(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-24
(45)【発行日】2022-12-02
(54)【発明の名称】建物の構築方法
(51)【国際特許分類】
E02D 29/05 20060101AFI20221125BHJP
【FI】
E02D29/05 Z
(21)【出願番号】P 2019018487
(22)【出願日】2019-02-05
【審査請求日】2021-08-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【氏名又は名称】黒岩 久人
(72)【発明者】
【氏名】長井 千興
(72)【発明者】
【氏名】猫本 泰彦
(72)【発明者】
【氏名】温品 秀夫
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 祐一
【審査官】五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-173453(JP,A)
【文献】特許第3053938(JP,B2)
【文献】特開2016-199957(JP,A)
【文献】特開2017-166139(JP,A)
【文献】特開2015-025292(JP,A)
【文献】特開2012-046950(JP,A)
【文献】特開2012-107430(JP,A)
【文献】特開平04-189922(JP,A)
【文献】八重樫 敏夫、外3名,中央合同庁舎第5号館地下工事の施工報告,西松建設技報,VOL.6,日本,1983年,116-123,https://www.nishimatsu.co.jp/solution/report/pdf/vol6/g006_13.pdf
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02D 29/00
E02D 29/045-37/00
E04G 21/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地下構造体を有する建物の構築方法であって、
前記地下構造体を、平面視で、内側エリアに構築された
マットスラブを有し杭基礎を有していない内側構造体と、前記内側エリアの外側の外側エリアに構築された
マットスラブおよび杭基礎を有する外側構造体と、を含んで構成し、
前記内側エリアと前記外側エリアとの境界に仮設壁を構築するとともに、前記外側エリアの地盤内に構真柱を構築する第1工程と、
前記仮設壁の前記内側エリア側の壁面から前記外側エリアの地盤内に向かって地盤アンカーを打ち込みながら、前記内側エリアの地盤を前記内側構造体の底面深さまで掘削する第2工程と、
前記外側エリアにて、前記外側構造体の所定階の床スラブを
外側の先行床として構築し、当該
外側の先行床を前記構真柱で支持するとともに、前記内側エリアにて、床付面から上方に向かって前記内側構造体の一部を構築し、当該内側構造体の一部に支持させて所定階の床スラブを
内側の先行床として構築する第3工程と、
前記
内側および外側の先行床から上方に向かって地上構造体を構築しつつ、前記内側エリアにて、前記内側構造体の残りを構築し、前記外側エリアにて、前記
外側の先行床から下方に向かって、前記地盤アンカーを撤去しながら地盤を掘削して前記外側構造体を構築することを繰り返す第4工程と、を備え、
前記第3工程では、前記内側構造体の一部として、前記床付面上に、前記マットスラブに埋設されるプレキャストコンクリート造の束部材を配置し、当該束部材の上に鉄骨柱を建て込んで、当該鉄骨柱で前記内側の先行床を支持することを特徴とする建物の構築方法。
【請求項2】
前記第2工程では、前記地盤アンカーを前記外側エリアの地盤に前記構真柱同士の間を通して打ち込んで、前記地盤アンカーの定着体を前記外側エリアの地盤内に配置することを特徴とする請求項1に記載の建物の構築方法。
【請求項3】
前記第2工程では、前記内側エリアの地盤を所定深さまで掘削して、掘削により露出した前記仮設壁の壁面に地盤アンカーを打ち込む作業を繰り返すことで、前記地盤アンカーを上下に複数段設けることを特徴とする請求項1または2に記載の建物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地下構造体を有する建物の構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、大規模な地下構造物を有する超高層建物を構築する場合、逆打ち工法が用いられる場合がある。この逆打ち工法では、まず、1階の床スラブを先行床として構築する。次に、この先行床を支保工として利用しながら、順次、下方に向かって、地盤掘削および地下躯体の構築を繰り返すとともに、先行床より上方に向かって地上躯体を構築していく。
この逆打ち工法では、基礎躯体の構築よりも地上階の鉄骨建方が先行する。そのため、基礎躯体が完成するまでの期間、構真柱にかかる鉛直荷重が大きくなり、構真柱を支持する杭の杭長や杭径を大きくする必要があり、施工コストが増大するという問題があった。また、建物高さが高い場合、杭の支持力が不足して、地上階の鉄骨建方を中断しなければならない場合があった。さらに、超高層の高層部の周囲に低層部を備える建物の場合、地下躯体全体が一体となるため、地下柱の数だけ構真柱の本数が多くなり、さらにコストが増大するおそれがあった。
一方、大規模な地下構造物であっても、杭を必要としない直接基礎を採用できる場合には、逆打ち工法より順打ち工法がコスト面で有利となるが、工期が長期化するという課題があった。
例えば、大規模な地下構造物を構築する方法として、特許文献3の方法があるが、外周部の躯体構築が完了しないと、中央部の掘削が開始できず、中央部が超高層の場合には、工期が長期化するという課題があった。
また、特許文献4の方法では、外周部を逆打工法とし、中央部を順打工法とする方法であるが、中央エリアには切梁が必要であり、地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。
【0003】
特許文献1には、建物高層部と建物低層部を含む地下構造物の構築方法が記載されている。この地下構造物の構築方法では、地下躯体を構築する際、地盤を掘削しながら地下躯体を構築する逆打ち工法を採用しており、施工過程における沈下量の差が生じないように、建物高層部を支える地下柱にあっては、コンクリート打設を先行することにより鉛直変位を抑える。一方で、建物低層部を支える地下柱については、コンクリート打設を遅らせて鉛直変位を許容することにより、不同沈下を防いでいる。
特許文献2には、既存地下躯体の一部を残したまま、新設建物の基礎躯体を構築していく、地下構造物の構築方法が記載されている。具体的には、上部躯体を解体後、既存の地下躯体を存置し、その地下躯体を支柱や敷桁で補強した上に置き構台を設置する。次に、ロックオーガーや全周回転掘削機により地下躯体の上から杭工事を行うことで、短工期で地下躯体を構築する。
また、特許文献3には、建物の中央部を順打ち工法とし、外周部を逆打ち工法で構築する地下構造物の構築方法が記載されている。この地下構造物の構築方法では、まず、既存地下構造物の周囲に山留め壁を構築する。次に、既存地下構造物を順次解体しながら、新設地下構造物の外周部に外周リングを構築し、上層から下層に向かって新設地下構造物の外周部を構築する。その後、外周リングの内側に、新設地下構造物の中央部を構築する。しかしながら、特許文献3では、既存地下構造物と敷地境界との間に山留め壁を構築できるスペースが必要であった。
特許文献4には、既存地下構造物を解体した場所に新設地下構造物を構築する地下構造物の構築方法が示されている。この方法では、新設地下構造物を外周エリアと中央エリアとに区画しておき、外周エリアでは、逆打ち工法により地下構造物を構築し、中央エリアでは、棚杭および切梁を用いて支保工を架設して、順打ち工法により地下構造物を構築する。しかしながら、特許文献4の地下構造物の構築方法では、中央エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物を設けるため、中央エリアにおける掘削や地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第5171902号公報
【文献】特開2017-020265号公報
【文献】特開2012-107430号公報
【文献】特許第6103667号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1のような地下構造物の構築方法では、中央エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物を設けるため、中央エリアにおける掘削や地下構造物の構築を円滑に進めることが困難であった。
【0006】
本発明は、地下構造体を有する建物を対象として、内側のエリアにおける地盤の掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることが可能な、建物の構築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】
本発明者らは、地下躯体を有する高層建物の構築方法として、建物を高層部と低層部に区画した後、高層部の直下については、地盤掘削を行い、掘削した掘削底から上方に向って順打ち工法で地下躯体を構築し、低層部直下については、高層部直下の地下躯体を山留めとして利用しながら、逆打ち工法によって地下躯体を構築する、順打ち工法および逆打ち工法を併用することで、地上躯体工事に早期に着手でき、短工期が実現できることに着眼して、本発明に至った。
第1の発明の建物の構築方法は、地下構造体(例えば、後述の地下躯体10)を有する建物(例えば、後述の建物1)の構築方法であって、前記地下構造体を、平面視で、内側エリア(例えば、後述の中央エリア20A)に構築された内側構造体(例えば、後述の中央部10A)と、前記内側エリアの外側の外側エリア(例えば、後述の外周エリア20B)に構築された外側構造体(例えば、後述の外周部10B)と、を含んで構成し、前記内側エリアと前記外側エリアとの境界に仮設壁(例えば、後述の仮設壁22)を構築するとともに、前記外側エリアの地盤(例えば、後述の地盤2)内に構真柱(例えば、後述の構真柱23)を構築する第1工程(例えば、後述のステップS1)と、前記仮設壁の前記内側エリア側の壁面から前記外側エリアの地盤内に向かって地盤アンカー(例えば、後述の地盤アンカー25)を打ち込みながら、前記内側エリアの地盤を前記内側構造体の底面深さまで掘削する第2工程(例えば、後述のステップS2)と、前記外側エリアにて、前記外側構造体の所定階(例えば、1階)の床スラブ(例えば、後述の1階の床スラブ16)を先行床(例えば、後述の先行床17B)として構築し、当該先行床を前記構真柱で支持するとともに、前記内側エリアにて、床付面(例えば、後述の床付面24)から上方に向かって前記内側構造体の一部(例えば、後述の中央部10Aの鉄骨柱26、鉄骨梁27)を構築し、当該内側構造体の一部に支持させて所定階(例えば、1階)の床スラブを先行床(例えば、後述の先行床17A)として構築する第3工程(例えば、後述のステップS3)と、前記先行床から上方に向かって地上構造体(例えば、後述の地上躯体11)を構築しつつ、前記内側エリアにて、前記内側構造体の残りを構築し、前記外側エリアにて、前記先行床から下方に向かって、前記地盤アンカーを撤去しながら地盤を掘削して前記外側構造体を構築することを繰り返す第4工程(例えば、後述のステップS4)と、を備えることを特徴とする。
上述の仮設壁は、建物の構築過程において、内側エリアと外側エリアとの境界に一時的に設置される壁であり、例えば、後述する仕切り杭とこの仕切り杭同士の間に設置する横矢板で構成される。
【0008】
この発明によれば、外側エリアでは逆打ち工法により地下構造体を構築し、内側エリアでは順打ち工法により地下構造体を構築する。このとき、外側エリアと内側エリアとの境界に仮設壁を設け、この仮設壁を支持する地盤アンカーを外側エリアの地盤内に定着させた。よって、内側エリアに棚杭や切梁などの仮設構造物が不要となるため、内側エリアにおける掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることができる。また、仮設壁および地盤アンカーが外側エリアの地盤を保持する山留めとしての機能を発揮するので、建設敷地に隣接する周辺地盤の安定性を高めることができる。
【0009】
第2の発明の建物の構築方法は、前記第2工程では、前記地盤アンカーを前記外側エリアの地盤に前記構真柱同士の間を通して打ち込んで、前記地盤アンカーの定着体を前記外側エリアの地盤内に配置することを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、外側エリアの地盤内に構真柱を打ち込み、さらに構真柱同士の間に地盤アンカーを設置した。したがって、地盤アンカーを定着させるためだけに建物敷地外に用地を確保する必要はなく、敷地が狭溢であっても、地盤アンカーを容易に設置できる。
また、外側エリアの地盤内に地盤アンカーの定着体を設置したので、地盤アンカーの定着体として多様な形態を採用できるうえに、地盤アンカーの撤去も比較的容易である。
また、地盤アンカーは、外側エリアの地盤の掘削作業の進捗に合わせて、容易に撤去できる。
【0011】
第3の発明の建物の構築方法は、前記内側エリアの地盤を所定深さまで掘削して、前記仮設壁の掘削により露出した壁面に地盤アンカーを打ち込む作業を繰り返すことで、前記地盤アンカーを上下に複数段設けることを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、地盤アンカーを上下に複数段設けたので、掘削深さが深く、仮設壁が高くなる場合であっても、この仮設壁を地盤アンカーで確実に支持できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、地下構造体を有する建物を対象として、内側のエリアにおける地盤の掘削や地下構造体の構築を円滑に進めることが可能な建物の構築方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物の模式的な縦断面図である。
【
図2】
図1に示す建物の地下構造体の模式的な横断面図である。
【
図3】建物の構築手順を示すフローチャートである。
【
図4】建物の構築手順の説明図(その1:仮設壁を構成する仕切り杭の打込み工程、外周エリアでの構真柱およびSMW壁の構築工程)である。
【
図5】建物の構築手順の説明図(その2:中央エリアでの地盤アンカーの打込み工程)である。
【
図6】建物の構築手順の説明図(その3:外周エリアでの先行床の構築工程、中央エリアでの鉄骨建方および先行床の構築工程)である。
【
図7】建物の構築手順の説明図(その4:外周エリアでの地下躯体の構築工程、中央エリアでの地下躯体の構築工程)である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は、地下躯体を有する高層建物の構築方法として、建物の高層部直下の中央エリアについては、順打ち工法で地盤掘削を行って地下躯体を構築し、建物の低層部直下の外周エリアについては、逆打ち工法で地下躯体を構築する、中央エリア順打ち・外周エリア逆打ちの併用工法である。これにより、地上躯体工事に早期に着手でき、短工期を実現できる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物1の模式的な縦断面図である。
図2は、建物1の地下躯体10の模式的な横断面図である。
建物1は、鉄骨鉄筋コンクリート造の地下構造体としての地下躯体10と、この地下躯体10の上に構築される鉄骨造の地上構造体としての地上躯体11と、を備える。
【0016】
地下躯体10は、平面視で、内側構造体としての中央部10Aと、この中央部10Aの周囲(外側)に環状に構築された外側構造体としての外周部10Bと、を備える。また、この地下躯体10は、縦断面視で、べた基礎であるマットスラブ12、外周部10Bのマットスラブ基礎の直下に設けられた杭基礎である杭13、各階の柱14、各階の梁15、各階の床スラブ16を備えている。
図1に示すように、中央部10Aには、杭が設けられておらず、外周部10Bにのみ杭13が設けられている。
地上躯体11は、高層部と、この高層部の周囲に構築された低層部と、で構成されている。地下躯体10の中央部10Aは、高層部の直下に位置しており、地下躯体10の外周部10Bは、低層部の直下に位置している。
【0017】
以下、建物1を構築する手順について、
図3のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、平面視で、地下躯体10の中央部10Aが構築されるエリアを内側エリアとしての中央エリア20Aとし、外周部10Bが構築されるエリアを外側エリアとしての外周エリア20Bとする(
図2参照)。この外周エリア20Bは、中央エリア20Aを囲む環状となっている。
【0018】
ステップS1では、
図4に示すように、中央エリア20Aと外周エリア20Bとの境界に仮設壁22を構成する仕切り杭を所定間隔で打ち込む。また、外周エリアにて、建物1の外周に沿って地盤2内に山留め壁としてのSMW壁21を構築するとともに、地盤2内に構真柱23を埋設して杭13を構築する。
ステップS2では、
図5に示すように、仮設壁22の中央エリア20A側の壁面から外周エリア20Bの地盤2内に向かって、地盤アンカー25を打ち込みながら、中央エリア20Aの地盤2を中央部10Aのマットスラブ12の底面の深さ(床付面24)まで掘削する。
具体的には、中央エリア20Aの地盤2を所定深さまで掘削して、掘削により露出した仕切り杭同士の間に横矢板を嵌め込んで、仮設壁22を構築する。そして、この露出した仮設壁22の壁面に地盤アンカー25を打ち込む。このとき、地盤アンカー25を外周エリア20Bの地盤2の構真柱23同士の間や杭13同士の間を通して打ち込んで、地盤アンカー25の先端の定着体を外周エリア20Bの地盤2内に配置する。この作業を繰り返すことで、地盤アンカー25を上下に複数段設けつつ、床付面24まで掘削する。
仮設壁22は、建物1の構築過程において、中央エリア20Aと外周エリア20Bとの境界に一時的に設置される壁である。地盤アンカー25を設置することにより、仮設壁22が外周エリア20Bの地盤2側に引っ張られるので、中央エリア20Aの地盤2の掘削を進めても、仮設壁22が保持される。
【0019】
ステップS3では、
図6に示すように、外周エリア20Bにて、構真柱23に支持させて外周部10Bの先行床17Bを構築するとともに、中央エリア20Aにて、中央部10Aの鉄骨柱26に支持させて中央部10Aの先行床17Aを構築して、1階先行床17として1階床スラブ全面を構築する。具体的には、外周エリア20Bにて、適宜掘削を行い、外周部10Bの1階の梁15および床スラブ16を先行床17Bとして構築し、この先行床17Bを構真柱23で支持する。このように、外周エリア20Bの地盤2の上部を掘削して外周部10Bを構築しても、この地盤2の上部には地盤アンカー25が打ち込まれていないため、地盤アンカー25に干渉しない。
【0020】
また、中央エリア20Aにて、床付面24から上方に向かって、中央部10Aの鉄骨柱26および鉄骨梁27の鉄骨建方を行う。ここで、工期短縮を図るため、鉄骨柱26の下端部については、床付面24上にプレキャストコンクリート製の束部材28を設置し、この束部材28の上に鉄骨柱26を建て込む。なお、これに限らず、マットスラブの下部12A(
図6中破線で示す)を構築し、この上に鉄骨柱26を建て込んでもよい。
さらに、中央エリア20Aにて、外周エリアの先行床17Bと一体化する1階の梁15および床スラブ16を先行床17Aとして構築する。これにより、1階先行床17が全面に亘って完成し、以後、この1階先行床17の上下で同時に工事を進めることが可能となる。
【0021】
ステップS4では、
図7に示すように、全エリア(中央エリア20Aおよび外周エリア20B)において、1階先行床17から上の地上躯体11の構築を開始する。
また、中央エリア20Aにて、中央部10Aの残りの躯体を構築する。ここで、中央部10Aの各階の床躯体(梁15および床スラブ16)の構築については、必ずしも下層から上層に向かって行う必要はない。
また、外周エリア20Bにて、先行床17Bから下方に向かって、地盤アンカー25を撤去しながら地盤2を掘削して外周部10Bの地下階の梁15および床スラブ16を構築する。以降、このような掘削および地下躯体の構築を繰り返す。なお、この掘削では、掘削深さが浅いため、SMW壁21に作用する土圧が小さく、外周エリア20Bの既に構築した梁15および床スラブ16がSMW壁21の支保工として機能する。よって、中央部10Aの梁15や床スラブ16の構築を待たずに掘削を進めることができる。したがって、中央部10Aにて構築する床躯体のレベルと、外周部10Bにて構築する床躯体のレベルとは、必ずしも一致しなくてもよい。
【0022】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)外周エリア20Bでは逆打ち工法により地下躯体10の外周部10Bを構築し、中央エリア20Aでは順打ち工法により地下躯体10の中央部10Aを構築する。このとき、外周エリア20Bと中央エリア20Aとの境界に仮設壁22を設け、この仮設壁22の地盤アンカー25を外周エリア20Bの地盤2内に定着させた。よって、中央エリア20Aに棚杭や切梁などの仮設構造物が不要となるため、中央エリア20Aにおける掘削や地下躯体10の構築を円滑に進めることができる。また、仮設壁22および地盤アンカー25が外周エリア20Bの地盤2を保持する山留めとしての機能を発揮するので、建設敷地に隣接する周辺地盤の安定性を高めることができる。
【0023】
(2)外周エリア20Bの地盤2内に構真柱23を打ち込み、さらにこれら構真柱23同士や杭13同士の間に地盤アンカー25を設置した。したがって、地盤アンカー25を定着させるためだけに建物敷地外に用地を確保する必要はなく、敷地が狭溢であっても、地盤アンカー25を容易に設置できる。
また、外周エリア20Bの地盤2内に地盤アンカー25の定着体を設置したので、地盤アンカー25の定着体として多様な形態を採用できるうえに、地盤アンカー25の撤去も比較的容易である。
また、地盤アンカー25は、外周エリア20Bの地盤2の掘削作業の進捗に合わせて、容易に撤去できる。
【0024】
(3)地盤アンカー25を上下に複数段設けたので、掘削深さが深く、仮設壁22が高くなる場合であっても、この仮設壁22を地盤アンカー25で確実に支持できる。
(4)地下躯体10を有する建物1を対象として、建物1の高層部直下の中央部10Aを順打ち工法で構築し、建物1の低層部直下の外周部10Bを逆打ち工法で構築することで、コストおよび工期の両方で有利な地下構造体の構築方法を実現できる。特に、建物1では、中央部10Aを杭ではなくべた基礎による直接基礎で支持するので、地下躯体10を構築する費用を低減でき、短工期化が可能である。
【0025】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、地盤アンカーが複数段に亘って打ち込んだが、これに限らず、地盤アンカーを一段のみ打ち込んでもよい。
また、上記実施形態では、中央エリア20Aの先行床17Aおよび外周エリア20Bの先行床17Bを、1階床レベルに設けたが、これに限らず、先行床17Aおよび先行床17Bを異なる床レベルに設けてもよい。
また、上記実施形態では、中央エリア20Aの基礎をべた基礎(マットスラブ12)による直接基礎としたが、これに限らず、杭基礎としてもよい。
【符号の説明】
【0026】
1…建物 2…地盤
10…地下躯体(地下構造体) 10A…中央部(内側構造体)
10B…外周部(外側構造体) 11…地上躯体(地上構造体)
12…マットスラブ 12A…マットスラブの下部 13…杭 14…柱
15…梁 16…床スラブ
17…1階先行床 17A…中央部の先行床 17B…外周部の先行床
20A…中央エリア(内側エリア) 20B…外周エリア(外側エリア)
21…SMW壁 22…仮設壁 23…構真柱 24…床付面 25…地盤アンカー
26…鉄骨柱 27…鉄骨梁 28…束部材