JP2002138487A - 建築構造物の支持構造 - Google Patents

建築構造物の支持構造

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JP2002138487A
JP2002138487A JP2000337299A JP2000337299A JP2002138487A JP 2002138487 A JP2002138487 A JP 2002138487A JP 2000337299 A JP2000337299 A JP 2000337299A JP 2000337299 A JP2000337299 A JP 2000337299A JP 2002138487 A JP2002138487 A JP 2002138487A
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ground
pile
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building structure
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JP2000337299A
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Miharu Asaka
美治 浅香
Yutaka Katsura
豊 桂
Katsuyuki Tamaoki
克之 玉置
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持層が深い場合においても、工期、コス
ト、環境面での負荷が小さく、しかも地盤沈下による建
物の浮き上がりやネガティブフリクションなどの問題を
生じることがない支持構造を提供する。 【解決手段】 建築構造物Mを構築するべき軟弱地盤A
に地盤改良を施すことにより、軟弱地盤Aの表層部に剛
性を高めた改良地盤10をマット状に形成し、この改良
地盤10から、改良地盤10の下方の軟弱地盤A中に、
軟弱地盤Aよりも剛性が高く形成されて改良地盤10の
沈下を抑制する沈下制御杭11を延ばし、改良地盤10
と沈下制御杭11により建築構造物Mを支持した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤あるいは
圧密地盤の上に建設される建築構造物の支持構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように、建築構造物の基礎は、建
築構造物の鉛直荷重と水平荷重を負担できるような所定
の硬度を有する地盤(例えばN値50以上)に支持され
ることが設計上必要であるため、軟弱地盤、あるいは、
埋立地などに代表される圧密沈下の可能性のある圧密地
盤の上に建築構造物を構築する場合には、所定の硬度を
有する支持層に達する長さの支持杭を設置して、この支
持杭の上に建築構造物を構築するのが一般的である。
【0003】図7(a)〜(d)は、そのような軟弱地
盤や圧密地盤(特に区別しない場合は両者を合わせて
「軟弱地盤」という)に構築した建築構造物の支持構造
の各例を示している。図7の(a)は、支持杭1による
一般的な建築構造物Mの支持構造を示している。Aは軟
弱地盤、Bはその下の支持層(強固な地盤)である。
【0004】ところで、図7(a)のような支持杭1に
よる支持構造の場合、軟弱地盤Aの層厚が大きいときに
は、支持杭1が長尺となってしまう。しかし、長尺の支
持杭1の採用は極めて不経済であり、かつまた杭施工の
工期が長くなるなどのデメリットがある。さらに、長尺
の支持杭1は、上層が圧密地盤の場合、支持層B以浅の
地盤沈下に伴う建築構造物Mの浮き上がりやネガティブ
フリクションによる杭体破壊の問題を生じる場合もあ
る。
【0005】そこで、軟弱地盤Aの層厚が大きいような
場合には、支持杭1によらない支持構造が考えられてい
る。例えば、図7(b)は、建築構造物Mの沈下量の低
減や圧密沈下の低減を目的として採用されるフローティ
ング基礎2による支持構造を示している。フローティン
グ基礎2による支持構造は、建築構造物Mと同等の重量
分の土砂を排除して、その上に建築構造物Mを構築する
というものであるが、多量の排土が必要となるため、高
層の建築構造物の支持には向いていない。さらに、地盤
の掘削工事及び排土の運搬等の処理が必要であるため、
工期や環境面からの制約を受けるという問題もある。
【0006】また、他の支持構造として、図7(c)の
ように深層混合処理により軟弱地盤Aの層を支持層Bの
深度まで全面的に改良して、この改良地盤3上に建築構
造物Mを直接支持する工法もある。しかし、同工法は、
軟弱地盤Aの層厚が大きい場合、地盤改良のコストが莫
大となり、その上、改良のための工期が非常に長くなる
ため、基礎形式として最適な方法ではない。
【0007】また、図7(d)に示すように、表層のみ
を地盤改良して、この改良地盤4上に建築構造物Mを支
持する工法もある(浅層改良工法)。しかし、構築する
建築構造物Mの規模が大きいときには沈下が過大になる
ために、鉛直荷重の大きい高層の建築構造物等にこの浅
層改良工法は採用できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、軟
弱地盤や圧密地盤の層厚が大きい条件下において建築構
造物を構築する場合、従来では、支持杭を用いる方法、
フローティング基礎を用いる方法、深層混合処理による
地盤改良を用いる方法などが知られているが、これらの
工法はいずれも、工期面やコスト面あるいは環境面への
負荷が大きいという問題があった。また、浅層改良工法
を用いる場合は、建築構造物の沈下量が過大となる問題
があった。
【0009】本発明は、上記事情を考慮し、支持層が深
い場合においても、工期、コスト、環境面での負荷が小
さく、しかも地盤沈下による建物の浮き上がりやネガテ
ィブフリクションなどの問題を生じることがない、規模
の大きな建築構造物の支持にも適する支持構造を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、建築
構造物を構築するべき原地盤に地盤改良を施すことによ
り、原地盤の表層部に剛性を高めた改良地盤を形成し、
この改良地盤から、該改良地盤の下方の原地盤中に、原
地盤よりも剛性が高く形成されて改良地盤の沈下を抑制
する沈下制御杭を延ばし、前記改良地盤と沈下制御杭に
より建築構造物を支持したことを特徴とする。
【0011】請求項2の発明は、請求項1において、前
記改良地盤中に引張補強材を埋設したことを特徴とす
る。
【0012】請求項3の発明は、請求項2において、前
記沈下制御杭の杭頭部を前記改良地盤中に所定長さ埋め
込むと共に、その杭頭部を改良地盤中に埋設した引張補
強材に連結したことを特徴とする。
【0013】請求項4の発明は、請求項1または2にお
いて、前記沈下制御杭の杭頭部を前記改良地盤の上側に
突出させ、その杭頭部を建築構造物の構造部材に結合し
たことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の支持構
造を図面に基づいて説明する。この支持構造は、図1に
示すように、建築構造物Mを構築するべき軟弱地盤(圧
密地盤でもよい)Aに地盤改良を施すことにより、軟弱
地盤Aの表層部に剛性を高めた改良地盤10を形成し、
この改良地盤10から、該改良地盤10の下方の軟弱地
盤A中に、軟弱地盤Aよりも剛性が高く形成されて改良
地盤10の沈下を抑制する沈下制御杭11を延ばし、改
良地盤10と沈下制御杭11よりなる複合地盤により上
方の建築構造物Mの直接基礎を支持したものである。こ
こで、改良地盤10は、建築構造物Mの鉛直荷重及び水
平荷重を支持して、上部の建築構造物Mに有害な沈下や
変形が生じない程度の剛性と規模を持つように形成され
ている。
【0015】この構造を施工する場合には、まず最初
に、適当な配置で沈下制御杭11を埋設または打設し、
次いで軟弱地盤Aの表層を改良して改良地盤11をマッ
ト状に形成する。あるいは、軟弱地盤Aの表層を改良し
た後に、沈下制御杭11を設置してもよい。いすれにし
ろ、改良地盤10を沈下制御杭11で支持強化した後、
改良地盤11の上に建築構造物Mを構築する。ここで、
使用する沈下制御杭11の長さと本数は、建築構造物M
の荷重によって改良地盤10の沈下を確実に抑制できる
ように決定する。ただし、従来の支持層Bまで達する長
さの支持杭と比べると、かなり短いものである。
【0016】ここで、沈下制御杭11の杭頭部は、図2
(a)に示すように、改良地盤10の中に所定長さだけ
埋め込むように施工したり、(b)に示すように、改良
地盤10の上側に突出するように施工したりする。そし
て、改良地盤10と沈下制御杭11の杭頭部を荷重伝達
が可能なように一体化する。
【0017】改良地盤10の中には、補強のために、鉄
骨、鉄板、鉄筋、漁網、炭素繊維、樹脂などの高強度の
引張補強材を埋設するのが望ましい。そうすることで、
改良地盤10は、厚さが薄い場合であっても、変形が有
効に防止されるようになり、改良地盤10にクラックが
発生するようなことがなくなって、建物支持地盤として
の信頼性が高まる。
【0018】また、沈下制御杭11の杭頭部を改良地盤
10の中に所定長さ埋め込む場合であっても、図3
(a)に示すように、杭頭部を連結部材16を用いて改
良地盤10中の引張補強材15と構造的に接続してお
く。そうすると、沈下制御杭11と改良地盤10が構造
的に強固に結合されることになり、上部構造物からの鉛
直荷重と水平荷重を確実に改良地盤10から沈下制御杭
11へ伝達できるようになって、沈下制御杭11と改良
地盤10からなる複合地盤の信頼性が高まる。
【0019】また、沈下制御杭11の杭頭部を改良地盤
10の上側に突出させる場合には、図3(b)に示すよ
うに、沈下制御杭11の杭頭部を連結部材16を用いて
上方の建築構造物の構造部材20、21、例えば基礎ス
ラブ、基礎梁、フーチング、柱脚、床スラブ等に構造的
に接続する。そうすると、上部構造物からの鉛直荷重と
水平荷重が直接的に沈下制御杭11へ伝達されることに
なるため、沈下制御杭11と改良地盤10からなる複合
地盤の信頼性が高まる。
【0020】このように施工した上記の支持構造は、軟
弱地盤Aの表層のみに地盤改良を施し、その改良地盤1
0に沈下制御杭11を追加しただけの構成であり、沈下
制御杭11は改良地盤10を支持するためのものであっ
て、従来の支持杭のように支持層Bに達するまでの長尺
に施工する必要がないから、工期、コスト面、環境面で
の負荷を小さくすることができる。また、支持杭で支持
する場合と違い、地盤沈下による建物の浮き上がりやネ
ガティブフリクションなどの問題も解消することができ
る。また、沈下制御杭11で改良地盤10を支持するこ
とで地盤沈下を抑制できるので、高層建物を支持する場
合にも適用できる。
【0021】なお、沈下制御杭11は、一般的には上部
の建築構造物Mの柱直下の位置に配置するのが望ましい
が、必ずしも柱直下に配置する必要はなく、改良地盤1
0の範囲内において任意の位置に設置すればよい。
【0022】また、沈下制御杭11の種類について述べ
ると、沈下制御杭11は、既成コンクリート杭、場所打
ちコンクリート杭、鋼管杭、鋼管巻きコンクリート杭、
ソイルセメントに代表される地盤改良体(杭)など、軟
弱地盤に比較して剛性の高い材料で作成されていればよ
い。また、形状については、円筒形、柱状、ブロック
状、壁状、格子状、箱状などの形態でよく、さらにはそ
の断面形状が深度とともに変化するようなものであって
もよい。
【0023】次に上記支持構造の効果について検証した
結果を説明する。図4は検討を行った地盤及び建物基礎
のモデル図である。検討の対象として、次の3つのモデ
ルを取り上げ、各場合の沈下量を算定し比較した。 (1)原地盤のままベタ基礎で支持した場合 (2)表層を地盤改良してベタ基礎で支持した場合 (3)本発明による改良地盤と沈下制御杭の併用基礎
(柱下杭長26m)で支持した場合
【0024】上記(2)及び(3)における地盤改良
は、それぞれ地表から深度2mまで行った場合を想定す
る。地盤改良部分のヤング率E=200MPa、ポアソ
ン比ν=0.2を想定する。図5は検討を行った建物の
柱軸力を示している。
【0025】図6は解析の結果として、工法の違いによ
る沈下量の比較を示す図である。図から分かるように、
原地盤のままでベタ基礎支持の場合は、最大沈下量が2
5cmを超える。表層を2m地盤改良してベタ基礎支持
した場合においても、沈下量は過大であり、最大沈下量
が24cm程度となっている。一方、本発明の併用基礎
により支持した場合の沈下量は極めて小さく、3cm程
度となっており、本発明の有効性が確認できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、原地盤の表層のみの地盤改良でそれに沈下制御
杭を追加するだけであり、沈下制御杭は改良地盤を支持
するためのものであって、支持杭のように支持層に達す
るまでの長尺に施工する必要がないから、工期、コスト
面、環境面での負荷を小さくすることができる上、地盤
沈下による建物の浮き上がりやネガティブフリクション
などの問題も解消することができる。また、沈下制御杭
で改良地盤を支持することで地盤沈下を抑制できるの
で、高層建物を支持する場合にも適用できる。
【0027】請求項2の発明によれば、改良地盤中に引
張補強材を埋設したので、改良地盤の厚さが薄い場合で
あっても、変形を有効に防止することができ、改良地盤
にクラックが発生するようなことがなくなり、建物支持
地盤としての信頼性を高めることができる。
【0028】請求項3の発明によれば、沈下制御杭の杭
頭部を改良地盤中に所定長さ埋め込むと共に、その杭頭
部を改良地盤中に埋設した引張補強材に連結したので、
沈下制御杭と改良地盤を構造的に強固に接続することが
でき、上部構造物からの鉛直荷重と水平荷重を確実に改
良地盤から沈下制御杭へ伝達することができる。従っ
て、沈下制御杭と改良地盤の一体性が高まり、建物支持
地盤としての信頼性を高めることができる。
【0029】請求項4の発明によれば、沈下制御杭の杭
頭部を改良地盤の上側に突出させ、その杭頭部を上方の
建築構造物の構造部材に結合したので、上部構造物から
の鉛直荷重と水平荷重を直接的に沈下制御杭へ伝達する
ことができる。従って、沈下制御杭と改良地盤の一体性
が高まり、建物支持地盤としての信頼性を高めことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の支持構造の側面図であ
る。
【図2】 同支持構造における改良地盤と沈下制御杭の
杭頭部との関係の各例(a)、(b)を示す側面図であ
る。
【図3】 同支持構造における沈下制御杭の杭頭部の施
工例(a)、(b)を示す側面図である。
【図4】 同支持構造の効果を検討するための解析条件
を示す側面図である。
【図5】 同解析条件の中の柱軸力の分布を示す平面図
である。
【図6】 同解析結果として基礎工法の違いによる沈下
量の比較を示す図である。
【図7】 従来の建築構造物の支持構造の各例(a)〜
(d)を示す側面図である。
【符号の説明】
A 軟弱地盤 B 支持層(強固な地盤) M 建築構造物 10 改良地盤 11 沈下制御杭 15 引張補強材 20,21 上部構造材(建築構造物の構造部材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E02D 27/34 E02D 27/34 Z (72)発明者 玉置 克之 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 Fターム(参考) 2D043 CA01 CA07 CA12 2D046 AA00 CA01 DA18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建築構造物を構築するべき原地盤に地盤
    改良を施すことにより、原地盤の表層部に剛性を高めた
    改良地盤を形成し、この改良地盤から、該改良地盤の下
    方の原地盤中に、原地盤よりも剛性が高く形成されて改
    良地盤の沈下を抑制する沈下制御杭を延ばし、前記改良
    地盤と沈下制御杭により建築構造物を支持したことを特
    徴とする建築構造物の支持構造。
  2. 【請求項2】 前記改良地盤中に引張補強材を埋設した
    ことを特徴とする請求項1記載の建築構造物の支持構
    造。
  3. 【請求項3】 前記沈下制御杭の杭頭部を前記改良地盤
    中に所定長さ埋め込むと共に、その杭頭部を改良地盤中
    に埋設した引張補強材に連結したことを特徴とする請求
    項2記載の建築構造物の支持構造。
  4. 【請求項4】 前記沈下制御杭の杭頭部を前記改良地盤
    の上側に突出させ、その杭頭部を建築構造物の構造部材
    に結合したことを特徴とする請求項1または2記載の建
    築構造物の支持構造。
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