角形鋼管回転杭を用いた地下構造とその構築方法
【課題】地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造とその構築方法を提供する。
【解決手段】複数の鋼矢板１１を地盤１に周状に連続して打設して構築される地下構造において、前記複数の鋼矢板１１の内の所定数が、角形鋼管１３の先端部に翼１４が取り付けられた角形鋼管回転杭１２に置き換わっていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【解決手段】複数の鋼矢板１１を地盤１に周状に連続して打設して構築される地下構造において、前記複数の鋼矢板１１の内の所定数が、角形鋼管１３の先端部に翼１４が取り付けられた角形鋼管回転杭１２に置き換わっていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下空間を形成するための地下構造とその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に都市部において、土地の有効利用のために、地下空間を形成し、その内部に装置や機器を収納することが行われている。例えば、形成した地下空間の内部に自転車駐車装置を収納して、地下立体駐輪場として利用している。
【０００３】
そのような地下空間を形成するに際して、一般的には、まずその周囲を囲むように土止め用の鋼矢板を地中に打ち込むとともにその内部を掘削し、掘削された部分に型枠を建て込んでコンクリートを打設することで、そのコンクリート壁の内部を地下空間とすることが行われている。しかし、この方法では、本設の地下壁（コンクリート壁）の構築とは別に鋼矢板による仮設工事が必要であるため、工期が長くなり、工費が高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１においては、短工期で安価に地下空間を形成するために、鋼矢板を周状に連続的に打設して構築した連続壁をそのまま本設の地下壁として利用するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１に記載の技術により構築された鋼矢板による地下構造には、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、一般的に、地下に構築された構造物は、地下水脈からの浮力を受けるが、前記特許文献１による鋼矢板による地下構造は、地盤と間の摩擦力が小さいため、浮力に対する抵抗力が弱く、特に、下部に止水用の底版が取り付けられている場合、その底版に作用する大きな浮力によって、地下構造全体が浮き上がってしまう危険性がある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造とその構築方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００９】
［１］地下空間を形成するために、複数の鋼矢板を地盤に周状に連続して打設して構築され、打設された鋼矢板で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して形成された地下空間の底部の位置に底版が設置されている地下構造において、前記複数の鋼矢板の内の所定数が、角形鋼管の先端部に翼が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる角形鋼管回転杭に置き換わっているとともに、その角形鋼管回転杭に取り付けられている継手は、当該角形鋼管回転杭の角形鋼管の回転範囲内に位置していることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【００１０】
［２］前記［１］に記載の地下構造を構築するための地下構造の構築方法であって、前記所定数の角形鋼管回転杭を地盤に回転貫入する角形鋼管回転杭施工工程と、回転貫入された角形鋼管回転杭の間の地盤に鋼矢板を順次打設する鋼矢板打設工程と、それら角形鋼管回転杭と鋼矢板とで囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間を形成する地盤掘削工程と、形成された地下空間の底部に底版を設置する底版施工工程とを備えていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造の構築方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、地下構造を構成する鋼矢板の一部が角形鋼管回転杭に置き換えられているので、その角形鋼管回転杭の先端の翼が、地下水脈から地下構造が受ける浮力（特に、底版が受ける浮力）に対抗し、地下構造の浮き上がりを的確に防止する。これによって、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る地下構造の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地下構造の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態において用いる角形鋼管回転杭を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る地下構造の縦断面図であり、図２は本発明の一実施形態に係る地下構造の横断面図である。そして、図３は本発明の一実施形態において用いる角形鋼管回転杭を示す図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、この実施形態に係る地下構造は、基本的には、地盤１に複数の鋼矢板（ここでは、Ｕ型鋼矢板）１１を円形状に連続して打設して構築された円筒状（円形状断面）の地下構造であり、それによって囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間２０を形成し、その地下空間２０の底部に止水用の底版コンクリート版１９が設置されている。
【００１５】
その上で、この実施形態においては、図１、図２に示すように、打設される複数の鋼矢板の一部（ここでは、９０度ピッチで４本）が、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２に置き換わっている。
【００１６】
図３は、その角形鋼管回転杭１２の詳細図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は平面図である。
【００１７】
図３に示すように、この角形鋼管回転杭１２は、例えば特許文献２に記載されているように、角形鋼管１３の先端部に翼１４が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる杭（ねじ込み式角形鋼管杭）である。そして、その角形鋼管回転杭１２の側面（角形鋼管１３の側面）には、隣接する鋼矢板１１と連結するための継手１５が取り付けられている。
【００１８】
ここで、継手１５は、角形鋼管１３の回転範囲内に位置するようになっている。すなわち、角形鋼管回転杭１２が回転貫入する際に、角形鋼管１３の水平断面の対角線Ｄが描く回転円の内側で継手１５が回転するようになっている。
【００１９】
上記のように継手１５を取り付けることによって、角形鋼管回転杭１２を回転貫入させる際に、継手１５に作用する力が小さくなり、継手１５の損傷を防止することができる。逆に言えば、継手１５が一部でも角形鋼管１３の回転範囲外に位置していると、角形鋼管回転杭１２を回転貫入させる際に、継手１５に地盤等から大きな反力が作用し、継手１５が損傷するからである。
【００２０】
そして、上記のようなこの実施形態に係る地下構造を構築する方法（施工手順）は以下の如くである。
【００２１】
（Ｓ１）角形鋼管回転杭施工工程
まず、４本の角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２を９０度ピッチで地盤１に回転貫入する。
【００２２】
（Ｓ２）鋼矢板打設工程
次に、回転貫入された角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２の間の地盤１に鋼矢板１１を順次打設する。
【００２３】
（Ｓ３）地盤掘削工程
次に、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２と鋼矢板１３で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間２０を形成する。
【００２４】
（Ｓ４）底版コンクリート版施工工程
最後に、形成された地下空間２０の底部に底版コンクリート版１９を設置する。
【００２５】
上記のようにして、この実施形態においては、地下構造を構成する鋼矢板１１の一部が角形鋼管回転杭１２に置き換えられているので、その角形鋼管回転杭１２の先端の翼１４が、地下水脈から地下構造が受ける浮力（特に、底版１９が受ける浮力）に対抗し、地下構造の浮き上がりを的確に防止する。これによって、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造を得ることができる。
【００２６】
なお、この実施形態においては、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２を９０度ピッチで４本使用しているが、それに限定されるものではなく、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２の使用本数や位置は適宜定めればよい。
【００２７】
また、この実施形態に係る地下構造は、円筒状（円形状断面）の地下構造であったが、多角形状断面の地下構造や楕円形状断面の地下構造であってもよい。
【００２８】
また、打設する鋼矢板は、Ｕ型鋼矢板に限らず、Ｚ型鋼矢板、ハット型鋼矢板、直線型鋼矢板等であってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１ 地盤
１１ 鋼矢板（Ｕ型鋼矢板）
１２ 角形鋼管回転杭（回転貫入杭）
１３ 角形鋼管
１４ 翼
１５ 継手
１９ 底版コンクリート版
２０ 地下空間
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００６−０３７６１７号公報
【特許文献２】特開平１１−１５８８６９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下空間を形成するための地下構造とその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に都市部において、土地の有効利用のために、地下空間を形成し、その内部に装置や機器を収納することが行われている。例えば、形成した地下空間の内部に自転車駐車装置を収納して、地下立体駐輪場として利用している。
【０００３】
そのような地下空間を形成するに際して、一般的には、まずその周囲を囲むように土止め用の鋼矢板を地中に打ち込むとともにその内部を掘削し、掘削された部分に型枠を建て込んでコンクリートを打設することで、そのコンクリート壁の内部を地下空間とすることが行われている。しかし、この方法では、本設の地下壁（コンクリート壁）の構築とは別に鋼矢板による仮設工事が必要であるため、工期が長くなり、工費が高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１においては、短工期で安価に地下空間を形成するために、鋼矢板を周状に連続的に打設して構築した連続壁をそのまま本設の地下壁として利用するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１に記載の技術により構築された鋼矢板による地下構造には、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、一般的に、地下に構築された構造物は、地下水脈からの浮力を受けるが、前記特許文献１による鋼矢板による地下構造は、地盤と間の摩擦力が小さいため、浮力に対する抵抗力が弱く、特に、下部に止水用の底版が取り付けられている場合、その底版に作用する大きな浮力によって、地下構造全体が浮き上がってしまう危険性がある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造とその構築方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００９】
［１］地下空間を形成するために、複数の鋼矢板を地盤に周状に連続して打設して構築され、打設された鋼矢板で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して形成された地下空間の底部の位置に底版が設置されている地下構造において、前記複数の鋼矢板の内の所定数が、角形鋼管の先端部に翼が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる角形鋼管回転杭に置き換わっているとともに、その角形鋼管回転杭に取り付けられている継手は、当該角形鋼管回転杭の角形鋼管の回転範囲内に位置していることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【００１０】
［２］前記［１］に記載の地下構造を構築するための地下構造の構築方法であって、前記所定数の角形鋼管回転杭を地盤に回転貫入する角形鋼管回転杭施工工程と、回転貫入された角形鋼管回転杭の間の地盤に鋼矢板を順次打設する鋼矢板打設工程と、それら角形鋼管回転杭と鋼矢板とで囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間を形成する地盤掘削工程と、形成された地下空間の底部に底版を設置する底版施工工程とを備えていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造の構築方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、地下構造を構成する鋼矢板の一部が角形鋼管回転杭に置き換えられているので、その角形鋼管回転杭の先端の翼が、地下水脈から地下構造が受ける浮力（特に、底版が受ける浮力）に対抗し、地下構造の浮き上がりを的確に防止する。これによって、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る地下構造の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地下構造の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態において用いる角形鋼管回転杭を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る地下構造の縦断面図であり、図２は本発明の一実施形態に係る地下構造の横断面図である。そして、図３は本発明の一実施形態において用いる角形鋼管回転杭を示す図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、この実施形態に係る地下構造は、基本的には、地盤１に複数の鋼矢板（ここでは、Ｕ型鋼矢板）１１を円形状に連続して打設して構築された円筒状（円形状断面）の地下構造であり、それによって囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間２０を形成し、その地下空間２０の底部に止水用の底版コンクリート版１９が設置されている。
【００１５】
その上で、この実施形態においては、図１、図２に示すように、打設される複数の鋼矢板の一部（ここでは、９０度ピッチで４本）が、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２に置き換わっている。
【００１６】
図３は、その角形鋼管回転杭１２の詳細図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は平面図である。
【００１７】
図３に示すように、この角形鋼管回転杭１２は、例えば特許文献２に記載されているように、角形鋼管１３の先端部に翼１４が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる杭（ねじ込み式角形鋼管杭）である。そして、その角形鋼管回転杭１２の側面（角形鋼管１３の側面）には、隣接する鋼矢板１１と連結するための継手１５が取り付けられている。
【００１８】
ここで、継手１５は、角形鋼管１３の回転範囲内に位置するようになっている。すなわち、角形鋼管回転杭１２が回転貫入する際に、角形鋼管１３の水平断面の対角線Ｄが描く回転円の内側で継手１５が回転するようになっている。
【００１９】
上記のように継手１５を取り付けることによって、角形鋼管回転杭１２を回転貫入させる際に、継手１５に作用する力が小さくなり、継手１５の損傷を防止することができる。逆に言えば、継手１５が一部でも角形鋼管１３の回転範囲外に位置していると、角形鋼管回転杭１２を回転貫入させる際に、継手１５に地盤等から大きな反力が作用し、継手１５が損傷するからである。
【００２０】
そして、上記のようなこの実施形態に係る地下構造を構築する方法（施工手順）は以下の如くである。
【００２１】
（Ｓ１）角形鋼管回転杭施工工程
まず、４本の角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２を９０度ピッチで地盤１に回転貫入する。
【００２２】
（Ｓ２）鋼矢板打設工程
次に、回転貫入された角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２の間の地盤１に鋼矢板１１を順次打設する。
【００２３】
（Ｓ３）地盤掘削工程
次に、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２と鋼矢板１３で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間２０を形成する。
【００２４】
（Ｓ４）底版コンクリート版施工工程
最後に、形成された地下空間２０の底部に底版コンクリート版１９を設置する。
【００２５】
上記のようにして、この実施形態においては、地下構造を構成する鋼矢板１１の一部が角形鋼管回転杭１２に置き換えられているので、その角形鋼管回転杭１２の先端の翼１４が、地下水脈から地下構造が受ける浮力（特に、底版１９が受ける浮力）に対抗し、地下構造の浮き上がりを的確に防止する。これによって、地下空間を形成するための地下構造として、安価であるとともに、地下水脈からの浮力にも適切に対抗することができる地下構造を得ることができる。
【００２６】
なお、この実施形態においては、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２を９０度ピッチで４本使用しているが、それに限定されるものではなく、角形鋼管回転杭（回転貫入杭）１２の使用本数や位置は適宜定めればよい。
【００２７】
また、この実施形態に係る地下構造は、円筒状（円形状断面）の地下構造であったが、多角形状断面の地下構造や楕円形状断面の地下構造であってもよい。
【００２８】
また、打設する鋼矢板は、Ｕ型鋼矢板に限らず、Ｚ型鋼矢板、ハット型鋼矢板、直線型鋼矢板等であってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１ 地盤
１１ 鋼矢板（Ｕ型鋼矢板）
１２ 角形鋼管回転杭（回転貫入杭）
１３ 角形鋼管
１４ 翼
１５ 継手
１９ 底版コンクリート版
２０ 地下空間
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００６−０３７６１７号公報
【特許文献２】特開平１１−１５８８６９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下空間を形成するために、複数の鋼矢板を地盤に周状に連続して打設して構築され、打設された鋼矢板で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して形成された地下空間の底部の位置に底版が設置されている地下構造において、前記複数の鋼矢板の内の所定数が、角形鋼管の先端部に翼が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる角形鋼管回転杭に置き換わっているとともに、その角形鋼管回転杭に取り付けられている継手は、当該角形鋼管回転杭の角形鋼管の回転範囲内に位置していることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【請求項２】
請求項１に記載の地下構造を構築するための地下構造の構築方法であって、前記所定数の角形鋼管回転杭を地盤に回転貫入する角形鋼管回転杭施工工程と、回転貫入された角形鋼管回転杭の間の地盤に鋼矢板を順次打設する鋼矢板打設工程と、それら角形鋼管回転杭と鋼矢板とで囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間を形成する地盤掘削工程と、形成された地下空間の底部に底版を設置する底版施工工程とを備えていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造の構築方法。
【請求項１】
地下空間を形成するために、複数の鋼矢板を地盤に周状に連続して打設して構築され、打設された鋼矢板で囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して形成された地下空間の底部の位置に底版が設置されている地下構造において、前記複数の鋼矢板の内の所定数が、角形鋼管の先端部に翼が取り付けられて回転させながら地盤に貫入させる角形鋼管回転杭に置き換わっているとともに、その角形鋼管回転杭に取り付けられている継手は、当該角形鋼管回転杭の角形鋼管の回転範囲内に位置していることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造。
【請求項２】
請求項１に記載の地下構造を構築するための地下構造の構築方法であって、前記所定数の角形鋼管回転杭を地盤に回転貫入する角形鋼管回転杭施工工程と、回転貫入された角形鋼管回転杭の間の地盤に鋼矢板を順次打設する鋼矢板打設工程と、それら角形鋼管回転杭と鋼矢板とで囲まれる地盤を所定の深さまで掘削して地下空間を形成する地盤掘削工程と、形成された地下空間の底部に底版を設置する底版施工工程とを備えていることを特徴とする角形鋼管回転杭を用いた地下構造の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２２２９１３（Ｐ２０１０−２２２９１３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３４９０（Ｐ２００９−７３４９０）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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