(57)【要約】      （修正有）【課題】水平抵抗力が改善された地盤改良複合杭基礎、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎、及び、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法を提供する。【解決手段】地盤改良複合杭基礎１Ａは、地盤１１の表層部に設けられ、表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体７と、改良体７の内部に沈設された１つ以上の杭９と、を備え、地盤１１の表層部は粘土地盤によって構成され、杭９の外径をＤｐとし、杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離をＬｐｉとするとき、距離Ｌｐｉが次式：２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐで示される関係を満たしている。【選択図】図２
2020051064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、を備え、
前記地盤の表層部は粘土地盤によって構成され、
前記杭の外径をＤｐとし、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離をＬｐｉとするとき、
前記距離Ｌｐｉが次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係を満たしている
ことを特徴とする地盤改良複合杭基礎。
【請求項２】
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、を備え、
前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離は、前記地盤における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定されている
ことを特徴とする地盤改良複合杭基礎。
【請求項３】
前記改良体の周りの周辺地盤の表面を覆う地盤表面補強層を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項４】
前記改良体の表面を覆う改良体表面補強層を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項５】
前記改良体表面補強層は金属製の板によって構成され、
前記板と一体に設けられ、前記改良体の内部、又は、前記改良体と当該改良体の周辺の周辺地盤との境界に埋設された突起を更に備える
ことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項６】
前記突起は、前記地盤における塑性域Iと塑性域ＩＩとの境界深さに位置する前記杭の外周面の部位から上方に向けて斜めに伝播するすべり線を遮るように構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項７】
前記板は、１つ以上の貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項８】
前記板は、前記杭に接合されている
ことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項９】
前記改良体の内部に、前記杭に取り付けられた突起部を有し、
前記突起部は、前記地盤における塑性域Iと塑性域ＩＩとの境界深さに位置する前記杭の外周面の部位から上方に向けて斜めに伝播するすべり線を遮るように配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の地盤改良複合杭基礎。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の地盤改良複合杭基礎と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備え、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たしている
ことを特徴とする地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎。
【請求項１１】
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備え、前記地盤の表層部が粘土地盤によって構成されている地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法において、
前記杭の外径をＤｐとし、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離をＬとするとき、
前記距離Ｌｐｉが次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係を満たすように、前記杭の外径Ｄｐ及び前記距離Ｌｐｉを設定し、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たすように前記フーチングの底面積Ａｆ及び前記改良体の表面積Ａｉを設定する
ことを特徴とする地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法。
【請求項１２】
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備える地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法において、
前記地盤における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離を設定し、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たすように前記フーチングの底面積Ａｆ及び前記改良体の表面積Ａｉを設定する
ことを特徴とする地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、地盤改良複合杭基礎、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎、及び、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軟弱な地盤の支持力を増加させ、また沈下を抑制するために地盤改良が行われている。例えば、特許文献１が開示する地盤改良は、軟弱な地盤にソイルセメント合成杭を構築するものである。該ソイルセメント合成杭の構築にあたっては、セメントミルク等の固化材を地盤に注入しながら撹拌混合して地盤にソイルセメント柱体（改良体）を形成し、該ソイルセメント柱体に羽根付既製杭を挿入している。羽根付既製杭の上端には、羽根付既製杭の外径よりも大径の円筒既製杭が連結され、ソイルセメント柱体の外径は、円筒既製杭の外周で拡大されている。該ソイルセメント合成杭によれば、大径の円筒既製杭を設け、ソイルセメント柱体の外径を円筒既製杭の外周で拡大することで、円筒既製杭とその外周のソイルセメント柱体が一体となって挙動し、水平抵抗力が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
杭に水平力が作用したとき、杭周辺の地盤が塑性化して隆起し、杭の水平抵抗力が低下する。この際、地盤の隆起は、地盤における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに位置する杭の部位から、斜め上方に向けてすべり線が伝播することにより生じると考えられる。そして、杭の水平抵抗力は、すべり面に作用するせん断力に依存し、せん断力は内部摩擦角φと粘着力ｃに関係するため、すべり線の全域に渡って、これらを高くすることができれば、杭の水平抵抗力を高めることができると考えられる。
【０００５】
これに対し、特許文献１は、杭の水平抵抗力を高めるために、杭とソイルセメント柱体が一体となって挙動するようにソイルセメント柱体の外径を設定することしか開示しておらず、すべり線が地盤の塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに位置する杭の部位から斜め上方に発生することや、すべり線における粘性（粘着力）を高めることまでは開示していない。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、水平抵抗力が改善された地盤改良複合杭基礎、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎、及び、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭基礎は、
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、を備え、
前記地盤の表層部は粘土地盤によって構成され、
前記杭の外径をＤｐとし、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離をＬｐｉとするとき、
前記距離Ｌｐｉが次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係を満たしている。
【０００８】
粘性土系地盤は、内部摩擦角φが小さく、粘着力cを有する特徴があり、一般的に内部摩擦角φ≒０と考えられるので、粘土地盤（粘土性系地盤を含む）では、塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さは、最大で杭の外径Ｄｐの２．５倍程度になり、すべり線は境界深さから４５度の角度で斜め上方へと伝播する。このため、地盤の表面においてすべり線が到達する範囲は、杭を中心として６Ｄｐ程度の範囲となる。
これを考慮して上記構成（１）では、杭の中心から改良体の外縁又は改良体に外接する多角形までの距離Ｌｐｉを２．６Ｄｐ超３．４Ｄｐ未満に設定している。これにより、境界深さから伝播するすべり線の略全域が改良体を通過することになり、すべり線における粘性ひいてはせん断力を高くすることができる。この結果として、すべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【０００９】
（２）本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭基礎は、
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、を備え、
前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離は、前記地盤における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定されている。
【００１０】
上記構成（２）によれば、杭の中心から改良体の外縁又は改良体に外接する多角形までの距離を塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定することで、境界深さから伝播するすべり線の略全域が改良体を通過するようにすることができる。この結果として、すべり線における粘性ひいてはせん断力を高くすることができ、すべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記改良体の周りの周辺地盤の表面を覆う地盤表面補強層を更に備える。
【００１２】
杭と改良体の一体性が高く、周辺地盤と改良体の強度差が大きい場合、改良体の周辺地盤ですべり線が発生し、周辺地盤が変形して水平抵抗が低下する虞がある。
この点、上記構成（３）によれば、周辺地盤の表面を地盤表面補強層で覆うことで、周辺地盤の変形を抑制し、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記改良体の表面を覆う改良体表面補強層を更に備える。
【００１４】
上記構成（４）によれば、改良体表面補強層を設けることによって、改良体の変形を抑制することができ、杭の水平抵抗力を更に高めることができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（４）において、
前記改良体表面補強層は金属製の板によって構成され、
前記板と一体に設けられ、前記改良体の内部、又は、前記改良体と当該改良体の周辺の周辺地盤との境界に埋設された突起を更に備える。
上記構成（５）によれば、突起を設けたことで、改良体の変形を抑制することができ、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（５）において、
前記突起は、前記地盤における塑性域Iと塑性域ＩＩとの境界深さに位置する前記杭の外周面の部位から上方に向けて斜めに伝播するすべり線を遮るように構成されている。
上記構成（６）によれば、突起によってすべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００１７】
（７）幾つかの実施形態では、上記構成（５）又は（６）において、
前記板は、１つ以上の貫通孔を有する。
上記構成（７）によれば、板の貫通孔内に硬化前の改良体が浸入し、その後硬化することで、板と改良体の一体性が高くなる。このため、板によって改良体の変形を一層抑制することができ、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００１８】
（８）幾つかの実施形態では、上記構成（５）乃至（７）の何れか１つにおいて、
前記板は、前記杭に接合されている。
上記構成（８）によれば、杭の変形や変位が板を介して改良体に伝達されることで、杭の変形や変位が抑制されるので、杭の水平抵抗力を一層高めることができる。
【００１９】
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（８）の何れか１つにおいて、
前記改良体の内部に、前記杭に取り付けられた突起部を有し、
前記突起部は、前記地盤における塑性域Iと塑性域ＩＩとの境界深さに位置する前記杭の外周面の部位から上方に向けて斜めに伝播するすべり線を遮るように配置されている。
上記構成（９）によれば、突起部によってすべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
【００２０】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎は、
上記構成（１）乃至（９）の何れか１つに記載の地盤改良複合杭基礎と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備え、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たしている。
【００２１】
上記構成（１０）によれば、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、フーチングによって改良体の変形を抑制することができ、杭の水平抵抗力を高めることができる。また、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、上部構造からの鉛直荷重を改良体に直接負担させることができる。このため、上部構造の鉛直荷重を杭を介して改良体に伝達する必要がなく、杭頭接合構造を簡単にすることができるとともに、圧縮強度が低い杭を用いることが可能となる。
【００２２】
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法は、
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備え、前記地盤の表層部が粘土地盤によって構成されている地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法において、
前記杭の外径をＤｐとし、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離をＬiとするとき、
前記距離Ｌｐｉが次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係を満たすように、前記杭の外径Ｄｐ及び前記距離Ｌｐｉを設定し、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たすように前記フーチングの底面積Ａｆ及び前記改良体の表面積Ａｉを設定する。
【００２３】
上記構成（１１）によれば、杭の中心から改良体の外縁又は改良体に外接する多角形までの距離Ｌｐｉを２．６Ｄｐ超３．４Ｄｐ未満に設定することにより、境界深さから伝播するすべり線の略全域が改良体を通過することになり、すべり線における粘性ひいてはせん断力を高くすることができる。この結果として、すべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
また上記構成（１１）によれば、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、フーチングによって改良体の変形を抑制することができ、杭の水平抵抗力を高めることができる。また、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、上部構造からの鉛直荷重を改良体に直接負担させることができる。このため、上部構造の鉛直荷重を杭を介して改良体に伝達する必要がなく、杭頭接合構造を簡単にすることができるとともに、圧縮強度が低い杭を用いることが可能となる。
【００２４】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎体の設計方法は、
地盤の表層部に設けられ、前記表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成された改良体と、
前記改良体の内部に沈設された１つ以上の杭と、
前記杭及び前記改良体の上に配置され、コンクリートによって構成されるフーチングと、を備える地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法において、
前記地盤における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて、前記杭の中心から前記改良体の外縁又は前記改良体に外接する多角形までの距離を設定し、
前記フーチングの底面積をＡｆとし、前記改良体の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たすように前記フーチングの底面積Ａｆ及び前記改良体の表面積Ａｉを設定する。
【００２５】
上記構成（１２）によれば、杭の中心から改良体の外縁又は改良体に外接する多角形までの距離を塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定することで、境界深さから伝播するすべり線の略全域が改良体を通過するようにすることができる。この結果として、すべり線における粘性ひいてはせん断力を高くすることができ、すべり線の発生が抑制され、杭の水平抵抗力を高めることができる。
また上記構成（１２）によれば、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、フーチングによって改良体の変形を抑制することができ、杭の水平抵抗力を高めることができる。また、フーチングが改良体の略表面全域に渡って設けられているので、上部構造からの鉛直荷重を改良体に直接負担させることができる。このため、上部構造の鉛直荷重を杭を介して改良体に伝達する必要がなく、杭頭接合構造を簡単にすることができるとともに、圧縮強度が低い杭を用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、水平抵抗力が改善された地盤改良複合杭基礎、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎、及び、地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭基礎、及び、地盤改良複合杭基礎によって支持された上部構造を説明するための概略的な図である。
【図２】地盤改良複合杭基礎を説明するための概略的な部分断面図である。
【図３】地盤改良複合杭基礎の概略的な平面図である。
【図４】杭頭部に水平力が作用したときの地盤の変形を説明するための図である。
【図５】粘土地盤における、非排水せん断強度と境界深さの関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図９】改良体表面補強層の作用効果を説明するための図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な平面図である。
【図１８】図１７の地盤改良複合杭基礎を構成する杭と板の概略的な部分断面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な平面図である。
【図２０】図１９の地盤改良複合杭基礎を構成する杭と板の概略的な部分断面図である。
【図２１】本発明の他の一実施形態に係る地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎を説明するための概略的な部分断面図である。
【図２２】図２１の地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図２３】図２２の設計方法を説明するための図である。
【図２４】本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎の概略的な部分断面図である。
【図２５】砂質地盤におけるＮ値と境界深さＺｐｃとの関係を示すグラフである。
【図２６】砂質地盤における内部摩擦角φと境界深さＺｐｃとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
【００２９】
図１は、本発明の少なくとも一実施形態に係る地盤改良複合杭基礎（以下、単に杭基礎ともいう）１、及び、杭基礎１によって支持された上部構造５を説明するための概略的な図である。図２は、杭基礎１の一例である杭基礎１Ａを説明するための概略的な部分断面図である。図３は、杭基礎１Ａの概略的な平面図である。
上部構造５は、例えば、Ｓ造（鉄骨造）の中低層建築物であり、３〜４階程度の高さを有する。上部構造５は、例えば、店舗、倉庫、工場、体育館等として使用されるものである。
【００３０】
図１〜図３に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ａは、改良体７と、１つ以上の杭９とを備えている。
改良体７は、地盤１１の表層部に設けられ、表層部の土砂及び該土砂と撹拌混合された固化材によって構成されている。なお、地盤１１の表層部とは、地盤の表面側という意味である。改良体７は、表層部を撹拌しながら固化材を注入し、固化材が硬化することにより形成される。例えば、固化材はセメントミルクであり、改良体７はソイルセメントである。ソイルセメントは、例えば、２００ｋＮ／ｍ２以上５０００ｋＮ／ｍ２以下の圧縮強度を有する。改良体７は、例えば円柱形状を有するが、図３に２点鎖線で示したように角柱形状を有していてもよい。
【００３１】
１つ以上の杭９は、改良体７の内部に沈設されている。杭９の杭頭部９ａは改良体７の表面から突出している。一方、杭９の先端部（下端部）９ｂは改良体７の内部に位置している。杭９は、例えば、中空の円筒形状又は角筒形状を有するが、中実であってもよい。杭９は、例えば、ＰＲＣ杭（プレストレストコンクリート杭）やＰＨＣ杭（高強度プレストレストコンクリート杭）等のコンクリート杭や、鋼管杭である。杭９は、例えば、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下の外径を有し、好ましくは、３００ｍｍ以下の外径を有する。
【００３２】
地盤１１の表層部は粘土地盤によって構成されている。粘土地盤は、粒径０．０７４ｍｍ以下のシルト又は粒径０．００５ｍｍ以下の粘土を主成分とする地盤であるが、砂を多少含んでいてもよい。つまり、本明細書中での「粘土地盤」は、粘土性系地盤を含むものである。
【００３３】
地盤改良複合杭基礎１Ａにおいては、杭９を中心とする改良体７の外径をＤｉとし、杭９の外径をＤｐとしたとき、次式：
５．２Ｄｐ＜Ｄｉ＜６．８Ｄｐ
で示される関係が満たされている。
なお、改良体７が角柱形状の場合、杭９を中心とする改良体７の外径Ｄｉとは、杭９を中心として改良体７に内接する円の直径をさすものとする。同様に、杭９が角柱形状の場合、杭９の外径Ｄｐとは、杭９に内接する円の直径をさすものとする。
【００３４】
また別の表現をすれば、地盤改良複合杭基礎１Ａにおいては、杭９の外径をＤｐとし、平面視にて杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離をＬｐｉとしたとき、次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係が満たされている。
【００３５】
杭基礎１においては、杭９の頭部（杭頭部９ａ）が改良体７から突出しており、杭頭部９ａは、コンクリートによって構成されたブロック形状のフーチング１３によって囲まれている。フーチング１３は、改良体７上に部分的に設けられ、上部構造５の鉛直荷重を杭９に伝達するように構成されている。フーチング１３には、上部構造５の柱（鉄骨）１５が立設されている。
【００３６】
図４は、杭頭部に水平力が作用したときの地盤の変形を説明するための図である。図５は、粘土地盤における、非排水せん断強度Ｃｕと境界深さＺｐｃの関係を示すグラフである。境界深さＺｐｃは、塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界の深さを示すものであり、杭の外径によって規格化されている。従って、境界深さＺｐｃに杭の外径を乗じることによって、現実の境界深さを求めることができる。
【００３７】
図４に示したように、杭頭部に水平力が作用した場合、水平力の作用方向にて前方側（前面側）では、塑性域Ｉの土砂が杭によって押され、すべり線が発生して斜め上方へと変位し、水平力の作用方向にて後方側（背面側）では杭の変形にともなって塑性域Ｉの土砂が沈下する。
一方、水平力によって杭が変形したとしても、水平力の前方側の塑性域ＩＩの土砂は、土被り圧が作用しているため、杭の側方に回り込んで後方側へと移動するのみで、上方へとは移動しない。
従って、水平力による杭の周辺の地盤の変形を抑制するためには、塑性域Ｉを改良することが重要であり、そのためには塑性域Ｉの深さを把握することが重要である。
【００３８】
図５に示したように、粘土地盤では、塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さは、最大で杭の外径Ｄｐの２．５倍程度になり、すべり線は境界深さから４５度の角度で斜め上方へと伝播する。このため、地盤の表面においてすべり線が到達する範囲は、杭を中心として６Ｄｐ程度の範囲となる。
【００３９】
これを考慮して上記構成では、改良体７の外径Ｄｉを５．２Ｄｐ超６．８Ｄｐ未満に設定し、換言すれば、杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離Ｌｐｉを２．６Ｄｐ超３．４Ｄｐ未満に設定している。これにより、境界深さから伝播するすべり線１６ａの略全域が改良体７を通過することになり、すべり線１６ａにおける粘性ひいてはせん断力を高くすることができる。この結果として、すべり線１６ａの発生が抑制され、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００４０】
なお、改良体７の外径Ｄｉが大きすぎると、改良範囲が広くなり、作業時間及びコストの増加を招くことから、改良体７の外径Ｄｉは６Ｄｐになるべく近い方がよい。このため、改良体７の外径Ｄｉは、好ましくは５．６Ｄｐ超６．４Ｄｐ未満に設定され、より好ましくは５．８Ｄｐ超６．２Ｄｐ未満に設定される。換言すれば、距離Ｌｐｉは、好ましくは２．８Ｄｐ超３．２Ｄｐ未満に設定され、より好ましくは２．９Ｄｐ超３．１Ｄｐ未満に設定される。
【００４１】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した実施形態と同一又は類似の構成については、同一の名称又は符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００４２】
図６（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｂの概略的な平面図である。地盤改良複合杭基礎１Ｂの改良体７は、複数の改良体７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄが一つとなって構成されている。このように、改良体７は、複数の改良体７ａ〜７ｄが部分的に重なるように配置されたラップ配置（例えば、杭形式、壁形式又はブロック形式）を採用したものであってもよいし、複数の改良体７ａ〜７ｄが相互に接するか離れている非ラップ配置（例えば、杭配置や接円配置）を採用したものであってもよい。そして、ラップ配置やオーバーラップ配置の場合、改良体７を構成する改良体７ａ〜７ｄの数は４つに限定されることはなく、２つ以上であればよい。
そして、各改良体７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄには杭９が沈設され、杭９の外径Ｄｐと各改良体７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄの外径Ｄｉとの間には、次式：
５．２Ｄｐ＜Ｄｉ＜６．８Ｄｐ
で示される関係が成立している。
【００４３】
また別の表現をすれば、地盤改良複合杭基礎１Ｂにおいては、複数の改良体７ａ〜７ｄが１つの改良体７を構成している場合も考慮して、杭９の外径をＤｐとし、平面視にて杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離をＬｐｉとしたとき、次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係が満たされている。
なお、改良体７に複数の杭９が沈設される場合、杭９同士の中心間隔Ｌｃは、例えば２．０Ｄｐ以上２．５Ｄｐ以下に設定されるが、これに限定されることはない。
【００４４】
図６（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｂ’の概略的な平面図である。地盤改良複合杭基礎１Ｂ’の改良体７は、複数の改良体７ｅ,７ｆ,７ｇ,７ｈが一つとなって構成されている。地盤改良複合杭基礎１Ｂ’の改良体７は、平面視にて改良体７ｅ〜７ｈの重複面積が、地盤改良複合杭基礎１Ｂの改良体７における改良体７ａ〜７ｄの重複面積よりも小さくなるように、改良体７ｅ〜７ｈの外径Ｄｉ及び位置が決定されている。つまり、図６（ａ）に示すように、中心間隔Ｌｃが２．０Ｄｐ以上２．５Ｄｐ以下で各改良体７ａ〜７ｄの中心に杭９が配置されている場合、改良体７ａ〜７ｄの重複面積が大きくなってしまうが、図６（ｂ）に示すように、改良体７ｅ〜７ｈの中心を杭９に対し偏位させれば、改良体７全体としての大きさは略同じであっても、各改良体７ｅ〜７ｈの外径Ｄｉを小さくすることができる。
【００４５】
地盤改良複合杭基礎１Ｂ’においても、杭９の外径をＤｐとし、平面視にて杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離をＬｐｉとしたとき、次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係が満たされている。
なお一方、地盤改良複合杭基礎１Ｂ’においては、杭９の外径Ｄｐと各改良体７ｅ〜７ｆの外径Ｄｉとの間に、次式：
５．２Ｄｐ＜Ｄｉ＜６．８Ｄｐ
で示される関係が必ずしも成立している必要はない。つまり、ラップ配置で杭９の中心が各改良体７ｅ〜７ｆの中心から偏位している場合、２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐが成立していればよく、５．２Ｄｐ＜Ｄｉ＜６．８Ｄｐである必要はない。
【００４６】
図７は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｃの概略的な部分断面図である。
図７に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｃは、改良体７の周りの周辺地盤１１ａの表面を覆う地盤表面補強層１７を更に備える点において、地盤改良複合杭基礎１Ａと異なっている。
【００４７】
杭９と改良体７の一体性が高く、周辺地盤１１ａと改良体７の強度差が大きい場合、改良体７の周辺地盤１１ａですべり線１６ｂが発生し、周辺地盤１１ａが変形して水平抵抗が低下する虞がある。
この点、上記構成によれば、周辺地盤１１ａの表面を地盤表面補強層１７で覆うことで、周辺地盤１１ａの変形を抑制し、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００４８】
なお、地盤表面補強層１７の外径Ｄｒは、改良体７の外径Ｄｉの５．２倍超６．８倍未満であることが望ましいが、地盤表面補強層１７の外径Ｄｒを当該範囲まで大きくした場合、地盤表面補強層１７の面積が広くなりすぎてしまう。一方、図５によれば、境界深さＺｐｃを１．５とすれば、非排水せん断強度Ｃｕが０．６２５の範囲（Ｎ値に換算して０．１の範囲）までカバーすることができる。境界深さＺｐｃを１．５とすれば、すべり線１６ｂの到達範囲の外径は、杭９を中心として改良体７の外径Ｄｉの４倍（４Ｄｉ）となる。この点を考慮し、地盤表面補強層１７の外径Ｄｒは、改良体７の外径Ｄｉの４倍以上６．８倍未満に設定されるのが好ましい。
【００４９】
幾つかの実施形態では、地盤表面補強層１７は、コンクリート１７ａ又はアスファルトによって構成されている。
上記構成によれば、地盤表面補強層１７をコンクリート１７ａ又はアスファルトによって構成することによって、簡単な構成にて、周辺地盤１１ａの変形を抑制し、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５０】
図８は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｄの概略的な部分断面図である。
図８に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｄは、改良体７の表面を覆う改良体表面補強層１９を更に備える点において、地盤改良複合杭基礎１Ａと異なっている。改良体表面層１９は、杭頭部９ａを囲むように設けられ、改良体７の表面に密着している。
【００５１】
上記構成によれば、改良体表面補強層１９を設けることによって、改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を更に高めることができる。
ここで、図９は、改良体表面補強層１９の作用効果を説明するための図である。図９に示したように、杭頭部９ａに大きな水平力が作用すると、杭頭部９ａは水平力の作用方向にて前方に移動し、後方に隙間が生じる。また、杭９の側方から前方に向かって３０〜４０度の角度にて亀裂が生じる。このように亀裂や隙間が生じると、水平力の作用方向にて改良体７の後方側は、杭９の水平方向の変位を抑制することができなくなってくる。
【００５２】
この点、改良体表面補強層１９を設ければ、改良体７のすべりによる浮き上がりを抑えることができる。また、水平抵抗に最も寄与する地表面付近で、杭９と改良体７の一体性を高めることができ、杭９の変形を抑えることができる。このとき、隙間や亀裂が発生していたとしても、改良体表面補強層１９を設けたことで、水平力の作用方向にて改良体７の後方側も杭９の変形抑制に寄与することができる。これらの結果、地震動のような繰り返し荷重に対しても、改良体表面補強層１９を設ければ、改良体７の損傷を低減させることができる。かくして、改良体表面補強層１９を設けることによって、改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を更に高めることができる。
【００５３】
図１０〜図１２は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｅ〜１Ｇの概略的な部分断面図である。
図１０〜図１２に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｅ〜１Ｇは、地盤表面補強層１７及び改良体表面補強層１９を備えている点において、地盤改良複合杭基礎１Ｃ又は地盤改良複合杭基礎１Ｄと異なっている。
上記構成によれば、地盤表面補強層１７及び改良体表面補強層１９の両方を備えていることによって、杭９の水平抵抗力を更に高めることができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、改良体表面補強層１９は、図８及び図１０に示したように金属製の板（鋼板）１９ａによって構成され、図１１に示したように鉄筋コンクリート１９ｂによって構成され、図１２に示したようにコンクリート１９ｃによって構成され、又は、アスファルトによって構成される。
上記構成によれば、改良体表面補強層１９を金属製の板１９ａ、鉄筋コンクリート１９ｂ、コンクリート１９ｃ又はアスファルトによって構成することによって、簡単な構成にて、改良体７の変形を抑制し、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５５】
図１３は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｈの概略的な部分断面図である。
図１３に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｈは、改良体７の内部に、杭９に取り付けられた突起部２１を有する点において、地盤改良複合杭基礎１Ａ等と異なっている。突起部２１は、地盤１１における塑性域Iと塑性域ＩＩとの境界深さに位置する杭９の外周面の部位から上方に向けて斜めに伝播するすべり線１６ａを遮るように配置されている。
上記構成によれば、突起部２１によってすべり線１６ａの発生が抑制され、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、突起部２１は、環状、Ｃ字状、筒状又は螺旋状の金属部材を含む。
上記構成によれば、突起部２１が環状、Ｃ字状、筒状又は螺旋状の金属部材を含むことによって、簡単な構成にてすべり線１６ａの発生が抑制され、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５７】
図１４は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｊの概略的な部分断面図である。
図１４に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｊは、板１９ａと一体に設けられた突起２３を更に備える点において、図８に示した地盤改良複合杭基礎１Ｄと異なっている。突起２３は、鉛直方向に延在し、改良体７の内部、又は、改良体７と周辺地盤１１ａとの境界に埋設されている。
上記構成によれば、突起２３を設けたことで、改良体７と板１９ａの一体性が高くなる。また、突起２３を設けたことで、すべり線１６ａが改良体７を通過して周辺地盤１１ａの表面に到達することが確実に防止される。これらの結果、改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５８】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｋの概略的な部分断面図である。
図１５に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｋは、板１９ａと一体に設けられた複数の突起２３を備え、突起２３が改良体７に埋設されている点において、図８に示した地盤改良複合杭基礎１Ｄと異なっている。上記構成によれば、複数の突起２３を設けたことで、改良体７と板１９ａの一体性が高くなる。また、複数の突起２３を設けたことで、すべり線１６ａが改良体７を通過して周辺地盤１１ａの表面に到達することが確実に防止される。これらの結果、改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００５９】
図１６は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｌの概略的な部分断面図である。
図１６に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｌは、板１９ａと一体に設けられた複数の突起２３を備え、突起２３の長さが相互に異なる点において、図１５に示した地盤改良複合杭基礎１Ｋと異なっている。例えば、杭９から遠くなるほど、突起２３の長さは長くなっている。
上記構成によれば、複数の突起２３を設けたことで、改良体７と板１９ａの一体性が高くなる。また、複数の突起２３を設けたことで、すべり線１６ａが改良体７を通過して周辺地盤１１ａの表面に到達することが確実に防止される。これらの結果、改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００６０】
幾つかの実施形態では、突起２３は、円筒形状若しくは角筒形状の金属製の筒、丸鋼若しくは異形の鉄筋、又は、平鋼等によって構成されている。
上記構成によれば、突起２３を、円筒形状若しくは角筒形状の金属製の筒、丸鋼若しくは異形の鉄筋、又は、平鋼等によって構成することで、簡単な構成にて、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００６１】
図１７は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｍの概略的な平面図である。
図１７に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｍは、板１９ａが１つ以上の貫通孔２５を有する点において、図８に示した地盤改良複合杭基礎１Ｄ等と異なっている。
上記構成によれば、板１９ａの貫通孔２５内に硬化前の改良体７が浸入し、その後硬化することで、板１９ａと改良体７が相互に密着し、板１９ａと改良体７の一体性が高くなる。このため、板１９ａによって改良体７の変形を一層抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００６２】
図１８は、地盤改良複合杭基礎１Ｍに用いられる杭９及び板１９ａの概略的な部分断面図である。図１８に示したように、板１９ａと杭９は、相互に接合されている。例えば、コンクリート製の杭９に板１９ａを溶接により接合する場合、杭頭部９ａに金属製の補強バンド２７を設けておき、補強バンド２７に板１９ａを溶接すればよい。
上記構成によれば、杭９の変形や変位が板１９ａを介して改良体７に伝達されることで、杭９の変形や変位が抑制されるので、杭９の水平抵抗力を一層高めることができる。
【００６３】
なお、図１８中の杭９はＰＲＣ杭であり、中空で円筒形状のコンクリート部２９と、コンクリート部２９の両端に配置された端板３１と、端板３１間に設けられてコンクリート部２９を貫通するＰＣ鋼棒３３とを備えている。補強バンド２７は、コンクリート部２９の両端部の外周面を覆っている。また、杭符号３５は溶接部（隅肉溶接部）を示している。
【００６４】
図１９は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｎの概略的な平面図である。図２０は、図１９中のＸＸ−ＸＸ線に沿う地盤改良複合杭基礎１Ｎに用いられる杭９及び板１９ａの概略的な部分断面図である。
図１９及び図２０に示したように、地盤改良複合杭基礎１Ｎは、杭９と板１９ａが相互に接合されながら、杭９と板１９ａとの間に隙間３７が設けられている点において、図１８に示した地盤改良複合杭基礎１Ｍと異なっている。
上記構成によれば、板１９ａの貫通孔２５及び隙間３７に硬化前の改良体７が浸入し、その後硬化することにより、板１９と改良体７が相互に密着し、板１９ａと改良体７の一体性が高くなる。このため、板１９ａによって改良体７の変形を一層抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００６５】
図２１は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎（以下、単にフーチング基礎ともいう）３の概略的な平面図である。フーチング基礎３は、地盤改良複合杭１Ａとともに、改良体７の略表面全域に渡って設けられたフーチング１３を備えている。フーチング１３は、コンクリートによって構成されており、改良体７の表面から突出した杭頭部９ａを囲んでいる。例えば、杭頭部９ａは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの長さにて改良体７の表面から突出し、フーチング１３によって囲まれている。従って、上部構造５に作用する水平力は、フーチング１３を介して杭９に作用するように構成されている。
【００６６】
一方、フーチング１３は、ブロック形状を有し、上部構造５の鉛直荷重を改良体７の全域に渡って伝達するように構成されている。つまり、フーチング基礎３は、杭９によって上部構造５の鉛直荷重を支持するのではなく、改良体７によって支持する点において、杭基礎１と機能において異なっている。そのために、フーチング１３の底面積は、改良体７の表面積と略等しく、例えば、フーチング１３の底面積をＡｆとし、改良体７の表面積をＡｉとしたとき、底面積Ａｆは、表面積Ａｉの０．８倍以上１．２倍以下であり（０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ）、好ましくは０．９倍以上１．１倍以下であり、より好ましくは０．９５倍以上１．０５倍以下である。なお、改良体７の表面積Ａｉは、杭９が沈設された部分の面積、すなわち杭９の表面積も含む。フーチング１３には、上部構造５の柱（鉄骨）１５が立設されている。
【００６７】
また、上記構成によれば、フーチング１３が改良体７の略表面全域に渡って設けられているので、フーチング１３によって改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。また、フーチング１３が改良体７の略表面全域に渡って設けられているので、上部構造５からの鉛直荷重を改良体７に直接負担させることができる。このため、上部構造５の鉛直荷重を杭９を介して改良体７に伝達する必要がなく、杭頭接合構造を簡単にすることができるとともに、杭９として圧縮強度が低い杭を用いることが可能となる。杭頭接合構造を簡単にすることができるのは、対象とする中低層の建物では引抜力が作用しないことがほとんどである等の理由によるものであり、例えば、杭頭部９ａをフーチング１３に埋設するのみとし、杭頭部９ａとフーチング１３を鉄筋等で連結しないことを意味する。更に、上記構成によれば、杭９の鉛直荷重を改良体７に伝達するために、杭９に突起を設ける必要がない。ただし、後述するように、改良体７に鉛直荷重を伝達するためではなく、すべり線１６ａを遮るための突起を杭９に設けてもよい。
【００６８】
図２２は、図２１のフーチング基礎３の設計方法（以下、単に設計方法ともいう）の概略的な手順を示すフローチャートである。図２３は、設計方法を説明するための図である。
図２２に示したように、設計方法は、地盤表層部判定工程Ｓ１、改良体径設定工程Ｓ３、杭本数設定工程Ｓ５、杭水平抵抗力判定工程Ｓ７、改良体深さ設定工程Ｓ９、及び、鉛直支持力判定工程Ｓ１１を備えている。
【００６９】
地盤表層部判定工程Ｓ１では、地盤１１の表層部の改良が必要であるか否かを判定する。具体的には、地盤１１の表層部が粘土地盤であり軟弱である場合に、改良が必要であると判定する。
改良が必要である場合、改良体径設定工程Ｓ３及び杭本数設定工程Ｓ５が実施される。
改良体径設定工程Ｓ３では、杭９を中心とする改良体７の外径をＤｉとし、杭９の外径をＤｐとしたとき、次式：
５．２Ｄｐ＜Ｄｉ＜６．８Ｄｐ
で示される関係が満たされるように、改良体７の外径Ｄｉ及び杭９の外径Ｄｐが設定される。
【００７０】
あるいは、改良体径設定工程Ｓ３では、杭９の外径をＤｐとし、平面視にて杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離をＬｐｉとしたとき、次式：
２．６Ｄｐ＜Ｌｐｉ＜３．４Ｄｐ
で示される関係が満たされるように、杭９の外径Ｄｐ及び杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離Ｌｐｉが設定される。
【００７１】
杭本数設定工程Ｓ５では、改良体７に沈設される杭９の数ｎが適宜設定される。なお、１つの改良体７に複数の杭９が沈設される場合、杭９の中心間隔Ｌｃは、例えば、２．０Ｄｐ〜２．５Ｄｐに設定される。
【００７２】
改良体径設定工程Ｓ３及び杭本数設定工程Ｓ５の後、杭水平抵抗力判定工程Ｓ７が実施される。杭水平抵抗力判定工程Ｓ７では、改良体径設定工程Ｓ３及び杭本数設定工程Ｓ５で設定された仕様に基づいて、杭９の水平抵抗力が判定される。
具体的には、上部構造５を考慮してフーチング１３から各杭９に作用する水平荷重Ｑ／ｎを与え、杭９の水平変位量や発生曲げモーメント等が許容値以内であるか否か判定する。水平変位量や発生曲げモーメント等が許容値を超えている場合、杭９の水平抵抗力は不十分であると判定され、改良体径設定工程Ｓ３及び杭本数設定工程Ｓ５が再度実施される。
【００７３】
一方、水平変位量や発生曲げモーメント等が許容値以内であれば、杭９の水平抵抗力は十分であると判定され、改良体深さ設定工程Ｓ９が実施される。
改良体深さ設定工程Ｓ９では、改良体７の長さＬｉが適宜設定される。改良体７の長さＬｉは、杭９の長さ（杭長）Ｌｐ以上に設定される（Ｌｉ≧Ｌｐ）。なお、杭長Ｌｐは、杭９を長い杭とみなせるように設定される。具体的には、杭９の特性値βを用いて杭長Ｌｐは、次式： 
Ｌｐ＞３／β
を満たすように設定される。
なお、特性値βは次式：
β＝（ｋｈＤｐ／４ＥＩ）＾０．２５
で示される。式中の記号は以下の通りである。
ｋｈ：水平地盤反力係数    ｋｈ＝ξ・α・７００Ｎ・（Ｄｐ）＾−０．７５
Ｎ：Ｎ値
Ｄｐ：無次元化杭径（杭径をｃｍで表した無次元化数値）
ξ：割り増し係数
α：定数
【００７４】
改良体深さ設定工程Ｓ９の後、鉛直支持力判定工程Ｓ１１が実施される。鉛直支持力判定工程Ｓ１１では、改良体７の鉛直支持力が十分であるか否かが判定される。
具体的には、鉛直支持力が十分であるか否かは、次式：
ｑａ＝ｍｉｎ（ｑ１,ｑ２）≧σｅ＝Ｎａ／Ａｆ
が成立するか否かによって判定される。
なお、式中の記号は以下の通りである。
ｑａ１＝（１／３）・｛（ｑｄ・Ａｂ＋ψΣτｄｉ・ｈｉ）／Ａｆ｝
ｑａ２＝（１／３）・｛（Ｒｐｕ＋ψΣτｄ・ｈｉ）／Ａｆ｝
σｅ：改良体鉛直応力度
Ｎａ：長期柱軸力
ｑｄ：下部地盤の極限鉛直支持力度（ｋＮ／ｍ２）
Ａｂ：改良体の底面積（ｍ２）
τｄｉ：改良体の各層の極限周面摩擦応力度（ｋＮ／ｍ２）
ｈｉ：各層の層厚（ｍ）
ψ：改良体の外周長（ｍ）
Ａｆ：フーチングの底面積又は改良体の断面積（ｍ２）
Ｒｐｕ：改良体の極限先端鉛直支持力（ｋＮ／ｍ２）
【００７５】
すなわち、フーチング１３から改良体７に作用する鉛直応力度σｅを、改良体７及び改良体７の下部地盤が支持することができるか否かを判定する。
改良体７の鉛直支持力が不十分であると判定された場合、杭本数の設定変更が必要であれば、杭本数設定工程Ｓ５が再度実施され、不必要であれば、改良体深さ設定工程Ｓ９が再度実施される。一方、改良体７の鉛直支持力が十分であると判定された場合、設計は終了する。
【００７６】
上述した設計方法を地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法に適用する場合、フーチング１３の底面積をＡｆとし、改良体７の表面積をＡｉとしたとき、次式：
０．８Ａｉ≦Ａｆ≦１．２Ａｉ
で示される関係を満たすように、フーチング１３の底面積Ａｆ及び改良体の表面積Ａｉを設定する。
【００７７】
上記した地盤改良複合杭基礎の設計方法によれば、改良体７の外径Ｄｉを５．２Ｄｐ超６．８Ｄｐ未満に設定することにより、あるいは杭９の中心から改良体７の外縁又は改良体７に外接する多角形までの距離Ｌｐｉを２．６Ｄｐ超３．４Ｄｐ未満に設定することにより、境界深さから伝播するすべり線１６ａの略全域が改良体を通過することになり、すべり線１６ａにおける粘性ひいてはせん断力を高くすることができる。この結果として、すべり線１６ａの発生が抑制され、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００７８】
また上記した地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎の設計方法によれば、フーチング１３が改良体７の略表面全域に渡って設けられているので、フーチング１３によって改良体７の変形を抑制することができ、杭９の水平抵抗力を高めることができる。また、フーチング１３が改良体７の略表面全域に渡って設けられているので、上部構造５からの鉛直荷重を改良体７に直接負担させることができる。このため、上部構造５の鉛直荷重を杭９を介して改良体７に伝達する必要がなく、杭頭接合構造を簡単にすることができるとともに、上部構造５の鉛直荷重を杭９介して改良体７へ伝達させるための突起などを杭９に設ける必要がなく、杭９として圧縮強度が低い杭を用いることが可能となる。
【００７９】
図２４は、本発明の他の実施形態に係る地盤改良複合杭基礎１Ｐを用いたフーチング基礎３の概略的な部分断面図である。
先述した実施形態では、地盤１１の表層部は粘土地盤であったが、地盤改良複合杭基礎１Ｐは、砂を主成分とする砂質地盤に適用される。地盤１１の表層部が砂質地盤であっても、杭９を中心とする改良体７の外径Ｄｉを、地盤１１における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定すればよい。
ここで、図２５は、砂質地盤におけるＮ値（標準貫入試験による打撃回数）と境界深さＺｐｃとの関係を示すグラフである。図２６は、砂質地盤における内部摩擦角φと境界深さＺｐｃとの関係を示すグラフである。すべり線１６ａの角度θは、次式：
θ＝４５＋φ／２
によって表される。
【００８０】
従って、図２５及び図２６を用いて、砂質地盤であっても、Ｎ値から境界深さを求め、更にすべり線１６ａの角度θを求めることで、境界深さから伝播したすべり線１６ａが地盤１１の表面に到達する範囲を把握することができる。当該範囲を改良体７とすることで、すべり線１６ａが全域に渡って改良体７を通過するようにすることができる。
かくして、杭９を中心とする改良体７の外径Ｄｉを、地盤１１における塑性域Ｉと塑性域ＩＩの境界深さに基づいて設定し、境界深さから伝播したすべり線１６ａが全域に渡って改良体７を通過するようにすれば、すべり線１６ａにおける粘性ひいてはせん断力を高くすることができ、すべり線１６ａの発生が抑制され、杭９の水平抵抗力を高めることができる。
【００８１】
最後に、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態やこれらを組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００８２】
１，１Ａ,１Ｂ,１Ｃ,１Ｄ,１Ｅ,１Ｆ,１Ｇ,１Ｈ,１Ｊ,１Ｋ,１Ｌ,１Ｍ,１Ｎ,１Ｐ      地盤改良複合杭基礎
３        地盤改良複合杭併用独立フーチング基礎
５        上部構造
７,７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,７ｅ,７ｆ,７ｇ,７ｈ      改良体
９        杭
９ａ      杭頭部
９ｂ      先端部
１１      地盤
１１ａ    周辺地盤
１３      フーチング
１５      柱
１６ａ,１６ｂ    すべり線
１７      地盤表面補強層
１７ａ    コンクリート
１９      改良体表面補強層
１９ａ    板
１９ｂ    鉄筋コンクリート
１９ｃ    コンクリート
２１      突起部
２３      突起
２５      貫通孔
２７      補強バンド
２９      コンクリート部
３１      端板
３３      ＰＣ鋼棒
３５      溶接部（隅肉溶接部）
３７      隙間
【図１】
2020051064.tif 000003
【図２】
2020051064.tif 000004
【図３】
2020051064.tif 000005
【図４】
2020051064.tif 000006
【図５】
2020051064.tif 000007
【図６】
2020051064.tif 000008
【図７】
2020051064.tif 000009
【図８】
2020051064.tif 000010
【図９】
2020051064.tif 000011
【図１０】
2020051064.tif 000012
【図１１】
2020051064.tif 000013
【図１２】
2020051064.tif 000014
【図１３】
2020051064.tif 000015
【図１４】
2020051064.tif 000016
【図１５】
2020051064.tif 000017
【図１６】
2020051064.tif 000018
【図１７】
2020051064.tif 000019
【図１８】
2020051064.tif 000020
【図１９】
2020051064.tif 000021
【図２０】
2020051064.tif 000022
【図２１】
2020051064.tif 000023
【図２２】
2020051064.tif 000024
【図２３】
2020051064.tif 000025
【図２４】
2020051064.tif 000026
【図２５】
2020051064.tif 000027
【図２６】
2020051064.tif 000028