(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の頭部と構造物下部との間に、上下に独立して配置された複数の弾性を有する格子状体と、格子内部に充填された剛性を有する粒状材とを備えた緩衝層を介在させたことを特徴とする免震基礎構造。
【請求項２】
前記緩衝層の内部に透水機能を有する棚状体が略水平方向に敷設されていることを特徴とする請求項１記載の免震基礎構造。
【請求項３】
前記棚状体の端部がアンカーに固定されていることを特徴とする請求項２記載の免震基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、免震基礎構造に関し、さらに詳細には、地震時の衝撃を緩和し、杭の破損を防止した免震基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の基礎の１つである杭基礎においては、フーチング等構造物の下部と杭頭とが鉄筋を介して連結されているのが通常の構造である。このため、構造物に地震等により横力が作用した場合、構造物と連結された杭の頭部に水平力、回転力が作用し、杭体が曲げモーメントによる引張力、剪断力により破損する恐れがある。その対策として、従来、杭頭と構造物下部とを非連結状態とし、両者間に砂利を敷設する方法が、この出願の出願人によって提案されている（特公平１−４４８５２号公報）。
【０００３】
この既提案の方法によれば、杭は砂利層を介して伝達される構造物の鉛直荷重のみを負担するものとして機能する。すなわち、構造物に地震等により横力が作用しても、砂利粒子間に滑り作用が生じ、それに伴う摩擦力以外には杭には水平力、回転力が伝達されない。したがって、杭には大きな引張応力や剪断応力が発生しない。
【０００４】
一方、砂利粒子の滑り作用は、地震の衝撃を緩和し、その際に発生する砂利粒子間の摩擦力によりエネルギを吸収して減衰させる機能をもつが、地盤の状況等によっては緩衝作用をさらに向上し、砂利の相互運動を速やかに収束させる方が好ましいことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
【０００６】
この発明の目的は、構造物の鉛直荷重を杭に確実に伝達し、地震による水平方向の力を杭に伝達しないで、その衝撃に対する緩衝作用の向上を図った免震基礎構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
【０００８】
すなわちこの発明は、杭の頭部と構造物下部との間に、上下に独立して配置された複数の弾性を有する格子状体と、その格子内部に充填された剛性を有する粒状材とを備えた緩衝層を介在させたことを特徴とする免震基礎構造にある。
【０００９】
またこの発明は、前記緩衝層の内部に透水機能を有する棚状体が略水平方向に敷設されていることを特徴とする免震基礎構造にある。
【００１０】
さらに、前記棚状体の端部がアンカーに固定されていることを特徴とする免震基礎構造にある。
【００１１】
この発明において、構造物とは、建築物、必要に応じてこれを支持するために設けられたフーチングなど杭によって直接または間接に支持されるものをいう。
【００１２】
剛性を有する粒状材は、構造物の鉛直荷重に対する耐圧縮性があり、その鉛直荷重を杭に伝達する機能を担うものであり、その大きさは砂利程度の小さなものが好ましいが、必ずしも均一な大きさでなくとも差し支えない。具体的には天然の砂利、人工砕石、硬質の廃プラスチックの粒形物などが挙げられる。
【００１３】
また、剛性粒状材が充填される弾性を有する格子状体は、地震等により構造物に横力が作用した場合、伸縮して衝撃を吸収・減衰させる機能を担うものであり、例えば硬質ゴムが用いられる。格子状体の格子形状は、三角形、四角形、六角形（ハニカム形）等の多角形、円形等種々の態様を採ることができ、大きさは剛性粒状材料が平面的に数個ないし数十個充填できる程度でよい。
【００１４】
緩衝層の敷設広さは、構造物の底面よりも大きくするが、その厚さは構造物の荷重等を勘案して適宜設定される。液状化しやすい地盤においては、剛性粒状材を構造物及び杭間のみならず、杭周囲にも配置すると好適である。そのようにすることにより、地震時に圧力上昇した間隙水が杭周囲及び緩衝層を経て逸散することになる。
【００１５】
棚状体としては、フレキシブルで且つ耐引張力が大きい材料からなる網状物、帯状物、シート状物等が用いられ、実質的に面状に張設された状態で実質的に透水機能を有している必要がある。透水機能は材料自体が透水性のもの、網状物や帯状物が間隔をもって張設されて、それらの隙間が透水通路をなすもの、帯状物やシート状物に小孔が多数あけられているもの等により得られ、要するに棚状体の一方の側から他方の側へ地下水が容易に通過可能であればよい。棚状体の簡便な材料としては、プラスチック、織布、不織布などが挙げられる。
【００１６】
アンカーとしては、これに棚状体が張設可能なものであって、鉄鋼材料など剛性の大きな材料からなる棒状体、板状体等が用いられる。
【００１７】
なお、杭は既製杭、場所打ち杭いずれであってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。図１はこの発明の参考例を示す断面図である。杭基礎の場合、フーチング等を含む構造物１は地盤２に設置された杭３により支持される。この発明においては、構造物１の下部と杭３の頭部との間に、緩衝層４が介在されている。
【００１９】
緩衝層４は、弾性を有する格子状体６（図２にその一部を拡大して示す）と、この格子状体６の格子内部に充填される剛性粒状材５とからなっている。格子状体６は硬質ゴム等の弾性材料を成形して得ることができる。この実施の形態では、１つの格子状体６が用いられ、その高さは緩衝層４の厚さよりも幾分か小さくなっている。剛性粒状材５として砂利が用いられる。
【００２０】
緩衝層４を形成するにあたっては、まず杭３を通常の工法、既製杭であれば打ち込み工法、埋込み工法、場所打ち杭であれば各種場所打ち杭工法により施工する。杭３の施工後、地盤２を所定深さまで掘削し、杭３の杭頭処理を行う。次に、掘削地盤上すなわち杭３の頭部上に適宜厚さとなるように剛性粒状材５を敷設する。さらに、その上に格子状体６を設置し、格子内部に剛性粒状材５を充填し、格子状体６の上にも剛性粒状材５を敷設する。剛性粒状材５は、転圧等の手段により締め固められる。緩衝層４を形成したら、その上に型枠を配置して構造物１のコンクリートを打設し、その硬化後脱型し、掘削部分の埋め戻しを行う。
【００２１】
上記基礎構造によれば、構造物１の鉛直荷重は緩衝層４の剛性粒状材５を介して杭３に確実に伝達されるので、不等な変位を生ずることがない。一方、地震等により構造物１に横力が作用しても、剛性粒状材５間に滑り作用が生じ、杭３には大きな水平力や回転力が伝達されないので、大きな引張応力や剪断応力が発生しない。しかも、その際、格子状体６は水平力を受けて伸縮し、エネルギを速やかに吸収・減衰させることができる。さらに、地震による液状化が生じやすい地盤においては、圧力が上昇した地下間隙水が、剛性粒状材５の間隙を経て逸散するので（ドレーン効果）、液状化現象の発生を防止できる。
【００２２】
図３はこの発明の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態では、図１に示した格子状体よりも高さが低い複数の格子状体６（図４参照）が用いられている。緩衝層４は、剛性粒状材５の敷設、格子状体６の設置及び格子内部への剛性粒状材５の充填を繰返すことにより形成することができる。
【００２３】
この実施の形態によれば、図１、２に示した参考例に比べて剛性粒状材５の自由度が高く、剛性粒状材５間に滑り作用が生じやすい。その一方、格子状体６の弾性による地震エネルギの吸収・減衰作用は、図１、２に示した参考例の方が大きいと考えられる。したがって、いずれの実施の形態を選択するかは、周囲の地盤状態等を勘案して決定される。
【００２４】
図５はこの発明のさらに別の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態は、複数の格子状体６に加えて、緩衝層４の内部に上下方向に間隔を置いて複数の棚状体７を配置したものである。棚状体７としては、例えば耐食性を有し、かつ引張強度が大きい合成樹脂製のネットあるいはグリッドが用いられる。このような棚状体７は、盛土補強土工法等においてジオテキスタイルとして知られている。
【００２５】
棚状体７として、帯状物例えばポリエステル芯材の周囲にポリエチレン外周材が設けられているプラスチック帯状物を用いる場合、透水機能を確保するために適宜間隔をあけて水平方向に適宜枚数敷設される。このような帯状物からなる棚状体７を複数段設置する場合、一段毎に水平方向に９０度異なる方向に張設されることが好ましい。棚状体７の段数および間隔は、構造物１、杭３などの状況に応じて決定される。場合により、棚状体７が１段のみのこともありうる。
【００２６】
棚状体７によって、緩衝層４が区画されるので、永年に亘り周囲の種々の振動、弱い地震、地下水などの影響で緩衝層４の状況が当初の設定状態から変動したり、局部的に空洞などが生じることが防止される。
【００２７】
さらに緩衝層４の形成にあたっては、その幅方向両側あるいは全周に所要間隔で鋼棒からなるアンカー８、８を打ち込む。そして、対向するアンカー８、８間に棚状体７を敷設し、その両端をアンカー８、８に適宜手段により固定する。棚状体７は格子状体６と交互に下段から順次敷設される。
【００２８】
棚状体７のアンカー８への固定態様は、特に制限はなく、棚状体７の材料、形態などに応じて適当なものでよく、棚状体７に引張応力が作用したときに、固定部分で棚状体７がずれたりせずに、強固に固着していればよい。
【００２９】
この実施の形態によれば、緩衝層４が棚状体７により拘束される作用効果がさらに向上し、緩衝層４の変状を防止できる。また、棚状体７は緩衝層４において、その剪断破壊強度を増大させる補強材として機能し、構造物１の不等沈下の恐れもなくなり、構造物１の荷重も周辺地盤に分散されるので、支持力が杭のみの場合に比して大きくなる。さらに、棚状体７は透水機能をもつので、液状化地盤における間隙水の逸散を妨げることがない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、構造物の鉛直荷重は緩衝層を介して杭に確実に伝達される一方、地震等により構造物に横力が作用しても、剛性粒状材間に滑り作用が生じ、杭には大きな水平力や回転力が伝達されないので、大きな引張応力や剪断応力が発生しない。しかも、その際、格子状体は水平力を受け弾性によりて伸縮し、エネルギを迅速に吸収・減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の参考例を示す断面図である。
【図２】図２は格子状体の一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図４は格子状体の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】図５は別の実施の形態を示す断面図である。
【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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