JP2530980B2 - 骨材による基礎地盤改良方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築、あるいは土木工事
用の基礎の沈下を阻止する基礎地盤改良方法に係わり、
特に軟弱地盤の改良をなして建物の不同沈下を防止する
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の沈下防止にはコンクリート
柱を地中深く打ち込む、所謂コンクリート杭打ち工法が
多く採用されている。また一般家屋等の建築物の基礎は
地盤上に溝を掘り、この中に栗石を敷き詰めて全体に押
圧したのち、該栗石上にコンクリートで型枠基礎を単に
構成するものが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のコンクリ
ート杭打ち工法では、杭が地下の岩盤に達していること
によりその効果を発揮するものであるが、これに達せず
途中までの場合には、例えその時点で所定の設計杭耐力
があったとしても、長年月を経ると回りの土が杭を下方
に引っ張り込み、杭自らが地中に引っ張られて下がる現
象が生じ、また長い杭（打ち継ぎ杭等）の場合、これが
挫折する恐れがあり、特にヘドロ地や砂地においはその
危険性がより大きいとう問題がある。また上記のコンク
リート杭は長大で重量物であることから、特殊な杭打機
を要したり狭小な場所では容易に扱えず、さらにその工
事費用も高価につくという欠点がある。

【０００４】また一般家屋等の不同沈下の要因は、上記
の土壌のほか、山を切り崩して作られた宅地等に、不均
一な重量の建物を建築した場合に多く生ずることが知ら
れていて、単に栗石等を敷設した基礎では不十分であ
り、その対策として前記のコンクリート柱を打ち込むに
は工事が過大となる不都合がある。そこで本発明は上記
の従来解決しえなかった地盤沈下や、建築物の不同沈下
の問題を解消すべく、地盤改良を要する地表若しくは地
中に骨材を置き、該骨材を動力ハンマーの押圧部先端に
設けた打撃片で砕きながら埋設するとき、この骨材上に
順次新たな骨材を供給しながら打ち込んで、地盤の性状
に適応した骨材支柱を形成せしめることにより、極めて
簡易な工法で沈下防止の可能な基礎支柱を創出し得る、
骨材による基礎地盤改良方法の提供を目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による地盤改良方法は、第１に地盤改良を要
する地盤上に骨材を置き、該骨材を動力ハンマーの押圧
部先端に設けた打撃片で、砕きながら叩き込んで埋設す
るとともに上記骨材上に順次新たな骨材を供給しながら
打ち込むことにより、骨材により地中で骨材支柱を形成
させ、又は挫屈、若しくは枝状に分岐した骨材支柱を形
成せしめたことを特徴とするものである。また、本発明
の第２の特徴は、上記骨材６が動力ハンマー８の打撃力
で砕き易い材料（例えば、コンクリート屑，瓦，煉瓦，
栗石等）であることを特徴としている。さらに本発明
は、打撃片１０が手持ち型の動力ハンマー８を構成す
る、多角形又は円形の打撃面を備えていることを第３の
特徴としている。

【０００６】

【作用】上記本発明による工法では、基礎あるいは地盤
改良を要する地盤２に、コンクリート屑や瓦あるいは柔
らかい栗石等の砕け易い材料の骨材６を置き、該骨材６
を動力ハンマーの押圧部先端に設けた打撃片１０で、砕
きながら叩き込んで地中に押し込むと骨材支柱１２が形
成され始める。そしてこの骨材支柱上に順次新たな骨材
６を供給しながら連続的に、打ち込みを繰り返すことに
より、骨材６は地中下方に向けて長い骨材支柱１２とな
って伸長していく。このとき、骨材支柱１２は上方から
打撃片１０で、常に衝撃的に押圧されることにより、地
中において地盤の柔らかい（弱い）部分に向けて指向
し、中途で屈曲若しくは枝状に分岐した骨材支柱１２を
生成しながら、砕かれた骨材６の砕片や小片，粉状片が
入り交じって地中の水分を加えた状態で、逐次強固で強
靱な骨材支柱１２を形成し、あたかも骨材支柱１２が木
の根を張り込んだ態様となり、地表面位の骨材支柱１２
を安定支持させる。また、骨材支柱１２の形成にともな
いその周囲の土壌は強引に圧密現象を起こさせることも
でき、粘土，ヘドロ地等の軟弱地盤の水分や微小空間を
締め出す作用があること、及び地盤内で下方から上方へ
の圧力を付与する等、地盤の改良に有利となるものであ
る。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づき説明する
と、図１乃至図６は建築物、例えば一般家屋の基礎部に
本発明による工法を実施した例を示す。即ち、図１にお
いて１はコンクリートで家屋を支持する立壁１ａと、こ
れを支える横壁１ｂが型枠形成された基礎台であり、該
基礎台１は地盤２を掘削した横溝内に、栗石３を敷き詰
めた栗石層４の上に構築されている。いま上記基礎によ
る既設建物の不同沈下が生じた場合、あるいは沈下の恐
れが予測される場合において、その箇所の沈下の防止又
は矯正をする具体工法は、先ず上記の相当部位の基礎台
横壁１ｂにタガネ、あるいは穴明け機器で穴５を所望数
穿設し、穴５の下位にある栗石３を該穴５、若しくは側
方からこれを露出させて取り除く。

【０００８】次に図２に示す如く、穴５から骨材６を中
空部７内に所定量だけ入れ、穴５から動力ハンマー８で
以下に詳述するように打撃する。９は動力ハンマーの押
圧部であり、その先端には骨材６を砕き易いビシャンの
如き打撃片１０が設けてある。該打撃片１０は骨材６が
コンクリート屑の大きさで、６ｃｍ以下になりにくいこ
と、また骨材６が打撃される際の横逃げを最小にし、地
中に具合よく押し込む上で約６ｃｍ角あるいは３６ｃｍ
^２の任意形状となしてある。上記動力ハンマー８は実施
例の場合のような施工では、手持ち型で瞬間打撃力が３
トン乃至５トン程度のランマー又はバイブレーションを
用い、打撃片１０も上記の大きさがこれに適応する。な
お、骨材６はコンクリート屑，瓦，煉瓦，柔らかい栗石
等、打撃により粉々になり地中に打ち込んだとき固まり
易いものとする。また基礎台１に明ける穴５は直径１０
ｃｍ程度とし、下方に至るほど拡開した形状にすると、
骨材６を叩き込むのに具合がよく、基礎の支持効果も上
げることができる。

【０００９】図３は骨材６を叩き込んだ初期の状態を示
し、叩き込まれる初期の骨材６は地盤２の表面が柔らか
いが故に、砕け難く（ヘドロ、又は粘土の盛土等では特
に著しい）砕かれない骨材６は打撃片１０が下方に貫入
するとき、その横を逃げて行き、もっぱら粉々に砕かれ
た骨材６が打撃片１０直下で押圧され骨材の支柱状塊を
形成する。矢印Ａは砕かれない骨材６が地中において側
方に逃げる状態を示し、矢印Ｂは中空７内において側方
に逃げる状態を示す。

【００１０】図４において、前記状態から更に叩き込み
が継続されることにより骨材６の前記支柱状塊は打撃片
１０とともに、あたかも吸い込まれるように地中に穴溝
１１を形成しながら入り込む状態となる。（この時の支
柱状塊の直径は約１０ｃｍで生成されていた。）

【００１１】図５は動力ハンマー８の押圧部９並びに打
撃片１０を穴５から引き抜き、該穴５中に新たな骨材６
を投げ込み供給したのち、再び打撃片１０を挿入し叩き
込みを開始した状態を示し、前述図３の支柱状塊の上に
更に新たな破砕された骨材６が打撃押圧されて、この繰
り返しにより逐次骨材支柱１２を形成しながら地中深く
侵入生成されて行くこととなる。前記骨材支柱１２の地
中における作用は、後述する図７の態様であり骨材６が
打撃押圧されながら地中で支柱を形成するとき、その周
囲の土，石を押圧すること、また骨材支柱１２が地中に
て様々な態様で極めて安定した強固な状態に支持される
ものである。

【００１２】このとき砕かれずに穴溝１１に入り込んだ
大きな塊の骨材は打撃押圧される際に、順次回転しなが
ら横移動して穴溝１１の強固な壁面を構成する。また砕
かれた骨材の砕片の一部も穴溝壁面に強固に押圧付着す
るので、より強固な骨材支柱１２の生成に貢献する。上
記骨材６の供給、打撃押圧の繰り返しは、地域地盤２の
性状、建物の矯正程度あるいは強度等による支柱１２の
所要長さや形状によって定められ、特に経験則によるこ
とが重要である。この一応の目安としては骨材６を供給
するに従い、打撃片１０の叩き込み押圧力と釣合い、も
はや穴溝１１が形成されなくなった状態に至れば、支柱
１２は充分に形成されたと判断してこの作業を終了すれ
ばよい。（尚ヘドロ地状の柔らかい地盤の施工実験では
５トンの打撃力のランマーを用い骨材を１０回供給し叩
き込みをしたところ、支柱長は４〜８ｍであった。）

【００１３】また支柱の本数は地域地盤２の性状、建物
の矯正程度あるいは強度等による支柱１２の所要長さや
形状によって定められ、複数の支柱が隣接する場合には
土壌（ヘドロの）の圧密現象を強引に起こさせることに
なるので、支柱杭の支持範囲が非常に大きく相乗効果を
生むことができるものである。従って基礎台１の全域に
施工すればより好ましく、既設の基礎台では横壁ｂに所
定間隔をおいて穴５を穿設し、その部分の矯正に耐える
本数だけの打ち込みを行えば、上記施工は簡易，廉価に
遂行することが出来るものである。

【００１４】このようにして施工された基礎は図６の様
に仕上げ作業を施して完了することにより一層良好な状
態で完結され、建築物の長期の使用が安心して可能とな
る。即ち骨材支柱１２が所期の状態に形成され、充分な
杭作用を奏すると至ったとき穴５からコンクリート１３
を流し込み、骨材支柱１２並びに栗石層４、基礎台１の
三者を共に一体に固め込むものである。１４は補強鉄筋
である。またコンクリート１３の流し込みの前に必要に
より基礎台１のジャッキアップを要したい場合には、前
記骨材支柱が支台として最適となり的確，容易に建築物
の矯正ができるものである。

【００１５】次に骨材支柱の形成作用の態様について一
例を図７において説明する。その（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）図は、それぞれ骨材が
叩き込まれて地中に形成される骨材支柱の生成の一状態
図であり、先ず骨材６が打撃片１０で破砕されながら叩
き込まれると、その初期には図のように一本の真っ直ぐ
な骨材支柱として下方に伸びようとする。然し地中にて
部分的に右側に柔らかい地盤２０、左側に固い地盤２１
が存在すると、骨材支柱１２は柔らかい地盤２０の方に
向けて指向し、結果的にはこの部において中途で屈曲２
２した支柱に形成されることになる。この状態から、更
に骨材６が継続して叩き込まれる場合における支柱の生
成一態様は以下の如くである。Ｂ図は前記屈曲２２部に
応力が集中し、やがて座屈を生ずる状態を示し、Ｃ図は
この座屈点２３から柔らかい地盤２０側に向けて、骨材
支柱が枝状に伸長分岐して第１枝支柱２４ができる状態
を示す。尚このときには本支柱１２の下端の伸長は少な
いかあるいは停止している。

【００１６】このようにして骨材支柱１２は第１枝が充
分に伸びこれに耐力ができると、Ｄ図のように、次に弱
い地盤の方に座屈したり、第２枝支柱２５を生み出し地
中の柔らかい部分に向けてうまく潜りこんで逃げる方向
に延びて行く。Ｅ図はそれぞれの支柱が共に生成してい
く状態を示し、これがやがてバランスよく伸び切って動
力ハンマーの打ち込み力で骨材６のそれ以上の打ち込み
ができなくなると、Ｆ図のように骨材支柱１２は上記の
枝支柱を伴って、あたかも樹木が根を張ったように極め
て強固な安定した状態で地中に基礎支柱として形成され
るものである。尚枝支柱の生成は瞬間打撃力のより大き
い動力走行移動型の重機器を用いれば、更に理想的なも
のが可能であり打撃片１０の大きさもこれに見合ったも
のとなすことにより支柱の太さも大きく、また容易に地
中深く構成することができて、大建築や土木の基礎工事
の改善を図ることができるものである。

【００１７】次に図８，図９において、上述実験の過程
から得られた結果、骨材を打撃片１０で叩き込んでも骨
材支柱を生成しにくい事例について参考までに説明す
る。図８は骨材が砂とか濡れた採石粉あるいは異常に固
い栗石の場合には、打撃片の打撃によっても骨材は砕か
れず、打撃片の回りを矢印袋状に回転するだけで地中に
は入りにくい状態を示す。

【００１８】図９は固い骨材を広く突き固めた例であ
り、この場合には打撃片１０の打撃に対する応力の発生
する面積が大きくなるので、いくら打撃を加えても骨材
支柱を形成しない結果となった。

【００１９】また、図１０，図１１は骨材６を打ち込む
に当たり穴溝１１の入口部となる部分に筒状のガイドを
設置して施工する実施例を示し、この場合には特に前述
重機器による動力ハンマー（図示せず）の使用に適する
ものである。図１０において３０は筒状のガイドであ
り、その所定深さを地盤表面に差し込み、その内部に骨
材６を供給して打ち込みを行うものである。３１は前記
ガイド３０とともにコンクリートで一体形成された鍔で
あり、ガイドの補強と下方への移動を防ぐことができ
る。このようにすると骨材６の初期の供給、打ち込みが
より具合よく行え、太くてより長い骨材支柱が形成でき
るとともに、作業能率が向上すること及びガイド３０そ
のものを強固な基礎具として活用することができる効果
がある。

【００２０】図１１は鉄製のガイド３０に骨材６の供給
口３２を設け、その上方の開口３３から打撃片１０を挿
入して骨材６をガイド３０内から打ち込むもので、これ
によれば骨材６の連続供給と打撃片１０のたたき込みタ
イミングとをあわせることにより、骨材支柱形成作業の
自動化を図ることが可能となる。この場合打撃片１０に
は骨材６の一部が通過する供給用の切欠３４を設けるこ
とが好ましい。そしてこの部での骨材支柱の形成作業が
完了すれば、ガイド３０は他の部に移動して再び骨材に
よる基礎構築作業を行うことができるものである。

【００２１】

【考案の効果】以上説明したように、本発明工法によれ
ばこの種工事用の基礎支柱として、骨材を動力ハンマー
の押圧部先端に設けた打撃片で砕き、順次新たな骨材を
連続的に供給しながら地中に打ち込んで、骨材支柱を生
成するようにしたから、地中の地盤の状態に応じ屈曲し
たり枝状に分岐した、つき固められて強靱な骨材支柱を
形成できるので叩き込まれた骨材は、結局地盤面下でし
っかりと根を張り込んだ状態で叩き込んだ地表を支える
とともに、軟弱地盤特に粘土，ヘドロ質の流動性地盤の
横流れを可及的に抑止できる。従って、上記骨材支柱上
に構築される建築物の沈下若しくは不同沈下を阻止しな
がら長期間安定維持できるものである。また対振力も大
きいので地震の際にも安全である。更に既設建物の不同
沈下の矯正工事には、極めて簡易にその部位の矯正や地
盤の改良を図ることができ、また廉価で容易な工事に成
し遂げることができるものである。また基礎支柱を構成
するうえで長大なコンクリート柱等を要せず骨材は一次
産出物やコンクリート屑等の再利用も図れるから、全体
の工事費用を格安にすることができるうえ骨材の運搬が
容易であり、コンクリート柱で行い難い場所でも安心の
できる工事が大きな投資を伴うことなく簡易に達成でき
るものである。尚符号は図面を参照するためのものであ
って、何ら構成を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法を実施しようとする既設コンクリー
ト基礎部を示す断面斜視図である。

【図２】上記図の穴から栗石下の地盤に骨材を入れた状
態図である。

【図３】上記図において、骨材を打撃片で叩き込む初期
の状態図である。

【図４】上記図において、更に叩き込みをした状態図で
ある。

【図５】上記図において、新たな骨材を供給して再び叩
き込みをした状態図である。

【図６】上記図において、叩き込みを完了し、基礎補強
する場合の状態図である。

【図７】本発明工法による、地中の打ち込み骨材の状態
を示す説明図である。

【図８】骨材が硬くて砕けない場合の参考説明図であ
る。

【図９】骨材の状態を示す参考図である。

【図１０】コンクリートガイドを用いた他の実施例であ
る。

【図１１】供給口付きガイドを用いた他の実施例であ
る。

【符号の説明】

１ 基礎台 ２ 地盤 ３ 栗石 ５ 穴 ６ 骨材 ８ 動力ハンマー １０ 打撃片 １２ 骨材支柱

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤改良を要する地盤（２）上に骨材
   （６）を置き、該骨材（６）を動力ハンマー（８）の押
   圧部先端に設けた打撃片（１０）で砕きながら叩き込ん
   で埋設するとともに、上記骨材（６）上に順次新たな骨
   材（６）を供給しながら打ち込むことにより骨材（６）
   により地中で骨材支柱（１２）を形成させ、又は挫屈若
   しくは枝状に分岐した骨材支柱（１２）を形成せしめた
   ことを特徴とする骨材による基礎地盤改良方法。
2. 【請求項２】 上記骨材（６）が動力ハンマー（８）の
   打撃力で砕き易い材料（例えば、コンクリート屑，瓦，
   煉瓦，栗石等）である請求項１記載の骨材による基礎地
   盤改良方法。
3. 【請求項３】 打撃片（１０）が手持ち型の動力ハンマ
   ー（８）を構成する、多角形又は円形の打撃面を備えて
   いる請求項１記載の骨材による基礎地盤改良方法。