既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法及び既設建物の免震化方法
【課題】仮受け杭を施工しなくても、直接基礎下地盤を掘削する。
【解決手段】フーチング２４Ａの下部の地盤を、破壊包絡線４６で囲まれた包絡線内地盤４７を残して円柱状に掘削し、円柱地盤３８Ａで基礎部３４を継続して支持させる。円柱地盤３８Ａの上部の破壊包絡線４６の外側に円柱部６０を整形し、円柱部６０を囲むリング５０で拘束する。リング５０は２分割され、分割部にはフランジが設けられ、フランジには止め具を挿入する貫通孔が設けられている。止め具５２でリング５０を一体化した後、注入口５４からリング５０と円柱部６０の隙間にセメント５６を注入する。同じ手順を繰返し、フーチング２４Ａの下から掘削底面４８までの間を、複数のリング５０で拘束し、破壊包絡線４６の上端の外径で円柱状に基礎部３４を支持する仮支持部５８を構築する。その後、仮支持部５８の周囲をジャッキで支持し、仮支持部５８を撤去する。
【解決手段】フーチング２４Ａの下部の地盤を、破壊包絡線４６で囲まれた包絡線内地盤４７を残して円柱状に掘削し、円柱地盤３８Ａで基礎部３４を継続して支持させる。円柱地盤３８Ａの上部の破壊包絡線４６の外側に円柱部６０を整形し、円柱部６０を囲むリング５０で拘束する。リング５０は２分割され、分割部にはフランジが設けられ、フランジには止め具を挿入する貫通孔が設けられている。止め具５２でリング５０を一体化した後、注入口５４からリング５０と円柱部６０の隙間にセメント５６を注入する。同じ手順を繰返し、フーチング２４Ａの下から掘削底面４８までの間を、複数のリング５０で拘束し、破壊包絡線４６の上端の外径で円柱状に基礎部３４を支持する仮支持部５８を構築する。その後、仮支持部５８の周囲をジャッキで支持し、仮支持部５８を撤去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法及び既設建物の免震化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接基礎の既設建物の免震改修、地下空間の増築、地下通路の構築等においては、既設建物の基礎下の地盤を掘削する必要がある。例えば、免震改修においては、直接基礎下を掘削して免震ピットを構築した後、免震ピットに免震装置を設置するのが一般的である。このとき、直接基礎下の掘削は、仮受け杭を新たに施工して行われる（特許文献１）。
【０００３】
具体的には、新たに施工した仮受け杭で既設建物の直接基礎部を支持させ、仮受け杭で支持された直接基礎下を掘削する。即ち、仮受け杭を施工しながら免震ピットの構築を進める。そして、免震ピットに免震装置を設置した後に、仮受け杭を免震ピットから撤去する。
【０００４】
しかし、掘削コストを抑制するため、免震ピットは高さを低くすることが求められている。このため、特許文献１の方法では、仮受け杭として短尺杭をつなぐ方法が採用されることとなり、コストアップとなっていた。また、免震装置を設置した後には、仮受け杭を撤去する手間も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑み、仮受け杭を施工しなくても、直接基礎下の地盤を掘削可能な既設建物の直接基礎下地盤の掘削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】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法は、縦坑を施工する縦坑施工工程と、前記縦坑から、既設建物の直接基礎下地盤を掘削底面まで、前記直接基礎の地盤受け部の下の地盤を、前記地盤が自重により崩壊する境界線である破壊包絡線で囲まれた包絡線内地盤を残して掘削する掘削工程と、前記包絡線内地盤を円柱状に整形し、外周部をリングで拘束して仮支持部とし、前記仮支持部で前記既設建物を継続して支持させる仮支持工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、地盤受け部の下の地盤の破壊包絡線に囲まれた包絡線内地盤を残して、直接基礎下の地盤が掘削される。破壊包絡線は地盤受け部の下にコーン状に分布しており、このコーン状の破壊包絡線を内部に含む形状、例えば円柱状や円錐台状に、地盤受け部の下の地盤が周囲から掘削される。これにより、包絡線内地盤を崩壊させることなく、包絡線内地盤で既設建物を継続して支持させることができる。
【０００９】
その後、包絡線内地盤を円柱状に整形してリングで外周部を拘束する。リングの拘束力で包絡線内地盤の外周部からの崩落が防止されるため、包絡線内地盤を円柱状に整形しても、仮支持部の包絡線内地盤で、既設建物を継続して支持することができる。
これにより、既設建物の直接基礎を、仮受け杭で支持しなくても、もともと存在していた包絡線内地盤で既設建物を継続して支持させることができる。この結果、仮受け杭の施工や仮受け杭を撤去する手間が発生しない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程は、前記リングと前記包絡線内地盤との隙間に充填剤を注入する充填剤注入工程を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、リングと包絡線内地盤の隙間に充填剤が注入される。充填剤には、例えばモルタルやコンクリートを用いることができる。これにより、リングで拘束された仮支持部の、包絡線内地盤の支持耐力を上げることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程は、前記直接基礎から前記掘削底面までの間を複数の前記リングで拘束する毎に、前記充填剤注入工程を実施することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、直接基礎から掘削底面までの間を、複数のリングで上部から順次拘束する。このとき、リングで拘束する毎に、リングと包絡線内地盤の隙間に充填剤が注入され、包絡線内地盤の支持耐力が上げられる。この結果、破壊包絡線の開始位置がリングの高さ分だけ順次下方へ移動する。即ち、包絡線内地盤を、コーン状に分布する破壊包絡線の、上部の最も小さい径を外径とする円柱状に、仮支持部を整形することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記地盤受け部は、前記既設建物の柱下部又は基礎梁下部であることを特徴としている。
請求項４に記載の発明によれば、地盤受け部が、既設建物の柱下部又は基礎梁下部とされている。これにより、既設建物の鉛直荷重を効率よく、少ない本数の仮支持部で支持させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程の後に、前記仮支持部の周りにジャッキを設置し、前記ジャッキに前記既設建物を支持させて前記仮支持部を撤去する仮支持部撤去工程を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、既設建物を仮支持部で支持させた後に、仮支持部の周りに設置されたジャッキで、既設建物を支持させる。その後、ジャッキに既設建物を支持させた状態で仮支持部を撤去する。この結果、仮支持部からジャッキへ既設建物を受け替えることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明に係る既設建物の免震化方法は、請求項５に記載の仮支持部撤去工程の後に、前記既設建物と前記掘削底面の地盤の間に免震装置を設置して、前記既設建物を免震化することを特徴としている。
請求項６に記載の発明によれば、仮支持部が撤去された後の直接基礎下地盤に免震装置が設置される。これにより、仮受け杭を施工しなくても、既設建物の直接基礎下地盤を掘削し、既設建物を免震化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記構成としてあるので、仮受け杭を施工しなくても、直接基礎下地盤を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法の手順を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の縦坑施工工程を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の掘削工程を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法のジャッキ受け替え工程及び仮支持部撤去工程を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る直接基礎下地盤の免震装置の取付け手順を説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る直接基礎下地盤の免震装置の取付け手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法は、図１の施工フローに示す手順で実行される。
【００２１】
先ず、土留壁構築工程１０を実行する。
具体的には、図２に示すように、既設建物８の外周壁２７を囲んで山留壁３６を構築する。図２（Ａ）は既設建物８及び地盤２９の側面図であり、図２（Ｂ）は平面図である。また、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のＸ２−Ｘ２線断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【００２２】
既設建物８の基礎部３４は直接基礎とされ、基礎部３４の底面には、コンクリート製の底版２６が構築され、地盤２９と既設建物８を区画している。また、既設建物８の柱２８の下にはフーチング２３、２４が設けられ、既設建物８の鉛直荷重を地盤２９に伝達している。フーチング２３、２４は、それぞれ基礎梁２５で連結されている。
【００２３】
地盤２９は、上から表層土３０及び礫質土３２がこの順で層状に形成された場合を例に説明する。地盤２９の構成は、他の構成であってもよい。
山留壁３６は、掘削作業用の突入口が形成される掘削部Ｐを除いて、Ｈ形鋼が鉛直に建て込まれている。掘削の進行に対応させて、Ｈ形鋼の間には横矢板が架け渡され、地盤２９の崩壊を防止する。
【００２４】
次に、図３に示すように、１次外周掘削を実行する。即ち、外周壁２７と山留壁３６の間を、既設建物８の全周に渡り表層土３０を掘削して撤去する。その後、掘削された部分の山留壁３６の内周側に、コンクリート製の擁壁４０を施工する。
【００２５】
また、外周壁２７を囲んで、一段目のコンクリート製の水平拘束スラブ４２を、地表面の高さで水平に構築する。水平拘束スラブ４２は、突入口となる掘削部Ｐを除き、外周壁２７を囲んで設けられ、外周壁２７と擁壁４０を連結する。これにより、掘削作業の期間中に地震が発生しても、既設建物８の振動を抑制できる。
【００２６】
続いて、図４に示すように、２次外周掘削を実行する。即ち、外周壁２７と山留壁３６の間を基礎部３４の底面まで掘削する。掘削された部分の山留壁３６に擁壁４０を延長して施工する。更に、外周壁２７を囲んで、２段目の水平拘束スラブ４４を、１段目の水平拘束スラブ４２の下方に構築する。これにより、既設建物８の基礎部３４の振動も抑制される。
【００２７】
次に、縦坑施工工程１２を実行する。
具体的には、図５に示すように、突入口部分（フーチング２３Ａとフーチング２４Ａの間）の地盤２９を、掘削底面４８まで掘削する。即ち、掘削部Ｐにおける擁壁４０と擁壁４０間、及びフーチング２３Ａとフーチング２４Ａの周囲を掘削し、縦坑が形成される。このとき、フーチング２３Ａ、２４Ａの下部の地盤２９は、破壊包絡線４６に囲まれた包絡線内地盤４７を切り残して周囲から掘削する。例えば、フーチング２３Ａの下部には、円柱状の円柱地盤３７Ａが、フーチング２４Ａの下部には、円柱状の円柱地盤３８Ａが切り残されている。
【００２８】
これにより、フーチング２３Ａ、２４Ａは、円柱地盤３７Ａ、３８Ａでそれぞれ支持され、周囲の地盤２９が削除されても継続して支持される。
ここに破壊包絡線４６とは、周囲から掘削されても、地盤２９自身の荷重で地盤２９が自然崩壊せずに形状を維持できる範囲を示す線であり、柱２８を中心としたコーン状に形成される。コーン形状は、地盤２９を構成する土砂の種類や含水量等により異なる。
【００２９】
また、掘削底面４８とは、基礎部３４の底面から下方へ、必要とされる掘削高さを確保して掘削された掘削部の底面をいう。なお、図５（Ｂ）の平面図において、未掘削部及び掘削途中の部分の地盤２９はドットで表示し、掘削深さが掘削底面４８に到達した地盤２９は白抜きで表示している。
【００３０】
次に、掘削工程１４を実行する。
具体的には、図６に示すように、上述したフーチング２３Ａ、２４Ａの下部と同様の要領で、基礎部３４下の掘削を進める。
地盤２９の掘削は、制約はないが一般的には、突入口から、対向する外周壁２７へ向けて進めるのが望ましい。即ち、フーチング２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの方向へ進められる。
【００３１】
この結果、フーチング２３Ｂ、２４Ｂの下には、フーチング２３Ｂ、２４Ｂを支持する円柱地盤３７Ｂ、３８Ｂが切り残され、フーチング２３Ｃ、２４Ｃの下には、フーチング２３Ｃ、２４Ｃを支持する円柱地盤３７Ｃ、３８Ｃが切り残される。
同様の要領で、全ての基礎部３４下の掘削を進め、フーチングの下に円柱地盤を切り残す。なお、施工手順上、円柱地盤が既に切り残された場所においては、後述する仮支持工程を開始し、掘削工程１４と仮支持工程を並行して進めてもよい。
【００３２】
次に、仮支持工程１６を実行する。
具体的には、図７（Ａ）に示すように、フーチング２４Ａの下部に切り残された円柱地盤３８Ａの最上部を、周囲から掘削して高さＨ１、内径Ｄ１の円柱部６０に整形する。破壊包絡線４６は、フーチング２４Ａの底面の端部から下方へ向けて形成され、コーン状に下方が拡大している。内径Ｄ１は破壊包絡線４６より大きい径とされており、整形後の円柱部６０は、包絡線内地盤４７が残されている。これにより、崩落せずにフーチング２４Ａを支持することができる。即ち、既設建物８が支持される。
【００３３】
次に、図７（Ｂ）に示すように、円柱部６０をリング５０で外から囲んで拘束する。リング５０は、高さＨ２（Ｈ２＜Ｈ１）、内径Ｄ１の金属製のリングであり、２分割されている。分割部には接合用のフランジ５０Ｆが設けられ、フランジ５０Ｆには固定用の止め具が挿入される貫通孔が設けられている。
【００３４】
次に、図８に示すように、フランジ５０Ｆの貫通孔を利用して、止め具（例えばボルトとナット）５２でリング５０を一体化する。これにより、外乱が加えられても、円柱部６０の外周部の崩落が防止される。
【００３５】
その後、リング５０に設けられた注入口５４からセメント５６を注入する。セメント５６は、図８（Ｂ）に示すように、包絡線内地盤４７の周囲とリング５０の内周面との隙間に充填され、包絡線内地盤４７の支持耐力を向上させる。この結果、破壊包絡線４６の開始位置はリング５０の高さＨ２分だけ下方へ移動し、破壊包絡線４６は、リング５０の底面から下方へ向けて形成される。ここに、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【００３６】
次に、図９（Ａ）に示すように、リング５０の下側を高さＨ１、外形Ｄ１に整形し、円柱部６０を形成する。このとき、破壊包絡線４６の上端はリング５０の下方に移動しており、外形Ｄ１で掘削しても、包絡線内地盤４７は残されており、円柱部６０が崩落することはない。
【００３７】
次に、図９（Ｂ）に示すように、整形された円柱部６０を他のリング５０で拘束する。その後、リング５０の注入口５４からセメント５６を注入する。その後、更にリング５０の下側を高さＨ１、外形Ｄ１に整形し、円柱部６０を形成する。
【００３８】
以上の手順を繰返し、図９（Ｃ）に示すように、フーチング２４Ａの下から掘削底面４８まで、複数のリング５０で順次拘束する。これにより、フーチング２４Ａの下に１つの仮支持部５８が構築される。
【００３９】
仮支持部５８は、円柱地盤３８Ａの径Ｄ２より小さい径Ｄ３で円柱状に構築されている。しかし、外周をリング５０で拘束することで包絡線内地盤４７の崩落を防止し、リング５０の内部にセメント５６を充填することで、包絡線内地盤４７の支持耐力を向上している。これにより、直接基礎を継続して支持することができる。
【００４０】
次に、ステップ１８で更に仮支持工程１６が必要か否かを判断する。
更に仮支持工程１６を行う必要がある場合には、繰り返して上述の仮支持工程１６を実行する。そして、全てのフーチングの下部が仮支持されるまで、仮支持工程１６を繰り返す。全てのフーチングの下部が仮支持されたときに、仮支持工程１６を終了する。なお、仮支持工程１６は、対向する両方の外周壁２７からも並行して開始し、既設建物８の中で終了させてもよい。また、仮支持工程１６を終えた仮支持部５８については、仮支持工程１６と並行して、後述するジャッキ受け替え工程２０を実行してもよい。
【００４１】
次に、ジャッキ受け替え工程２０を実行する。
具体的には、図１０（Ａ）に示すように、仮支持部５８の周囲にジャッキ６２を設け、ジャッキ６２でフーチング２４Ａを支持する。ジャッキ６２は、フーチング２４Ａを支持するのに必要な強度を備えておればよく、掘削底面４８とフーチング２４Ａの間に、鉛直方向に複数設けられている。同様の要領で、全ての仮支持部５８をジャッキ６２で受け替える。
【００４２】
次に、仮支持部撤去工程２２を実行する。
具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、ジャッキ６２でフーチング２４Ａを支持した状態で、仮支持部５８を撤去する。即ち、リング５０を取り外し、包絡線内地盤４７を撤去する。この工程を全ての仮支持部５８を撤去するまで繰り返す。これにより、ジャッキ６２で基礎部３４が受け替えられる。
【００４３】
これにより、仮受け杭を施工しなくても、既設建物８を支持して、直接基礎下地盤を掘削することができる。なお、本実施の形態では、フーチングの底面を地盤受け部としたが、これに限定されることはなく、例えば、基礎梁の底面でもよい。また、既設建物８からの鉛直荷重が小さいときは、直接基礎の任意の底面でもよい。
また、本実施の形態では、フーチング基礎の場合を例にとり説明したが、これに限定されることはなく、直接基礎であればよく、例えば、べた基礎にも適用できる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る既設建物の免震化方法は、第１の実施の形態で説明した既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法で掘削された地盤に、免震装置を設置して既設建物を免震化する方法である。直接基礎下地盤の掘削方法については説明済みであるため省略し、免震装置の設置方法について、図１１、１２を用いて説明する。
【００４５】
先ず、既設建物の免震改修への展開例について、図１１、１２を用いて説明する。
図１１に示すように、基礎部３４の下部の掘削が終了し、全ての仮支持部５８を撤去した後、掘削底面４８の上に、コンクリート製の耐圧版６４を構築する。
このとき、図示は省略するが、フーチング２４Ａの下方であり、免震下部基礎６６が構築される位置には、アンカーボルトを埋め込んでおく。また、擁壁４０の下部は、耐圧版６４と一体化させる。また、フーチング２４Ａとフーチング周囲の基礎梁２５を補強材７０で補強する。
【００４６】
その後、耐圧版６４の上に、コンクリート製の免震下部基礎６６を構築する。免震下部基礎６６は、ジャッキ６２で囲まれた内部の中央部に構築される。免震下部基礎６６の硬化後に、免新装置本体６８を設置する。免新装置本体６８の下部は免震下部基礎６６に固定される。また、免新装置本体６８の上部を固定するための免震上部基礎の位置には、アンカーボルト７４を埋め込んでおく。
【００４７】
最後に、図１２に示すように、免新装置本体６８を養生６９した後、免新装置本体６８の上に免震上部基礎７２を、コンクリートで構築する。
その後、図示は省略するが、ジャッキ６２を取り外し、水平拘束スラブ４２、４４を撤去して、基礎部３４を免新装置本体６８で受けて免震改修が終了する。
【００４８】
なお、実施の形態の展開例として、例えば、地下空間の増築、地下通路の構築等に適用できる。即ち、図示は省略するが、本掘削方法により掘削された基礎下地盤にジャッキ６２で支持された状態で、仮支持部５８の位置に柱を建て、地下空間を増築してもよい。また、本掘削方法により掘削された基礎下地盤に壁体を構築し、壁体の間を地下通路としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
８ 既設建物
２３ フーチング（地盤受け部）
２４ フーチング（地盤受け部）
２９ 地盤
３４ 基礎部（直接基礎）
４６ 破壊包絡線
４７ 包絡線内地盤
４８ 掘削底面
５０ リング
５６ セメント（充填剤）
５８ 仮支持部
６２ ジャッキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法及び既設建物の免震化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接基礎の既設建物の免震改修、地下空間の増築、地下通路の構築等においては、既設建物の基礎下の地盤を掘削する必要がある。例えば、免震改修においては、直接基礎下を掘削して免震ピットを構築した後、免震ピットに免震装置を設置するのが一般的である。このとき、直接基礎下の掘削は、仮受け杭を新たに施工して行われる（特許文献１）。
【０００３】
具体的には、新たに施工した仮受け杭で既設建物の直接基礎部を支持させ、仮受け杭で支持された直接基礎下を掘削する。即ち、仮受け杭を施工しながら免震ピットの構築を進める。そして、免震ピットに免震装置を設置した後に、仮受け杭を免震ピットから撤去する。
【０００４】
しかし、掘削コストを抑制するため、免震ピットは高さを低くすることが求められている。このため、特許文献１の方法では、仮受け杭として短尺杭をつなぐ方法が採用されることとなり、コストアップとなっていた。また、免震装置を設置した後には、仮受け杭を撤去する手間も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑み、仮受け杭を施工しなくても、直接基礎下の地盤を掘削可能な既設建物の直接基礎下地盤の掘削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】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法は、縦坑を施工する縦坑施工工程と、前記縦坑から、既設建物の直接基礎下地盤を掘削底面まで、前記直接基礎の地盤受け部の下の地盤を、前記地盤が自重により崩壊する境界線である破壊包絡線で囲まれた包絡線内地盤を残して掘削する掘削工程と、前記包絡線内地盤を円柱状に整形し、外周部をリングで拘束して仮支持部とし、前記仮支持部で前記既設建物を継続して支持させる仮支持工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、地盤受け部の下の地盤の破壊包絡線に囲まれた包絡線内地盤を残して、直接基礎下の地盤が掘削される。破壊包絡線は地盤受け部の下にコーン状に分布しており、このコーン状の破壊包絡線を内部に含む形状、例えば円柱状や円錐台状に、地盤受け部の下の地盤が周囲から掘削される。これにより、包絡線内地盤を崩壊させることなく、包絡線内地盤で既設建物を継続して支持させることができる。
【０００９】
その後、包絡線内地盤を円柱状に整形してリングで外周部を拘束する。リングの拘束力で包絡線内地盤の外周部からの崩落が防止されるため、包絡線内地盤を円柱状に整形しても、仮支持部の包絡線内地盤で、既設建物を継続して支持することができる。
これにより、既設建物の直接基礎を、仮受け杭で支持しなくても、もともと存在していた包絡線内地盤で既設建物を継続して支持させることができる。この結果、仮受け杭の施工や仮受け杭を撤去する手間が発生しない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程は、前記リングと前記包絡線内地盤との隙間に充填剤を注入する充填剤注入工程を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、リングと包絡線内地盤の隙間に充填剤が注入される。充填剤には、例えばモルタルやコンクリートを用いることができる。これにより、リングで拘束された仮支持部の、包絡線内地盤の支持耐力を上げることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程は、前記直接基礎から前記掘削底面までの間を複数の前記リングで拘束する毎に、前記充填剤注入工程を実施することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、直接基礎から掘削底面までの間を、複数のリングで上部から順次拘束する。このとき、リングで拘束する毎に、リングと包絡線内地盤の隙間に充填剤が注入され、包絡線内地盤の支持耐力が上げられる。この結果、破壊包絡線の開始位置がリングの高さ分だけ順次下方へ移動する。即ち、包絡線内地盤を、コーン状に分布する破壊包絡線の、上部の最も小さい径を外径とする円柱状に、仮支持部を整形することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記地盤受け部は、前記既設建物の柱下部又は基礎梁下部であることを特徴としている。
請求項４に記載の発明によれば、地盤受け部が、既設建物の柱下部又は基礎梁下部とされている。これにより、既設建物の鉛直荷重を効率よく、少ない本数の仮支持部で支持させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法において、前記仮支持工程の後に、前記仮支持部の周りにジャッキを設置し、前記ジャッキに前記既設建物を支持させて前記仮支持部を撤去する仮支持部撤去工程を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、既設建物を仮支持部で支持させた後に、仮支持部の周りに設置されたジャッキで、既設建物を支持させる。その後、ジャッキに既設建物を支持させた状態で仮支持部を撤去する。この結果、仮支持部からジャッキへ既設建物を受け替えることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明に係る既設建物の免震化方法は、請求項５に記載の仮支持部撤去工程の後に、前記既設建物と前記掘削底面の地盤の間に免震装置を設置して、前記既設建物を免震化することを特徴としている。
請求項６に記載の発明によれば、仮支持部が撤去された後の直接基礎下地盤に免震装置が設置される。これにより、仮受け杭を施工しなくても、既設建物の直接基礎下地盤を掘削し、既設建物を免震化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記構成としてあるので、仮受け杭を施工しなくても、直接基礎下地盤を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法の手順を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の土留壁構築工程を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の縦坑施工工程を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の掘削工程を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法の仮支持工程を説明する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る直接基礎下地盤の掘削方法のジャッキ受け替え工程及び仮支持部撤去工程を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る直接基礎下地盤の免震装置の取付け手順を説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る直接基礎下地盤の免震装置の取付け手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法は、図１の施工フローに示す手順で実行される。
【００２１】
先ず、土留壁構築工程１０を実行する。
具体的には、図２に示すように、既設建物８の外周壁２７を囲んで山留壁３６を構築する。図２（Ａ）は既設建物８及び地盤２９の側面図であり、図２（Ｂ）は平面図である。また、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のＸ２−Ｘ２線断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【００２２】
既設建物８の基礎部３４は直接基礎とされ、基礎部３４の底面には、コンクリート製の底版２６が構築され、地盤２９と既設建物８を区画している。また、既設建物８の柱２８の下にはフーチング２３、２４が設けられ、既設建物８の鉛直荷重を地盤２９に伝達している。フーチング２３、２４は、それぞれ基礎梁２５で連結されている。
【００２３】
地盤２９は、上から表層土３０及び礫質土３２がこの順で層状に形成された場合を例に説明する。地盤２９の構成は、他の構成であってもよい。
山留壁３６は、掘削作業用の突入口が形成される掘削部Ｐを除いて、Ｈ形鋼が鉛直に建て込まれている。掘削の進行に対応させて、Ｈ形鋼の間には横矢板が架け渡され、地盤２９の崩壊を防止する。
【００２４】
次に、図３に示すように、１次外周掘削を実行する。即ち、外周壁２７と山留壁３６の間を、既設建物８の全周に渡り表層土３０を掘削して撤去する。その後、掘削された部分の山留壁３６の内周側に、コンクリート製の擁壁４０を施工する。
【００２５】
また、外周壁２７を囲んで、一段目のコンクリート製の水平拘束スラブ４２を、地表面の高さで水平に構築する。水平拘束スラブ４２は、突入口となる掘削部Ｐを除き、外周壁２７を囲んで設けられ、外周壁２７と擁壁４０を連結する。これにより、掘削作業の期間中に地震が発生しても、既設建物８の振動を抑制できる。
【００２６】
続いて、図４に示すように、２次外周掘削を実行する。即ち、外周壁２７と山留壁３６の間を基礎部３４の底面まで掘削する。掘削された部分の山留壁３６に擁壁４０を延長して施工する。更に、外周壁２７を囲んで、２段目の水平拘束スラブ４４を、１段目の水平拘束スラブ４２の下方に構築する。これにより、既設建物８の基礎部３４の振動も抑制される。
【００２７】
次に、縦坑施工工程１２を実行する。
具体的には、図５に示すように、突入口部分（フーチング２３Ａとフーチング２４Ａの間）の地盤２９を、掘削底面４８まで掘削する。即ち、掘削部Ｐにおける擁壁４０と擁壁４０間、及びフーチング２３Ａとフーチング２４Ａの周囲を掘削し、縦坑が形成される。このとき、フーチング２３Ａ、２４Ａの下部の地盤２９は、破壊包絡線４６に囲まれた包絡線内地盤４７を切り残して周囲から掘削する。例えば、フーチング２３Ａの下部には、円柱状の円柱地盤３７Ａが、フーチング２４Ａの下部には、円柱状の円柱地盤３８Ａが切り残されている。
【００２８】
これにより、フーチング２３Ａ、２４Ａは、円柱地盤３７Ａ、３８Ａでそれぞれ支持され、周囲の地盤２９が削除されても継続して支持される。
ここに破壊包絡線４６とは、周囲から掘削されても、地盤２９自身の荷重で地盤２９が自然崩壊せずに形状を維持できる範囲を示す線であり、柱２８を中心としたコーン状に形成される。コーン形状は、地盤２９を構成する土砂の種類や含水量等により異なる。
【００２９】
また、掘削底面４８とは、基礎部３４の底面から下方へ、必要とされる掘削高さを確保して掘削された掘削部の底面をいう。なお、図５（Ｂ）の平面図において、未掘削部及び掘削途中の部分の地盤２９はドットで表示し、掘削深さが掘削底面４８に到達した地盤２９は白抜きで表示している。
【００３０】
次に、掘削工程１４を実行する。
具体的には、図６に示すように、上述したフーチング２３Ａ、２４Ａの下部と同様の要領で、基礎部３４下の掘削を進める。
地盤２９の掘削は、制約はないが一般的には、突入口から、対向する外周壁２７へ向けて進めるのが望ましい。即ち、フーチング２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの方向へ進められる。
【００３１】
この結果、フーチング２３Ｂ、２４Ｂの下には、フーチング２３Ｂ、２４Ｂを支持する円柱地盤３７Ｂ、３８Ｂが切り残され、フーチング２３Ｃ、２４Ｃの下には、フーチング２３Ｃ、２４Ｃを支持する円柱地盤３７Ｃ、３８Ｃが切り残される。
同様の要領で、全ての基礎部３４下の掘削を進め、フーチングの下に円柱地盤を切り残す。なお、施工手順上、円柱地盤が既に切り残された場所においては、後述する仮支持工程を開始し、掘削工程１４と仮支持工程を並行して進めてもよい。
【００３２】
次に、仮支持工程１６を実行する。
具体的には、図７（Ａ）に示すように、フーチング２４Ａの下部に切り残された円柱地盤３８Ａの最上部を、周囲から掘削して高さＨ１、内径Ｄ１の円柱部６０に整形する。破壊包絡線４６は、フーチング２４Ａの底面の端部から下方へ向けて形成され、コーン状に下方が拡大している。内径Ｄ１は破壊包絡線４６より大きい径とされており、整形後の円柱部６０は、包絡線内地盤４７が残されている。これにより、崩落せずにフーチング２４Ａを支持することができる。即ち、既設建物８が支持される。
【００３３】
次に、図７（Ｂ）に示すように、円柱部６０をリング５０で外から囲んで拘束する。リング５０は、高さＨ２（Ｈ２＜Ｈ１）、内径Ｄ１の金属製のリングであり、２分割されている。分割部には接合用のフランジ５０Ｆが設けられ、フランジ５０Ｆには固定用の止め具が挿入される貫通孔が設けられている。
【００３４】
次に、図８に示すように、フランジ５０Ｆの貫通孔を利用して、止め具（例えばボルトとナット）５２でリング５０を一体化する。これにより、外乱が加えられても、円柱部６０の外周部の崩落が防止される。
【００３５】
その後、リング５０に設けられた注入口５４からセメント５６を注入する。セメント５６は、図８（Ｂ）に示すように、包絡線内地盤４７の周囲とリング５０の内周面との隙間に充填され、包絡線内地盤４７の支持耐力を向上させる。この結果、破壊包絡線４６の開始位置はリング５０の高さＨ２分だけ下方へ移動し、破壊包絡線４６は、リング５０の底面から下方へ向けて形成される。ここに、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【００３６】
次に、図９（Ａ）に示すように、リング５０の下側を高さＨ１、外形Ｄ１に整形し、円柱部６０を形成する。このとき、破壊包絡線４６の上端はリング５０の下方に移動しており、外形Ｄ１で掘削しても、包絡線内地盤４７は残されており、円柱部６０が崩落することはない。
【００３７】
次に、図９（Ｂ）に示すように、整形された円柱部６０を他のリング５０で拘束する。その後、リング５０の注入口５４からセメント５６を注入する。その後、更にリング５０の下側を高さＨ１、外形Ｄ１に整形し、円柱部６０を形成する。
【００３８】
以上の手順を繰返し、図９（Ｃ）に示すように、フーチング２４Ａの下から掘削底面４８まで、複数のリング５０で順次拘束する。これにより、フーチング２４Ａの下に１つの仮支持部５８が構築される。
【００３９】
仮支持部５８は、円柱地盤３８Ａの径Ｄ２より小さい径Ｄ３で円柱状に構築されている。しかし、外周をリング５０で拘束することで包絡線内地盤４７の崩落を防止し、リング５０の内部にセメント５６を充填することで、包絡線内地盤４７の支持耐力を向上している。これにより、直接基礎を継続して支持することができる。
【００４０】
次に、ステップ１８で更に仮支持工程１６が必要か否かを判断する。
更に仮支持工程１６を行う必要がある場合には、繰り返して上述の仮支持工程１６を実行する。そして、全てのフーチングの下部が仮支持されるまで、仮支持工程１６を繰り返す。全てのフーチングの下部が仮支持されたときに、仮支持工程１６を終了する。なお、仮支持工程１６は、対向する両方の外周壁２７からも並行して開始し、既設建物８の中で終了させてもよい。また、仮支持工程１６を終えた仮支持部５８については、仮支持工程１６と並行して、後述するジャッキ受け替え工程２０を実行してもよい。
【００４１】
次に、ジャッキ受け替え工程２０を実行する。
具体的には、図１０（Ａ）に示すように、仮支持部５８の周囲にジャッキ６２を設け、ジャッキ６２でフーチング２４Ａを支持する。ジャッキ６２は、フーチング２４Ａを支持するのに必要な強度を備えておればよく、掘削底面４８とフーチング２４Ａの間に、鉛直方向に複数設けられている。同様の要領で、全ての仮支持部５８をジャッキ６２で受け替える。
【００４２】
次に、仮支持部撤去工程２２を実行する。
具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、ジャッキ６２でフーチング２４Ａを支持した状態で、仮支持部５８を撤去する。即ち、リング５０を取り外し、包絡線内地盤４７を撤去する。この工程を全ての仮支持部５８を撤去するまで繰り返す。これにより、ジャッキ６２で基礎部３４が受け替えられる。
【００４３】
これにより、仮受け杭を施工しなくても、既設建物８を支持して、直接基礎下地盤を掘削することができる。なお、本実施の形態では、フーチングの底面を地盤受け部としたが、これに限定されることはなく、例えば、基礎梁の底面でもよい。また、既設建物８からの鉛直荷重が小さいときは、直接基礎の任意の底面でもよい。
また、本実施の形態では、フーチング基礎の場合を例にとり説明したが、これに限定されることはなく、直接基礎であればよく、例えば、べた基礎にも適用できる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る既設建物の免震化方法は、第１の実施の形態で説明した既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法で掘削された地盤に、免震装置を設置して既設建物を免震化する方法である。直接基礎下地盤の掘削方法については説明済みであるため省略し、免震装置の設置方法について、図１１、１２を用いて説明する。
【００４５】
先ず、既設建物の免震改修への展開例について、図１１、１２を用いて説明する。
図１１に示すように、基礎部３４の下部の掘削が終了し、全ての仮支持部５８を撤去した後、掘削底面４８の上に、コンクリート製の耐圧版６４を構築する。
このとき、図示は省略するが、フーチング２４Ａの下方であり、免震下部基礎６６が構築される位置には、アンカーボルトを埋め込んでおく。また、擁壁４０の下部は、耐圧版６４と一体化させる。また、フーチング２４Ａとフーチング周囲の基礎梁２５を補強材７０で補強する。
【００４６】
その後、耐圧版６４の上に、コンクリート製の免震下部基礎６６を構築する。免震下部基礎６６は、ジャッキ６２で囲まれた内部の中央部に構築される。免震下部基礎６６の硬化後に、免新装置本体６８を設置する。免新装置本体６８の下部は免震下部基礎６６に固定される。また、免新装置本体６８の上部を固定するための免震上部基礎の位置には、アンカーボルト７４を埋め込んでおく。
【００４７】
最後に、図１２に示すように、免新装置本体６８を養生６９した後、免新装置本体６８の上に免震上部基礎７２を、コンクリートで構築する。
その後、図示は省略するが、ジャッキ６２を取り外し、水平拘束スラブ４２、４４を撤去して、基礎部３４を免新装置本体６８で受けて免震改修が終了する。
【００４８】
なお、実施の形態の展開例として、例えば、地下空間の増築、地下通路の構築等に適用できる。即ち、図示は省略するが、本掘削方法により掘削された基礎下地盤にジャッキ６２で支持された状態で、仮支持部５８の位置に柱を建て、地下空間を増築してもよい。また、本掘削方法により掘削された基礎下地盤に壁体を構築し、壁体の間を地下通路としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
８ 既設建物
２３ フーチング（地盤受け部）
２４ フーチング（地盤受け部）
２９ 地盤
３４ 基礎部（直接基礎）
４６ 破壊包絡線
４７ 包絡線内地盤
４８ 掘削底面
５０ リング
５６ セメント（充填剤）
５８ 仮支持部
６２ ジャッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦坑を施工する縦坑施工工程と、
前記縦坑から、既設建物の直接基礎下地盤を掘削底面まで、前記直接基礎の地盤受け部の下の地盤を、前記地盤が自重により崩壊する境界線である破壊包絡線で囲まれた包絡線内地盤を残して掘削する掘削工程と、
前記包絡線内地盤を円柱状に整形し、外周部をリングで拘束して仮支持部とし、前記仮支持部で前記既設建物を継続して支持させる仮支持工程と、
を有する既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項２】
前記仮支持工程は、前記リングと前記包絡線内地盤との隙間に充填剤を注入する充填剤注入工程を有する請求項１に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項３】
前記仮支持工程は、前記直接基礎から前記掘削底面までの間を複数の前記リングで拘束する毎に、前記充填剤注入工程を実施する請求項２に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項４】
前記地盤受け部は、前記既設建物の柱下部又は基礎梁下部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項５】
前記仮支持工程の後に、
前記仮支持部の周りにジャッキを設置し、前記ジャッキに前記既設建物を支持させて前記仮支持部を撤去する仮支持部撤去工程を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項６】
請求項５に記載の仮支持部撤去工程の後に、前記既設建物と前記掘削底面の地盤の間に免震装置を設置して、前記既設建物を免震化する既設建物の免震化方法。
【請求項１】
縦坑を施工する縦坑施工工程と、
前記縦坑から、既設建物の直接基礎下地盤を掘削底面まで、前記直接基礎の地盤受け部の下の地盤を、前記地盤が自重により崩壊する境界線である破壊包絡線で囲まれた包絡線内地盤を残して掘削する掘削工程と、
前記包絡線内地盤を円柱状に整形し、外周部をリングで拘束して仮支持部とし、前記仮支持部で前記既設建物を継続して支持させる仮支持工程と、
を有する既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項２】
前記仮支持工程は、前記リングと前記包絡線内地盤との隙間に充填剤を注入する充填剤注入工程を有する請求項１に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項３】
前記仮支持工程は、前記直接基礎から前記掘削底面までの間を複数の前記リングで拘束する毎に、前記充填剤注入工程を実施する請求項２に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項４】
前記地盤受け部は、前記既設建物の柱下部又は基礎梁下部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項５】
前記仮支持工程の後に、
前記仮支持部の周りにジャッキを設置し、前記ジャッキに前記既設建物を支持させて前記仮支持部を撤去する仮支持部撤去工程を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の既設建物の直接基礎下地盤の掘削方法。
【請求項６】
請求項５に記載の仮支持部撤去工程の後に、前記既設建物と前記掘削底面の地盤の間に免震装置を設置して、前記既設建物を免震化する既設建物の免震化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３６８４１（Ｐ２０１２−１３６８４１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８６５２（Ｐ２０１０−２８８６５２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【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７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【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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