JP3832845B2 - 鋼矢板併用式直接基礎、及び鋼矢板併用式直接基礎の施工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物を支持する基礎に関するものであり、直接基礎に鋼矢板を併用した鋼矢板併用式直接基礎、及び鋼矢板併用式直接基礎の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物や、橋梁等の土木建造物（以下、「構造物」という。）の荷重を地盤に伝達するとともに支持する基礎として、「直接基礎」が用いられている。直接基礎とは、上部の構造物からの荷重を、板状の基礎板から地盤に直接伝達させる形式の基礎をいう。直接基礎には、「フーチング基礎」と「べた基礎」が含まれる。フーチング基礎とは、上部構造の荷重を伝える柱や壁のうちのいくつかを１つの基礎板で支える形式のものである。フーチングは、柱や壁との関係によって、さらにいくつかの種類にわけられる。単一の柱を支持するフーチングは「独立フーチング」と呼ばれる。また、２本の柱、又は３本以上の柱を支えるフーチングは「複合フーチング」と呼ばれる。また、線状に並ぶ多数の柱や、線状に延びる壁を支える帯状のフーチングは「連続フーチング」又は「布基礎」と呼ばれる。一方、べた基礎とは、上部構造の全荷重を単一の基礎板で支える形式のものであり、「マット基礎」とも呼ばれる。
【０００３】
上記した直接基礎の基礎板の底面の位置を地表面から計測した深度（根入れ深さ）は、基礎板の最小幅よりも小さく、この根入れ深さは、杭やケーソン等のいわゆる「深い基礎」の場合よりも小さい。したがって、基礎を建設する場合、杭基礎やケーソン基礎等の場合と異なり、設置箇所の土砂を深く掘削したり、地中の深い位置でコンクリート打設等を行って基礎構造体を構築したりする必要はなく、地盤表層の土砂を浅く除去し、現場打ちコンクリート等によりフーチング等の基礎板を形成すればよく、施工が容易であるとともに、建設費用も低コストである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
直接基礎は、地盤のうち、比較的浅い箇所に設置されるものであり、基礎板底面付近の地盤が荷重に対して十分な強度を有していることが必要である。従来の直接基礎は、例えば、地盤の「Ｎ値」が３０以上の場合に採用されることが多かった。ここに、Ｎ値とは、標準貫入試験（ＪＩＳ Ａ １２１９）の方法にのっとり、所定重量のサンプラーチューブを所定高さから自由落下させて地盤に打ち込み、サンプラーチューブの貫入した深さが所定値（例えば３０ｃｍ）に達するために要する打撃数（回数）の値である。このＮ値は、その値が大きいほどその箇所の地盤が強固であることを示し、その値が小さいほどその箇所の地盤が軟弱であることを示す。
【０００５】
しかしながら、直接基礎を設置可能なＮ値の下限値３０は、かなり大きな値であり、そのような強固な地盤の箇所は、比較的少ない。我が国の沖積土層等を考えると、Ｎ値が３０未満の地盤においても直接基礎が採用可能であれば、基礎工事の施工が容易となり、建設費用の低減をはかることができる、と考えられる。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、Ｎ値３０未満の地盤においても採用可能な直接基礎、及びその施工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る鋼矢板併用式直接基礎は、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）が互いに嵌合しつつ地盤中に挿入されて形成され断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）と、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）が互いに嵌合し全体として断面が略「＋」字形となり前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設され、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）と、
前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成されるとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と結合する場所打ちコンクリート製の直接基礎（１２）を備え、
上方構造物から加えられる荷重の一部を前記直接基礎（１２）により直接に地盤に伝達させるとともに、前記上方構造物から加えられる荷重の残りを前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）からなる構造体により直接に又は摩擦力を介して地盤に伝達させること
を特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）を互いに嵌合させつつ地盤中に挿入して断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）を前記地盤中に形成し、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）を互いに嵌合させ全体として断面が略「＋」字形となり、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）を前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設し、
次いで前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部を掘削してコンクリート打設用空間を形成し、
次いで前記コンクリート打設用空間の内部にコンクリートを打設した後に硬化させて直接基礎（１２）を形成するとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と前記直接基礎（１２）を結合させること
を特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項２記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記鋼矢板の前記地盤中への挿入にあたっては、前記地盤中へ既に挿入された鋼矢板に反力を負担させるようにして新たな鋼矢板を圧入すること
を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の形成のための地盤掘削にあたっては、前記鋼矢板構造体を仮土留め手段として利用すること
を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の内部へのコンクリート打設にあたっては、前記鋼矢板構造体を側方型枠として利用すること
を特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図であり、図１（Ａ）は側断面図を、図１（Ｂ）は上面図を、それぞれ示している。また、図２は、図１に示す鋼矢板併用式直接基礎の鋼矢板構造体のさらに詳細な構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ａは、フーチング１２と鋼矢板構造体１３を有して構成されている。
【００２０】
フーチング１２は、地盤Ｇを掘り下げた凹部の底部に砂１５を敷設し、砂１５の上に栗石１４を敷設した上に設置されたコンクリート製の基礎板である。フーチング１２の上部には、橋脚１１が接続している。橋脚１１は、橋梁等（図示せず）の構造物を支持している。なお、栗石１４の上面に、貧配合のならしコンクリートを打設し、その上にフーチング１２を設置するようにしてもよい。また、栗石１４の層を設けず、砂１５のみを敷設するようにしてもよい。
【００２１】
鋼矢板構造体１３は、図１に示すように、複数の鋼矢板から構成された角筒状（四角形断面の筒状）の構造体である。フーチング１２は、鋼矢板構造体１３に取り囲まれるとともに、鋼矢板構造体１３の上部と接合している。また、鋼矢板構造体１３の下端は、地盤Ｇの下部にある支持層Ｓに貫入している。
【００２２】
図２は、鋼矢板構造体１３の構成を示したものであり、図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す鋼矢板構造体１３のさらに詳細な構成を示す上面図である。図２（Ａ）に示すように、鋼矢板構造体１３は、複数個の鋼矢板１６、１６´、１６″などが、互いに嵌合することにより、四角形断面の筒のような構造体を形成したものである。
【００２３】
鋼矢板、例えば１６は、鋼等からなり、図２（Ｂ）に示す断面形状を有する略板状の部材であり、「シートパイル」とも呼ばれる。図２（Ｂ）に示すように、鋼矢板１６は、平板部１６ａと、平板部１６ａの両端縁にそれぞれ形成された嵌合端１６ｂを有している。嵌合端１６ｂは、略「Ｃ」字状の断面を有しており、内部に嵌合空間１６ｃが形成されている。鋼矢板１６は、嵌合端１６ｂが、隣接する他の鋼矢板の嵌合端の嵌合空間１６ｃと嵌合することにより、図２（Ａ）に示すように互いに接合し、所望の断面、例えば図１（Ｂ）に示す「ロ」字状の断面などを有する鋼矢板構造体１３を作成することができる。
【００２４】
次に、上記した鋼矢板併用式直接基礎１０Ａを施工する方法について説明する。
【００２５】
まず、図１（Ａ）に示す地盤Ｇの中に、図２（Ｂ）に示すような鋼矢板１６を地表から挿入し、その先端が支持層Ｓの所定深さに入るまで挿入する。この場合には、ディーゼルハンマー等の打ち込み機械を用いて鋼矢板を地盤中に打ち込んでもよい。また、油圧機構等を有する圧入機械を用いて鋼矢板を地盤中に押し込んでもよい。特に、油圧等により鋼矢板を圧入する方法の場合には、すでに地盤中に圧入した鋼矢板に、圧入時の反力を負担させることが可能であり、それにより、鋼矢板圧入用の建設機械の圧入部の高さを小さくすることが可能となる。
【００２６】
上記のようにして、ある鋼矢板１６を地盤Ｇ内に挿入した後、その鋼矢板の嵌合端１６ｂに、他の新たな鋼矢板の嵌合端を嵌合させるようにして、隣接する箇所の地盤中に他の鋼矢板を挿入し、同様にしてその先端を支持層Ｓの内部に到達させる。この作業を繰り返し、最後の鋼矢板の嵌合端を、最初の鋼矢板の他方の嵌合端と嵌合させることにより、図１（Ｂ）に示す「ロ」字状に閉合した断面などを有する鋼矢板構造体１３を作成することができる。
【００２７】
次に、鋼矢板構造体１３で取り囲まれた部分の地盤Ｇを地表から掘削し、所定の深さまで掘り下げる。掘削により鋼矢板構造体１３の内部に形成された空間は、特許請求の範囲におけるコンクリート打設用空間に相当する。この際、閉合した鋼矢板構造体１３は、土留め構造の機能を発揮するため、特に他の土留め手段を用いる必要はない。
【００２８】
次に、掘り下げた地盤の底部上面に、砂１５を層状に敷設して締め固め、さらに砂１５の上に栗石１４を層状に敷設して締め固める。また、この場合、栗石１４の上面に、貧配合のならしコンクリートを打設してもよい。また、栗石１４の層を設けず、砂１５のみを敷設するようにしてもよい。
【００２９】
次に、フーチング用の鉄筋を配置し、所定の構成となるように組み立てる。また、フーチング用の鉄筋には、その後に施工される橋脚のための鉄筋に応力を伝達するための鉄筋も配置される。
【００３０】
次に、コンクリート打設用空間の内部に場所打ちコンクリートを打設する。この際、コンクリート打設用空間の周囲を取り囲む鋼矢板構造体１３は、場所打ちコンクリートの側方のコンクリート型枠の機能を果たす。その後、場所打ちコンクリートが硬化すると、フーチング１２が形成される。
【００３１】
次に、フーチング１２の上に、橋脚用の鉄筋を配置し、所定の構成となるように組み立てる。また、これらの鉄筋を取り囲むようにして、橋脚用のコンクリート型枠が配設される。次に、橋脚用コンクリート型枠の内部に場所打ちコンクリートを打設する。その後、場所打ちコンクリートが硬化すると、橋脚１１が形成される。そして、橋脚用コンクリート型枠をてっ去する。
【００３２】
上記のような構造及び施工方法により、第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａは、以下のような作用、効果を有している。
【００３３】
ａ）コンクリート製の直接基礎であるフーチング１２と、複数の鋼矢板による鋼矢板構造体１３との複合構造によって構成された基礎であるため、上方の橋脚等の構造物から加えられる荷重のうち、一部はフーチング１２から栗石１４及び砂１５を経て直接に地盤Ｇ´に伝達される。また、同時に、上方構造物から加えられる荷重の残りは、フーチング１２の側部から鋼矢板構造体１３に伝達され、鋼矢板の先端から支持層Ｓに伝達される。また、鋼矢板の表面と地盤との摩擦力を介して、上方構造物からの荷重を周辺地盤に間接的に伝達する効果も期待できる。このため、従来の直接基礎よりも大きな上方荷重を支持させることが可能であり、Ｎ値が３０未満の地盤においても採用することができる、という利点がある。
【００３４】
ｂ）基礎としての地盤掘削量は、フーチング１２を建設するためのコンクリート打設用空間の分だけでよい。したがって、これは、フーチングのみの直接基礎の場合と同様であり、杭やケーソンなどの深い基礎に比べて地盤掘削量が非常に少ないため、基礎工事の費用を大幅に低減することが可能となる。また、工事期間についても、直接基礎のみの場合に比べ、鋼矢板構造体１３の施工期間の分だけ延びることになるが、その期間はそれほど長くなく、杭等の深い基礎に比べれば、かなり短い工期で済む、という利点がある。
【００３５】
ｃ）鋼矢板併用式直接基礎を施工するためには、鋼矢板構造体を施工し、フーチング等の直接基礎を施工する必要がある。このうち、鋼矢板の地盤への挿入については、油圧等による圧入方式を採用し、隣接する既設鋼矢板に反力を負担させるようにすれば、鋼矢板上端に取り付ける圧入装置部分の高さを低く抑えることができる。また、直接基礎のための地盤掘削は小規模であり、小型の掘削機械や人力等による地盤掘削が可能である。これらのことから、鋼矢板併用式直接基礎は、基礎の建設場所が狭隘な場合にも容易に行うことが可能である。したがって、既設の高架橋等の基礎の取り替え工事の場合などにも、応用可能である。
【００３６】
ｄ）鋼矢板構造体１３の上部は、コンクリート打設用空間を形成するために地盤を掘削する場合の仮土留め部材としての機能を果たすことができる。また、鋼矢板構造体１３の上部は、フーチング１２のための場所打ちコンクリートを打設する場合の側方のコンクリート型枠としての機能を果たすことができる。したがって、その分だけ仮設工事費を低減することができ、工事費全体のコストダウンに寄与することができる。
【００３７】
図２（Ｃ）は、第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎の変化例に用いる他の構成の鋼矢板の例を示した上面図である。図２（Ｃ）に示すように、この鋼矢板１７は、本体部１７ａと、本体部１７ａの両端縁にそれぞれ形成された嵌合端１７ｂを有している。本体部１７ａは、平板部と、その両端縁にそれぞれ接続する傾斜した平板部を有しており、全体として略台形状の断面となっている。嵌合端１７ｂは、略「Ｃ」字状の断面を有しており、内部に嵌合空間が形成されている。鋼矢板１７は、嵌合端１７ｂが、隣接する他の鋼矢板１７´の嵌合端の嵌合空間と嵌合することにより、図２（Ｃ）に示すように互いに接合し、所望の断面、例えば「ロ」字状の断面などを有する鋼矢板構造体を作成することができる。この場合、鋼矢板構造体の辺は、図２（Ａ）の場合のような直線状ではなく波状となる。
【００３８】
なお、図２（Ｂ）に示す鋼矢板１６、又は図２（Ｃ）に示す鋼矢板１７、１７´等は、本設構造物として利用される。このため、錆等による断面の減少を防止する必要がある。このような対策として、鋼矢板表面に何らかの防錆処理、例えば溶融亜鉛メッキ処理などを施すことが挙げられる。また、長期間経過し、錆が発生しても、所定の耐力を発揮させることができるように、鋼矢板の厚みを、あらかじめ大きな値としておく、等の対策も有効である。
【００３９】
また、鋼矢板構造体の強度を高めるため、鋼矢板の嵌合端どうしが嵌合している場合の嵌合空間の内部に、流動体状で自硬性を有する固化材、例えば無収縮モルタル、グラウトなどを注入してもよい。
【００４０】
（２）第２実施形態
本発明は、他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂは、フーチング１２と鋼矢板構造体２３を有して構成されている。第２実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂが第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、鋼矢板構造体２３の内側面に伝力部材２４が設けられている点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。また鋼矢板構造体２３を構成する鋼矢板は、第１実施形態で用いられているものと同様である。
【００４２】
伝力部材２４は、鋼材等からなり、鋼矢板構造体２３の内側面に、溶接等によって接合される。
【００４３】
このように構成することにより、第２実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂは、第１実施形態の利点に加え、下記の利点を有している。
【００４４】
ｅ）伝力部材２４は、場所打ちコンクリートの内部に埋設される状態となり、フーチングから鋼矢板へ荷重を円滑に伝達させる効果を有する。
【００４５】
なお、上記した伝力部材２４のかわりに、フーチング用の鉄筋を配置する際に、フーチング用の主鉄筋又は配力鉄筋の一部又は全部を、鋼矢板構造体１３又は２３の内面に、溶接等により接合するようにしてもよい。
【００４６】
（３）第３実施形態
本発明は、さらに他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００４７】
図４に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃは、フーチング１２と鋼矢板構造体３３を有して構成されている。この第３実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃが第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、鋼矢板構造体３３の上端部が３３ａフーチング１２の底部に挿入されている点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。また鋼矢板構造体３３を構成する鋼矢板は、第１実施形態で用いられているものと同様である。
【００４８】
このように構成の第３実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃも、第１実施形態の場合とほぼ同様の利点を有している。したがって、鋼矢板併用式直接基礎に用いられる直接基礎は、第１実施形態のように、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の上部の内部に形成される必要はなく、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成され鋼矢板構造体と結合するような構成であればよい。
【００４９】
（４）第４実施形態
本発明は、さらに他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第４実施形態について説明する。図５は、本発明の第４実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００５０】
第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎は、上記と同様のフーチング（図示せず）と、鋼矢板構造体４３を有して構成されている。第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎が第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、異なる構造の鋼矢板構造体４３を有する点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。
【００５１】
第４実施形態の鋼矢板構造体４３は、断面が略「ロ」字状の構造体であり、その内部の地盤中に補強構造体４４が配設されている。補強構造体４４は、図５（Ａ）に示すように、断面形状が略「＋」字形の構造体である。このような構成により、図５（Ａ）に示すように、鋼矢板構造体４３は、補強構造体４４により、４個の区画に区分されている。
【００５２】
鋼矢板構造体４３は、複数個の鋼矢板（例えば１６）が、互いに嵌合することにより、四角形断面の筒のような構造体を形成したものである。鋼矢板構造体４３の各辺の中央付近には、図５（Ｂ）の補強構造体取付部４５に示すように、特殊鋼矢板１８が配設される。この特殊鋼矢板１８は、図５（Ｂ）に示すような平板部１８ａと嵌合端１８ｂを有する鋼矢板の平板部１８ａの中央付近の内面に補強用嵌合部１８ｃが平板部１８ａに対して垂直に接合されたものである。
【００５３】
また、補強構造体４４は、複数個の鋼矢板（例えば１６）が、互いに嵌合することにより、「＋」字状断面の構造体を形成したものである。補強構造体４４の補強構造体中央部４６には、図５（Ｃ）に示すように、特殊鋼矢板１９が配設される。この特殊鋼矢板１９は、図５（Ｃ）に示すような平板部１９ａと嵌合端１９ｂを有する鋼矢板の平板部１９ａの中央の表面及び裏面に、２つの補強用嵌合部１９ｃが平板部１９ａに対して垂直となるようにそれぞれ接合されたものである。
【００５４】
このように構成することにより、第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎は、第１実施形態の利点に加え、下記の利点を有している。
【００５５】
ｆ）鋼矢板構造体４３の各辺の中央箇所が、補強構造体４４により連結され、補強される。これにより、鋼矢板構造体そのものの強度が増加する。また、フーチングの内部に補強構造体が埋設されて鉄骨コンクリート構造となるため、フーチング自体も強化される。
【００５６】
上記した各実施形態において、フーチング１２は、特許請求の範囲における直接基礎に相当している。
【００５７】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５８】
例えば、上記各実施形態においては、鋼矢板併用式直接基礎のうちの直接基礎として１本の柱を支える独立フーチングを例に挙げて説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構成の直接基礎、例えば、複合フーチングあるいは連続フーチング等の他の種類のフーチング基礎、べた基礎、布基礎などであってもよい。
【００５９】
また、上記各実施形態においては、鋼矢板併用式直接基礎は、橋りょう等の橋脚１１の基礎として用いられる例について説明したが、他の構造物、例えば、ラーメン高架橋の基礎についても適用可能である。図示はしていないが、ラーメン高架橋では、柱のうち、進路方向に対して直角な方向に２本、場合によっては３本以上並べて配置される柱が、地下において梁状部材（以下、「地中梁」という。）で連結される。この地中梁は、複数本の柱を支えるフーチングの機能を果たしており、上述した複合フーチングに相当する。本発明は、このような場合にも適用可能であり、鋼矢板を地盤中に挿入して形成した鋼矢板構造体の内部を掘削した後に場所打ちコンクリートを施工して地中梁を形成することにより、鋼矢板と地中梁の複合構造を構成することができる。
【００６０】
また、第１実施形態のように、鋼矢板の先端を支持層Ｓ中に挿入させる方式のほか、鋼矢板を支持層Ｓには挿入させないが鋼矢板の表面と周囲の地盤との摩擦力を介して荷重を伝達するように構成してもよい。
【００６１】
また、鋼矢板構造体の断面は、「ロ」字状だけでなく、多角形状、円や楕円等の閉曲線状であってもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の鋼矢板が互いに嵌合しつつ地盤中に挿入されて形成され断面が多角形状又は閉曲線状となる鋼矢板構造体と、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成されるとともに鋼矢板構造体と結合する場所打ちコンクリート製の直接基礎を備えるようにしたので、上方構造物から加えられる荷重の一部を直接基礎により直接に地盤に伝達させるとともに、上方構造物から加えられる荷重の残りを鋼矢板構造体により直接に又は摩擦力を介して地盤に伝達させることができ、従来の直接基礎よりも大きな上方荷重を支持させることが可能であり、Ｎ値が３０未満の地盤においても採用することができる、という利点がある。
【００６３】
また、基礎としての地盤掘削量は、フーチング等の直接基礎を建設するためのコンクリート打設用空間の分だけでよい。したがって、これは、直接基礎のみの場合と同様であり、杭やケーソンなどの深い基礎に比べて地盤掘削量が非常に少ないため、基礎工事の費用を大幅に低減することが可能となる。また、工事期間についても、直接基礎のみの場合に比べ、鋼矢板構造体の施工期間の分だけ延びることになるが、その期間はそれほど長くなく、杭等の深い基礎に比べれば、かなり短い工期で済む、という利点がある。
【００６４】
また、鋼矢板併用式直接基礎を施工するためには、鋼矢板構造体を施工し、フーチング等の直接基礎を施工する必要がある。このうち、鋼矢板の地盤への挿入については、油圧等による圧入方式を採用し、隣接する既設鋼矢板に反力を負担させるようにすれば、鋼矢板上端に取り付ける圧入装置部分の高さを低く抑えることができる。また、直接基礎のための地盤掘削は小規模であり、小型の掘削機械や人力等による地盤掘削が可能である。これらのことから、鋼矢板併用式直接基礎は、基礎の建設場所が狭隘な場合にも容易に行うことが可能である。したがって、既設の高架橋等の基礎の取り替え工事の場合などにも、応用可能である。
【００６５】
さらに、鋼矢板構造体の上部は、コンクリート打設用空間を形成するために地盤を掘削する場合の仮土留め部材としての機能を果たすことができる。また、鋼矢板構造体の上部は、直接基礎のための場所打ちコンクリートを打設する場合の側方のコンクリート型枠としての機能を果たすことができる。したがって、その分だけ仮設工事費を低減することができ、工事費全体のコストダウンに寄与することができる、という利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図２】図１に示す鋼矢板併用式直接基礎の鋼矢板構造体のさらに詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｃ 鋼矢板併用式直接基礎
１１ 橋脚
１２ フーチング
１３ 鋼矢板構造体
１４ 栗石
１５ 砂
１６、１６´、１６″ 鋼矢板
１６ａ 平板部
１６ｂ 嵌合端
１６ｃ 嵌合空間
１７、１７´ 鋼矢板
１７ａ 本体部
１７ｂ 嵌合端
１８ 特殊鋼矢板
１８ａ 平板部
１８ｂ 嵌合端
１８ｃ 補強用嵌合部
１９ 特殊鋼矢板
１９ａ 平板部
１９ｂ 嵌合端
１９ｃ 補強用嵌合部
２３ 鋼矢板構造体
２４ 伝力部材
３３ 鋼矢板構造体
３３ａ 上端部
４３ 鋼矢板構造体
４４ 補強構造体
４５ 補強構造体取付部
４６ 補強構造体中央部
４７ 区画
Ｇ、Ｇ´ 地盤
Ｓ 支持層
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物を支持する基礎に関するものであり、直接基礎に鋼矢板を併用した鋼矢板併用式直接基礎、及び鋼矢板併用式直接基礎の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物や、橋梁等の土木建造物（以下、「構造物」という。）の荷重を地盤に伝達するとともに支持する基礎として、「直接基礎」が用いられている。直接基礎とは、上部の構造物からの荷重を、板状の基礎板から地盤に直接伝達させる形式の基礎をいう。直接基礎には、「フーチング基礎」と「べた基礎」が含まれる。フーチング基礎とは、上部構造の荷重を伝える柱や壁のうちのいくつかを１つの基礎板で支える形式のものである。フーチングは、柱や壁との関係によって、さらにいくつかの種類にわけられる。単一の柱を支持するフーチングは「独立フーチング」と呼ばれる。また、２本の柱、又は３本以上の柱を支えるフーチングは「複合フーチング」と呼ばれる。また、線状に並ぶ多数の柱や、線状に延びる壁を支える帯状のフーチングは「連続フーチング」又は「布基礎」と呼ばれる。一方、べた基礎とは、上部構造の全荷重を単一の基礎板で支える形式のものであり、「マット基礎」とも呼ばれる。
【０００３】
上記した直接基礎の基礎板の底面の位置を地表面から計測した深度（根入れ深さ）は、基礎板の最小幅よりも小さく、この根入れ深さは、杭やケーソン等のいわゆる「深い基礎」の場合よりも小さい。したがって、基礎を建設する場合、杭基礎やケーソン基礎等の場合と異なり、設置箇所の土砂を深く掘削したり、地中の深い位置でコンクリート打設等を行って基礎構造体を構築したりする必要はなく、地盤表層の土砂を浅く除去し、現場打ちコンクリート等によりフーチング等の基礎板を形成すればよく、施工が容易であるとともに、建設費用も低コストである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
直接基礎は、地盤のうち、比較的浅い箇所に設置されるものであり、基礎板底面付近の地盤が荷重に対して十分な強度を有していることが必要である。従来の直接基礎は、例えば、地盤の「Ｎ値」が３０以上の場合に採用されることが多かった。ここに、Ｎ値とは、標準貫入試験（ＪＩＳ Ａ １２１９）の方法にのっとり、所定重量のサンプラーチューブを所定高さから自由落下させて地盤に打ち込み、サンプラーチューブの貫入した深さが所定値（例えば３０ｃｍ）に達するために要する打撃数（回数）の値である。このＮ値は、その値が大きいほどその箇所の地盤が強固であることを示し、その値が小さいほどその箇所の地盤が軟弱であることを示す。
【０００５】
しかしながら、直接基礎を設置可能なＮ値の下限値３０は、かなり大きな値であり、そのような強固な地盤の箇所は、比較的少ない。我が国の沖積土層等を考えると、Ｎ値が３０未満の地盤においても直接基礎が採用可能であれば、基礎工事の施工が容易となり、建設費用の低減をはかることができる、と考えられる。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、Ｎ値３０未満の地盤においても採用可能な直接基礎、及びその施工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る鋼矢板併用式直接基礎は、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）が互いに嵌合しつつ地盤中に挿入されて形成され断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）と、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）が互いに嵌合し全体として断面が略「＋」字形となり前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設され、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）と、
前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成されるとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と結合する場所打ちコンクリート製の直接基礎（１２）を備え、
上方構造物から加えられる荷重の一部を前記直接基礎（１２）により直接に地盤に伝達させるとともに、前記上方構造物から加えられる荷重の残りを前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）からなる構造体により直接に又は摩擦力を介して地盤に伝達させること
を特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）を互いに嵌合させつつ地盤中に挿入して断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）を前記地盤中に形成し、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）を互いに嵌合させ全体として断面が略「＋」字形となり、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）を前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設し、
次いで前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部を掘削してコンクリート打設用空間を形成し、
次いで前記コンクリート打設用空間の内部にコンクリートを打設した後に硬化させて直接基礎（１２）を形成するとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と前記直接基礎（１２）を結合させること
を特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項２記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記鋼矢板の前記地盤中への挿入にあたっては、前記地盤中へ既に挿入された鋼矢板に反力を負担させるようにして新たな鋼矢板を圧入すること
を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の形成のための地盤掘削にあたっては、前記鋼矢板構造体を仮土留め手段として利用すること
を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る鋼矢板併用式直接基礎の施工方法は、
請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の内部へのコンクリート打設にあたっては、前記鋼矢板構造体を側方型枠として利用すること
を特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図であり、図１（Ａ）は側断面図を、図１（Ｂ）は上面図を、それぞれ示している。また、図２は、図１に示す鋼矢板併用式直接基礎の鋼矢板構造体のさらに詳細な構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ａは、フーチング１２と鋼矢板構造体１３を有して構成されている。
【００２０】
フーチング１２は、地盤Ｇを掘り下げた凹部の底部に砂１５を敷設し、砂１５の上に栗石１４を敷設した上に設置されたコンクリート製の基礎板である。フーチング１２の上部には、橋脚１１が接続している。橋脚１１は、橋梁等（図示せず）の構造物を支持している。なお、栗石１４の上面に、貧配合のならしコンクリートを打設し、その上にフーチング１２を設置するようにしてもよい。また、栗石１４の層を設けず、砂１５のみを敷設するようにしてもよい。
【００２１】
鋼矢板構造体１３は、図１に示すように、複数の鋼矢板から構成された角筒状（四角形断面の筒状）の構造体である。フーチング１２は、鋼矢板構造体１３に取り囲まれるとともに、鋼矢板構造体１３の上部と接合している。また、鋼矢板構造体１３の下端は、地盤Ｇの下部にある支持層Ｓに貫入している。
【００２２】
図２は、鋼矢板構造体１３の構成を示したものであり、図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す鋼矢板構造体１３のさらに詳細な構成を示す上面図である。図２（Ａ）に示すように、鋼矢板構造体１３は、複数個の鋼矢板１６、１６´、１６″などが、互いに嵌合することにより、四角形断面の筒のような構造体を形成したものである。
【００２３】
鋼矢板、例えば１６は、鋼等からなり、図２（Ｂ）に示す断面形状を有する略板状の部材であり、「シートパイル」とも呼ばれる。図２（Ｂ）に示すように、鋼矢板１６は、平板部１６ａと、平板部１６ａの両端縁にそれぞれ形成された嵌合端１６ｂを有している。嵌合端１６ｂは、略「Ｃ」字状の断面を有しており、内部に嵌合空間１６ｃが形成されている。鋼矢板１６は、嵌合端１６ｂが、隣接する他の鋼矢板の嵌合端の嵌合空間１６ｃと嵌合することにより、図２（Ａ）に示すように互いに接合し、所望の断面、例えば図１（Ｂ）に示す「ロ」字状の断面などを有する鋼矢板構造体１３を作成することができる。
【００２４】
次に、上記した鋼矢板併用式直接基礎１０Ａを施工する方法について説明する。
【００２５】
まず、図１（Ａ）に示す地盤Ｇの中に、図２（Ｂ）に示すような鋼矢板１６を地表から挿入し、その先端が支持層Ｓの所定深さに入るまで挿入する。この場合には、ディーゼルハンマー等の打ち込み機械を用いて鋼矢板を地盤中に打ち込んでもよい。また、油圧機構等を有する圧入機械を用いて鋼矢板を地盤中に押し込んでもよい。特に、油圧等により鋼矢板を圧入する方法の場合には、すでに地盤中に圧入した鋼矢板に、圧入時の反力を負担させることが可能であり、それにより、鋼矢板圧入用の建設機械の圧入部の高さを小さくすることが可能となる。
【００２６】
上記のようにして、ある鋼矢板１６を地盤Ｇ内に挿入した後、その鋼矢板の嵌合端１６ｂに、他の新たな鋼矢板の嵌合端を嵌合させるようにして、隣接する箇所の地盤中に他の鋼矢板を挿入し、同様にしてその先端を支持層Ｓの内部に到達させる。この作業を繰り返し、最後の鋼矢板の嵌合端を、最初の鋼矢板の他方の嵌合端と嵌合させることにより、図１（Ｂ）に示す「ロ」字状に閉合した断面などを有する鋼矢板構造体１３を作成することができる。
【００２７】
次に、鋼矢板構造体１３で取り囲まれた部分の地盤Ｇを地表から掘削し、所定の深さまで掘り下げる。掘削により鋼矢板構造体１３の内部に形成された空間は、特許請求の範囲におけるコンクリート打設用空間に相当する。この際、閉合した鋼矢板構造体１３は、土留め構造の機能を発揮するため、特に他の土留め手段を用いる必要はない。
【００２８】
次に、掘り下げた地盤の底部上面に、砂１５を層状に敷設して締め固め、さらに砂１５の上に栗石１４を層状に敷設して締め固める。また、この場合、栗石１４の上面に、貧配合のならしコンクリートを打設してもよい。また、栗石１４の層を設けず、砂１５のみを敷設するようにしてもよい。
【００２９】
次に、フーチング用の鉄筋を配置し、所定の構成となるように組み立てる。また、フーチング用の鉄筋には、その後に施工される橋脚のための鉄筋に応力を伝達するための鉄筋も配置される。
【００３０】
次に、コンクリート打設用空間の内部に場所打ちコンクリートを打設する。この際、コンクリート打設用空間の周囲を取り囲む鋼矢板構造体１３は、場所打ちコンクリートの側方のコンクリート型枠の機能を果たす。その後、場所打ちコンクリートが硬化すると、フーチング１２が形成される。
【００３１】
次に、フーチング１２の上に、橋脚用の鉄筋を配置し、所定の構成となるように組み立てる。また、これらの鉄筋を取り囲むようにして、橋脚用のコンクリート型枠が配設される。次に、橋脚用コンクリート型枠の内部に場所打ちコンクリートを打設する。その後、場所打ちコンクリートが硬化すると、橋脚１１が形成される。そして、橋脚用コンクリート型枠をてっ去する。
【００３２】
上記のような構造及び施工方法により、第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａは、以下のような作用、効果を有している。
【００３３】
ａ）コンクリート製の直接基礎であるフーチング１２と、複数の鋼矢板による鋼矢板構造体１３との複合構造によって構成された基礎であるため、上方の橋脚等の構造物から加えられる荷重のうち、一部はフーチング１２から栗石１４及び砂１５を経て直接に地盤Ｇ´に伝達される。また、同時に、上方構造物から加えられる荷重の残りは、フーチング１２の側部から鋼矢板構造体１３に伝達され、鋼矢板の先端から支持層Ｓに伝達される。また、鋼矢板の表面と地盤との摩擦力を介して、上方構造物からの荷重を周辺地盤に間接的に伝達する効果も期待できる。このため、従来の直接基礎よりも大きな上方荷重を支持させることが可能であり、Ｎ値が３０未満の地盤においても採用することができる、という利点がある。
【００３４】
ｂ）基礎としての地盤掘削量は、フーチング１２を建設するためのコンクリート打設用空間の分だけでよい。したがって、これは、フーチングのみの直接基礎の場合と同様であり、杭やケーソンなどの深い基礎に比べて地盤掘削量が非常に少ないため、基礎工事の費用を大幅に低減することが可能となる。また、工事期間についても、直接基礎のみの場合に比べ、鋼矢板構造体１３の施工期間の分だけ延びることになるが、その期間はそれほど長くなく、杭等の深い基礎に比べれば、かなり短い工期で済む、という利点がある。
【００３５】
ｃ）鋼矢板併用式直接基礎を施工するためには、鋼矢板構造体を施工し、フーチング等の直接基礎を施工する必要がある。このうち、鋼矢板の地盤への挿入については、油圧等による圧入方式を採用し、隣接する既設鋼矢板に反力を負担させるようにすれば、鋼矢板上端に取り付ける圧入装置部分の高さを低く抑えることができる。また、直接基礎のための地盤掘削は小規模であり、小型の掘削機械や人力等による地盤掘削が可能である。これらのことから、鋼矢板併用式直接基礎は、基礎の建設場所が狭隘な場合にも容易に行うことが可能である。したがって、既設の高架橋等の基礎の取り替え工事の場合などにも、応用可能である。
【００３６】
ｄ）鋼矢板構造体１３の上部は、コンクリート打設用空間を形成するために地盤を掘削する場合の仮土留め部材としての機能を果たすことができる。また、鋼矢板構造体１３の上部は、フーチング１２のための場所打ちコンクリートを打設する場合の側方のコンクリート型枠としての機能を果たすことができる。したがって、その分だけ仮設工事費を低減することができ、工事費全体のコストダウンに寄与することができる。
【００３７】
図２（Ｃ）は、第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎の変化例に用いる他の構成の鋼矢板の例を示した上面図である。図２（Ｃ）に示すように、この鋼矢板１７は、本体部１７ａと、本体部１７ａの両端縁にそれぞれ形成された嵌合端１７ｂを有している。本体部１７ａは、平板部と、その両端縁にそれぞれ接続する傾斜した平板部を有しており、全体として略台形状の断面となっている。嵌合端１７ｂは、略「Ｃ」字状の断面を有しており、内部に嵌合空間が形成されている。鋼矢板１７は、嵌合端１７ｂが、隣接する他の鋼矢板１７´の嵌合端の嵌合空間と嵌合することにより、図２（Ｃ）に示すように互いに接合し、所望の断面、例えば「ロ」字状の断面などを有する鋼矢板構造体を作成することができる。この場合、鋼矢板構造体の辺は、図２（Ａ）の場合のような直線状ではなく波状となる。
【００３８】
なお、図２（Ｂ）に示す鋼矢板１６、又は図２（Ｃ）に示す鋼矢板１７、１７´等は、本設構造物として利用される。このため、錆等による断面の減少を防止する必要がある。このような対策として、鋼矢板表面に何らかの防錆処理、例えば溶融亜鉛メッキ処理などを施すことが挙げられる。また、長期間経過し、錆が発生しても、所定の耐力を発揮させることができるように、鋼矢板の厚みを、あらかじめ大きな値としておく、等の対策も有効である。
【００３９】
また、鋼矢板構造体の強度を高めるため、鋼矢板の嵌合端どうしが嵌合している場合の嵌合空間の内部に、流動体状で自硬性を有する固化材、例えば無収縮モルタル、グラウトなどを注入してもよい。
【００４０】
（２）第２実施形態
本発明は、他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂは、フーチング１２と鋼矢板構造体２３を有して構成されている。第２実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂが第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、鋼矢板構造体２３の内側面に伝力部材２４が設けられている点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。また鋼矢板構造体２３を構成する鋼矢板は、第１実施形態で用いられているものと同様である。
【００４２】
伝力部材２４は、鋼材等からなり、鋼矢板構造体２３の内側面に、溶接等によって接合される。
【００４３】
このように構成することにより、第２実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｂは、第１実施形態の利点に加え、下記の利点を有している。
【００４４】
ｅ）伝力部材２４は、場所打ちコンクリートの内部に埋設される状態となり、フーチングから鋼矢板へ荷重を円滑に伝達させる効果を有する。
【００４５】
なお、上記した伝力部材２４のかわりに、フーチング用の鉄筋を配置する際に、フーチング用の主鉄筋又は配力鉄筋の一部又は全部を、鋼矢板構造体１３又は２３の内面に、溶接等により接合するようにしてもよい。
【００４６】
（３）第３実施形態
本発明は、さらに他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００４７】
図４に示すように、この鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃは、フーチング１２と鋼矢板構造体３３を有して構成されている。この第３実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃが第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、鋼矢板構造体３３の上端部が３３ａフーチング１２の底部に挿入されている点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。また鋼矢板構造体３３を構成する鋼矢板は、第１実施形態で用いられているものと同様である。
【００４８】
このように構成の第３実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ｃも、第１実施形態の場合とほぼ同様の利点を有している。したがって、鋼矢板併用式直接基礎に用いられる直接基礎は、第１実施形態のように、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の上部の内部に形成される必要はなく、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成され鋼矢板構造体と結合するような構成であればよい。
【００４９】
（４）第４実施形態
本発明は、さらに他の構成によっても実現可能である。次に、本発明の第４実施形態について説明する。図５は、本発明の第４実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【００５０】
第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎は、上記と同様のフーチング（図示せず）と、鋼矢板構造体４３を有して構成されている。第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎が第１実施形態の鋼矢板併用式直接基礎１０Ａと異なる点は、異なる構造の鋼矢板構造体４３を有する点であり、他の部分の構成及び作用については、第１実施形態の場合と同様である。
【００５１】
第４実施形態の鋼矢板構造体４３は、断面が略「ロ」字状の構造体であり、その内部の地盤中に補強構造体４４が配設されている。補強構造体４４は、図５（Ａ）に示すように、断面形状が略「＋」字形の構造体である。このような構成により、図５（Ａ）に示すように、鋼矢板構造体４３は、補強構造体４４により、４個の区画に区分されている。
【００５２】
鋼矢板構造体４３は、複数個の鋼矢板（例えば１６）が、互いに嵌合することにより、四角形断面の筒のような構造体を形成したものである。鋼矢板構造体４３の各辺の中央付近には、図５（Ｂ）の補強構造体取付部４５に示すように、特殊鋼矢板１８が配設される。この特殊鋼矢板１８は、図５（Ｂ）に示すような平板部１８ａと嵌合端１８ｂを有する鋼矢板の平板部１８ａの中央付近の内面に補強用嵌合部１８ｃが平板部１８ａに対して垂直に接合されたものである。
【００５３】
また、補強構造体４４は、複数個の鋼矢板（例えば１６）が、互いに嵌合することにより、「＋」字状断面の構造体を形成したものである。補強構造体４４の補強構造体中央部４６には、図５（Ｃ）に示すように、特殊鋼矢板１９が配設される。この特殊鋼矢板１９は、図５（Ｃ）に示すような平板部１９ａと嵌合端１９ｂを有する鋼矢板の平板部１９ａの中央の表面及び裏面に、２つの補強用嵌合部１９ｃが平板部１９ａに対して垂直となるようにそれぞれ接合されたものである。
【００５４】
このように構成することにより、第４実施形態の鋼矢板併用式直接基礎は、第１実施形態の利点に加え、下記の利点を有している。
【００５５】
ｆ）鋼矢板構造体４３の各辺の中央箇所が、補強構造体４４により連結され、補強される。これにより、鋼矢板構造体そのものの強度が増加する。また、フーチングの内部に補強構造体が埋設されて鉄骨コンクリート構造となるため、フーチング自体も強化される。
【００５６】
上記した各実施形態において、フーチング１２は、特許請求の範囲における直接基礎に相当している。
【００５７】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５８】
例えば、上記各実施形態においては、鋼矢板併用式直接基礎のうちの直接基礎として１本の柱を支える独立フーチングを例に挙げて説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構成の直接基礎、例えば、複合フーチングあるいは連続フーチング等の他の種類のフーチング基礎、べた基礎、布基礎などであってもよい。
【００５９】
また、上記各実施形態においては、鋼矢板併用式直接基礎は、橋りょう等の橋脚１１の基礎として用いられる例について説明したが、他の構造物、例えば、ラーメン高架橋の基礎についても適用可能である。図示はしていないが、ラーメン高架橋では、柱のうち、進路方向に対して直角な方向に２本、場合によっては３本以上並べて配置される柱が、地下において梁状部材（以下、「地中梁」という。）で連結される。この地中梁は、複数本の柱を支えるフーチングの機能を果たしており、上述した複合フーチングに相当する。本発明は、このような場合にも適用可能であり、鋼矢板を地盤中に挿入して形成した鋼矢板構造体の内部を掘削した後に場所打ちコンクリートを施工して地中梁を形成することにより、鋼矢板と地中梁の複合構造を構成することができる。
【００６０】
また、第１実施形態のように、鋼矢板の先端を支持層Ｓ中に挿入させる方式のほか、鋼矢板を支持層Ｓには挿入させないが鋼矢板の表面と周囲の地盤との摩擦力を介して荷重を伝達するように構成してもよい。
【００６１】
また、鋼矢板構造体の断面は、「ロ」字状だけでなく、多角形状、円や楕円等の閉曲線状であってもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の鋼矢板が互いに嵌合しつつ地盤中に挿入されて形成され断面が多角形状又は閉曲線状となる鋼矢板構造体と、鋼矢板構造体によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成されるとともに鋼矢板構造体と結合する場所打ちコンクリート製の直接基礎を備えるようにしたので、上方構造物から加えられる荷重の一部を直接基礎により直接に地盤に伝達させるとともに、上方構造物から加えられる荷重の残りを鋼矢板構造体により直接に又は摩擦力を介して地盤に伝達させることができ、従来の直接基礎よりも大きな上方荷重を支持させることが可能であり、Ｎ値が３０未満の地盤においても採用することができる、という利点がある。
【００６３】
また、基礎としての地盤掘削量は、フーチング等の直接基礎を建設するためのコンクリート打設用空間の分だけでよい。したがって、これは、直接基礎のみの場合と同様であり、杭やケーソンなどの深い基礎に比べて地盤掘削量が非常に少ないため、基礎工事の費用を大幅に低減することが可能となる。また、工事期間についても、直接基礎のみの場合に比べ、鋼矢板構造体の施工期間の分だけ延びることになるが、その期間はそれほど長くなく、杭等の深い基礎に比べれば、かなり短い工期で済む、という利点がある。
【００６４】
また、鋼矢板併用式直接基礎を施工するためには、鋼矢板構造体を施工し、フーチング等の直接基礎を施工する必要がある。このうち、鋼矢板の地盤への挿入については、油圧等による圧入方式を採用し、隣接する既設鋼矢板に反力を負担させるようにすれば、鋼矢板上端に取り付ける圧入装置部分の高さを低く抑えることができる。また、直接基礎のための地盤掘削は小規模であり、小型の掘削機械や人力等による地盤掘削が可能である。これらのことから、鋼矢板併用式直接基礎は、基礎の建設場所が狭隘な場合にも容易に行うことが可能である。したがって、既設の高架橋等の基礎の取り替え工事の場合などにも、応用可能である。
【００６５】
さらに、鋼矢板構造体の上部は、コンクリート打設用空間を形成するために地盤を掘削する場合の仮土留め部材としての機能を果たすことができる。また、鋼矢板構造体の上部は、直接基礎のための場所打ちコンクリートを打設する場合の側方のコンクリート型枠としての機能を果たすことができる。したがって、その分だけ仮設工事費を低減することができ、工事費全体のコストダウンに寄与することができる、という利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図２】図１に示す鋼矢板併用式直接基礎の鋼矢板構造体のさらに詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態である鋼矢板併用式直接基礎の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｃ 鋼矢板併用式直接基礎
１１ 橋脚
１２ フーチング
１３ 鋼矢板構造体
１４ 栗石
１５ 砂
１６、１６´、１６″ 鋼矢板
１６ａ 平板部
１６ｂ 嵌合端
１６ｃ 嵌合空間
１７、１７´ 鋼矢板
１７ａ 本体部
１７ｂ 嵌合端
１８ 特殊鋼矢板
１８ａ 平板部
１８ｂ 嵌合端
１８ｃ 補強用嵌合部
１９ 特殊鋼矢板
１９ａ 平板部
１９ｂ 嵌合端
１９ｃ 補強用嵌合部
２３ 鋼矢板構造体
２４ 伝力部材
３３ 鋼矢板構造体
３３ａ 上端部
４３ 鋼矢板構造体
４４ 補強構造体
４５ 補強構造体取付部
４６ 補強構造体中央部
４７ 区画
Ｇ、Ｇ´ 地盤
Ｓ 支持層
Claims (5)
- 複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）が互いに嵌合しつつ地盤中に挿入されて形成され断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）と、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）が互いに嵌合し全体として断面が略「＋」字形となり前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設され、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）と、
前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部に形成されるとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と結合する場所打ちコンクリート製の直接基礎（１２）を備え、
上方構造物から加えられる荷重の一部を前記直接基礎（１２）により直接に地盤に伝達させるとともに、前記上方構造物から加えられる荷重の残りを前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）からなる構造体により直接に又は摩擦力を介して地盤に伝達させること
を特徴とする鋼矢板併用式直接基礎。 - 複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１８ａ）と平板部中央の内面に垂直に接合された嵌合端（１８ｂ）と嵌合端（１８ｂ）の端に設けられた補強用嵌合部（１８ｃ）を有する特殊鋼矢板（１８）を互いに嵌合させつつ地盤中に挿入して断面が略「ロ」字状となる鋼矢板構造体（４３）を前記地盤中に形成し、
複数個の略板状の鋼矢板（１６）と、平板部（１９ａ）と平板部中央の表面と裏面に垂直に接合された２つの嵌合端（１９ｂ）と各嵌合端（１９ｂ）の端に設けられた２つの補強用嵌合部（１９ｃ）を有する特殊鋼矢板（１９）を互いに嵌合させ全体として断面が略「＋」字形となり、前記鋼矢板構造体（４３）を４つの区画に区分する補強構造体（４４）を前記鋼矢板構造体（４３）の内部の地盤中に配設し、
次いで前記鋼矢板構造体（４３）によって囲まれた空間の少なくとも上部を掘削してコンクリート打設用空間を形成し、
次いで前記コンクリート打設用空間の内部にコンクリートを打設した後に硬化させて直接基礎（１２）を形成するとともに前記鋼矢板構造体（４３）及び補強構造体（４４）と前記直接基礎（１２）を結合させること
を特徴とする鋼矢板併用式直接基礎の施工方法。 - 請求項２記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記鋼矢板の前記地盤中への挿入にあたっては、前記地盤中へ既に挿入された鋼矢板に反力を負担させるようにして新たな鋼矢板を圧入すること
を特徴とする鋼矢板併用式直接基礎の施工方法。 - 請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の形成のための地盤掘削にあたっては、前記鋼矢板構造体を仮土留め手段として利用すること
を特徴とする鋼矢板併用式直接基礎の施工方法。 - 請求項３記載の鋼矢板併用式直接基礎の施工方法において、
前記コンクリート打設用空間の内部へのコンクリート打設にあたっては、前記鋼矢板構造体を側方型枠として利用すること
を特徴とする鋼矢板併用式直接基礎の施工方法。
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