(57)【要約】【課題】砂質地盤など液状化の虞がある地盤上に建築された平面規模の大きい既存建物の基礎地盤の液状化を低減し不同沈下を防止する工法を提供する。【解決手段】既存建物の外周地盤中に、同既存建物の外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁を構築し、地盤改良壁の上端面へ支持部材を構築し、支持部材上にダンパーを設置し、既存建物の外周部に定着した控え壁を前記ダンパー上に構築して、同既存建物の荷重を地盤改良壁へ伝達可能にする。【選択図】図１
2007170099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の基礎地盤の液状化を低減し不同沈下を防止する工法であって、
前記既存建物の外周地盤中に、同既存建物の外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁を構築する工程と、
前記地盤改良壁の上端面へ支持部材を構築する工程と、
前記支持部材上にダンパーを設置し、既存建物の外周部に定着した控え壁を前記ダンパー上に構築して、同既存建物の荷重を地盤改良壁へ伝達可能にする工程と、
から成ることを特徴とする、既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項２】
既存建物の外周柱に控え壁を定着することを特徴とする、請求項１に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項３】
地盤改良壁は、繊維補強材を混入したセメントで高強度に構築することを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項４】
閉鎖形状の地盤改良壁は、控え壁が設置される部分を厚く又は高強度に構築することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項５】
地盤改良壁は、液状化層内の沈下許容範囲内の深さに、又は液状化層を貫通して非液状化層に到達する深さに構築することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項６】
支持部材と控え壁との間にジャッキを設置し、同ジャッキを操作して既存建物の不同沈下を修正する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【請求項７】
既存建物の基礎は直接基礎構造又は杭基礎構造であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば砂質地盤など液状化の虞がある地盤上に建築された平面規模の大きい既存建物の基礎地盤の液状化を低減し不同沈下を防止する工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水で飽和された砂地盤等の液状化層を有する地盤上に構築された建物は、地震発生時には基礎地盤に液状化現象が生じ、液状化層の体積変化により構造物が沈下又は不同沈下し、建物の傾きや倒壊など多大なる被害をもたらすことが知られている。
前記のような液状化現象を低減して沈下や不同沈下が生じることを防止するため、構造物の直下位置の地盤内に、閉鎖形状で、内部に格子壁を設けた地盤改良壁を構築して液状化を防止することが広く実用に供されている。
【０００３】
特許文献１には、構造物の基礎下に地盤改良壁を構築し、重心の偏っている側の地盤改良壁を他の側より厚く構成して沈下又は不同沈下を低減する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、液状化層の液状化による構造物の沈下量が許容沈下量以下となるような層厚を有する地盤改良壁を、前記構造物の直下若しくは下方の前記液状化層内に平面視で前記構造物が内包される領域に部分的に形成して地盤が液状化しても構造物を安定的に支持する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０６５９号公報
【特許文献２】特開２００５−８３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の閉鎖形状の地盤改良壁による液状化防止工法は、想定する地震の大きさや地盤条件に応じて格子壁の間隔が決定されることになる。したがって、新設建物であれば容易に実施できるが、既存建物の場合、建物直下に実施することは至難であり多大なコストがかかる。
したがって、実際には、既存建物の外周を囲むだけの地盤改良壁を構築し、その壁厚を相当に厚くすることで地盤改良壁の剛性を確保し、その面外変形を拘束して液状化現象を防止している。しかし、壁厚を相当厚くするためには多大なコストが嵩むし、建物平面規模が大きくなると現実的な強度や壁厚の範囲を超えることになる。
【０００６】
特許文献１の技術も、やはり構造物の直下に位置する基礎地盤に実施するものであり既存建物に実施することは至難である。加えて重心の偏っている部分を厚くしなければならず作業性が非常に悪くコストも嵩む。また、既存建物はもとより新築建物に実施して不同沈下を低減させたとしても、強大な地震によるロッキング振動によって生じる変動荷重を低減させる構成については記載もないし示唆もされていない。
【０００７】
特許文献２の技術もやはり、構造物の直下に位置する基礎地盤に実施するものであり既存建物に実施することが難しいものである。また、地盤改良壁のみで液状化対策を行い構造物を安定的に支持すると記載されているが、不同沈下を防止する又は不同沈下による建物の傾斜を修正する点については考慮されていない。しかるに地震時のおけるロッキング振動等を低減する点については尚のこと期待できないものである。
【０００８】
要するに、建物の液状化を低減し且つ建物を十分に支持して不同沈下を防止する好適な工法は未だ無い。
【０００９】
本発明の目的は、液状化現象の虞がある地盤上に建築された既存建物の基礎地盤の液状化を低減し不同沈下を防止する好適な工法を提供することであり、更に云えば、地震時に生じるロッキング振動を低減しながら構造物を支持させ、既存建物の在立に影響されずに実施でき、経済的で工期の短縮を図れる既存建物基礎の液状化を防止し不同沈下を防止する工法を提供することにある。
【００１０】
本発明の次の目的は、既存建物が傾斜した際に適切な位置へ修正して不同沈下の影響を低減させる既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法は、
既存建物の基礎地盤の液状化を低減し不同沈下を防止する工法であって、
前記既存建物の外周地盤中に、同既存建物の外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁を構築する工程と、
前記地盤改良壁の上端面へ支持部材を構築する工程と、
前記支持部材上にダンパーを設置し、既存建物の外周部に定着した控え壁を前記ダンパー上に構築して、同既存建物の荷重を地盤改良壁へ伝達可能にする工程と、
から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、  
既存建物の外周柱に控え壁を定着することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、
地盤改良壁は、繊維補強材を混入したセメントで高強度に構築することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、
閉鎖形状の地盤改良壁は、控え壁が設置される部分を厚く又は高強度に構築することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、
地盤改良壁は、液状化層内の沈下許容範囲内の深さに、又は液状化層を貫通して非液状化層に到達する深さに構築することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、
支持部材と控え壁との間にジャッキを設置し、同ジャッキを操作して既存建物の不同沈下を修正する工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法において、
既存建物の基礎は直接基礎構造又は杭基礎構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法は、以下のような効果を奏する。
（１）大規模の既存建物の基礎地盤において、その外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁を構築して液状化を低減させ、ダンパー材の上に既存建物の外周部に定着した控え壁を設置して地盤改良壁へ荷重を伝達させるので、アスペクト比が大きな建物でも地震時にロッキング振動による振動エネルギーをダンパー材が吸収しつつ、変動荷重の全部又は一部を地盤改良壁が鉛直変位を許容しながら支持して、不同沈下を確実に防止し構造物の健全性を保持できる。地盤改良壁は、公知の施工実績が豊富な深層混合処理工法等により事前に仮設工事等の必要もなく汎用技術、慣用技術として高い信頼性のもとに実施でき既存建物の存立に一切悪影響を及ぼさないので、工期の短縮とコストの低減を実現できる。
（２）控え壁は既存建物の外周柱に定着させるので、既存建物の長期鉛直力やロッキング振動により生じる変動荷重を効果的に地盤改良壁へ伝達させることができるほか、強固に定着できる。
（３）地盤改良壁の上端面に配置した支持部材と控え壁との間にジャッキを設置する構成としたので、巨大な地震により万が一建物が傾斜してもジャッキを操作し地盤改良壁を反力に取って構造物を適切な位置に修正することで、不同沈下を確実に修正して既存建物の健全性を保持することができる。
（４）本発明を複数の支持杭又は摩擦杭等の基礎杭に支持された既存建物に実施すると、地盤改良壁が地震時の液状化を低減しつつ、外周部の杭の変動荷重を一部負担するので、基礎杭の耐震性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は既存建物１直下の基礎地盤２の液状化を低減し不同沈下を防止する工法である。
前記既存建物１の外周地盤（２）中に、既存建物１の外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁３を構築する。
前記地盤改良壁３の上端面へ支持部材４を設置する。
前記支持部材４上にダンパー材５を設置し、既存建物１の外周部に定着した控え壁６を前記ダンパー５上に構築して地盤改良壁３へ荷重を伝達可能にする。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明に係る既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法の実施例を、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１Ａ、図１Ｂは、液状化層Ｓがある地盤２上に直接基礎形式で建築された平面規模の大きい既存建物１の外周地盤（２）中に、同既存建物１の直下地盤２ａの外周を取り囲む閉鎖形状の地盤改良壁３を非液状化層Ｈに到達する深さまで構築した状態を示した。
【００２２】
地盤改良壁３の構築は、例えばセメントミルク等の安定剤を地盤中へ注入し、掘削土と攪拌・混合して固化させて、剛性が大で難透水性の壁を形成する、公知の深層混合処理工法或いはソイルセメント壁工法により構築する。深層混合処理工法によれば、図１Ａ、図１Ｂに示すように、既存建物１の直下地盤２ａの外周を取り囲む筒体の地盤改良壁３を、地表から所定の深さまで連続状態に構築できる。壁厚は、掘削攪拌翼の外径寸法の選択により、５０ｃｍ程度から２ｍ近くまで既存建物１の平面規模を勘案して決定する。また、所謂適度なラップ処理により長手方向に連続して止水性を有する地盤改良壁３の構築ができる。
【００２３】
前記地盤改良壁３は、高引っ張り力を期待可能な繊維補強材を混入したセメントで高強度に構築して地盤改良壁３を薄型にし作業性の向上を図ることが好ましい（請求項３記載の発明）。
【００２４】
次に、前記閉鎖形状の地盤改良壁３の上面に支持部材４を設置する。具体的には、地盤改良壁３の上面に型枠、配筋をした上でコンクリートを打設して支持部材４を構築する。前記地盤改良壁３は鉄筋を有しないセメントミルク等で構築されているが故に大きな荷重が集中的にかかると破損するか不同沈下の原因となり、特に既存建物１の外周に柱が配置されている直下の地盤改良壁３には荷重が集中してしまう。したがって、支持部材４を構築する目的は、既存建物１の荷重を確実に且つ平均的に地盤改良壁３へ伝達させること、また、後述するダンパーの設置のための高さレベルを確保するためである。上記の点から前記支持部材４は既存建物１の荷重に耐えられるに足りる厚さに構築される必要がある。
【００２５】
次に、前記支持部材４上の所定箇所へダンパー５を設置する。前記ダンパー５として例えば、ロッキング振動による浮き上がり等を許容する伸縮機能を有するリング形状のゴム等が好適に使用される。前記ダンパー５は、その上面及び／又は下面にアンカー材等の鋼材を取り付けて支持部材４と後述する控え壁６の何れか一方又は両方と連結される。前記所定箇所とは後述する控え壁６が設けられる箇所のことである。
【００２６】
そして、前記ダンパー５の上に既存建物１の外周壁と接するように型枠、配筋を行い、コンクリートを打設して控え壁６が構築される。前記控え壁６は予め既存建物１の外周壁１ａに打ち込まれたアンカー等の緊結部材７により既存建物１へ定着されて、同建物１の荷重を地盤改良壁３へ伝達可能に構成されている。
図１Ｂに示した通り、既存建物１の外周に外周柱１０が配置されている場合には、前記外周柱１０に控え壁６を定着することが好ましい（請求項２記載の発明）。
【００２７】
また、既存建物１のアスペクト比が大きい場合、相対的に軸力変動が大きくなるので図２Ａ、図２Ｂに示すように、地盤改良壁３は控え壁６が設置される部分を厚したり、高強度化して鉛直支持力を強化することが好ましい（請求項４記載の発明）。前記地盤改良壁３の厚さに応じて支持部材４、ダンパー５及び控え壁６の大きさも適切に設計される。
【００２８】
仮に、液状化層Ｓが厚い場合においては、図３に示すように、地盤改良壁３を非液状化層Ｈまで到達させずに、液状化による沈下を許容沈下量の範囲内の深さに調整してコストを低減することも可能である。
【００２９】
上記のような構成としたので、地震時にはロッキング振動による振動エネルギーをダンパー５が吸収しつつ、地盤改良壁３が変動荷重の全部又は一部を許容しながら支持して、構造物の健全性を保持できるのである。
【実施例２】
【００３０】
また、図示することは省略したが、上記地盤改良壁の上に配置された支持部材４と控え壁６との間に前記ダンパー５の代わりに、ジャッキを設置する。不同沈下等により既存建物１が傾斜すると、前記ジャッキを操作し地盤改良壁３を反力にとって適切な高さ位置に修正して既存建物１の健全性を保持できる。前記ジャッキは、その上下接触面へ衝撃吸収材を取り付けて地震時に発生する曲げモーメントを低減させることが好ましい。
【実施例３】
【００３１】
上述した図３に示す、地盤改良壁３を非液状化層Ｈまで到達させない場合には、液状化が終了して地盤中の過剰間隙水圧が消散すれば支持力が回復するので、万が一不同沈下が生じてもダンパー５を取り外して上述した実施例２と同様のジャッキを設置し地盤改良壁３を反力にして建物の沈下を修正することができる。  
【実施例４】
【００３２】
図１〜図３までは直接基礎とする既存建物１に実施する場合について説明したが、本発明は既存建物１の基礎下の状況に一切左右されずに実施できるため。例えば図４Ａに示すような摩擦杭とする杭基礎に支持された既存建物１’においても、図４Ｂに示すような支持杭とする杭基礎に支持された既存建物１”おいても実施できる。上記のように既存建物の基礎を杭基礎構造とすると、地盤改良壁３が地震時の液状化を低減しつつ、外周部の杭の変動荷重を一部負担する（格子線部）ので、杭の耐震性能を向上させることができる。
【００３３】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、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付言する。例えば、新設建物においても同様の方法で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】Ａは、本発明に係る既存建物基礎の液状化を低減し不同沈下を防止する工法の全体構成を示す立面図である。ＢはＡの平面図である。
【図２】Ａは、控え壁が設置される地盤改良壁を厚くした一例を示した立面図である。ＢはＡの平面図である。
【図３】液状化層が厚い場合の実施例を示した立面図である。
【図４】Ａは、本発明を摩擦杭とする基礎杭により支持された既存建物に実施した一例を示す立面図である。Ｂは本発明を支持杭とする基礎杭により支持された既存建物に実施した一例を示す立面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          既存建物
２          地盤
２ａ        直下地盤
３          地盤改良壁
４          支持部材
５          ダンパー（ジャッキ）
６          控え壁
７          緊結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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