(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物直下の軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤中に、平面視が閉じた格子壁形状の地盤改良壁が非液状化層に届く深さまで施工され、前記格子壁状の地盤改良壁に囲まれた地盤中に杭を造成して上部構造物を支持させた杭基礎構造であって、
前記地盤改良壁の頭部は、上部構造物の下部へ、水平力を負担できる深さまで呑み込まれており、上部構造物には、地盤改良壁の頭部上端よりも上方部位に、地盤改良壁に上部構造物の鉛直力を負担させない空隙が形成されていること、 
前記杭の上端は、上部構造物との間を、上部構造物の鉛直力は負担するが、設計荷重以上の水平力は滑りを生じて負担しない構造で支持させた構成とされていることを特徴とする、地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造。
【請求項２】
上部構造物に形成された、地盤改良壁に上部構造物の鉛直力を負担させない空隙の中に、圧縮塑性若しくは圧縮脆性を有する材料が充填されていることを特徴とする、請求項１に記載した地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造。
【請求項３】
上部構造物が沈下した場合でも地盤改良壁に鉛直力を作用させないように、地盤改良壁の頭部側面と上部構造物との接触面部に、上下方向の摩擦低減材が施工されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤上に建物や各種の構造物（以下、単に上部構造物という。）を杭基礎で構築する場合に、平面視が閉じた格子壁形状の地盤改良壁により地盤の液状化を防止し、地震時に発生する上部構造物の慣性力（水平力）は地盤改良壁に負担させて杭の負担を低減し、同上部構造物の鉛直荷重は専ら杭に負担させる構成の杭基礎構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤上に上部構造物を構築する場合、地震時に地盤の支持力を期待できないので、杭基礎を採用して、上部構造物の鉛直荷重および地震時に発生する上部構造物の慣性力（水平力）を全て杭に負担させる基礎構造が一般的に知られ実施されている。
例えば下記の特許文献１に開示された免震杭基礎構造は、杭上端に積層ゴムのような弾性材を設置して、弾性材が変形する限度内で杭に対する水平力の負担を軽減化する構成である。しかし、所詮は杭に鉛直力および水平力を分担させる構成に変わりがない。
【０００３】
特許文献２に記載された基礎構造は、建物の鉛直荷重を支持する基礎杭のほかに、同建物に作用する水平力を非液状化地盤へ伝達する壁状の地盤改良体を造成するという。しかし、前述した荷重分担のメカニズム、すなわち如何なる構成により建物に作用する水平力を壁状の地盤改良体に負担させるかの具体的構成は開示されていない。
特許文献３に記載された液状化対応基礎構造は、建物を支持する支持杭のほかに、水平抵抗杭および地盤改良壁を液状化層よりも深く設けて水平力を分担させ、液状化を防止するとの説明がある。しかし、荷重分担のメカニズムはやはり明解でない。
【０００４】
特許文献４に記載された基礎構造は、上部躯体を支持する杭基礎を設けるほか、前記杭基礎の周囲に非改良部を残して地盤改良を行い、同地盤改良体は上部躯体と接合する構成と認められる。杭基礎は、軸力のみを支持するというが、「杭頭部は杭頭固定用鉄筋９で上部躯体４の下部に固定した」段落番号［００１３］との記載に徴すると、やはり、荷重分担のメカニズムは明解でない。
次に、特許文献５に開示された地盤改良基礎構造は、いわゆる直接基礎として構造物直下の地盤を改良した地盤改良基礎を造成し、更に沈下防止杭を打設した構成である。
下記の特許文献６に記載された基礎構造は、構造物の鉛直荷重を支持する支持杭のほかに、地震時に構造物の水平力を負担する地盤改良体を造成するという。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−３０４２２６号公報
【特許文献２】特開平６−２９４１３７号公報
【特許文献３】特開平９−４９２３９号公報
【特許文献４】特開平１１−２００３８１号公報
【特許文献５】特開平１１−２５６５６３号公報
【特許文献６】特開２００５−３０７５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、地盤改良体に水平力を分担させることで上部構造物を支持する杭の水平力負担を軽減して杭の脆性破壊を防止し、また、杭径の縮小化、あるいは杭本数の節減を図る目的の考えや先行技術は既に種々提案されている。
とりわけ上記の特許文献６に記載された基礎構造の場合は、上部構造物の鉛直荷重を支持する支持杭は構造物と接合されず、砂や砂利あるいは解体ガラなどを介在させて水平力と絶縁する。一方、地盤改良体と上部構造物は地盤改良体の中へ突入するシアコネクタ等により水平力を伝達する構成である点は注目できる。
【０００７】
しかし、特許文献６に記載された基礎構造の場合は、地盤の液状化に対する配慮と対策が欠落している。すなわち、同公報の図３ａ、ｂとこれを説明した段落番号［００１２］の記載を参照すると、平面視において格子の各交差点の位置に支持杭を配置し、前記の支持杭とは間隙を保持して地盤改良体を造成しているので、例えば図３ａの実施例では地盤改良体が格子壁状に形成されているが、地盤土壌の拘束効果は実質的になく、地盤の液状化防止効果は期待できない。その上、前記地盤改良体は地盤中に浅く造成されているので、地震時に地盤が液状化すると地盤改良体が沈下することを避け難く、遂には上部構造物との間で水平力を伝達するシアコネクタ等が外れて用を為さない事態さえも予測されるのである。
【０００８】
本発明の目的は、平面視が閉じた格子壁形状の地盤改良体による地盤の液状化防止効果が高く、地震時に発生する上部構造物の慣性力（水平力）は前記地盤改良体に負担させる機構が明快で構造的安定性に優れ、しかも杭には設計荷重以上の水平力を分担させない構成として杭の脆性破壊を防止し、杭径の縮小化や杭本数の節減を図ることができる杭基礎構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記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地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造は、
構造物直下の軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤２中に、平面視が閉じた格子壁形状の地盤改良壁５が非液状化層３に届く深さまで施工され、前記格子壁状の地盤改良壁５に囲まれた地盤中に杭８を造成して上部構造物１を支持させた杭基礎構造であって、
前記地盤改良壁５の頭部は、上部構造物１の下部へ、水平力を負担できる深さｈまで呑み込まれており、上部構造物１には、地盤改良壁５の頭部上端よりも上方部位に、地盤改良壁５に上部構造物１の鉛直力を負担させない空隙６が形成されていること、
前記杭８の上端は、上部構造物１との間を、上部構造物１の鉛直力は負担するが、設計荷重以上の水平力は滑りを生じて負担しない構造で支持させた構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造において、
上部構造物１に形成された、地盤改良壁５に上部構造物１の鉛直力を負担させない空隙６の中に、圧縮塑性若しくは圧縮脆性を有する材料が充填されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造において、
上部構造物１が沈下した場合でも地盤改良壁５に鉛直力を作用させないように、地盤改良壁５の頭部側面と上部構造物１との接触面部に、上下方向の摩擦低減材が施工されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造によれば、地盤改良壁５は平面視が閉じた格子壁形状で、しかも非液状化層３に届く深さまで施工するから、構造物直下の地盤２が軟弱地盤又は液状化の可能性がある場合でも、同地盤２の液状化を防止する効果に優れ、地盤改良壁５が地盤２の液状化によって沈下する懸念は皆無である。よって、地震時に発生する上部構造物１の慣性力（水平力）を地盤改良壁５が負担する構造に経時的な変化を来さない。地盤改良壁５は、平面視が閉じた格子壁形状であるから、その形状効果として、水平力の作用に対する剛性、耐力が十分に大きいという効果もある。
上記したように、杭８は地震時に設計荷重以上の水平力は滑りを生じて負担しないから、同杭８の設計においては鉛直荷重のみを考慮して杭断面を決めることができ、杭径（軸部径）を必要最少限度に小さくでき、或いは杭本数を減らせるという経済効果が大きいのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
構造物直下の軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤２中に、平面視が閉じた格子壁形状の地盤改良壁５を非液状化層３に届く深さまで施工し、前記格子壁状の地盤改良壁５に囲まれた地盤中に杭８を造成して上部構造物１を支持させた杭基礎構造である。
前記地盤改良壁５の頭部は、上部構造物１へ、水平力を負担できる深さｈまで呑み込ませている。
前記杭８の上端は、上部構造物１を、鉛直力は負担するが設計荷重以上の水平力は滑りを生じて負担しない摩擦低減機構９で支持する構成とする。
【実施例１】
【００１５】
以下に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１と図２は、本発明に係る地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造の実施例を示している。
上部構造物１を建設しようとする地盤は、表層部２が軟弱地盤又は液状化の可能性がある地層で、その下方に液状化の心配がない粘土層のような非液状化層３が存在し、更にその下方に砂層のような支持層４が存在する構成であることを示している。
図示した実施例の場合は、上部構造物１の直下の地盤２中に、平面視が図２に示したように閉じた格子壁形状の地盤改良壁５を、前記非液状化層３に届く深さまで施工する。かくして造成された前記格子壁状の地盤改良壁５によって囲まれた格子状枡内の地盤中に、前記支持層４へ到達する支持杭８を造成して上部構造物１を支持させている。もっとも、杭８は、支持力を期待できる限りにおいて、いわゆる摩擦杭であってもよい。
【００１６】
本発明の特徴として、前記地盤改良壁５の頭部は、図３および図４に示したように、上部構造物１の基礎梁部分１Ａへ、水平力を負担できる（又は伝達できる）深さｈまで呑み込まれている。のみならず、基礎梁部分１Ａには、地盤改良壁５の頭部上端よりも上方部位に、万が一上部構造物１が沈下した場合にも地盤改良壁５へ上部構造物１の鉛直力を負担させないように力伝達の縁を切る空隙６が形成されている。或いは同空隙６中には、例えば発泡ウレタンフォームのような圧縮塑性若しくは圧縮脆性を有する材料が充填される。更に、万が一にも上部構造物１が沈下しても、地盤改良壁５に鉛直力を作用させないようにする念入りな構成として、地盤改良壁５の頭部側面と、上部構造物１（の基礎梁部分１Ａ）との接触面部に、例えばテフロン（登録商標）シートや砂層のごとき上下方向の摩擦低減材７が施工されている。この摩擦低減材７は、地盤改良壁５が上部構造物１の鉛直荷重を負担しないように力的な縁を切る手段である。
上下方向摩擦低減材７の具体的な施工法としては、上部構造物１の構築に先行して造成した地盤改良壁５の頭部上端に、前記空隙６の深さに相当する厚さの発泡ウレタンフォームを載置し、更に前記地盤改良壁５の頭部上端からテフロン（登録商標）シートや砂入り袋を垂らしておいて、上部構造物１（の基礎梁部分１Ａ）のコンクリート打設を進める手順などで実施することができる。
【００１７】
一方、地震時に発生する上部構造物１の慣性力（水平力）を地盤改良壁５へ確実に伝えて負担させる構造として、図３又は図５Ａに例示したように、地盤改良壁５は、地盤改良柱を一部ラップさせて連続する状態に造成する。したがって、上記のように摩擦低減材７を設置して、地盤改良壁５が上部構造物１の鉛直荷重を負担しないように縁切りしていても、地盤改良柱の円弧が連なるシアキー効果で、地盤改良壁５には問題なく水平力の伝達を期待できる。場合によっては、図５Ｂに例示したように、地盤改良壁５を形成する地盤改良柱を、矩形波形状の凹凸に形成してシアキー効果を増大させた構造で実施することも好ましい。
【００１８】
次に、図６は、上記した杭８の上端と上部構造物１（の基礎梁部分１Ａ）との関係が、鉛直力は負担するが、設計荷重以上の水平力が作用すると滑りを生じて水平力を負担させない（水平力の伝達を絶縁する）構成の実施例を示している。要するに杭８の上端は、上部構造物１の基礎梁部分１Ａとは定着されていない構成を基本とする。その積極的な実施例として、図６の場合は、杭８の上端と基礎梁部分１Ａとに、相互に滑る２枚又は複数枚の金属プレートを重ねた、所謂メタルタッチによる摩擦低減機構９を設置し、又は前記金属プレート間にＳＬコンパウンドやグリースのような摩擦低減材を塗布した構成の摩擦低減機構９を用いた実施例を示している。
【００１９】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、勿論、本発明は以上に説明した実施例の内容に限定されるものではない。本発明の要旨と目的を逸脱しない範囲で、いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更や変形、応用による種々な実施例が存在することを申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る地盤改良壁に水平力を分担させる杭基礎構造の実施例を示した立面図である。
【図２】図１のII−II線矢視の断面図である。
【図３】上部構造物の基礎梁部分と地盤改良体との取り合いを示した斜視図である。
【図４】図１のIV指示部を拡大して示した説明図である。
【図５】Ａ、Ｂは地盤改良体の構成例を示した平面図である。
【図６】杭と上部構造物との取り合い構造を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１          上部構造物
２          軟弱地盤又は液状化の可能性がある地盤
３          非液状化層
４          支持層
５          地盤改良体
８          杭
１Ａ        基礎梁部分
９          摩擦低減機構
【図１】
0005124180.tif 000002
【図２】
0005124180.tif 000003
【図３】
0005124180.tif 000004
【図４】
0005124180.tif 000005
【図５】
0005124180.tif 000006
【図６】
0005124180.tif 000007