(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物のフーチング下の基礎の周りの地盤中に、高圧噴射攪拌工法により改良柱を造成すると共に、該改良柱内に鋼管を芯材とするマイクロパイルを打設し、前記した改良柱の造成とマイクロパイルの打設とを前記改良柱が相互にラップするように連続に行って、前記基礎を囲む連続壁を構築し、しかる後、前記マイクロパイルの杭頭部を包むように前記フーチングを増設することを特徴とする既設構造物基礎の耐震補強工法。
【請求項２】
改良柱を、フーチングの外周縁部を抱込む形態で造成することを特徴とする請求項１に記載の耐震補強工法。
【請求項３】
各マイクロパイルの杭頭部を相互に連結した後、フーチングを増設することを特徴とする請求項１または２に記載の耐震補強工法。
【請求項４】
マイクロパイルの鋼管内に、補強用部材を挿入することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の耐震補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、橋脚、ビル等の既設構造物の基礎の耐震性を高めるための耐震補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設構造物の基礎の耐震補強を行う場合、基礎の耐力（支持力）の増大と地盤の液状化の防止とが重要な課題となり、従来よりこの二つの課題を解決するための種々の工法が開発されている。すなわち、耐力を増大させる工法としては、例えば、杭基礎の周囲に増し杭を打設して、この増し杭と既設フーチングとを一体化する増し杭工法、増し杭の代わりに地中連続壁や鋼管矢板基礎を増設して、これらと既設フーチングとを一体化する工法等がある。また、液状化を防止する工法としては、例えば、基礎地盤の周りをコンクリート壁、矢板壁等で囲んで地震時に発生する地盤のせん断変形を抑制する工法、フーチング下面から支持層まで高圧噴射攪拌工法等の固化工法を施工して基礎地盤を改良する固化工法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した各工法は、何れも施工が大がかりとなっており、広い工事スペースが必要となるばかりか、工期の延長や工費の上昇が避けられないという問題があった。
また、上記した各工法は、基礎の耐力の増大と地盤の液状化防止との何れか一方に対してのみ有効となっており、耐震補強の面で、いま一つ信頼性に欠けるという問題があった。
なお、最近では、上記した増し杭工法の増し杭として、施工簡単なマイクロパイルを用いる工法も開発されているが（例えば、特開平１０−１４０５８３号公報参照）、マイクロパイルを用いても液状化を防止できないことは、従来の増し杭工法と何ら変わるところはない。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、基礎の耐力増大と地盤の液状化防止とを同時に達成することができる、施工簡単な既設構造物基礎の耐震補強工法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、既設構造物のフーチング下の基礎の周りの地盤中に、高圧噴射攪拌工法により改良柱を造成すると共に、該改良柱内に鋼管を芯材とするマイクロパイルを打設し、前記した改良柱の造成とマイクロパイルの打設とを前記改良柱が相互にラップするように連続に行って、前記基礎を囲む連続壁を構築し、しかる後、前記マイクロパイルの杭頭部を包むように前記フーチングを増設することを特徴とする。
【０００６】
このように行う既設構造物基礎の耐震補強工法においては、高圧噴射攪拌工法を利用することで大径の改良柱を造成することができ、この改良柱の造成を相互にラップさせて連続に行うことでフーチング下の基礎を囲む連続壁を簡単に構築することができる。そして、この連続壁の存在により地震時にフーチング下の地盤のせん断変形が抑制され、地盤の液状化が防止される。
また、この連続壁を構成する各改良柱内に鋼管を芯材とするマイクロパイルを打設し、しかも、各マイクロパイルの杭頭部をフーチングの増設部分に包んでフーチングと一体化しているので、基礎そのものの支持力も十分となる。
【０００７】
本発明は、上記改良柱を、フーチングの外周縁部を抱込む形態で造成するのが望ましく、これにより、フーチングと改良柱とが密着して、フーチングから改良柱への荷重伝達が確実となる。
本発明はまた、各マイクロパイルの杭頭部を相互に連結した後、フーチングを増設するの望ましく、これにより、マイクロパイルの杭頭部とフーチングとの一体化がより確実となって、基礎の耐力がより一層向上するようになる。
本発明さらに、マイクロパイルの鋼管内に、Ｈ形鋼、鋼管、棒鋼等の補強用部材を挿入するようにしてよく、これにより、マイクロパイル自体の水平抵抗力（曲げ剛性）が増大し、大型の既設構造物の耐震補強としての信頼性が著しく向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
【０００９】
図１および２は、本発明に係る耐震補強工法の一つの実施の形態を示したものである。本実施の形態は、既設構造物としての橋脚１の基礎を対象になされたもので、橋脚１は、その底部に一体に設けたフーチング２を地盤３中に打設した複数の杭４上に載せた状態で据付け固定されている。各杭４は、それぞれの先端が支持地盤５に到達するまで地盤３内に打込まれており、その複数がまとまって一つの杭基礎６を構成し、所定の耐力（支持力）を発揮するようになっている。しかして、この杭基礎６の周りには本工法による円環状連続壁１０が構築され、一方、地盤３の地表面側には、前記連続壁１０の上端部と橋脚１のフーチング（既設フーチング）２とを連接一体化する増設フーチング１１が構築されている。
【００１０】
上記連続壁１０は、後述する高圧噴射攪拌工法により地盤３中に造成された大径の改良柱１２と、この改良柱１２の軸心位置に後述の方法で打設されたマイクロパイル１３とからなる複合体１４を一単位として、この複合体１４の複数を相互にラップさせながら連接した構造となっている。この複合体１４を構成する改良柱１２は、既設フーチング２の外周縁部を抱込む形態で造成されており、したがって、既設フーチング２は、その外周縁部の下面が各複合体１４の改良柱１２に支承された状態となっている。また、マイクロパイル１３は、中空の芯材（鋼管）１５とその周りの定着層１６とからなっており、その芯材１５は定着層１６を介して改良柱１２に強固に定着されている。一方、各マイクロパイル１３の杭頭部１３ａは、相互に鉄筋、フレーム等の連結部材（図示略）により連結された状態で、前記増設フーチング１１内に埋込まれており、これにより、連続壁１０と既設フーチング２とは増設フーチング１１を介して強固に一体化されている。
【００１１】
本工法の実施に際しては、予め削孔機を利用して杭基礎６の周りの地盤３中に支持地盤５に到達するガイド穴２０（図３）を削孔する。そして、図３に示すように、先ず、管壁に複数の逆止弁２１を有する鋼管２２内に、先端に噴射ノズル２３を有する注入ロッド２４を挿入し、両者を図示を略す処理機に支持させて前記ガイド穴２０に一体的に挿入する。この時、図３の▲１▼に示すように、鋼管２２の先端から注入ロッド２４の先端の噴射ノズル２３が突出するように両者を位置決めし、かつ注入ロッド２４を回転させる。そして、噴射ノズル２３が前記既設フーチング２の側方位置Ｓ1 まで到達したら、回転する注入ロッド２４内にセメントミルクなどのグラウト（水−セメント比(W/C) ６０〜７０％程度）を圧送する。すると、注入ロッド２４の先端の噴射ノズル２３から周辺地盤にグラウトが高圧噴射され、このグラウトによって鋼管２２の周りの地盤が攪拌混合され、大径の攪拌混合層２５が形成される。
【００１２】
上記攪拌混合層２５は、鋼管２２および注入ロッド２４の下降に応じて次第に下方へ拡大し、噴射ノズル２３がガイド穴２０の底部に到達した段階では、図３の▲２▼に示すように、地盤３と支持地盤５との境界Ｓ2 を越えて支持地盤５内にわずか食込むまで拡大する。そして、この段階で流入ロッド２４に対するグラウトの圧送を停止し、注入ロッド２４を鋼管２２から引抜いて、その代わりに、図３の▲３▼に示すように注入機（ダブルパッカー）２６を鋼管２２内に挿入する。注入機２６は、膨出変形可能な一対の膨出体２７を備えており、最初、この注入機２６を鋼管２２の最深位置に挿入し、この最深位置で一対の膨出体２７を膨張させて注入機２５を位置固定し、これに供給管２８を通じてセメントモルタルなどの硬化材グラウト（水−セメント比(W/C) ４０〜５０％程度）を圧送する。すると、この硬化材グラウトは、前記鋼管２２の管壁の逆止弁２１を開いて鋼管２２の周りに噴出し、前記攪拌混合層２５に混入して、鋼管２２の周りには硬化材注入層２９が形成される。この硬化材注入層２９は、注入機２６を所定のピッチで引上げながら前記操作を繰り返すことで上方へ拡大し、前記既設フーチング２の側方位置Ｓ1 まで注入機２６を引上げた段階で硬化材グラウトの噴出を停止し、そのまま注入機２６を鋼管２２から引抜く。
【００１３】
上記攪拌混合層２５および硬化材注入層２９は、所定時間経過すると硬化して、それぞれ改良柱１２およびマイクロパイル１３の定着層１６に変質し、杭基礎６の周りには、図１に示すように、改良柱１２とマイクロパイル１３とが一体となった一つの複合体１４が形成される。この場合、上記逆止弁２１付きの鋼管２２は、そのままマイクロパイル１３の芯材１５として残る。本実施の形態では、この複合体１４の形成を前記改良柱１２が相互にラップするように連続に行って、杭基礎６を囲む連続壁１０を構築する。
【００１４】
上記連続壁１０の造成が完了したら、先ず、この上の地表面を掘削してマイクロパイル１３の杭頭部１３ａと既設フーチング２とを露出させる。次に、各マイクロパイル１３の杭頭部１３ａを相互に連結部材を用いて連結し、これと並行して、既設フーチング２の表面をはつり、場合によっては鉄筋を露出させる。鉄筋を露出させた場合は、その鉄筋および前記杭頭部１３ａを連結する連結部材に接続させた状態で、既設フーチング２の周りに新規の鉄筋を組込み、前記杭頭部１３ａを含む既設フーチング２の周りにコンクリートを打設する。これにより、増設フーチング１１が構築され、杭基礎６を囲む連続壁１０がこの増設フーチング１１を介して既設フーチング２に強固に一体化され、この結果、既設構造物としての橋脚１の基礎の耐力（支持力）が大きく増大し、地震時の揺れにも耐えるようになる。本実施の形態においては特に、改良柱１２の造成用グラウトとしてＷ／Ｃ比６０〜７０％程度のものを、マイクロパイル１３の造成用グラウトとしてＷ／Ｃ比４０〜５０％程度のものをそれぞれ用いているので、改良柱１２自体の強度が十分大きくなることに加え、この改良柱１２とマイクロパイル１３との接合強度も十分大きくなり、橋脚１の基礎の支持力は著しく増大する。
【００１５】
一方、連続壁１０の存在により、フーチング２下の地盤への地震波の侵入が抑制され、その分、地盤のせん断変形が抑制されて、地盤の液状化が未然に防止される。本実施の形態においては特に、高強度の改良柱１２を、既設フーチング２の外周縁部を抱込む形態で造成しているので、既設フーチング２の外周縁部と連続壁１０との間の密着（接合）が十分となり、既設フーチング２から連続壁１０への荷重伝達が確実となる。
【００１６】
なお、本発明は、マイクロパイル１３を打設後、その芯材１５の内部にグラウトを充填してもよいが、この際、さらに図３に示すように、例えばＨ形鋼３０（▲１▼）、鋼管３１（▲２▼）、棒鋼３２（▲３▼）または鉄筋かご等の他の種類の補強用部材を芯材１５の内部に挿入してグラウトで固めるようにしてもよい。このように補強用部材３０、３１、３２を芯材１５に挿入することで、マイクロパイル１３自体の水平抵抗力（曲げ剛性）が増大し、大型の既設構造物の耐震補強としての信頼性が著しく向上するようになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る既設構造物基礎の耐震補強工法によれば、大径の改良柱とこの内部に打設したマイクロパイルとが一体となって既設フーチングを補強すると共に、これら改良柱とマイクロパイルとを含む連続壁が既設フーチング下の地盤への地震波の侵入を抑制するので、耐力増強と液状化防止との両面から耐震補強がなされることになり、信頼性が著しく向上する。
また、高圧噴射攪拌工法を利用して改良柱を造成するので、その造成に大がかりな機械設備は必要とせず、施工簡単なマイクロパイルの併用と相まって、小スペースでの工事が可能になるばかりか、工期の短縮や工費の低減も可能になり、本発明の利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】橋脚の耐震補強に適用した、本発明の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明による連続壁の造成態様を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明における改良柱造成とマイクロパイル打設との手順を模式的に示す断面図である。
【図４】マイクロパイルに挿入する補強用部材の種類と挿入状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１    橋脚（既設構造物）
２    既設フーチング
３    地盤
４    既設杭
５    支持地盤
６    杭基礎
１０  連続壁
１１  増設フーチング
１２  改良柱
１３  マイクロパイル
１３ａ  マイクロパイルの杭頭部
１５  鋼管
１６  定着層
３０，３１，３２  補強用部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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