JP5244576B2

JP5244576B2 - 基礎構造

Info

Publication number: JP5244576B2
Application number: JP2008321122A
Authority: JP
Inventors: 晃司中島; 澄子中島; 通剛筒井; 豊久保
Original assignee: System Measure Co., Ltd.
Current assignee: System Measure Co., Ltd.
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: JP2010144371A

Description

本発明は、間伐材などの木質材を利用した基礎構造に関するものである。

従来、軟弱地盤上に基礎構造を設けるに際して、それ自体の自重を低減することで上載可能な荷重を増加させる基礎構造が知られている（特許文献１，２など参照）。

例えば、特許文献１には、比重が０．６程度の発泡スチロールブロック（ＥＰＳ）を積層して構築される基礎構造が開示されている。

また、特許文献２には、ガラス質発泡体と土とセメントとを混合して製作された軽量ソイルセメントを敷き均すことで、基礎構造を構築する工法が開示されている。
特開２００６−３４８５３１号公報特開２０００−１４４７４３号公報

しかしながら、発泡スチロールブロックは、材料費が高いうえに、水よりも軽量であるため、埋設した地中の地下水位が上昇すると浮き上がるおそれがある。このため、発泡スチロールブロックを使用して基礎を構築する場合は、別途、浮き上がりを防止する対策工が必要になる。

一方、近年、林業によって森林の適切な育成を促し、地球環境を保護しようとする動きがあり、そのためにも間伐材の有効利用が望まれている。すなわち、間伐材が適正に資材として取引されれば、林業の発展に繋がり、森林を保護することができるようになる。

そこで、本発明は、間伐材などの木質材を有効に活用することが可能であるとともに、軽量化が可能な基礎構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の基礎構造は、長尺状の木質材と、その周囲に充填されるセメント系固化材とによって形成されることを特徴とする。

また、深度方向に複数の層状に形成される基礎構造であって、各層は、長尺状の木質材と、その周囲に充填されるセメント系固化材とによって形成されるとともに、上層と下層の前記木質材の軸方向が交差する方向となるものであってもよい。

さらに、前記各層は複数のブロックを組み合わせて形成されるとともに、各層のブロックの継目の上方又は下方には、前記木質材が架け渡されるように上層又は下層のブロックが配置される構成とすることもできる。

また、前記木質材は、平面視格子状に組まれている構成であってもよい。また、前記木質材は、長軸材と、その長軸材の軸直交方向に向けられて軸方向に間隔を置いて複数配置される短軸材とを備えている構成であってもよい。

さらに、前記セメント系固化材に頭部が埋設される木杭を備えている構成とすることもできる。また、この木杭は、セメント系固化材の中に埋設されているものであってもよい。

このように構成された本発明の基礎構造は、長尺状の木質材がセメント系固化材の内部に埋設されている。

このため、木質材の比率を調整することで比重が軽い基礎構造を構築することができる。また、長尺状の木質材が間伐材であれば、林業の発展を助けることができる。

さらに、長尺状の木質材を入れることによって、基礎構造の曲げ耐力や荷重の分散性能を増加させることができる。また、セメント系固化材によって木質材の周囲が覆われていれば、木質材の腐食を防ぐことができる。

また、層状の基礎構造であれば、厚くなっても深度方向に均質な構造を構築することができる。さらに、上層と下層の木質材の方向を変えることで、複数の方向の耐力を上げることができる。

また、各層が複数のブロックを組み合わせて形成されるものであれば、予め製作して所望する強度を発現させておくことができるので、現場での待ち時間を少なくして作業時間を短縮することができる。

さらに、木質材が平面視格子状に組まれていれば、二方向版と同様の機能を発揮させることができる。また、長軸材と短軸材とを組み合わせることで、一方向に長いものにも対応させることができる。

また、木杭の頭部がセメント系固化材の内部に埋設されていれば、上載荷重を確実に木杭に作用させることが可能なうえに、木杭の頭部の腐食を防ぐことができる。

さらに、木杭をセメント系固化材の中に埋設させることによって、木杭全長が防食されるとともに、支持力を増加させることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の基礎構造１Ａの構成を示した説明図である。ここで、図１（ａ）は、基礎構造１Ａを支持基盤としてその上に独立フーチング３１を載置した構造の縦断面図であり、図１（ｂ）は基礎構造１Ａの横断面図である。

この独立フーチング３１は、鉄筋３１ａとコンクリート３１ｂとによって平面視正方形に構築される。そして、基礎構造１Ａは、この独立フーチング３１より大きな平面視正方形に形成される。

まず、構成から説明すると、この基礎構造１Ａは、木質材としての間伐材４，・・・と、その周囲に充填されるセメント系固化材としてのソイルセメントマット部５とから主に構成される。

この間伐材４，・・・は、縦方向と横方向に等間隔で平行に配列されて平面視格子状の格子枠４０に組み立てられる。

一方、ソイルセメントマット部５を構成するソイルセメントは、土砂にセメントを混合して撹拌させることによって製造される。このソイルセメントを製造する方法としては、例えば、原位置の地盤２を撹拌しながらセメントミルクを注入して混合する方法、原位置の地盤２を掘削した掘削土砂を地上に設けたプラントでセメントと混合する方法などが適用できる。

次に、本実施の形態の基礎構造１Ａの作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の基礎構造１Ａは、長尺状の間伐材４がソイルセメントマット部５の内部に埋設されている。

このため、間伐材４とソイルセメントマット部５の比率を調整することで所望する比重の基礎構造１Ａを構築することができる。例えば、基礎構造１Ａの内部に埋設される間伐材４の体積によって、比重が１．０より少し大きくなる程度に調整すれば、地下水位２１が上昇しても基礎構造１Ａが浮き上がることはない。

また、このように比重の調整が可能な基礎構造１Ａであれば、鉄筋コンクリート製の基礎構造や原位置の地盤２よりも軽量にできるため、軟弱地盤上に構築しても地盤沈下を抑えることができる。

さらに、間伐材４が資材として有効活用されるようになれば、間伐材４が商品として取引されるようになり、林業を自立、発展させることができるようになる。

また、長尺状の間伐材４を入れることによって、基礎構造１Ａの版としての曲げ耐力を増加させることができる。さらに、間伐材４，・・・が平面視格子状の格子枠４０に組まれていれば、二方向版と同様の機能を発揮させることができる。

また、間伐材４を入れることによって剛性が上がれば、応力伝達機能が増加し、上載荷重を広く分散させて下方の地盤２に伝播させることができるようになる。

さらに、ソイルセメントマット部５によって間伐材４の周囲が覆われていれば、間伐材４を腐食させる微生物などの原因物質との接触が遮られ、腐食を防ぐことができる。

以下、前記した実施の形態の基礎構造１Ａとは別の形態の基礎構造１Ｂについて、図２を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

図２に示した基礎構造１Ｂは、木杭６を備えたパイルド・ラフト基礎となっている。この木杭６には、間伐材を使用しても良いし、それよりも太い丸太材を使用しても良い。

このような木杭６は、間伐材４，・・・が埋設された直方体状のソイルセメントマット部５によって形成される浅い基礎だけでは支持力が足りない場合に、深い基礎として設けられる。この実施例１の基礎構造１Ｂでは、木杭６を中央に一本だけ配置したが、これに限定されるものではなく、不足する支持力に応じて、複数本の木杭６，・・・を配置することができる。

また、図２（ａ）に示すように、木杭６は、頭部６１をソイルセメントマット部５の内部に埋設させる。この実施例１では、木杭６の上端は基礎構造１Ｂから突出させて、独立フーチング３１の内部にも埋設させている。

一方、ソイルセメントマット部５の下方に突出している木杭６は、地下水位２１以下に水没している。このように水中にある木杭６は、腐食の進行を抑えることができる。

他方、図２（ｂ）に示すように地下水位２１が低い場合は、地下水位２１の上方に突出する頭部６１をソイルセメントマット部５の内部に埋設させるために、深度方向に複数の層状となるように基礎構造１Ｃを構築する。

まず、基礎構造１Ｃの第一層１１は、木杭６の頭部６１を被覆する程度の大きさに形成される。このため、内部に埋設させる間伐材４１も短く切断されたものを使用する。

そして、この第一層１１の上に構築される第二層１２は、浅い基礎として必要な支持力を確保できる大きさに形成される。また、この第二層１２の上面には、独立フーチング３１が載置される。

このように、地下水位２１より上方に突出する木杭６の頭部６１がソイルセメントマット部５の内部に埋設されるようにすれば、木杭６の腐食を防ぐことができる。

また、木杭６の頭部６１とソイルセメントマット部５との付着が確保されることによって、上載荷重を確実に木杭６に作用させることができる。さらに、頭部６１には荷重が集中することになるが、ソイルセメントマット部５によって周囲を覆うことで、このような応力集中部を補強することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態及び実施例１の基礎構造１Ａ，１Ｂ，１Ｃとは別の形態の基礎構造１Ｄについて、図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

図３は、一方向に長い基礎構造１Ｄの構成を示した説明図である。図３（ａ）は、基礎構造１Ｄを支持基盤としてその上に紙面直交方向に長い連続フーチング３２を載置した構造の縦断面図であり、図３（ｂ）は基礎構造１Ｄの横断面図である。

この連続フーチング３２は、鉄筋３２ａとコンクリート３２ｂとによって平面視長方形に構築される。そして、基礎構造１Ｄは、この連続フーチング３２より一回り大きな平面視長方形に形成される。

まず、構成から説明すると、この基礎構造１Ｄは、間伐材などを利用した木質材と、その周囲に充填されるセメント系固化材としてのソイルセメントマット部５とから主に構成される。

この木質材には、図３（ｂ）に示すように、連続フーチング３２の長手方向の長さと略同じ長さの１本の長軸材４２と、その長軸材４２の軸直交方向に向けられて軸方向に間隔を置いて複数配置される短軸材４３，・・・とがある。

そして、基礎構造１Ｄに荷重が作用すると、長軸材４２によって長手方向に分散されるとともに、短軸材４３，・・・によって短手方向にも分散されることになる。

このように長軸材４２と短軸材４３，・・・とを組み合わせることによって、一方向に長い基礎構造１Ｄであっても、所望する荷重の分散性能を確保することができる。

以下、前記した実施の形態及び実施例１，２の基礎構造１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとは別の形態の基礎構造７０について、図４，５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例３で説明する基礎構造７０は、複数の基礎ブロック７，・・・を組み合わせることによってベタ基礎のように構築される。また、この基礎構造７０は、深度方向に複数の層状に形成される。

この基礎ブロック７は、図４に示すように、木質材としての長軸材７１，・・・と短軸材７２，・・・とを格子状に組み合わせ、その周囲にセメント系固化材７３を充填することによって直方体形状に製作される。

ここで、長軸材７１及び短軸材７２には、間伐材などの木材が使用できる。また、セメント系固化材７３には、土とセメントと水とを混合したソイルセメント、砂とセメントと水とを混合したモルタル、比重の軽い発泡モルタルなどが使用できる。

ここで、平面視長方形に成形された基礎ブロック７の長手方向を、以下では軸方向Ｘとする。また、図５は、複数の基礎ブロック７，・・・を積み上げる方法を説明するための平面図であり、ベタ基礎のように面的に広がる基礎構造７０が形成される途中の段階を示した図である。

まず、第一層目に敷設される基礎ブロック７としての第一層ブロック７Ａ，・・・を、軸方向Ｘが平行になるように揃えて隣接設置する。そして、その上に、第二層目に敷設される基礎ブロック７としての第二層ブロック７Ｂ，・・・を、第一層ブロック７Ａの軸方向Ｘと第二層ブロック７Ｂの軸方向Ｘとが直交するように並べる。

また、第二層ブロック７Ｂは、３つの第一層ブロック７Ａ，７Ａ，７Ａに跨って載置される。このように層毎に軸方向Ｘを９０度変えて積層していくことによって、基礎構造７０全体としては２方向に補強された基礎とすることができる。

また、下層である第一層ブロック７Ａ，７Ａの継目上に、第二層ブロック７Ｂが長軸材７１とともに架け渡されていれば、ブロック間の継目が補強されて弱部になり難くなる。

さらに、基礎ブロック７を使用するのであれば、予め工場や施工ヤードで製作して所望する強度を発現させておくことができるので、現場におけるセメント系固化材７３の強度を発現させるための待ち時間を少なくして作業時間を短縮することができる。

また、工場や施工ヤードで製作するのであれば、品質を安定させることが容易で、基礎構造７０が厚くなっても深度方向に均質な構造にすることができる。さらに、層毎に強度を変えることも容易に実施できる。

そして、基礎ブロック７（７Ａ，７Ｂ）を並べる方法であれば、作業が単純であり作業効率が良い。

以下、前記した実施の形態及び実施例１乃至３の基礎構造１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，７０とは別の形態の基礎構造８０について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１乃至３で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この基礎構造８０は、第一層８Ａ、第二層８Ｂ、第三層８Ｃの３層に形成されており、その上には鉄筋コンクリートによってベタ基礎３３が構築されている。

この第一層８Ａは、地盤２を掘削した掘削底面２２に基礎ブロック８１と基礎ブロック８２とを交互に並べることによって構成される。これらの基礎ブロック８１，８２の紙面直交方向の長さは、第二層８Ｂの基礎ブロック８３の長さと略同じである。

この基礎ブロック８１は、紙面直交方向に延伸される木質材としての長軸材８１ｂと、それに直交する方向に向けられる木質材としての短軸材８１ｃと、長軸材８１ｂと短軸材８１ｃの周囲に充填されて直方体に成形されるセメント系固化材８１ａとから主に構成される。例えば、この基礎ブロック８１には、３本の長軸材８１ｂ，・・・と、その軸方向に間隔を置いて複数配置される短軸材８１ｃ，・・・とが含まれている。

また、基礎ブロック８２は、紙面直交方向に延伸される木質材としての長軸材８２ｂと、その周囲に充填されて直方体に成形されるセメント系固化材８２ａとから主に構成される。同じく第二層８Ｂの基礎ブロック８３も、紙面横方向に延伸される木質材としての長軸材８３ｂと、その周囲に充填されて直方体に成形されるセメント系固化材８３ａとから主に構成される。すなわち、基礎ブロック８２と基礎ブロック８３とは、設置されている向きが９０度異なるだけで略同じ構成である。

また、これらの長軸材８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと、短軸材８１ｃには、間伐材が使用される。さらに、セメント系固化材８１ａ，８２ａ，８３ａには、土とセメントと水とを混合したソイルセメント、砂とセメントと水とを混合したモルタル、比重の軽い発泡モルタルなどが使用できる。

そして、層間において継目の上下には、木質材が架け渡されるように基礎ブロック８１，８２，８３を組み合わせる。例えば、第一層８Ａに基礎ブロック８１を配置した上には、第二層８Ｂの基礎ブロック８３，８３間の継目を配置する。すなわち、基礎ブロック８３，８３の継目には、基礎ブロック８１の短軸材８１ｃが架け渡されることになる。

一方、第一層８Ａの基礎ブロック８１と基礎ブロック８２との継目には、第二層８Ｂの基礎ブロック８３が架け渡される。このため、基礎ブロック８１と基礎ブロック８２との継目には、基礎ブロック８３の長軸材８３ｂが架け渡されることになる。

さらに、第三層８Ｃは、第一層８Ａと同じ組み合わせで基礎ブロック８１，８２が配置されており、第二層８Ｂとの関係は、第一層８Ａと第二層８Ｂとの関係と上下は逆になるが位置関係は同じになる。

このように上層又は下層で接する基礎ブロック８１，８２（８３，８３）間の継目に、基礎ブロック８１，８３が架け渡されるようにすることで、継目を補強することができる。

特に、継目に架け渡される基礎ブロック８１，８３の内部において、短軸材８１ｃや長軸材８３ｂなどの木質材が継目に架け渡されるようにしておくことで、より強固に補強されることになる。また、継目に接しない基礎ブロック８２には、長軸材８２ｂに直交する木質材を配置しなくてもよくなる。

以下、前記した実施の形態及び実施例１乃至４の基礎構造１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，７０，８０とは別の形態の基礎構造１Ｅについて、図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１乃至４で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例４では、木杭６の周囲がセメント系固化材としてのソイルセメントによって被覆された基礎構造１Ｅについて説明する。

まず、オーガー掘削機などを使って、地盤２にセメントミルクを注入しながら掘削、撹拌し、円柱状のソイルセメント柱状改良体５１を構築する。そして、このソイルセメント柱状改良体５１が硬化する前に、木杭６をその内部に埋設する。

そして、前記実施例１と同様に、木杭６の頭部６１において、間伐材４，・・・が埋設された直方体状のソイルセメントマット部５を構築する。

このようにソイルセメント柱状改良体５１の内部に木杭６を埋設することによって、木杭６と改良体とが複合された支持力の大きな支持構造を構築することができる。

また、通常、地盤２の中では腐食しやすい木質系の木杭６であっても、ソイルセメント柱状改良体５１によって周囲を被覆することで、木杭６の腐食を防ぐことができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、木質材として間伐材を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、間伐材以外の丸太材、製材、木片又は木粉を含んだ集成材などを木質材として使用することもできる。

また、前記実施例４では、前記実施例３と同様に予め地上で製作された基礎ブロック８１，８２，８３を組み合わせる構成として説明したが、これに限定されるものではなく、各基礎ブロック８１，８２，８３をその場で成形していってもよい。この場合は、例えば基礎ブロック８３，８３間の継目を連結する連結用の木質材を、長軸材８３ｂ，８３ｂとそれぞれラップするように配置することもできる。

さらに、前記実施例４で説明したのと同様にして長軸材８１ｂ，８２ｂ及び短軸材８１ｃを予め並べておいて、その周囲に一度にセメント系固化材を流し込んで第一層８Ａを構築し、他の層も下層の硬化後に同様に形成していくという方法によって、複数の層状の基礎構造を構築することもできる。

また、前記実施例１では木杭６を配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭などを同様に配置してもよい。

さらに、実施例３，４で説明した層状の基礎構造７０，８０にも、木杭６や鋼管杭や木杭６が埋設されたソイルセメント柱状改良体５１を配置して、パイルド・ラフト基礎にすることができる。

また、前記実施の形態及び実施例では、セメント系固化材として主にソイルセメントについて説明したが、これに限定されるものではなく、モルタル、発泡モルタル、コンクリート、流動化処理土などがセメント系固化材として使用できる。

本発明の最良の実施の形態の基礎構造の構成を示した説明図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。実施例１の基礎構造の構成を示した説明図であって、（ａ）は地下水位が高い場合の構成を説明する縦断面図、（ｂ）は地下水位が低い場合の構成を説明する縦断面図である。実施例２の基礎構造の構成を示した説明図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。実施例３の基礎ブロックの構成を説明する斜視図である。実施例３の基礎構造を構築する工程を説明する平面図である。実施例４の基礎構造の構成を示した説明図である。実施例５の基礎構造の構成を示した説明図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ基礎構造
４，４１間伐材（木質材）
４０格子枠
４２長軸材（木質材）
４３短軸材（木質材）
５ソイルセメントマット部（セメント系固化材）
５１ソイルセメント柱状改良体
６木杭
６１頭部
７基礎ブロック（ブロック）
７Ａ第一層ブロック（ブロック）
７Ｂ第二層ブロック（ブロック）
７０基礎構造
７１長軸材（木質材）
７２短軸材（木質材）
７３セメント系固化材
８０基礎構造
８１，８２，８３基礎ブロック（ブロック）
８１ａ，８２ａ，８３ａセメント系固化材
８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ長軸材（木質材）
８１ｃ短軸材（木質材）

Claims

長尺状の木質材と、その周囲に充填されるセメント系固化材とによって形成され、かつ深度方向に複数の層状に形成される基礎構造であって、
各層は、長尺状の木質材と、その周囲に充填されるセメント系固化材とによって形成されるとともに、上層と下層の前記木質材の軸方向が交差する方向となるものであって、
前記各層は複数のブロックを組み合わせて形成されるとともに、各層のブロックの継目の上方又は下方には、前記木質材が架け渡されるように上層又は下層のブロックが配置されることを特徴とする基礎構造。
前記木質材は、平面視格子状に組まれていることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
前記木質材は、長軸材と、その長軸材の軸直交方向に向けられて軸方向に間隔を置いて複数配置される短軸材とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎構造。
前記セメント系固化材に頭部が埋設される木杭を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基礎構造。
前記木杭は、セメント系固化材の中に埋設されていることを特徴とする請求項４に記載の基礎構造。