JP2012246656A

JP2012246656A - 建物の基礎構造、及び建物の基礎構築方法

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Publication number: JP2012246656A
Application number: JP2011118132A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Tsubakihara; 康則椿原
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: JP5967869B2

Abstract

【課題】基礎杭が残る地盤の上に、この基礎杭の撤去を行わないで、柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることが可能な建物の基礎構造、及び建物の基礎構築方法を提供する。
【解決手段】地盤１４に残存した既存杭１６と、新設建物１２の基礎底版２６と地盤１４の掘削面２８との間に形成された埋め戻し層１８と、を有する建物の基礎構造１０により、埋め戻し層１８を介して既存杭１６の頭部３０と地盤１４の掘削面２８とへ基礎底版２６の荷重を伝達させて、埋め戻し層１８の支持力を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基礎杭が残る地盤の上に建てられる建物の基礎構造、及び建物の基礎構築方法に関する。

基礎杭に支持された建物を老朽化等の理由により解体して新しい建物（以下、「新設建物」とする）を建てる場合、新設建物を支持する基礎杭（以下、「新設杭」とする）を打設するために、解体する建物を支持していた基礎杭（以下、「既存杭」とする）を撤去しなければならない。

また、既存杭の撤去を行わずに既存杭を避けて新設杭を打設することが考えられるが、新設杭を設ける平面位置の自由度が損なわれてしまう。この問題は、新設杭の真上に配置される、新設建物の躯体柱の平面位置の自由度が損なわれることを意味する。

特許文献１には、既存杭に支持されたマット基礎上に新設構造物を構築する構造物の構築方法が開示されているが、新設構造物の躯体柱が真上に配置される既存杭の平面位置は変更できないので、新設構造物の躯体柱の平面位置の自由度が損なわれてしまう。また、既存杭と新設構造物の躯体柱との平面位置を異ならせようとした場合、マット基礎に応力集中が生じることが考えられるので、マット基礎を、厚くするなどして強固な構造にしなければならない。

特開２００２−１４６８０９号公報

本発明は係る事実を考慮し、基礎杭が残る地盤の上に、この基礎杭の撤去を行わないで、柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることが可能な建物の基礎構造、及び建物の基礎構築方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、地盤に残存する既存杭と、新設建物の基礎底版と前記地盤の掘削面との間に埋め戻し材を埋め戻すことにより形成され、前記既存杭の頭部と前記掘削面とへ前記基礎底版の荷重を伝達する埋め戻し層と、を有する建物の基礎構造である。

請求項１に記載の発明では、埋め戻し層を介して既存杭の頭部と地盤の掘削面とへ基礎底版の荷重を伝達させることにより、基礎底版に対する埋め戻し層の支持力を向上させることができる。これにより、埋め戻し層の上に建物を直接基礎として支持することができる。また、新設建物の基礎形成を直接基礎とすることができるので、既存杭が残存する地盤の上に、既存杭の撤去を行わないで、柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることができる。

請求項２に記載の発明は、前記既存杭の頭部には平板が設けられ、該平板は前記埋め戻し層に埋設されている。

請求項２に記載の発明では、平板によって、基礎底版の荷重を既存杭へ効率よく伝達することができる。

請求項３に記載の発明は、前記基礎底版には、前記地盤に支持される新設杭が設けられている。

請求項３に記載の発明では、新設杭によって所謂「パイルド・ラフト基礎」を構築することができ、新設建物の不同沈下を防ぐことができる。

請求項４に記載の発明は、既存建物を解体し、該既存建物を支持していた既存杭が残存する地盤を掘り下げて掘削面を形成する掘削工程と、前記掘削面の上に露出した前記既存杭を前記掘削面の位置で切断する切断工程と、前記掘削面の上に埋め戻し材を埋め戻し、新設建物の基礎底版の直接基礎とする埋め戻し層形成工程と、を有する建物の基礎構築方法である。

請求項４に記載の発明では、掘削工程、切断工程、及び埋め戻し層形成工程を有する建物の基礎構築方法によって、既存杭が残存する地盤の上に、既存杭の撤去を行わないで、柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることができる。

本発明は上記構成としたので、基礎杭が残る地盤の上に、この基礎杭の撤去を行わないで、柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることができる。

本発明の第１の実施形態に係る建物の基礎構造を示す立面図である。本発明の第２の実施形態に係る建物の基礎構造を示す立面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の第３の実施形態に係る建物の基礎構造を示す立面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第１の実施形態に係る建物の基礎構造について説明する。

図１の立面図に示すように、建物の基礎構造１０は、新設建物としての鉄筋コンクリート造の建物１２を表層地盤１４上に支持し、既存杭１６、埋め戻し層１８、及び新設杭としての摩擦杭２０を有している。表層地盤１４は、軟弱層を構成し、支持地盤２２の上に形成されている。

埋め戻し層１８は、建物１２の地下階２４の下部を構成する基礎底版２６と、表層地盤１４の掘削面２８との間に、埋め戻し材Ｖを埋め戻し、締め固めることによって形成されている。

既存杭１６は、建物１２を建てる前に建てられていた建物（以下、「既存建物」とする）を支持していた基礎杭であり、既存建物を解体した後において表層地盤１４中に残存している。また、既存杭１６は、支持地盤２２に支持されており、杭頭部が掘削面２８の位置（高さ）で切断されている。すなわち、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２とは接触しておらず、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２との間に埋め戻し層１８が介在している。

これらの構成によって、基礎底版２６の荷重は、埋め戻し層１８を介して、既存杭１６の頭部３０の上面３２と、掘削面２８とへ伝達される。また、基礎杭の杭頭部を切断して構成した既存杭１６によって、埋め戻し層１８の層厚さを厚くすることができる。これにより、既存杭１６が負担する基礎底版２６の接地圧の分布領域Ｓを大きくすることができるので、基礎底版２６の接地圧の大部分を既存杭１６に伝達できる。すなわち、基礎底版２６の荷重を既存杭１６へ効率よく伝達することができる。

摩擦杭２０は、基礎底版２６に複数本設けられており、下端部が表層地盤１４中に埋設されている。すなわち、摩擦杭２０は、表層地盤１４に支持され、基礎底版２６を支持している。

ここで、建物の基礎構造１０を構築する建物の基礎構築方法について説明する。

まず、解体工程により、既存建物を解体する。
次に、掘削工程により、既存建物を支持していた基礎杭が残存する表層地盤１４の、建物１２が設けられる位置を掘り下げて掘削面２８を形成する。
次に、切断工程により、既存建物を支持していた基礎杭における掘削面２８上に露出した杭頭部を、掘削面２８の位置（高さ）で切断する。これにより、基礎杭は、既存杭１６となる。
次に、埋め戻し層形成工程により、掘削面２８の上に埋め戻し材Ｖを埋め戻し締め固めて、建物１２の直接基礎となる埋め戻し層１８を形成する。
次に、新設杭打設工程により、摩擦杭２０を打設する。これにより、建物の基礎構造１０が構築される。後は、この建物の基礎構造１０の上に建物１２を建てる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る建物の基礎構造の作用と効果について説明する。

本発明の第１の実施形態の建物の基礎構造１０では、埋め戻し層１８を介して既存杭１６の頭部３０（上面３２）と、表層地盤１４の掘削面２８とへ基礎底版２６の荷重を伝達させることにより、基礎底版２６に対する埋め戻し層１８の支持力を向上させることができる。これにより、埋め戻し層１８の上に建物１２を直接基礎として支持することができる。

一般的に、杭基礎は、建物直下の地盤が軟弱な場合に採用されるので、この地盤上に新設建物を直接基礎として支持することは困難になるが、建物の基礎構造１０では、既存杭１６を利用して埋め戻し層１８の支持力を向上させることにより、建物１２の基礎形成を直接基礎とすることができる。これにより、基礎杭（既存杭１６）が残存する地盤の上に、基礎杭（既存杭１６）の撤去を行わないで、躯体柱の平面位置の自由度を損なうことなく新設建物を建てることができる。

また、埋め戻し層１８の直接基礎としての支持力（埋め戻し層１８を介して表層地盤１４の掘削面２８へ伝達される基礎底版２６の荷重）と、既存杭１６により付与される支持力（埋め戻し層１８を介して既存杭１６の頭部３０へ伝達される基礎底版２６の荷重）とを合わせた支持力を得ることができるので、既存建物よりも荷重の大きい建物１２を構築することができる。

また、建物の基礎構造１０は、既存杭１６を再利用するので、新たに基礎杭を設ける基礎構造に比べて施工コストを低減することができる。

また、摩擦杭２０によって所謂「パイルド・ラフト基礎」を構築することができ、建物１２の不同沈下を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る建物の基礎構造について説明する。

第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第２の実施形態の建物の基礎構造３４は、図２の立面図、及び図２のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、掘削面２８の上に平板としての鋼板３６が４つ配置されている。

鋼板３６は、既存杭１６の頭部３０の上面３２に固定され、既存杭１６に支持されている。また、鋼板３６は、埋め戻し層１８に埋設されている。すなわち、基礎底版２６の下面と、鋼板３６の上面とは接触しておらず、基礎底版２６の下面と、鋼板３６の上面との間に埋め戻し層１８が介在している。埋め戻し層１８の層厚さは、第１の実施形態の建物の基礎構造１０を構成する埋め戻し層１８の層厚さよりも薄くなっている。

既存杭１６は、既存建物を支持していた基礎杭そのものであり、杭頭部を切断する等の加工は施されていない。表層地盤１４の掘削面２８と、既存杭１６の上面３２とを一致させている。既存杭１６は、既存建物を解体した後において表層地盤１４中に残存している。

次に、本発明の第２の実施形態に係る建物の基礎構造の作用と効果について説明する。

本発明の第２の実施形態の建物の基礎構造３４では、図２に示すように、埋め戻し層１８を介して鋼板３６と表層地盤１４の掘削面２８とへ基礎底版２６の荷重を伝達させる。そして、鋼板３６に伝達された荷重は、既存杭１６の頭部３０へ伝達される。これにより、基礎底版２６に対する埋め戻し層１８の支持力を向上させることができ、埋め戻し層１８の上に建物１２を直接基礎として支持することができる。

また、鋼板３６により、埋め戻し層１８の層厚さが薄い場合においても、既存杭１６が負担する基礎底版２６の接地圧の分布領域Ｓを大きくすることができる。これにより、基礎底版２６の荷重を既存杭１６へ効率よく伝達することができる。

以上、本発明の第２の実施形態に係る建物の基礎構造について説明した。

なお、本発明の第２の実施形態では、掘削面２８の上に平板としての鋼板３６を配置した例を示したが、埋め戻し層１８の層厚さが薄く、既存杭１６が負担する基礎底版２６の接地圧の分布領域Ｓを大きくすることができない場合に、鋼板３６の使用が有効となる。第１の実施形態の建物の基礎構造１０では、基礎杭の杭頭部を切断して構成した既存杭１６により埋め戻し層１８の層厚さを厚くして、既存杭１６が負担する基礎底版２６の接地圧の分布領域Ｓを大きくしたが、第２の実施形態の建物の基礎構造３４では、基礎杭の杭頭部を切断する作業を必要としない。

また、本発明の第２の実施形態では、平板を鋼板３６とした例を示したが、既存杭１６が負担する基礎底版２６の接地圧の分布領域Ｓを大きくすることができれば、平板は、コンクリートや樹脂等のどのような材料によって形成してもよい。

次に、本発明の第３の実施形態に係る建物の基礎構造について説明する。

第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第３の実施形態の建物の基礎構造３８は、図４の立面図に示すように、表層地盤１４が、支持地盤２２の上に形成された硬質層１４Ｂと、硬質層１４Ｂの上に形成された軟弱層１４Ａと、によって構成されている。

そして、硬質層１４Ｂの上面と掘削面２８とを略一致させている。また、既存杭１６は、支持地盤２２に支持されており、杭頭部が、硬質層１４Ｂの上面（掘削面２８）の位置（高さ）で切断されている。すなわち、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２とは接触しておらず、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２との間に埋め戻し層１８が介在している。

次に、本発明の第３の実施形態に係る建物の基礎構造の作用と効果について説明する。

本発明の第３の実施形態の建物の基礎構造３８では、図４に示すように、埋め戻し層１８を介して既存杭１６の頭部３０（上面３２）と、掘削面２８とへ基礎底版２６の荷重を伝達させる。これにより、基礎底版２６に対する埋め戻し層１８の支持力を向上させることができ、埋め戻し層１８の上に建物１２を直接基礎として支持することができる。

また、掘削面２８へ伝達された基礎底版２６の荷重は、硬質層１４Ｂを伝播して支持地盤２２へ伝達されるので、基礎底版２６に対する埋め戻し層１８の支持力を向上させることができる。

以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。

なお、本発明の第１及び第３の実施形態では、基礎杭の杭頭部を切断して既存杭１６を構成した例を示し、本発明の第２の実施形態では、基礎杭に切断加工を施さずにそのまま既存杭１６として使用した例を示したが、既存杭１６は、基礎杭の杭頭部を切断して構成してもよいし、基礎杭に切断加工を施さずにそのまま使用してもよい。

また、本発明の第１〜第３の実施形態では、表層地盤１４の掘削面２８と、既存杭１６の上面３２とを一致させた例を示したが、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２とを接触させずに、基礎底版２６の下面と、既存杭１６の上面３２との間に埋め戻し層１８を介在させていればよく、表層地盤１４の掘削面２８から上方へ既存杭１６の頭部３０を突出させてもよい（表層地盤１４の掘削面２８よりも上方へ既存杭１６の上面３２を位置させてもよい)。すなわち、建物の基礎構造１０、３４、３８が、所謂「パイルド・ラフト基礎」を構成していればよい。これにより、本来の杭基礎としての支持力や健全性が期待できない既存杭１６であっても、埋め戻し層１８の支持力を向上させる補強部材として利用することができる。

また、本発明の第１〜第３の実施形態で示した埋め戻し層１８は、表層地盤１４と一体となる地盤を形成し、建物１２を支持する直接基礎の基礎形式を構成できる材料によって形成されていればよく、例えば、砂等の埋め戻し材を転圧により締め固めて形成したり、流動化処理土を注入したりしてもよい。

また、埋め戻し層１８は、直接基礎としての支持力が得られれば、それほど強く締め固めなくてもよい。締め固めの強さは、摩擦杭２０の支持力を考慮して、建物１２の沈下量が所定の許容沈下量以下となるように適宜決めればよい。

また、本発明の第１〜第３の実施形態では、新設杭として摩擦杭２０を用いた例を示したが、新設杭は、建物１２の不同沈下を防止できる程度の支持力を埋め戻し層１８に付与できるものであればよい。よって、新設杭は、支持地盤２２に支持させなくてもよいし、一般的な基礎杭よりも短い杭や細い杭にすることができる。これにより、低コストの新設杭により、不同沈下防止効果を得ることができる。

また、本発明の第１〜第３の実施形態では、建物１２を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、本発明の第１〜第３の実施形態は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。

以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、３４、３８建物の基礎構造
１２建物（新設建物）
１４表層地盤（地盤）
１６既存杭
１８埋め戻し層
２０摩擦杭（新設杭）
２６基礎底版
２８掘削面
３０頭部
３６鋼板（平板）
Ｖ埋め戻し材

Claims

地盤に残存する既存杭と、
新設建物の基礎底版と前記地盤の掘削面との間に埋め戻し材を埋め戻すことにより形成され、前記既存杭の頭部と前記掘削面とへ前記基礎底版の荷重を伝達する埋め戻し層と、を有する建物の基礎構造。
前記既存杭の頭部には平板が設けられ、該平板は前記埋め戻し層に埋設されている請求項１に記載の建物の基礎構造。
前記基礎底版には、前記地盤に支持される新設杭が設けられている請求項１又は２に記載の建物の基礎構造。
既存建物を解体し、該既存建物を支持していた既存杭が残存する地盤を掘り下げて掘削面を形成する掘削工程と、
前記掘削面の上に露出した前記既存杭を前記掘削面の位置で切断する切断工程と、
前記掘削面の上に埋め戻し材を埋め戻し、新設建物の基礎底版の直接基礎とする埋め戻し層形成工程と、
を有する建物の基礎構築方法。