JP2012102573A - 水平力伝達構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工容易な水平力伝達構造の構築方法を提供する。
【解決手段】水平力伝達構造１０は、地盤改良体１２、基礎部１６、地盤改良体１２と基礎部１６の間に挿入される鋼棒１４を有している。鋼棒１４は、地盤改良体１２の上面１２Ｆから頭部を突き出した状態で、下部が地盤改良体１２に固定され、上部が基礎部１６に固定されている。水平力伝達構造１０は次の工程を経て構築される。先ず、穴穿孔工程を実行する。即ち、地盤改良体１２を構築した後、地盤改良体１２の上面１２Ｆに穴２０を穿孔する。次に、水平力伝達部材固定工程を実行する。即ち、穴２０に鋼棒１４を挿入し、モルタル２２を充填する。鋼棒１４の上部は地盤改良体１２の上面１２Ｆから突き出されている。最後に基礎部構築工程を実行する。即ち、基礎部１６を地盤改良体１２の上に構築する。基礎部１６はコンクリートで構築され、鋼棒１４の上部を呑み込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、水平力伝達構造の構築方法に関する。

軟弱地盤等では、地盤改良された地盤改良体の上に構造物が構築される。地盤改良体は、構造物の基礎と地盤改良体の間の摩擦抵抗で基礎の滑動を抑制し、杭に作用する水平力を軽減している。しかし、地震力や偏土圧によって地盤改良体に大きな水平力が作用するときには、構造物の基礎と地盤改良体の間の摩擦抵抗力が不足して、基礎と地盤改良体の間が滑動する。

この滑動を防止するために、杭の杭径を大きくする選択もあるが施工コストが増大する。このため、基礎と地盤改良体の間に、せん断力を伝達させるコッター（楔、突起）やシェアキー（伝達部材）等の滑り止め機構を設けて対応している（特許文献１）。

特許文献１は、図６に示すように、軟弱層７３に構築された構造物７０が、杭７１と地盤改良体７２で支持されている。地盤改良体７２は軟弱層７３に構築され、杭７１は、支持層７５に達する深さとされている。

地盤改良体７２は、水平力伝達部材としてのかご筋７６を囲んで構築され、かご筋７６の頭部は構造物７０の基礎に呑み込まれている。これにより、かご筋７６を介して、地盤改良体７２と構造物７０の間で水平力が伝達される。

しかし、特許文献１では、施工が大掛かりとなるかご筋７６が使用されており、多大の手間と費用を要する。

特開平１１−２００３８１号公報

本発明は、上記事実に鑑み、施工容易な水平力伝達構造の構築方法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水平力伝達構造の構築方法は、地盤改良体の上面に穴を穿孔する工程と、前記穴に水平力伝達部材を挿入し、前記水平力伝達部材の上部を前記地盤改良体から突き出した状態で前記穴に充填材を充填する工程と、構造物の基礎部を前記地盤改良体の上に構築し、前記水平力伝達部材の上部を前記基礎部に呑み込ませる工程と、を有することを特徴としている。

地盤改良体の上面に穴を穿孔し、この穴に挿入した水平力伝達部材を充填材で固着すれば、容易に地盤改良体に水平力伝達部材を取り付けることができる。この水平力伝達部材の上部を基礎部に呑み込ませれば、水平力伝達部材により、地盤改良体と構造物の基礎部の間で水平力を伝達できる。
即ち、本発明によれば、施工容易な水平力伝達構造の構築方法を提供できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水平力伝達構造の構築方法において、前記穴は、前記地盤改良体の上面に所定間隔をあけて鉛直方向に穿孔されていることを特徴としている。
即ち、地盤改良体への穴の間隔、穴の深さ等を調整することで、地盤改良体と基礎部の間で伝達される水平力を調整することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の水平力伝達構造の構築方法において、前記穴は、前記地盤改良体の品質検査用のコア抜き試験後の孔であることを特徴としている。

地盤改良体は、品質管理上、頭部のコア抜き試験が必要である。このため、コア抜き試験でコア抜が抜かれた孔を利用すれば、改めて穴を穿孔する必要がなく、容易に地盤改良体に水平力伝達部材を取り付けることができる。
この結果、コスト削減や工期の短縮が図れる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の水平力伝達構造の構築方法において、前記穴は、鉛直軸に対して傾斜して穿孔され、前記水平力伝達部材が斜めに挿入されていることを特徴としている。

これにより、水平力伝達部材の地盤改良体への根入れ長さや、取り付け間隔、鉛直軸に対する傾斜角度等を変えることで、水平力伝達部材を介して伝達できる水平力を調整することができる。また、地盤改良体が水平力伝達部材で斜め方向に緊結される。この結果、外周面をラップさせ壁体とした地盤改良体の連結力が補強される。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水平力伝達構造の構築方法において、前記地盤改良体は壁体として形成されており、前記穴の位置から前記壁体の長さ方向と交差する方向へ、補強用の補強地盤改良体が設けられていることを特徴としている。

これにより、水平力伝達部材が挿入された地盤改良体の、壁体の長さ方向と交差する側方（面外方向）への水平力に対する負担を軽減できる。また、地盤改良体の側方への水平力に対する強度を高めるために、別途、施工が困難な高強度改良体を構築する必要がなく、コストの低減や工期の短縮を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水平力伝達構造の構築方法において、前記穴が形成された前記地盤改良体の頭部には、補強用の繊維が混入されていることを特徴としている。

これにより、水平力伝達部材が挿入された地盤改良体の頭部の靭性を高めることができる。この結果、水平力伝達部材を介して地盤改良体の頭部に水平力が加えられても、地盤改良体の頭部の損傷を抑制できる。

本発明は、上記構成としてあるので、施工容易な水平力伝達構造の構築方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る構築方法で構築される水平力伝達構造の基本構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る構築方法で構築される水平力伝達構造の基本構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る構築方法で構築される水平力伝達構造の基本構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る構築方法で構築される水平力伝達構造の基本構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る構築方法で使用される繊維の混入状態を示す図である。 従来例の水平力伝達構造の基本構成を示す図である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る水平力伝達構造の構築方法は、図１に示す水平力伝達構造１０を構築する方法である。図１（Ａ）は地盤改良体１２の斜視図であり、図１（Ｂ）は地盤改良体１２と基礎部１６の断面図である。

水平力伝達構造１０は、壁状に構築された地盤改良体１２と、地盤改良体１２の上に構築される構造物１８の基礎部１６と、地盤改良体１２と基礎部１６の間に挿入される鋼棒１４を有している。

地盤改良体１２は、図示しないオーガで原地盤２４を掘削しながら、掘削土とセメントミルクを混合、撹拌して円柱体を構築し、隣接する円柱体の外周面同士をラップさせ壁体とされている。地盤改良体１２の上部には鋼棒１４が挿入され、地盤改良体１２の上面１２Ｆには、基礎部１６の底面が設けられている。

鋼棒１４は、地盤改良体１２の上面１２Ｆから頭部を突き出した状態で、下部が地盤改良体１２に固定され、上部が基礎部１６に固定されている。これにより、地震時の水平力Ｒを、鋼棒１４を介して、地盤改良体１２と基礎部１６の間で伝達することができる。
基礎部１６は、地盤改良体１２の上にコンクリートで構築され、鋼棒１４の頭部を呑み込み、構造物１８の鉛直荷重を地盤改良体１２に伝達させる。

水平力伝達構造１０は、次の工程を経て構築される。
先ず、穴穿孔工程を実行する。具体的には、地盤改良体１２を構築した後、地盤改良体１２の上面１２Ｆに、穴２０を穿孔する。穴２０は、鋼棒１４が挿入される径Ｄ１、深さＨ１とされ、間隔Ｌ１をあけて、鉛直方向に複数個設ける。

次に、水平力伝達部材固定工程を実行する。具体的には、穴２０に鋼棒１４を挿入し、固定する。鋼棒１４は、穴２０の深さＨ１以上の長さＨ２とされ、鋼棒１４の上部を、地盤改良体１２の上面から突き出している。この状態で、穴２０の内壁と鋼棒１４の外周面の間にモルタル２２を充填し、モルタル２２で、鋼棒１４を地盤改良体１２に固定する。

最後に、基礎部構築工程を実行する。具体的には、構造物１８の基礎部１６を地盤改良体の上に構築する。基礎部１６はコンクリートで構築され、鋼棒１４の上部を基礎部１６のコンクリートに呑み込ませる。これにより、鋼棒１４が基礎部１６に固定される。

このとき、穴２０の間隔Ｌ１、穴２０の深さＨ１等を調整することで、地盤改良体１２と基礎部１６の間で伝達される水平力Ｒを調整することができる。

更に、穴２０は、地盤改良体１２の品質検査用のコア抜き試験後の抜き穴を利用することができる。地盤改良体１２は、品質管理上、頭部のコア抜き試験がなされる。このため、コア抜き試験でコア抜が抜かれた抜き穴を、鋼棒１４の固定用の穴２０に利用すれば、改めて穴２０を穿孔する必要がなく、容易に地盤改良体に鋼棒１４を取り付けることができる。この結果、施工コストの削減や工期の短縮を図ることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る水平力伝達構造の構築方法は、図２の斜視図に示す水平力伝達構造３０の構築方法である。

水平力伝達構造３０は、壁状に構築された地盤改良体１２と、地盤改良体１２の上に構築される図示しない構造物の基礎部と、地盤改良体１２と基礎部の間に挿入されるＰＣ鋼線３２を有している。ＰＣ鋼線３２は、複数の地盤改良体１２を横切って斜め方向に挿入され、シアキーとして作用する。なお、基礎部は、第１の実施の形態と同じ構成であり、図示は省略した。

水平力伝達構造３０は、次の工程を経て構築される。基本的に第１の実施の形態と同じ工程であり、相違点を中心に説明する。
先ず、穴穿孔工程を実行する。具体的には、地盤改良体１２を構築した後、地盤改良体１２の上面に、ＰＣ鋼線３２を挿入する穴３４、３５を穿孔する。

穴３４は、ＰＣ鋼線３２が挿入される径Ｄ２で所定の間隔Ｌ２をあけて、水平に対して反時計回りに角度α（度）傾け、深さＨ２で斜めに、複数穿孔する。このとき、隣接する複数の地盤改良体１２を横切って穿孔させる。一方、穴３５は、穴３４と同じ寸法、同じ深さの穴を、水平に対して時計回りに角度α（度）傾けて、複数穿孔する。穴３４、３５の一部は、側面視でオーバーラップしている。

次に、水平力伝達部材固定工程を実行する。具体的には、穴３４、４５に、それぞれＰＣ鋼線３２を深さＨ２まで、斜めに挿入する。ＰＣ鋼線３２は、深さＨ２以上の長さＨ３とされ、ＰＣ鋼線３２の上部は、地盤改良体１２の上面から突き出ている。この状態で、穴３４、３５の内壁とＰＣ鋼線３２の外周面の間にモルタル２２を充填する。これにより、モルタル２２で、ＰＣ鋼線３２が地盤改良体１２に固定される。

最後に、基礎部構築工程を実行する。これは、第１の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。これにより、ＰＣ鋼線３２の頭部が基礎部に固定される。
上述の工程とすることで、水平力伝達構造３０が容易に構築できる。

また、水平力伝達構造３０は、構造物の鉛直荷重を、地盤改良体１２に伝達する。同時に、地震時には水平力Ｒを、ＰＣ鋼線３２を介して、地盤改良体１２と構造物の基礎部の間で伝達する。
また、ＰＣ鋼線３２の地盤改良体１２への根入れ長さＨ２や、取り付け間隔Ｌ２、水平に対する傾斜角度α等を変えることで、ＰＣ鋼線３２を介して伝達できる水平力を調整することができる。

更に、地盤改良体１２がＰＣ鋼線３２で斜め方向に緊結される。この結果、外周面をラップさせ壁体とした地盤改良体１２の連結力が補強される。なお、ＰＣ鋼線３２の代わりに、鋼製の棒を使用してもよい。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る水平力伝達構造の構築方法は、図３の斜視図に示す水平力伝達構造４０の構築方法である。

水平力伝達構造４０は、壁状に構築された地盤改良体１２と、地盤改良体１２の上に構築される図示しない構造物の基礎部と、地盤改良体１２と基礎部の間に挿入される鋼棒１４を有している。ここに、鋼棒１４が取り付けられた地盤改良体１２Ｃの側面には、壁体の長さ方向と交差する方向へ、補強用の補強地盤改良体４２が設けられている。なお、基礎部は、第１の実施の形態と同じ構成であり、図示は省略した。

水平力伝達構造４０は、次の工程を経て構築される。基本的に第１の実施の形態と同じ工程であり、相違点を中心に説明する。

先ず、穴穿孔工程を実行する。具体的には、地盤改良体１２を構築した後、鋼棒１４が固定される地盤改良体１２Ｃの両側面に、補強地盤改良体４２を構築する。補強地盤改良体４２は、地盤改良体１２と同じ方法で構築される。但し、補強地盤改良体４２は、頭部側を地盤改良体１２Ｃの頭部とラップさせ、下端側を地盤改良体１２Ｃの下端から所定の距離Ｌ３だけ離して傾斜させて構築する。その後、地盤改良体１２Ｃの上面に、鋼棒１４を挿入する穴２０を、所定の間隔Ｌ１をあけて、複数穿孔する。

次に、水平力伝達部材の固定工程を実行する。これは、第１の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。

最後に、基礎部の構築工程を実行する。これも、第１の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。
上述の工程とすることで、水平力伝達構造４０が容易に構築できる。

水平力伝達構造４０は、地盤改良体１２Ｃの両側面に補強地盤改良体４２が構築されており、鋼棒１４が挿入された地盤改良体１２Ｃの、壁体の長さ方向と交差する側方（面外方向）への水平力に対する負担を軽減できる。

また、地盤改良体１２Ｃの側方への水平力に対する強度を高めるために、地盤改良体１２Ｃの代わりに、別途、施工が困難な高強度改良体を構築する必要がなくなり、コストの低減や工期の短縮を図ることができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る水平力伝達構造の構築方法は、図４の斜視図に示す、水平力伝達構造５０の構築方法である。

水平力伝達構造５０は、壁状に構築された地盤改良体１２と、地盤改良体１２の上に構築される図示しない構造物の基礎部と、地盤改良体１２と基礎部の間に挿入される鋼棒１４を有している。ここに、地盤改良体１２の頭部には、補強用の繊維５２が混入されている。なお、基礎部は、第１の実施の形態と同じ構成であり、図示は省略する。

水平力伝達構造５０は、次の工程を経て構築される。基本的に第１の実施の形態と同じ工程であり、相違点を中心に説明する。

先ず、穴の穿孔工程を実行する。具体的には、頭部に繊維５２が混入された地盤改良体１２を構築し、地盤改良体１２Ｃの上面に、鋼棒１４を挿入する穴２０を、所定の間隔Ｌ１で、複数穿孔する。繊維５２の混入は、例えば、頭部の構築位置におおて、掘削土とセメントミルクの攪拌時に、後述する繊維５２を投入し、掘削土、セメントミルク、及び繊維５２を、一緒に攪拌し、混合すればよい。

次に、水平力伝達部材の固定工程を実行する。これは、第１の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。
最後に、基礎部の構築工程を実行する。これも、第１の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。
上述の工程とすることで、水平力伝達構造５０が容易に構築できる。

水平力伝達構造５０により、地盤改良体１２の頭部の靭性を高めることができる。この結果、鋼棒１４を介して、地盤改良体１２と基礎部の間で水平力Ｒが伝達されたとき、頭部の靭性が高められており、頭部の損傷を抑制できる。

なお、繊維５２を混入する地盤改良体１２は、全ての地盤改良体１２でなくてもよく、鋼棒１４が挿入された地盤改良体１２Ｃの頭部に限定することもできる。これにより、混入させる繊維５２の量を減らすことができる。

次に、混入する繊維５２について説明する。
図５に示すように、繊維５２を地盤改良体１２の頭部に混入することにより、繊維５２の摩擦抵抗でせん断破壊面５４が補強される。

せん断破壊面５４を補強するために混入する繊維５２は、破断強度が２００〜１２００ＭＰａでヤング係数が２〜１５ＧＰａの機械的性質を有するものが望ましい。例えば、ポリプロピレン繊維が該当する。

また、繊維５２の直径は１０〜５０μｍの範囲内が望ましい。これは、地盤改良体１２と繊維５２の接触を十分に確保するためには、ある程度の大きさが必要なこと、一方、繊維５２の直径が大きくなり過ぎると、繊維５２を屈曲させて相互に絡み合わせるのが困難になるため、大きさに限界があるためである。

なお、繊維５２の形状が直線状では、直径が適切な大きさであっても、繊維５２同士が相互に絡み合うことはなく、十分大きな摩擦抵抗を得ることはできない。図５（Ａ）に示すように、繊維５２と繊維５２が相互に絡み合うように混入させることが望ましい。

これにより、地盤改良体１２と繊維５２の間に十分大きな摩擦抵抗を作用させることができる。この摩擦抵抗により、地盤改良体１２の表面でのせん断破壊面５４の発生、せん断破壊面５４の成長を抑制できる。即ち、局所的な応力が集中する頭部の靭性を補強することができる。また、耐震性も向上できる。更に、繊維５２を補強していない地盤改良体１２の下部には、荷重分散効果で均等な水平力が伝わるようにすることができる。

１０ 水平力伝達構造
１２ 地盤改良体
１４ 鋼棒（水平力伝達部材）
１６ 基礎部
１８ 構造物
２０ 穴
２２ モルタル（充填剤）
４２ 補強地盤改良体
５２ 繊維

Claims (6)

1. 地盤改良体の上面に穴を穿孔する工程と、
   前記穴に水平力伝達部材を挿入し、前記水平力伝達部材の上部を前記地盤改良体から突き出した状態で前記穴に充填材を充填する工程と、
   構造物の基礎部を前記地盤改良体の上に構築し、前記水平力伝達部材の上部を前記基礎部に呑み込ませる工程と、
   を有する水平力伝達構造の構築方法。
2. 前記穴は、前記地盤改良体の上面に所定間隔をあけて鉛直方向に穿孔されている請求項１に記載の水平力伝達構造の構築方法。
3. 前記穴は、前記地盤改良体の品質検査用のコア抜き試験後の孔である請求項２に記載の水平力伝達構造の構築方法。
4. 前記穴は、鉛直軸に対して傾斜して穿孔され、前記水平力伝達部材が斜めに挿入されている請求項１に記載の水平力伝達構造の構築方法。
5. 前記地盤改良体は壁体として形成されており、前記穴の位置から前記壁体の長さ方向と交差する方向へ、補強用の補強地盤改良体が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の水平力伝達構造の構築方法。
6. 前記穴が形成された前記地盤改良体の頭部には、補強用の繊維が混入されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の水平力伝達構造の構築方法。

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