JP2001064958A

JP2001064958A - 基礎工法

Info

Publication number: JP2001064958A
Application number: JP23986899A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Oka; 憲二郎岡
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【目的】鉛直方向および水平方向の支持力が十分な基
礎を、狭隘な場所でも容易にかつ周辺への悪影響を抑制
しながら構築できるようにする。【構成】高圧噴射攪拌工法により地盤２中に造成した
改良柱１１内にマイクロパイル１２を打設して複合体１
３を造成することを、基礎の計画線に沿って連続に行っ
て連続壁１を構築し、次に、この連続壁１内の地盤２に
高圧噴射攪拌工法による改良柱１７の造成を縦横に行っ
て改良底盤４を造成し、その後、連続壁１の内側の地盤
を改良底盤４まで掘り下げて立坑３を形成し、しかる
後、前記改良底盤４上にフーチング５を構築し、このフ
ーチング５上に建て込んだ構造物の脚柱７の途中部分と
前記マイクロパイル１２の杭頭部とを連結板２０により
剛結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、橋や建物などの構
造物の脚柱を支持する基礎を構築するための基礎工法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物の基礎としては、直接基礎、ケー
ソン基礎、杭基礎、地中連続壁基礎、鋼管矢板基礎等、
従来より種々の形式があり、地盤性状や構造物の種類な
どに応じて、それらのうちの何れかが採用されている。
ところで、基礎の設計においては鉛直方向の支持力と水
平方向の支持力とが重要となり、特に水平方向の支持力
は耐震性との関係で極めて重要となっている。そして、
この水平方向の支持力に注目した場合、上記したケーソ
ン基礎、地中連続壁基礎、鋼管矢板基礎等は、基礎周り
に連続壁を配する剛体構造となっているため、水平方向
に大きく地盤抵抗し、これらを支持層まで根入れするこ
とで、鉛直方向および水平方向の双方に大きな支持力を
発揮する基礎が実現することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ケーソ
ン基礎、地中連続壁基礎、鋼管矢板基礎等（以下、これ
らを剛体基礎という）を構築するには、極めて大きな施
工空間が必要になるばかりか、複雑かつ大がかりな施工
設備が必要となり、その上、周辺環境への悪影響（振
動、騒音等）もあって、それらの適用範囲は限られたも
のとなっていた。

【０００４】なお、例えば、特開平１０−１４０５８４
号公報には、構造物の下部地盤にネットワーク状に多数
のマイクロパイルを打設して木の根っこ状の改良地盤を
造成し、それらの杭頭部にキャッピングを行って構造物
の脚柱とを連結させる工法が記載されているが、この工
法によれば、簡易なマイクロパイル打設工法の採用で施
工は容易となるものの、鉛直方向および水平方向の支持
力の点で劣り、根本的な解決には至らない。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、鉛直方
向および水平方向の支持力が十分な基礎を、狭隘な場所
でも容易にかつ周辺への悪影響を抑制しながら構築でき
る基礎工法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、高圧噴射攪拌工法により造成した改良柱
内に鋼管を芯材とするマイクロパイルを打設する施工
を、基礎の計画線に沿って連続に行って連続壁を構築す
ると共に、前記計画線内で高圧噴射攪拌工法による改良
柱の造成を繰返し行って改良底盤を構築し、しかる後、
前記連続壁内の地盤を前記改良底盤まで掘り下げて、該
改良底盤上にフーチングを構築することを特徴とする。

【０００７】このように行う基礎工法においては、改良
柱とこの改良柱内に打設したマイクロパイルとが一体と
なった連続壁が、剛体基礎の連続壁と同様に水平方向に
大きな支持力を発揮し、一方、この連続壁の内側に造成
した改良底盤が鉛直方向に大きな支持力を発揮する。し
かして、高圧噴射攪拌工法は、注入ロッドを地盤柱に回
転および軸方向移動させながら、その先端の噴射ノズル
から注入ロッドと直角方向へ地盤改良材を単独に、ある
いは高圧水または圧縮エアと混合して高圧噴射し、地盤
改良材と周辺土砂とを攪拌混合して改良柱を造成する工
法で、小型の施工機械を用いて施工できる利点がある。
また、マイクロパイルの打設工法は、地盤柱に貫入した
小口径（100 〜300mm ）の鋼管の周りに硬化材を充填し
て補強杭とする工法で、小型の施工機械を用いて施工で
きる利点がある。したがって、上記連続壁の構築は高圧
噴射攪拌工法とマイクロパイル打設工法との併用によ
り、上記改良底盤の造成は高圧噴射攪拌工法の利用によ
りそれぞれ、大きな施工空間を占有することなく容易に
施工できる。しかも、連続壁の構築および改良底盤の造
成を終えた後は、連続壁内の地盤を前記改良底盤まで掘
り下げて、直接基礎の様式で改良底盤上にフーチングを
構築するので、構造物の重心位置が下がり、その分、構
造物の地震応答が低減する。

【０００８】本発明において、上記連続壁は円筒形状に
構築するのが望ましく、円筒形状とすることで土圧、水
圧に対して力学的に有利に作用し、水平方向の支持力が
増大する。また、上記高圧噴射攪拌工法による改良柱の
造成は、支持層に到達するまで行うのが望ましく、これ
により鉛直方向の支持力が増大する。

【０００９】本発明は、上記連続壁を、少なくとも一つ
の補強リングで支保するようにしてもよいものである。
この場合、補強リングを、マイクロパイルの杭頭部を包
むように構築することができる。本発明はまた、上記フ
ーチング上に構築した構造物の脚柱の途中部分を上記補
強リングに剛結するようにようにしてもよいものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。図１および２は、本発明に係る
工法により構築した基礎の構造を示したものである。こ
れらの図において、１は、地盤２に設定した基礎の計画
線に沿って構築した円筒形状の連続壁、３は、前記連続
壁１の内側に形成した立坑、４は、立坑３の底を確定す
る改良底盤、５は、前記改良底盤４上に堆積石層６を介
して構築したフーチング、７は、フーチング５上に立設
された構造物の脚柱、８は、この脚柱７の途中部分を前
記連続壁１に剛結する連結板である。

【００１１】上記連続壁１は、ここでは二重構造となっ
ており、その内壁側は、後述する高圧噴射攪拌工法によ
り地盤２中に造成された大径の改良柱１１と、この改良
柱１１の中心位置に後述の方法で打設されたマイクロパ
イル１２とからなる複合体１３を相互に接触させて配列
した構造、その外壁側は、高圧噴射攪拌工法により地盤
２中に造成された大径の改良柱１４を、前記内壁側の複
合体１３の相互間に位置させかつ該複合体１３に接触さ
せて配列した構造となっている。マイクロパイル１２
は、中空の芯材（鋼管）１５とその周りの定着層１６と
からなっており、その芯材１５は定着層１６を介して改
良柱１１に強固に定着されている。一方、上記立坑３の
底の改良底盤４は、高圧噴射攪拌工法により造成された
改良柱１７を相互にラップするように縦横に配列してな
っている。なお、前記連続壁１を構成する各改良柱１１
および１４と前記改良底盤４を構成する各改良柱１７
は、ここでは支持層９に根入れされている。

【００１２】上記フーチング５は鉄筋コンクリートから
なっており、ここでは、改良底盤４上に場所打ちして構
築されている。また、上記脚柱７も鉄筋コンクリートか
らなっており、前記フーチング５と一体となるように場
所打ちして構築されている。一方、連結板８は、連続壁
１を構成する複合体１３中のマイクロパイル１２の杭頭
部を包むように構築された鉄筋コンクリート製の補強リ
ング１８と、前記脚柱７に外嵌された鋼製の支持リング
１９と、この支持リング１９と前記補強リング１８との
間に放射状に架橋された鋼製の連結ビーム２０とからな
っている。支持リング１９と連結ビーム２０とはサブア
センブリ体として供され、前記補強リング１８を場所打
ちする際、これに連結ビーム２０の先端部を埋込ませる
ことで、該補強リング１８に一体化されている。

【００１３】本基礎工法の実施に際しては、始めに基礎
の計画線に沿って連続壁１を構築し、次に、この連続壁
１の内側の地盤２に対して高圧噴射攪拌工法を施工して
改良底盤４を造成し、しかる後、連続壁１の内側の地盤
２を前記改良底盤４まで掘り下げて立坑３を形成する。
なお、この立坑３の形成に際しては、適宜地盤２を掘り
下げたところで、連続壁１の内側に補強リング２１（図
１）を建込み、連続壁１を内側から支保するようにして
もよい。その後、前記改良底盤４上に割栗石、砕石など
を投入して所定厚さの堆積石層６を形成し、さらにこの
堆積石層６上に場所打ちしてフーチング５と脚柱７とを
構築し、これと前後して連結板８を構築する。連結板８
の構築は脚柱７の構築に先行して行っても、遅れて行っ
てもよいもので、先行して連結板８を構築する場合は、
既設の連結板８の支持リング１９を通して脚柱７の鉄筋
を建込むようにし、遅れて連結板８を構築する場合は、
完成した脚柱７に連結板８の支持リング１９を嵌合させ
るようにする。

【００１４】ここで、上記連続壁１を構築する工法とし
ての一つの実施の形態を、図３を参照して説明する。予
め削孔機を利用して地盤２に支持層９に到達するガイド
穴３０を削孔する。そして先ず、管壁に軸方向および円
周方向に等配して複数の逆止弁３１を有する鋼管３２内
に、先端に噴射ノズル３３を有する注入ロッド３４を挿
入し、両者を図示を略す処理機に支持させて前記ガイド
穴３０に一体的に挿入する。この時、図３のに示すよ
うに、鋼管３２の先端から注入ロッド３４の先端の噴射
ノズル３３が突出するように両者を位置決めし、この状
態で注入ロッド３４を回転させる。そして、噴射ノズル
３３が地盤表面から所定深さまで到達したら、回転する
注入ロッド３４内にセメントミルクなどのグラウトを圧
送する。すると、注入ロッド３４の先端の噴射ノズル３
３から周辺地盤２にグラウトが高圧噴射され、このグラ
ウトによって鋼管３２の周りの地盤が攪拌混合され、大
径の攪拌混合層３５が形成される。

【００１５】上記攪拌混合層３５は、鋼管３２および注
入ロッド３４の下降に応じて次第に下方へ拡大し、噴射
ノズル３３がガイド穴２０の底部に到達した段階では、
図３のに示すように、支持層９内まで攪拌混合層３５
が拡大する。そして、この段階で注入ロッド３４に対す
るグラウトの圧送を停止、すなわち高圧噴射攪拌工法の
施工を終了し、注入ロッド３４を鋼管３２から引抜い
て、その代わりに、図３のに示すように注入機（ダブ
ルパッカー）３６を鋼管３２内に挿入し、マイクロパイ
ル打設工法の施工を開始する。注入機３６は、膨出変形
可能な一対の膨出体３７，３７を備えており、最初、こ
の注入機３６を鋼管３２の最深位置に挿入し、この最深
位置で一対の膨出体３７を膨張させて注入機３６を位置
固定し、これに供給管２８を通じてセメントモルタルな
どの硬化材グラウトを圧送する。すると、この硬化材グ
ラウトは、前記鋼管３２の管壁の逆止弁３１を開いて鋼
管３２の周りに噴出し、前記攪拌混合層３５に混入し
て、鋼管３２の周りには硬化材注入層３９が形成され
る。この硬化材注入層３９は、注入機３６を所定のピッ
チで引上げながら前記操作を繰り返すことで上方へ拡大
し、攪拌混合層３５の上端まで注入機３６を引上げた段
階で硬化材グラウトの噴出を停止し、そのまま注入機３
６を鋼管３２から引抜く。

【００１６】上記攪拌混合層３５および硬化材注入層３
９は、所定時間経過すると硬化して、それぞれ前記改良
柱１１およびマイクロパイル１２の定着層１６に変質
し、地盤２中には、図１に示したように改良柱１１とマ
イクロパイル１２とが一体となった一つの複合体１４が
造成される。この場合、上記逆止弁３１付きの鋼管３２
は、そのままマイクロパイル１２の芯材１５として残
る。連続壁１の構築に際しては、先ず、上記した高圧噴
射攪拌工法とマイクロパイル打設工法との併用による複
合体１３の造成を相互に攪拌混合層３５が接するように
基礎の計画線に沿って連続に行って連続壁１の内壁部分
を完成させ、その後、この内壁部分（複合体１３）の周
りの地盤２に対して高圧噴射攪拌工法のみを施工して上
記改良柱１４を造成し、連続壁１の外壁部分を完成させ
る。この改良柱１４の造成に際しては、前記鋼管３２を
用いることなく注入ロッド３２のみをガイド穴３０内に
挿入する。

【００１７】なお、複合体１３の造成は、上記したよう
に高圧噴射攪拌工法とマイクロパイル打設工法とを一つ
の工程内で連続的に行うことに代え、両者を完全に分離
して別工程で行うようにしてもよい。この場合は、始め
に高圧噴射攪拌工法による改良柱１１の造成を基礎の計
画線に沿って連続に行い、しかる後、この改良柱１１
に、例えばオーガーを用いて削孔して、この削孔内に上
記逆止弁３１を有する鋼管３２を建込み、その後、上記
した注入機３６を用いて鋼管３２の周りにグラウトを噴
出させて定着層１６を形成するようにする。ただし、こ
の場合は、グラウトとして堆積膨張タイプのものを用い
るのが望ましく、これにより、改良柱１１とマイクロパ
イル１２との結合は十分となる。また、上記マイクロパ
イル１２の打設に際しては、鋼管３２として、その外周
面に多数の突起を有するものを用いるようにしてもよ
く、これにより芯材１５としての鋼管３２と定着層１６
との接触面積が増大して、マイクロパイル１２の支持力
は可及的に増大する。

【００１８】上記のようにして構築した基礎は、その連
続壁１が、改良柱１１内に鋼管３２（図３）を芯材１５
とするマイクロパイル１２を打設した複合体１３を構成
要素としているので、ケーソン基礎、地中連続壁基礎、
鋼管矢板基礎等における連続壁と同様に水平方向に大き
な支持力を発揮する。また、フーチング５を支承する改
良底盤４は、べた基礎と同様に鉛直方向に大きな支持力
を発揮する。本実施の形態においては特に、連続壁１お
よび改良底盤４を支持層９に根入れしているので、前記
した水平方向および鉛直方向の支持力は、より一層増大
する。しかも、立坑３の底となる改良底盤４上に、直接
基礎様式でフーチング５を構築しているので、このフー
チング５に支承される構造物の重心位置が大幅に下が
り、構造物の脚柱７の途中部分が連結板８により連続壁
１に剛結されていることもあって、構造物の地震応答が
著しく低減する。また、フーチング５下の改良底盤４
は、液状化を起す心配はなく、耐震性の面でより安全な
基礎を提供できる。

【００１９】なお、上記実施の形態においては、連続壁
１を構築した後に改良底盤４を造成するようにしたが、
この順序は逆、すなわち改良底盤４を造成した後に連続
壁１を構築するようにしてもよい。また、上記実施の形
態においては、連続壁１を二重構造としたが、この連続
壁は、改良柱１１とマイクロパイル１２とからなる複合
体１３のみを一列に配列したシングル構造としてもよい
もので、この場合は、複合体１３を相互にラップするよ
うに配列するのが望ましい。さらに、本工法による基礎
が完成した後は、その立坑３内に掘削土砂を埋戻すよう
にしてもよく、これにより建設残材の発生が大幅に抑制
される。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る基
礎工法によれば、改良柱とこの改良柱内に打設したマイ
クロパイルとが一体となった連続壁が水平方向に大きな
支持力を発揮すると共に、連続壁の内側に造成した改良
底盤が鉛直方向に大きな支持力を発揮し、剛体基礎と比
べて支持力に遜色のない基礎を提供できる。また、立坑
底が直接基礎として提供されるので、構造物の重心位置
が下がり、構造物の地震応答の低減に大きく寄与し、改
良底盤により液状化が防止されることもあって、耐震性
に著しく優れた基礎を提供できる。しかも、高圧噴射攪
拌工法とマイクロパイル打設工法との併用により連続壁
を構築し、かつ高圧噴射攪拌工法の単独利用により改良
底盤を造成するので、それらの構築または造成に大がか
りな機械設備は必要とせず、狭隘な場所でも容易にかつ
周辺への悪影響を抑制しながら基礎を構築できて、その
利用価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工法により構築した基礎の構造を
示す断面図である。

【図２】本工法による基礎を、連続壁を重点に示す平面
図である。

【図３】高圧噴射攪拌工法とマイクロパイル打設工法と
の併用による連続壁の構築模様を順を追って示す断面図
である。

【符号の説明】

１連続壁２地盤３立坑４改良底盤５フーチング７構造物の脚柱８連結板９支持層１１改良柱１２マイクロパイル１３複合体１７改良底盤用改良柱１８補強リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧噴射攪拌工法により造成した改良柱
内に鋼管を芯材とするマイクロパイルを打設する施工
を、基礎の計画線に沿って連続に行って連続壁を構築す
ると共に、前記計画線内で高圧噴射攪拌工法による改良
柱の造成を繰返し行って改良底盤を構築し、しかる後、
前記連続壁内の地盤を前記改良底盤まで掘り下げて、該
改良底盤上にフーチングを構築することを特徴とする基
礎工法。
【請求項２】連続壁を円筒形状に構築することを特徴
とする請求項１に記載の基礎工法。
【請求項３】高圧噴射攪拌工法による改良柱の造成
を、支持層に到達するまで行うことを特徴とする請求項
１または２に記載の基礎工法。
【請求項４】連続壁を、少なくとも一つの補強リング
で支保することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１
項に記載の基礎工法。
【請求項５】補強リングを、マイクロパイルの杭頭部
を包むように構築することを特徴とする請求項４に記載
の基礎工法。
【請求項６】フーチング上に構築した構造物の脚柱の
途中部分を補強リングに剛結することを特徴とする請求
項４または５に記載の基礎工法。