(57)【要約】【課題】本発明は、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することを目的とする。【解決手段】地盤改良構造１０は、構造物１２の下に形成される地盤改良体２０と、地盤改良体２０の下面２０Ｌに設けられる支圧体３０と、地盤改良体２０を貫通し、構造物１２と支圧体３０とを連結する引張材２４と、を備える。【選択図】図１
2015203233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の下に形成される地盤改良体と、
前記地盤改良体の下面に設けられる支圧体と、
前記地盤改良体を貫通し、前記構造物と前記支圧体とを連結する引張材と、
を備える地盤改良構造。
【請求項２】
前記引張材が、前記地盤改良体に形成された貫通孔に挿入され、
前記貫通孔には、前記地盤改良体と前記引張材とを結合する充填材が途中まで充填される、
請求項１に記載の地盤改良構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の下に形成される地盤改良体と、地盤改良体に埋設されて該地盤改良体と構造物とを連結する引張材（引張力伝達部材）とを備える地盤改良構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された技術では、引張材によって基礎と地盤改良体とを連結し、地震時における構造物の転倒モーメント等に起因する引張力（引抜力）を地盤改良体に伝達することにより、耐震性能を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、地震時に、引張材を介して地盤改良体に引張応力が作用するため、地盤改良体のせん断強度が低下する虞がある。この状態で、地盤改良体が地盤からせん断力（水平せん断力）を受けると、地盤改良体が容易にせん断破壊する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事実を考慮し、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の地盤改良構造は、構造物の下に形成される地盤改良体と、前記地盤改良体の下面に設けられる支圧体と、前記地盤改良体を貫通し、前記構造物と前記支圧体とを連結する引張材と、を備える。
【０００８】
請求項１に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体を貫通する引張材によって、当該地盤改良体の下面に設けられた支圧体と構造物とが連結される。したがって、地震時に、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力（引抜力）が引張材に作用したときに、支圧体によって地盤改良体の下面が押し上げられ、地盤改良体が圧縮する。これにより、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力が、地盤改良体に伝達される。したがって、構造物の転倒等が抑制される。
【０００９】
ここで、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力は、支圧体を介して下から上向きの圧縮応力として地盤改良体に伝達され、地盤改良体の自重と周面摩擦力の反力によってつりあう。これにより、地盤改良体に圧縮応力が作用するため、せん断強度の低下が抑制される。したがって、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。
【００１０】
このように本発明では、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の地盤改良構造は、請求項１に記載の地盤改良構造において、前記引張材が、前記地盤改良体に形成された貫通孔に挿入され、前記貫通孔には、前記地盤改良体と前記引張材とを結合する充填材が途中まで充填される。
【００１２】
請求項２に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体の貫通孔に途中まで充填された充填材によって地盤改良体と引張材とが結合されるため、支圧体に伝達される引張力が低減される。これにより、支圧体によって地盤改良体の下面が押し上げられたときに、地盤改良体における下面側の支持力破壊等が抑制される。したがって、地盤改良体により確実に引張力を伝達することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る地盤改良構造が適用された構造物を示す断面図である。
【図２】図１に示される地盤改良体を模式化して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る地盤改良構造の変形例が適用された構造物を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係る地盤改良構造１０が適用された構造物１２が示されている。この構造物１２は、基礎１４と、基礎１４上に立てられた柱１６とを備えている。基礎１４は、例えば、スラブやフーチングで形成される。
【００１７】
地盤改良構造１０は、地盤改良体２０と、支圧体３０と、引張材２４とを備えている。地盤改良体２０は、構造物１２を構成する基礎１４の下に柱状に形成されている。この地盤改良体２０は、例えば、掘削オーガ等で基礎１４の下の地盤Ｇを掘削しながら、掘削土とセメントスラリー等の固化材とを混合撹拌することにより造成される。
【００１８】
基礎１４及び地盤改良体２０には、上下方向に貫通する貫通孔１８，２２がそれぞれ形成されている。これらの貫通孔１８，２２には、引張材２４が挿入されている。引張材２４は、例えば、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線、鉄筋等で形成される。なお、貫通孔２２には、例えば、シース管等を挿入しても良い。
【００１９】
地盤改良体２０の下面２０Ｌには、支圧体３０が設けられている。支圧体３０は、例えば、貫通孔２２に挿入された拡径翼等によって地盤改良体２０の下を拡径掘削し、モルタル、グラウト等を充填固化することにより円柱状に形成される。この支圧体３０の径は、貫通孔２２よりも大きく、地盤改良体２０よりも小さくなっている。なお、支圧体３０の径（幅）は、地盤改良体２０よりも大きくしても良い。また、支圧体３０の形状は、円柱状に限らず、角柱状やブロック状等であっても良い。
【００２０】
支圧体３０と構造物１２の基礎１４とは、地盤改良体２０を上下方向に貫通する引張材２４によって連結されている。これにより、引張材２４を介して構造物１２から支圧体３０に引張力（引抜力）Ｔが伝達されるようになっている。
【００２１】
具体的には、引張材２４の下端部には、支圧板２６が設けられている。この支圧板２６は、例えば、貫通孔２２よりも僅かに小さい円形状の鋼板等で形成されており、引張材２４の先端部から径方向に張り出している。この支圧板２６を支圧体３０に埋設することにより、引張材２４の下端部が支圧体３０に固定されている。
【００２２】
一方、引張材２４の上端部は、基礎１４の上面１４Ｕに定着具２８によって固定されている。この引張材２４によって、基礎１４と支圧体３０とが引張力Ｔを伝達可能に連結されている。
【００２３】
図２に示されるように、地盤改良体２０の貫通孔２２には、グラウト、モルタル等の充填材Ｗが途中まで充填されている。この充填材Ｗによって、地盤改良体２０における支圧体３０側に定着部４０及び受圧部４２が形成されている。定着部４０及び受圧部４２では、充填材Ｗによって引張材２４が地盤改良体２０に定着されている。これにより、引張材２４の引張力（引抜力）Ｔの一部部分が、定着部４０及び受圧部４２を介して地盤改良体２０に伝達され、残りの引張力が支圧体３０に伝達されるようになっている。ここで、定着部４０及び受圧部４２を介して地盤改良体２０に伝達される引張力Ｔ（引抜き力）は、非定着部５０の範囲における地盤改良体の自重及び周面摩擦力以下とすることにより、地盤改良体２０に引張応力が発生しない。
【００２４】
なお、地盤改良体２０における構造物１２側では、引張材２４が地盤改良体２０に定着されておらず、引張材２４から地盤改良体２０に引張力（引抜力）が直接的に伝達されないようになっている。これにより、地盤改良体２０における構造物１２側のせん断破壊等が抑制されている。なお、以下では、引張材２４と地盤改良体２０とが定着されていない部分を未定着部５０という。
【００２５】
ここで、定着部４０よりも支圧体３０側にある受圧部４２では、充填材Ｗによって地盤改良体２０と支圧体３０とが結合されている。この受圧部４２によって、支圧体３０から直接的に支圧力Ｐを受ける地盤改良体２０の下面２０Ｌ側が補強されている。
【００２６】
具体的には、支圧体３０の支圧力Ｐは、支圧体３０における支圧板２６と地盤改良体２０の下面２０Ｌとの間の部位（伝達部）３０Ａを介して地盤改良体２０の下面２０Ｌに伝達される。この際、支圧力Ｐは、地盤改良体２０の下面２０Ｌに対し、支圧板２６の周縁部から所定角度（例えば、略４５度）でコーン状に広がる直径Ｄの領域に直接的に伝達される。そして、この直径Ｄの領域に対して地盤改良体２０が破壊（例えば、すべり破壊）等すると、引張力Ｔに対する支圧体３０の抵抗力が減少し、引き抜き抵抗体としての支圧体３０の機能が損なわれる虞がある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、支圧体３０の支圧力Ｐが直接的に伝達される地盤改良体２０の円柱状領域（直径略Ｄ）を受圧部４２とし、前述した定着部４０とを分けて設計している。換言すると、引張力Ｔに対する支圧体３０の抵抗力は、受圧部４２の破壊耐力（すべり破壊耐力）によって決定されるため、受圧部４２と定着部４０とを設計上分けている。そして、定着部４０は、主として引張材２４の引張力Ｔを地盤改良体２０に直接的に伝達する部位とし、受圧部４２は、主として地盤改良体２０における下面２０Ｌ側を補強する部位としている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
本実施形態に係る地盤改良構造１０によれば、地盤改良体２０を貫通する引張材２４によって、地盤改良体２０の下面２０Ｌに設けられた支圧体３０と、構造物１２の基礎１４とが連結されている。
【００３０】
したがって、地震時に、構造物１２の転倒モーメントＭ等に起因する引張力（引抜力）Ｔが引張材２４に作用すると、支圧体３０が上方へ移動し、当該支圧体３０によって地盤改良体２０の下面２０Ｌが押し上げられる。このとき、地盤改良体２０の下面２０Ｌを押し上げる支圧体３０の支圧力Ｐによって、引張材２４の引張力Ｔが地盤改良体２０に伝達される。この支圧力Ｐに対して、地盤改良体２０の自重と周面摩擦力を反力として地盤改良体２０が圧縮変形しながら抵抗することにより、構造物１２の転倒等が抑制される。
【００３１】
ここで、地盤改良体２０に引張応力が作用すると、地盤改良体２０のせん断強度が低下する虞がある。この状態で、例えば、地震時に地盤改良体２０が地盤Ｇからせん断力（水平せん断力）を受けると、地盤改良体２０がせん断破壊する可能性がある。
【００３２】
これに対して本実施形態では、支圧体３０が地盤改良体２０の下面２０Ｌに設けられている。そのため、引張材２４の引張力Ｔが支圧体３０を介して圧縮応力として地盤改良体２０に伝達される。したがって、地盤改良体２０のせん断強度の低下が抑制されるため、地震時における地盤改良体２０のせん断破壊を抑制することができる。
【００３３】
このように本実施形態では、地盤改良体２０に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体２０のせん断破壊を抑制することができる。
【００３４】
なお、地盤改良体２０の下面２０Ｌから下方に離れた位置に支圧体３０を形成することも考えられるが、この場合、地盤改良体２０と支圧体３０との間に介在する地盤の状態によって支圧体３０から地盤改良体２０に伝達される支圧力Ｐが変動する。したがって、地盤改良体２０に十分な圧縮応力を導入することができない可能性がある。
【００３５】
これに対して本実施形態では、支圧体３０を地盤改良体２０の下面２０Ｌに設け、支圧体３０から地盤改良体２０の下面２０Ｌに支圧力Ｐを直接的に伝達するため、地盤改良体２０に所定の圧縮応力を導入することができる。したがって、地震時における地盤改良体２０のせん断破壊をより確実に抑制することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、地盤改良体２０の貫通孔２２に、途中まで充填材Ｗが充填されている。これにより、地盤改良体２０における下面２０Ｌ側に、地盤改良体２０と支圧体３０とを結合する受圧部４２が形成されている。この受圧部４２によって、支圧体３０の支圧力Ｐを直接的に受ける地盤改良体２０の下面２０Ｌ側を補強することにより、支圧体３０によって地盤改良体２０の下面２０Ｌが押し上げられたときに、地盤改良体２０の下面２０Ｌ側の破壊等が抑制される。したがって、地盤改良体２０により確実に引張力Ｔを伝達することができる。
【００３７】
さらに、地盤改良体２０内には、当該地盤改良体２０と引張材２４と定着する定着部４０が形成されており、この定着部４０を介して引張材２４の引張力Ｔが地盤改良体２０に直接的に伝達される。したがって、定着部４０がない構成と比較して、地盤改良体２０の下面２０Ｌで受ける支圧力Ｐが低減されるため、地盤改良体２０の下面２０Ｌ側の破損等がさらに抑制される。換言すると、より大きな引張力Ｔを地盤改良体２０に負担させることができる。
【００３８】
ここで、定着部４０について補足すると、定着部４０及びその周辺の地盤改良体２０には、引張材２４から引張力Ｔが直接的に伝達されることになる。ところが、図２の右側に示されるように、この引張力Ｔは、非定着部５０の範囲の地盤改良体２０の自重と周面摩擦力Ｆによって生じる圧縮力Ｃによって打ち消される。そのため、定着部４０及びその周辺の地盤改良体２０には、基本的に引張応力が作用することはない。したがって、定着部４０及びその周辺の地盤改良体２０のせん断強度の低下が抑制されるため、地震時における地盤改良体２０のせん断破壊が抑制される。なお、図２の矢印Ｆは、地盤改良体２０の外周面（地盤改良体２０と地盤Ｇとの境界面）に発生する下向きの摩擦力（周面摩擦力）である。
【００３９】
また、地盤改良体２０の自重と周面摩擦力Ｆによって地盤改良体２０に導入される圧縮力Ｃは、地盤改良体２０の上端へ向かうに従って小さくなる。したがって、例えば、貫通孔２２の全体に充填材Ｗを充填し、地盤改良体２０の上部にも定着部を形成すると、引張材２４から定着部を介して地盤改良体２０に直接的に伝達される引張力Ｔによって、地盤改良体２０の上部に引張応力が導入される可能性がある。この場合、地盤改良体２０の上部のせん断強度が低下し、地震時に地盤改良体２０の上部がせん断破壊し易くなる。
【００４０】
これに対して本実施形態では、貫通孔２２の全体に充填材Ｗを充填せずに、地盤改良体２０における構造物１２側（地盤改良体２０の上部）に未定着部５０を形成している。そのため、地盤改良体２０における構造物１２側には、引張材２４から直接的に引張力Ｔが伝達されず、基本的に引張応力が導入されない。したがって、地盤改良体２０における構造物１２側のせん断破壊が抑制される。つまり、本実施形態では、地盤改良体２０に引張応力が作用しないように、定着部４０及び未定着部５０を設定することにより、地震時における地盤改良体２０のせん断破壊を効率的に抑制することができる。
【００４１】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００４２】
上記実施形態では、基礎１４の下に１本の地盤改良体２０を形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図３に示されるように、基礎１４の下には、柱状の地盤改良体２０を間隔を空けて複数形成しても良い。この際、例えば、隣接する地盤改良体２０の上端部同士を基礎コンクリート体６０で連結しても良い。これにより、複数の地盤改良体２０のせん断抵抗力を高めることができる。
【００４３】
また、図３に二点鎖線で示されるコーン状破壊に対しては、隣接する柱１６の下に形成された他の地盤改良体２０を抵抗要素として用いることにより、効率的にコーン状破壊を抑制することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、地盤改良体２０を柱状（柱状地盤改良体）に形成した例を示したが、これに限らない。地盤改良体は、壁状（壁状地盤改良体）に形成しても良いし、平面視にて格子状（格子状地盤改良体）に形成しても良い。また、地盤改良体には、引張力に抵抗する鉄筋やＨ鋼等の心材を埋設しても良い。
【００４５】
また、上記実施形態では、地盤改良体２０に定着部４０及び受圧部４２を設けた例を示したが、これに限らない。定着部４０及び受圧部４２は必要に応じて設ければ良く、定着部４０及び受圧部４２の少なくとも一方を省略しても良い。また、未定着部５０を省略することも可能である。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    地盤改良構造
１２    構造物
２２    貫通孔
２０    地盤改良体
２０Ｌ  下面（地盤改良体の下面）
２４    引張材
３０    支圧体
【図１】
2015203233.tif 000003
【図２】
2015203233.tif 000004
【図３】
2015203233.tif 000005