JP2007032065A - 杭基礎補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的小規模な作業により構築可能であり、且つ杭周辺の所望範囲を部分的に固化改良することが可能な杭基礎補強構造を提供する。
【解決手段】 構造物を支持する複数の杭を囲み且つ杭に接触しないように仕切る隔壁を地中に設け、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部における隔壁内側地盤に薬液を注入して杭相互を連結する固化体を形成したものである。隔壁は構造物の外周面に沿って地上から杭の深さ方向に打設された鋼矢板又は固化改良体から形成するか、あるいは、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部のみに形成し、薬液注入による固化体と一体になり補強体を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、杭基礎構造物の水平方向及び垂直方向の抵抗力を向上させるための杭基礎補強構造に関する。

既設杭を補強する従来工法としては、増し杭工法があるが、フーチング拡幅スペースの土地確保が困難であり、比較的大規模な作業になるため、施工及びコストのうえでの課題が多く、実施することが困難な状況である。

増し杭工法以外では、本出願人による特開２００３−１５５７５２号公報に、既設杭の深さ方向地中部を固化改良する補強構造が開示されている。
このように地盤を固化改良する方法としては、慣用技術である高圧噴射工法や薬液注入工法がある。高圧噴射工法は、水、空気及びセメント等の硬化材を超高圧で地盤に噴き付けて、地山切削、硬化材と地盤との混合、撹拌を行い固化改良体を造成するものであるが、比較的大規模な作業になるため、施工コストが高くなるという課題がある。また薬液注入工法は、水ガラスなどの薬液を地中に注入して固化改良体を造成するものであるが、薬液は流動性が高いものであるため、地盤の限定した範囲のみに薬液を注入することが難しく、固化改良体の品質確保が難しいという課題がある。
特開２００３−１５５７５２号公報

本発明の課題は、比較的小規模な作業により構築可能であり、且つ杭周辺の所望範囲を部分的に固化改良することが可能な杭基礎補強構造を提供することである。

本発明では、構造物を支持する複数の杭を囲み、且つ該杭に接触しないように仕切る隔壁を地中に設け、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部における隔壁内側地盤に薬液を注入して杭相互を連結する固化体を形成したものである杭基礎補強構造が提供される。
慣用の薬液注入工法は、高圧噴射工法よりも施工コストを格段に抑制できるという利点があるものの、薬液の注入範囲を制御することが困難であるという課題があった。しかしながら、本発明では、杭を外周地盤から締め切る隔壁を設けたので、薬液注入による固化体を地中の所望範囲に確実に構築することができて、施工コストを格段に抑制することができる。

前記隔壁は、構造物の外周面に沿って地上から杭の深さ方向に打設した鋼矢板からなり、薬液注入による固化体と一体になって補強体を構成しても良い。ここで、鋼矢板は、少なくとも薬液注入範囲を締め切ることができる深さまで打設すれば良く、或いは、支持層に到達するまで打設することも可能である。このように鋼矢板を設ければ、地上或いは地表近傍の構造物と固化体とが鋼矢板により連結され、複数の杭が固化体により深さ方向地中部において拘束され、これにより複数の杭の剛性は高められ、例えば、地震などにより地盤に液状化現象が生じても、杭と構造物の結合部で生じる曲げひずみは大幅に抑制される。

また前記隔壁は、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部のみに設け、前記固化体と一体になって杭を補強するように形成しても良い。ここで、隔壁は、慣用の高圧噴射工法又は機械撹拌工法により形成することが可能であり、このように高圧噴射工法又は機械撹拌工法を隔壁のみに限定すれば、杭基礎補強構造の施工コストを比較的低く抑制できる。

本発明の杭基礎補強構造は、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部に、慣用の薬液注入による固化体が形成されたものであるため、慣用の高圧噴射工法と比較して施工コストを格段に抑制することが可能になった。しかも、固化体は、地中における隔壁内側に限定的に構築されるものであるため充分な品質確保が可能になった。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明に係る杭基礎補強構造１０の断面図であり、この補強構造１０を構築するために使用される施工装置１１も併せて図示した。図１では、地上構造物としての橋脚１２が地盤１３上にフーチング１４を有し、このフーチング１４から支持層１５に達するように複数の杭１６が地盤１３内に設けられている。このような杭基礎に対して、杭基礎補強構造１０は、図１に示したように、隔壁１７と固化体１８とから構成される。

ここで、隔壁１７は、フーチング１４の外周面に沿って地盤１３に打設された鋼矢板から成り、この隔壁１７により複数の杭１６は囲まれて外周地盤から仕切られる。なお、隔壁１７の上端部は、必要に応じてアンカーボルト等の固定部材を使用し、フーチング１４に固定しても良い。
なお、隔壁１７の深さは必要に応じて適宜定め得るものであり、少なくとも固化体１８を外周地盤から仕切ることが可能な深さまで設ければ良く、例えば、図１では、固化体１８よりも僅かに下方の深さまで形成されている。また図２に示した隔壁２７のように、支持層１５まで形成することも可能であり、この場合、隔壁２７は、地盤１３におけるフーチング１４から支持層１５に達するまでの区間で、複数の杭１６を完全に締め切ってしまうため、水平方向の剛性は図１の場合よりも、さらに改善される。

固化体１８は、地上に設置した施工装置１１により、隔壁１７により締め切られた内側地盤へ薬液を注入し、複数の杭１６を相互に連結するように構築されるものであり、薬液としては、例えば、シリカコロイド系の水ガラス等を硬化剤として、微粒子スラグ等の主材と、アルカリカルシウム等の硬化促進剤とを混合した混合物を使用することができる。このような薬液は比較的流動性が高く拡散してしまう可能性が高いものであるが、ここでは隔壁１７の内側地盤に注入されるため、固化体１８は地中の所望範囲に確実に構築することが可能になった。
固化体１８の高さ方向の位置はフーチング１４から下方に離隔し、支持層１５から上方に離隔した杭１６の中間部とされるものであり、さらに詳細には、地震等の水平荷重に対して杭に発生する応力が最も小さくなるような中間位置が適宜定められる。
固化体１８の水平方向の断面は幾つかの形態が可能であり、それを図３（ａ）〜（ｃ）に例示した。図３（ａ）は所定深さにおいて固化体１８ａが隔壁１７の内側全域に形成されたものであり、図３（ｂ）では所定深さにおいて固化体１８ｂが隔壁１７の内側中央に原地盤１９を残して形成され、図３（ｃ）では図３（ｂ）よりも原地盤１９が更に広く残されて固化体１８ｃが環状に形成される。

次に、図４は図１とは異なる形態の杭基礎補強構造３０の断面図であり、図５は図４のV−V線に対応する位置の断面図である。
図４における杭基礎補強構造３０は、隔壁３７が、図１及び図２の形態と異なる以外は同様であるため、これら同様な構成には図１及び図２と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
隔壁３７は、フーチング１４から下方に離隔し、支持層１５からも上方に離隔した杭の深さ方向地中部に設けられるものであり、この隔壁３７により複数の杭１６は囲まれて外周地盤から仕切られ、固化体１８と一体になって杭１６を補強する。
隔壁３７は、図５に示したように、慣用の高圧噴射工法又は機械撹拌工法により円柱状の固化改良体を地中所定深度に所定長で複数形成し、これらを連接することにより壁体を形成して成るものである。高圧噴射工法について図示はしないが、この工法は、水、空気及びセメント等の硬化材を超高圧で地盤に向けて噴出し得るノズルを先端に備えた管体を使用し、この管体を地上から地中所定深度まで挿入し、これにより地山切削、硬化材と地盤との混合、撹拌を行い固化改良体を地中に造成するものである。また機械撹拌工法は、オーガー先端から吐出されるセメントスラリー等の固化材を先端の撹拌翼により周辺土と混合、撹拌し、固化改良体を造成するものである。固化体を造成する慣用の高圧噴射工法は、慣用の薬液注入工法と比較して施工コストが高いものであるが、このように地中の限定区間で環状の隔壁のみを形成するために用いた場合には、施工コストを比較的低く抑制することが可能である。

本発明にかかる杭基礎補強構造の断面図である。 図１とは異なる形態の杭基礎補強構造の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１のIII−III線に対応する位置の断面図である。 図１とは異なる形態の杭基礎補強構造の断面図である。 図４のV−V線に対応する位置の断面図である。

符号の説明

１０ 杭基礎補強構造
１２ 橋脚（構造物）
１３ 地盤
１４ フーチング（構造物）
１６ 複数の杭
１７ 隔壁
１８ 固化体
２７ 隔壁
３０ 杭基礎補強構造
３７ 隔壁

Claims (3)

1. 構造物を支持する複数の杭を囲み、且つ該杭に接触しないように仕切る隔壁を地中に設け、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部における隔壁内側地盤に薬液を注入して杭相互を連結する固化体を形成したものである杭基礎補強構造。
2. 前記隔壁は、構造物の外周面に沿って地上から杭の深さ方向に設置された鋼矢板又は固化改良体からなり、前記薬液注入による固化体と一体になって補強体を構成するものである請求項１記載の杭基礎補強構造。
3. 前記隔壁は、構造物から離隔した杭の深さ方向地中部のみに設けられ、前記固化体と一体になって杭を補強するものである請求項１記載の杭基礎補強構造。

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