JP2013177741A - 複合地盤杭基礎技術による既設構造物基礎の耐震補強構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地盤82中の所定の深度から上部基礎2,5の底面2A1,5Aまでの鉛直方向範囲及び既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第1固化改良体1Aと、上部基礎2,5の底面2A1,5Aから地上面82Aまでの鉛直方向範囲及び既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第2固化改良体1Bと、を備え、かつ、第1固化改良体1A及び第2固化改良体1Bにおける所定の水平方向範囲の外周は、平面視にて、少なくとも上部基礎2,5の外周よりも外側に位置することを特徴とする複合地盤杭基礎技術による既設構造物基礎の耐震補強構造である。
【選択図】図1
Description
特許文献1は、既設杭と既設フーチングからなる既設構造物基礎の周囲の地盤に鋼矢板壁と増設杭とを設け、鋼矢板壁とフーチングの間をコンクリートで一体化固定するとともに、フーチングより下方の地盤を固化材により地盤改良したものである。
特許文献2は、既設杭と既設フーチングからなる水上既設構造物基礎の周囲の地盤に鋼矢板壁を設け、鋼矢板壁とフーチングの間をコンクリートで一体化固定するとともに、フーチングより下方の地盤を固化材により地盤改良したものである。
特許文献3は、フーチング構築予定位置の周囲に地中壁を埋設し、その内部に複数の杭を打ち込むと共に、所定の深度まで地盤を固化改良したものである。
特許文献1〜3の構造は、地中に鋼矢板壁、又は鋼矢板壁と増設杭を設けるので、一般にコスト高で施工性も悪い。
特許文献1、2の構造は、フーチングと鋼矢板の間をコンクリートで連結するので、地盤掘削、コンクリート打設及び埋戻しを行う工程が必要であり、施工性(工期)が大きな課題である。
特許文献4の構造は、既設構造物基礎には適用困難であることに加え、地中には杭基礎のみが存在し、杭基礎のみでの補強改良であるため、補強効率が悪い。すなわち十分な補強が得られ難い。
前記地盤(82)中の所定の深度から前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第1固化改良体(1A)と、
前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)から地上面(82A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第2固化改良体(1B)と、を備え、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周は、平面視にて、少なくとも前記上部基礎(2,5)の外周よりも外側に位置することを特徴とする。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)が、前記上部基礎(2,5)の直下の領域には造成されない。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)の鉛直方向範囲における前記所定の深度は、地上面(82A)から特性長に相当する深さである特性長深度(d0)、又は、前記特性長深度(d0)よりも深い深度(d1)であり、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周(1C)は、平面視にて、前記複数の杭基礎(3)の各々における前記特性長深度(d0)の位置(P)から、鉛直方向に対して受働土圧勾配(θ)をなして延びる直線と地上面(82A)との交差位置(Q)の軌跡上、又は、前記交差位置(Q)の軌跡よりも外側に位置する。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周の位置に地中壁を設けている。
上記の一態様においては、前記上部基礎(2,5)がフーチング基礎(2)である。
上記の一態様においては、前記上部基礎(2,5)がケーソン基礎(5)である。
既設構造物基礎は、複数の杭基礎3と、これらの杭基礎3により支持されたフーチング基礎2とを備えている。杭基礎3の下端は、支持層81まで打設されている。フーチング基礎2は、フーチング2Aと立ち上がり部2Bを有する。フーチング2Aは、支持層81の上層の地盤82中に埋設されている。杭基礎3の頭部は、地盤82中にてフーチング2Aの底面2A1を支持している。フーチング2Aの中央から立ち上がり部2Bが立設され、鉛直上方に向かって地上面82A上に延びている。
以上のような鉛直方向範囲及び水平方向範囲を有するので、第1固化改良体1Aの全体形状は直方体となる。
図2の耐震補強構造の実施例において、図1の実施例と異なる点は、既設構造物基礎の直下すなわちフーチング2Aの底面2A1の下方地盤の一部に対して地盤改良を行っていない点である。この地盤改良を行わなくてもよい範囲は、最外郭に位置する複数の杭基礎3の各々の中心より内側の範囲である。図2の実施例では、施工が簡略化される。
図3の耐震補強構造の実施例において、図1の実施例と異なる点は、第1固化改良体1A及び第2固化改良体1Bの水平方向範囲の外周の位置に地中壁4を設けている点である。但し、地中壁4を設ける場合は、図1の実施例の場合に比べて固化改良体1の水平方向範囲の外周の位置を、より既設構造物基礎に近い位置に設定することができる。よって、狭い範囲で施工すれば足りることとなる。なお、地中壁4の位置の決定方法は、後述する図6において説明する。
図4の耐震補強構造の実施例において、図1の実施例と異なる点は、既設構造物基礎がフーチング基礎ではなくケーソン基礎5である点である。上述した図1〜図3の実施例についての説明は、図4のケーソン基礎5に適用する場合にも同様に適用される。
第1固化改良体1Aの下端は、第2固化改良体1Bも含めた固化改良体全体の鉛直方向範囲の下端でもある。図5(a)に示すように、鉛直方向範囲における下端の深度d1は、地上面82aから特性長1/βに相当する深さ(以下「特性長深度」と称する)d0と同じか、又は、特性長深度d0よりも下方の位置に設定される。特性長深度d0は、一般的に5〜10m程度となる。
図5(a)に示すように、先ず、複数の杭基礎3の各々における特性長深度d0の位置Pから、鉛直方向に対して受働土圧勾配θをなして延びる直線(傾斜した点線)と地上面82Aとの交差位置Qを求める。受働土圧勾配(受働すべり面の勾配)θは、θ=45°+φ/2(φは地盤のせん断抵抗角)で表される。各杭基礎3についての交差位置Qの軌跡は、図5(b)の平面図において、二点波線で示すように円(半径r)となる。固化改良体の水平方向範囲の外周1Cは、この交差位置Qのいずれの軌跡円よりも外側に位置するように設定する。図示の例では、平面視にて、交差位置Qの軌跡円が全て含まれるような最小の長方形を、固化改良体の外周1Cと設定している。この場合、施工範囲が最小となるので好ましい。
図6(a)に示すように、図5(a)と同様に、複数の杭基礎3の各々における特性長深度d0の位置Pから、鉛直方向に対して受働土圧勾配θをなして延びる直線(傾斜した点線)と地上面82Aとの交差位置Qを求める。
・ステップ1:地質調査及び改良強度の決定
耐震補強構造の対象現場の変状および地質調査により現況を把握する。
地盤改良による固化改良体と原地盤による複合地盤を、通常の地盤として想定して扱い、杭基礎の設計法を行う。固化改良体を杭基礎の反力体と考えて杭基礎自体の設計を行う。
杭基礎の水平抵抗は、改良強度quを変形係数Eに換算し水平地盤反力とする。
杭基礎の頭部周辺の範囲に、杭の水平抵抗の関与深さである杭特性長、第2固化改良体の構造物躯体部分をも仮想杭区間として算出した杭基礎の水平抵抗の関与範囲である1/βから、土の極限状態の釣り合いの受働土圧勾配θ に基づいて3次元の直方体範囲を、地盤改良工による複合地盤の領域として決定する。
第1固化改良体及び第2固化改良体の造成のための改良機械をセットする。一般的に、撹拌式混合処理機械又は高圧噴射式混合処理機械が用いられる。
ステップ1で設定した通りの範囲に、固化改良体の造成を行う。鉛直方向範囲は、一般的に5〜10m程度で、水平方向範囲は、例えば特性長深度1/β及び受働土圧勾配θに基づいて決定した直方体範囲とする。
フーチングの直下は斜め施工またはフーチング内ボーリング孔を利用して施工する(別の実施例では、フーチング直下は施工しなくともよい)。
・ステップ1において地中壁の位置を決定する。
・ステップ1とステップ2の間:地中壁の設置
地中壁として、一般的に鋼矢板を施工する。施工機械としては圧入機械またはバイブロハンマ機械などが用いられる。地中壁の位置は、上述の図6の通り設定された位置である。
1A 第1固化改良体
1B 第2固化改良体
1C 固化改良体外周
2 フーチング基礎
2A フーチング
2A1 フーチング基礎底面
2B 立ち上がり部
3 杭基礎
4 地中壁
5 ケーソン基礎
5A ケーソン基礎底面
81 支持層
81A 支持層の上面
82 地盤
82A 地上面
d0 特性長深度
d1 固化改良体下端深度
P 特性長深度位置
Q 交差位置
前記地盤(82)中の所定の深度から前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第1固化改良体(1A)と、
前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)から地上面(82A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第2固化改良体(1B)と、を備え、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周は、平面視にて、少なくとも前記上部基礎(2,5)の外周よりも外側に位置するとともに、
前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲は、前記上部基礎(2,5)における地盤(82)中に埋設された部分から該所定の水平方向範囲の外周の位置までの全範囲を含むことを特徴とする。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)が、前記上部基礎(2,5)の直下の領域には造成されない。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)の鉛直方向範囲における前記所定の深度は、地上面(82A)から特性長に相当する深さである特性長深度(d0)、又は、前記特性長深度(d0)よりも深い深度(d1)であり、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周(1C)は、平面視にて、前記複数の杭基礎(3)の各々における前記特性長深度(d0)の位置(P)から、鉛直方向に対して受働土圧勾配(θ)をなして延びる直線と地上面(82A)との交差位置(Q)の軌跡上、又は、前記交差位置(Q)の軌跡よりも外側に位置する。
上記の一態様においては、前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周の位置に地中壁を設けている。
上記の一態様においては、前記上部基礎(2,5)がフーチング基礎(2)である。
上記の一態様においては、前記上部基礎(2,5)がケーソン基礎(5)である。
Claims (6)
- 支持層(81)まで打設された複数の杭基礎(3)と、前記支持層(81)より上の地盤(82)中にて前記複数の杭基礎(3)により支持された上部基礎(2,5)と、を備えた既設構造物基礎の耐震補強構造(1)であって、
前記地盤(82)中の所定の深度から前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第1固化改良体(1A)と、
前記上部基礎(2,5)の底面(2A1,5A)から地上面(82A)までの鉛直方向範囲及び前記既設構造物基礎の周囲の所定の水平方向範囲に拡がる領域に、地盤改良により造成された第2固化改良体(1B)と、を備え、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周は、平面視にて、少なくとも前記上部基礎(2,5)の外周よりも外側に位置することを特徴とする
既設構造物基礎の耐震補強構造。 - 前記第1固化改良体(1A)が、前記上部基礎(2,5)の直下の領域には造成されないことを特徴とする請求項1に記載の既設構造物基礎の耐震補強構造。
- 前記第1固化改良体(1A)の鉛直方向範囲における前記所定の深度は、地上面(82A)から特性長に相当する深さである特性長深度(d0)、又は、前記特性長深度(d0)よりも深い深度(d1)であり、かつ、
前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周(1C)は、平面視にて、前記複数の杭基礎(3)の各々における前記特性長深度(d0)の位置(P)から、鉛直方向に対して受働土圧勾配(θ)をなして延びる直線と地上面(82A)との交差位置(Q)の軌跡上、又は、前記交差位置(Q)の軌跡よりも外側に位置することを特徴とする
請求項1又は2に記載の既設構造物基礎の耐震補強構造。 - 前記第1固化改良体(1A)及び前記第2固化改良体(1B)における前記所定の水平方向範囲の外周の位置に地中壁を設けたことを特徴とする、
請求項1又は2に記載の既設構造物基礎の耐震補強構造。 - 前記上部基礎(2,5)がフーチング基礎(2)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の既設構造物基礎の耐震補強構造。
- 前記上部基礎(2,5)がケーソン基礎(5)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の既設構造物基礎の耐震補強構造。
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