JP2009108475A - 基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤凹部の基礎構造の水平抵抗力を向上させる。
【解決手段】山留壁を兼ねる周壁１０２から下方に延出された壁杭１０６が水平抵抗力を有するので、基礎底盤１０２の水平抵抗力が補強される。つまり、基礎構造１０の水平抵抗力が向上される。これにより、基礎底盤１０２の上に設けられた構造物１６の地震時慣性力が、効率的に上層地盤２８に伝達される。
【選択図】図１

Description

免震ピット等の地盤凹部の基礎構造に関する。

免震ピットは、構造物を支持する底盤と、この底盤の周りに形成された周壁と、で構成されている。なお、地震時に免震装置が作動し構造物が水平移動した際に、構造物が周壁に接触することがないよう、周壁と構造物の間に免震クリアランスが確保されている。

このような免震ピットの構築方法は、まず、免震ピットを設けたい領域を囲うように、周辺地盤の崩壊防止を目的として、山留壁を構築し、続いて山留壁により囲われた領域内の地盤を地上面から順次根切り底まで掘削する。この後、山留壁で囲われた地盤凹部に前述した免震ピット（底盤及び周壁）を構築する。なお、山留壁に鋼材製の芯材を用いた場合、その芯材は工事後も回収されない。

そして、免震ピットを構築する際に用いる仮設の山留壁を、免震ピットの周壁の主体構造として利用し、周壁の構成を簡略化する構成が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、掘削孔に充填した充填材の強度発現前に、掘削孔に補強芯材を挿入して構築される山留め壁において、山留め壁の鉛直方向における複数部位のうち、水平抵抗が要求される部位に高強度充填材を用い、一般部には低強度充填材を用い、水平抵抗が要求される部位の剛性を上げる山留め壁の補強方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００４−０４４２０３号公報 特開２００５−２８２０４３号公報

さて、免震ピット等の地盤を掘削して形成された地盤凹部（ピット）に設けられる基礎構造における地震時の水平抵抗力を低コストで向上させることが望まれている。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、地盤凹部の基礎構造の水平抵抗力を向上させることが目的である。

請求項１に記載の基礎構造は、地盤凹部の底部に設けられ、構造物を支持する基礎底盤と、前記基礎底盤を取り囲むと共に、前記地盤凹部の山留壁を兼ねる周壁と、前記周壁から、前記基礎底盤の下面よりも下方に延出された壁杭と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の基礎構造では、地盤凹部の山留壁を兼ねる周壁から下方に延出された壁杭が水平抵抗力を有するので、基礎底盤の水平抵抗力が補強される。つまり、基礎構造の水平抵抗力が向上される。これにより、基礎底盤の上に設けられた構造物の地震時慣性力が、効率的に地盤に伝達される。

請求項２に記載の基礎構造は、請求項１に記載の構造において、前記基礎底盤と前記周壁とが構造的に一体化されていることを特徴としている。

請求項２に記載の基礎構造では、基礎底盤と周壁とが構造的に一体化されているので、基礎底盤の上に設けられた構造物の地震時慣性力が、より効率的に地盤に伝達される。更に、基礎底盤の水平抵抗力の補強に加え、基礎底盤の鉛直方向の抵抗力も補強される。

請求項３に記載の基礎構造は、請求項１、又は請求項２に記載の構造において、前記壁杭は、間隔を置いて設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の基礎構造では、例えば、水平抵抗力に余力がある周壁は、壁杭を間隔を置いて設けることで、低コストで基礎底盤の水平抵抗力が補強される。

請求項４に記載の基礎構造は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構造において、前記周壁には、外側に突出する突出壁が形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の基礎構造では、突出壁が形成された周壁の面外方向の剛性が、突出壁によって向上されるので、水平抵抗力が向上される。その結果、基礎底盤の水平抵抗力が補強される。

請求項５に記載の基礎構造は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構造において、前記周壁は、平面視略矩形状とされ、前記周壁には、前記周壁の角部から双方向に外側に延出する延出壁が形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の基礎構造では、延出壁によって周壁の水平抵抗力が向上され、その結果、基礎底盤の水平抵抗力が補強される。

以上説明したように本発明によれば、地盤凹部の基礎構造の水平抵抗力を向上させることがきる、という優れた効果を有する。

本発明の第一実施形態の基礎構造について、図１と図２を用いて説明する。図１に示すように、上層地盤２８を掘削して形成された地盤凹部５０には、免震ピット１００が設けられている。なお、本実施形態においては、上層地盤２８は、上から第一層２２、第二層２４、第三層２６とで構成されている。また、図１は縦断面図であるが、図が煩雑になるのを避けるため、断面を表す斜線は上層地盤２８と下層地盤３０とにのみひいている。

免震ピット１００は、地盤凹部５０の底部に形成され構造物１６を支持する鉄筋コンクリート造の基礎底盤１０２を有している。また、この基礎底盤１０２は、杭４０で支持されている。なお、杭４０の下端部４０Ａは、上層地盤２８の下の硬い下層地盤３０に貫入されている。

基礎底盤１０２の上には、免震装置１２が設けられている。なお、免震措置１２は、杭４０の直上に設けられている。この免震装置１２の上には、免震架台１４（免震装置１２の直上の基礎梁）が設けられ、この免震架台１４の上に構造物１６が設けられている。なお、免震装置１２は、本実施形態では、ゴム板と鋼板とを厚み方向に交互に積層した積層ゴム本体内に、鉛の柱を挿入した構成とされているが、これに限定されない。他の構成の免震装置であってもよい。

図１と図２とに示すように、免震ピット１００には、基礎底盤１０２の側面１０２Ａを囲む周壁１０４が設けられている。なお、この周壁１０４は、地盤凹部５０の山留壁を兼ねている。そして、この周壁１０４から、基礎底盤１０２の下面１０２Ｂ（地盤凹部５０の根切り底面）よりも下方に壁杭１０６が延出されている。なお、周壁１０４と基礎底盤１０２の側面１０２Ａとは接合されており、周壁１０４と基礎底盤１０２とは、構造的に一体とされている。

また、図１参照に示すように、地震時に免震装置１２が作動し構造物１６（免震架台１４）が水平挙動した際に、構造物１６（免震架台１４）が周壁１０４に接触することないよう、構造物１６（免震架台１４）と周壁１０４との間に、免震クリアランスＬが確保されている。

なお、本実施形態においては、図２に示すように、免震ピット１００は、平面視矩形状とされている。また、矩形の短辺を周壁１０４Ｓとし、長辺を周壁１０４Ｌと記す。また、免震ピット１００（壁杭１０６を含む周壁１０４と基礎底盤１０２で構成）と杭４０とで構成される構造が基礎構造１０とされる。

つぎに、本実施形態の基礎構造１０を、杭４０で支持された既存の構造物１６に適用する場合について、つまり既存の構造物１６の免震改修について説明する。

免震ピット１００を設けたい領域を囲うように、周辺の上層地盤２８（の第一層２２と第二層２４）の崩壊防止を目的とする山留壁を兼ねる周壁１０４を形成する。周壁１０４は、例えば、掘削孔に充填した充填材の強度発現前に掘削孔に補強芯材を挿入して構築される。なお、このとき、周壁１０４には、基礎底盤１０２の下面１０２Ｂよりも下方に延出された壁杭１０６を形成する。

続いて周壁１０４（山留壁）により囲われた領域内の上層地盤２８を地上から掘削し、仮設架台等を設置して構造物１６を支える。既存の杭４０を切断し、切断された杭４０の上に基礎底盤１０２を形成する。また、基礎底盤１０２と周壁１０４とを接合する。これにより基礎杭基礎底盤１０２と周壁１０４とが構造的に一体的とされた免震ピット１００が地盤凹部５０に設けられる。そして、免震架台１４を設けると共に、免震架台１４と基礎底盤１０２との間に免震装置１２を設置する。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

山留壁を兼ねる周壁１０２から下方に延出された壁杭１０６が水平抵抗力を有するので、構造物１６を支持する基礎底盤１０２の水平抵抗力が補強される。つまり、基礎構造１０の水平抵抗力が向上される。これにより、基礎底盤１０２の上に設けられた構造物１６の地震時慣性力が、効率的に上層地盤２８に伝達される。

また、本実施形態においては、周壁１０４と基礎底盤１０２の側面１０２Ａとは接合され、周壁１０４と基礎底盤１０２とが構造的に一体とされている。よって、基礎底盤１０２が周壁１０４を外側方向に押すように移動する際だけでなく、基礎底盤１０２が反対方向に移動（周壁１０４から離れる方向）の場合も、構造物１６の地震時慣性力が上層地盤２８に伝達される。つまり、構造物１６の地震時慣性力が、より効率的に上層地盤２８に伝達される。更に、基礎底盤１０２の水平抵抗力の補強に加え、基礎底盤１０２の鉛直方向の抵抗力も補強される。

さて、免震改修を行なうと、免震架台１４や免震ピット１００、更には免震装置１２などの重量分が、免震改修前より増加する。つまり、既存の杭４０が支える重量が増加する。

このため、図３に示す本発明が適用されていない免震ピット８００（壁杭１０６（図１と図２（Ａ）を参照）が形成されていない免震ピット８００）を用いた基礎構造１１の場合、杭１０６のみでは地震時の水平抵抗力が不足する場合がある。

このような場合、図４に示すように、短杭４４を継合わせた圧入高管杭などの新設杭４６を、既存の構造物１６（基礎底盤１０２）の直下に打設する方法が考えられる。しかし、このように既存の構造物１６の直下に新設杭４６を設ける方法は、施工が困難である。また、施工が可能であっても施工コストが高い。

或いは、図５に示すように、既存の構造物１６（免震ピット８００の周壁８０４）の外側に新設杭４８を増設し、周壁１０４と接合する方法が考えられる。しかし、新設杭４８の水平剛性は余り高くないため、多くの本数が必要となり、施工コストが高くなる。

これに対して、図１と図２とに示す本実施形態の免震ピット１００は、上述したように、山留壁を兼ねる周壁１０４から壁杭１０６を下方に延出させることで、施工が容易で、また低コストで基礎底盤１０２の水平抵抗力を向上させている。

つぎに、本発明の第二実施形態の基礎構造について、図６を用いて説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、免震ピット以外の構成は、第一実施形態と同様であるので、免震ピットの構成についてのみ説明する。

図６に示すように、第二実施形態の基礎構造の免震ピット２００は、壁杭２０６が間隔を置いて設けられている。つまり、壁杭２０６は、長辺に設けられた板状の壁杭２０６Ｂと、四隅の角部の平面視Ｌ字状の壁杭２０６Ａと、で構成されている。換言すると、周壁１０４の壁杭２０６には、不連続部２０２が形成されている。不連続部２０２は、周壁１０４Ｓ（短変）に一箇所、周壁１０４Ｌ（長辺）に二箇所形成されている。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

第一実施形態の免震ピット１００のように、壁杭１０６（図１、図２参照）を全周に渡って設けなくても水平抵抗力を充分得られる場合、本実施形態のように、壁杭２０６を、間隔を置いて設けることで、つまり、不連続部２０２を形成することで、低コストで必要とする水平抵抗力を得ることができる。なお、周壁１０４の面内方向の剛性は非常に高いが、面外方向の剛性は低い。よって、免震ピットの平面視におけるアスペクト比が大きい場合、長辺方向の水平抵抗力は大きく、短辺方向の水平抵抗力は小さい。よって、余力のある方向に大きく不連続部を形成することで、低コストで必要とする水平抵抗力を得ることができる。

つぎに、本発明の第三実施形態の基礎構造について、図７を用いて説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、免震ピット以外の構成は、第一実施形態と同様であるので、免震ピットの構成についてのみ説明する。

図７に示すように、第三実施形態の基礎構造の免震ピット３００は、長辺の周壁１０４Ｌから外側に突出する突出壁３０２が形成されている。突出壁３０２は、長手方向を鉛直方向とされた板状とされ、周壁１０４に直交している（Ｔ字状とされている）。

なお、本実施形態においては、突出壁３０２は、壁杭１０６を含む周壁１０４の上端から（壁杭１０６の）下端に渡る領域全体から突出している（突出壁３０２の上端は周壁１０４の上端と同じ位置とされ、突出壁３０２の下端は壁杭１０６の下端と同じ位置とされている）。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

周壁１０４の面内方向の剛性は非常に高いが、面外方向の剛性は低い。よって、免震ピットの平面視におけるアスペクト比が大きい場合、長辺方向の水平抵抗力は大きく、短辺方向の水平抵抗力は小さい。そして、短辺方向の水平抵抗力が不足している場合、つまり、壁杭１０６Ｌを含む長辺の周壁１０４Ｌの面外剛性を上げる必要がある場合、突出壁３０２を形成することで、突出壁３０２と上層地盤２８（図１参照）との摩擦抵抗によって壁杭１０６Ｌを含む周壁１０４Ｌの面外剛性が高くなり、これにより、短辺方向（Ｙ方向）の水平抵抗力が向上される。

なお、本実施形態においては、突出壁３０２は周壁１０４の上端から壁杭１０６の下端に渡る全体から突出しているがこれに限定されない。例えば、図８（Ａ）に示す第一変形例のように、突出壁３０３は、壁杭１０６からのみ突出していてもよい（突出壁３０３の上端は壁杭１０６の上端と同じ位置とされていてもよい）。

また、図８（Ｂ）に示す第二変形例のように、必要に応じ突出壁３０２を２つ形成してもよいし、或いは３つ以上形成してもよい。

つぎに、本発明の第四実施形態の基礎構造について、図９を用いて説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、免震ピット以外の構成は、第一実施形態と同様であるので、免震ピットの構成についてのみ説明する。

図９に示すように、本発明の第四実施形態の基礎構造の免震ピット４００は、周壁１０４の角部から双方向に外側に延出する延出壁４０２が形成されている。換言すると、延出壁４０２は、角部から面方向に延出されている。よって、角部において、周壁１０４及び延出壁４０２とで平面視十字状とされる。

なお、本実施形態においては、延出壁４０２は、壁杭１０６を含む周壁１０４の上端から（壁杭１０６の）下端に渡る領域全体から突出している（延出壁４０２の上端は周壁１０４の上端と同じ位置とされ、延出壁４０２の下端は壁杭１０６の下端と同じ位置とされている）。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

周壁１０４Ｌと周壁１０４Ｓの面外剛性を上げる必要がある場合、延出壁４０２を形成することで、延出壁４０２と上層地盤２８（図１参照）との摩擦抵抗によって壁杭１０６を含む周壁１０４の面外剛性が高くなり、これにより、水平抵抗力が向上される。

なお、本実施形態においては、延出壁４０２は周壁１０４の上端から壁杭１０６の下端に渡る領域全体から突出しているがこれに限定されない。例えば、図１０（Ａ）に示す第一変形例のように、延出壁４０３が壁杭１０６からのみ突出していてもよい（延出壁４０３の上端は壁杭１０６の上端と同じ位置としてもよい）。また、図１０（Ｂ）に示す第二変形例のように、突出壁３０２を設けた構成としてもよい（延出壁４０２と突出壁４０２の両方を設けた構成としてもよい）。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、周壁１０４と基礎底盤１０２の側面１０２Ａとは接合され、周壁１０４と基礎底盤１０２とが構造的に一体とされていたがこれに限定されない。周壁１０４と基礎底盤１０２の側面１０２Ａとは接合されていなくてよい。

また、既存の構造物１６の免震改修を行なう際の基礎底盤１０２の補強について説明したがこれに限定されない。新築の際にも本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、免震ピットは、平面視略矩形状とされていたがこれに限定されない。例えば、構造物の外形に応じた形状であってもよい。

また、上記実施形態では、地盤凹部５０は、上層地盤２８を掘削して形成されたが、これに限定されない。例えば、第三層２６の上に、第一層２２・第二層２４を形成（盛り土）することで、地盤凹部５０が形成されてもよい。

本発明の第一実施形態の基礎構造を模式的に示す縦断面図である。 第一実施形態の基礎構造の免震ピットを示す（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 本発明が適用されていない免震ピットを用いた基礎構造を模式的に示す縦断面図である。 図３の基礎構造において、構造物の直下に新設杭を打設した構成を示す縦断面図である。 図３の基礎構造において、構造物の外側に新設杭を増設した構成を示す縦断面図である。 第二実施形態の基礎構造の免震ピットを示す（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 第三実施形態の基礎構造の免震ピットを示す（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）は第三実施形態の基礎構造の免震ピットの第一変形例を示す斜視図であり、（Ｂ）は第三実施形態の基礎構造の免震ピットの第二変形例を示す斜視図である。 第四実施形態の基礎構造の免震ピットを示す（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）は第四実施形態の基礎構造の免震ピットの第一変形例を示す斜視図であり、（Ｂ）は第四実施形態の基礎構造の免震ピットの第二変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 基礎構造
１６ 構造物
２８ 上層地盤（地盤）
５０ 地盤凹部
１００ 免震ピット
１０２ 基礎底盤
１０４ 周壁
１０６ 壁杭
２００ 免震ピット
２０２ 不連続部
２０６ 壁杭
３００ 免震ピット
３０２ 突出壁
３０３ 突出壁
４００ 免震ピット
４０２ 延出壁
４０３ 延出壁

Claims (5)

1. 地盤凹部の底部に設けられ、構造物を支持する基礎底盤と、
   前記基礎底盤を取り囲むと共に、前記地盤凹部の山留壁を兼ねる周壁と、
   前記周壁から、前記基礎底盤の下面よりも下方に延出された壁杭と、
   を備えることを特徴とする基礎構造。
2. 前記基礎底盤と前記周壁とが構造的に一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記壁杭は、間隔を置いて設けられていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の基礎構造。
4. 前記周壁には、外側に突出する突出壁が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の基礎構造。
5. 前記周壁は、平面視略矩形状とされ、
   前記周壁には、前記周壁の角部から双方向に外側に延出する延出壁が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の基礎構造。

Images