(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持層に到達する支持杭に支持された上部構造物の周辺の圧密層中に構築される複数の柱状地盤改良体と、柱状地盤改良体の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体から構成され、各柱状地盤改良体は上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなっている基礎構造物。
【請求項２】
最も上部構造物寄りに位置する柱状地盤改良体は支持層に定着されている請求項１記載の基礎構造物。
【請求項３】
浅層地盤改良体は平面上、上部構造物の周方向に互いに絶縁されている、または上部構造物からの距離が大きくなる方向に目地が入れられている請求項１，もしくは請求項２記載の基礎構造物。
【請求項４】
支持層に到達する支持杭と、支持杭に支持された上部構造物の下の圧密層中に構築され、先端が実質的に揃えられていると共に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さで支持層に到達しない長さの複数の柱状地盤改良体と、柱状地盤改良体の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体から構成される基礎構造物。
【請求項５】
浅層地盤改良体の上層に、上部構造物の地中梁から絶縁された土間スラブが構築されている請求項４記載の基礎構造物。
【請求項６】

支持層に到達する支持杭に支持された上部構造物の周辺の圧密層中に構築される複数の柱状地盤改良体と、柱状地盤改良体の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体から構成され、各柱状地盤改良体は上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなっている基礎構造物と、支持層に到達する支持杭と、支持杭に支持された上部構造物の下の圧密層中に構築され、先端が実質的に揃えられていると共に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さで支持層に到達しない長さの複数の柱状地盤改良体と、柱状地盤改良体の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体から構成される基礎構造物とを共に有している基礎構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は支持層に到達する支持杭に支持された上部構造物と周辺地盤との間の、圧密沈下に伴う段差の発生を緩和，あるいは防止する基礎構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
軟弱地盤のような圧密層上に倉庫や工場等の広い面積を占める上部構造物を構築する場合、地盤沈下の影響を低減する目的から、上部構造物は図11に示すように支持層に定着される支持杭を柱の下に配置した杭基礎によって支持され、上部構造物の底面の土間スラブは地中梁間に小梁を配置し、剛性を確保した構造スラブとして構築される。
【０００３】
この場合、軟弱地盤は圧密等により沈下するのに対し、支持杭で支持された上部構造物は沈下しないため、図12に示すように上部構造物が地盤に対して相対的に浮き上がる結果、周辺地盤との間に段差が生じ、以下の問題が発生する。
【０００４】
(1)構造物とライフラインとの接続部が破壊するため、構造物内での生活機能が損なわれる。(2)地表面から杭頭部が露出し、拘束がなくなることで、地震時の水平力により杭が負担する曲げモーメントとせん断力が大きくなるため、支持杭の安全性が低下する。(3)構造物と地表面との間に階段を建設しなければ、構造物への出入りができない。(4)支持杭に過大な負の摩擦力が作用する。
【０００５】
上部構造物と周辺地盤との間の段差の発生は支持杭に代え、杭の先端を支持層に定着させない摩擦杭を用いることで解決されるが、上部構造物の平面積が大きい場合には不等沈下を避けることができない。
【０００６】
不等沈下は事前の設計段階で正確に予測することができれば、ある程度の対策を講じることは可能であるが、施工時や施工後には設計時の条件と異なる条件が付加されることが多いことから、実際の圧密沈下量を正確に予測することは難しく、結果的に不等沈下は避けられない。このような理由から、支持杭に代えて摩擦杭が使用されることは稀である。
【０００７】
この発明は上記背景より、支持杭に支持された上部構造物と周辺地盤との間の段差の発生を緩和，あるいは防止する基礎構造物を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１では上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなる複数の柱状地盤改良体を上部構造物の周辺の圧密層中に構築することにより、上部構造物側からの距離に応じて圧密層の沈下量を漸増させ、上部構造物と周辺地盤との間の段差の発生を緩和，あるいは防止する。
【０００９】
柱状地盤改良体は地盤が沈下しようとするときに地盤に上向きの摩擦力を作用させることにより沈下を抑制することから、長い程、沈下量を低減するため、各柱状地盤改良体の長さが上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなることにより、上部構造物寄りから、上部構造物から遠い側へかけて圧密層の沈下量が漸増する。
【００１０】
請求項２に記載のように最も上部構造物寄りに位置する柱状地盤改良体を支持層に定着させれば、上部構造物寄りから沈下量が漸増した場合にも、上部構造物とその周囲の地盤との間の段差の発生が完全に防止される。
【００１１】
この結果、圧密沈下後の地表面は上部構造物側から、上部構造物から最も遠い柱状地盤改良体側へかけて下向きに傾斜するため、上部構造物とその周辺地盤との間の段差の発生が防止され、ライフラインが破壊する事態と、階段を建設する必要が解消される。
【００１２】
各柱状地盤改良体の頭部はそのレベルの地盤に層状に構築される浅層地盤改良体によって接続され、拘束されることにより各柱状地盤改良体の独立した挙動が防止される。浅層地盤改良体は柱状地盤改良体の頭部を接続することで、地表に作用する荷重を分散させて複数の柱状地盤改良体に確実に伝達するため、隣接する柱状地盤改良体間の、柱状地盤改良体が存在しない部分の相対的な沈下を防止する働きをする。
【００１３】
上部構造物寄りからの沈下量の漸増に伴い、浅層地盤改良体は上部構造物寄りから下向きに傾斜するが、上部構造物に関する位置によって傾斜の向きが相違し、浅層地盤改良体の表面が同一の平面内に位置しなくなることから、浅層地盤改良体を上部構造物の周方向に連続させれば沈下に伴って亀裂を生ずる可能性がある。これに対し、請求項３に記載のように浅層地盤改良体を平面上、上部構造物の周方向に互いに絶縁させる、または上部構造物からの距離が大きくなる方向に目地を入れることにより亀裂の発生は防止される。
【００１４】
請求項４では支持層に到達する支持杭と、支持杭に支持された上部構造物の下の圧密層中に先端が実質的に揃えられていると共に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さで支持層に到達しない長さの複数の柱状地盤改良体と、柱状地盤改良体の頭部のレベルの地盤に層状に全柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体を構築した基礎構造とすることにより、上部構造物下の圧密層の沈下を抑制し、沈下がある場合にも圧密層を一様に沈下させ、地表面から杭頭部が露出する事態と、支持杭への過大な負の摩擦力の作用を回避する。
【００１５】
柱状地盤改良体によって上部構造物下の圧密層の沈下が抑制されることにより、地表面から杭頭部が露出する事態が防止され、杭頭部が露出することに伴う地震時の曲げモーメントとせん断力の負担増加がなくなり、支持杭の安全性が維持される。圧密沈下の抑制により支持杭への過大な負の摩擦力の作用も回避される。
【００１６】
また全柱状地盤改良体の先端が揃えられ、その頭部が浅層地盤改良体によって拘束されることにより、沈下を生ずる場合の圧密層の沈下は少なくとも地中梁で囲まれた領域内では一様になる。
【００１７】
浅層地盤改良体の上層には上部構造物の一部となる土間スラブが構築されるが、請求項５に記載のように土間スラブを上部構造物の地中梁から絶縁させることにより、上部構造物下の圧密層に沈下が生じた場合にも土間スラブを一様に沈下させることができ、土間スラブと地表面との間、もしくは土間スラブと浅層地盤改良体との間への空間の発生が防止される。
【００１８】
土間スラブの下面への空間の発生が防止されることで、沈下が生じた場合にも杭頭部を露出させない効果が確保される。
【００１９】
この場合、土間スラブは地中梁から絶縁されることと、沈下が生じた場合にも地表面や浅層地盤改良体に接触した状態を維持することから、負担する鉛直荷重を地中梁に伝達する必要がなく、鉛直荷重は直下の浅層地盤改良体から柱状地盤改良体に伝達されるため、土間スラブは小梁が不要な軽微な構造を持てば足りる。
請求項６は、請求項１の基礎構造と請求項４の基礎構造を併せ持つ基礎構造であり、上記した請求項１の基礎構造の性能と請求項４の性能を有している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明は図１に示すように支持層１に到達する支持杭２に支持された上部構造物３の周辺の圧密層４中に構築される複数の柱状地盤改良体５と、柱状地盤改良体５の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体５の頭部を接続する浅層地盤改良体６から構成される基礎構造物である。
【００２１】
各柱状地盤改良体５の頭部のレベルは実質的に揃えられ、長さは上部構造物３からの距離が大きくなる程、次第に短くなる。最も上部構造物３寄りの柱状地盤改良体５にはその周囲の地盤に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さが与えられる。上部構造物３の周囲の地盤の沈下を完全に防止する場合には図９に示すように最も上部構造物３寄りの柱状地盤改良体５に支持層１に到達する長さが与えられる。
【００２２】
柱状地盤改良体５は深層混合処理工法で用いられる、鉛直軸回りに回転する攪拌翼を持つ攪拌装置や、カッターポストの回りを循環する無端チェインを持つ掘溝装置により平面上、部分的に構築され、浅層地盤改良体６はバケット内に水平軸回りに回転する攪拌翼を持つショベル系掘削機により全柱状地盤改良体５の構築範囲に亘って連続的，もしくは断続的に、版状に構築される。
【００２３】
図１，図４では浅層地盤改良体６の底面が上部構造物３の底面より下に位置していることから、浅層地盤改良体６は上部構造物３の底面の下まで入り込み、上部構造物３の外周寄りの支持杭２に接続しているが、上部構造物３の平面上の縁の位置まで構築され、支持杭２に接続しない場合もある。
【００２４】
図１は比較のため、上部構造物３の左側の圧密層４に基礎構造物を構築せず、右側の圧密層４に基礎構造物を構築した様子を示す。図２は圧密層４が沈下した様子を示すが、ここに示すように圧密層４の沈下は柱状地盤改良体５の長さが大きい程、抑制されるため、上部構造物３の周辺の圧密層４は上部構造物３寄りから、上部構造物３からの距離が大きくなる程、沈下量が漸増し、地表面は上部構造物３側から、上部構造物３から最も遠い柱状地盤改良体５側へかけて下向きに傾斜する。
【００２５】
図４は請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせて上部構造物３の片側に構築した場合（即ち、請求項６の場合）を、図５は圧密層４が沈下した様子を示す。図３，図６は上部構造物３の回りに基礎構造物を構築した場合の、それぞれ図１，図４の平面を示す。
【００２６】
図３，図６では浅層地盤改良体６の傾斜に伴う亀裂の発生を防止する目的で、浅層地盤改良体６を平面上、上部構造物３の周方向に互いに絶縁させる、あるいは上部構造物３からの距離が大きくなる方向に目地を入れている。ここでは縁切りの線や目地の線を上部構造物３の放射方向に向けているが、亀裂を防止する上では浅層地盤改良体６は少なくとも上部構造物３の周方向に実質的に絶縁されていればよいため、浅層地盤改良体６に対して縁切りの線や目地の線を格子状に入れることもある。
【００２７】
図７，図９は請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせた場合（即ち、請求項６の場合）の他の例を、図８，図10は圧密層４が沈下した様子を示す。
【００２８】
請求項４の発明は図４〜図６、図７〜図10に示すように支持層１に到達する支持杭２と、支持杭２に支持された上部構造物の３下の圧密層４中に構築され、先端が実質的に揃えられていると共に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さで支持層に到達しない長さの複数の柱状地盤改良体５と、柱状地盤改良体５の頭部のレベルの地盤に層状に構築され、全柱状地盤改良体５の頭部を接続する浅層地盤改良体から構成される基礎構造物であり、請求項５の発明は更に図７〜図10に示すように浅層地盤改良体６の上層に、上部構造物３の地中梁８から絶縁された土間スラブ７が構築された基礎構造物である。
【００２９】
図４，図７，図９は請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせた場合を示しているが、ここに示すように請求項４では全柱状地盤改良体５に、請求項１の最も上部構造物３寄りに位置する柱状地盤改良体５と同様の、圧密層４に実質的に圧密沈下を生じさせないだけの長さが与えられる。
【００３０】
図７〜図10では浅層地盤改良体６の直上に土間スラブ７を構築しているが、浅層地盤改良体６の上に埋戻し土を敷設した上に土間スラブ７を構築する場合もある。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１では上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなる複数の柱状地盤改良体を上部構造物の周辺の圧密層中に構築するため、上部構造物側からの距離に応じて軟弱地盤の沈下量を漸増させることができ、上部構造物と周辺地盤との間の段差の発生を緩和，あるいは防止できる。
【００３２】
請求項２では最も上部構造物寄りに位置する柱状地盤改良体を支持層に定着させるため、上部構造物とその周囲の地盤間の段差の発生を完全に防止できる。
【００３３】
この結果、ライフラインが破壊する事態と、構造物と地表面との間に階段を建設する必要が解消される。
【００３４】
各柱状地盤改良体の頭部を接続する浅層地盤改良体は地表に作用する荷重を分散させて複数の柱状地盤改良体に確実に伝達するため、隣接する柱状地盤改良体間の、柱状地盤改良体が存在しない部分の相対的な沈下を防止できる。
【００３５】
請求項３では浅層地盤改良体を平面上、上部構造物の周方向に互いに絶縁させる、または上部構造物からの距離が大きくなる方向に目地を入れるため、浅層地盤改良体の傾斜に伴う亀裂の発生を防止できる。
【００３６】
請求項４では、図５，図８，図９に示すように、上部構造物下の圧密層の沈下を抑制できる。また、沈下がある場合にも圧密層を少なくとも地中梁で囲まれた領域内で一様に沈下させることができる。
【００３７】
この結果、地表面から杭頭部が露出する事態が防止され、杭頭部が露出することに伴う地震時の曲げモーメントとせん断力の負担増加がなくなり、支持杭の安全性が維持される。
【００３８】
また圧密沈下が抑制されることで支持杭への過大な負の摩擦力の作用が回避される。
【００３９】
請求項５では浅層地盤改良体の上層に構築され、上部構造物の一部となる土間スラブを上部構造物の地中梁から絶縁させるため、上部構造物下の圧密層に沈下が生じた場合にも土間スラブを一様に沈下させることができ、土間スラブと地表面との間、もしくは土間スラブと浅層地盤改良体との間への空間の発生を防止できる。
【００４０】
この結果、上部構造物下の圧密層に沈下が生じた場合にも杭頭部を露出させない効果が確保される。
【００４１】
また土間スラブは地中梁から絶縁されることと、沈下が生じた場合にも地表面や浅層地盤改良体に接触した状態を維持することで、負担する鉛直荷重を地中梁に伝達する必要がなくなるため、軽微な構造を持てば足りる。
なお、請求項６は、請求項１の基礎構造と請求項４の基礎構造を併せ持つ基礎構造であり、上記した請求項１の基礎構造の効果と請求項４の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の基礎構造物を示した立面図である。
【図２】図１の圧密層が沈下した様子を示した立面図である。
【図３】上部構造物の回りに請求項３の基礎構造物を構築した場合の図１の平面図である。
【図４】請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせた場合の例を示した立面図である。
【図５】図４の圧密層が沈下した様子を示した立面図である。
【図６】上部構造物の回りに請求項３の基礎構造物を構築した場合の図４の平面図である。
【図７】請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせた場合の他の例を示した立面図である。
【図８】図７の圧密層が沈下した様子を示した立面図である。
【図９】請求項１の基礎構造物と請求項４の基礎構造物を組み合わせた場合の他の例を示した立面図である。
【図１０】図９の圧密層が沈下した様子を示した立面図である。
【図１１】支持杭で支持層に支持された上部構造物を示した立面図である。
【図１２】図11の圧密層が沈下した様子を示した立面図である。
【符号の説明】
１……支持層、２……支持杭、３……上部構造物３、４……圧密層、５……柱状地盤改良体、６……浅層地盤改良体、７……土間スラブ、８……地中梁。
【図１】
0003638073.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】
0003638073.tif 000008
【図８】
0003638073.tif 000009
【図９】
0003638073.tif 000010
【図１０】
0003638073.tif 000011
【図１１】
0003638073.tif 000012
【図１２】
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