JP5069089B2 - 壁状基礎を用いた基礎構造 - Google Patents

Description

平面格子状の壁状基礎を用いた基礎構造に関する。

液状化防止対策として、液状化する可能性のある軟弱な地盤に、平面格子状の壁状地盤改良体を形成する地盤改良工法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、地震時の水平力に対抗するため、液状化しない固い下層の地盤（軟弱な地盤の下層の地盤）に下端部が貫入する基礎杭を、平面格子状の壁状地盤改良体の格子目部分に構築する高水平耐力基礎工法が提案されている。そして、この基礎杭の天端に基礎スラブを設け、この基礎スラブ上に構造物を築造する。なお、基礎杭の下端部は、格子状地盤改良体の下端部よりも下方に位置する（例えば、特許文献２を参照）。
特開昭６１−５１１４号公報 特許第２６４５８９９号

さて、図３（イ）及び図５に示す基礎構造３２は、液状化防止対策のため、液状化する可能性のある軟弱な地盤１５に平面格子状の壁状基礎１００を形成し、この壁状基礎１００を基礎として用いている。しかし、構造物２１の荷重は、壁状基礎１００の壁１４で囲まれた地盤１５Ａ（格子目部分の地盤、図５参照）に効率的に伝達されないため、個々の壁１０４が壁杭として機能する挙動を示す（図５の一点破線（エ）を参照）。このため、この個々の壁１０４の挙動が構造物２１の荷重を支える支持力となり、大きな支持力が得られない場合がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、壁状基礎を用いた基礎構造の支持力を向上させることが目的である。

請求項１に記載の基礎構造は、建物の基礎構造において、地盤に形成され、壁で平面格子状に区切られた壁状基礎と、前記壁状基礎に支持される構造物から、前記壁で囲まれた地盤に斜め下方に延び、下端が前記壁状基礎の下端よりも上方とされ、前記構造物の荷重を受けて前記地盤に荷重を伝達する斜杭と、からなることを特徴としている。

請求項１に記載の基礎構造では、壁状基礎と斜杭とで、構造物の荷重を受ける。斜杭が受けた構造物の荷重は壁状基礎の壁で囲まれた地盤に伝達される。これにより、壁状基礎の壁で囲まれた地盤も含んだ壁状基礎全体で建物の荷重を受けるブロック的な挙動（壁状基礎の壁で囲まれた地盤も地盤改良した場合に近い挙動）が得られる。よって、大きな支持力を有する基礎構造とされる。
請求項２に記載の基礎構造は、請求項１に記載の構造において、前記斜杭の下端は、前記地盤の地下水位よりも下方とされていることを特徴としている。

以上説明したように本発明によれば、壁状基礎を用いた基礎構造の支持力を向上させることができる、という優れた効果を有する。

以下、図１と図２とを用いて、本発明にかかる平面格子状の壁状基礎を用いた基礎構造の実施形態を説明する。図１は、基礎構造を示す斜視図である。図２（Ａ）は基礎構造の垂直断面図であり、図２（Ｂ）は、基礎構造の平面図である。なお、図２（Ａ）の地盤に示す実線（イ）、一点破線（エ）、点線（オ）の説明は後述する。

図１と図２とに示すように、本発明の実施形態の基礎構造１０は、液状化する可能性のある軟弱な地盤１５（図２（Ａ）参照）に、複数の壁１０４（縦壁）で構成された平面格子状の壁状基礎１００が形成され、この壁状基礎１００の上に、構造物２０（図２（Ａ））が築造されている。壁状基礎１００は、壁１０４によって平面格子状に区切られている。換言すると、壁状基礎１００の外周を構成する壁１０４Ａの内側を壁１０４Ｂが格子状に区切っている。

なお、壁状基礎１００は、深層混合処理機を用いて、貫入及び引抜きする際に、スラリー状のセメント系固化材を吐出しながら土と撹拌混合させて形成する（深層混合処理工法（ＤＣＭ工法（登録商標）：Ｄｅｅｐ Ｃｅｍｅｎｔ Ｍｉｘｉｎｇ））。

図２（Ａ）に示すように、構造物２０は、躯体１４がスラブ１６と柱１８とで構成されている。なお、柱１８は壁状基礎１００の壁１０４の直上に設けられている。そして、最下階の床を構成するスラブ１６Ａにおける各柱１８の根元部から斜杭１５０が壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａ（格子目部分の地盤）に斜め下方に延びている（図１、図２（Ｂ）も参照）。また、各斜杭１５０の下端１５０Ａは壁状基礎１００の下端１００Ｌよりも上方とされている。換言すると、各斜杭１５０の上端１５０Ｂはスラブ１６Ａ中の各柱１８の根元部分に配設（埋設）され、各斜杭１５０の下端１５０Ａは壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａ（格子目部分の地盤）に配設（埋設）されている。

つぎに本実施形態の作用について説明する。

壁状基礎１００と斜杭１５０とで、構造物２０の荷重を受ける。斜杭１５０が受けた構造物２０の荷重は、壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａに伝達される。これにより、壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａも含んだ壁状基礎１００全体で構造物２０の荷重を受けるブロック的な挙動（壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａも地盤改良した場合に近い挙動（図３（エ）参照）、詳細は後述する）が、得られる。よって、基礎構造１０は、大きな支持力を有する。

さて、図２（Ａ）に示すように、地下水位Ｓが壁状基礎１００の下端１００Ｌを越えている場合、壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａ（格子目部分の地盤）における地下水位Ｓよりも下の地盤部分（地下水が存在している地盤部分）は、ポアソン比が液体の０．５に近く圧縮性が低いので、荷重が効率的に伝達される。これに対して地下水位Ｓより上の不飽和土（地下水が存在していない地盤部分）は、地下水位Ｓよりも下の地盤部分と比較すると、圧縮性が大きいので荷重が効率的に伝達されにくい。

よって、地下水位Ｓが壁状基礎１００の下端１００Ｌを越えている場合は、斜杭１５０の下端１５０Ａを地盤１５の地下水位Ｓよりも下方とすることで、斜杭１５０が受ける構造物２０の荷重が、壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａに、より効率的に伝達される。よって、より大きな支持力が得られる。

また、平面格子状の壁状基礎１００が液状化防止機能を発揮するので（壁状基礎１００が液状化防止のための地盤改良体を兼ねるので）、他の液状化防止対策を別途施工する必要がない。

つぎに、平面格子状の壁状基礎１００の鉛直支持挙動について詳しく説明する。

図３（ア）は、通常のラフト（直接基礎）５００の上に構造物２１が構築された基礎構造３０である。図３（イ）は、本実施形態の壁状基礎１００のみを基礎として用いた基礎構造３２である。図３（ウ）は、壁状基礎１００の上端にラフト５００を設けた基礎構造３４である。そして、図３（エ）は地盤１５をブロック状に固めた（地盤改良した）ブロック状基礎５１０とし、その上にラフト５００を設けた基礎構造３６である。また、図４は、鉛直方向の荷重度と壁状基礎の沈下との関係を示すグラフである。また、図５における地盤の実線（イ）は、図３（イ）に示す基礎構造３２における壁状基礎１００の直下地盤の沈下分布を模式的に示し、一点破線（エ）は、図３（エ）に示すブロック状に地盤改良した基礎構造３６におけるブロック状基礎５１０の直下の地盤の沈下分布を模式的に示している。

これらのグラフから判るように、図３（イ）に示す、地盤１５に格子状基礎１００を形成した基礎構造３０とすることで支持力が向上する。更に、図３（エ）に示すブロック状基礎５１０とすると更に支持力が向上する。また、図３（ウ）に示すように、壁状基礎１００の上端にラフト５００を設けた基礎構造３４とすることで、構造物２１の荷重が壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａに効率的に伝達され、図３（エ）に示すブロック状基礎５００を用いた基礎構造３６の支持力に近づけることできる。

さて、図２（Ａ）において、地盤の実線（イ）は図３（イ）の基礎構造３２における地盤の沈下分布を模式的に示し、一点破線（エ）は図３（エ）に示す基礎構造３６における地盤の沈下分布を模式的に示し、そして、点線（オ）、上記実施形態の基礎構造１０における地盤の沈下分布を模式的に示している。

この沈下分布から判るように、斜杭１５０によって構造物２０の荷重が壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａに効率的に伝達され、図３（エ）に示すブロック状基礎５００を用いた基礎構造３６の支持力に近づく、つまり、支持力が向上されることが判る。

換言すると、図３（エ）に示すブロック状基礎５００を用いた基礎構造３６のような、壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａも含んだ壁状基礎１００全体で、構造物２０の荷重を受けるブロック的な挙動（壁状基礎１００の壁１０４で囲まれた地盤１５Ａも地盤改良した場合に近い挙動）が得られる。

つぎに、参考例について説明する。
まず、第一参考例について説明する。

図６に示すように、地盤１５の地下水位Ｓとラフト（直接基礎）５００の下面５００Ａと間の不飽和土層１５Ｂは圧縮性が大きい。このため、ラフト５００からの鉛直荷重が地盤１５に伝達されにくい。すなわち構造物２１の荷重が壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａに効率的に伝達されにくいため、実線（イ）で示す壁状基礎１００だけの基礎構造の挙動に近くなってしまう。

そこで、第一参考例の基礎構造１１は、壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａにおける地下水位Ｓよりも下方まで地盤改良し、圧縮性を低くした改良地盤２００としている。このような構成とすることで、構造物２１の荷重が壁状基礎１００の壁１４が囲む地盤１５Ａに効率的に伝達される。これにより、点線（カ）で示す挙動とされ、一点破線（エ）で示すブロック状基礎５１０を用いる基礎構造３６（図３（エ）参照）の支持力に近づけることできる。

つぎに、第二参考例について説明する。

図７に示すように、第二参考例の基礎構造１７は、ラフト５００を介して、構造物２１の荷重を受ける杭３００を壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａ（各格子目部分）に設けると共に、この杭３００の下端３００Ａを壁状基礎１００の下端１００Ｌよりも上方且つ、地下水位Ｓよりも下方としている。このような構成とすることで、構造物２１の荷重が壁状基礎１００の壁１０４が囲む地盤１５Ａに効率的に伝達される。これにより、図７（Ｂ）の点線（キ）で示す挙動とされ、一点破線（エ）で示すブロック状基礎５１０を用いる基礎構造３６（図３（エ）参照）の支持力に近づけることできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態の基礎構造は、液状化する可能性のある地盤に壁状基礎を形成することで液状化防止の地盤改良を行なうことを兼ねているがこれに限定されない。本発明の基礎構造は液状化する可能性のない地盤に適用することも可能である。

本発明の実施形態にかかる壁状基礎を用いた基礎構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかる壁状基礎を用いた基礎構造を示す、（Ａ）は地盤の沈下分布を模式的に示す分布線が図示された垂直断面図であり、（Ｂ）は、平面図である。 （ア）はラフトの上に構造物が構築された基礎構造を模式的に示す図であり、（イ）は壁状基礎のみを基礎として用いた基礎構造を模式的に示す図であり、（ウ）は壁状基礎の上端にラフトを設けた基礎構造を模式的に示す図であり、（エ）は地盤をブロック状に固めたブロック状基礎の上端にラフトを設けた基礎構造を模式的に示す図である。 図３（ア）〜（エ）の基礎構造における鉛直方向の荷重度と壁状基礎の沈下との関係を示すグラフである。 図３（イ）の基礎構造の垂直断面を示すと共に、地盤の沈下分布を模式的に示す分布線が図示された図である。 第一参考例の基礎構造の垂直断面を示すと共に、地盤の沈下分布を模式的に示す分布線が図示された図である。 第二参考例の基礎構造を示す、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は地盤の沈下分布を模式的に示す分布線が図示された垂直断面図である。

符号の説明

１０ 基礎構造
１５ 地盤
２０ 構造物（建物）
１００ 壁状基礎
１００Ａ 壁状基礎の下端
１０４ 壁
１５０Ａ 斜杭の下端
１５０ 斜杭
Ｓ 地下水位

Claims (2)

1. 建物の基礎構造において、
   地盤に形成され、壁で平面格子状に区切られた壁状基礎と、
   前記壁状基礎に支持される構造物から、前記壁で囲まれた地盤に斜め下方に延び、下端が前記壁状基礎の下端よりも上方とされ、前記構造物の荷重を受けて前記地盤に荷重を伝達する斜杭と、
   からなることを特徴とする基礎構造。
2. 前記斜杭の下端は、前記地盤の地下水位よりも下方とされていることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
   

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