JP5869904B2 - 小規模建築物の基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、軟弱地盤上に構築される戸建住宅等の小規模建築物の不同沈下による傾きを抑制することができる小規模建築物の基礎構造に関する。

従来から、海岸や河川沿いの沖積低地、元々は沼地と言った自然に形成された軟弱地盤、元々は水田、盛土、埋め戻し地といった人為的に形成された軟弱地盤は、日本各地の住宅地域に存在する。これらの軟弱地盤上に戸建住宅等の小規模建築物を建てると、施工条件とその後の自然条件が相まって、不同沈下が起り小規模建築物が傾くことがある。

また、上記軟弱地盤が特にＮ値０〜２程度の粘性土地盤やＮ値１０以下の緩い砂地盤で地下水以深にある場合、地震発生時には液状化現象を起こし、不同沈下して小規模建築物は傾いたり倒壊したりする。

上記不同沈下、地盤の液状化に対し、これらによる建物の傾きを低減すべく、様々な対応策が検討されてきているが、その一つとして、ソイルセメント壁により基礎構造を構築することが知られている。

例えば、特許文献１には、構造物の下部の基礎構造部分に床板を設け、その下方の構造物の内側に、中心部ほど壁間隔を狭くして密にして、ソイルセメント壁を設けた構造物の不同沈下抑止方法が記載されている。

また、特許文献２には、既設建物の直下地盤の液状化防止工法において、既設建物の外周部分の地盤中に、混合処理工法によるソイルセメント囲い壁を、液状化層を貫通してその下の非液状化層に届く深さまでほぼ垂直に、且つ平面的に見て既設建物直下地盤の液状化層を取り囲み拘束する閉鎖形状に造成し、更に前記外周ソイルセメント囲い壁の内側面に、立面方向に見て三角形状で外周ソイルセメント囲い壁と同方向に連続し、同外周ソイルセメント囲い壁と構造的に一体化させた連続型傾斜壁を、傾斜型の地盤改良施工機を使用した混合処理工法によるソイルセメント壁として、外周ソイルセメント囲い壁の天端部位から液状化層を貫通させ、その下の非液状化層へ届く深さまで造成して前記外周ソイルセメント囲い壁を補剛させ、且つ液状化層の剪断変形を抑止させて液状化を防止することを特徴とする、既設建物直下地盤の液状化防止工法が記載されている。

また、中には、重心位置を考慮したものも知られている。例えば、特許文献３には、建築支持地盤の表層に地盤改良材よりなる表層改良部を設け、その下方に水平部と地中壁部と地中梁部とが一体的に設けられてなる建築支持地盤の改良構造であって、建物とその基礎の計画重心位置に地中梁部における交叉位置を位置させたものが記載されている。

特許文献４には、建物本体の投影面積に応じた外周形状であって、建物本体の下部に敷設される基礎において、前記基礎の下面が地盤内に円弧状をなして突出するとともに、地盤との接触面をすべり面とし、該基礎の揺動基点となる重心位置上に建物本体の重心位置を一致させた状態で基礎上に建物本体を構築したことを特徴とする建築物の基礎構造が記載されている。

特開２０００−２９７４３９号公報 特開２００９−１０８６５８号公報 特開２００９−２７５３５８号公報 特開２００８−２２３２６８号公報

上記の通り、戸建住宅等の小規模建築物の不同沈下、地盤の液状化による傾きや倒壊を抑制すべく、ソイルセメント壁による地下囲い込み壁を設けた基礎構造は数多く知られている。中には、強固なソイルセメント壁を形成するためにＨ型鋼等による芯材を設けたものもあるが、住宅密集地では施工が難しく、戸建住宅向きではない。

また、昨今の都市部における戸建住宅等の小規模建築物では、敷地形状や住宅デザインとの関係で平面形状が単純な矩形のものが少なく凹凸のある不整形、多角形等の様々な異形のものが多く、また、商店街、住宅密集地域では建築物同士が隣接しているので、建築物の基礎構造は隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を受ける。

したがって、不同沈下による前記小規模建築物の傾きを効果的に抑制するためには、基礎構造は、これら小規模建築物の平面形状や隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を考慮して構築されなければならないが、従来のものではほとんど考慮されていない。

特に問題が表面化するのは、隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を受けている状態で液状化が発生した場合であり、小規模建築物を支える地盤が液状化の進行に伴って支持機能を失い、この結果、前記小規模建築物はただ沈下するだけではなく、隣接建築物の影響を受けて隣接建築物側に大きく不同沈下するもので、東日本大震災で多くの実例が見られた。

本願発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、小規模建築物の平面形状が単純な正方形や長方形でなくても、あるいは、隣接建築物があり基礎構造が隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を受けるものであっても、簡便に不同沈下による前記小規模建築物の傾きを抑制できる小規模建築物の基礎構造を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、ソイルセメント壁を用いた小規模建築物の基礎構造であって、前記小規模建築物下及びその近傍の地盤の表層部に形成された上部床版と、前記小規模建築物の周囲を囲む形で前記上部床版の下方にその縁に沿って前記上部床版と一体的に形成されたソイルセメント壁による囲い込み壁とを備え、前記囲い込み壁は、その全体の重心位置が上方の前記小規模建築物の重心位置のほぼ下にくるように平面図において略一致させて構築されており、前記上部床版の厚みが０．５〜２．０ｍであり、また、前記囲い込み壁においては、前記ソイルセメント壁におけるソイルセメントの設計基準強度が５００〜１０００ｋＮ／ｍ ² であり、ソイルセメント壁がソイルセメント柱列壁であってソイルセメント柱の直径が６００〜１２００ｍｍであり、囲い込み壁の深度が４〜１０ｍであることを特徴とする小規模建築物の基礎構造である。

本願発明で言う小規模建築物とは、木造の戸建住宅、鉄骨造あるいは鉄筋コンクリート造の集合住宅や集会施設などで、建築物の幅に比べて建築物の高さが２倍程度しかない建築物である。本願発明の基礎構造は、上部床版とその下方に上部床版の縁に沿って上部床版と一体的に形成されたソイルセメント壁による囲い込み壁とからなる構造を基本構造とする。必要に応じて、囲い込み壁全体の平面形状がシンメトリーな格子状、井桁状あるいはハニカム状になるように、囲い込み壁による囲い込み内部に支持力を負担できるソイルセメント壁やソイルセメント柱、梁部等を設けて補強してもよい。

上部床版は、地盤改良によるソイルセメント版とするのが一般的であるが、鉄筋コンクリート版としてもよく、その敷面積（平面積）が小規模建築物の建築面積より広くなるようにするのが好ましい。広くすることによって、不同沈下に対してできる限り安定性を増大させるといった効果が得られる。小規模建築物に接続される設備配管類の設置は、上記上部床版の上でも下でもよく、また、この中間でもよい。このように設置した設備配管類は、液状化の発生時であっても、上記上部床版の内側にある範囲については小規模建築物と上記上部床版を含む基礎構造が一体的に安定挙動することから、損壊を確実に防止できることになる。

上記上部床版の下方には、その縁に沿って上部床版と一体的に形成されたソイルセメント壁による囲い込み壁を設ける。概して、上部床版はその敷面積（平面積）が小規模建築物の建築面積より広くなるようにして設けられることから、囲い込み壁の位置はこの殆どが小規模建築物の直下ではなく少し離れた外周の地中となり、四方を取り囲む構造となる。

なお、この殆どとは、囲い込み壁の一部が小規模建築物の直下に配置される場合も有り得ることを示すものであり、この場合には、囲い込み壁の一部が小規模建築物の荷重の一部を負担することになる。このような基礎構造にするのは、浮体構造物の安定性確保の考え方と同じように、上部床版と囲い込み壁との一体化構造物に平面的な広がりを持たせることで、不同沈下に対してできる限り安定性を増大させたいからである。

また、小規模建築物が敷地いっぱいに建てられているような場合や基礎構造の施工コストを最小限に抑えたい場合、上部床版をその敷面積（平面積）が小規模建築物の建築面積より狭くなるように設けることもある。このようにすることによって、囲い込み壁の位置はこの殆どが小規模建築物の直下となって四方を取り囲む構造となる。この場合には、囲い込み壁と、必要に応じて囲い込み壁による囲い込み内部に設けられるソイルセメント壁やソイルセメント柱等が小規模建築物の荷重を負担することになる。このような基礎構造にすると、上部床版の敷面積（平面積）が小規模建築物の建築面積より広くなるようにした場合に比べて不同沈下に対する安定性はある程度低下するが、従来の不同沈下抑制技術による基礎構造と比べればはるかに高い安定性が確保される。

ソイルセメント壁は、ソイルセメント柱列壁を使用するのが一般的である。このソイルセメント柱列壁は、従来から構造物の基礎や外周壁として用いられているものであり、単軸オーガや多軸オーガにより、複数のソイルセメント柱の隣接柱同士を１０ｃｍ程度オーバーラップさせて連続壁とするものである。この連続壁の一体性については、隣接柱の施工を５日以内に行えば隣接柱同士の一体性が確保可能であることが過去の知見から知られており、上記ソイルセメント柱列壁の施工が１〜２日で終了することから、この点に関する問題は無い。

上記上部床版と上記囲い込み壁とは一体的に形成される。このような構造にすることによって、上記囲い込み壁は、一体としない場合に比べて水平剛性を高めることができ、特に地盤の液状化時における側方流動圧に対して、効果を発揮することとなる。両者の一体化の方法は特に限定されないが、上記のソイルセメント柱同士の一体化と同じように行うのが一般的であり、上部床版としてのソイルセメント版の施工は囲い込み壁築造直後、半日〜１日で実施されるもので、施工法は、ソイルセメント柱列壁の施工と同様のラップ施工でもよく、表層地盤改良による施工でもよい。

本願発明では、上記囲い込み壁は、その全体の重心位置が上方の上記小規模建築物の重心位置のほぼ下にくるように平面図において略一致させて構築する。このように小規模建築構造物の重心位置を求め、その重心位置に重心を合せて囲い込み壁を構築すれば、たとえ軟弱地盤上であっても建物荷重の偏心による不同沈下の恐れがなくなるので、小規模建築物の平面形状が単純な正方形や長方形でなくても、簡便に不同沈下の抑制効果を向上させることができる。

重心位置の合わせ方は、例えば、先ず上記小規模建築物の重心位置を計算によって求め、次に上記囲い込み壁のレイアウトを敷地を考慮しつつ定めて重心位置を求め、その後に両者の重心を重ね合わせるようにすればよい。

本願の請求項２に係る発明は、前記上部床版と前記囲い込み壁全体の平面形状が正方形または長方形であり、前記小規模建築物の平面形状が正方形や長方形とは異なる形状であることを特徴とする請求項１に記載の小規模建築物の基礎構造である。

本願発明では、上記上部床版と上記囲い込み壁全体の平面形状を正方形または長方形にするのが好ましい。これらの形状にすれば、住宅街や商店街等の繁華街で隣接建築物があるところでも比較的容易に施工ができる。また、地盤の液状化に対しても対応できる。

また、本願発明は、平面形状が正方形や長方形とは異なる形状の小規模建築物に効果的に適用できる。昨今の戸建住宅等の小規模建築物は、敷地形状や住宅デザインとの関係で平面形状が単純な矩形のものが少なく凹凸のある不整形、多角形等の様々な異形のものが多くなっているが、従来のソイルセメント壁による不同沈下抑制技術では、これらの小規模建築物に対して簡便かつ効果的な対応はできない。

本願発明では、上記の通り、上記上部床版と上記囲い込み壁全体の平面形状を小規模建築物の平面形状に左右されず正方形または長方形に限定するとともに、囲い込み壁の構築に際して新たに重心位置の技術思想を取り入れたので、特に平面形状が単純な矩形ではない平面形状が複雑な小規模建築物に対して、従来法より簡便かつ効果的に不同沈下を抑制できる。

本願の請求項３に係る発明は、前記小規模建築物の隣に隣接建築物が存在する場合の請求項１又は２に記載の小規模建築物の基礎構造であって、前記両者間での荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響を低減すべく、前記囲い込み壁を前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を受けない範囲まで、あるいは前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を遮断する範囲に設けたことを特徴とする小規模建築物の基礎構造である。

都市部や都市周辺部における住宅地域では、一つの戸建住宅に近接して隣の戸建住宅が建てられているのが常態である。このような場合には、基礎構造を構築するに際し隣接建築物の荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響も考慮する必要があるが、従来の不同沈下抑制技術による基礎構造では、この点はほとんど考慮されていない。

特に問題が表面化するのは、隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を受けている状態で液状化が発生した場合であり、小規模建築物を支える地盤が液状化の進行に伴って支持機能を失い、この結果、前記小規模建築物はただ沈下するだけではなく、隣接建築物の影響を受けて隣接建築物側に大きく不同沈下するもので、東日本大震災で多くの実例が見られた。

上記本願発明の小規模建築物の基礎構造は、隣接建築物が存在する場合にも適用可能であり、その場合は、上記囲い込み壁を前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を受けない範囲まで、あるいは前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を遮断する範囲に設けておくのが好ましい。ここで言う「伝播地中応力の影響を受けない範囲」とは、地盤を弾性体とした場合、深さ方向に対して建築物側面で建物幅の１．５倍程度、周辺方向に対して建物幅の０．５倍程度となる範囲であり、地盤の液状化に対しても、この程度の範囲を設定しておくことが目安となるが、実際には対象となる液状化地盤の層厚や敷地面積の広さに応じて個別に決定することになる。

また、ここで言う「伝播地中応力の影響を遮断する範囲」とは、隣接建築物が近接していたり敷地面積に余裕がない場合などで、上記囲い込み壁を隣接建築物による伝播地中応力の影響を受けない範囲に設けることができない場合に採用するようなケースであり、上記囲い込み壁の平面的な位置と深度を実際のプラン上に落とし込んで決定するものである。この時、上記囲い込み壁に必要な仕様は、上記囲い込み壁に作用する伝播地中応力の水平成分、液状化時における囲い込み壁・周辺地盤（液状化地盤）・隣接建築物を含む全体系の安定、上記小規模建築物から伝達される荷重などに対して検討する。実際には、対象となる液状化地盤の層厚や敷地面積の広さに応じて個別に決定することになる。

本願の請求項４に係る発明は、前記囲い込み壁は、全体がまたは殆どが前記小規模建築物の直下から離れた外周の地中の、前記小規模建築物の四周を取り囲んだ位置にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の小規模建築物の基礎構造である。

なお、本願発明において、上部床版は、材質、強度等によっても異なるが、その厚みを０．５〜２．０ｍとするのが好ましい。この範囲にすることによって、囲い込み壁との一体化による剛性の確保が可能になるとともに、支持力確保上の一部を担う他、下部支持力部材への伝達機構としての役割を果たすことができる。

また、上記囲い込み壁においては、ソイルセメント壁におけるソイルセメントの設計基準強度を５００〜１０００ｋＮ／ｍ²とするのが好ましい。５００ｋＮ／ｍ²未満では、地盤の液状化時における側方流動圧に対して効果を発揮することができなくなるとともに、小規模建築物から伝達される荷重を負担することができないことになる。また、１０００ｋＮ／ｍ²を超えると、上記小規模建築物の施工管理上からは強度コントロールが難しい領域になる。したがって、上記囲い込み壁は、この強度の範囲内で具体的な設計を行うことになる。ソイルセメント壁をソイルセメント柱列壁とする場合、ソイルセメント柱の直径は６００〜１２００ｍｍとするのが好ましい。この範囲にすることによって、上記のソイルセメント強度と合せて必要な剛性を確保することができ、住宅密集地のような狭い敷地での施工も可能となる。

本願発明では、囲い込み壁の下端は、支持地盤まで到達させずに液状化し易い軟弱層中にあることを原則とする。囲い込み壁の深度は、小規模建築物の荷重、隣接建築物の荷重、囲い込み壁の縦横長さ、軟弱層の土質、層厚等によって異なるので限定されないが、少なくとも建物幅の０．５〜１．５倍あるいは軟弱層厚の０．９倍以下とするのが好ましく、より好ましくは建物幅の０．５〜１．０倍である。具体的には、概して、４〜１０ｍ程度である。この程度の深度であれば、基礎構造を構築し易く、小規模建築物の平面形状が不整形であったり隣接建築物が存在しても、不同沈下の抑制効果が得られる。

戸建住宅等の小規模建築物の基礎構造においては、上部床版とソイルセメント壁による囲い込み壁とを一体化させたものを、その平面形状と重心位置、好ましくは該小規模建築物の建築面積（基礎構造の構築平面積）をも考慮して構築する本願発明の基礎構造にすれば、昨今の都市部における戸建住宅のように、小規模建築物の平面形状が単純な正方形や長方形でなくても、あるいは、隣接建築物があり基礎構造が隣接建築物の荷重による伝播地中応力の影響を受けるものであっても、簡便に不同沈下による傾きを抑制できる。

周辺に隣接建築物が無い一軒家の戸建住宅であって、建物の平面形状が矩形を組み合わせた不整形であるものに対し本願発明の基礎構造を適用した例を示す図である。上図は縦断面図、下図は建物と囲い込み壁との位置関係を示す平面図である。（上部床版の記載は省略。） 隣接建築物がある戸建住宅であって、建物の平面形状が矩形を組み合わせた不整形であるものに対し本願発明の基礎構造を適用した例を示す図である。上図は縦断面図で、隣接建築物による伝播地中応力の影響を遮断する囲い込み壁を示す。下図は建物と囲い込み壁との位置関係を示す平面図である。（上部床版の記載は省略。） 戸建住宅の建物（小規模建築物）が単独に存在する場合の従来の基礎構造を示す図である。（ａ）は建物直下の地盤を補強している例、（ｂ）は建物と駐車場を含む宅地を一体として地盤補強している例、（ｃ）は隣接建築物が存在し、両建築物の荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響を受ける例である。上図は縦断面図、下図はソイルセメント壁による囲い込み壁の平面図である。 平面形状が不整形な建物の平面における重心位置の求め方を示す平面図である。 鉛直一様帯荷重が作用する場合の地中部に伝播する最大せん断応力（τ_max／ｐ₀）の分布を示す縦断面図である。（非特許文献１より引用） 図５の図を貼付して加工したもので、隣接建築物を鉛直一様帯荷重が作用する地盤上に描き、さらに隣接建築物に近接して上部床版と囲い込み壁とで一体化した基礎構造を有する戸建住宅を配置して、地震時における全体系の安定を円弧すべり計算によって検討する概念図を示す縦断面図である。（非特許文献２より引用）

以下、本願発明の実施形態について、図面に基づいて従来例と比較しつつ詳細に説明する。なお、本願発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

〔従来例〕
図３は、戸建住宅の建物（小規模建築物）が単独に存在する場合の従来の基礎構造を示す図である。（ａ）は建物直下の地盤を補強している例、（ｂ）は建物と駐車場を含む宅地を一体として地盤補強している例、（ｃ）は隣接建築物が存在し、両建築物の荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響を受ける例である。戸建住宅の建物の平面形状は、いずれも矩形で扱われている。上図は縦断面図、下図はソイルセメント壁による囲い込み壁の平面図である。

図３（ａ）では、平面形状が略正方形の建物１の直下に、上部床版３とソイルセメント壁による囲い込み壁４からなる基礎構造Ａが設けられている。このように、おのずと建物１と基礎構造Ａの重心位置が上下方向で一致し、建物１の平面形状が単純な整形で隣接建築物の影響を受けないケースでは、結果として不同沈下が抑制される可能性が高い。しかし、現在の住宅事情を考えた場合、平面形状が矩形（整形）の建物は現実的には稀であり、図のような基礎構造Ａは、実務上、展開し難い。

図３（ｂ）では、平面形状が略正方形の建物１と駐車場等の敷地を合せた宅地に対して、上部床版３とソイルセメント壁による囲い込み壁４からなる基礎構造Ａが設けられている。このように、隣接建築物の影響を受けないものの、宅地全体に対して基礎構造Ａを構築するケースでは、建物１と基礎構造Ａの重心位置が異なるため、地盤の液状化時における沈下はある程度抑制できるものの、建物１は自身を築造している側に傾き易く、不同沈下を起こす危険性がある。

図３（ｃ）では、図３（ａ）と同様、平面形状が略正方形の建物１の直下に、上部床版３とソイルセメント壁による囲い込み壁４からなる基礎構造Ａが設けられている。しかし、隣接建築物６があり建物１が両者間での荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響（隣接建築物による伝播地中応力の影響）を受ける点で図３（ａ）のケースとは異なる。

このように、基礎構造Ａが伝播地中応力の重ね合わせの影響を受ける場合は、図のように従来通りの基礎構造Ａを構築しても不同沈下を起こす危険性があり、特に、建物１の平面形状が不整形であると、建物１と基礎構造Ａの重心位置が上下方向で一致し難くなるため、不同沈下を起こす危険性はより高くなる。

〔本願発明の実施例〕
図１は、周辺に隣接建築物が無い一軒家の戸建住宅であって、建物の平面形状が矩形を組み合わせた不整形であるものに対し本願発明の基礎構造を適用した例（実施例１）である。上図は縦断面図、下図は建物と囲い込み壁との位置関係を示す平面図である。（上部床版の記載は省略。）

本願発明の基礎構造Ｂも、従来と同様、上部床版３とソイルセメント壁による囲い込み壁４とを基本構造とする。上部床版３と囲い込み壁４とは一体化して設けられている。

一体化は、例えば、上部床版としてソイルセメント版を用いる場合、その施工は囲い込み壁築造直後、ソイルセメント柱列壁の施工と同様、浅層改良によるラップ施工で行う。

本願発明の基礎構造Ｂは、図のように、上部床版３と囲い込み壁４を建物１の近傍外周まで広げた拡大構造とするのが好ましい。このような構造にするのは、浮体構造物の安定性確保の考え方と同じように、上部床版３と囲い込み壁４との一体化構造物（基礎構造Ｂ）に平面的な広がりを持たせることで、不同沈下に対してできる限り安定性を増大させたいからである。拡大範囲は、戸建住宅の敷地面積、敷地形状、地盤の土質・構造等と共に、基礎構造の施工コストによって異なるので一概に限定できない。

また、基礎構造Ｂ（上部床版３と囲い込み壁４）の平面形状は正方形または長方形とするのが好ましい。本願発明では、基礎構造Ｂの重心位置Ｇ₀を重視するが、正方形または長方形にした方が重心位置を出し易く、また基礎構造Ｂの施工も容易となるからである。

上部床版３は、地盤を浅層改良してなるソイルセメント版であり、版厚が１ｍで設計基準強度が５００ｋＮ／ｍ²である。囲い込み壁４は、上部床版３の周縁下方に一体化して設けられる。囲い込み壁４は、ソイルセメントの設計基準強度が８００ｋＮ／ｍ²で径が８００ｍｍのソイルセメント柱を１０ｃｍ程度オーバーラップさせたソイルセメント柱列壁からなるものである。囲い込み壁４の下端は、図のように、支持層１０まで到達させず軟弱層９中にあるようにする。囲い込み壁４の深度は、建物幅の０．５〜１．５倍あるいは軟弱層厚の０．９倍以下であるのが好ましく、より好ましくは建物幅の０．５〜１．０倍である。具体的には、概して４〜１０ｍ程度である。

本願発明の基礎構造Ｂは、図のように、建物１の重心位置Ｇと基礎構造Ｂの重心位置Ｇ₀とが上下方向にほぼ重ね合った構造であるのが一つの特徴である。すなわち、平面図において、建物１の重心位置Ｇと基礎構造Ｂの重心位置Ｇ₀とが略一致している構造である。したがって、基礎構造Ｂは建物１の建築位置や重心位置Ｇに合せて構築される。

建物１の重心位置Ｇの求め方は、例えば次のようにして求めればよい。

すなわち、建物１が不整形な平面形状の場合には、その組み合せを分割してそれぞれの重心を求め、その合力によって建物全体の重心を求めることができる。例えば、図４のような建物形状は、ＡとＢの２つに分け、それぞれの対角線の交点によって重心Ｇ₁、Ｇ₂を求め、Ａの面積をＡ₁、Ｂの面積をＡ₂とし、式１に示すように任意点ＯからＡの重心Ｇ₁までの横方向の距離ｘ₁及びＢの重心Ｇ₂までの横方向の距離ｘ₂をそれぞれの面積に乗じ、建物１全体の面積で除することにより、横方向の重心位置Ｘを求めることができる。同様にして、式２を用いて縦方向の重心位置Ｙを求めれば、平面図における建物１全体の重心位置Ｇが定まる。

このように、力のつり合いによる計算方法を応用すれば、複雑な建物平面形状であっても重心位置までの距離を簡単に求めることができる。

重心位置Ｘ＝（Ａ₁・ｘ₁＋Ａ₂・ｘ₂）／（Ａ₁＋Ａ₂） [式１]
重心位置Ｙ＝（Ａ₁・ｙ₁＋Ａ₂・ｙ₂）／（Ａ₁＋Ａ₂） [式２]

基礎構造Ｂは、建物１の重心位置Ｇや地盤調査による地盤状況がわかったところで設計され構築される。

本願発明の基礎構造Ｂの重心位置Ｇ₀は、次のようにして求められる。基礎構造Ｂの平面形状は矩形であり、また、囲い込み壁４による囲い込み内部に配置されている補強壁（支持力の一部を負担するソイルセメント壁）５も基本的にはシンメトリーになるように配置するので、矩形の対角線の交点として簡単に求められる。

また、基礎構造Ｂは、その重心位置Ｇ₀が上下方向で建物１の重心位置Ｇに重なり合うようにして構築されるが、両者の重心位置の重ね合わせ、囲い込み壁４の設計と構築等は次のようにして行う。

重心位置Ｇ、Ｇ₀の重ね合わせ方は、先ず、上記方法で建物１の重心位置Ｇを求めた後、建物１の平面図において、この重心位置Ｇを中心にして建物１を覆うことのできる複数の仮想円１１を描く。（図２では２つ。）次に、この仮想円１１の中心Ｇと半径が最も長くなる建物１のコーナー部とを結んだ直線の延長線１２上の複数の仮想円１１との交点から、当該配置計画上、最も適切な一つの交点１３を選んで基礎構造Ｂのコーナー部の一つを決定し、この仮想円１１上に矩形となる他の三つのコーナー部を作図することにより基礎構造Ｂの平面位置を落とし込み平面形状を決める。このようにして、両者の重心位置Ｇ、Ｇ₀を比較的簡単に重ね合わせることができる。

囲い込み壁４の設計は、上記のようにして定めた平面形状に基づき、従来と同様にして行う。具体的には、液状化時における囲い込み壁・周辺地盤（液状化地盤）を含む全体系の安定、負担する一部の建物荷重に対して検討し、仕様を定める。

囲い込み壁４による囲い込み内部に配置されているソイルセメント壁（補強壁）５は、建物１の荷重を支える機能を有しており、この荷重に対して別途、設計検討を行う。

上部床版３と囲い込み壁４との一体化構造である基礎構造Ｂの構築方法は、例えば、先ず、囲い込み壁４のソイルセメント柱列壁を、単軸オーガーにより一本おきに一列施工した後、再び戻って未施工部をラップ施工することにより完成させる。その後、相判機のバックホーを利用して、固化材と囲い込み壁４上の表層地盤を混合撹拌して浅層改良し上部床版３を形成するとともに、囲い込み壁４（ソイルセメント柱列壁）の上部とラップ施工することにより囲い込み壁４と上部床版３とを一体化させる。これらの施工は、通常２〜３日程度で終了する。

図２は、隣接建築物がある戸建住宅であって、建物の平面形状が矩形を組み合わせた不整形であるものに対し本願発明の基礎構造を適用した例（実施例２）である。上図は縦断面図で、隣接建築物による伝播地中応力の影響を遮断する囲い込み壁を示す。下図は建物と囲い込み壁との位置関係を示す平面図である。（上部床版の記載は省略。）

このように、隣接建築物が近接している場合は、特に、本願発明の基礎構造Ｂを構築する際、隣接建築物の荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響も考慮する必要がある。すなわち、囲い込み壁４を伝播地中応力の影響を遮断する範囲に設けることで対応可能である。

具体的には、例えば、下記の非特許文献に記載されている理論に基づき設計される。

非特許文献１；土木学会監修「土質力学」最上武雄編著、ｐ２５２〜２５３、１９６９年、技報堂出版
非特許文献２；共同研究報告書第１８６号「液状化対策工法設計・施工マニュアル（案）」ｐ１３４〜１３５、１９９９年、建設省土木研究所

隣接建築物の荷重が作用する場合、地中に伝播する最大せん断応力（τ_max／ｐ₀）に対して囲い込み壁が損壊しないように設計すればよい。換言すれば、囲い込み壁そのものに十分な壁強度及び壁厚が保持されていれば、隣接建築物の影響による応力伝播経路が囲い込み壁の基礎剛性によって完全に遮断することができるため、隣接建築物が存在する場合にも適用可能となる。非特許文献１に記載されている図５に示すように、隣接建築物の影響による最大せん断応力（τ_max／ｐ₀）は、次式により求めることができる。

τ_max／ｐ₀＝０．２〜０．３（τ_max：最大せん断力、ｐ₀：隣接建築物の接地圧）

ここで、前出の応力伝播による最大せん断力の値は、あくまでも弾性範囲内（地震が発生していない状態）において適用できるものである。

一方、地震時の液状化発生を想定した場合には、非特許文献２の考え方を概念図とした図６に示すように、囲い込み壁だけでなく周辺地盤（液状化地盤）や隣接建築物を含む全体系の安定検討として、有効応力による円弧すべり計算により、基礎の安全性を確認すればよく、囲い込み壁の外側を通る円弧半径Rについて安定計算を行えばよい。つまり、隣接建築物の影響を考慮した液状化地盤と囲い込み壁を包含したすべり線上での地中バランスの極小安全率が1.0以上であれば、液状化発生にともなう支持力破壊が生じないということである。

また、伝播地中応力については、基礎直下で最も大きく、それから離れるに従って急速に減少し、深さ方向、横方向とも荷重幅（建物幅）の約２倍になれば１／１０程度になるので、だいたいこの範囲を影響範囲として検討することが行われている。

したがって、本願発明の基礎構造Ｂの拡大範囲は、周辺方向（横方向）に対しては、少なくとも建物幅の０．５倍程度以上となるのが好ましいが、昨今の住宅事情からすると、現実的には無理があるので、図２の実施例２のように、伝播地中応力を遮断する範囲に構築することになる。

深さ方向に対しては、制限がある場合は少ないが、周辺方向（横方向）に対して伝播地中応力の影響を遮断することにしているので、この考え方に沿った設計に統一する。すなわち、図２の例では、囲い込み壁４の深度を少なくとも建物幅と同程度の８ｍにして基礎構造Ｂを構築する。重心位置の重ね合わせ方等の他の事項は、上記実施例１と同様である。

以上の通り、本願発明の重心位置を考慮した小規模建築物の基礎構造は、昨今の住宅事情を勘案して成したものであり、建物の平面形状が矩形を組み合わせた不整形、多角形等であっても、また、隣接建築物が存在し隣接建築物の荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響を受ける場合であっても、簡便に不同沈下による戸建住宅等の小規模建築物の傾きを抑制できる。

Ａ…従来の基礎構造、Ｂ…本願発明の基礎構造、
１…戸建住宅の建物（小規模建築物）、２…地面、３…上部床版、４…囲い込み壁（ソイルセメント壁）、５…補強壁（支持力を一部負担するソイルセメント壁）、６…隣の戸建住宅の建物（隣接建築物）、７…ベタ基礎、８…伝播地中応力の範囲、９…軟弱層、１０…支持層（支持地盤）、１１…仮想円、１２…延長線、１３…最も適切な交点、１４…敷地境界線

Claims (4)

1. ソイルセメント壁を用いた小規模建築物の基礎構造であって、前記小規模建築物下及びその近傍の地盤の表層部に形成された上部床版と、前記小規模建築物の周囲を囲む形で前記上部床版の下方にその縁に沿って前記上部床版と一体的に形成されたソイルセメント壁による囲い込み壁とを備え、前記囲い込み壁は、その全体の重心位置が上方の前記小規模建築物の重心位置のほぼ下にくるように平面図において略一致させて構築されており、前記上部床版の厚みが０．５〜２．０ｍであり、また、前記囲い込み壁においては、前記ソイルセメント壁におけるソイルセメントの設計基準強度が５００〜１０００ｋＮ／ｍ ² であり、ソイルセメント壁がソイルセメント柱列壁であってソイルセメント柱の直径が６００〜１２００ｍｍであり、囲い込み壁の深度が４〜１０ｍであることを特徴とする小規模建築物の基礎構造。
2. 前記上部床版と前記囲い込み壁全体の平面形状が正方形または長方形であり、前記小規模建築物の平面形状が正方形や長方形とは異なる形状であることを特徴とする請求項１に記載の小規模建築物の基礎構造。
3. 前記小規模建築物の隣に隣接建築物が存在する場合の請求項１又は２に記載の小規模建築物の基礎構造であって、前記両者間での荷重による伝播地中応力の重ね合わせの影響を低減すべく、前記囲い込み壁を前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を受けない範囲まで、あるいは前記隣接建築物による伝播地中応力の影響を遮断する範囲に設けたことを特徴とする小規模建築物の基礎構造。
4. 前記囲い込み壁は、全体がまたは殆どが前記小規模建築物の直下から離れた外周の地中の、前記小規模建築物の四周を取り囲んだ位置にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の小規模建築物の基礎構造。

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