JP3782770B2

JP3782770B2 - 住宅地盤の補強方法

Info

Publication number: JP3782770B2
Application number: JP2002281716A
Authority: JP
Inventors: 彰三尾; 享三尾
Original assignee: Maruwa Biochemical Co Ltd
Current assignee: Maruwa Biochemical Co Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅地盤の補強方法に関し、特に建坪の周辺スペースに余裕が無い場合の住宅地盤の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人口密度の高いわが国においては、近年住宅地としての適地が少なくなり、軟弱な地盤を補強して供給する場合も多い。このため従来から、杭打ち等の地盤補強、あるいはセメント系改良剤等を混入させて軟弱な地盤を補強する手段等が用いられている。また、欧州等では、軟弱な地盤に鉄道や道路等を建設する場合には、プラスチック繊維からなるシートを広い面積にわたって敷設して、そのシートの緊迫力を利用して地盤を補強する手段も、すでに４０年以上も前から広く採用されている。例えばユーロスターの路線、アウトバーン、シベリア鉄道の路線、その他港湾施設や飛行場の地盤補強等に広く適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した従来の手段は、特に密集した狭い住宅地においては、次の問題があった。第１の杭打ち等の地盤補強は、杭打ち振動や騒音で、隣接する家屋等に多大な迷惑をかける。第２の地盤改良は、混入させる改良剤が地下水に浸透して、水質汚染を起こす原因となる。またこれらの地業工事は、コストが掛かると共に工事期間も長くなるため、小規模な個人用住宅には負担が大きい。
【０００４】
また第３のプラスチック繊維からなるシートを敷設する手段は、広いシート全体に緊迫力を与えて、建設物の集中重量をいわばハンモックで吊り下げるようにして、地盤にかかる建設物の集中重量を、敷設したシート全体に分散させるものである。そしてこのシートの緊迫力は、広大なシート全体の上に積層した土砂等の重量で生ずる、この土砂とシート全体との摩擦力によって支えられている。したがって、密集した狭い住宅用の敷地においては、シートの敷設面積が隣接家屋等によって制限されるため、シートに緊迫力を発生させるだけの摩擦力を得ることができない。
【０００５】
そこで本発明の目的は、特に建坪の周辺スペースに余裕が無い場合に、周辺環境に対する影響が少なく、かつ安価な住宅地盤の補強方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明による住宅地盤の補強方法の第１の特徴は、矩形形状を有する２枚のスパンボンド製不織布を、互いに直交するように重ね合わせて敷設し、それぞれの上記不織布の相対する二端部を固定手段で地盤に固定することにある。また住宅地盤の補強方法の第２の特徴は、スパンボンド製不織布を敷設して、この不織布の周端部を固定手段で地盤に固定する方法であって、上記固定手段は、上記不織布の端部を係止する棒状部材と、この棒状部材を上記地盤に固定する杭と、この不織布の端部の上に打つ捨てコンクリートとからなることにある。そして住宅地盤の補強方法の第３の特徴は、上記特徴１〜２のいずれかに記載した不織布を敷設する前に、建物の基礎となる部分を所定の深さに堀削して、露出した底面をローラーで転圧することにある。なお、さらにこの転圧した底面の上に割栗石または砕石を敷き詰め、次に振動ローラーによって上記割栗石または砕石を敷き固め、その上に上記特徴１〜２のいずれかに記載した不織布を敷設してもよい。また上記露出した底面をローラーで転圧した上に上記特徴１〜２のいずれかに記載した不織布を敷設した後に、さらにその上に割栗石または砕石を敷き詰め、次に振動ローラーによって上記割栗石または砕石を敷き固めてもよい。
【０００７】
ここで、スパンボンド製不織布とは、熱可塑性プラスチックの長繊維を、ランダム方向に積層したものを加熱プレスして、繊維同士が重なる交点を融解接着させてシート状に形成したものを意味し、強度が高く、かつ寸法安定性等に優れるという特性を備えている。
【０００８】
このように敷設したスパンボンド製不織布の周端部を、固定手段で地盤に固定することにより、宅地の周辺に隣家等が密接して、十分なスペース的な余裕がない場合にも、この不織布に緊迫力を与えることができる。したがってこの不織布の緊迫力によって、軟弱地盤に掛かる建物の荷重を低減することができ、建物の不同沈下等を防止することができる。またスパンボンド製不織布は、強靭な引張り力を有すると共に、酸やアルカリに強く、またバクテリアに分解されず、さらに加水分解もしないので、半永久的に強度を保持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図２を参照しつつ、本発明による住宅地盤の補強方法の使用を説明する。なお図１は住宅地盤の断面を、図２は上面を示したものであり、三方が隣家に密接し、残りの方向が道路に面していて、建坪にほとんど余裕が無い住宅地を示している。さて、この住宅地盤の補強方法を使用するときには、まず建物の基礎となる部分を、所定の深さに堀削し、露出した底面をローラーで転圧し、その上に割栗石５を１０ｃｍの厚さに敷き詰める。そしてその上に目潰し砂利を薄く敷き、振動ローラを８回程度走行させて、この割栗石等の表面を均一にすると共に敷き固める。なお、割栗石５の替わりに砕石を敷き詰めてもよい。
【００１０】
次に割栗石５の上に、矩形形状を有する２枚のスパンボンド製不織布１，２を、互いに直交するように重ねて敷設する。このスパンボンド製不織布は、ポリプロピレンからなる長繊維を一軸延伸により繊維強化したものを、四層加熱プレスして、繊維の交点を融解接着したものであり、デュポン株式会社からタイパーＳＦ４９（登録商標）として販売されているものを使用している。このタイパーＳＦ４９は、厚さが０．４６ｍｍと薄いが、布幅１ｍ当たり１２．０ＫＮの引張り強度を有しており、強度に方向性が無い。また伸び率も６０％と大きく、引裂強度も高い。そして、酸、アルカリ、バクテリアに強く、加水分解もしないので耐久性も高い。
【００１１】
さて次に、スパンボンド製不織布１，２の相対する二端部を、それぞれ鉄パイプ３，３に巻きつけ、この鉄パイプ３，３をそれぞれ、所定の間隔毎に、頭部にフックのついた鉄杭４，４で地盤に固定する。なお鉄杭４，４は、スパンボンド製不織布１，２を引っ張って緊迫力が掛かった状態で打杭する。次に鉄パイプ３，３に巻きつけたスパンボンド製不織布１，２の両端部の上に、捨てコンクリート７を３０ｃｍ幅に打ち、このスパンボンド製不織布の緊迫力が緩まないように固定する。最後に型枠配筋し、コンクリートを打設して基礎を形成する。
【００１２】
なお、スパンボンド製不織布１，２は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル等の熱可塑性樹脂からなる長繊維を、積層、加熱圧縮して製作したものも使用できる。また鉄パイプ３，３の代わりに、スパンボンド製不織布１，２に緊迫力をかけることができる剛性と強度があれば、鉄筋等の他の部材を使用することもできる。
【００１３】
次に図３を参照しつつ、本発明による住宅地盤の補強方法の作用について説明する。図３（Ａ）は、地盤８に、そのままべた基礎６を築いた場合を示しており、建物の重量Ｗは、この基礎の底面積に相当する地盤に加わる。一方図３（Ｂ）は、互いに直交するスパンボンド製不織布１，２の端部を、鉄パイプ３と鉄杭４とでそれぞれ緊迫させて固定し、その上にべた基礎６を築いた場合を示しており、地盤８に加わる重量Ｗ’は、スパンボンド製不織布１，２の緊迫力Ｔの上方成分Ｒ分だけ軽くなる。
【００１４】
そして、この上方成分Ｒは、鉄杭４の垂直反力Ｒで支持されるが、この鉄杭が沈下すると、この鉄杭に固定してあるスパンボンド製不織布１，２も沈下しようとして、地盤８からの反力ｒを受け、結局上方成分Ｒは、このスパンボンド製不織布と地盤８との接触面に分散されることになる。したがって、建物の重量Ｗは、基礎６の底面が接触する面積よりも、大きなスパンボンド製不織布１，２の敷設面積に分散されるので、地盤８に掛かる単位面積あたりの荷重が減り、建物の不等沈下等を防止することができる。
【００１５】
以上により、建物の基礎が単独フーチングや布基礎のように、狭い範囲に集中する場合には、この集中荷重を、スパンボンド製不織布１，２の全面積に分散させることができるので、地盤の補強効果を高くすることができる。したがって小規模な個人住宅等の場合には、べた基礎の代わりに布基礎等を用いて、建設コストと工期とを大幅に低減することができる。一方べた基礎の場合には、宅地に多少の余裕があれば、地盤に掛かる単位面積あたりの荷重を大幅に低減することができる。例えば、べた基礎が正方形の場合、地盤に掛かる単位面積あたりの荷重を半分にするためには、スパンボンド製不織布１，２の一辺の長さをルート２＝１．４１２にすればよく、すなわち両隣りの土地との間に、それぞれ基礎の一辺長さの２０％のスペースがあれば足りる。
【００１６】
【実施例】
本発明による住宅地盤の補強方法を、軟弱地盤に使用して、その補強効果等を確認した。さてこの使用に際しては、まず住宅地の資材置き場の一角を５０ｃｍ掘返し、１５ｃｍ以上の石を取り除き軟弱地盤相当の地盤を造成し、図４〜図５に示すように、この造成した地盤を、Ａ、Ｂ、Ｃの３つに分けた。次に領域Ａ、Ｂについては、１トン振動ローラーを８回走行させて振動転圧を施した。なお領域Ｃについては、振動転圧を施していない。
【００１７】
さて領域Ｂに対しては、本発明による住宅地盤の補強方法を使用すべく、地盤上に、２枚の３．５ｍ幅のスパンボンド製不織布１，２を、互いに直交させて敷設した。すなわち、２枚のデュポン株式会社製のタイパーＳＦ４９（登録商標）１，２を互いに重ねあわせて敷設し、鉄パイプ３によって、それぞれの両端部を固縛し、この鉄パイプを鉄杭４で地盤に固定した。なお、領域ＡとＣに対しては、スパンボンド製不織布１，２を敷設していない。次に領域ＡとＢとＣに、サイズが４０ｍｍ以下の切込砕石９を、２５ｃｍ厚さに敷均した。そして領域ＡとＢについては、敷均した切込砕石９の上を、再度１トン振動ローラーを８走行させて、振動転圧を施した。
【００１８】
さて上述した領域Ｂの補強の効果を確認するために、まず、領域Ａ、Ｂについて、ＪＧＳ１５２１に準拠した地盤の平板載荷試験を行った。この試験は、直径３０ｃｍの載荷盤を地盤に垂直に押し付け、段階的に油圧ジャッキで荷重を増減させていき、各荷重での沈下量等を計測するものである。なお、試験は地盤の弾性領域内と塑性領域内とで、それぞれ４回づつ行った。領域Ａと領域Ｂを比較した試験結果を図６に示す。
【００１９】
本発明による補強方法を使用した領域Ｂは、地盤の弾性領域内においては、使用しない領域Ａに比べて、地盤が弾性を失う直前の支持力である極限支持力は１．３３倍に、この極限支持力に対する沈下量は１．０９倍に、それぞれ増加した。また、地盤の反力係数は１．２２倍に増加したが、地盤の変形係数は変化しなかった。一方地盤の塑性領域内においては、地盤の反力係数と地盤の変形係数とは、それぞれ１．１０〜１．１９倍、１５．６〜１７．０倍に増加した。したがって軟弱地盤に対しては、良好な材料で盛土を行い、入念な転圧を実施した場合には、弾性領域では補強効果はあまりないが、塑性領域においては、地盤の変形係数が約１６倍も上昇し、十分な補強効果が得られることが確認された。
【００２０】
また上記の試験実施後に、地盤の破壊状態を調査した結果、図７に示すように、補強していない領域Ａについては、５０ｃｍの深度まで地盤が破壊されていた。一方補強した領域Ｂについては、載荷盤が沈下した位置より下方の地盤は、破壊されておらず、また、敷設したスパンボンド製不織布１，２に損傷は認められず、荷重を除去すると復元した。
【００２１】
次に、何ら転圧がなされていない領域Ｃについて、本発明による補強方法を使用した場合と、使用しない場合とについて、それぞれ平板載荷試験を行い、補強効果を確認した。すなわち領域Ｃの一区画には、上述と同じデュポン株式会社製のタイパーＳＦ４９（登録商標）１を、一枚だけ、一方向にのみ敷設し、鉄パイプ３によって、その両端部を固縛し、この鉄パイプを鉄杭４で地盤に固定した。そして、領域Ｃの補強をした区画と、補強をしない区画とに、それぞれ１回づつ、油圧ジャッキで３０ｃｍの載荷盤に荷重を掛けて、沈下量を測定した。
【００２２】
図８に、領域Ｃにおける試験結果を示す。すなわち、補強を行った場合には、補強しない場合に対して、地盤の沈下量が０．６１倍平均に減少し、一方、地盤の反力係数と地盤の変形係数とは、それぞれ１．６５倍平均と、２３．４倍平均とに増加した。すなわち、補強していない地盤の変形係数は、１７０ＫＮ／ｍ^２平均であって、これは、変形係数が１００〜１５０ＫＮ／ｍ^２とされる過圧密粘土、ないしは緩い砂の地盤に相当するが、この地盤を補強することによって、変形係数が約４０００ＫＮ／ｍ^２と大幅に増加することが確認された。
【００２３】
なお載荷盤による地盤の沈下跡を比較すると、補強した場合には、沈下跡の窪みの側面が球面上に傾斜しており、載荷盤による荷重を、スパンボンド製不織布１が分担していることが確認できた。なお、スパンボンド製不織布１には損傷は無く、荷重の除去後は復元する。一方補強していない場合には、沈下跡の窪みの側面が垂直になっており、載荷盤による荷重が、直接地盤に作用して、地盤が降伏していることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
第１にスパンボンド製不織布の端部を固定手段で地盤に固定することにより、この不織布に十分な緊迫力を与えることができるので、宅地の周辺に隣家等が密接して、十分なスペース的な余裕がない場合にも、軟弱地盤等の補強をすることが可能になる。第２に極めて安価で、短い工事期間での住宅地盤の補強が可能になる。第３に、スパンボンド製不織布は、強靭な引張り力を有すると共に、酸やアルカリに強く、バクテリアに分解されず、加水分解もしないので、半永久的に強度を保持することができ、また周辺環境へ地下水の汚染等の悪影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】住宅地盤の補強方法を使用した地盤の断面図である。
【図２】住宅地盤の補強方法を使用した地盤の平面図である。
【図３】補強の作用効果の説明図である。
【図４】補強効果の確認試験に供試した地盤の断面図である。
【図５】補強効果の確認試験に供試した地盤の平面図である。
【図６】補強効果の確認試験結果を示す表である。
【図７】載荷盤による地盤沈下跡の平面図および断面図である。
【図８】補強効果の他の確認試験結果を示す表である。
【符号の説明】
１スパンボンド製不織布
２スパンボンド製不織布
３鉄パイプ（棒状部材）
４杭
５割栗石
６基礎
７捨てコンクリート
８地盤

Claims

矩形形状を有する２枚のスパンボンド製不織布を、互いに直交するように重ね合わせて敷設し、
それぞれの上記不織布の相対する二端部を固定手段で地盤に固定する
ことを特徴とする住宅地盤の補強方法。
スパンボンド製不織布を敷設して、この不織布の周端部を固定手段で地盤に固定する方法であって、
上記固定手段は、上記不織布の端部を係止する棒状部材と、この棒状部材を上記地盤に固定する杭と、この不織布の端部の上に打つ捨てコンクリートとからなる
ことを特徴とする住宅地盤の補強方法。
請求項１〜２のいずれかにおいて、上記不織布を敷設する前に、建物の基礎となる部分を所定の深さに堀削して、露出した底面をローラーで転圧する
ことを特徴とする住宅地盤の補強方法。