JP2009167660A - タワークレーンの基礎構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持地盤が地下深くにあり、地表近くが直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられない軟弱な地盤となっている建設現場において、タワークレーンの基礎構造を低コストで施工できるようにする。
【解決手段】コンクリートマットから成る直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられないＮ値の小さい地盤に、前記鉛直圧縮荷重を負担し得る長さの複数本のソイルセメントコラム２を打設した後、前記地盤をフーチング厚さに対応する深さまで掘削し、フーチング用の配筋及びコンクリート打設を行って、ＲＣ造のコンクリートマットから成るフーチング１を前記ソイルセメントコラムで支持された状態に構築し、ソイルセメントコラム２にタワークレーンによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチングの重量で抵抗させるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持地盤が地下深くにあり、地表近くが直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられない軟弱な地盤となっている建設現場に、タワークレーンの基礎構造を構築する技術に関する。

建築工事に際して建物の外部に設置されるタワークレーンの基礎構造には、厚さが概ね１〜２ｍ程度のＲＣ造のコンクリートマットから成る直接基礎（フーチング）と、杭基礎（これは、例えば、特許文献１の図１１に見られるように、ソイルセメントコラムにＨ型鋼を埋設して構成される。）の二つがある。何れの場合も、直接基礎のみで、或いは、杭基礎のみで、タワークレーンによる鉛直圧縮荷重と揚重作業時のタワークレーンの旋回に伴って発生する引抜き力とを負担するように設計される。

ところで、臨海平野部の大都市には比較的軟弱な沖積層が分布しているが、とりわけ大阪では地表近くの地耐力が小さいため、施工コストの安い直接基礎の採用は困難である。そのため、タワークレーンの基礎構造としては、杭基礎を採用することが多いが、沖積層が２０ｍ以上もの厚みをもち、支持地盤が深いので、殆どの場合、２５〜３０ｍもの杭長が必要とされることになり、鋼材価格の高騰している昨今、施工コストが高く付くという問題点があった。

尚、特許文献１の図１に見られるように、軟弱地盤の上に杭を打つことなく改良地盤を構築し、その上に直接基礎を構築するタワークレーンの基礎構造は、タワークレーンによる鉛直圧縮荷重と揚重作業時のタワークレーンの旋回に伴って発生する引抜き力とを直接基礎のみで負担するように設計される点では、直接基礎の範疇に属する。

また、特許文献２に見られるように、フーチングとその下端に接合された多数の支持杭から成る基礎構造や、特許文献３に見られるように、軟弱地盤に造成したソイルセメントコラムとその上部に形成された盤状軽量コンクリート基礎とから成る基礎構造も知られているが、これらは、何れも煙突や戸建住宅のような不動物の基礎構造である。従って、タワークレーンの旋回に伴って３６０度、基礎の周部どの位置でも引抜き力と鉛直圧縮荷重とが交互に作用するタワークレーンの基礎構造とは基本的に異なる。

ところで、タワークレーンが用いられるような高さの建物の建築工事においては、敷地境界線に沿って山留め壁を構築するのが普通である。また、山留め壁として、ソイルセメント柱列山留め壁が採用されるケースも少なくない。従って、タワークレーンが設置される建築現場においては、アースオーガーなど、ソイルセメントコラムの打設用機械も準備されるケースが多い。

特開２００６−１９３９６７号公報 特開平１１−６１８５４号公報 特開２００３−５５９８６号公報

本発明は、上記の点に留意してなされたものであって、その目的とするところは、支持地盤が地下深くにあり、地表近くが直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられない軟弱な地盤となっている建設現場において、タワークレーンの基礎構造を低コ
ストで施工できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために本発明が講じた技術手段は次の通りである。即ち、請求項１に記載の発明は、タワークレーンを支持するために構築された基礎構造であって、Ｎ値の小さい地盤上に構築されたフーチングと、当該フーチングを支持する複数本のソイルセメントコラムとから成り、これらのソイルセメントコラムにタワークレーンによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチングの重量で抵抗させるように構成してあることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタワークレーンの基礎構造であって、ソイルセメントコラムが矩形状を呈するフーチングの周囲四隅に配置されていることを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタワークレーンの基礎構造であって、ソイルセメントコラムが矩形状を呈するフーチングの周囲四隅に多軸柱列として配置されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のタワークレーンの基礎構造を構築する方法であて、Ｎ値の小さい地盤に、前記鉛直圧縮荷重を負担し得る長さの複数本のソイルセメントコラムを打設した後、前記地盤をフーチング厚さに対応する深さまで掘削し、フーチング用の配筋及びコンクリート打設を行って、フーチングを前記ソイルセメントコラムで支持された状態に構築することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、支持地盤が地下深くにあり、地表近くが直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられない軟弱な地盤となっている建設現場において、タワークレーンの基礎構造を低コストで施工できる。

即ち、第一に、ソイルセメントコラムにタワークレーンによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチングの重量で抵抗させるので、ソイルセメントコラムに芯材用の鋼材を埋め込む必要がない。

第二に、ソイルセメントコラムとしては、鉛直圧縮荷重を負担し得る長さであれば足り、引抜き力を負担するのに必要な長さが要求されないの、引抜き力まで負担する杭基礎に比して杭長が短くて済む。

第三に、タワークレーンが設置される建築現場においては、アースオーガーなどソイルセメント柱列山留め壁を施工するための機械も準備されているケースが多く、この場合には、ソイルセメント柱列山留め壁の施工時に、ソイルセメントコラムを打設すれば、山留め壁施工用機械の組立・解体の手間が省け、施工効率が良い。因みに、軟弱地盤を一定深度まで盤状に地盤改良する場合であれば、地盤改良材と掘削土壌の攪拌機など山留め壁施工用機械以外の機械が必要になるが、ソイルセメントコラムの打設にはこのような攪拌機は不要である。

これらの結果として、タワークレーンの基礎構造を低コストで施工できるのである。

請求項２に記載の発明によれば、フーチングが平面視矩形状を呈するので、フーチング自体の施工が容易である。また、ソイルセメントコラムがフーチングの周囲四隅に配置されているので、タワークレーンの旋回に伴ってフーチングの周部どの位置に鉛直圧縮荷重が掛かっても、何れかのソイルセメントコラムに負担させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、上記の効果に加え、フーチングの周囲四隅にソイルセメントコラムを多軸柱列として配置するので、ソイルセメントコラムにより大きな鉛直圧縮荷重を負担させることができ、しかも、多軸アースオーガーによる迅速な施工が可能である。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載のタワークレーンの基礎構造を低コストで実現することができる。

図１〜図３は、本発明の実施形態を示す。Ａは建物の外部に設置されたタワークレーンを示し、ＢはタワークレーンＡを支持するために地盤に構築された基礎構造を示す。この基礎構造Ｂは、コンクリートマットから成る直接基礎ではタワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重に耐えられないＮ値の小さい地盤に構築されたフーチング１と、当該フーチング１を支持する複数本のソイルセメントコラム２とから成り、これらのソイルセメントコラム２にタワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチング１の重量で抵抗させるように構成してある。フーチング１は、平面視矩形状に形成され、ソイルセメントコラム２はフーチング１の周囲四隅に１本ずつ配置されている。

この基礎構造Ｂは、コンクリートマットから成る直接基礎ではタワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重に耐えられないＮ値の小さい地盤に、前記鉛直圧縮荷重を負担し得る長さの複数本のソイルセメントコラム２を打設した後、前記地盤をフーチング厚さに対応する深さまで掘削し、フーチング用の配筋及びコンクリート打設を行って、ＲＣ造のコンクリートマットから成るフーチング１を前記ソイルセメントコラム２で支持された状態に構築することにより施工される。

より具体的に説明すると、例えば、次の手順によって施工される。
（１）ソイルセメント柱列山留め壁の施工時に、構築される直接基礎の四隅に相当する位置にソイルセメントコラム２を所定深度付近まで打設する。
（２）フーチング厚さに対応する深さ（ソイルセメントコラム２の天端）まで地盤を掘削する。
（３）フーチング用の配筋を行う。
（４）フーチング用のコンクリートを打設する。

上記の構成によれば、支持地盤が地下深くにあり、地表近くが直接基礎ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えられない軟弱な地盤となっている建設現場において、タワークレーンＡの基礎構造Ｂを低コストで施工できる。それは、次の理由による。

第一に、ソイルセメントコラム２にタワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチング１の重量で抵抗させるので、ソイルセメントコラム２に芯材用の鋼材を埋め込む必要がない。

第二に、ソイルセメントコラム２としては、鉛直圧縮荷重を負担し得る長さであれば足り、引抜き力を負担するのに必要な長さが要求されないので、引抜き力まで負担する杭基礎に比して杭長が短くて済む。

第三に、ソイルセメント柱列山留め壁の施工時に、ソイルセメントコラム２を打設するので、山留め壁施工用機械の組立・解体の手間が省け、施工効率が良い。

これらの総合的な結果として、タワークレーンＡの基礎構造Ｂを低コストで施工できる
のである。

以下、図４の土質柱状図に基づいて、本発明に係るタワークレーンの基礎構造と従来の杭基礎との違いを説明する。

タワークレーンＡの規模にもよるが、コンクリートマットから成る直接基礎の場合、コンクリートマット下のＮ値が約１０程度ないと、タワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重に耐えられない。図４の土質柱状図では、深度１ｍではＮ値が略ゼロであるから、厚さが１ｍのコンクリートマットから成る直接基礎では、タワークレーンＡによる鉛直圧縮荷重に耐えられないことになる。

このような場合、従来では、同図の中央に示すように、支持層に達する杭基礎（ソイルセメントコラム２０にＨ型鋼３０を埋設して構成されている。）１０を打設し、Ｈ型鋼３０の上端にタワークレーン用の構台４０を取り付けていた。杭基礎１０は、タワークレーンによる鉛直圧縮荷重だけでなく、楊重作業時のタワークレーンの旋回に伴って発生する引抜き力をも負担するように設計され、杭長は３０ｍ以上となっている。

ところで、図４の土質柱状図では、深度５ｍにＮ値が約１０程度の地層が存在する。従って、深度５ｍの地盤ではタワークレーンによる鉛直圧縮荷重に耐えることができるが、杭長５ｍの杭では、楊重作業時のタワークレーンの旋回に伴って発生する引抜き力に対抗できない。

そこで、この実施形態においては、同図の右側に示すように、Ｎ値が約１０程度の地層が存在する深度５ｍまで、ソイルセメントコラム２を打設し、ソイルセメントコラム２に厚さが１ｍのコンクリートマットから成るフーチング１を支持させて、ソイルセメントコラム２にタワークレーンによる鉛直圧縮荷重を負担させ、フーチング１のみに引抜き力を負担させるように、換言すれば、フーチング１の自重で引抜き力に対抗させるようにしている。

従って、施工コストの安いフーチング１と、Ｈ型鋼の内蔵されていない短尺で安価なソイルセメントコラム２との協同によって、タワークレーンの基礎構造としての機能を満たすことができるのであり、非常に経済的である。

図５、図６は、本発明の他の実施形態を示し、ソイルセメントコラム２が平面視矩形状を呈するフーチング１の周囲四隅に多軸柱列として（例えば３本ずつ連続した状態に）配置されている点に特徴がある。

この構成によれば、フーチング１が平面視矩形状を呈するので、フーチング１自体の施工が容易であり、ソイルセメントコラム２がフーチング１の周囲四隅に配置されているので、タワークレーンの旋回に伴ってフーチング１の周部どの位置に鉛直圧縮荷重が掛かっても、何れかのソイルセメントコラム２に負担させることができる。殊に、フーチング１の周囲四隅にソイルセメントコラム２を多軸柱列として配置するので、ソイルセメントコラム２により大きな鉛直圧縮荷重を負担させることができ、しかも、３軸アースオーガー等の多軸アースオーガーによる迅速な施工が可能である。その他の構成、作用は、先の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

本発明に係るタワークレーンの基礎構造を示す概略縦断側面図である。 要部の縦断側面図である。 要部の平面図である。 本発明と従来の杭基礎との違いを説明する土質柱状図である。 本発明の他の実施形態を示す要部の縦断側面である。 要部の平面図である。

符号の説明

Ａ タワークレーン
Ｂ 基礎構造
１ フーチング
２ ソイルセメントコラム
１０ 杭基礎
２０ ソイルセメントコラム
３０ Ｈ型鋼
４０ 構台

Claims (4)

1. タワークレーンを支持するために構築された基礎構造であって、Ｎ値の小さい地盤上に構築されたフーチングと、当該フーチングを支持する複数本のソイルセメントコラムとから成り、これらのソイルセメントコラムにタワークレーンによる鉛直圧縮荷重を負担させ、引抜き力はフーチングの重量で抵抗させるように構成してあることを特徴とするタワークレーンの基礎構造。
2. ソイルセメントコラムが矩形状を呈するフーチングの周囲四隅に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のタワークレーンの基礎構造。
3. ソイルセメントコラムが矩形状を呈するフーチングの周囲四隅に多軸柱列として配置されていることを特徴とする請求項２に記載のタワークレーンの基礎構造。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のタワークレーンの基礎構造を構築する方法であて、Ｎ値の小さい地盤に、前記鉛直圧縮荷重を負担し得る長さの複数本のソイルセメントコラムを打設した後、前記地盤をフーチング厚さに対応する深さまで掘削し、フーチング用の配筋及びコンクリート打設を行って、フーチングを前記ソイルセメントコラムで支持された状態に構築することを特徴とするタワークレーンの基礎構造の構築方法。

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