(57)【要約】【課題】  表層が軟弱地盤からなる地盤において、構造物を支持するための所定の支持力を確保するとともに、不同沈下を抑止あるいは低減することが可能な、経済的且つ施工性に優れた構造物の基礎構造を提供する。【解決手段】  独立フーチング２と、この独立フーチング２の下部に構築された沈下抑止杭３及び柱状地盤改良体４と、から構成された建物５の基礎構造１であって、１本の沈下抑止杭３に対して、少なくとも２本の柱状地盤改良体４が、沈下抑止杭３を挟んで相対する位置に間隔をあけて配設されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎スラブと、前記基礎スラブの下部に構築された沈下抑止杭及び柱状地盤改良体と、から構成された構造物の基礎構造であって、
前記沈下抑止杭と、前記柱状地盤改良体とは、間隔を有して配設されていることを特徴とする、構造物の基礎構造。
【請求項２】
前記柱状地盤改良体は、前記沈下抑止杭の周囲において、間隔をあけて配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の基礎構造。
【請求項３】
基礎スラブと、前記基礎スラブの下部に構築された少なくとも１本の沈下抑止杭と、前記基礎スラブの下部に構築された少なくとも２本の柱状地盤改良体と、から構成された構造物の基礎構造であって、
前記柱状地盤改良体は、前記沈下抑止杭の周囲において、間隔をあけて配設されていることを特徴とする、構造物の基礎構造。
【請求項４】
１本の前記沈下抑止杭に対して、少なくとも２本の前記柱状地盤改良体が、前記沈下抑止杭を挟んで相対する位置に配設されていることを特徴とする、請求項３に記載の構造物の基礎構造。
【請求項５】
前記沈下抑止杭は、前記構造物に発生する不同沈下量が許容範囲内に収まるように、当該沈下抑止杭の周面と地盤との周面摩擦抵抗、ならびに先端抵抗を考慮して、圧縮強度、直径及び長さが定められていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４いずれか１項に記載の構造物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤における構造物の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接基礎により上部構造物の荷重を支持できるが、不同沈下等が生じる恐れがある地盤には、直接基礎と摩擦杭とを併用したパイルドラフト基礎が採用されている。
【０００３】
ところが、パイルドラフト基礎は、原則として直接基礎による支持力の確保が前提となるため、基礎スラブ直下に軟弱層が存在する場合には、構造物下部とその周囲の全面を地盤改良して所定の支持力を確保する必要があった。このため、地盤改良に要する費用が嵩み、不経済となっていた。
また、このような地盤における構造物の基礎構造として先端支持杭基礎（以下、単に「杭基礎」と呼ぶ場合がある）を適用する場合もあるが、支持層が深い場合には長尺の杭が必要となり、施工に手間がかかるとともに不経済であった。
【０００４】
このような、構造物の直下に軟弱地盤層が存在する地盤において、構造物に対する地盤の支持力を確保し、不同沈下を抑止することが可能な基礎構造として、図４に示すように、建物１５の直下の地盤に、壁状でかつ平面格子状の地盤改良体１４を構築し、その壁状の地盤改良体１４の交点に沈下抑止杭１３を構築した基礎構造１１（特許文献１参照）や、図５に示すように、建物２５の各柱脚部の基礎スラブ２２の直下地盤に、建物２５の支持が可能な耐力が確保できる深さの地盤改良体２４を構築するとともに、沈下抑止杭２３を配置する、基礎構造２１（特許文献２参照）等が開発されている。
【特許文献１】特開平０１−２９０８２４号公報（第２頁−第３頁、図２−図３）
【特許文献２】特許第３４０１５６７号公報（［０００９］−［００１４］、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記の各基礎構造１１，２１は、地盤改良体１４，２４と沈下抑止杭１３，２３とを、同一の位置に形成するため、下記に示すような問題点を有していた。
つまり、沈下抑止杭１３，２３を地中に配置した後に、地盤改良を行う場合は、地盤の掘削や、撹拌混合の際に、掘削機や撹拌混合機により沈下抑止杭１３，２３を破損することがないように施工を行う必要があり、手間がかかる。また、実際には、地盤改良体１４，２４と沈下抑止杭１３，２３との間に隙間が生じるため、施工された地盤改良体１４，２４による支持力は、設計値より小さくなる場合があった。
また、地盤改良を行った後、沈下抑止杭１３，２３を施工する場合は、地中に一体に構築された地盤改良体１４，２４を破壊して沈下抑止杭１３，２３を打設するため、その施工が困難なうえ、所定の支持力が確保できない場合があった。
【０００６】
また、前者の壁状でかつ平面格子状に行った地盤改良体１４と沈下抑止杭１３とを併用した基礎構造１１は、建物１５の直下の軟弱地盤層の地盤改良体１４を、格子状に形成することにより、その地盤改良体１４の体積を小さくするものであるが、液状化対策を兼ねることから、当該軟弱地盤層の層厚が厚い場合には、地盤改良土量が多くなり、不経済となる場合があった。
一方、後者の建物２５の柱脚部直下地盤において、地盤改良体２４と沈下抑止杭２３とを併用する基礎構造２１は、柱脚部の基礎スラブ２２の直下の地盤全面を地盤改良することにより、支持力を付与するものであるため、基礎スラブ２２の形状によっては、地盤改良土量が多くなり、また、改良深度が深くなると施工が大掛かりとなるため、不経済となる場合があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、表層が軟弱地盤からなる地盤において、構造物を支持するための所定の支持力を確保するとともに、不同沈下を抑止あるいは低減することが可能な、経済的且つ施工性に優れた構造物の基礎構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基礎スラブと、前記基礎スラブの下部に構築された沈下抑止杭及び柱状地盤改良体と、から構成された構造物の基礎構造であって、前記沈下抑止杭と、前記柱状地盤改良体とは、間隔を有して配設されていることを特徴としている。
【０００９】
かかる構造物の基礎構造は、直接基礎では支持力を確保することができない軟弱層が存在する地盤において、柱状地盤改良体の周辺地盤との周面摩擦力と先端地盤の抵抗力により、上載される構造物荷重に対する地盤の支持力を確保するとともに、地盤の沈下等により上部構造物に生じる不同沈下を沈下抑止杭により抑止あるいは低減するため、安定した基礎構造を構築することを可能としている。
つまり、当該構造物の基礎構造は、基礎スラブの直下に軟弱層が存在する地盤においても、基礎スラブ直下の全面地盤改良や、長尺の支持杭を使用する必要がないため、経済的で施工性に優れた、安全な基礎を構築することを可能としている。
ここで、基礎スラブとは、構造物の荷重を地盤に伝えるために設けられる直接基礎の構造部分であり、べた基礎等のスラブ部分、独立フーチングや連続フーチング等のフーチング基礎のフーチング部分を含む。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構造物の基礎構造であって、前記柱状地盤改良体は、前記沈下抑止杭の周囲において、間隔をあけて配設されていることを特徴としている。
【００１１】
かかる構造物の基礎構造は、柱状地盤改良体が沈下抑止杭の周囲において、所定の間隔を有しているため、施工の際に、お互いを損傷することがなく、設計された支持力が確実に確保される。また、各柱状地盤改良体と沈下抑止杭とは、間隔を確保した状態で形成されているため、その周面面積を広く確保することが可能となり、小断面で大きな支持力や沈下剛性を確保することができ、経済性に優れている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、基礎スラブと、前記基礎スラブの下部に構築された少なくとも１本の沈下抑止杭と、前記基礎スラブの下部に構築された少なくとも２本の柱状地盤改良体と、から構成された構造物の基礎構造であって、前記柱状地盤改良体は、前記沈下抑止杭の周囲において、間隔をあけて配設されていることを特徴としている。
【００１３】
かかる構造物の基礎構造は、基礎スラブの下部において、所定の位置に複数の沈下抑止杭が配設されており、且つ、複数の柱状地盤改良体が間隔をあけて配設されているため、基礎スラブの下部全体を改良するのではなく、構造物の支持力を確保するために必要なだけ、地盤改良するため、経済性に優れている。また、沈下抑止杭により、不同沈下を抑止あるいは低減するため、安全性にも優れている。
特に、連続フーチング基礎において、当該連続フーチングの下部に、不同沈下を抑止するために所定の位置に複数の沈下抑止杭が配設されており、且つ、所定の間隔を有して複数の柱状地盤改良体を配設されていれば、十分な支持力を有し、且つ不同沈下も抑止する安全な構造物を提供することが可能となり、好適である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構造物の基礎構造であって、１本の前記沈下抑止杭に対して、少なくとも２本の前記柱状地盤改良体が、前記沈下抑止杭を挟んで相対する位置に配設されていることを特徴としている。
【００１５】
かかる構造物の基礎構造は、１本の沈下抑止杭に対して、柱状地盤改良体が挟むように配設されているため、そのバランスがよい。
特に、独立フーチング基礎において、各独立フーチングの下部中央に沈下抑止杭を１本配設して、その独立フーチング下部において、沈下抑止杭の周囲に複数の柱状地盤改良体が沈下抑止杭を挟むように配設すれば、十分な支持力を有し、且つ不同沈下も抑止する安全な構造物を提供することが可能となり、好適である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の構造物の基礎構造であって、前記沈下抑止杭は、前記構造物に発生する不同沈下量が許容範囲内に収まるように、当該沈下抑止杭の周面と地盤との周面摩擦抵抗、ならびに先端抵抗を考慮して、圧縮強度、直径及び長さが定められていることを特徴としている。
【００１７】
かかる構造物の基礎構造は、構造物の荷重を支持可能に柱状地盤改良体を構築するため、常時の支持力は、柱状地盤改良体と基礎スラブにより発現し、沈下抑止杭により不同沈下が低減される構成の安全な構造物が提供される。つまり、当該構造物の基礎構造は、設計上、柱状地盤改良体により改良された地盤上に形成された基礎スラブによる直接基礎構造とみなし、この基礎スラブに加えて、沈下抑止杭により即時沈下等に対する耐力が付与される構造である。
【００１８】
ここで、柱状地盤改良体は、通常の噴射式地盤改良工法により簡易に断面円形の柱状地盤改良体が形成されることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、表層が軟弱地盤からなる地盤において、構造物を支持するための所定の支持力を確保するとともに、不同沈下を低減することが可能な、経済的且つ施工性に優れた構造物の基礎構造を構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、第１の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。また、図２は、第２の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。また、図３は、第３の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態（以下、単に「第１実施形態」という場合がある）に係る基礎構造は、図１に示すように、ビル等の建物５を支持するために構築された、独立フーチング（基礎スラブ）２と、この独立フーチング２の下部に構築された沈下抑止杭３及び柱状地盤改良体４とから構成された基礎構造１である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る基礎構造１は、Ｎ値が０〜５の第１土層Ｓ１の下に、Ｎ値が１０〜２５の第２土層Ｓ２が堆積し、その下にＮ値が３０以上で、いわゆる支持層である第３土層Ｓ３を有する地盤上に形成される建物５の基礎構造１であり、第１土層Ｓ１の支持力が弱いために、直接基礎では十分な支持力を得ることができず、また、第２土層Ｓ２の層厚が厚いために、杭基礎では杭長が長くなり、不経済となる地盤に適用されている。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、基礎構造１は、各独立フーチング２の下部において、１本ずつその中央に沈下抑止杭３が配設されており、その周囲に少なくとも２本の柱状地盤改良体４が間隔をあけて沈下抑止杭３を挟んで相対する位置に配設されている。
【００２４】
ここで、沈下抑止杭３は、建物５に発生する不同沈下量が許容範囲内に収まるように、当該沈下抑止杭３の周面と地盤との周面摩擦抵抗３ａ、ならびに先端抵抗３ｂを考慮して、圧縮強度、直径及び長さが定められており、第１実施形態では、第２土層の略中央付近まで挿入されている。
【００２５】
なお、沈下抑止杭３は、所定の圧縮強度、直径及び長さを有するものであれば限定されるものではなく、例えば、既製コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、鋼管杭、セメントと土との混合体（以下「ソイルセメント」という）、鋼管杭とソイルセメントとの合成杭であってもよい。また、沈下抑止杭３の施工方法も限定されるものではなく、既製杭の打撃工法やバイブロハンマ工法、鋼管杭の鋼管中掘り工法等、公知の工法から適宜選定して行えばよい。
【００２６】
また、柱状地盤改良体４は、建物５や独立フーチング２等からなる自重と、当該柱状地盤改良体４の周面と地盤との周面摩擦抵抗４ａ、ならびに先端抵抗４ｂを考慮して、圧縮強度、直径、長さ及び本数が定められており、第１実施形態では、沈下抑止杭３よりも大きな直径で、第２土層にその先端が挿入される長さを有している。
【００２７】
第１実施形態に係る柱状地盤改良体４は、公知の噴射式地盤改良工法により、地中に固化材を噴射して、現地地盤と撹拌混合することにより断面円形に形成されている。ここで、柱状地盤改良体の構築方法は前記の方法に限定されるものではなく、例えば、機械式撹拌工法等により原位置にて柱状地盤改良体を構築するなど、公知の工法から適宜選定して行えばよい。
【００２８】
基礎構造１の構築は、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４を配置した後、その上方に独立フーチング２を構築することにより行う。ここで、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４の施工順序は限定されるものではなく、現地の状況や、施工機械の配置及び搬入時期等を考慮して、適宜決定するものとする。
【００２９】
第１実施形態に係る基礎構造１は、柱状地盤改良体４により建物５等の鉛直支持力を確保して、沈下抑止杭３により構造物の不同沈下量を所定範囲内に低減するため、その支持機能と沈下低減機能を有しており、安全な構造物を、比較的安価に構築することが可能となる。
【００３０】
つまり、従来の基礎構造（図５参照）では、第１土層Ｓ１のような軟弱層に対しては、基礎スラブ２２の下部の軟弱層全体を地盤改良していたことにより、その費用が嵩み、施工期間も長くなっていたのに対し、第１実施形態に係る基礎構造１では、所定の間隔を有して配設された複数本の柱状地盤改良体４の周面摩擦抵抗４ａと先端抵抗４ｂにより支持する構成なため、地盤改良土量の削減と施工期間の短縮により、大幅に費用を削減することが可能となった。
【００３１】
また、基礎スラブ２の下部の地盤改良を複数本の柱状地盤改良体４を間隔をあけて配置する構成としたため、柱状地盤改良体４の周面摩擦抵抗４ａによる支持力が大きくなり、基礎スラブ２の下部の全体を地盤改良する場合と同等の支持力を、少ない地盤改良により発現することが可能となった。
また、沈下抑止杭３も、その周面摩擦抵抗３ａと先端抵抗３ｂにより、その杭径、杭長や本数等を決定するため、従来の基礎構造に比べて安価に構築が可能である。
【００３２】
また、各独立フーチング２の下部において、柱状地盤改良体４は、沈下抑止杭３を挟んで相対する位置に配置されているため、各独立フーチング２をバランスよく支持しており、好適である。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態（以下、単に「第２実施形態」という場合がある）に係る基礎構造は、図２に示すように、ビル等の建物５を支持するために構築された、連続フーチング（基礎スラブ）６と、この連続フーチング６の下部に構築された沈下抑止杭３及び柱状地盤改良体４とから構成された基礎構造１’である。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、第２実施形態に係る基礎構造１’は、第１実施形態と同様に、Ｎ値が０〜５の第１土層Ｓ１の下に、Ｎ値が１０〜２５の第２土層Ｓ２が堆積し、その下にＮ値が３０以上で、いわゆる支持層である第３土層Ｓ３を有する地盤上に形成される建物５の基礎構造１’であり、第１土層Ｓ１の支持力が弱いために、直接基礎では十分な支持力を得ることができず、また、第２土層Ｓ２の層厚が厚いために、杭基礎では、杭長が長くなり、不経済となる地盤に適用されている。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、基礎構造１’は、連続フーチング６の下部において、所定の位置に沈下抑止杭３が配設されており、その周囲に柱状地盤改良体４が間隔をあけて配設されている。
【００３６】
ここで、沈下抑止杭３の構成は、建物５に発生する不同沈下量が許容範囲内に収まるように、当該沈下抑止杭３の周面と地盤との周面摩擦抵抗３ａ、ならびに先端抵抗３ｂを考慮して、圧縮強度、直径、長さ、本数及び配置が定められており、第２実施形態では、所定の位置に配置された７本の沈下抑止杭３のそれぞれが、第２土層の略中央付近まで挿入されている。
【００３７】
なお、沈下抑止杭３のその他の構成は、第１実施形態に示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
また、柱状地盤改良体４は、建物５や連続フーチング６等からなる自重と、当該柱状地盤改良体４の周面と地盤との周面摩擦抵抗４ａ、ならびに先端抵抗４ｂを考慮して、圧縮強度、直径、長さ及び本数が定められており、第２実施形態では、連続フーチング６の下部に２０本形成されている。
【００３９】
なお、柱状地盤改良体４のその他の構成は、第１実施形態に示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
基礎構造１’の構築は、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４を所定の位置に配置した後、その上方に連続フーチング６を構築することにより行う。ここで、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４の施工順序は限定されるものではなく、現地の状況や、施工機械の配置及び搬入時期等を考慮して、適宜決定するものとする。
【００４１】
第２実施形態に係る基礎構造１’により、地盤の状況や上載される建物５の自重などの関係により、独立フーチングでは、その支持力が不十分な場合でも、所定の支持力を確保することができ、且つ、べた基礎に比べてその施工費用や施工期間の削減が可能となる。
第２実施形態に係る基礎構造１’によるその他の作用効果は、第１実施形態で記載した基礎構造１の作用効果と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４２】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態（以下、単に「第３実施形態」という場合がある）に係る基礎構造は、図３に示すように、ビル等の建物５を支持するために構築された、べた基礎（基礎スラブ）７と、このべた基礎７の下部に構築された沈下抑止杭３及び柱状地盤改良体４とから構成された基礎構造１”である。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、第３実施形態に係る基礎構造１”は、第１実施形態と同様に、Ｎ値が０〜５の第１土層Ｓ１の下に、Ｎ値１０〜２５の第２土層Ｓ２が堆積し、その下にＮ値が３０以上で、いわゆる支持層である第３土層Ｓ３を有する地盤上に形成される建物５の基礎構造１”であり、第１土層Ｓ１の支持力が弱いために、直接基礎では十分な支持力を得ることができず、また、第２土層Ｓ２の層厚が厚いために、杭基礎では、杭長が長くなり、不経済となる地盤に適用されている。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、基礎構造１”は、べた基礎７の下部において、所定の位置に沈下抑止杭３が配設されており、その周囲に柱状地盤改良体４が間隔をあけて配設されている。
【００４５】
ここで、沈下抑止杭３の構成は、建物５に発生する不同沈下量が許容範囲内に収まるように、当該沈下抑止杭３の周面と地盤との周面摩擦抵抗３ａ、ならびに先端抵抗３ｂを考慮して、圧縮強度、直径、長さ、本数及び配置が定められており、第３実施形態では、所定の位置に配置された９本の沈下抑止杭３のそれぞれが、第２土層の略中央付近まで挿入される長さに形成されている。
【００４６】
なお、沈下抑止杭３のその他の構成は、第１実施形態に示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４７】
また、柱状地盤改良体４は、建物５やべた基礎７等からなる自重と、当該柱状地盤改良体４の周面と地盤との周面摩擦抵抗４ａ、ならびに先端抵抗４ｂを考慮して、圧縮強度、直径、長さ及び本数が定められており、第３実施形態では、べた基礎７の下部に２６本形成されている。
【００４８】
なお、柱状地盤改良体４のその他の構成は、第１実施形態に示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
基礎構造１”の構築は、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４を所定の位置に配置した後、その上方にべた基礎７を構築することにより行う。ここで、沈下抑止杭３と柱状地盤改良体４の施工順序は限定されるものではなく、現地の状況や、施工機械の配置及び搬入時期等を考慮して、適宜決定するものとする。
【００５０】
第３実施形態に係る基礎構造１”により、地盤の状況や上載される建物５の自重などの関係により、独立フーチング又は連続フーチングでは、その支持力が不十分な場合でも、所定の支持力を確保することが可能となる。
基礎構造１”によるその他の作用効果は、第１実施形態で記載した基礎構造１の作用効果と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５１】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記各実施形態では、本発明の基礎構造を建物の基礎構造として使用するものとしたが、例えば橋台や擁壁に使用するなど、当該基礎構造が適用可能な構造物は建物に限定されるものではない。
また、前記各実施形態では、柱状地盤改良体を断面円形に形成するものとしたが、柱状地盤改良体の形状は、円形に限定されるものではないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。
【図４】従来の基礎構造を有した構造物を示す図であり、（ａ）は構造物全体の正面図、（ｂ）は基礎構造の平断面図である。
【図５】従来の基礎構造を有した構造物を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１’，１”  基礎構造
２      独立フーチング（基礎スラブ）
３      沈下抑止杭
４      柱状地盤改良体
５      建物（構造物）
６      連続フーチング（基礎スラブ）
７      べた基礎（基礎スラブ）
【図１】
2006077447.tif 000003
【図２】
2006077447.tif 000004
【図３】
2006077447.tif 000005
【図４】
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【図５】
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