(57)【要約】【課題】パイルドラフト基礎構造において、地盤の沈下により基礎コンクリート下面に間隙が発生したとき、それまで基礎コンクリート下面の地盤反力にて負担していた構造物の全荷重が杭へ伝達するといった問題を克服する。【解決手段】地盤１０上に構築した基礎コンクリート１に杭先端層５に達する複数本の杭３ｂの杭頭を結合することにより、基礎コンクリート下の地盤反力と、杭３ｂを介して作用する杭反力とにより、基礎コンクリート１上に構築される構造物の荷重を負担する基礎構造において、地盤の沈下に伴って基礎コンクリート１下面に生じる間隙７の長さよりも長い柱状体８を少なくとも１本以上配置し、柱状体８の頭部を基礎コンクリート１に固着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎コンクリート下の地盤反力と、基礎コンクリートに杭頭を結合した杭を介して作用する杭反力とにより、前記基礎コンクリート上に構築される構造物の荷重を支持するパイルドラフト基礎構造において、基礎コンクリート下に生じる間隙による地盤反力の低下を抑えるべく、基礎コンクリート下部に生じる間隙の長さ以上の柱状体を少なくとも１本以上配置し、この柱状体を基礎コンクリート下面に固着させることを特徴とする構造物の基礎構造。
【請求項２】
請求項１において、柱状体の形状に、管状、棒状、ないしは鋼製の場合は形鋼のいずれかを用いることを特徴とする構造物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の基礎構造形式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の構造物の基礎構造は、大別して、直接基礎、杭基礎、パイルドラフト基礎がある。直接基礎は構造物の全荷重を地盤反力で負担し、杭基礎は構造物の全荷重を杭を介して杭反力で負担し、パイルドラフト基礎は、構造物の荷重を地盤反力と杭反力とで負担するものである。
【０００３】
杭基礎とパイルドラフトについてさらに説明する。まず杭基礎には、摩擦杭と支持杭があり、摩擦杭を例に説明すると、図３（ａ）に示すように、基礎コンクリート１上に構築された構造物２の荷重は、複数本の杭３ｂのみによって支持されている。この杭３ｂは、杭頭部３ａが基礎コンクリート１に結合されるとともに、杭中間層４による杭の周面摩擦力により支持されている。
これにより、杭３ｂは、構造物２の荷重を負担するに足りる杭径及び長さが必要となる。
【０００４】
他方、近年図３（ｂ）に示すように、杭３ｂと基礎コンクリート１との両方で構造物２の荷重を負担する設計法（パイルドラフト基礎と称されている）が普及し始めている。
【０００５】
このパイルドラフト基礎の構成自体は、前記する杭基礎と同じであるが、このパイルドラフト基礎によると、基礎コンクリート１上の構造物２の鉛直荷重は、当該基礎コンクリート１下の地盤反力（上向きの矢印ロで示す）と、杭３ｂを介して作用する杭反力（上向きの矢印イで示す）との両方で支持することになる。
【０００６】
したがって、このパイルドラフト基礎によると、杭３ｂが負担する鉛直荷重は、図３（ａ）の通常の杭基礎における杭３に比べて小さく、杭３ｂに要求される強度ならびに支持力は小さくてよいことから、例えば図３（ｂ）のように杭径を通常の杭基礎に比べて細くできる。また、細くする以外にも使用本数を減らしたり、杭長を短くしたり、もしくは材料強度を低くしたりするなど、材料面での経済性、施工面での容易性などの利点がある。
【０００７】
しかし、このパイルドラフト基礎工法にも問題点がある。その問題点は、例えば図２に示すように、基礎コンクリート１の下部に堆積する中間層（軟弱層）４に圧密沈下層（圧密未完層）６が存在した場合、圧密沈下層６が時間の経過ともに圧密されて地盤沈下が発生して、結果、基礎コンクリート（フーチング）１の下面に間隙７が形成される。このように間隙７が形成されると基礎コンクリート（フーチング）１の下面に地盤反力（図３（ｂ）に上向きの矢印ロで示す）が期待できなくなり、パイルドラフトとしての利点が発揮できない。
【０００８】
このため、間隙７ができると構造物２の荷重のほとんどが杭３ｂに流れることになり、当該杭３ｂには本来予定していた以上の荷重が作用することから、過荷重の負担で杭３ｂが破損するおそれや、予測値以上の沈下の発生などが考えられることから、パイルドラフト基礎工法で構造物を設計することに難色を示す技術者が少なくない。
【０００９】
このような特異な地盤以外でも、杭は弾性体であり、地盤は弾塑性体であることから、基礎コンクリートに繰返し転倒荷重を受ける場合等でも、基礎コンクリート１の下部に間隙７が生じる可能性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題点を解消するために提案されたもので、基礎コンクリート下に生じる間隙の長さ以上の柱状体を基礎コンクリートの下面に固着させることで、間隙が発生した場合でも、構造物の荷重を当該間隙に関係なく前記柱状体を通して地盤に伝達し負担させるようにした、改良型パイルドラフトによる基礎構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、次にように構成する。
【００１２】
第１の発明は、基礎コンクリート下の地盤反力と、基礎コンクリートに杭頭を結合した杭を介して作用する杭反力とにより、前記基礎コンクリート上に構築される構造物の荷重を支持するパイルドラフト基礎構造において、基礎コンクリート下に生じる間隙による地盤反力の低下を抑えるべく、基礎コンクリート下に生じる間隙の長さ以上の柱状体を少なくとも１本以上配置し、この柱状体を基礎コンクリートの下面に固着させることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、柱状体の形状に、管状、棒状、ないしは鋼製の場合は形鋼のいずれかを用いることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
（１）本発明によると、圧密沈下層での時間の経過とともに発生する地盤沈下や、風荷重及び地震荷重等の水平荷重による繰返し転倒荷重（鉛直荷重の押引き）により基礎コンクリート下に間隙ができ、これにより、基礎コンクリート下の地盤反力が期待できなくなった場合、その間隙寸法より長い柱状体を介して地盤が構造物の荷重を負担するので、構造物の全ての鉛直荷重が杭に流れることを避けることができる。したがって、パイルドラフト基礎の本来の機能が十分発揮され、当該杭の破損や予測値を超える沈下量の発生等の不具合を無くすことができる。
【００１５】
（２）基礎コンクリート下の間隙の長さは、「道路橋示方書」、「建築基礎構造設計指針」などで示される圧密沈下量及び弾性沈下等の計算式に基づき推定できる。
【００１６】
（３）柱状体の長さは、間隙長より長くする必要があり、その長さ、または本数、形状は、柱状体自体の支持力が基礎コンクリート下の地盤反力以上となるようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る改良型パイルドラフト基礎を図を参照して説明する。
【００１８】
本発明を理解するうえでの比較例として、図３を再度参照して説明する。図３は、従来の杭基礎及びパイルドラフト基礎の説明図である。図３（ｂ）に示すパイルドラフト基礎は、地盤１０の上に基礎コンクリート１を構築することにより、当該基礎コンクリート１の直下の地盤反力（図３（ｂ）の矢印（ロ）で示す）で構造物２の鉛直荷重を負担すると共に、杭３ｂを介しての杭反力（先端支持力及び周面摩擦力）により構造物２の鉛直荷重を負担する。杭３ｂが負担する構造物２の鉛直荷重は、基礎コンクリート１の直下の地盤反力で受ける分小さくできることから、図３（ａ）の杭基礎に比べ杭３ｂの杭径を細くしたり、使用本数を低減できることである。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態１の説明図である。本発明では、前記の構成に加えて、基礎コンクリート１の下面において、杭３ｂと杭３ｂの間に所定本数の柱状体８を設けた点に特徴がある。この柱状体８の長さ寸法および機能は、既設の杭３ｂの長さおよび機能とは異なるので、以下その構成と作用を説明する。
【００２０】
柱状体８の頭部は、基礎コンクリート１の下面に埋設され固着されており、また、基礎コンクリート１の下面から柱状体８の先端までの長さ（Ｌ）と、あらかじめ予想される間隙７の長さ（Ｌ１）と、基礎コンクリート１の下面から杭３ｂの先端までの長さ（Ｌ２）の寸法は、Ｌ２＞Ｌ＞Ｌ１に設けてある。
【００２１】
したがって、中間層４の地盤が沈下し、基礎コンクリート１の下部に間隙７が形成されて、図３（ｂ）に示す地盤反力（ロ）が期待できなくなった場合、構造物２の荷重のほとんどが杭３ｂに作用するが、本発明では間隙７の長さ（Ｌ１）よりも長い、長さ（Ｌ）の柱状体８が杭中間層４に貫入しているので、間隙７が形成される前の地盤反力（ロ）に相当する力が、地盤反力（ハ）となって柱状体８を介して構造物２の荷重を負担する。したがって、間隙７が生じても構造物２の全荷重が杭３ｂに流れることが避けられ、柱状体８を介して地盤に荷重を負担させることが可能となり、これにより、杭３ｂの破損または想定以上の沈下量の発生などの不具合をなくすことができると共に、パイルドラフトとしての設計を可能とすることができる。
【００２２】
本発明の実施形態１の作用をまとめると、まず、パイルドラフト基礎である点で、従来の杭のみで構造物の全荷重を負担する設計法に比べ、杭径、杭本数、杭長を減らして、経済性が向上するとともに、工期の短縮になる。
【００２３】
次に、図２は、本発明の実施形態２の説明図である。先の実施形態１では柱状体８を平面的にみて構造物２の構築エリアの内側に設けた例を示したが、柱状体８は構造物２の外側であってもよく、また、その場合は柱状体８の配置密度を粗にして設置してよく、実施形態２はその例を図示している。実施形態２のその他の作用は実施形態１と同じである。したがって、実施形態１と同等要素には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
また、実施形態２では、間隙７が最も大きくなる一例として、杭３ｂは杭中間層４より硬い支持層に貫入され、また杭中間層４に圧密沈下層６（未圧密状態）が堆積した例を示している。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、パイルドラフトによる基礎構造において、地盤の沈下により、基礎コンクリート下に間隙が生じ、基礎コンクリート下での地盤反力による構造物荷重の負担を期待できなくなったとき、当該地盤反力に変わって、間隙量より長い柱状体により構造物の荷重を負担させることができる。
【００２６】
したがって、パイルドラフト基礎として設計している場合には、間隙ができた瞬間に、それまで基礎コンクリート下の地盤反力にて負担していた荷重が杭に作用するため、杭が許容応力を満足できず、破壊する可能性があり、または想定以上の基礎の沈下量が発生する可能性があったが、本発明の改良型パイルドラフト基礎によると、そのような状況を克服でき、杭径や杭本数を減らすことができて経済性が向上すると同時に、工期も短縮できるというパイルドラフト基礎本来の機能を確実に発揮させることが可能となる。
【００２７】
また、柱状体には、鉛直荷重の負担のみでなく、水平過重を負担させることも可能であり、これにより更なる杭仕様の経済性を追求することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパイルドラフトによる基礎構造の作用の説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るパイルドラフトによる基礎構造の作用の説明図である。
【図３】（ａ）は従来一般の構造物の基礎構造の説明図、（ｂ）は従来のパイルドラフト基礎工法による基礎構造の説明図である。
【符号の説明】
１　基礎コンクリート
２　構造物
３　杭
３ａ　杭頭部
３ｂ　杭
４　中間層
５　杭先端層
６　圧密沈下層
７　間隙
８　柱状体
１０　地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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