地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法
【課題】地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法を提供する。
【解決手段】地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築し、山留め壁の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築し、前記山留め壁の内側に擁壁５を構築し、擁壁の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリート打設を行い、当該耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる。
【解決手段】地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築し、山留め壁の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築し、前記山留め壁の内側に擁壁５を構築し、擁壁の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリート打設を行い、当該耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地下鉄が走る軌道、或いは車両が走る道路、場合によっては下水道を流す管路等の機能要素を内包した地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物を、解体等することなくそのまま更に長期にわたり有効活用するために必要な基礎構造を増設する工法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
旧い既存建物を建て替える、所謂スクラップアンドビルドを行うと、必然的に産業廃棄物を大量に発生させることになり、現今、世界的な取り組みになっているＣＯ２ガスの低減化と温暖化防止に逆行することになり、好ましくない。旧い既存建物でもできるだけ手入れして長期にわたる利用を可能にすることが、温暖化防止等に有効な取り組み課題と考えられている。
【０００３】
その一方、旧い既存建物を今後も長期にわたり安全に有効活用するためには、上記温暖化防止の観点から、エネルギー消費量をできるだけ少なくするエコ化対策も必要である。よってエネルギー消費量の節減に寄与する省エネルギー用設備機器類（例えば蓄熱水槽など）を設置するスペースの確保も必要となる。そのため既存建物の有効活用に必要な免震層等の地下構造を基礎下部に増設する必要がある。既存建物の場合は駐車場スペースが小さいなどの理由で使い勝手が悪いため建て替えが検討されるケースも多いから、駐車場スペースの確保も好ましい。
特に、地中構造物を跨いでその上に建設された既存建物の場合は、その地下階スペースが地中構造物の存在によって狭く制限されているのが通例であるから、地下構造を増設する必要度がとりわけ高いという事情もある。
また、現在建て替えの検討対象となっている既存建物の大多数は、新耐震設計法が施行された１９８１年以前に施工され、耐震性能が劣る物件も多い。したがって、免震改修によって耐震性を向上させ、今後も長期にわたる有効活用を、地震にも強く安全な状態で可能にしたいとの要請も強い。
【０００４】
上記した一般論とは別に、本発明が対象とする、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、必要な免震層などを基礎下部に増設する場合には、例えば図１を参照すると明らかなように、地中構造物１（以下、その外殻を指してカルバートと言う場合もある。）が存在することによって既存建物の基礎地盤部分が左右に分断を余儀なくされた構造となっている。そのため地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置でバランスせず、擁壁の設計、施工法の実質が変わってくる。前記のように建物基礎部分の地盤をカルバートで分断された構造の場合は、既存杭と新設杭との合算された杭の水平抵抗、及び底盤（耐圧版）と土の摩擦抵抗、並びに擁壁と土との摩擦抵抗などによって土圧や水圧を処理することになる。そこで底盤（耐圧版）と土との摩擦抵抗に期待するためには、耐圧版の重量が、杭にではなく、直接地盤に負荷する構成にする必要がある。
【０００５】
以上のような前提条件を念頭に置いて、既存建物の地下構造増設工法に関する先行技術を概観すると、例えば下記の特許文献１に開示された既存建物の免震ピット構築方法は、地中構造物が存在しない場所に建設された既存建物についての地下構造増設工法に関するが、建物基礎の下方部位に地下空間（免震ピット）を形成し、同地下空間に露出した既存杭に免震装置を設置して免震化する工法が開示されている。
しかし、地中構造物が存在しない場所に建設されているためか、山留め壁の内側に構築した擁壁に続くフーチングは、その直下の地盤中へ埋設した新設杭と一体に形成している。そして、掘削底面に形成する耐圧版は、既存杭との縁切りは行っているものの、前記フーチングとは一体的に連結して構築している。
したがって、耐圧版の重量は地盤が直接支持すると説明しているが、同時に新設杭に支持されたフーチングによっても両端支持された構造であるから、必ずしも耐圧版の重量が全部地盤との摩擦力に働いて水平力に抵抗する構成にはなっていない。その証左に、詳細構造は不明であるものの、地下地盤との接触面積を増大させた耐圧版を形成する構成が開示されている。即ち、地下地盤との接触面積を増大させる方策として、特許文献１の図１等からは、耐圧版の両端部と中央部との厚さを変えて段差形状に形成して（但し、図９にその記載は認められない。）水平力に抵抗させる構成と推測されるが、接触面積を増大させる方法については全く記載されていない。
【０００６】
仮に、フーチング３８と耐圧版４２との段差形状が接触面積を増大させる手段であるとする場合、フーチング３８を施工する際に、先ずフーチング用鉄筋の配筋工事、及びフーチングの型枠工事のための作業空間としてフーチング３８近傍の地下地盤を地下地盤３２ａの高さまで掘り下げる。次にフーチング３８にコンクリートを打設し、型枠を脱型した後、フーチング３８近傍を再び地下地盤３２ｂの高さまで転圧等により地盤を突き固めながら土を埋め戻す必要があり、工期に大きな影響が生ずる。その他、このような埋め戻し地盤の場合は、段差形状の側面（フーチング側面）が水平力に十分抵抗できるかが懸念される。結局、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、常に土圧や水圧、そして、地震時の水平力に対して構造的に安定した構成となっているのである。耐圧版と既設杭とは一体的に接合されることはなく、耐圧版に地下水圧が作用した場合には、既設杭の耐圧版上位の位置に設けた拡径部４６の支圧作用で浮き上がりを防止する構成であり、既設杭に対しても水平力を負担させない構成である。結局、水平力に対しては、新設杭の抵抗に期待していることは明らかであり、既設杭は耐圧版とは縁切りされたままの構成であるため、さして働かない構造と認められる。
【０００７】
次に、下記の特許文献２に開示された既存建物の地下免震工法も、地中構造物が存在しない場所に建設された既存建物についての地下構造増設工法に関するものである。山留め壁の内側地盤を掘削し、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁を構築し、この擁壁と地下躯体との間を繋ぎ材で連結する工程を、耐圧版の構築深さまで繰り返す工法であることが注目される。しかし、掘削底面に構築する耐圧版は、既存杭との縁切り処置について言及していない。また、擁壁下部と耐圧版との関係についても、格別、縁切りする旨の説明は認められない。したがって、耐圧版の重量の一部は既存杭に負荷されるから、その分地盤との摩擦力は減少するであろう。
以上要するに、特許文献１、２に開示された発明が提案する地下構造は、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、本来的に土圧や水圧、あるいは地震時の水平力に対して構造的に安定した構成であることが特徴である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８４１４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１記載の発明のように、既存杭と耐圧版とは縁切りしたままの構造であると、一見、耐圧版の重量の多くは地盤へ負荷されて摩擦力の発生に寄与するであろうと認められる。しかし、既存杭と耐圧版とは縁切りしたままの構造であるから、水平力に対しては既存杭が殆ど働かないという不合理さも認められる。
よって、本発明が対象とする、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、地下構造スペースを増設する場合の問題点、即ち、地中構造物が存在することにより建物の基礎部分の地盤が左右に分断される場合には、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させる必要があるという問題の解決策を提案したものではない。
【００１０】
一方、上記特許文献２記載の発明のように、耐圧版と既存杭および擁壁との縁切りについて何ら処置していない場合には、耐圧版の重量の多くは既存杭及び擁壁のフーチング部分へ負荷させることになる。更に耐圧版底の地盤が不安定な場合には、同地盤中に予め鋼管から成る新設杭の杭頭を残して打設し、耐圧版を新設杭にて支持させることが可能である。このように耐圧版の重量に対しては構造的な処理をできる。その一方、土圧や水圧、或いは地震時の水平力に対しては、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、構造的に常に安定した構成となる。しかし、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物の場合は、地中構造物の存在により基礎部分の分断を余儀なくされるため、擁壁に作用する荷重に対して、耐圧版を介して構造的に安定した構成にすることはできないという解決課題を呈する。
【００１１】
本発明の目的は、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、免震層等の地下構造スペースを増設する場合の問題点、即ち、地中構造物（カルバート、シールドトンネル等）が存在することによって基礎部分の分断を余儀なくされ、その故に地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させることが難しいという問題点を合理的に解決した、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法を提供することである。
具体的に言えば、建物基礎の部分へ新たに増設する耐圧版の重量が直下地盤との摩擦力として有効に働かせることで土圧や水圧に対する水平抵抗力が向上する構成とし、しかも水平力に対しては既存杭及び新設杭が十分に抵抗する構成として、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に良好に安定させることができ、また、地中構造物が、地下鉄が走る軌道、或いは車両が走る道路のような機能要素を内包して振動や騒音を発生する場合でも、そうした振動や騒音がカルバートを通じて建物基礎から既存建物へ伝搬し住環境を阻害することの無いよう適切に防振、防音の処理を施した、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法を提供することである。
本発明は更に、増設した地下構造を免震層（免震ピット）に利用して免震改修を行い、もって既存建物の耐震性を高める地下構造増設工法を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法は、
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階と、
Ｂ）構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築し、前記掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階と、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材９を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭７と耐圧版６との縁切り隙間へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法は、
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階と、
Ｂ’）構築した山留め壁３の内側の地盤中へ擁壁支持用の新設杭をその杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階と、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材９を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭７と耐圧版６との縁切り隙間へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間に充填材１４を充填して構造的に一体化させることを特徴とする。
請求項４係る発明は、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置は、両者の境界部へ防振材１５を設置することにより行うことを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
新設した耐圧版６の上方へ露出する既存杭７の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を行うことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１又は２若しくは４に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される場合には、地中構造物１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面とが形成する縁切り隙間へ防振材１５を設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載した発明に係る地下構造増設工法によれば、地中構造物１を跨いでその上に建設された既存建物２の基礎部分へ免震層（免震ピット）等の地下構造を増設するにあたり、擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、また、既存杭７と耐圧版７とを縁切りする処置を行い、更に地中構造物１の外面と前記耐圧版６とを縁切りする処置も行う。こうして打設した耐圧版コンクリートの重量が直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、既存杭７と耐圧版６との縁切り部へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる処理を行うので、耐圧版６の重量はその全部が直下地盤１１へ負荷され、両者間に大きな摩擦抵抗を発生させるから、耐圧版６と地盤１１との摩擦力が地震等の水平力に効果的に抵抗する構成となる。そして、耐圧版６と既存杭７とは初期沈下が終了するまでの間は縁切りされているから、耐圧版６の重量が既存杭７へ加重的に負荷されることはなく、既存杭７が本来有している鉛直荷重支持能力を害する懸念がなく、既存杭７を以後も健全に働かせることができる。
一方、上記耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了した後に、既存杭７と耐圧版６との縁切り部は充填材１４を充填して構造的に一体化させる処理を行うから、既存杭７の水平力に対する抵抗、及び耐圧版６と地盤１１との摩擦抵抗、擁壁５と土との摩擦抵抗及び擁壁５を支持する新設杭４の水平力に対する抵抗などの総合効果として、増設した地下構造の耐圧版６に作用する土圧や水圧は安全に処理することができる。つまり、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させることができるのである。
【００１６】
その上、請求項５に記載した発明によれば、新設した耐圧版６の上方（免震層）へ露出した既存杭７の杭頭部を切除し、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を行うことにより、既存建物２の耐震性能を向上させるので、以後も既存建物２の長期にわたる有効活用を、地震に強く安全な状態で可能にできる。また、この免震改修によって、免震装置１２の積層ゴムが既存建物２地盤との絶縁効果を発揮するから、後述する請求項４の遮断効果と相乗して地中構造物１から伝わる振動や騒音の影響を低減ないし遮断することにも寄与する。更に耐圧版６上の免震層等の地下空間２２は、免震ピットとしてだけではなく、必要に応じて、省エネルギー用設備機器類（例えば蓄熱水槽など）を設置するスペースや地下駐車場などとしても広く活用することができる。
次に、請求項４及び６に記載した発明によれば、地中構造物１の外面と耐圧版６とは縁切りすると共にその縁切り部へ防振材１５を設置するので、地中構造物１内を地下鉄が走る騒音、或いは車両が走る騒音、下水道が流れる流水音等や振動を遮断して、既存建物２にまで伝搬して住環境を阻害する懸念を防止することができる。
かくして、本発明の地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法によれば、旧い既存建物を建て替える、所謂スクラップアンドビルドは当分の間は回避することができる。その結果、産業廃棄物の発生を回避して、現今、ＣＯ２ガスの低減化と温暖化防止に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】地中構造物を跨ぐ既存建物について本発明を実施して増設した地下構造部分を示した要部の断面図である。
【図２】Ａ及びＢは擁壁と耐圧版の接続部分の縁切りに係る異なる実施例を示した断面図である。
【図３】Ａは既存杭を中心として耐圧版との接合材の配置、及び耐圧版鉄筋の配置を示した平面図、Ｂは既存杭を中心とする耐圧版との取り合い構造を示した断面図である。
【図４】地中構造物（カルバート）と耐圧版との取り合い部を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、地中構造物を跨いでその上に建設された既存建物の基礎部分に免震層等の地下構造を増設する工法であり、以下の施工段階を実施する。
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に、一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階に続いて、
Ｂ）構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築した後、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁５を構築する段階、又は
Ｂ’）構築した山留め壁３の内側の地盤中へ擁壁支持用の新設杭をその杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階のいずれかを実施する。その後に、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６を縁切りする処置を行い、且つ両者を接合する接合材８を設置し、更に地中構造物１の外面と前記耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記擁壁５と耐圧版６との縁切り部、及び既存杭７と耐圧版６との縁切り部にそれぞれ充填材１４を充填して構造的に一体化させ、更に地中構造物１の外面と耐圧版６との縁切り部には防振材１５を設置する処理を行う段階とを実施する。
なお、上記打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機するとは、当該耐圧版６と縁切りした既存杭７などとの縁切り隙間へ充填材１４の充填は行わないことを意味し、これ以外の各種工事は並行して進めても良い。
【００１９】
次に、本発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施においては、擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間に充填材１４を充填して構造的に一体化させることを実施する。
更に、地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置として、両者の境界部へ防振材１５を設置することもできる。
【００２０】
本発明は更に、上記の地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施にあたり、新設した耐圧版６の上方へ露出する既存杭７の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を実施する。
本発明はまた、上記した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施にあたり、耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される場合には、地中構造物１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面とが形成する隙間へ防振材１５を設置することを実施する。
【実施例１】
【００２１】
本発明による、地中構造物１を跨いでその上に建設された既存建物２の地下構造を増設する工法の実施は、先ず既存建物２の外周に適切なクリアランスＳを確保した位置の地盤中に、山留め壁３を構築することから始める。山留め壁３の構築は、鋼矢板の打設、又は地盤改良杭の構築その他の公知の手段、構造で行うことができる。したがって、前記適切なクリアランスＳの大きさは、鋼矢板の打設又は地盤改良杭の構築等に必要な作業スペースを考慮して、及び後述する免震改修に使用する免震装置の水平変形性能に基づいて設計し実施される。
【００２２】
次に、上記山留め壁３を構築した内側の地盤を、耐圧版底の位置まで掘削する。この地盤掘削に際しては、具体的に図示することは省略したが、掘削深度が進むにしたがい、山留め壁３と既存建物２の基礎構造部との間へ支保工（支保材）又は繋ぎ材を構築して、既存建物２の耐震安全性を図り、且つ山留め壁３の支保をも行う。
こうして地盤を耐圧版底の位置まで掘削した段階では、次に、その掘削底面から直下の地盤１１中へ擁壁支持用の新設杭４を構築する。また、地盤１１の支持力が耐圧版支持性能として懸念される場合には公知のセメント系固化材等による地盤改良を実施した後、耐圧版６を構築する方法も好適に実施することが可能である。
こうして新設杭４を構築した後に、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側面に沿って擁壁５を構築する。
【００２３】
なお、上記新設杭４を構築する工程は、建物外周地盤の掘削工程の前に先行して実施することも行われる。その場合、杭頭部の高さは、擁壁の下部を支持する上で適切な高さを考慮して、余裕寸法を含む杭頭の天端高さを予め決定し、杭用の掘削孔の途中で杭用コンクリートの打設を停止するなどの施工を行う。その後、上記山留め壁３を構築して、その内側の地盤を擁壁の下部位置まで掘削した後に杭頭処理を行い、擁壁下部又は耐圧版の配筋と一体化する作業を行う。
もっとも、擁壁５を構築する方法としては、いわゆる逆打ち工法により実施する場合もある。その場合、施工途中の任意深さの位置には既存建物２と擁壁５との間に水平拘束床を仮設して、施工時に万が一の地震発生に対して既存建物２の基礎部分を外周地盤で拘束させることで、建物の地震時安全性を担保する方法が実施される。
擁壁５は、図２Ａ、Ｂに拡大して示したように、先行して構築した新設杭４の杭頭部の上へ一体的構造に構築して、同新設杭４により支持させる。図示例の場合、擁壁５はコンクリート打設により構築した構成を示している。
【００２４】
次の工程として、上記掘削底面を床付けし、耐圧版を施工する準備を始める。
耐圧版を施工するに際しては、予め図２Ａ又はＢに示したように、擁壁５の下部に、耐圧版６と接合する接合材８を設置する。図２Ａ、Ｂに示した接合材８は、上下２段にわたる鉄筋（スタッド筋）である場合を示す。このスタッド筋は、上記擁壁５の構築に際して、コンクリート打設の前に予め差し筋をして準備しておくのが好ましい。
因みに図２Ａは、地盤１１が圧密沈下を生じ易い性状であり、同地盤上に直接構築された耐圧版６と、新設杭４に支持された擁壁５との沈下量に相対差を発生する虞がある場合の実施例を示している。そのため前記沈下量の相対差を吸収する手段として、前記接合材８の設置と並行して、擁壁５と耐圧版とは両者の境界部で縁切りする処置が行なわれ、もって耐圧版６の重量効果で直下地盤１１に初期の圧密沈下を必要十分に発生させる施工が行われた例を示している。擁壁５と耐圧版６との縁切り処置としては、両者の境界部分へ、一例として厚さが１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に形成したスタイロフォーム等の隙間確保材を設置することによって行うことができる。
もっとも、地盤１１が圧密沈下を生じ難い性状で、同地盤上に直接構築された耐圧版６と、新設杭４に支持された擁壁５との沈下量が微差である場合の実施例は、図２Ｂに示したように、打設した耐圧版コンクリートが擁壁５とボンディングを起こして耐圧版６の自然な沈下を阻害することのないように、例えば剥離シート１６を擁壁５との境界面に予め貼り付けておいて、耐圧版のコンクリートを打設する縁切り処置を行うことでも十分に目的を達することができる。
【００２５】
次に、図３Ａ、Ｂに示したように、既存杭７についても、耐圧版６と接合する接合材９（スタッド筋）の設置を行うと共に、耐圧版との境界部で縁切りする処置が行なわれる。前記接合材９の設置も、通例は図３Ａ、Ｂに示したように、既存杭７を中心とする放射方向の配置に、スタッド筋を後付けする構成で設置する。接合材９の後付けは、スタッド筋９の基端部を、既存杭７へ彫り込んだ穴へ後付けアンカーとして設置する方法などにより行う。
この既存杭７について実施する耐圧版７と縁切りする処置も、耐圧版６の重量効果で直下地盤１１に初期の圧密沈下を必要十分に発生させる工夫であり、同縁切り処置の方法としては、やはり上記した厚さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に形成したスタイロフォーム等の隙間確保材を設置することによって行うことができる。なお、図３Ｂ中の符号２１は、既存建物２の基礎底盤を示している。
なお、耐圧版６と接合する上記の接合材８及び９は、一見、耐圧版６の重量による直下地盤１１の圧密沈下を妨げるような構成になっているが、上記した隙間確保材の厚さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の縁切り幅（隙間）があると、直下地盤１１の圧密沈下量は接合材（鉄筋）の弾性変形の範囲内に収まるように設計することで対処されている。
【００２６】
次に、図４に示したように、地中構造物１（カルバート）の外面と耐圧版６とを縁切りする処置も行なわれる。この縁切り処置は、上記の各実施例と同様に、カルバート１の外面と耐圧版６との境界部分へ、隙間確保材として、防振材１５（スタイロフォーム、グラスウール、スチレンボード等）を設置することによって行うことができる。
なお、図４の場合は、耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される実施例であるため、カルバート１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面との境界部分へ、上記した防振材１５を設置した実施例を示している。
以上に説明した準備作業と並行して、耐圧版６の鉄筋１０を配筋する。しかる後に耐圧版コンクリートの打設を行うことにより耐圧版６が構築される。その結果、耐圧版６の前記鉄筋１０は、上記接合材８又は９を仲介として、上記の縁切り部分（隙間）を経て擁壁５或いは既存杭７と繋がってアンカーされる。のみならず、後述するように前記縁切り部分（隙間）へ膨張コンクリート等の充填材を密実に充填するので、前記のアンカー作用と共に耐圧版６と擁壁５、或いは既存杭７とは構造的に一体化される。
【００２７】
本発明の施工法で重要なことは、上記のようにして構築する耐圧版６は、打設した耐圧版コンクリートの重量がそのまま直下地盤１１へ負荷するように、上記したとおり、予め擁壁５、既設杭７と新設杭４及び地中構造物１（カルバート）との縁切り処理を行っておくことである。そのため打設した耐圧版コンクリートの重量は直接直下地盤１１へ負荷され、直下地盤１１は圧密を受ける。その圧密沈下を十分に進行させるため、本発明では、直下地盤１１が圧密を受けて初期沈下が終了するまでの間、擁壁５或いは既存杭７などとの一体化処理を待機する。因みに初期沈下の終了を如何に見極めるかは、具体的には、公知の圧密沈下量算定式により直下地盤１１の圧密沈下量を算定した上で、既存建物２、又はその周辺地盤に観測用不動点を定め、耐圧版コンクリートを打設した直後のコンクリート表面の高さを計測し、その後に発生する沈下量の推移を定期的に計測して、前記圧密沈下量に到達した時点をもって、直下地盤１１が圧密を受けて初期沈下が終了したことを見極める。
かくして、本発明によれば、耐圧版６の重量はそっくり直下地盤１１へ負荷されるので、耐圧版６と直下地盤との間に、水平力に対する十分大きな摩擦抵抗の発生を期待することができる。その一方で、耐圧版６と既存杭７とは予め縁切りされているから、耐圧版６の重量が既存杭７へ負荷されることはなく、既存杭７に無用な過重負荷を与えてその健全性を毀損しないという効果を奏する。
【００２８】
本発明によれば、上記のように打設した耐圧版コンクリートは、同耐圧版６の重量が直下地盤１１へ負荷して直下地盤１１の初期沈下が終了するまで待機した後に、図２Ａに示した擁壁５の下部と耐圧版６との縁切り部、及び図３Ｂに示した既存杭７と耐圧版６との縁切り部にそれぞれ設置したスタイロフォーム等の隙間確保材を熔解させるか抜き取り排除し、抜き取り排除跡に形成された縁切り隙間へ、膨張モルタル又は膨張コンクリート等の充填材１４を密実に充填して、構造的に一体化する処理を行う。
なお、地中構造物１（カルバート、シールドトンネル等）の外面と耐圧版６との縁切り部については、同部に当初より防振材１５（スタイロフォーム、グラスフォーム、スチレンボード等）を設置しておくことで、両者の縁切りと、地中構造物１から伝搬する振動や音波を遮断する処理を達成することができる。
【００２９】
上記のようにして耐圧版６の構築が完成すると、具体的には図３Ｂに見るとおり、既存建物２の基礎底盤２１と耐圧版６との間に、例えば免震層（免震ピット）と呼ぶことができる空間スペース２２が形成されることになる。
そこで図３Ｂに例示したように、既知の施工法により、新設した耐圧版６の上方の空間スペース２２へ露出した既存杭７の杭頭部を切除し、同杭頭部の切除部分へ免震装置１２を設置することにより免震改修を行うことができる。この免震改修の施工法については、既に種々公知、周知であるから、詳しい説明は省く。
もっとも本発明が対象とする地中構造物１が発する地下鉄等の騒音や振動を低減ないし遮断する工夫として、通常の免震装置、及び同通常の免震装置に使用されるものよりも３倍程度厚手（厚さ２０ｍｍ程度）のゴムシートを使用した免震装置１２を採用して免震化することが好ましい。
【００３０】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は実施例の構成に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行うであろう設計変更その他の応用、改変の範囲まで含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３１】
１ 地中構造物（カルバート）
２ 既存建物
３ 山留め壁
Ｓ 免震クリアランス
４ 新設杭
５ 擁壁
６ 耐圧版
７ 既存杭
８ 接合材
１０ 耐圧版鉄筋
１１ 直下地盤
１２ 免震装置
１４ 充填材
１５ 防振材
Ｗ 地下水位
１３ 腰壁
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地下鉄が走る軌道、或いは車両が走る道路、場合によっては下水道を流す管路等の機能要素を内包した地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物を、解体等することなくそのまま更に長期にわたり有効活用するために必要な基礎構造を増設する工法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
旧い既存建物を建て替える、所謂スクラップアンドビルドを行うと、必然的に産業廃棄物を大量に発生させることになり、現今、世界的な取り組みになっているＣＯ２ガスの低減化と温暖化防止に逆行することになり、好ましくない。旧い既存建物でもできるだけ手入れして長期にわたる利用を可能にすることが、温暖化防止等に有効な取り組み課題と考えられている。
【０００３】
その一方、旧い既存建物を今後も長期にわたり安全に有効活用するためには、上記温暖化防止の観点から、エネルギー消費量をできるだけ少なくするエコ化対策も必要である。よってエネルギー消費量の節減に寄与する省エネルギー用設備機器類（例えば蓄熱水槽など）を設置するスペースの確保も必要となる。そのため既存建物の有効活用に必要な免震層等の地下構造を基礎下部に増設する必要がある。既存建物の場合は駐車場スペースが小さいなどの理由で使い勝手が悪いため建て替えが検討されるケースも多いから、駐車場スペースの確保も好ましい。
特に、地中構造物を跨いでその上に建設された既存建物の場合は、その地下階スペースが地中構造物の存在によって狭く制限されているのが通例であるから、地下構造を増設する必要度がとりわけ高いという事情もある。
また、現在建て替えの検討対象となっている既存建物の大多数は、新耐震設計法が施行された１９８１年以前に施工され、耐震性能が劣る物件も多い。したがって、免震改修によって耐震性を向上させ、今後も長期にわたる有効活用を、地震にも強く安全な状態で可能にしたいとの要請も強い。
【０００４】
上記した一般論とは別に、本発明が対象とする、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、必要な免震層などを基礎下部に増設する場合には、例えば図１を参照すると明らかなように、地中構造物１（以下、その外殻を指してカルバートと言う場合もある。）が存在することによって既存建物の基礎地盤部分が左右に分断を余儀なくされた構造となっている。そのため地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置でバランスせず、擁壁の設計、施工法の実質が変わってくる。前記のように建物基礎部分の地盤をカルバートで分断された構造の場合は、既存杭と新設杭との合算された杭の水平抵抗、及び底盤（耐圧版）と土の摩擦抵抗、並びに擁壁と土との摩擦抵抗などによって土圧や水圧を処理することになる。そこで底盤（耐圧版）と土との摩擦抵抗に期待するためには、耐圧版の重量が、杭にではなく、直接地盤に負荷する構成にする必要がある。
【０００５】
以上のような前提条件を念頭に置いて、既存建物の地下構造増設工法に関する先行技術を概観すると、例えば下記の特許文献１に開示された既存建物の免震ピット構築方法は、地中構造物が存在しない場所に建設された既存建物についての地下構造増設工法に関するが、建物基礎の下方部位に地下空間（免震ピット）を形成し、同地下空間に露出した既存杭に免震装置を設置して免震化する工法が開示されている。
しかし、地中構造物が存在しない場所に建設されているためか、山留め壁の内側に構築した擁壁に続くフーチングは、その直下の地盤中へ埋設した新設杭と一体に形成している。そして、掘削底面に形成する耐圧版は、既存杭との縁切りは行っているものの、前記フーチングとは一体的に連結して構築している。
したがって、耐圧版の重量は地盤が直接支持すると説明しているが、同時に新設杭に支持されたフーチングによっても両端支持された構造であるから、必ずしも耐圧版の重量が全部地盤との摩擦力に働いて水平力に抵抗する構成にはなっていない。その証左に、詳細構造は不明であるものの、地下地盤との接触面積を増大させた耐圧版を形成する構成が開示されている。即ち、地下地盤との接触面積を増大させる方策として、特許文献１の図１等からは、耐圧版の両端部と中央部との厚さを変えて段差形状に形成して（但し、図９にその記載は認められない。）水平力に抵抗させる構成と推測されるが、接触面積を増大させる方法については全く記載されていない。
【０００６】
仮に、フーチング３８と耐圧版４２との段差形状が接触面積を増大させる手段であるとする場合、フーチング３８を施工する際に、先ずフーチング用鉄筋の配筋工事、及びフーチングの型枠工事のための作業空間としてフーチング３８近傍の地下地盤を地下地盤３２ａの高さまで掘り下げる。次にフーチング３８にコンクリートを打設し、型枠を脱型した後、フーチング３８近傍を再び地下地盤３２ｂの高さまで転圧等により地盤を突き固めながら土を埋め戻す必要があり、工期に大きな影響が生ずる。その他、このような埋め戻し地盤の場合は、段差形状の側面（フーチング側面）が水平力に十分抵抗できるかが懸念される。結局、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、常に土圧や水圧、そして、地震時の水平力に対して構造的に安定した構成となっているのである。耐圧版と既設杭とは一体的に接合されることはなく、耐圧版に地下水圧が作用した場合には、既設杭の耐圧版上位の位置に設けた拡径部４６の支圧作用で浮き上がりを防止する構成であり、既設杭に対しても水平力を負担させない構成である。結局、水平力に対しては、新設杭の抵抗に期待していることは明らかであり、既設杭は耐圧版とは縁切りされたままの構成であるため、さして働かない構造と認められる。
【０００７】
次に、下記の特許文献２に開示された既存建物の地下免震工法も、地中構造物が存在しない場所に建設された既存建物についての地下構造増設工法に関するものである。山留め壁の内側地盤を掘削し、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁を構築し、この擁壁と地下躯体との間を繋ぎ材で連結する工程を、耐圧版の構築深さまで繰り返す工法であることが注目される。しかし、掘削底面に構築する耐圧版は、既存杭との縁切り処置について言及していない。また、擁壁下部と耐圧版との関係についても、格別、縁切りする旨の説明は認められない。したがって、耐圧版の重量の一部は既存杭に負荷されるから、その分地盤との摩擦力は減少するであろう。
以上要するに、特許文献１、２に開示された発明が提案する地下構造は、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、本来的に土圧や水圧、あるいは地震時の水平力に対して構造的に安定した構成であることが特徴である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８４１４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１記載の発明のように、既存杭と耐圧版とは縁切りしたままの構造であると、一見、耐圧版の重量の多くは地盤へ負荷されて摩擦力の発生に寄与するであろうと認められる。しかし、既存杭と耐圧版とは縁切りしたままの構造であるから、水平力に対しては既存杭が殆ど働かないという不合理さも認められる。
よって、本発明が対象とする、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、地下構造スペースを増設する場合の問題点、即ち、地中構造物が存在することにより建物の基礎部分の地盤が左右に分断される場合には、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させる必要があるという問題の解決策を提案したものではない。
【００１０】
一方、上記特許文献２記載の発明のように、耐圧版と既存杭および擁壁との縁切りについて何ら処置していない場合には、耐圧版の重量の多くは既存杭及び擁壁のフーチング部分へ負荷させることになる。更に耐圧版底の地盤が不安定な場合には、同地盤中に予め鋼管から成る新設杭の杭頭を残して打設し、耐圧版を新設杭にて支持させることが可能である。このように耐圧版の重量に対しては構造的な処理をできる。その一方、土圧や水圧、或いは地震時の水平力に対しては、擁壁が耐圧版を介して相互に連続しているから、構造的に常に安定した構成となる。しかし、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物の場合は、地中構造物の存在により基礎部分の分断を余儀なくされるため、擁壁に作用する荷重に対して、耐圧版を介して構造的に安定した構成にすることはできないという解決課題を呈する。
【００１１】
本発明の目的は、地中構造物を跨いでその上に建設された旧い既存建物について、免震層等の地下構造スペースを増設する場合の問題点、即ち、地中構造物（カルバート、シールドトンネル等）が存在することによって基礎部分の分断を余儀なくされ、その故に地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させることが難しいという問題点を合理的に解決した、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法を提供することである。
具体的に言えば、建物基礎の部分へ新たに増設する耐圧版の重量が直下地盤との摩擦力として有効に働かせることで土圧や水圧に対する水平抵抗力が向上する構成とし、しかも水平力に対しては既存杭及び新設杭が十分に抵抗する構成として、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に良好に安定させることができ、また、地中構造物が、地下鉄が走る軌道、或いは車両が走る道路のような機能要素を内包して振動や騒音を発生する場合でも、そうした振動や騒音がカルバートを通じて建物基礎から既存建物へ伝搬し住環境を阻害することの無いよう適切に防振、防音の処理を施した、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法を提供することである。
本発明は更に、増設した地下構造を免震層（免震ピット）に利用して免震改修を行い、もって既存建物の耐震性を高める地下構造増設工法を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法は、
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階と、
Ｂ）構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築し、前記掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階と、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材９を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭７と耐圧版６との縁切り隙間へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法は、
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階と、
Ｂ’）構築した山留め壁３の内側の地盤中へ擁壁支持用の新設杭をその杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階と、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材９を設置し、更に地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭７と耐圧版６との縁切り隙間へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間に充填材１４を充填して構造的に一体化させることを特徴とする。
請求項４係る発明は、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置は、両者の境界部へ防振材１５を設置することにより行うことを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
新設した耐圧版６の上方へ露出する既存杭７の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を行うことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１又は２若しくは４に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法において、
耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される場合には、地中構造物１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面とが形成する縁切り隙間へ防振材１５を設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載した発明に係る地下構造増設工法によれば、地中構造物１を跨いでその上に建設された既存建物２の基礎部分へ免震層（免震ピット）等の地下構造を増設するにあたり、擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行い、また、既存杭７と耐圧版７とを縁切りする処置を行い、更に地中構造物１の外面と前記耐圧版６とを縁切りする処置も行う。こうして打設した耐圧版コンクリートの重量が直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、既存杭７と耐圧版６との縁切り部へ充填材１４を充填して構造的に一体化させる処理を行うので、耐圧版６の重量はその全部が直下地盤１１へ負荷され、両者間に大きな摩擦抵抗を発生させるから、耐圧版６と地盤１１との摩擦力が地震等の水平力に効果的に抵抗する構成となる。そして、耐圧版６と既存杭７とは初期沈下が終了するまでの間は縁切りされているから、耐圧版６の重量が既存杭７へ加重的に負荷されることはなく、既存杭７が本来有している鉛直荷重支持能力を害する懸念がなく、既存杭７を以後も健全に働かせることができる。
一方、上記耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了した後に、既存杭７と耐圧版６との縁切り部は充填材１４を充填して構造的に一体化させる処理を行うから、既存杭７の水平力に対する抵抗、及び耐圧版６と地盤１１との摩擦抵抗、擁壁５と土との摩擦抵抗及び擁壁５を支持する新設杭４の水平力に対する抵抗などの総合効果として、増設した地下構造の耐圧版６に作用する土圧や水圧は安全に処理することができる。つまり、地下の土圧や水圧は建物基礎の底盤（耐圧版）の位置で構造的に安定させることができるのである。
【００１６】
その上、請求項５に記載した発明によれば、新設した耐圧版６の上方（免震層）へ露出した既存杭７の杭頭部を切除し、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を行うことにより、既存建物２の耐震性能を向上させるので、以後も既存建物２の長期にわたる有効活用を、地震に強く安全な状態で可能にできる。また、この免震改修によって、免震装置１２の積層ゴムが既存建物２地盤との絶縁効果を発揮するから、後述する請求項４の遮断効果と相乗して地中構造物１から伝わる振動や騒音の影響を低減ないし遮断することにも寄与する。更に耐圧版６上の免震層等の地下空間２２は、免震ピットとしてだけではなく、必要に応じて、省エネルギー用設備機器類（例えば蓄熱水槽など）を設置するスペースや地下駐車場などとしても広く活用することができる。
次に、請求項４及び６に記載した発明によれば、地中構造物１の外面と耐圧版６とは縁切りすると共にその縁切り部へ防振材１５を設置するので、地中構造物１内を地下鉄が走る騒音、或いは車両が走る騒音、下水道が流れる流水音等や振動を遮断して、既存建物２にまで伝搬して住環境を阻害する懸念を防止することができる。
かくして、本発明の地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法によれば、旧い既存建物を建て替える、所謂スクラップアンドビルドは当分の間は回避することができる。その結果、産業廃棄物の発生を回避して、現今、ＣＯ２ガスの低減化と温暖化防止に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】地中構造物を跨ぐ既存建物について本発明を実施して増設した地下構造部分を示した要部の断面図である。
【図２】Ａ及びＢは擁壁と耐圧版の接続部分の縁切りに係る異なる実施例を示した断面図である。
【図３】Ａは既存杭を中心として耐圧版との接合材の配置、及び耐圧版鉄筋の配置を示した平面図、Ｂは既存杭を中心とする耐圧版との取り合い構造を示した断面図である。
【図４】地中構造物（カルバート）と耐圧版との取り合い部を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、地中構造物を跨いでその上に建設された既存建物の基礎部分に免震層等の地下構造を増設する工法であり、以下の施工段階を実施する。
Ａ）地中構造物１の上を跨いでその上に建設された既存建物２の外周に、一定のクリアランスＳを確保した位置の地盤中に山留め壁３を構築する段階に続いて、
Ｂ）構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭４を構築した後、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁５を構築する段階、又は
Ｂ’）構築した山留め壁３の内側の地盤中へ擁壁支持用の新設杭をその杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁３の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側に擁壁５を構築する段階のいずれかを実施する。その後に、
Ｃ）擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材８を設置し、また、既存杭７と耐圧版６を縁切りする処置を行い、且つ両者を接合する接合材８を設置し、更に地中構造物１の外面と前記耐圧版６とを縁切りする処置を行い、耐圧版６の鉄筋１０を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤１１を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記擁壁５と耐圧版６との縁切り部、及び既存杭７と耐圧版６との縁切り部にそれぞれ充填材１４を充填して構造的に一体化させ、更に地中構造物１の外面と耐圧版６との縁切り部には防振材１５を設置する処理を行う段階とを実施する。
なお、上記打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機するとは、当該耐圧版６と縁切りした既存杭７などとの縁切り隙間へ充填材１４の充填は行わないことを意味し、これ以外の各種工事は並行して進めても良い。
【００１９】
次に、本発明に係る地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施においては、擁壁５の下部と耐圧版６とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間に充填材１４を充填して構造的に一体化させることを実施する。
更に、地中構造物１の外面と耐圧版６とを縁切りする処置として、両者の境界部へ防振材１５を設置することもできる。
【００２０】
本発明は更に、上記の地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施にあたり、新設した耐圧版６の上方へ露出する既存杭７の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置１２を設置して免震改修を実施する。
本発明はまた、上記した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法の実施にあたり、耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される場合には、地中構造物１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面とが形成する隙間へ防振材１５を設置することを実施する。
【実施例１】
【００２１】
本発明による、地中構造物１を跨いでその上に建設された既存建物２の地下構造を増設する工法の実施は、先ず既存建物２の外周に適切なクリアランスＳを確保した位置の地盤中に、山留め壁３を構築することから始める。山留め壁３の構築は、鋼矢板の打設、又は地盤改良杭の構築その他の公知の手段、構造で行うことができる。したがって、前記適切なクリアランスＳの大きさは、鋼矢板の打設又は地盤改良杭の構築等に必要な作業スペースを考慮して、及び後述する免震改修に使用する免震装置の水平変形性能に基づいて設計し実施される。
【００２２】
次に、上記山留め壁３を構築した内側の地盤を、耐圧版底の位置まで掘削する。この地盤掘削に際しては、具体的に図示することは省略したが、掘削深度が進むにしたがい、山留め壁３と既存建物２の基礎構造部との間へ支保工（支保材）又は繋ぎ材を構築して、既存建物２の耐震安全性を図り、且つ山留め壁３の支保をも行う。
こうして地盤を耐圧版底の位置まで掘削した段階では、次に、その掘削底面から直下の地盤１１中へ擁壁支持用の新設杭４を構築する。また、地盤１１の支持力が耐圧版支持性能として懸念される場合には公知のセメント系固化材等による地盤改良を実施した後、耐圧版６を構築する方法も好適に実施することが可能である。
こうして新設杭４を構築した後に、前記地盤の掘削により露出した山留め壁３の内側面に沿って擁壁５を構築する。
【００２３】
なお、上記新設杭４を構築する工程は、建物外周地盤の掘削工程の前に先行して実施することも行われる。その場合、杭頭部の高さは、擁壁の下部を支持する上で適切な高さを考慮して、余裕寸法を含む杭頭の天端高さを予め決定し、杭用の掘削孔の途中で杭用コンクリートの打設を停止するなどの施工を行う。その後、上記山留め壁３を構築して、その内側の地盤を擁壁の下部位置まで掘削した後に杭頭処理を行い、擁壁下部又は耐圧版の配筋と一体化する作業を行う。
もっとも、擁壁５を構築する方法としては、いわゆる逆打ち工法により実施する場合もある。その場合、施工途中の任意深さの位置には既存建物２と擁壁５との間に水平拘束床を仮設して、施工時に万が一の地震発生に対して既存建物２の基礎部分を外周地盤で拘束させることで、建物の地震時安全性を担保する方法が実施される。
擁壁５は、図２Ａ、Ｂに拡大して示したように、先行して構築した新設杭４の杭頭部の上へ一体的構造に構築して、同新設杭４により支持させる。図示例の場合、擁壁５はコンクリート打設により構築した構成を示している。
【００２４】
次の工程として、上記掘削底面を床付けし、耐圧版を施工する準備を始める。
耐圧版を施工するに際しては、予め図２Ａ又はＢに示したように、擁壁５の下部に、耐圧版６と接合する接合材８を設置する。図２Ａ、Ｂに示した接合材８は、上下２段にわたる鉄筋（スタッド筋）である場合を示す。このスタッド筋は、上記擁壁５の構築に際して、コンクリート打設の前に予め差し筋をして準備しておくのが好ましい。
因みに図２Ａは、地盤１１が圧密沈下を生じ易い性状であり、同地盤上に直接構築された耐圧版６と、新設杭４に支持された擁壁５との沈下量に相対差を発生する虞がある場合の実施例を示している。そのため前記沈下量の相対差を吸収する手段として、前記接合材８の設置と並行して、擁壁５と耐圧版とは両者の境界部で縁切りする処置が行なわれ、もって耐圧版６の重量効果で直下地盤１１に初期の圧密沈下を必要十分に発生させる施工が行われた例を示している。擁壁５と耐圧版６との縁切り処置としては、両者の境界部分へ、一例として厚さが１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に形成したスタイロフォーム等の隙間確保材を設置することによって行うことができる。
もっとも、地盤１１が圧密沈下を生じ難い性状で、同地盤上に直接構築された耐圧版６と、新設杭４に支持された擁壁５との沈下量が微差である場合の実施例は、図２Ｂに示したように、打設した耐圧版コンクリートが擁壁５とボンディングを起こして耐圧版６の自然な沈下を阻害することのないように、例えば剥離シート１６を擁壁５との境界面に予め貼り付けておいて、耐圧版のコンクリートを打設する縁切り処置を行うことでも十分に目的を達することができる。
【００２５】
次に、図３Ａ、Ｂに示したように、既存杭７についても、耐圧版６と接合する接合材９（スタッド筋）の設置を行うと共に、耐圧版との境界部で縁切りする処置が行なわれる。前記接合材９の設置も、通例は図３Ａ、Ｂに示したように、既存杭７を中心とする放射方向の配置に、スタッド筋を後付けする構成で設置する。接合材９の後付けは、スタッド筋９の基端部を、既存杭７へ彫り込んだ穴へ後付けアンカーとして設置する方法などにより行う。
この既存杭７について実施する耐圧版７と縁切りする処置も、耐圧版６の重量効果で直下地盤１１に初期の圧密沈下を必要十分に発生させる工夫であり、同縁切り処置の方法としては、やはり上記した厚さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に形成したスタイロフォーム等の隙間確保材を設置することによって行うことができる。なお、図３Ｂ中の符号２１は、既存建物２の基礎底盤を示している。
なお、耐圧版６と接合する上記の接合材８及び９は、一見、耐圧版６の重量による直下地盤１１の圧密沈下を妨げるような構成になっているが、上記した隙間確保材の厚さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の縁切り幅（隙間）があると、直下地盤１１の圧密沈下量は接合材（鉄筋）の弾性変形の範囲内に収まるように設計することで対処されている。
【００２６】
次に、図４に示したように、地中構造物１（カルバート）の外面と耐圧版６とを縁切りする処置も行なわれる。この縁切り処置は、上記の各実施例と同様に、カルバート１の外面と耐圧版６との境界部分へ、隙間確保材として、防振材１５（スタイロフォーム、グラスウール、スチレンボード等）を設置することによって行うことができる。
なお、図４の場合は、耐圧版６が地下水位Ｗよりも低い位置に構築される実施例であるため、カルバート１の外面と相対峙する耐圧版６の端縁部に、前記地下水位Ｗよりも背が高い腰壁１３を構築し、この腰壁１３と地中構造物１の外面との境界部分へ、上記した防振材１５を設置した実施例を示している。
以上に説明した準備作業と並行して、耐圧版６の鉄筋１０を配筋する。しかる後に耐圧版コンクリートの打設を行うことにより耐圧版６が構築される。その結果、耐圧版６の前記鉄筋１０は、上記接合材８又は９を仲介として、上記の縁切り部分（隙間）を経て擁壁５或いは既存杭７と繋がってアンカーされる。のみならず、後述するように前記縁切り部分（隙間）へ膨張コンクリート等の充填材を密実に充填するので、前記のアンカー作用と共に耐圧版６と擁壁５、或いは既存杭７とは構造的に一体化される。
【００２７】
本発明の施工法で重要なことは、上記のようにして構築する耐圧版６は、打設した耐圧版コンクリートの重量がそのまま直下地盤１１へ負荷するように、上記したとおり、予め擁壁５、既設杭７と新設杭４及び地中構造物１（カルバート）との縁切り処理を行っておくことである。そのため打設した耐圧版コンクリートの重量は直接直下地盤１１へ負荷され、直下地盤１１は圧密を受ける。その圧密沈下を十分に進行させるため、本発明では、直下地盤１１が圧密を受けて初期沈下が終了するまでの間、擁壁５或いは既存杭７などとの一体化処理を待機する。因みに初期沈下の終了を如何に見極めるかは、具体的には、公知の圧密沈下量算定式により直下地盤１１の圧密沈下量を算定した上で、既存建物２、又はその周辺地盤に観測用不動点を定め、耐圧版コンクリートを打設した直後のコンクリート表面の高さを計測し、その後に発生する沈下量の推移を定期的に計測して、前記圧密沈下量に到達した時点をもって、直下地盤１１が圧密を受けて初期沈下が終了したことを見極める。
かくして、本発明によれば、耐圧版６の重量はそっくり直下地盤１１へ負荷されるので、耐圧版６と直下地盤との間に、水平力に対する十分大きな摩擦抵抗の発生を期待することができる。その一方で、耐圧版６と既存杭７とは予め縁切りされているから、耐圧版６の重量が既存杭７へ負荷されることはなく、既存杭７に無用な過重負荷を与えてその健全性を毀損しないという効果を奏する。
【００２８】
本発明によれば、上記のように打設した耐圧版コンクリートは、同耐圧版６の重量が直下地盤１１へ負荷して直下地盤１１の初期沈下が終了するまで待機した後に、図２Ａに示した擁壁５の下部と耐圧版６との縁切り部、及び図３Ｂに示した既存杭７と耐圧版６との縁切り部にそれぞれ設置したスタイロフォーム等の隙間確保材を熔解させるか抜き取り排除し、抜き取り排除跡に形成された縁切り隙間へ、膨張モルタル又は膨張コンクリート等の充填材１４を密実に充填して、構造的に一体化する処理を行う。
なお、地中構造物１（カルバート、シールドトンネル等）の外面と耐圧版６との縁切り部については、同部に当初より防振材１５（スタイロフォーム、グラスフォーム、スチレンボード等）を設置しておくことで、両者の縁切りと、地中構造物１から伝搬する振動や音波を遮断する処理を達成することができる。
【００２９】
上記のようにして耐圧版６の構築が完成すると、具体的には図３Ｂに見るとおり、既存建物２の基礎底盤２１と耐圧版６との間に、例えば免震層（免震ピット）と呼ぶことができる空間スペース２２が形成されることになる。
そこで図３Ｂに例示したように、既知の施工法により、新設した耐圧版６の上方の空間スペース２２へ露出した既存杭７の杭頭部を切除し、同杭頭部の切除部分へ免震装置１２を設置することにより免震改修を行うことができる。この免震改修の施工法については、既に種々公知、周知であるから、詳しい説明は省く。
もっとも本発明が対象とする地中構造物１が発する地下鉄等の騒音や振動を低減ないし遮断する工夫として、通常の免震装置、及び同通常の免震装置に使用されるものよりも３倍程度厚手（厚さ２０ｍｍ程度）のゴムシートを使用した免震装置１２を採用して免震化することが好ましい。
【００３０】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は実施例の構成に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行うであろう設計変更その他の応用、改変の範囲まで含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３１】
１ 地中構造物（カルバート）
２ 既存建物
３ 山留め壁
Ｓ 免震クリアランス
４ 新設杭
５ 擁壁
６ 耐圧版
７ 既存杭
８ 接合材
１０ 耐圧版鉄筋
１１ 直下地盤
１２ 免震装置
１４ 充填材
１５ 防振材
Ｗ 地下水位
１３ 腰壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）地中構造物の上を跨いでその上に建設された既存建物の外周に一定のクリアランスを確保した位置の地盤中に山留め壁を構築する段階と、
Ｂ）構築した山留め壁の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭を構築し、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁を構築する段階と、
Ｃ）擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、また、既存杭と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者間を接合する接合材を設置し、更に地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項２】
Ａ）地中構造物の上を跨いでその上に建設された既存建物の外周に一定のクリアランスを確保した位置の地盤中に山留め壁を構築する段階と、
Ｂ’）構築した山留め壁の内側の地盤中へ、擁壁支持用の新設杭を、その杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記新設杭の杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁の内側へ擁壁を構築する段階と、
Ｃ）擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、また、既存杭と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者間を接合する接合材を設置し、更に地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項３】
擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させることを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項４】
地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置は、両者の境界部へ防振材を設置することにより行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項５】
新設した耐圧版の上方へ露出する既存杭の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置を設置して免震改修を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項６】
耐圧版が地下水位よりも低い位置に構築される場合には、地中構造物の外面と相対峙する耐圧版の端縁部に、前記地下水位よりも背が高い腰壁を構築し、この腰壁と地中構造物の外面とが形成する縁切り隙間へ防振材を設置することを特徴とする、請求項１又は２若しくは５に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項１】
Ａ）地中構造物の上を跨いでその上に建設された既存建物の外周に一定のクリアランスを確保した位置の地盤中に山留め壁を構築する段階と、
Ｂ）構築した山留め壁の内側の地盤を耐圧版底の位置まで掘削し、掘削底面から直下の地盤中へ擁壁支持用の新設杭を構築し、前記掘削により露出した山留め壁の内側に擁壁を構築する段階と、
Ｃ）擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、また、既存杭と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者間を接合する接合材を設置し、更に地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項２】
Ａ）地中構造物の上を跨いでその上に建設された既存建物の外周に一定のクリアランスを確保した位置の地盤中に山留め壁を構築する段階と、
Ｂ’）構築した山留め壁の内側の地盤中へ、擁壁支持用の新設杭を、その杭頭部が擁壁下部の支持に適する高さまで構築し、構築した山留め壁の内側の地盤を耐圧版底面の位置まで掘削し、前記新設杭の杭頭部を処理し、前記地盤の掘削により露出した山留め壁の内側へ擁壁を構築する段階と、
Ｃ）擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者を接合する接合材を設置し、また、既存杭と耐圧版とを縁切りする処置を行うと共に両者間を接合する接合材を設置し、更に地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置を行い、耐圧版の鉄筋を配筋して耐圧版コンクリートの打設を行う段階と、
Ｄ）打設した耐圧版コンクリートが直下地盤を圧密して初期沈下が終了するまで待機した後に、上記既存杭と耐圧版との縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させる段階とを特徴とする、地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項３】
擁壁の下部と耐圧版とを縁切りする処置によって両者間に縁切り隙間が発生する場合には、同縁切り隙間へ充填材を充填して構造的に一体化させることを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項４】
地中構造物の外面と耐圧版とを縁切りする処置は、両者の境界部へ防振材を設置することにより行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項５】
新設した耐圧版の上方へ露出する既存杭の杭頭部を切除して、同杭頭部分へ免震装置を設置して免震改修を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【請求項６】
耐圧版が地下水位よりも低い位置に構築される場合には、地中構造物の外面と相対峙する耐圧版の端縁部に、前記地下水位よりも背が高い腰壁を構築し、この腰壁と地中構造物の外面とが形成する縁切り隙間へ防振材を設置することを特徴とする、請求項１又は２若しくは５に記載した地中構造物を跨ぐ既存建物の地下構造増設工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６２６５７（Ｐ２０１２−６２６５７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６４８２（Ｐ２０１０−２０６４８２）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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