JP2010209605A

JP2010209605A - パイルド・ラフト基礎

Info

Publication number: JP2010209605A
Application number: JP2009057950A
Authority: JP
Inventors: Junji Hamada; 純次濱田; Kiyoshi Yamashita; 清山下; Takeshi Yamada; 毅山田; Tomio Tsuchiya; 富男土屋; Tomohiro Tanigawa; 友浩谷川
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】地盤改良せずに耐震性に優れたパイルド・ラフト基礎を提供する。
【解決手段】パイルド・ラフト基礎１０は、構造物１２が軟弱地盤１６の上に建てられている。軟弱地盤１６は、構造物の重量Ｗで圧密沈下が生じる正規圧密状態ないしそれに近い状態にある軟弱な粘性土の地盤であり、軟弱地盤１６は地盤改良がされていない。構造物１２の基礎は直接基礎１４とされ、構造物１２の柱２８の直下には第１杭２２が埋め込まれている。第１杭２２は場所打ちコンクリート杭、ＰＨＣ杭、若しくは鋼管杭とされ、硬い支持地盤２０に到達する長さを有し、杭下端部が支持地盤２０に根入れされている。直接基礎１４のスラブや梁の下面には第２杭２４が埋め込まれている。第２杭２４はＰＨＣ杭や鋼管杭とされ、圧密沈下が少ない過圧密地盤１８に到達する長さを有し、下端は過圧密地盤１８に根入れされている。第２杭２４の長さは第１杭２２より短い。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤上に構築された構造物を支持するパイルド・ラフト基礎に関する。

構築された構造物の全荷重が加えられると過大な圧密沈下が生じる軟弱地盤は、直接基礎では構造物を支持できない。このため、軟弱地盤の下層にある支持地盤まで到達する支持杭で構造物を支持する杭基礎が採用されている。しかし、支持地盤が深い位置にある場合には長い支持杭が必要となり、建設コストが増加するという問題がある。

そこで、軟弱地盤における、杭基礎に替わる合理的な基礎形式としてパイルド・ラフト基礎の採用が増加している。パイルド・ラフト基礎は、直接基礎に摩擦杭を付加した構成であり、直接基礎で構造物を支持し、摩擦杭で構造物の沈下を抑制するものである（特許文献１）。

図４に示すように、特許文献１のパイルド・ラフト基礎８０は、構造物１２の直下の性状が悪い軟弱地盤１６を、支持力の大きい地盤改良基礎８２に改良し、地盤改良基礎８２（支持力Ｐ２）で構造物１２の直接基礎１４を支持している。また、摩擦杭８４は支持地盤２０には到達せず、軟弱地盤１６の下層の過圧密地盤１８に根入れされている。これにより、摩擦杭８４（支持力Ｐ１）で直接基礎１４を支持し、構造物１２の沈下を抑制している。

なお、地盤改良基礎８２は、構造物１２の直下の軟弱地盤１６を、例えば深層混合処理工法などにより改良して固結状態としたものであり、設計上、構造物１２の全荷重を支持できるようになっている。

しかし、特許文献１の工法は、一般的には安価な工法といえるが、構造物の規模が大きい場合には、広い面積に渡り大量の地盤を改良する必要が生じるため、安価とはいえなくなる。また、地盤改良基礎８２は、地震時に作用する水平荷重に対しては、せん断抵抗力が不足している。

特許第３７６５０００号公報

本発明は、上記事実に鑑み、地盤改良せずに耐震性に優れたパイルド・ラフト基礎を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るパイルド・ラフト基礎は、構造物を支持するパイルド・ラフト基礎であって、前記構造物の柱の直下に埋設された第１杭と、軟弱地盤上に設けられ、前記第１杭と前記軟弱地盤に支持される直接基礎と、前記直接基礎を支持し、先端部が前記軟弱地盤の下にある過圧密地盤に根入れされた第２杭と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第１杭が構造物の柱の直下に埋設され、直接基礎が第１杭と軟弱地盤に支持されている。また、第２杭が、先端部を過圧密地盤に根入れして直接基礎を支持している。

このように、第２杭が、圧密沈下が小さい過圧密地盤に先端部を根入れして直接基礎を支持しているので、軟弱地盤を地盤改良する必要がない。この結果、建設コストが低減され、使用する第２杭の本数を適切に選択することで、更に施工費用を低減できる。

また、地震時に発生する水平荷重に対しては、第１杭と第２杭が両方で抵抗するので、水平荷重に対する抵抗力が高くなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のパイルド・ラフト基礎において、前記第２杭が、前記軟弱地盤のすべり面である支持力破壊面と交差していることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、地震時に発生する軟弱地盤のすべり面である支持力破壊面と交差して、第２杭が埋設されている。
これにより、地震時の支持力破壊面を縫い付けるように第２杭が作用し、軟弱地盤のすべりの発生を、第２杭が障害物となることで抑制できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のパイルド・ラフト基礎において、前記第１杭の杭長が前記第２杭の杭長より長い、若しくは前記第１杭の杭径が前記第２杭の杭径より大きいことを特徴としている。
請求項３に記載の発明によれば、第１杭の杭長を第２杭の杭長より長く、若しくは第１杭の杭径を第２杭の杭径より大きくしている。

このように、第１杭の杭長を第２杭より長くすることで、過圧密地盤より深い位置にある、より強固な地盤に第１杭を根入れでき、構造物の圧密沈下を抑制できる。また、第１杭の杭径を第２杭より大きくすることで、第１杭の杭周面積が増え、周囲の地盤から大きな支持力を得ることができ、構造物の圧密沈下を抑制できる。

本発明は、上記構成としてあるので、地盤改良せずに耐震性に優れたパイルド・ラフト基礎が提供できる。

本発明のパイルド・ラフト基礎の基本構成を示す図である。本発明のパイルド・ラフト基礎に地震による水平荷重が作用した場合の支持力を示す図である。本発明のパイルド・ラフト基礎に地震による偏心荷重が作用した場合の支持力を示す図である。従来例のパイルド・ラフト基礎の基本構成を示す図である。

図１に示すように、第１の実施の形態に係るパイルド・ラフト基礎１０は、構造物１２が軟弱地盤１６の上に建てられている。
軟弱地盤１６は、構造物の重量Ｗにより過大な圧密沈下が発生する正規圧密状態ないしそれに近い状態にある軟弱な粘性土の地盤である。性状が悪いにも関わらず直接基礎１４の下の軟弱地盤１６は地盤改良がされていない。

構造物１２の基礎は中空部を備えた直接基礎１４とされ、直接基礎１４の底面は、軟弱地盤１６の上に設けられている。構造物１２の柱２８の直下には第１杭２２が埋め込まれ、構造物１２の重量Ｗは柱２８を経由して第１杭２２に伝達される。

第１杭２２は場所打ちコンクリート杭、ＰＨＣ杭（高強度プレストレストコンクリート杭）、若しくは鋼管杭とされ、過圧密地盤１８の下層にある硬い支持地盤２０に到達する長さを有し、下端部が支持地盤２０に根入れされている。

また、基礎スラブや基礎梁が設けられた直接基礎１４の底面には、第２杭２４が埋め込まれている。第２杭２４はＰＨＣ杭や鋼管杭とされ、軟弱地盤１６の下層にある圧密沈下が少ない過圧密地盤１８に到達する長さを有し、下端部は過圧密地盤１８に根入れされている。なお、第２杭２４の長さは第１杭２２より短い。

このように、第１杭２２の下端部を支持地盤２０に根入れさせ、直接基礎１４を支持（支持力Ｐ３）しているので、構造物１２の圧密沈下が抑制される。また、第２杭２４が、下端部を過圧密地盤１８に根入れさせ、直接基礎１４を支持（支持力Ｐ４）する。

この結果、直接基礎１４の直下の軟弱地盤１６を地盤改良する必要がなく、建設コストを低減できる。また、全部を第１杭２２（支持杭）で支持する場合と比較し、第２杭２４が短いことから設計の自由度が増し、第２杭２４の支持位置を荷重の大きさと地盤の耐力から決定される最適位置に配置でき、経済的な第２杭２４の設計ができる。更に、直接基礎１４の基礎スラブの負担を軽減し、経済的なスラブ設計によるコスト低減も期待できるため、総合的な建設コストが低減できる。

なお、第１杭２２の杭長を第２杭２４の杭長より長くしている。このように、第１杭２２の杭長を第２杭２４より長くすることで、過圧密地盤１８より深い位置にあるより強固な支持地盤２０に第１杭２２を根入れでき、構造物１２の圧密沈下を抑制できる。

次に、地震時の水平荷重について説明する。
図２に示すように、地震時に構造物１２が受ける水平荷重Ｈに対しては、第１杭２２の水平方向の抵抗力Ｐ５と、第２杭２４の水平方向の抵抗力Ｐ６が作用して、両方の抵抗力で水平荷重Ｈに抵抗する。

第１杭２２は場所打ちコンクリート杭、ＰＨＣ杭、若しくは鋼管杭とされ、第２杭２４はＰＨＣ杭や鋼管杭とされている。このため、例えば深層混合処理工法などにより固結状態とされた地盤改良と比較して、せん断力に対する抵抗が大きい。この結果、地震時の水平荷重Ｈに対する抵抗力を高くできる。

次に、地震時の偏心荷重について説明する。
図３に示すように、地震時の偏心荷重（斜め荷重）Ｍに対しては、第１杭２２の鉛直方向の支持力Ｐ７と、第２杭２４の鉛直方向の支持力Ｐ８がそれぞれ直接基礎１４に作用して、両方の抵抗力で構造物１２の偏心荷重Ｍに抵抗する。

このとき、偏心荷重Ｍは、偏りの中心点からの距離により異なる大きさとなるため、第１杭２２の鉛直方向の支持力Ｐ７、及び第２杭２４の鉛直方向の支持力Ｐ８の値は、場所によりそれぞれ異なる値となる。第１杭２２と第２杭２４は、両方の抵抗力で想定される最大の偏心荷重Ｍに抵抗できる寸法とされている。

また、図３に示すように、偏心荷重Ｍを受けたとき軟弱地盤１６の表層において、直接基礎１４の下面の地盤が、構造物１２の側方に向けて押し出される、いわゆるすべりが発生する。このとき、発生したすべりで押し出される地盤部分と、周囲の移動しない地盤との境界面を支持力破壊面といい、破線２６で示している。

支持力破壊面２６と交差して、支持力破壊面２６の内部に複数の第２杭２４が埋め込まれている。これより、第２杭２４が支持力破壊面を縫い付けるように作用し、軟弱地盤１６にすべりが発生する際の障害物となり、すべりに抵抗する。これにより、直接基礎１４の下面のすべりの発生が抑制できる。

更に、地震時のロッキングによる鉛直荷重（図示せず）に対しては、第１杭２２の鉛直方向の支持力Ｐ７と、第２杭２４の鉛直方向の支持力Ｐ８が作用して、両方の抵抗力でロッキングに抵抗する。これにより、構造物１２のロッキングが抑制される。

なお、第２杭２４は、直接基礎１４を支持すればよく、第２杭２４の杭頭は直接基礎１４に固定しなくてもよい。これにより、第２杭２４に引張力が作用しづらく、直接基礎１４と第２杭２４の杭頭の接合部の損傷が防止できる。

以上の説明において、第１杭２２は、支持地盤２０に根入れさせる長さとしたが、第１杭２２を大径とし、第１杭の杭周面積を増やし、周囲の地盤から大きな支持力を得る構成でもよい。このとき、大径とされた第１杭２２が構造物１２の沈下を抑制する支持力を有するなら、第１杭２２の長さを短くし、支持地盤２０に下端部を根入れさせなくてもよい。

１０パイルド・ラフト基礎
１２構造物
１４直接基礎
１６軟弱地盤
１８過圧密地盤
２０支持地盤
２２第１杭
２４第２杭
２６支持力破壊面（すべり面）
２８柱

Claims

構造物を支持するパイルド・ラフト基礎であって、
前記構造物の柱の直下に埋設された第１杭と、
軟弱地盤上に設けられ、前記第１杭と前記軟弱地盤に支持される直接基礎と、
前記直接基礎を支持し、先端部が前記軟弱地盤の下にある過圧密地盤に根入れされた第２杭と、
を有するパイルド・ラフト基礎。
前記第２杭が、前記軟弱地盤のすべり面である支持力破壊面と交差している請求項１に記載のパイルド・ラフト基礎。
前記第１杭の杭長が前記第２杭の杭長より長い、若しくは前記第１杭の杭径が前記第２杭の杭径より大きい請求項１又は２に記載のパイルド・ラフト基礎。