JP2017186813A - 基礎置換工法 - Google Patents

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森 孝夫
Takao Mori
孝夫 森
克也 原
Katsuya Hara
克也 原
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株式会社植木組
Ueki Corp
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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から地盤反力σ=P/Bを求め、許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、置換地盤反力σ=P/Bから置換幅Bを決定し、置換幅B=B+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)×L×L/2を求め、積層構造体の許容曲げモーメントMと積層構造体の最大曲げモーメントMとの関係がM≧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=P/B(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は小構造物の幅)と軟弱地盤の許容支持力Qとの関係がσ>Q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から地盤反力σ=P/Bを求め、許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、置換地盤反力σ=P/Bから上記置換幅Bを決定し、次に、該置換幅B=B+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)×L×L/2を求め、該積層構造体の許容曲げモーメントMと積層構造体の最大曲げモーメントMとの関係がM≧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から地盤反力σ=P/Bを求め、許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、置換地盤反力σ=P/Bから置換幅Bを決定し、次に、置換幅B=B+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)×L×L/2を求め、積層構造体の許容曲げモーメントMと積層構造体の最大曲げモーメントMとの関係がM≧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から地盤反力σ=P/Bを求め、(S3)許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、該置換地盤反力σ=P/Bから上記置換幅B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=B+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)×L×L/2を求め、(S6)積層構造体Kの許容曲げモーメントMと積層構造体Kの最大曲げモーメントMとの関係がM≧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・・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、ハーフサイズE、縦横形状が逆のハーフサイズE、クオーターサイズE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の決定に基づいてフルサイズE、ハーフサイズE、クオーターサイズEなどの各種のサイズの構造部材K・・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から地盤反力σ=P/Bを求め、許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、置換地盤反力σ=P/Bから上記置換幅Bを決定し、次に、該置換幅B=B+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)×L×L/2を求め、積層構造体Kの許容曲げモーメントMと積層構造体Kの最大曲げモーメントMとの関係がM≧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に基づいて複数個の構造部材K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に基づいて複数個の構造部材K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
構造部材
C 均しコンクリート
H 置換厚
小構造物Wの幅
置換幅
D 土被り
P 設計荷重
σ 地盤反力
σ 置換地盤反力
許容支持力
L 張出幅
F 張出部
M 最大曲げモーメント
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から地盤反力σ=P/Bを求め、許容支持力Qと地盤反力σとの関係がQ<σの場合においてはQ≧σの関係となる置換地盤反力σを求め、置換地盤反力σ=P/Bから上記置換幅Bを決定し、次に、該置換幅B=B+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)×L×L/2を求め、該積層構造体の許容曲げモーメントMと積層構造体の最大曲げモーメントMとの関係がM≧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。
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