(57)【要約】【課題】多数本の基礎杭によって建造物を支持する杭基礎において、不等沈下を効率的に抑制する。【解決手段】杭先端１０ｕが支持層である支持層２３に達するように地盤Ｇに埋め込まれた多数本の基礎杭１０により、基礎版２を介して建造物４を支持する杭基礎１の構造において、基礎版２の外周縁２ａ側に配置された第１杭群１Ａおよび第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ａ，１０Ｂの外周面１０ｓにアスファルトを塗布することにより、その周面摩擦を基礎版２の中心２ｂ側に配置された第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃの周面摩擦よりも低くする。【選択図】図２
2010144409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋め込まれた多数本の基礎杭により、基礎版を介して建造物を支持する杭基礎構造であって、
前記基礎版の外周縁側に配置された外側基礎杭の周面摩擦は、前記基礎版の中心側に配置された内側基礎杭の周面摩擦よりも低く設定されたことを特徴とする杭基礎構造。
【請求項２】
前記外側基礎杭が摩擦係数の低い低摩擦部を有し、外周縁側に配置されるに連れて当該低摩擦部が杭長方向に長くなるように設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項３】
前記低摩擦部は、前記基礎杭を支持する支持層の下方に延在する沈下対象層において当該低摩擦部による支持荷重が前記基礎版の中心近傍へ伝達する位置に配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の杭基礎構造。
【請求項４】
前記低摩擦部は、前記基礎杭を支持する支持層において当該低摩擦部による支持荷重が前記基礎版の中心近傍へ伝達する位置に配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の杭基礎構造。
【請求項５】
前記低摩擦部は、前記外側基礎杭の外周面にアスファルトを塗布することによって形成されたことを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の杭基礎構造。
【請求項６】
前記低摩擦部は、前記外側基礎杭を鞘管に摺動自在に挿通させることによって形成されたことを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の杭基礎構造。
【請求項７】
前記基礎杭は、その外周に杭周固定液が配置されるプレボーリング杭であり、
前記低摩擦部は、前記外側基礎杭の外周に杭周固定液が配置されないことにより形成されたことを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の杭基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数本の基礎杭によって建造物を支持する杭基礎構造に関し、不等沈下を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物を多数本の基礎杭で支持する群杭基礎では、基礎杭が略等間隔に配置され、基礎杭一本当たりの支持荷重が同程度に設計されることがある。基礎杭の支持力は、周面摩擦抵抗力による支持力と杭先端の抵抗力による支持力との和で表される。杭長は、地盤の性質や支持する建造物の荷重に応じて設計され、周面摩擦による支持力のみでは十分な支持力が得られない場合には、杭先端が支持層に達するように設計される。
【０００３】
このような多数本の基礎杭を配置した群杭基礎では、基礎杭の間隔がある限界以内になると、基礎杭と基礎杭との相互干渉によって多数本の基礎杭が一つの群として働き、支持力や変形の性状が単杭の場合と異なってくるいわゆる群杭効果が生じることが知られている。群杭効果が生じると、基礎杭の支持力が低下するだけでなく、群中心側の基礎杭の沈下量が群外周側の基礎杭の沈下量よりも大きくなるため、不等沈下が発生する。
【０００４】
群杭が不等沈下を起こすと、基礎杭およびその杭頭に一体に結合された基礎版に応力が生じ、ひび割れ等を引き起こす虞があるため、多数本の基礎杭からなる杭基礎構造において、外周部位に配置される基礎杭の周面摩擦による沈下剛性を低下させることにより、不等沈下を抑制するとともに、地震時の転倒に対する基礎杭の支持力を確保した発明が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、同出願人により、多数本の基礎杭からなる杭基礎構造において、中央部に配置される基礎杭の先端支持力による沈下剛性を増大させることにより、不等沈下を抑制するとともに、地震時の転倒に対する基礎杭の支持力を確保した発明が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６９８７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本願との比較については後に詳述するが、群杭基礎における沈下挙動について例を示して検討してみる。図１５は不等沈下対策のなされていない従来技術による杭基礎１０１の平面図であり、図１６は杭基礎１０１の断面図である。杭基礎１０１は、略同一の間隔で基礎杭１１０が多数本配置された群杭である。基礎杭１１０は、同一径且つ同一長さを有する基礎杭であり、その杭頭１１０ｔが基礎版２によって連結されるとともに、杭先端１１０ｕが下方に略水平に広がる支持層２３に所定の根入れ長さをもって貫入している。支持層２３の下方には沈下し得る沈下対象層２４が広がっている。
【０００７】
基礎杭１１０に常時に作用する鉛直荷重Ｐは、各地層２１，２２ごとに算出された基礎杭１１０の外周面１１０ｓと地盤Ｇとの周面摩擦支持力により支持される荷重Ｐｆと、杭先端１１０ｕの支持層２３に対する貫入抵抗力である先端支持力により支持される荷重Ｐｂとの和として算出される。すなわち、周面摩擦支持力による荷重Ｐｆは、周面摩擦力に基づいて各地層２１，２２が基礎杭１１０を支持する上方向のばね反力の和として算出され、先端支持力による荷重Ｐｂは、支持層２３が杭先端１１０ｕを支持するばね反力として、鉛直荷重Ｐから周面摩擦支持力による荷重Ｐｆを減算することにより算出される。なお、支持層２３はそのＮ値が十分高いため、先端支持力による荷重Ｐｂが作用しても基礎杭１１０の支持層２３への貫入による沈下は生じないものとする。そして図１６に示すように、各支持力による荷重Ｐｆ，Ｐｂは、土質に応じた角度の円錐形状となって下方へ伝達し、支持層２３および沈下対象層２４へ印加する。
【０００８】
群杭基礎の場合、隣接する基礎杭１１０の支持荷重が互いに干渉しながら支持層２３および沈下対象層２４に作用する。この地中増加応力により支持層２３自体が沈下を起こした場合、基礎杭１１０が当然に沈下するが、例え支持層２３が沈下を起こさなくても、地中増加応力の影響で沈下対象層２４が沈下すると、これに伴って支持層２３が撓むことにより、やはり基礎杭１１０が沈下する。例えば、全ての基礎杭１１０に鉛直荷重Ｐが作用すると、沈下対象層２４における厚さ方向中央に位置する中央面２４ａには、図１７に示す分布となって地中増加応力が発生する。基礎版２の沈下は、この地中増加応力に応じて発生するものと考えられ、図１８に示すような分布となって生じる。同図に示すように、地中増加応力の高い基礎版２の中心２ｂにおいて沈下量が最大となる。基礎版２の外周縁２ａにおいても沈下は生じるが、沈下対象層２４における基礎版２の中心２ｂに対応する地中増加応力と基礎版２の外周縁２ａに対応する地中増加応力との応力差Ｓｄ１０１に主に起因して生じる両地点における沈下量の差が不等沈下量ｄｓ１０１となる。
【０００９】
そこで、杭基礎の不等沈下の抑制は、支持層または支持層の下方に延在する地層に生じる地中増加応力差を小さくすることにより達成されるものと考えることができる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の杭基礎構造においては、外周部位に配置される基礎杭の周面摩擦による沈下剛性を低下させる構成であるため、すなわち、基礎杭の外周面に弾性体を設けることにより、基礎杭外周面（弾性体外周面）と地盤とを噛み合わせ、弾性体に弾性変形させることによって基礎杭外周面と地盤との相対変位を容易にした（沈下剛性を低減させた）だけの構成であるため、周面摩擦力が低下せず、不等沈下を効率的に抑制することができなかった。つまり、特許文献１に記載の杭基礎構造によれば、沈下剛性の低い外周部位の基礎杭は、基礎杭外周面の地盤との間の摩擦力が最大摩擦力以下のときは荷重に対して沈下量が大きくなるが、基礎杭外周面の地盤との間の摩擦力が最大摩擦力以上のときは中央部の基礎杭と同じ特性を示すため、効果的な不等沈下の抑制がなされない。
【００１１】
また、特許文献２に記載の杭基礎構造においては、中央部に配置される基礎杭の先端支持力による沈下剛性を増大させる構成であるため、すなわち、中央部に配置される基礎杭の外周または中空部内に粘弾性体または水硬性材料を打設または圧力注入することにより、基礎杭が先端地盤にプレロードを付加するようにし、もって杭先端の沈下量を小さくした（沈下剛性を増加させた）構成であるため、不等沈下を効率的に抑制することができなかった。つまり、中央部に配置される基礎杭は、その外周面が負の周面摩擦を発生し、杭先端が大きな支持力を負担するため、後に建造物の荷重が印加したときに基礎杭の支持層への貫入による沈下を抑制することはできたとしても、支持層には杭基礎の中央部に大きな杭先端支持荷重が印加するため、沈下対象層の沈下によって支持層自体の不等沈下が逆に大きくなってしまい、効果的な不等沈下の抑制がなされない。
【００１２】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、多数本の基礎杭によって建造物を支持する杭基礎において、不等沈下を効率的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、地中に埋め込まれた多数本の基礎杭により、基礎版を介して建造物を支持する杭基礎構造であって、前記基礎版の外周縁側に配置された外側基礎杭の周面摩擦は、前記基礎版の中心側に配置された内側基礎杭の周面摩擦よりも低く設定されるようにする。ここで、基礎版とは建造物自体の底版および建造物の基礎梁または基礎版の両方を含むものである。
【００１４】
上記杭基礎構造においては、前記外側基礎杭が摩擦係数の低い低摩擦部を有し、外周縁側に配置されるに連れて当該低摩擦部が杭長方向に長く設けられるようにするとよい。
【００１５】
この場合、前記低摩擦部は、前記基礎杭を支持する支持層の下方に延在する沈下対象層において当該低摩擦部による支持荷重が前記基礎版の中心近傍へ伝達する位置に配置されるようにしたり、前記基礎杭を支持する支持層において当該低摩擦部による支持荷重が前記基礎版の中心近傍へ伝達する位置に配置されるようにしたりするとよい。
【００１６】
また、これら杭基礎構造においては、前記低摩擦部は、前記外側基礎杭の外周面にアスファルトを塗布することによって形成することができる。
【００１７】
他方、前記外側基礎杭を鞘管に摺動自在に挿通させることによって前記低摩擦部を形成することもでき、あるいは、前記基礎杭がその外周に杭周固定液が配置されるプレボーリング杭である場合には、前記外側基礎杭の外周に杭周固定液を配置しないことによって前記低摩擦部を形成することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
発明によれば、基礎版の外周縁側に配置された外側基礎杭の周面摩擦が基礎版の中心側に配置された内側基礎杭の周面摩擦よりも低く設定されたことにより、外側基礎杭の先端支持荷重が内側基礎杭の先端支持力よりも大きくなるため、支持層およびその下方の地層における基礎版中心部と基礎版周縁部との応力差が低減する。その結果、支持層またはその下方の地層の不等沈下を抑制し、もって杭基礎の不等沈下を抑制することができる。
【００１９】
また、前記外側基礎杭が摩擦係数の低い低摩擦部を有し、外周縁側に配置されるに連れて杭長方向に長くなるように低摩擦部を設けたことにより、外周縁側の基礎杭ほど先端支持力が大きくなり、上記した応力差を更に低減可能となり、且つ応力分布が緩やかなものとなるため、より効果的に不等沈下を抑制することができる。
【００２０】
そして、低摩擦部を、基礎杭を支持する支持層やその下方に延在する沈下対象層において当該低摩擦部による支持荷重が前記基礎版の中心近傍へ伝達する位置に配置することにより、これら地層において基礎版の中央部へ印加する荷重が低減するため、更に効率的に不等沈下を抑制することができる。
【００２１】
低摩擦部を形成するにあたり、外側基礎杭の外周面にアスファルトを塗布することにより、容易且つ低コストで低摩擦部を形成することができる。一方、外側基礎杭を鞘管に摺動自在に挿通させて低摩擦部を形成することにより、より摩擦係数の低い低摩擦部を形成することができる。あるいは、プレボーリング杭の場合に、前記外側基礎杭の外周に杭周固定液を配置しないことで低摩擦部を形成することによっても杭基礎の不等沈下の抑制を低コストで効率的に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係る杭基礎１の杭伏を示す平面図であり、図２は第１実施形態に係る杭基礎１の断面図である。なお、図１では円形状に対称に配置された杭伏の対称軸から上半分について示している。図１、図２に示すように、杭基礎１は地盤Ｇ上に構築される鉄筋コンクリートからなる基礎版２および基礎版２の周縁から立ち上げられた側壁３などからなる円筒状の建造物４を支持する杭基礎であり、略同一の間隔で多数本配置された基礎杭１０により構成されている。各基礎杭１０は、同一径且つ同一長さを有し、杭頭１０ｔが基礎版２によって相互に連結されている。
【００２４】
基礎杭１０は、基礎版２の外周縁２ａに沿って円周状に等間隔に配置された杭群と、その内側に水平面の２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に沿って等間隔に正方配置された杭群とから構成されている。円周状に配置された杭群のうち、外側に配置された第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａは、スリップレイヤをなすアスファルトによってその外周面１０ｓを全長に亘って覆われている。また、円周状に配置された杭群のうち、内側に配置された基礎杭１０および、正方配置された杭群のうち、基礎版２の外周縁２ａから所定距離内に配置された基礎杭１０によって構成される第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、スリップレイヤをなすアスファルトによってその外周面１０ｓを上側半分の長さに亘って覆われている。第１杭群１Ａおよび第２杭群１Ｂ以外の基礎杭１０によって構成され、基礎版２の中心２ｂ側に配置された第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃは、その外周面１０ｓが露出した一般的な基礎杭である。各基礎杭１０は、基礎版２の下方に延在する地層２１，２２を貫き、その下方に略水平に広がる支持層２３にその杭先端１０ｕが所定の根入れ長さをもって貫入している。
【００２５】
図３〜図５は、荷重分散をモデル化して示す基礎杭１０の断面図であり、図３は第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａについて示し、図４は第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂについて示し、図５は第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃについて示している。
【００２６】
先ず、図５に示すように、第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃに作用する鉛直荷重Ｐは、杭の外周面１０ｓと地盤Ｇとの周面摩擦支持力により支持される荷重Ｐｆと、杭先端１０ｕの支持層２３に対する先端支持力により支持される荷重Ｐｂとの和として算出される。なお、周面摩擦支持力による荷重Ｐｆは地層ごとに算出した値の合計値である。周面摩擦支持力による荷重Ｐｆおよび先端支持力による荷重Ｐｂは各地層の内部摩擦角に応じた角度をもって下層へと伝達する。なお、基礎杭１０に作用する鉛直荷重Ｐは常時の荷重として一律の値とした。
【００２７】
同様に、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａに作用する鉛直荷重Ｐは、図３に示すように、周面摩擦支持力により支持される荷重Ｐｆと先端支持力により支持される荷重Ｐｂとの和として算出されるが、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａは、外周面１０ｓが全長に亘ってアスファルトで覆われているため、地盤Ｇに対する摩擦係数が低く、その周面摩擦支持力による荷重Ｐｆは第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃの周面摩擦支持力による荷重Ｐｆよりも小さくなる（ｘ１＜ｘ１８，ｘ２＜ｘ１９，ｘ３＜ｘ２０，ｘ４＜ｘ２１，ｘ５＜ｘ２２，ｘ６＜ｘ２３，ｘ７＜ｘ２４，ｘ８＜ｘ２５，ｘ９＜ｘ２６，ｘ１０＜ｘ２７，ｘ１１＜ｘ２８）。一方、先端支持力による荷重Ｐｂは第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃの先端支持力による荷重Ｐｂよりも大きくなる。
【００２８】
更に、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、外周面１０ｓが上半分の長さに亘ってアスファルトで覆われているため、図４に示すように、周面摩擦支持力により支持される荷重Ｐｔが上半において第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａと同一の値となり、第３杭群の値より小さくなる。そして先端支持力により支持される荷重Ｐｂは第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａと第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃとの中間値となる。
【００２９】
このようにして地盤Ｇに荷重伝達する鉛直荷重Ｐを全ての基礎杭１０について合計した杭基礎１の鉛直荷重ΣＰは、群杭効果によって相互に干渉しながら支持層２３およびその下方の地層へと伝達する。そこで、本解析においては、支持層２３の直下に延在する沈下対象層２４の沈下を杭基礎１の沈下原因と考え、沈下対象層２４の中央面２４ａにおける地中増加応力の解析を行った。
【００３０】
図６〜図８は、支持層２３直下の沈下対象層２４の中央面２４ａにおける地中増加応力を示すグラフである。図６は第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａについて示し、図７は第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂについて示し、図８は第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃについて示している。これらのグラフに示すように、各杭群１Ａ〜１Ｃの基礎杭１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ異なる分布となって沈下対象層２４に地中増加応力を発生させる。
【００３１】
図６に示すように、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａによる地中増加応力分布は、先端支持力による荷重Ｐｂが大きいことによって基礎杭１０Ａの中心近傍で大きな値となり、基礎杭１０Ａから離れた位置においてより小さな値となっている。一方、図８に示すように、第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃによる地中増加応力分布は、周面摩擦支持力による荷重Ｐｆが杭の全長に亘って大きいため、基礎杭１０Ｃの中心から離れた位置においても比較的大きな値となり、より薄い皿形状を呈している。すなわち、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａでは、基礎杭１０Ａの中心から離れた位置に与える荷重が小さくなっている。そして、図７に示すように、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂによる地中増加応力は、第１杭群１Ａと第３杭群１Ｃとの中間的な分布形状を呈しているが、杭上半にアスファルトが塗布されているため、基礎杭１０Ｂの中心から離れた位置における応力分布が第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａのものと近い分布形状を呈している。
【００３２】
これら各基礎杭１０の鉛直荷重Ｐは、隣接する基礎杭１０の鉛直荷重Ｐと干渉するため、群杭からなる杭基礎１の鉛直荷重ΣＰは、図９に実線で示すような分布となって沈下対象層２４に地中増加応力を発生させる。基礎版２の中心２ｂに対応する地中増加応力は、基礎版２の外周縁２ａに対応する地中増加応力よりも高く、その応力差Ｓｄ１は前述した応力差Ｓｄ１０１よりも小さくなった。
【００３３】
そして、図２に破線で示すように、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、上半の周面摩擦が沈下対象層２４の中央面２４ａにおいて基礎版２の中心２ｂ近傍に荷重を伝達する。すなわち、図７における基礎杭１０Ｂの中心から最も離れた位置に伝達する小さな荷重が基礎版２の中心２ｂ近傍に伝達する。したがって、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、外周面１０ｓの上半がアスファルトで覆われたことにより、図２の沈下対象層２４の中央面２４ａにおいて基礎版２の中心２ｂ近傍の荷重を小さくする一方で、基礎版２の外周縁２ａ近傍の荷重を大きくするように荷重伝達している。
【００３４】
ここで、支持層である支持層２３はＮ値が十分高く、杭先端１０ｕが支持層２３に貫入することによる沈下量は無視できる程度のものであると考えた場合、杭基礎１の沈下は、その鉛直荷重ΣＰが図９に実線で示す応力分布となるように荷重を印加したことに起因する沈下対象層２４の沈下に伴うものとして捉えることができる。すると、基礎版２には、図９に実線で示す応力分布に応じて図１０に実線で示すような沈下が生じることとなる。本解析モデルの場合、基礎版２の中心２ｂに対応する沈下量と基礎版２の外周縁２ａに対応する沈下量との差、すなわち杭基礎１の不等沈下量ｄｓ１は、前述した不等沈下量ｄｓ１０１よりも小さくなった。
【００３５】
次に、本願に係る課題として先に説明した従来技術による杭基礎１０１との沈下挙動の違いについて図１５〜図１８を参照して説明する。なお、杭基礎１０１は同一形状かつ同一重量の建造物４を同一の地盤Ｇで支持するものである。図１５は図１に対応する図であり、図１６は図２に対応する図である。図１５、図１６に示すように、基礎杭１１０はすべて、外周面１１０ｓに何ら処理の施されていない一般的な基礎杭であって、第１実施形態と同一の配置とされている。
【００３６】
各基礎杭１１０は図５に示した第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃと同一の荷重伝達特性を示すため、基礎杭１１０の鉛直荷重Ｐを全て合計した杭基礎１０１の鉛直荷重ΣＰは、図１７に示すような分布となって沈下対象層２４に地中増加応力を発生させる。なお、図１７は図９に対応するグラフであり、比較し易いように図９中に従来技術による杭基礎１０１の応力分布を破線で示している。
【００３７】
沈下対象層２４にこのような応力分布で荷重が伝達することにより、従来技術による杭基礎１０１には、図１７の応力分布に応じて図１８に示すような沈下が生じることとなる。図１８は図１０に対応するグラフであり、図９と同様に図１０においても、従来技術による杭基礎１０１の沈下量を破線で示している。図からわかるように、本実施形態による杭基礎１の不等沈下量ｄｓ１は、従来技術による杭基礎１０１の不等沈下量ｄｓ１０１よりも大幅に低減される。
【００３８】
このように、本実施形態では、基礎版２の外周縁２ａ側に配置された第１杭群１Ａおよび第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂの周面摩擦が基礎版２の中心２ｂ側に配置された内側基礎杭の周面摩擦よりも低く設定されたことにより、第１杭群１Ａおよび第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ａ，１０Ｂの先端支持力による荷重Ｐｂが第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃの先端支持力による荷重Ｐｂよりも大きくなるため、支持層２３およびその直下の沈下対象層２４における基礎版２の中心２ｂに対応する地中増加応力と外周縁２ａに対応する地中増加応力との応力差Ｓｄ１が低減される。その結果、沈下対象層２４の沈下が抑制されて杭基礎１の不等沈下が抑制された。
【００３９】
また、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａの外周面１０ｓが全長に亘ってアスファルトで覆われ、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂの外周面１０ｓが上半分に亘ってアスファルトで覆われ、アスファルトで覆われた部分が低摩擦となったことにより、基礎版２の外周縁２ａ側の基礎杭１０ほど先端支持力による荷重Ｐｂが大きくなり、沈下対象層２４における基礎版２の範囲内の応力差Ｓｄ１がより低減され、且つ応力分布が滑らかなものとなるため、一層効果的に杭基礎１の不等沈下が抑制される。
【００４０】
そして、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、外周面１０ｓのアスファルトが塗布された部分が上半に設定され、当該部分の周面摩擦支持力による荷重Ｐｔが沈下対象層２４における基礎版２の中心２ｂの下方領域へ伝達するため、沈下対象層２４における基礎版２の中央部の応力および沈下が抑制され、更に効率的に杭基礎１の不等沈下が抑制される。
【００４１】
また、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａの全長および第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂの上半における外周面１０ｓにアスファルトを塗布したことにより、これら基礎杭１０Ａ，１０Ｂの周面摩擦を容易且つ低コストに低減することができる。
【００４２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と構成或いは機能が同一の要素については同一の符号を付し、重複する構成や機能についての説明を省略し、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００４３】
図１１は第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａの断面図であり、図１２は第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂの断面図である。図１１に示すように、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａは、鞘管１１Ａによってその外周を略全長に亘って包囲されている。鞘管１１Ａと基礎杭１０Ａとの間にはスペーサ１２が介装されており、このスペーサ１２により、鞘管１１Ａと基礎杭１０Ａとの間隔が確保されるとともに、基礎杭１０Ａが鞘管１１Ａに対して上下に摺動できるようになっている。これにより、基礎杭１０Ａの地盤Ｇに対する周面摩擦が低減されている。なお、基礎杭１０Ａの先端１０ｕには、鞘管１１Ａの外径よりも大きな外径を有する保護バンド１３が設けられており、鞘管１１Ａを基礎杭１０Ａと共に地盤Ｇに建て込む際に地盤Ｇとの摩擦が小さくなるようになっている。
【００４４】
一方、図１２に示す第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、下半の外周面１０ｓが露出しており、上半のみが鞘管１１Ｂに挿通している。鞘管１１Ｂは同様にスペーサ１２によって基礎杭１０Ｂの外側に配置されており、基礎杭１０Ｂの長さ方向の中間部に設けられた保護バンド１３が鞘管１１Ｂの外径よりも大きく形成されていることにより、鞘管１１Ｂが地盤Ｇに建て込み可能となっている。そして、基礎杭１０Ｂが鞘管１１Ｂに対して上下に摺動可能となっているために、その上半の周面摩擦が低減されている。
【００４５】
これら基礎杭１０Ａ，１０Ｂが図１と同一配置とされることにより、上記した第１実施形態と同様に、沈下対象層２４における基礎版２の中心２ｂに対応する地中増加応力と外周縁２ａに対応する地中増加応力との応力差Ｓｄ１が低減され、その結果、沈下対象層２４の沈下が抑制され、杭基礎１の不等沈下を抑制する効果が奏される。
【００４６】
≪第３実施形態≫
次に、本発明に係る第３実施形態について、図１３，１４を参照して説明する。本実施形態による基礎杭１０は、図示しないオーガーなどによって所定の深さまで地盤Ｇを掘削し、掘削したボーリング孔１６に基礎杭１０を挿入して地盤Ｇとの隙間に杭周固定液１５を注入することにより、基礎杭１０の周面摩擦力を得るプレボーリング杭である。
【００４７】
図１３は第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａの断面図を示し、図１４は第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂの断面図を示している。図１３に示すように、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａは、根固め液１７が注入された杭先端１０ｕ付近を除き、その外周面１０ｓと地盤Ｇのボーリング孔１６との間に、杭周固定液１５ではなくベントナイトなどからなる非固定性の充填材１４が略全長に亘って注入されている。これにより、基礎杭１０Ａの地盤Ｇに対する周面摩擦が低減されている。一方、図１４に示す第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは、杭先端１０ｕ付近の外周に根固め液１７が、これを除く下半の外周に杭周固定液１５が注入されており、上半の外周のみに非固定性の充填材１４が配置されている。そのため、基礎杭１０Ｂは、上半の周面摩擦が小さく、下半の周面摩擦が大きくなっている。なお、図示は省略するが、第３杭群１Ｃの基礎杭１０Ｃは、固め液１７が注入された杭先端１０ｕ付近を除き、地盤Ｇとの隙間に略全長に亘って杭周固定液１５が配置されている。
【００４８】
これら基礎杭１０Ａ，１０Ｂが図１と同一配置とされることにより、上記した第１および第２実施形態と同様に、沈下対象層２４における基礎版２の中心２ｂに対応する地中増加応力と外周縁２ａに対応する地中増加応力との応力差Ｓｄ１が低減され、その結果、沈下対象層２４の沈下が抑制され、杭基礎１の不等沈下を抑制する効果が奏される。
【００４９】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、支持層２３の直下に延在する沈下対象層２４の沈下が基礎版２の不等沈下の要因としているが、支持層２３自体の沈下を基礎版２の不等沈下要因とした場合にも当然に適用できる。また、上記実施形態ではいずれも杭先端１０ｕが支持層２３に達する先端支持杭を例に挙げているが、主として周面摩擦によって鉛直荷重Ｐを支持する摩擦杭を用いることも可能である。
【００５０】
また、上記第１実施形態では、基礎杭１０の外周面１０ｓにアスファルトを塗布することによって基礎杭１０の周面摩擦を低減しているが、この他にもフッ素樹脂や超高分子量ポリエチレン樹脂等の低摩擦且つ高強度の材料を基礎杭１０の外周面１０ｓにコーティングしてもよい。なお、基礎杭１０としては、鋼管杭の他、Ｈ鋼杭、既製コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、木杭等を用いることができる。また、上記実施形態では、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａは全長に亘って低摩擦に形成され、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂは全て上半分が低摩擦に形成されているが、第１杭群１Ａの基礎杭１０Ａについても全長における一部のみを低摩擦に形成したり、第２杭群１Ｂの基礎杭１０Ｂについては地中増加応力の分布に応じて段階的に低摩擦部の長さを変化させたりしてもよい。更に、上記実施形態では同一径の基礎杭１０が略等間隔で配置されているが、本発明は、基礎版２の外周縁２ａ側に配置される基礎杭１０Ａ，１０Ｂの周面摩擦支持力による荷重Ｐｆの沈下対象層における分布を制御することによってその効果を発揮させるため、基礎杭の寸法や配置はこれに限定されるものではない。これら変更の他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態に係る杭基礎の杭伏を示す平面図
【図２】第１実施形態に係る杭基礎の断面図
【図３】第１杭群の基礎杭による荷重分散を示す図
【図４】第２杭群の基礎杭による荷重分散を示す図
【図５】第３杭群の基礎杭による荷重分散を示す図
【図６】第１杭群の基礎杭による沈下対象層における地中増加応力を示すグラフ
【図７】第２杭群の基礎杭による沈下対象層における地中増加応力を示すグラフ
【図８】第３杭群の基礎杭による沈下対象層における地中増加応力を示すグラフ
【図９】杭基礎による沈下対象層における地中増加応力を示すグラフ
【図１０】杭基礎の沈下量を示すグラフ
【図１１】第２実施形態に係る第１杭群の基礎杭の断面図
【図１２】第２実施形態に係る第２杭群の基礎杭の断面図
【図１３】第３実施形態に係る第１杭群の基礎杭の断面図
【図１４】第３実施形態に係る第２杭群の基礎杭の断面図
【図１５】従来技術の杭基礎の杭伏を示す平面図
【図１６】従来技術の杭基礎の断面図
【図１７】従来技術の杭基礎による沈下対象層における地中増加応力を示すグラフ
【図１８】従来技術の杭基礎の沈下量を示すグラフ
【符号の説明】
【００５２】
１      杭基礎
１Ａ    第１杭群
１Ｂ    第２杭群
１Ｃ    第３杭群
２      基礎版、    ２ａ  外周縁、    ２ｂ  中心
４      建造物
１０    基礎杭
１０ｓ  外周面
１０ｕ  杭先端
Ｐ      鉛直荷重
Ｐｆ    周面摩擦支持力による荷重
Ｐｂ    先端支持力による荷重
Ｓｄ１，Ｓｄ１０１  応力差
ｄｓ１，ｄｓ１０１  不等沈下量
Ｇ      地盤
２３    支持層
２４    沈下対象層、    ２４ａ  中央面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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