JP4405226B2 - 既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法 - Google Patents

Description

この発明は、杭基礎構造又は直接基礎構造のいずれであるかを問わず、既存構造物を増築等（改築等により構造物の重量が増加する場合を含む。）するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に耐え得るように既存の基礎底版を増強する、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法の技術分野に属し、更に云えば、既存の基礎底版をそのまま利用することが可能であるように簡易で低コストの手法で増強効果をあらしめる、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法に関する。

杭基礎構造による既存構造物については、構造物重量が１〜３割程度増加する増築を行う場合、図１０Ａに示したように、その重量増加分３に対応する支持力を得るために、杭１０ａを増し打ちする工法が一般的に行われている。ちなみに、図中の符号１は既存構造物、符号２は基礎底版、符号４は地盤、符号１０は既存杭、符号１１は支持層、符号１２は基礎を示している。

直接基礎構造による既存構造物については、構造物重量が１〜３割程度増加する増築を行う場合、図１０Ｂに示したように、その重量増加分３に対応する支持力を得るために、既存の基礎１２を解体して更に強靱な基礎１２ａを築造する工法が一般的に行われている。

ところで、本出願人は、近年、建設コストの削減、産業廃棄物の低減化に寄与するべく、既存構造物の基礎を解体せずにそのまま再利用したり、同基礎の一部を新設構造物の基礎に転用するなど、地球に優しい建設工法を種々提案している（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平１１−１９３６４１号公報 特開平１１−３３６３３５号公報 特開平１１−３５０７４６号公報

しかしながら、既存構造物の構造物重量を１〜３割程度増量する増築において、杭の増し打ちや基礎を新設するなどの補強をしなくても、既存構造物を支持する地盤は既に、重量増加分に対応する支持力を十分に備えている事実を確認した。すなわち、杭基礎構造は、地盤の支持力を無視し、構造物の全鉛直荷重を杭が負担する前提で構造設計が行われるが、実際には構造物の全鉛直荷重の一部を地盤が負担している場合が多いことが分かっている（基礎指針第２４１頁、１９８８年）。

よって、杭基礎は、構造設計以上の荷重を負担する能力があり、増築する重量によっては十分に支持できる場合がある。また、直接基礎構造の場合でも同様に、地盤の反力（接地圧）を現地で実際に測定すると、構造設計上予定していた反力よりも大きい場合がある。このような場合に、直接基礎構造又は杭基礎構造は、杭や基礎底版下の地盤の支持力には余裕があると云える。

しかし、直接基礎構造又は杭基礎構造を構成する基礎底版によっては、基礎底版下の地盤の反力に対して当該基礎底版が上向きに反る変形を生じさせる問題があった。この問題は、例えば基礎底版を構成する鉄筋が露出して水が浸入するなど、基礎底版に支障を生じさせる結果、当該基礎底版の健全性を恒久的に維持できず、構造物の基礎に悪影響を及ぼす問題に発展する虞がある。

そこで、構造物の基礎に悪影響を及ぼさないように、既存構造物の基礎底版について、当該基礎底版下の地盤の支持力（反力）に対する抵抗を長期的に期待できるように工夫する必要があった。

ちなみに、上記特許文献１〜３に記載された方法は、既存構造物全体を新設構造物に建て替えるための技術であり、既存構造物を増築するに際し、重量増加分に対応する支持力を得るために基礎を補強する技術とは、その目的を異にする。

本発明の目的は、杭基礎構造又は直接基礎構造のいずれであるかを問わず、既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に耐え得る（変形しない）ように既存の基礎底版を、簡易で低コストの手法で増強効果をあらしめる、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法を提供することにある。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法は、
既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して、同地盤上に接する既存の基礎底版が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材を当該既存の基礎底版の上面に直接設置することを特徴とする。

請求項２記載の発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法は、
既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して耐える程度に同地盤上に接する既存の基礎底版の曲げ剛性を補強するべく、当該基礎底版の断面を増し打ちすること、当該基礎底版の上面にハンチ或いは小梁を設置すること、当該基礎底版と地下階の床版との間にサポート材或いは壁体を鉛直に設置すること、当該基礎底版のスパンを短くするために基礎底版上に基礎小梁を設置すること、若しくは当該基礎底版の両端部に補強部材を設置することのいずれかで、又は複数の組み合わせで行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法は、
既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して、同地盤上に接する既存の基礎底版が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材を当該既存の基礎底版の上面に直接設置すると共に、
前記地盤の反力に対して耐える程度に前記既存の基礎底版の曲げ剛性を補強するべく、当該基礎底版の断面を増し打ちすること、当該基礎底版の上面にハンチ或いは小梁を設置すること、当該基礎底版と地下階の床版との間にサポート材或いは壁体を鉛直に設置すること、当該基礎底版のスパンを短くするために基礎底版上に基礎小梁を設置すること、若しくは当該基礎底版の両端部に補強部材を設置することのいずれかで、又は複数の組み合わせで行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した増築に対応した既存構造物の基礎補強工法において、
既存構造物を増築する重量は、既存構造物の重量の１割〜３割程度とすることを特徴とする。

本発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法によれば、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力で基礎底版が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材を基礎底版へ付加するので、当該基礎底版の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる（請求項１、３記載の発明）。

また、既存構造物の基礎底版に作用する地盤の反力に耐える程度に基礎底版の曲げ剛性を補強するので、やはり、当該基礎底版の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる（請求項２、３記載の発明）。

本発明は、杭基礎構造又は直接基礎構造のいずれであるかを問わず、既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に耐え得る（過度な変形を避ける）ように、基礎底版の重量を増し、又は剛性を補強して、既存構造物の基礎底版をそのまま利用することを可能であるように、増強効果をあらしめる。前記既存構造物の基礎底版をそのまま利用することが可能であるように、簡易で低コストの手法で増強効果をあらしめる工法は、下記する３つの手法に大別される。

第１は、基礎底版の直下地盤が発生する反力に対して、基礎底版が上向きに反る変形により支障を生じない程度の重量の錘材を当該基礎底版に付加してバランスさせる工法である（請求項１記載の発明）。第２は、前記地盤の反力に対して耐える程度に基礎底版の曲げ剛性を補強する工法である（請求項２記載の発明）。第３は、前記第１及び第２の手法を組み合わせた工法である（請求項３記載の発明）。

本発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法は、地盤の支持力が、増築等による構造物の重量増大に耐え得るだけの余裕を有していることが前提であり、下記する実施例では当然にその条件を満たしているものとする。増築する重量は、既存構造物の構造物重量の１割〜３割程度とすることが好ましい（請求項４記載の発明）。

以下、図面に基づき、前記第１の工法及び第２の工法並びに第３の工法を順に説明する。ちなみに、図１と図２は、第１の工法について、図３〜図１０は、第２の工法について、図１１は、第３の工法について示している。

図１Ａ、Ｂは、請求項１に記載した発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法の実施例を示している。具体的に、図１Ａは、杭基礎構造を示している。図１Ｂは、直接基礎構造を示している。

既存構造物１を増築等するに際し、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生し、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の支持力（反力）によって、同地盤上に接する既存の基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材６を当該既存の基礎底版の上面に直接設置することを特徴としている（請求項１記載の発明）。図１中の記号↑は、地盤の反力を示している。

前記錘材６としては、水、コンクリートブロック、鋼材、又はガラなどが、現場の施工状況に応じて好適に使用される。また、前記錘材６は錘の役割を果たすものであればよく、水、コンクリートブロック、鋼材、ガラに限定されないことは勿論である。

本実施例では、基礎１２の内部５を満たす程度の量のガラを錘材６として使用しているが、もちろん錘材６の使用量はこれに限定されない。前記地盤４の反力に対して基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量で実施することを条件としているので、当該地盤４の反力に応じて錘材６の使用量はフレキシブルに変更される（図２Ａ、Ｂ参照）。ちなみに図中の符号７は、水を示しており、符号８は、鋼材を示している。

したがって、この実施例によると、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤４の反力で基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材６を基礎底版２へ付加するので、当該基礎底版２の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる（請求項１記載の発明）。

図３Ａ、Ｂは、請求項２に記載した発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法の実施例を示している。具体的に、図３Ａは、杭基礎構造を示している。図３Ｂは、直接基礎構造を示している。

既存構造物１を増築等するに際し、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生し、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して耐える程度に同地盤上に接する既存の基礎底版２の曲げ剛性を補強することを特徴としている。

具体的に、この実施例では、前記基礎底版２の曲げ剛性の補強として、基礎底版２の厚さ（断面）を増す方法（増し打ちコンクリート９）で実施している。なお、図示例では基礎底版２の厚さをほぼ均等に増し打ちして実施しているが、これに限定されず、図４Ａに示したように、基礎底版２の両端部の厚さのみを増し打ち１３して実施したり、図４Ｂに示したように、基礎底版２の両端部にハンチ１４を付けて実施したり、図４Ｃに示したように、基礎底版２上にバランス良く小梁１５を設けて実施することもできる（請求項２記載の発明）。

したがって、この実施例によると、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して、増し打ち等して曲げ剛性を増強した基礎底版２が十分に耐え得る（抵抗する）ので、当該基礎底版２の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる。

また、前記基礎底版２の厚さをほぼ均等に増し打ちするなどして当該基礎底版２の曲げ剛性を補強する手段は、同時に、地盤４の反力に対して基礎底版２が上向きに反る変形により支障を生じない程度の重量を基礎底版２に付加することでバランスさせるように構造設計できる場合もある。この場合には、上記実施例１よりも更に構造力学上安定した増築構造物を実現できる。以下の実施例についても、同様の技術的思想とする。

図５は、請求項２に記載した発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法の異なる実施例を示している。図示例では、直接基礎構造で実施しているが、杭基礎構造も同様である。

既存構造物１を増築するに際し、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生し、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して耐える程度に同地盤上に接する既存の基礎底版２の曲げ剛性を補強することを特徴としている。

具体的に、この実施例では、前記基礎底版２の曲げ剛性を補強する手段として、基礎底版２と地下階の床版１６との間にサポート材（支保工）１７を鉛直に複数本（図示例では５本ずつ）立設する方法で実施している。なお、前記サポート材１７はこれに限定されず、図６に示したような壁体１８で実施することもできる。図示例の壁体１８は、基礎底版２と地下階の床版１６との間に鉛直に３体ずつ立設して実施している（請求項２記載の発明）。

したがって、この実施例によると、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して、基礎１２の内部にサポート材１７を立設する等して曲げ剛性を増強した基礎底版２が十分に耐え得るので、当該基礎底版２の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる。

ちなみに、前記基礎底版２の曲げ剛性を補強する手段は、上記実施例２との組み合わせで実施できることは勿論である。即ち、基礎底版２の両端部にハンチ１４を付けて実施すると共に、基礎底版２の中央部における基礎底版２と地下階の床版１６との間に壁材１８を鉛直に立設して実施することもできる。以下の実施例についても、同様の技術的思想とする。

図７Ａ、Ｂは、請求項２に記載した発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法の異なる実施例を示している。具体的に、図７Ａは、杭基礎構造を示している。図７Ｂは、直接基礎構造を示している。

既存構造物１を増築するに際し、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生し、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して耐える程度に同地盤上に接する既存の基礎底版２の曲げ剛性を補強することを特徴としている。

具体的に、この実施例では、前記基礎底版２の曲げ剛性を補強する手段として、基礎底版２のスパンを実質的に短くすることで基礎底版２の曲げ剛性を補強することに着眼し、基礎底版２のほぼ中央部における基礎底版２と地下階の床版１６との間に、ＲＣ、鉄板、又はＨ形鋼などから成る基礎小梁１９を紙面に対して垂直方向に張設する方法で実施している。なお、前記基礎底版２のスパンを実質的に短くすることで基礎底版２の曲げ剛性を補強する実施例はほかに、図８に示したように、基礎底版１２の両端部にＲＣ、鉄板、又はＨ形鋼などから成る補強部材２０を紙面に対して垂直方向に設けて基礎梁の幅寸を実質的に拡大させる方法で実施することもできる（請求項２記載の発明）。

したがって、この実施例によると、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力に対して、基礎１２の内部に前記基礎小梁１９を張設する等して基礎底版２のスパンを実質的に短くすることで曲げ剛性を増強した基礎底版２が十分に耐え得るので、当該基礎底版２の健全性を恒久的に維持することができ、構造力学上安定した増築構造物を実現できる。

図９は、請求項３に記載した発明に係る既存構造物の増築等に対応した基礎工法の実施例を示している。図示例では、直接基礎構造で実施しているが、杭基礎構造も同様である。

既存構造物１を増築等するに際し、増築部分３の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生し、既存構造物１の基礎底版２に作用する地盤４の反力によって基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材６を基礎底版２へ設置すると共に、前記地盤４の反力に対して耐える程度に基礎底版２の曲げ剛性を補強することを特徴としている。なお、この実施例に使用する前記錘材６の使用量は、基礎底版１２の曲げ剛性を補強するために使用するコンクリート等の部材の重量を差し引いて構造設計することに留意する。

この実施例は、言うなれば上記実施例１と実施例２〜４とを組み合わせたものであり、図示例では、地盤４の反力に対して基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材６を基礎底版２へ付加してバランスさせるように、一例として上記実施例１で説明した水７を使用すると共に、地盤４の反力に対して、一例として上記実施例２で説明した基礎底版２の両端部の厚さを増し打ち１３して当該基礎底版２の曲げ剛性を補強している。なお、この種のバリエーションは膨大にあるので、図示例以外の実施例についてはその説明を割愛する（請求項３記載の発明）。

したがって、この実施例によると、前記地盤４の反力で基礎底版２が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材６を基礎底版２へ付加すると共に、地盤４の反力に対して耐える程度の曲げ剛性を補強した基礎底版２が十分に耐え得るので、当該基礎底版２の健全性を恒久的に維持することができ、更に、構造力学上安定した増築構造物を実現できる（請求項３記載の発明）。

以上のように、図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りでなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

Ａ、Ｂはそれぞれ、請求項１に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の実施例を示した立面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、請求項１に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の実施例を示した立面図である。 Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 請求項２に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の異なる実施例を示した立面図である。 請求項３に記載した発明に係る増築に対応した既存構造物の基礎補強工法の実施例を示した立面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、従来技術を示した立面図である。

符号の説明

１ 既存構造物
２ 基礎底版
３ 増築部分
４ 地盤
５ 基礎の内部
６ 錘材
７ 水
８ 鋼材
９ 増し打ちコンクリート
１０ 杭
１１ 支持層
１２ 基礎
１３ 一部増し打ちコンクリート
１４ ハンチ
１５ 小梁
１６ 地下階の床版
１７ サポート材
１８ 壁体
１９ 基礎小梁
２０ 補強部材

Claims (4)

1. 既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
   既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して、同地盤上に接する既存の基礎底版が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材を当該既存の基礎底版の上面に直接設置することを特徴とする、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法。
2. 既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
   既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して耐える程度に同地盤上に接する既存の基礎底版の曲げ剛性を補強するべく、当該基礎底版の断面を増し打ちすること、当該基礎底版の上面にハンチ或いは小梁を設置すること、当該基礎底版と地下階の床版との間にサポート材或いは壁体を鉛直に設置すること、当該基礎底版のスパンを短くするために基礎底版上に基礎小梁を設置すること、若しくは当該基礎底版の両端部に補強部材を設置することのいずれかで、又は複数の組み合わせで行うことを特徴とする、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法。
3. 既存構造物の増築等による重量増大に耐え得る支持力を有する地盤上に構築した既存構造物の基礎補強工法であって、
   既存構造物を増築等するに際し、増築部分の重量増加分の長期鉛直荷重に起因して発生する地盤の反力に対して、同地盤上に接する既存の基礎底版が上向きに反る変形を生じさせない重量の錘材を当該既存の基礎底版の上面に直接設置すると共に、
   前記地盤の反力に対して耐える程度に前記既存の基礎底版の曲げ剛性を補強するべく、当該基礎底版の断面を増し打ちすること、当該基礎底版の上面にハンチ或いは小梁を設置すること、当該基礎底版と地下階の床版との間にサポート材或いは壁体を鉛直に設置すること、当該基礎底版のスパンを短くするために基礎底版上に基礎小梁を設置すること、若しくは当該基礎底版の両端部に補強部材を設置することのいずれかで、又は複数の組み合わせで行うことを特徴とする、既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法。
4. 既存構造物を増築する重量は、既存構造物の重量の１割〜３割程度とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した既存構造物の増築等に対応した基礎補強工法。

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