JP7762605B2 - 既存建物の建替え方法および建替え建物 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の建替え方法、および、この既存建物の建替え方法により建て替えた建替え建物に関する。

従来より、地下水位の高い地盤に設けられた既存地下躯体を有する既存建物の建替え方法が提案されている（特許文献１～３参照）。
特許文献１には、地下水位の高い地盤に建てられた地下躯体のある建物の基礎に、地上躯体の解体により減少する重量のうち、浮力に抵抗する重量の新築基礎を構築し、その後、新築基礎に新築の地下躯体を構築しつつ既存の地下躯体および既存の地上躯体を解体する、建物の建替工法が示されている。
特許文献２には、地下水圧が作用する既存構造物の少なくとも耐圧版を残して既存構造物を解体し、既存耐圧版上に新築構造物を構築する場合に、その解体途中で、既存耐圧版上に新設杭施工用ケーシングを地下水圧の水頭よりも高く設置し、ケーシングを通じて新たにコンクリート杭を打設し、コンクリート杭の杭頭部分と既存構造物の耐圧版とを一体的に接合して地下水圧に抵抗させる、既存構造物の解体時における浮力対策方法が示されている。

特許文献３には、地下水対策を施して建替対象地における新設構造物の底盤部分からの地下水の湧出を阻止しながら、地下構造部と地上構造部とを有する既設構造物を解体して少なくとも地下構造部を有する新設構造物を構築する構造物の建替方法であって、地下水対策として、既設の地下構造部の底側部位を解体せずに止水部として残して底側部位に浮上抵抗力を付与する浮上抵抗措置と、地下水を揚水する揚水措置とを、建替対象地においてエリアを分けて実施する、構造物の建替方法が示されている。

特開２００４－３３９８１６号公報 特開２００７－１７７４１０号公報 特開２０１６－７９５６７号公報

本発明は、地下水位が既存地下躯体の底面よりも高い既存建物を建替える際に、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる、既存建物の建替え方法および建替え建物を提供することを課題とする。

本発明者らは、地下水位の高い敷地に建てられた既存建物を対象とする建替え方法であり、既存地下外壁の地下水位以深となる部分および既存耐圧盤を存置することで、既存地下外壁および既存耐圧盤で囲まれた地下空間へ地下水が浸入するのを防止しつつ、既存地下外壁および既存耐圧盤の重量が地下水による浮力に抵抗するので、工期の短縮や建設コストの削減が可能である点に着眼して、本発明に至った。
第１の発明の既存建物の建替え方法は、既存地下躯体（例えば、後述の既存地下躯体１１）を備えかつ地下水位（例えば、後述の地下水位Ｗ）が前記既存地下躯体の底面よりも高い既存建物（例えば、後述の既存建物１）の建替え方法であって、前記既存地下躯体は、底面を構成する既存耐圧盤（例えば、後述の既存耐圧盤１３）および側面を構成する既存地下外壁（例えば、後述の既存地下外壁１４）を有し、少なくとも前記既存地下外壁のうち地下水位以深となる部分および前記既存耐圧盤を存置して、前記既存地下躯体の内部を解体して、前記既存耐圧盤および前記既存地下外壁で囲まれた地下空間（例えば、後述の地下空間Ｓ）を形成する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記地下空間に新設地下躯体（例えば、後述の新設地下躯体３０）を構築する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を含むことを特徴とする。

ここで、少なくとも既存耐圧盤を存置するとは、既存耐圧盤のみを存置する場合や、既存耐圧盤に加えてこの既存耐圧盤上の既存基礎の一部を存置する場合を含む。
この発明によれば、地下水位以深となる部分の既存地下外壁および既存耐圧盤を存置したので、既存地下外壁および既存耐圧盤で囲まれた地下空間に地下水が浸入するのを防止できる。よって、この地下空間に容易に新設地下躯体を構築できる。
また、地下水位以深となる部分の既存地下外壁および既存耐圧盤の重量が地下水による浮力に抵抗するので、既存地下躯体を解体する際、既存地下躯体の浮き上がりを防止できる。また、地下水による浮力に抵抗するために新たに重量物を設ける必要がないので、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる。
また、地下水位以深となる部分の既存地下外壁および既存耐圧盤が地下水の浸入を防止するため、地下水の浸入に対して新たに遮水体を設ける必要がなく、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる。

第２の発明の建替え建物は、既存地下躯体（例えば、後述の既存地下躯体１１）を備えかつ地下水位（例えば、後述の地下水位Ｗ）が前記既存地下躯体の底面よりも高い既存建物（例えば、後述の既存建物１）を建て替えた建替え建物（例えば、後述の建替え建物４、４Ａ、４Ｃ）であって、前記既存地下躯体は、前記既存地下躯体の底面を構成する既存耐圧盤（例えば、後述の既存耐圧盤１３）と、前記既存耐圧盤の外周部から少なくとも地下水位の高さまで延びる既存地下外壁（例えば、後述の既存地下外壁１４）と、前記既存耐圧盤および前記既存地下外壁で囲まれた空間に構築された新設地下躯体（例えば、後述の新設地下躯体３０）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、建替え建物の新設地下躯体を構築する際に、地下水位以深となる部分の既存地下外壁および既存耐圧盤が、地下水の浸入を防止しつつ浮力に抵抗するため、地下水の浸入に対して新たに遮水体を設けたり、地下水による浮力に対して新たに重量物を設けたりする必要がなく、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる。

第３の発明の建替え建物は、前記既存耐圧盤の底面から下方に延びる既存杭および／または新設杭をさらに備えることを特徴とする。

この発明によれば、地下水位以深となる部分の既存地下外壁および既存耐圧盤の重量に加えて、既存杭および／または新設杭の引き抜き抵抗が、地下水による浮力に抵抗するので、既存地下躯体を解体する際、既存地下躯体の浮き上がりをより確実に防止できる。
また、既存杭および／または新設杭が、地下水による浮力に抵抗するので、地下水による浮力に対して新たに重量物を設ける必要がなく、建設コストを削減できる。

本発明によれば、地下水位が既存地下躯体の底面よりも高い既存建物を建替える際に、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる、既存建物の建替え方法および建替え建物を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る既存建物の建替え方法により建替えられる既存建物の縦断面図である。 第１実施形態に係る既存建物を建替え手順のフローチャートである。 第１実施形態に係る既存建物の建替え手順の説明図（その１、既存地下躯体の内部を解体した状態）である。 第１実施形態に係る既存建物の建替え手順の説明図（その２、建替え建物を構築した状態）である。 既存地下躯体の内部を解体した際に既存地下躯体が浮き上がるか否かを検討するための図である。 第２実施形態に係る建替え建物の縦断面図である。 第２実施形態に係る既存建物の建替え手順の説明図（杭打ち機で新設杭を構築した状態）である。 第３実施形態に係る既存建物の建替え手順の説明図（杭打ち機で新設杭を構築した状態）である。 第４実施形態に係る建替え建物の縦断面図である。 第４実施形態に係る既存建物の建替え手順の説明図（既存地下躯体の内部を解体した状態）である。

本発明は、既存耐圧盤と、既存地下外壁の地下水位以深となる部分と、を浮力抵抗手段および遮水手段とする、地下階を有する既存建物の建替え方法および建替え建物である。
本発明の第１実施形態では、既存建物は、既存耐圧盤と、既存地下外壁の地下水位以深となる部分と、既存杭と、を備えており、既存耐圧盤および既存地下外壁で囲まれた地下空間に新設地下躯体を構築する（図１～図５）。
第２、第３実施形態では、第１実施形態の建替え建物に、さらに新設杭を追加したものである（図６、図７）。第４実施形態は、第１実施形態の建替え建物に、さらに新設地下外壁を設けたものである（図９、図１０）。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る既存建物の建替え方法により建替えられる既存建物１の縦断面図である。
既存建物１は、地盤２中に構築された既存杭１０と、地盤２中で既存杭１０の上に構築された既存地下躯体１１と、既存地下躯体１１の上に構築された既存地上躯体１２と、を備える。既存地下躯体１１は、底面を構成する既存耐圧盤１３を含む既存基礎１７と、側面を構成する既存地下外壁１４と、を有する。既存地下外壁１４は、既存耐圧盤１３の外周部から地表面３まで延びている。既存杭１０は、既存耐圧盤１３の底面から下方に延びている。

また、地盤２中には、既存地下躯体１１の既存地下外壁１４の外周面に沿って、土（Ｓｏｉｌ)とセメント系懸濁液とを地盤中の掘削孔内または掘削溝内で混合攪拌を行うことで造成される、既存山留め壁であるＳＭＷ（ソイルセメント連続壁、Ｓｏｉｌ Ｍｉｘｉｎｇ Ｗａｌｌ）２０が構築されている。ＳＭＷ２０には、所定間隔おきに芯材２１が打ち込まれており、これら芯材２１は、既存地下躯体１１に一体化している。
また、地盤２中には、地下水が存在しており、地下水位Ｗは、地表面３よりも低く、既存地下躯体１１の底面よりも高くなっている。

以下、既存建物１を建て替える手順について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、既存地上躯体１２を既存１階床面１５上まで解体する（図１参照）。
ステップＳ２では、図３に示すように、既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３を存置して、既存地下躯体１１の内部を解体する。具体的には、既存地下躯体１１の既存地下外壁１４を残して、この既存地下外壁１４で囲まれた内側の躯体を上から既存耐圧盤１３の上面まで解体する。これにより、既存耐圧盤１３および既存地下外壁１４で囲まれた地下空間Ｓが形成される。この状態で、既存地下躯体１１に作用する浮力に対して、既存地下躯体１１の既存耐圧盤１３および既存地下外壁１４の躯体重量、既存杭１０の引抜耐力、ならびにＳＭＷ２０の芯材２１の引抜き摩擦抵抗が抵抗し、既存地下躯体１１が浮き上がらないようになっている。
ステップＳ３では、図４に示すように、既存耐圧盤１３および既存地下外壁１４で囲まれた地下空間Ｓに新設地下躯体３０を構築する。
ステップＳ４では、図４に示すように、新設地下躯体３０上に新設地上躯体３１を構築して、建替え建物４とする。

以下、既存地下躯体の内部を解体して地下空間を形成した際に、地下水の浮力により既存地下躯体が浮き上がるか否かについて、図５を参照しながら検討する。
まず、既存地下躯体１１に作用する浮力ｗ１を求める。水頭差Ｈは、以下の式で表わされる。
Ｈ＝２１．４５ｍ（既存地下躯体下面の深さ）－５．０ｍ（被圧水頭）
＝１６．４５ｍ

よって、既存地下躯体に作用する浮力ｗ１は、以下の式で表わされる。
ｗ１＝４０１２ｍ^２（既存地下躯体の底面の面積）×１６．４５ｍ（水頭差）
×１ｔ／ｍ^３＝６５９９７ｔ

既存地下躯体の重量ｗ２は、４９８８８ｔである。
既存杭の引抜耐力ｗ３は、以下の式で表わされる。
ｗ３＝９９８ｋＮ（既存杭１本当たりの引抜耐力）×１１３本（杭本数）
＝１１２７７４ｋＮ
＝１１５０７ｔ

ＳＭＷの引抜き摩擦抵抗ｗ４を求める。ＳＭＷの引抜き摩擦抵抗は、既存地下躯体の下面よりも下側の芯材のみが引き抜きに対して抵抗するものとする。したがって、芯材の長さ（根入長）Ｌｓは、２６．５ｍ－２１．４５ｍ＝５．０５ｍとなる。また、地盤の平均Ｎ値Ｎｓを２０、片面の芯材の周長Ｌを２５６ｍとすると、ＳＭＷの引抜き摩擦抵抗ｗ４は、以下の式で表わされる。
ｗ４＝１／３×（１０×Ｎｓ×Ｌｓ／３）×Ｌ×２
＝５７９０６ｋＮ
＝５９０８ｔ

よって、地下水の浮力により既存地下躯体が浮き上がるか否かの判定式は、以下のようになる。
（ｗ２＋ｗ３＋ｗ４）／ｗ１
＝（４９８８８＋１１５０７＋５９０８）／６５９９７
＝１．０２＞１．０
したがって、地下水の浮力による既存地下躯体の浮き上がりを防止できる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）地下水位Ｗ以深となる部分の既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３を存置したので、既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３で囲まれた地下空間Ｓに地下水が浸入するのを防止できる。よって、この地下空間Ｓに容易に新設地下躯体３０を構築できる。
また、地下水位Ｗ以深となる部分の既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３の重量が地下水による浮力に抵抗するので、既存地下躯体１１を解体する際、既存地下躯体１１の浮き上がりを防止できる。また、地下水による浮力に抵抗するために新たに重量物を設ける必要がないので、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる。
また、地下水位以深となる部分の既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３が地下水の浸入を防止するため、地下水の浸入に対して新たに遮水体を設ける必要がなく、工期の短縮および建設コストの削減を実現できる。

（２）地下水位以深となる部分の既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３の重量に加えて、既存杭１０の引き抜き抵抗が地下水による浮力に抵抗するので、既存地下躯体１１を解体する際、既存地下躯体１１の浮き上がりをより確実に防止できる。
また、既存杭１０が地下水による浮力に抵抗するので、地下水による浮力に対して新たに重量物を設ける必要がなく、建設コストを削減できる。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態に係る建替え建物４Ａの縦断面図である。
本実施形態では、既存耐圧盤１３および既存地下外壁１４で囲まれた地下空間Ｓに、新設地下躯体３０を構築するとともに新設杭３２を構築して、建替え建物４とした点が、第１実施形態と異なる。この新設杭３２は、既存耐圧盤１３の底面から下方に延びている。
具体的には、ステップＳ２において、図７に示すように、既存地下躯体１１のうち新設杭３２の直上に位置する部分を解体して、上下に連続する開口１６を形成する。次に、開口１６を通して、既存耐圧盤１３上から地下水位Ｗより高い位置までケーシング４１を設置するとともに、既存１階床面１５上に杭打ち機４０を載せて、杭打ち機４０により、ケーシング４１の内側に新設杭３２を構築する。その後、既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３を存置して、既存地下躯体１１の内部を解体する。なお、本実施形態では、新設杭３２の引抜耐力も浮力に抵抗する。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果がある。

〔第３実施形態〕
本実施形態では、新設杭３２の構築方法が第２実施形態と異なる。
すなわち、ステップＳ２において、図８に示すように、既存地下躯体１１のうち新設杭３２の直上に位置する部分を含む中央部のみを、既存耐圧盤１３の上面まで解体する。次に、既存耐圧盤１３上から地下水位Ｗより高い位置までケーシング４１を設置するとともに、既存耐圧盤１３上に杭打ち機４０を載せて、杭打ち機４０により、ケーシング４１の内側に新設杭３２を構築する。その後、既存地下外壁１４を残して、既存地上躯体１２の外周部を既存耐圧盤１３の上面まで解体する。なお、本実施形態では、新設杭３２の引抜耐力も浮力に抵抗する。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果がある。

〔第４実施形態〕
図９は、本発明の第４実施形態に係る建替え建物４Ｃの縦断面図である。
本実施形態では、既存地下外壁１４の外側に新設地下外壁３３を設ける点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、ステップＳ２において、図１０に示すように、既存地下外壁１４の外側に新設地下外壁３３を構築して既存耐圧盤１３に接合し、その後、新設地下外壁３３の内側を既存耐圧盤１３の上面まで解体する。なお、本実施形態では、新設地下外壁３３の重量も浮力に抵抗する。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）と同様の効果がある。

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、上述の各実施形態では、ステップＳ２において、既存地下外壁１４および既存耐圧盤１３を存置して、既存地下躯体１１の内部を解体することで、既存耐圧盤１３および既存地下外壁１４で囲まれた地下空間Ｓを形成したが、これに限らない。すなわち、既存地下外壁１４、既存耐圧盤１３、およびこの既存耐圧盤１３上の既存基礎１７の一部を存置して、既存地下躯体１１の内部を解体することで、既存耐圧盤１３を含む既存基礎１７および既存地下外壁１４で囲まれた地下空間を形成してもよい。
また、上述の各実施形態では、既存建物１に既存杭１０およびＳＭＷ２０が設けられているが、これに限らず、既存杭１０やＳＭＷ２０が設けられていなくてもよい。
また、上述の各実施形態では、既存山留壁として、芯材２１が所定の間隔おきに打ち込まれたＳＭＷ２０を設けたが、これに限らず、場所打ち杭壁としてもよい。
また、第４実施形態では、既存耐圧盤１３よりも上に位置する既存地下外壁１４およびＳＭＷ２０を全て撤去したが、これに限らず、既存耐圧盤１３よりも上に位置する既存地下外壁１４やＳＭＷ２０の一部を存置してもよい。

１…既存建物 ２…地盤 ３…地表面 ４、４Ａ、４Ｃ…建替え建物
１０…既存杭 １１…既存地下躯体 １２…既存地上躯体
１３…既存耐圧盤 １４…既存地下外壁 １５…既存１階床面 １６…開口
１７…既存基礎 ２０…ＳＭＷ（ソイルセメント連続壁） ２１…芯材
３０…新設地下躯体 ３１…新設地上躯体 ３２…新設杭
３３…新設地下外壁 ４０…杭打ち機 ４１…ケーシング
Ｗ…地下水位 Ｓ…地下空間

Claims (3)

1. 既存地下躯体を備えかつ地下水位が前記既存地下躯体の底面よりも高い既存建物の建替え方法であって、
   前記既存地下躯体は、底面を構成する既存耐圧盤および側面を構成する既存地下外壁を有し、
   既存１階床面上から、杭打ち機により、前記既存耐圧盤の底面から下方に延びる新設杭を構築し、次に、少なくとも前記既存地下外壁のうち地下水位以深となる部分および前記既存耐圧盤を存置して、前記既存地下躯体の内部を解体して、前記既存耐圧盤および前記既存地下外壁で囲まれた地下空間を形成する工程と、
   前記地下空間に新設地下躯体を構築する工程と、を含むことを特徴とする既存建物の建替え方法。
2. 既存地下躯体を備えかつ地下水位が前記既存地下躯体の底面よりも高い既存建物を建て替えた建替え建物であって、
   前記既存地下躯体の底面を構成する既存耐圧盤と、
   前記既存地下躯体の外側に設けられて前記既存耐圧盤に接合された新設地下外壁と、
   前記既存耐圧盤および前記新設地下外壁で囲まれた空間に構築された新設地下躯体と、を備えることを特徴とする建替え建物。
3. 既存地下躯体を備えかつ地下水位が前記既存地下躯体の底面よりも高い既存建物の建替え方法であって、
   前記既存地下躯体は、底面を構成する既存耐圧盤および側面を構成する既存地下外壁を有し、
   前記既存地下外壁の外側に前記既存耐圧盤に接合された新設地下外壁を設け、少なくとも前記既存耐圧盤を存置して、前記既存地下躯体を解体して、前記既存耐圧盤および前記新設地下外壁で囲まれた地下空間を形成する工程と、
   前記地下空間に新設地下躯体を構築する工程と、を含むことを特徴とする既存建物の建替え方法。