特開 2022-141369 地中連続壁および基礎構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022141369

(43)【公開日】2022-09-29

(54)【発明の名称】地中連続壁および基礎構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/20 20060101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

E02D5/20 103

E02D5/20 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021041632

(22)【出願日】2021-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】眞野 英之

(72)【発明者】

【氏名】岡田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】阿部 一茂

【テーマコード（参考）】

2D049

【Ｆターム（参考）】

2D049GB02

2D049GE12

2D049GF04

(57)【要約】

【課題】過剰な設計をすることなく構築できるとともに、施工効率を向上することができる地中連続壁および基礎構造を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート造の先行エレメント２と後行エレメント３とが隣接して設けられる地中連続壁１において、先行エレメントと後行エレメントとの境界部４０に縁切り材４１が配設されており、先行エレメントに配設される先行鉄筋２０と、後行エレメントに配設される後行鉄筋３０と、が重なっていない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄筋コンクリート造の先行エレメントと後行エレメントとが隣接して設けられる地中連続壁において、
前記先行エレメントと前記後行エレメントとの境界部に縁切り材が配設されており、
前記先行エレメントに配設される先行鉄筋と、前記後行エレメントに配設される後行鉄筋と、が重なっていないことを特徴とする地中連続壁。

【請求項2】

前記縁切り材は、平板状または波形状の鋼板である請求項１に記載の地中連続壁。

【請求項3】

環状に形成された請求項１または請求項２に記載の地中連続壁と、
該地中連続壁の内部に配設された杭と、を備えていることを特徴とする基礎構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地中連続壁および基礎構造に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄筋コンクリート造の地中連続壁は、所定間隔ごとに施工した先行エレメントと、隣り合う先行エレメント同士の間をつなぐように後から施工する後行エレメントと、を備えている。先行エレメントと後行エレメントとを連結する方法として、先行エレメントに配設される鉄筋かごと、後行エレメントに配設される鉄筋かごと、を重ね継手とすることにより構造的にも一体の壁とする方法がある（例えば、特許文献１参照。）。他には、先行エレメントにおける後行エレメントとの連結面を掘削機などで切削した後に後行エレメントのコンクリートを打設して打ち継ぐ方法なども提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－９７８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

地中連続壁を建物の基礎として用いる場合、一般的に建物外周全体を囲むように構築する。例えば、平面視で矩形状の地中連続壁を構築すると、地震などの水平力に対して非常に大きな水平剛性を有することになる。上記した重ね継手方式で地中連続壁を構築し、建物基礎として地中連続壁と杭とを併用した場合、杭に比して地中連続壁の水平剛性が非常に大きいため、地震時に建物基礎に作用する水平力の大部分が地中連続壁に作用し、杭の負担荷重は非常に小さくなる。その結果、地中連続壁には大きなせん断力が生じ、それに耐えうる壁厚、配筋、コンクリート強度が必要となり、費用が高額になるとともに、配筋も密になって施工効率も低下するという問題が生じる。なお、杭は負担水平力が小さいため、杭の水平荷重負担能力に比して過小な水平力しか負担せず、その点からも効率的ではなかった。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、過剰な設計をすることなく構築できるとともに、施工効率を向上することができる地中連続壁および基礎構造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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る地中連続壁は、鉄筋コンクリート造の先行エレメントと後行エレメントとが隣接して設けられる地中連続壁において、前記先行エレメントと前記後行エレメントとの境界部に縁切り材が配設されており、前記先行エレメントに配設される先行鉄筋と、前記後行エレメントに配設される後行鉄筋と、が重なっていないことを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、先行エレメントの先行鉄筋と後行エレメントの後行鉄筋とは、縁切り材により縁が切られている。その結果、先行エレメントと後行エレメントとの間は、摩擦力・付着力が従来よりも小さい状態となる。つまり、地中連続壁に所定以上の水平力が作用した場合、縁切り材の面に沿って先行エレメントと後行エレメントとの間に変形（ずれ）を生じさせることができ、地中連続壁に生じる応力を小さくすることができる。地中連続壁に生じる応力を小さくすることができた結果、鉄筋の配筋量や鉄筋径を過剰にすることなく適正値に設定することができるため、施工効率も向上させることができる。

【0008】

また、前記縁切り材は、平板状または波形状の鋼板であってもよい。
このように縁切り材を平板状の鋼板で構成することで、先行エレメントのコンクリート打設時の型枠として利用できるとともに、後行エレメントとの縁切り材としての機能も有することになる。また、所定位置に平板状または波形状の鋼板を設置するだけでよいため、容易に施工することができる。つまり、施工効率を向上させることができる。

【0009】

本発明に係る基礎構造は、環状に形成された上記の地中連続壁と、該地中連続壁の内部に配設された杭と、を備えていることを特徴とする。

【0010】

この発明によれば、基礎構造に地中連続壁と杭とを併用したため、杭にも水平力を多く負担させることができ、地中連続壁の負担荷重を小さくすることできる。具体的には、地中連続壁に水平力が作用すると、先行エレメントと後行エレメントとの境界部は平板状の鋼板からなる縁切り材が介装されているだけであるため、当該境界面（端面）に沿った変形（ずれ）が生じる。このように先行エレメントと後行エレメントとの間にずれが生じることにより地中連続壁の応力が緩和される。その結果、地中連続壁の各エレメントの上端（天端）の水平変形量が大きくなる。基礎構造に地中連続壁と杭とを併用した場合、地中連続壁の上端の水平変形量が大きくなった分、杭頭変位も大きくなり、杭が負担する水平力も大きくなる。その結果、地中連続壁の負担荷重が小さくなるため、地中連続壁の応力をさらに小さくすることができる。つまり、地中連続壁と杭とに水平力を適切に分担させることができ、過剰な設計をすることなく地中連続壁および杭の設計の適正化を図ることができる。また、地中連続壁に生じる応力を小さくすることができるため、地中連続壁の配筋量や鉄筋のサイズなどを低減することができ、施工効率を向上させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、過剰な設計をすることなく構築できるとともに、施工効率を向上することができる地中連続壁および基礎構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る地中連続壁の概略平面図（断面図）である。

【図2】本実施形態に係る地中連続壁の概略正面図（断面図）である。

【図3】本実施形態に係る地中連続壁の施工手順を示す図である。

【図4】本実施形態に係る地中連続壁の変形時の模式図である。

【図5】地中連続壁と杭を併用した建物基礎（基礎構造）の概略平面図である。

【図6】地中連続壁の別の態様を示す概略正面図（断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態による地中連続壁および基礎構造について、図１乃至図６に基づいて説明する。

【0014】

図１～図３に示すように、本実施形態の地中連続壁１は、鉄筋コンクリート造の先行エレメント２と、後行エレメント３と、が平面視・正面視で交互に配設されて構築されている。

【0015】

図１、図２に示すように、本実施形態の地中連続壁１は、先行エレメント２と後行エレメント３とが縁切り材４１を介して連結されている。

【0016】

先行エレメント２は、コンクリートからなる壁板部２５に縦筋２１および横筋２２が埋設された鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の壁体となっている。縦筋２１は、壁板部２５の上下方向全体にわたって設けられている。横筋２２は、壁板部２５の壁長さ方向略全長にわたって設けられている。本実施形態では、横筋２２は、壁厚さ方向に間隔をあけて２列、上下方向に間隔をあけて複数段設けられている。縦筋２１は、各列の横筋２２に沿うように壁長さ方向に間隔をあけて複数列設けられている。

【0017】

後行エレメント３は、コンクリートからなる壁板部３５に縦筋３１および横筋３２が埋設された鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の壁体となっている。縦筋３１は、壁板部３５の上下方向全体にわたって設けられている。横筋３２は、壁板部３５の壁長さ方向略全長にわたって設けられている。本実施形態では、横筋３２は、壁厚さ方向に間隔をあけて２列、上下方向に間隔をあけて複数段設けられている。縦筋３１は、各列の横筋３２に沿うように壁長さ方向に間隔をあけて複数列設けられている。

【0018】

先行エレメント２と後行エレメント３とは、壁厚さ方向および上下方向の寸法が同じ寸法に設定され、それぞれの壁芯を一致させるように配列されている。先行エレメント２と後行エレメント３とは、それぞれの壁長さ方向の端面２ａ，３ａを突き合わせるように配置されている。先行エレメント２と後行エレメント３とが突き合わされている部分を境界部４０という。

【0019】

境界部４０には縁切り材４１が配設されている。縁切り材４１は、例えば平板状の鋼板で構成されている。縁切り材４１の表面は滑らかな加工がされているとよい。縁切り材４１によって、先行エレメント２の鉄筋（鉄筋かご２０）と後行エレメント３の鉄筋（鉄筋かご３０）とは縁が切れている。つまり、鉄筋かご２０と鉄筋かご３０とは、平面視・正面視において重なっていない。

【0020】

次に、図３を用いて、地中連続壁１の施工手順について説明する。

【0021】

図３（ａ）では、地盤の所定位置に、最初に施工する先行エレメント２の設置箇所の掘削を行い、掘削穴１１を形成する。

【0022】

図３（ｂ）では、最初に掘削した掘削穴１１に縦筋２１と横筋２２とが組まれた鉄筋かご２０を挿入配置する。同時に、掘削穴１１から所定距離離れた位置に次の先行エレメント２を設置する箇所の掘削を行う。

【0023】

図３（ｃ）では、鉄筋かご２０が配置された掘削穴１１内にコンクリートを打設する。本実施形態では、掘削穴１１における後行エレメント３との境界部４０にあたる端面（側面）２ａに縁切り材４１を配置した後に、コンクリートを打設する。縁切り材４１は、平板状の鋼板であり、端面２ａを覆う大きさで形成されている。つまり、縁切り材４１は、コンクリート打設時の型枠材の一部としても機能する。また、次の先行エレメント２を設置する箇所の掘削が完了し、掘削穴１２の施工が完了している。

【0024】

図３（ｄ）では、コンクリートの打設が完了した掘削穴１１の箇所は養生を行う。同時に、隣の掘削穴１２に鉄筋かご２０を挿入配置する。さらに、掘削穴１２から所定距離離れた位置にさらに次の先行エレメント２を設置する箇所の掘削を行う。

【0025】

図３（ｅ）では、コンクリートの打設が完了した掘削穴１１の養生を引き続き行う。また、掘削穴１２における後行エレメント３との境界部４０にあたる端面２ａに縁切り材４１を配置した状態でコンクリートを打設する。また、さらに次の先行エレメント２を設置する箇所の掘削が完了し、掘削穴１３の施工が完了している。

【0026】

図３（ｆ）では、掘削穴１１と掘削穴１２との間に設置する後行エレメント３のための掘削を行い、掘削穴１４を形成する。同時に、掘削穴１３に鉄筋かご２０を挿入配置する。コンクリートの打設が完了した掘削穴１２の箇所は養生を行う。

【0027】

図３（ｇ）では、掘削穴１４に縦筋３１と横筋３２とが組まれた鉄筋かご３０を挿入配置する。また、掘削穴１３における後行エレメント３との境界部４０にあたる端面２ａに縁切り材４１を配置した状態でコンクリートを打設する。

【0028】

図３（ｈ）では、掘削穴１４にコンクリートを打設する。このとき、後行エレメント３の境界部４０にあたる端面３ａには縁切り材４１が既に配設されている。つまり、縁切り材４１は、コンクリート打設時の型枠材の一部としても機能する。また、掘削穴１２と掘削穴１３との間に設置する後行エレメント３のための掘削を行い、掘削穴１５を形成する。

【0029】

以降、同じ手順を繰り返すことにより地中連続壁１が施工される。なお、図３では地中連続壁１を直線状に施工する場合の説明をしているが、それ以外の形状の地中連続壁も施工できる。例えば、先行エレメント２および後行エレメント３との境界部４０において、平面視で縁切り材４１を壁厚さ方向に対して傾斜するように配置することで地中連続壁の角度をつけることができる。

【0030】

次に、本実施形態の地中連続壁１に地震などの水平力が作用した場合の説明を行う。
図４に示すように、地中連続壁１に水平力が作用すると、先行エレメント２と後行エレメント３との境界部４０は平板状の鋼板からなる縁切り材４１が介装されているだけであるため、当該境界面（端面）に沿った変形（ずれ）が生じる。このように先行エレメント２と後行エレメント３との間にずれが生じることにより地中連続壁１の応力が緩和される。本実施形態ではエレメント毎に変形できるようになるため、せん断変形以外に曲げ変形の成分も生じる。その結果、地中連続壁１の各エレメント２，３の上端（天端）２ｂ，３ｂの水平変形量が大きくなる。

【0031】

図５に示すように、建物基礎（基礎構造）５０として平面視矩形状の地中連続壁１と、地中連続壁１の内部に配した複数の杭６０と、を併用した場合、地中連続壁１の上端２ｂ，３ｂの水平変形量が大きくなった分、杭頭変位も大きくなり、杭６０が負担する水平力も大きくなる。その結果、地中連続壁１の負担荷重が小さくなるため、地中連続壁１の応力をさらに小さくすることができる。つまり、地中連続壁１と杭６０とに水平力を適切に分担させることができ、地中連続壁１および杭６０の設計の適正化を図ることができる。また、地中連続壁１に生じる応力を小さくすることができるため、地中連続壁１の配筋量や鉄筋のサイズなどを低減することができる。

【0032】

本実施形態の地中連続壁１は、先行エレメント２の鉄筋かご２０と後行エレメント３の鉄筋かご３０とは、その境界部４０において縁切り材４１により縁が切られている。その結果、先行エレメント２と後行エレメント３との間は、摩擦力・付着力が従来よりも小さい状態となる。つまり、地中連続壁１に所定以上の水平力が作用した場合、縁切り材４１に沿って先行エレメント２と後行エレメント３との間に変形（ずれ）を生じさせることができる。

【0033】

本実施形態の建物基礎（基礎構造）５０は、地中連続壁１と杭６０と併用している。その結果、地中連続壁１だけでなく、杭６０にも水平力を多く負担させることができ、地中連続壁１の負担荷重を小さくすることできる。つまり、過剰な設計をすることなく地中連続壁１を構築することができるとともに、施工効率を向上させることができる。

【0034】

また、縁切り材４１は、平板状の鋼板で構成することで、先行エレメント２のコンクリート打設時の型枠として利用できるとともに、後行エレメント３との縁切り材４１としての機能も有することになる。つまり、施工効率を向上させることができる。

【0035】

なお、先行エレメントにおける後行エレメントとの連結面を掘削機などで切削した後に後行エレメントのコンクリートを打設して打ち継ぐ方法なども提案されている。しかしながら、打ち継ぎ工法の場合、打ち継ぎ面におけるせん断力の伝達性能が不確実であることから、一体壁と見なせる場合と、打ち継ぎ部に隙間が存在するものと仮定して、各エレメントが完全に独立して挙動する場合（エレメント間で全く力を伝達しない）場合の両方の検討を行い、安全側となる条件を用いることが必要であり、設計的には厳しい条件となる。一方、本実施形態の地中連続壁１では、縁切り材４１は介在されているものの、先行エレメント２と後行エレメント３はいずれも縁切り材４１に接しながら変位するため、打ち継ぎ工法のように二つの条件を仮定して設計する必要は無い。

【0036】

以上、本発明に係る地中連続壁および基礎構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、縁切り材４１が平板状の鋼板の場合で説明をしたが、例えば、図６に示すように凹凸のある形状（波形状）の縁切り材４５を採用してもよい。
また、本実施形態では、鉄筋かご２０，３０の状態で配筋する場合の説明をしたが、鉄筋は施工現場において配筋作業を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、建物基礎（基礎構造）５０を平面視矩形状の地中連続壁１と、地中連続壁１内に配設された複数の杭６０と、で構成した場合の説明をしたが、地中連続壁１の平面視形状は任意であり、杭６０の配置も任意に設定すればよい。

【符号の説明】

【0037】

１ 地中連続壁
２ 先行エレメント
３ 後行エレメント
２０ 鉄筋かご（先行鉄筋）
３０ 鉄筋かご（後行鉄筋）
４０ 境界部
４１ 縁切り材
５０ 建物基礎（基礎構造）
６０ 杭

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】