JP6965663B2

JP6965663B2 - 建物基礎の補修工法および建物の基礎構造

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Publication number: JP6965663B2
Application number: JP2017184613A
Authority: JP
Inventors: 正雄八木; 義敬東; 安史松本
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: JP2019060111A

Description

本発明は、建物基礎に適用される補修工法および該補修工法により構成された建物の基礎構造に関する。

住宅等の建物の基礎には、柱脚や土台等の上部構造体を鉄筋コンクリート造の基礎に緊結するアンカーボルトが埋設されている。地震発生時には、建物全体が揺れ、基礎に埋設されているアンカーボルトには鉛直方向力（引張力）や水平方向力（せん断力）が作用する。このような鉛直方向力や水平方向力に対して、基礎に埋設されたアンカーボルトと基礎を構成するコンクリートとの定着力が抗するものとなり、上部構造体の耐震性が確保される。

現在の建築基準法によれば通常の地震時にも建物安全性が担保されるよう種々規定されているが、それ以前に建築された既存建物においては、大地震などによってコンクリート基礎に亀裂や剥落が発生する可能性を否定できない側面があった。例えば、図１２に示すように、図示しない上部構造体に接続されたアンカーボルト３に大きな水平方向力が作用することで、建物基礎１に亀裂が生じたり剥落が発生したりして、欠損部２を生じることが懸念された。

例えば、特許文献１には、地震等によりコンクリート基礎に補修が必要となった場合に、コンクリート基礎にチャンネルを締結し、チャンネルに結合した内外連結板をボルトで締結して補強する基礎の補修工法が開示されている。この補修工法では、コンクリート基礎を内外両面から構造材で挟み込むことで、次なる地震に対する強度を確保し、既存の建物を再び安全に使用し得るようにすることが意図されている。

特開２００６−１６１５２９号公報

上記特許文献１に開示された技術では、建物を再び安全に使用することが可能になるとはいえ、コンクリート基礎の内面と外面に大がかりな構造材が取り付けられるので、施工対象箇所の周囲に構造材の設置スペースおよび施工時の作業スペースを必要とするうえ、建物の外観上も好ましい仕上がりであるとはいえない。

また、今後発生すると懸念される大地震をも想定すれば、欠損部を単に元の形状に修復するだけでなく、補修した箇所が再度破損することのないように、補修作業と同時に当該箇所の補強を施すことが望ましい。

本発明は、上記のような問題点にかんがみて、建物基礎に生じた欠損部を効果的に補修して建物の強度を高め、安心して建物を使用することを可能にする新たな建物基礎の補修工法および建物の基礎構造を提供するものである。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、建物基礎に生じた欠損部を、補強部材を用いて補修する建物基礎の補修工法を対象とする。前記建物基礎にはアンカーボルトが埋設され、前記補強部材は、貫通孔が設けられた平板部材と、前記貫通孔に挿通される新設アンカーとを有する構成としている。前記補修工法として、前記欠損部において下端部が埋設された状態のアンカーボルトの近傍に、前記新設アンカーの埋め込み孔を、前記アンカーボルトと交差する横方向に穿設する穿孔工程と、前記埋め込み孔に前記新設アンカーの一方の端部を埋設して前記欠損部に新設アンカーを設置するアンカー設置工程と、前記平板部材の貫通孔に前記新設アンカーの他方の端部を挿通し、前記平板部材と前記アンカーボルトとを当接させた状態で固着し、前記平板部材を前記欠損部に設置する平板部材設置工程と、前記各工程の後、補修剤にて前記欠損部を元の形状に修復する工程と、を含む構成としている。

この特定事項により、建物基礎に生じた欠損部を補強部材によって補強しつつ、元の形状に補修することができ、埋設されているアンカーボルトの近傍において、補修前よりも強度性能を向上させることが可能となる。

前記建物基礎の補修工法として、より具体的には、前記補強部材の平板部材に複数の貫通孔を備えさせるとともに、前新設アンカーを複数本備えさせた構成とし、前記穿孔工程では、建物基礎に埋設された近接する複数本のアンカーボルトに対して、前記埋め込み孔を、前記アンカーボルトの相互間であって前記アンカーボルトの側部にそれぞれ穿設することが好ましい。また、前記平板部材設置工程では、前記平板部材を複数本のアンカーボルトにまたがるように配設することが好ましい。

これにより、１つの補強部材で、埋設された複数本のアンカーボルトに対応させることが可能となり、多様な形態の欠損部に対して構造補強しつつ補修することが可能となる。

前記建物基礎の補修工法により補修された建物の基礎構造も本発明の技術的思想の範疇である。すなわち、前記補強部材を用いた建物の基礎構造であって、前記補強部材は、貫通孔を有する平板部材と、前記貫通孔を介して配設される新設アンカーと、前記新設アンカーに螺着されるナットとを備え、建物基礎にはアンカーボルトの下端部が埋設されている。前記アンカーボルトの埋設部には、前記平板部材が添設されており、前記平板部材の貫通孔に挿通されるとともに前記アンカーボルトに交差するように打ち込まれる前記新設アンカーに対して前記ナットが螺着された状態で前記補強部材が建物基礎に埋設され、前記平板部材における一方の面を前記アンカーボルトに対向させ、他方の面から前記新設アンカーに前記ナットが螺着されて、前記平板部材が前記アンカーボルトに交差するように固定されて構成されている。

この特定事項により、建物基礎に埋設されたアンカーボルトに作用する水平方向力を、アンカーボルトに加えて、これに交差するように埋設された補強部材によって負担しうるものとなり、建物基礎における強度性能を高めることが可能となる。

本発明では、貫通孔が設けられた平板部材と、前記貫通孔に挿通される新設アンカーとを有する補強部材を用いて、建物基礎に生じた欠損部を補修する構成としている。これにより、前記平板部材は、一方の面を前記アンカーボルトに対向させるとともに前記アンカーボルトに交差するように埋設され、前記新設アンカーは、前記アンカーボルトに交差する横方向に埋設された構造とすることができ、補修前よりも強度を高めた構造とすることができ、アンカーボルトの周囲に破損が発生するのを抑えることが可能となる。

本発明の実施形態に係る建物基礎の補修工法において用いられる補強部材の一例を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る建物基礎の補修工法において、補修対象箇所となる欠損部の一例を示す斜視図である。実施形態に係る建物基礎の補修工法の一工程を示す斜視図である。図３に示す工程を建物基礎の断面により示す説明図である。図４の次工程を建物基礎の断面により示す説明図である。図５の次工程を建物基礎の断面により示す説明図である。図６の次工程を示す斜視図である。図７の次工程を示す斜視図である。他の実施形態に係る建物基礎の補修工法を示す斜視図である。前記補強部材の他の例を示す斜視図である。図１０に示す補強部材を用いた建物基礎の補修工法の一例を示す斜視図である。建物基礎の出隅に生じうる欠損部を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る建物基礎の補修工法および建物の基礎構造について、図面を参照しつつ説明する。

この実施形態では、建物が十分な耐震強度を有していても、大地震などにより比較的大きな水平方向力が作用することで、建物基礎が部分的に欠損した場合を想定している。例えば、図１２に示したように建物基礎１の出隅の天端に欠損部２が生じていても、建物自体には大きな損傷が少なく、建物を継続して使用可能であることは多々ある。しかし、居住者および建物の使用者にとっては、日々、欠損部２を目にすることによって、建物の継続使用に不安を覚えるものであり、その補修に際しては、単に元の形状に修復するにとどまらず、同時に欠損部２の補強が施されることが望ましい。

本実施形態では、かかる欠損部２の断面修復を、図１等に示す補強部材４を用いて補修するとともに、要求される強度性能を確保し得る建物基礎１の補修工法とその基礎構造について説明する。

（補強部材）
図１は、建物基礎１の補修工法に用いられる補強部材４の一例を示す斜視図である。

補強部材４は、帯状金属板により形成された平板部材４１、新設アンカー４２、および新設アンカー４２に螺着されるナット４３を備えている。

平板部材４１は、例えば鉄鋼材などからなる金属製板状体であり、矩形状に形成されている。例示の形態では、平板部材４１は横長矩形状に形成され、長手方向に沿って長孔状の貫通孔４１１が２つ並設されている。これらの貫通孔４１１には、それぞれ新設アンカー４２が挿通される。

平板部材４１に設けられる貫通孔４１１は、長孔状のものに限定されないが、長孔状であることによって、貫通孔４１１内での新設アンカー４２の挿通位置を調整することが可能とされる。

新設アンカー４２は、棒状部材であって、建物基礎１に打ち込まれて平板部材４１を固定するのに用いられる。新設アンカー４２には、例えば、寸切全ねじボルト、寸切異形棒鋼などを好適に使用することができ、外表面に凹凸部を有するアンカーボルトであることが望ましい。

新設アンカー４２には、軸部にナット４３とパッキン材４４とが装着される。平板部材４１を差し挟んで、新設アンカー４２の一方の軸部にナット４３が備えられ、他方の軸部にパッキン材４４が螺着される。パッキン材４４は、中心部に新設アンカー４２が貫通する貫通孔を有する。パッキン材４４には、例えばポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製の平ワッシャーなどを用いることができる。

新設アンカー４２は、建物基礎１に打ち込まれて固定されるものであり、後施工アンカーを適用することも可能である。その場合、後施工アンカーには接着系アンカー（ケミカルアンカー）を用いることができ、例えば２液混合固定性の接着液を収容したカプセルを、建物基礎１に削孔した孔に挿入し、新設アンカー４２を打ち込んでカプセルを破壊し、２液を混合固化させることで新設アンカー４２を接着固定することとなる。また、後施工アンカーとして、先端が拡開されて建物基礎１に固定される機械式アンカーを用いることもできる。

なお、補強部材４において、平板部材４１は貫通孔４１１を備えた板状体であれば、どのような形状とされてもよい。補強部材４の他の実施形態については後述する。

（建物基礎の補修工法）
図２〜図８は、前記補強部材４を用いて欠損部２を補修する建物基礎１の補修工法について示している。

この実施形態では、住宅等の建物に適用される鉄筋コンクリート造の直接基礎のうち、布基礎（連続基礎）等のフーチング基礎における基礎構造を対象として説明する。なお、参照する各図面においては、建物基礎１を構成するコンクリートと、このコンクリートの上層に設けられて自己平滑性を有するセルフレベリング材とを区別せずに一体に示すとともに、建物基礎１の上方に存在する上部構造体を省略して示している。

建物基礎１には複数本のアンカーボルト３が埋設されている。アンカーボルト３は、上部が建物基礎１の天端よりも上方に突出しており、図示しない柱脚や土台等の上部構造体に接合されている。アンカーボルト３の下部は、建物基礎１に鉛直方向に埋め込まれている。

図２に示すように、建物基礎１が直交する出隅では、２本の既存のアンカーボルト３が配設されている。生じた欠損部２は、建物基礎１を構成するコンクリートの剥落箇所であり、表面には大小の不規則な凹凸を有している。欠損部２の表面には、アンカーボルト３の埋設部が部分的に露出していることもある。

補修作業を開始するにあたり、欠損部２の表面の脆弱部を、ビシャンハンマー等を用いて打撃したり高圧水で洗浄したりすることによって取り除く。必要に応じて、欠損部２の表面をはつることによって、補強部材４の平板部材４１を設置するためのスペースを形成する。これにより、出隅に埋設されたアンカーボルト３の少なくとも上半部を欠損部２の表面に露出させる（準備工程）。

・穿孔工程
次いで、欠損部２におけるアンカーボルト３の外方に、補強部材４を添設していく。まず、図３に示すように、補強部材４の新設アンカー４２を設置するための埋め込み孔５を穿設する（穿孔工程）。

この場合、建物基礎１を構成するコンクリートを、欠損部２の表面側から略円柱状に切削して埋め込み孔５を形成する。例えば、欠損部２の表面からドリル等によって穿孔し、吸引またはエアブローにより切削粉を除去する。その後、埋め込み孔５に金属ブラシを挿入して孔内の清掃を行う。

埋め込み孔５は、例えば建物基礎１の天端から下方に３０〜５０ｍｍの高さ位置に設けられる。図示するように、アンカーボルト３が２本並設されている場合には、２つの埋め込み孔５を、これら２本のアンカーボルト３の間であって、各アンカーボルト３の近傍にそれぞれ穿設する。

図４に示すように、各埋め込み孔５は、建物基礎１の奥行方向に対しては、各アンカーボルト３と交差する水平方向に削孔されることが好ましい。埋め込み孔５の大きさは、欠損部２の大きさやアンカーボルト３の種類および本数等により決定され、例えば、孔径が１０〜１５ｍｍとされ、孔深さが７０〜１００ｍｍとされることが好ましい。これによって、２つの埋め込み孔５を欠損部２の表面に横並びに形成する。

・アンカー設置工程
次いで、埋め込み孔５に新設アンカー４２を設置する（アンカー設置工程）。例示の形態では、新設アンカー４２として接着系の後施工アンカーを使用する。

図５に示すように、まず、埋め込み孔５にケミカルカプセル６を挿入して設置する。新設アンカー４２の軸部には、埋め込み孔５の深さ（奥行寸法）に対応する位置にパッキン材４４を装着しておく。

次いで、新設アンカー４２の一方の端部を埋め込み孔５に配置し、新設アンカー４２を打設または回転させながら埋め込み孔５に挿入する。新設アンカー４２を挿入することにより、埋め込み孔５内のケミカルカプセル６が破壊され、内部の接着液が埋め込み孔５内に充填される。このとき、新設アンカー４２の軸部に装着したパッキン材４４は、埋め込み孔５を塞いで接着剤の流出を防ぐ。

ケミカルカプセル６の接着液が硬化することで、新設アンカー４２が埋め込み孔５に一体に固定される。これにより、欠損部２に２本の新設アンカー４２を設置することができる。埋め込み孔５をアンカーボルト３に交差する水平方向に形成しているので、新設アンカー４２をアンカーボルト３に対して水平方向に交差するように埋設することができる。

・平板部材設置工程
次いで、欠損部２に補強部材４の平板部材４１を設置する（平板部材設置工程）。図６に示すように、欠損部２の表面には、アンカーボルト３に近接して新設アンカー４２が突設されている。この新設アンカー４２に対し、平板部材４１を固着する。

具体的には、平板部材４１の各貫通孔４１１に新設アンカー４２の他方の端部を挿通させる。この場合、並列する２本のアンカーボルト３に対して平板部材４１が横方向にまたがるように添え付ける。平板部材４１の貫通孔４１１は長孔状に形成されているので、２つの貫通孔４１１の開口範囲内で平板部材４１の設置位置を調整することができる。

その後、図７に示すように、露出しているアンカーボルト３、３に平板部材４１を当接させ、その状態で、新設アンカー４２にナット４３を螺着し、ナット４３を締め付ける。これにより平板部材４１を欠損部２の表面に固定する。欠損部２においては、２本のアンカーボルト３に対して１つの補強部材４が添え付けられ、アンカーボルト３を外方から押さえるものとなる。

・打設工程
次いで、図８に示すように、欠損部２の周囲に型枠７を配置し、補修剤８を打設する。これにより、図４に破線にて示されるように、建物基礎１の天端形状を元どおりの形状に修復する。欠損部２が小さい場合には、型枠７を設置することなく、補修剤８を欠損部２に塗布することにより修復してもよい。補修剤８には、モルタルその他のグラウト充填材など適宜のコンクリート補修剤を使用することができる。

補修剤８が硬化した後、型枠７を除去することで、建物基礎１の出隅の補修作業が完了する。前記の各補修工程を経た建物基礎１は、アンカーボルト３に平板部材４１が添設されるとともに平板部材４１の貫通孔４１１を介して新設アンカー４２が水平方向に打ち込まれた状態で、補強部材４が埋設された基礎構造を有するものとなる。平板部材４１は、一方の面をアンカーボルト３に対向させた状態で、アンカーボルト３に交差するようにして埋設されている。

これにより、建物基礎１に補強部材４が定着され、アンカーボルト３を出隅の外方側から物理的に押さえて、建物基礎１の強度性能を補うものとなる。建物に作用した水平方向力は、アンカーボルト３を介して建物基礎１を構成するコンクリートに適切に伝達される。したがって、かかる構造を有する建物基礎１は、アンカーボルト３が十分な引抜き耐力とせん断耐力とを備えて、補修後の出隅周辺に再び破損を生じにくくすることが可能となる。また、補修された建物基礎１の出隅は、破損前と変わらない外観形状を呈するので、建物の美観を損なうものとはならず、その補修作業も建物の居住性を損なうことなく実施することが可能とされる。

（他の実施形態）
本発明に係る建物基礎１の補修工法、補強部材４、およびこれらを用いた建物の基礎構造は、前記実施形態以外にも他の様々な形態で実施することができる。

前記建物基礎１の補修工法は、出隅に限らず、建物基礎１の多様な箇所に適用することが可能である。例えば、図９に示すように、建物基礎１のＴ字交差部などにおいても好適に実施することができる。

この形態では、建物基礎１は略Ｔ字状に交差して立設され、隣接する２つの入隅を備えている。アンカーボルト３は、Ｔ字交差部に近接して２本埋設されている。この場合も、前記同様、穿孔工程、アンカー設置工程、および平板部材設置工程によって補強部材４を欠損部２に設置し、補修剤８を用いて欠損部２を元の形状に修復する。これにより、欠損部２において強度性能を補いつつ補修することができる。

前記建物基礎１の補修工法を適用する欠損部２は、２本のアンカーボルト３が近接して埋設された箇所であるに限らず、埋設されているアンカーボルト３が１本であっても３本以上の複数本であっても同様に補修可能である。

また、補強部材４において、平板部材４１の貫通孔４１１および新設アンカー４２の数も、前記形態のものに限定されない。平板部材４１の貫通孔４１１は、１つであっても、複数であってもよい。また、１つの貫通孔４１１に挿通される新設アンカー４２は１本であるに限定されず、長孔状の１つの貫通孔４１１に複数本の新設アンカー４２が挿通される構成であってもよい。貫通孔４１１の数および新設アンカー４２の本数に応じて、平板部材４１の大きさや厚み、および新設アンカー４２の外径寸法等を選択することが好ましい。

図１０に示すように、補強部材４は、１つの長孔状の貫通孔４１１を有する平板部材４１と、この貫通孔４１１に挿通される１本の新設アンカー４２とを備えた構成であってもよい。このような補強部材４を用いて欠損部２を補修する場合、図１１に示すように、欠損部２の表面に露出する２本のアンカーボルト３に対して、平板部材４１を均等位置にあてがって配設し、２本のアンカーボルト３から略均等距離にある中間部に新設アンカー４２を打ち込む。これにより、欠損部２において強度性能を補いつつ補修することができる。

なお、平板部材４１は、欠損部２に対して水平方向に長い矩形状とされるに限らず、欠損部２のアンカーボルト３を、その外方から物理的に押さえて変位を抑制しうる形状であれば、どのような形状を有するものであってもよい。また、平板部材４１を固着する手段は、新設アンカー４２に螺着したナット４３であるに限らず、他のどのような固着手段が用いられてもよい。

以上説明した本発明に係る建物基礎の補修工法および建物の基礎構造は、木造または鉄骨造のいずれの構造にも適用することができる。前述の実施形態は本発明の例示であってこれに限定されるものではない。

本発明は、建物基礎に生じた欠損部の補修に好適に利用可能である。

１建物基礎
２欠損部
３アンカーボルト
４補強部材
４１平板部材
４１１貫通孔
４２新設アンカー
４３ナット
４４パッキン材
５埋め込み孔
６ケミカルカプセル
７型枠
８補修剤

Claims

建物基礎に生じた欠損部を、補強部材を用いて補修する建物基礎の補修工法であって、
前記建物基礎にはアンカーボルトが埋設され、前記補強部材は、貫通孔が設けられた平板部材と、前記貫通孔に挿通される新設アンカーとを有しており、
前記欠損部において下端部が埋設された状態のアンカーボルトの近傍に、前記新設アンカーの埋め込み孔を、前記アンカーボルトと交差する横方向に穿設する穿孔工程と、
前記埋め込み孔に前記新設アンカーの一方の端部を埋設して前記欠損部に新設アンカーを設置するアンカー設置工程と、
前記平板部材の貫通孔に前記新設アンカーの他方の端部を挿通し、前記平板部材と前記アンカーボルトとを当接させた状態で固着し、前記平板部材を前記欠損部に設置する平板部材設置工程と、
前記各工程の後、補修剤にて前記欠損部を元の形状に修復する工程と、
を含むことを特徴とする建物基礎の補修工法。
請求項１に記載の建物基礎の補修工法において、
前記穿孔工程の前に、前記欠損部の表面脆弱部を除去し、建物基礎に埋設されたアンカーボルトの上半部を前記欠損部に露出させることを特徴とする建物基礎の補修工法。
請求項１または２に記載の建物基礎の補修工法において、
前記平板部材設置工程では、建物基礎に埋設された近接する複数本のアンカーボルトに対して、前記平板部材を前記複数本のアンカーボルトにまたがるように配設することを特徴とする建物基礎の補修工法。
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の建物基礎の補修工法において、
前記補強部材は、前記平板部材に複数の貫通孔を有するとともに、複数本の新設アンカーを備えており、
前記穿孔工程では、建物基礎に埋設された近接する複数本のアンカーボルトに対して、前記埋め込み孔を、前記アンカーボルトの相互間であって前記アンカーボルトの側部にそれぞれ穿設することを特徴とする建物基礎の補修工法。
請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の建物基礎の補修工法において、
前記アンカー設置工程では、前記新設アンカーを水平方向に配設することを特徴とする建物基礎の補修工法。
補強部材を用いた建物の基礎構造であって、
前記補強部材は、貫通孔を有する平板部材と、前記貫通孔を介して配設される新設アンカーと、前記新設アンカーに螺着されるナットとを備え、
建物基礎にはアンカーボルトの下端部が埋設され、
前記アンカーボルトの埋設部には、前記平板部材が添設されており、
前記平板部材の貫通孔に挿通されるとともに前記アンカーボルトに交差するように打ち込まれる前記新設アンカーに対して前記ナットが螺着された状態で前記補強部材が建物基礎に埋設され、
前記平板部材における一方の面を前記アンカーボルトに対向させ、他方の面から前記新設アンカーに前記ナットが螺着されて、前記平板部材が前記アンカーボルトに交差するように固定されていることを特徴とする建物の基礎構造。