(57)【要約】      （修正有）【課題】基礎の直下の支持地盤の接地圧を現地で実際に測定することにより、既存構造物の基礎をそのまま再利用して改築や増築を行い得るか否かなど既存構造物の基礎の利用可能性を確認する、既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法を提供する。【解決手段】既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上に荷重計６、変位計７と共に載荷試験用のジャッキ８をほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物１０の梁又はスラブにとる構成とし、前記ジャッキ８を駆動して基礎スラブ１ａの中央部を押し下げてその荷重と変形の相関関係を求める載荷試験を行う段階と、予め算定した基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係と、前記載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、及び接地圧の大きさを測定する段階とから成る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存構造物の基礎を利用するため基礎と支持地盤との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物の支持地盤の直上に位置する基礎スラブを載荷版として利用するべく、前記基礎スラブの上に荷重計、変位計と共に載荷試験用のジャッキをほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物の梁又はスラブにとる構成とし、前記ジャッキを駆動して基礎スラブの中央部を押し下げてその荷重と変形の相関関係を求める載荷試験を行う段階と、
予め算定した基礎スラブの荷重と変形との相関関係と、前記載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、基礎スラブと支持地盤との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する段階とから成ることを特徴とする、既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法。
【請求項２】
既存構造物の基礎を利用するため基礎と支持地盤との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物の支持地盤の直上に位置する基礎スラブを載荷版として利用するべく、前記基礎スラブの上に荷重計、変位計と共に載荷試験用のジャッキをほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物の梁又はスラブにとる構成とし、前記ジャッキを駆動して基礎スラブの中央部を引き上げて、基礎スラブと支持地盤との接触の有無、および接地圧の大きさを測定することを特徴とする、既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法。
【請求項３】
既存構造物の基礎を利用するため基礎と支持地盤との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物の支持地盤の直上に位置する基礎スラブを載荷版として利用するべく、前記基礎スラブの上に加速度計または荷重計、変位計を設置し、基礎スラブの中央部へおもりを落下させてその衝撃荷重と変形の相関関係を求める動的な載荷試験を行う段階と、
予め算定した基礎スラブの荷重と変形との相関関係と、前記載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、基礎スラブと支持地盤との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する段階とから成ることを特徴とする、既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既存構造物の基礎をそのまま再利用して上部構造の改築や増築を行うにあたり、当該既存構造物の基礎を一切取り壊すことなく、その支持地盤（直下地盤）や支持杭の利用可能性を確認するため、支持地盤の接地圧の大きさを測定する方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
既存構造物の基礎を再利用すると、建設コストの削減、産業廃棄物の低減化に効果があるため、既存構造物の基礎を再利用する建設方法の実施例が近年増加している。
【０００３】
ところで、既存構造物が杭基礎による場合には、従来、支持地盤の支持力（接地圧）を無視し、既存構造物の全荷重を杭が負担する前提で構造設計が行われている。しかし、支持地盤の接地圧を現地で測定すると、既存構造物の全荷重の一部を負担していることが多々ある。その分、杭基礎は、構造設計以上の荷重を負担する能力があり、重量が増加する改築（又は増築）構造物の重量を十分に支持できる場合がある。よって、改築又は増築する構造物重量が、以前の既存構造物よりも大きくなっても、新たに杭を構築したり基礎の補強を行うことなく、改築又は増築できる可能性がある。
【０００４】
また、既存構造物が直接基礎による場合でも同様に、支持地盤の接地圧を現地で測定すると、構造設計上予定した接地圧よりも大きいことが多々あり、改築（又は増築）構造物の重量が既存構造物の重量よりも大きい場合でも、新たに杭を構築したり基礎の補強を行うことなく、改築又は増築できる可能性がある。
【０００５】
よって、ここに接地圧を現場で測定する意義が認められる。ちなみに、関連する従来技術としては、下記の特許文献１〜３が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示された「既存の場所打ちコンクリート杭の利用方法」は、既存構造物を解体し撤去した後に、残された既存杭の中央部の長さ方向に貫通する孔を杭下の地盤まで掘削し、前記貫通孔に除去式アンカーを挿入し、杭下の地盤へ固定する。そのアンカー筋を緊張して設計荷重まで載荷して杭の支持力を確認し、支持力が確認された杭は新築建物の基礎杭として利用することを内容としている。
【０００７】
特許文献２に開示された「平板載荷試験方法及び装置」は、地盤を掘削するニューマチックケーソンの作業室内で平板載荷試験を行う方法である。ニューマチックケーソンの天井スラブに反力をとる支柱パイプの下端と地盤面との間に載荷用平板と流体圧ジャッキを設置し、前記流体圧ジャッキを駆動して載荷試験を行う（鉛直地盤反力係数および極限支持力を求める）方法である。
【０００８】
特許文献３に開示された「既設杭を利用した建物の構築方法」は、建物を建て替える場合に、既設杭を解体せず、既設杭を利用して建物を構築するために、既存建物と既設杭とを縁切りし、その既設杭と基礎スラブとの間にジャッキを設置し、基礎スラブに反力をとって載荷試験を行い、同既設杭の支持力を確認した後に、基礎スラブを含む既存建物（上部躯体）を撤去し、既設杭の上に新たな建物を構築する方法である。
【０００９】
【特許文献１】特許第２８５１５３７号公報
【特許文献２】特開平９−２２１７６２号公報
【特許文献３】特開平１１−２６４２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１〜３に記載された方法は、基礎（杭）の鉛直支持力を求めるものであり、基礎と支持地盤との接地圧を求める本発明とは目的を異にする技術である。このように、接地圧を現地で測定する技術は、未だ開示されてないのが現状である。
【００１１】
本発明の目的は、基礎の直下の支持地盤の接地圧を現地で実際に測定することにより、既存構造物の基礎をそのまま再利用して改築や増築を行い得るか否かなど既存構造物の基礎の利用可能性を確認する、既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法は、
既存構造物１０の基礎１を利用するため基礎１と支持地盤３との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上に荷重計６、変位計７と共に載荷試験用のジャッキ８をほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物１０の梁又はスラブ１ｂにとる構成とし、前記ジャッキ８を駆動して基礎スラブ１ａの中央部を押し下げてその荷重と変形の相関関係を求める載荷試験を行う段階と、
予め算定した基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係と、前記載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する段階とから成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法は、
既存構造物１０の基礎１を利用するため基礎１と支持地盤３との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上に荷重計６、変位計７と共に載荷試験用のジャッキ８をほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物１０の梁又はスラブ１ｂにとる構成とし、前記ジャッキ８を駆動して基礎スラブ１ａの中央部を引き上げて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載した発明に係る既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法は、
既存構造物１０の基礎１を利用するため基礎１と支持地盤３との接地圧を測定する方法であって、
既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上に加速度計１３または荷重計、変位計７を設置し、基礎スラブ１ａの中央部へおもり１１を落下させてその衝撃荷重と変形の相関関係を求める動的な載荷試験を行う段階と、
予め算定した基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係と、前記載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する段階とから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載した発明に係る既存構造物の基礎を利用するための基礎と支持地盤との接地圧測定方法によれば、既存構造物１０の基礎１を一切取り壊すことなく、基礎１と支持地盤３との接地圧を現地で実際に測定することができる。その結果、改築又は増築する構造物重量が、以前の既存構造物１０よりも大きくなったとしても、新たに杭を構築したり基礎の補強を行うことなく、改築又は増築できる利用可能性を確認することができる。また、既存構造物１０の基礎１を改築又は増築する構造物の基礎１として再利用できると確認した場合には、基礎工事の大幅な工期短縮とコストダウンが図れると共に、産業廃棄物の低減化にも大きく寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａをそのまま載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａ（載荷版５）に荷重を載荷する、静的な又は動的な載荷試験を行う。その結果、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定し、既存構造物１０の基礎１を、改築（又は増築）構造物の基礎として再利用できると確認した場合には、既存構造物１０の基礎１を再利用して、その上部構造物２を改築し又は増築する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、請求項１に記載した発明の実施例を示したものである。既存構造物１０の基礎１のうち梁間の基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上の中央部に台１２を置いて荷重計６および変位計７を設置し、更に載荷試験用ジャッキ８をほぼ垂直姿勢に設置し、同ジャッキ８の上端は既存構造物の基礎１の梁又はスラブ１ｂに当てがって載荷試験反力をとる構成とする。なお、図示例では、既存構造物１０が杭基礎９による場合を示しているが、直接基礎でも実施できる。
【００１８】
こうして準備が整った段階で、前記ジャッキ８を駆動して基礎スラブ１ａ（載荷版５）の中央部を押し下げてその荷重と変形との相関関係を求める載荷試験を行う。前記荷重は、荷重計６でジャッキ８による鉛直載荷荷重の大きさを測定することにより求め、同時に変位計７により地盤の変位量（沈下量）の大きさを求める。図２の符号Ａの点線は、その相関関係の結果を示したものである。具体的に、当該点線Ａ上の○印が現状の荷重位置を示しており、前記基礎スラブ１ａの中央部を更に押し下げると右上に上昇する関係を示している。
【００１９】
基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係は、予め算定しておく。具体的には、基礎スラブ１ａと基礎梁の厚み、配筋、コンクリート強度、ヤング率などの設計断面より、地盤剛性を考慮しない基礎スラブ１ａ自体の荷重と変形との相関関係をフレームモデル解析により算定すると共に、前記設計断面に地盤剛性として地盤反力ばねを考慮した基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係をフレームモデル解析により算定する。図２の符号Ｂの実線は、地盤剛性を考慮しない方のフレームモデル解析の結果を示したものである。一方、地盤剛性を考慮した方のフレームモデル解析の結果は、図２の符号Ａの点線に近づくように、地盤反力ばねの値を調整することに留意する。
【００２０】
前記２種類のフレームモデル解析により予め算定した基礎スラブ１ａの荷重と変形の相関関係と、前記載荷試験による相関関係（図２の符号Ａ）とを照らし合わせて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する（以上、請求項１記載の発明）。なお、接地圧は、計測した地盤剛性から算定する。
【００２１】
載荷試験の終了後には、上記の荷重計６と変位計７並びにジャッキ８及び台１２をそれぞれ撤去し、基礎１はそのまま再利用が可能な状態にする。
【００２２】
前記基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさの測定方法について、図２を参照して、概略的に説明する。
【００２３】
図２の符号Ｂの実線より、地盤反力ばねがない場合、基礎スラブ１ａの荷重と変形の相関関係は、１００ｔの荷重を上下に作用させた場合、中央で２．０ｃｍたわむ（沈下する）計算結果が得られている。実線で示したように、スラブはほぼ線形なので、５０ｔで１．０ｃｍたわみ、２５ｔで０．５ｃｍたわむと推測できる。
【００２４】
一方、図２の符号Ａの点線より、前記載荷試験による相関関係は、２００ｔの荷重を作用させた場合、１．０ｃｍ沈下することが分かる。
【００２５】
よって、１ｃｍ押し込むのに地盤が抵抗する荷重は、１５０ｔ（＝２００ｔ−５０ｔ）であることが分かるので、基礎スラブ１ａの負担面積を例えば１５ｍ２とすると、地盤反力ばねは、１０ｔ／ｍ２ ／ｃｍと求められる。なお、この地盤反力ばねを設置したフレームモデル解析を行うと２００ｔ作用させて１ｃｍ沈下する。地盤反力ばねの大きさは砂地盤の場合、特に接地圧と相関関係が高く、地盤反力ばね値から接地圧を算定することができる。
【００２６】
ちなみに、前記載荷試験の結果、荷重と変形（沈下）の相関関係が、符号Ｂの実線とほぼ重なるような場合には、接地圧はゼロであることが推測される。
【００２７】
以上の結果、接地圧を現地で測定することは、下記するような意義がある。
すなわち、既存構造物１０が杭基礎９による場合には、従来、支持地盤３の支持力（接地圧）を無視し、既存構造物１０の全荷重を杭９が負担する前提で構造設計が行われるが、以上のように、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接地圧を現地で測定すると、既存構造物１０の全荷重の一部又は大部分を支持地盤３が負担していることが分かる。よって、その分、杭基礎９は、構造設計以上の荷重を負担する能力があり、重量が増加する改築又は増築する上部構造物２の重量が既存構造物１０の重量よりも大きい場合でも、新たな杭の打設や基礎１の補強を行うことなく建設できる場合がある。
【００２８】
同様に、既存構造物１０が直接基礎による場合でも、支持地盤３の接地圧を現地で測定すると、構造設計上予定した接地圧よりも大きいことが多々あり、その場合には、改築又は増築する上部構造物２の重量が既存構造物１０の重量よりも大きい場合でも、新たな杭の打設や基礎１の補強を行うことなく建設できる場合がある。
【００２９】
また、基礎スラブ１ａと支持地盤３とが確実に接していて、接地圧を確認できると、パイルド・ラフト基礎のパイル（杭９）以外の鉛直支持抵抗としてラフト（支持地盤３）が利用できるし、基礎スラブ１ａと支持地盤３の摩擦抵抗を地震などによる水平荷重に対する水平抵抗として算定できるという利点もある。
【実施例２】
【００３０】
図３は、請求項２に記載した発明の実施例を示している。この実施例は、既存構造物１０の基礎１を利用するため基礎１と支持地盤３との接地圧を測定する方法であって、既存構造物１０の支持地盤３の直上に位置する基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの上に荷重計６、変位計７と共に載荷試験用のジャッキ８をほぼ垂直姿勢に設置し、載荷試験反力を既存構造物１０の梁又はスラブ１ｂにとる構成とし、前記ジャッキ８を駆動して基礎スラブ１ａの中央部を引き上げて、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定することを特徴とする（請求項２記載の発明）。この場合には、基礎スラブ１ａをジャッキ８で引き上げ可能とするために、ジャッキ８と台１２と基礎スラブ１ａとを一体化することを条件とする。
【００３１】
上記請求項１に係る実施例１の場合は、地盤反力ばねの値と接地圧との関係をフレームモデル解析を行うことにより定める必要があったが、この実施例２に係る接地圧を測定する方法は、基礎スラブ１ａの中央部を引き上げることにより、剛性が変化する荷重の値から直接、接地圧を求めることが可能となる。
【００３２】
なお、剛性が変化するところまで基礎スラブ１ａの中央部を引き上げることができなくても、少なくとも、引き上げ荷重から、地盤反力ばねを考慮した基礎スラブ１ａに係るフレームモデル解析値を差し引いた値までは接地圧があると云える。このことは、杭の載荷試験において、極限支持力を求めなくても載荷した荷重までは最低限、支持力があるという意味と同様の意味である。
【実施例３】
【００３３】
図４は、請求項３に記載した発明の実施例を示したものである。この請求項３に記載した発明は、請求項１記載の発明と同様に、既存構造物１０の支持地盤３の基礎１のうち梁間の基礎スラブ１ａを載荷版５として利用するべく、前記基礎スラブ１ａの中央部の上に加速度計１３（又は荷重計）と変位計７を設置して、基礎スラブ１ａの中央部へおもり１１を落下させてその衝撃荷重と変形の相関関係を求める動的な載荷試験を行う。なお、図示例では、既存構造物１０が直接基礎による場合を示しているが、杭基礎でも実施できる。
【００３４】
前記加速度計１３で測定された値を荷重に変換すれば、図２の符号Ａの点線で示したような、請求項１記載の発明と同様な載荷試験による荷重と変形との相関関係を求めることが可能となる。
【００３５】
基礎スラブ１ａの荷重と変形との相関関係は、請求項１記載の発明と同様に予め算定しておく。そして、前記予め算定した基礎スラブ１ａの荷重と変形の相関関係と、前記動的な載荷試験による相関関係とを照らし合わせて、請求項１記載の発明と同様に、基礎スラブ１ａと支持地盤３との接触の有無、および接地圧の大きさを測定する（請求項３記載の発明）。以上の結果、接地圧を現地で測定することは、上述したように、請求項１記載の発明とほぼ同様の意義があり、既存構造物１０を改築又は増築する上で、かなり有益である。載荷試験の終了後には、上記の加速度計１３（又は荷重計）と変位計７をそれぞれ撤去し、基礎１はそのまま再利用が可能な状態にする。
【００３６】
以上のように、図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りでなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１を示す図である。
【図２】載荷試験による荷重と変形との相関関係と、基礎スラブの荷重と変形との相関関係を対比したグラフである。
【図３】本発明の実施例２を示す図である。
【図４】本発明の実施例３を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      既存構造物の基礎
１ａ    基礎スラブ
１ｂ    梁又はスラブ
２      上部構造物
３      支持地盤
５      載荷版
６      荷重計
７      変位計
８      ジャッキ
９      杭
１０      既存構造物
１１      おもり
１２      台
１３      加速度計
【図１】
2005098018.tif 000003
【図２】
2005098018.tif 000004
【図３】
2005098018.tif 000005
【図４】
2005098018.tif 000006