JP5501921B2 - 構造物用基礎構造およびその構築方法 - Google Patents

Description

この発明は、構造物用基礎構造およびその構築方法、特に、鋼矢板壁と斜杭とを組み合わせることによって、鋼矢板壁および斜杭の有する利点をそのまま生かすと共に、鋼矢板壁と斜杭とを組み合わせることによる相乗効果によって、合理的かつ経済的な基礎設計が可能な、構造物用基礎構造およびその構築方法に関するものである。

従来、構造物用基礎構造として、特許文献１（特開２００６−３４８５２６号公報）には、図３の断面図に示すように、地盤２１内に鉛直に構築された鉛直杭２２と、鉛直杭２２上に構築された、橋脚２３等の構造物が構築されるフーチング２４と、フーチング２４から地盤２１内に斜めに構築された斜杭２５とからなる構造物用基礎構造が開示されている。以下、この構造物用基礎構造を従来技術１という。

従来技術１によれば、斜杭２５に水平方向の剛性を負担させることができるので、鉛直杭２２の剛性を軽減することができ、この結果、合理的かつ経済的な基礎設計が可能となる。

斜杭を用いる場合の斜杭２５とフーチング２４との結合方法には、図４および図５に示すように、斜杭２５の杭頭部から伸ばしたアンカー鉄筋２６をフーチング２４に定着させる方法と、図示しないが、斜杭２５自体をフーチング２４内に埋め込む方法とがある。なお、図４は、斜杭とフーチングとの結合部分を示す平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。何れの方法も斜杭２５を確実にフーチング２４に定着させるために、図４および図５中、（Ｌ）で示すように、斜杭２５の外縁をフーチング２４の端部から十分に離す必要がある。通常、この離す距離（Ｌ）は、２５０ｍｍ程度または斜杭２５の半径以上（斜杭径が５００ｍｍ以上の場合）である。

なお、斜杭２５のアンカー鉄筋２６をフーチング２４に定着させる場合、フーチング２４内に配された鉄筋２７を回避しながらアンカー鉄筋２６を配筋することが不可欠であるが、斜杭２５のアンカー鉄筋２６は、斜めに配されるので、フーチング２４内に配された鉄筋２７を回避しながら配筋することが困難である。

特許文献２（特開２００８−１８４７７５号公報）に、斜杭とフーチングとの結合構造が開示されている。以下、この結合構造を従来技術２という。従来技術２は、図６の断面図に示すように、鋼管製斜杭２５の頭部内にフーチング２４に鉛直に定着させた杭主筋２８を挿入し、斜杭２５の頭部内にコンクリート２９を充填して斜杭２５と杭主筋２８とを一体化させたものである。

従来技術２によれば、杭主筋２８は、鉛直であるので、フーチング２４内の鉄筋２７との干渉を回避しながら容易に配筋することができ、しかも、杭主筋２８と斜杭２５とを強固に一体化することができるので、フーチング２４と斜杭２５とを強固に結合するとができる。しかし、杭主筋２８を斜杭２５内に挿入して一体化を図ることから、斜杭２５の傾斜角度に限界がある。

一方、一般にフーチング２４は、地表から０．５ｍから３．０ｍ程度の深さに構築されるので、実際に構築するフーチングの寸法より広く地盤を掘削し、外型枠を設置してから外型枠内にコンクリートを打設し、その後、埋め戻しを行う場合が多い。

このようにしてフーチングを構築する場合、図７の一部切り欠き斜視図に示すように、地盤掘削時に仮土留として鋼矢板を地盤に打ち込んで鋼矢板壁３０を構築し、地盤掘削後、鋼矢板壁３０をそのまま残置し、鋼矢板壁３０内に構築した鉛直杭２２上にフーチング２４を構築し、フーチング２４と鋼矢板壁３０とを連結する工法の一例が特許文献３（特開２００８−２４０３５６号公報）に開示されている。以下、この工法を従来技術３という。

従来技術３によれば、地盤掘削時の外型枠が不用となるばかりか、鉛直杭２２が受ける水平抵抗や引抜き抵抗の一部を鋼矢板壁３０が分担することによって、従来の直接基礎より優れた耐震性能を得ることができる。

特開２００６−３４８５２６号公報 特開２００８−１８４７７５号公報 特開２００８−２４０３５６号公報

上述したように、従来技術１によれば、斜杭２５に水平方向の剛性を負担させることができるので、鉛直杭２２の剛性を軽減することができるといった利点を有するが、斜杭２５の外縁をフーチング２４の端部から十分に離す必要があるので、杭の有する有利な軸方向剛性を有効に活用することができない。この結果、フーチング２４の回転剛性を全体的に高めることができない。この問題は、斜杭２５の径を太くして、水平剛性を高めれば解決することができるが、このようにすると建設コストが大幅に上昇する。

また、従来技術１によれば、フーチング２４内に配された鉄筋２７を回避しながら斜杭２５のアンカー鉄筋２６を配筋することが困難である。

この問題は、従来技術２により解決することができるが、杭主筋２８を斜杭２５内に挿入して一体化を図ることから、斜杭２５の傾斜角度に限界がある。

従って、この発明の目的は、鋼矢板壁と斜杭とを組み合わせることによって、鋼矢板壁および斜杭の有する利点をそのまま生かすと共に、鋼矢板壁と斜杭とを組み合わせることによる相乗効果によって合理的かつ経済的な基礎設計が可能な構造物用基礎構造およびその構築方法を提供することにある。

この発明は、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、フーチングと、前記フーチングを取り囲むように地盤中に構築される鋼矢板壁と、前記鋼矢板壁内の地盤に構築される鋼管製斜杭とを備え、前記鋼矢板壁は、複数枚の鋼矢板を互いに連結したものからなり、前記斜杭は、前記鋼矢板壁の内側山部に結合され、前記フーチングと前記斜杭の頭部とは、一体化されていることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構造物用基礎構造において、地盤中に構築される鉛直杭を備え、前記フーチングと前記鉛直杭とは、一体化されていることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構造物用基礎構造において、前記鋼矢板壁と前記斜杭とは、溶接等により結合されていることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１に記載の構造物用基礎構造において、前記鋼矢板壁は、平面視矩形状に構築され、前記斜杭は、前記鋼矢板壁内の地盤に一方向または二方向以上に構築されていることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、地盤中に複数枚の鋼矢板を互いに連結しながら打ち込んで鋼矢板壁を構築し、次いで、前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に鋼管製斜杭を前記鋼矢板壁の内側山部に接するように構築し、次いで、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記鋼矢板壁と前記斜杭とを結合し、次いで、フーチングを構築して、前記フーチングと前記斜杭の頭部とを一体化することに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構造物用基礎構造の構築方法において、前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に前記鋼管製斜杭を構築すると共に、鉛直杭を前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に構築し、前記フーチングと前記鉛直杭とを一体化することに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の構造物用基礎構造の構築方法において、前記鋼矢板壁と前記斜杭とを溶接等により結合することに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項５から７の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法において、前記鋼矢板壁を平面視矩形状に構築し、前記斜杭を前記鋼矢板壁内の地盤に一方向または二方向以上に構築することに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項５、７、８の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法において、前記斜杭を地盤に構築した後、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削する代わりに、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記斜杭を地盤に構築することに特徴を有するものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項６、７、８の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法において、前記鉛直杭および前記斜杭を地盤に構築した後、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削する代わりに、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記鉛直杭および前記斜杭を地盤に構築することに特徴を有するものである。

この発明によれば、以下のような効果がもたらされる。

（１）用地境界に可能な限り接近した地盤中に構築した鋼矢板壁の内側山部に接するように鋼管製斜杭を構築し、鋼矢板壁と斜杭とを溶接等により結合することによって、斜杭を用地境界一杯に離して構築することができるので、斜杭の有する水平方向剛性の増大を図ることができる。従って、この分、斜杭の小径化を図ることができるので、構造物用基礎を合理的かつ経済的に構築することが可能となる。

（２）鋼矢板壁と斜杭とを溶接等により結合することによって、斜杭とフーチングとを定着させる際に、フーチング内に配された鉄筋を回避しながら斜杭のアンカー鉄筋を配筋するという煩雑な作業が回避される。

（３）斜杭を小径化することが可能となることから、鋼矢板壁内の狭いスペースでも斜杭の構築と、斜杭と鋼矢板壁との結合が容易に行える。

この発明の構造物用基礎構造を示す部分平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 従来技術１の構造物用基礎構造を示す断面図である。 斜杭とフーチングとの結合部分を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 従来技術２の構造物用基礎構造を示す断面図である。 従来技術３により構築された構造物用基礎構造を示す一部切り欠き斜視図である。

この発明の構造物用基礎構造の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の構造物用基礎構造を示す部分平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

図１および図２において、１は、地盤２中に構築された、構造物としての、例えば、橋脚３のフーチングである。フーチング１は、地中梁等であっても良く、鉛直杭４上に構築されたものであっても良い。

５は、フーチング１の周囲の地盤２に平面視矩形状に構築された鋼矢板壁である。鋼矢板壁５は、例えば、複数枚のＵ字形鋼矢板を平面視が波形となるように互いに連結したものからなり、図１および図２中、二点鎖線で示す用地境界に可能な限り接近した地盤２中に構築されている。なお、鋼矢板壁と鉛直杭とを組み合わせ、鋼矢板壁に水平方向剛性を負担させる基礎の補強構造は、特許文献２（特開２００８−２４０３５６号公報）に開示されている。

６は、フーチング１と鋼矢板壁５との間の地盤２に構築された鋼管製斜杭である。斜杭６は、鋼矢板壁５の１組の対向する面の各々に２本、ハの字状に構築されている。なお、斜杭６は、鋼矢板壁５の各面に構築しても良く、１本であっても良い。斜杭６は、鋼矢板壁５の内側山部５Ａに接するように構築され、内側山部５Ａと溶接等により結合されている。斜杭６の頭部は、フーチング１内に埋め込まれ、フーチング１と一体化されている。

なお、図２に示すように、鋼矢板壁５を地盤２（図中、二点鎖線で示す。）上に突出させて構築し、この鋼矢板壁５内に斜杭６を構築すれば、斜杭６を用地境界に近い位置から構築することができるため、用地境界が狭い場合であっても基礎の構築が可能となる。

次に、この発明の、構造物用基礎構造の構築方法を説明する。

先ず、構築する橋脚３の周囲の用地境界に可能な限り接近した地盤２に、複数枚のＵ字形鋼矢板を平面視が波形となるように互いに連結させて打ち込んで、平面視矩形状の鋼矢板壁５を構築する。

次いで、鋼矢板壁５内の地盤２に斜杭６を、鋼矢板壁５の内側山部５Ａに接するように構築する。斜杭６は、その頭部が後述するフーチング内に埋め込まれる高さに構築する。また、斜杭６は、鋼矢板壁５の１組の対向する面の各々に２本、ハの字状に構築する。なお、斜杭６は、鋼矢板壁５の各面に構築しても良く、１本であっても良い。

次いで、鋼矢板壁５内の地盤２を掘削した後、鋼矢板壁５の内側山部５Ａと斜杭６とを溶接等により一体化する。このように、鋼矢板壁５と斜杭６とを溶接等により結合することによって、フーチング内に配される鉄筋を回避しながら斜杭６のアンカー鉄筋を配筋するという煩雑な作業を行うことなく、斜杭６とフーチングとを確実かつ強固に定着させることができる。

次いで、鋼矢板壁５内にフーチング１を構築する。この際、斜杭６の頭部をフーチング１内に埋め込んで、フーチング１と斜杭６頭部とを一体化する。このように、斜杭６の頭部をフーチング１内に埋め込んで、フーチング１と斜杭６の頭部とを一体化することによって、斜杭６とフーチングとをさらに確実かつ強固に定着させることができる。

また、鋼矢板壁５を用地境界に可能な限り接近した地盤２に構築し、斜杭６を鋼矢板壁５の内側山部５Ａに接するように構築することによって、フーチング１上の橋脚３に対して斜杭６を用地境界一杯に離して構築することができるので、斜杭６の有する水平方向剛性の増大を図ることができる。従って、この分、斜杭６を小径化することが可能となり、斜杭６を小径化してもフーチング１の回転剛性を十分に高めることができる。すなわち、構造物用基礎を合理的かつ経済的に構築することが可能となる。

しかも、斜杭６を小径化することが可能となることから、鋼矢板壁５内の狭いスペースでも斜杭６の構築と、斜杭６と鋼矢板壁５の内側山部５Ａとの結合が容易に行える。

なお、以上の例は、鋼矢板壁５内の地盤２に斜杭６を鋼矢板壁５の内側山部５Ａに接するように構築した後、鋼矢板壁５内の地盤２を掘削するものであるが、鋼矢板壁５内の地盤２を掘削した後、鋼矢板壁５内の地盤に斜杭６を鋼矢板壁５の内側山部５Ａに接するように構築しても良い。

以上、説明したように、この発明によれば、構築すべき構造物の周囲の用地境界に可能な限り接近した地盤に鋼矢板壁を構築し、鋼矢板壁の内側山部に接するように鋼管製斜杭を構築し、鋼矢板壁と斜杭とを溶接等により一体化することによって、斜杭および鋼矢板壁を用いる工法の利点をそのまま生かし、さらに、以下のような効果がもたらされる。

（１）基礎上の構造物に対して斜杭を用地境界一杯に離して構築することができるので、斜杭の有する水平方向剛性の増大を図ることができる。従って、この分、斜杭の小径化を図ることができるので、構造物用基礎を合理的かつ経済的に構築強することが可能となる。

（２）鋼矢板壁と斜杭とを溶接等により結合することによって、斜杭とフーチングとの定着させる際に、フーチング内に配された鉄筋を回避しながら斜杭のアンカー鉄筋を配筋するという煩雑な作業が回避される。この効果は、斜杭の頭部をフーチング内に埋め込んで、斜杭とフーチングとを一体化することによりさらに確実なものになる。

（３）斜杭を小径化することが可能となることから、鋼矢板壁内の狭いスペースでも斜杭の構築と、斜杭と鋼矢板壁との結合が容易に行える。

１：フーチング
２：地盤
３：橋脚
４：鉛直杭
５：鋼矢板壁
５Ａ：内側山部
６：斜杭
２１：地盤
２２：鉛直杭
２３：橋脚
２４：フーチング
２５：斜杭
２６：アンカー鉄筋
２７：鉄筋
２８：杭鉄筋
２９：コンクリート
３０：鋼矢板壁

Claims (10)

1. フーチングと、前記フーチングを取り囲むように地盤中に構築される鋼矢板壁と、前記鋼矢板壁内の地盤に構築される鋼管製斜杭とを備え、前記鋼矢板壁は、複数枚の鋼矢板を互いに連結したものからなり、前記斜杭は、前記鋼矢板壁の内側山部に結合され、前記フーチングと前記斜杭の頭部とは、一体化されていることを特徴とする構造物用基礎構造。
2. 地盤中に構築される鉛直杭を備え、前記フーチングと前記鉛直杭とは、一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造物用基礎構造。
3. 前記鋼矢板壁と前記斜杭とは、溶接等により結合されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の構造物用基礎構造。
4. 前記鋼矢板壁は、平面視矩形状に構築され、前記斜杭は、前記鋼矢板壁内の地盤に一方向または二方向以上に構築されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１に記載の構造物用基礎構造。
5. 地盤中に複数枚の鋼矢板を互いに連結しながら打ち込んで鋼矢板壁を構築し、次いで、前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に鋼管製斜杭を前記鋼矢板壁の内側山部に接するように構築し、次いで、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記鋼矢板壁と前記斜杭とを結合し、次いで、フーチングを構築して、前記フーチングと前記斜杭の頭部とを一体化することを特徴とする、構造物用基礎構造の構築方法。
6. 前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に前記鋼管製斜杭を構築すると共に、鉛直杭を前記鋼矢板壁により囲まれた地盤に構築し、前記フーチングと前記鉛直杭とを一体化することを特徴とする、請求項５に記載の構造物用基礎構造の構築方法。
7. 前記鋼矢板壁と前記斜杭とを溶接等により結合することを特徴とする、請求項５または６に記載の構造物用基礎構造の構築方法。
8. 前記鋼矢板壁を平面視矩形状に構築し、前記斜杭を前記鋼矢板壁内の地盤に一方向または二方向以上に構築することを特徴とする、請求項５から７の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法。
9. 前記斜杭を地盤に構築した後、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削する代わりに、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記斜杭を地盤に構築することを特徴とする、請求項５、７、８の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法。
10. 前記鉛直杭および前記斜杭を地盤に構築した後、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削する代わりに、前記鋼矢板壁内の地盤を掘削した後、前記鉛直杭および前記斜杭を地盤に構築することを特徴とする、請求項６、７、８の何れか１つに記載の構造物用基礎構造の構築方法。

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