JP4612422B2 - 構造物の施工方法とこれに使用される基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、軟弱地盤における構造物の施工方法とこれに好適に使用される基礎構造に関する。

直接基礎により支持力が満足できるものの構造物に有害な沈下が生じる可能性がある地盤に対して採用される、構造物の躯体の荷重を支持する直接基礎と不同沈下等を低減する摩擦杭等の沈下低減杭とを併用するパイルドラフト基礎は、例えば特許文献１に示すように公知である。

このような従来のパイルドラフト基礎は、沈下低減杭を施工した後、基礎スラブや基礎梁等の基礎部材を構築し、その後、躯体を構築するものであった。また、これらの基礎部材は、現場打ちの鉄筋コンクリートにより構築されるのが一般的である。
特許第３４０１５６７号公報（［０００９］−［００１４］、図１−図２）

そのため、従来のパイルドラフト基礎を採用した構造物では、沈下低減杭を施工した後、更に基礎構造の配筋、型枠設置、コンクリート打設、コンクリート養生、型枠解体等の一連の作業が終了するまで、躯体の構築を開始することができず、工期が長期化していた。特に、躯体が鉄骨造やプレキャスト部材等を用いて構築される場合には、躯体の構築に要する期間に対して、基礎構造の構築に要する期間の方が長くなり、施工期間の短縮化の妨げとなっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、パイルドラフト基礎を採用した構造物の施工に関して、基礎構造の構築と並行して躯体の構築を行う構造物の施工方法とこれに好適に使用される基礎構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、地盤中に沈下低減杭を構築する工程と、前記沈下低減杭の直上に柱を立設する工程と、前記立設された柱を利用して躯体を構築する工程と、前記立設された柱と接合される直接基礎を構築する工程とを含む構造物の施工方法であって、前記躯体を構築する工程と前記直接基礎を構築する工程とが、同時期に行われることを特徴としている。

かかる構造物の施工方法は、沈下低減杭の直上に躯体を構成する柱を立設することにより、躯体構築時の荷重を沈下低減杭により負担することが可能となるため、直接基礎が完成する前に、躯体の施工を進行することが可能となる。したがって、直接基礎の構築と、躯体の構築とを並行して進行することが可能なため、大幅な工期短縮が可能となる。また、直接基礎の完成後は、直接基礎が躯体を支持して、沈下低減杭は不同沈下等を低減するため、安定した基礎構造が構築される。ここで、沈下低減杭と、柱は、一体に接合されるものではなく、直接基礎の構築が完成されるまでの間の躯体施工時の荷重に対して必要な固定度が確保されていればよい。
なお、「沈下低減杭の直上に柱を立設する」とは、沈下低減杭の軸方向に柱を立設することであって、沈下低減杭と柱との間に他の部材を介在させる場合もさせない場合も含むものとする。また、「躯体」とは、柱、梁、壁等、構造物の主要部分を示しており、その材質は限定されるものではない。

また、前記柱が、前記直接基礎の少なくとも一部を構成する中間部材を介して前記沈下低減杭の上部に立設されていれば、露出柱脚により構築される構造物に対しても、基礎構造が完成する前に躯体の施工を推進することが可能となり好適である。

また、前記中間部材が、プレハブ部材であって、構造物のフーチング基礎を構成する部材であれば、当該プレハブ部材を沈下低減杭に上載するのみで、フーチング基礎が完成するため、早期施工が可能となり好適である。また、躯体の施工は、このプレハブ部材による支持力と沈下低減杭による支持力とにより、安定した施工が可能となる。ここで、プレハブ部材とは、例えば、コンクリートや鋼材等により所定の形状に予め形成された部材をいい、その材質は限定されるものではない。

また、本発明は、構造物の躯体を支持可能に構築された直接基礎と、前記躯体の柱の直下に設けられて該構造物の沈下を低減する沈下低減杭と、中間部材と、からなる基礎構造であって、前記中間部材は、前記柱の仕様と同等の仕様を有しているとともに前記直接基礎の厚さと同じ高さを有していて、前記沈下低減杭に前記中間部材を介して前記柱が上載されて、前記直接基礎が完成するまでの前記躯体の施工時の荷重を前記沈下低減杭が受け持つことを特徴としている。
なお、前記中間部材の上面の中央には、前記柱を回転可能に上載するために当該柱との設置面積を小さくする凸部が形成されていてもよい。

かかる基礎構造は、沈下低減杭が躯体の荷重を負担して、基礎と躯体との施工を同時期行うことが可能となるため、施工期間が大幅に短縮できる。
ここで、「柱の直下」とは、柱の軸方向に沈下低減杭を構築することであって、沈下低減杭と柱との間に他の部材を介在させる場合もさせない場合も含むものとする。

また、前記沈下低減杭に、前記直接基礎の少なくとも一部を構成する中間部材を介して前記柱が上載されているため、露出柱脚による構造物の施工に関しても、直接基礎の構築と並行して躯体の構築を行うことが可能となる。

ここで、沈下低減杭と柱または中間部材とを、分割可能な構造とすれば、杭頭の固定の度合いが緩和され、固定されている場合に比較して杭頭及び杭頭の接合部に作用する曲げモーメントが低下されるため好適である。これにより、基礎部材に発生する応力が低減されて、基礎部材の寸法や鉄筋量、コンクリート強度等の低減が可能となり、好適である。
また、躯体の引き抜き力に対しては、アンカーボルトや中間部材又は柱に形成されたスタッド等により抵抗するなど、公知の方法により行えばよい。

本発明の基礎構造により、パイルドラフト基礎を採用した構造物の施工に関して、基礎構造の構築と並行して躯体の構築を行うことが可能となり、この基礎構造を利用した構造物の施工方法により、構造物の構築に要する施工期間の短縮化が可能となった。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、第１実施形態に係る構造物の全体を示す正面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る基礎構造を示す平面図である。また、図２は、第１実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図、図３は図２の基礎構造の一部分を示す分解斜視図である。また、図４（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態に係る構造物の施工手順を示す断面図である。さらに、図５（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の基礎構造の変形例を示す正面図である。

図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る構造物１は、構造物１の躯体である上部構造２と、この上部構造２を支持する基礎構造３とから構成されており、Ｎ値が１０〜２０前後の表層支持地盤Ｓ１の下にＮ値が小さい軟弱地盤Ｓ２が厚く堆積し、軟弱地盤Ｓ２以深にＮ値３０以上の支持地盤Ｓ３を有する地盤に構築されている。当該構造物１は、支持地盤Ｓ３までの深度が深く、支持杭による杭基礎形式では杭の仕様が大規模になり不経済となるため、直接基礎形式（パイルドラフト基礎）を採用している。ここで、上部構造２は、基礎構造３の上に構築される躯体をいう。

基礎構造３は、上部構造２を支持可能に構築された直接基礎１０と、上部構造２の柱４０の軸方向下方に設けられて該構造物１の沈下を低減する沈下低減杭２０とから構成されたいわゆるパイルドラフト基礎であり、沈下低減杭２０には中間部材３０（図２参照）を介して柱４０が上載されている。

直接基礎１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように構造物１に対して所定の位置に配置された複数（第１実施形態では９箇所）のフーチング１１と、各フーチング１１を連結する基礎梁１２とにより構成されており、それぞれのフーチング１１には、沈下低減杭２０が１本配設されている。ここで、第１実施形態では、直接基礎１０としてフーチング１１と基礎梁１２とから構成された連続フーチング基礎を採用するものとしたが、本発明に係る基礎構造３の直接基礎１０の形式は限定されるものではなく、例えばべた基礎や独立フーチング基礎等を採用してもよい。また、フーチング１１の数や沈下低減杭２０の本数も限定されるものではなく、構造物１の規模や地盤の状況に応じて適宜設定するものとする。

フーチング１１の平面寸法は、表層支持地盤Ｓ１のＮ値やせん断強度等の地盤定数に応じて、構造物１から伝達される荷重を支持し得る十分な地盤支持力１０ａを得ることが可能な大きさとする。なお、表層支持地盤Ｓ１が深い場合や、明確な表層支持地盤Ｓ１がない場合には、表層地盤を地盤改良することにより人工的に支持地盤を作成する。
また、フーチング１１や基礎梁１２の部材寸法、鉄筋量、コンクリート強度等の仕様は、後記する沈下低減杭２０の当該基礎構造３に発生する応力に対する効果を考慮して決定する。なお、フーチング１１の中央の柱４０に対応する位置には、中間部材３０を内部に配置した状態で、基礎梁１２の上面と同じ高さの突出部分が形成されており、フーチング１１の断面形状は、略Ｔ字を上下に１８０°回転させた形状（いわゆる逆Ｔ字状）を呈している（図２参照）。

沈下低減杭２０は、図１及び図２に示すように、現地地盤の土とセメントとの混合体（以下、「ソイルセメント」という場合がある）２２に、芯材２１としてＨ形鋼などの鋼材を配置したソイルセメント杭であって、その下端が軟弱地盤Ｓ２中に配置される長さを有し、当該沈下低減杭２０の周面と地盤との周面摩擦力２０ａと、先端支持力２０ｂにより構造物１の沈下を低減するいわゆる摩擦杭である。沈下低減杭２０の径、長さ、配置間隔等の仕様は、地盤条件や構造物１の規模、及び施工過程を考慮して、有限要素法などの解析法による沈下量の予測結果により決定する。なお、第１実施形態では、沈下低減杭２０として、ソイルセメント杭を採用するものとしたが、沈下低減杭２０の杭形式は限定されるものではなく、例えば既製コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭等、公知の杭形式から適宜選定して採用すればよい。

沈下低減杭２０の芯材２１の上端には、芯材２１を構成するＨ形鋼の仕様（ウェブ高、フランジ幅）と同形状の鋼板からなる上端板２３が一体に接合されており、上端板２３の上面には、４本の取付けねじ２５が上向きに突出している（図３参照）。

中間部材３０は、図２又は図３に示すように、Ｈ形鋼からなる部材本体３１の上下端に平角鋼板からなる上鋼板３２と下鋼板３３がそれぞれ接合された鋼材からなり、フーチング１１と基礎梁１２との厚さの合計と同じ高さを有している。また、部材本体３１を構成するＨ形鋼には、その仕様（ウェブ高、フランジ幅）が、柱４０を構成する角形鋼管の仕様と同等のものを使用する。また、本体部材３１を構成する鋼材は、Ｈ形鋼に限定されるものではなく、例えば角形鋼管を使用するなど、適宜公知の鋼材から選定して採用すればよい。

図３に示すように、上鋼板３２の上面（柱４０側の面）の中央には、平面視で十字状に形成された凸部３４が形成されており、柱４０の下端と中間部材３０の上端との設置面積を小さくして、柱４０を回転可能に上載する。ここで、凸部３４の形状寸法は、沈下低減杭２０の施工誤差に対して、柱４０を垂直に立設することが可能な幅、厚み、形状を有していればよく、十字状に限定されるものではない。また、凸部３４の材質も、中間部材３０に負荷される上載荷重に対して十分な耐力を有していれば、限定されるものではない。

また、凸部３４の上面には、柱４０との接合のための接合ねじ３５が２本上向きに突出している。なお、第１実施形態では、接合ねじ３５を凸部３４の上面に溶接接合することにより形成しているが、上鋼板３２及び凸部３４を貫通する孔を貫通したボルトにより形成する等、接合ねじ３５の形成方法は限定されるものではない。

また、下鋼板３３には、ボルト孔３７が所定の位置に貫通されており、沈下低減杭２０の上端に形成された取付けねじ２５が挿通可能に形成されている。

柱４０は、図３に示すように、角形鋼管からなる柱本体４１の下端に、柱本体４１の幅よりも大きな幅を有した矩形状の鋼板からなるベースプレート４２が一体に接合されており、ベースプレート４２の中間部材３０の接合ねじ３５に対応する位置には、ボルト孔４７が形成されている。また、ベースプレート４２には、柱本体４１よりも外側にアンカー孔４４が４箇所形成されており、直接基礎１０に埋設されて上部構造２の引き抜き力に抵抗するアンカー４５がこのアンカー孔４４を貫通してナット４６に締着させることにより固定されている。また、柱本体４１の下端には、ボルト孔４７を挿通した接合ねじ３５にナット３６を螺合するために工具等の挿入が可能な程度の開口部４３が形成されている。ここで、アンカー４５及び接合ねじ３５の配置、仕様等は、柱脚に期待する固定度や引き抜き力の大きさ等に応じて適宜決定するものとする。ここで、フーチング１１に配置されるアンカー４５の長さは、柱４０に作用する引き抜き力に対して、十分な抵抗力を発揮する定着が確保できる長さとする。

続いて、構造物１の構築方法について、図４を参照して説明する。
構造物１は、地盤中に沈下低減杭２０を構築する第一工程と、沈下低減杭２０の直上に中間部材３０を介して柱４０を立設する第二工程と、柱４０に接合された直接基礎１０を構築する第三工程と、立設された柱４０を利用して上部構造２を構築する第四工程とにより構築される。

［第一工程］
まず、図４（ａ）に示すように、構造物１の柱４０が立設される予定の箇所の直下に、沈下低減杭２０と中間部材３０を公知の施工方法により配置する。この時、沈下低減杭２０は、その上端が直接基礎１０の床付け面１４よりやや突出するように施工されている。また、沈下低減杭２０の周囲は、その施工が可能な程度に直接基礎１０の床付け面１４まで掘削されている。なお、中間部材３０は、沈下低減杭２０の施工時に予め沈下低減杭２０の上端に設置されていても、沈下低減杭２０が所定の位置に施工された後に沈下低減杭２０の上端に設置してもよい。また、中間部材３０の沈下低減杭２０への接合は、沈下低減杭２０の上方から沈下低減杭２０の取付けねじ２５が、中間部材３０のボルト孔３７に挿入されるように吊り下ろした後、ナット２４により締着することで行う（図３参照）。

［第二工程］
続いて、図４（ｂ）に示すように、中間部材３０の上端に柱４０を接合する。柱４０の中間部材３０への接合は、中間部材３０の上方から、中間部材３０の接合ねじ３５がベースプレート４２のボルト孔４７（図３参照）に挿入されるようにクレーン等の揚重機械（図示せず）により吊り下ろした後、ナット３６により締着することで行う。この時、沈下低減杭２０が施工時に傾斜していても、中間部材３０の凸部３４を利用して柱４０の下端を回転させることにより、柱４０を垂直に立設する。なお、第１実施形態では、柱４０の建て方時の調整を中間部材３０の上端にて行うものとしたが、沈下低減杭２０の上端に凸部を形成することにより、沈下低減杭２０の上端において行ってもよい。

［第三工程］
柱４０の中間部材３０への接合が完了したら、上部構造２の構築と並行して直接基礎１０の施工を行う。直接基礎１０の施工は、まず、図４（ｃ）に示すように、中間部材３０の周囲の地山を、フーチング１１の施工が可能な程度切広げる床付け作業を行い、その床付け面１４にフーチング１１の下面と地盤とのなじみを良くするための敷き砂利１５や捨てコンクリート等の地業を行う。

次に、フーチング１１の配筋、型枠（図示せず）を設置した後、コンクリート打設を行い、フーチング１１を構築する。この時、ベースプレート４２に、フーチング１１内において所定の定着長が確保できる長さを有したアンカー４５を固定する（図４（ｄ）参照）。なお、第１実施形態では、アンカー４５をその厚みが限られたフーチング１１の内部で定着させるために、アンカー４５の先端にフック加工を施してある。

また、第１実施形態では、フーチング１１の構築を２段階に分けて行うものとし、まず、基礎梁１２の下面までコンクリート打設してフーチング１１の下部を構築し、残りの柱４０直下のフーチング１１の上部の施工に関しては、基礎梁１２のコンクリート打設と同時に行うものとする。この手順で施工を行うことにより、フーチング１１の型枠工の一部を省略することが可能となるとともに、基礎梁１２の配筋作業を簡略化することが可能となる。なお、この段階で、中間部材３０周囲のコンクリート打設を行い、フーチング１１を完成させてもよいことはいうまでもない。

フーチング１１の下部の養生後、図４（ｄ）に示すように、型枠を撤去し、フーチング１１周囲の余掘り部分を埋め戻す。そして、基礎梁１２の鉄筋１３の配筋を行い、型枠（図示せず）を設置した後、コンクリートを打設して、基礎梁１２を構築する。
基礎梁１２の構築が完了したら、図４（ｅ）に示すように、凸部３４により形成された中間部材３０と柱４０との間の隙間に、ベースモルタル１６を充填することにより、直接基礎１０と柱４０との接合を行う。

［第四工程］
また、柱４０が中間部材３０の上端に立設されたら、直接基礎１０が完成する前に、引き続きこの柱４０を利用して上部構造２の構築を開始する。

以上のように、第１実施形態に係る構造物１は、沈下低減杭２０を施工した後、中間部材３０を介して沈下低減杭２０に柱４０を上載するため、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の構築を開始することが可能となり、直接基礎１０の構築と並行して上部構造２の施工を行うことで施工期間を大幅に短縮することが可能となる。つまり、直接基礎１０が完成するまでの上部構造２の施工時の支持力を、沈下低減杭２０の周面摩擦力２０ａと先端支持力２０ｂにより受け持つことにより、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の施工を開始することができる。また、沈下低減杭２０と柱４０（中間部材３０）とは、取付ボルト２５により簡易に接合されているため、上部構造２の施工に伴うすべり力に対する安全性も確保されている。

また、沈下低減杭２０の上端への中間部材３０の設置に使用する取付けねじ２５は、直接基礎１０が完成するまでの上部構造２の施工時の荷重に対して必要な強度を有していれば良く、構造物１の構築後の地震時等の付加応力が作用した場合には、取付けねじ２５は降伏して直接基礎１０と沈下低減杭２０とが分離するため、杭頭及び杭頭の接合部に作用する曲げモーメントが低減される。したがって、想定される直接基礎１０に発生する応力が低減されるため、直接基礎１０の寸法や鉄筋量及びコンクリート強度等の低減が可能となり、好適である。なお、地震時等の水平変位量に関しては、フーチング１１底面の摩擦抵抗により低減されている。

また、当該基礎構造３は、直接基礎１０の寸法の低減を可能としているため、これに伴い掘削深度が浅くなり、掘削土量の低減が可能となる。
また、構造物１の不同沈下は、沈下低減杭２０により低減されるため、構造物１の安全性にも優れている。

また、上部構造２は、アンカー４５を介して基礎構造３に接合されているため、地震時等の水平量に伴い生じる柱脚の引き抜き力に対して十分な抵抗力を有している。また、柱脚の接合部に生じる曲げモーメントに関しても、基礎梁１２により処理されるため、安全性に優れた構造物１が構築される。
また、上部構造２と中間部材３０（直接基礎１０）との接合は、一体に固定されているのではなく、ピン接合に近い状態で接合されているため、曲げモーメントの伝達を低減して、柱脚や直接基礎１０の破損を防止する。

なお、中間部材３０の接合方法や仕様は、前記のものに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。例えば図５（ａ）に示すように、柱４０のベースプレート４２に接合ねじ３５’を下向きに突出させて、中間部材３０の上鋼板３２に接合ねじ３５’に対応したボルト孔（図示せず）を形成することにより、上方から柱４０の接合ねじ３５’を中間部材３０のボルト孔に挿入した後、上鋼板３２に下側の面においてナット３６により締着する構成としてもよく、接合ねじ３５の向きは限定されるものではない。同様に、中間部材３０と沈下低減杭２０との接合に使用する取付けねじ２５の向きも限定されるものではなく、適宜状況に応じて設定すればよい。また、取付けねじ２５や接合ねじ３５の変わりにボルトを使用してもよいことはいうまでもない。

また、図５（ｂ）に示すように、中間部材３０の上鋼板３２に広い幅の鋼板を使用することにより、接合ねじを柱本体４１の外側で締着する構成とすれば、ナット３６の締着作業が容易となり、作業性が向上する。
また、沈下低減杭２０と中間部材３０との接合方法は、取付けねじ２５を利用したものに限定されるものではなく、例えば、沈下低減杭２０の一部を構成するＨ形鋼を、所定の長さ（例えば基礎高さ程度）杭頭部から突出させ、このＨ形鋼の突出部分のフランジを、杭頭部から所定の長さ（例えば１０ｃｍ）だけ切断し、必要に応じてウェブプレートを増厚補強するなどして、軸力を伝達させつつ、杭頭部の回転剛性を緩和させる構造としてもよい。

また、沈下低減杭２０が既製杭の場合には、沈下低減杭２０の杭頭の端板に取付けねじ２５を溶接するなど、杭頭において取付け可能な加工を施せばよい。同様に沈下低減杭として場所打ち杭が採用されて場合は、取付けねじ用のアンカーを杭頭に配置するなどの処理を行えばよい。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図、図７は図６の基礎構造の一部分を示す分解斜視図である。また、図８（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の基礎構造の変形例を示す正面図である。

第２実施形態では、図１（ａ）に示す構造物１において、上部構造２の柱脚に生じる曲げモーメントが第１実施形態で示した構造物よりも小さく、フーチング１１によりこの曲げモーメントが処理可能なため、基礎梁１２を省略した構造物１について説明する。

第２実施形態に係る基礎構造３は、図６に示すように、上部構造２を支持可能に構築された直接基礎１０と、上部構造２の柱４０の軸方向下方に設けられて該構造物１の沈下を低減する沈下低減杭２０とから構成されたいわゆるパイルドラフト基礎であり、沈下低減杭２０には中間部材３０を介して柱４０が上載されている。

直接基礎１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、構造物１に対して所定の位置に配置された複数（第２実施形態では９箇所）のフーチング１１により構成されており、それぞれのフーチング１１には、沈下低減杭２０が配設されている。ここで、第２実施形態では、直接基礎１０としてフーチング１１により構成された独立フーチング基礎を採用するものとしたが、本発明に係る基礎構造３の直接基礎１０の形式は限定されるものではなく、例えばべた基礎等を採用してもよい。

なお、フーチング１１の詳細については、第１実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。なお、第２実施形態では、中間部材３０の高さがフーチング１１の高さと同じに形成されているため、フーチング１１の断面形状は図６に示すように突出部分を有しておらず矩形状に形成されている。ここで、フーチング１１の断面形状は限定されるものではなく、例えば、フーチング１１の上面に柱４０の直下から外方向に低くなるテーパを有していることにより、長方形に台形を載せたような６角形形状に形成されていてもよい。
また、沈下低減杭２０に関しても、第１実施形態で示した内容と同様のものを使用するため、詳細な説明は省略する。

中間部材３０は、図６又は図７に示すように、Ｈ形鋼からなる部材本体３１の上下端に平角鋼板からなる上鋼板３２と下鋼板３３がそれぞれ接合された鋼材からなり、フーチング１１の厚さの合計と同じ高さを有している。また、部材本体３１を構成するＨ形鋼には、その仕様（ウェブ高、フランジ幅）が、柱４０を構成する角形鋼管の仕様と同等のものを使用する。また、本体部材３１を構成する鋼材は、Ｈ形鋼に限定されるものではなく、例えば角形鋼管を使用するなど、適宜公知の鋼材から選定して採用すればよい。

中間部材３０の部材本体３１の側面（フランジの外面）には、柱４０に作用する引き抜き力に抵抗するためのスタッド３８が複数形成（第２実施形態では、各面６本）されており、フーチング１１との固定度を高めている。

図７に示すように、上鋼板３２の上面（柱４０側の面）の中央には、十字状に形成された凸部３４が形成されており、柱４０の下端と中間部材３０の上端との設置面積を小さくして、柱４０を回転可能に上載する。ここで、凸部３４の形状寸法は、沈下低減杭２０の施工誤差に対して、柱４０を垂直に立設することが可能な幅、厚み、形状を有していればよく、十字状に限定されるものではない。また、凸部３４の材質も、中間部材３０に負荷される上載荷重に対して十分な耐力を有していれば、限定されるものではない。

また、凸部３４の上面には、柱４０との接合のための接合ねじ３５が４本上向きに突出している。なお、第２実施形態では、接合ねじ３５を凸部３４の上面に溶接接合することにより形成しているが、上鋼板３２及び凸部３４を貫通する孔を形成し、この孔にボルトを挿通させることにより形成する等、接合ねじ３５の形成方法は限定されるものではない。また、接合ねじ３５の配置、仕様等は、柱脚に期待する固定度や引き抜き力の大きさ等に応じて適宜決定するものとする。

また、下鋼板３３には、ボルト孔３７が所定の位置に貫通されており、沈下低減杭２０の上端に形成された取付けねじ２５が挿通可能に形成されている。

柱４０は、図７に示すように、角形鋼管からなる柱本体４１の下端に、柱本体４１の幅よりもやや大きな幅を有した矩形状の鋼板からなるベースプレート４２が一体に接合されており、ベースプレート４２の中間部材３０の接合ねじ３５に対応する位置には、ボルト孔４７が形成されている。また、柱本体４１の下端には、ボルト孔４７を挿通した接合ねじ３５にナット３６を螺合するために工具等の挿入が可能な程度の開口部４３が形成されている。

第２実施形態に係る構造物１の構築方法は、地盤中に沈下低減杭２０を構築する第一工程と、沈下低減杭２０の直上に中間部材３０を介して柱４０を立設する第二工程と、柱４０に接合された直接基礎１０を構築する第三工程と、立設された柱４０を利用して上部構造２を構築する第四工程とにより構築される。なお、第２実施形態に係る構造物１の構築方法は、第三工程における基礎梁の構築とアンカーの設置を要しないこと以外は、第１実施形態で示した手順と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上のように、第２実施形態に係る構造物１は、柱４０が柱脚に作用する引き抜き力に対して十分な抵抗力を発現するスタッド３８が形成された中間部材３０に、引き抜き伝達ボルト（接合ねじ３５）を介して接合されているため、地震時等の水平量に伴い生じる柱脚の引き抜き力は、接合ねじ３５により中間部材に伝達して抵抗する。また、柱脚の接合部に生じる曲げモーメントに関しても、基礎梁１２により処理されるため、安全性に優れた構造物１が構築される。

また、第２実施形態に係る構造物１は、その施工時に、沈下低減杭２０を施工した後、中間部材３０を介して沈下低減杭２０に柱４０を上載するため、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の構築を開始することが可能となり、直接基礎１０の構築と並行して上部構造２の施工を行うことで施工期間を大幅に短縮することが可能となる。つまり、直接基礎１０が完成するまでの上部構造２の施工時の支持力を、沈下低減杭２０の周面摩擦力２０ａと先端支持力２０ｂにより受け持つことにより、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の施工を開始することができる。また、沈下低減杭２０と柱４０（中間部材３０）とは、取付ボルト２５により簡易に接合されているため、上部構造２の施工に伴うすべり力に対する安全性も確保されている。

なお、第２実施形態にかかる構造物１のその他の作用効果は、第１実施形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。

なお、第２実施形態に係る中間部材３０の接合方法や仕様は、前記のものに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。例えば、図８（ａ）に示すように、中間部材３０の下鋼板３３として、幅の広い鋼板を使用することにより、下鋼板３３とスタッド３８により引き抜き力を処理する構成としてもよい。
さらに、図８（ｂ）に示すように、部材本体３１の周りに上向きに突出部材が配置されるように、幅の広い下鋼板３３にスタッド３８を配置することにより、下鋼板３３とスタッド３８により引き抜き力を処理する構成としてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態において示した構造物１について、上部構造２の柱４０を埋め込み柱脚として、中間部材３０を介さずに構築した場合について説明する。ここで、図９は、第３実施形態の基礎構造３を示す断面図であって、（ａ）は連続フーチング基礎によるもの、（ｂ）は独立フーチング基礎によるものを示す。

第３実施形態に係る基礎構造３は、図９（ａ）に示すように、上部構造２を支持可能に構築された直接基礎１０と、上部構造２の柱４０の軸方向下方に設けられて該構造物１の沈下を低減する沈下低減杭２０とから構成されたいわゆるパイルドラフト基礎であり、沈下低減杭２０には柱４０が直接上載されている。

直接基礎１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように構造物１に対して所定の位置に配置された９箇所のフーチング１１と、各フーチング１１を連結する基礎梁１２とにより構成されており、それぞれのフーチング１１には、沈下低減杭２０が配設されている。なお、フーチング１１の数は、構造物１の規模や地盤状況に応じて適宜設定するものとし、９箇所に限定されるものではない。

ここで、直接基礎１０の構成は、第１実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
また、沈下低減杭２０の構成についても、第１実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

柱４０は、図９（ａ）に示すように、角形鋼管からなる柱本体４１の下端に、柱本体４１の幅と同程度の幅を有した矩形状の鋼板からなるベースプレート４２が一体に接合されており、ベースプレート４２には、沈下低減杭２０の取付けねじ２５に対応する位置に同じくボルト孔が形成されている。

また、柱４０の直接基礎１０への埋設部分の外周面には、所定のピッチによりスタッド４５が形成されており、柱脚に作用する引き抜き力に対して抵抗可能な構成となっている。
また、柱４０の長さは、１階分の長さとし、柱４０の上部側面には、上階の柱４０との接合時にその傾き等を調節するための図示しないエレクションピースが設置されている。

第３実施形態に係る構造物１の構築方法は、中間部材の配置以外は第１実施形態と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上のように、第３実施形態に係る構造物１は、柱４０の直接基礎１０への埋設部分外周にはスタッド２５が複数所定のピッチで形成されているため、地震時等の水平量に伴い生じる柱脚の引き抜き力に対して十分な抵抗力を有している。また、柱脚の接合部に生じる曲げモーメントに関しても、基礎梁１２により処理されるため、安全性に優れた構造物１が構築される。

また、第３実施形態に係る構造物１は、その施工時に、沈下低減杭２０を施工した後、この沈下低減杭２０に柱４０を上載するため、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の構築を開始することが可能となり、直接基礎１０の構築と並行して上部構造２の施工を行うことで施工期間を大幅に短縮することが可能となる。つまり、直接基礎１０が完成するまでの上部構造２の施工時の支持力を、沈下低減杭２０の周面摩擦力２０ａと先端支持力２０ｂにより受け持つことにより、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の施工を開始することができる。また、沈下低減杭２０と柱４０とは、取付ボルト２５により簡易に接合されているため、上部構造２の施工に伴うすべり力に対する安全性も確保されている。
なお、この他の作用効果については、第１実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

第３実施形態に係る構造物１は、例えば図９（ｂ）に示すように、基礎梁１２を有していない独立フーチング基礎においても適用可能であり、その基礎構造は限定されるものではない。

＜第４実施形態＞
第４実施形態では、図１（ａ）に示す構造物１の構築について、フーチング１１として、プレハブ部材を使用した場合について説明する。
ここで、図１０は、第４実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図であって（ａ）は連続フーチング、（ｂ）は独立フーチングの場合を示す。図１１（ａ）〜（ｄ）は、第４実施形態の基礎構造の施工手順を示す断面図及び平面図である。さらに、図１２（ａ）〜（ｄ）は、第４実施形態のフーチングの変形例を示す図であり、図１３（ａ）〜（ｄ）も同じく第４実施形態のフーチングの変形例を示す図である。

第４実施形態に係る基礎構造３は、図１０（ａ）に示すように、上部構造２を支持可能に構築された直接基礎１０と、上部構造２の柱４０の軸方向下方に設けられて該構造物１の沈下を低減する沈下低減杭２０とから構成されたいわゆるパイルドラフト基礎であり、直接基礎１０を構成するフーチング１１として、プレキャストコンクリート部材（プレハブ部材）を使用している。

直接基礎１０は、図１０（ａ）に示すようにプレキャストコンクリート部材からなるフーチング１１と、各フーチング１１を連結する現場打ちコンクリートからなる基礎梁１２とにより構成されており、それぞれのフーチング１１には、沈下低減杭２０が配設されている。ここで、第４実施形態では、直接基礎１０としてフーチング基礎１１と基礎梁１２とから構成された連続フーチング基礎を採用するものとしたが、本発明に係る基礎構造３の直接基礎１０の形式は限定されるものではなく、例えば図１０（ｂ）に示す基礎構造３’のように、基礎梁を有していない独立フーチング基礎等を採用してもよい。

フーチング１１の平面寸法は、表層支持地盤Ｓ１のＮ値やせん断強度等の地盤定数に応じて、構造物１から伝達される荷重を支持し得る十分な地盤支持力１０ａを得ることが可能な大きさとする。なお、表層支持地盤Ｓ１が深い場合や、明確は表層支持地盤Ｓ１がない場合には、表層地盤に地盤改良を実施することにより人工的に支持地盤を作成する。

また、フーチング１１や基礎梁１２の部材寸法、鉄筋量、コンクリート強度等の仕様は、後記する沈下低減杭２０の当該基礎構造３に発生する応力に対する効果を考慮して決定する。なお、フーチング１１には、図１０（ａ）に示すように、柱４０を取付けるためのアンカー４５が予めその上端が突出した状態で埋設されており、フーチング１１の断面形状は、柱４０の直下において基礎梁１２の上面と同じ高さになる突出部分が形成されており、略Ｔ字を上下に１８０°回転させた形状（いわゆる逆Ｔ字状）に形成されている。ここで、フーチング１１の断面形状は限定されるものではなく、例えば、図１０（ｂ）に示すように、長方形状に形成されていてもよい。また、フーチング１１に配置されるアンカー４５の長さは、柱４０に作用する引き抜き力に対して、十分な抵抗力を発揮する定着が確保できる長さとする。

沈下低減杭２０は、第１実施形態で示したものと同様のものを使用するものとして、詳細な説明は省略する。なお、フーチング１１は沈下低減杭２０の上端に上載するのみとして、フーチング１１と沈下低減杭２０の当接面は接合されていないが、必要に応じてフーチング１１と沈下低減杭２０との間に滑り止めアンカー等を配置してもよい。

柱４０は、図１０（ａ）に示すように、角形鋼管からなる柱本体４１の下端に、柱本体４１の幅よりも大きな幅を有した矩形状の鋼板からなるベースプレート４２が一体に接合されており、ベースプレート４２には、柱本体４１よりも外側にアンカー孔（図示せず）が４箇所形成されている。そして、フーチング１１のベースプレート４２のアンカー孔に対応する位置には、予めその上端が突出した状態でアンカー４５が埋設されており、この突出部をアンカー孔に挿通してナット４６により締着することでフーチング１１と柱４０とが接合される。なお、柱４０とフーチング１１との接合方法はアンカーによるものに限定されるものではなく、例えば、図１０（ｂ）に示すように、予め取付け部材４５’をフーチング１１に埋設しておくことにより、この取付け部材４５’に柱４０のベースプレートを４２固定するなど、適宜適切な方法を選定して行えばよい。

続いて、第４実施形態に係る構造物１の構築方法について、図１１を参照して説明する。
かかる構造物１は、地盤中に沈下低減杭２０を構築する第一工程と、沈下低減杭２０の直上にプレキャストコンクリート部材からなるフーチング１１を上載する第二工程と、フーチング１１の上部に中間部材３０を介して柱４０を立設する第三工程と、柱４０に接合された直接基礎１０を構築する第四工程と、立設された柱４０を利用して上部構造２を構築する第五工程とにより構築される。

［第一工程］
まず、図１１（ａ）に示すように、構造物１の柱４０が立設される予定の箇所の直下に、沈下低減杭２０を公知の施工方法により配置する。この時、沈下低減杭２０は、その上端が直接基礎１０の床付け面より捨てコンクリート１７や敷き砂利１５の厚さ分上に位置するように施工されている。また、沈下低減杭２０の周囲は、その施工が可能な程度に直接基礎１０の床付け面１４まで掘削されている。

［第二工程］
次に、沈下低減杭２０の上端の周囲を、フーチング１１が配置可能なように掘削面を広げて、床付け作業を行い、その床付け面にフーチング１１の下面と地盤とのなじみを良くするための敷き砂利１５や捨てコンクリート１７等の地業を行う（図１１（ｂ）参照）。
そして、図１１（ｃ）に示すように、フーチング１１を沈下低減杭２０の上端に上載する。

［第三工程］
続いて、図１１（ｄ）に示すように、フーチング１１の上端に柱４０を接合する。柱４０のフーチング１１への接合は、フーチング１１の上方から、フーチング１１に埋設されたアンカー４５の突出部分がベースプレート４２のアンカー孔に挿入されるようにクレーン等の揚重機械（図示せず）により吊り下ろした後、ナット４６により締着することで行う。

［第四工程］
柱４０のフーチング１１への接合が完了したら、上部構造２の構築と並行して基礎梁１１の施工を行う。基礎梁１２の施工は、まず、鉄筋の配筋を行い、型枠（図示せず）を設置した後、コンクリートを打設して構築する（図１１（ｄ）参照）。

［第五工程］
また、柱４０が中間部材３０の上端に立設されたら、直接基礎１０が完成する前に、引き続きこの柱４０を利用して上部構造２の構築を開始する。

以上のように、第４実施形態に係る構造物１は、その施工時に、沈下低減杭２０を施工した後、プレキャスト製のフーチング１１を設置して、このフーチング１１を介して柱４０を立設するため、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の構築を開始することが可能となり、直接基礎１０の構築と並行して上部構造２の施工を行えば、大幅な施工期間の短縮が可能となる。つまり、直接基礎１０が完成するまでの上部構造２の施工時の支持力を、沈下低減杭２０の周面摩擦力２０ａと先端支持力２０ｂにより受け持つことにより、直接基礎１０の完成を待たずに上部構造２の施工を開始することができる。

また、沈下低減杭２０と直接基礎１０とは、一体に結合されていないため、直接基礎１０に発生する応力が低減されて、直接基礎１０の寸法や鉄筋量及びコンクリート強度等の低減が可能となり、好適である。なお、地震時等の水平変位量に関しては、フーチング１１底面の摩擦抵抗により低減されている。

また、基礎構造３は、直接基礎１０の寸法の低減を可能としているため、これに伴い掘削深度が浅くなり、掘削土量の低減が可能となる。
また、構造物１の不同沈下は、沈下低減杭により低減されるため、構造物の安全性にも優れている。

また、上部構造２は、アンカー４５を介して基礎構造３に接合されているため、地震時等の水平量に伴い生じる柱脚の引き抜き力に対して十分な抵抗力を有している。また、柱脚の接合部に生じる曲げモーメントに関しても、基礎梁１２により処理されるため、安全性に優れた構造物１が構築される。

なお、第４実施形態では、フーチング１１として、予め完成形に形成されたプレハブ部材を使用するものとしたが、フーチング１１の形状が大きいために、その輸送が困難な場合には、フーチング１１として分割部材を使用してもよく、例えば図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、沈下低減杭２０及び柱４０に対応する部分のみをプレハブ部材１１ａとして、残りの部分を現場打ちによりフーチング１１を構築する構成としてもよい。この場合において、現場打ち部分１１ｂの施工は、プレハブ部材１１ａを介して構築される上部構造２の施工と並行して行うことにより、施工期間の短縮を図るものとする。

また、図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、フーチング１１の下端のみをプレハブ部材１１ａ、残りの部分を現場打ちとすることにより、プレハブ部材１１ａの軽量化を図り、その搬送を容易にしてもよい。

また、図１３（ａ）及び（ｂ）や図１３（ｃ）及び（ｄ）のように、フーチング１１を３分割や４分割等、複数に分割することにより、プレハブ化されたフーチング１１の輸送を可能とする構成としてもよい。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、沈下低減杭と中間部材、柱又はフーチングとの接合は、直接基礎が完成するまでの間、上部構造の施工が可能な程度に固定されていればよく、必要に応じて、直接基礎の完成後に取付けねじを外すなどして分離してもよい。

また、前記各実施形態では、施工中に沈下低減杭が荷重を負担する躯体として、構造物の地上部分の躯体の荷重を負担する構成としたが、構造物が地下部分にも躯体を有する場合には、沈下低減杭が地下部分の躯体の荷重の一部も同様に負担することはいうまでもない。
また、本発明に係る基礎構造が適用可能な構造物は建築物に限定されるものではなく、あらゆる構造物の基礎として適用可能である。
また、第４実施形態では、プレハブ部材として、プレキャストコンクリート部材を使用するものとしたが、例えば、鋼製部材を使用してもよく、プレハブ部材の材質は限定されるものではない。

（ａ）は、第１実施形態に係る構造物の全体を示す正面図であり、（ｂ）は、第１実施形態に係る基礎構造を示す平面図である。 第１実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図である。 図２の基礎構造の一部分を示す分解斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態の基礎構造の施工手順を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の基礎構造の変形例を示す正面図である。 第２実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図である。 図６の基礎構造の一部分を示す分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の基礎構造の変形例を示す正面図である。 第３実施形態の基礎構造３を示す断面図であって、（ａ）は連続フーチング基礎によるもの、（ｂ）は独立フーチング基礎によるものを示す。 第４実施形態に係る基礎構造の一部を示す断面図であって（ａ）は連続フーチング、（ｂ）は独立フーチングの場合を示す。 （ａ）〜（ｄ）は、第４実施形態の基礎構造の施工手順を示す断面図である。 （ａ）、（ｃ）は、第４実施形態のフーチングの変形例を示す側断面図であり、（ｂ）、（ｄ）は同平面図である。 （ａ）、（ｃ）は、第４実施形態のフーチングの変形例を示す側断面図であり、（ｂ）、（ｄ）は同平面図である。

符号の説明

１ 構造物
２ 上部構造（躯体）
３ 基礎構造
１０ 直接基礎
１１ フーチング
１２ 基礎梁
２０ 沈下低減杭
３０ 中間部材
４０ 柱
Ｓ１ 表層地盤
Ｓ２ 軟弱地盤

Claims (5)

1. 地盤中に沈下低減杭を構築する工程と、
   前記沈下低減杭の直上に柱を立設する工程と、
   前記立設された柱を利用して躯体を構築する工程と、
   前記立設された柱と接合される直接基礎を構築する工程と、を含む構造物の施工方法であって、
   前記躯体を構築する工程と前記直接基礎を構築する工程とが、同時期に行われることを特徴とする、構造物の施工方法。
2. 前記柱を、前記直接基礎の少なくとも一部を構成する中間部材を介して前記沈下低減杭の上部に立設することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の施工方法。
3. 前記中間部材が、フーチング基礎のプレハブ部材であることを特徴とする、請求項２に記載の構造物の施工方法。
4. 構造物の躯体を支持可能に構築された直接基礎と、前記躯体の柱の直下に設けられて該構造物の沈下を低減する沈下低減杭と、中間部材と、からなる基礎構造であって、
   前記中間部材は、前記柱の仕様と同等の仕様を有しているとともに前記直接基礎の厚さと同じ高さを有していて、
   前記沈下低減杭に前記中間部材を介して前記柱が上載されて、前記直接基礎が完成するまでの前記躯体の施工時の荷重を前記沈下低減杭が受け持つことを特徴とする、基礎構造。
5. 前記中間部材の上面の中央に、前記柱を回転可能に上載するために当該柱との設置面積を小さくする凸部が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の基礎構造。

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