JP2015203233A - Soil improvement structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤改良構造に関する。 The present invention relates to a ground improvement structure.
構造物の下に形成される地盤改良体と、地盤改良体に埋設されて該地盤改良体と構造物とを連結する引張材(引張力伝達部材)とを備える地盤改良構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is known a ground improvement structure including a ground improvement body formed under a structure and a tensile material (tensile force transmission member) embedded in the ground improvement body and connecting the ground improvement body and the structure. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に開示された技術では、引張材によって基礎と地盤改良体とを連結し、地震時における構造物の転倒モーメント等に起因する引張力(引抜力)を地盤改良体に伝達することにより、耐震性能を高めている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the foundation and the ground improvement body are connected by a tensile material, and the tensile force (pulling force) resulting from the overturning moment of the structure during an earthquake is transmitted to the ground improvement body. , Have improved seismic performance.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、地震時に、引張材を介して地盤改良体に引張応力が作用するため、地盤改良体のせん断強度が低下する虞がある。この状態で、地盤改良体が地盤からせん断力(水平せん断力)を受けると、地盤改良体が容易にせん断破壊する可能性がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the tensile stress acts on the ground improvement body via the tensile material at the time of an earthquake, the shear strength of the ground improvement body may be reduced. In this state, if the ground improvement body receives a shearing force (horizontal shearing force) from the ground, the ground improvement body may easily shear and break.
本発明は、上記の事実を考慮し、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the shear failure of the ground improvement body at the time of an earthquake, considering the above-mentioned fact, enabling transmission of tensile force to the ground improvement body.
請求項1に記載の地盤改良構造は、構造物の下に形成される地盤改良体と、前記地盤改良体の下面に設けられる支圧体と、前記地盤改良体を貫通し、前記構造物と前記支圧体とを連結する引張材と、を備える。 The ground improvement structure according to claim 1, a ground improvement body formed under the structure, a support body provided on a lower surface of the ground improvement body, the ground improvement body, and the structure A tension member that connects the support body.
請求項1に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体を貫通する引張材によって、当該地盤改良体の下面に設けられた支圧体と構造物とが連結される。したがって、地震時に、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力(引抜力)が引張材に作用したときに、支圧体によって地盤改良体の下面が押し上げられ、地盤改良体が圧縮する。これにより、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力が、地盤改良体に伝達される。したがって、構造物の転倒等が抑制される。 According to the ground improvement structure of the first aspect, the supporting body provided on the lower surface of the ground improvement body and the structure are connected by the tensile material penetrating the ground improvement body. Therefore, when a tensile force (withdrawal force) resulting from the overturning moment or the like of the structure is applied to the tensile material during an earthquake, the lower surface of the ground improvement body is pushed up by the bearing member, and the ground improvement body is compressed. Thereby, the tensile force resulting from the overturning moment etc. of a structure is transmitted to a ground improvement body. Therefore, the fall of the structure is suppressed.
ここで、構造物の転倒モーメント等に起因する引張力は、支圧体を介して下から上向きの圧縮応力として地盤改良体に伝達され、地盤改良体の自重と周面摩擦力の反力によってつりあう。これにより、地盤改良体に圧縮応力が作用するため、せん断強度の低下が抑制される。したがって、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。 Here, the tensile force due to the overturning moment etc. of the structure is transmitted to the ground improvement body as upward compression stress from the bottom through the bearing body, and by the reaction force of the ground improvement body's own weight and peripheral friction force Balance. Thereby, since compressive stress acts on the ground improvement body, the fall of shear strength is suppressed. Therefore, the shear failure of the ground improvement body at the time of an earthquake can be suppressed.
このように本発明では、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the shear fracture of the ground improvement body at the time of an earthquake while enabling transmission of a tensile force to the ground improvement body.
請求項2に記載の地盤改良構造は、請求項1に記載の地盤改良構造において、前記引張材が、前記地盤改良体に形成された貫通孔に挿入され、前記貫通孔には、前記地盤改良体と前記引張材とを結合する充填材が途中まで充填される。 The ground improvement structure according to claim 2 is the ground improvement structure according to claim 1, wherein the tensile material is inserted into a through hole formed in the ground improvement body, and the ground improvement structure is inserted into the through hole. A filler that joins the body and the tensile material is filled partway.
請求項2に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体の貫通孔に途中まで充填された充填材によって地盤改良体と引張材とが結合されるため、支圧体に伝達される引張力が低減される。これにより、支圧体によって地盤改良体の下面が押し上げられたときに、地盤改良体における下面側の支持力破壊等が抑制される。したがって、地盤改良体により確実に引張力を伝達することができる。 According to the ground improvement structure according to claim 2, since the ground improvement body and the tensile material are coupled to each other by the filler filled in the through hole of the ground improvement body halfway, the tensile force transmitted to the bearing body is reduced. Reduced. Thereby, when the lower surface of the ground improvement body is pushed up by the bearing body, the supporting force destruction on the lower surface side in the ground improvement body is suppressed. Therefore, the tensile force can be reliably transmitted by the ground improvement body.
以上説明したように、本発明に係る地盤改良構造によれば、地盤改良体に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体のせん断破壊を抑制することができる。 As described above, according to the ground improvement structure according to the present invention, it is possible to transmit the tensile force to the ground improvement body and to suppress the shear failure of the ground improvement body during an earthquake.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本実施形態に係る地盤改良構造10が適用された構造物12が示されている。この構造物12は、基礎14と、基礎14上に立てられた柱16とを備えている。基礎14は、例えば、スラブやフーチングで形成される。
FIG. 1 shows a
地盤改良構造10は、地盤改良体20と、支圧体30と、引張材24とを備えている。地盤改良体20は、構造物12を構成する基礎14の下に柱状に形成されている。この地盤改良体20は、例えば、掘削オーガ等で基礎14の下の地盤Gを掘削しながら、掘削土とセメントスラリー等の固化材とを混合撹拌することにより造成される。
The
基礎14及び地盤改良体20には、上下方向に貫通する貫通孔18,22がそれぞれ形成されている。これらの貫通孔18,22には、引張材24が挿入されている。引張材24は、例えば、PC鋼棒やPC鋼線、鉄筋等で形成される。なお、貫通孔22には、例えば、シース管等を挿入しても良い。
The
地盤改良体20の下面20Lには、支圧体30が設けられている。支圧体30は、例えば、貫通孔22に挿入された拡径翼等によって地盤改良体20の下を拡径掘削し、モルタル、グラウト等を充填固化することにより円柱状に形成される。この支圧体30の径は、貫通孔22よりも大きく、地盤改良体20よりも小さくなっている。なお、支圧体30の径(幅)は、地盤改良体20よりも大きくしても良い。また、支圧体30の形状は、円柱状に限らず、角柱状やブロック状等であっても良い。
A
支圧体30と構造物12の基礎14とは、地盤改良体20を上下方向に貫通する引張材24によって連結されている。これにより、引張材24を介して構造物12から支圧体30に引張力(引抜力)Tが伝達されるようになっている。
The bearing
具体的には、引張材24の下端部には、支圧板26が設けられている。この支圧板26は、例えば、貫通孔22よりも僅かに小さい円形状の鋼板等で形成されており、引張材24の先端部から径方向に張り出している。この支圧板26を支圧体30に埋設することにより、引張材24の下端部が支圧体30に固定されている。
Specifically, a
一方、引張材24の上端部は、基礎14の上面14Uに定着具28によって固定されている。この引張材24によって、基礎14と支圧体30とが引張力Tを伝達可能に連結されている。
On the other hand, the upper end portion of the
図2に示されるように、地盤改良体20の貫通孔22には、グラウト、モルタル等の充填材Wが途中まで充填されている。この充填材Wによって、地盤改良体20における支圧体30側に定着部40及び受圧部42が形成されている。定着部40及び受圧部42では、充填材Wによって引張材24が地盤改良体20に定着されている。これにより、引張材24の引張力(引抜力)Tの一部部分が、定着部40及び受圧部42を介して地盤改良体20に伝達され、残りの引張力が支圧体30に伝達されるようになっている。ここで、定着部40及び受圧部42を介して地盤改良体20に伝達される引張力T(引抜き力)は、非定着部50の範囲における地盤改良体の自重及び周面摩擦力以下とすることにより、地盤改良体20に引張応力が発生しない。
As shown in FIG. 2, the
なお、地盤改良体20における構造物12側では、引張材24が地盤改良体20に定着されておらず、引張材24から地盤改良体20に引張力(引抜力)が直接的に伝達されないようになっている。これにより、地盤改良体20における構造物12側のせん断破壊等が抑制されている。なお、以下では、引張材24と地盤改良体20とが定着されていない部分を未定着部50という。
Note that, on the
ここで、定着部40よりも支圧体30側にある受圧部42では、充填材Wによって地盤改良体20と支圧体30とが結合されている。この受圧部42によって、支圧体30から直接的に支圧力Pを受ける地盤改良体20の下面20L側が補強されている。
Here, in the
具体的には、支圧体30の支圧力Pは、支圧体30における支圧板26と地盤改良体20の下面20Lとの間の部位(伝達部)30Aを介して地盤改良体20の下面20Lに伝達される。この際、支圧力Pは、地盤改良体20の下面20Lに対し、支圧板26の周縁部から所定角度(例えば、略45度)でコーン状に広がる直径Dの領域に直接的に伝達される。そして、この直径Dの領域に対して地盤改良体20が破壊(例えば、すべり破壊)等すると、引張力Tに対する支圧体30の抵抗力が減少し、引き抜き抵抗体としての支圧体30の機能が損なわれる虞がある。
Specifically, the support pressure P of the
そこで、本実施形態では、支圧体30の支圧力Pが直接的に伝達される地盤改良体20の円柱状領域(直径略D)を受圧部42とし、前述した定着部40とを分けて設計している。換言すると、引張力Tに対する支圧体30の抵抗力は、受圧部42の破壊耐力(すべり破壊耐力)によって決定されるため、受圧部42と定着部40とを設計上分けている。そして、定着部40は、主として引張材24の引張力Tを地盤改良体20に直接的に伝達する部位とし、受圧部42は、主として地盤改良体20における下面20L側を補強する部位としている。
Therefore, in the present embodiment, the cylindrical region (diameter approximately D) of the
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態に係る地盤改良構造10によれば、地盤改良体20を貫通する引張材24によって、地盤改良体20の下面20Lに設けられた支圧体30と、構造物12の基礎14とが連結されている。
According to the
したがって、地震時に、構造物12の転倒モーメントM等に起因する引張力(引抜力)Tが引張材24に作用すると、支圧体30が上方へ移動し、当該支圧体30によって地盤改良体20の下面20Lが押し上げられる。このとき、地盤改良体20の下面20Lを押し上げる支圧体30の支圧力Pによって、引張材24の引張力Tが地盤改良体20に伝達される。この支圧力Pに対して、地盤改良体20の自重と周面摩擦力を反力として地盤改良体20が圧縮変形しながら抵抗することにより、構造物12の転倒等が抑制される。
Therefore, when a tensile force (pulling force) T caused by the overturning moment M of the
ここで、地盤改良体20に引張応力が作用すると、地盤改良体20のせん断強度が低下する虞がある。この状態で、例えば、地震時に地盤改良体20が地盤Gからせん断力(水平せん断力)を受けると、地盤改良体20がせん断破壊する可能性がある。
Here, when tensile stress acts on the
これに対して本実施形態では、支圧体30が地盤改良体20の下面20Lに設けられている。そのため、引張材24の引張力Tが支圧体30を介して圧縮応力として地盤改良体20に伝達される。したがって、地盤改良体20のせん断強度の低下が抑制されるため、地震時における地盤改良体20のせん断破壊を抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, the bearing
このように本実施形態では、地盤改良体20に引張力を伝達可能にしつつ、地震時における地盤改良体20のせん断破壊を抑制することができる。
Thus, in this embodiment, the shear failure of the
なお、地盤改良体20の下面20Lから下方に離れた位置に支圧体30を形成することも考えられるが、この場合、地盤改良体20と支圧体30との間に介在する地盤の状態によって支圧体30から地盤改良体20に伝達される支圧力Pが変動する。したがって、地盤改良体20に十分な圧縮応力を導入することができない可能性がある。
In addition, although it is also possible to form the
これに対して本実施形態では、支圧体30を地盤改良体20の下面20Lに設け、支圧体30から地盤改良体20の下面20Lに支圧力Pを直接的に伝達するため、地盤改良体20に所定の圧縮応力を導入することができる。したがって、地震時における地盤改良体20のせん断破壊をより確実に抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, since the bearing
また、本実施形態では、地盤改良体20の貫通孔22に、途中まで充填材Wが充填されている。これにより、地盤改良体20における下面20L側に、地盤改良体20と支圧体30とを結合する受圧部42が形成されている。この受圧部42によって、支圧体30の支圧力Pを直接的に受ける地盤改良体20の下面20L側を補強することにより、支圧体30によって地盤改良体20の下面20Lが押し上げられたときに、地盤改良体20の下面20L側の破壊等が抑制される。したがって、地盤改良体20により確実に引張力Tを伝達することができる。
Moreover, in this embodiment, the filler W is filled in the through
さらに、地盤改良体20内には、当該地盤改良体20と引張材24と定着する定着部40が形成されており、この定着部40を介して引張材24の引張力Tが地盤改良体20に直接的に伝達される。したがって、定着部40がない構成と比較して、地盤改良体20の下面20Lで受ける支圧力Pが低減されるため、地盤改良体20の下面20L側の破損等がさらに抑制される。換言すると、より大きな引張力Tを地盤改良体20に負担させることができる。
Further, a fixing
ここで、定着部40について補足すると、定着部40及びその周辺の地盤改良体20には、引張材24から引張力Tが直接的に伝達されることになる。ところが、図2の右側に示されるように、この引張力Tは、非定着部50の範囲の地盤改良体20の自重と周面摩擦力Fによって生じる圧縮力Cによって打ち消される。そのため、定着部40及びその周辺の地盤改良体20には、基本的に引張応力が作用することはない。したがって、定着部40及びその周辺の地盤改良体20のせん断強度の低下が抑制されるため、地震時における地盤改良体20のせん断破壊が抑制される。なお、図2の矢印Fは、地盤改良体20の外周面(地盤改良体20と地盤Gとの境界面)に発生する下向きの摩擦力(周面摩擦力)である。
Here, when supplementing the fixing
また、地盤改良体20の自重と周面摩擦力Fによって地盤改良体20に導入される圧縮力Cは、地盤改良体20の上端へ向かうに従って小さくなる。したがって、例えば、貫通孔22の全体に充填材Wを充填し、地盤改良体20の上部にも定着部を形成すると、引張材24から定着部を介して地盤改良体20に直接的に伝達される引張力Tによって、地盤改良体20の上部に引張応力が導入される可能性がある。この場合、地盤改良体20の上部のせん断強度が低下し、地震時に地盤改良体20の上部がせん断破壊し易くなる。
Further, the compressive force C introduced into the
これに対して本実施形態では、貫通孔22の全体に充填材Wを充填せずに、地盤改良体20における構造物12側(地盤改良体20の上部)に未定着部50を形成している。そのため、地盤改良体20における構造物12側には、引張材24から直接的に引張力Tが伝達されず、基本的に引張応力が導入されない。したがって、地盤改良体20における構造物12側のせん断破壊が抑制される。つまり、本実施形態では、地盤改良体20に引張応力が作用しないように、定着部40及び未定着部50を設定することにより、地震時における地盤改良体20のせん断破壊を効率的に抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
次に、上記実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、基礎14の下に1本の地盤改良体20を形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図3に示されるように、基礎14の下には、柱状の地盤改良体20を間隔を空けて複数形成しても良い。この際、例えば、隣接する地盤改良体20の上端部同士を基礎コンクリート体60で連結しても良い。これにより、複数の地盤改良体20のせん断抵抗力を高めることができる。
In the said embodiment, although the example which formed the one
また、図3に二点鎖線で示されるコーン状破壊に対しては、隣接する柱16の下に形成された他の地盤改良体20を抵抗要素として用いることにより、効率的にコーン状破壊を抑制することができる。
Further, with respect to the cone-shaped fracture indicated by the two-dot chain line in FIG. 3, the other
また、上記実施形態では、地盤改良体20を柱状(柱状地盤改良体)に形成した例を示したが、これに限らない。地盤改良体は、壁状(壁状地盤改良体)に形成しても良いし、平面視にて格子状(格子状地盤改良体)に形成しても良い。また、地盤改良体には、引張力に抵抗する鉄筋やH鋼等の心材を埋設しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the example which formed the
また、上記実施形態では、地盤改良体20に定着部40及び受圧部42を設けた例を示したが、これに限らない。定着部40及び受圧部42は必要に応じて設ければ良く、定着部40及び受圧部42の少なくとも一方を省略しても良い。また、未定着部50を省略することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the example which provided the fixing | fixed
以上、本発明の一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限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate, and the gist of the present invention will be described. Of course, various embodiments can be implemented without departing from the scope.
10 地盤改良構造
12 構造物
22 貫通孔
20 地盤改良体
20L 下面(地盤改良体の下面)
24 引張材
30 支圧体
10
24
Claims (2)
前記地盤改良体の下面に設けられる支圧体と、
前記地盤改良体を貫通し、前記構造物と前記支圧体とを連結する引張材と、
を備える地盤改良構造。 A ground improvement body formed under the structure;
A bearing member provided on the lower surface of the ground improvement body;
A tensile material that penetrates the ground improvement body and connects the structure and the bearing body;
Improved ground structure.
前記貫通孔には、前記地盤改良体と前記引張材とを結合する充填材が途中まで充填される、
請求項1に記載の地盤改良構造。 The tensile material is inserted into a through hole formed in the ground improvement body,
The through hole is filled with a filler for bonding the ground improvement body and the tensile material partway,
The ground improvement structure according to claim 1.
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