(57)【要約】【課題】上部構造及び基礎本体と地盤とのずれや建物の傾斜や浮き上がりを防止するとともに、杭体の損傷を防止することができる基礎構造を提供すること。【解決手段】杭体５が連結手段６によって基礎本体３に連結されていることで、建物本体２及び基礎本体３と地盤Ｇとのずれを防ぐとともに、Ｚ方向上向きの荷重に対して杭体５の引き抜き抵抗力によって基礎本体３の傾斜や浮き上がりを防止することができる。また、土嚢材４０が積層された透水層４を杭体５が貫通していることで、杭体５に生じる応力を低減することができ、杭体５の必要断面積の増加を抑制するとともに杭体５の損傷を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の上部構造と連結される基礎本体と、
前記基礎本体と地盤との間に設けられるとともに複数の土嚢材を積層して構成される透水層と、
前記透水層から前記地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、
前記杭体を前記基礎本体に連結する連結手段と、を備え、
前記杭体は、前記建物の鉛直荷重を支持可能な所定の軸剛性及び強度を有した硬質材で構成されるとともに、先端が所定の支持力を有した支持地盤まで延びて設けられ、
前記連結手段は、前記透水層の下面よりも上方において前記杭体の上端を前記基礎本体の下面に連結することを特徴とする基礎構造。
【請求項２】
前記杭体は、筒状の杭本体と、該杭本体の上端に設けられるとともに前記基礎本体の下面に当接する上端面部と、を備え、
前記連結手段は、前記基礎本体及び前記上端面部を上下方向に貫通する貫通部材と、前記基礎本体の上面において前記貫通部材に固定される第１固定部材と、前記上端面部の下面において前記貫通部材に固定される第２固定部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
【請求項３】
前記基礎本体は、前記透水層の上側において水平方向に延びる基礎梁を備え、
前記貫通部材は、前記基礎梁を貫通して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物として比較的小規模な戸建住宅の基礎としては、べた基礎や布基礎、独立基礎など、地盤上に直接載置される直接基礎が一般的であった。このような直接基礎の場合、その載置される地盤が軟弱地盤であったり地震時に液状化を起こす可能性がある地盤であったりすると、地盤そのものが支持力を失い、基礎及び建物が傾斜したり沈下したりしてしまうことがある。このように基礎を含めた建物全体に傾斜や沈下が生じると、その補修が大掛かりになって補修費用も多大となるため、軟弱地盤や液状化地盤にも対応可能な基礎構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の基礎構造では、杭体が地盤中に貫入されるとともに、タイヤの中空部に中詰材が充填された接合体が杭体の上方に積層され、この接合体層の上方に建物の基礎本体が載置されている。この基礎構造では、支持地盤まで延びた杭体によって基礎本体の沈下を防止するとともに、杭体と基礎本体とを連結しないことで、建物の上部構造に水平力が作用した場合に杭体に作用する応力を低減し、杭体の損傷を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０４９９４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に記載された従来の基礎構造では、杭体と基礎本体とが連結されていないため、地震時に上部構造及び基礎本体が水平方向に変位して地盤との間に相対変位が生じた場合に復元力を得ることができず、上部構造及び基礎本体が地盤に対して水平方向にずれてしまう可能性があった。さらに、建物に上向きの荷重が作用した場合、杭体による引き抜き抵抗力を得ることができずに、基礎本体が傾斜したり浮き上がったりしてしまう可能性があった。一方、復元力や引き抜き抵抗力を得るために杭体と基礎本体とを連結すると、水平力によって杭体に過大な応力（杭頭曲げモーメントやせん断力）が生じて杭体や基礎本体との連結部分が損傷してしまう可能性がある。
【０００６】
したがって、本発明は、上部構造及び基礎本体と地盤とのずれや建物の傾斜や浮き上がりを防止するとともに、杭体の損傷を防止することができる基礎構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基礎構造は、建物の上部構造と連結される基礎本体と、前記基礎本体と地盤との間に設けられるとともに複数の土嚢材を積層して構成される透水層と、前記透水層から前記地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、前記杭体を前記基礎本体に連結する連結手段と、を備え、前記杭体は、前記建物の鉛直荷重を支持可能な所定の軸剛性及び強度を有した硬質材で構成されるとともに、先端が所定の支持力を有した支持地盤まで延びて設けられ、前記連結手段は、前記透水層の下面よりも上方において前記杭体の上端を前記基礎本体の下面に連結することを特徴とする。
【０００８】
以上のような本発明によれば、積層した土嚢材が建物の鉛直荷重を支持する直接基礎として機能するとともに、硬質材で構成された杭体が支持地盤まで延びていることで、この杭体によっても鉛直支持力を得ることができ、基礎本体の不等沈下を抑制して建物の傾きを防止することができる。さらに、杭体が連結手段によって基礎本体に連結されていることで、上部構造及び基礎本体と地盤との間に水平方向の相対変位が生じた場合に復元力を得ることができ、上部構造及び基礎本体と地盤とのずれを防ぐことができる。また、建物及び基礎に作用する上向きの荷重（例えば、台風や竜巻等による吹き上げ力、液状化による過剰間隙水圧で発生する浮力）に対し、杭体の引き抜き抵抗力によって基礎の傾斜や浮き上がりを防止することができる。
【０００９】
さらに、連結手段が透水層の下面よりも上方において杭体を基礎本体に連結する、即ち、土嚢材が積層された透水層を杭体が貫通していることで、水平力によって杭体に水平変位が生じた場合、土嚢材が抵抗することによって水平抵抗力が得られ、杭体に生じる応力を低減することができ、杭体の必要断面積の増加を抑制するとともに杭体の損傷を防止することができる。さらに、透水層の各層を構成する土嚢材同士がずれることや土嚢材内部の摩擦抵抗によって振動エネルギーを吸収し、地盤から入力する地震エネルギーを抑制して建物に対する免震効果を得ることができる。
【００１０】
この際、本発明の基礎構造では、前記杭体は、筒状の杭本体と、該杭本体の上端に設けられるとともに前記基礎本体の下面に当接する上端面部と、を備え、前記連結手段は、前記基礎本体及び前記上端面部を上下方向に貫通する貫通部材と、前記基礎本体の上面において前記貫通部材に固定される第１固定部材と、前記上端面部の下面において前記貫通部材に固定される第２固定部材と、を備えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、第１固定部材と第２固定部材とを互いに近づける方向に締め付け、基礎本体と上端面部とを加圧して固定することで、杭体を基礎本体に強固に固定することができ、杭体及び連結手段を介して、上部構造及び基礎本体と地盤との間で水平力及び鉛直力を確実に伝達することができる。
【００１２】
また、本発明の基礎構造では、前記基礎本体は、前記透水層の上側において水平方向に延びる基礎梁を備え、前記貫通部材は、前記基礎梁を貫通して設けられていることが好ましい。このような構成によれば、貫通部材が基礎梁を貫通していることで、杭体の引き抜き抵抗力や杭頭部の応力を基礎梁によって受けることができ、引き抜き抵抗力や杭応力を基礎本体に確実に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明の基礎構造によれば、連結手段が透水層の下面よりも上方において杭体を基礎本体に連結することで、上部構造及び基礎本体と地盤とのずれや建物の傾斜や浮き上がりを防止するとともに、杭体の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る建物の基礎構造を示す斜視図である。
【図２】前記建物の下部を示す縦断面図である。
【図３】前記建物の下部を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態にかかる基礎構造を、図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態に係る基礎構造は、建物１の上部構造としての建物本体２を支持するものであって、建物１は、戸建住宅やアパート等に利用されるものである。この建物１は、地盤Ｇ上に構築され、この地盤Ｇを地表ＧＬから鉛直方向であるＺ方向下方に掘削して、後述する基礎本体３、透水層４、及び、杭体５が構築される。建物本体２は、木造や軽量鉄骨造などの比較的小規模かつ軽量な２〜３階建てであって、水平二方向であるＸ，Ｙ方向に沿った矩形の平面形状を有し、土台２１を介して基礎本体３に固定されている。
【００１６】
基礎本体３は、建物本体２の土台２１に沿って設けられる基礎立上り３１と、この基礎立上り３１と一体に連結されて水平面内に延びる基礎底版３２と、基礎立上り３１に沿って設けられるとともにその内部において平面視十字状に設けられる基礎梁３３と、を有したものとなっている。このような基礎本体３の根入れ深さ、即ち、地表ＧＬから基礎梁３３の下面までの距離は、例えば、５００ｍｍ程度に設定され、基礎底版３２の厚さ寸法は、例えば、２００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度に設定されている。また、基礎立上り３１は、地表ＧＬから上方に５００ｍｍ〜６００ｍｍ程度突出して設けられ、その上端に建物本体２の土台２１がアンカーボルト及び接合金物を介して連結されている。
【００１７】
透水層４は、複数の土嚢材４０を積層して構成されるものであって、土嚢材４０としては、例えば、ポリエチレン製等の透水性を有した織布で構成された土嚢袋にガラス片やガラス粒等の粒状物を詰めたものが利用できる。このような土嚢材４０としては、その寸法が４００ｍｍｘ４００ｍｍｘ１００ｍｍ程度であり、その重量が５ｋｇ〜１０ｋｇ程度のものであれば、搬送や積層に係る作業性の面で好適である。また、土嚢材４０は、土嚢袋及び粒状物の両方が水を通すことから土嚢材４０自体が透水性を有するとともに、積層した土嚢材４０同士に適度な隙間が形成されることから、この隙間によっても透水性が得られるようになっている。また、透水層４は、例えば、Ｚ方向に７つの土嚢材４０が積層されて７層を有している。
【００１８】
杭体５は、基礎本体３の基礎梁３３の下方に複数本が設けられており、具体的には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って各３列の計９本が設けられ、連結手段６によって基礎本体３に連結されている。杭体５は、地盤Ｇに貫入されてＺ方向に延びるとともに筒状に形成された鋼管からなる杭本体５１と、杭本体５１の上端に固定されるとともに基礎梁３３の下面に当接する上端面部としてのキャップ部材５２と、を備える。
【００１９】
杭本体５１は、例えば、外径が１２０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の鋼管によって構成され、下端が所定の支持力を有した支持地盤Ｇ１まで延びるような適宜な長さ寸法を有して形成されるとともに、キャップ部材５２が透水層４において基礎梁３３の下面に当接する、即ち、杭頭部５１１が透水層４を貫通して（例えば、７層のうち３層を貫通して）設けられている。また、杭本体５１は、下端に羽根部５１２が設けられ、回転貫入によって地盤Ｇに貫入される回転貫入杭であり、羽根部５１２によって引き抜き抵抗力が高められている。尚、杭本体５１は、外周面が螺旋状に形成されることで回転貫入可能に設けられていてもよい。
【００２０】
キャップ部材５２は、略中央部に後述するボルト６１が挿通可能な挿通孔を備えて円盤状に形成されるとともに、溶接によって杭本体５１と一体化されている。
【００２１】
この杭体５によれば、杭本体５１の下端が支持地盤Ｇ１まで延びていることで、基礎本体３を介して伝達された建物本体２の鉛直荷重を支持地盤Ｇ１に伝達して鉛直支持力が得られ、表層の地盤Ｇに沈下が発生したとしても基礎本体３の沈下が抑制されるようになっている。
【００２２】
連結手段６は、キャップ部材５２及び基礎梁３３を貫通する貫通部材としてのボルト６１と、基礎梁３３の上面に設けられてボルト６１に締結される第１固定部材としてのナット６２と、ナット６２と基礎梁３３との間に設けられる座金６３と、キャップ部材５２の下面に固定されるとともにボルト６１の下部に締結されるナット６４と、を備える。この連結手段６によれば、ナット６２を締め付けて上下のナット６２、６４をＺ方向に互いに近づけることで、ナット６２、６４によって基礎梁３３とキャップ部材５２とが加圧され、基礎本体３と杭体５とが強固に連結されるようになっている。
【００２３】
以上のような基礎構造の施工手順について説明する。まず、適宜な治具を杭体５の上部に取り付けるとともに、回転貫入装置によって杭体５を回転させてキャップ部材５２が地盤Ｇ中で根入れ深さと略同一深さとなるように杭体５を地盤Ｇに貫入する。次に、杭体５から治具を取り外すとともに、地盤Ｇを掘削して杭頭部５１１を露出させる。このように形成した根伐り底に土嚢材４０を並べることで透水層４を形成する。このとき、杭頭部５１１に対して水平方向に隙間なく土嚢材４０を敷き詰める。この土嚢材４０の積層作業は、人手によって行ってもよいし、適宜な装置あるいは重機を用いて行ってもよい。
【００２４】
次に、キャップ部材５２に固定されたナット６４に対してボルト６１を回転させることでナット６４とボルト６１とを締結する。次に、ボルト６１が基礎梁３３を貫通するように透水層４を型枠として基礎本体３を構築する。構築した基礎梁３３の上方からボルト６１に座金６３を挿通してナット６２を締結することで、杭体５を基礎本体３に連結し、基礎構造の施工が完了する。そして、構築した基礎本体３の上に建物本体２を構築して建物１を完成させる。
【００２５】
以上の本実施形態によれば、杭体５が連結手段６によって基礎本体３に連結されていることで、建物本体２及び基礎本体３と地盤Ｇとの間に水平方向の相対変位が生じた場合に復元力を得ることができ、建物本体２及び基礎本体３と地盤Ｇとのずれを防ぐことができる。また、建物本体２及び基礎本体３に作用するＺ方向上向きの荷重に対し、杭体５の引き抜き抵抗力によって基礎本体３の傾斜や浮き上がりを防止することができる。
【００２６】
さらに、土嚢材４０が積層された透水層４を杭体５が貫通していることで、水平力によって杭体５に水平変位が生じた場合、土嚢材４０が抵抗することによって水平抵抗力が得られ、杭体５の杭頭部５１１に生じる応力を低減することができ、杭体５の必要断面積の増加を抑制するとともに杭体５の損傷を防止することができる。さらに、透水層４の各層を構成する土嚢材４０同士がずれることや土嚢材４０内部の摩擦抵抗によって振動エネルギーを吸収し、地盤Ｇから入力する地震エネルギーを抑制して建物１に対する免震効果を得ることができる。
【００２７】
また、連結手段６のボルト６１が基礎梁３３を貫通するとともに、ナット６２、６４によって基礎梁３３とキャップ部材５２とをＺ方向から締結することで、杭体５を基礎本体３に強固に固定することができ、杭体５及び連結手段６を介して、建物本体２及び基礎本体３と地盤Ｇとの間で水平力及び鉛直力を確実に伝達することができる。さらに、杭体５の引き抜き抵抗力や杭頭部５１１の応力を基礎梁３３によって受けることができ、引き抜き抵抗力や杭応力を基礎本体３に確実に伝達することができる。
【００２８】
また、基礎本体３と地盤Ｇとの間に透水層４が設けられていることで、地震時に地盤Ｇが液状化して地下水が上昇した場合であっても、地下水を透水層４から地表ＧＬに排水することができる。従って、地下水による過大な浮力が基礎本体３に作用することを防止して、不均一な浮力による建物１の傾きを抑制することができるとともに、地盤Ｇ中に地下水が滞留することがなく、その腐敗や劣化を防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、連結手段６が基礎梁３３を貫通するボルト６１と上下のナット６２、６４とによってキャップ部材５２と基礎梁３３とを締結するものとしたが、連結手段は、例えば、ボルトが底版を貫通する構成であってもよいし、ボルトやナットが省略されて杭体の杭頭部が基礎本体に埋設されることで連結される構成であってもよいし、基礎本体の下面から突出するように埋設されたアンカーボルトを備えるとともにこのアンカーボルトと杭体とを連結する構成であってもよい。
【００３０】
また、前記実施形態では、基礎本体３が基礎立上り３１と基礎底版３２と基礎梁３３とを備えた形式のものとしたが、基礎梁が省略されたべた基礎形式のものでもよいし、基礎本体としては独立基礎形式や布基礎形式のものであってもよい。
【００３１】
また、前記実施形態では、土嚢材４０の土嚢袋をポリエチレン製等の織布で構成したが、袋の材質等は特に限定されず、透水性を有したものであればよい。さらに、土嚢材４０の粒状物に関しても、ガラス片やガラス粒等で構成されるものに限らず、砕石や樹脂製粒状物などの任意の材料を利用することが可能である。
【００３２】
また、前記実施形態では、杭体５が鋼管によって筒状に形成された杭本体５１を備えるものとしたが、杭本体は、例えば形鋼やその他の金属棒材、木材、竹材等によって構成されていてもよい。また、杭本体は、杭頭部が基礎本体を貫通することで基礎本体に連結される構成であってもよい。
【００３３】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１   建物
２   建物本体（上部構造）
３   基礎本体
４   透水層
５   杭体
６   連結手段
３３ 基礎梁
４０ 土嚢材
５１ 杭本体
５２ キャップ部材（上端面部）
６１ 貫通部材
６２ ナット（第１固定部材）
６４ ナット（第２固定部材）
Ｇ   地盤
Ｇ１ 支持地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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