JP2006057380A - パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 杭基礎（パイル）と直接基礎（ラフト）とを併用したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を提供する。
【解決手段】 地盤に試験杭を構築する。地盤から突き出した試験杭の杭頭部に、周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を前記試験杭と構造的に一体化して形成し、パイルド・ラフト試験体を構成する。パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、杭基礎（パイル）と直接基礎（ラフト）とを併用したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法（以下、単に載荷試験方法という場合がある。）の技術分野に属し、更に云うと、パイルド・ラフト基礎の建物を新築する際に、又は既存建物を建て替える際に実施されるパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法に関する。

杭間に基礎スラブが形成された杭基礎の構造は、多くの建物に採用されている。しかし、前記杭基礎は杭の支持性能のみで設計しており、基礎スラブの支持性能を全く考慮していない。そこで、建物の基礎構造を経済的に設計するべく、杭の支持性能だけでなく、基礎スラブ（直接基礎）の支持性能も考慮して設計する、パイルド・ラフト基礎が開発されている。

このパイルド・ラフト基礎の設計は、直接基礎の支持力のみで支持可能であるが、沈下が大きいために杭で補強する方法で行っている。この杭の設計は、杭の支持性能と直接基礎の支持性能を経験値などから解析し、予め設定された沈下以内となるように杭の打設本数などを決定するが、上記設計方法は支持性能が原位置の地盤によって異なるため、得られた経験値などは各社のノウハウであり、開示されていない。

パイルド・ラフト基礎は、例えば杭が沈下した際に周辺地盤が引きずられて直接基礎との接地圧が下がり、同直接基礎の支持性能が低下するなどの所謂相互作用があり、それぞれが影響し合うので、実際より支持性能が高く評価され得る。そのため、上記パイルド・ラフト基礎の設計は、経験値などから解析した低限値の杭の支持性能と直接基礎の支持性能とを採用して設計するのが一般的であると解され、実際に構築してみれば、必要以上に杭の打設本数が確保されているなどの過大設計となることが多い。つまり、パイルド・ラフト基礎の長所を十分に生かしていない問題点を有する。

このような問題点は、パイルド・ラフト基礎の設計が机上計算に委ねられている為であり、載荷試験を実施して支持性能を実測できれば解決される。
しかし、パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法は見聞することができない。

したがって、本発明の目的は試験杭（又は既存杭）と、直接基礎と見立てた直接基礎試験盤とを構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体に載荷試験を実施することで、建物に採用するパイルド・ラフト基礎の支持性能を原位置で実測することができる、パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法は、
パイルド・ラフト基礎の建物を新築する際に実施される載荷試験方法であって、
地盤に試験杭を構築する工程と、
前記地盤から突き出した試験杭の杭頭部に、周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を前記試験杭と構造的に一体化して形成し、パイルド・ラフト試験体を構成する工程と、
前記パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する工程と、
から成ることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係るパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法は、
既存建物を建て替える際に、同既存建物の基礎躯体を利用してパイルド・ラフト基礎の載荷試験を実施する方法であって、
既存建物の基礎躯体を利用してパイルド・ラフト試験体を構成する工程と、
前記パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する工程と、
から成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体がパイルド・ラフト基礎の場合は、パイルド・ラフト基礎の直接基礎のうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体が直接基礎の場合は、直接基礎をくり貫いて試験杭を構築し、同試験杭の杭頭部を直接基礎と構造的に一体化し、前記直接基礎のうち試験杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体が杭間に基礎梁が形成された杭基礎の場合は、基礎梁のうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体が杭間に基礎スラブが形成された杭基礎の場合は、基礎スラブのうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体が杭の杭頭部にフーチングが形成された杭基礎の場合は、フーチングを基礎スラブから切断して既存杭の杭頭部に一定大きさの直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
パイルド・ラフト試験体の杭頭部にジャッキを設置し、近傍の既存建物躯体に試験反力をとり、前記ジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
パイルド・ラフト試験体の杭頭部に設置したジャッキと、その直上部分に位置する既存建物の柱又は梁に試験反力をとる治具とを繋ぎ、同ジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項２又は請求項３若しくは請求項５〜請求項７のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
基礎躯体と、その直上に位置する既存建物の柱とを切断して一部分を切除し、その切除部にジャッキを設置し、既存建物の柱に試験反力をとったジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項７に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
フーチングが既存杭の直上にのみ形成されている場合は、前記フーチングの外周部分に周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を形成して、既存杭のフーチングと構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜７又は請求項１１のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
直接基礎試験盤の平面形状は、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域と同等若しくはそれより小さく形成することを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法において、
パイルド・ラフト試験体の支持性能を測定した後に、直接基礎試験盤を試験杭又は既存杭から縁切りし、前記試験杭又は既存杭についてのみ支持性能を測定し、若しくは前記試験杭又は既存杭及び直接基礎試験盤の支持性能を個別に測定することを特徴とする。

本発明に係るパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法は、試験杭（又は既存杭）と、直接基礎と見立てた直接基礎試験盤とを構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体に載荷試験を実施するので、建物に採用するパイルド・ラフト基礎の支持性能を原位置で実測することができる。そのため、机上計算では困難であった所謂相互作用を正確に把握することができ、この実測データに基づいてパイルド・ラフト基礎を設計すると、無駄のない経済的な設計ができる。

地盤に試験杭を構築する。前記地盤から突き出した試験杭の杭頭部に、周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を前記試験杭と構造的に一体化して形成しパイルド・ラフト試験体を構成する。前記パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する。

請求項１及び請求項１２に記載した発明に係るパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法の実施例を、図１及び図２に基づいて説明する。本実施例の載荷試験方法は、パイルド・ラフト基礎の建物を新築する際に実施する。

先ず、試験杭１を地盤２に構築し、同地盤２から突き出した試験杭１の杭頭部に、周辺の地盤２と接するように、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さＬを有する矩形領域と同等な平面積の直接基礎試験盤３を、前記試験杭１と構造的に一体化して形成しパイルド・ラフト試験体４を構成する（請求項１２記載の発明）。

その後、通例の載荷試験方法の加力手段（本実施例では、押込み試験装置５を使用したジャッキ方式）を採用して前記パイルド・ラフト試験体４の杭頭部に試験荷重を加え、支持性能を測定する。試験杭１と、直接基礎と見立てた直接基礎試験盤３とを構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体４に載荷試験を実施するので、新築建物に採用するパイルド・ラフト基礎の支持性能を原位置で実測することができる。そのため、机上計算では困難であった所謂相互作用を正確に把握することができ、この実測データに基づいてパイルド・ラフト基礎を設計すると、無駄のない経済的な設計ができる。

本実施例では、直接基礎試験盤３の平面形状を一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さＬを有する矩形領域と同等に形成したが、この限りでない。すなわち、支持性能が実際より大きく評価されないように、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さＬを有する矩形領域よりも小さく形成していれば、特に大きさは限定されない。

本実施例では、ジャッキ方式の加力手段を採用しているが、反力体慣性力方式や軟クッション重錘落下方式などの加力手段を採用しても同様に実施できる。

次に、請求項２、３及び請求項１０並びに請求項１２に記載した発明に係るパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法の実施例を、図３に基づいて説明する。本実施例の載荷試験方法は、既存建物６を建て替える際に、同既存建物６の基礎躯体６ａを形成するパイルド・ラフト基礎７を利用して実施する。

具体的には、先ずパイルド・ラフト基礎７の直接基礎８のうち既存杭９の杭頭周辺部を、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域よりも小さい平面積に切断する。更に前記既存杭９の直上に位置する既存柱１０の下端部を所定の高さ（後にジャッキ１１を設置できる高さ）切除して、既存杭９の杭頭部に直接基礎試験盤１２を形成しパイルド・ラフト試験体１３を構成する（請求項１２記載の発明）。

前記パイルド・ラフト試験体１３（直接基礎８）の杭頭部と、既存柱１０の下端部との間の上記切除部にジャッキ１１を設置し、既存柱１０（即ち、既存建物６）に反力をとったジャッキ１１によりパイルド・ラフト試験体１３に試験荷重を加えて支持性能を測定する（以上、請求項２、３及び請求項１０記載の発明）。既存建物６に反力をとって載荷試験を実施するので、例えば押込み試験装置を使用したジャッキ方式を採用した際に必要な反力杭の打設などを省略することができ、載荷試験の施工性がよい。

なお、図４に示すように、パイルド・ラフト試験体１３が複数本（図４では２本）の既存杭９…を有する場合でも、略同様に実施できる。この場合（即ち、複数本の既存杭９…から成る杭群の場合）において、本発明で云う新築建物の杭ピッチの１／２の長さとは、隣接する杭群の中心間の距離の１／２の長さを云う（請求項１２記載の発明）。

上記実施例２の載荷試験方法は、既存杭９の直上に位置する既存柱１０に反力をとって載荷試験を実施しているが、この限りでない。本出願人の特許出願である特願２００３−３２８５０の明細書及び図面等に記載した載荷試験方法の加力手段を採用して実施することができる。

例えば、図５に示すように、パイルド・ラフト試験体１３の直上の既存梁１４に反力治具１５を設置し、更に同既存梁１４の上方に左右の既存柱１０と１０の間を繋ぐ反力桁１６を反力ブロック１７を介して設置する。そして、前記パイルド・ラフト試験体１３の杭頭部にジャッキ１１を設置し、同ジャッキ１１と反力治具１５とを繋ぎ、既存梁１４及び既存柱１０、１０に反力をとったジャッキ１１により試験荷重を加えて支持性能を測定する。反力桁１６を設置することで、パイルド・ラフト試験体１３に大きな試験荷重を加えることができる。

もちろん、図示は省略するが、特願２００３−３２８５０の図１や図３に示すように、既存梁や既存柱に反力治具を設置し、同反力治具から反力をとって載荷試験を実施しても良い（請求項８及び請求項９記載の発明）。

また、本出願人の特許出願である特願２００４−２３３７７１の明細書及び図面等に記載した載荷試験方法の加力手段を採用して実施することもできる。

例えば、図６に示すように、パイルド・ラフト試験体１３の上方に、柱・梁架構の既存柱１０と１０の間を繋ぐ反力壁１８を上下方向に単層又は複数層連続するように構築して、試験荷重の反力を既存建物６からとることが可能なコンクリート反力体１９を形成する。そして、パイルド・ラフト試験体１３の杭頭部にジャッキ１１を設置し、同ジャッキ１１と前記コンクリート反力体１９とを繋ぎ、コンクリート反力体１９に反力をとったジャッキ１１により試験荷重を加えて支持性能を測定する。

上記実施例２〜４のパイルド・ラフト試験体１３は、既存建物６のパイルド・ラフト基礎７を利用して構成したが、この限りでない。図７に示すように、既存建物６の基礎躯体６ａが直接基礎２０の場合は、前記直接基礎２０を所定の大きさでくり貫いて試験杭２１を構築し、同試験杭２１の杭頭部を直接基礎２０と構造的に一体化する。そして、直接基礎２０のうち試験杭２１の杭頭周辺部を、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域よりも小さい平面積に切断して、試験杭２１の杭頭部に直接基礎試験盤２２を形成しパイルド・ラフト試験体２３を構成する（請求項４記載の発明）。

また、図８に示すように、既存建物６の基礎躯体６ａが、既存杭９と９の間に基礎梁２４が形成された杭基礎２５の場合は、前記基礎梁２４のうち既存杭９の杭頭周辺部を、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域よりも小さい平面積に切断して、既存杭９の杭頭部に直接基礎試験盤２６を形成しパイルド・ラフト試験体２７を構成する（請求項５記載の発明）。

ちなみに、既存建物６の基礎躯体６ａが、杭間に基礎スラブが形成された杭基礎の場合は、基礎スラブのうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断してパイルド・ラフト試験体を構成する（図示は省略、請求項６記載の発明）。

更には、図９に示すように、既存建物６の基礎躯体６ａが、既存杭９の杭頭部にフーチング２８が形成された杭基礎２９の場合は、前記フーチング２８を基礎スラブ３０から切断して、既存杭９の杭頭部に一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域よりも小さい平面積の直接基礎試験盤３１を形成しパイルド・ラフト試験体３２を構成する。

ちなみに、フーチング２８が既存杭９の直上にのみ形成されている場合は、前記フーチング２８の外周部分に周辺地盤と接するように、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域よりも小さい平面積の直接基礎試験盤を形成して、既存杭９のフーチング２８と構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体を構成する（請求項１１記載の発明）。

上記実施例１〜７の載荷試験方法は、パイルド・ラフト試験体の支持性能を測定したが、更に、試験杭又は既存杭についてのみ支持性能を測定し、若しくは試験杭又は既存杭及び直接基礎試験体の支持性能を測定する場合は、図１０に示すように、例えばパイルド・ラフト試験体４の直接基礎試験盤３を、試験杭１の外周縁に沿って切断して縁切りし、前記試験杭１の支持性能や、直接基礎試験盤３の支持性能を個別に測定すれば良い（請求項１３記載の発明）。

また、図示は省略するが、試験杭又は既存杭の直接基礎試験盤より下方位置に軸力計を設置して、試験杭又は既存杭の支持性能を測定し、パイルド・ラフト試験体の支持性能から前記試験杭又は既存杭の支持性能を差し引いて、直接基礎試験盤の支持性能を測定しても良い。

上記実施例２〜８の載荷試験方法は、既存建物から反力をとって載荷試験を実施しているが、利用するパイルド・ラフト基礎７などを残して全て解体した後に、押込み試験装置を使用したジャッキ方式や反力体慣性力方式などの通例の加力手段を採用して載荷試験を実施しても良い。

なお、以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

実施例１のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 図２の平面図である。 実施例２のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 図３の異なる形態を示した立面図である。 実施例３のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 実施例４のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 実施例５のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 実施例６のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 実施例７のパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法を実施する直前の状態を示した立面図である。 試験杭の支持性能と、直接基礎試験体の支持性能とを個々に測定する場合のパイルド・ラフト試験体の上端部を示した立面図である。

符号の説明

１ 試験杭
２ 地盤
３ 直接基礎試験盤
４ パイルド・ラフト試験体
６ 既存建物
６ａ 基礎躯体
７ パイルド・ラフト基礎
８ 直接基礎
９ 既存杭
１１ ジャッキ
１２ 直接基礎試験盤
１３ パイルド・ラフト試験体
２０ 直接基礎
２１ 試験杭
２２ 直接基礎試験盤
２３ パイルド・ラフト試験体
２４ 基礎梁
２５ 杭基礎
２６ 直接基礎試験盤
２７ パイルド・ラフト試験体
２８ フーチング
２９ 杭基礎
３０ 基礎スラブ
３１ 直接基礎試験盤
３２ パイルド・ラフト試験体

Claims (13)

1. パイルド・ラフト基礎の建物を新築する際に実施される載荷試験方法であって、
   地盤に試験杭を構築する工程と、
   前記地盤から突き出した試験杭の杭頭部に、周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を前記試験杭と構造的に一体化して形成し、パイルド・ラフト試験体を構成する工程と、
   前記パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する工程と、
   から成ることを特徴とする、パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
2. 既存建物を建て替える際に、同既存建物の基礎躯体を利用してパイルド・ラフト基礎の載荷試験を実施する方法であって、
   既存建物の基礎躯体を利用してパイルド・ラフト試験体を構成する工程と、
   前記パイルド・ラフト試験体の杭頭部に試験荷重を加えて支持性能を測定する工程と、
   から成ることを特徴とする、パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
3. 基礎躯体がパイルド・ラフト基礎の場合は、パイルド・ラフト基礎の直接基礎のうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
4. 基礎躯体が直接基礎の場合は、直接基礎をくり貫いて試験杭を構築し、同試験杭の杭頭部を直接基礎と構造的に一体化し、前記直接基礎のうち試験杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
5. 基礎躯体が杭間に基礎梁が形成された杭基礎の場合は、基礎梁のうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
6. 基礎躯体が杭間に基礎スラブが形成された杭基礎の場合は、基礎スラブのうち既存杭の杭頭周辺部を一定大きさの平面積に切断して直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
7. 基礎躯体が杭の杭頭部にフーチングが形成された杭基礎の場合は、フーチングを基礎スラブから切断して既存杭の杭頭部に一定大きさの直接基礎試験盤を形成し、パイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項２に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
8. パイルド・ラフト試験体の杭頭部にジャッキを設置し、近傍の既存建物躯体に試験反力をとり、前記ジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
9. パイルド・ラフト試験体の杭頭部に設置したジャッキと、その直上部分に位置する既存建物の柱又は梁に試験反力をとる治具とを繋ぎ、同ジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする、請求項８に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
10. 基礎躯体と、その直上に位置する既存建物の柱とを切断して一部分を切除し、その切除部にジャッキを設置し、既存建物の柱に試験反力をとったジャッキによりパイルド・ラフト試験体に試験荷重を加えて支持性能を測定することを特徴とする、請求項２又は請求項３若しくは請求項５〜請求項７のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
11. フーチングが既存杭の直上にのみ形成されている場合は、前記フーチングの外周部分に周辺地盤と接する一定大きさの直接基礎試験盤を形成して、既存杭のフーチングと構造的に一体化したパイルド・ラフト試験体を構成することを特徴とする、請求項７に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
12. 直接基礎試験盤の平面形状は、一辺が新築建物の杭ピッチの１／２の長さを有する矩形領域と同等若しくはそれより小さく形成することを特徴とする、請求項１〜７又は請求項１１のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。
13. パイルド・ラフト試験体の支持性能を測定した後に、直接基礎試験盤を試験杭又は既存杭から縁切りし、前記試験杭又は既存杭についてのみ支持性能を測定し、若しくは前記試験杭又は既存杭及び直接基礎試験盤の支持性能を個別に測定することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載したパイルド・ラフト基礎の載荷試験方法。

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