タワー中心部には、地震時に制振システムとして機能する心柱（しんばしら）が設置されます。直径8m、高さ375mの筒状のコンクリート構造物です。
心柱の施工では、システマチックに短期間で構築できる「スリップフォーム工法」を採用しています。そのおかげで、タワー中心部のスペースでは、心柱の構築を後回しにして、先にゲイン塔をリフトアップ工法で組み立てられるようになりました。
「ゲイン塔のリフトアップ工法」といえば、未知の高さの安全、品質、工程上の問題を抜本的に解決する切り札。それを可能にした「心柱のスリップフォーム工法」は、東京スカイツリー建設の陰の主役といえるでしょう。
通常のつくり方では解決できない条件をクリアし、システマチックに心柱を構築する工法が「スリップフォーム工法」です。
コンクリート構造物は、通常、足場→鉄筋→型枠→コンクリート打設という工種を順に進め、この一連の流れを繰り返しながら、徐々に高い構造物を構築していきます。複数の作業床で各工種を同時に進める「スリップフォーム工法」とは、ここが違います。
スリップフォーム装置には、荷取り、鉄筋組み立て、コンクリート打設、打設後の仕上げなど、工種ごとに作業床があります。それぞれの作業が、型枠も一体となった装置全体で同時に行われているのです。システマチックで効率が良く、品質や安全面でも効果を発揮します。
コンクリートの強度や構築物の精度、各作業の状況などを計測機器やカメラ、無線などでチェックし、これらを総合的に判断しながら、スリップフォーム装置の動きをコントロールしています。
型枠に作業床や安全設備などを一体化したスリップフォーム装置には、上昇用のジャッキが組み込まれています。コンクリートに打ち込んだロッドで装置の重さを支え、ジャッキによって装置全体が上がっていく仕組みです。スリップフォーム工法は、心柱のように高さがあり、円筒状の構造体を造るのに適しており、超高煙突などの建設で使われる工法です。
心柱のコンクリートは設計基準強度が54N/㎟で、スリップフォーム工法では前例のない高強度コンクリートです。しかし、一般的に高強度コンクリートは固まり始めるまでに時間がかかるため、短期間で施工する「スリップフォーム工法」には適していません。「打設中は流動性が良く」「打設完了後は早期に強度が出る」という相反する2つの性能が求められるのです。
東京スカイツリーのスリップフォーム装置は、細くて高さのある心柱の最上部に載るため、一般的な建物をスリップフォーム工法で施工する場合に比べ、地震時にはより大きな水平力が働きます。装置の重さは、十分な強度のコンクリートに打ち込んだロッドで支えますが、ロッドだけでは水平方向の地震力に対抗できず、打設したばかりで固まり始めのコンクリートに悪影響を及ぼす懸念がありました。
そこで今回は、特別な地震対策を施すことにしました。下図のように、装置の「骨」である構造フレームを作業床の下に伸ばし、心柱の壁に突っ張って支えるようにしたのです。打設したコンクリートは徐々に強度が出てくるので、その部分であれば、地震時水平力に対抗するのに十分な強度となりスリップフォーム装置をしっかりと支えることが可能になります。
