(57)【要約】【課題】  基礎構造物を石灰質地盤に支持させ、施工規模、施工工期および施工コストを著しく低減することができる基礎構造物の施工方法を提供すること。【解決手段】  基礎施工前に物理探査の組合わせにより探査精度および確度を向上させる方法により施工地盤２の地質状態を探査し、空洞部４の必要箇所を地上から周辺地盤相当強度の注入材を充填することで均質化し、施工時は観測施工を行うことで安全な基礎構造物５ｂとした上で、剛体基礎とした設計ではより付加価値が大きくなり、かつ一連の設計手順をフローチャートとして明確化させる。【選択図】  図８
2006225940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法であって、
基礎施工前に物理探査方法により施工地盤の地質状態を探査し、
地盤の内部状態および地盤強度の分散または偏差を調査した上で基礎の支持が可能な石灰質地盤を特定し、
その特定された石灰質地盤内に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の強化が必要とされる箇所の空洞部または弱質部について地上から周辺の石灰質地盤相当強度の注入材を充填することで強度上の均質地盤を形成した後、
その均質地盤に基礎を施工して、前記均質地盤を支持地盤とする石灰質地盤に基礎を支持させることを特徴とする
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法。
【請求項２】
基礎を剛体基礎とすることで、
石灰質地盤における基礎の周辺地盤への応力伝播を図り、支持地盤の内部応力度の低減および支持地盤の支持力度の増大ならびに基礎の支持地盤に対する支持力影響範囲を拡大させて、
施工する基礎の施工地盤内における剛体基礎下方またはその近辺に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の充填が必要とされる空洞部または弱質部を減少させることで、その分、空洞部または弱質部への注入材の充填作業を省略することを特徴とする
請求項１に記載の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法。
【請求項３】
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法であって、
基礎施工前に物理探査方法により施工地盤の地質状態を探査し、
地盤の内部状態および地盤強度の分散または偏差を調査した上で基礎の支持が可能な石灰質地盤を特定し、
その特定された石灰質地盤内に築造する基礎をニューマチックケーソン工法で施工するケーソン基礎からなる剛体基礎とし、
かつケーソン沈設過程においてケーソン作業室内から物理探査方法によるケーソン沈設地盤の地質状態の探査、および施工地盤内に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の充填が必要とされる空洞部または弱質部への注入材の充填作業とを観測施工することを特徴とする
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法。
【請求項４】
前記物理探査方法は、地震探査法、電気探査法、地下レーダー法、重力探査法、磁気・放射能探査法、ジオトモグラフィ、または音波探査法のいずれかひとつまたは複数の組合わせにより探査の精度および確度を向上させることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法を施工するにあたり、
（１）現地調査に基づく基礎の予備設計を行い、（２）石灰質地盤を支持層とする検討および基礎構造の検討ならびに基礎構造の選定を行い、（３）物理探査の結果に基づく基礎の詳細設計を行い、（４）詳細設計された基礎構造それぞれの優位性を検証し、（５）基礎構造および基礎工法を決定する、
上記（１）〜（５）の一連の手順に従い基礎工法選定を含む基礎設計した後、基礎を施工することを特徴とする
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石灰質地盤を支持層とする建設構造基礎の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球上の熱帯および亜熱帯地方には、石灰質地盤が海岸線に添って広範に分布しており、国内においては珊瑚礁堆積物で構成された琉球石灰岩層と称する石灰質地盤が代表として存在する。
【０００３】
建設分野における基礎構造物の構築に際し、基礎を支持する基盤層は、基礎の上載荷重をはじめとするあらゆる外的荷重に対して抵抗できる支持力が当然ながら求められる。
【０００４】
ここで、石灰質地盤は、土粒子自体は比較的崩壊し易いものの地盤としては強固であり、かつ地盤内に大小さまざまな形状の空洞部および弱質部を有することを特徴とし、さらに層状態も固結部と未固結部とが互層をなすという極めて複雑な形成状態を併せ持っているため、地盤強度の分散が大きく、現在まで支持層として評価することは不適切であるとされており、また支持力の算定も困難となっている。
【０００５】
このような石灰質地盤が存在する場合については、従来方法によれば石灰質地盤のさらに下層位置に存在する安定的強度が得られる地盤を基盤層とし、基礎の支持地盤としてきた。
【０００６】
現状では、石灰質地盤を支持層にすることが難しく、国内においては一層下位に存在する泥岩層を支持地盤として基礎構造物の設計を行うこととなるが、石灰質地盤の層厚は２０ｍ〜５０ｍと非常に大きいため、泥岩層支持の設計では基礎構造物の物理的規模が大型化することから、施工に際して過大な費用負担となるなどの課題を有するほか、大深度化に伴い設備面においても実施工上の制約を受けることにつながっている。
【０００７】
このように、特殊な性状を理由に支持力を伝達させる地盤としての評価が困難であるため、現時点では石灰質地盤で基礎を支持させる類例が僅少であり、また基礎の信頼性を確保する意味においても全面的な地盤の改良を伴うなど施工量も大きなものとなっている。
【０００８】
一方、石灰質地盤の中間層までで基礎構造物の深さを抑えるようにできると、施工規模、施工工期および施工コストを著しく低減させることができるほか、有限である国土の有効的利用につながる大きな効果をもたらす。
【０００９】
このように空洞部を内包した石灰質地盤に対する支持力の特性および算定方法、または地盤の評価条件のひとつとなる地盤定数の検証などについては、本発明者が数値解析を進めており、所要の条件を満足する下では基礎施工が可能であるという見解に至っている（例えば、非特許文献１〜４）。
【００１０】
【非特許文献１】大内正敏ほか著、「琉球石灰岩層を支持層とした基礎形式について」、第１５回沖縄地盤工学研究発表会概要集、２００２年発行、第５１頁から第５４頁
【非特許文献２】大内正敏ほか著、「Ｎ値のバラツキを考慮した支持力数値解析」、第１６回沖縄地盤工学研究発表会概要集、２００３年発行、第２３頁から第２６頁
【非特許文献３】大内正敏ほか著、「琉球石灰岩層を支持層とした基礎の支持力数値解析について」、第１５回沖縄地盤工学研究発表会概要集、２００２年発行、第５５頁から第５８頁
【非特許文献４】大内正敏ほか著、「空洞を有する地盤上の帯基礎の支持力特性について」、第１６回沖縄地盤工学研究発表会概要集、２００３年発行、第１９頁から第２２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような課題に対し、基礎施工前に物理探査方法により施工すべき石灰質地盤の内部状態を探査すること、および必要に応じて石灰質地盤内空洞部に周辺地盤相当強度の注入材を充填することを効率よく組合わせることにより、基礎構造物を石灰質地盤に支持させる施工方法を提供することを主目的とし、その上で、石灰質地盤を基盤層とする場合の適切な基礎構造を選択して、基礎構造物を石灰質地盤に支持させる施工方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
【００１３】
第１発明の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法では、
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法であって、
基礎施工前に物理探査方法により施工地盤の地質状態を探査し、
地盤の内部状態および地盤強度の分散または偏差を調査した上で基礎の支持が可能な石灰質地盤を特定し、
その特定された石灰質地盤内に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の充填が必要とされる箇所の空洞部または弱質部について地上から周辺の石灰質地盤相当強度の注入材を充填することで強度上の均質地盤を形成した後、
その均質地盤に基礎を施工して、前記均質地盤を支持地盤とする石灰質地盤に基礎を支持させることを特徴とする。
【００１４】
第２発明では、
第１発明の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法において、
基礎を剛体基礎とすることで、
石灰質地盤における基礎の周辺地盤への応力伝播を図り、支持地盤の内部応力度の低減および支持地盤の支持力度の増大ならびに基礎の支持地盤に対する支持力影響範囲を拡大させて、
施工する基礎の施工地盤内における剛体基礎下方またはその近辺に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の充填が必要とされる空洞部または弱質部を減少させることで、その分、空洞部または弱質部への注入材の充填作業を省略することを特徴とする。
【００１５】
第３発明の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法では、
石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法であって、
基礎施工前に物理探査方法により施工地盤の地質状態を探査し、
地盤の内部状態および地盤強度の分散または偏差を調査した上で基礎の支持が可能な石灰質地盤を特定し、
その特定された石灰質地盤内に築造する基礎をニューマチックケーソン工法で施工するケーソン基礎からなる剛体基礎とし、
かつケーソン沈設過程においてケーソン作業室内から物理探査方法によるケーソン沈設地盤の地質状態の探査および施工地盤内に散在する空洞部および弱質部の内、設計上空洞部または弱質部の充填が必要とされる空洞部または弱質部への注入材の充填作業とを観測施工することを特徴とする。
【００１６】
第４発明では、
第１〜第３発明のいずれかに記載の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法において、
前記物理探査方法は、地震探査法、電気探査法、地下レーダー法、重力探査法、磁気・放射能探査法、ジオトモグラフィ、または音波探査法のいずれかひとつまたは複数の組合わせにより探査の精度および確度を向上させることを特徴とする。
【００１７】
第５発明では、
第１〜第４発明のいずれかに記載の石灰質地盤を支持層とする基礎の施工方法を施工するにあたり、
（１）現地調査に基づく基礎の予備設計を行い、（２）石灰質地盤を支持層とする検討および基礎構造の検討ならびに基礎構造の選定を行い、（３）物理探査の結果に基づく基礎の詳細設計を行い、（４）詳細設計された基礎構造それぞれの優位性を検証し、（５）基礎構造および基礎工法を決定する、
上記（１）〜（５）の一連の手順に従い基礎工法選定を含む基礎設計した後、基礎を施工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、つぎのような効果が得られる。
（Ａ）  石灰質地盤を支持層とする基礎を施工するにあたり、基礎施工前に物理探査方法により施工地盤の内部状態を探査することで、地盤強度の分散または偏差を確認することができるため、調査結果が基礎の支持が可能な石灰質地盤の特定につながり安全かつ確実な施工が可能となり、さらに石灰質地盤内に散在する空洞部または弱質部に地上から周辺地盤相当強度の注入材を充填することで、強度上の均質地盤を形成しその均質地盤を支持地盤とする石灰質地盤に基礎を支持させることが可能となるため、絶対的な安定した基盤層を確保することができる。
（Ｂ）  また基礎の支持力に乏しい地質状態にある石灰質地盤においては基礎構造を剛体基礎とすることで、基礎の周辺地盤への応力伝播を図り、支持地盤の内部応力度を低減させ、かつ支持地盤の支持力度の増大を図ることで基礎の支持地盤に対する支持力影響範囲を拡大させることができるため、支持地盤に対する支持力影響範囲を増大させると共に周辺地盤への応力伝播も併せて支持地盤の内部応力度を低減させることができるため、施工地盤内に存在する小規模の空洞部または弱質部について設計計算上無視でき、なおかつ空洞部または弱質部の充填作業を省略することが可能となるため施工の省力化につながる。
（Ｃ）  さらには基礎構造を剛体基礎とした上でニューマチックケーソン工法で施工するケーソン基礎とすることで、物理探査方法によるケーソン沈設地盤および周辺地盤の地質状態の探査および施工地盤内に散在する空洞部または弱質部への注入材の充填作業を、ケーソン沈設過程においてケーソン作業室内から行うことが可能となるため、施工状況に応じた観測施工ができ、一層の安全性と確実性を得ることが可能となる。
（Ｄ）  基礎施工前に行う物理探査での方法は、地震探査法、電気探査法、地下レーダー法、重力探査法、磁気・放射能探査法、ジオトモグラフィ、または音波探査法を利用することで、基礎地盤外部から行うことができるため、基礎設計を行うにあたって詳細なデータを把握することが可能となると共に、また必要に応じて物理探査方法を複数種類組み合わせて施工地盤を評価することで、探査の精度および確度の向上を図り、さらに詳密な情報を入手することができるため設計における不確定要素を排除することが可能となる。
（Ｅ）  基礎工法選定を含む設計方法の手順を、（１）現地調査に基づく基礎の予備設計を行い、（２）石灰質地盤を支持層とする検討および基礎構造の検討ならびに基礎構造の選定を行い、（３）物理探査の結果に基づく基礎の詳細設計を行い、（４）詳細設計された基礎構造それぞれの優位性を検証し、（５）基礎構造および基礎工法を決定する、上記（１）〜（５）の一連の順序とすることにより石灰質地盤支持の複雑な基礎設計を簡単に明確化することができる。
前記（Ａ）〜（Ｅ）のような効果により、有限である国土の有効的活用をもたらすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施について、石灰質地盤を琉球石灰岩層とした上で、基礎構造を杭基礎および剛体基礎とする場合を例に挙げ、さらに剛体基礎においては開削工法およびニューマチックケーソン工法による施工例をもとに、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、まず、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄの特徴としては、土粒子自体が比較的崩壊し易い性質を有することが挙げられ、これだけではＮ値の小さい弱い地盤が予想されるが、実際に地盤としては一軸圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ２に達するなど、地盤内部に大小さまざまな大きさの空洞部４を多く内包することが可能なほど強固な特性を持ち合わせている。ここで、空洞部４は層境に発生する亀裂などの空隙部や空洞化に至らない弱質部も含むものとし、以降、これら地盤２内において地盤性状が急激に変化する箇所の代表を空洞部として「空洞部４」という記載のもとに説明する。また、図示においては琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを整った層状態であるものとして簡略化することで説明していくが、例えば琉球石灰岩層２ｃと琉球石灰岩層２ｄとの区別が不可能であったり、例えば琉球石灰岩層２ｃの内部に琉球石灰岩層２ｄが抱囲される箇所があるなど、当然ながら実地盤においては非常に複雑かつ混沌となる場合が存在する。
【００２１】
ただし、現在までの実施例においては、図１に示すように琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを支持地盤とした基礎構造物１，５が僅少であり、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄが地盤２内に存在する場合においては、さらにその下層に位置する島尻泥岩層２ｅをはじめとする基礎の支持力性能に優れる地層を基盤層つまり支持層とし、基礎施工が行われた例が幾つか存在するに留まる。
【００２２】
実施例が乏しいもう一つの理由として、琉球石灰岩自体の性状のみならず、琉球石灰岩が堆積し易い地域の地盤２は互層を形成することが多く、また石灰質地盤の固結層２ｃおよび未固結層２ｄが複雑に重なり合っていることも地盤の支持力算定において大きな不確定要素となっているため、これら不明瞭な要因を取り除き安全な設計を行うためにも従来では石灰質地盤２ｃ，２ｄを避けて基礎施工することが必然的な考え方となっていた。
【００２３】
当然ながら、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを突き抜けて島尻泥岩層２ｅを支持層とした基礎構造は、それらが杭基礎１または剛体基礎５であるなどの構造の種別によらず、長大化、大深度化することとなり、経済性が損なわれることにつながる。
【００２４】
もちろん、基礎の施工規模が大型化することにより各種設備の配置数の増大を伴い施工用地の確保が難しくなるばかりでなく、工期面においても相応の長期化を強いられるものとなる。
【００２５】
このように、杭基礎１を琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを回避して根入れする最大の理由は、地盤２内の空洞部４の存在であり、基礎杭１ｂ打設後の杭下端部近傍の空洞部４の存在が確認できないまま施工完了してしまうと支持力に多大な影響を及ぼし、杭基礎１本体は設計上の支持力を発揮できないという非常に危険な状態を懸念するためである。
【００２６】
つまり、具体的には杭基礎１に作用する支持力影響範囲を示す圧力球根３の範囲に空洞部４の全部または一部が存在するような場合であり、空洞部４については設計上の支持力はゼロとして評価する必要があるため、このような基礎杭１ｂは杭基礎１の構造要素として計算の上で算入することが不可能となることが理由である。
【００２７】
また、図２に示すように、杭基礎１を施工する際に用いられる管理手法のひとつとして基礎杭１ｂの「打ち止め管理」が挙げられるが、地盤２のＮ値などの支持力を管理基準として基礎杭１ｂを打設した場合には、支持力ゼロとなる空洞部４の存在により、圧力球根３が空洞部４に接触せず、かつ設計を満足する深さおよび位置までの根入れが必要となることから、基礎杭１ｂの杭長は設計上の想定深度よりも遥かに長くしなければならない現象も発生し、基礎杭１ｂそれぞれの杭長（基礎杭１ｂ下端部の深度）が極端に不揃いにならざるを得ないなど、設計段階から展開した施工計画が実際に反映できないといった大きな問題を残し、施工量はもちろんのこと経済性についても不慮の増資を要することとなる。
【００２８】
そこで、本発明の実施形態について図３に示す杭基礎１構造の場合および図４に示す剛体基礎５構造の場合に分けて、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを基盤層とすることで経済性に富み、かつ安全確実な基礎の施工方法を説明するが、もちろん、基礎構造がこれ以外のものであっても構わない。
【００２９】
はじめに、基礎施工前段階として現地踏査などからはじまる地盤調査段階および設計段階について説明する。
【００３０】
最初に、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄを基盤層とする基礎施工を考えるには、まず空洞部４をはじめとする施工地盤２内の地質状態を詳細かつ精度よく把握することが大前提となり、本発明においては物理探査方法を効率よく活用して基礎の設計および施工前に地盤状態の情報を得ると共に、基礎の施工過程においても必要に応じて地盤の探査を可能とすることを必要な条件とする。
【００３１】
ここで、物理探査方法の種類としては、地震探査法、電気探査法、地下レーダー法、重力探査法、磁気・放射能探査法、ジオトモグラフィ、または音波探査法などがあるが、ここでは電気探査法の中から比抵抗映像法を採用し、またジオトモグラフィの中から比抵抗トモグラフィ法を同時に採用することで、これら異なる感度特性を有する複数の電極配置で同一信号経路を全探査データについて解析に必要な情報量を増加させ高密度電気探査に同様の探査手段を講ずる（以下、ハイブリッド高密度電気探査法という）方法を示すが、周辺も含む地質に左右される部分もあることから、対象地盤との適正に応じて前記のいずれの探査方法を採用してもよく、また精度の向上を図る意味においてこれらの二つ以上の組合わせについても適宜選択自由である。つまり、計測精度などの必要条件が満足されれば、例えば地表面２ａからの地震探査法のひとつであるレイリー波探査のみであっても、差し支えない。
【００３２】
具体的には、図５に示すように、地表面２ａおよび予備設計の前段階で最低限必要となる土質サンプルを得るためのボーリング孔６内に、それぞれ送受信点となる電極７ａ，７ｂを設置し、全電極７ａ，７ｂの送受信経路７ｄに亘って地盤２内の比抵抗分布を計測する物理探査を行う。もちろん、浅深度域に安定した基礎の支持が可能な地盤２ｅが存在し、詳細な探査を要しないことがボーリングデータなどの予備調査段階で判断されれば、この限りではない。
【００３３】
この図示では、電極７ａ，７ｂ、ボーリング孔６および送受信経路７ｄの状態を解り易く、任意の一断面を切り出して表現しているが、実際の基礎構造物１，５は立体物であることから図６に示すように、地表面２ａに設備する電極７ａと共に、複数のボーリング孔６を利用することで計画する基礎構造物１，５（図示を省略する）を囲繞する形態で複数の探査面（切断面）７ｅをもって三次元的に探査および計測結果の評価を行うことが望ましく、より詳細には必要な精度に応じて探査面７ｅおよび送受信点となる電極７ａ，７ｂの設置を増加させればよく、電極７ａ，７ｂを移動した後に再計測するなどして実質の計測点数を増加させることも同様である。
【００３４】
ハイブリッド高密度電気探査法による比抵抗値から得られるデータの解析終了後には、一探査面７ｅをひとつの二次元情報とする評価を最終的には演算処理してイメージ映像などの映像として入手することが可能となり、これを必要断面組み合わせて総合的に評価することにより地盤２内部に散在する空洞部４をはじめとする基礎地盤２の地質状態について、三次元の座標値を把握することで、三次元的なイメージ映像にすることが可能となる。
【００３５】
これら探査技術および琉球石灰岩層２ｃ，２ｄへの応用技術は、コンピュータに代表される解析処理技術の発達もあり最近になって高精度化かつ高速化したことで実現可能となったもので、従来の探査技術では精度よく地盤２内部の状態が確認できなかった。
【００３６】
このようにハイブリッド高密度電気探査法による解析結果およびボーリングデータや試験掘り結果などの予備調査に基づくデータとを同時に基礎設計における設計資料とすることで、基礎構造物１，５の種類および規模、また地盤２からの支持力を基礎構造物１，５に伝達させる上で最適となる基盤層の決定および基礎の深度ならびに水平位置を特定することが可能となる。
【００３７】
ただし、有限である国土の利用などを理由に、基礎構造物１，５の位置、とりわけ水平位置は自由自在に設計できるものとはならないため、当然ながら、ある程度の範囲限定を位置決定の制約条件として設計段階から課すことが必要となる。
【００３８】
そこで、図７に示すように、設計に基づく基礎構造物１，５の想定位置１０に発生する圧力球根３で現される地盤２の支持力影響範囲内に混在する大小さまざまな空洞部４について、その中の地盤２の支持力に影響を及ぼす空洞部４ａの空洞部充填８を地上から行うことで、必要最小限の地盤改良をもって国土の有効利用を図るが、支持力に影響を与えない規模の空洞部４のみで構成される地盤２であることが物理探査の解析結果から判明しているならば、これら空洞部４はそのまま放置することが可能となり、施工性や経済性についてより好適な地盤条件となる。例えば、基礎構造物１に発生する小径の圧力球根３または基礎構造物５に発生する大径の圧力球根３内のまたはその近辺の設計上無視でき得る程度の空洞部４はそのまま放置することが可能になる。
【００３９】
ただし、実際には比較的規模の大きい支持力に影響を及ぼす程度の空洞部４ａが探査されることが多いため、地上より削孔および注入ロッド８ｂを有する削孔および注入機械８ａを用いて作業者９が探査結果に基づく空洞部４ａに対して、ピンポイントにセメント系注入材などで空洞部４ａを周辺地盤と同等の地盤強度を確保する状態に改良し、強度的な均質地盤を構成することで対応可能である。この時、セメント系注入材の充填施工量およびセメント系注入材の材料使用量などは必要最小限となることは言うまでもなく、また亀裂などの空隙部や弱質部に対しては恒久グラウトをはじめとする薬液系注入材の利用が効果的であり、さらに弱質部についての充填方法は置換充填や圧密充填などを適宜選択しながら施工するとよい。このことは、以降に記載するセメント系注入材の充填についても同様である。
【００４０】
ここで、本発明は基礎構造物として代表的な杭基礎１および剛体基礎５の例を挙げて説明しているが、地盤２が空洞部４，４ａを多く包含しており、さらに石灰質地盤２ｃ，２ｄ自体も複雑な互層状態を為すなどの均質性に乏しい地盤２である場所について基礎設計を行わなければならない場合は、剛体基礎５がより有効性を増すこととなる。
【００４１】
その理由は、基礎構造物１，５に発生する圧力球根３の規模にあり、一般的に圧力球根３の直径は基礎構造に依存せず、おおよそ基礎幅の１．５倍となるためである。
【００４２】
つまり、この例において、剛体基礎５に発生する圧力球根３は、杭基礎１に発生する圧力球根３に比較してより大規模な圧力球根３となり、地盤２の支持力伝達をより広範にわたって基礎構造物５に作用させることを可能とすると共に周辺地盤への応力伝播により支持地盤の内部応力度を低減させ、支持地盤の支持力度の増大を図ることにある。ここで、杭基礎１に作用する支持力特性について、杭基礎１が群杭の形態を採る場合は、その効果を考慮して全体を仮想ケーソン基礎とする支持力の算定が設計の上では可能となるものの、琉球石灰岩層２ｃ，２ｄのような地盤条件下では、００２７段落に記載するように杭長が不揃いとなる事態が危ぶまれたり、また基礎杭１ｂの下端部をはじめとして基礎杭１ｂに近接する状態で空洞部４が存在する状態も設計上の検討事項とする必要があるなど、単純に圧力球根３を仮想ケーソン基礎の基礎幅を基準とする規模で期待することは危険側に傾倒する可能性があるため、この場合は地盤２の探査精度を一層向上させ、かつ杭基礎１の設計に要する探査範囲をさらに広範に設定するなどして対応することとなる（図示も省略している）。
【００４３】
この現象は、支持力がゼロとなる空洞部４が圧力球根３内に存在する場合であっても、基礎構造物１，５に作用する地盤２の支持力は、圧力球根３に対する空洞部４の体積比率に関係するため小規模の空洞部４については無視することが可能となるためである。
【００４４】
換言すれば、杭基礎１構造で設計する場合には、極小規模の空洞部４であっても支持力に影響することが考えられるため、地盤２内部の情報収集を物理探査７をはじめとして基礎杭１ｂ下端部位置を中心として詳細に行う必要があり、逆に剛体基礎５構造で設計する場合には物理探査７の精度を低下させても範囲を拡大して調査する必要がある。
【００４５】
つぎに、本発明の基礎施工時における観測施工に着目して、基礎施工段階で実施する発明について説明する。
【００４６】
地盤２の条件如何では剛体基礎５が有利であることを先述したが、その中でも地下水位が高い場合については締め切りを必要としないニューマチックケーソン工法によるケーソン基礎が施工およびコストの両面を鑑みて有効である。
【００４７】
図８に示すように、ニューマチックケーソン工法の最大の特徴となるケーソン作業室１１ａの存在は、ケーソン１１の沈設段階または床付け段階において不均質な地盤２に対して非常に効力を発揮し、ケーソン作業室１１ａにおける作業者９は、ケーソン１１沈設段階において調査段階で設置したボーリング孔６内に挿設されるケーソン１１下方の電極７ｂの送受信点を利用し、可搬式計測器（電極）７ａを地表（掘削地盤）の送受信点とするハイブリッド高密度電気探査を必要に応じて実施する観測施工が可能となる。
【００４８】
これより、目視による現地盤の確認以外において、以降の掘削地盤の内部状態を把握することが可能となるほか、掘削地盤面（地表面２ａ）の近傍について詳細なデータを採取することが可能となることから、調査段階においては高詳細な探査を不要にできる場合も発生してくる。
【００４９】
これは、ケーソン１１の床付け段階についても同様であり、最も重要となるケーソン着底地盤の状態観測に効果を発揮することは言うまでもなく、もちろん、ハイブリッド高密度電気探査でなくともレイリー波などを利用した物理探査を掘削地盤面（地表面２ａ）から行ってもよいため、必要となる計測精度に応じて適宜探査方法を選択すればよい。
【００５０】
このように、ケーソン作業室１１ａから行った探査結果に基づくことで、図９に示すように、補足的な空洞部充填８のための作業を実施することが可能となり、非常に確実であり、かつ複雑で特殊な地盤２に対して非常に安全な方法をもって、基礎施工を行うことを可能とするものである。
【００５１】
さらに、ニューマチックケーソン工法を採用したケーソン基礎５ｂの利点は、図１０に示すように、ケーソン基礎５ｂの施工にあたって空洞部４が散在する特殊性状の地盤２の存在を特別に意識することを要しないことであり、ケーソンに外接する空洞部４ｂについて、通常施工における中埋めコンクリート工（ケーソン１１床付け後、コンクリート打設配管１２ａおよびコンクリート打設ポンプ１２ｂによりケーソン作業室１１ａ内に中埋めコンクリート１２を充填させる工程）およびコンタクトグラウト工（ケーソン１１側壁に設置される注入口からグラウト配管１３ａおよびグラウトポンプ１３ｂにより地山緩み部１４に対してコンタクトグラウト１３を充填させる工程）により空洞部４ｂの充填作業が半ば自動的に完了することが挙げられ、このことは、基礎施工の安全性および安全に対する省力化施策として有効的に作用するものである。
【００５２】
一方、杭基礎１形式の基礎構造をもって設計が可能となる場合については、図１１に示すように、杭打ち機１５による基礎杭１ｂの打設段階において、調査段階で設置したボーリング孔６内に挿設される基礎杭１ｂ下方の電極７ｂの送受信点を利用し、打設される基礎杭１ｂに地中の送受信点となる電極７ｃを設置するかまたは基礎杭１ｂ自体に電極７ｃの機能を搭載することによって、ハイブリッド高密度電気探査を必要かつ基礎杭１ｂの打設深度に応じて実施する観測施工が可能となる。
【００５３】
もちろん、一般的な打ち止め管理による地盤２のＮ値などの地盤支持力を基準とした管理手法を併用することで、さらに高精度かつ安全な施工管理を可能とするものである。
【００５４】
また、剛体基礎５の構造を設計に採用した場合であって、基礎地盤２の地下水位が低く明かり工事で地盤２を掘り下げても出水の心配を伴わない条件にあっては、図１２に示すように、開削工法によって直接基礎５ａを施工することも可能である。
【００５５】
この場合、鋼管矢板５ｄ、腹起こし材５ｅおよび切り梁５ｆなどにより山留を行い、バックホウ１６などの掘削機械で地山掘削することが代表的であるが、このような工法であっても、調査段階で設置したボーリング孔６内に挿設される直接基礎５ａ下方の電極７ｂの送受信点を利用し、可搬式計測器（電極）７ａを地表（掘削地盤）の送受信点とするハイブリッド高密度電気探査を必要に応じて実施する観測施工が可能となる。
【００５６】
これより、目視による現地盤の確認以外において、以降の掘削地盤の内部状態を把握することが可能となるほか、掘削地盤面（地表面２ａ）の近傍について詳細なデータを採取することが可能となることから、調査段階においては高詳細な探査を不要にできる場合が発生してくることは、先述のニューマチックケーソン工法を採用した場合の例と同様である。
【００５７】
同様に、直接基礎５ａの床付け掘削段階についても同じことが言え、最も重要となる基礎着底地盤の状態観測に効果を発揮する。
【００５８】
さらに、同様に、直接基礎５ａの掘削地盤面（地表面２ａ）から行った探査結果に基づくことで、図１３に示すように、補足的な空洞部充填８の作業を実施することが可能となり、非常に確実であり、かつ複雑で特殊な地盤２に対して非常に安全な方法をもって、基礎施工を行うことを可能とするものである。
【００５９】
以上のような杭基礎１および剛体基礎５に代表される基礎構造物を石灰質地盤２ｃ，２ｄを基盤層として設計する際のフローチャートを図１４に示す。
【００６０】
図１４に示す設計フローチャートにより、調査段階から基礎構造の決定、詳細設計、および不確定要素を伴う場合のリスク対策に至るまでの一連の設計手順が明確化される。以降、［開始］端子から順に説明する。
【００６１】
最初に、基礎の設計を［開始］し、準備として基礎の施工対象となる地盤について、地質文献などの資料調査や実施工にあたって支障となる自然物や人工物の調査のための現地踏査をはじめ、土質サンプルを採取するためのボーリング工や試験掘りにより［調査］する。
【００６２】
つぎに、前記調査の結果に基づき石灰質地盤に対する基礎の支持力について、その見込みを［予備設計］を行い設計計算書を作成し検討する。この予備設計の結果、当該石灰質地盤に全く基礎を支持する能力がないと判断されれば、従来工法による基礎施工方法を採用することとなり［終了］端子に帰着し、僅かでも可能性が存在するようであれば次のステップに進む。
【００６３】
さらに、適応可能な基礎構造について［石灰質地盤支持の適用性］を検討し、この際、予備設計において定められた基礎としての機能を満足する基礎の種類の全てについて、適性を評価することが望ましい。
【００６４】
このとき、上記において選考された基礎構造について、それぞれの施工方法を検討に盛り込み、基礎としての安定性、信頼性、施工における現場状況、周囲の環境および必要用地などを比較検討し、［費用対効果］の程度を基礎としての安全性を絶対の条件として推察する。ここで、基準となる指標は従来工法であり、従来工法に比べて大幅な費用の増大または効果の期待が希薄であるといった結果を生ずる基礎構造と施工方法との組合わせについては除外し、再度、異なったパターンで基礎構造とその施工方法とについて［石灰質地盤支持の適用性］の検討を繰り返す（ＮＧ）ことで従来施工法に対して費用対効果を得る結果に至る（Ｇｏｏｄ）まで検討する。
【００６５】
つぎに、ボーリングデータの追加、不撹乱試料の採取、またはより詳細な物理探査を行うなどする詳細な地盤調査の結果を基に、［詳細設計］を行う。ただし、ここでの結果が基礎設計における諸条件を満足しない場合は、異なった基礎構造を再選定し［石灰質地盤支持の適用性］を検討し、さらに施工方法とを併せ考え［費用対効果］の検討を繰り返し（ＮＧ）、地盤、基礎構造、施工法、環境、工期および工費などの諸条件が組み合わされる中で、より効果的な優位性の高い基礎構造を絞り込んでいく（Ｇｏｏｄ）。
【００６６】
これより、石灰質地盤を支持層とする基礎の基礎構造およびその基礎の施工方法とを［決定］する。
【００６７】
さらに、実施工時における不慮の事態への対応または設計レベルでは不明確な事項の対応として、施工中に行う地盤調査、空洞部のセメント系注入材の充填、または地盤改良などを基礎の施工と同期して観測施工する施工方法を［リスク対策］として、基礎施工の事前に検討しておく。ここで、［リスク対策］にフローする処理［施工方法］は、観測施工などをはじめとして、基本となる基礎施工方法に対する補助的な手段としての位置づけとなる。
【００６８】
最後に、［終了］端子に帰着し設計終了となり、このように設計手順を一連の順序とすることにより石灰質地盤支持の複雑な基礎設計を簡単に明確化することができる。
【００６９】
以上の説明により、石灰質地盤を基盤層とする基礎を施工するにあたり、基礎施工前に行う物理探査から施工地盤の内部状態を把握することで、基礎構造の種類と規模および設計深度などが確定され、石灰質地盤内に散在する空洞部を均質化する技術を併用すると共に、探査および空洞部充填の両面について観測施工を可能とし、さらに設計方法の手順を簡単かつ明確に示すことにより、従来では基盤層としての評価を得るに困難であった石灰質地盤について基礎構造物を築造可能なレベルに昇華させることが可能となった。
【００７０】
なお、本発明を実施する場合、剛体基礎や弾性体基礎またはこの中間に位置する基礎ならびに各種基礎形式の別なく独立または連続した基礎に適用してもよく、当然ながら、地下に構築する構造物であるならば基礎に限定することなく例えば地下室などの容器構造物であっても適用可能であり、また、実施形態に示した構成を適宜設計変更して実施することは本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】基礎の支持が可能な地盤を基盤層（支持層）とする場合の一般的な従来工法を示す杭基礎の断面図である。
【図２】石灰質地盤を基盤層（支持層）とする場合の一般的な従来工法を示す杭基礎の断面図である。
【図３】本発明による石灰質地盤を基盤層（支持層）とする場合の杭基礎構造を示す実施形態の断面図である。
【図４】本発明による石灰質地盤を基盤層（支持層）とする場合の剛体基礎構造を示す実施形態の断面図である。
【図５】一部の地盤状態の図示を省略した電気探査方法における比抵抗映像法およびジオトモグラフィにおける比抵抗トモグラフィ法との組合わせ探査法を示す物理探査方法の断面図である。
【図６】地盤内部の一探査面に図５における探査方法により得られる物理探査結果を示した透過斜視図である。
【図７】一部の地盤状態の図示を省略した基礎施工前段階における地盤の支持力に影響を及ぼす空洞部の充填作業を示す断面図である。
【図８】ニューマチックケーソン工法によるケーソン基礎のケーソン沈設またはケーソン床付け段階における物理探査状況を示す観測施工の断面図である。
【図９】ニューマチックケーソン工法によるケーソン基礎のケーソン沈設またはケーソン床付け段階における地盤の支持力に影響を及ぼす空洞部の充填作業を示す観測施工の断面図である。
【図１０】ニューマチックケーソン工法によるケーソン基礎のケーソン床付け段階における中埋めコンクリート工またはコンタクトグラウト工によるケーソンに外接する空洞部の充填作業を示す断面図である。
【図１１】杭基礎の基礎杭打設段階における物理探査状況を示す観測施工の断面図である。
【図１２】開削工法による剛体基礎の基礎地盤掘削または地盤掘削完了段階における物理探査状況を示す観測施工の断面図である。
【図１３】開削工法による剛体基礎の基礎地盤掘削または地盤掘削完了段階における地盤の支持力に影響を及ぼす空洞部の充填作業を示す観測施工の断面図である。
【図１４】石灰質地盤を基盤層（支持層）とする基礎の設計フローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１  杭基礎（基礎構造物）
１ａ  フーチング
１ｂ  基礎杭
２  地盤
２ａ  地表面
２ｂ  表層
２ｃ  石灰質地盤（固結琉球石灰岩層）
２ｄ  石灰質地盤（未固結琉球石灰岩層）
２ｅ  基礎の支持が可能な地盤（島尻泥岩層）
３  圧力球根
４  空洞部（空隙部または弱質部を含む）
４ａ  地盤の支持力に影響を及ぼす空洞部
４ｂ  ケーソンに外接する空洞部
５  剛体基礎（基礎構造物）
５ａ  基礎構造物（直接基礎）
５ｂ  基礎構造物（ケーソン基礎）
５ｃ  剛体基礎の想定位置を現す仮想線
５ｄ  鋼管矢板
５ｅ  腹起こし材
５ｆ  切り梁材
６  ボーリング孔
７  物理探査
７ａ  電極（地表の送受信点）または可搬式計測器
７ｂ  電極（孔内の送受信点）
７ｃ  電極（地中の送受信点）
７ｄ  送受信経路
７ｅ  探査面
８  空洞部充填
８ａ  削孔および注入機械
８ｂ  削孔および注入ロッド
９  作業者
１０  物理探査の結果による基礎の設計規模および位置を現す仮想線
１１  ケーソン
１１ａ  ケーソン作業室
１２  中埋めコンクリート
１２ａ  コンクリート打設配管
１２ｂ  コンクリート打設ポンプ
１３  コンタクトグラウト
１３ａ  グラウト配管
１３ｂ  グラウトポンプ
１４  地山緩み部
１５  杭打ち機
１６  バックホウ
【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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