JP2005290871A - 基礎構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 支持槽への汚水浸透を確実に防止することができると共に、全体の耐震性能を向上させることができる安価な新設基礎構造物を提供する。
【解決手段】 先端１２ａが最上層の埋土層５から廃棄物層６と不透水層７及び最下層の支持層８まで順に打ち込まれた複数の新設杭１２の頭部１２ｂに新設フーチング１１を支持して成る新設橋脚１０において、新設フーチング１１の周囲の埋土層５から少なくとも不透水層７の上部の地盤中に四角筒状の鋼矢板壁１３を設け、この四角筒状の鋼矢板壁１３内の少なくとも廃棄物層６の廃棄物６′を完全に掘削した空間にセメント混合土１４を充填してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物地盤（最終処分場内）における耐震補強を兼ねた新設基礎構造物等の基礎構造物に関する。

この種の新設基礎構造物として、図６及び図１１に示すものがある。

図６に示すように、新設基礎構造物としての新設橋脚１の新設フーチング（基礎）２は、先端が最上層の埋土層５から廃棄物層６と不透水層７及び最下層の支持層（透水層）８まで打ち込まれた複数の新設杭３の頭部に支持されている。尚、図６中符号Ｓは地下水位を示す。

この新設橋脚１は、上層から順に埋土層５と廃棄物層６と不透水層７及び支持層８から成る廃棄物地盤中に次に示す手順によって造成・構築される。

即ち、図７に示すように、新設フーチング２の周囲の埋土層５及び廃棄物層６の地盤中に埋土層５の地表面より大径で四角筒状の鋼矢板９を埋設して土留めし、次に、図８に示すように、この鋼矢板９内に複数の山留支保工Ｐを施して該鋼矢板９内の地下水を完全に汲み上げた後で埋土層５及び廃棄物層６の地盤を完全に掘削する。そして、図９に示すように、鋼矢板９内に良質土４を搬入して該鋼矢板９内の廃棄物層６を良質土４で置換し、次に、図１０に示すように、良質土４上より支持層８まで複数の新設杭３を打ち込む。次に、図６及び図１１に示すように、複数の新設杭３上にフーチング２を造成・構築し、その後で鋼矢板９内の掘削した部分を良質土４等で埋め戻すと共に、鋼矢板９の上端部をカットすることにより、新設橋脚１が構築される。
特開２００２−１８８１５７号公報 特開２０００−２７３８８１号公報

前記従来の新設橋脚１では、鋼矢板９内の廃棄物層６の地盤を掘削し、良質土４で完全に置換しているが、該良質土４の強度では新設フーチング２の耐震補強を十分に得ることが難しかった。また、新設フーチング２の周囲の地盤中に埋設された鋼矢板９は止水性が完全でなく、特に、鋼矢板９の図示しない継手部から漏れがあった場合には、良質土４には止水性がないため、汚水Ｘが鋼矢板９内の基礎部全体に浸透する。その結果、図１１に矢印で示すように、不透水層７を貫入している複数の新設杭３の水道を伝わって、汚水Ｘが支持層８まで浸透し、地下水を汚染するおそれがあった。

さらに、鋼矢板９内の埋土層５及び廃棄物層６の地盤の掘削はドライ施工となるため、図８に示すように、鋼矢板９内に複数の山留支保工Ｐが大掛かりとなり、その分コスト高になった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、支持槽への汚水浸透を確実に防止することができると共に、全体の耐震性能を向上させることができる安価な基礎構造物を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、先端が最上層の埋土層から廃棄物層及び最下層の支持層まで順に打ち込まれた複数の杭の頭部にフーチングを支持して成る基礎構造物において、前記フーチングの周囲の前記埋土層から少なくとも前記廃棄物層の下方の地盤中に環状の地中壁を設け、この環状の地中壁内の少なくとも前記廃棄物層の廃棄物を完全に掘削した空間に固化充填材を充填したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の基礎構造物において、前記フーチングの下面から前記環状の地中壁内の前記複数の杭の水平抵抗に有効な範囲の深度までの間に前記固化充填材を充填したことを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、フーチングの周囲の埋土層から少なくとも廃棄物層の下方の地盤中に環状の地中壁を設け、この環状の地中壁内の少なくとも廃棄物を完全に掘削した空間に固化充填材を充填したので、地中壁の継手部等から汚染水の漏水があっても固化充填材の固化部分で確実に止水することができ、複数の杭を伝わって支持槽へ流れようとする汚染水の拡散を防止することがことができる。これにより、支持槽への汚水浸透を確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、フーチングの下面から環状の地中壁内の複数の杭の水平抵抗に有効な範囲の深度までの間に固化充填材を充填したので、環状の地中壁とフーチングとを固化充填材を介して一体化することができる。これにより、基礎構造物全体の耐震性能を増強することができ、地震による基礎構造物の破損を確実に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態の廃棄物地盤に造成・構築された新設基礎構造物を示す断面図、図２は地中壁埋設状態を示す断面図、図３は地盤の掘削状態を示す断面図、図４は固化充填材の充填状態を示す断面図、図５は新杭打設状態を示す断面図である。

図１に示すように、基礎構造物としての道路用の新設橋脚（新設基礎構造物）１０の新設フーチング（基礎）１１は、先端１２ａが最上層の埋土層５から廃棄物層６と不透水層７及び最下層の支持層（透水層）８まで打ち込まれた複数の新設杭（杭）１２の頭部１２ｂに支持されている。この新設フーチング１１の周囲の埋土層５と廃棄物層６及び不透水層７の上部の地盤中には、小径で四角筒状の鋼矢板壁（環状の地中壁）１３を不透水層７の上部、或いは複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲（例えば、１／β〜π／２β）以上の深度のいずれか大きい方まで埋設してある。

この実施形態では、小径で四角筒状の鋼矢板壁１３を不透水層７の上部まで埋設した場合を示している。また、図中符号Ｓは地下水位を示している。そして、この四角筒状の鋼矢板壁１３内の廃棄物層６の廃棄物６′は完全に掘削されており、該四角筒状の鋼矢板壁１３の内周面１３ａ内の新設フーチング１１の下面１１ａから複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度までの間にセメント混合土（固化充填材）１４を充填してある。この実施形態では、四角筒状の鋼矢板壁１３の内周面１３ａ内の新設フーチング１１の下面１１ａと掘削底との間に形成される空間にセメント混合土１４を充填して、該新設フーチング１１と四角筒状の鋼矢板壁１３及びセメント混合土１４とを一体化して固定してある。

尚、複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲とは、例えば、半無限長さの杭の場合（Ｃｈａｎｇの方法）の特性値（β）の逆数（１／β）の特性長をいう。

次に、上記構成の新設橋脚１０の造成・構築の手順を説明すると、まず、図２に示すように、新設するフーチング１１の周囲に相当する部分の埋土層５と廃棄物層６及び少なくとも不透水層７の上部の地盤中に、埋土層５の地表面より小径で四角筒状の鋼矢板壁１３を不透水層７の上部、或いは、複数の新設する杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度に掘削時の根入れ長を足したもののいずれか大きい方まで埋設する。この場合は、不透水層７の上部まで四角筒状の鋼矢板壁１３を埋設した状態を示す。

次に、図３に示すように、四角筒状の鋼矢板壁１３内の埋土層５及び廃棄物層６の地盤を該廃棄物層６の下端、或いは、複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲（例えば、１／β）の深度まで掘削し、廃棄物層６の廃棄物６′を適正に処理する。次に、図４に示すように、四角筒状の鋼矢板壁１３内に複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度までセメント混合土（固化充填材）１４をトレミー管２０を用いて掘削底より水中施工で充填する。その際、セメント混合土１４の充填と同時に、四角筒状の鋼矢板壁１３内の水（汚染水）Ｗをポンプ２１で汲み上げ、適正に処理する。

次に、図５に示すように、セメント混合土１４上より先端１２ａが支持層８まで達するように複数の新設杭１２を打ち込む。そして、図１に示すように、四角筒状の鋼矢板壁１３の内周面１３ａから複数の新設杭１２の頭部１２ｂ上に新設フーチング１１を構築し、その後で、鋼矢板壁１３内の掘削した部分を良質土４等で埋め戻すと共に、該新設フーチング１１の上面１１ｂ上より突出した鋼矢板壁１３の上端部をカットすることにより、新設橋脚１０が完成する。

このように、新設フーチング１１の周囲の埋土層５から不透水層７の上部の地盤中まで四角筒状の鋼矢板壁１３を埋設し、新設フーチング１１の下面１１ａから四角筒状の鋼矢板壁１３内の複数の新設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度までの間（本実施形態では鋼矢板壁１３内の廃棄物６′を完全に掘削してできた空間内）にセメント混合土１４を充填して、新設フーチング１１と四角筒状の鋼矢板壁１３及びセメント混合土１４とを一体化して固定したことにより、複数の新設杭１２を伝わって不透水層７や支持槽（透水層）８へ流れようとする鋼矢板壁１３の外側の廃棄物層６からの汚染水をセメント混合土１４の固化部分等により確実に遮断することができる。これにより、不透水層７や支持層８への汚水浸透を確実に防止することができる。

また、新設フーチング１１と四角筒状の鋼矢板壁１３とをセメント混合土１４を介して一体化して固定したことにより、セメント混合土１４の強度と四角筒状の鋼矢板壁１３による拘束効果により複数の新設杭１２の水平抵抗（横抵抗）を増大させることができる。さらに、四角筒状の鋼矢板壁１３内の複数の新設杭１２の頭部１２ｂの周辺のセメント混合土１４の固化により付着抵抗が増大し、鉛直支持力を増大させることができる。

さらに、四角筒状の鋼矢板壁１３内の地盤改良により新設フーチング１１の周りの剛性が増加し、セメント混合土１４が基礎として機能する。また、四角筒状の鋼矢板壁１３の剛性により新設フーチング１１の周りの変形を抑制する効果があるため、レベル２クラスの地震荷重作用時の新設フーチング１１の水平変位及び回転を抑制し、耐震性を向上させることができる。これらにより、新設橋脚１０の耐力を向上させることができ、大地震による新設橋脚１０の破損を確実に防止することができる。

また、四角筒状の鋼矢板壁１３の内周面１３ａに新設フーチング１１の外周面１１ｃを合わせて新設フーチング１１と鋼矢板壁１３とを一体化して固定し、新設フーチング１１の上面１１ｂ上の四角筒状の鋼矢板壁１３の上端部をカットするだけで済むため、鋼矢板壁１３の抜き取り作業等が不要となり、その分鋼矢板壁１３の小型化、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができると共に、狭い作業現場でも簡単に施工することができる。

さらに、セメント混合土１４の充填は水中施工が可能であり、従来のような大掛かりの山留支保工Ｐが不要となり、該山留支保工Ｐを簡略化することができ、その分、全体の低コスト化を図ることができる。

尚、前記実施形態によれば、環状の地中壁として四角筒状の鋼矢板壁を用いたが、円筒状の鋼矢板壁でも良く、また、四角筒状或いは円筒状のソイルセメント壁を環状の地中壁として用いても良い。鋼矢板壁の代わりにソイルセメント壁で地中壁を形成した場合には、地盤条件や水中新設橋脚の状況により作業現場に最適な耐震補強をより低コストで施工することができる。また、固化充填材としてセメント混合土を用いたが、セメント混合土以外のセメントスラリー等の他の材料でも良い。また、地上の新設の地中橋脚や既設基礎等について説明したが、河川横断部等の水中橋脚（水中新設基礎）に適用できることは勿論である。さらに、鋼矢板壁内の廃棄物層の全部を掘削して削除した場合について説明したが、鋼矢板壁１３内の不透水層７の上部の地盤の全域まで掘削し、この掘削により形成された空間に固化充填材を充填するようにしても良いことは勿論である。さらにまた、環状の地中壁の外側の地盤を固化改良しても良い。

本発明の一実施形態の廃棄物地盤に造成・構築された新設基礎構造物を示す断面図である。 上記一実施形態の地中壁埋設状態を示す断面図である。 上記一実施形態の地盤掘削状態を示す断面図である。 上記一実施形態の固化充填材の充填状態を示す断面図である。 上記一実施形態の新杭打設状態を示す断面図である。 従来例の新設基礎構造物の断面図である。 上記従来例の地中壁埋設状態を示す断面図である。 上記従来例の地盤掘削状態を示す断面図である。 上記従来例の良質土置換状態を示す断面図である。 上記従来例の新杭打設状態を示す断面図である。 上記従来例の汚染水の浸透状態を示す断面図である。

符号の説明

５ 埋土層（最上層）
６ 廃棄物層
６′ 廃棄物
８ 支持層（最下層）
１０ 新設橋脚（基礎構造物）
１１ 新設フーチング（フーチング）
１２ 新設杭（杭）
１２ａ 先端
１２ｂ 頭部
１３ 四角筒状の鋼矢板壁（環状の地中壁）
１４ セメント混合土（固化充填材）

Claims (2)

1. 先端が最上層の埋土層から廃棄物層及び最下層の支持層まで順に打ち込まれた複数の杭の頭部にフーチングを支持して成る基礎構造物において、
   前記フーチングの周囲の前記埋土層から少なくとも前記廃棄層の下方の地盤中に環状の地中壁を設け、この環状の地中壁内の少なくとも前記廃棄層の廃棄物を完全に掘削した空間に固化充填材を充填したことを特徴とする基礎構造物。
2. 請求項１記載の基礎構造物において、
   前記フーチングの下面から前記環状の地中壁内の前記複数の杭の水平抵抗に有効な範囲の深度までの間に前記固化充填材を充填したことを特徴とする基礎構造物。
   

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