(57)【要約】【課題】構造物の既設基礎杭と増し杭との剛性比の違いの如何にかかわらず、増し杭に負担させるべき上部鉛直荷重を確実に伝達することができる構造物の基礎補強方法を提案する。【解決手段】以下の工程によって構造物の基礎を補強する。(1) 既設基礎に隣接して増し杭を打設する第１工程。(2) 増し杭の上方に既設基礎と一体化した増設基礎上部を構築する第２工程。(3) 増設基礎上部を介し、該既設基礎の自重を反力源として増し杭に所定量のプレロード荷重を載荷する第３工程。(4) プレロード荷重を維持した状態で増設基礎下部を構築する第４工程。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の既設基礎に隣接して増し杭を設置することによって、該構造物の基礎を補強する方法であって、
該既設基礎に隣接して増し杭を打設する第１工程と、
該増し杭の上方に既設基礎と一体化した増設基礎上部を構築する第２工程と、
該増設基礎上部を介し、該既設基礎の自重を反力源として増し杭に所定量のプレロード荷重を載荷する第３工程と、
該プレロード荷重を維持した状態で増設基礎下部を構築する第４工程
からなることを特徴とする構造物の基礎補強方法。
【請求項２】
前記増設基礎上部と前記既設基礎との接合部に、プレロード時に発生するせん断力および曲げモーメントに抵抗する強度を有する補強部材を設置することを特徴とする請求項１記載の構造物の基礎補強方法。
【請求項３】
前記プレロード荷重の載荷に際し、まずオイルポンプと挿入ジャッキの組み合わせによって増し杭にプレロード荷重を載荷し、このプレロード荷重が所定の値に到達した後、該プレロード荷重を機械式ジャッキに受け替え、そのまま躯体中に埋設することを特徴とする請求項１または２記載の構造物の基礎補強方法。
【請求項４】
前記増設基礎下部を構築する材料として、膨張コンクリートまたは無収縮グラウトのような無収縮仕様の材料を使用することを特徴とする請求項１，２または３記載の構造物の基礎補強方法。
【請求項５】
前記プレロード荷重の載荷に際し、負荷荷重を前記プレロード荷重まで増して行く段階で増し杭の変位、ひずみの測定を行うことにより、増し杭の鉛直支持力持性を確認しつつ行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の構造物の基礎補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎構造を増し杭によって補強する場合に、増し杭への鉛直荷重伝達を確実に行うことができる構造物の基礎補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば溶鉱炉などの大型構造物の改修に際し、構造物の重量が増大し、既設基礎の鉛直支持力が不足する場合には、基礎構造の補強が必要となる。
すなわち、既設基礎の支持力に余裕がなく、沈下の発生が許容できない場合には、上部鉛直荷重の増加分を的確に支持できるように基礎構造を補強する必要がある。
そのため、基礎構造の補強に関しては、従来から種々の対策が講じられている。
既設基礎に隣接して増し杭を設置し、基礎を拡大する方法もその一つである。
【０００３】
ところで、増し杭による補強に際し、既設基礎と増し杭の剛性が大きく異なるような場合には、増し杭にいかに的確に荷重を伝達させるかが問題となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、既設基礎の外周に打設した増し杭をコンクリートにより既設基礎と一体化する際、新旧コンクリートの接合部におけるせん断耐力を確保する目的で鉄筋やスタッドを配置する方法を提案している。
【特許文献１】特開平８−296209号公報
【発明の開示】
【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に開示の方法では、既設基礎杭と増し杭の剛性が大きく異なる場合には、上部鉛直荷重が増し杭にほとんど伝達されず、既設基礎側へ荷重の大半が流れることになり、十分な補強効果が得られない。
従って、既設基礎の支持力に余裕がない場合には、上部鉛直荷重の増加によって基礎が沈下する危険がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、増し杭の剛性の大小、ひいては既設基礎杭との剛性比の違いの如何にかかわらず、増し杭に負担させるべき上部鉛直荷重を確実に伝達することができる構造物の基礎補強方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
さて、発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、既設基礎（及び上載設備）の自重を反力源とし、ジャッキ等により増し杭に予め所望の鉛直下向き荷重を載荷しておき、この状態で躯体を構築することにより、所期した目的が有利に達成されることの知見を得た。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）構造物の既設基礎に隣接して増し杭を設置することによって、該構造物の基礎を補強する方法であって、
該既設基礎に隣接して増し杭を打設する第１工程と、
該増し杭の上方に既設基礎と一体化した増設基礎上部を構築する第２工程と、
該増設基礎上部を介し、該既設基礎の自重を反力源として増し杭に所定量のプレロード荷重を載荷する第３工程と、
該プレロード荷重を維持した状態で増設基礎下部を構築する第４工程
からなることを特徴とする構造物の基礎補強方法。
【０００９】
（２）前記増設基礎上部と前記既設基礎との接合部に、プレロード時に発生するせん断力および曲げモーメントに抵抗する強度を有する補強部材を設置することを特徴とする上記（１）記載の構造物の基礎補強方法。
【００１０】
（３）前記プレロード荷重の載荷に際し、まずオイルポンプと挿入ジャッキの組み合わせによって増し杭にプレロード荷重を載荷し、このプレロード荷重が所定の値に到達した後、該プレロード荷重を機械式ジャッキに受け替え、そのまま躯体中に埋設することを特徴とする上記（１）または（２）記載の構造物の基礎補強方法。
【００１１】
（４）前記増設基礎下部を構築する材料として、膨張コンクリートまたは無収縮グラウトのような無収縮仕様の材料を使用することを特徴とする上記（１），（２）または（３）記載の構造物の基礎補強方法。
【００１２】
（５）前記プレロード荷重の載荷に際し、負荷荷重ステップを前記プレロード荷重まで増して行く段階で増し杭の変位、ひずみの測定を行うことにより、増し杭の鉛直支持力持性を確認しつつ行うことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の構造物の基礎補強方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、増し杭によって構造物の基礎構造を補強するに際し、構造物の既設基礎杭と増し杭との剛性が大きく異なる場合であっても、上部鉛直荷重の増加分を増し杭で的確に支持して、既設基礎の沈下を効果的に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を工程毎に具体的に説明する。
代表例として、溶鉱炉の基礎構造を補強する場合について述べる。
図１に、溶鉱炉の基礎を模式で示す。図中、番号１が既設基礎、２が補強部である。
この例では、既設基礎の周囲４ヶ所に補強部を設けた場合を示す。
【００１５】
（第１工程）
本発明では、まず、補強部２に増し杭３を打設する。図２にその状態を示す。増し杭３の本数については、既設基礎の鉛直支持力を補強する補強鉛直支持力（以下単に補強強度という）に対し、増し杭３でそれぞれ支持すべき荷重に応じて適宜定めれば良い。
この例では、各補強部２それぞれに５本の増し杭を打設する場合を示している。
【００１６】
（第２工程）
次に、図３に示すように、既設基礎１のフーチング４の外周に孔を穿ち、鉄筋５を埋め込むいわゆる削孔鉄筋を設置する。
このように、補強部材として鉄筋５を使用することにより、後述するプレロード時に発生するせん断力および曲げモーメントに抵抗するに十分な強度を得ることができる。ここに、埋設する鉄筋の径および本数は、必要とされる補強強度に応じて適宜定めれば良い。
ついで、この部分をコンクリートで固めて増設基礎上部６を構築する。この状態を図４に示す。
【００１７】
（第３工程）
次に、図５に示すように、上記した増設基礎上部６と打設した増し杭３との隙間にジャッキを装入し、既設基礎１の自重を反力源として増し杭３に所定量のプレロード荷重を載荷する。ここで、所定量のプレロード荷重とは、補強強度に応じて各増し杭３が負担すべきプレロード荷重のことである。
このプレロード荷重の載荷に際しては、オイルポンプと挿入ジャッキを組み合わせて、所定の値までプレロード荷重を載荷する。このようにして、増し杭に所定量のプレロード荷重が載荷された後は、図６に示すように、この荷重をネジの回転を利用するいわゆる機械式ジャッキであるキリンジャッキ７による支持に切り替え、挿入ジャッキは外部へ搬出する。
これにより、増し杭へのプレロード荷重はキリンジャッキ７のみによって支持されたことになる。
【００１８】
（第４工程）
この状態、すなわちプレロード荷重がキリンジャッキ７によって支持された状態で、このキリンジャッキ７ともども、増設基礎上部６と打設した増し杭３との隙間を無収縮仕様の材料である例えば膨張コンクリート等で固めて増設基礎下部８を構築する。この状態を図７に示す。
【００１９】
上記したように、本発明では、ジャッキによってプレロード荷重を増し杭に載荷したままコンクリートで固めることにより増設基礎下部８を構築するわけであるが、最終的なプレロード荷重の支持は機械式ジャッキであるネジの回転を利用する安価なキリンジャッキで行い、高価なオイルポンプや挿入ジャッキは繰り返し使用できるので、設備費もわずかで済む。
ここで機械式ジャッキとは、油圧等液圧媒体を使用せず、機械式結合で作動する、上記のネジの回転を利用したジャッキ類を指すものである。これらのジャッキであれば、コンクリート中に埋設施工してもプレロード荷重の支持は持続される。この点、液圧式ジャッキ類は高価なだけでなく、液洩れでプレロード荷重の支持の持続に問題を生じるおそれがある。
【００２０】
また、増設基礎下部８を構築するための材料としては、無収縮性である膨張コンクリートや無収縮グラウドを用いることが好ましい。というのは、かかる無収縮性仕様の材料を用いることにより、プレロード荷重の抜け防止と同時に、増設基礎上部と増設基礎下部との一体化が有利に確保されるからである。
【００２１】
なお、本発明では、増し抗には、プレロード荷重を載荷できさえすれば良いが、負荷荷重を前記プレロード荷重まで増して行く段階で、増し抗の変位、ひずみの測定を行うことにより、増し杭の鉛直支持力特性を確認しつつ基礎補強を行うことができる。
すなわち、−般的には膨大な設備費が必要なため、ごく一部の杭にしか実施できない載荷試験を、負荷荷重を前記プレロード荷重まで増して行く段階で、順次、増し杭の変位、ひずみの測定を行うことにより、同様な、載荷試験を全ての増し抗に行うことができ、補強工事の信頼性が高まる利点がある。
通常、杭の支持力設計は実際に負荷される荷重（設計荷重）に対して２〜３倍の安全率を乗じて行われる。これは地盤性状の設計条件とのずれ、不均一性により実杭の支持力は相当にばらつくことから採用される安全率である。そして施工後の抗に対しては、載荷試験等による支持力確認は通常は行われることがない。
本発明では、増設基礎上部と増し杭の間でプレロード荷重を加えることができるため、増し杭に対して、プレロード荷重載荷設備を用いて、プレロード荷重を加える過程で容易に載荷試験が行えるため、補強工事の信頼性が高まることになる。
【００２２】
なお、負荷荷重を前記プレロード荷重まで増して行く段階で、増し杭の変位、ひずみの測定を行うとは、一般的な坑の載荷試験手順に相当するように５ｔ〜20ｔピッチ程度の刻みで荷重を上げていき、その過程の必要な部分で、増し杭の変位、ひずみ測定を行うことである。普通の載荷試験では、杭の塑性域まで荷重を付加し、降伏荷重、極限荷重を求めるが、本発明の場合は目的が違うため、補強に必要な所定量のプレロード荷重を最終荷重とし、そのプレロード荷重に達した時点で増し抗の挙動が弾性を維持していれば、基礎として十分な信頼性を有することが確認できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、溶鉱炉などの大型構造物の改修に際し、上部鉛直荷重が増大する場合であっても、増し杭によって上部鉛直荷重の増加分を的確に支持することができるので、既設基礎が沈下する等の不具合は生じない。
また、本発明は、上記した溶鉱炉などの大型構造物の改修の場合だけでなく、橋脚、鉄塔およびタンクなどの基礎の補強にも有利に適合する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】溶鉱炉の基礎を示す模式図である。
【図２】補強部に増し杭を打設した状態を示した図である。
【図３】既設基礎のフーチング部に削孔鉄筋を設置した状態を示した図である。
【図４】増設基礎上部を構築した状態を示した図である。
【図５】増設基礎上部と打設した増し杭との隙間にジャッキを装入して、増し杭に所定量のプレロード荷重を載荷した状態を示した図である。
【図６】載荷されたプレロード荷重をキリンジャッキによる支持に切り替えた状態を示した図である。
【図７】増設基礎下部を構築した状態を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  既設基礎
２  補強部
３  増し杭
４  フーチング
５  鉄筋
６  増設基礎上部
７  キリンジャッキ
８  増設基礎下部
【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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