JP2006037633A - 基礎構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の基礎構造を有効に活用することにより、経済的に新設する建造物を支持する建物の基礎構造及びその構築方法。
【解決手段】 少なくとも１本の基礎杭１１と、少なくとも１本の柱状地盤改良体１２と、これらの基礎杭１１と柱状地盤改良体１２との上部に構築された基礎スラブ１３と、により建物１を支持する基礎構造１０であって、基礎杭１１が、新設の建物１の着工以前に解体された既存の建物の基礎杭１１であって、当該既存の建物の解体の際に残存されたものである基礎構造。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既存の建物を解体して新たに構築する建物の基礎構造及びその構築方法に関する。

既存の建物の老朽化やその土地の再開発計画により、基礎杭を有した建物を解体し、その土地に新たな建物を構築する場合、既存の基礎杭（以下「既存杭」という場合がある）の多くは、古い規格により構築されていることや新設される建物（以下「新設建物」という場合がある）が既存の建物（以下「既存建物」という場合がある）より大規模になることなどの理由により、そのままでは、新設建物の基礎杭として使用するための十分な支持能力を有していない。そのため、既存建物を解体して新設建物を構築する際には、図４（ａ）に示す既存建物１０１の解体とともに、既存杭１１１を撤去した後、新たに基礎杭の打設を行う場合（図示省略）や、図４（ｂ）に示すように、既存杭１１１を埋め殺して、これらの既存杭１１１を避けて支持層ＲＬに到達する長さを有する基礎杭１１２の打設を行い、新設建物１０２の支持が可能な基礎構造１１０を構築する場合などがある。

しかし、前者の既存杭１１１を撤去する方法は、その撤去及びその埋め戻しに、多大な手間を要するため、工期が長くなるとともに、その施工に要する費用及び撤去した廃棄物の処理費用が嵩み、不経済となる場合があった。また、後者の既存杭１１１を埋め殺す方法は、新設建物１０２の基礎杭１１２を、残存している既存杭１１１の避けて打設する必要があるため、打設位置が制限される。そのため、新設する建物１０２の柱と基礎杭１１２との位置がずれる場合には、柱からの鉛直力を基礎杭１１２が十分に負担することができるように、補強する必要があり、その施工に手間がかかることや設計の自由度が低くなる場合があった。

このため、図４（ｃ）に示すように、既存杭１１１を残存させて既存杭１１１と新設の基礎杭１１２とを混在させて構成することにより、既存杭１１１により水平力又は鉛直力の一部を負担して、新設する基礎杭１１２の負担を低減させる構成とした杭基礎構造１２０が開発されている（例えば特許文献１又は特許文献２）。
特開２０００−４５２９６（［００１０］−［００１４］、図１） 特開２００３−９６７９４（［００１１］−［００２３］、図１）

ところが、前記の既存杭１１１と基礎杭１１２とを併用して基礎構造１２０を構築する方法は、既存杭１１１の撤去などに要する費用や新設する基礎杭１１２の本数を削減することにより工事費等を低減することが可能ではあるが、地盤が軟弱な場合や、新設建物１０２を支持するための支持層ＲＬが深い場合などには、支持層ＲＬまで到達する長い基礎杭１１２や、周面摩擦力により十分な支持力を発現する大規模の基礎杭１１２群を施工する必要があるため、施工費用が嵩む場合があるという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、既存の基礎構造を有効に活用することにより、経済的に新設する建物を支持する、基礎構造及びその構築方法を提案することを課題とする。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の基礎構造は、新設の建物を支持する基礎構造であって、少なくとも１本の杭体と、少なくとも１本の柱状地盤改良体と、前記杭体と前記柱状地盤改良体との上部に構築された基礎スラブとを備え、前記杭体が、前記新設の建物の着工以前に解体された既存の建物の基礎杭であって、当該既存の建物の解体の際に残存されたものであることを特徴としている。

かかる基礎構造は、新設する建物の基礎杭として、既存の基礎杭を利用するため、既存の基礎杭の撤去や撤去後の埋め立て及び基礎杭の新設などに要する手間や費用を削減することが可能となる。また、基礎杭とともに、柱状地盤改良体により建物を支持する構成のため、十分な支持力を有している。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基礎構造であって、前記基礎スラブが、前記新設の建物の着工以前に解体された既存の建物の基礎スラブであって、当該既存の建物の解体の際に、前記基礎杭とともに残存されたものであることを特徴としている。

かかる基礎構造は、既存の基礎杭とともに、基礎スラブを残存させることにより、その撤去に要する費用や、新たに新設する費用を削減し、経済性に優れた建物を構築することを可能としている。また、既存の建物が地下室を有している場合は、基礎スラブとともに地下室を残存させてもよい。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の基礎構造であって、前記柱状地盤改良体は、その外面と周辺地盤との周面摩擦力、及び先端地盤の抵抗力により前記新設の建物の荷重を支持可能な圧縮強度、直径、長さを有していることを特徴としている。

かかる基礎構造は、新設する建物の荷重を支持可能に柱状地盤改良体を構築するため、常時の支持力は、柱状地盤改良体と基礎スラブにより発現し、地震時等の極限時や建物の構築と同時に発生する即時沈下に対して、基礎杭の支持力が加算される構成の安全な建物が提供される。つまり、当該基礎構造は、設計上、柱状地盤改良体により改良された地盤上に形成された基礎スラブによる直接基礎構造とみなし、この基礎スラブに加えて、基礎杭により水平力、引張力、即時沈下等に対する耐力が付与される構造である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基礎構造であって、前記柱状地盤改良体が、固化材と土との混合体で、断面円形の柱状体又は断面円形の柱状体をラップさせた複合体であることを特徴としている。

かかる基礎構造は、柱状地盤改良体の直径よりも小さい径のケーシングを地中に挿入して、固化材を噴射することにより柱状地盤改良体を形成することが可能なため、小さい削孔径で、広い直径を有した断面円形の柱状地盤改良体を形成して、十分な支持力を発現する。つまり、特に基礎スラブを残存させて当該基礎構造を構築する場合、小さい削孔径により大きな径を有する柱状地盤改良体を構成できるため好適である。また、この断面円形の柱状地盤改良体をラップさせれば、より高い支持力を発現することが可能となり好適である。

また、請求項５に記載の基礎構造の構築方法は、杭基礎構造からなる既存の建物を、その基礎杭を残して解体する既存建物解体工程と、前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程と、前記基礎杭の上部及び前記柱状地盤改良体の上部に基礎スラブを構築する基礎スラブ構築工程とを含むことを特徴としている。

かかる基礎構造の構築方法により、既存の基礎杭を新設する建物の基礎として利用するため、新たに基礎杭を新設する手間や費用を省略し、施工期間の短縮と工事費を削減することが可能となった。

また、請求項６に記載の基礎構造の構築方法は、杭基礎構造からなる既存の建物を、その基礎杭と基礎スラブを残して解体する既存建物解体工程と、前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程とを含むことを特徴としている。

かかる基礎構造の構築方法により、既存の基礎スラブを残存させて、そのまま新設する建物の基礎スラブとして使用するため、基礎スラブの解体時に基礎杭に損傷などを与えることなく、その支持能力を維持したまま使用することが可能となる。

さらに、請求項７に記載の基礎構造の構築方法は、杭基礎構造からなり地下室を有する既存の建物を、その地下室を残して解体する既存建物解体工程と、前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程とを含むことを特徴としている。

かかる基礎構造の構築方法により、既存の基礎杭を地下構造物との再利用を図ることが可能となり、経済的な新設建物の施工が可能となる。

本発明の基礎構造及びその構築方法により、既存の基礎構造を有効に活用するため、経済的に新設する建物を支持する基礎構造を構築することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態（以下、「第１実施形態」という場合がある）に係る基礎構造を示した正面図である。
この基礎構造は、解体された既存の建物よりも、新設された建物１のほうが大規模である場合や古い設計基準により構築されている場合等、既存の基礎杭のみでは、新設の建物を支持することができない場合に好適に用いられるものである。
図１に示すように、第１実施形態に係る基礎構造１０は、地上４階建ての建物１を支持する基礎構造であり、３列に配置された基礎杭１１，１１，…と、各基礎杭１１，１１，…の両脇に配設された柱状地盤改良体１２，１２，…と、これらの基礎杭１１，１１，…及び柱状地盤改良体１２，１２，…の上端に配置された基礎スラブ１３から形成されている。なお、図面において、ＧＬは地表面を示している。

基礎杭１１は、建物１の建設に先立ち、解体された既存の建物の基礎杭を残存させたものであって、既存の建物を支持するために必要な深度まで打設されている。

柱状地盤改良体１２は、建物１の荷重を、周辺地盤との周面摩擦力１２ａ、及び先端地盤の抵抗力（以下「先端支持力」という場合がある）１２ｂにより支持可能な圧縮強度、直径、長さを有している。
また、柱状地盤改良体１２は、原位置にて、固化材と土とを混合して断面円形の柱状体に形成されたものであり、各基礎杭１１の両脇にそれぞれ所定の間隔をあけて配設されている。

基礎スラブ１３は、基礎杭１１，１１，…及び柱状地盤改良体１２，１２，…の上端部が所定の長さだけ挿入された状態で形成されており、基礎杭１１，１１，…及び柱状地盤改良体１２，１２，…と剛接合されている。なお、基礎杭１１及び柱状地盤改良体１２と、基礎スラブ１３との接合方法は限定されるものではなく、公知の方法により、建物１等の上載荷重や地震時の水平荷重等が伝達可能に接合されていればよい。

上記の構成により、建物１の荷重は、柱状地盤改良体１２の周面摩擦力１２ａと先端支持力１２ｂにより支持されるため、既存の基礎杭１１の支持力が不十分な場合でも、沈下等がおこることがない。つまり、本発明の基礎構造１０は、柱状地盤改良体１２が建物１を支持する支持力を有しているため、深い支持層にまで基礎杭１１が到達していなくても、支持構造として十分な機能を有している。ここで、柱状地盤改良体１２の本数、強度、直径、長さなどは、構築する建物１の構造、規模や、原地盤が有する地耐力等に応じて適宜設定するものとする。

また、建物１の構築と同時に発生する即時沈下に対しては、柱状地盤改良体１２の周面摩擦力１２ａ及び先端支持力１２ｂに加えて、基礎杭１１の剛性や周面摩擦力１１ａ及び先端支持力１１ｂにより抑止する。

また、基礎杭１１の周面摩擦力１１ａ及び先端支持力１１ｂと柱状地盤改良体の周面摩擦力１２ａ及び先端支持力１２ｂとを加算することにより、地震時等の極限状態においても、十分な耐力を発現する。

また、既存の基礎杭１１では不足する支持力を、柱状地盤改良体１２により確保するため、新たに基礎杭を打設する従来の方法に比べて、安価であるとともに、削孔、杭打設、養生等の施工の手間を要することがないため好適である。つまり、一般的な地盤改良工法によれば、小さい削孔径を利用して、地中に大きな径の柱状地盤改良体を構築できるため、構築する杭と同じ直径の削孔を行う必要がある場所打ち杭と比べて容易に施工を行うことが可能である。また、杭打ち工法に比べても、簡易な設備により施工が可能であるとともに、騒音、振動等による周辺地域への悪影響も少ないため好適である。

次に、第１実施形態の基礎構造の構築方法について図２を参照して、説明する。ここで、図２の（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態に係る基礎構造の構築方法の施工手順を示した概略図である。

まず、図２（ａ）に示す既存の建物１’の解体を行う。この際、図２（ｂ）に示すように、基礎杭１１は、残存させておく。また、必要に応じて、新設する建物の基礎スラブの形状に合せて地盤掘削を行う。

次に、撹拌軸の先端に撹拌翼を有した撹拌混合機（図示せず）により、固化材を地中に圧入しながらこの固化材と土壌との撹拌混合を行い、柱状地盤改良体１２を、各基礎杭１１の両脇に１本ずつ構築する（図２（ｃ）参照）。なお、柱状地盤改良体１２の構築方法は、地中に柱状の地盤改良体を形成することができれば前記の方法に限定されるものではなく、公知の地盤改良工法から適切な工法を適宜選定して行えばよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、基礎杭１１及び柱状地盤改良体１２の上部に基礎スラブ１３を構築することで、基礎構造１０が完成する。ここで、基礎スラブ１３は、基礎杭１１及び柱状地盤改良体１２の頭部を所定長挿入した状態で構築するものとし、建物１等の上載荷重や、地震時等の水平力等を、基礎杭１１及び柱状地盤改良体１２に伝達することを可能としている。また、基礎スラブ１３の厚みは、上載される建物１の荷重や各種応力を基礎杭１１及び柱状地盤改良体１２に伝達するために必要な厚みに設計されている。なお、基礎スラブ１３には、建物１の構築の際に、建物１の柱等との接続に必要な接続部材（図示せず）が上部から突出した状態で構築されている。

そして、図（ｅ）に示すように、基礎スラブ１３の接続部材に柱を接続することにより、基礎構造１０と一体となった建物１を構築する。

＜第２の実施の形態＞
図３は、第２の実施の形態（以下「第２実施形態」という場合がある）に係る基礎構造の構築方法の施工手順を示した概略図であり、第２実施形態では、図３（ａ）に示すように、地下室を有する既存の建物２’を解体して、建物２（図３（ｄ）参照）を構築する場合について記載する。

まず、図３（ａ）に示す、既存の建物２’の解体を行う。この際、解体は、地上の建物部分のみ行うものとし、基礎杭２１、基礎スラブ２３、地下室２４は残存させるものとする（図３（ｂ）参照）。

次に、地下室２４内から、基礎スラブ２３にケーシング孔（図示せず）を削孔し、そのケーシング孔から地盤内にケーシング（図示せず）を挿入する。そして、ケーシングの先端から固化材を噴射して、図３（ｃ）に示すように、基礎スラブ２３の下部に柱状地盤改良体２２を構築する。なお、柱状地盤改良体２２の構築方法は、前記の方法に限定されるものではなく、例えば、撹拌軸の先端に撹拌翼を有した撹拌混合機により地盤に固化材を注入しつつ撹拌混合することで形成するなど、適宜公知の地盤改良方法から選定して行えばよい。
ここで、第２実施形態では、柱状地盤改良体２２を隣り合う基礎杭２１の間に、それぞれ２本ずつ形成するものとする。

柱状地盤改良体２２の構築が完了したら、基礎スラブ２３のケーシング孔にモルタルなどの充填材を充填する。なお、柱状地盤改良体２２の長さ、直径、強度、本数は、基礎スラブ２３により新設する建物２（図３（ｄ）参照）を支持することが可能な地盤支持力を発現するように適宜設定する。

次に、図３（ｄ）に示すように、地上の建物２を構築して、完成させる。ここで、新設する建物２の地下室が、既存の建物の地下室２４よりも大規模な場合には、柱状地盤改良体２２の施工後に、既存の地下室２４を解体、掘削を行い、建物２の施工と同時に地下室を構築すればよい。

第２実施形態に係る基礎構造２０は、柱状地盤改良体２２により、十分な地盤支持力を有した地盤を形成するため、新たな基礎杭を増築することなく、経済的に再開発事業を行うことが可能となる。
また、常時の支持力は、柱状地盤改良体２２と基礎スラブ２３により発現し、地震時等の極限時や建物２の構築直後の即時沈下に対しては、基礎杭２１の支持力が加算されるため、安全な建物が提供される。

また、基礎スラブ２３を残存させるため、基礎スラブ２３を解体することにより基礎杭２１に損傷を与える恐れがなく、既存の基礎杭２１の支持力を維持したまま、新設する建物１の基礎杭２１として利用することが可能となる。
その他、第２実施形態の基礎構造２０による作用効果は、第１実施形態において説明した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記各実施形態では、柱状地盤改良体が、建物を支持する支持力を発現するように構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、柱状地盤改良体と基礎杭との支持力を加算して、建物を支持する構成としてもよいことはいうまでもない。

また、前記各実施形態では、柱状地盤改良体を構築することにより建物の支持が可能な基礎構造を構築するものとしたが、一部基礎杭を増設して、より安定した基礎構造を構築してもよい。
また、柱状地盤改良体を断面円形の柱状体としたが、柱状地盤改良体の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、断面円形の柱状体をラップさせた柱状地盤改良体としても良く、状況に応じて適宜設定するものとする。

また、第１実施形態では、柱状地盤改良体を基礎杭の両脇に１本ずつ構築し、第２の実施の形態では、隣り合う基礎杭の間に２本ずつ柱状地盤改良体を構築するものとしたが、これに限定されるものではなく、原地盤の地耐力や新設する建物の規模、既存の基礎杭の構造などに応じて、適宜設定すればよい。
また、第１実施形態では、柱状地盤改良体の頭部を基礎スラブと接合する構成としたがこれに限定されるものではなく、地盤支持力の強化のみを目的とする場合は、必ずしも接合する必要はない。

また、第１実施形態では、基礎杭のみを残存させる構成としたが、基礎スラブと基礎杭を残存させて、新設する建物の基礎構造として利用することにより、基礎杭に損傷を与えることを防止するとともに、基礎スラブの構築のための費用を低減させてもよいことはいうまでもない。また、第２実施形態では、地下室と基礎スラブと基礎杭とを残存させる構成としたが、建物の解体の際に地下室も解体して、基礎スラブと基礎杭とを残存させる構成としてもよいことはいうまでもない。
また、第２実施形態の柱状地盤改良体を、基礎スラブと接続させることにより、杭体として設計計算を行ってもよい。
また、前記実施形態では、地上４階建ての建物を新設する場合について記載したが、新設する建物の規模は限定されるものではないことはいうまでもない。

第１の実施の形態に係る基礎構造を示した正面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第１の実施の形態に係る基礎構造の構築方法の施工手順を示した概略図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る基礎構造の構築方法の施工手順を示した概略図である。 従来の基礎構造の例を示した正面図であり、（ａ）は既存の基礎構造、（ｂ）は新設の基礎構造、（ｃ）は他の新設の基礎構造を示している。

符号の説明

１，２ 建物
１０ 基礎構造
１１ 基礎杭
１２ 柱状地盤改良体
１３ 基礎スラブ
２０ 基礎構造
２１ 基礎杭
２２ 柱状地盤改良体
２３ 基礎スラブ
２４ 地下室

Claims (7)

1. 新設の建物を支持する基礎構造であって、少なくとも１本の杭体と、少なくとも１本の柱状地盤改良体と、前記杭体と前記柱状地盤改良体との上部に構築された基礎スラブとを備え、
   前記杭体が、前記新設の建物の着工以前に解体された既存の建物の基礎杭であって、当該既存の建物の解体の際に残存されたものであることを特徴とする、基礎構造。
2. 前記基礎スラブが、前記新設の建物の着工以前に解体された既存の建物の基礎スラブであって、当該既存の建物の解体の際に、前記基礎杭とともに残存されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記柱状地盤改良体は、その外面と周辺地盤との周面摩擦力、及び先端地盤の抵抗力により前記新設の建物の荷重を支持可能な圧縮強度、直径、長さを有していることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の基礎構造。
4. 前記柱状地盤改良体が、固化材と土との混合体で、断面円形の柱状体又は断面円形の柱状体をラップさせた複合体であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基礎構造。
5. 杭基礎構造からなる既存の建物を、その基礎杭を残して解体する既存建物解体工程と、
   前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程と、
   前記基礎杭の上部及び前記柱状地盤改良体の上部に基礎スラブを構築する基礎スラブ構築工程と、
   を含むことを特徴とする、基礎構造の構築方法。
6. 杭基礎構造からなる既存の建物を、その基礎杭と基礎スラブを残して解体する既存建物解体工程と、
   前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程と、
   を含むことを特徴とする、基礎構造の構築方法。
7. 杭基礎構造からなり地下室を有する既存の建物を、その地下室を残して解体する既存建物解体工程と、
   前記既存建物解体工程において解体された既存の建物の跡地に、前記基礎杭を避けた位置に柱状地盤改良体を少なくとも１本構築する柱状地盤改良体構築工程と、
   を含むことを特徴とする、基礎構造の構築方法。

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