JP2005133417A - 建築物基礎の引き上げ装置、並びにこれを用いた建築物基礎の引き上げ工法、及び沈下した建築物基礎の修正工法 - Google Patents

Abstract

【課題】建築物基礎の引き上げ支持力を強固な下層地盤から得て安定を図ると共に、基礎周辺の掘削量を低減させつつ、修正作業の殆どを地上から可能にする。
【解決手段】建築物基礎の引き上げ装置１を、基礎Ｂの近傍に施工する鋼管杭２と、該鋼管杭に移動可能に保持されて基礎下面に当接させるブラケット３と、ブラケットを鋼管杭に沿って引き上げ移動させると共に鋼管杭の頭頂部に配置したジャッキ手段４と、から構成する。また、ブラケットを、鋼管杭に移動可能に環装させる基管３１と、基管から片持ち状に延出させた梁部３２から構成し、梁部にはその長さ方向へ移動可能、または着脱可能に構成した受け台３４を配設してもよい。さらに、この片持ち荷重によって生じる基管への回転モーメントに対抗させるカウンターモーメントを付加するためのカウンター荷重機構５を、ブラケットの反対側に配置してもよい。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、家屋等の建築物や土木構造物が基礎部地盤の強度不足により不等沈下して傾斜した場合に、この建築物基礎の引き上げ装置、並びにこれを用いた建築物基礎の引き上げ工法、及び沈下した建築物基礎の修正工法に関する。

地震等の外的要因や整地作業や地盤調査の不良等の要因により、建築物等の基礎部分が沈下してしまうことがある。この基礎部分の沈下により、建築物全体に傾斜が発生してしまう事態があり、人体に悪影響があるばかりでなく建築物の倒壊等の危険な状態を招く恐れもある。

かかる事態の修正としては、従来は、図６（Ａ）に示すような、建築物等の基礎Ｂと土台Ｄを切り離し、この切り離し部分の間隙にジャッキＪを介在させ、該ジャッキＪを昇降させることにより建築物の傾斜を水平にする。その後に、該間隙に介在したジャッキＪの代わりに鉄板等のスペーサやモルタルを挿入又は充填して固定する修正工法が行われていた（例えば、特許文献１参照。）。

上記工法の他には、図６（Ｂ）に示すように、すでに完成している上部構造物の下部で新しい基礎を施工して構造物の荷重を受け替える、いわゆるアンダーピニング工法が行われていた。この工法に各種あるが、例えば、傾斜した基礎Ｂの底面の周辺を掘削して基礎Ｂの下側に基礎杭Ｐを圧入する。そして、基礎杭Ｐの上端面に受け台Ｆを設けてジャッキＪを配設して基礎Ｂを持ち上げ、基礎Ｂの傾斜を修正した後にジャッキＪの代わりにスペーサ等を挿入する。最後にその周辺をモルタルで固定して埋め戻す工法があった（特許文献２参照。）。

しかしながら、特許文献１の修正工法では、地盤沈下により建築物に傾斜が発生した場合には、基礎Ｂと土台Ｄを切り離して土台側のみを水平に修正しているため、基礎Ｂの傾斜は解消されておらず、その後も地盤沈下が継続すれば、また建築物全体が傾斜していくことになる。

特許文献２の修正工法では、基礎下部に基礎杭Ｐを圧入するため基礎Ｂの底面を大きく掘削しなければならず、この掘削作業により基礎Ｂの安定性が阻害される場合もあった。

また、この工法による基礎杭Ｐは基礎Ｂの反力を利用して地盤に圧入しているため、圧入時に基礎Ｂの剛性が低い場合や地盤の状況によっては、基礎部分に損壊又は亀裂が発生する場合があり、その後の修理等が煩雑であるばかりでなく、作業自体が続行不能となる事態もあった。

さらに、ジャッキＪとスペーサを交換する際にはある程度の基礎沈下は避けられず、これらの修正作業の殆どを基礎Ｂの下側で行うため、作業環境が劣悪であるばかりでなく危険でもあった。
特開平１０−２８０４２７号公報（第２−３頁、第５―６図） 特開平０８−０２７８２９号公報（第２−３頁、第９―１３図）

そこで、本願発明の解決しようとする問題点は、建築物基礎の傾斜修正における基礎の引き上げ支持力を下層の強固の地盤から得て修正作業中や修正作業後の安定を図り、かつ基礎周辺の掘削量を低減させつつ、その修正作業の殆どを地上から確実に行えるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本願発明にかかる建築物基礎の引き上げ装置は以下のように構成している。

すなわち、建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に施工する鋼管杭（２）と、該鋼管杭（２）に移動可能に保持されて建築物基礎（Ｂ）の下面に当接させるブラケット（３）と、該ブラケット（３）を前記鋼管杭（２）に沿って引き上げ移動させるジャッキ手段（４）と、から成ることを特徴としている。

上記ジャッキ手段（４）は、鋼管杭（２）の頭頂部で支持され、この頭頂部を支点としていることを特徴としている。

また、上記ブラケット（３）を、鋼管杭（２）に移動可能に環装させる基管（３１）と、該基管（３１）からその管軸と垂直方向へ片持ち状に延出させた梁部（３２）から構成し、ブラケット（３）の梁部（３２）に、長さ方向へ移動可能と着脱可能のいずれか、又は両方の構成を採った受け台（３４）を配設したことを特徴としている。

さらに、ブラケット（３）において、梁部（３２）の鋼管杭（２）への片持ち荷重によって生じる回転モーメントに対抗させるカウンターモーメントを基管（３１）に発生させるカウンター荷重機構（５）を、梁部（３２）の反対側に配置したことを特徴としている。

加えて、上記カウンター荷重機構（５）を、梁部（３２）の反対側の突設させた支持台（５１ｂ）と、基管（３１）より上位の鋼管杭（２）の側面との間に、突っ張り状に配置した拡張手段（５２）とから構成したことを特徴としている。

上記の建築物基礎の引き上げ装置を用いた建築物基礎の引き上げ工法は、以下のように行っている。

すなわち、建築物基礎（Ｂ）の近傍を排土して基礎下面を露出させ、露出した建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に鋼管杭（２）を埋設させ、建築物基礎（Ｂ）の下面にブラケット（３）又は受け台（３４）を当接させ、該ブラケット（３）をジャッキ手段（４）により引き上げることにより沈下した建築物基礎を引き上げることを特徴としている。

また、上記の建築物基礎の引き上げ装置を用いて、沈下した建築物基礎の修正工法は以下のように行っている。
すなわち、建築物基礎（Ｂ）の所定複数個所の近傍を排土して基礎下面を露出させ、露出した建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に鋼管杭（２）を埋設し、建築物基礎（Ｂ）の下面にブラケット（３）又は受け台（３４）を当接し、前記所定複数箇所に配置した建築物基礎（Ｂ）の引き上げ装置の各ジャッキ手段（４）を連繋させながら、各ブラケット（３）を個別設定量に合わせてジャッキ手段（４）により引き上げることによって建築物を水平に修正した後、ブラケット（３）と鋼管杭（２）を固定すると共にジャッキ手段（４）とカウンター荷重機構（５）を取り外して排土部を埋め戻すことを特徴としている。

なお、特許請求の範囲の書類と上記の課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでない。

本願発明の建築物基礎の引き上げ装置は上述する構成をしているため、以下の効果を有する。

すなわち、建築物基礎に対する引き上げ支持力を、鋼管杭を介して下層の強固な地盤から得ているため、引き上げ後に基礎が再度沈下することは殆ど無く安定している。

また、建築物基礎の下端側をブラケットの梁部又は梁部に配設した受け台で引き上げているため、建築物基礎による下向きの回転モーメントがブラケットの基管に作用する結果、ブラケットが鋼管杭の任意の位置で安定的に停止し、作業中にずり落ちるようなことが無い。さらに、受け台を設けることにより、引き上げ過程においても、梁部への荷重点を基礎の中心下に置くことができる効果を有する。すなわち、かかる受け台を省略した場合には、当初の設置では基礎の中心下に梁部への荷重点を位置させるが、上昇を開始した段階で片持ち梁部への上記荷重点が基礎の中心下よりフーチング部の縁部方向に漸次移動してしまうおそれがある。場合によっては基礎の捻れによりフーチング部への亀裂や破損を生じさせるおそれがあり、受け台を設けることはこれを回避する意義を有する。

さらにまた、カウンター荷重機構の配置により引き上げ作業の労力の低減が図られ、ジャッキ手段を鋼管杭の頭頂部において支持していることにより、引き上げ作業の殆どを掘削排土した基礎の下等に入らずとも地上で行え、作業者への安全面への配慮がされている。

加えて、建築物基礎の引き上げ工法は上記の引き上げ装置を用いているため、従来の工法より建築物基礎の近傍の掘削土量も少なく、労力を少なくスムーズに建築物基礎を任意の位置に引き上げることが可能であり、この引き上げ工法を建築物基礎の複数箇所に用いれば、沈下した建築物基礎の修正を安全・迅速に行うことが可能である。

以下に、本願発明にかかる建築物基礎の引き上げ装置（以下、「引き上げ装置」と略称する。）、並びにこれを用いた建築物基礎の引き上げ工法、及び沈下した建築物基礎の修正工法における実施の最良形態を、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本実施例の引き上げ装置の全体外観を示す斜視図であり、図２は本実施例の引き上げ装置の組立斜視図であり、図３は本実施例の引き上げ装置の作用を示す側面図である。

本実施例の引き上げ装置１は、図１に示すように、主に、鋼管杭２、該鋼管杭２に支持されて移動するブラケット３、該ブラケット３を引き上げるためのジャッキ手段４、及びブラケット３の移動を円滑にするためのカウンター荷重機構５、とから成る。なお、このカウンター荷重機構５は、本発明においては必須構成要素ではなく、省略することも可能である。

［鋼管杭の構成］
図示符号２は鋼管杭であり、この鋼管杭２は建築物基礎Ｂ（以下、「基礎」と略称する。）の近傍を掘削・排土した後に、アースオーガ等により強固な地盤まで回転貫入または圧入して埋設している。この鋼管杭２は、建築物や基礎Ｂの大きさや傾斜沈下状態、及び鋼管杭２を埋設する地盤の状態により適宜その材質や大きさが選定されるものである。

［ブラケットの構成］
ブラケット３は、摺動し得る僅かな間隙をもって鋼管杭２に環装させた所定長さを持った管状の基管３１に、Ｈ鋼から成る所定長さの梁部３２を、略水平方向（鋼管杭の軸に垂直方向）に片持ち状に固定して成る。この固定は、該梁部３２と基管３１と結ぶ補強部材３３の取り付けにより強固な剛結状態としている。該補強部材３３は基管３１の梁部３２の連結部及び上部外周側を対向して挟持するように取り付けており、後述するカウンター荷重機構５を構成する支持台５１ｂの環装時のストッパーとしても機能するように配置している。

また、上記梁部３２には、長手方向の移動を可能にした受け台３４を配置している。この受け台３４の上部側には、上面全開放の矩形容器を形成し、この容器内に硬練りのモルタル６を充填してその上面を基礎Ｂの底面への当接面としている。

なお、基管３１の長さＬ_１と梁部３２の長Ｌ_２とした場合の比Ｌ_１／Ｌ_２を、本実施例では構造用炭素鋼から成る鋼管杭２の摩擦係数（通常は０．４５〜０．５）より小さい値の０．４程度と設定している。

［ジャッキ手段の構成］
ジャッキ手段４は、一方側に偏り配設した嵌合部４２を鋼管杭２の上端開口に内嵌させて固定する支持基台４１と、該支持基台４１の他方側に貫通させて懸垂状に保持したロッド４３とから成る。該ロッド４３には、支持基台４１の上面側に延出させたネジ形成部にナット４４を螺合し、下端部に下方開きのコ字状のフック４５を取り付けて成る。該フック４５は、その対向する下端部間にシャフト４５ａを架け渡して、ブラケット３の梁部３２を抱え込む構造としている。

この構成により、ナット４４を手動回転、又は動力回転させるとその回転方向によりロッド４３が上昇または下降する。ブラケット３の引き上げは、フック４５の係合により支持基台４１を支点部として鋼管杭２に沿って移動し、引き下げはブラケット３及び基礎Ｂの自重により自然降下による。なお、ほかの昇降手段としては、支持基台４１に油圧ジャッキを配設してロッド４３やフック４５に代えてワイヤ鋼線等によりブラケット３を懸垂支持する構成としても良い（図示省略）。

［カウンター荷重機構の構成］
上記した鋼管杭２を挟んでブラケット３の反対側には、これと一体的にカウンター荷重機構５を配設している。該カウンター荷重機構５は、支持フレーム５１、該支持フレーム５１にモーメントを発生させる伸縮手段５２、及びこの伸縮時に支点となるローラ５３、とから構成している。

支持フレーム５１は、一方側に基管３１へ環装する挿通口５１ａを有し、かつ基管３１への装着時には略水平に延出した状態となる板状の支持台５１ｂと、該支持台５１ｂの他方側（反基管側、または延出側）の端部から基管３１に向かって下方傾斜してその側面に当接する突張板５１ｃと、及び該突張板５１ｃと支持台５１ｂとを結んで保形するための三角形状のリブ板５１ｄと、２本の支柱５１ｅとから構成している。

上記支持台５１ｂの延出側の端部と、斜め上方の鋼管杭２の側面との間には、伸縮手段５２（例えば、ターンパック、油圧シリンダ、ボールネジ、等の拡張手段）を傾斜状に配置している。該伸縮手段５２の一端側は、支持台５１ｂの延出側端部の上面でピン固定し、また他端側端部は鋼管杭２の側面に当接するローラ５３を保持するローラ枠５３ａにピン固定している。このローラ枠５３ａは、支持台５１ｂの上面でピン支持されて上記ローラ５３を軸支している。

［本願引き上げ装置を用いた本願基礎の引き上げ工法の説明］
次に、本実施例の引き上げ装置を用いた基礎の引き上げ工法について説明する。

先ず、引き上げ等をする目的の基礎近傍の掘削・排土を行い、基礎Ｂ及びその下面側を露出させ、その掘削した空間に鋼管杭２をアースオーガ等により埋設する。

鋼管杭２の埋設後、鋼管杭２に基管３１を上端から環装するようにしてブラケット３を取り付け、必要によりモルタル６を充填した受け台３４を取り付ける。この環装状体においては、ブラケット３は片持ち梁の状態となるため、図３に示すように、自重により左回転（矢印ａ）の回転モーメントが基管３１に作用し、鋼管杭２と基管３１との間には接触摩擦が生じ、この摩擦状態の如何によりブラケット３は鋼管杭２に対して停止した状態を維持する。別言すれば、ブラケット３の形状により発生する左回転の回転モーメントを低減または相殺しない限り、鋼管杭２と基管３１に作用する摩擦抵抗力によってブラケット３は鋼管杭２の任意の位置に停止し続ける、いわゆる「フリーストップ状態」となる。

次いで、鋼管杭２の上端から環装した基管３１に外環させるようにしてカウンター荷重機構５を取り付ける。この取り付けは、支持台５１ｂに開設した挿通口５１ａを、基管３１に外環挿通した後、基管３１の外側面で挟持するように配置されたブラケット３の補強部材３３の上端部に当接させることによって、それ以上の下降を阻止している。言わば、補強部材３３の上端部をストッパー（下降限手段）として機能させている。

次に、ジャッキ手段４の嵌合部４２を鋼管杭２の上端開口に内嵌させて回動可能に取り付け、ブラケット３の梁部３２の幹部付近にはロッド４３の先端のフック４５を取り付ける。

次いで、ブラケット３を水平回転させて受け台３４が基礎底面のほぼ真下に来るよう設定した後、ロッド４３に螺合したナット４４を回転させてブラケット３を鋼管杭２に沿って引き上げ（矢印ｂ）、基礎下面に受け台３４の上面側をモルタル６と共に当接させる。この引き上げ時には、フック４５の引き上げ力により基管３１には右回転（矢印ｃ）の回転モーメントが作用し、上述したブラケット３の自重による回転モーメント（左回転方向、矢印ａ）が低減されて、鋼管杭２と基管３１との間の摩擦抵抗が緩和されている。なお、通常、基礎Ｂの底面は平滑でなく凹凸状態であるが、受け台３４のモルタル６がこれら凹凸を吸収し、ブラケット３の基礎Ｂへの当接の安定性を向上させている。

そして、この受け台３４の当接状態から、ジャッキ手段４をさらに作動させてブラケット３を介して必要とする量だけ基礎Ｂを引き上げる（矢印ｂ）。

また、上記の引き上げ作業においてはカウンター荷重機構５を適宜操作して引き上げ時の労力低減と、引き上げ過ぎた場合のブラケット３の引き下げ調整に使用している。この操作は伸縮手段５２の伸長量（突っ張り量）を適宜に設定することで行っている。詳述すると、伸縮手段５２を伸長させると（矢印ｄ）、ピン支持されたローラ枠５３ａを介してローラ５３が鋼管杭２の上部側を押圧する。この押圧による反力が支持台５１ｂの他方側端部に作用し、さらに挿通口５１ａの梁部３２側を回転支点として基管３１の下部側面に当接した突張板５１ｃに作用し、基管３１に右回転（矢印ｅ）の回転モーメントが生じさせることになる。これにより、基管３１に生じる右回転及び左回転の各回転モーメントを適宜に調節して、鋼管杭２と基管３１との摩擦力の調節を行っている。このように、伸縮手段５２の伸長量を調節して基管３１に生じる右回転のモーメントと、ブラケット３の自重、及び基礎Ｂの荷重により基管３１に生じる左回転のモーメントとのバランスを適宜調節設定することにより、鋼管杭２と基管３１との接触摩擦抵抗を軽減させることができ、理論上においてはゼロとすることも可能である。かかるカウンター荷重機構５の調節設定により、ジャッキ手段４の操作によるブラケット３を介した基礎の引き上げは容易に行えることになり、かつ過剰引き上げの場合は下降修正をも可能としている。

なお、上記した基礎の引き上げ工法においては、ジャッキ手段４やカウンター荷重機構５の作業者による操作は地上面ＧＬから行えるようになっている。

［本願引き上げ装置を用いた本願基礎の修正工法の説明］
以下には、本実施例の引き上げ装置を用いて沈下した基礎の修正工法について説明する。

先ず、図４に示すように、沈下している基礎Ｂの所望の複数箇所に、引き上げ装置１を設置する。この設置は、上述したように、各鋼管杭２、２・・にブラケット３、カウンター荷重機構５、ジャッキ手段４の順に装着し、モルタル６を充填した受け台３４の上面側を基礎下面に当接させるようにして段取りを行う。

このようにして段取りを行った後、例えば、レーザレベル計（図示省略）を見ながら各鋼管杭２、２・・における引き上げ量を設定して基礎Ｂを引き上げ、建築物の傾斜を修正して水平にする。

この修正が終了したら、各鋼管杭２、２・・のブラケット３の基管３１を鋼管杭２に溶接し、ジャッキ手段４、カウンター荷重機構５とを鋼管杭２から取り外す。

最後に、基礎Ｂとブラケット３の周辺を、図５に示すように、モルタル６で固め、排土を埋め戻して修正作業を終了する。なお、鋼管杭２の地上面ＧＬに突出した部分は必要により適宜ガスバーナ等により切断する。

上述した本実施例の基礎の修正工法によれば、基礎が２００ｍｍ沈下した１階床面積６０ｍ^２程度の住宅の傾斜修正を、生活したままの状況の中、約１時間で終えた実績がある。

実施例の引き上げ装置１においては、ジャッキ手段４は、ロッド４３とナット４４から構成し、作業者が人力により操作するようにしているが、例えば、ナット４４に代えて回転角や回転量を制御可能な油圧モータ等に変更することも可能である。

この場合には、基礎Ｂの高さを検知するレーザレベル計やこれらを制御する制御装置等とを組み合わせ、この傾斜修正作業を自動化させることも可能であり、各鋼管杭における引き上げ設定量等の連繋をより円滑にして作業をさらに迅速にすることも可能である。

本実施例の引き上げ装置の全体外観を示す斜視図である。 本実施例の引き上げ装置の組立斜視図である。 本実施例の引き上げ装置の作用を示す側面図である。 本実施例における基礎の引き上げ工法の作業状態を示す斜視図である。 本実施例における基礎の修正工法後の状態を示す側面図である。 従来の建築物の傾斜の修正方法を示す側面図（Ａ）、（Ｂ）である。

符号の説明

１ 引き上げ装置
２ 鋼管杭
３ ブラケット
３１ 基管
３２ 梁部
３３ 補強部材
３４ 受け台
４ ジャッキ手段
４１ 支持基台
４２ 嵌合部
４３ ロッド
４４ ナット
４５ フック
４５ａ シャフト
５ カウンター荷重機構
５１ 支持フレーム
５１ａ 挿通口
５１ｂ 支持台
５１ｃ 突張板
５１ｄ リブ板
５１ｅ 支柱
５２ 伸縮手段
５３ ローラ
５３ａ ローラ枠
６ モルタル
Ｂ 基礎（建築物の）
Ｄ 土台（建築物の）
Ｆ 受け台（従来例の）
Ｊ ジャッキ（従来例の）
Ｐ 基礎杭（従来例の）
ＧＬ 地上面

Claims (8)

1. 建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に施工する鋼管杭（２）と、
   該鋼管杭（２）に移動可能に保持されて建築物基礎（Ｂ）の下面に当接させるブラケット（３）と、
   該ブラケット（３）を前記鋼管杭（２）に沿って引き上げ移動させるジャッキ手段（４）と、
   から成ることを特徴とした建築物基礎の引き上げ装置。
2. ブラケット（３）を、
   鋼管杭（２）に移動可能に環装させる基管（３１）と、
   該基管（３１）からその管軸と垂直方向へ片持ち状に延出させた梁部（３２）と、
   から構成したことを特徴とする請求項１記載の建築物基礎の引き上げ装置。
3. ブラケット（３）の梁部（３２）に、長さ方向へ移動可能と着脱可能のいずれか、又は両方の構成を採った受け台（３４）を配設したことを特徴とする請求項２記載の建築物基礎の引き上げ装置。
4. ブラケット（３）において、
   梁部（３２）の鋼管杭（２）への片持ち荷重によって生じる回転モーメントに対抗させるカウンターモーメントを基管（３１）に発生させるカウンター荷重機構（５）を、梁部（３２）の反対側に配置したことを特徴とする請求項２、又は３の建築物基礎の引き上げ装置。
5. カウンター荷重機構（５）を、
   梁部（３２）の反対側の突設させた支持台（５１ｂ）と、基管（３１）より上位の鋼管杭（２）の側面との間に、突っ張り状に配置した拡張手段（５２）とから構成したことを特徴とする請求項４記載の建築物基礎の引き上げ装置。
6. ジャッキ手段（４）を、鋼管杭（２）の頭頂部で支持し、ここを支点としたことを特徴とする請求項１記載の建築物基礎の引き上げ装置。
7. 請求項１から６記載のいずれかの建築物基礎の引き上げ装置を用いるものであって、
   建築物基礎（Ｂ）の近傍を排土して基礎下面を露出させ、
   露出した建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に鋼管杭（２）を埋設させ、
   建築物基礎（Ｂ）の下面にブラケット（３）又は受け台（３４）を当接させ、
   該ブラケット（３）をジャッキ手段（４）により引き上げることにより沈下した建築物基礎を引き上げることを特徴とする建築物基礎の引き上げ工法。
8. 請求項１から６記載のいずれかの建築物基礎の引き上げ装置を用いるものであって、
   建築物基礎（Ｂ）の所定複数個所の近傍を排土して基礎下面を露出させ、
   露出した建築物基礎（Ｂ）の直近又は近傍に鋼管杭（２）を埋設し、
   建築物基礎（Ｂ）の下面にブラケット（３）又は受け台（３４）を当接し、
   前記所定複数箇所に配置した建築物基礎（Ｂ）の引き上げ装置の各ジャッキ手段（４）を連繋させながら、各ブラケット（３）を個別設定量に合わせてジャッキ手段（４）により引き上げることによって建築物を水平に修正した後、
   ブラケット（３）と鋼管杭（２）を固定すると共にジャッキ手段（４）とカウンター荷重機構（５）を取り外して排土部を埋め戻すことを特徴とした沈下した建築物基礎の修正工法。
   

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