(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体の造成方法であって、
前記構造物の直下において土くさびが形成された場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする地盤改良体の造成方法。
【請求項２】
構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体の造成方法であって、
前記地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする地盤改良体の造成方法。
【請求項３】
前記構造物の外周部に配設された前記地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体の造成方法。
【請求項４】
構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体により構成された地盤改良基礎構造であって、
前記構造物の直下において土くさびが形成された場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする地盤改良基礎構造。
【請求項５】
構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体により構成された地盤改良基礎構造であって、
前記地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする地盤改良基礎構造。
【請求項６】
前記構造物の外周部に配設された前記地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の地盤改良基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体の造成方法及び地盤改良基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上に構造物を建設する際には、その直下に柱状の地盤改良体を造成し、地盤沈下の抑制、及び鉛直支持力の増大を図っている。現在は、地盤改良体の設計を行うにあたって、まず、鉛直支持力の検討として、地盤の支持力、改良体の応力に関する検討や、偏土圧が生じる場合における地盤と地盤改良体の平均せん断強度を用いた円弧すべり計算による検討等が行われる。そして、その検討結果に基づいて地盤改良体の設計が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、基礎底面（支持層）と地盤改良体との両者により構造物の載荷重を支持するような鉛直載荷実験を、遠心模型を用いて行ったところ、鉛直支持力が終局鉛直支持力程度のレベルに達した際に、地盤改良体には、円弧すべりによるせん断破壊ではなく、曲げ破壊が生じる可能性があることが判明した。これは、図７に示すように、構造物１の沈下に伴い土の塊である土くさび２が形成され、この土くさび２が周辺の地盤を押し広げることによって、地盤改良体３に曲げ荷重が作用することによる。
【特許文献１】特開２００４−２１１５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、構造物の直下において土くさびが形成され、あるいは柱状の地盤改良体の鉛直支持力が終局鉛直支持力程度のレベルに達する（柱状の地盤改良体に終局鉛直荷重が作用する）ような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることができる地盤改良体の造成方法、及び地盤改良基礎構造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】
請求項１に記載の地盤改良体の造成方法は、構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体の造成方法であって、前記構造物の直下において土くさびが形成された場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする。
【０００６】
構造物の直下において土くさびが形成された場合には、該土くさびが周辺の地盤を押し広げることにより、構造物の直下に形成された柱状の地盤改良体に曲げ応力が生じる。
【０００７】
請求項１に記載の地盤改良体の造成方法では、このような場合に、地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求めて、少なくとも当該深さまで地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施す。
【０００８】
これにより、構造物の直下において土くさびが形成されるような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることが可能である。
【０００９】
請求項２に記載の地盤改良体の造成方法は、構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体の造成方法であって、前記地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする。
【００１０】
柱状の地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合には、構造物の直下に形成された柱状の地盤改良体に曲げ応力が生じる。
【００１１】
請求項２に記載の地盤改良体の造成方法では、このような場合に、地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求めて、少なくとも当該深さまで地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施す。
【００１２】
これにより、柱状の地盤改良体の鉛直支持力が終局鉛直支持力程度のレベルに達する（柱状の地盤改良体に終局鉛直荷重が作用する）ような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることが可能である。
【００１３】
請求項３に記載の地盤改良体の造成方法は、請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体の造成方法であって、前記構造物の外周部に配設された前記地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施すことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の地盤改良体の造成方法では、構造物の外周部に配設された地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施すことにより、地盤改良体に十分な耐力を発揮させると共に、曲げ耐力の補強に要するコスト、工数等を低減させることを可能としている。
【００１５】
請求項４に記載の地盤改良基礎構造は、構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体により構成された地盤改良基礎構造であって、前記構造物の直下において土くさびが形成された場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする。
【００１６】
構造物の直下において土くさびが形成された場合には、該土くさびが周辺の地盤を押し広げることにより、構造物の直下に形成された柱状の地盤改良体に曲げ応力が生じる。
【００１７】
請求項４に記載の地盤改良基礎構造では、このような場合に、地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施している。
【００１８】
これにより、構造物の直下において土くさびが形成されるような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることが可能である。
【００１９】
請求項５に記載の地盤改良基礎構造は、構造物の直下に形成され、該構造物を支持する柱状の地盤改良体により構成された地盤改良基礎構造であって、前記地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合に、前記地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求め、少なくとも当該深さまで前記地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする。
【００２０】
柱状の地盤改良体に対して終局鉛直荷重が作用した場合には、構造物の直下に形成された柱状の地盤改良体に曲げ応力が生じる。
【００２１】
請求項５に記載の地盤改良基礎構造では、このような場合に、地盤改良体において曲げ応力が生じる深さを求めて、少なくとも当該深さまで地盤改良体の曲げ耐力を増加させる補強を施す。
【００２２】
これにより、柱状の地盤改良体の鉛直支持力が終局鉛直支持力程度のレベルに達する（柱状の地盤改良体に終局鉛直荷重が作用する）ような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることが可能である。
【００２３】
請求項６に記載の地盤改良基礎構造は、請求項４又は請求項５に記載の地盤改良基礎構造であって、前記構造物の外周部に配設された前記地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施したことを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載の地盤改良基礎構造では、構造物の外周部に配設された地盤改良体にのみ曲げ耐力を増加させる補強を施すことにより、地盤改良体に十分な耐力を発揮させると共に、曲げ耐力の補強に要するコスト、工数等を低減させることを可能としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は上記構成にしたので、構造物の直下において土くさびが形成され、あるいは柱状の地盤改良体の鉛直支持力が終局鉛直支持力程度のレベルに達するような状況下においても、柱状の地盤改良体に十分な耐力を発揮させることができる地盤改良体の造成方法、及び地盤改良基礎構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態では、構造物１の直下の地盤（軟弱地盤）１２を深層混合処理工法等の地盤改良工法によって部分的に改良することで、地盤１２に複数の柱状の地盤改良体１０を縦横に形成する。深層混合処理工法等による地盤改良体１０の形成は、地盤１２上に設置された施工機械（図示省略）によって実施する。この施工機械は、攪拌翼（図示省略）を地盤１２へ回転させながら貫入、引抜し、貫入、或いは引抜時にセメントミルクを攪拌翼の近傍から吐出させながら土壌と攪拌混合させ、地盤を固化させる。
【００２８】
その際、地盤改良体１０が固化する前に、Ｈ形鋼や鋼管等の剛性の高い芯材である補強体を所定深さＨまで挿入することにより、地盤改良体１０に曲げ耐力が増加された補強部１８を形成する。
【００２９】
以下、地盤改良体１０の設計方法について説明する。
【００３０】
まず、従来と同様に、鉛直荷重に対する検討として、地盤１２の支持力、地盤改良体１０の応力に関する検討、及び、偏土圧が生じる場合における地盤１２と地盤改良体１０との平均せん断強度を用いた円弧すべり計算による検討を行う。その検討結果に基づいて、地盤改良体１０についての種々のパラメータ（深さ、直径、せん断強度等）を設定する。
【００３１】
次に、終局鉛直荷重が地盤１２に作用した状況下で地盤改良体１０に対して曲げ荷重が作用する深度について検討する。
【００３２】
当該検討では、まず、遠心模型実験において地盤１２の下層である支持層１４と地盤改良体１０との両者で構造物１の載荷重を支持するような鉛直載荷実験を行う。その結果、図７に示すように、構造物１の直下には、Ｖ字状の土塊である土くさび２が形成される。この土くさび２は、周辺地盤を側方及び下方へ押し広げ、地盤改良体１０に対して曲げ荷重を作用させる。
【００３３】
このため、図１に示すように、地盤１２に対して終局鉛直荷重が作用した状況下では、土くさび２の斜辺２Ａの延長線４と当該斜辺２Ａとにより囲まれた範囲５において、地盤改良体１０に対して曲げ荷重が作用する。よって、当該範囲５を含む所定深さＨ（例えば、構造物１の基礎幅Ａ程度）に曲げ耐力を増加させる補強部１８を形成する。
【００３４】
補強部１８は、図１に示すように、構造物１の基礎を構成する全ての地盤改良体１０に設ける場合と、図２〜図５に示すように、構造物１の基礎の外周部に配置された地盤改良体１０にのみ設ける場合とが考えられる。例えば、図２及び図３に示すように、地盤改良体１０が３列以上配列されている場合における最外列のみに補強部１８を形成したり、図４及び図５に示すように、地盤改良体１０が３列配列されている場合における中央列を除いた両側の列のみに補強部１８を形成したりする場合である。
【００３５】
また、補強部１８は、上述したように、Ｈ形鋼や鋼管等の剛性の高い芯材を、硬化する前の地盤改良体１０に挿入する方法以外に、地盤改良体１０の外周に鋼管を打設する方法、あるいは、ビニロン短繊維等の化学繊維等を混合する方法（繊維補強ソイルセメント固化体の形成）等により構築すればよい。
【００３６】
次に、本実施形態における作用について説明する。
【００３７】
地盤１２に対して終局鉛直荷重が作用するような状況下では、土くさび２が形成され、上記範囲５において、該土くさび２により地盤改良体１０に対して曲げ荷重が作用される。ここで、当該範囲５においては、地盤改良体１０に対して曲げ耐力を増加させる補強が施され（補強部１８が形成され）ているため、地盤１２に対して終局鉛直荷重が作用するような状況下においても、また、土くさび２が形成されるような状況下においても、地盤改良体１０の十分な曲げ耐力を確保できる。
【００３８】
一方、図６のグラフに破線で示すように、地盤改良を行わなかった場合には、グラフ中に実線及び一点鎖線で示す地盤改良を行った場合と比して、鉛直支持力の増加に対する地盤沈下の割合が高くなる。よって、地盤改良を行わなかった場合には、鉛直支持力が終局鉛直支持力のレベルに達する状況下において、地盤沈下を防止しきれないこととなる。
【００３９】
また、グラフ中一点鎖線で示すように、地盤改良は行ったものの本実施形態のように曲げ耐力を増加させる補強を施さなかった場合には、鉛直支持力が終局鉛直支持力のレベルに達すると、地盤改良体１０に曲げ破壊が発生することにより地盤改良体１０の鉛直支持力が発揮されなくなり、地盤沈下の進行が顕著になる。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、鉛直支持力が終局鉛直支持力のレベルに達した場合でも、地盤改良体１０が十分な曲げ耐力を維持することにより、地盤改良体１０の鉛直支持力が十分に発揮され、地盤沈下の進行が食い止められる。
【００４１】
また、本実施形態では、補強部１８を、地盤改良体１０の最深部までではなく、土くさび２により曲げ荷重が与えられる所定深さＨ、即ち、曲げ耐力を増加させることが必要な深度にのみ形成することにより、地盤改良体１０の十分な曲げ耐力の確保を合理的に達成している。
【００４２】
さらに、本実施形態では、地盤改良体１０とＨ形鋼等の補強体との支持力合算効果が得られることにより、地盤１２の改良率の低減や改良長の短縮等による地盤改良にかかるコストの低減という効果も得ることができる。
【００４３】
以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る地盤改良体の概略を示す側断面図である。
【図２】図３に示す地盤改良体の２−２側断面図である。
【図３】図２に示す地盤改良体の３−３断面図である。
【図４】図５に示す地盤改良体の４−４側断面図である。
【図５】図４に示す地盤改良体の５−５断面図である。
【図６】鉛直支持力と地盤沈下との相対関係を示すグラフである。
【図７】従来例に係る地盤改良体の概略を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      構造物
２      土くさび
１０    地盤改良体
１２    地盤
１８    補強部
【図１】
0005053807.tif 000002
【図２】
0005053807.tif 000003
【図３】
0005053807.tif 000004
【図４】
0005053807.tif 000005
【図５】
0005053807.tif 000006
【図６】
0005053807.tif 000007
【図７】
0005053807.tif 000008