JP2000291024A - 構造物の基礎構造及びその工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤改良体の良さを維持しつつ、地震力等に
よって発生する水平力や転倒モーメントに対して杭基礎
に迫る耐力を得る。 【解決手段】 構造物１の下部位置まで作製された地盤
改良体２ａによる地盤改良部２と、地盤改良体２ａに一
体に埋め込まれ構造物１に剛結されるアンカー材３とに
よって構成され、構造物１がアンカー材３によって強固
に一体化された地盤改良体２ａと共に動くようになるた
め、構造物１と地盤改良体２ａとの間にずれが生じるこ
とがなく、水平力による構造物１の被害の発生が防止さ
れる。また、転倒モーメントに対しても、アンカー材３
を伝達して地盤改良体２ａによる地盤改良部２が引抜き
抵抗力を発揮するため、構造物１の転倒が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良体によっ
て地盤改良された地盤上に建設する構造物の基礎構造及
びその工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟弱な地盤の場所に構造物を建設する場
合、杭基礎で構造物を支持することが多い。杭基礎は、
地盤の耐力が十分でない場合に、杭によって下部の良質
な地盤等に荷重を伝達して構造物を支持するもので、図
８に示すように、杭６１に作用する荷重Ｆ（鉛直荷重）
は、杭６１の外周面とその周辺の地盤６２との間で働く
摩擦力Ｒ_F （周面摩擦力）と、先端地盤の支持力Ｒ
_P （先端支持力）によって支えられる。

【０００３】杭基礎には、図９（ａ）に示す摩擦杭と同
図（ｂ）に示す支持杭の主に２種類のものがある。図９
（ａ）に示す摩擦杭は、表部の粘性土層または砂層中に
設置した杭６１ａで、先端支持力Ｒ_P は小さく、主とし
て周面摩擦力Ｒ_F で荷重を支えるものである。一方、図
９（ｂ）に示す支持杭は、杭６１ｂの下端が下部の硬い
地層に達しているので先端支持力Ｒ_P が大きくなる。こ
れら摩擦杭及び支持杭のいずれの杭基礎もＲ_F ＋Ｒ_P の
鉛直支持力を有していることになる。

【０００４】杭６１ａ，６１ｂには、例えば地震などに
より水平力が加わることがある。地震時、杭６１ａ，６
１ｂには図９のように杭頭（杭の最上部）に基礎の直上
階に加わる水平剪断力に相当する水平力Ｈが作用する。
また、塔状の構造物では地震時に転倒モーメントにより
杭６１ａ，６１ｂに引抜き力が作用する。すなわち、杭
基礎によれば、鉛直支持力、水平抵抗力および引抜き抵
抗力が期待できる。

【０００５】杭基礎には、多くの種類の杭材および施工
方法が開発されているが、大きく分けて既製杭を打撃に
より必要な深さまで打ち込む方法と、必要な深さまで掘
削してその孔内に鉄筋を組み込みコンクリートを流し込
んで杭を作る方法とがあり、この鉄筋コンクリート杭と
構造物とを鉄筋にて緊結する。

【０００６】杭基礎を採用した構造物でも大きな不同沈
下を生じ、建て替えたり、大修理を行った例がかなりあ
る。そのような不同沈下が生じた原因には、杭の施工不
良や１本の杭に加わる構造物荷重が大きすぎたことなど
もあるが、最も多いのは地盤の沈下によって負の摩擦力
が作用した場合である。

【０００７】一方、近年では地盤支持力を確保するため
地盤改良を採用するケースが増加している。地盤改良と
は、構造物の荷重により大きな沈下やときには破壊を生
じる地盤等の工学的特性を物理的にまたは化学的に変化
させることによって問題の少ない地盤に変えることをい
う。

【０００８】地盤改良は、杭基礎などと比較して残土の
発生が少ないだけでなく、中層程度の構造物の場合には
杭基礎と比較してコスト的に優れ、配列の工夫により液
状化など地震時の地盤変状などを防止する手段としても
有効である。このため、地盤改良技術を構造物の基礎地
盤の構築に利用できれば、基礎形式の選択の自由度が広
がり、建築基礎の合理化に反映できる可能性が高い。

【０００９】軟弱地盤を対象とする地盤改良は、地盤の
強度を大きくすること及び構造物を建設して後の沈下量
を少なくすること、すなわち鉛直支持力を得ることを目
的に実施される。そのため、地盤改良された地盤上に建
設される構造物は、地盤改良された地盤上に固結される
ことなくただ載置されているだけであり、鉛直荷重に対
しては強いものの地震等による水平力に対しては地盤改
良された地盤とその上に載置された構造物が別々の動き
をすることになる。

【００１０】例えば、図１０に示すように、構造物６３
の基礎として利用する場合には、構造物６３が載置され
る下部位置まで地盤改良体６４によって均質な地盤改良
部６５が形成され、この地盤改良部６５上に構造物６３
が建設される。地盤改良には数々の工法が存在するが、
その中で、地盤内の空隙に地盤改良体６４として水ガラ
スやセメント溶液を注入し、固化させて地盤の強化およ
び漏水の防止を行う薬液注入工法がある。このような工
法による地盤改良は、杭基礎よりも短工期で施工され、
また杭基礎のように高強度の杭材を必要としないため安
価に形成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】地盤改良部６５自体は
水平抵抗力や引抜き抵抗力を有しているものの、従来の
地盤改良工法によると地盤改良部６５と構造物６３とは
それぞれ独立して施工されているため、地震力などの水
平力が構造物６３に働いても地盤改良部６５は水平抵抗
力を発揮せず、地盤改良部６５と構造物６３はそれぞれ
独自の動きをする。このとき、地盤改良部６５と構造物
６３との間にずれが生じると、構造物６３やその付帯設
備等に被害が発生してしまうことになる。

【００１２】また、地盤改良部６５と構造物６３がそれ
ぞれ独立した構造では、杭基礎のように転倒モーメント
に対して地盤改良体６４が引抜き抵抗力を発揮できない
ため、上部構造物６３の転倒防止には寄与しないことに
なる。

【００１３】そこで、本発明においては、不同沈下など
の地盤変状に対する追従性やコスト面などの地盤改良体
の良さを維持しつつ、地震力等によって発生する水平力
や転倒モーメントに対して杭基礎に迫る耐力が得られる
構造物の基礎構造及びその工法を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の構造物の基礎構
造は、構造物の下部位置まで作製された地盤改良体によ
る地盤改良部と、地盤改良体に一体に埋め込まれ構造物
に剛結されるアンカー材とによって構成されたものであ
る。

【００１５】このような構造物の基礎構造によれば、地
盤改良された地盤改良部の地盤改良体にアンカー材によ
って剛結され強固に一体化された構造物は、地震力など
の水平力に対してアンカー材と一体化された地盤改良体
による地盤改良部が水平抵抗力を発揮することになる。
すなわち、構造物が地盤改良体と共に動くようになるた
め、構造物と地盤改良体との間にずれが生じることがな
く、水平力による構造物の被害の発生が防止される。ま
た、構造物に水平力が加わったときに発生する転倒モー
メントに対しても、アンカー材を伝達してこの構造物の
下部位置まで作製された地盤改良体による地盤改良部が
引抜き抵抗力を発揮することになるため、構造物の転倒
が防止される。

【００１６】ここで、アンカー材の一部は、地盤改良体
の全体に埋め込まれていることが望ましい。アンカー材
を地盤改良体の途中まで埋め込んだ場合にも、地盤改良
体と構造物とを強固に一体化することは可能であるが、
アンカー材を地盤改良体の全体に埋め込むことによっ
て、地盤改良体の全体がこのアンカー材に剛結される構
造物に加わる水平力等に対して地盤改良体の持つ全ての
耐力を発揮することになるため、より大きな水平力等に
対して強い基礎構造となる。

【００１７】また、アンカー材は、地盤改良体と構造物
を強固に一体化できる強度を備えた形鋼や棒鋼、あるい
は表面にリブや節などの突起を付けた異径棒鋼等を用い
ることができるが、特に、地盤改良体に埋め込まれる位
置に地上側に向かって突出した突起を備えたものである
ことが望ましい。

【００１８】アンカー材の表面にリブや節などの突起を
付けてアンカー材と地盤改良体との付着力を高めること
が可能である。特に、この突起を地上側に向かって突出
したものとすることによって、さらにアンカー材の引抜
き抵抗力を高め、転倒モーメントに対してより強い構造
物基礎構造とすることが可能となる。

【００１９】以上のような構造物基礎構造は、地盤にス
ラリーまたは粉体の改良材を混合攪拌して作製した地盤
改良体中にアンカー材を挿入し、このアンカー材が一体
に埋め込まれた地盤改良体の上部にアンカー材と剛結さ
せて構造物を建設する工法によって形成することができ
る。

【００２０】スラリーまたは粉体の改良材を混合攪拌す
ることによって一時的に地盤が乱れるため、構造物と剛
結するアンカー材を容易に挿入することが可能となり、
改良体の固化が進行するに連れてアンカー材表面との付
着力は増加し、アンカー材は地盤改良体と強固に一体化
されることになる。したがって、このアンカー材と剛結
させて建設した構造物は、地盤改良体と強固に一体化さ
れ、水平力及び転倒モーメント等に対して極めて強いも
のとなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の実施の形
態における構造物の基礎構造を示す断面図、図３は図１
における構造物の基礎工法の地中部を示す工程説明図、
図４は図１における構造物の基礎工法の上部構造物を示
す工程説明図である。

【００２２】本発明の実施の形態における構造物基礎構
造は、図１に示す構造物１や図２に示すカルバートボッ
クス１ａ等の構造物の下部位置まで作製された地盤改良
体２ａによる地盤改良部２と、地盤改良体２ａに一体に
埋め込まれ構造物１やカルバートボックス１ａと剛結さ
れるアンカー材３とによって構成されたものである。

【００２３】ここで、構造物の下部位置まで作製された
地盤改良体２ａによる地盤改良部２とは、外縁の地盤改
良体２ａによって囲まれた未改良の地盤を含む地盤部分
であって、通常、複合地盤と呼ばれ、構造物１やカルバ
ートボックス１ａ等に加わる水平力や転倒モーメント等
に対し、アンカー材３によって一体化された地盤改良体
２ａが鉛直支持力、水平抵抗力、および引抜き抵抗力を
発揮可能な部分を指す。

【００２４】地盤改良体２ａは、スラリー（セメント
等）または粉体（石灰等）の改良材を土中に攪拌混合す
ることによって固化させる深層または浅層混合改良工法
と呼ばれる化学的固結工法による。本実施形態において
は、地盤改良体２ａは、構造物１を支持可能な耐力を確
保できる深さから構造物１の下部位置にある床版１１下
面に達するまで深く形成されているが、この床版１１と
地盤改良体２ａとの間に防震ゴム等の免震材が介在され
ていてもよい。

【００２５】アンカー材３は、地盤改良体２ａと構造物
１を強固に一体化できる強度を備えるよう金属によって
製造された異形棒鋼であり、その表面にはリブや節など
の突起を備えている。アンカー材３は、この他にも高分
子材料などによって製造された異形棒材等を用いること
もできる。また、アンカー材３の一部は、地盤改良体２
ａの全体にまで埋め込まれており、このアンカー材３に
剛結された構造物１に加わった水平力によって発生する
転倒モーメントに対し、地盤改良体２ａの引抜き抵抗力
が存分に発揮されるようにしている。

【００２６】続いて、図３及び図４を用いて図１に示す
構造物１の基礎構造に対する基礎工法について説明す
る。

【００２７】まず、図３（ａ）に示すように、掘削した
地盤４にスラリーまたは粉体の改良材２１を混合攪拌す
る。スラリー又は粉体の改良材２１を混合攪拌すること
によって一時的に地盤が乱れるため、図３（ｂ）に示す
ように、この攪拌混合して作製した地盤改良体２ａ中に
アンカー材３を所定の深さまで容易に挿入することがで
きる。そして、改良材２１の固化が進行するに連れてア
ンカー材３表面との付着力は増加し、アンカー材３は地
盤改良体２ａと強固に一体化される。なお、このアンカ
ー材３の挿入本数は応力計算の結果、必要に応じた本数
とする。

【００２８】こうしてアンカー材３の一部が埋め込まれ
た地盤改良体２ａによって地盤改良された地盤改良部２
の上部に構造物１を形成するのであるが、まず、図４
（ａ）に示すように地盤改良体２ａの上部に構造物１の
床版１１を形成し、アンカー材３と剛結する。このアン
カー材３と床版１１との剛結は、図１に示すように、ア
ンカー材３の上端部を曲げ加工して床版１１と結束する
ことによって行う。あるいは、必要に応じて圧接するこ
とも可能である。こうしてアンカー材３と構造物１の床
版１１の剛結後、図４（ｂ）に示すように床版１１の上
部の構造物本体１２を建設し、構造物１が完成する。

【００２９】このように、構造物１の下部位置まで作製
された地盤改良体２ａによる地盤改良部２と、地盤改良
体２ａ内に埋め込まれ構造物１と剛結されるアンカー材
３とによって構成された構造物の基礎構造によれば、地
盤改良された地盤改良部２の地盤改良体２ａにアンカー
材３によって剛結された構造物１は強固に一体化され
る。地震力などの水平力が地盤改良体２ａに働いても、
地盤改良体２ａによって地盤改良部２全体が水平抵抗力
を発揮し、構造物１が地盤改良体２ａと共に動くように
なるため、構造物１と地盤改良部２との間にずれが生じ
ることはなく、水平力による構造物１の被害の発生が防
止される。

【００３０】また、構造物１に水平力が加わったときに
発生する転倒モーメントに対しては、アンカー材３を伝
達してこの構造物１の下部位置まで作製された地盤改良
体２ａによる地盤改良部２が引抜き抵抗力を発揮するこ
とになるため、構造物１の転倒が防止される。すなわ
ち、このような構造物基礎構造を有した構造物１は水平
力及び転倒モーメントに対して極めて強いものとなる。
また、不同沈下などの地盤変状などに対しても地盤改良
部２が拘束効果や鉛直支持力を発揮するため強固なもの
となり、かつ地盤改良体２ａによる基礎構造はコスト的
にも優れたものとなる。

【００３１】なお、構造物１と剛結されるアンカー材３
の地盤改良体２への挿入はさまざまな方法で行うことが
できる。図５及び図６はこのようなアンカー材３の挿入
例を示す図である。

【００３２】図５に示す挿入例は、地盤改良体２ａを構
造物１の床版１１の下面に対して千鳥配列となるように
配置し、構造物１の床版１１とこれらの地盤改良体２ａ
とをアンカー材３によって剛結する例を示している。こ
のように地盤改良体２ａを千鳥配列とした地盤改良部２
による構造物の基礎構造は、経済的な理由から望ましい
施工方法である。また、この千鳥配列を含むバラ状、格
子状や図６に示す壁状のものも同様の理由から好まれ
る。

【００３３】一方、図６に示す挿入例は、地盤改良体２
ａ及びアンカー材３を構造物１の床版１１の下面周縁に
沿うように壁状に配置する例を示している。このよう
に、構造物１の床版１１の周縁に沿うように配置した地
盤改良体２ａ及びアンカー材３による構造物の基礎構造
とすれば、地盤改良体２ａによって囲まれている内部の
土砂がこの地盤改良体２ａによって拘束されているた
め、液状化に対してもより強い構造となる。また、従来
の建築構造物等の布基礎に対しても適用することが可能
となる。

【００３４】また、地盤改良体２ａに埋め込まれるアン
カー材３には、図７に示すように、地盤改良体２ａに埋
め込まれる位置に構造物１側に向かって突出した突起３
１ａ，３１ｂを備えている。このように突起３１ａ，３
１ｂを構造物１側、すなわち地上側に向かって突出した
ものとすることによって、さらにアンカー材３の引抜き
抵抗を高め、転倒モーメントに対してより強い構造物基
礎構造とすることが可能となる。

【００３５】この突起３１ａ，３１ｂは板状のものであ
って、アンカー材３の周面にそれぞれの突起３１ａ，３
１ｂがアンカー材３の引抜き方向に対して互い違いとな
るように設けられている。このように突起３１ａ，３１
ｂを配置することによって、アンカー材３に引抜き力が
加わったときにその引抜き力が突起３１ａ，３１ｂによ
りそれぞれ異なる方向へ伝わるようになるため、アンカ
ー材３はより抜けにくくなる。なお、突起３１ａ，３１
ｂは板状のものに限定せず、引抜き力に対する抵抗力が
得られるものであればよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００３７】（１）構造物の下部位置まで作製された地
盤改良体による地盤改良部と、地盤改良体に一体に埋め
込まれ構造物に剛結されるアンカー材とによって構成さ
れる構造物の基礎構造によれば、地震力などの水平力に
対して地盤改良部が水平抵抗力を発揮し、構造物は地盤
改良体と共に動くようになるため、地盤改良体と構造物
との間にずれが生じることはなく、水平力による構造物
の被害の発生が抑制される。また、構造物に水平力が加
わったときに発生する転倒モーメントに対しては、この
構造物の下部位置まで地盤改良された地盤改良部が引抜
き抵抗力を発揮することになるため、構造物の転倒が防
止される。すなわち、このような構造物の基礎構造によ
れば、不同沈下などの地盤変状に対する追従性やコスト
面などの地盤改良体の良さを維持しつつ、地震力等によ
って発生する水平力や転倒モーメントに対して杭基礎に
迫る耐力が得られる。

【００３８】（２）アンカー材の一部が地盤改良体の全
体に埋め込まれていることによって、地盤改良体の全体
がこのアンカー材に剛結される構造物に加わる水平力等
に対して地盤改良体の持つ全ての耐力を発揮することに
なるため、より大きな水平力等に対して強い基礎構造と
なる。その結果、地盤改良した地盤改良部を有効に無駄
なく利用することができ、地盤改良部を縮小して構造物
基礎の形成にかかるコストを低減することが可能とな
る。

【００３９】（３）アンカー材が地盤改良体に埋め込ま
れる位置に地上側に向かって突出した突起を備えること
によって、さらにアンカー材の引抜き抵抗力を高め、転
倒モーメントに対してより強い構造物の基礎構造とする
ことが可能となる。

【００４０】（４）地盤にスラリーまたは粉体の改良材
を混合攪拌して作製した地盤改良体中にアンカー材を挿
入し、アンカー材が一体に埋め込まれた地盤改良体の上
部にアンカー材と剛結させて構造物を建設する構造物の
基礎工法によれば、構造物と剛結するアンカー材を容易
に挿入することが可能となり、改良体の固化が進行する
に連れてアンカー材表面との付着力が増加してアンカー
材は地盤改良体と強固に一体化される。したがって、こ
のアンカー材と剛結した構造物は、地盤改良体と強固に
一体化され、水平力及び転倒モーメントに対して極めて
強いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態における構造物の基礎構
造を示す断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態における構造物の基礎構
造を示す断面図である。

【図３】 図１における構造物の基礎工法の地中部を示
す工程説明図である。

【図４】 図１における構造物の基礎工法の上部構造物
を示す工程説明図である。

【図５】 アンカー材の挿入例を示す図である。

【図６】 アンカー材の挿入例を示す図である。

【図７】 構造物側に向かって突出した突起を備えたア
ンカー材を示す図である。

【図８】 従来の杭基礎による構造物の支持状態を示す
説明図である。

【図９】 従来の杭基礎の説明図であって、（ａ）は摩
擦杭を示す図、（ｂ）は支持杭を示す図である。

【図１０】 従来の地盤改良体による構造物の支持状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 構造物 １ａ カルバートボックス １１ 床版 １２ 構造物本体 ２ 地盤改良部（複合地盤） ２ａ 地盤改良体 ２１ 改良材 ３ アンカー材 ３１ａ，３１ｂ 突起

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の下部位置まで作製された地盤改
   良体による地盤改良部と、同地盤改良体に一体に埋め込
   まれ前記構造物に剛結されるアンカー材とによって構成
   された構造物の基礎構造。
2. 【請求項２】 前記アンカー材の一部が、前記地盤改良
   体の全体に埋め込まれた請求項１記載の構造物の基礎構
   造。
3. 【請求項３】 前記アンカー材が、前記地盤改良体に埋
   め込まれる位置に地上側に向かって突出した突起を備え
   たものである請求項１または２記載の構造物の基礎構
   造。
4. 【請求項４】 地盤にスラリーまたは粉体の改良材を混
   合攪拌して作製した地盤改良体中にアンカー材を挿入
   し、このアンカー材が一体に埋め込まれた地盤改良体の
   上部に前記アンカー材と剛結させて構造物を建設する構
   造物の基礎工法。