(57)【要約】【課題】地盤の表層が軟弱な場合にも地盤強度を最大限に活用でき、経済性や施工性に優れた直接基礎構造の構造物の構築方法および構造物を提供すること。【解決手段】地盤１の表面に改良体５を設置する。また、改良体５上に基礎である沈下防止板７を設置する。沈下防止板７の本体１３の下面には、角棒１４を固定することにより、波型処理９を施す。改良体５の強度を地盤１より大きく、変形係数を地盤１とほぼ同等にすることにより、大規模地震の際、改良体５と沈下防止板７との付着を高め、沈下防止板７を上載した改良体５と地盤１とを一体として挙動させ、地盤１内を通るせん断面１７、１７ａでせん断破壊がおこるようにする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の表層に、前記地盤より強度が大きく、前記地盤と一体となって変形する改良体を設置する工程（ａ）と、
前記改良体の上面に基礎を設置する工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とする構造物の構築方法。
【請求項２】
前記改良体は、ポリマー系、水ガラス系、セメント系または石灰系の固化材を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の構造物の構築方法。
【請求項３】
前記基礎は、下面に凸部を有することを特徴とする請求項１記載の構造物の構築方法。
【請求項４】
前記基礎上に、線路間を跨ぐ仮設構台の脚部を設置する工程（ｃ）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の構造物の構築方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された構造物の構築方法により構築された構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の構築方法および構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直接基礎構造の構造物では、沈下防止板である基礎を地盤上に直接形成する。また、地盤の表層が軟弱で、支持層が軟弱な層の下方にある場合、地盤の表層に改良体を形成し、改良体上に柱を立設する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８１８６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地盤上に単純な直接基礎タイプの構造物（橋梁基礎、橋台、擁壁など）を設置した場合、大規模地震の際に水平耐力が不足する可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地盤の表層が軟弱な場合にも地盤強度を最大限に活用でき、経済性や施工性に優れた直接基礎構造の構造物の構築方法および構造物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地盤の表層に、前記地盤より強度が大きく、前記地盤と一体となって変形する改良体を設置する工程（ａ）と、前記改良体の上面に基礎を設置する工程（ｂ）とを具備することを特徴とする構造物の構築方法である。
【０００７】
地盤は、例えば、砂質系地盤や粘性土地盤である。改良体は、ポリマー系、水ガラス系、セメント系または石灰系等の固化材を土砂に混練して形成される。基礎の下面、すなわち改良体と接する面には、必要に応じて複数の凸部が設けられる。基礎上には、例えば、線路間を跨ぐ仮設構台の脚部を設置する。
【０００８】
第１の発明では、強度が地盤より大きく変形係数が地盤と同等程度の改良体を地盤の表層に設置し、改良体と地盤との境界面の最大せん断力を地盤のせん断強度より大きくすることで、地盤がせん断破壊するまで地盤と改良体とを一体となって変形させる。また、改良体のせん断強度を大きくすることで、基礎と改良体との間の付着を増大させる。なお、基礎の下面に凸部を設けて改良体に貫入することにより、付着がさらに高まる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明の構造物の構築方法により構築された構造物である。第２の発明の構造物は、地盤の表層に設けられた、強度が地盤より大きく、地盤と一体となって変形する改良体と、改良体の上面に設置された基礎とを具備する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、構造物Ａの断面図を示す。図１に示すように、構造物Ａは、改良体５、沈下防止板７、仮設構台脚１５、仮設構台１９、桟橋２１等からなる。改良体５は、地盤１の表層部に形成される。沈下防止板７は、改良体５の上面に設置される。仮設構台脚１５は、沈下防止板７を基礎として設置される。仮設構台１９は、仮設構台脚１５と桟橋２１とで支持される。
【００１１】
次に、構造物Ａの構築方法を述べる。図１に示すように、構造物Ａでは、線路２３の間の地盤１上に仮設構台脚１５が設置される。図２は、改良体５を設置した地盤１の断面図である。図２は、仮設構台脚１５の設置予定位置（図１のＢに示す部分）付近を示す図である。
【００１２】
地盤１は、ローム地盤である。このとき、改良体５を設置するには、まず、改良体５との置換対象範囲の地盤１を掘削して、土砂を除去する。掘削は、掘削量が少ない場合には人力掘削で、多い場合には小型バックホウ、或いはその他の汎用機械などを用いて行う。
【００１３】
地盤１を掘削した後、掘削面３を乱して少量の固化材を塗布し、固化材と骨材の混合体を流し込んで、改良体５を形成する。改良体５の厚さは、直接基礎を設置する場合の砕石厚さを参考値として決定され、例えば１００ｍｍ程度とする。
【００１４】
固化材と骨材の混合体は、硬化後の改良体５の変形係数が地盤１と同等程度で、強度が地盤１より大きくなるように、骨材（土砂や、アスファルトガラ、コンクリートガラ等を利用した再生骨材等）に固化材を混入して作成される。骨材と固化材をミキサーで混練することにより、比較的均一性の高い混合体を得ることができる。
【００１５】
図３は、実験から判定した各種固化材の適用性を示す表である。実験では、骨材として現場外から調達した砂や、砂とロームを混合したものを、固化材としてセメント系、石灰系、水ガラス系、ポリマー系のものを用いて改良体を形成し、比較的軟質なローム地盤への適用性を判断した。変形係数、強度については、改良体５の条件（変形係数が地盤１に近いこと、強度が地盤１より大きいこと）を判定基準とした。
【００１６】
図３に示すように、変形係数が比較的軟質なローム地盤に最も近いものは、ポリマー系の固化材を用いた改良体である。また、強度が充分に大きいのは、水ガラス系、ポリマー系の固化材を用いた改良体である。他に、施工性、経済性も含めて総合評価すると、比較的軟質なローム地盤に改良体を形成する際には、注入系工法で使用されるポリマー系の固化材を用いるのが望ましい。
【００１７】
図４は、ポリマー改良体（豊浦砂とポリマー系の固化材を混練した改良体）とローム（神奈川県で採取したもの）の応力−ひずみ関係を示す図、図５は、ポリマー改良体とロームの一面せん断試験（定圧）の結果を示す図である。砂とポリマー系の固化材を適切な分量で混ぜ合わせることにより、図４に示すように剛性がロームと概ね等しく、図５に示すようにせん断強度τ（＝ｃ＋σＶｔａｎφ）がロームを大きく上回るポリマー改良体を得ることができる。
【００１８】
図６は、沈下防止板７を設置した状態での断面図、図７は、沈下防止板７の斜視図である。地盤１に改良体５を造成した後、図６に示すように、改良体５の上に、構造物の基礎となる沈下防止板７を設置する。
【００１９】
図６、図７に示すように、沈下防止板７は、例えば、板状の本体１３と、凸部を形成する複数の角棒１４からなる。本体１３は、鋼板等であり、角棒１４は角鋼である。沈下防止板７の下面には、本体１３に角棒９を所定の間隔で溶接することにより、波型処理９が施される。波型処理９に角棒１４を用いると、丸鋼と比較して、本体１３への溶接が容易である。また、沈下防止板７から伝達される荷重を面で分担するため、丸鋼を用いた場合より破壊しにくい構造となる。
【００２０】
沈下防止板７は、波型処理９を施した面が改良体５に接触するように設置される。改良体５のせん断強度を大きくすることにより、波型処理９を施さない場合でも、改良体５と沈下防止板７との付着が確保され、沈下防止板７と改良体５との接着が外れて水平支持力が喪失する現象を回避できるが、角棒９を改良体５内部に貫入することにより、沈下防止板７と改良体５の付着をより高めることができる。
【００２１】
図８は、沈下防止板７上に仮設構台脚１５を設置した状態での断面図である。改良板５の上に沈下防止板７を設置した後、図１、図５に示すように、沈下防止板７上に仮設構台脚１５を設置する。そして、仮設構台脚１５に仮設構台１９の架台２５の片側を支持させる。図１に示すように、線路２３の側方には、線路２３に沿って、作業用の桟橋２１が設置される。架台２５は、線路２３を跨いで配置され、仮設構台脚１５に支持されない側の辺は、桟橋２１に取り付けられる。
【００２２】
次に、ローム地盤上に設置した沈下防止板の水平支持力を確認するための模型実験について述べる。図９は、実験模型である対策型基礎２７の断面図を示す。図９に示すように、対策型基礎２７は、ローム地盤１ａの表層に改良体５ａを形成し、改良体５ａの上に波型処理９ａを施した沈下防止板７ａ設置したものである。実験模型は、図９に示す対策型基礎２７と、改良体５を形成しないローム地盤１ａの上に波型処理９ａを施さない本体１３ａのみの沈下防止板を設置した無対策基礎の２種類を製作した。
【００２３】
なお、ローム地盤１ａは、模型土槽（Ｗ×Ｌ×Ｈ＝４００×２８００×４００ｍｍ）内に図４に示すローム（締固め度９０％）を設置したものである。改良体５ａは、図４に示すポリマー改良体（Ｗ×Ｌ×Ｈ＝４００×２８００×１００ｍｍ）を用いて形成した。沈下防止板７ａは、鉄板の本体１３ａ（Ｗ×Ｌ＝４００×４００ｍｍ）の下面に１００ｍピッチで角鋼（２８×２８ｍｍ）を溶接して波形処理９ａを施したものである。
【００２４】
沈下防止板７ａの本体１３ａ上には、鉛直荷重をかけるための載荷盤３１を載置し、本体１３ａの側部３３には、水平荷重を付与するための２本のワイヤ２９が取り付けられる。実験では、図９に示すように、載荷盤３１を介して、矢印Ａに示す方向に、地震時に予想される上載圧（σＶ＝約４２．７ｋＰａ）をかけつつ、ワイヤ２９を介して矢印Ｂに示す方向から段階的に水平荷重を付与し、沈下防止板７ａの水平変位等の計測を行った。
【００２５】
図１０は、水平荷重と水平変位の関係を示す図である。図１０の横軸は正規化した水平変位を、縦軸は水平荷重を段階的に増加させたときの応力を示す。実線３５は対策型基礎の、破線３７は無対策基礎の計測結果である。図１０に示すように、水平抵抗は、無対策基礎では限界水平抵抗まで上昇した後、一定値に収束する傾向を示す。それに対し、対策型基礎２７では、限界水平抵抗まで上昇した後さらに漸増し、最大水平抵抗に達した後、漸減する。
【００２６】
図１１は、基礎形式と水平抵抗の増加率を示す図である。図１１に示すように、対策型基礎２７では、限界水平抵抗、最大水平抵抗とも無対策基礎の１．９倍まで増加した。なお、無対策基礎では、沈下防止板がローム地盤上を滑動するモードでの破壊が確認されたが、対策型基礎では、せん断が、改良体５ａとローム地盤１ａの境界ではなく、ローム地盤１ａの内部で生じた。
【００２７】
本実施の形態では、図６に示す構造において、改良体５の強度を地盤１の強度より大きくして改良体５と沈下防止板７との付着力を高め、改良体５のせん断強度τｉ＞基礎である沈下防止板７と改良体５の境界面の最大せん断応力τＢＩ＞地盤のせん断強度τＥとする。また、改良体５の変形係数Ｅｉと地盤１の変形係数ＥＥをほぼ同程度とし、改良体５と地盤１の境界面の最大せん断応力τＩＥ＞地盤のせん断強度τＥとする。これにより、基礎の最大せん断応力τｆがτＥとなり、大規模地震の際、沈下防止板７を上載した改良体５と地盤１とが一体として挙動し、図８に示すように、せん断面１７、１７ａが地盤１内を通る。
【００２８】
従来の直接基礎では、地盤のせん断強度τＥが基礎と地盤の境界面の最大せん断応力τＢＥより大きい場合、基礎の最大せん断応力τｆがτＢＥとなり、基礎と地盤の水平抵抗問題が生じるが、本実施の形態では、図１０、図１１の実験結果に示すように、沈下防止板等の基礎の水平耐力を向上させることができる。
【００２９】
但し、図６において、例えばモルタルなどを用いて極端に剛性が高い改良体５を造成して改良体５の変形係数Ｅｉ＞＞沈下防止板７の変形係数ＥＥとし、地盤のせん断強度τＥ＞改良体５と地盤１の境界面の最大せん断応力τＩＥとなると、基礎の最大せん断応力τｆがτＩＥとなり、従来の地盤と基礎の摩擦の問題が地盤１と改良体５との摩擦の問題に置き変わるだけで、水平抵抗問題の本質は解決しない。そのため、改良体の配合や仕様の決定は慎重に行う。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ローム地盤である地盤１を掘削し、固化材と骨材を混練した混合体を流し込んで改良体５を造成したが、地盤１内で固化材を混練する現地撹拌により改良体５を造成してもよい。この場合、狭隘な箇所への施工重機の進入、施工速度、撹拌混合の均一性などの問題点を解決する必要がある。また、固化材と骨材の混合体を撒き出し、転圧して改良体を造成してもよい。
【００３１】
また、地盤１は、ローム地盤に限らず、砂質系の地盤や軟岩等でもよい。図３では、改良体５を造成する際に用いる固化材として、ポリマー系の評価が高かったが、地盤条件によっては、本実施の形態と同様の条件を有する改良体を形成するために、薬液注入工法で使用される水ガラス系、浅層または深層混合処理工法で使用されるセメント系、または、軟弱地盤対策工で使用される石灰系等の他の固化材が有効な場合もある。例えば、地盤が軟岩の場合にはエポキシ系の固化材を用いることが考えられる。
【００３２】
図７等に示す沈下防止板７の下面に凸部を形成する角棒１４は、せん断強度の大きい改良体５を用いることで確保される基礎と改良体との間の付着をより高めるためのものであり、必須のものではない。また、沈下防止板７等の基礎の下面には、角棒１４以外の部材を用いて凸部を設けてもよい。
【００３３】
図１２は他の基礎３９の斜視図である。図１２の基礎３９に示すように、凸部は、本体４１に単尺杭４３、駒形の部材４５等を溶接して形成してもよい。なお、凸部の長さ４５は、通常２〜３ｃｍ、最大で５ｃｍ程度とするのが望ましい。
【００３４】
本実施の形態では、線路杭打ち工法での仮設構台脚１５の基礎である沈下防止板７を例にとって説明したが、改良体５上に構築する構造物はこれに限らない。例えば、橋梁基礎、橋台、擁壁等、滑動に関する検討が必要な他の構造物にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、地盤の表層が軟弱な場合にも地盤強度を最大限に活用でき、経済性や施工性に優れた直接基礎構造の構造物の構築方法および構造物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】構造物Ａの断面図
【図２】改良体５を設置した地盤１の断面図
【図３】実験から判定した各種固化材の適用性を示す表
【図４】ポリマー改良体とロームの応力−ひずみ関係を示す図
【図５】ポリマー改良体とロームの一面せん断試験（定圧）の結果を示す図
【図６】沈下防止板７を設置した状態での断面図
【図７】沈下防止板７の斜視図
【図８】沈下防止板７上に仮設構台脚１５を設置した状態での断面図
【図９】実験模型である対策型基礎２７の断面図
【図１０】水平荷重と水平変位の関係を示す図
【図１１】基礎形式と水平抵抗の増加率を示す図
【図１２】他の基礎３９の斜視図
【符号の説明】
１………地盤
５、５ａ………改良体
７、７ａ………沈下防止板
９、９ａ………波型処理
１３、１３ａ………本体
１４………角棒
１７………せん断面
２３………線路
【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】
2004332281.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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