(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱な表層地盤の下方における支持層に先端部が支持された支持杭が前記表層地盤と支持層とでなる地盤に配設され、前記表層地盤に配設された支持杭の通り芯に沿った改良体がセメント系固化材を用いた浅層混合処理工法で形成されるとともに、前記改良体は格子状に形成されて該改良体の深さが前記支持杭の杭径の２倍以内であって、該改良体の横幅が前記支持杭の杭径の２〜４倍以内であること、
を特徴とする杭基礎構造。
【請求項２】
軟弱な表層地盤とその下方の支持層とがある地盤において、前記支持層に杭の先端部を支持させるようにして支持杭を前記表層地盤に打設し、その後、該支持杭の通り芯に沿って浅層混合処理工法で地盤改良した改良体を形成するにあたり、該改良体を格子状に形成するとともに、該改良体の深さが前記支持杭の杭径の２倍以内であって、且つ、該改良体の横幅が前記支持杭の杭径の２〜４倍以内にして形成したこと、
を特徴とする杭基礎構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は杭基礎構造およびその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な表層地盤の下方に支持地盤がある地盤において、建物の支持方法として杭基礎を使用した場合、建物の鉛直支持力は確保されるが水平剛性が不足するため、地震時に杭頭部における水平変位が大きくなってしまう。このような場合は表層地盤を改良して杭頭部の水平剛性を高めることが地震時の水平変位を抑制する方法として有効である。この一般的な方法としては、図６に示すように、セメント系固化材を用いた深層混合処理工法による改良体１０で支持杭１１を囲むことが行われている。またその他の杭基礎構造としては、例えば特開２００５−３２０６９２号の発明が知られている。
【特許文献１】特開２００５−３２０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のセメント系固化材を用いた深層混合処理工法による改良体で支持杭を囲む方法は、改良体を１本ずつ地表面から４〜５ｍの深さまで施工するため、工費および工期が大幅にかかるという問題があった。
【０００４】
本願発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工費および工期がかからずに効率的に水平変位を抑制することができる杭基礎構造およびその構築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するための杭基礎構造は、軟弱な表層地盤の下方における支持層に先端部が支持された支持杭が前記表層地盤と支持層とでなる地盤に配設され、前記表層地盤に配設された支持杭の通り芯に沿った改良体がセメント系固化材を用いた浅層混合処理工法で形成されるとともに、前記改良体は格子状に形成されて該改良体の深さが前記支持杭の杭径の２倍以内であって、該改良体の横幅が前記支持杭の杭径の２〜４倍以内であることである。
また、杭基礎構造の構築方法は、軟弱な表層地盤とその下方の支持層とがある地盤において、前記支持層に杭の先端部を支持させるようにして支持杭を前記表層地盤に打設し、その後、該支持杭の通り芯に沿って浅層混合処理工法で地盤改良した改良体を形成するにあたり、該改良体を格子状に形成するとともに、該改良体の深さが前記支持杭の杭径の２倍以内であって、且つ、該改良体の横幅が前記支持杭の杭径の２〜４倍以内にして形成したことである。
【発明の効果】
【０００６】
改良体を１本ずつ施工する深層混合処理工法に対して、浅層混合処理工法で表層地盤のみを改良することにより、工費および工期を大幅に削減することができる。また表層地盤の改良でも支持杭の水平変位を十分に抑制することができる（例えば、改良前の変位量を４０％以下に低減することができる）。また改良体が格子状の場合であっても水平変位低減効果は全面改良の場合とほとんど変わらないが、工期を大幅に低減できる他、工費は約３５％以上低減することができる。また改良材の使用量の削減と重機の作業時間の短縮により、環境負荷を低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本願発明の杭基礎構造および杭基礎構造の構築方法について説明する。まず杭基礎構造について説明し、次に、杭基礎構造の構築方法について説明する。この杭基礎構造は杭頭部の水平変位量を抑制するために必要な地盤改良範囲として、表層地盤を杭が配設された通り芯に沿って浅層混合処理工法による改良体を格子状に形成したものであり、この表層のみに形成された格子状の改良体により杭頭部の水平剛性を確保するものである。
【０００８】
図１〜図３は杭基礎構造の実施の形態を示したものである。この杭基礎構造１は軟弱な表層地盤２の下方に支持層３がある地盤４に構築されたものであり、この地盤４に、先端を支持層３に支持させた支持杭５が配設され、この配設された支持杭５の通り芯６に沿って格子状の改良体７が形成されている。この改良体７は浅層混合処理工法によって表層地盤２を改良したものであり、深さＨが杭径の２倍以内、横幅Ｗが杭径の２〜４倍以内、剛性が原地盤２ａの剛性の１０〜２０倍である。このように表層に形成した格子状の改良体７であっても杭頭部における必要な水平剛性を確保することができる。
【０００９】
また図４は、深層改良と浅層改良との杭頭部における水平変位の水平変位低減効果（改良後の地盤の杭頭水平変位量δ‘／原地盤での杭頭水平変位量δ）の違いを、改良深さＨを変化させて示したものであり、格子状の改良体７の剛性を原地盤２ａの１０倍と２０倍とに改良した場合について表している。この結果から改良深さＨが杭径Ｄの０．５倍程度でも原地盤２ａに対して水平変位低減効果は大きく、変位量を原地盤２ａの４０％以下に抑えることができる。また改良体７の剛性が高いほどその効果は大きくなる。しかし、改良体７の剛性にかかわらず、改良深さＨが２倍を超えると、ほとんど低減効果に変化はみられない。したがって、改良深さＨを杭径の２倍以内で、表層改良をした場合の方が水平変位を経済的に抑制きるので、改良体７の深さＨを杭径の２倍以内にするという効果を確認することができる。
【００１０】
また図５に、格子状の改良体７の横幅Ｗに対する杭頭部における水平変位低減効果について、改良剛性比（地盤改良体の剛性Ｅｋ／原地盤の剛性Ｅｏ）が２０倍の場合を例に示す。この図から格子状の改良体７の場合でも原地盤２ａに対して十分な変位低減効果があり、改良体７の横幅Ｗを杭径の２倍としても７０％以上の効果がある。しかし、改良体７の横幅Ｗをこれ以上に広くしても低減効果にはあまり変化がない。例えば、改良体７の横幅Ｗが杭径の４倍の場合と、全面改良の場合（杭配設間隔が杭径の１０倍以内を想定しているのでＷ＝１０Ｄ時が全面改良の場合を表す）とを比較しても、原地盤２ａに対しての低減率は５％ほどしか変わらない。したがって、改良体７の横幅Ｗを杭径の２〜４倍以内にするという効果を確認することができる。
【００１１】
また図５には、格子状の改良体７の横幅Ｗに対する工期・工費の削減率として、全面地盤改良の施工範囲に対する改良体７の施工範囲の削減効果（経済効果）をも示している。この図から改良体７の横幅Ｗが杭径の３倍以下のときは経済効果が大きく、全面地盤改良の場合の施工範囲に対して、改良範囲を半分以下に抑えることができる。しかし、改良体７の横幅Ｗの増加に対する改良範囲の増加は初期段階で大きく、改良横幅Ｗが杭径の５倍（Ｗ＝５Ｄ）の場合は、全面地盤改良時に対する施工範囲の削減量は約２５％になる。そして、その後に５倍を超えると経済効果はだんだん緩やかに小さくなってくる。したがって、全面地盤改良よりも格子状の改良体７の方が経済的であるという効果を確認することができた。
【００１２】
次に、杭基礎構造１の構築方法について説明する。この方法は軟弱な表層地盤２の下方に支持層３がある地盤４を対象に行われるものであり、まず表層地盤２の下方における支持層３に先端部を支持させるようにして支持杭５を打設する。
【００１３】
次に、この支持杭５の通り芯６に沿って格子状の改良体７を形成すると、図１に示すような杭基礎構造１が構築される。この改良体７は、表層地盤２にセメント系固化材を混合して浅層混合処理工法で、原地盤２ａの１０〜２０倍の剛性に形成する。また改良体２の深さは杭径の２倍以内、横幅Ｗを杭径の２〜４倍以内にする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】杭基礎構造の平面図である。
【図２】杭基礎構造の斜視図である。
【図３】杭基礎構造の断面図である。
【図４】改良深さと水平変位低減効果との関係を示した図である。
【図５】格子状の改良体の改良幅に対する杭頭部の水平変位低減効果を示した図である。
【図６】従来の杭基礎構造であり、（１）は平面図、（２）は斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  杭基礎構造
２  表層地盤
２ａ  原地盤 
３  支持層
４  地盤
５、１１  支持杭
６  通り芯
７、１０  改良体
Ｗ  横幅
【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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