JP2007247151A - 建物基礎および建物基礎工法 - Google Patents

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聡 藍澤
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Daiei Probis Kk
ダイエープロビス株式会社
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Abstract

【課題】地震発生時においても建物基礎下の地盤が液状化するのを抑制できる建物基礎および建物基礎工法を提供することを課題とする。
【解決手段】整地した地面4に敷設した透水材5と、前記透水材5の上に配設した発泡樹脂材からなる置換地盤2,3と、前記置換地盤2,3をコンクリート材6で覆った建物基礎1において、前記置換地盤2に縦孔7と横孔8を連通して設け、前記横孔8を建物基礎の外縁13まで導いたことを特徴とする建物基礎1および建物基礎工法によって、上記の課題を解決する。
【選択図】図1

Description

本発明は、低層建築物用の建物基礎および建物基礎工法に関する。
従来、低層建築物用の建物基礎に関して地震発生時の耐震性を考慮したものとしては、整地した地表に連続した溝を形成し、発泡樹脂材によって定形に形成される基盤材を、該地表及び溝に敷設し、該基盤材の表面を、束部を設けてコンクリート材で被覆敷設して形成することを特徴とする低層建築物用基礎構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。図4は、この低層建築物用基礎構造を示すものであり、(a)はE−E矢視における置換部材の平面図、(b)は縦断面図である。(a)に示すように基礎の外縁に排水路を設けたとしても、基礎の中央部P1の透水層に溜まった水は、排水路までの距離L1が長すぎるため容易に排水できない状況にあった。
また、低層建築物用の建物基礎に関して地震発生時の縦揺れ及び横揺れに対する耐震性を考慮したものとしては、地盤上に設けられる建造物の基礎の下部に前記地盤の密度より小さい浮力用基盤を埋設するとともに、前記基礎の周囲を囲繞する緩衝領域を埋設したことを特徴とする建造物における免震基礎構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、低層建築物用の建物基礎に関する地盤沈下対策や不同沈下対策を講じたものとしては、地盤上に設けられる建造物の基礎の下部に前記地盤の密度より小さい浮力用基盤を埋設した建造物における基礎構造であって、前記建造物の基礎の底面全域において、前記基盤の単位面積当りの浮力を、前記建造物及び前記基礎の単位面積当りの荷重から単位面積当りの地盤強度を差し引いた値にほぼ等しくすることを特徴とする建造物における基礎構造が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特開平9−273160号公報 特開2005−146611号公報 特開2003−13460号公報
上記した従来技術では、地震発生時における耐震性等を向上させるため、地盤材料の一部として発泡樹脂材を用いている点で共通している。その結果、地震発生時において建物が受けるダメージを一定程度軽減できることは確かであるが、建物基礎下の地盤が液状化することを回避できるものではなかった。地震の揺れによって地盤が液状化すると、建物自体のダメージが少ない場合であっても、建物全体として傾いてしまい、その補修に多大な費用を要することになる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、地震発生時においても建物基礎下の地盤が液状化するのを抑制できる建物基礎および建物基礎工法を提供することを課題とする。
請求項1記載の発明は、整地した地面に敷設した透水材と、前記透水材の上に配設した発泡樹脂材からなる置換地盤と、前記置換地盤をコンクリート材で覆った建物基礎において、前記置換地盤に縦孔と横孔を連通して設け、前記横孔を建物基礎の外縁まで導いたことを特徴とする建物基礎である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の建物基礎において、前記縦孔に透水材を配設したことを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の建物基礎において、前記縦孔が地盤部材の隅部に設けられた溝または面取り部から構成されることを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の建物基礎において、前記置換地盤が上下複数層の地盤部材からなることを特徴とするものである。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の建物基礎において、前記横孔が上下複数層の地盤部材の合わせ面に設けられることを特徴とするものである。
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の建物基礎において、建物基礎の外縁に排水路を設けたことを特徴とするものである。
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の建物基礎において、前記排水路にフィルター材を配設したことを特徴とするものである。
請求項8記載の発明は、整地した地面に透水材を敷設した後、前記透水材の上に発泡樹脂材からなる置換地盤を敷設し、前記置換地盤をコンクリート材で覆う建物基礎工法において、前記置換地盤に縦孔と横孔を連通して設け、前記縦孔に透水材を配設するとともに前記横孔を基礎の外縁まで導くことを特徴とする建物基礎工法である。
請求項1記載の建物基礎によれば、地面に敷設した透水材に溜まった水を置換地盤に設けられた縦孔内を上昇させ、さらに置換地盤に設けられた横孔を経由して建物基礎の外縁まで導いて排水することができる。したがって、地震発生時に地盤下に拘束されがちな噴出水を建物基礎の外へ誘導して、建物基礎下の地盤が液状化するのを防止できる。
請求項2記載の建物基礎によれば、縦孔内にも透水材を配設したことから、この透水材が発揮する毛細管現象により地面に敷設した透水材に溜まった水を迅速に縦孔内で上昇させ、横孔を経由して排水することができる。
請求項3記載の建物基礎によれば、縦孔が地盤部材の隅部に設けられた溝または面取り部により構成されることから、縦孔の形成を低コストで行うことができる。
請求項4記載の建物基礎によれば、置換地盤が上下複数層の地盤部材からなることから、少ない種類の地盤部材を用いて多様な形態の置換地盤を形成できる。
請求項5記載の建物基礎によれば、横孔が上下複数層の地盤部材の合わせ面に設けられることから、横孔の形成が容易で製作コストの低減を図ることができる。
請求項6記載の建物基礎によれば、建物基礎の外縁に排水路を設けたことから、置換地盤に設けた横孔内からの排水が容易になる。
請求項7記載の建物基礎によれば、排水路にフィルター材を配設したことから、フィルター材が発揮する毛細管現象により、排水ポンプを要することなく建物基礎下に溜まった水を地表面へ排水することができる。
請求項8記載の建物基礎工法によれば、地面に敷設した透水材に溜まった水を置換地盤に設けられた縦孔内を上昇させ、置換地盤に設けられた横孔を経由して建物基礎の外縁まで導いて排水することができるので、地震発生時においても建物基礎下の地盤が液状化するのを防止可能な建物基礎を構築することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係る建物基礎1の実施例を示すものである。(a)は置換部材2の平面図であり、具体的には(b)に示す縦断面図中のB−B矢視図である。(b)は建物基礎の縦断面図であり、具体的には(a)に示す平面図中のA−A矢視図である。
図1(b)に示すように、建物が建てられる地表面は所定量だけ掘り下げられて整地される。そして、整地された地面4には透水材5が敷設され、この透水材5の上面は水平に突き固められる。透水材5としては、砂利や砕石、不透質材でない人工透水材を用いることができる。
次に、透水材5の上には置換地盤2,3としての発泡樹脂材が配設される。発泡樹脂材の具体例としては、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン・ポリスチレン共重合体を挙げることができる。これらの発泡樹脂材は本来的に軽量な性質を有するものであり、単位体積当たりの重量は概略20kg/m程度のものである。したがって、置換地盤2,3を構成する地盤部材を適度な大きさに形成することにより、一人でも地盤部材を運搬して設置することができる。置換部材2,3を配設した後、置換部材の上にはコンクリート6が打設され、建物基礎1が完成する。
なお、図1に示す実施例では簡略化のため9個の地盤部材で下層の置換部材を構成しているが、実際には1個の地盤部材は平面視で1〜2m程度の面積で形成されるため、9個の地盤部材で1戸建て住宅の地盤が構成されることはない。平均的な大きさの一戸建て住宅の場合、数十個の地盤部材により全体としての置換地盤が構成される。
図1に示す置換地盤2,3は上下2層からなるものであるが、もちろん上下2層ではなく、1層で構成することも可能である。置換地盤を2層とした場合、少なくとも下層の地盤部材2には縦孔7と横孔8が連通して設けられる。後述するように、縦孔7は置換地盤を構成する各々の地盤部材2の隅部に設けられた溝または面取り部によって構成することができる。このことにより縦孔7の製作が容易となり、製作コストの低減を図ることができる。また、各縦孔7には砕石等からなる透水材9が配設される。
上下2層の置換地盤2,3のうち、上層の置換地盤3は必ずしも下層の置換地盤2と分離して配設する必要のないものであるが、本実施例のように置換地盤を上下2層に分離して構成することにより、地盤部材を配設する際の作業性が向上するとともに、横孔8を容易に形成することが可能となる。すなわち上面に凹状の溝を形成した下層の置換部材2の上に平板状の上層の置換地盤3を載置するだけで置換地盤に横孔8を形成することができる。したがって、低コストで横孔8を形成することができる。
次に、置換地盤を構成する地盤部材2について説明する。図2は、地盤部材2の詳細を示すものであり、(a)は平面図、(b)は正面図である。地盤部材2は通常平面視が正方形になるように形成される。正方形の各隅部には縦孔7を形成するため、溝または面取り11が施される。本実施例では地盤部材2の各辺を当接して組み合わせた場合に円形の縦孔7が形成されるように、地盤部材2の各隅部には1/4の円弧形状の面取り11が施されている。このことにより縦孔7の形成が容易になるとともに、縦孔7製作コストの低減を図ることができる。なお、縦孔7のサイズは大きすぎると置換地盤2の圧縮強度が低下するし、小さすぎると通水効果が低下する。したがって、縦孔7のサイズは適正な値とする必要がある。縦孔7の直径は好適には20cm〜30cmである。
また、地盤部材2の上辺にも溝または面取り12が施される。本実施例では各辺にL字形状の面取り12が施されている。このような面取り12が施された地盤部材2を互いに当接して配置すると、4つの地盤部材2が当接された各隅部には平面視円形の縦孔7が形成されるとともに、地盤部材2の上部各辺に沿って矩形断面の横孔(溝)が形成されことになる。そして、下層の地盤部材2に形成された該溝は、その上部に上層の地盤部材3が配置されると、溝と上層地盤部材3との間に横孔8が構成されることになる。縦孔7と同様の理由により横孔8のサイズにも適正な値がある。横孔が矩形断面の場合、横孔のサイズは好適には10cm×5cm程度である。そして、これらの縦孔7と横孔8とは互いに連通するとともに、横孔8は建物基礎の外縁13まで導かれ、縦孔7および横孔8内には透水材9が配設される。
上述したように、縦孔7は下層の地盤部材2の各隅部に設けられた溝により形成することができるが、地盤部材の中間に別途縦孔を設けてもよい。また、横孔8は下層の地盤部材2の上面に設けられた面取り12又は溝により形成することができるが、地盤部材の中間に別途横孔を設けてもよい。ただし、これらの場合においても各縦孔7と各横孔8とを連通して横孔8を建物基礎の外縁13まで導く必要がある。
建物基礎の外縁13部には排水路14が設けられている。通常この排水路14は建物基礎1の全周を囲うようにして設けられるが、必ずしも建物基礎1の全周に設ける必要はなく、横孔8が建物基礎1の外縁13に導かれる部位に適宜配設されていればよい。また、排水路14には泥水中に含まれる土砂を留めて水だけを排水すべくフィルター材15が配設される。
本実施例による建物基礎1によれば、図1(a)に示すように建物基礎1の中央部P2から各横孔8までの距離L2は従来例の距離L1に較べると著しく短縮される。下層の地盤部材2の下辺に横孔(溝)を設けない場合であっても、建物基礎1の中央部P2から各縦孔7までの距離は、L2の1.4倍程度に過ぎず、従来例の距離L1に較べると著しく短縮されることになる。
図3は、本発明に係る建物基礎1の他の実施例を示すものである。(a)は置換部材2の平面図であり、具体的には(b)に示す縦断面図中のD−D矢視図である。(b)は建物基礎の縦断面図であり、具体的には(a)に示す平面図中のC−C矢視図である。本実施例では図1に示す実施例に対して排水路14の構成が異なっている。すなわち、本実施例においては建物基礎1の全周囲に排水路14が配設されており、この排水路14の中には毛細管現象を生ずる不織布等からなるフィルター材15が配設されている。この排水路14は平面視では建物基礎1の全周囲に配設されるとともに、上下方向には図示するように置換地盤2に設けられた横孔8の開口部から地表面に至るまで設けられている。すなわち、排水路14の上部は地表面に達している。このことにより、横孔8から排水路14に流れ込んだ水は排水路14内に充填された不織布等が発揮する毛細管現象によって地表面まで上昇させられ、地表面に排水されることになる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。たとえば、上記実施例においては、地盤部材2として平面視正方形のものを用いているが、地盤部材2の平面視の形状は正方形に限定されるものではなく、矩形はもちろん、他の多角形であってもよい。また、横孔8を平面視において碁盤の目のように直交配置しているが、横孔8の配置はこれに限定されるものではなく、斜交配置されるものであっても構わない。
本発明に係る建物基礎の実施例を示すものであり、(a)は置換地盤の平面図、(b)は置換地盤を含む建物基礎の縦断面図である。 地盤部材の詳細を示すものであり、(a)は平面図、(b)は正面図である。 本発明に係る建物基礎の他の実施例を示すものであり、(a)は置換地盤の平面図、(b)は置換地盤を含む建物基礎の縦断面図である。 従来技術による建物基礎を示すものであり、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
符号の説明
1 建物基礎
2 置換地盤(地盤部材)
3 置換地盤
4 地面
5 透水材
6 コンクリート材
7 縦孔
8 横孔
11 面取り部
13 外縁
14 排水路
15 フィルター材

Claims (8)

  1. 整地した地面に敷設した透水材と、前記透水材の上に配設した発泡樹脂材からなる置換地盤と、前記置換地盤をコンクリート材で覆った建物基礎において、前記置換地盤に縦孔と横孔を連通して設け、前記横孔を建物基礎の外縁まで導いたことを特徴とする建物基礎。
  2. 前記縦孔に透水材を配設したことを特徴とする請求項1記載の建物基礎。
  3. 前記縦孔が地盤部材の隅部に設けられた溝または面取り部から構成されることを特徴とする請求項1または2記載の建物基礎。
  4. 前記置換地盤が上下複数層の地盤部材からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の建物基礎。
  5. 前記横孔が上下複数層の地盤部材の合わせ面に設けられることを特徴とする請求項4記載の建物基礎。
  6. 建物基礎の外縁に排水路を設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の建物基礎。
  7. 前記排水路にフィルター材を配設したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の建物基礎。
  8. 整地した地面に透水材を敷設した後、前記透水材の上に発泡樹脂材からなる置換地盤を敷設し、前記置換地盤をコンクリート材で覆う建物基礎工法において、前記置換地盤に縦孔と横孔を連通して設け、前記縦孔に透水材を配設するとともに前記横孔を基礎の外縁まで導くことを特徴とする建物基礎工法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014012981A (ja) * 2012-06-08 2014-01-23 Ohbayashi Corp 液状化対策構造
JP2017036609A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 有限会社アルコイハラ 地盤改良工法および改良地盤
JP2017155526A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 中村物産有限会社 擁壁構造
JP2017186813A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社植木組 基礎置換工法

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