JP2001064968A - 建造物における杭基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建造物における杭基礎構造において、地震又
は交通の振動を効率的に吸収及び反射し、また、該振動
で生じた過剰間隙水を効率よく分散、排水し、安定した
地盤を保つことができる建造物における杭基礎構造の補
強構造を提供する 【解決手段】 建造物の杭基礎構造において、杭体２側
面の少なくとも一部に発泡樹脂盤３を捲着し、表面層を
形成し、且つ該発泡樹脂盤３の外周壁面側には、杭の長
軸方向に沿って少なくとも１以上のスリット６を有する
建造物における杭基礎構造の補強構造１を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の地震、交
通振動等の耐震性及び免震性向上や、地盤の液状化対策
として施工することのできると共に、杭の支持強度の向
上を図ることのできる建造物における杭基礎構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高層建造物や軟弱地盤等に建造物
を建てる場合には、既製の杭、場所打ち杭等の杭基礎構
造が用いられている。

【０００３】しかしながら、既製の杭、場所打ち杭等で
建造物の耐震性向上を図ろうとすると、施工する杭の本
数を増やしたり、外径の大きい杭を用いなければなら
ず、施工上困難な場合が多かった。また、杭打設時にお
ける振動公害の発生、さらに杭打設時における杭自体の
損傷が発生するため、杭の支持強度を十分確保できない
等の問題があった。

【０００４】また、建造物における地盤の液状化対策と
して、杭の外周に砂利等の粒状化した材料をセメント系
材料や接着材等を用いて被着し、多孔質な透水層を形成
し、該透水層の上部は建造物底部に施設したグラベルマ
ットと接し、過剰間隙水は透水層よりグラベルマットを
経て地上に排水される液状化対策支持杭（特願平８−１
５４９１２号）等が開示されている。

【０００５】しかしながら、杭の外周に多孔質な透水層
を形成した、建造物における地盤の液状化対策の場合、
透水層として多孔質なものを用いたとしても、地震時に
おける地盤中の瞬時に発生する過剰間隙水を排水し、十
分に液状化を防止する効果を得ることができるものでは
なかった。

【０００６】更に、建造物の地震に対する補強策とし
て、杭側面に発泡ポリスチレン等の発泡樹脂板で構成さ
れた緩衝層を設け、地震時に杭周辺の地層に水平方向の
変位が生じた場合、この緩衝層が圧縮され杭体の変形を
緩和するという工法（特願平９−２８５９４０号）等が
ある。

【０００７】しかしながら、杭側面に発泡ポリスチレン
等による緩衝層を設けた耐震補強策の場合、発泡ポリス
チレン等は圧縮変形に対し復元性に劣る樹脂であり、施
工の際、地盤掘削等により生じる地下水等の水圧で変形
（気泡が潰れ元に戻らなくなる）してしまい、また、施
工後、地震による地層の変位に対し、緩衝層が圧縮変形
してしまい、杭体の変形を緩和し、損傷を防ぐという効
果を十分得ることができるものではなかった。また、該
緩衝層には、地震時における地盤中の瞬時に発生する過
剰間隙水を排水する手段が設けられておらず、十分に液
状化を防止する効果を得ることができるものではなかっ
た。

【発明が解決しようとする課題】

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、建造物における杭基礎構造において、地震
又は交通の振動を効率的に吸収及び反射し、また、該振
動で生じた過剰間隙水を効率よく分散、排水及び圧力を
低下し、安定した地盤を保つことができる建造物におけ
る杭基礎構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）建造物
の杭基礎構造において、杭体側面の少なくとも一部に発
泡樹脂盤を捲着し、表面層を形成し、且つ該発泡樹脂盤
の外周壁面側には、杭の長軸方向に沿って少なくとも１
以上のスリットを有することを特徴とする建造物におけ
る杭基礎構造、（２）発泡樹脂盤における外周壁面側の
スリットを目詰まり防止体で被覆することを特徴とする
上記（１）記載の建造物における杭基礎構造（３）発泡
樹脂盤として発泡ポリプロピレン盤、架橋発泡ポリエチ
レン盤、発泡ポリカーボネート盤、発泡ポリエステル盤
の一種又は二種以上よりなる上記（１）または（２）に
記載の建造物における杭基礎構造、（４）発泡樹脂盤と
して圧縮強度が、５．０〜５０．０ｔ／ｍ²のものを用
いてなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の建造物
における杭基礎構造である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１は、建造物における杭基礎構造に本
発明補強構造を適用した例を示す。同図（ａ）は、建造
物における基礎部分の略一部切欠縦断面図である。同図
（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｙ線略断面図である。同図
（ｃ）は、同図（ｂ）の目詰まり防止体７を除いた要部
Ｂ拡大図である。

【００１１】本発明の杭基礎補強構造１を設けるには、
図１（ｂ）に示すように、例えば、鉄筋４とコンクリー
ト５からなる杭体２の杭側面の少なくとも一部（図１
（ａ）においては、杭体の側面全面）に１以上のスリッ
ト６を有する発泡樹脂盤３を捲着して表面層を形成す
る。また、スリット６を目詰まり防止体７（例えば、布
（不織布を含む）、テープ、フィルム、ゴム等）で被覆
し、スリット６に土砂、コンクリートが進入するのを防
止する。８は軟弱地盤、９は支持地盤である。表面層を
形成する発泡樹脂盤３により、地震、交通等により生ず
る震動や衝撃を緩和することができる。

【００１２】また、通常時に発生する地下水は、発泡樹
脂盤３のスリット６を通して、杭の下部へ排水し、地盤
硬化に有効である。一方、地震等の異常時に、杭体２周
辺に加わった圧力により、瞬時に過剰間隙水が発生した
場合、スリット６があることにより発泡樹脂盤３が効率
よく圧縮変形して発泡樹脂盤３と穴の壁面（土壁）の間
に隙間が生じ、該隙間から大量の過剰間隙水を地上方向
へ分散、排水することができ、液状化対策に極めて有効
なものとなると共に、発泡樹脂盤３の変形による弾性
（バネ）効果により、杭体２の変形を効果的に防止する
ことができる。さらに、スリット３に形成される空気層
により、地震、交通等により生じる振動や衝撃の振動波
を効果的に遮断することができる。発泡樹脂盤３が圧縮
変形後に、復元した際、発泡樹脂盤３と穴の壁面（土
壁）の間の隙間をなくすことができ、杭の支持強度の向
上をも図ることができる。

【００１３】本発明で用いる発泡樹脂盤３としては、必
要な圧縮強度を有し、復元性が良好で、伸延性を有し、
且つ耐アルカリ性（地盤中の土砂はアルカリ性であるた
め）のものであればよく、発泡ポリプロピレン、架橋発
泡ポリエチレン、発泡ポリカーボネート、発泡ポリエス
テルを挙げることができる。発泡樹脂盤３の圧縮強度
は、建造物の構造により異なるが、５．０〜５０．０ｔ
／ｍ²が好ましい。また、上記発泡樹脂盤３は、ポアソ
ン比が小さく、耐震及び免震対策上好ましい。

【００１４】発泡樹脂盤３には、長手方向に沿って少な
くとも１以上のスリットを有する（図３（ａ））。スリ
ット６を有する面の反対面に発泡樹脂盤３を折り曲げる
と、スリット６が広がり溝１０が形成される（図３
（ｂ））。発泡樹脂盤３の厚さは、１．０〜１０．０ｃ
ｍ、スリットの深さＤは、０．５〜９．０ｃｍである。
発泡樹脂盤３を折り曲げたときに形成されるスリット６
の頂部ｇと頂部ｈの長さＬは１〜１０ｍｍである（図１
（ｃ））。また、発泡樹脂盤３のスリットの間を等間隔
にすると、後述する場所打ち杭鉄筋かごに捲着した発泡
樹脂盤３が、コンクリート打設した際に、真円になるよ
うに延伸するため好ましい。

【００１５】発泡樹脂盤３は二種以上よりなる発泡樹脂
盤を積層してなる多層に構成することができる。一般
に、振動波の伝搬媒体（伝搬地盤）に、特性インピーダ
ンス（密度×伝搬速度）の異なる層を設けることによ
り、特性インピーダンスの小さい層から、特性インピー
ダンスの大きい層に伝わる振動波を、その境界面で反射
して、透過エネルギーを減少させることができる。特
に、伝搬地盤の途中に空気層を形成するスリットがある
場合は、地盤を伝わる振動波を効果的に遮断することが
できる。図２には、発泡樹脂盤を２つの異なる発泡樹脂
盤３ａ、３ｂを積層して構成した例を示す。同図（ａ）
は、建造物における基礎部分の略断面図である。同図
（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｙ線略断面図である。即
ち、杭体２の側面に、発泡樹脂盤３ｂを捲着し、該発泡
樹脂盤３ｂの外側面に発泡樹脂盤３ａを捲着して形成さ
れている。上記した特性を利用して、発泡樹脂盤３ａ、
発泡樹脂盤３ｂの順に、特性インピーダンスが大きくな
るように、各々の素材を構成することにより、杭体２の
周辺から伝わる振動波を各々発泡樹脂盤３ａ、発泡樹脂
盤３ｂの境界面で反射して、透過エネルギーを大幅に減
少させることができる。

【００１６】次に、本発明の施工方法を順を追って具体
的に説明する。図４、図５は本発明建造物における杭基
礎構造の施工を行うための説明図である。

【００１７】（１）打設する杭の大きさに合わせて、主
筋１２、帯筋１３、スペーサ１４を組み合わせてかご状
の場所打ち杭鉄筋かご１１を組み立てる（図４
（ａ））。通常、場所打ち杭鉄筋かご１１の構成は、７
〜８ｍの長さを１単位とし、打設する杭の長さにより適
宜連結して用いる。この際、主筋１２、帯筋１３は、異
径筋を用いるとコンクリートと強固に結合して好まし
い。また、スペーサ１４は、フラットバーを折り曲げた
ものを用いる。尚、スペーサ１４は、場所打ち杭鉄筋か
ご１１を掘削された穴に挿入した際、主筋１２、帯筋１
３と地盤との間に空間（かぶり厚）を形成し、主筋１２
と帯筋１３を腐食しないようにする為のものである。該
かぶり厚は、１００〜２００ｍｍ程度が好ましい。

【００１８】（２）上記場所打ち杭鉄筋かご１１のスペ
ーサ１４の外側に発泡樹脂盤３の下端部を支持するため
の、発泡樹脂盤取付リング１５を設ける（図４（ｂ）、
（ｄ））。尚、図４（ｄ）は同図（ｃ）の要部Ａ拡大図
である。

【００１９】（３）場所打ち杭鉄筋かご１１に、目詰ま
り防止体７で被覆されたスリット６を有する面が外周壁
側となるように発泡樹脂盤３を捲着し、発泡樹脂盤３の
下端部を発泡樹脂盤取付リング１５に固定する。また、
必要に応じて、発泡樹脂盤３を捲着した場所打ち杭鉄筋
かご１１を穴１６に挿入し、建て込む際、発泡樹脂盤３
の上端部付近をひも、バンド、針金等で発泡樹脂盤３が
拡がったり、浮き上がったりしないように固定する（図
４（ｃ））。

【００２０】（４）杭を打設する地盤を調査し、地震又
は交通の震動データ等を解析し、該箇所に最適な杭体の
長さ、径、及び発泡樹脂盤３の大きさ、厚さ、圧縮強度
を決定する。

【００２１】（５）上記箇所において、杭体２、発泡樹
脂盤３の長さ、大きさ等に応じた穴１６を掘削する（図
５（ａ））。穴１６の大きさは、必要に応じて、適宜変
えることができる。

【００２２】（６）掘削した穴１６の開口部の土砂等が
崩れないように、ケーシング１７を設ける（図５
（ｂ））。

【００２３】（７）図示しないが、穴１６にベントナイ
ト液を注入、充填して地盤を強化する。

【００２４】（８）（３）で加工した、発泡樹脂盤３を
捲着した場所打ち杭鉄筋かご１１を穴１６に挿入し、建
て込む。この際、穴１６の壁面を荒らさないように十分
注意する（図５（ｃ））。

【００２５】（９）発泡樹脂盤３で囲まれた場所打ち杭
鉄筋かご１１内部にコンクリートとベントナイト液が混
合しないようにするため、トレミー管を穴１６の下部ま
で挿入し、該トレミー管を通して穴１６の下部中央から
コンクリートを打設する。場所打ち杭鉄筋かご１１内に
注入されたコンクリート打設圧力により発泡樹脂盤３が
伸延され穴１６の壁面に密着する。

【００２６】（１０）ケーシングを取り外し、養生した
後、建造物のフーチング１８を打設する（図５
（ｄ））。

【００２７】本発明建造物における杭基礎構造を杭基礎
構造に適用することにより、地震又は交通の震動が発泡
樹脂盤３で緩和され、建造物の耐震性、免震性が向上す
る。また、発泡樹脂盤３に設けられたスリット６によ
り、該震動により生じた過剰間隙水を分散、排水及び圧
力を低下することができ、地盤の液状化防止に非常に有
効である。さらに、コンクリート打設時に、場所打ち杭
鉄筋かご１１に発泡樹脂盤３を捲着することにより、穴
１６の壁面の土砂が崩れても、土砂がコンクリートと混
ざり杭の強度を弱める虞がない。コンクリート打設後
は、杭の側面と穴１６の壁面が密着することにより、該
密着部の摩擦抵抗が増し、杭が地盤中に強固に固定さ
れ、杭の支持強度の向上を図ることができる。

【００２８】次に、本発明建造物における杭基礎構造を
利用した他の実施例について、図面に基づき説明する。
図６は、本発明建造物の補強構造を適用した杭基礎構造
の略一部切欠断面図である。

【００２９】（１）図４、図５に基づき上記（１）〜
（１０）の工程を経て、建造物の杭基礎構造の補強構造
を設ける。

【００３０】（２）建造物における建造予定の地盤
（（１）により設けた建造物の杭基礎構造の補強構造を
除く。）を掘削し、掘削した穴部の床部の上に砂利（図
示しない）を敷き詰めて、該砂利の上からランマー等に
より締め固める。

【００３１】（３）該砂利上の所定箇所に面圧計（ロー
ドセル）２１を載置する。

【００３２】（４）該砂利及び面圧計（ロードセル）２
１の上に発泡樹脂盤２３を敷設し、その上からコンクリ
ート打設し、養生し、硬化させて耐圧盤１９とする。こ
の際、耐圧盤１９と杭基礎補強構造１及び基礎１８ａの
間に型枠を組み、互いに接合一体化せず、空間（隙間）
２２を形成するようにする。また、耐圧盤１９として、
コンクリートの代わりに鉄板等のような堅い板状体を用
いてもよい。尚、基礎１８ａの地盤に接する箇所に発泡
樹脂盤２４を接合一体化して設けると、地震又は交通の
振動が発泡樹脂盤２４で緩和され、建造物の耐震性、免
震性が飛躍的に向上する。

【００３３】（５）該耐圧盤１９上の所定箇所に、ジャ
ッキ、ダンパー等２０を設置し、該ジャッキ、ダンパー
等２０の上にスラブ１８ｂを設置する。

【００３４】上記構造により、建造物の荷重を杭基礎補
強構造１と耐圧盤１９に分散して支えることができるた
め、杭基礎補強構造１への負担が軽減する。地震、交通
振動等により、発泡樹脂盤２３の下の軟弱地盤８が沈下
して、面圧計（ロードセル）２１の圧力が低下した場合
に、ジャッキ、ダンパー等２０を調整し、耐圧盤１９へ
の圧力を加えることにより、杭基礎補強構造１への増加
した建造物の荷重負担を耐圧盤１９に分散させることが
でき、杭基礎補強構造１の耐久性を大幅に向上させるこ
とができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、杭体側面の少なく
とも一部に発泡樹脂盤を捲着し、表面層を形成し、且つ
該発泡樹脂盤の外周壁面側には、杭の長軸方向に沿って
少なくとも１以上のスリットを有することで、地震又は
交通の振動が発泡樹脂盤で効率的に吸収及び反射するこ
とにより緩和され、建造物の耐震性、免震性が向上す
る。また、通常時に発生する地下水は、発泡樹脂盤のス
リットを通して、杭の下部へ排水し、地盤硬化に有効で
ある。一方、地震等の際、杭体周辺に加わった圧力によ
り、瞬時に過剰間隙水が発生した場合、スリットがある
ことにより発泡樹脂盤が効率よく圧縮変形して発泡樹脂
盤と穴の壁面（土壁）の間に隙間が生じ、該隙間から大
量の過剰間隙水を地上方向へ分散、排水することがで
き、地盤の液状化を防止し、安定した地盤を保つのに非
常に有効であると共に、発泡樹脂盤の変形による弾性
（バネ）効果により、杭体の変形を効果的に防止するこ
とができる。さらに、スリットに形成される空気層によ
り、地震、交通等により生じる振動や衝撃の振動波を効
果的に遮断することができる。発泡樹脂盤が圧縮変形後
に、復元した際、発泡樹脂盤と穴の壁面（土壁）の間の
隙間をなくすことができ、杭の支持強度の向上をも図る
ことができる。

【００３６】従来の建造物の補強策に比較して、簡単に
補強できるので工事期間が短時間で済み、経済的に安価
であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】建造物における杭基礎構造に本発明補強構造を
適用した例を示す。（ａ）は、建造物における基礎部分
の略一部切欠縦断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＸ
−Ｙ線略断面図である。同図（ｃ）は、同図（ｂ）の目
詰まり防止体７を除いた要部Ｂ拡大図である。

【図２】建造物における杭基礎構造に本発明補強構造を
適用した他の実施例を示す。（ａ）は、建造物における
基礎部分の略一部切欠縦断面図、同図（ｂ）は、同図
（ａ）のＸ−Ｙ線略断面図である。

【図３】本発明建造物における杭基礎構造に用いる発泡
樹脂盤の斜視図である。

【図４】本発明建造物における杭基礎構造の施工を行う
ための説明図である。

【図５】本発明建造物における杭基礎構造の施工を行う
ための説明図である。

【図６】本発明建造物の補強構造を適用した杭基礎構造
の略一部切欠断面図である。

【符号の説明】

１ 杭基礎補強構造 ２ 杭体 ３ 発泡樹脂盤 ６ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D041 AA01 BA03 BA53 CA01 CB05 DA03 EA02 EB02 2D046 CA03 DA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建造物の杭基礎構造において、杭体側面
   の少なくとも一部に発泡樹脂盤を捲着し、表面層を形成
   し、且つ該発泡樹脂盤の外周壁面側には、杭の長軸方向
   に沿って少なくとも１以上のスリットを有することを特
   徴とする建造物における杭基礎構造。
2. 【請求項２】 発泡樹脂盤における外周壁面側のスリッ
   トを目詰まり防止体で被覆することを特徴とする請求項
   １記載の建造物における杭基礎構造。
3. 【請求項３】 発泡樹脂盤として発泡ポリプロピレン
   盤、架橋発泡ポリエチレン盤、発泡ポリカーボネート
   盤、発泡ポリエステル盤の一種又は二種以上よりなる請
   求項１又は請求項２に記載の建造物における杭基礎構
   造。
4. 【請求項４】 発泡樹脂盤として圧縮強度が、５．０〜
   ５０．０ｔ／ｍ²のものを用いてなる請求項１〜請求項
   ３のいずれかに記載の建造物における杭基礎構造。