JP2006316490A - 杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 建物を供用したままで容易に且つ安価に施工することができる杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法を提供する。
【解決手段】 杭基礎とされた既存構造物１が軟弱地盤Ｇ_１上に構築されている。杭３は、その先端部が良質地盤Ｇ_２に達する支持杭であり、杭頭部上に形成されたフーチング２を介して既存構造物１を支持している。既存構造物１の周囲の地盤には、平面視でフーチング２の近傍にのみソイルセメント壁４が形成されており、ソイルセメント壁４中には、Ｈ形鋼からなる芯材５がソイルセメント壁４に沿って、その中央部に配設されている。フーチング２の側方にはコンクリートマット６が形成されており、ソイルセメント壁４の上端面から延出する芯材５がコンクリートマット６内に埋設されている。また、コンクリートマット６内には、フーチング２の側面部から突出するアンカー筋７が芯材５、５間に配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法に関し、特に、既存構造物を支持する杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法に関する。

１９９５年兵庫県南部地震では、上部構造物が無被害であるにもかかわらず、杭基礎に被害が生じたために建物が傾斜し、建物が使用不能となった事例が数多く報告された。このため、上部構造物が無被害であっても、杭が被災したために上部構造物を建替えるケースもあった。
今世紀中に発生することが予想されている東海・東南海地震をはじめとする巨大地震に対して、既存構造物の杭基礎の多くは耐震補強が必要とされている。そこで、特許文献１では、構造物の周囲の地盤を締切壁で包囲するとともに、構造物と締切壁上部間を固化材で封鎖することにより、構造物直下の地盤のせん断変形や体積変化を抑制して、地盤の液状化と側方流動を防止する構造物の耐震補強方法が考案されている。
特開平１０−１８３１０号公報 （第２−３頁、第１−８図）

しかしながら、特許文献１に記載された発明の場合、構造物の周囲の地盤を締切壁で包囲するとともに、構造物と締切壁上部間を固化材で封鎖するため、施工に手間が掛かるうえ、高コストとならざるを得ない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、建物を供用したままで容易に且つ安価に施工することができる杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る杭基礎の耐震補強構造は、杭基礎とされた既存構造物の周囲の地盤に、芯材が配設されたソイルセメント壁を形成する耐震補強構造であって、平面視で前記杭基礎を構成するフーチングの近傍にのみ前記ソイルセメント壁が形成され、前記フーチングと前記ソイルセメント壁とは、前記フーチングの側方に形成されたコンクリートマットによって結合され、前記コンクリートマット内には、前記ソイルセメント壁の上端面から延出する芯材と前記フーチングから側方に突出するアンカー筋が埋設されていることを特徴とする。
本発明では、フーチングと、芯材が配設されたソイルセメント壁とを、コンクリートマットを介して構造的に連結するので、地震動に対して、これらが一体となって抵抗し、杭基礎に作用する地震時の地盤変形を低減することができる。

また、本発明に係る杭基礎の耐震補強方法は、杭基礎とされた既存構造物の周囲の地盤に、芯材が配設されたソイルセメント壁を形成する耐震補強方法であって、前記杭基礎を構成するフーチングの側方地盤を掘削し、当該掘削部直下の地盤に前記ソイルセメント壁を形成した後、前記ソイルセメント壁から頭部が露出するように当該ソイルセメント壁中に芯材を建込む第一の工程と、前記フーチングの側面部にアンカー筋を打設して、前記ソイルセメント壁から露出する前記芯材間に前記アンカー筋を配設する第二の工程と、前記掘削部にコンクリートを打設して、前記芯材の頭部および前記アンカー筋を内包するコンクリートマットを形成する第三の工程とを備えることを特徴とする。
本発明では、既存構造物直下の地盤を包囲・封鎖する必要がないので、施工が容易であり、工事費も低く抑えることができる。

本発明に係る杭基礎の耐震補強構造では、フーチングと、芯材が配設されたソイルセメント壁とを、コンクリートマットを介して構造的に連結するので、地震動に対して、これらが一体となって抵抗し、杭基礎に作用する地震時の地盤変形を低減することができる。
また、本発明に係る杭基礎の耐震補強方法では、既存構造物直下の地盤を包囲・封鎖する必要がないので、施工が容易であり、工事費も低く抑えることができる。

以下、本発明に係る杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る杭基礎の耐震補強構造の一例を示す図である。
対象とする既存構造物１は杭基礎とされ、軟弱地盤Ｇ_１上に構築されている。杭３は、その先端部が良質地盤Ｇ_２に達する支持杭であり、杭頭部上に形成されたフーチング２を介して既存構造物１を支持している。

既存構造物１の周囲の地盤には、平面視でフーチング２の近傍にのみソイルセメント壁４が形成されている。ソイルセメント壁４中には、Ｈ形鋼からなる芯材５がソイルセメント壁４に沿って、その中央部に配設されており、ソイルセメント壁４の曲げ強度の増大に寄与している。図１（ｂ）に示すように、ソイルセメント壁４は、その先端部が良質地盤Ｇ_２に達してもよいし、あるいは、図１（ｃ）に示すように、軟弱地盤の途中で止めてもよい。

フーチング２の側方には、平面視矩形状のコンクリートマット６が形成されており、ソイルセメント壁４の上端面から延出する芯材５がコンクリートマット６内に埋設されている。また、コンクリートマット６内には、フーチング２の側面部から突出するアンカー筋７が芯材５、５間に配設されている。

既存構造物１から杭３に伝達されていた応力の一部は、アンカー筋７が配設されたコンクリートマット６から芯材５を介してソイルセメント壁４に伝達される。これにより、杭３が負担する応力は大幅に軽減される。

本実施形態による杭基礎の耐震補強構造では、フーチング２と、芯材５が配設されたソイルセメント壁４とをコンクリートマット６を介して構造的に連結するため、地震動に対して、これらが一体となって抵抗する。これにより、巨大地震時でも、杭３の損傷を防止することができる。

次に、本発明に係る杭基礎の耐震補強方法について説明する。なお、以下では、ソイルセメント壁４を軟弱地盤Ｇ_１の途中まで形成する場合について説明するが、ソイルセメント壁４の先端部が良質地盤Ｇ_２に達する場合も同様である。

図２から図５は、本発明に係る杭基礎の耐震補強方法の手順を示したものである。
先ず、フーチング２の側方地盤を平面視矩形状に掘削し、フーチング２の側面部を露出させる。また、フーチング２から所定の距離をあけて掘削部Ｒ内にソイルセメント壁４を形成する（図２参照）。
ソイルセメント壁４は、オーガー機等により原位置土を削孔し、オーガー先端からセメントミルク等の硬化材を吐出して原位置土と混合攪拌を行うことにより形成される。

そして、ソイルセメント壁４が硬化する前に、ソイルセメント壁４に沿って、その中央部に芯材５を建て込んでいく（図３参照）。この際、芯材５の頭部をソイルセメント壁４の上端面から露出させておく。

次いで、フーチング２の側面部に、ケミカルアンカーなどのアンカー筋７を打設し、ソイルセメント壁４から露出する芯材５、５間にアンカー筋７を配設する（図４参照）。

そして、掘削部Ｒにコンクリートを打設し、芯材５の頭部およびアンカー筋７を内包する平面視矩形状のコンクリートマット６を、フーチング２の側方に形成する（図５参照）。

本実施形態による杭基礎の耐震補強方法では、既存構造物１直下の地盤を包囲・封鎖する必要がないので、施工が容易であり、工事費も低く抑えることができる。
また、既存構造物１の外部から全て施工できるため、既存構造物１を使用しながら補強工事を行うことができる。

以上、本発明に係る杭基礎の耐震補強構造および耐震補強方法について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、杭は支持杭としているが、摩擦杭でもよい。また、上記の実施形態では、フーチングの側方地盤を掘削した後にソイルセメント壁を形成しているが、ソイルセメント壁を形成した後にフーチングの側方地盤を掘削してもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明に係る杭基礎の耐震補強構造の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は地中壁を良質地盤まで構築する場合のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は地中壁を軟弱地盤内に構築する場合のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明に係る杭基礎の耐震補強方法の手順を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。 同、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。 同、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。 同、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。

符号の説明

１ 既存構造物
２ フーチング
３ 杭
４ ソイルセメント壁
５ 芯材
６ コンクリートマット
７ アンカー筋
Ｇ_１ 軟弱地盤
Ｇ_２ 良質地盤
Ｒ 掘削部

Claims (2)

1. 杭基礎とされた既存構造物の周囲の地盤に、芯材が配設されたソイルセメント壁を形成する耐震補強構造であって、
   平面視で前記杭基礎を構成するフーチングの近傍にのみ前記ソイルセメント壁が形成され、
   前記フーチングと前記ソイルセメント壁とは、前記フーチングの側方に形成されたコンクリートマットによって結合され、前記コンクリートマット内には、前記ソイルセメント壁の上端面から延出する芯材と前記フーチングから側方に突出するアンカー筋が埋設されていることを特徴とする杭基礎の耐震補強構造。
2. 杭基礎とされた既存構造物の周囲の地盤に、芯材が配設されたソイルセメント壁を形成する耐震補強方法であって、
   前記杭基礎を構成するフーチングの側方地盤を掘削し、当該掘削部直下の地盤に前記ソイルセメント壁を形成した後、前記ソイルセメント壁から頭部が露出するように当該ソイルセメント壁中に芯材を建込む第一の工程と、
   前記フーチングの側面部にアンカー筋を打設して、前記ソイルセメント壁から露出する前記芯材間に前記アンカー筋を配設する第二の工程と、
   前記掘削部にコンクリートを打設して、前記芯材の頭部および前記アンカー筋を内包するコンクリートマットを形成する第三の工程とを備えることを特徴とする杭基礎の耐震補強方法。

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