(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を支持する既存杭の水平力の負担を軽減させる増し杭の頭部、若しくは、地中連続壁の上端部と前記構造物の基礎との間に設置される油圧装置と、
該油圧装置に油を供給する蓄圧器と、
前記油圧装置から油を抜くオイルタンクと、
構造物に設けられる地震力計測器と、
前記油圧装置の配管途中に設けられる第１制御弁と、
前記オイルタンクの配管途中に設けられる第２制御弁と、
前記第１制御弁と前記第２制御弁と前記地震力計測器とにそれぞれ接続されて前記第１，第２制御弁の開閉を制御するとともに前記地震力計測器からの構造物の応答データを伝達され前記油圧装置の駆動を制御する制御装置とからなる基礎耐震補強用の加力装置を形成し、
前記構造物を挟んで前記加力装置を設置する際に、前記油圧装置を対向配置に設置するとともに、前記対向した油圧装置において蓄圧器と前記オイルタンクとを一つずつにして兼用させて構成し、
地震時の水平力が生じた時に前記制御装置で、前記対向した油圧装置の一方を伸ばし他方を縮めて逆に作用させることで、前記増し杭若しくは連続地中壁に対して水平方向に同時に構造物の慣性力を負担するように制御して、前記既存杭の負担を軽減すること、  
を特徴とする基礎耐震補強工法。
【請求項２】
増し杭の頭部、若しくは、地中連続壁の上端部と前記構造物の基礎との間に設置される油圧装置と、
該油圧装置に油を供給する蓄圧器と、
前記油圧装置から油を抜くオイルタンクと、
構造物に設けられる地震力計測器と、
前記油圧装置の配管途中に設けられる第１制御弁と、
前記オイルタンクの配管途中に設けられる第２制御弁と、
前記第１制御弁と前記第２制御弁と前記地震力計測器とにそれぞれ接続されて前記第１，第２制御弁の開閉を制御するとともに前記地震力計測器からの構造物の応答データを伝達され前記油圧装置の駆動を制御する制御装置とからなる加力装置であって、
前記構造物を挟んで前記加力装置を設置する際に、前記油圧装置を対向配置に設置するとともに、前記対向した油圧装置において蓄圧器と前記オイルタンクとを一つずつにして兼用させて構成し、
地震時の水平力が生じた時に前記制御装置で、前記対向した油圧装置の一方を伸ばし他方を縮めて逆に作用させることで、前記増し杭若しくは連続地中壁に対して水平方向に同時に構造物の慣性力を負担するように制御して、構造物を支持する既存杭の水平力の負担を軽減させること、
を特徴とする基礎耐震補強用の加力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎耐震補強工法に係り、更に詳しくは、増し杭を用いた既存基礎耐震補強工法において、従来よりも増し杭を少なくて済むようにした基礎耐震工法とその工法に使用される加力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基礎耐震補強工法に関しては、例えば、特許文献１に記載のように、地盤アンカーと地中連続壁とを用いたものが知られている。これは、図７に示すように、鉄筋コンクリート造の地中連続壁１１と、構造物１２の下部構造から支持層１３にまで延ばされた地盤アンカー１４とから構成され、杭１５は構造物１２の鉛直荷重を地中連続壁１１と共に支持している。これらの地盤アンカー１４と地中連続壁１１とによって構造物１２の耐震性を向上させるものである。
【０００３】
また、上記耐震補強工法は、構造物１２を新規に構築する場合に適用できるのは勿論のこと、地盤アンカー１４で補強された既存の構造物１２に対して補強する場合にも、構造物１２の周囲の地盤を掘削してこの掘削部に鉄筋籠とコンクリートとを打設して地中連続壁１１を構築して、基礎耐震補強構造を構築することができる。
【０００４】
この基礎耐震構造によって、地震等の際に、水平力が作用すると地下連続壁１１の壁頭部に最も大きな水平力が加えられ、該地中連続壁１１に囲まれた構造物１２に隣接した領域に対して作用する水平力を当該地中連続壁１１が負担することで、地下構造物の破壊を防止でき、地盤アンカー１４により構造物１２が拘束されて転倒モーメントに対向することができて、構造物１２の損傷を防止できる。
【０００５】
このほか、既存の基礎耐震補強工法として、増し杭による補強工法がある。これは、構造物を支持する既存の杭に対して、増し杭を前記構造物の周囲に適宜必要数を構築するものである。上述の構造物１２の周囲に地中連続壁１１を構築する場合に比べて、工期短縮されコストも低減される、簡易な基礎耐震補強工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８８７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図８（ａ）に示すように、前記増し杭１６が少ないと既存杭１５との剛性のバランス上、前記既存杭１５の水平力の負担が大きく、前記増し杭１６の水平力の負担が小さくなって、補強効果が小さい。また、図８（ｂ）に示すように、増し杭１６ａの杭径を大きくしたり、杭の本数を増やしたりすると、補強効果は大きいが増し杭の耐力が過剰設計となって補強の効率が悪く、工期が長期化すると共にコストも嵩むことになる。本発明に係る基礎耐震補強工法とその加力装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る基礎耐震補強工法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、構造物を支持する既存杭の水平力の負担を軽減させる増し杭の頭部、若しくは、地中連続壁の上端部と前記構造物の基礎との間に設置される油圧装置と、該油圧装置に油を供給する蓄圧器と、前記油圧装置から油を抜くオイルタンクと、構造物に設けられる地震力計測器と、前記油圧装置の配管途中に設けられる第１制御弁と、前記オイルタンクの配管途中に設けられる第２制御弁と、前記第１制御弁と前記第２制御弁と前記地震力計測器とにそれぞれ接続されて前記第１，第２制御弁の開閉を制御するとともに前記地震力計測器からの構造物の応答データを伝達され前記油圧装置の駆動を制御する制御装置とからなる基礎耐震補強用の加力装置を形成し、前記構造物を挟んで前記加力装置を設置する際に、前記油圧装置を対向配置に設置するとともに、前記対向した油圧装置において蓄圧器と前記オイルタンクとを一つずつにして兼用させて構成し、地震時の水平力が生じた時に前記制御装置で、前記対向した油圧装置の一方を伸ばし他方を縮めて逆に作用させることで、前記増し杭若しくは連続地中壁に対して水平方向に同時に構造物の慣性力を負担するように制御して、前記既存杭の負担を軽減することである。
【００１０】
本発明に係る基礎耐震補強用の加力装置の要旨は、増し杭の頭部、若しくは、地中連続壁の上端部と前記構造物の基礎との間に設置される油圧装置と、該油圧装置に油を供給する蓄圧器と、前記油圧装置から油を抜くオイルタンクと、構造物に設けられる地震力計測器と、前記油圧装置の配管途中に設けられる第１制御弁と、前記オイルタンクの配管途中に設けられる第２制御弁と、前記第１制御弁と前記第２制御弁と前記地震力計測器とにそれぞれ接続されて前記第１，第２制御弁の開閉を制御するとともに前記地震力計測器からの構造物の応答データを伝達され前記油圧装置の駆動を制御する制御装置とからなる加力装置であって、
前記構造物を挟んで前記加力装置を設置する際に、前記油圧装置を対向配置に設置するとともに、前記対向した油圧装置において蓄圧器と前記オイルタンクとを一つずつにして兼用させて構成し、地震時の水平力が生じた時に前記制御装置で、前記対向した油圧装置の一方を伸ばし他方を縮めて逆に作用させることで、前記増し杭若しくは連続地中壁に対して水平方向に同時に構造物の慣性力を負担するように制御して、構造物を支持する既存杭の水平力の負担を軽減させることである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の基礎耐震補強工法によれば、基礎耐震補強に本来必要な増し杭の本数若しくは杭径を低減させることができる。よって、従来の増し杭補強工法に比べて、コストが低減されると共に工期も短縮され、狭小地への適用性が向上する。耐震改修工事の施工計画上で有利となる。
更に、増し杭の耐力を効果的に運用することができる。加力装置においては制御装置等も油圧装置の伸縮を制御弁で制御するだけなので簡易で安価なシステムで済み、製作コストも嵩むことがない。また、増し杭の他に地中連続壁や仮設山留等の既存構造物を有効に活用することもできる補強工法になる。
【００１２】
本発明の基礎耐震補強用の加力装置によれば、増し杭の変位を容易に増幅させることができる。構造物の慣性力を既存杭から増し杭側に移し替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る基礎耐震補強工法の概要を示す概略縦断面図である。
【図２】同本発明の基礎耐震補強工法における地震力計測器の一例である加速度に対する制御弁１，２の開閉のタイミングを示す左右加力装置４に係る説明図（ａ），（ｂ）である。
【図３】本発明に係る加力装置４の地震時における使用状態を示す説明図（ａ），（ｂ）である。
【図４】本発明に係る基礎耐震補強工法によって、既存杭と増し杭との水平力（構造物の慣性力）の負担荷重が、従来補強工法と本発明の補強工法とにおいて相違することを示す説明図（ａ），（ｂ）である。
【図５】第２実施例に係る基礎耐震補強工法の概要を示す概略縦断面図である。
【図６】第３実施例に係る基礎耐震補強工法の概要を示す概略縦断面図である。
【図７】従来例に係る基礎耐震補強工法の概要を示す概略縦断面図（ａ），（ｂ）である。
【図８】同従来例に係る基礎耐震補強工法の概要を示す概略縦断面図（ａ），（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る基礎耐震補強工法は、図１に示すように、構造物１の基礎１ａと該構造物１の周囲に構築され前記構造物１を支持する杭２の水平力の負担を軽減させる増し杭３の頭部３ａとの間に、水平力を前記増し杭３に付加する加力装置４を設けた基礎耐震補強工法である。
【実施例１】
【００１５】
本発明に係る前記加力装置４は、増し杭３の頭部３ａと前記基礎１ａとの間に設置される油圧装置５と、該油圧装置５に油を供給する蓄圧器６と、前記油圧装置５から油を抜くオイルタンク７と、構造物１に設けられる地震力計測器の一例としての加速度計８と、前記蓄圧器６の配管途中に設けられる第１制御弁９と前記オイルタンク７の配管途中に設けられる第２制御弁１０と前記加速度計８とにそれぞれ接続されて前記第１，第２制御弁９，１０の開閉を制御するとともに前記加速度計８から加速度のデータを伝達され前記油圧装置５の駆動を制御する制御装置４ａとからなる。
【００１６】
前記増し杭３の杭径と、設置する本数は、既存の基礎１ａに対して本来補強に必要な杭径若しくは本数に比較して、杭径を小さくしたり本数を減らしたりすることができる。前記油圧装置５は、前記増し杭３の変位を増幅するものである。それにより、増し杭３の水平力の負担が増大し、既存の杭２の負担が軽減されるものである。
【００１７】
前記蓄圧器（アキュームレータ）６は、前記油圧装置５に高圧油を供給するものである。第１制御弁９が制御装置４ａによって「開」となったときに、前記油圧装置５のシリンダロッドを伸長させるものである。
【００１８】
前記オイルタンク７は、前記油圧装置５のシリンダロッドが伸長から伸縮したときに、シリンダ室から排出される油を受け入れるタンクである。前記第１制御弁９および第２制御弁１０は共に電磁制御弁である。
【００１９】
前記加速度計８は、構造物１の最下層に取り付けられるものであり、制御装置４ａと電気的に接続されている。この加速度計８で計測された構造物の応答データであるアナログデータ若しくはデジタルデータが制御装置４ａに電気信号として伝達されて、その加速度の方向と大きさから当該制御装置４ａにより前記第１制御弁９と第２制御弁１０との開閉が制御される。
【００２０】
このような加力装置４を既存の構造物１に配設したことによる基礎耐震補強工法について説明する。図１乃至図３に示すように、地震時の水平力Ｆが図中の右方向（図３中の矢印参照）に作用すると、加速度計８で水平力Ｆの加速度が検出され制御装置４ａに伝達される。図３（ａ）に示すように、構造物１の慣性力が相対的に左方向に作用する。よって、増し杭３の頭部３ａに構造物１の慣性力が付加されるが、更にその負荷を増大させ変位を増大させるべく油圧装置５のシリンダロッド５ｂを伸長させる。そこで、制御装置４ａは、第１制御弁９を「閉」から「開」にする。
【００２１】
前記第１制御弁９が「開」になったことで、蓄圧器６から高圧油が油圧装置５のシリンダ室５ａに供給される。高圧油がオイルタンク７に逃げないようにするため、第２制御弁１０は、「閉」のままである。これが、図２（ａ）に示す左から最初の山部分（ａ範囲）であり、図３（ａ）に示す状態である。
【００２２】
次に、前記水平力の加速度Ｆが右方向で同じではあるが、その加速度の大きさが頂部を超えて時間の経過と共に小さくなって、やがて加速度Ｆがゼロになるまで、制御装置４ａによって第１制御弁９を「閉」にして、第２制御弁１０を「閉」から「開」にする（図２（ａ）のｂ範囲）。これにより、図３（ｂ）に示すように、左方向に大きく変位していた増し杭３の頭部３ａによって油圧装置５のシリンダロッド５ｂが押し戻されて、油圧装置５のシリンダ室５ａの油がオイルタンク７に戻される。
【００２３】
次に、地震時の水平力Ｆがゼロになると、制御装置４ａによって第１制御弁９と第２制御弁１０が共に「閉」にされる。その後、前記加速度が逆方向の左方向になると、前記第１制御弁９と第２制御弁１０は共に「閉」なので油圧装置５のシリンダロッド５ｂは伸縮することがない。よって、構造物１が慣性力で右方向に相対的に移動しようとするので、油圧装置５を引っ張ることになり、結果的に頭部３ａを経由して増し杭３が前記構造物１の慣性力を負担して、負荷が増大する。図２（ａ）に示すｃ範囲である。
【００２４】
このように地震時の水平力に伴う構造物１の慣性力に対して、油圧装置５の伸縮を適宜に繰り返すことで、増し杭３の水平抵抗力が増大されて、通常よりも少ない本数の増し杭３で構造物１の慣性力を積極的に且つ効率的に負担するものである。更に、大地震時には、増し杭側において破壊されることで地震エネルギーを吸収し、それにより、既存杭２の保護を図るものである。
【００２５】
なお、図１に示すように、構造物１を挟んで油圧装置５，５を対向配置にすることで、水平方向において左右同時に構造物１の慣性力を負担するようにして、構造物１の慣性力に対向させるものである。前記構造物１の右側に配置される油圧装置５は、上述の左側に配置された油圧装置５の動きと逆の動作をするものであって、図２（ｂ）に示すような半周期遅れた第１制御弁９と第２制御弁１０の制御となる。
【００２６】
図４に、従来補強工法による既存杭２と増し杭３の水平力の負担荷重と、本発明による場合の既存杭２と増し杭３との水平力の負担荷重を比較して示す。本発明の補強工法により、既存杭２の最大負担が大幅に低減され、増し杭３の水平力（構造物１の慣性力）の負担が増大していることが明確に判るものである。
【実施例２】
【００２７】
本発明の第２実施例は、図５に示すように、地中連続壁３ｂを有効活用するものである。このようにして、水平抵抗を増大させるようにすることができる。油圧装置５を、構造物１の既存の基礎１ａと、地中連続壁３ｂの上端部３ｃとの間に設けるものである。加力装置４の駆動および作用・効果は、実施例１と同様であり、説明を省略する。この第２実施例によっても、既存杭２が地震時において負担する構造物１の慣性力を軽減させることができる。
【実施例３】
【００２８】
本発明の第３実施例は、図６に示すように、加力装置４に関するものであり、構造物１を挟んで対向配置の油圧装置５，５において、油のやり取りを互いに行うようにして、蓄圧器６とオイルタンク７とを一つずつにして兼用するようにしたものである。また、前記蓄圧器６とオイルタンク７とを構造物１の内部に設けるようにするのも好ましいものである。
【００２９】
この第３実施例により、加力装置４の構成が簡素になり、製作コストも低減する。また、前記蓄圧器６とオイルタンク７とが構造物１の内部に設けられるので、広い敷地を必要とすることが無い。更に、他の方法として、油圧装置５を複動式油圧ジャッキにして、地震時に構造物１が慣性力で増し杭３の頭部３ａに対して離間しようとする際に、当該複動式油圧ジャッキで積極的に引き戻すようにすることで、増し杭３の変位を増大させ、水平力の荷重負担を増し杭３に対して増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の基礎耐震補強工法は、既存の杭の負担を軽減して保護し、狭小地の耐震改修の施工をし易くしたものであり、剛性を高める補強強化の工法に広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１          構造物、                    １ａ          基礎、
２          杭、
３          増し杭、                    ３ａ          頭部、
３ｂ        地中連続壁、                ３ｃ          上端部、
４          加力装置、                  ４ａ          制御装置、
５          油圧装置、                  ５ａ          シリンダ室、
５ｂ        シリンダロッド、
６          蓄圧装置、
７          オイルタンク、
８          地震力計測器（加速度計）、
９          第１制御弁、
１０        第２制御弁、
１１        地中連続壁、
１２        構造物、
１３        支持層、
１４        地盤アンカー、
１５        既存杭、
１６        増し杭、                  １６ａ        増し杭。
【図１】
0005622409.tif 000002
【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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