(57)【要約】【課題】基礎の根入れ抵抗を増強させることができ、しかも施工コストを低減し、施工の簡略化を図るようにした。【解決手段】構造物などを支持する基礎２の耐震補強構造１は、基礎２の揺れによる土圧を受けることですべり作用が生じてなる受働すべり面Ｓ１の少なくとも一部を重ねると共に、基礎２の根入れ部２ａに接してなる地盤改良体５が設けられ、地盤改良体５の下面５ａと地盤４との間に底面摩擦抵抗をもたせるようにした。これにより、基礎２の根入れ抵抗を増強させることができ、杭３が負担する水平力を低減させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の荷重を基礎から基礎杭を介して地盤に伝達する基礎の耐震補強構造であって、
前記構造物の揺れによる土圧を受けることですべり作用が生じてなるすべり面の少なくとも一部を重ねると共に、前記基礎の根入れ部に接してなる地盤改良体が設けられ、
前記地盤改良体の下面と地盤との間に底面摩擦抵抗をもたせるように構成されていることを特徴とする基礎の耐震補強構造。
【請求項２】
前記地盤改良体は、一様な厚さを有して平面形状をなす水平改良部と、該水平改良部の下面から下方に向けて突出した縦改良部とからなり、
前記縦改良部に囲まれた領域が非改良領域をなしていることを特徴とする請求項１に記載の基礎の耐震補強構造。
【請求項３】
構造物の荷重を基礎から基礎杭を介して地盤に伝達する基礎の根入れ抵抗増強方法であって、
前記構造物の揺れによる土圧を受けることですべり作用が生じてなるすべり面の少なくとも一部を重ねると共に、前記基礎の根入れ部に接してなる地盤改良体を形成し、
前記地盤改良体の下面と地盤との間に底面摩擦抵抗をもたせるようにしたことを特徴とする基礎の根入れ抵抗増強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の荷重を基礎から基礎杭を介して地盤に伝達する基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、基礎杭を有する構造物は、地震時に構造物に生じる水平力を基礎（構造物の根入れ部）の根入れ抵抗及び基礎杭の水平抵抗によって負担させている。そして、例えば地下階がないような建物では、基礎の根入れ深さを浅くした構造のものが多い。しかし、地表付近では地盤の抵抗要素として不安定な要因（性状のばらつき、状態変化など）が大きく影響することになるため、このような建物の基礎構造を設計する場合には、根入れ抵抗による水平力の負担を考慮せずに、建物の水平力を全て杭のみで負担するように設計し、杭頭部を補強する方法が施されているのが一般的となっている。
その杭頭部の補強方法として、例えば特許文献１乃至３に提案されているものがある。
特許文献１、２は、杭の打設範囲を地盤改良する方法により地盤強度を向上させるものであり、杭の打設に先立って大口径の地盤改良を地中深く行うものである。このときの改良の深さは、杭の支持力を改良体で負担できる深さとされる。
特許文献３は、フーチング（基礎）を囲むようにその周囲に側面視Ｌ形のコンクリート構造物を設置し、そのコンクリート構造物の底面摩擦抵抗により水平力を負担させるようにしたものである。
【特許文献１】特開平１１−２００３８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３２０６９２号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の基礎の耐震補強構造では以下のような問題点があった。
特許文献１、２は、杭を支持するだけの地盤強度を確保するためには、杭毎に大口径の地盤改良体を施工する必要があるうえ、とくに基礎の根入れ部が浅い場合には杭の深い範囲にまで地盤改良を施すことになり、コストが高くなる。しかも、既存基礎の場合には、その基礎の下方を改良しにくく、施工が困難であるといった問題があった。
また、特許文献３は、コンクリート構造物を設置するための掘削作業が必要となり、とくに地下水位が高い場合などでは、地下水位を下げる対策などが必要となり対応が困難であるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、基礎の根入れ抵抗を増強させることができ、しかも施工コストを低減し、施工の簡略化を図るようにした基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る基礎の耐震補強構造は、構造物の荷重を基礎から基礎杭を介して地盤に伝達する基礎の耐震補強構造であって、構造物の揺れによる土圧を受けることですべり作用が生じてなるすべり面の少なくとも一部を重ねると共に、基礎の根入れ部に接してなる地盤改良体が設けられ、地盤改良体の下面と地盤との間に底面摩擦抵抗をもたせるように構成されていることを特徴としている。
また、本発明に係る基礎の根入れ抵抗増強方法では、構造物の荷重を基礎から基礎杭を介して地盤に伝達する基礎の根入れ抵抗増強方法であって、構造物の揺れによる土圧を受けることですべり作用が生じてなるすべり面の少なくとも一部を重ねると共に、基礎の根入れ部に接してなる地盤改良体を形成し、地盤改良体の下面と地盤との間に底面摩擦抵抗をもたせるようにしたことを特徴としている。
本発明では、すべり面の一部に重なって設けられた地盤改良体に、せん断破壊耐力および底面摩擦抵抗をもたせることができる。そして、地震などで基礎に水平力が生じたときには、基礎の根入れ抵抗として、地盤改良体のせん断破壊耐力および底面摩擦抵抗の小さい方の耐力に相当する抵抗力を確保することができる。したがって、基礎の根入れ部に作用する水平力を地盤改良体にも負担させた状態、すなわち根入れ部に作用する根入れ抵抗が増強されることになり、その結果、基礎杭が負担する水平力を減じることができる。
【０００６】
また、本発明に係る基礎の耐震補強構造では、地盤改良体は、一様な厚さを有して平面形状をなす水平改良部と、水平改良部の下面から下方に向けて突出した縦改良部とからなり、縦改良部に囲まれた領域が非改良領域をなしていることが好ましい。
本発明では、非改良領域内の地盤も地盤改良体と一緒に挙動させることで底面摩擦抵抗を増加させることができる。これにより、地盤改良体の底面摩擦抵抗によって水平力を負担することができることから、基礎の負担する水平力を低減させることができる。そして、改良範囲、即ち改良材量の数量を低減させることができることから、コストを低減させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法によれば、基礎の根入れ抵抗を増強させることで、基礎杭が負担する水平力を低減させることができる。そして、本耐震補強構造では、地盤改良体の改良範囲が従来のように基礎杭の打設領域を対象とした広範囲、且つ深部にわたって地盤改良するものではなく、すべり面を対象とした範囲を改良する構成となる。そのうえ、基礎杭に対して大掛かりな補強を施したりする必要がなくなることから、施工が簡略化されると共に、施工コストを低減させることができる。
また、地盤改良体の形成範囲が基礎の周囲となることから、既存基礎の場合であっても、従来のように基礎の下方範囲にまで施工が及ぶことがなく、容易に施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法の第一の実施の形態について、図１に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本第一の実施の形態による耐震補強構造１は、地盤４内に構築されている例えば鉄筋コンクリート造のフーチングなどの基礎２に採用されるものである。この基礎２は、例えば地下階のない構造であって地盤４に埋設される基礎２の根入れ部２ａの深さが浅い場合に適用されている。なお、本第一の実施の形態では、基礎２は根入れ部２ａに相当する。
【００１０】
そして、基礎２は、その下面２ｂが図示しない岩盤などの支持層に達していて、例えば既製コンクリート杭や鋼管杭などの杭３…（基礎杭）によって支持されている。
ここで、地盤４内には、基礎２の揺れによる土圧を受けてすべり作用が生じたときに、最終的に地盤がすべることで破壊に至る受働すべり面Ｓ１（すべり面）が生じる。なお、この受働すべり面Ｓ１の角度や位置などは、地盤の種類、状態、地盤強度などの条件によって変わるものである。
【００１１】
また、基礎２の根入れ部２ａの周囲には、その根入れ部２ａの略側面２ｃに接すると共に、受働すべり面Ｓ１の少なくとも一部に重なる領域に地盤改良体５が形成されている。本第一の実施の形態では、地盤改良体５は、受働すべり面Ｓ１の略全面を含んだ範囲に形成され、その上下方向の厚さ（深さ）は地表面から基礎２の下面２ｂまでの深さ寸法にほぼ等しいものとされる。この地盤改良体５として、例えばセメント系固化材などの改良材を混合して固化させた材料など、地盤４より比重が軽く且つ地盤４より剛性が高い材料を採用することができる。
【００１２】
次に、このように構成される耐震補強構造１の作用について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、受働すべり面Ｓ１の一部に重なって設けられた地盤改良体５には、せん断破壊耐力および底面摩擦抵抗をもたせることができる。せん断破壊耐力は、地盤改良体５の強度に相当し、外圧を受けた際に生じるすべり作用に対する抵抗力であり、地盤改良体５が地盤４より強度の高い材料であることから、その抵抗力は改良前の地盤４に有する受働すべり面Ｓ１のすべり抵抗よりも大きくなる。また、底面摩擦抵抗は、地盤改良体５の下面５ａと地盤４との間に発生する抵抗力である。
これら地盤改良体５のせん断破壊耐力および底面摩擦抵抗は、いずれも地震時における水平力を負担することができる。
【００１３】
そして、地震などで基礎２に水平力が生じたときには、基礎２の根入れ抵抗として、地盤改良体５のせん断破壊耐力および底面摩擦抵抗の小さい方の耐力に相当する抵抗力を確保することができる。したがって、基礎２の根入れ部２ａに作用する水平力を地盤改良体５にも負担させた状態、すなわち根入れ部２ａに作用する根入れ抵抗が増強されることになり、その結果、杭３が負担する水平力を減じることができる。
【００１４】
なお、形成された地盤改良体５の周囲には、基礎２及び地盤改良体５の揺れによる土圧を受けてすべり作用が生じたときに最終的に地盤がすべることで破壊に至る第二受働すべり面Ｓ２が形成されることになるが、この第二受働すべり面Ｓ２のすべり抵抗は、底面摩擦抵抗にプラスされるものであり、このすべり抵抗を考慮した場合には、更に抵抗が大きくとれる。しかし、地表付近などでは地盤４の抵抗要素として不安定な要因（性状のばらつき、状態変化など）があるため、基礎構造を設計する場合では第二受働すべり面Ｓ２のすべり抵抗を考慮しなくてもかまわないとされる。
【００１５】
このように構成されることから、本耐震補強構造１では、基礎２の根入れ部２ａの深さが浅い場合であっても、基礎２に所定の根入れ抵抗をもたせた設計を行うことができる。即ち、従来のように、地表付近の地盤では不安定要因（性状のばらつき、状態変化など）があることから、基礎２の根入れ抵抗を考慮することができずに全ての水平力を杭３に負担させるように設計していたが、このような設計が不要となる。
また、本耐震補強構造１は、基礎２の周囲を掘削することなく改良材を注入ないし混合させる構造であることから、地盤４内の地下水位が高い場合であっても対応することができる。
【００１６】
上述した本第一の実施の形態による基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法では、基礎２の根入れ抵抗を増強させることで、杭３が負担する水平力を低減させることができる。そして、耐震補強構造１では、本地盤改良体５の改良範囲が従来のように杭の打設領域を対象とした広範囲、且つ深部にわたって地盤改良するものではなく、受働すべり面Ｓ１を対象とした範囲を改良する構成となる。そのうえ、杭３に対して大掛かりな補強を施したりする必要がなくなることから、施工が簡略化されると共に、施工コストを低減させることができる。
また、地盤改良体５の形成範囲が基礎２の周囲となることから、既存基礎の場合であっても、従来のように基礎の下方範囲にまで施工が及ぶことがなく、容易に施工することができる。
【００１７】
次に、本発明の第二及び第三の実施の形態について、図２及び図３に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図２は本発明の第二の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
図２に示すように、第二の実施の形態による耐震補強構造１１の第二地盤改良体６は、一様な深度をもって改良したものではなく、基礎２の側面２ｃに接する第一領域６Ａと、地表面に平行して浅い領域に形成された第二領域６Ｂとからなる断面視Ｌ形に地盤改良したものである。そして、第二地盤改良体６は、受働すべり面Ｓ１の一部Ｓａ、Ｓｂと、第一領域６Ａの下端外周部６ａに形成される第二受働すべり面Ｓ２（すべり面）の一部Ｓｃに重なって形成されている。
このように構成される第二の実施の形態による耐震補強構造１１では、第一の実施の形態と同様に第二地盤改良体６にせん断破壊耐力をもたせることができると共に、第１領域６Ａの下面６ｂと第２領域の下面６ｃに底面摩擦抵抗をもたせることができる。
そして、第二地盤改良体６が形成された後の受働すべり面Ｓ１および第二受働すべり面Ｓ２は第二地盤改良体６を横切るため、受働すべり面Ｓ１の抵抗は、第二地盤改良体６のせん断破壊耐力と原地盤のせん断破壊耐力となる。したがって、受働すべり面Ｓ１のせん断破壊耐力、第１領域６Ａの下面６ｂの底面摩擦抵抗と第二受働すべり面Ｓ２のせん断破壊耐力との和、第１領域６Ａの下面６ｂの底面摩擦抵抗と第２領域の下面６ｃの底面摩擦抵抗との和、のうち最小の耐力は確保される。
なお、本耐震補強構造１１は、第二地盤改良体６の強度（剛性）が十分に大きいものと判断された場合や、また地表付近のみが軟弱な地盤である場合などに採用できる。
【００１８】
次いで、図３は本発明の第三の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
図３に示すように、第三の実施の形態による耐震補強構造１２は、第一及び第二実施の形態の地盤改良体５、６（図１、図２参照）に代えて、断面視でくし型形をなす範囲を地盤改良した第三地盤改良体７を形成させたものである。
第三地盤改良体７は、地表面の所定範囲にわたって一様な厚さ寸法（深さ方向）に形成された平面形状をなす水平改良部７Ａと、断面視でくし型形状となるように水平改良部７Ａの下面から下方に向けて突出させて形成された第一及び第二縦改良部７Ｂ、７Ｃとからなる。この第一縦改良部７Ｂは、基礎２の側面２ｃに接した状態とされる。そして、水平改良部７Ａ、縦改良部７Ｂ、７Ｃによって囲まれる部分は、地盤改良がなされない非改良領域Ｒをなしている。
【００１９】
そして、第三地盤改良体７は、受働すべり面Ｓ１と、縦改良部７Ｂ、７Ｃの下端から地表面に向けて形成される第二及び第三受働すべり面Ｓ２、Ｓ３（すべり面）との一部に重なるように形成されている。
このように構成される第三の実施の形態による耐震補強構造１２では、非改良領域Ｒを形成させたことで、この非改良領域Ｒ内の地盤４も第三地盤改良体７と一緒に挙動させることで底面摩擦抵抗を増加させることができる。すなわち、耐震補強構造１２では、第一及び第二縦改良部７Ｂ、７Ｃの下面７ｂ、７ｃと、非改良領域Ｒの下面Ｒａと、水平改良部７Ａにおける第二縦改良部７Ｃより外方に位置する下面７ａとに底面摩擦抵抗をもたせることができる。
【００２０】
上述したように、第二及び第三の実施の形態では、第一の実施の形態と同様に基礎２の根入れ抵抗を増強させることで、杭３が負担する水平力を低減させる効果が得られるうえ、第一の実施の形態による地盤改良体５（図１参照）の改良範囲と比較して、その改良範囲（即ち改良材量の数量）を低減させることができることから、コストを低減させることができる。
【００２１】
以上、本発明による基礎の耐震補強構造及び根入れ抵抗増強方法の第一乃至第三の実施の形態について説明したが、本発明は上記の第一乃至第三の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第一乃至第三の実施の形態では地表面から所定の深さの範囲に地盤改良体５、６、７を形成させているが、深さ方向の改良領域はこれに限定されず、例えば、地表面から所定の深さの範囲に改良しない地盤４を残しておき、その下から改良することも可能である。これにより、地表面に道路、或いは緑化といった用途を採用することができる。
さらに、地盤改良体５、６、７の深度は、基礎２の深さに合わせる必要はなく、必要な根入れ抵抗が得られるものと設計された場合には、基礎２の下面２ｂより浅くしても深くしてもかまわない。
また、地盤改良体５、６、７の範囲は、基礎２の周囲において必ずしも全周範囲であることに限定されることはなく、要は受働すべり面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の少なくとも一部に重なるような範囲に地盤改良体５、６、７が形成されていればよいのである。なお、その受働すべり面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に重なる範囲は、地盤４の種類、強度などの地質条件に応じて、基礎２の根入れ抵抗が増強できるように設定するべきものであることは言うまでもない。
さらに、第三の実施の形態では、断面視でくし型形状の第三地盤改良体７としているが、このような形状に限定されることはない。例えば、図３に示す第一及び第二縦改良部７Ｂ、７Ｃに代えて、図４に示すように平面視格子状となる第三縦改良部７Ｄを形成させてなる第四地盤改良体８としてもかまわない。要は、地盤改良体の縦改良部間に囲まれた領域に非改良領域Ｒが形成されればよいのであって、これにより第三の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態による耐震補強構造を示す立断面図である。
【図４】第三の実施の形態の耐震補強構造の変形例を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、１１、１２  耐震補強構造
２  基礎
２ａ  根入れ部
３  杭（基礎杭）
４  地盤
５  地盤改良体
６  第二地盤改良体
７  第三地盤改良体
８  第四地盤改良体
７Ａ  水平改良部
７Ｂ、７Ｃ  第一及び第二縦改良部
Ｓ１  受働すべり面（すべり面）
Ｓ２  第二受働すべり面（すべり面）
Ｓ３  第二受働すべり面（すべり面）
Ｒ  非改良領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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