(57)【要約】【課題】造成するべき改良体の施工面積を小さくして、しかも外力に対する変形量を少なくして耐震性を向上する既設構造物基礎の補強方法の提供。【解決手段】本発明の既設構造物基礎の補強方法は、既設構造物における基礎（１）を、高圧噴射撹拌により地盤改良体を造成して補強する既設構造物基礎（１）の補強方法において、前記基礎（１）の下部または周囲と地盤改良体（Ｓｃ）を付着させ、前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結して中空柱状の構造体（１０）にしている。【選択図】図１
2020105693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物における基礎を、高圧噴射撹拌により地盤改良体を造成して補強する既設構造物基礎の補強方法において、
前記基礎の下部または周囲と地盤改良体（Ｓｃ）を付着させ、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結して中空柱状の構造体にすることを特徴とする既設構造物基礎の補強方法。
【請求項２】
前記中空柱状の構造体（１０）における水平方向の断面積の値は、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面積の総和以下であり、
前記中空柱状の構造体（１０）の水平方向の断面における断面性能を示すパラメータの値は、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面における断面性能を示すパラメータの値の総和以上である請求項１の既設構造物基礎の補強方法。
【請求項３】
前記中空柱状の地盤改良体（Ｓｃ、Ｓｍ）の頭部を構造部材で連結させる請求項１、２の何れかの既設構造物基礎の補強方法。
【請求項４】
前記構造部材には硬化材または流動化処理土を使用する請求項３の既設構造物基礎の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設構造物の基礎を補強して耐震性を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタンク１００の様な既存建造物の基礎を補強して耐震性を向上するために、軟弱層Ｌ１を貫通して支持層Ｌ２に到達する杭を打ち込む場合がある（図７参照）。
しかし、杭を打ち込むのに必要な杭打機は大きく、且つ、重量があるため、施工現場に持ち込むことが困難である。特に、ガスタンク１００の周辺及び直下には配管が密集しており、杭打機の様な大型機械が入り込むことは大変に困難である。
それに対して、固結材を地中で噴射して地盤改良体１０１（改良体）を造成すれば、施工機器は杭打機の様な大型機械ではないため、狭隘な施工現場であっても地中固結体を造成して、耐震構造とすることが出来る。
【０００３】
しかし、支持層Ｌ２に到達する地盤改良体１０１をガスタンク１００（既存建造物）の基礎に造成する場合において、造成する地盤改良体１０１の総断面積を大きくする（地盤改良体１０１の造成本数を多くする）と、施工コストが高騰するという問題が存在する。
一方、施工コスト低減のため造成する地盤改良体１０１の施工本数を少なくする（総断面積を小さくする）と、外力に対する地盤改良体１０１の変形量が大きくなり、耐震性を向上することが出来ない。
【０００４】
その他の先行技術として、格子状の改良体を造成して水平耐力を向上する技術が提案されている（特許文献１参照）が、上述した問題点を解消することは意図されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６０８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、造成するべき改良体の施工面積を小さくして、しかも外力に対する変形量を少なくして耐震性を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の既設構造物基礎の補強方法は、
既設構造物における基礎（１）を、高圧噴射撹拌により地盤改良体を造成して補強する既設構造物基礎（１）の補強方法において、
前記基礎（１）の下部または周囲と地盤改良体（Ｓｃ）を付着させ、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結して中空柱状の構造体（１０）にすることを特徴としている。
ここで、「付着」なる文言は、地盤改良体（Ｓｃ）を前記基礎（１：例えばフーチング）に直接的に接触或いは密着させる場合のみならず、前記基礎（１）と地盤改良体（Ｓｃ）の間に介在物（例えば、栗石、捨てコンクリート、敷込み砂利等）を配置して、既設構造物の重量を地盤改良体（Ｓｃ）に作用させる場合も包含する趣旨で用いられている。
【０００８】
本発明において、
前記中空柱状の構造体（１０）における水平方向の断面積の値（Ａ１）は、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面積の総和（Ａｐ）以下であり、
前記中空柱状の構造体（１０）の水平方向の断面における断面性能を示すパラメータ（例えば、図心軸Ｘ１周りの断面２次モーメントＩ１）の値は、
前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面における断面性能を示すパラメータの値の総和（例えば、図心軸Ｘｎ周りの断面２次モーメントの総和Ｉｐ）以上であるのが好ましい。
【０００９】
また本発明において、前記中空柱状の構造体（１０）の頭部を構造部材（２：例えば、蓋状の構造部材）で連結させることが好ましい。
その場合、前記構造部材（２）には、硬化材または流動化処理土を使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上述の構成を具備する本発明によれば、前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結して中空柱状の構造体（１０）にすることにより、従来技術における基礎を包囲する地盤改良体（Ｃ）を個々の基礎（１）毎に造成する場合に比較して、地盤改良体（Ｓｃ、Ｓｍ）の施工面積を小さくして、しかも外力に対する変形量（撓み）を少なくして耐震性を向上することが可能である。
【００１１】
本発明において、前記中空柱状の構造体（１０）における水平方向の断面積の値（Ａ１）を、前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面積の総和（Ａｐ）以下にすることにより、従来技術における基礎を包囲する地盤改良体（Ｃ）を個々の基礎（１）毎に造成する場合に比較して、改良体の施工面積を小さくすることが出来る。
そして、前記中空柱状の構造体（１０）の水平方向の断面における断面性能を示すパラメータ（例えば、図心軸周りの断面２次モーメント）の値を、前記地盤改良体（Ｓｃ）間を地盤改良体（Ｓｍ）で連結させずに独立して造成した地盤改良体（Ｃ）の水平方向断面における断面性能を示すパラメータ（例えば、図心軸周りの断面２次モーメント）の値の総和以上にすれば、造成された円環状の改良体（１０）の外力に対する変形量を少なくして、耐震性を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】既存建造物の基礎に対して、本発明の第１実施形態を適用した状態を示す平面図である。
【図２】図１で造成された２４本の地盤改良体（Ｓｃ、Ｓｍ）において、隣接する地盤改良体の等価壁厚と、断面２次モーメントを演算する基準となる大径部と小径部を示す説明図である。
【図３】第１実施形態において、造成される２４本の地盤改良体（Ｓｃ、Ｓｍ）の施工条件を決定する手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態の説明図である。
【図５】第２実施形態の第１変形例を示す平面図である。
【図６】第２実施形態の第２変形例を示す平面図である。
【図７】既存建造物の耐震構造の概要を示す説明図である。
【図８】既存建造物のフーチングの平面上の位置を示す平面図である。
【図９】フーチングの平面位置を包含する様に４本の地盤改良体（Ｃ）を造成した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図示の実施形態の内容を明確にするため、最初に図７〜図９を参照して、従来の補強について説明する。そして図１〜図６を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図７において、既存構造物であるガスタンク１００の基礎において、フーチングの配置は図８で示す通りである。図８において、点Ｏ１を中心とする直径Ｄの円ＣＩの円周方向等間隔に８箇所のフーチング１が配置されている。明確には図示されていないが、各フーチング１には、地中に延在する柱状部材（或いは杭）が設けられており、フーチング１、柱状部材（杭）により、ガスタンク１００（既存構造物）の耐震構造が構成される。ただし、柱状部材（杭）が存在しない場合（いわゆる「ベタ基礎」の場合）においても、図示の実施形態は適用可能である。
なお、配置するフーチング１の個数は施工条件により適宜決定されるもので、８個には限定されない。また、既存建造物はガスタンク１００（図７）に限定されない。
【００１４】
図９で示す様に、従来の既存建造物における耐震構造では、各々のフーチング１を包囲する様に地盤改良体Ｃを造成する。地盤改良体Ｃは、ガスタンク１００の直下の軟弱地盤（図７の軟弱層Ｌ１）に固化材を高圧噴射、撹拌することにより造成される。
図９の例では、フーチングを包囲する地盤改良体Ｃは同一径で示され、個々のフーチング１につき４つの地盤改良体Ｃ１〜Ｃ４で包囲している（くるんでいる）。ただし、フーチング１を包囲する地盤改良体Ｃの径は同一でなくても良く、各フーチング１を包囲する地盤改良体Ｃの数は４個に限定される訳ではない。耐震の仕様や、施工地盤の性状に基づいて、決定される。
従来の既存建造物における耐震構造では、「フーチング１の数（図９の例では８）」に「フーチング１を包囲するのに必要な地盤改良体Ｃの数（図９の例では４）」を乗じた数（図９の例では８×４＝３２本）の地盤改良体Ｃ（改良体）を造成することになる。添付図面において、複数（３２本）の地盤改良体を一括して符号２０で表示する場合がある。
【００１５】
次に、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
第１実施形態では、図１で示す様に、フーチング１と密接して（フーチング１に付着して）、フーチング１同士を接続する様に、フーチング１間の領域に、フーチング１の中心を結ぶ円周ＣＩ或いは円周ＣＩよりも若干半径方向内側の領域に、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍを複数（図１の例では２４本）造成する。そして断面円環状の連続する改良体１０（中空柱状の構造体）が造成される。換言すれば、フーチング１に密着した円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）が造成される。
ここで、地盤改良体Ｓｃの中心が円周ＣＩ上に位置しているか、或いは、円周ＣＩの中心Ｏ１側（半径方向内側）に位置しているかは、施工条件や耐震条件に基づいて地盤改良体Ｓｃの径寸法を決定することに関連して決定される。
【００１６】
第１実施形態において、図２で示す等価壁厚ｔは、施工条件や耐震条件によりケース・バイ・ケースで定められる。等価壁厚ｔとは、図２に示す様に、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの総面積（図２において太い実線で示す領域１０の面積）と同一面積の矩形Ｒ（図２において細い破線で示す図形）の短辺（図２では図形Ｒの上下方向の寸法）の値である。
また、図２において、矢印Ｏは半径方向外方を示し、矢印Ｉは半径方向内方を示している。等価壁厚ｔの半径方向外側の部分間の直径が符号Ｄ１で示され、寸法Ｄ１は、複数の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍにより構成される断面円環状の連続する改良体１０（中空柱状の構造体）の外径寸法である。
一方、等価壁厚ｔの半径方向内側の部分間の直径が符号Ｄ２で示され、寸法Ｄ２は、複数の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍにより構成される断面円環状の連続する改良体１０（中空柱状の構造体）の内径寸法である。
ここで、等価壁厚ｔを採用せず、図２に示す有効壁厚ｔ’を用いて、断面円環状の連続する改良体１０の外形寸法または内径寸法を定義する場合もある。
なお図２において、太い実線で示す領域１０は、後述する概略円環状の改良体１０（断面積Ａ１の領域）の一部分であり、太い破線で包囲された領域ＯＬは、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍがオーバーラップした領域である。
【００１７】
図示の実施形態において、等価壁厚ｔ、地盤改良体Ｓｃの径寸法等の各種数値は、以下の２つの条件に充足する必要がある。
図９において造成されたフーチング１を包囲する地盤改良体Ｃの断面積の総和Ａｐ（図９における３２本の地盤改良体Ｃにより構成される改良体２０の断面積：或いは３２本の地盤改良体Ｃ間を地盤改良体で連結させずに独立して造成した改良体２０の断面積）と比較して、図１における２４本の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍで構成される概略円環状の改良体１０の断面積Ａ１が小さい（両者が等しい場合も含む）ことが、第１の条件である。
【００１８】
また、図９において、各フーチング１を包囲する４本の地盤改良体Ｃの図心軸Ｘｎ周りの断面２次モーメントの値の、８個のフーチング１についての総和Ｉｐを求める。そして、当該総和Ｉｐと比較した場合に、図１における２４本の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍで構成される概略円環状の改良体１０（中空形状の構造体）の図心軸Ｘ１（図１）に対する断面二次モーメントＩ１（＝（Ｄ１４−Ｄ２４）・π／６４）が大きい（両者が等しい場合も含む）ことが、第２の条件である。
【００１９】
図９において造成された８個のフーチング１の各々を包囲する地盤改良体Ｃの断面積の総和Ａｐ（図９における３２本の地盤改良体Ｃにより構成される改良体２０の断面積）と比較して、図１における２４個の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍで構成される概略円環状の改良体１０の断面積Ａ１が小さければ、図９における３２本の地盤改良体Ｃにより構成される改良体２０を造成する場合の施工コストに比較して、図１における概略円環状の改良体１０を造成する場合の改良体の施工コストが少額になる。
そのため、前記第１の条件が必要となる。
【００２０】
また、図９において造成されたフーチング１を包囲する全ての地盤改良体Ｃ（図９における３２本の地盤改良体Ｃにより構成され、改良体２０と総称される改良体）の図心軸Ｘｎ（各フーチング１毎に、図９では合計８個の図心軸が存在する）周りの断面二次モーメントＩｐ（図９における８個の図心軸Ｘｎ周りの断面二次モーメントの総和）と比較して、図１における２４個の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍで構成される概略円環状（中空円柱状）の改良体１０の図心軸Ｘ１（図１）に対する断面二次モーメントＩ１が大きければ、図９における地盤改良体（図９における３２本の地盤改良体Ｃにより構成され、改良体２０と総称される改良体）より、図１における概略円環状の改良体１０の方が、同一の外力に対して変形し難い。そのため、同じ地震であれば、図１における２４本の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍで構成される概略円環状（中空円柱状）の改良体１０で構成された基礎の変形量が小さく、耐震性が良好である。
【００２１】
上述した第１の条件と第２の条件を充足する場合には、図１の実施形態の様に個々の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍを連続させて構成した円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）による基礎は、図９に示す様に個々の地盤改良体Ｃ全体（改良体２０と総称する）で構成された基礎に比較して、その施工コストが安価であり、耐震性に優れた地盤改良体を造成することが出来る。
また、段落［００１４］で上述した様に、図９では、フーチング１を包囲する地盤改良体Ｃの径寸法は一定ではなく、各フーチング１を包囲する地盤改良体Ｃの個数も同一ではなくて良く、その断面二次モーメントの算出の際に、耐震の仕様や、施工地盤の性状により決定された地盤改良体Ｃの仕様（数値）が影響することになる。
【００２２】
造成されるべき地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの仕様を決定する手順が、図３に示されている。
図３において、ステップＳ１では、等価壁厚ｔと地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの径寸法等、造成するべき地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍにおいて決定するべき各種仕様（数値）を、施工条件や耐震条件に基づいて選択する。
例えば図１の様に配置されたフーチング１の中心を結ぶ円ＣＩの円周より半径方向内側に、複数の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍが相互に重複した部分を有した状態で連続して造成し、円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）を構成する際に、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの本数、径寸法、等価壁厚ｔ、円環状の改良体１０の大径Ｄ１、小径Ｄ２等を、選択或いは決定する。そしてステップＳ２に進む。
【００２３】
図３におけるステップＳ２、Ｓ３では、ステップＳ１で選択した地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの仕様に基づいて適切な円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）が造成されるか否かを判断する。当該判断においては、図９に示す従来技術であって、独立して造成した複数（図９では３２本）の地盤改良体Ｃにより構成される改良体２０と、円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）を比較する。
具体的には、ステップＳ２では、円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）の断面積Ａ１が、図９に示す従来技術の改良体２０の断面積Ａｐ以下であるか否かを判断する。そしてステップＳ３では、円環状の改良体１０の図心軸Ｘ１周りの断面２次モーメント（断面性能を示すパラメータ）Ｉ１が、従来技術に係る改良体２０の断面二次モーメントＩｐ以上であるか否かを判断する。
【００２４】
図３のステップＳ２において、円環状の改良体１０（図１）の断面積Ａ１が、図９の改良体２０の断面積Ａｐ以下であれば（ステップＳ２が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ３に進む。
一方、円環状の改良体１０の断面積Ａ１が、従来技術に係る改良体２０の断面積Ａｐより大きい場合（ステップＳ２が「Ｎｏ」）には、ステップＳ４に進む。
【００２５】
ステップＳ３（ステップＳ２でＡ１≦Ａｐの場合）において、円環状の改良体１０の図心軸Ｘ１（図１）についての断面二次モーメントＩ１（＝（Ｄ１４−Ｄ２４）・π／６４）が、従来技術に係る改良体２０の断面二次モーメントＩｐ以上であれば（ステップＳ３が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に進む。
一方、円環状の改良体１０の断面二次モーメントＩ１（＝（Ｄ１４−Ｄ２４）・π／６４）が、従来技術に係る改良体２０の断面二次モーメントＩｐより小さければ（ステップＳ３が「Ｎｏ」）、ステップＳ４に進む。
【００２６】
ステップＳ４（ステップＳ２或いはステップＳ３の条件を充足しない場合：ステップＳ２でＡ１＞Ａｐ或いはステップＳ４でＩ１＜Ｉｐの場合）では、ステップＳ１で選択した地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの仕様では適切な円環状の改良体１０が造成出来ないと判断し、再び施工条件や耐震条件に基づいて、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの仕様（数値）を選択する。その後、ステップＳ２、Ｓ３を繰り返す。
ステップＳ５（ステップＳ２及びステップＳ３の条件を充足した場合：ステップＳ２でＡ１≦Ａｐ且つステップＳ４でＩ１≧Ｉｐの場合）では、ステップＳ１で選択した地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの仕様により適切な円環状の改良体１０が造成出来るとの判断し、当該仕様を採用する。
【００２７】
図１〜図３の第１実施形態によれば、フーチング１（基礎）に付着させた地盤改良体Ｓｃ間を地盤改良体Ｓｍで連結して円環状の改良体１０（中空柱状の構造体）を造成することにより、従来技術におけるフーチング１を包囲する地盤改良体Ｃを個々のフーチング１毎に独立して造成する場合に比較して、地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍの施工面積を小さくして、しかも外力に対する変形量を少なくして耐震性を向上することが出来る。
円環状の改良体１０における水平方向の断面積の値Ａ１を、従来技術における地盤改良体Ｃにおける地盤改良体の水平方向断面積の総和Ａｐ以下にすることにより、当該従来技術を施工する場合に比較して、改良体（すなわち円環状の改良体１０）の施工面積を小さくして、施工コストを低くすることが出来る。
そして、円環状の改良体１０の水平方向の断面における図心軸Ｘ１周りの断面２次モーメントＩ１（＝（Ｄ１４−Ｄ２４）・π／６４）の値を、従来技術における改良体２０の水平方向断面における断面２次モーメントＩｐの値以上にすることにより、造成された円環状の改良体１０の外力に対する変形量を少なくして、耐震性を向上することが出来る。
【００２８】
次に図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、図４（１）で示す様に、複数の地盤改良体Ｓｃ、Ｓｍを連続させて構成された円環状の改良体１０の地表近傍に、蓋状の構造部材２を造成して、円環状の改良体１０の頭部を連結させている。蓋状の構造部材２の平面形状は、図４（２）で示す様に、円盤状に形成されている。図４において、構造部材２はハッチングを付して示されている。
円環状の改良体１０の地表近傍に蓋状の構造部材２を一体的に形成することにより、外力に対する円環状の改良体１０（地表近傍における）水平方向の変形量が減少し、耐震性能がより向上する。そして、蓋上の構造部材２は、外力の方向に拘らず、水平方向の変形量を抑制することが出来る。
蓋状の構造部材２の厚さ寸法ｔＬ（図４（１）参照）は、耐震条件、施工条件により、決定する。そして蓋状の構造部材２は、例えば、硬化材（固化材）を高圧噴射して造成することが出来る。流動化処理土や鉄筋コンクリート等を利用することも可能である。
図４の第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１〜図３の第１実施形態と同様である。
【００２９】
ここで、地表近傍における構造部材２は、図４の様な円盤状に限定される訳ではない。
図５に示す第２実施形態の第１変形例では、構造部材２−１は、水平断面形状が円環状の改良体１０の中心から半径方向外方に放射状に延在する複数の棒状部材により構成されている。構造部材２−１は、図５においてハッチングを付して示されている。
また、図６の第２変形例では、円環状の改良体１０に形成される構造部材２−２は、複数の弦方向に延在する棒状部材を組み合わせて構成されている。図６において、構造部材２−２はハッチングを付して示されている。
図５、図６の変形例に係る構造部材２−１、２−２は、蓋状の構造部材２（図４）に比較して、材料を節減して造成コストを低減することが出来る。
図５、図６の第２実施形態の変形例におけるその他の構成及び作用効果は、図４の第２実施形態と同様である。
【００３０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、断面性能を示すパラメータとして断面二次モーメント（Ｉ）を採用しているが、断面係数（Ｚ）その他のパラメータを採用することが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・フーチング１（基礎）
２・・・構造部材（蓋状の構造部材）
１０・・・中空柱状の構造体（円環状の改良体）
Ｓｃ、Ｓｍ、Ｃ・・・地盤改良体
Ｘ１、Ｘｎ・・・図心軸
【図１】
2020105693.tif 000003
【図２】
2020105693.tif 000004
【図３】
2020105693.tif 000005
【図４】
2020105693.tif 000006
【図５】
2020105693.tif 000007
【図６】
2020105693.tif 000008
【図７】
2020105693.tif 000009
【図８】
2020105693.tif 000010
【図９】
2020105693.tif 000011