JP2003119798A - 土間コンクリートおよびその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地耐力が不足する軟弱地盤において、基礎梁
を設けることなく、通常の地盤において直接地盤上に設
けられているような薄い土間コンクリートとしても、不
同沈下、曲がり及びひび割れ等が発生しない新規な土間
コンクリートを提供する。 【解決手段】 細径のパイプ状物を芯材として有する小
径のソイルセメントコラムが、間隔をおいて多数下方に
存在し、そのソイルセメントコラム群の上にコンクリー
トスラブが構築されていることを特徴とし、また、前記
ソイルセメントコラムは、パイプ状物の芯材とソイルセ
メント層との間に、ソイルセメントよりも強度のある固
化層が存在していることを特徴とし、さらに、パイプ状
物を芯材として有するソイルセメントコラムの上面が、
コンクリートスラブの下端面であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱な地盤上に建
設される工場、店舗、倉庫、住宅等の建築物の土間コン
クリートおよびその構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物を築造する場合、地面と接する床
部分は、その建築物の構造体とは別に、土間コンクリー
トとして打設されている。土間コンクリートは、通常の
地盤においては、直接地盤上に設けられる。ところが、
地耐力が不足する軟弱地盤においては、図７に示すよう
に、建築物を支える支持力を満足する支持杭２０を打設
し、その支持層に達する支持杭２０の上にコンクリート
を打設したフーチング２１を設け、フーチング２１間に
コンクリートを打設した基礎梁２２を設け、その基礎梁
２２の上にコンクリートを打設した床スラブ２３を構築
し、この床スラブ２３を土間コンクリートとしている。

【０００３】しかし、この工法では、基礎梁２２を設け
ることによる工期が掛かるし、コストも増加するばかり
でなく、基礎梁２２は床スラブ２３を支える構造とする
ため、その配置計画及び強度計算等の構造計算をしなけ
ればならない面倒及び時間がかかる。このように基礎梁
２２を構築する床スラブ構造は設計が面倒である。そこ
で、図８に示すように、支持層に達する支持杭２０の上
に直接床スラブ２４を打設して土間コンクリートとして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すように、支持層に達する支持杭２０の上に直接床ス
ラブ２４を打設して土間コンクリートとすると、支持杭
２０は構造物を支える基礎杭であり、杭１本当たりの支
持力が大きい杭であるので、杭間隔は広く離れて打設さ
れる。このように、床スラブ２４を支持する支持杭（基
礎杭）２０は、その相互間隔が大きく開いているので、
床スラブ２４は曲げやひび割れに対処すべく、上下に二
重に鉄筋１９を配筋するなど強くする必要があり、その
結果として厚いものになる。例えば、３００〜４００ｍ
ｍと厚いものになる。厚いものとするとその床スラブ２
４の自重による荷重が増加し、支持杭２０自体もより大
きな支持力を発揮できる杭が必要となり、コスト増にな
る。

【０００５】本発明は、このような点に鑑み地耐力が不
足する軟弱地盤において、基礎梁を設けることなく、通
常の地盤において直接地盤上に設けられているような薄
い土間コンクリートとしても、不同沈下、曲がり及びひ
び割れ等が発生しない新規な土間コンクリート及びその
構築方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の土間コンクリートは、細径のパイプ状物を
芯材として有する小径のソイルセメントコラムが間隔を
おいて多数下方に存在し、このソイルセメントコラム群
の上にコンクリートスラブが構築されている。

【０００７】小径のソイルセメントコラム、例えば、外
径１５０〜５００ｍのソイルセメントコラム、好ましく
は２００〜３００ｍｍのソイルセメントコラムの中心
に、細径のパイプ状物が芯材として存在する。例えば、
外径３０〜６０ｍｍの鋼管パイプ、もしくはプラスチッ
クパイプ等の細径のパイプ状物が中心に芯材として存在
する。このように小径のソイルセメントのコラム（柱状
体）は、その中心に芯材が存在する。この芯材が存在す
るソイルセメントコラムが多数形成され、そのソイルセ
メントコラム群の上にコンクリートスラブが構築されて
土間コンクリートとなっている。

【０００８】これにより地耐力が不足する軟弱地盤にお
いて、通常の地盤において直接地盤上に設けられている
ような薄い土間コンクリートとしても、不同沈下、曲が
り及びひび割れ等がない。また、このように芯材として
細径のパイプ状物、例えば鋼管パイプが存在すると、軟
弱地盤に形成するソイルセメントコラムの途中に植物が
腐朽した層（腐植土層）が存在しても、芯材としての細
径のパイプ状物（例えば鋼管パイプ）はこの層を貫通し
て存在でき、その層の上下の非腐植土層の存在により、
芯材が存在するソイルセメントコラムは、充分な支持力
を発揮する。

【０００９】また、パイプ状物の芯材とソイルセメント
層との間に、ソイルセメントよりも強度のある固化層、
例えばセメントミルクの固化層が存在しているソイルセ
メントコラムであると、芯材とセメントミルク固化層と
の一体化度は、芯材とソイルセメントの場合よりも強く
なり、また、ソイルセメント層とセメントミルク固化層
との一体化度は、芯材とソイルセメントの場合よりも強
くなるので、芯材が存在するソイルセメントの強度が強
くなり、支持力も向上するので好ましい。

【００１０】また、パイプ状物を芯材として有するソイ
ルセメントコラムの上面を、土間コンクリートの中に食
い込ませると、そのソイルセメントコラムの上面に所望
の厚さの土間コンクリートを形成しなければならない
が、パイプ状物を芯材として有するソイルセメントコラ
ムの上面がコンクリートスラブの下端面となるように土
間コンクリートを築造すれば、土間コンクリートの厚み
を薄くできる。

【００１１】そのため、コンクリートスラブ中の鉄筋が
単層の配筋構造の土間コンクリートとすることができ、
軟弱地盤でない通常の地盤において直接地盤上に設けら
れる土間コンクリートと同等の薄い土間コンクリートと
することができる。

【００１２】また、上記のような土間コンクリートにお
いて、ソイルセメントコラム群におけるソイルセメント
コラムの中心間の好ましい相互間隔は０．５〜２ｍであ
る。特に好ましいソイルセメントコラムの中心間の相互
間隔は、１ｍ程度である。このように小さい間隔でソイ
ルセメントコラムを設けると、ソイルセメントコラム間
に存在する軟弱地盤が上方荷重による圧密での土の移動
量が制約され、軟弱地盤全面を地盤改良した場合の性能
に近くなる。このように中心間隔が０．５〜２ｍである
ソイルセメントコラム群の上に土間コンクリートを構築
すると、土間コンクリートがその上に加わる荷重等によ
る曲がりやひび割れが発生し難くなり、薄い土間コンク
リートとすることができ、また不同沈下もより発生し難
くなる。

【００１３】なお、地盤条件や、ソイルセメントコラム
の径により、必要なソイルセメントコラムの長さ（必要
なコラム最下部の深さ）は異なるが、一般的なソイルセ
メントコラムの長さは２ｍ〜１０ｍである。この程度の
長さがあれば、その周辺摩擦力により土間コンクリート
の不同沈下等を防ぐことができる。

【００１４】また、上記した土間コンクリートの構築方
法は、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッド
（掘削ロッド）の中に芯材としての細径のパイプ状物を
格納した状態で、ソイルセメントコラムを形成しながら
掘進し、所定の深さに達したならば、芯材としての細径
のパイプ状物をソイルセメントコラム内に残置させた状
態で、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを
地上に引き揚げることにより、これの繰り返しで細径の
パイプ状物を芯材として有する小径のソイルセメントコ
ラムを多数形成してソイルセメントコラム群として、そ
のソイルセメントコラム群の上面に鉄筋を単層に配筋し
てコンクリート打設するもので、この構築方法によるの
が所望の性能を有する土間コンクリートを容易に施工で
きて好ましい方法である。

【００１５】なお、ソイルセメントコラム形成装置の中
空ロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中空部からセ
メントミルクを吐出させながら引き揚げ、パイプ状物の
芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも
強度のある固化層を形成させると、前記したパイプ状物
の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントより
も強度のある固化層が存在するソイルセメントコラムと
することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面と共に詳細に説明する。図１は本発明の実施の形
態を模式的に示す断面説明図、図２（ａ）はソイルセメ
ントコラムの縦断面図、（ｂ）はソイルセメントコラム
の横断面図である。

【００１７】図１は、本発明の土間コンクリートの例で
ある一群の小径のソイルセメントコラム１の上にコンク
リートスラブ２が軟弱地盤３に構築されてなる土間コン
クリート４を模式的に示している。この小径のソイルセ
メントコラム１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように細径
のパイプ状物５、例えば鋼管パイプを芯材として有する
小径のソイルセメントコラム１であり、本例では芯材で
ある鋼管パイプ５とソイルセメント層６との間にソイル
セメントよりも強度のあるセメントミルクの固化層７が
存在している。図１に示した土間コンクリート４は、パ
イプ状物５を芯材として有するソイルセメントコラム１
の上面にコンクリートスラブ２の下端面がくるようにコ
ンクリートスラブ２が構築されたもので、図６に示すよ
うにコンクリートスラブ２中の鉄筋１８が単層の配筋構
造であり、例えば、コンクリートスラブ２の厚さは約１
５０〜１８０ｍｍである。因みに、本例ではソイルセメ
ントコラム１の径は２５０ｍｍであり、鋼管パイプ５の
径は約５０ｍｍである。また、ソイルセメントコラム１
の長さは６ｍであり、ソイルセメントコラム群における
ソイルセメントコラム１の中心間の間隔Ｈは１ｍであ
る。

【００１８】次に、上記ソイルセメントコラム１の築造
方法を図３および図４を使用して説明する。図３はソイ
ルセメントコラム１の造成に使用するソイルセメントコ
ラム形成装置としてのオーガの一例を示す一部断面正面
図である。このオーガ１０は、中空のロッド（掘削ロッ
ド）１１の先端に、掘削羽根１２、撹拌翼１３及び共回
り防止翼１４が設けられており、施工に際しては図示の
通り、中空ロッド１１内には、先端開口側より芯材とし
ての細径の鋼管パイプ５が挿通され、中空ロッド１１と
鋼管パイプ５との間がセメントミルクの通路１６とな
り、この通路１６を通りセメントミルクは吐出口１５よ
り吐出される。本例に示す芯材としての鋼管パイプ５
は、図３に示すように、下端に板状体８が設けられ、中
空ロッド１１中に挿入すると板状体８が中空ロッド１１
の先端開口を閉鎖し、通路１６より供給されるセメント
ミルクを吐出口１５より確実に吐出できるようにしてい
る。

【００１９】図４は、上記オーガ１０を使用してのソイ
ルセメントコラム１の造成工程（ａ）（ｂ）（ｃ）
（ｄ）（ｅ）を示す説明図である。まず、図４（ａ）に
示すように、オーガ１０の中空のロッド（掘削ロッド）
１１に芯材としての鋼管パイプ５を挿入してセットす
る。このセットされた状態は、図３に示すとおりであ
る。次に、図４（ｂ）に示すように、中空ロッド１１の
通路１６にセメントミルクを供給し、吐出口１５よりセ
メントミルクを吐出しつつオーガ１０を回転させながら
掘進する。すると掘削羽根１２で掘削された地盤土と吐
出されたセメントミルクが、撹拌翼１３及び共回り防止
翼１４の働きで混合・撹拌され、中空ロッド１１の周辺
にソイルセメント層６が形成されつつ掘削される。図４
（ｃ）は所定深度まで掘削された状態を示している。

【００２０】所定の深度までソイルセメント層６が形成
されたならば、図４（ｄ）に示すように、芯材としての
細径の鋼管パイプ５を残した状態で、セメントミルクを
供給し吐出口１５から吐出しながらオーガ１０を逆回転
させて徐々に引き揚げると、鋼管パイプ５の外周側面に
セメントミルクの固化層７が形成され、所望のソイルセ
メントコラム１が形成され、オーガ１０は地上に回収さ
れる。図４（ｅ）は造成が終了した状態を示す。

【００２１】また、芯材としての鋼管パイプ５の中空部
に、セメントミルクを充填させたい場合には、図４
（ｅ）に示すように鋼管パイプ５の上端開口部より上方
に来ているオーガ１０の中空ロッド１１の通路１６から
セメントミルクを供給することにより、鋼管パイプ５の
中空部にセメントミルクを充填する。

【００２２】上記のようにオーガ１０において、所定間
隔に所望のソイルセメントコラム１を多数形成すること
によってソイルセメントコラム群を形成し、このソイル
セメントコラム群の上に、図６に示すように単層の鉄筋
１８を配筋した後、ソイルセメントコラム１の上面にコ
ンクリートスラブ２の下端面がくるようにコンクリート
を打設して、図１に示すようなコンクリートスラブ２を
構築する。

【００２３】上記のように造成したソイルセメントコラ
ム１の支持力が優れていることを以下の実験例で示す。
外径１２７ｍｍ、肉厚１５ｍｍの中空のロッド（掘削ロ
ッド）１１の下端部に、外径２５０ｍｍの掘削羽根１
２、その上方に外径２５０ｍｍの撹拌翼１３及び掘削羽
根１２や撹拌翼１３より少し大径の共回り防止翼１４を
設けたオーガ１０を使用し、この中空ロッド１１内に、
長さ６ｍ、外径４８．６ｍｍ、肉厚２．４ｍｍの鋼管パ
イプ５を挿入し、前記造成方法によりソイルセメントコ
ラム１を造成した。この造成されたソイルセメントコラ
ム１は、芯材としての鋼管パイプ５の外周面にセメント
ミルクの固化層７が存在し、その外周にソイルセメント
層６が存在する外径２５０ｍｍで長さが６ｍのソイルセ
メントコラム１である。

【００２４】図５に上記ソイルセメントコラム１の性能
試験結果を、比較例と共に示す。施工後７日後における
このソイルセメントコラム１の支持力は、図５に実施例
１として示すように、１１０ＫＮであった。なお、この
試験を行った地盤自体の支持力は、図５に比較例１とし
て示すように、２０ＫＮ未満であり、軟弱地盤であっ
た。

【００２５】鋼管パイプ５の長さを４ｍとし、ソイルセ
メントコラム１の長さを４ｍとした以外は、前記実施例
に示したソイルセメントコラムと同一条件になるように
施工したソイルセメントコラム１の支持力は、図５に実
施例２として示すように９０ＫＮであった。

【００２６】比較のため前記使用した鋼管パイプのみを
打ち込んで支持力を測定したが、図５に比較例２として
示すように比較例１の現地地盤の支持力を少し上まわる
程度の支持力しか発揮できず、また、芯材としての鋼管
パイプを存在することなく外径２５０ｍｍのソイルセメ
ントコラムを造成した場合は、図５に比較例３として示
すように５０ＫＮの支持力しか発揮できなかった。

【００２７】以上に示したように細径のパイプ状物を芯
材として有する小径のソイルセメントコラムであって
も、１本当たりの支持力は高く、この小径のソイルセメ
ントコラムを、間隔をおいて多数設け、このソイルセメ
ントコラム群の上に、コンクリートスラブ２を構築する
と、図６に示すようにコンクリートスラブ２中の鉄筋１
８が単層の厚さの薄いコンクリートスラブ２であって
も、しかも地耐力が不足する軟弱地盤において、不同沈
下や、曲がりや、ひび割れが発生しない土間コンクリー
トとすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。 （１）細径のパイプ状物、例えば細径の鋼管パイプを芯
材として有する小径のソイルセメントコラムが間隔をお
いて多数下方に存在し、このソイルセメントコラム群の
上にコンクリートスラブが構築されてなる土間コンクリ
ートは、地耐力が不足する軟弱地盤において、基礎梁を
設けることなく、通常の地盤において直接地盤上に設け
られているような薄い土間コンクリートとしても、不同
沈下や曲がりやひび割れが発生し難くなる。

【００２９】（２）ソイルセメントコラムが、パイプ状
物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメントよ
りも強度のある固化層が存在しているソイルセメントコ
ラムの場合は、ソイルセメントコラムの支持力が更に高
くなり、上述の薄い土間コンクリートとしても、不同沈
下や曲がりやひび割れがより一層発生し難くなり、上述
のソイルセメントコラムの場合に比べると、ソイルセメ
ントコラムの相互間隔を少し大きくすることができた
り、コラム長を短くしたり、コラム径などを小さくした
りすることも可能となる。

【００３０】（３）細径のパイプ状物を芯材として有す
るソイルセメントコラムの上面がコンクリートスラブの
下端面とすることにより、土間コンクリートの厚さを薄
くすることができる。特に、コンクリートスラブ中の鉄
筋を、単層の配筋構造とすることが可能となり、土間コ
ンクリートの厚さを薄くすることができる。

【００３１】（４）ソイルセメントコラム群におけるソ
イルセメントコラムの中心間の間隔が０．５〜２ｍであ
ると、土間コンクリートの厚さを薄くすることができる
と共に、不同沈下や曲がりやひび割れが発生しない。

【００３２】（５）ソイルセメントコラムの長さが２ｍ
〜１０ｍであると、周面摩擦力による支持力が高くな
り、土間コンクリートの厚さを薄くすることができると
共に、不同沈下や曲がりやひび割れが発生しない。

【００３３】（６）ソイルセメントコラム形成装置の中
空のロッド（掘削ロッド）の中に芯材としての細径のパ
イプ状物を格納した状態で、ソイルセメントコラムを形
成しながら掘進し、所定の深さに達したならば、芯材と
しての細径のパイプ状物をソイルセメントコラム内に残
置させた状態で、ソイルセメントコラム形成装置の中空
のロッドを地上に引き揚げることにより、細径のパイプ
状物を芯材として有する小径のソイルセメントコラムを
多数形成し、この多数のソイルセメントコラム群の上面
に鉄筋が単層に配筋されたコンクリートを打設すること
によって容易に上記した性能を有する土間コンクリート
を形成できる。

【００３４】（７）そして、ソイルセメントコラム形成
装置の中空のロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中
空部からセメントミルクを吐出させながら引き揚げ、パ
イプ状物の芯材とソイルセメント層との間にソイルセメ
ントよりも強度のある固化層を形成することができ、よ
り強い支持力のソイルセメントコラムとすることがで
き、薄い土間コンクリートとしても、不同沈下や曲がり
やひび割れがより一層発生し難い土間コンクリートを容
易に形成できる。これにより上述のソイルセメントコラ
ムの場合に比べ、ソイルセメントコラムの相互間隔を少
し大きくすることができたり、コラム長を短くしたり、
コラム径などを小さくしたりすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を模式的に示す断面説明図
である。

【図２】（ａ）はソイルセメントコラムの縦断面図、
（ｂ）はソイルセメントコラムの横断面図である。

【図３】ソイルセメントコラム形成装置としてのオーガ
の一例を示す一部断面正面図である。

【図４】オーガを使用してのソイルセメントコラムの造
成方法を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す
説明図である。

【図５】本発明におけるソイルセメントコラムの性能を
示すグラフ図である。

【図６】本発明の土間コンクリートの要部を示す断面説
明図である。

【図７】従来例を示す断面説明図である。

【図８】他の従来例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１ ソイルセメントコラム ２ コンクリートスラブ ３ 軟弱地盤 ４ 土間コンクリート ５ 芯材としての細径のパイプ状物（鋼管パイプ） ６ ソイルセメント層 ７ セメントミルクの固化層 ８ 板状体 １０ ソイルセメントコラム形成装置としてのオーガ １１ 中空のロッド（中空の掘削ロッド） １２ 撹拌羽根 １３ 撹拌翼 １４ 共回り防止翼

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細径のパイプ状物を芯材として有する小
   径のソイルセメントコラムが、間隔をおいて多数下方に
   存在し、このソイルセメントコラム群の上にコンクリー
   トスラブが構築されていることを特徴とする土間コンク
   リート。
2. 【請求項２】 パイプ状物の芯材とソイルセメント層と
   の間に、ソイルセメントよりも強度のある固化層が存在
   しているソイルセメントコラムであることを特徴とする
   請求項１記載の土間コンクリート。
3. 【請求項３】 パイプ状物を芯材として有するソイルセ
   メントコラムの上面がコンクリートスラブの下端面であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の土間コンク
   リート。
4. 【請求項４】 コンクリートスラブ中の鉄筋が単層の配
   筋構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の土間コンクリート。
5. 【請求項５】 ソイルセメントコラム群におけるソイル
   セメントコラムの中心間の間隔が、０．５ｍ〜２ｍであ
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の土
   間コンクリート。
6. 【請求項６】 ソイルセメントコラムの長さが、２ｍ〜
   １０ｍであることを特徴とする請求項１〜５いずれかに
   記載の土間コンクリート。
7. 【請求項７】 パイプ状物の芯材は、鋼管パイプまたは
   プラスチックパイプであることを特徴とする請求項１〜
   ６のいずれかに記載の土間コンクリート。
8. 【請求項８】 ソイルセメントコラム形成装置の中空の
   ロッドの中に、芯材としての細径のパイプ状物を格納し
   た状態で、ソイルセメントコラムを形成しながら掘進
   し、所定の深さに達したならば、芯材としての細径のパ
   イプ状物をソイルセメントコラム内に残置させた状態
   で、ソイルセメントコラム形成装置の中空のロッドを地
   上に引き揚げることにより、細径のパイプ状物を芯材と
   して有する小径のソイルセメントコラムを多数形成して
   ソイルセメントコラム群として、そのソイルセメントコ
   ラム群の上面に鉄筋を単層に配筋してコンクリート打設
   することを特徴とする土間コンクリートの構築方法。
9. 【請求項９】 ソイルセメントコラム形成装置の中空の
   ロッドを引き揚げる際に、中空ロッドの中空部からセメ
   ントミルクを吐出させながら引き揚げ、パイプ状物の芯
   材とソイルセメント層との間にソイルセメントよりも強
   度のある固化層を形成させることを特徴とする請求項８
   記載の土間コンクリートの構築方法。