(57)【要約】【課題】高強度で耐震性の高い壁状基礎とその施工方法を提供する。【解決手段】壁状基礎１は、地盤改良によって形成した杭状部６を軟弱な表層地盤３内で垂直方向に延ばして支持層４に根入れさせる。各杭状部６は建物の柱の下側に設置する。杭状部６に隣接して、地盤改良によって形成した壁状部７を支持層４に到達しない表層地盤３に根入れさせる。壁状部７の下方は地盤改良しない。杭状部６と壁状部７を交互に配列して互いに連結する。壁状部７の長さは杭状部６の長さに応じて比例的に形成する。杭状部６と壁状部７は平面視で四角形枠状部に形成し、更に十字状の仕切部によって複数の分割四角形枠状部を形成する。各分割四角形枠状部の内部に建物の柱を支える別の杭状部１２を設置し、支持層４に根入れする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良によって形成していて軟弱地盤から支持層に根入れさせた杭状部と、地盤改良によって形成していて支持層に到達しない前記軟弱地盤に根入れさせた壁状部とを、互いに連結して形成したことを特徴とする壁状基礎。
【請求項２】
前記壁状部と杭状部は互いに連結して平面視で多角形枠状部または円形枠状部に形成した請求項１に記載された壁状基礎。
【請求項３】
前記多角形枠状部または円形枠状部の内部に建造物の柱を支える別の杭状部を設置した請求項２に記載された壁状基礎。
【請求項４】
前記杭状部の深さ方向の長さに応じて前記壁状部の深さ方向の長さを設定した請求項１から３のいずれか１項に記載された壁状基礎。
【請求項５】
地盤改良して、軟弱地盤から支持層に根入れさせた長さの杭状部と前記支持層に到達しない前記軟弱地盤に根入れさせた長さの壁状部とを水平方向に交互に配列して連結させ、前記杭状部の長さの変化に応じて壁状部の長さを変化させて形成するようにしたことを特徴とする壁状基礎の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤等に構築される建物の基礎として用いられる耐震性の高い壁状基礎及び壁状基礎の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良がなされていない埋め立て造成地等では、地震の揺れによってその構造が乱されて沈下が進むことがある。特に粘土が堆積したり盛土したりした軟弱な地表面に建物を設置する場合、基礎杭によって地盤に支えられることが一般的である。例えばリアス式海岸等では、粘土層や盛土層等の軟弱地盤の下層に位置する比較的強度の高い基盤岩等の支持層は深度の不陸が大きく杭の打ち止め位置の確認が困難であった。更にこれらの地盤では、先の東日本大地震で長時間の揺れによって杭基礎の頭部付近での座屈現象が見られたため、杭基礎の適用には問題があった。
【０００３】
また、基礎に杭を用いた耐震基礎構造として例えば特許文献１及び２に記載されたものが提案されている。特許文献１に記載された耐震基礎構造では、地表面から下方に構築された地中連続壁は支持層より浅く根入れされ、地中連続壁の下部に杭が連結されて打設され、杭の下端は支持層に根入れされていて地中連続壁と一体化されている。そして、壁の上部に建造物が構築されている。
【０００４】
特許文献２に記載された壁杭は、表層地盤から支持層まで壁杭を施工し、地盤の地表付近に断面十字形状に拡径して形成された杭頭部と、この杭頭部より小幅の杭軸部と、杭軸部より幅広で支持層に埋設された杭底部とを有している。この壁杭はコンクリートまたはソイルセメントで形成されていて、水平支持力の方向性を一様にできて鉛直支持力の低下を防止できるので耐震性を向上できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１-２２６９８７号公報
【特許文献２】特開２００３-２１３６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された耐震基礎構造では、地中連続壁及び杭として鉄筋籠を埋設したコンクリートや、杭として鋼管杭やプレキャストコンクリート杭を埋設して地中連続壁をコンクリートを場所打ちして構築する等して設置するため、地震によってコンクリート杭等は杭頭に亀裂が入って破壊したり、鋼管杭等では杭頭部の座屈が発生したりすることがあった。そのため、水平地震力が建造物基礎に与える影響が大きく、杭頭部の補強が必要であるという問題があった。また、特許文献２に記載された壁杭もコンクリート製であるため、同様な不具合があった。しかも施工が煩雑で手間がかかりコスト高になる欠点もあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高強度で耐震性の高い壁状基礎とその施工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】
【０００８】
本発明による壁状基礎は、地盤改良によって形成していて軟弱地盤を通って支持層に根入れさせた杭状部と、地盤改良によって形成していて支持層に到達しない軟弱地盤に根入れさせた壁状部と、を互いに連結して形成したことを特徴とする。
本発明による壁状基礎は、地盤改良によって杭状部を軟弱地盤を通して比較的高硬度の支持層に根入れさせ、また地盤改良によって壁状部を支持層に到達しない軟弱地盤に根入れさせることで杭状部と壁状部を交互に連結させて構築することで高強度で高剛性の壁状基礎を構築することができ、地震が発生したとしても壁状基礎の変位や変形を抑制することができる。また、杭状部は建造物の柱の下に設置することが好ましい。
【０００９】
また、杭状部と壁状部とは平面視で互いに連結して多角形枠状部または円形枠状部に形成してもよい。
壁状基礎は杭状部と壁状部を交互に連結させて多角形枠状部または円形枠状部に形成することで、地震時に壁状基礎やその上の建造物の振動を吸収して変位や変形を抑制できる。
【００１０】
また、多角形枠状部または円形枠状部の内部に建造物の柱を支える別の杭状部を設置してもよい。
多角形枠状部または円形枠状部の内部に別の杭状部を支持層に根入れさせて独立して構築することで建造物の柱を支えることができて、高強度で耐震性が高い。
【００１１】
また、杭状部の深さ方向の長さに応じて壁状部の深さ方向の長さを設定することが好ましい。
杭状部の長さに応じて壁状部の長さを設定することで支持層に根入れする杭状部の垂直方向長さが長くなっても高強度と高剛性を確保することができ、耐震性が高い。
【００１２】
本発明による壁状基礎の施工方法は、地盤改良して、軟弱地盤を通って支持層に根入れさせた長さの杭状部と支持層に到達しない軟弱地盤に根入れさせた長さの壁状部とを水平方向に交互に配列して連結させ、杭状部の長さの変化に応じて壁状部の長さを変化させて形成するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、杭状部と壁状部を地盤改良によって交互に配列させて連結して構築すると共に、杭状部の長さの変化に応じて壁状部の長さを変化させて構築することで、地表面から支持層までの深さが変化しても壁状基礎の強度と剛性を高く設定できて耐震性が高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による壁状基礎とその施工方法によれば、建造物の基礎である壁状基礎を、杭状部と壁状部を地盤改良によって交互に配列させて連結したため、杭状部の頭部は両側に連結する壁状部によって補強され、亀裂が入ったり座屈したりすることを防止して高剛性且つ高強度であり耐震性が高い。しかも、本発明による壁状基礎は地盤改良によって杭状部と壁状部を連続して構築すると共に壁状部の下側を地盤改良しないため、施工が容易で低コストになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による壁状基礎を示す斜視図である。
【図２】図１に示す壁状基礎の断面図である。
【図３】図２に示す壁状基礎の杭状部と壁状部を示す部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す壁状基礎の平面図である。
【図５】本発明の実施形態による壁状基礎の施工方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態による壁状基礎とその施工方法について添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態による壁状基礎１を示すものであり、建物等の建造物の耐震補強のために用いられる。
本実施形態による壁状基礎１を構築する地盤２は、例えば粘土層や盛土等によって平坦な地表面Ｇ．Ｌが形成された表層地盤３の上に各種の建物等の建造物を設置するものである。しかも表層地盤３の地下に存在する岩盤等の支持層４は表層地盤３の地層よりも高硬度であり、支持層４は例えば岩盤等の深度の不陸が大きく図１に示すように深度が変化する形状を有しているものとする。なお、支持層４は固結度の高いシルト岩や凝灰岩等でもよい。
【００１６】
図１及び図２に示す壁状基礎１は、地表面Ｇ．Ｌから軟弱地盤である表層地盤３から垂直に下方に延ばされていて下端が岩盤である支持層４に根入れされた杭状部６が構築されている。杭状部６は、図２及び図３に示すように、地表面Ｇ．Ｌに杭状部６の天端６ａが位置し、根入れ部６ｂは支持層４に例えば５００ｍｍ程度埋め込まれていて鉛直方向の荷重を支持している。そして、杭状部６に隣接する位置には天端７ａから支持層４に到達しない所定深さに亘って表層地盤３内下方に延びる壁状部７が構築されている。
これら杭状部６と壁状部７は地盤改良工法によって構築されており、例えば表層地盤３を掘削機によって垂直方向に掘削して土を撹拌しながらセメント等の固化材を注入して混合することで改良地盤を構築するものとする。そのため、垂直方向に土と固化材を混合するため垂直方向に均質な材質とされている。
【００１７】
そして、壁状基礎１は、地盤改良した隣り合う杭状部６と壁状部７が互いに側面で連結して交互に配列されており、杭状部６の天端６ａから根入れ部６ｂまでの垂直長さが長くなるほど壁状部７の垂直方向の長さが増大するように構築される。そのため、図２において、水平な地表面Ｇ．Ｌに対して支持層４の表面が一方から他方に向けて次第に深度が深くなる傾斜形状を有している場合、杭状部６が次第に深く形成され、これに応じて壁状部７の垂直方向の長さも増大するように形成され、杭状部６を補強する。壁状部７の長さ（深さ）は支持層４に到達しない長さとされ、その下方の表層地盤３は地盤改良しない。
【００１８】
また、杭状部６と壁状部７の水平方向の幅の長さは任意に設定できる。壁状部７の長さ（深さ）は例えば両側に隣接する杭状部６の長さの平均値に比例する長さに設定されている。あるいは、壁状部７の両側の一方または他方の杭状部６の長さによって壁状部７の長さを決定してもよい。
【００１９】
そして、地表面から地中に構築された壁状基礎１は、図４に示すように、その上に構築される建物の外壁に沿った形状、例えば交互に配列された杭状部６と壁状部７とによって四角形枠状部８に形成されている。そのため、四角形枠状部８の各面は櫛状に形成されている。四角形枠状部８の各角部には比較的幅広で水平断面視で略Ｌ字状の杭状部６を設置することで、壁状基礎１の角部の強度を向上させている。
【００２０】
四角形枠状部８の内部には例えば十字状の仕切部９が同じく杭状部６と壁状部７と連結して形成され、これらによって複数の分割四角形枠状部１０が形成されている。しかも、壁状基礎１の各分割四角形枠状部１０内には、建物の柱の部分を支える別の杭状部１２が個別に独立して配列されている。この別の杭状部１２も地盤改良によって形成され、杭状部６と同様に地表面の天端６ａから支持層４内に例えば５００ｍｍ根入れされた根入れ部６ｂまで垂直に延びている。これら四角形枠状部８と分割四角形枠状部１０は別の杭状部１２と共に等厚壁によって形成されていることが好ましいが、不等厚の壁であってもよい。
【００２１】
本実施形態による壁状基礎１は上述の構成を備えており、次にその壁状基礎１の施工方法について図５を中心に説明する。
壁状基礎１の施工方法としてＣＣＣ（チェーンコンベアカッター）工法を用いるものとし、図５において掘削装置１４は図示しないクローラクレーンまたは杭打機によって支持されており、例えば四角形の断面を有する縦長のポスト１５の周囲にエンドレスチェーン１６が張架され、エンドレスチェーン１６はポスト１５の上下に設けたローラ１７間に巻回されている。エンドレスチェーン１６の外周側にはその前進方向に向けて傾斜するビット１８が突出して配列されている。
【００２２】
そして、エンドレスチェーン１６を回転させながらポスト１５を地表面から表層地盤３内に鉛直方向に掘削して断面略矩形の縦穴を所要の深さ（長さ）に亘って形成すると共に、この縦穴内にセメントやセメント系固化材である固化液２０を注入する。次にクローラクレーンまたは杭打機によって掘削装置１４を引き上げながら縦穴中の土砂と固化液２０を撹拌・混合させることで地盤改良する。
掘削装置１４で掘削形成する縦穴の深さは、杭状部６を施工する場合には表層地盤３の地表面から支持層４内の例えば５００ｍｍの根入れ深さまでとし、壁状部７を施工する場合には地表面から表層地盤３内の所定深さまでとする。そのため、壁状部７の掘削深さを杭状部６と比較して短く設定でき、その下方の表層地盤３は地盤改良をしないので工期と工費を簡略にできる。なお、各杭状部６は建物の支柱の下側に設置する。
【００２３】
そして、施工した縦穴の隣に掘削装置１４を移動させて次の縦穴を掘削する。なお、杭状部６または壁状部７の横幅が大きい場合には連続して複数回同じ深さまで縦穴を掘削して１つの杭状部６または壁状部７とする。こうして連続する縦穴を順次掘削することで杭状部６と壁状部７を交互に掘削して連結状態に地盤改良し、地表面から支持層４までの深さが次第に大きくなる場合には杭状部６の長さが次第に深くなり、杭状部６に隣接して掘削して地盤改良する壁状部７の長さも次第に深くなる。
【００２４】
なお、縦穴の掘削施工に際し、第一の縦穴と隣の第二の縦穴を連結させて順次一方向に掘削させてもよいし、或いは第一の縦穴と第二の縦穴との間に隙間を開けて掘削し、第二の縦穴の掘削後に第一の縦穴まで掘削装置１４を戻して接続部の掘削を行って連結させるようにしてもよい。
また、図１及び図２に示す壁状基礎１では、地表面から支持層４までの距離が短い初期の掘削領域では、支持層４に根入れする杭状部６を連続して４本施工し、その後、支持層４の傾斜に沿って地表面から支持層４までの距離が長くなるにつれて壁状部７と杭状部６を交互に掘削施工する。このようにして図１及び図２に示すような四角形枠状の壁状基礎１を構築する。
【００２５】
上述のように本実施形態による壁状基礎１よれば、地盤改良によって、杭状部６と壁状部７を交互に掘削して連結させて四角形枠状部８と分割四角形枠状部１０を施工し、しかも、建物の柱の下側に杭状部６や別の杭状部１２を設置したので、杭基礎等と比較して、耐震性と剛性が高く高強度で耐震性が高く、地震による変形や変位を小さく抑えることができる。
特に杭状部６と壁状部７を交互に配列して互いに側面同士を連結した四角形枠状部８及び分割四角形枠状部１０を構築し、しかも支持層４の深さに追従する長さに形成したので、耐震性が高く高強度で高剛性であり、埋め立て地や粘土層等の軟弱地盤の表層地盤３においても構築可能である。
【００２６】
また、杭状部６や別の杭状部１２、そして壁状部７は岩盤等の支持層４の地表面からの深さに沿って略比例した長さ（深さ）に構築したので支持層４の傾斜に対する追従性が高く、この点でも高強度である。しかも壁状部７の下側の表層地盤３は地盤改良をしないので工期を短縮できて施工コストを低減できる。
また、杭状部６や別の杭状部１２、そして壁状部７はＣＣＣ工法によって垂直方向に土砂と固化液２０を撹拌混合して地盤改良したので、深度方向の品質が均一であり信頼性が高い。しかも、礫等の地中障害があっても掘削能力が高く施工が容易である。
【００２７】
なお、本発明は上述の実施形態による壁状基礎１に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、上述した実施形態では、杭状部６と壁状部７を連結して四角形枠状部８や分割四角形枠状部１０を形成したが、平面視における壁状基礎１の形状は四角形に限定されるものではなく、三角形や六角形等の各種の多角形、或いは円形等、建物の平面視形状に応じた適宜の形状を採用できる。
【００２８】
また、杭状部６と壁状部７は交互に配列して互いに連結して構築し、しかも地表面に対する支持層４の傾斜に応じて略比例的に壁状部７の長さ（深さ）を設定するようにしたが、壁状部７の長さは必ずしも支持層４の傾斜や深さに比例して設定する必要はなく、支持層４の深さが変化し、杭状部６の長さが増大するにつれて壁状部７の長さを増大することで、剛性と強度を高めて耐震性を向上させて地震の揺れによる変位や変形を抑えることができる。
また、分割四角形枠状部１０内で建物の柱を支える別の杭状部１２は個別に独立して地盤改良することで構築したが、これに代えて、分割四角形枠状部１０の辺部分に連結する壁状部７と連結して構築してもよい。
【００２９】
また、壁状基礎１の施工方法について、ＣＣＣ工法に限定されるものではなく他の各種の施工方法を採用できる。例えば垂直撹拌混合方式のＣＣＣ工法に代えてＴＲＤ工法等でもよく、ＣＤＭ工法やＤＪＭ工法、テノコラム工法等の水平混合撹拌方式等によって壁状基礎１を施工してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  壁状基礎
３  表層地盤
４  支持層
６  杭状部
６ｂ  根入れ部
７  壁状部
８  四角形枠状部
９  仕切部
１０  分割四角形枠状部
１２  別の杭状部
【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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