JPH1077642A - 建物の基礎構造及びその施工方法及び地質改良用掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、施工性を向上し、工期の短縮化を
図ると共に、余分な土の排出を最低限に抑えて環境の保
全を維持出来る建物の基礎構造及びその施工方法及び地
質改良用掘削機を提供することを可能にすることを目的
としている。 【解決手段】 建物の垂直荷重を支えるが前記荷重に見
合った水平抵抗力を期待できない杭１が地中に埋設さ
れ、該杭の上部周辺の地盤２が必要とされる水平抵抗力
を有するように補強化処理部３を形成して構成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の基礎として
利用し、地震や風などの水平外力に対する大きな耐力を
得るための建物の基礎構造及びその施工方法及び地質改
良用掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、小径の杭を構造物の基礎杭に用
いる場合、地盤に対する杭側面部分の接触面積が小さい
ために、前記杭のみでは該杭が支持し得る垂直荷重に見
合った水平抵抗力を得ることが出来ない。建築基準法に
よれば、垂直荷重の０．２倍以上の値の水平抵抗力が必
要と規定されており、そのために、従来では、図９に示
すように、杭51に接続され、建物本体の基礎52となる基
礎梁53や、該基礎梁53に水平方向に配置されて固定され
るフーチング54等を地盤55中に根入れして水平耐力の不
足分を補っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の技術では、基礎梁53やフーチング54を地盤55中に
根入れするために、所定の深さ以上の地下部分が必要と
なり、該地下部分の構築に伴って地盤55を掘削して余分
な土を排除した後、コンクリートを流し込む等の構築上
の手間が発生するため、施工工数が増大すると共に、工
期が長くなり、コストの増大につながっている。また、
前記地下部分の構築によって排除された土の処理が環境
保全上の負荷となっている。

【０００４】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、施工性を向上し、工期の短縮
化を図ると共に、余分な土の排出を最低限に抑えて環境
の保全を維持出来る建物の基礎構造及びその施工方法及
び地質改良用掘削機を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る建物の基礎構造は、建物の垂直荷重を杭
によって支持する建物の基礎構造において、建物の垂直
荷重を支えるが前記荷重に見合った水平抵抗力を期待で
きない杭が地中に埋設され、該杭の上部周辺の地盤が必
要とされる水平抵抗力を有するように補強化処理されて
いることを特徴とする。

【０００６】本発明は、上述の如く構成したので、杭の
上部周辺の地盤を補強化処理することで、建物の垂直荷
重に見合った水平抵抗力を確保することが出来る。

【０００７】また、本発明に係る建物の基礎の施工方法
は、建物の垂直荷重を杭によって支持する建物の基礎の
施工方法において、建物の垂直荷重を支えるが前記荷重
に見合った水平抵抗力を期待できない杭を埋設する位置
上部周辺の地盤を、必要とされる水平抵抗力を有するよ
うに補強化処理し、次いで前記地盤の補強化処理部分を
貫通して杭を埋設することを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、杭を埋設する予定の位
置上部周辺の地盤を補強化処理した後、杭を埋設するこ
とで建物の垂直荷重に見合った水平抵抗力を確保するこ
とが出来る。

【０００９】また、本発明に係る建物の基礎の他の施工
方法は、建物の垂直荷重を杭によって支持する建物の基
礎の施工方法において、建物の垂直荷重を支えるが前記
荷重に見合った水平抵抗力を期待できない杭を埋設し、
次いで前記杭の上部周辺の地盤を、必要とされる水平抵
抗力を有するように補強化処理することを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、杭を埋設した後で、前
記杭の上部周辺の地盤を補強化処理して建物の垂直荷重
に見合った水平抵抗力を確保することが出来る。

【００１１】また、本発明に係る地質改良用掘削機は、
地盤を掘削／攪拌する少なくとも１本の攪拌ロッドと、
地中に埋設された杭を中心として前記攪拌ロッドを周回
させるための攪拌ロッド周回装置と、前記攪拌ロッドに
よって攪拌中の土壌に改良剤を投入するための投入手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１２】上記構成により、地中に埋設された杭を中
心として攪拌ロッドを周回させて該杭の上部周辺の土壌
を掘削攪拌し、投入手段によって攪拌中の土壌に改良剤
を投入して前記杭の上部周辺の地盤を補強化処理するこ
とが出来る。

【００１３】また、本発明に係る地質改良用掘削機の他
の構成は、自走装置と、前記自走装置に設けられ、土壌
を掘削／攪拌する掘削攪拌翼と、前記掘削攪拌翼によっ
て攪拌中の土壌に改良剤を投入するための投入手段と、
前記改良剤を投入された土壌を締め固める締め固め手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１４】上記構成により、杭を埋設する予定の位置
上部周辺の地盤を掘削攪拌翼により掘削攪拌し、投入手
段によって攪拌中の土壌に改良剤を投入した後、ローラ
等の締め固め手段によって土壌を締め固めて補強化処理
することが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る建物の基礎
構造及びその施工方法及び地質改良用掘削機の一実施形
態を具体的に説明する。先ず、本発明に係る建物の基礎
構造及びその施工方法及び地質改良用掘削機の第１実施
形態について図１〜図５を用いて説明する。図１（ａ）
は本発明に係る建物の基礎構造の第１実施形態である部
分改良タイプの地盤の補強化処理部の構成を示す平面
図、図１（ｂ）は第１実施形態の地盤の補強化処理部の
構成を示す断面図、図１（ｃ）は杭の先端部に設けられ
たウイングの構成を示す拡大図、図２は第１実施形態の
補強化処理部を形成する第１の施工方法を実施する際に
使用する掘削機の構成を示す側面説明図、図３（ａ）〜
（ｉ）は第１実施形態の補強化処理部を形成する第１の
施工方法を示す工程図、図４は第１実施形態の補強化処
理部を形成する第２の施工方法を実施するための本発明
に係る地質改良用掘削機Ａの構成を示す側面説明図、図
５（ａ）は地質改良用掘削機Ａの攪拌ロッド及び攪拌ロ
ッド周回装置の構成を示す側面説明図、図５（ｂ）は地
質改良用掘削機Ａの攪拌ロッド及び攪拌ロッド周回装置
の構成を示す平面説明図である。

【００１６】図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明
に係る建物の基礎構造の第１実施形態は、杭１の上部周
辺の地盤２を該杭１を中心に部分改良した場合の一例を
示しており、本実施形態では、杭１を中心として、該杭
１の上部周辺の地盤２に円柱形状の補強化処理部３が形
成される。

【００１７】図１（ａ），（ｂ）において、１は図示し
ない建物の基礎が設置される杭であり、本実施形態で
は、先端外周部に埋設用のウイング１ａを取り付けた小
径鋼管杭で構成される。杭１は建物の垂直荷重に対応す
る長さと径を有して地盤２の地中に埋設されるが、ここ
で、建物の垂直荷重を支えるものの、前記荷重に見合っ
た水平抵抗力を期待できない比較的小径状の杭１が地盤
２に埋設される場合、必要とされる水平抵抗力を有する
ように杭１の上部周辺の地盤２に補強化処理部３を形成
して該地盤２を補強化処理する。

【００１８】前記補強化処理部３は、図１（ａ），
（ｂ）に示すように、例えば、各杭１を中心として、直
径ｄが約１ｍ、地表２ａからの深さＤ₁ が約１．５ｍの
範囲で円柱形状に形成される。

【００１９】また、杭１の地中に埋設される先端外周部
には、図１（ｃ）に示すように、ウイング１ａが設けて
あり、杭１を地盤２の地中内に埋設する際には、杭１を
図示しない回転打込装置により支持すると共に回転させ
て地中に押し込むことで、ウイング１ａが地盤２を掘削
して杭１自身が地盤２内に進行し、杭１が地盤２中に埋
設されるようになっている。

【００２０】ここで、地盤の補強化処理とは、現在の地
盤の土壌に後述する改良剤を混ぜ合わせて必要に応じて
締め固め、地盤の強度や圧縮特性（沈下特性）を改善す
るものである。

【００２１】前記改良剤としては、セメント系、生石
灰、水硝子等があるが、一般にセメント系が多く使用さ
れている。セメント系の改良剤は、水と混ぜ合わせてセ
メントミルクとしてから用いる場合と、セメントを粉体
のまま用いる場合とがある。

【００２２】セメントミルクと土とを混合する工法は、
一般にソイルセメント工法と称し、円柱状に深い範囲ま
で土壌を補強する場合に用いられる。また、セメントを
粉体のまま用いる工法はセメント安定処理工法と称さ
れ、この工法は、表層地盤を広い範囲で改良して補強化
する場合に用いられる。この場合、粉体のセメントと土
とを充分混合攪拌した後に地盤を締め固める必要がある
ので、比較的深い位置まで補強化処理をするには適して
いない。

【００２３】図１（ａ），（ｂ）に示す基礎構造の第１
の施工方法としては、先ず、上記のようなソイルセメン
ト工法による地質改良部分で構成される補強化処理部
（ソイルセメント柱体）３を、図１（ａ），（ｂ）に示
すように、地盤２の土中で、杭１を埋設する位置の上部
周辺に形成し、次に補強化処理部３が固化する前に小口
径の鋼管杭１を該補強化処理部３の中心に該補強化処理
部３を貫通して地盤２中に埋設する。

【００２４】上記第１の施工方法を実施する手段の一例
を図２及び図３を用いて説明する。図２に示す自走式の
掘削機４は、補強化処理部３の直径ｄに対応する直径を
有し、モータ５により回転駆動される攪拌翼６を装備し
ており、図示しないプラントからパイプ７を介してセメ
ントミルクが供給され、該攪拌翼６の先端から吐出する
ようになっている。

【００２５】そして、図３（ａ）に示すように、地盤２
の各杭１を埋設する位置に対応して攪拌翼６を回転させ
つつ押し込んで、補強化処理部３を形成する所定の深さ
Ｄまで掘削した後（図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ））、土
壌を攪拌しつつ攪拌翼６を地表２ａまで引き上げる（図
３（ｄ）→（ｅ））。

【００２６】その後、セメントミルクを攪拌翼６の先端
から吐出すると共に、先程掘削した箇所を再度攪拌して
土とセメントミルクとを混合させ、深さＤまで攪拌翼６
が到達したらセメントミルクの供給を停止する（図３
（ｅ）→（ｆ）→（ｇ））。

【００２７】そして、攪拌翼６により補強化処理部３を
更に攪拌しながら攪拌翼６を地表２ａまで引き上げる
（図３（ｈ）→（ｉ））。ここで、必要に応じて土とセ
メントミルクとが均一になるまで混合攪拌作業を繰り返
す。

【００２８】そして、補強化処理部３が固結する前に図
１（ｂ）に示すように補強化処理部３を貫通して杭１を
打ち込んで地盤２中に埋設する。

【００２９】また、図１（ａ），（ｂ）に示す基礎構造
の第２の施工方法としては、先ず、小口径の鋼管杭１を
地盤２の地中に埋設し、次に地盤２中に埋設された杭１
の上部周辺の地盤２に補強化処理部３を形成する。この
場合、図４及び図５（ａ），（ｂ）に示すような地質改
良用掘削機Ａを用いて補強化処理部３を地盤２の杭１の
上部外周に形成する。

【００３０】図４に示す地質改良用掘削機Ａ（以下、単
に「掘削機Ａ」という。）は、杭１の打設後に比較的大
径の地質改良体である補強化処理部３を該杭１の周囲に
形成することが出来、例えば、幅員２ｍ程度の導入路で
も自走で入って行ける住宅向きの小型機等で構成され
る。

【００３１】前記掘削機Ａは、エンジン等を搭載した自
走装置８と、該自走装置８に設けられた支持手段９によ
り支持される多軸攪拌オーガー10が装備されている。多
軸攪拌オーガー10は、図５（ａ），（ｂ）に示すよう
に、地盤２中に打設した杭１に対して上下スライド及び
回転可能に嵌合される取付部10ａに一端が係合すると共
に、他端が攪拌ロッド周回装置となる回転ヘッド10ｂに
係合された一本または複数本の攪拌ロッドとなる混合攪
拌翼10ｃを有する。

【００３２】前記混合攪拌翼10ｃは土壌を掘削、攪拌す
ると同時に、攪拌中の土壌に改良剤を投入するための投
入手段を兼ねており、該混合攪拌翼10ｃの先端からは、
図示しない供給手段から供給されるセメントミルク等の
地質改良液が吐き出されると共に、該混合攪拌翼10ｃを
回転上下させつつ、回転ヘッド10ｂで杭１を中心として
混合攪拌翼10ｃを周回させることで、土壌とセメントミ
ルク等を混合攪拌し、杭１の周囲に地質改良体である円
柱状の補強化処理部３を形成する。

【００３３】この場合、部分改良タイプにおいて、杭１
を全数打設施工後に地質改良を行えるので、数カ所づつ
改良を行った後、地質改良体が固化する前に同数の杭１
を打ち込み、その後さらに同様の工程を繰り返す前述の
第１の施工方法に比べて施工性が向上して工期が短縮出
来、効率が良い。

【００３４】次に、図６〜図８を用いて本発明に係る建
物の基礎構造及びその施工方法及び地質改良用掘削機の
第２実施形態について説明する。図６（ａ）は本発明に
係る建物の基礎構造の第２実施形態である全面改良タイ
プの地盤の補強化処理部を示す平面図、図６（ｂ）は第
２実施形態の地盤の補強化処理部を示す断面図、図７は
第２実施形態の補強化処理部を形成するための本発明に
係る地質改良用掘削機Ｂの構成を示す側面説明図、図８
は地質改良用掘削機Ｂの構成を示す側面説明図である。
尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符
号を付して説明を省略する。

【００３５】第２実施形態の場合、図６（ａ），（ｂ）
に示すように、複数の杭１を埋設する地盤２の所定領域
全域に亘って補強化処理層11を形成する。本実施形態で
は、例えば、補強化処理層11は、地表２ａから深さＤ₂
が０．５ｍの範囲で方形状に地盤２が補強化処理され
る。

【００３６】図６（ａ），（ｂ）に示す上記基礎構造の
施工方法は、杭１が埋設される予定の地盤２の表層部の
広範囲に亘って、前述したセメント安定処理工法により
補強化処理する。この場合、通常はセメントを用いた地
質改良処理を迅速に行ない、補強化処理層11が固結する
前に該補強化処理層11を貫通して小口径の鋼管杭１を打
ち込んで地盤２中に埋設する。

【００３７】上記施工を実施するための地質改良用掘削
機Ｂ（以下、単に「掘削機Ｂ」という。）は、図７及び
図８に示すように、エンジン等を搭載した自走装置12に
振動及び回転して土壌を締め固めるための締め固め手段
となるローラ13が設けてあり、更にローラ13の前方に
は、下方に回動して回転し、地盤２を掘削、攪拌する掘
削攪拌翼14が設けられている。そして、掘削攪拌翼14の
上部には、該掘削攪拌翼14によって攪拌中の土壌に改良
剤を投入する投入手段となるホッパー15が設けられてい
る（図８参照）。

【００３８】前記掘削機Ｂは、例えば、幅員２ｍ程度の
導入路でも自走で入って行ける住宅向きの小型機等で構
成され、一度の走行で、掘削攪拌翼14により攪拌された
土壌にホッパー15から投入された改良剤を混合してロー
ラ13により該土壌を締め固めるようになっている。そし
て、補強化処理層11を地表２ａから０．３〜１ｍの深さ
Ｄまで掘削出来る機能を有する。

【００３９】そして、前記掘削機Ｂにより補強化処理層
11が形成された後は、該補強化処理層11が固結する前に
図６（ｂ）に示すように、補強化処理層11を貫通して杭
１を打ち込んで地盤２中に埋設する。

【００４０】上記構成により、従来のように、バックホ
ウで一部範囲を掘削した後、人力または他の機械の投入
バケットで改良剤を掘削土中に振りかけ投入し、再度バ
ックホウで土壌と改良剤とを混合攪拌した後にバックホ
ウのキャタピラで締め固める方法と比較して、一台の地
質改良用掘削機Ｂで地盤２の掘削、攪拌、改良剤の逐次
投入、混合材と土との混合及び装備された振動ローラに
よる土壌の締め固めが当該掘削機Ｂの走行と連続して行
われるので、一度の走行で地盤２の表層地質改良が行え
て作業効率が良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、比較的小径の杭を構造物の基礎杭に用いる場
合等で、建物の垂直荷重を支えるが該荷重に見合った水
平抵抗力を期待できない場合に、杭の上部周辺の地盤を
補強化処理することで、基礎部分を地中に実質的に埋設
しなくても杭が支持し得る垂直荷重に見合った水平抵抗
力を得ることが出来るので、基礎施工に伴う地盤の掘削
や、地下部分の構築に伴う施工上の手間やコストが低減
できる。

【００４２】また、発生土が少ないので環境保全に要す
る負荷を少なくすることが出来る。

【００４３】また、先ず、杭を埋設し、その後、該杭の
上部周辺の地盤を補強化処理した場合には、杭を全数打
設施工後に地質改良を行えるので、数カ所づつ改良を行
った後、地質改良体が固化する前に同数の杭を打ち込
み、その後さらに同様の工程を繰り返す施工方法に比べ
て施工性が向上して工期が短縮出来、効率が良い。

【００４４】また、自走装置に土壌を掘削／攪拌する掘
削攪拌翼と、該掘削攪拌翼によって攪拌中の土壌に改良
剤を投入するための投入手段と、改良剤を投入された土
壌を締め固める締め固め手段とを備えた地質改良用掘削
機の場合には、従来のように、バックホウで一部範囲を
掘削した後、人力または他の機械の投入バケットで改良
剤を掘削土中に振りかけ投入し、再度バックホウで土壌
と改良剤とを混合攪拌した後にバックホウのキャタピラ
で締め固める方法と比較して、一台の地質改良用掘削機
で地盤の掘削、攪拌、改良剤の逐次投入、混合材と土と
の混合及び装備された振動ローラによる土壌の締め固め
が当該掘削機の走行と連続して行われるので、一度の走
行で地盤の表層地質改良が行えて作業効率が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る建物の基礎構造の第１実
施形態である部分改良タイプの地盤の補強化処理部の構
成を示す平面図、（ｂ）は第１実施形態の地盤の補強化
処理部の構成を示す断面図、（ｃ）は杭の先端部に設け
られたウイングの構成を示す拡大図である。

【図２】第１実施形態の補強化処理部を形成する第１の
施工方法を実施する際に使用する掘削機の構成を示す側
面説明図である。

【図３】（ａ）〜（ｉ）は第１実施形態の補強化処理部
を形成する第１の施工方法を示す工程図である。

【図４】第１実施形態の補強化処理部を形成する第２の
施工方法を実施するための本発明に係る地質改良用掘削
機Ａの構成を示す側面説明図である。

【図５】（ａ）は地質改良用掘削機Ａの攪拌ロッド及び
攪拌ロッド周回装置の構成を示す側面説明図、（ｂ）は
地質改良用掘削機Ａの攪拌ロッド及び攪拌ロッド周回装
置の構成を示す平面説明図である。

【図６】（ａ）は本発明に係る建物の基礎構造の第２実
施形態である全面改良タイプの地盤の補強化処理部を示
す平面図、（ｂ）は第２実施形態の地盤の補強化処理部
を示す断面図である。

【図７】第２実施形態の補強化処理部を形成するための
本発明に係る地質改良用掘削機Ｂの構成を示す側面説明
図である。

【図８】地質改良用掘削機Ｂの構成を示す側面説明図で
ある。

【図９】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１…杭 １ａ…ウイング ２…地盤 ２ａ…地表 ３…補強化処理部（ソイルセメント柱体） ４…掘削機 ５…モータ ６…攪拌翼 ７…パイプ ８…自走装置 ９…支持手段 10…多軸攪拌オーガー 10ａ…取付部 10ｂ…回転ヘッド 10ｃ…混合攪拌翼 11…補強化処理層 12…自走装置 13…ローラ 14…掘削攪拌翼 15…ホッパー Ａ，Ｂ…地質改良用掘削機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の垂直荷重を杭によって支持する建
   物の基礎構造において、建物の垂直荷重を支えるが前記
   荷重に見合った水平抵抗力を期待できない杭が地中に埋
   設され、該杭の上部周辺の地盤が必要とされる水平抵抗
   力を有するように補強化処理されていることを特徴とす
   る建物の基礎構造。
2. 【請求項２】 建物の垂直荷重を杭によって支持する建
   物の基礎の施工方法において、建物の垂直荷重を支える
   が前記荷重に見合った水平抵抗力を期待できない杭を埋
   設する位置上部周辺の地盤を、必要とされる水平抵抗力
   を有するように補強化処理し、次いで前記地盤の補強化
   処理部分を貫通して杭を埋設することを特徴とする建物
   の基礎の施工方法。
3. 【請求項３】 建物の垂直荷重を杭によって支持する建
   物の基礎の施工方法において、建物の垂直荷重を支える
   が前記荷重に見合った水平抵抗力を期待できない杭を埋
   設し、次いで前記杭の上部周辺の地盤を、必要とされる
   水平抵抗力を有するように補強化処理することを特徴と
   する建物の基礎の施工方法。
4. 【請求項４】 地盤を掘削／攪拌する少なくとも１本の
   攪拌ロッドと、地中に埋設された杭を中心として前記攪
   拌ロッドを周回させるための攪拌ロッド周回装置と、前
   記攪拌ロッドによって攪拌中の土壌に改良剤を投入する
   ための投入手段とを備えたことを特徴とする地質改良用
   掘削機。
5. 【請求項５】 自走装置と、前記自走装置に設けられ、
   土壌を掘削／攪拌する掘削攪拌翼と、前記掘削攪拌翼に
   よって攪拌中の土壌に改良剤を投入するための投入手段
   と、前記改良剤を投入された土壌を締め固める締め固め
   手段とを備えたことを特徴とする地質改良用掘削機。