JP3772978B2 - 軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物を構築する地盤が軟弱地盤であったり、地震により液状化現象が予想される地盤上に建築物を構築すると、時間が経過することにより、該建築物の自重で不同沈下障害が発生する場合が多く、従来、こうした軟弱地盤を改良するために、種々の改良工法が実施されている。例えば、専用機械を用いて、ソイルセメントと軟弱土とを混合するととものに硬化させ、地中に柱状の杭を形成する工法が実施されている。図９中、５０は、この工法により形成されたソイルセメントによる摩擦杭であり、これらの摩擦杭５０上に基礎５１を形成し、この基礎５１上に建築物５２を構築する。また、他の工法としては、軟弱地盤の下方にある硬質な支持層まで、鋼製の杭（鋼管杭）を貫入させ、図１０に示すように、こうして貫入された鋼管杭６０上に基礎６１を形成し、この基礎６１上に建築物６２を構築する工法が実施されている。なお、図１０中、６３は軟弱地盤であり、６４は硬質な支持地盤である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したソイルセメントによる摩擦杭５０を軟弱地盤中に打設する工法では、打設されたソイルセメントが硬化するまでに時間を要するばかりではなく、専用機械を使用することから施工費用が高額となることを避けられない。また、軟弱地盤の層の長さによっては、事実上十分な地盤改良を期待することができない場合が多い。
【０００４】
また、上記鋼管杭６０を軟弱地盤６３中に貫入させる工法では、所定の長さの鋼管杭６０を継ぎ足しながら硬質な層６４まで貫入させることができるので、軟弱地盤６３の層が深い場合であっても、対応することができる。しかしながら、軟弱地盤６３の層が深ければ深いほど、使用する鋼管杭６０は膨大な数となり、上記ソイルセメントによる摩擦杭５０を使用した工法と同じように、施工費用が高額となることを避けられない。また、軟弱地盤６３の層が深い場合には、多数の鋼管杭６０を継ぎ足す必要があるが、多数の鋼管杭６０を継ぎ足せばその分強度が低下することから、軟弱地盤６３の層の長さによっては、太い径の鋼管杭６０を使用しなければならない。したがって、太い径の鋼管杭６０を使用する場合には、より施工コストが高額となる。また、図１１に示すように、極端な軟弱地盤上に１ｍを越える盛土６５が施されている場合には、地震の発生や長時間の経過により、図１２に示すように、盛土６５の荷重により個々の鋼管杭６０が基礎６１から離間したり、傾斜したりする場合があり、基礎６１や建築物６２に亀裂６６が発生することがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来の軟弱地盤の改良工法が有する課題を解決するために提案されたものであって、軟弱地盤であっても、安定して建築物を支持することができるとともに、施工コストを十分抑制することができる新規な軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、軟弱地盤の地表から硬質な支持地盤まで、複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、打設されたこれらの鋼管杭の上端位置が均等となるよう該鋼管杭の上端側を切断する鋼管杭切断工程と、上記各鋼管杭にＨ型鋼を水平に固定するＨ型鋼固定工程と、を備え、上記Ｈ型鋼固定工程の後に、それぞれのＨ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間であって上記各鋼管杭の上端位置までの深さに捨てコンクリートを打設する捨てコンクリート打設工程を備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
上記第１の発明によれば、各鋼管杭には、Ｈ型鋼が水平に固定されることから、建築物を安定的に支持することができ、従来使用している鋼管杭の数を減少させることができる（使用する鋼管杭の絶対量を減少させることができる）ことから、施工コストの上昇を十分抑制することができる。特に、上記Ｈ型鋼は、鋼管杭の上部と固定されているために、鋼管杭の安定性を確保することができ、鋼管杭が個別的に沈下し或いは傾斜されることがなく、このため、基礎や建築物に亀裂が発生することを防止することができ、建築物の基本的性能を長期的に維持することが可能となる。なお、鋼管杭とＨ型鋼との固定は、溶接以外にボルト・ナットを締結する方法など、少なくとも鋼管杭とＨ型鋼とが固定できればその方法が問われるものではい。さらに、この第１の発明では、Ｈ型鋼固定工程の後に、それぞれのＨ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間であって上記各鋼管杭の上端位置までの深さに捨てコンクリートを打設する捨てコンクリート打設工程を備えてなることから、Ｈ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間に打設された捨てコンクリートにより、Ｈ型鋼の強度を向上させることができ、より一層安定した地盤を形成することが可能となり、また、Ｈ型鋼が錆びることを防止することができる。
【００１２】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、軟弱地盤上の建築物の基礎構造に係るものであって、上記第１の発明に係る軟弱地盤の改良工法により構築されたＨ型鋼上に基礎が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
この第２の発明による場合であっても、前記第１の発明と同じように、施工コストの上昇を十分抑制しながら、建築物を安定的に支持することができ、建築物の基本的性能を長期的に維持することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
この実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法は、先ず、図１に示すように、地表側から、図示しない杭打ち機により、地中に鋼管杭１を貫入させ、該鋼管杭１の先端を硬質な支持地盤２に当接させ又は該支持地盤２の内部にまで到るように打設する（鋼管杭打設工程）。なお、図１中、３は、軟弱地盤である。また、この鋼管杭打設工程における鋼管杭１の打設位置は、例えば、図６に示すように、予め設計された建築物４の間取り又は通し柱の位置などに対応した位置とする。また、使用する鋼管杭１は、地表から上記支持地盤２までの長さに応じて、必要な直径に成形されたものを使用するとともに、複数の鋼管杭１を継ぎ足しながら打設する。すなわち、図示しない杭打ち機により、最初の第１の鋼管杭１を地中に打設し、先端が上記支持地盤２に当接しない場合には、この第１の鋼管杭１の上端に第２の鋼管杭１の下端を溶接する。
【００１６】
なお、こうした第１の鋼管杭１と第２の鋼管杭１との溶接作業は、打設された第１の鋼管杭１の上端側から該第１の鋼管杭１の内径と略同じ外径に成形された図示しない中当管の下端側を挿入させ、この中当管と第１の鋼管杭１とを溶接し、次いで、この第１の鋼管杭１の上方から、第２の鋼管杭１の下端側に上記中当管を挿入させ、該第１の鋼管杭１の上端と第２の鋼管杭１の下端とを溶接する。こうした方法により、第１の鋼管杭１の下端が支持地盤２に当接するまで、複数の鋼管杭１を打設する。なお、図６中、丸で示す部位は、上述した鋼管杭１が打設された箇所を示すものである。
【００１７】
そして、上記箇所の全てに、上述した方法で鋼管杭１が打設されると、次いで、図２に示すように、鋼管杭１の並ぶ方向に溝５を形成し、それぞれの鋼管杭１の上端が全て同じ位置となるように、該鋼管杭１の上端側を切断する（鋼管杭切断工程）。そして、このように各鋼管杭１の上端側が切断されると、次いで、各鋼管杭１の上端に蓋体６を固定（溶接）する（蓋体固定工程）。この蓋体６は、鋼管杭１と同じ材料からなるものであり、本実施の形態では、平面形状が正八角状に成形されてなり、上記鋼管杭１に形成された図示しない円形状の開口を閉塞する大きさとされてなるものである。
【００１８】
そして、このように、蓋体溶固定工程が終了すると、次いで、上記蓋体６上に所定の長さに切断されたＨ型鋼７を載置するとともに、図３又は図８に示すように、該Ｈ型鋼７と上記蓋体６とを固定（溶接）する。すなわち、全ての鋼管杭１上には、間に上記蓋体６を介して、Ｈ型鋼７を固定（溶接）する（Ｈ型鋼固定工程）。このＨ型鋼７は、細長い板状に成形された上部水平板部７ａと、この上部水平板部７ａの下面中央から垂下してなる垂直板部７ｂと、この垂直板部７ｂの下端に連続してなるとともに上記上部水平板部７ａと平行となされた下部水平板部７ｃとから構成されている。なお、図８に示すように、間に上記蓋体６を介して鋼管杭１の上端に固定（溶接）されたＨ型鋼７同士も固定（溶接）する。なお、Ｈ型鋼７同士の固定は、溶接ばかりではなく、図示しないボルト・ナットにより固定しても良い。
【００１９】
そして、上述した方法でＨ型鋼７の固定作業が終了すると、次いで、図４に示すように、上記溝５内に、上記Ｈ型鋼７のみが露出するようにやや土８を入れ、上記溝５よりもやや浅い溝９を形成するとともに、次いで、この浅い溝９内に捨てコンクリート１０を打設する。すなわち、上記Ｈ型鋼７を構成する上部水平板部７ａと下部水平板部７ｃとの間に捨てコンクリート１０を打設する（捨てコンクリート打設工程）。
【００２０】
そして、こうした捨てコンクリート打設工程が終了し、該捨てコンクリート１０が硬化すると、次いで、所定の鉄筋１１を配筋し、図示しない型枠を配設した上で、図５に示すように、コンクリートを打設し基礎１２を成形する。なお、本実施の形態においては、基礎１２は、所謂ベタ基礎とし、より一層安定した建築物の支持状態を確保している。
【００２１】
上述した本実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造によれば、軟弱地盤３に打設貫入された各鋼管杭１には、Ｈ型鋼７が水平に固定されることから、建築物を安定的に支持することができ、従来使用している鋼管杭１の数を減少させることができる（使用する鋼管杭１の絶対量を減少させることができる）ことから、施工コストの上昇を十分抑制することができる。例えば、従来の軟弱地盤の改良工法において使用されている鋼管杭６０の打設位置を示す図７からも明らかなように、従来では、全部で２４本の鋼管杭６０を使用しているが、この実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法によれば、同じ間取りであっても、図６に示すように、全部で１５本の鋼管杭１を使用すれば足り、鋼管杭１の使用本数を約４割削減することができる。
【００２２】
したがって、この実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造によれば、軟弱地盤の深さが深い場合であっても、安定して建築物を支持することができるとともに、施工コストを十分抑制することができる。特に、この実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法及び軟弱地盤上の建築物の基礎構造では、各鋼管杭１の上端には、該鋼管杭１の開口を閉塞する蓋体６が固定（溶接）され、Ｈ型鋼７は、間にこの蓋体６を介して鋼管杭１に固定（溶接）されていることから、該鋼管杭１の錆びによる劣化を防止し、また、安定した状態で鋼管杭１とＨ型鋼７とを固定することができる。また、こうした蓋体６の厚さを変更することにより、Ｈ型鋼７の高さを微調整することができ、該Ｈ型鋼７の水平精度を高めることができる。さらに、Ｈ型鋼７を構成する上部水平板部７ａと下部水平板部７ｃとの間に捨てコンクリート１０が打設されることから、Ｈ型鋼７の強度を向上させることができ、建築物の支持状態をより一層安定させることが可能となり、また、Ｈ型鋼７が錆びることを有効に防止することができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、各鋼管杭１の上端に固定（溶接）される蓋体６は、平面形状が八角状に成形されたものを図示して説明したが、この蓋体６は、少なくとも、鋼管杭６に形成された開口を閉塞することができるよう該鋼管杭６と溶接することができるとともに、Ｈ型鋼７と固定可能であれば、形状が特に限定されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】
前述した本発明の一実施の形態の説明からも明らかなように、本発明によれば、各鋼管杭には、Ｈ型鋼が水平に固定されることから、建築物を安定的に支持することができ、従来使用している鋼管杭の数を減少させることができる（使用する鋼管杭の絶対量を減少させることができる）ことから、施工コストの上昇を十分抑制することができる。特に、上記Ｈ型鋼は、鋼管杭の上部と固定されているために、鋼管杭の安定性を確保することができ、鋼管杭が個別的に沈下し或いは傾斜されることがなく、このため、基礎や建築物に亀裂が発生することを防止することができ、建築物の基本的性能を長期的に維持することが可能となる。さらに、この第１の発明では、Ｈ型鋼固定工程の後に、それぞれのＨ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間であって上記各鋼管杭の上端位置までの深さに捨てコンクリートを打設する捨てコンクリート打設工程を備えてなることから、Ｈ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間に打設された捨てコンクリートにより、Ｈ型鋼の強度を向上させることができ、より一層安定した地盤を形成することが可能となり、また、Ｈ型鋼が錆びることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼管杭が打設された後の状態を模式的に示す側面図である。
【図２】鋼管杭の上端側が切断された後の状態を模式的に示す側面図である。
【図３】鋼管杭の上端に蓋体とＨ型鋼が溶接された後の状態を模式的に示す側面図である。
【図４】捨てコンクリートが打設された後の状態を模式的に示す側面図である。
【図５】基礎が形成された後の状態を模式的に示す側面図である。
【図６】鋼管杭の打設位置を、建築物の間取りとともに示す平面図である。
【図７】従来の軟弱地盤の改良工法における鋼管杭の打設位置を、建築物の間取りとともに示す平面図である。
【図８】鋼管杭と蓋体とＨ型鋼が溶接された状態を示す斜視図である。
【図９】従来の軟弱地盤の改良工法を模式的に示す側面図である。
【図１０】従来の軟弱地盤の改良工法の他の例を模式的に示す側面図である。
【図１１】軟弱地盤上に盛土が施工された状態において、鋼管杭が打設された状態を模式的に示す側面図である。
【図１２】図１１に示す状態から盛土が沈降した後の状態を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１ 鋼管杭
２ 支持地盤
３ 軟弱地盤
６ 蓋体
７ Ｈ型鋼
７ａ 上部水平板部
７ｃ 下部水平板部
１０ 捨てコンクリート
１２ 基礎

Claims (2)

1. 軟弱地盤の地表から硬質な支持地盤まで、複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、打設されたこれらの鋼管杭の上端位置が均等となるよう該鋼管杭の上端側を切断する鋼管杭切断工程と、上記各鋼管杭にＨ型鋼を水平に固定するＨ型鋼固定工程と、を備え、
   上記Ｈ型鋼固定工程の後に、それぞれのＨ型鋼を構成する上部水平板部と下部水平板部との間であって上記各鋼管杭の上端位置までの深さに捨てコンクリートを打設する捨てコンクリート打設工程を備えてなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
2. 前記請求項１記載の軟弱地盤の改良工法により構築されたＨ型鋼上に基礎が形成されてなることを特徴とする軟弱地盤上の建築物の基礎構造。

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