(57)【要約】【課題】軟弱地盤に対する構造物の接地圧を低減できるようにした。【解決手段】構造物４の基礎構造１は、軟弱地盤２上に構築される。軟弱地盤２に凹部３を形成し、凹部３の底部３ａにべた基礎５を施工し、べた基礎５上に建物６を構築して構造物４を設置した。凹部３内に水を貯留して構造物４に浮力を付与する。外部の地盤から凹部３内に延びる給排水管８を設置し、ポンプＰによって水を凹部３内に給排水する。建物６内にポンプＰの操作部９を設け、更に凹部３内の水面高さを検知する水位センサーを備えた制御手段１０を設けた。底部３ａの軟弱地盤２に対して構造物４の接地圧が過大であったとしても構造物４に作用する浮力によって接地圧を低減して軟弱地盤で支持する。【選択図】図１
2016089505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤上に構築される構造物の基礎構造であって、
軟弱地盤に形成された凹部と、
該凹部内に構築された構造物と、
前記凹部内に貯留されていて前記構造物に浮力を付与する流体と
を備えたことを特徴とする構造物の基礎構造。
【請求項２】
前記凹部内の流体の液面高さを調整する制御手段を設けている請求項１に記載された構造物の基礎構造。
【請求項３】
前記構造物の下方の前記軟弱地盤内には地盤改良体を配設した請求項１または２に記載された構造物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤に構築される構造物の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建物を軟弱地盤に構築する場合に問題となるのは地盤の支持力不足である。軟弱地盤に建物の支持力が不足すると過大な沈下を引き起こしたり不同沈下を起こしたりして建物の強度に支障をきたすことがある。このような問題を改善する手段として、建物を支持する杭を軟弱地盤より強固な支持地盤まで打ち込んで建物を支える手段や、軟弱地盤を地盤改良する手段等が知られている。しかしながら、これらの手段は杭打ちや地盤改良等の施工に手間がかかりコスト高であった。
また、建物等の構造部材をできるだけ軽量にして軟弱地盤への接地圧を低減することも知られているが、構造部材の材質や構造等の制約があるため軽量化に限界があった。
【０００３】
また、他の改善手段として特許文献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に提案された構造物の基礎構造は、土砂等を詰めたソイルバッグを軟弱地盤の表層部に敷き詰めて補強層を形成し、補強層を通して軟弱地盤に打ち込んだ杭の上にべた基礎と建物等を構築している。また、特許文献２に記載されたものでは、軟弱地盤から支持地盤まで杭を打ち込み、これらの杭の周囲に地盤改良壁を例えば格子状に配列して水平抵抗を与える基礎構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１４９２６号公報
【特許文献２】特開２００７−９４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された構造物の基礎構造は、軟弱地盤に対する構造物の接地圧をコントロールできず、軟弱地盤の上に構築する構造物の重量によっては支持力が不足して過大な沈下を引き起こしてしまい、建物の強度に支障をきたすという上述した問題を十分解決できていなかった。また、特許文献２に記載された基礎構造は杭と格子状の地盤改良壁によって形成するため、施工に手間がかかりコスト高になるという問題を改善できていなかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、従来用いられていなかった新しい基礎形式を採用したものであって、軟弱地盤に対する構造物の接地圧を低減できるようにした構築物の基礎構造を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、軟弱地盤に対する構造物の接地圧を増減調整できるようにした構築物の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】
【０００８】
本発明に係る構造物の基礎構造は、軟弱地盤上に構築される構造物の基礎構造であって、軟弱地盤に形成された凹部と、該凹部内に構築された構造物と、凹部内に貯留されていて構造物に浮力を付与する流体とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、軟弱地盤に形成された凹部内に構造物を構築すると共に凹部内に流体を貯留して構造物に浮力を付与したため、軟弱地盤に対して構造物の接地圧が過大であったとしても構造物に作用する浮力によって接地圧を低減させて支持できる。しかも、構造物の接地圧が軟弱地盤の支持力以下であれば軟弱地盤の地盤改良を省略でき、或いは構造物の接地圧が軟弱地盤の支持力以下でなく軟弱地盤に地盤改良が必要であるとしても地盤改良領域を大幅に削減できる。
【０００９】
また、本発明は、凹部内の流体の液面高さを調整する制御手段を設けることが好ましい。
制御手段によって凹部内の流体の液面高さを調整することで構造物の浮力を増減調整することができる。例えば、常態や地震等の場合には、流体の液面を比較的高くして浮力を増大させて接地圧を低減できるため、構造物の地盤沈下や不同沈下等を抑制でき、また浮力によって構造物と地盤との摩擦抵抗が小さくなるため地震による地盤の振動の伝達を低減して、構造物の揺れを抑えることができる。一方、台風等で風荷重が大きい場合には、流体の液面を比較的低くして浮力を低減させて構造物と地盤との接地圧を増大させ、構造物の安全性を高めることができる。
【００１０】
また、構造物の下方の軟弱地盤内には地盤改良体を配設してもよい。
本発明によれば、凹部内の流体の液面を調整することで構造物に浮力を付与して接地圧を削減できるため、軟弱地盤に地盤改良が必要であるとしても地盤改良体の面積が小さくて済む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る構造物の基礎構造によれば、軟弱地盤に形成された凹部内に構造物を構築して凹部内に流体を貯留することで、構造物に作用する浮力によって接地圧を小さく設定できて軟弱地盤で支持できる。そのため、軟弱地盤に構築する構造物の支持力が不足して過大な沈下や不同沈下を引き起こして建物の構造に支障をきたすことを防止できる。
また、基礎形式の自由度が増すと共に地震時の水平抵抗を低減でき、杭や地盤改良が不要か少なくて済むため低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態による構造物の基礎構造を示す要部断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態による構造物の基礎構造を示す要部説明図である。
【図３】第一実施形態の変形例による構造物の基礎構造を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態による構造物の基礎構造について添付の図により説明する。
図１に示す本発明の第一実施形態による基礎構造１において、地盤の表層に軟弱地盤２が設置され、この軟弱地盤２を掘削して凹部３を形成している。ここで、軟弱地盤２は例えば柔らかい粘土質、シルト質地盤、泥炭質地盤、液状化の可能性のある砂質地盤、或いは盛土層等である。
【００１４】
構造物４は、凹部３の底部３ａに基礎として例えばべた基礎５を施工し、その上に建物６等を構築している。また、構造物４を構築した凹部３内には流体として例えば水をはっている。水は水道水でもよいし地下水等でもよく、その水面高さは構造物４に所要の浮力が発生する程度に設定するものとする。
【００１５】
凹部３として構造物４の縦横寸法より大きな寸法で軟弱地盤２を掘削し、その底部３ａにべた基礎５と建物６からなる構造物４を構築する。凹部３の平面形状は建物６の平面形状の相似形でもよいし、或いは円形や四角形等、非相似の適宜形状でもよい。また、軟弱地盤２に凹部３を掘削する際、地下水位にあたった場合には地下水位を凹部３よりも下げるようにし、必要に応じて地盤改良を行うものとする。
【００１６】
そして、凹部３の近傍の表層にはポンプＰと給排水管８が設置され、給排水管８は凹部３内に給排口が延びており、水を凹部３内に供給して貯留し、また水位調整のために給排水することができる。なお、給水管と排水管を別個に設置してもよい。そして、ポンプＰの駆動を制御する操作部９が適宜位置、例えば建物６内に配設され、凹部３内に設置した図示しない水位センサーの検出値に応じて凹部３内の水位を調整し、浮力を相殺した構造物４の接地圧をコントロールできるようになっている。これらポンプＰ、給排水管８、操作部９、水位センサ等は水位の制御手段１０を構成する。
凹部３内に水を適宜の水位にはることで構造物４に浮力を付与することができ、本実施形態では構造物４の接地圧が軟弱地盤２の支持力以下になるよう浮力を調整する。
【００１７】
本実施形態による構造物４の基礎構造１は上述の構成を備えており、次にその施工方法を説明する。
まず、軟弱地盤２を掘削して構造物４の縦横寸法より大きな凹部３を形成する。そして、掘削した凹部３の底部３ａにべた基礎５、そして建物６からなる構造物４を構築する。
次に制御手段１０の操作部９を操作することで、ポンプＰによって給排水管８を通して水を凹部３内に供給して貯留し、構造物４上に必要な水位を設定する。凹部３内の水位によって構造物４の浮力を決定し、浮力を相殺した構造物４の底部３ａへの接地圧が必要な大きさになるように調整する。
【００１８】
次に本実施形態による構造物４の基礎構造１の作用について説明する。
本実施形態による構造物４の基礎構造１は、常態においては、制御手段１０によって凹部３内の水位を比較的高く設定し、構造物４の浮力を大きく設定して接地圧を軟弱地盤２の支持力以下に設定する。接地圧をこのように設定することで構造物４の沈下や不同沈下を防止することができる。
【００１９】
また、地震発生時や地震の発生が予知、予測される場合にも、凹部３内の水位を高く設定することで浮力によって構造物４の接地圧を低減する。そのため、凹部３の底部３ａとべた基礎５の底面との摩擦抵抗が小さくなり、軟弱地盤２の振動に対して構造物４の振動を小さく抑制できる。
また、台風発生時等のように強風が吹く場合には、構造物４が受ける風荷重が増大するため、凹部３内の水位を比較的低く設定することでべた基礎５と軟弱地盤２との間の摩擦抵抗が大きくなり、構造物４の移動を抑えて構造物４の安全性を高めることができる。
【００２０】
上述のように本第一実施形態による構造物４の基礎構造１は、構造物４を構築した凹部３内に水をはることで構造物４に作用する浮力によって接地圧を低減できるため、構造物４の沈下や不同沈下を抑えることができ、軟弱地盤２でも構造物４を支持できる。しかも、軟弱地盤２の地盤改良を省略したり簡易なものに低減したりでき、施工コストを低減できる。また、基礎の形式の自由度が増大できる。
また、制御手段１０によって凹部３内の水位を増減調整することで浮力を調整し接地圧をコントロールできる。水位を比較的高くした場合には、常態で構造物４の接地圧を軟弱地盤２の支持力より低減できると共に、地震時の摩擦抵抗を低減させて揺れを抑制できる。また、水位を比較的低くした場合には、台風等の風荷重に対して構造物４の摩擦抵抗を増大させて構造物４の安全性を高めることができる。
【００２１】
なお、本発明による構造物の基礎構造１は上述の第一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や置換等が可能である。以下に他の実施形態や変形例について上述した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する。例えば、第一実施形態におけるべた基礎５の軟弱地盤２に地盤改良壁を設けてもよい。
【００２２】
図２は本発明の第二実施形態による構造物の基礎構造１２を示すものである。
図２に示す第二実施形態による構造物の基礎構造１２において、軟弱地盤２を掘削して形成した凹部３には、底部３ａの地表面から所定の深さを以て上下方向に連続した固化壁体をなす地盤改良壁１３が所定間隔をおいて複数形成されている。本実施形態は、軟弱地盤２の支持力に対して浮力を付与しても構造物４の接地圧が大きい場合等に、地盤改良壁１３によって地盤の支持力を補強したものである。
【００２３】
地盤改良壁１３は一般的に用いられているセメント系の固化材料からなっている。地盤改良壁１３は、例えば注入工法、機械撹拌工法、噴射撹拌工法等の地盤改良工法等によって施工され、例えば断面円形の柱状体同士に重なりを設けるようにして連続した壁体が形成されている。図２では、地盤改良壁１３は、コラム（柱）状改良体または格子状改良体からなるものが所定間隔で複数配列されている。
【００２４】
そして、構造物４における建物６の下側に設置した基礎として例えば布基礎１４が設けられ、布基礎１４は断面略逆Ｔ字状に形成され、上述した地盤改良壁１３の上に建物６の壁の長さ方向に沿って連続して設置されている。布基礎１４には長手方向に沿って所定間隔を開けて水抜き孔１４ａが形成され、水抜き孔１４ａは凹部３内に供給された水の流通を良くしている。なお、水抜き孔１４ａはなくてもよい。
また、凹部３内には制御手段１０によって給排水管８を通して水が供給されて所定の水位に保持されている。
【００２５】
上述した第二実施形態による構造物４の基礎構造１２によれば、第一実施形態による基礎構造１と同様の効果が得られる。
しかも、建物６の下部に布基礎１４を配設して凹部３の底部３ａにおける地盤改良壁１３に設置されているため、布基礎１４と底部３ａとの接地面積は第一実施形態よりも小さいので接地圧は増大するが、水による浮力によって接地圧を小さくすることができる。また、布基礎１４において、水抜き孔１４ａを形成したことで凹部３内の水の流通がよりスムーズになる。
しかも、べた基礎に代えて布基礎１４を配設したことで地盤改良の面積が小さくて済み、軟弱地盤２の全面改良でなくコラム状改良や格子状改良等による地盤改良壁１３を形成すればよいので、基礎の下に水が通り易く、施工が簡単且つ容易で低コストになる。
【００２６】
なお、上述した第二実施形態による基礎構造１２の変形例として、構造物４の基礎は布基礎１４に代えて独立基礎を形成してもよく、この場合には底部３ａの軟弱地盤２内にコラム（柱）状改良の地盤改良壁１３を部分的に施工してもよい。基礎として布基礎１４や独立基礎を設けた場合、べた基礎と比較して地盤改良の面積を小さくできる。
また、構造物下方地盤の地盤改良は、セメント系地盤改良による地盤改良壁１３に限定されるものではなく、例えば薬液注入工法や締め固め工法等の他の適宜の工法によっても改良壁や改良体を構築できる。これらは全て地盤改良体に含まれる。
【００２７】
また、上述した各実施形態では、凹部３内の水位を増減調整する制御手段１０を設けるようにしたが、本発明は少なくとも凹部３内に水等の流体を貯留して所定水位を有し、構造物４に浮力を付与して接地圧を低減できる構成を備えていればよい。そのため、図３に示すように、基礎構造１は水位を増減調整する制御手段１０を設置しなくてもよく、ポンプＰと給水管１８等を設けていればよい。
【符号の説明】
【００２８】
１、１２  基礎構造
２  軟弱地盤
３  凹部
３ａ  底部
４  構造物
５  べた基礎
６  建物
８  給排水管
１０  制御手段
１３  地盤改良壁
１４  布基礎
１８  給水管
Ｐ  ポンプ
【図１】
2016089505.tif 000003
【図２】
2016089505.tif 000004
【図３】
2016089505.tif 000005