされている泥水等の安定液を排出し、しかる後に該孔内に前記柱を先行施工するものである。
【０００９】
本発明に係る地下構造物の構築工法においては、柱が設置される柱用掘削孔内に型枠を建て込み、該型枠と柱用掘削孔の壁面との間にモルタル等の固化材を充填して固化させ、しかる後に柱間に拡がる地盤領域を掘削しつつ地下スラブの構築を行う。
【００１０】
このようにすると、柱用掘削孔の壁面が固化材によって保護されるので、柱の周囲に埋め戻しを行わずとも、柱間領域の地盤掘削を行う際に孔壁が崩壊して柱に不均等な力が作用することはない。
【００１１】
柱については、地上で組み立てられた鉄骨柱を建て込むようにしてもよいし、ＲＣ柱を現場打ちで構築するようにしてもよい。なお、柱の下方に基礎杭を設けるのかどうか、設けるとすればどのような基礎杭をどのような工法で構築するのかといった点については、地盤の支持力等を考慮して設計上の観点から任意に定めればよい。また、型枠の建込み、固化材の充填及び型枠の撤去という一連の工程については、柱の設置前に行ってもよいし設置後に行ってもよい。
【００１２】
ここで、柱を先行施工するための柱用掘削孔を掘削するにあたり、孔壁保護としてケーシングを使用するか泥水等を使用するかあるいは併用するかは任意であり、地下水位の高さ等を考慮してベノト（オールケーシング）、アースドリル、リバースサーキュレーション等の工法から任意に選択することができる。
【００１３】
なお、ケーシングを使用する場合には、前記固化材が固化する前に前記柱用掘削孔の内面に設置されているケーシングを引き抜くようにする。また、泥水等の安定液を使用する場合には、前記固化材が固化した後、前記孔内に満たされている安定液を排出し、しかる後に該孔内に前記柱を先行施工するようにすれば、ドライな状態で柱の施工を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る地下構造物の構築工法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る地下構造物の構築工法の手順を示したフローチャート、図２乃至図６は、各工程における施工説明図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る構築工法においては、まず、図２(a)に示すように柱用ケーシング１を地盤２に圧入しながら該ケーシング内をハンマーグラブ３で掘削し、柱用掘削孔４を形成する（ステップ１０１）。ケーシングの外径は例えば３ｍ程度とし、その圧入に先だってパワージャッキを適宜地表に設置しておく。
【００１６】
次に、図２(b)に示すように、柱用掘削孔４の底面からケーシングチューブ５を圧入しつつ該チューブ内を同じくハンマーグラブ３で掘削して杭用掘削孔６を形成する（ステップ１０２）。ケーシングチューブ５の外径は、例えば２ｍ程度とすればよい。なお、かかる工程では、地下水位以下まで掘削を行うことを想定し、ケーシングチューブ内５を泥水若しくは清水７で満たしてある。
【００１７】
次に、図３(a)に示すように、杭用掘削孔６内に現場打ち基礎杭１１を造成する（ステップ１０３）。現場打ち基礎杭１１を造成するにあたっては、泥水若しくは清水７中に含まれる土粒子のスライム処理を行った後、杭用掘削孔６内に鉄筋篭１３及びトレミー管１２を建て込み、該トレミー管を介してコンクリート１４を打設すればよい。なお、ケーシングチューブ５は、コンクリートの打設の進行に合わせて上方に吊り上げ、杭用掘削孔６から引き抜く。
【００１８】
基礎杭１１の造成が完了したならば、その杭頭部を適宜処理した後、図３(b)に示すように柱用掘削孔４内に型枠としての円形型枠１６を建て込み、該掘削孔の底面に据え付ける（ステップ１０４）。なお、円形型枠１６は、適宜転用することができる。
【００１９】
次に、図４(a)に示すように、円形型枠１６とケーシング１との隙間から固化材としてのモルタル２１を投入し、該モルタルを円形型枠１６の外周面と柱用掘削孔４の孔壁面２２との間に充填するとともに、該充填作業と並行してケーシング１を上方に吊り上げ、柱用掘削孔４から引き抜く（ステップ１０５）。なお、ケーシング１の引き抜きは、モルタル２１が固化する前であれば、充填作業が終了してから行ってもよい。
【００２０】
充填されたモルタル２１が固化したならば、図４(b)に示すように、円形型枠１６を上方に吊り上げてこれを撤去する（ステップ１０６）。
【００２１】
次に、図５に示すように、モルタル２１で孔壁が保護された柱用掘削孔４の底面に基礎底板３３を構築するとともに、該底板上に柱３１を構築する（ステップ１０７）。なお、基礎スラブが連結される箇所には、差し筋等が設けられた接続部位３２を適宜設けておく。
【００２２】
このようにして柱３１が構築されたならば、図６(a)に示すように、隣り合う柱３１、３１の間に拡がる柱間領域４１を掘削しつつ、本体地下スラブ４２を構築して柱３１に連結する（ステップ１０８）。柱用掘削孔４の孔壁面に形成されているモルタル２１については、柱間領域４１の掘削と並行しながら、順次切り崩していくようにすればよい。
【００２３】
以下、ステップ１０８を適宜繰り返し、同図(b)に示すような地下構造物を構築する。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態に係る地下構造物の構築工法によれば、柱３１が設置される柱用掘削孔４内に円形型枠１６を建て込み、該型枠と柱用掘削孔４の壁面２２との間にモルタル２１を充填して固化させ、しかる後に柱間に拡がる地盤領域４１を掘削しつつ地下スラブ４２の構築を行うようにしたので、柱用掘削孔４の壁面２２を固化材２１によって保護することが可能となり、従来のように柱３１の周囲に埋め戻しを行わずとも、柱間領域４１の地盤掘削を行う際に孔壁２２が崩壊して柱３１に不均等な力が作用するおそれがなくなる。
【００２５】
したがって、埋め戻し作業及びそれに用いた砕石、モルタル等の再掘削若しくはハツリ作業並びにそれらの搬出作業がなくなり、全体工程を大幅に短縮することが可能となる。
【００２６】
また、従来であれば、せっかく埋め戻しを行っても、その圧力が均等でない場合には柱の鉛直精度に問題が生ずるおそれがあったが、本実施形態によれば、埋め戻し作業そのものを行わないので、柱の鉛直精度に問題が生ずるおそれがまったくなくなる。
【００２７】
本実施形態では、地下水位が比較的深く、柱用掘削孔４を掘削する際にケーシング１を使用してその内部をドライな状態とすることができることを想定したが、地下水位が比較的浅い場合には、かかる構成に代えて、ケーシングの代わりにあるいはケーシングとともに泥水等の安定液によって孔壁を保護するようにしてもよい。
【００２８】
すなわち、泥水等の安定液で孔壁の保護を図りながら柱用掘削孔４を掘削した後、ステップ１０２〜ステップ１０４と同様にして、杭用掘削孔６の掘削、基礎杭１１の造成、及び円形型枠１６の据付けを行い、しかる後に、図７(a)に示すように、円形型枠１６と柱用掘削孔４の孔壁面２２との間にモルタル２１を充填する。
【００２９】
モルタル２１は、水中不分離性のものを使用してもよいし、小径のトレミー管を介して充填するようにしてもよい。
【００３０】
次に、充填されたモルタル２１が固化したならば、図７(b)に示すように、円形型枠１６を上方に吊り上げてこれを撤去するとともに、安定液５１を排出して柱用掘削孔４内をドライな状態とし、以下、ステップ１０７〜１０８と同様の手順で地下構造物の構築を行う。
【００３１】
このような変形例によっても、上述の実施形態とほぼ同様の効果を奏するほか、従来であれば、泥水内での柱構築を余儀なくされるような地盤状況においても、モルタル２１によって地下水の流入を遮断して柱用掘削孔４内をドライな状態にすることができるので、柱の構築時の作業性を改善するとともにその鉛直精度を十分に確保することが可能となる。なお、地下水位等との関連で安定液５１を排出することが困難な場合には、これをそのまま孔内に満たした状態で柱を建て込むようにしてもよい。かかる構成においては、柱の建込みの作業性や鉛直精度といった点については、泥水中での施工ゆえ、ドライ施工に比べてやや劣るが、埋め戻しが不要になることによる効果については上述の実施形態とほぼ同様の効果を奏する。
【００３２】
また、本実施形態では、柱の構造をＲＣ柱としたが、柱の構造については任意であり、地上で組み立てられた鉄骨柱を柱用掘削孔４内に建て込むようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、柱の下方に基礎杭を設けるようにしたが、基礎杭を構築することが必ずしも前提ではなく、地盤の支持力が良好で杭が必要ないような場合には、かかる基礎杭を省略してもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、円形型枠１６の建込み、モルタル２１の充填及び円形型枠１６の撤去という一連の工程を柱３１の設置前に行ったが、場合によっては柱３１の設置後に行っても差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る本発明の地下構造物の構築工法によれば、従来のように柱の周囲に埋め戻しを行う必要がなくなり、埋め戻し作業等が省略され、全体工程を短縮することが可能となるとともに、埋め戻し作業を行わないことによって、柱の鉛直精度に問題が生ずるおそれもなくなる。
【００３６】
また、請求項２に係る本発明の地下構造物の構築工法によれば、ケーシングを使用する工法において請求項１と同様の効果を奏する。
【００３７】
また、請求項３に係る本発明の地下構造物の構築工法によれば、請求項１の効果に加えて、従来であれば、泥水内での柱構築を余儀なくされるような地盤状況においても、固化材によって地下水を遮断して柱用掘削孔内をドライな状態にすることができるので、柱の構築時の作業性を改善するとともにその鉛直精度を十分に確保することが可能となるという効果も奏する。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る地下構造物の構築工法の手順を示したフローチャート。
【図２】本実施形態に係る構築工法の施工手順を示したものであり、(a)は柱用掘削孔、(b)は杭用掘削孔を形成している様子をそれぞれ示した断面図。
【図３】引き続き施工手順を示したものであり、(a)は基礎杭を造成している様子、(b)は柱用掘削孔に型枠を建て込んでいる様子をそれぞれ示した断面図。
【図４】引き続き施工手順を示したものであり、(a)は型枠の周囲にモルタルを充填している様子、(b)は型枠を撤去している様子をそれぞれ示した断面図。
【図５】引き続き施工手順を示したものであり、柱用掘削孔内に柱を構築している様子を示した断面図。
【図６】引き続き施工手順を示したものであり、(a)は地下スラブを柱に連結しつつ柱間に拡がる地盤領域を掘削している様子、(b)は完成された地下構造物をそれぞれ示した断面図。
【図７】変形例に係る施工手順を示したものであり、(a)は型枠の周囲にモルタルを充填している様子、(b)は型枠を撤去している様子をそれぞれ示した図。
【符号の説明】
１                  ケーシング
４                  柱用掘削孔
５                  ケーシングチューブ
６                  杭用掘削孔
１６                円形型枠（型枠）
２１                モルタル（固化材）
２２                柱用掘削孔の孔壁
３１                柱
４２                地下スラブ
【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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