JP2022060628A - Base-enlarged foundation structure, composite foundation structure of reinforced soil and construction method thereof - Google Patents

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Yoshihiro Tanaka
雅一 杉本
Masakazu Sugimoto
英司 幸田
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雅樹 小野
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Abstract

To provide a foundation structure installed in soil improved in lifting resistance thereof.SOLUTION: A composite foundation structure comprises: a base-enlarged foundation structure having a columnar body 13 structured in an excavated hole 3 formed in soil 1 and a base-enlarged base plate 12 fixed to a lower end of the columnar body 13 with a larger cross sectional area than the columnar body 13 and provided at a bottom part of the excavated hole 3; earth retaining timbering 11 installed on a wall face of the excavated hole 3; back-filling sediment 4 back-filled into the excavated hole 3 after installing the base-enlarged foundation structure and compacted; multiple outside lock bolts 20 provided in a depth direction of the excavated hole 3 with intervals to each other and radially extended outward from the earth-retaining timber 11 and buried in the outside soil 1 around the earth-retaining timber 11, respectively; and multiple inside lock bolts 20 jointed to each of the outside lock bolts 20 with couplers, extended inward from the earth-retaining timber 11 and buried in the inside soil of the earth-retaining timber 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物ならびにその施工方法に関し、主として山岳部や山間部のように立地環境が限定されている施工地点に設置される、たとえば鉄塔や橋梁のための複合基礎構造物と、その施工方法に関するものである。なお、本発明の複合基礎構造物は、鉄塔や橋梁の支柱、アバット、その他の建築構造物を地盤に強固に固定するために用いられる。 The present invention relates to a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and a reinforced ground and a construction method thereof, and is mainly installed at a construction site where the location environment is limited such as a mountainous part or a mountainous part, for example, a steel tower or a bridge. It is related to the composite foundation structure for the purpose and its construction method. The composite foundation structure of the present invention is used to firmly fix steel towers, bridge columns, abutments, and other building structures to the ground.

拡底基礎とは、地盤中に設けられる基礎の底部を拡径したものを言い、地盤中に拡底基礎を設けることにより、拡底基礎を含む基礎構造体の支持抵抗力や引揚抵抗力を大幅に増大させることが可能である。現在、最も効率的、かつ大規模に拡底基礎を施工する方法として、ベントナイト液等の安定液やケーシングを使用して掘削地盤の安定を保持しながら、専用の拡底掘削機を用いて地盤を掘削する工法が実施されている。このような施工方法では、大型の施工機械が必要であり、施工地点が、例えば山岳部や山間部のように立地環境が限定されているような場合、具体的には建設資材や専用掘削機の運搬に必要な公共道路や鉄道などのアクセス・ライフラインがないような場合には、施工が不可能である。 A bottom-expanded foundation is a foundation with an enlarged diameter at the bottom of the foundation, and by providing a bottom-expanded foundation in the ground, the support resistance and lifting resistance of the foundation structure including the bottom-expanded foundation are greatly increased. It is possible to make it. Currently, the most efficient and large-scale method for constructing a bottom-expanding foundation is to excavate the ground using a dedicated bottom-expanding excavator while maintaining the stability of the excavated ground using a stabilizing liquid such as bentonite liquid or a casing. Construction method is being implemented. Such a construction method requires a large construction machine, and when the construction site is limited to a location environment such as a mountainous area or a mountainous area, specifically, a construction material or a dedicated excavator. Construction is not possible if there is no access lifeline such as public roads or railroads required for transportation.

本発明に関連する既往の特許参考文献を以下に示す。 Previous patent references related to the present invention are shown below.

特開2010-255212公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-255212 特開平5-179879号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-179879 特開昭63-147011号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-147011 特開昭52-89202号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-89202

特許文献1は、ケーシングと安定液により鉛直掘削孔壁と拡底孔壁の地盤安定を保持しながら、拡底バケットにより円錐状の拡底部を掘削した後に、鉄筋籠を設置し、トレミー工法により生コンクリートを打設する場所打ちコンクリート拡底杭の構築方法の発明を開示する。特許文献1による構築方法を適用すれば、拡底部の掘削において、ベントナイト等の安定液を使用しているので、孔壁の崩壊リスクも少なく、また、機械掘削であるために地盤の土質変化に対しても幅広く対応が可能である。また、拡底部の掘削に直接、作業員を配置することがないので、施工安全性の危険もない。しかしながら、特許文献1の構築方法では、巨大な掘削機械や、これを吊り上げながら施工する大型クレーンなどが必要とされるので、大型機械を搬入するようなアクセスを有しない山岳部における施工環境では、適用が不可能である。 In Patent Document 1, while maintaining the ground stability of the vertical excavation hole wall and the bottom expansion hole wall with the casing and the stabilizing liquid, after excavating the conical bottom expansion part with the bottom expansion bucket, a reinforcing bar cage is installed and ready-mixed concrete by the tremie method. Disclose the invention of a method for constructing a cast-in-place concrete expansion pile to be driven. If the construction method according to Patent Document 1 is applied, since a stabilizing liquid such as bentonite is used in the excavation of the expanded bottom portion, the risk of collapse of the hole wall is small, and since the excavation is mechanical, the soil quality of the ground changes. It is possible to deal with a wide range of issues. In addition, since no worker is directly assigned to excavate the bottom of the expanded bottom, there is no danger of construction safety. However, the construction method of Patent Document 1 requires a huge excavation machine and a large crane for construction while lifting the huge excavation machine. Therefore, in a construction environment in a mountainous area where there is no access to carry in a large machine, Not applicable.

特許文献2は、所定の深さまで鉛直掘削した後に、掘削壁面に水平方向にドリルにより穴をあけて、その外側に管を加圧推進機で圧入するものを開示する。加圧推進機構により管を圧入し管内の土砂を排除することで、基礎穴の底部に複数の拡底掘削部が形成される。管の内側にいかり材を挿入し、いかり材の一端を主柱材側の下端部に接続固定し、コンクリート打設を行う。しかし、特許文献2により構築される底版部は円周方向に連続せず、管と管の間には、現地盤の土砂が残されている。そのために、非連続の拡底部を有する拡底基礎に引揚軸力が発生した場合には、円周方向に連続した本来の拡底基礎の場合の現地盤中に発生するすべり面(土砂破壊面)とはならず、引揚抵抗が低減すると考えられる。また、掘削ドリルや加圧推進機構の機械装置、及び、これらをサポートする動力機械の重量を考慮すると、山岳部の施工環境で可能であるか疑問である。 Patent Document 2 discloses that after vertical excavation to a predetermined depth, a hole is drilled horizontally in the excavation wall surface and a pipe is press-fitted to the outside thereof by a pressure propulsion machine. By press-fitting the pipe by the pressure propulsion mechanism and removing the earth and sand in the pipe, a plurality of bottom-expanded excavated parts are formed at the bottom of the foundation hole. Insert the lumber inside the pipe, connect and fix one end of the lumber to the lower end on the main pillar side, and place concrete. However, the bottom slab portion constructed by Patent Document 2 is not continuous in the circumferential direction, and the earth and sand of the local board is left between the pipes. Therefore, when a lifting axial force is generated on the bottom-expanded foundation having a discontinuous bottom-expanded portion, the slip surface (earth and sand fracture surface) generated in the field board in the case of the original expanded-bottom foundation continuous in the circumferential direction It is considered that the pulling resistance is reduced. In addition, considering the weight of the excavation drill, the mechanical device of the pressure propulsion mechanism, and the power machine that supports them, it is doubtful whether it is possible in the construction environment of the mountainous area.

特許文献3の適用対象としている拡底基礎の規模は、深さ100m、鉛直基礎部直径6m、拡底部直径10m、拡底部高さ5mの規模で、支持地盤が岩盤である。拡底基礎を構築する地盤が岩盤であるので、土砂地盤の場合に必要な支保工は不要である。鉛直基礎部の掘削時に逆巻き工法により構築した山留工の鉛直支持を行うために、最下端部から3~4方向に横坑を掘削して複数本のコンクリート梁を上方に積み上げるように構築し、前記山留工の荷重を支持するコンクリート構造体を構築する。その後、山留工支持の構造体相互の間の岩盤を支保工なしで掘削して拡底空間が形成される。しかし、特許文献3の工法では、岩盤内の掘削を支保工なしで実施することになるので、直径10mにもなるドーム状の掘削をロックボルトなどの補助的な支保工なしで施工するリスクは大きい。また、土砂掘削に際しては、小型のバケットを使用するために、大型の楊重クレーンが必要であり、山岳部の施工環境では機械搬入が困難である。また、拡底部が岩盤内にあるような場合に、引揚抵抗の設計手法として、土質力学的にすべり面の設定や、その際の設計引揚抵抗値を算定するための理論的にオーソライズされたものがないために、設計することが困難である。 The scale of the expanded foundation to which Patent Document 3 is applied is a scale of 100 m in depth, 6 m in diameter of the vertical foundation, 10 m in diameter of the expanded bottom, and 5 m in height of the expanded bottom, and the supporting ground is rock. Since the ground on which the expanded foundation is constructed is rock, there is no need for support work required for earth and sand ground. In order to vertically support the mountain retaining work constructed by the reverse winding method when excavating the vertical foundation, a horizontal shaft was excavated in 3 to 4 directions from the lowest end and constructed so that multiple concrete beams were piled up. , Construct a concrete structure that supports the load of the mountain retaining work. After that, the bedrock between the structures supported by the mountain retaining work is excavated without support to form an expanded space. However, in the construction method of Patent Document 3, excavation in the bedrock is carried out without support, so there is a risk of performing dome-shaped excavation with a diameter of 10 m without auxiliary support such as rock bolts. big. In addition, when excavating earth and sand, a large Yang heavy crane is required to use a small bucket, and it is difficult to carry in machinery in a mountainous construction environment. In addition, when the bottom expansion part is in the bedrock, as a design method of the withdrawal resistance, it is theoretically authorized to set the slip surface in terms of soil mechanics and to calculate the design withdrawal resistance value at that time. It is difficult to design because there is no such thing.

特許文献4は、所定の深さまで土留支保工を設けながら地盤を掘削し、45°~60°の傾斜角で斜下方にドリル削孔してロックボルトを挿入し、地盤空隙部にセメントミルクを注入することにより、円錐状の支保工を施工するものを開示する。斜め方向の支保工の下面の地盤がさらに掘削され,そこに配筋をしてコンクリート打設し鉄筋コンクリート構造体を構築することで,拡底構造体が形成される。しかし、特許文献4による斜下方のロックボルトの先端部は、ロックボルトの内側の打設間隔よりはかなり広がって配置されるために、先端部においてはロックボルトとセメントミルク注入に構築される支保工は、横方向に連続した支保構造体とはならない。そのために地盤の掘削時において、ロックボルト先端部の土砂が肌落ちする危険があり、施工上のリスクを回避できない。 In Patent Document 4, the ground is excavated while providing earth retaining support to a predetermined depth, a drill hole is drilled diagonally downward at an inclination angle of 45 ° to 60 °, a lock bolt is inserted, and cement milk is poured into the ground void. Disclosed what is to construct a conical support by injecting. The ground on the lower surface of the support in the diagonal direction is further excavated, and a reinforced concrete structure is constructed by arranging reinforcements and placing concrete there to form an expanded bottom structure. However, since the tip of the lock bolt diagonally downward according to Patent Document 4 is arranged so as to be considerably wider than the casting interval inside the lock bolt, the tip is provided with the lock bolt and the cement milk injection. The work does not form a laterally continuous support structure. Therefore, when excavating the ground, there is a risk that the earth and sand at the tip of the lock bolt will come off, and the construction risk cannot be avoided.

基礎構造物に求められている機能は、外部(上部構造物)からの下方への押込み軸力、上方への引揚軸力、水平せん断力、ねじりモーメント、曲げモーメントなどの断面力に対して基礎構造物自身によって構造的に抵抗すること、基礎構造物を介して上記断面力を周囲の地盤に効果的に伝達して、その反力により基礎構造体と地盤の連成作用による抵抗を発揮させることなどである。基礎構造物の構造および地盤の安定性を維持することが基礎構造物には求められる。 The functions required of a foundation structure are the foundation for cross-sectional forces such as downward pushing axial force from the outside (superstructure), upward pulling axial force, horizontal shearing force, torsional moment, and bending moment. Structural resistance by the structure itself, the above-mentioned sectional force is effectively transmitted to the surrounding ground through the foundation structure, and the reaction force exerts resistance due to the coupled action of the foundation structure and the ground. And so on. It is required for the foundation structure to maintain the structure of the foundation structure and the stability of the ground.

上記の断面力の中で、上部構造物からの下方への押込み軸力や上方への引揚軸力は、周辺地盤からの地盤反力が重要な役割を果たしている。送電線鉄塔の基礎では、送電線鉄塔や電線に作用する風力により多大な押込み軸力と引揚軸力が作用する。特に送電鉄塔基礎の場合は、引揚軸力が厳しくなる場合が多く、従来、圧倒的な実施例のある拡底部を有しない深礎基礎に比較すると、拡底部を有する拡底基礎は、引揚抵抗の土質力学的な抵抗機構が異なるために、引揚抵抗の増大は著しく効果的である。 Among the above-mentioned cross-sectional forces, the ground reaction force from the surrounding ground plays an important role in the downward pushing axial force and the upward pulling axial force from the superstructure. At the foundation of the transmission line tower, a large amount of pushing and pulling axial force acts due to the wind force acting on the transmission line tower and electric wires. Especially in the case of transmission tower foundations, the lifting axial force is often severe, and compared to the deep foundation foundations that do not have a bottom-expanded part, which has been overwhelmingly implemented in the past, the bottom-expanded foundations that have a bottom-expanded part have a pulling resistance. Due to the different geomechanical resistance mechanisms, increasing the withdrawal resistance is significantly effective.

しかしながら、拡底基礎による最大の引揚抵抗を得るためには、拡底部の上方の地盤を乱すことなく基礎底部の側方に空洞部を掘削して、掘削により構築された拡底空洞部に鉄筋コンクリートの基礎構造体を構築する必要がある。つまり、拡底部を施工するためには、基礎底部において側方掘削して拡底空洞部を構築するために、拡底部上部の土砂を支えるルーフ状(屋根状)と柱状の支保工を仮設構築して、拡底部を掘削する必要がある。基礎拡底部の掘削施工は、一般的に簡易なバックホウや手掘りによることが多く、多大な施工時間と施工コストが必要であり、また劣悪な労働環境に加えて土砂崩壊などの施工リスクの問題がある。 However, in order to obtain the maximum lifting resistance by the expanded foundation, a cavity is excavated on the side of the foundation bottom without disturbing the ground above the expanded foundation, and the reinforced concrete foundation is formed in the expanded cavity constructed by excavation. You need to build a structure. In other words, in order to construct the bottom expansion part, in order to excavate sideways at the bottom of the foundation to construct the bottom expansion cavity, a roof-shaped (roof-shaped) and columnar support work that supports the earth and sand at the top of the bottom-expanding part is temporarily constructed. It is necessary to excavate the expanded bottom. Excavation work of the foundation expansion part is generally done by simple backhoe or hand digging, which requires a lot of construction time and construction cost, and there is a problem of construction risk such as landslide in addition to poor working environment. There is.

一方、大規模建築や橋梁基礎に適用する、大型機械を採用した拡底基礎の構築方法としては、ケーシングや安定液を使用して掘削地盤の安定を保持し、機械的に拡底掘削できるアースドリルやアースオーガーを使用して、効率的かつ安全に拡底基礎を施工する方法がある。これらの施工方法は、拡底部の掘削工程を人力ではなく専用の施工機械により施工するために、経済的、かつ効率的な施工が可能であるが、特殊機械の先行投資が必要である。さらに、山岳部において、このような大規模なアースドリルやアースオーガー、揚重機械を適用した施工は不可能である。山岳部では公道によるアクセスがないことが多く、ヘリコプター、索道、およびモノレールなどの運搬手段を考える必要がある。一方、アクセスが可能な平地における鉄塔基礎の場合、大型掘削機を使用した拡底地盤を効率的に掘削することは可能であるが、掘削を泥水中で施工し、泥水を置換するように底部からトレミーコンクリートを打設する方法で基礎体を構築するために、従来適用されている基礎体の途中にいかり基礎を定着する施工方式は採用できないので、鉄塔基礎の場合には、上記の拡底基礎方式は採用不可能である。 On the other hand, as a method of constructing a bottom-expanded foundation using a large machine, which is applied to large-scale buildings and bridge foundations, an earth drill that can maintain the stability of the excavated ground by using a casing and a stabilizing liquid and mechanically expand the bottom excavation. There is a method to construct the bottom expansion foundation efficiently and safely using the earth auger. These construction methods are economical and efficient because the excavation process of the expanded bottom is carried out not by human power but by a dedicated construction machine, but upfront investment of special machinery is required. Furthermore, in mountainous areas, it is impossible to apply such large-scale earth drills, earth augers, and lifting machines. In mountainous areas, there is often no access by public roads, so it is necessary to consider transportation means such as helicopters, ropeways, and monorails. On the other hand, in the case of a tower foundation on an accessible flat ground, it is possible to efficiently excavate the expanded ground using a large excavator, but excavation is carried out in muddy water and the excavation is carried out from the bottom so as to replace the muddy water. In order to construct a foundation body by placing tremie concrete, it is not possible to adopt the conventional construction method of fixing the foundation in the middle of the foundation body, so in the case of a steel tower foundation, the above-mentioned expanded foundation method Cannot be adopted.

(1)従来基礎の引揚抵抗能力と圧縮支持抵抗能力
1)基礎構造物の構造形式は、建設地点の地盤土質条件、地盤支持層の位置、地下水位の位置、建設資材の運搬アクセス条件、上部構造の構造形式、基礎構造体に作用する設計荷重、などより選定される。
2)鉄塔基礎の基礎構造形式としては、深礎基礎や逆T字基礎の構造形式が採用されることが多い。本発明の主たる対象としては、従来の深礎基礎および逆T字基礎の両方を対象として、本発明特が考案した拡底部を有することによる発明効果を示すものである。
3)深礎基礎の標準的な形状は、円柱断面で、基礎底面の位置は支持地盤層に到達させることが多く、従って、直径に比して深くなることが多い。円柱断面の直径=D、深礎基礎の深さ=Hとすると、従来の深礎基礎はH/D=8~12の比率となることが多い。
4)深礎基礎の形状が深くなる理由は、引揚抵抗能力と圧縮支持抵抗能力を増大させるためである。深礎基礎の掘削深度が深くなると、地盤掘削量や構造体容積が増大し、さらに深い位置での掘削作業や、鉄筋組立作業、コンクリート打設作業など、施工コストが増大し、施工工期の長くなる。
5)このような状況に対応する構造形式として、基礎底部に拡幅した底板部を有する拡底深礎基礎構造形式が約50年前に提案されて、施工実施例もある。拡底深礎基礎構造は、底板部の接地面積が円柱一般部の断面積に比して2~3倍にもなるので、圧縮支持抵抗能力は大幅に増大する。一方、引揚抵抗能力については、拡幅した底板部の存在により、引揚時の周辺地盤のすべり面が全く異なることにより、大幅な引揚抵抗能力を示す。
6)しかしながら、拡底基礎構造形式を採用するためには、基礎底部に構築する拡底部の構築方法に関する施工上の制約があり、その制約条件を解決するような経済的で安全性を確保できるような施工方法や構造形式がないために、現状では通常の深礎基礎が多く施工されて、拡底深礎基礎の採用は減少する傾向にある。
7)逆T字基礎の標準的な形状は、文字通り逆T字の形状の基礎であり、底部に底板部とその上に円柱あるいは角柱の基礎が接続されて構成されている基礎である。このタイプの基礎は、支持地盤が比較的、浅い位置に存在する場合に採用される基礎構造形式である。
8)逆T字基礎には、通常の逆T字基礎と拡底逆T字基礎がある。この場合でも、拡底逆T字基礎を採用するために、底板部に構築する拡底部の構築方法に関する施工上の制約や施工技術的な困難さがあり、その制約条件を経済的で、かつ安全性を確保できるような施工技術がない。
(1) Repatriation resistance capacity and compression support resistance capacity of conventional foundations
1) The structural type of the foundation structure is the ground soil condition at the construction site, the position of the ground support layer, the position of the groundwater level, the transportation access conditions for construction materials, the structural type of the superstructure, the design load acting on the foundation structure, It is selected from such things.
2) As the foundation structural form of the steel tower foundation, the structural form of the deep foundation foundation and the inverted T-shaped foundation is often adopted. The main object of the present invention is to show the effect of the invention by having the bottom-expanded portion devised by the present invention for both the conventional deep foundation foundation and the inverted T-shaped foundation.
3) The standard shape of a deep foundation is a cylindrical cross section, and the position of the bottom of the foundation often reaches the supporting ground layer, and therefore is often deeper than the diameter. Assuming that the diameter of the column cross section = D and the depth of the deep foundation foundation = H, the ratio of the conventional deep foundation foundation is often H / D = 8-12.
4) The reason why the shape of the deep foundation is deepened is to increase the pulling resistance capacity and the compression support resistance capacity. As the excavation depth of the deep foundation increases, the amount of ground excavation and the volume of the structure increase, and the construction cost increases, such as excavation work at a deeper position, rebar assembly work, and concrete placing work, and the construction period becomes longer. Become.
5) As a structural type corresponding to such a situation, an expanded deep foundation foundation structural type having a widened bottom plate at the bottom of the foundation was proposed about 50 years ago, and there is also a construction example. In the deep foundation foundation structure with expanded bottom, the ground contact area of the bottom plate is 2 to 3 times larger than the cross-sectional area of the general column, so the compression support resistance capacity is greatly increased. On the other hand, regarding the withdrawal resistance ability, the slip surface of the surrounding ground at the time of withdrawal is completely different due to the presence of the widened bottom plate portion, so that the withdrawal resistance ability is significantly shown.
6) However, in order to adopt the bottom expansion foundation structure type, there are construction restrictions on the construction method of the bottom expansion part to be constructed at the bottom of the foundation, and it is possible to ensure economic and safety that solves the restrictions. At present, many ordinary deep foundation foundations are constructed due to the lack of various construction methods and structural types, and the adoption of wide-bottomed deep foundation foundations tends to decrease.
7) The standard shape of an inverted T-shaped foundation is literally an inverted T-shaped foundation, which is composed of a bottom plate at the bottom and a cylinder or prismatic foundation connected to it. This type of foundation is a type of foundation structure adopted when the supporting ground is located in a relatively shallow position.
8) Inverted T-shaped foundations include normal inverted T-shaped foundations and expanded inverted T-shaped foundations. Even in this case, in order to adopt the bottom-expanded inverted T-shaped foundation, there are construction restrictions and construction technical difficulties regarding the construction method of the bottom-expanded portion to be constructed on the bottom plate, and the constraints are economical and safe. There is no construction technology that can ensure the performance.

(2)拡底基礎構造の引揚抵抗と施工方法
1)拡底基礎の引揚抵抗力に関しては、引揚時すべり面を拡幅底版部の外側のコーナーからの対数らせん曲線とRankineの受働状態における直線の合成したものであると仮定した、土質力学的理論展開により開発された理論式が適用され、電気学会の送電用鉄塔基礎標準(JEC)に取り入れられている。
2)拡底基礎の引用抵抗能力は、その施工方法に依存して、大幅な引揚抵抗が期待できる、前記の対数らせん曲線とRankine受働状態直線のすべり面が、成立する場合と成立しない場合があることがわかっている。
3)拡底基礎として理想的なすべり面を形成するかどうかのポイントは、(i)拡底基礎の掘削領域設定と掘削方法、および(ii)埋め戻し土砂の締固め度、および、埋め戻し土砂が、元々その周辺に存在する原地盤と同等以上の土質強度特性(粘着力cとせん断抵抗角φ)を有するかどうか、に依存する。
4)掘削領域と掘削方法の分類として、2つの方法がある。掘削領域方法1:拡底底版の幅と等しい直径の円筒形状により、基礎の最下端まで鉛直掘削し、底板部の構築と、その上部に円柱部の構築をし、円柱部の外側と鉛直掘削面との空間に、掘削した土砂を埋め戻す工法で、これを「鉛直掘削埋め戻し工法」と称する。
5)2つ目の方法である、掘削領域方法2:拡底底版の幅よりも短い直径、あるいは円柱部の幅に等しい円筒形状により、基礎の最下端まで掘削し、拡底底板部に必要な空間を基礎最下端部から側方向に掘削して拡底底板部を構築し、円柱部の外側と掘削面との空間に掘削した土砂を埋め戻す工法で、これを「拡底掘削工法」と称する。拡底掘削工法の重要なポイントは、拡底底板部の空洞を掘削する際に、土留支保工などの補助工法を使用して安全に掘削することになるが、拡底底板部周辺の原地盤を緩める、あるいは乱すことはできない。また、拡底底板部は、周方向に連続した拡底底板部の構造体を有する必要がある。
(2) Lifting resistance and construction method of the bottom expansion foundation structure
1) Regarding the lifting resistance of the bottom-expanded foundation, the soil mechanics theory development assuming that the slip surface at the time of lifting is a combination of the logarithmic spiral curve from the outer corner of the widened bottom slab and the straight line in the passive state of Rankine. The theoretical formula developed by is applied and incorporated into the Foundation Standards for Transmission Towers (JEC) of the Institute of Electrical Engineers of Japan.
2) The quotation resistance capacity of the bottom-expanded foundation may or may not be established for the logarithmic spiral curve and the sliding surface of the Rankine working state straight line, which can be expected to have a large lifting resistance, depending on the construction method. I know that.
3) The points of whether or not to form an ideal slip surface as a bottom-expanded foundation are (i) the excavation area setting and excavation method of the expanded-bottom foundation, and (ii) the degree of compaction of the backfill sediment, and the backfill sediment. It depends on whether or not the soil has soil strength characteristics (adhesive strength c and shear resistance angle φ) equal to or higher than those of the original ground originally existing around the ground.
4) There are two methods for classifying excavation areas and excavation methods. Excavation area method 1: With a cylindrical shape with a diameter equal to the width of the expanded bottom slab, vertical excavation is performed to the bottom of the foundation, a bottom plate is constructed, and a column is constructed on top of it. This is a method of backfilling the excavated earth and sand in the space with, and this is called the "vertical excavation backfilling method".
5) The second method, excavation area method 2: The space required for the bottom plate by excavating to the bottom of the foundation with a diameter shorter than the width of the bottom plate or a cylindrical shape equal to the width of the cylinder. Is a method of excavating from the lowermost end of the foundation in the lateral direction to construct an expanded bottom plate, and then backfilling the excavated earth and sand in the space between the outside of the column and the excavated surface. This is called the "expanded excavation method". The important point of the bottom expansion excavation method is that when excavating the cavity of the bottom expansion plate part, it will be safely excavated using an auxiliary method such as earth retaining support, but the original ground around the bottom expansion plate part will be loosened. Or it cannot be disturbed. Further, the bottom-expanded bottom plate portion needs to have a structure of the bottom-expanded bottom plate portion continuous in the circumferential direction.

(3)拡底底板基礎の引揚抵抗の評価
1)掘削領域方法1の「鉛直掘削埋め戻し工法」の場合で、埋め戻し土砂の締固め度は、一般的に原地盤の締固め度と同等にすることは困難であると考えられている。そのための、埋め戻し土の土質強度特性は低下する。このような場合のすべり面は、原地盤と拡底底板部の側面に沿う、円筒面となる。つまり、引揚抵抗は、すべり面となる境界面におけるせん断法により設計される。具体的には、拡底底板部の側面に沿うすべり面せん断抵抗、この面内の含まれる土塊重量および基礎構造体自重の和となる。
2)一方、掘削領域方法2の「拡底掘削工法」では、埋め戻し土砂の締固め度に大きく左右されることなく、拡底底板部の周囲の原地盤が乱されていない条件下では、すべり面が拡幅底版部の外側のコーナーからの対数らせん曲線とRankineの受働状態における直線の合成したものとなり、引揚抵抗となる土砂の量が一気に増大する。引揚抵抗は拡底底板の突出幅の影響を受けて増減するものの、拡底掘削工法による引揚抵抗は、鉛直掘削埋め戻し工法の3~4倍に増大することが、理論的及び実験的に確認されている。
(3) Evaluation of the lifting resistance of the bottom plate foundation
1) In the case of the "vertical excavation backfilling method" of the excavation area method 1, it is generally considered difficult to make the degree of compaction of the backfill soil equal to the degree of compaction of the original ground. .. Therefore, the soil strength characteristics of the backfill soil are reduced. The slip surface in such a case is a cylindrical surface along the side surfaces of the original ground and the bottom plate portion. That is, the pulling resistance is designed by the shearing method at the boundary surface which is the slip surface. Specifically, it is the sum of the slip surface shear resistance along the side surface of the bottom plate portion, the weight of the soil mass contained in this surface, and the weight of the foundation structure itself.
2) On the other hand, in the "expanded excavation method" of the excavation area method 2, the slip surface is not greatly affected by the compaction degree of the backfilled earth and sand, and the original ground around the expanded bottom plate is not disturbed. Is a composite of the logarithmic spiral curve from the outer corner of the widened bottom slab and the straight line in the active state of Rankine, and the amount of earth and sand that becomes the withdrawal resistance increases at once. It has been theoretically and experimentally confirmed that the withdrawal resistance increases or decreases under the influence of the protrusion width of the bottom expansion plate, but the withdrawal resistance by the expansion excavation method increases 3 to 4 times as much as the vertical excavation backfill method. There is.

本発明は、このような施工環境や設計環境に対して、従来、様々な方法で試みされた方法とは全く異なる施工的な組み合わせを考慮し、特殊な掘削機械装置を使用することなく、また、施工安全性を担保し、経済的な拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物の施工方法を提供することを課題とし、かつ完成の複合基礎構造物として、理論的に考えられる最大の引揚抵抗を有することができるようにすることを課題とする。本発明は、山岳部のような施工環境に限定して、その利点を活用できるものではなく、交通アクセスのある平地や都市部においても、施工環境の制約はなく、また、土質力学的な引揚抵抗機構は発揮できる。 The present invention considers a construction environment that is completely different from the methods conventionally tried by various methods for such a construction environment and a design environment, without using a special excavation machine, and also. It is the largest theoretically conceivable as a completed composite foundation structure, with the task of ensuring construction safety and providing an economical construction method for a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and reinforced ground. The task is to be able to have withdrawal resistance. The present invention cannot utilize its advantages only in a construction environment such as a mountainous area, and there are no restrictions on the construction environment even in flat land or urban areas with traffic access, and soil mechanics withdrawal. The resistance mechanism can be demonstrated.

特には、施工上の制約環境下においても、従来の拡底基礎構造に比較して、大幅なコストダウンと工期短縮を実現できる、新たな複合基礎構造及びその施工方法を提供することを課題とする。 In particular, it is an object to provide a new composite foundation structure and its construction method that can realize a significant cost reduction and shortening of the construction period as compared with the conventional bottom-expanded foundation structure even in a restricted environment of construction. ..

鉄塔や橋梁の基礎構造体が基本的に保有すべき役割は、鉄塔や橋梁などの、いわゆる上部構造が受ける様々な外力荷重に対して、構造的な安定性を提供することである。外力荷重は、主に、死荷重や活荷重、風荷重、雪荷重、地震荷重、施工時荷重などである。これら鉄塔あるいは上部工からの荷重により、基礎構造物に対しては、下方への押込み軸力、上方への引揚軸力、水平せん断力、ねじりモーメント、曲げモーメントなどの断面力に対して、基礎構造物自身による構造抵抗、および基礎構造物を介して上記断面力を周囲の地盤に効果的に伝達して、基礎構造物としての構造安定性を維持する。 The basic role that the foundation structure of a tower or bridge should have is to provide structural stability to the various external loads that the so-called superstructure, such as the tower or bridge, receives. External load is mainly dead load, live load, wind load, snow load, seismic load, construction load and the like. Due to the load from these steel towers or superstructures, the foundation is subjected to the downward pushing axial force, the upward pulling axial force, the horizontal shearing force, the torsional moment, the bending moment, and other cross-sectional forces. The structural resistance of the structure itself and the above-mentioned sectional force are effectively transmitted to the surrounding ground through the foundation structure to maintain the structural stability of the foundation structure.

本発明の基礎構造体は、山岳部や山間部において地盤条件をはじめ、施工条件や、経済的条件などの観点から、既に多くの実績のある深礎基礎および逆T字基礎における、土質力学的に引揚抵抗能力、および圧縮抵抗能力を拡大することができる拡底基礎に関するものである。つまり本発明は、既に多くの実績のあるものの、深礎基礎や逆T字基礎における拡底基礎タイプにおいて、従来の施工リスクや施工コストの増大を改善して、引揚抵抗能力と圧縮抵抗能力を大幅に改善できる拡底基礎に関するものである。拡底基礎については、これまでも種々の施工法も含め、提案されてきているが、本発明は、従来の拡底基礎とは全く異なる考えに基づいて、引揚抵抗能力と圧縮抵抗能力の増大を果たしたものである。簡単に言及すると、本発明の拡底基礎の施工過程において、これまでの原地盤と埋め戻し土砂の土質的な不連続境界における弱部に対して、経済的で合理的な地盤補強を行うことにより、従来の破壊すべり面のモードを、大幅に引揚抵抗能力を増大できるような破壊すべり面のモードに変更した、拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物である。 The foundation structure of the present invention is a soil mechanics of deep foundations and inverted T-shaped foundations that have already been proven in many places from the viewpoints of ground conditions, construction conditions, economic conditions, etc. in mountainous areas and mountainous areas. It relates to a bottom expansion foundation that can expand the pulling resistance capacity and the compression resistance capacity. In other words, although the present invention has many achievements, it improves the conventional construction risk and increase in construction cost in the deep foundation foundation and the bottom expansion foundation type in the inverted T-shaped foundation, and greatly enhances the pulling resistance capacity and the compression resistance capacity. It is related to the bottom expansion foundation that can be improved. Although various construction methods have been proposed for the bottom-expanded foundation, the present invention has increased the pulling resistance capacity and the compression resistance capacity based on a completely different idea from the conventional bottom-expanded foundation. It is a thing. Briefly, in the construction process of the bottom expansion foundation of the present invention, by performing economical and rational ground reinforcement for the weak part at the soil discontinuous boundary between the original ground and the backfill soil. This is a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and reinforced ground, in which the conventional mode of the fracture slip surface is changed to the mode of the fracture slip surface that can greatly increase the lifting resistance capacity.

拡底基礎構造物において、「拡底掘削工法」を忠実に施工することができれば、埋め戻し土砂の締固め度に大きく左右されることなく、拡底底板部の周囲の原地盤が乱されない状態となる。その場合は、すべり面が拡幅底版部の外側のコーナーからの対数らせん曲線とRankineの受働状態における直線を合成したものとなり、引揚抵抗となる元になる土砂の量が一気に増大する。しかしながら、現実の施工では、拡底底板部の空洞を掘削するにあたり、周囲の原地盤を乱さないで特別の掘削機械を使用せずに簡易な施工法で掘削することは、原地盤のゆるみ発生や崩落する危険があり、また、安全性を重視した場合には専用の特殊掘削機械が必要となり、その場合には施工コストの増大と、施工環境が限定されることになる。 If the "expanded excavation method" can be faithfully applied to the expanded foundation structure, the original ground around the expanded bottom plate will not be disturbed without being greatly affected by the degree of compaction of the backfilled soil. In that case, the slip surface is a combination of the logarithmic spiral curve from the outer corner of the widened bottom slab and the straight line in the active state of Rankine, and the amount of earth and sand that is the source of the withdrawal resistance increases at once. However, in actual construction, when excavating the cavity of the bottom plate, excavating with a simple construction method without disturbing the surrounding original ground and without using a special excavation machine may cause loosening of the original ground. There is a risk of collapse, and if safety is emphasized, a dedicated special excavation machine will be required, in which case the construction cost will increase and the construction environment will be limited.

この発明による拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物は、地盤に形成される掘削孔内に構築される柱状体、および上記柱状体の下端部に一体化され、上記柱状体よりも断面積が大きく、上記掘削孔内の地盤底部に設けられる拡底底版を備える拡底基礎構造体、上記掘削孔の側壁面に設けられる土留支保工、上記拡底基礎構造体が構築された後の上記掘削孔に埋め戻されて締め固められる埋め戻し土砂、上記掘削孔の深さ方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、かつ上記土留支保工から放射状に外向きにのび、それぞれが上記土留支保工の周囲の外側地盤に埋設される複数の外側ロックボルト、ならびに上記外側ロックボルトのそれぞれとカップラーを用いて接合され、上記土留支保工から内向きにのび、上記土留支保工の内側地盤に埋設される複数の内側ロックボルトを備えている。 The expanded foundation structure and the composite foundation structure of the reinforced ground according to the present invention are integrated with the columnar body constructed in the drilling hole formed in the ground and the lower end portion of the columnar body, and are cut off from the columnar body. A bottom-expanded foundation structure having a large area and having a bottom-expanded bottom plate provided at the bottom of the ground in the drilled hole, a retaining support provided on the side wall surface of the drilled hole, and the drilling hole after the bottom-expanded foundation structure is constructed. The backfilled earth and sand that are backfilled and compacted in, are provided at intervals in the depth direction of the excavation hole, and extend radially outward from the earth retaining support, each around the earth retaining support. A plurality of outer lock bolts buried in the outer ground of the above, and a plurality of outer lock bolts joined to each of the above outer lock bolts by using a coupler, extending inward from the above-mentioned earth retaining support, and buried in the inner ground of the above-mentioned earth retaining support. Equipped with an inner lock bolt.

この発明による拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物の施工方法は、地盤を掘削し、掘削によって形成される掘削孔の壁面に土留支保工を設置し、上記土留支保工から放射状に外向きにのびるように、複数の外側ロックボルトを上記土留支保工の周囲の外側地盤に打設し、上記地盤の掘削、土留支保工の設置、および外側ロックボルトの打設を繰り返すことによって、土留支保工の周囲の外側地盤を補強しながら掘削孔を掘り進め、所定深さに掘られた掘削孔内に、柱状体および上記柱状体の下端部に一体化され、上記柱状体よりも断面積が大きい拡底底版を備える拡底基礎構造体を構築し、上記掘削孔と拡底基礎構造体との間に土砂を埋め戻して締め固め、カップラーを用いて、上記外側ロックボルトの末端部に、上記土留支保工から内向きにのびる内側ロックボルトを接合し、上記土砂の埋め戻しと内側ロックボルトの接合を繰り返すことによって、上記土留支保工内の内側地盤を補強しながら掘削孔を埋め戻す。 In the construction method of the expanded foundation structure and the composite foundation structure of the reinforced ground according to the present invention, the ground is excavated, the earth retaining support is installed on the wall surface of the excavation hole formed by the excavation, and the earth retaining support is radially outside from the earth retaining support. A plurality of outer lock bolts are placed in the outer ground around the above-mentioned earth retaining support so as to extend in the direction, and the excavation of the above-mentioned ground, the installation of the earth retaining support, and the placement of the outer lock bolt are repeated to perform the earth retaining. An excavation hole is dug while reinforcing the outer ground around the support work, and the columnar body and the lower end of the columnar body are integrated into the excavation hole dug to a predetermined depth, and the cross-sectional area is larger than that of the columnar body. A bottom-expanded foundation structure with a large-sized bottom-expanded bottom slab is constructed, and earth and sand are backfilled and compacted between the drilled hole and the bottom-expanded foundation structure. By joining the inner lock bolts extending inward from the support work and repeating the backfilling of the earth and sand and the joining of the inner lock bolts, the excavation hole is backfilled while reinforcing the inner ground in the earth retaining support work.

地盤を掘削することによって地盤に形成される掘削孔内に、柱状体および拡底底版を備える拡底基礎構造体が設けられる。掘削孔の底部に拡底基礎構造体の拡底底版が設けられ、拡底底版の上方に柱状体が立設される。柱状体は掘削孔に構築されて地表面に至る。拡底底版および柱状体は好ましくはいずれも円柱形であるが、必ずしも円柱形でなくてもよく、少なくともいずれか一方が角柱形であってもよい。柱状体と拡底底版は、例えば鉄筋コンクリートによって一体に形成される。 An expanded foundation structure having a columnar body and an expanded bottom slab is provided in an excavation hole formed in the ground by excavating the ground. An expanded bottom slab of the expanded foundation structure is provided at the bottom of the excavation hole, and a columnar body is erected above the expanded bottom slab. The columnar body is constructed in the excavation hole and reaches the ground surface. Both the bottom-expanded bottom slab and the columnar body are preferably cylindrical, but they do not necessarily have to be cylindrical, and at least one of them may be prismatic. The columnar body and the expanded bottom slab are integrally formed by, for example, reinforced concrete.

拡底底版は、その断面積(拡底底版が円柱形であれば直径)が柱状体の断面積よりも大きく、拡底基礎構造体は、底部が太く(直径が大きく)、太い底部からそれよりも細い柱状体が上方にのびる全体形状を持つ。拡底底版が、拡底底版上に立設される柱状体よりも大きいので、柱状体が設けられていない範囲の拡底底版の上面範囲が外に露出する。 The cross-sectional area of the expanded bottom slab (diameter if the expanded bottom slab is cylindrical) is larger than the cross-sectional area of the columnar body, and the bottom expanded foundation structure has a thick bottom (large diameter) and a thick bottom to thinner. The columnar body has an overall shape that extends upward. Since the expanded bottom slab is larger than the columnar body erected on the expanded bottom slab, the upper surface range of the expanded bottom slab in the range where the columnar body is not provided is exposed to the outside.

掘削孔は、その孔径(掘削孔の大きさ)が拡底底版の断面積(直径)とほぼ同じかまたはそれよりも少し大きく形成される。一般には、拡底底版の断面形状と同じ断面形状の掘削孔が地盤に形成される。拡底底版を含めて拡底基礎構造体の全体を掘削孔内に収めることができる。 The drilled hole is formed so that the hole diameter (the size of the drilled hole) is approximately the same as or slightly larger than the cross-sectional area (diameter) of the bottom-expanded bottom slab. Generally, an excavation hole having the same cross-sectional shape as the cross-sectional shape of the bottom-expanded bottom slab is formed in the ground. The entire bottom-expanded foundation structure, including the expanded-bottom slab, can be accommodated in the excavation hole.

拡底基礎構造体の上端部分、すなわち柱状体の上端部分を、掘削孔の開口(地表面)から外にわずかに突出させておくとよい。すなわち、拡底基礎構造体の高さを掘削孔の深さよりも高くする(掘削孔の深さを拡底基礎構造体の全体高さよりもわずかに浅くする)。拡底基礎構造体の柱状体の先端部分や内部に、たとえば鉄塔、橋梁の支柱(脚部)が固定されるので、柱状体の先端部分を地表上に突出させておくことで、この固定作業がやりやすくなる。 It is advisable to slightly project the upper end portion of the bottom-expanded foundation structure, that is, the upper end portion of the columnar body, from the opening (ground surface) of the excavation hole. That is, the height of the bottom-expanded foundation structure is made higher than the depth of the excavation hole (the depth of the excavation hole is made slightly shallower than the total height of the bottom-expanded foundation structure). For example, steel towers and bridge columns (legs) are fixed to the tip or inside of the columnar body of the expanded foundation structure, so by projecting the tip of the columnar body above the ground surface, this fixing work can be done. It will be easier to do.

拡底基礎構造体が設置された後、掘削孔は土砂によって埋め戻されて締め固められる。 After the bottom expansion foundation structure is installed, the excavation holes are backfilled with earth and sand and compacted.

掘削孔の壁面には土留支保工が設けられる。これによって、掘削孔の周囲の地盤が掘削孔内に崩落することが防止される。 A earth retaining support will be installed on the wall of the excavation hole. This prevents the ground around the excavation hole from collapsing into the excavation hole.

この発明によると、上記掘削孔の深さ方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、かつ上記土留支保工から放射状に外向きにのび、上記土留支保工の周囲の外側地盤に埋設される複数の外側ロックボルト、ならびに上記外側ロックボルトのそれぞれとカップラーを用いて接合され、上記土留支保工から内向きにのび、上記土留支保工の内側地盤に埋設される複数の内側ロックボルトが設けられている。複数の外側ロックボルトおよび複数の内側ロックボルトによって、掘削孔の境界面、および拡底基礎構造体の周囲の地盤(土留支保工の外側地盤および土砂が埋め戻されかつ締め固められた土留支保工内の内側地盤)がせん断補強される。すなわち、「拡底基礎構造体」と「補強地盤」とから構成される「複合基礎構造物」が、地盤中に構築される。 According to the present invention, a plurality of holes are provided at intervals in the depth direction of the excavation hole, and a plurality of pieces are radially outwardly extended from the earth retaining support and buried in the outer ground around the earth retaining work. There are a plurality of inner lock bolts that are joined to each of the outer lock bolts and the outer lock bolts by using a coupler, extend inward from the earth retaining support, and are buried in the inner ground of the earth retaining support. .. Multiple outer lock bolts and multiple inner lock bolts provide the boundary surface of the excavation hole and the ground around the expanded foundation structure (inside the earth retaining support where the outer ground and earth and sand of the earth retaining work are backfilled and compacted). Inner ground) is shear reinforced. That is, a "composite foundation structure" composed of an "expanded foundation structure" and a "reinforced ground" is constructed in the ground.

この発明による拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物の施工方法は、一見、「鉛直掘削埋め戻し工法」に類似しているように見えるが、根本的には異なるものである。つまり、拡底基礎構造体の構築に必要な掘削方法は、掘削の平断面(横断面)が拡底底板の平断面が収まるように地盤を掘削する点では、類似している。しかし、この発明によると、(1)地盤の掘削と、(2)土留支保工の設置と、(3)外側ロックボルトの打設とを繰り返すことにより、掘削孔を掘り進めながら、土留支保工(掘削孔)の周囲の外側地盤を補強するのである。この施工は、掘削用のバックホウ、土留支保工としてのライナープレートあるいは吹付モルタル機械、簡易でコンパクトなロックボルト施工機械(例えば、レッグドリルのようなコンパクトな施工機械)、小型揚重機などの小規模の施工設備や施工機械を用いて施工することが可能である。 At first glance, the construction method of the composite foundation structure of the expanded foundation structure and the reinforced ground according to the present invention seems to be similar to the "vertical excavation backfilling method", but it is fundamentally different. That is, the excavation method required for constructing the bottom-expanded foundation structure is similar in that the ground is excavated so that the flat cross section (cross section) of the excavation fits in the flat cross section of the expanded bottom plate. However, according to the present invention, by repeating (1) excavation of the ground, (2) installation of earth retaining support, and (3) placement of outer lock bolts, while digging an excavation hole, earth retaining support is carried out. It reinforces the outer ground around the (excavation hole). This work is done on a small scale such as a back hoof for excavation, a liner plate or spray mortar machine as earth retaining support, a simple and compact rock bolt construction machine (for example, a compact construction machine such as a leg drill), and a small lifting machine. It is possible to construct using the construction equipment and construction machines of.

上述のように、地盤の掘削、土留支保工の設置、および外側ロックボルトの打設を繰り返すことによって、土留支保工(掘削孔)の周囲の外側地盤を補強しながら掘削孔は掘り進められる。その後、掘削孔内に、柱状体および拡底底版を備える拡底基礎構造体が構築される。その後、掘削孔への土砂の埋め戻しおよび締め固めと内側ロックボルトの設置(カップラーを用いて上記外側ロックボルトの末端部に内側ロックボルトを接合すること)とを繰り返すことによって、掘削孔の境界面、および土留支保工(掘削孔)内の内側地盤を補強しながら掘削孔は埋め戻される。これらの施工は小規模の施工設備で容易に施工可能である。 As described above, the excavation hole is dug while reinforcing the outer ground around the earth retaining support (excavation hole) by repeating excavation of the ground, installation of the earth retaining support, and placement of the outer lock bolt. After that, a bottom-expanded foundation structure including a columnar body and a bottom-expanded bottom slab is constructed in the excavation hole. Then, by repeating backfilling and compaction of earth and sand in the drilling hole and installation of the inner lock bolt (joining the inner lock bolt to the end of the outer lock bolt using a coupler), the boundary of the drilling hole is repeated. The excavation hole is backfilled while reinforcing the surface and the inner ground in the earth retaining support (excavation hole). These constructions can be easily carried out with small-scale construction equipment.

従来の「鉛直掘削埋め戻し工法」により拡底基礎を構築した場合、すべり面は、原地盤と拡底底板部の側面に沿う、円筒面となることが、理論的にも実験的にも確認されている。つまり、「鉛直掘削埋め戻し工法」により拡底基礎を構築した場合の引揚抵抗力は、拡底底板部の側面に沿う(1)すべり面に発生するせん断抵抗、そして(2)すべり面と柱状体の間に存在する土塊重量および(3)基礎構造体の自重の和となる。 It has been theoretically and experimentally confirmed that the slip surface becomes a cylindrical surface along the sides of the original ground and the expanded bottom plate when the expanded foundation is constructed by the conventional "vertical excavation backfill method". There is. In other words, the lifting resistance when the bottom-expanded foundation is constructed by the "vertical excavation backfill method" is (1) shear resistance generated on the sliding surface along the side surface of the expanded bottom plate, and (2) sliding surface and columnar body. It is the sum of the weight of the soil mass existing between them and (3) the weight of the foundation structure.

一方、本発明では、土留支保工の境界面、および土留支保工の周囲の外側地盤と土留支保工内の内側地盤が、複数の外側ロックボルトおよび複数の内側ロックボルトによりせん断補強されるために、上記のようなすべり面とはならない。その理由は、(i)埋め戻し土砂と原地盤との掘削境界面が、この境界面を貫通するように設けられる外側ロックボルトおよび内側ロックボルトによりせん断補強されること、(ii)掘削境界面の外側の原地盤(土留支保工の周囲の外側地盤)が外側ロックボルトによりせん断補強されること、および(iii)掘削境界面の内側の埋め戻し土砂(土留支保工内の内側地盤)が内側ロックボルトによってせん断補強されること、である。以上のせん断補強効果により、従来の「鉛直掘削埋め戻し工法」では発生していたせん断すべりは、生ずることはない。これは、あたかも「拡底掘削工法」により拡底底版近傍の原地盤にゆるみ等を発生させないで施工した場合と同じように、すべり面が拡幅底版部の外側のコーナーからの対数らせん曲線とRankineの受働状態における直線の合成したものとなる。これにより、本発明による拡底基礎構造物と補強地盤の複合基礎構造物は、上記の「鉛直掘削埋め戻し工法」により施工した拡底基礎に比べて、引揚抵抗能力が、少なくても3~4倍に増大する。 On the other hand, in the present invention, the boundary surface of the earth retaining work and the outer ground around the earth retaining work and the inner ground inside the earth retaining work are shear-reinforced by a plurality of outer lock bolts and a plurality of inner lock bolts. , It does not have a slip surface as described above. The reason is that (i) the excavation boundary surface between the backfilled soil and the original ground is shear-reinforced by the outer lock bolt and the inner lock bolt provided so as to penetrate this boundary surface, and (ii) the excavation boundary surface. The outer ground (outer ground around the earth retaining work) is shear-reinforced by the outer rock bolt, and (iii) the backfilling earth and sand inside the excavation boundary surface (inner ground inside the earth retaining work) is inside. It is shear reinforced by rock bolts. Due to the above shear reinforcement effect, the shear slip that has occurred in the conventional "vertical excavation backfilling method" does not occur. This is the same as the case where the original ground near the expanded bottom slab is constructed without loosening by the "expanded bottom excavation method", and the slip surface is the logarithmic spiral curve from the outer corner of the widened bottom slab and the operation of Rankine. It is a composite of straight lines in the state. As a result, the combined foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground according to the present invention has at least 3 to 4 times the lifting resistance capacity as compared with the bottom-expanded foundation constructed by the above-mentioned "vertical excavation backfilling method". Increases to.

一実施態様では、埋め戻し土砂が、上記掘削孔の形成によって排出された土砂にセメントまたはセメントミルクが加えられ、かつ撹拌されたソイルセメント材料である。通常の埋め戻し土砂に比較して、容易に締固め度を向上させ、また容易に埋め戻し土砂としての地盤強度(一軸圧縮強度)を向上させることが可能となる。その結果、土留支保工の内側地盤に埋設される内側ロックボルトの本数を低減することが可能となる。 In one embodiment, the backfill sediment is a soil cement material in which cement or cement milk is added and agitated to the sediment discharged by the formation of the excavation hole. Compared with ordinary backfilling earth and sand, it is possible to easily improve the compaction degree and easily improve the ground strength (uniaxial compressive strength) of the backfilling earth and sand. As a result, it is possible to reduce the number of inner lock bolts buried in the inner ground of the earth retaining support.

好ましくは、上記外側ロックボルトが、芯材と、芯材の周囲に充填されるグラウトとによって構成されている。外側ロックボルトによる外側地盤の補強を強化することができる。 Preferably, the outer lock bolt is composed of a core material and a grout filled around the core material. The reinforcement of the outer ground by the outer lock bolt can be strengthened.

上記外側ロックボルトの芯材は好ましくは中空に形成され、かつ芯材の中空内に送り込まれたグラウトを外に排出する排出孔を備えている。外側ロックボルトの末端部から芯材の中空内に送り込んだグラウトを排出孔から排出させ、芯材の周囲にグラウトを充填することができる。 The core material of the outer lock bolt is preferably formed in a hollow shape, and has a discharge hole for discharging the grout sent into the hollow of the core material to the outside. The grout sent into the hollow of the core material from the end of the outer lock bolt can be discharged from the discharge hole, and the grout can be filled around the core material.

一実施態様では、内側ロックボルトが、芯材と芯材の周囲に巻き付けられた巻き付けコンクリートとによって構成されている。内側地盤のせん断剛性と強度の増大に寄与するので、内側ロックボルトの本数を低減することができる。 In one embodiment, the inner lock bolt is composed of a core material and a wrapping concrete wrapped around the core material. Since it contributes to the increase in shear rigidity and strength of the inner ground, the number of inner lock bolts can be reduced.

他の実施態様では、上記柱状体および上記底版底部を備える拡底基礎構造体が、プレキャスト・プレストレストコンクリート構造体である。基礎構造体の立地環境が山岳部のような建設資材の運搬が困難で運搬コストが多大のような環境下において、基礎建設の主材料であるコンクリートの必要量を低減させることができ、その結果、膨大な運搬費用の低減が可能となる。また、施工現場における鉄筋組立が不要となることや、生コンクリートの現場打設における品質管理の課題解決、また施工現場における施工工期の大幅な短縮などが可能となる。 In another embodiment, the bottom-expanded foundation structure including the columnar body and the bottom of the bottom slab is a precast prestressed concrete structure. In an environment where the location environment of the foundation structure is difficult to transport construction materials such as in mountainous areas and the transportation cost is high, the required amount of concrete, which is the main material for foundation construction, can be reduced, and as a result. , It is possible to reduce enormous transportation costs. In addition, it is possible to eliminate the need for rebar assembly at the construction site, solve quality control problems in the on-site placement of ready-mixed concrete, and significantly shorten the construction period at the construction site.

他の実施態様では、上記柱状体および上記拡底底版を備える拡底基礎構造体が、場所打ち鉄筋コンクリート構造体である。基礎構造体の立地環境が平野部のような建設資材の運搬が容易であるような環境下において、基礎建設の主材料であるコンクリートを生コンクリートとして生コンプラントから施工地点まで生コン車で運搬し、型枠設置および配筋後の躯体にトレミー打設やバケット打設により、コンクリート打設を効率的に行うことができる。つまり、基礎構造体の立地環境が平野部や山間部でも建設資材の運搬が可能な地域においては、コンクリートの現場打設により構築する方が、施工コストの観点からは有利となる。 In another embodiment, the bottom-expanded foundation structure including the columnar body and the bottom-expanded bottom slab is a cast-in-place reinforced concrete structure. In an environment where the location environment of the foundation structure is such that it is easy to transport construction materials such as in the plains, concrete, which is the main material for foundation construction, is transported as ready-mixed concrete from the ready-mixed concrete plant to the construction site by a ready-mixed concrete vehicle. Concrete can be placed efficiently by placing a tremie or a bucket on the frame after installing the formwork and arranging the reinforcement. In other words, in areas where construction materials can be transported even in plain or mountainous areas where the location environment of the foundation structure is high, it is more advantageous to construct by casting concrete on site from the viewpoint of construction cost.

通常、ロックボルトを用いた地盤補強は、掘削孔の外側周囲の地盤のみに実施される。補強を必要とする地盤領域が大きい場合には、長尺の外側ロックボルトが必要とされる。本発明の場合は、地盤のせん断補強したい領域は比較的に狭い。ただし、掘削境界面の両側における原地盤と埋め戻し土砂の領域に連続するように補強する必要がある。その施工法においては、掘削時においても、土砂埋め戻し時においても、特別の足場が必要とすることない。また、必要とされる外側ロックボルトの長さが短いので、コンパクトなレグドリル機械で施工することが可能である。つまり、深礎基礎や逆T字基礎が立地する山岳部においても、特別の施工機械を必要とすることなく、拡底掘削のような施工リスクを負うことなく、本発明の複合基礎構造物は、短期間に低コストで構築することができ、従来の深礎基礎や逆T字基礎の引揚抵抗力と比較すると、引揚抵抗力を3~4倍にすることが可能となる。 Normally, ground reinforcement using lock bolts is performed only on the ground around the outside of the drilling hole. If the ground area requiring reinforcement is large, long outer lock bolts are required. In the case of the present invention, the region to be shear-reinforced in the ground is relatively narrow. However, it is necessary to reinforce the area of the original ground and backfilled soil on both sides of the excavation boundary surface so as to be continuous. The construction method does not require special scaffolding during excavation or backfilling of earth and sand. In addition, since the required outer lock bolt length is short, it can be installed with a compact leg drill machine. That is, even in a mountainous area where a deep foundation foundation or an inverted T-shaped foundation is located, the composite foundation structure of the present invention does not require a special construction machine and does not bear a construction risk such as bottom expansion excavation. It can be constructed at low cost in a short period of time, and it is possible to increase the withdrawal resistance by 3 to 4 times compared to the withdrawal resistance of conventional deep foundations and inverted T-shaped foundations.

その他の効果
1990年~1999年における鉄塔基礎の全国実施事例の占有率は、深礎基礎が39%、逆T字基礎が49%を占めている。つまり全基礎形式の中で、この両者の基礎形式は全体の88%を占めている。本発明の拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物は、この両方の基礎形式に代えて用いることができる。鉄塔基礎の設計においては支持地盤の立地条件が基礎形式を決める大きな要因である。また、鉄塔基礎に作用するが設計外力としては、引揚力や圧縮支持力が大きな設計上の大きな要因である。
Other effects
From 1990 to 1999, the nationwide implementation rate of steel tower foundations was 39% for deep foundations and 49% for inverted T-shaped foundations. In other words, of all the basic forms, these two basic forms account for 88% of the total. The composite foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground of the present invention can be used in place of both of these foundation types. In the design of the tower foundation, the location conditions of the supporting ground are a major factor in determining the foundation type. In addition, although it acts on the tower foundation, as a design external force, the pulling force and the compression bearing force are large design factors.

従来の深礎基礎や逆T字基礎で、引揚力に抵抗するために、基礎の直径や基礎深さを増大することにより、自重を増大させ、また、せん断抵抗面積の増大を行うことにより、引揚抵抗の増大を図っていた。しかし、このような対処方法では、基礎構造本体の体積の増大、掘削容積の増大、掘削深さの増大することになり、施工コストと施工工期の増大する結果となっていた。 In the conventional deep foundation foundation and inverted T-shaped foundation, in order to resist the pulling force, by increasing the diameter of the foundation and the depth of the foundation, the weight of the foundation is increased, and by increasing the shear resistance area, the shear resistance area is increased. I was trying to increase the withdrawal resistance. However, such a coping method results in an increase in the volume of the foundation structure itself, an increase in the excavation volume, and an increase in the excavation depth, resulting in an increase in construction cost and construction period.

このような背景のもと、本発明による複合基礎構造物を現在最も鉄塔基礎として普及している、深礎基礎や逆T字基礎に代えて用いることにより、基礎形状のサイズダウンや、施工コスト、施工工期の短縮に寄与することができる。 Against this background, by using the composite foundation structure according to the present invention in place of the deep foundation foundation and inverted T-shaped foundation, which are currently the most popular as steel tower foundations, the size of the foundation shape can be reduced and the construction cost can be reduced. , Can contribute to shortening the construction period.

拡底基礎構造体と補強地盤とを含む複合基礎構造物の縦断面図である。It is a vertical sectional view of a composite foundation structure including a bottom-expanded foundation structure and a reinforced ground. 外側ロックボルトの詳細を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the detail of the outer lock bolt. 内側ロックボルトの詳細を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the detail of the inner lock bolt. 複合基礎構造物の施工の様子を示す。The state of construction of the composite foundation structure is shown. 複合基礎構造物の施工の様子を示す。The state of construction of the composite foundation structure is shown. 複合基礎構造物の施工の様子を示す。The state of construction of the composite foundation structure is shown. 複合基礎構造物の施工の様子を示す。The state of construction of the composite foundation structure is shown.

図1は本発明によるコンクリート拡底基礎構造体と周囲の補強地盤からなる、いわゆる拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物を示している。複合基礎構造物は、原地盤1を地表面2からほぼ垂直に掘削することによって形成される掘削孔3の壁面(土壁)に設けられる土留支保工11と、掘削孔3の底に設置される拡底底版12と、拡底底版12の上面に固定され、拡底底版12上に立設される柱状体13と、掘削孔3の深さ方向のほぼ中間部分において土留支保工11の外面および内面のそれぞれから外向きおよび内向きにのびる複数の外側ロックボルト20および内側ロックボルト30と、掘削孔3(土留支保工11)と拡底底版12および柱状体13との隙間を埋める埋め戻し土砂4とによって構成される。拡底底版12と柱状体13の組が「拡底基礎構造体」である。外側ロックボルト20および内側ロックボルト30によって地盤が補強される(補強地盤)。 FIG. 1 shows a so-called composite foundation structure of a so-called bottom expansion foundation structure and a reinforcement ground, which is composed of a concrete bottom expansion foundation structure and surrounding reinforcing ground according to the present invention. The composite foundation structure is installed at the bottom of the excavation hole 3 and the earth retaining support 11 provided on the wall surface (earth wall) of the excavation hole 3 formed by excavating the original ground 1 substantially vertically from the ground surface 2. 12 By a plurality of outer lock bolts 20 and inner lock bolts 30 extending outward and inward from each, and backfilling earth and sand 4 filling the gap between the excavation hole 3 (earth retaining support 11) and the bottom expansion slab 12 and the columnar body 13. It is composed. The set of the bottom-expanded bottom slab 12 and the columnar body 13 is the "expanded foundation structure". The ground is reinforced by the outer lock bolt 20 and the inner lock bolt 30 (reinforced ground).

掘削孔3は円柱形に形成され、円柱形の掘削孔3内に、高さの低い円柱形の拡底底版12および高さの高い円柱形の柱状体13が設置される。掘削孔3、拡底底版12および柱状体13の形状は円柱形に限られずたとえば角柱形であってもよい。掘削孔3は、拡底底版12の直径とほぼ同じまたは少し大きい直径を持ち、拡底底版12は掘削孔3内にすっぽりと収められて拡底底版12の底面が掘削孔3の底面に接地する。拡底底版12の上面に立設される柱状体13は拡底底版12よりも小さい直径を持ち、拡底底版12の上面の中央に立設される。 The excavation hole 3 is formed in a cylindrical shape, and a low-height columnar expanded bottom slab 12 and a high-height columnar columnar body 13 are installed in the columnar excavation hole 3. The shape of the excavation hole 3, the bottom expansion slab 12, and the columnar body 13 is not limited to the cylindrical shape, and may be, for example, a prismatic shape. The drilling hole 3 has a diameter substantially equal to or slightly larger than the diameter of the bottom-expanded bottom slab 12, and the bottom-expanded bottom slab 12 is completely housed in the drilling hole 3 so that the bottom surface of the bottom-expanded bottom slab 12 touches the bottom surface of the drilling hole 3. The columnar body 13 erected on the upper surface of the expanded bottom slab 12 has a diameter smaller than that of the expanded bottom slab 12, and is erected in the center of the upper surface of the expanded bottom slab 12.

掘削孔3の周囲の壁面に設けられる土留支保工11は、たとえばライナープレートまたは吹付モルタル(または吹付コンクリート)によって構成され、周辺の原地盤1が掘削孔3に向けて崩壊するのを防止する。掘削孔3の壁面(側壁地盤)とライナープレートとの間にモルタルを充填してもよい。掘削孔3が円柱形であれば土留支保工11は円筒形に施工される。 The earth retaining support 11 provided on the wall surface around the excavation hole 3 is composed of, for example, a liner plate or sprayed mortar (or sprayed concrete), and prevents the surrounding original ground 1 from collapsing toward the excavation hole 3. Mortar may be filled between the wall surface (side wall ground) of the excavation hole 3 and the liner plate. If the excavation hole 3 is cylindrical, the earth retaining support 11 is constructed in a cylindrical shape.

土留支保工11から外向きおよび内向きにそれぞれのびる外側ロックボルト20および内側ロックボルト30は、土留支保工11を貫通するように一直線上に設けられる。外側、内側ロックボルト20、30は、図1に示すように掘削孔3の深さ方向(上下方向)に間隔をあけて複数設けられるとともに、円周方向にも等角度をあけて複数設けられる。外側、内側ロックボルト20、30によって、原地盤1と埋め戻し土砂4の境界面、原地盤1および埋め戻し土砂4の地盤が補強されることにより、後述するように従来のすべり面とは異なる新たなすべり面40が規定され、その結果、引揚抵抗力の著しい向上が図られる。外側、内側ロックボルト20、30の詳細な構造およびすべり面40の詳細は後述する。 The outer lock bolt 20 and the inner lock bolt 30 extending outward and inward from the earth retaining support 11 are provided in a straight line so as to penetrate the earth retaining support 11. As shown in FIG. 1, a plurality of outer and inner lock bolts 20 and 30 are provided at intervals in the depth direction (vertical direction) of the excavation hole 3, and a plurality of outer and inner lock bolts 20 and 30 are also provided at equal angles in the circumferential direction. .. The outer and inner lock bolts 20 and 30 reinforce the boundary surface between the original ground 1 and the backfill earth and sand 4, and the ground of the original ground 1 and the backfill earth and sand 4, which is different from the conventional slip surface as described later. A new sliding surface 40 is defined, resulting in a significant improvement in withdrawal resistance. The detailed structure of the outer and inner lock bolts 20 and 30 and the details of the sliding surface 40 will be described later.

図1に示す柱状体13は、従来の深礎基礎に相当するコンクリート構造物である。拡底底版12が拡底基礎に相当する部分である。柱状体13と掘削境界面(土留支保工11)の外側と内側に貫通するように施工された外側,内側ロックボルト20,30を含めたものを本発明の複合基礎構造物と称してもよい。 The columnar body 13 shown in FIG. 1 is a concrete structure corresponding to a conventional deep foundation. The bottom-expanded bottom plate 12 is the part corresponding to the bottom-expanded foundation. The composite foundation structure of the present invention may be a structure including the outer and inner lock bolts 20 and 30 constructed so as to penetrate the outer side and the inner side of the columnar body 13 and the excavation boundary surface (earth retaining support 11). ..

図1に示された拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物の引揚抵抗力が従来の深層基礎あるいは逆T字基礎において算定される引揚抵抗力に比較して大幅に向上することができる根拠について説明する。 The withdrawal resistance of the expanded foundation structure and the composite foundation structure of the reinforced ground shown in FIG. 1 can be significantly improved as compared with the withdrawal resistance calculated in the conventional deep foundation or inverted T-shaped foundation. Explain the rationale.

(A)従来の柱状体+拡底底版の場合
従来の柱状体および拡底底版の施工方法では、まず拡底底版の幅(直径)と同等、あるいは若干広めの幅(直径)で、基礎構造体(従来の柱状体および拡底底版)を構築するために地盤を掘削する地盤の掘削と土留支保工の設置とが交互に行われる。所定の深さまで地盤を掘削した後、基礎構造体(柱状体および拡底底版)が掘削によって地盤に形成された掘削孔に構築される。その後,基礎構造体と土留支保工との隙間に、埋め戻し土砂が埋め戻される。
(A) In the case of conventional columnar body + expanded bottom slab In the conventional columnar body and expanded bottom slab construction method, the foundation structure (conventional) has a width (diameter) equal to or slightly wider than the width (diameter) of the expanded bottom slab. The excavation of the ground and the installation of the earth retaining support are performed alternately to excavate the ground in order to construct the columnar body and the expanded bottom slab. After excavating the ground to a predetermined depth, foundation structures (columnar bodies and expanded bottom slabs) are constructed in the excavation holes formed in the ground by excavation. After that, the backfilled earth and sand are backfilled in the gap between the foundation structure and the earth retaining support.

このように、従来の施工方法により拡底底版を有する深礎基礎や逆T字基礎を構築した場合に、図1に示すような引揚力50が作用した場合には、原地盤と埋め戻し土砂との境界面において、すべりが発生することが、理論解析や模型実験などにより証明されている。その主たる原因は、埋め戻し土砂を、原地盤と同様の締固め土とすることが困難であること,また掘削境界面は、根本的に土質的に不連続面であるために、境界面上のせん断抵抗が原地盤のせん断抵抗よりも低下することが原因であると考えられている。 In this way, when a deep foundation foundation or an inverted T-shaped foundation with an expanded bottom slab is constructed by the conventional construction method, if the lifting force 50 as shown in FIG. 1 acts, the original ground and backfilling earth and sand will be used. It has been proved by theoretical analysis and model experiments that slippage occurs at the boundary surface of. The main reason for this is that it is difficult to make the backfill soil into compacted soil similar to the original ground, and the excavation boundary surface is fundamentally discontinuous in terms of soil, so it is on the boundary surface. It is thought that the cause is that the shear resistance of Mohoroviči is lower than the shear resistance of the original ground.

引揚力が作用することによってすべり面が原地盤と埋め戻し土砂の境界面で発生した場合の引揚抵抗力は、(i)すべり面で発生するせん断抵抗力、(ii)拡底底板部と柱状体との断面積差分上にある埋め戻し土砂の重量、および(iii)基礎構造体の自重、の和となる。 When the slip surface is generated at the interface between the original ground and the backfilled soil due to the action of the lifting force, the lifting resistance is (i) the shear resistance generated at the sliding surface, (ii) the bottom plate and the columnar body. It is the sum of the weight of the backfilled soil on the difference in cross-sectional area with and (iii) the weight of the foundation structure.

(B)本発明の柱状体+拡底底版+せん断補強ロックボルトの場合
本発明の場合の地盤の掘削形状については、従来の形状と同等である。しかし、掘削の過程で土留支保工11の内側から設計的に必要カ所に土留支保工11から外側に向かって外側ロックボルト20を施工する。地盤1の掘削、土留支保工11の設置、外側ロックボルト20の施工を繰り返すことにより、足場等の仮設なしでこれらの施工が可能である。一方、埋め戻し時においては、外側ロックボルト20の末端部に設けた長ナットを用いたナット接合により,土留支保工11から内側に向かう内側ロックボルト30を接合する。この作業も,土砂4の埋め戻しと、内側ロックボルト30の接合を交互に実施することにより、足場等の仮設なしで施工が可能である。
(B) In the case of the columnar body + expanded bottom slab + shear reinforcing rock bolt of the present invention The excavation shape of the ground in the case of the present invention is the same as the conventional shape. However, in the process of excavation, the outer lock bolt 20 is installed from the inside of the earth retaining support 11 to the outside from the earth retaining support 11 at the design necessary place. By repeating the excavation of the ground 1, the installation of the earth retaining support 11, and the construction of the outer lock bolt 20, these constructions can be performed without temporary construction such as scaffolding. On the other hand, at the time of backfilling, the inner lock bolt 30 facing inward from the earth retaining support 11 is joined by nut joining using a long nut provided at the end of the outer lock bolt 20. This work can also be carried out without temporary installation of scaffolding or the like by alternately backfilling the earth and sand 4 and joining the inner lock bolt 30.

このように、本発明の施工方法により拡底底版を有する深礎基礎や逆T字基礎を構築した場合に、図1に示すような引揚力50が作用した場合の抵抗メカニズムを以下に示す。まず、すべり面であるが、従来のような原地盤と埋め戻し土砂との境界面がすべり面となることはない。それは、原地盤と埋め戻し土砂の境界面および、境界面の外側と内側の土砂は、貫通した外側ロックボルト20および内側ロックボルト30による地盤せん断補強の存在により、少なくても原地盤以上のせん断抵抗と締固め度を得ることができるためである。その状態は、あたかも、「拡底掘削工法」により施工した拡底底版部の拡底部分のみを、周囲の地盤を乱さないで、掘削施工した場合と同等であると考えられる。そのために、この場合のすべり面は、図1の符号40の一点鎖線に示すように、拡底底版12から地表面2に向かって広がるように形成される。より詳細には、すべり面40は、拡底底版12の上面外縁から斜め上方に広がる対数らせん曲線とRankine受働土圧作用時の直線とから構成されるすり鉢状の形態となる。このすべり面40の形成に関しては、理論的な誘導が行われていて、電気学会から出版されている「送電用支持物設計標準」(JEC-127)や、電気協同研究会から出版されている「送電用鉄塔基礎の設計」に、引揚抵抗力の設計法として記述されている。また、模型実験、あるいは周辺地盤に対して弾塑性構成則を適用したFEM解析により、「拡底掘削工法」による破壊すべり面や引揚抵抗力が上記の設計法で妥当であることが証明されている。 As described above, the resistance mechanism when the lifting force 50 as shown in FIG. 1 acts when a deep foundation foundation or an inverted T-shaped foundation having an expanded bottom slab is constructed by the construction method of the present invention is shown below. First, regarding the slip surface, the boundary surface between the original ground and the backfilled earth and sand as in the past does not become a slip surface. It is because the boundary surface between the original ground and backfilling earth and the earth and sand outside and inside the boundary surface are sheared at least above the original ground due to the presence of ground shear reinforcement by the outer lock bolt 20 and the inner lock bolt 30 that penetrated. This is because resistance and compaction can be obtained. It is considered that the state is equivalent to the case where only the expanded part of the expanded bottom slab constructed by the "expanded excavation method" is excavated without disturbing the surrounding ground. Therefore, the slip surface in this case is formed so as to spread from the bottom-expanded bottom slab 12 toward the ground surface 2 as shown by the alternate long and short dash line of reference numeral 40 in FIG. More specifically, the slip surface 40 has a mortar-like shape composed of a logarithmic spiral curve extending diagonally upward from the outer edge of the upper surface of the bottom-expanded bottom plate 12 and a straight line when Rankine passive earth pressure is applied. The formation of this slip surface 40 is theoretically guided, and is published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, "Standard for Design of Supports for Power Transmission" (JEC-127) and by the Institute of Electrical Engineers of Japan. It is described as a design method for lifting resistance in "Design of Tower Foundation for Power Transmission". In addition, model experiments or FEM analysis applying the elasto-plastic constitutive law to the surrounding ground have proved that the fracture slip surface and lifting resistance by the "expanded excavation method" are appropriate for the above design method. ..

従来の深礎基礎や逆T字基礎に対して、本発明による複合岸構造物へのプロセスを実行することにより、上記のすべり面40が適用でき、またすべり面40に沿ったせん断抵抗力が引揚抵抗として算定できるために、周囲の地盤条件や基礎構造物の形状により変動するものの、引揚抵抗力としては、従来の3~4倍になるものと考えられる。 By executing the process for the composite shore structure according to the present invention for the conventional deep foundation foundation and inverted T-shaped foundation, the above slip surface 40 can be applied, and the shear resistance along the slide surface 40 can be applied. Since it can be calculated as the withdrawal resistance, it is considered that the withdrawal resistance will be 3 to 4 times higher than before, although it varies depending on the surrounding ground conditions and the shape of the foundation structure.

次に、本発明の掘削境界面および、その内側と外側の地盤に対して実施する地盤のせん断補強について説明する。図2は外側ロックボルト20の構造を詳細に示す縦断面図である。掘削境界面の近傍の土砂のせん断補強を行うために、図2に示すように、土留支保工11の内側(掘削孔3内)から、例えばレッグドリルのようなコンパクトな削孔ドリル(図示略)を使用して、土留支保工11の外側に向かって横向きに(掘削孔3(土留支保工11)の周面から法線方向外向きに)原地盤1を削孔する。削孔ドリルにはロックボルト芯材21が装着される。ロックボルト芯材21は中空異形ネジ付き鉄筋などが適用され、その先端には削孔のためのビット22が装着されている。ビット22が回転することによって原地盤1は横向きに掘り進められる。所定の位置まで原地盤1を削孔した後に、ロックボルト芯材21の末端からグラウト23をロックボルト芯材21内に圧入する。ロックボルト芯材21は中空であり、その周面には複数の小さい吐出孔24があけられている。ロックボルト芯材21内に圧入されたグラウト23はロックボルト芯材21の周面の吐出孔24から外に押し出され、ロックボルト芯材21の周囲に充填される。ロックボルト芯材21とその周囲のグラウト23とによって構成される外側ロックボルト20が掘削孔3の周辺地盤(掘削境界面(土留支保工11)の外側地盤)に設けられ、周辺地盤がせん断補強される。 Next, the shear reinforcement of the ground performed on the excavation boundary surface of the present invention and the ground inside and outside the excavation boundary surface will be described. FIG. 2 is a vertical sectional view showing the structure of the outer lock bolt 20 in detail. As shown in FIG. 2, in order to perform shear reinforcement of earth and sand in the vicinity of the excavation boundary surface, a compact drilling drill (not shown) such as a leg drill from the inside of the earth retaining support 11 (inside the excavation hole 3). ) Is used to drill a hole in the original ground 1 sideways toward the outside of the earth retaining support 11 (outward in the normal direction from the peripheral surface of the excavation hole 3 (earth retaining support 11)). A lock bolt core material 21 is attached to the drill. A hollow deformed threaded reinforcing bar or the like is applied to the lock bolt core material 21, and a bit 22 for drilling is attached to the tip thereof. By rotating the bit 22, the original ground 1 is dug sideways. After drilling the original ground 1 to a predetermined position, the grout 23 is press-fitted into the lock bolt core material 21 from the end of the lock bolt core material 21. The lock bolt core material 21 is hollow, and a plurality of small discharge holes 24 are formed on the peripheral surface thereof. The grout 23 press-fitted into the lock bolt core material 21 is pushed out from the discharge hole 24 on the peripheral surface of the lock bolt core material 21 and is filled around the lock bolt core material 21. An outer lock bolt 20 composed of a lock bolt core material 21 and a grout 23 around it is provided on the peripheral ground of the excavation hole 3 (outer ground of the excavation boundary surface (earth retaining support 11)), and the peripheral ground is shear-reinforced. Will be done.

外側ロックボルト20のロックボルト芯材21の末端部分は、土留支保工11の内側(掘削孔3内)にわずかにのびている。グラウト23が所定の強度発現した後に、土留支保工11の内側にのびる外側ロックボルト20のロックボルト芯材21に支圧板15が取り付けられ、支圧板15を介して長ナット(カップラーナット)16がロックボルト芯材21の末端部分の周囲に締め付けられる。なお、長ナット16は、以下に説明する内側ロックボルト30を施工する際の、接合(カップリング)ナットの役目をする。 The end portion of the lock bolt core material 21 of the outer lock bolt 20 slightly extends to the inside of the earth retaining support 11 (inside the excavation hole 3). After the grout 23 develops a predetermined strength, the bearing plate 15 is attached to the lock bolt core material 21 of the outer lock bolt 20 extending inside the earth retaining support 11, and the long nut (coupler nut) 16 is attached via the bearing plate 15. It is tightened around the end of the lock bolt core 21. The long nut 16 serves as a coupling nut when constructing the inner lock bolt 30 described below.

図3は、内側ロックボルト30の構造を、図2を用いて説明した外側ロックボルト20の構造とともに示す縦断面図である。掘削境界面の外側の地盤に対する外側ロックボルト20によるせん断補強が所定の範囲で実施された後、内側ロックボルト30は施工される。 FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the structure of the inner lock bolt 30 together with the structure of the outer lock bolt 20 described with reference to FIG. After shear reinforcement with the outer lock bolt 20 to the ground outside the excavation interface is performed within a predetermined range, the inner lock bolt 30 is installed.

図3に示すように、内側ロックボルト30は、ロックボルト芯材(異形ねじ付き鉄筋など)31とロックボルト芯材31の周囲に設けられる巻付けコンクリート32とから構成される。内側ロックボルト30の施工は、内側ロックボルト30を施工しやすくするために、埋め戻し土砂4によって掘削孔3を埋め戻しつつ、すなわち埋め戻し土砂4によって足場を形成しながら行われる。内側ロックボルト30は、その一端において巻付けコンクリート32からロックボルト芯材31の一部が外に突出しており、図3に示すように、外に飛び出しているロックボルト芯材31の一端が、長ナット16にねじ込められる(接合される)。これによって外側ロックボルト20と内側ロックボルト30とは土留支保工11の外側および内側を結ぶ方向に一直線上に設置される。内側ロックボルト30は、ロックボルト芯材31のみでよい場合もあるが、ロックボルト芯材31に巻付けコンクリート32を巻き付けて一体とした柱状体を使用するとよい。この場合は、内側ロックボルト30のせん断剛性として、ロックボルト芯材31のせん断剛性と巻付けコンクリート32のせん断剛性が、地盤せん断補強に寄与する。 As shown in FIG. 3, the inner lock bolt 30 is composed of a lock bolt core material (such as a reinforcing bar with a deformed screw) 31 and a wound concrete 32 provided around the lock bolt core material 31. The construction of the inner lock bolt 30 is performed while backfilling the excavation hole 3 with the backfilling earth and sand 4, that is, forming a scaffolding with the backfilling earth and sand 4 in order to facilitate the construction of the inner lock bolt 30. At one end of the inner lock bolt 30, a part of the lock bolt core material 31 protrudes outward from the wound concrete 32, and as shown in FIG. 3, one end of the lock bolt core material 31 protruding to the outside is Screwed (joined) into the long nut 16. As a result, the outer lock bolt 20 and the inner lock bolt 30 are installed in a straight line in the direction connecting the outside and the inside of the earth retaining support 11. The inner lock bolt 30 may be only the lock bolt core material 31, but it is preferable to use a columnar body in which the concrete 32 is wound around the lock bolt core material 31 and integrated. In this case, as the shear rigidity of the inner lock bolt 30, the shear rigidity of the rock bolt core material 31 and the shear rigidity of the wound concrete 32 contribute to the ground shear reinforcement.

内側ロックボルト30による地盤のせん断補強は、従来の削孔を前提とした施工方法とは異なるが、内側ロックボルト30の施工後に、埋め戻し土砂4の締固めを行いながらの土砂埋め戻しを行うことにより、埋め戻し土砂4のせん断補強は確実に実施することができる。最終的には、掘削境界面を含む、その外側と内側の地盤がせん断補強されることとなる。 The shear reinforcement of the ground by the inner lock bolt 30 is different from the conventional construction method premised on drilling, but after the construction of the inner lock bolt 30, the earth and sand is backfilled while compacting the backfill earth and sand 4. Therefore, the shear reinforcement of the backfill earth and sand 4 can be surely carried out. Ultimately, the outer and inner ground, including the excavation interface, will be shear reinforced.

なお、ロックボルトは地盤や岩盤の補強において、施工実績が多く報告されているが、本発明のように長ナット(カップラーナット)16を掘削境界面の外側と内側に地盤のせん断補強に適用した事例はない。 Although many construction results have been reported for rock bolts in the reinforcement of ground and bedrock, long nuts (coupler nuts) 16 were applied to the outside and inside of the excavation boundary surface for shear reinforcement of the ground as in the present invention. There are no cases.

ここで、本発明による外側、内側ロックボルト20、30による地盤のせん断補強の効果について、標準的な地盤を例として、数値的な比較試算例を示す。本発明により、必要とされる外側、内側ロックボルト20、30の緒元を求めるのは、設計な行為である。ここでは、典型的な地盤において、代表的な外側、内側ロックボルト20、30によるせん断補強を実施した場合のせん断補強効果を試算する。 Here, a numerical comparative calculation example of the effect of shear reinforcement of the ground by the outer and inner lock bolts 20 and 30 according to the present invention is shown using a standard ground as an example. It is a design act to determine the required specifications of the outer and inner lock bolts 20 and 30 according to the present invention. Here, the shear reinforcement effect when shear reinforcement with typical outer and inner lock bolts 20 and 30 is performed on typical ground is calculated.

まず、原地盤1における土砂に発生するせん断応力度状態は、Mohr-Coulomb の式で記述される。土中のせん断応力τは、地盤の粘性応力C、土中直応力σ、内部摩擦角φにより次式で示される。 First, the shear stress state generated in the earth and sand in the original ground 1 is described by the Mohr-Coulomb equation. The shear stress τ in the soil is expressed by the following equation by the viscous stress C in the ground, the direct stress in the soil σ, and the internal friction angle φ.

土中のせん断応力τ=C+σtanφ・・・式1 Shear stress in soil τ = C + σtanφ ・ ・ ・ Equation 1

ここで土中直応力σは、静止土圧係数Ko、土の単位体積重量γ、および対象地盤深さhを用いて、以下の式によって表される。 Here, the soil direct stress σ is expressed by the following equation using the static earth pressure coefficient Ko, the unit volume weight γ of the soil, and the target ground depth h.

土中直応力σ=Koγh・・・式2 Soil direct stress σ = Koγh ・ ・ ・ Equation 2

したがって、式1および式2から、土中のせん断応力τは、以下の式によって表される。
土中のせん断応力τ=C+Koγhtanφ・・・式3
Therefore, from Equations 1 and 2, the shear stress τ in the soil is expressed by the following equation.
Shear stress in soil τ = C + Koγhtanφ ・ ・ ・ Equation 3

ここで、地盤の土質特性については、以下に示すような、標準的なデータを適用する。 Here, standard data as shown below are applied to the soil characteristics of the ground.

地盤特性データ:地盤の粘着応力:C=10kN/m2, 内部摩擦角:φ=26度, 単位体積重量:γ=17.7 kN/m3, 対象地盤深さ:h=10m, 静止土圧係数:Ko=0.4 Ground characteristic data: Adhesive stress of the ground: C = 10 kN / m 2 , Internal friction angle: φ = 26 degrees, Unit volume weight: γ = 17.7 kN / m 3 , Target ground depth: h = 10 m, Static earth pressure coefficient : Ko = 0.4

上記の地盤特性データを式3に適用すると、地盤深さ10mにおける原地盤1のみの土中のせん断応力τは以下のとおりとなる。 Applying the above ground characteristic data to Equation 3, the shear stress τ in the soil of only the original ground 1 at a ground depth of 10 m is as follows.

原地盤1のみの土中のせん断応力τ=10+0.4x17.7x10xtan26 = 44.5 kN/m2となる。ここに得られたせん断応力τは、Mohr-Coulomb の破壊式により求められたもので、土中10mにおける土がせん断破壊する限界のせん断応力を示している。 Shear stress τ = 10 + 0.4x17.7x10xtan26 = 44.5 kN / m 2 in the soil of the original ground 1 only. The shear stress τ obtained here is obtained by the Mohr-Coulomb fracture equation and indicates the limit shear stress at which the soil undergoes shear fracture at 10 m in the soil.

次に、外側ロックボルト20(ロックボルト芯材21およびグラウト23の組み合わせ)による、地盤深さ10mにおける発生可能な抵抗せん断応力を求める。まず、ロックボルト芯材21の抵抗せん断力Qsは、ロックボルト芯材21の断面積Asとせん断応力τsの積(Qs=As×τs)で求められる。また、ロックボルト芯材21周辺に充填されるグラウト23の抵抗せん断力Qgは、グラウト23の断面積Agとグラウト23のせん断応力τgの積(Qg=Ag×τg)で求められる。 Next, the resistance shear stress that can be generated at a ground depth of 10 m by the outer lock bolt 20 (combination of the lock bolt core material 21 and the grout 23) is obtained. First, the resistance shear force Qs of the rock bolt core material 21 is obtained by the product of the cross-sectional area As of the rock bolt core material 21 and the shear stress τs (Qs = As × τs). Further, the resistance shear force Qg of the grout 23 filled around the lock bolt core material 21 is obtained by the product of the cross-sectional area Ag of the grout 23 and the shear stress τg of the grout 23 (Qg = Ag × τg).

外側ロックボルト20の抵抗せん断応力は、ロックボルト芯材21の抵抗せん断力Qsとグラウト23の抵抗せん断力Qgを加算したもの(Qs+Qg)と考えることができる。外側ロックボルト20の特性が、ロックボルト芯材21の断面積As=350mm2, ロックボルト芯材21のせん断応力τs=150N/mm2, グラウト23の直径D=200mm, グラウト23のせん断応力τg=3N/mm2である場合、以下の値が算出される。 The resistance shear stress of the outer rock bolt 20 can be considered to be the sum of the resistance shear force Qs of the rock bolt core material 21 and the resistance shear force Qg of the grout 23 (Qs + Qg). The characteristics of the outer lock bolt 20 are that the cross-sectional area of the rock bolt core 21 is As = 350 mm 2 , the shear stress of the rock bolt core 21 is τs = 150 N / mm 2 , the diameter of the glaut 23 is D = 200 mm, and the shear stress of the glaut 23 is τg. If = 3N / mm 2 , the following values are calculated.

外側ロックボルト20の総抵抗せん断力Qs + Qg = 350x150 + 3.14x200x200/4x3 = 146.7 kN Total resistance shear force of outer lock bolt 20 Qs + Qg = 350x150 + 3.14x200x200 / 4x3 = 146.7 kN

外側ロックボルト20の上下方向の間隔(縦施工ピッチ)が1.5m、外側ロックボルト20の周方向の間隔(横施工ピッチ)が1.5mとすると、複数の外側ロックボルト20による平均の抵抗せん断応力τrb は (Qs + Qg)/(1.5x1.5) = 65.2 kN/m2となる。 Assuming that the vertical spacing (vertical construction pitch) of the outer lock bolts 20 is 1.5 m and the circumferential spacing (horizontal construction pitch) of the outer lock bolts 20 is 1.5 m, the average resistance shear stress due to the plurality of outer lock bolts 20 τrb is (Qs + Qg) / (1.5x1.5) = 65.2 kN / m 2 .

外側ロックボルト20による平均抵抗せん断応力τrb=65.2kN/m2であり、一方、外側地盤の破壊せん断応力τ=44.5kN/m2であった。このことは、外側ロックボルト20のせん断補強により、地盤の抵抗せん断応力が約2倍以上に向上したことを意味している。 The average resistance shear stress τrb = 65.2 kN / m 2 due to the outer rock bolt 20, while the fracture shear stress τ = 44.5 kN / m 2 of the outer ground. This means that the shear reinforcement of the outer lock bolt 20 has more than doubled the resistance shear stress of the ground.

一方、内側ロックボルト30についても同様に平均せん断抵抗応力τrbを算出することができる。内側の埋め戻し土砂4については、原地盤とは異なり、締固めが低下するために、土質の内部摩擦角度φ=20度になると考えられるので、内側の地盤の破壊せん断応力τ=35.8kN/m2となる。つまり内側ロックボルト30のせん断補強により、地盤の抵抗せん断応力が約2倍以上に向上する。 On the other hand, the average shear resistance stress τrb can be calculated for the inner lock bolt 30 in the same manner. As for the inner backfill sediment 4, unlike the original ground, the internal friction angle of the soil is considered to be φ = 20 degrees due to the decrease in compaction, so the fracture shear stress τ = 35.8 kN / of the inner ground. It becomes m 2 . In other words, the shear reinforcement of the inner lock bolt 30 more than doubles the resistance shear stress of the ground.

本発明による拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物を施工する方法を、図4~図7により説明する。 A method of constructing a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and a reinforced ground according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7.

図4を参照して、拡底基礎構造体を施工する所定の位置において、拡底底版12の平面(横断面)形状に一致するか、あるいは多少大きめの平面形状で、地表面2から下方に原地盤1を掘削する。原地盤1を鉛直に掘削することによって形成される掘削孔3への地盤崩壊を防止するために土留支保工(ライナープレートまたは吹付モルタル)11が掘削孔3の壁面に設けられる。土留支保工11の設置と原地盤1の掘削とを交互におこなうことによって、地盤崩壊を防止しながら掘削孔3が次第に深く掘り進められる。 With reference to FIG. 4, at a predetermined position where the bottom-expanded foundation structure is to be constructed, the plan shape matches the plane (cross-section) shape of the bottom-expanded bottom slab 12, or the plan shape is slightly larger, and the original ground is downward from the ground surface 2. Excavate 1. An earth retaining support (liner plate or spray mortar) 11 is provided on the wall surface of the excavation hole 3 in order to prevent the ground from collapsing into the excavation hole 3 formed by vertically excavating the original ground 1. By alternately installing the earth retaining support 11 and excavating the original ground 1, the excavation hole 3 is gradually dug deeper while preventing the ground from collapsing.

図5を参照して、所定の深さまで掘削を終えた後、外側ロックボルト20の施工を開始する。外側ロックボルト20は、図2で説明した要領で施工する。外側ロックボルト20の施工にあたっては、外側ロックボルト20の施工時の足場として、掘削底面を活用することができるために、別途の足場が不要である。すなわち、原地盤1の掘削、土留支保工11の設置、外側ロックボルト20の施工が交互に実施される。特別の施工機械を使用する必要はない。複数の外側ロックボルト20は土留支保工11から放射状に外向きにのびて土留支保工11の外側地盤に埋設される。 With reference to FIG. 5, after excavation is completed to a predetermined depth, the construction of the outer lock bolt 20 is started. The outer lock bolt 20 is installed as described in FIG. When constructing the outer lock bolt 20, a separate scaffold is not required because the excavated bottom surface can be used as a scaffold when constructing the outer lock bolt 20. That is, excavation of the original ground 1, installation of the earth retaining support 11, and construction of the outer lock bolt 20 are carried out alternately. There is no need to use a special construction machine. The plurality of outer lock bolts 20 extend radially outward from the earth retaining support 11 and are buried in the outer ground of the earth retaining support 11.

図6を参照して、外側ロックボルト20の施工は、設計的に必要とされる区間で終了する。外側ロックボルト20の施工区間を超えると、外側ロックボルト20を施工せずに、所定の位置まで原地盤1の掘削と土留支保工11の設置とが交互に実施される。次に形成された掘削孔3内に拡底底版12および柱状体13を備える拡底基礎構造体が設置される。拡底基礎構造体12、13は、深礎基礎や逆T字基礎の形式にとらわれることなく、基本的に基礎底部に拡底底版12を有していればよい。また、拡底基礎構造体12、13は基本的にコンクリート材料を使用したRC構造やプレストレストコンクリート構造など、構造形式の制限はない。また、構築方法においても、場所打ちコンクリートでもプレキャストコンクリートでも、施工方法の制限はない。 With reference to FIG. 6, the construction of the outer lock bolt 20 ends at the section required by design. When the construction section of the outer lock bolt 20 is exceeded, the excavation of the original ground 1 and the installation of the earth retaining support 11 are alternately carried out to a predetermined position without constructing the outer lock bolt 20. Next, a bottom-expanded foundation structure including a bottom-expanded bottom slab 12 and a columnar body 13 is installed in the formed excavation hole 3. The bottom-expanded foundation structures 12 and 13 may basically have the bottom-expanded bottom plate 12 at the bottom of the foundation, regardless of the form of the deep foundation or the inverted T-shaped foundation. In addition, there are no restrictions on the structural type of the bottom-expanded foundation structures 12 and 13, such as RC structures using concrete materials and prestressed concrete structures. In addition, there are no restrictions on the construction method, whether it is cast-in-place concrete or precast concrete.

図7を参照して、拡底基礎構造体12、13を施工した後、掘削孔3(土留支保工11と拡底基礎構造体12、13との隙間)に掘削した土砂4を埋め戻し、かつ締め固める。図3を用いて説明したように、掘削孔3に埋め戻される土砂4の上面を足場にしながら内側ロックボルト30が設置される。複数の内側ロックボルト30は土留支保工11から内向きにのび,土留支保工11の内側地盤(埋め戻し土砂4)に埋設される。外側・内側ロックボルト20、30の施工区間は、設計的に必要とされる掘削境界面をせん断補強する区間である。拡底底版12の上面縁部は、すべり面40(図1参照)が形成される出発点である必要があるために、最下端部の外側・内側ロックボルト20、30の近傍よりも下側の土留支保工11については、基本的に撤去しながら、土砂4の埋め戻しと締固めを行う。 With reference to FIG. 7, after the bottom-expanded foundation structures 12 and 13 are constructed, the excavated earth and sand 4 is backfilled and tightened in the excavation hole 3 (the gap between the earth retaining support 11 and the bottom-expanded foundation structures 12 and 13). Harden. As described with reference to FIG. 3, the inner lock bolt 30 is installed while using the upper surface of the earth and sand 4 to be backfilled in the excavation hole 3 as a scaffold. The plurality of inner lock bolts 30 extend inward from the earth retaining support 11 and are buried in the inner ground (backfill earth and sand 4) of the earth retaining support 11. The construction sections of the outer and inner lock bolts 20 and 30 are sections that shear and reinforce the excavation boundary surface required by design. The upper edge of the expanded bottom plate 12 needs to be the starting point where the slip surface 40 (see FIG. 1) is formed, so that it is below the vicinity of the outer and inner lock bolts 20 and 30 at the lowermost end. The earth retaining support 11 is basically removed while the earth and sand 4 is backfilled and compacted.

図3を用いて説明したように、内側ロックボルト30は、外側ロックボルト20の施工時に設けた長ナット(カップラーナット)16にロックボルト芯材31をねじ込む(接合する)ことで、設置される。上述したように、内側ロックボルト30を設置するときの足場には埋め戻し土砂4の上面が用いられ、特別の足場架設は必要ない。土砂4の埋め戻し作業と、内側ロックボルト30の設置作業を交互に行うことで、あらかじめ設けられている外側ロックボルト20と一直線上に内側ロックボルト30が設けられ、かつ掘削孔3が土砂4によって次第に埋め戻されていく。 As described with reference to FIG. 3, the inner lock bolt 30 is installed by screwing (joining) the lock bolt core material 31 into the long nut (coupling nut) 16 provided at the time of construction of the outer lock bolt 20. .. As described above, the upper surface of the backfill earth and sand 4 is used for the scaffolding when the inner lock bolt 30 is installed, and no special scaffolding erection is required. By alternately performing the backfilling work of the earth and sand 4 and the installation work of the inner lock bolt 30, the inner lock bolt 30 is provided in line with the outer lock bolt 20 provided in advance, and the excavation hole 3 is the earth and sand 4 It will be gradually backfilled by.

なお、埋め戻し土砂4に関しては、基本的に掘削孔3を形成するために原地盤1を掘削したときに排出された掘削土砂を用いるが、掘削によって排出された土砂にセメントまたはセメントミルクを加え、撹拌して製造するソイルセメント材料を使用してもよい。ソイルセメント材料を用いることにより、せん断強度の向上、一軸圧縮強度の向上、せん断剛性や圧縮剛性の向上を容易に図ることができる。内側ロックボルト30を用いた地盤補強にプラス効果が働き、本発明のすべり面40がより確実に理論上の形態に近づくことになる。 As for the backfill soil 4, basically, the excavated soil discharged when the original ground 1 is excavated to form the excavation hole 3 is used, but cement or cement milk is added to the soil discharged by the excavation. , Soil cement material produced by stirring may be used. By using the soil cement material, it is possible to easily improve the shear strength, the uniaxial compressive strength, and the shear rigidity and the compressive rigidity. A positive effect is exerted on the ground reinforcement using the inner lock bolt 30, and the slip surface 40 of the present invention is more reliably approached to the theoretical form.

最終的に、図1に示すように本発明による拡底基礎構造体と補強地盤の複合基礎構造物が完成する。外側、内側ロックボルト20、30の仕様、外側、内側ロックボルト20、30の施工ピッチおよび施工範囲については、設計的事項である。 Finally, as shown in FIG. 1, a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and a reinforced ground according to the present invention is completed. The specifications of the outer and inner lock bolts 20 and 30, the construction pitch and the construction range of the outer and inner lock bolts 20 and 30 are design matters.

1 原地盤
2 地表面
3 掘削孔
4 埋め戻し土砂
11 土留支保工
12 拡底底版部
13 柱状体
16 長ナット
20 外側ロックボルト
21 ロックボルト芯材
23 グラウト
24 吐出孔
30 内側ロックボルト
31 ロックボルト芯材
32 巻き付けコンクリート
1 Original ground 2 Ground surface 3 Excavation hole 4 Backfilling earth and sand
11 Dore support
12 Expanded bottom plate
13 Columnar body
16 long nut
20 Outer lock bolt
21 Lock bolt core material
23 grout
24 Discharge hole
30 Inner lock bolt
31 Lock bolt core material
32 Wrapped concrete

Claims (8)

地盤に形成される掘削孔内に通される柱状体、および上記柱状体の下端部に固定され、上記柱状体よりも断面積が大きく、上記掘削孔内の底部に設けられる拡底底版を備える拡底基礎構造体、
上記掘削孔の壁面に設けられる土留支保工、
上記拡底基礎構造体が設けられた後の上記掘削孔に埋め戻されて締め固められる埋め戻し土砂、
上記掘削孔の深さ方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、かつ上記土留支保工から放射状に外向きにのび、それぞれが上記土留支保工の周囲の外側地盤に埋設される複数の外側ロックボルト、ならびに
上記外側ロックボルトのそれぞれとカップラーを用いて接合され、上記土留支保工から内向きにのび、上記土留支保工の内側地盤に埋設される複数の内側ロックボルトを備えている、
拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。
A columnar body that is passed through a drilling hole formed in the ground, and a bottom-expanded bottom that is fixed to the lower end of the columnar body and has a larger cross-sectional area than the columnar body and has an expanded bottom plate provided at the bottom of the drilling hole. Foundation structure,
Earth retaining support provided on the wall of the above excavation hole,
Backfilled earth and sand that is backfilled and compacted in the excavation hole after the bottom expansion foundation structure is provided.
A plurality of outer lock bolts provided at intervals in the depth direction of the excavation hole and extending outward radially from the earth retaining support, each of which is buried in the outer ground around the earth retaining work. , And a plurality of inner lock bolts that are joined to each of the outer lock bolts using a coupler, extend inward from the earth retaining support, and are buried in the inner ground of the earth retaining work.
Composite foundation structure of expanded foundation structure and reinforced ground.
上記埋め戻し土砂が、上記掘削孔の形成によって排出された土砂にセメントまたはセメントミルクが加えられ、かつ撹拌されたソイルセメント材料である、
請求項1に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。
The backfilling earth and sand is a soil cement material in which cement or cement milk is added to the earth and sand discharged by the formation of the excavation hole and the mixture is agitated.
The composite foundation structure of the expanded foundation structure and the reinforced ground according to claim 1.
上記外側ロックボルトが、芯材と、芯材の周囲に充填されるグラウトとによって構成されている、請求項1または2に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。 The composite foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground according to claim 1 or 2, wherein the outer lock bolt is composed of a core material and a grout filled around the core material. 上記内側ロックボルトが、芯材と、芯材の周囲に巻き付けられた巻付けコンクリートとによって構成されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。
The inner lock bolt is composed of a core material and a wound concrete wound around the core material.
The composite foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground according to any one of claims 1 to 3.
上記柱状体および上記拡底底版を備える拡底基礎構造体が、プレキャスト・プレストレストコンクリート構造体である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。
The bottom-expanded foundation structure including the columnar body and the bottom-expanded bottom slab is a precast prestressed concrete structure.
The composite foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground according to any one of claims 1 to 4.
上記柱状体および上記拡底底版を備える拡底基礎構造体が、場所打ち鉄筋コンクリート構造体である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物。
The bottom-expanded foundation structure provided with the columnar body and the bottom-expanded bottom slab is a cast-in-place reinforced concrete structure.
The composite foundation structure of the bottom-expanded foundation structure and the reinforced ground according to any one of claims 1 to 4.
地盤を掘削し、
掘削によって形成される掘削孔の壁面に土留支保工を設置し、
上記土留支保工から放射状に外向きにのびるように、複数の外側ロックボルトを上記土留支保工の周囲の外側地盤に打設し、
上記地盤の掘削、土留支保工の設置、および外側ロックボルトの打設を繰り返すことによって、上記土留支保工の周囲の外側地盤を補強しながら掘削孔を掘り進め、
所定深さに掘られた掘削孔内に、柱状体および上記柱状体の下端部に固定され、上記柱状体よりも断面積が大きい拡底底版を備える拡底基礎構造体を構築し、
上記掘削孔に土砂を埋め戻して締め固め、
カップラーを用いて、上記外側ロックボルトの末端部に、上記土留支保工から内向きにのびる内側ロックボルトを接合し、
上記土砂の埋め戻しと内側ロックボルトの接合を繰り返すことによって、上記土留支保工内の内側地盤を補強しながら掘削孔を埋め戻す、
拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物の施工方法。
Excavate the ground,
Installed earth retaining support on the wall of the excavation hole formed by excavation,
A plurality of outer lock bolts are placed on the outer ground around the earth retaining work so as to extend outward radially from the earth retaining work.
By repeating the excavation of the ground, the installation of the earth retaining support, and the placement of the outer lock bolt, the excavation hole is dug while reinforcing the outer ground around the earth retaining support.
In the excavation hole dug to a predetermined depth, a bottom-expanded foundation structure having a columnar body and a bottom-expanded bottom plate fixed to the lower end of the columnar body and having a larger cross-sectional area than the columnar body is constructed.
Fill the excavation hole with earth and sand and compact it.
Using a coupler, join the inner lock bolt extending inward from the earth retaining support to the end of the outer lock bolt.
By repeating the backfilling of the earth and sand and the joining of the inner lock bolt, the excavation hole is backfilled while reinforcing the inner ground in the earth retaining support.
Construction method of composite foundation structure of expanded foundation structure and reinforced ground.
上記掘削孔の壁面に設置される土留支保工のうち、最下端の外側および内側ロックボルトの近傍よりも下側の土留支保工を撤去する、
請求項7に記載の拡底基礎構造体および補強地盤の複合基礎構造物の施工方法。
Of the earth retaining works installed on the wall surface of the excavation hole, the earth retaining works below the outer and inner lock bolts at the lowermost end are removed.
The method for constructing a composite foundation structure of a bottom-expanded foundation structure and a reinforced ground according to claim 7.
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