JP2017186813A - 基礎置換工法 - Google Patents

Abstract

【課題】小構造物に対する載荷荷重を確実に分散することができ、小構造物の沈下現象や傾斜、転倒現象を抑制することができる。
【解決手段】設計荷重Ｐ及び小構造物Ｗの幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から置換幅Ｂ_２を決定し、置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物の各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、張出幅Ｌから積層構造体Ｋの張出部Ｆの最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、積層構造体の許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体の最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定し、置換厚Ｈ及び置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体の大きさを設計し、積層構造体を置換材Ｔとして用いる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば排水構造物や抗土圧構造物などの小構造物の軟弱な支持地盤の改良に用いられる基礎置換工法に関するものである。

従来、この種の基礎置換工法として、地中に埋設される小構造物の直接基礎の軟弱な支持地盤を充填材のコラムや砂などからなる置換材で置き換える基礎置換工法が知られている。

特許４５００４５９号 特開２０１２−１１７３３０

しかしながら上記従来の基礎置換工法を、例えば、ボックスカルバートなどの小構造物に適用した場合、図１１の如く、小構造物の構造寸法が小さいため、地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１（Ｐは小構造物の形状、重量、土被り等の設計仕様から決定される荷重、Ｂ_１は小構造物の幅）と軟弱地盤の許容支持力Ｑ_ａとの関係がσ_１＞Ｑ_ａとなり、施工後において、小構造物の沈下現象や傾斜、転倒現象が生ずることがあるという不都合を有している。

本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうち、請求項１記載の発明は、小構造物の直接基礎の軟弱な支持地盤を置換材で置き換える置換工法であって、上記置換材は複数個の構造部材が積み上げられた積層構造体が用いられ、該積層構造体の置換厚Ｈ及び置換幅Ｂ_２を決定するに際し、先ず、小構造物の形状、重量、土被り等の設計仕様から設計荷重Ｐを決定し、設計荷重Ｐ及び小構造物の幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から上記置換幅Ｂ_２を決定し、次に、該置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物の各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、張出幅Ｌから積層構造体の張出部の最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、該積層構造体の許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体の最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定し、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体の大きさを設計し、該積層構造体を上記置換材として用いることを特徴とする基礎置換工法にある。

又、請求項２記載の発明は、上記積層構造体の各構造部材は、内部に空隙が形成されると共に透水構造の合成樹脂製の滞水部材であることを特徴とするものであり、又、請求項３記載の発明は、上記小構造物はコンクリート製のボックスカルバートであることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の発明は、上記積層構造体上に均しコンクリートが配置され、均しコンクリート上に上記小構造物が配置されることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１記載の発明にあっては、小構造物の形状、重量、土被り等の設計仕様から設計荷重Ｐを決定し、この設計荷重Ｐ及び小構造物の幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から置換幅Ｂ_２を決定し、次に、置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物の各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、張出幅Ｌから積層構造体の張出部の最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、積層構造体の許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体の最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定し、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体の横断面形状の大きさを設計することになり、これら置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて複数個の構造部材の積み上げにより積層構造体を設計することになり、この積層構造体を小構造物の直接基礎の軟弱な支持地盤の置換材として置き換える置換工法を施工することになり、したがって、上記設計により決定された置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて複数個の構造部材の積み上げにより積層構造体を形成し、この積層構造体を用いて小構造物の直接基礎の軟弱な支持地盤の置換を施工することになるから、小構造物に対する載荷荷重を確実に分散することができ、小構造物の沈下現象や傾斜、転倒現象を抑制することができる。

又、請求項２記載の発明にあっては、上記積層構造体の各構造部材は、内部に空隙が形成されると共に透水構造の合成樹脂製の滞水部材であるから、樹脂製故に軽量な積層構造体を得ることができ、軟弱な支持地盤に対する荷重負担を抑制することができ、透水構造故に地下水等の浸透を妨げないから、軽量にも拘わらず、地下水位の高い場所においても、浮力による問題の発生を防ぐことができ、積層構造体は組み立て方式であって単体重量は軽量及び形状はコンパクトであるから、施工性及び工期短縮も図ることができ、又、請求項３記載の発明にあっては、上記小構造物はコンクリート製のボックスカルバートであるから、小排水構造物としてのボックスカルバートの安定施工を容易に行うことができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記積層構造体上に均しコンクリートが配置され、均しコンクリート上に上記小構造物が配置されるから、積層構造体に載荷荷重を均等に伝達することができ、小構造物の安定施工化を図ることができ、小構造物の沈下現象や傾斜、転倒現象を抑制することができる。

本発明の実施の形態例の説明横断面図である。 本発明の実施の形態例の説明斜視図である。 本発明の実施の形態例の説明横断面図である。 本発明の実施の形態例の説明フローチャート図である。 本発明の実施の形態例の積層構造体の部分斜視図である。 本発明の実施の形態例の構造部材の斜視図である。 本発明の実施の形態例の構造部材の断面図である。 本発明の実施の形態例の構造部材の斜視図である。 本発明の実施の形態例のスペーサの斜視図である。 本発明の実施の形態例のスペーサの断面図である。 従来構造の説明横断面図である。

図１乃至図１０は本発明の実施の形態例を示し、この場合、図１の如く、小構造物Ｗとしてコンクリート製のボックスカルバートが用いられ、直接基礎の軟弱な支持地盤Ｇを置換材Ｔで置き換える工法に適用している。

この場合、図１、図２の如く、上記置換材Ｔは複数個の構造部材Ｋ_１が積み上げられた積層構造体Ｋが用いられ、この積層構造体Ｋ上に均しコンクリートＣが打設配置され、均しコンクリートＣ上に上記小構造物Ｗが載置状態に配置されている。

この場合、上記積層構造体Ｋの置換厚Ｈ及び置換幅Ｂ_２を決定するに際し、図３、図４の如く、先ず、（Ｓ１）小構造物Ｗの形状、重量、土被りＤ等の設計仕様から設計荷重Ｐを決定し、いわゆる、車両荷重等の動荷重と土荷重、小構造物Ｗの重量などの静荷重の総和から設計荷重Ｐを決定し、（Ｓ２）設計荷重Ｐ及び小構造物Ｗの幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、（Ｓ３）許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、該置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から上記置換幅Ｂ_２を決定する。

一方、図３、図４の如く、（Ｓ４）上記決定した置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物Ｗの各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、（Ｓ５）張出幅Ｌから積層構造体Ｋの張出部Ｆの最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、（Ｓ６）積層構造体Ｋの許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体Ｋの最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定する。

しかして、（Ｓ７）決定された上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体Ｋの横断面形状の大きさを設計することになり、積層構造体Ｋの奥行寸法Ｓの設計にあっては、この場合、小構造物Ｗとしてのボックスカルバートの全長及びボックスカルバートの連結個数などにより決定されることになる。

すなわち、この場合、図５、図６、図７の如く、上記積層構造体Ｋの各構造部材Ｋ_１・・は内部に空隙Ｒが形成されると共に地下水等の浸透を妨げない透水構造の合成樹脂製の滞水部材Ｅ・・からなり、この滞水部材Ｅの仕様は、ポリプロピレン樹脂製、見かけ単位体積重量は７００Ｎ／ｍ^３以下、空隙率９０％以上となっている。

又、この場合、図６、図７、図８の如く、上記滞水部材Ｅ・・は、フルサイズＥ_Ｆ、ハーフサイズＥ_Ｈ、縦横形状が逆のハーフサイズＥ_Ｈ、クオーターサイズＥ_Ｑなどの各種のサイズが形成され、かつ、図５、図９、図１０の如く、滞水部材Ｅ・・の山形部間に載置可能なスペーサＮが載置され、しかして、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２の決定に基づいてフルサイズＥ_Ｆ、ハーフサイズＥ_Ｈ、クオーターサイズＥ_Ｑなどの各種のサイズの構造部材Ｋ_１・・の組み立て選択及び積み上げ個数を設計し、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２を満たして近似する横断面形状の大きさの積層構造体Ｋを設計することになる。

この実施の形態例は上記置換工法であるから、小構造物Ｗの形状、重量、土被りＤ等の設計仕様から設計荷重Ｐを決定し、設計荷重Ｐ及び小構造物Ｗの幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から上記置換幅Ｂ_２を決定し、次に、該置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物Ｗの各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、張出幅Ｌから積層構造体Ｋの張出部Ｆの最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、積層構造体Ｋの許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体Ｋの最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定し、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体Ｋの横断面形状の大きさを設計すると共に積層構造体Ｋの奥行寸法Ｓは小構造物Ｗの長さに応じて設計することになり、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて複数個の構造部材Ｋ_１の積み上げにより積層構造体Ｋを設計することになり、この積層構造体Ｋを小構造物Ｗの直接基礎の軟弱な支持地盤Ｇの置換材Ｔとして置き換える置換工法を施工することになる。

したがって、上記設計により決定された置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて複数個の構造部材Ｋ_１の積み上げにより積層構造体Ｋを形成し、この積層構造体Ｋを用いて小構造物Ｗの直接基礎の軟弱な支持地盤Ｇの置換を施工することになるから、小構造物Ｗに対する載荷荷重を確実に分散することができ、小構造物Ｗの沈下現象や傾斜、転倒現象を抑制することができる。

又、この場合、上記積層構造体Ｋの各構造部材Ｋ_１は内部に空隙Ｒが形成されると共に透水構造の合成樹脂製の滞水部材Ｅであるから、樹脂製故に軽量な積層構造体Ｋを得ることができ、軟弱な支持地盤Ｇに対する荷重負担を抑制することができ、透水構造故に地下水等の浸透を妨げないから、軽量にも拘わらず、地下水位の高い場所においても、浮力による問題の発生を防ぐことができ、積層構造体Ｋは組み立て方式であって単体重量は軽量及び形状はコンパクトであるから、施工性及び工期短縮も図ることができ、又、この場合、上記小構造物Ｗはコンクリート製のボックスカルバートであるから、小排水構造物としてのボックスカルバートの安定施工を容易に行うことができ、又、この場合、上記積層構造体Ｋ上に均しコンクリートＣが配置され、均しコンクリートＣ上に上記小構造物Ｗが配置されるから、積層構造体Ｋに載荷荷重を均等に伝達することができ、小構造物Ｗの安定施工化を図ることができ、小構造物Ｗの沈下現象や傾斜、転倒現象を抑制することができる。

尚、本発明は上記実施例のものに限られるものではなく、小構造物Ｗの種類や大きさ、積層構造体Ｋの構造部材Ｋ_１の形状や構造は設計仕様に応じ、適宜変更して設計される。

以上の如く、所期の目的を充分達成することができる。

Ｗ 小構造物
Ｇ 支持地盤
Ｔ 置換材
Ｋ 積層構造体
Ｋ_１ 構造部材
Ｃ 均しコンクリート
Ｈ 置換厚
Ｂ_１ 小構造物Ｗの幅
Ｂ_２ 置換幅
Ｄ 土被り
Ｐ 設計荷重
σ_１ 地盤反力
σ_２ 置換地盤反力
Ｑ_ａ 許容支持力
Ｌ 張出幅
Ｆ 張出部
Ｍ 最大曲げモーメント
Ｍ_ａ 許容曲げモーメント
Ｒ 空隙
Ｅ 滞水部材

Claims (4)

1. 小構造物の直接基礎の軟弱な支持地盤を置換材で置き換える置換工法であって、上記置換材は複数個の構造部材が積み上げられた積層構造体が用いられ、該積層構造体の置換厚Ｈ及び置換幅Ｂ_２を決定するに際し、先ず、小構造物の形状、重量、土被り等の設計仕様から設計荷重Ｐを決定し、設計荷重Ｐ及び小構造物の幅Ｂ_１から地盤反力σ_１＝Ｐ／Ｂ_１を求め、許容支持力Ｑ_ａと地盤反力σ_１との関係がＱ_ａ＜σ_１の場合においてはＱ_ａ≧σ_２の関係となる置換地盤反力σ_２を求め、置換地盤反力σ_２＝Ｐ／Ｂ_２から上記置換幅Ｂ_２を決定し、次に、該置換幅Ｂ_２＝Ｂ_１＋２Ｌから小構造物の各側面からの左右の張出幅Ｌを求め、張出幅Ｌから積層構造体の張出部の最大曲げモーメントＭ＝（Ｐ／Ｂ_２）×Ｌ×Ｌ／２を求め、該積層構造体の許容曲げモーメントＭ_ａと積層構造体の最大曲げモーメントＭとの関係がＭ_ａ≧Ｍとなるような置換厚Ｈを決定し、上記置換厚Ｈ及び上記置換幅Ｂ_２に基づいて積層構造体の大きさを設計し、該積層構造体を上記置換材として用いることを特徴とする基礎置換工法。
2. 上記積層構造体の各構造部材は、内部に空隙が形成されると共に透水構造の合成樹脂製の滞水部材であることを特徴とする請求項１記載の基礎置換工法。
3. 上記小構造物はコンクリート製のボックスカルバートであることを特徴とする請求項１又は２記載の基礎置換工法。
4. 上記積層構造体上に均しコンクリートが配置され、均しコンクリート上に上記小構造物が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基礎置換工法。