JP2008266935A - 既存基礎の補強構造および補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存基礎に対する補強を目的としてその直下の支持地盤に地盤改良を行うに際し、脆弱部処理をせずとも充分な補強効果が得られる補強構造と補強方法を提供する。
【解決手段】既存基礎１に設けた貫通孔５を通して支持地盤に固化材を注入することにより地盤改良を行い、地盤改良体３の強度が発現する以前に、貫通孔から地盤改良体に向けて結合部材４を挿入し、結合部材の中間部を地盤改良体の最上層部に形成される脆弱部３ａを貫通させた状態で、結合部材の上部を既存基礎に対して定着し、結合部材の下部を地盤改良体の健全部３ｂに対して定着させ、既存基礎１と地盤改良体３の健全部３ｂとを結合部材４を介して応力伝達可能に連結する。
【選択図】図３

Description

本発明は構造物の基礎に係わり、特に既存基礎の直下の支持地盤を地盤改良することによって既存基礎を補強するための構造と方法に関する。

従来より、構造物の基礎の施工に際して、基礎の支持地盤に対する支持力増強対策、あるいは液状化防止対策として、地盤改良を行うことが広く行われている。
たとえば、特許文献１には地盤改良用基礎杭としてのパイプソイルコンクリート杭についての開示があり、特許文献２には構造物基礎地盤に地盤改良工法によりせん断抵抗壁を施工するという液状化防止構造についての開示がある。
特開昭５７−１１２５１３号公報 特開２００５−２００８７０号公報

ところで、地盤改良は各種の固化材を地盤に注入して現地土と攪拌混合するか、あるいは固化材を地盤中に高圧噴射することで行うのであるが、いずれにしても通常の地盤改良工法では地盤改良部の最上層部においては充分な地盤改良がなされず、したがって地盤改良体の最上層部には充分な強度が発現しない脆弱部が形成されてしまうことが不可避である。そのため、従来一般の地盤改良工法では地盤改良体の最上層部は脆弱部となることを見越して、最終的にはその部分を撤去する等の脆弱部処理を行うことを前提として施工し、脆弱部を処理してからその上部への基礎や上部構造の施工に着手することが一般的である。

しかし、たとえば図４に示すように地表部に既に施工されている既存基礎１（あるいは既存の上部構造物２）に対する補強を目的として既存基礎１の直下の支持地盤に対して地盤改良を行うような場合には、既存基礎１の直下に脆弱部３ａが形成されてしまい、またそのような脆弱部３ａと既存基礎１の底面との間に未改良部３ｃが残ってしまうことも想定される。
そして、既存基礎１を残しつつその直下の脆弱部３ａや未改良部３ｃに対する処理を行うことは極めて困難であるから、そのような場合には既存基礎１の直下に脆弱部３ａや未改良部３ｃをそのまま残さざるを得ず、その結果、既存基礎１と地盤改良体３の健全部３ｂとの間で有効な応力伝達がなされずに充分な補強効果が得られず、既存基礎１の不等沈下や水平滑動を有効に防止できないことが想定される。

上記事情に鑑み、本発明は既存基礎に対する補強を目的としてその支持地盤に地盤改良を行う場合に適用することにより、脆弱部処理をせずとも充分な補強効果が得られる有効適切な補強構造と、その施工方法を提供することを目的とする。

本発明の既存基礎の補強構造は、既存基礎の直下の支持地盤を既存基礎の底面の高さまで地盤改良して地盤改良体を形成することによって既存基礎を補強する構造であって、既存基礎と地盤改良体の上層部との間に跨るように結合部材を配置して、該結合部材の中間部が地盤改良体の最上層部に形成される脆弱部を貫通する状態でその上部および下部をそれぞれ既存基礎および地盤改良体の健全部に対して定着することにより、該結合部材を介して既存基礎と地盤改良体の健全部とを応力伝達可能に連結してなることを特徴とする。

本発明の既存基礎の補強方法は、既存基礎の直下の支持地盤を既存基礎の底面の高さまで地盤改良して地盤改良体を形成することによって既存基礎を補強する方法であって、既存基礎に貫通孔を設けて該貫通孔を通して既存基礎の支持地盤に固化材を注入することにより地盤改良を行い、固化材の固化による地盤改良体の強度発現が生じる以前に、前記貫通孔から地盤改良体に向けて結合部材を挿入して該結合部材を既存基礎と地盤改良体の上層部に跨る位置に配置し、前記貫通孔内にグラウト材を充填して固化させることによって結合部材の上部を既存基礎に対して定着し、該結合部材の中間部を地盤改良体の最上層部に形成される脆弱部を貫通させた状態で、該結合部材の下部を脆弱部よりも下層に形成される地盤改良体の健全部に対して定着させることにより、既存基礎と地盤改良体の健全部とを結合部材を介して応力伝達可能に連結することを特徴とする。

本発明によれば、地盤改良体の最上層部に形成されてしまう脆弱部を貫通するように結合部材を配置し、その結合部材によって既存基礎と地盤改良体の健全部とを直接連結することにより、結合部材を介して既存基礎と地盤改良体の健全部とを構造的に一体化することができ、したがっ既存基礎の直下に脆弱部や未改良部が残ったとしても地盤改良体と結合部材とによる補強効果を確実かつ充分に得られて、既存基礎の不等沈下や水平滑動を有効に防止することが可能である。
また、既存基礎の直下の支持地盤に対する地盤改良は既存基礎に形成した貫通孔を通して支障なく行い得ることはもとより、貫通孔から結合部材を挿入するという作業を付加すること以外は基本的には通常の地盤改良工法や通常の地盤改良装置をそのまま使用できるものであり、したがって格別に面倒な手間や工程を必要とせず、これを実施するためのコストと工期は些少である。

本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。本実施形態は図４に示した事例のように、既存基礎１の補強を目的としてその直下の支持地盤に対する地盤改良を行って複数の杭状の地盤改良体３を形成し、それら地盤改良体３によって既存基礎１に対する補強効果を得るようにしたものである。
但し、上述したように通常の地盤改良工法では地盤改良体３の最上層部、つまり既存基礎１の直下に脆弱部３ａや未改良部３ｃが形成されてしまうことが想定され、そのような脆弱部３ａや未改良部３ｃに対する処理が困難であることから、本実施形態においては脆弱部３ａや未改良部３ｃが生じても充分な補強効果を得られるように、既存基礎１と地盤改良体３とを結合部材４により連結してそれらを構造的に一体化することを主眼としている。

以下、本実施形態の補強構造をその施工手順とともに説明する。
まず、図１に示すように補強対象の既存基礎１に対する削孔工程を実施し、地盤改良体３を形成するべき直上位置に貫通孔５を形成する。

そして、公知の地盤改良工法（たとえば深層混合処理工法、あるいは高圧噴射攪拌処理工法）により、貫通孔５を通してその直下の支持地盤に対して地盤改良を行う。
具体的には、固化材を地盤中に注入ないし高圧噴射する公知の地盤改良装置を使用して、そのロッドを貫通孔５を通して支持地盤に対して挿入し、図２に示すように所望深度から基礎地盤の底面の高さまで杭状の地盤改良体３を形成する。
しかる後に、固化材の固化による地盤改良体３の強度発現が充分に生じる以前に、貫通孔５から結合部材４を地盤改良体３の上部まで挿入する。

結合部材４は、図３に示すように、地盤改良体３の最上層部に形成される脆弱部３ａを貫通してその下部が健全部３ｂ（最終的に充分な強度が発現する部分）まで差し込まれる長さのものであって、既存基礎１と健全部３ｂとを直接連結してそれらの間で水平方向と鉛直方向の双方の応力伝達を行うに充分な強度と剛性を有する部材である。
結合部材４の素材としてはたとえば任意断面の鉄骨や鋼管、鉄筋かご、ＰＣ鋼棒等が好適に採用可能であり、必要に応じて既存基礎１および地盤改良体３に対する定着強度を高めるためのスタッドや突起、凹凸等を外面に設けておくことが好ましい。
なお、地盤改良体３を形成する際に鋼管をケーシングとして使用する場合には、そのケーシングとしての鋼管を結合部材４として転用することも可能である。

図３に示すように、結合部材４の中間部が脆弱部３ａを貫通する状態でその上部および下部が既存基礎１と健全部３ｂの間に跨るように配置した後、貫通孔５にモルタル等のグラウト材６を充填し固化させて結合部材４の上部を既存基礎１に対して定着する。なお、結合部材４が鋼管等の中空部材の場合にはその内部にもグラウト材を充填すると良い。
また、所定時間の経過後には固化材が自ずと固化して地盤改良体３の健全部３ａにおいては充分な強度が発現し、それにより結合部材４の下部はその健全部３ａに対して自ずと強固に定着される。
これにより、既存基礎１の直下には脆弱部３ａが残置されるものの、その下層の健全部３ｂと既存基礎１とは結合部材４を介して直接的に連結されて構造的に一体化し、それらの間で水平方向と鉛直方向の応力伝達が確実になされる。

以上で説明したように、本発明によれば、地盤改良体３の最上層部に形成される脆弱部３ａを貫通するように結合部材４を配置し、その結合部材４によって既存基礎１と地盤改良体３の健全部３ｂとを直接連結する構造であるから、結合部材４を介して既存基礎１と地盤改良体３の健全部３ｂとを構造的に一体化することができる。したがって既存基礎１の直下に脆弱部３ａが残ったままであっても、またそこに未改良部３ｃが残ったとしても、地盤改良体３と結合部材４とによって補強効果を確実かつ充分に得られ、既存基礎１の不等沈下や水平滑動を有効に防止することが可能である。
また、本発明によれば、既存基礎１の支持地盤に対する地盤改良を既存基礎１に形成した貫通孔５を通して支障なく行い得ることはもとより、既存基礎１に貫通孔５を形成してそこから結合部材４を挿入しかつ最終的には貫通孔５を埋め戻すという作業を付加すること以外は、基本的には通常の地盤改良工法や通常の地盤改良装置をそのまま使用できるものであって格別に面倒な手間や工程を必要とせず、これを実施するためのコストと工期は些少である。

したがって本発明は、たとえば高炉や石油貯蔵設備、各種生産設備といった既存の上部構造物の改修や更新に伴う荷重増加に対応するために既存基礎１の耐力増強を図る場合、あるいは既存の上部構造物は撤去するが既存基礎１のみを再利用してそこに新築構造物を構築するに際して既存基礎１の補強が必要となる場合、既存構造物の耐震性向上を目的として地盤改良により既存基礎１の耐震補強を行う場合等、既存基礎１に対して補強を行う必要のある場合全般に広く適用するものとして極めて合理的であり有効である。

なお、上記実施形態は既存基礎１上に構築されていた既存の上部構造物を撤去した状態で既存基礎１上から作業を行う場合の適用例であるが、図４に破線で示すように既存基礎１上に上部構造物２がある場合であっても、既存基礎１に貫通孔５を形成してそれを通して支持地盤に対する作業が可能であれば同様の手順により適用可能である。
また、上記実施形態では複数の杭状の地盤改良体３を間隔をおいて形成するものとしたが、それに限ることはなく、地盤改良率をさらに高める必要がある場合には、たとえば図４に示した事例のように支持地盤全体を全面的に地盤改良しても良く、その場合は全面的に形成した地盤改良体３の要所と既存基礎１とを結合部材４により連結すれば良い。
さらに、上記実施形態は既存基礎１がべた基礎あるいはフーティング基礎の場合の適用例であるが、既存基礎１の構造は任意であって直接基礎のみならず杭基礎の場合にも同様に適用でき、その場合は結合部材４を介して地盤改良体３によって既存基礎１に対する支持力を充分に確保できることから、既存杭の支持力を軽減できる効果も得られる。

本発明の補強方法による既存基礎に対する補強構造の一実施形態を示すもので、既存基礎に貫通孔を形成した状態を示す図である。 同、地盤改良体を形成してその上部に結合部材を挿入する状態を示す図である。 同、完成状態を示す図である。 既存基礎の支持地盤に対して地盤改良を行う場合の一事例を示す図である。

符号の説明

１ 既存基礎
２ 上部構造物
３ 地盤改良体
３ａ 脆弱部
３ｂ 健全部
３ｃ 未改良部
４ 結合部材
５ 貫通孔
６ グラウト材

Claims (2)

1. 既存基礎の直下の支持地盤を既存基礎の底面の高さまで地盤改良して地盤改良体を形成することによって既存基礎を補強する構造であって、
   既存基礎と地盤改良体の上層部との間に跨るように結合部材を配置して、該結合部材の中間部が地盤改良体の最上層部に形成される脆弱部を貫通する状態でその上部および下部をそれぞれ既存基礎および地盤改良体の健全部に対して定着することにより、該結合部材を介して既存基礎と地盤改良体の健全部とを応力伝達可能に連結してなることを特徴とする既存基礎の補強構造。
2. 既存基礎の直下の支持地盤を既存基礎の底面の高さまで地盤改良して地盤改良体を形成することによって既存基礎を補強する方法であって、
   既存基礎に貫通孔を設けて該貫通孔を通して既存基礎の支持地盤に固化材を注入することにより地盤改良を行い、
   固化材に固化による地盤改良体の強度発現が生じる以前に、前記貫通孔から地盤改良体に向けて結合部材を挿入して該結合部材を既存基礎と地盤改良体の上層部に跨る位置に配置し、
   前記貫通孔内にグラウト材を充填して固化させることによって結合部材の上部を既存基礎に対して定着し、
   該結合部材の中間部を地盤改良体の最上層部に形成される脆弱部を貫通させた状態で、該結合部材の下部を脆弱部よりも下層に形成される地盤改良体の健全部に対して定着させることにより、既存基礎と地盤改良体の健全部とを結合部材を介して応力伝達可能に連結することを特徴とする既存基礎の補強方法。

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