JP2002188158A

JP2002188158A - 構造物基礎

Info

Publication number: JP2002188158A
Application number: JP2000386914A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Kurokawa; 幸彦黒川; Hiroshi Mikami; 博三上; Masahiro Nakajima; 正博中島; Mitsuru Nagasaki; 充長崎
Original assignee: Sumitomo Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Construction Co Ltd
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】中層又は低層の建築物又は貯水槽等の比較
的に重量が広く分布する構造物の基礎であって、地盤改
良を施す範囲がわずかであっても、有効に構造物の不同
沈下を低減することができる、経済的な構造物基礎を提
供する。【解決手段】この構造物基礎は、軟弱な粘性土層２
の一部を改良することによって支持力を増大させ、直接
基礎形式の構造物３を支持するものであり、構造物３の
外壁下に、全周にわたって周縁部地盤改良体１１を形成
する。また、構造物の中央部には、上記周縁部地盤改良
体とは独立した杭状の中央部地盤改良体１２を形成す
る。上記周縁部地盤改良体は、地表面から地盤を掘削
し、固結性材料を土と混合して固化させたものである。
中央部地盤改良体は、地盤中に撹拌装置を貫入し、固結
性材料を供給して地盤内で攪拌混合する、いわゆる深層
混合工法によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、中層もしくは低
層の建築物又は貯水槽等の比較的に重量が広く分布する
構造物の基礎に係り、特に直接基礎形式の構造物基礎に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中層又は低層の建築物や貯水槽等は、そ
の重量が比較的広い範囲に分布し、これを支持する地盤
に作用する反力はあまり大きくならない。このため、基
礎形式としては直接基礎が採用されることが多い。そし
て、地盤が軟弱な場合には、地盤改良を行い、支持力の
増加及び沈下量の低減が図られる。

【０００３】地盤改良は、軟弱な表層の土壌を除去し、
良質な土に置き換えて締め固める方法、軟弱な表層を掘
削し、固結性材料を混合して固化させる、いわゆる浅層
混合処理工法、地盤中に翼体を有する攪拌装置を貫入
し、固結性材料を土壌中に注入するとともに、該土壌を
攪拌して柱状に固化させる、いわゆる深層混合処理工法
等がある。また、上記のような地盤改良は、強固で充分
な支持力を有する地層より上方の軟弱な層の全部につい
て実施する場合もあるが、地表面から所定の深さまでを
改良し、この上に直接基礎を形成する場合がある。

【０００４】上記のような直接基礎は、軟弱地盤上に高
層の建築物や重量の大きい構造物を構築する場合の基礎
として採用することはできないが、低層の建築物等の基
礎としては、強固な地盤まで支持杭を形成する杭基礎に
比べ、工事が簡単であり、工事費を大幅に低減すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような基礎では次のような問題点がある。一般に、軟弱
な層の上に構築された直接基礎形式の構造物には、徐々
に沈下が生じる。そして、この沈下量は、構造物の全域
で同じ量が生じるものではなく、不同沈下が生じる。通
常、軟弱な粘性土では、構造物の中央部で大きな沈下が
生じ、周縁部付近では沈下が少なくなる。このような不
同沈下が生じると、支持される構造物に変形が生じ、構
造部材に大きな断面力が発生したり、水平であるべき床
面に勾配が生じる等の不都合が起る。

【０００６】上記沈下量は、前述の地盤改良によってあ
る程度は低減することができ、沈下量が小さくなると不
同沈下も小さくなる。しかし、不同沈下を充分に低減す
るためには、地盤改良を広い範囲に施す必要がある。つ
まり、表面から深い層まで、改良する必要が生じたり、
柱状の地盤改良体を形成する場合には、この改良体を密
な間隔で形成する必要がある。

【０００７】本願発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、地盤改良を施す範囲がわ
ずかであっても、有効に構造物の不同沈下を低減するこ
とができる、経済的な構造物基礎を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、構造物の外周部を支持
する周縁部地盤改良体と、前記構造物の中央部を支持
する中央部地盤改良体とを有し、前記周縁部地盤改良
体と前記中央部地盤改良体とは互いに独立して形成さ
れ、前記中央部地盤改良体は、前記周縁部地盤改良体
より深い層に及ぶように形成されている構造物基礎を提
供するものである。

【０００９】一般に、軟弱な粘性土層上に弾性的に変形
し得る構造物を構築した場合、中央部の沈下量が周縁部
付近に比べて大きくなる。しかし、上記構造物基礎で
は、中央部に形成された地盤改良体が、周縁部地盤改良
体より深い層に及ぶものであり、沈下量を低減する効果
が大きい。したがって、周縁部付近と中央部との沈下量
は相殺されて差が小さくなり、構造部材に大きな断面力
が生じたり、床面が傾いたりするのが防止される。

【００１０】また、構造物の中央部に深い層に及ぶ地盤
改良体を形成し、中央部の沈下量を抑えると、地震時に
大きな水平力が作用して転倒モーメントが生じたとき
に、周縁部が大きく沈下し、構造物の傾斜が大きくなる
傾向がある。しかし、上記構造物基礎では、構造物の外
周部を支持する地盤改良体が形成されており、これによ
って地震時の変位（沈下）が抑制され、構造物の傾斜が
低減される。

【００１１】なお、上記中央部地盤改良体は、請求項２
に係る発明のように、翼体を有する攪拌装置を地盤中に
貫入し、固結性材料と土とを攪拌混合する、いわゆる深
層混合工法を採用することができ、この他に、固結性材
料を地盤中に注入する薬液注入工法、ジェット噴流によ
って固結性の材料を地盤中に供給し、土と攪拌する高圧
ジェット攪拌工法等を採用することもできる。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に係る
構造物基礎において、前記周縁部地盤改良体は、地表面
から基礎地盤を掘削し、固結性材料を混合して形成され
たものであり、前記中央部地盤改良体は、地盤中に攪
拌装置を貫入し、固結性材料を供給するとともに、攪拌
混合して形成されたものとする。

【００１３】このような構造物基礎では、周縁部地盤改
良体は地盤中の浅い部分に形成されるので、地表面から
の掘削により、効率よく経済的に形成することができ
る。また、この周縁部地盤改良体は構造物の外壁面に沿
った位置に連続して形成するのが望ましいが、上記のよ
うに、地表面からの掘削による地盤改良によって、容易
に実現することができる。また、中央部地盤改良体は、
地盤中で土壌と固結性材料とを攪拌する、いわゆる深層
混合処理工法を用いることにより、任意の深さに及ぶ地
盤改良体を低コストで形成することができる。また、こ
の場合、地盤改良体は柱状（杭状）に形成されるが、構
造物の重量や予測される沈下量に応じて改良体の間隔、
径等を調整して形成することができる。

【００１４】請求項３に係る発明は、請求項１に記載
の構造物基礎において、前記周縁部地盤改良体は、前記
構造物の外壁下に、該外壁の全周にわたって連続するよ
うに形成されているものとする。

【００１５】地震時に水平力が作用すると、構造物の外
壁下では、転倒モーメントによる鉛直下方への力と、水
平方向への力とが作用し、これらの合力は外壁下の基礎
から基礎地盤中の外側斜め下方に作用する。このとき、
上記構造物基礎では、周縁部地盤改良体が外壁に沿って
連続して形成されているので、上記地震時に作用する斜
め下方への合力に対して、広い分布で反力が作用し、地
震時における構造物の変位を小さく抑えられるととも
に、構造物に大きな応力が発生するのが防止される。

【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１に記載
の構造物基礎において、前記中央部地盤改良体は、複数
が間隔をおいて設けられ、構造物の重量の分布に対応す
るように前記中央部地盤改良体の間隔を変えて形成され
ているものとする。

【００１７】例えば、建物の階層が一部で大きくなって
いる場合には、階層の大きい部分で重量も大きくなって
おり、この部分の沈下量が増大して建物が傾斜すること
がある。これに対し、上記構造物基礎のように中央部地
盤改良体の間隔を変えて形成することによって、沈下量
を均等化することができる。つまり、構造物の重量が大
きい範囲では、中央部地盤改良体を密な間隔で形成し、
重量が小さい範囲では、粗な間隔で形成するものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。図１は、本願に係る発明の
一実施形態である構造物基礎を示す概略斜視図である。
また、図２は、この構造物基礎の概略断面図及び沈下量
の分布を示す図である。この構造物基礎は、大きな支持
力を有する層１の上に軟弱な粘性土層２が堆積した地盤
に、中低層の建築物３（１階〜５階程度，地盤反力度が
１００kN/m²程度以下）を支持させるために形成された
ものである。

【００１９】上記構造物基礎は、軟弱な粘性土層２の一
部を改良することによって支持力を増大させ、直接基礎
形式の構造物３を支持しようとするものであり、構造物
３の外壁下に、全周にわたって形成された周縁部地盤改
良体１１と、構造物の中央部の下に形成された中央部地
盤改良体１２とを備えている。

【００２０】上記周縁部地盤改良体１１は、地表面から
地盤を掘削し、固結性材料を土と混合して固化させたも
のであり、改良の範囲は構造物全幅の１／２０程度で、
外壁部の構造部材中心より内側へは水平方向にその１／
２程度、外側へも同程度の範囲が改良されており、敷地
境界などの制約があれば、これを内側へずらしてもよ
い。また、深さは１〜３ｍ程度の範囲が改良されてい
る。なお、地盤改良の範囲は、構造物の大きさ、地盤の
条件等に応じて設計することができる。

【００２１】一方、中央部地盤改良体１２は、地盤中に
攪拌装置を貫入し、団結性材料を供給して地盤内で攪拌
混合することによって、杭状に形成されたものである。
上記攪拌を行う装置は、先端に地盤中へ貫入するための
スクリューと、土を地盤中で攪拌するための翼体とを有
するものであり、回転駆動しながら地盤中にほぼ鉛直に
貫入するとともに固結性材料を注入することができるよ
うになっている。これにより、土と固結性材料が攪拌混
合され、固化して地盤改良体が形成される。

【００２２】上記中央部地盤改良体１２は、所定の間隔
で杭状に分散して形成され、深さは大きな支持力を有す
る地盤１には到達しておらず、周面の摩擦によって周囲
の地盤に支持されるものとなっている。なお、大きな支
持力を有する層が浅い位置にある場合には、この層に貫
入するように中央部地盤改良体を形成してもよいが、本
願発明は、軟弱な層が７〜８ｍ程度より深くまで形成さ
れている場合に大きな経済的効果が得られるものであ
り、大きな支持力を有する層が上記値より深いときに、
地盤改良体を７〜８ｍ以内の範囲で形成するのが望まし
い。また、中央部地盤改良体１２の配置範囲は、例えば
構造物３の中央部であって、底面積の１／４程度の範囲
とすることができるが、地盤の状態や構造物の形状等に
よって適宜決定するのが望ましい。

【００２３】このような基礎を有する構造物３は、図２
（ｂ）に示すように、地盤改良を施さない場合に比べ
て、構造物全体の沈下量を低減することができる。そし
て、中央部が大きく沈下するという問題が解消され、不
同沈下が小さくなる。

【００２４】また、上記のような基礎による構造物の支
持状態を模式的に示すと図３に示すとおりとなる。つま
り、構造物が周縁部地盤改良体１１、中央部地盤改良体
１２及び構造物底面に接触する改良されていない地盤に
よって、弾性的に支持されるものである。そして、鉛直
荷重の分担率は、例えば中央部地盤改良体１２で４０〜
５０％、その周辺の地盤で４０〜５０％、周縁部地盤改
良体１１で１０％程度となる。ただし、この分担率は、
地盤の状態、改良体を形成する範囲等によって変動する
ものである。

【００２５】上記周縁部地盤改良体１１は、構造物３の
外壁面に沿って全周に形成されているので、地震時の水
平力に対して変位を低減するように作用するものであ
り、水平方向の変位及び構造物の傾斜が小さく抑えられ
る。

【００２６】なお、上記実施の形態では、中央部地盤改
良体１２として、円形断面を有する杭状の改良体が分散
して形成されているが、図４（ａ）に示すように、改良
範囲が一部重なるように複数の改良体を形成し、太い杭
状の改良体を形成してもよいし、図４（ｂ）に示すよう
に、複数の改良体を壁状に配列して形成してもよい。

【００２７】図５は、本願発明の他の実施形態である構
造物基礎を示す概略断面図及び沈下量の分布を示す図で
ある。この構造物２３は、一部が他の部分より階層が小
さく、つまり高さが低くなっており、これにともなって
重量も低層部では小さくなっている。このため、中央部
地盤改良体３２は、低層部２３ａで高層部２３ｂより間
隔を大きくして形成されている。

【００２８】上記のように低層部２３ａと高層部２３ｂ
とがある構造物では、図５（ｂ）に示すように、重量の
差によって沈下量にも差が生じ、構造物が傾斜する。し
かし、図５（ａ）に示すような地盤改良体を形成するこ
とによって、不同沈下を低減し、構造物の傾斜を抑止す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明に係る構
造物基礎では、構造物の周縁部と中央部とに異なる形式
の地盤改良体を独立して形成することにより、地盤改良
の範囲が少なくても、構造物の不同沈下を有効に低減す
ることができ、軟弱な地盤上に構築される中低層の建築
物や貯水槽の基礎として経済性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態である構造物基礎を示す
概略斜視図である。

【図２】図１に示す構造物基礎の概略断面図及び沈下量
の分布を示す図である。

【図３】図１に示す構造物基礎による構造物の支持状態
を示す模式図である。

【図４】本願発明に係る構造物基礎で採用することがで
きる中央部地盤改良体の他の例を示す概略図である。

【図５】本願発明の他の実施形態である構造物基礎を示
す概略断面図及び沈下量の分布を示す図である。

【符号の説明】

１大きな支持力を有する層２軟弱な粘性土層３、２３建築物１１、３１周縁部地盤改良体１２、３２中央部地盤改良体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島正博東京都新宿区荒木町13番地の４住友建設株式会社内 (72)発明者長崎充東京都新宿区荒木町13番地の４住友建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AC04 AC05 BA08 BB03 BD03 BD05 CB03 2D046 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の外周部を支持する周縁部地盤
改良体と、前記構造物の中央部を支持する中央部地盤改良体とを有
し、前記周縁部地盤改良体と前記中央部地盤改良体とは互い
に独立して形成され、前記中央部地盤改良体は、前記周縁部地盤改良体より深
い層に及ぶように形成されていることを特徴とする構造
物基礎。
【請求項２】前記周縁部地盤改良体は、地表面から
基礎地盤を掘削し、固結性材料を混合して形成されたも
のであり、前記中央部地盤改良体は、地盤中に攪拌装置を貫入し、
固結性材料を供給するとともに、攪拌混合して形成され
たものであることを特徴とする請求項１に記載の構造物
基礎。
【請求項３】前記周縁部地盤改良体は、前記構造物
の外壁下に、該外壁の全周にわたって連続するように形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物
基礎。
【請求項４】前記中央部地盤改良体は、複数が間隔
をおいて設けられ、構造物の重量の分布に対応するよう
に前記中央部地盤改良体の間隔を変えて形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の構造物基礎。