JP5984085B2

JP5984085B2 - 基礎構造及び基礎の構築方法

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Publication number: JP5984085B2
Application number: JP2012115360A
Authority: JP
Inventors: 雄一真崎
Original assignee: 株式会社グレイプ
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: JP2013167144A

Description

本発明は、基礎構造及び基礎の構築方法に係り、特に、建物の上部構造と連結される基礎本体と、該基礎本体から下方の地盤内に延びて設けられる杭体と、を備えた基礎構造、その基礎構造に係る基礎の構築方法に関するものである。

従来、建物として比較的小規模な戸建住宅の基礎としては、べた基礎や布基礎、独立基礎など、地盤上に直接載置される直接基礎が一般的であった。このような直接基礎の場合、その載置される地盤が軟弱地盤であったり地震時に液状化を起こす可能性がある地盤であったりすると、地盤そのものが支持力を失い、基礎及び建物が傾斜してしまうことがある。このように基礎を含めた建物全体が傾斜してしまうと、その補修が大掛かりになって補修費用も多大となるため、軟弱地盤や液状化地盤にも対応可能な基礎構造が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の基礎構造は、建物（構造物）の底版から地盤中に貫入させた支持体（杭部）と、この支持体に設けられた浮力体と、支持体に連結されて支持層に設けられたアンカー体と、を備える。この基礎構造は、地盤が液状化して支持力が低下し、過剰間隙水圧により地下水が上昇した場合でも、この地下水による浮力を浮力体に作用させて支持力を得るとともに、アンカー体によって建物の傾きを防止しようとする技術である。

特許文献２に記載の基礎構造は、建物を支持する基礎と、この基礎の側面を囲んで地盤に貫入された矢板と、基礎の下側かつ矢板で囲まれた領域に設けられる軽量材と、を備える。この基礎構造は、地盤が液状化して支持力が低下した場合に、基礎と矢板を一体的に挙動させることで、基礎及び建物の傾きを抑制し、地下水が上昇した場合にも、軽量材を介して地下水の浮力を基礎に作用させることで、支持力を確保しようとする技術である。

特開平６−２４０６９４号公報特開２００８−１０１３７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された基礎構造のように、地盤中に浮力体とアンカー体とを構築するためには、その施工が非常に大掛かりになってしまい、コスト増加が避けられず、比較的小規模な戸建住宅への適用が困難である。また、特許文献２に記載された基礎構造のように、基礎を矢板で囲むとともに、その囲まれた領域に軽量材を設けると、地下水が常に滞留することとなって、滞留した地下水が腐敗あるいは劣化することがある。また、地盤が液状化した際の地下水の浮力や、地下水と砂質土とが混濁した流動体の浮力は、力学的に安定したものではないため、浮力体や基礎底面に作用する浮力が一定せず、かつ建物の平面的な位置によっても浮力が異なるために、建物全体の傾きを効果的に抑制することが困難である。

したがって、本発明は、地盤が液状化した場合であっても建物全体の傾きを抑制することができる基礎構造及び基礎の構築方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の基礎構造は、建物の上部構造と連結される基礎本体と、前記基礎本体と地盤との間に設けられる透水層と、前記透水層から下方の地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、を備え、前記杭体は、該杭体の外面を形成するとともに透水性を有した袋と、該袋の内部に詰められた粒状物と、を備えて構成され、前記透水層の下面と前記地盤との間に砕石層が設けられ、前記透水層の下面位置にて前記杭体の袋が切断され、該切断位置まで前記粒状物が詰められていることを特徴とする。
請求項２に記載の基礎構造は、建物の上部構造と連結される基礎本体と、前記基礎本体と地盤との間に設けられる透水層と、前記透水層から下方の地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、前記杭体を前記基礎本体に連結する連結手段と、を備え、前記杭体は、該杭体の外面を形成するとともに透水性を有した袋と、該袋の内部に詰められた粒状物と、を備えて構成され、前記連結手段は、前記杭体の内部を上下方向に貫いて設けられる芯材と、該芯材の先端部を前記杭体の先端部に定着する先端定着材と、前記芯材の上端部を前記基礎本体に定着する上端定着材と、を有して構成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の基礎構造は、請求項２に記載された基礎構造において、前記杭体における前記袋の内部に詰められる前記粒状物は、透水性を有した所定寸法の土嚢袋に該粒状物を詰めた第二土嚢材として構成され、該第二土嚢材を前記袋の内部に積層して前記杭体が構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の基礎構造は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された基礎構造において、前記基礎本体は、前記上部構造の外周に沿って設けられる基礎立上りと、該基礎立上りの下端部と一体に連結される基礎底版と、を有して構成され、前記透水層は、前記基礎底版の下面に沿って設けられる第一透水層と、前記基礎立上りの外側面に沿って設けられる第二透水層と、を有して構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の基礎構造は、請求項４に記載された基礎構造において、前記第一及び第二の透水層がそれぞれ複数の土嚢材を積層して構成され、前記土嚢材は、透水性を有した所定寸法の土嚢袋に粒状物を詰めて構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の基礎の構築方法は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基礎構造に係る基礎の構築方法であって、前記杭体の寸法に応じて地盤を掘削し、掘削した掘削孔に前記杭体の袋をセットし、セットした袋に前記粒状物を投入するとともに、投入した前記粒状物を所定高さごとに締め固め、該粒状物を前記透水層の下面位置まで詰めて前記杭体を構築し、前記基礎本体及び前記透水層が構築される領域の地盤を掘削し、掘削して露出した前記杭体の袋を前記透水層の下面位置で切断し、複数の土嚢材を積層して前記透水層を形成してから、該透水層の上側に前記基礎本体を構築することを特徴とする。

請求項７に記載の基礎の構築方法は、請求項２又は３に記載の基礎構造に係る基礎の構築方法であって、前記杭体の寸法に応じて地盤を掘削し、掘削した掘削孔に前記杭体の袋をセットし、セットした袋の内部に前記連結手段の芯材及び先端定着材を挿入するとともに、該袋の内部に前記粒状物を投入するか、又は、前記第二土嚢材を投入して前記杭体を構築し、前記基礎本体及び前記透水層が構築される領域の地盤を掘削し、複数の土嚢材を積層して前記透水層を形成してから、該透水層の上側に前記基礎本体を構築し、構築した基礎本体に貫通させた前記芯材に前記上端定着材を固定して該基礎本体と前記杭体とを連結することを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、基礎本体と地盤との間に透水層を設け、この透水層から下方の地盤中に延びる複数の杭体を設けるとともに、透水性を有した袋とその内部に詰めた粒状物とで杭体を構成したことで、地震時に地盤が液状化した場合であっても、液状化による過剰間隙水圧で発生した地下水を杭体及び透水層を介して地上へ排水することができる。従って、地下水による過大な浮力が基礎本体に作用することを防止して、不均一な浮力による建物の傾きを抑制することができるとともに、地盤中に地下水が滞留することがなく、その腐敗や劣化を防止することができる。さらに、袋の内部に粒状物を詰めて杭体が構築できるので、鉄筋コンクリート製の杭（場所打ち杭やＰＣ杭）あるいは鋼管杭などと比較して、安価かつ容易な施工手順で杭体を構築することができる。

また、袋の内部に粒状物を詰めて杭体が構成されていることから、粒状物間の接触（当接）や摩擦によって建物の鉛直荷重を支持することができるとともに、地震時に液状化して軟弱化した地盤に過大なせん断変位が生じた場合であっても、袋で周囲を拘束された粒状物が地盤の変位に追従することができ、杭体の破損を防止することができる。そして、地震後には杭体が初期状態に復帰して所定の鉛直支持力で建物を支持することで、建物の傾きを効果的に抑制することができる。なお、袋に詰める粒状物としては、土や砂、砕石等に限らず、ガラス片や樹脂片等であってもよく、化学変化や継時変化が少ない素材であって耐荷重性に優れたものが好ましい。

請求項４に記載された発明によれば、第一及び第二の透水層を構成したことで、地盤の液状化による地下水を杭体から第一透水層へ送るとともに、第一透水層から第二透水層へ送って、確実に地上へ排水することができる。

請求項５に記載された発明によれば、透水性を有した土嚢袋に粒状物を詰めて土嚢材が構成され、このような土嚢材を複数積層して第一及び第二の透水層が構成されているので、土嚢材同士の隙間が土砂で埋まったとしても、土嚢袋及び内部の粒状物による透水性が確保でき、地下水をより確実に排水することができる。なお、土嚢袋に詰める粒状物としては、前記杭体の粒状物と同様に、土や砂、砕石等に限らず、ガラス片や樹脂片等であってもよく、化学変化や継時変化が少ない素材であって耐荷重性に優れたものが好ましい。また、杭体に用いる袋及び粒状物と土嚢材に用いる土嚢袋及び粒状物とは、それぞれ同一材料から構成されたものでもよいし、異種の材料から構成されたものでもよい。

また、請求項１に記載された発明によれば、透水層の下面と地盤との間に砕石層を設け、透水層の下面位置（砕石層の上面位置）で切断した袋の切断位置まで粒状物を詰めて杭体を構成したことで、杭体の内部に浸透した地下水を透水層へ確実に送ることができる。さらに、透水層の下側に砕石層が設けられていることで、透水層を通って排水される水によって地盤表面が削られることが防止でき、透水層を介して伝達される建物の鉛直荷重を砕石層から地盤へ確実に伝達することができる。

請求項２に記載された発明によれば、芯材の先端部を先端定着材によって杭体の先端部に定着するとともに、芯材の上端部を上端定着材によって基礎本体に定着することで、杭体と基礎本体とが連結手段によって一体に連結されるので、建物及び基礎に作用する上向きの荷重（例えば、台風や竜巻等による吹き上げ力、過剰間隙水圧による浮力）に対し、杭体の引き抜き抵抗力によって基礎の浮き上がりや転倒を防止することができる。

請求項３に記載された発明によれば、土嚢袋に粒状物を詰めた第二土嚢材を袋の内部に積層して杭体が構成されるので、第二土嚢材を袋の内部に投入して積層するような施工手順が採用でき、杭体の構築に要する施工手間を削減するとともに工期を短縮することができる。

請求項６に記載された発明によれば、杭体を構築してから地盤を掘削し、複数の土嚢材を積層して透水層を形成し、その後に基礎本体を構築することで、杭体と透水層とを確実に連続させて排水性を確保することができる。また、掘削孔にセットした袋に粒状物を投入して所定高さごとに締め固めることで、袋内の粒状物の密度を高めて杭体の鉛直支持力を確保することができる。さらに、粒状物を締め固めることで、袋による粒状物の拘束度を高めて、地震時における杭体の変形追従性を向上させることができるとともに、地震後に初期状態へ復帰しやすくして杭体の鉛直支持力を確保することができる。

請求項７に記載された発明によれば、前述と同様に排水性と鉛直支持力とを有した基礎が構築できるとともに、連結手段で杭体と基礎本体とを連結することにより杭体の引き抜き抵抗力を有し、浮き上がりや転倒が防止可能な基礎を構築することができる。

本発明の第一実施形態に係る建物の基礎構造を示す斜視図である。前記建物の下部を示す縦断面図である。前記建物の基礎部分を下方から見上げた横断面図である。前記基礎の作用を説明する拡大断面図である。前記建物の基礎を構築する構築手順を示す断面図である。図５に続く前記基礎の構築手順を示す断面図である。図６に続く前記基礎の構築手順を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る建物の基礎構造を示す縦断面図である。前記基礎構造を拡大して示す縦断面図である。前記基礎構造における杭体を示す横断面図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる基礎構造を、図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態に係る基礎構造は、建物１の上部構造としての建物本体２を支持するものであって、建物１は、戸建住宅やアパート等に利用されるものである。建物本体２は、木造や軽量鉄骨造などの比較的小規模かつ軽量な２〜３階建てであって、図３に示すように、水平二方向であるＸ，Ｙ方向に沿った矩形状かつ整形な平面形状を有している。建物１は、地盤Ｇ上に構築され、この地盤Ｇを地表ＧＬから鉛直方向であるＺ方向下方に掘削して、後述する基礎本体３、透水層４及び杭体５が構築される。

基礎本体３は、建物本体２の外周に沿って設けられる基礎立上り３１と、この基礎立上り３１の下端部と一体に連結されて水平面内に延びる基礎底版３２と、この基礎底版３２の上方に対向して基礎立上り３１に連結される基礎スラブ３３と、を有して構成されている。基礎底版３２と基礎スラブ３３との間には、設備配管等を配設するための基礎ピットが形成され、基礎ピット内の適宜な位置に基礎底版３２と基礎スラブ３３とを連結する基礎梁３４が設けられている。このような基礎本体３の根入れ深さ、即ち地表ＧＬから基礎底版３２の下面までの距離は、例えば、８００ｍｍ〜１ｍ程度に設定されている。また、基礎立上り３１及び基礎底版３２の厚さ寸法は、例えば、２００ｍｍ程度であり、基礎スラブ３３の厚さ寸法は、例えば、１２０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度に設定されている。基礎立上り３１は、地表ＧＬから上方に５００ｍｍ〜８００ｍｍ程度突出して設けられ、その上端に建物本体２の土台がアンカーボルト及び接合金物を介して連結されている。

なお、基礎本体３の根入れ深さ（地表ＧＬから基礎底版３２の下面までの距離）は、液状化時に生じる地下水の水圧によって基礎底版３２の下面に作用する浮力と、建物本体２及び基礎本体３との重量比を考慮し、浮力が大きくなることが予測される場合には、根入れ深さを浅くし、浮力が小さい場合には、根入れ深さを深くするなど、適宜に設定することが可能である。

透水層４は、複数の土嚢材４Ａを積層して構成されるものであって、土嚢材４Ａとしては、例えば、ポリエチレン製等の透水性を有した織布で構成された土嚢袋にガラス片やガラス粒等の粒状物を詰めたものが利用できる。このような土嚢材４Ａとしては、その寸法が４００ｍｍｘ４００ｍｍｘ１００ｍｍ程度であり、その重量が５ｋｇ〜１０ｋｇ程度のものであれば、搬送や積層に係る作業性の面で好適である。また、土嚢材４Ａは、土嚢袋及び粒状物の両方が水を通すことから土嚢材４Ａ自体が透水性を有するとともに、積層した土嚢材４Ａ同士に適度な隙間が形成されることから、この隙間によっても透水性が得られるようになっている。

このような透水層４は、基礎本体２と地盤Ｇとの間に設けられ、具体的には、基礎底版３２の下面に沿って設けられる第一透水層４１と、基礎立上り３１の外側面に沿って設けられる第二透水層４２と、を有して構成されている。第一透水層４１は、建物本体２の平面形状に応じた矩形領域、又は地盤Ｇを掘削する施工エリアの範囲に設けられ、当該範囲に隙間なく並べるとともに積層した土嚢材４Ａによって構成されている。なお、第一透水層４１の下側には、砕石層６が設けられており、即ち、地盤Ｇを掘削した後に砕石を敷き詰めて２００ｍｍ程度の厚さの砕石層６を形成してから、この砕石層６の上側に土嚢材４Ａを積層して第一透水層４１が構成される。第二透水層４２は、第一透水層４１の周辺かつ基礎本体３の外周に沿った環状の範囲において、第一透水層４１に連続する深さから地表ＧＬ近傍まで積層した土嚢材４Ａによって構成されている。

杭体５は、透水層４から下方の地盤Ｇ中に貫入して延びるとともに、基礎本体３の平面形状に応じた範囲内においてＸ，Ｙ方向に適宜な間隔で複数本が設けられている。具体的には、Ｘ方向に沿って４列、Ｙ方向に沿って３列の計１２本の杭体５が設けられている。このような杭体５は、図４にも示すように、当該杭体５の外面を形成するとともに透水性を有した袋５Ａと、この袋５Ａの内部に詰められた粒状物５Ｂと、を備えて構成されている。袋５Ａは、例えば、ポリエチレン製等の透水性を有した織布で構成され、粒状物５Ｂは、適宜な大きさを有したガラス片やガラス粒等で構成されている。また、袋５Ａの上端縁は、砕石層６の上面（透水層４の下面）まで設けられ、この透水層４の下面位置まで粒状物５Ｂが密に詰められている。このような杭体５は、袋５Ａ及び粒状物５Ｂの両方が水を通すことから杭体５自体が透水性を有し、杭体５の上端と透水層４の下面とが連続して設けられていることから、杭体５内部に透過させた水を透水層４から地表に排水できるように構成されている。

以上のような基礎構造の施工手順について図５〜図７も参照して説明する。先ず、杭体５の施工位置及び杭長に応じて、図５（Ａ）に示すように、アースドリル等の掘削装置Ｍ１を用いて地表ＧＬから地盤Ｇを掘削し、掘削孔Ｄを形成する。次に、図５（Ｂ）に示すように、掘削孔Ｄの上部の地表ＧＬにホッパー等の投入装置Ｍ２を設置するとともに、この投入装置Ｍ２に袋５Ａを畳んだ状態でセットする。次に、図６（Ａ）に示すように、投入装置Ｍ２から粒状物５Ｂを袋５Ａ内部に投入し、これにより袋５Ａを掘削孔Ｄ内に拡げる。所定量の粒状物５Ｂを投入したら、図６（Ｂ）に示すように、バイブレータ等の締固装置Ｍ３を投入装置Ｍ２から袋５Ａ内部に挿入し、この締固装置Ｍ３によって粒状物５Ｂに振動を加えて締め固める。このように粒状物５Ｂの投入と締め固めを所定高さごとに繰り返し、透水層４の下面位置まで粒状物５Ｂを詰めて杭体５を構築する。

次に、図７（Ａ）に示すように、地盤Ｇを掘削して根伐り底Ｄ２から杭体５の上部を露出させたら、透水層４の下面位置（砕石層６の上面位置）で袋５Ａを切断し、切断した袋５Ａ’を除去する。次に、図７（Ｂ）に示すように、根伐り底Ｄ２の表面に砕石を敷き詰めて砕石層６を形成してから、土嚢材４Ａを並べて積層し、第一透水層４１を形成する。この積層作業は、人手によって行ってもよいし、適宜な装置あるいは重機を用いて行ってもよい。次に、第一透水層４１の上側に基礎本体２を構築する。この際、基礎底版３２の構築方法としては、第一透水層４１の上側に直接コンクリートを打設してもよいし、第一透水層４１の上側に砕石や軽量骨材等を敷き並べた上にコンクリートを打設してもよい。次に、基礎本体３の基礎立上り３１の外側面に沿って、第一透水層４１の上側に土嚢材４Ａを積層して第二透水層４２を形成する。以上のようにして基礎構造の構築が完了したら、基礎立上り３１及び基礎梁３４の上に建物本体２を構築して建物１を完成させる。

本実施形態によれば、透水層４と杭体５とが連続して形成されているので、地震時に地盤Ｇが液状化して地下水が上昇した場合であっても、杭体５内部を通して透水層４へ地下水を送って地表ＧＬに排水することができる。従って、地下水による過大な浮力が基礎本体３に作用することを防止して、不均一な浮力による建物１の傾きを抑制することができるとともに、地盤Ｇ中に地下水が滞留することがなく、その腐敗や劣化を防止することができる。また、透水性を有した袋５Ａに粒状物５Ｂを詰めて杭体５が構成され、透水性を有した土嚢材４Ａを積層して透水層４が構成されているので、杭体５及び透水層４の透水性を確保して地下水をより確実に排水することができる。さらに、袋５Ａの内部に粒状物５Ｂを詰めて杭体５が構築できるので、安価かつ容易な施工手順で杭体５を構築することができ、施工コストの抑制と工期短縮とを図ることができる。

また、地震時に液状化して軟弱化した地盤に過大なせん断変位が生じた場合であっても、袋５Ａで粒状物５Ｂが拘束された杭体５が地盤の変位に追従することができるとともに、粒状物５Ｂの分散を防止することができ、杭体５の破損を防止することができる。そして、地震後には杭体５が初期状態に復帰して所定の鉛直支持力で建物１を支持することで、建物１の傾きを効果的に抑制することができる。さらに、杭体５の施工時において、所定高さごとに粒状物５Ｂを締め固めることで、袋５Ａによる粒状物５Ｂの拘束度を高めて、地震時における杭体５の変形追従性を向上させることができるとともに、地震後に初期状態へ復帰しやすくして杭体５の鉛直支持力を確保することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態にかかる基礎構造を、図８〜図１０に基づいて説明する。本実施形態に係る基礎構造は、前記実施形態と比較して、杭体の構成と、杭体と基礎本体とが連結されている構造とが相違し、他の構成は略同一である。以下、相違点について詳しく説明する。本実施形態の基礎構造は、基礎本体３と、透水層４と、杭体７と、に加え、基礎本体３と杭体７とを連結する連結手段８をさらに備えて構成されている。

杭体７は、基礎底版３２の下面から透水層４を貫通するとともに下方の地盤Ｇ中に貫入して延びて設けられている。この杭体７は、当該杭体７の外面を形成するとともに透水性を有した袋７Ａと、この袋７Ａの内部に積層された複数の第二土嚢材７Ｂと、を備えて構成されている。袋７Ａは、前記第一実施形態の袋５Ａと同様に、例えば、ポリエチレン製等の透水性を有した織布で構成され、その直径が６００ｍｍで杭長に応じた長さを有したものである。第二土嚢材７Ｂは、前記第一実施形態の土嚢材４Ａと同様に、例えば、ポリエチレン製等の透水性を有した織布で構成された土嚢袋７１にガラス片やガラス粒等の粒状物７２を詰めたものが利用できる。このような第二土嚢材７Ｂとしては、直径３００ｍｍｘ高さ３００ｍｍ程度のサイズであり、袋７Ａの内部に平面当り４個程度が並べられるものが好ましい。そして、第二土嚢材７Ｂは、土嚢袋７１及び粒状物７２の両方が水を通すことから第二土嚢材７Ｂ自体が透水性を有するとともに、積層した第二土嚢材７Ｂ同士に適度な隙間が形成されることから、この隙間によっても透水性が得られ、さらに袋７Ａも透水性を有することから、杭体７が透水性を有して構成される。

連結手段８は、杭体７の内部を上下方向に貫いて設けられる芯材８１と、この芯材８１の下端部（先端部）を杭体７の先端部に位置する第二土嚢材７Ｂに定着する先端定着材８２と、芯材８１の上端部を基礎本体３に定着する上端定着材８３と、を有して構成されている。芯材８１は、例えば、直径２５ｍｍの丸鋼からなり、その上下端部にナット８４が螺合するねじ山が形成され、杭体７の杭長に基礎底版３２の厚さ寸法と上下のねじ止め寸法とを加えた長さ寸法を有した棒材である。なお、芯材８１としては、丸鋼に限らず、異形鉄筋でもよいし、形鋼でもよいし、さらにはワイヤケーブル等であってもよい。先端定着材８２及び上端定着材８３は、それぞれ板厚１６ｍｍｘ直径５００ｍｍの円形鋼板からなり、中心に芯材８１を挿通させる挿通孔が形成されている。先端定着材８２は、杭体７内部の最下端の第二土嚢材７Ｂよりも下側に設けられ、芯材８１の下端部に螺合したナット８４によって下方への移動が拘束されている。上端定着材８３は、基礎本体３の基礎底版３２上面に沿って設けられ、芯材８１の上端部に螺合したナット８４によって上方への移動が拘束されている。

以上の連結手段８によれば、基礎本体３と杭体７とが互いに離れる方向に移動するような荷重に対し、先端定着材８２が第二土嚢材７Ｂから下向きの押圧力を受け、上端定着材８３が基礎底版３２から上向きの押圧力を受け、これらの押圧力によって生じる芯材８１の引張り力によって、基礎本体３と杭体７との離間移動が規制されて互いに連結されるようになっている。従って、建物本体２や基礎本体３に上向きの荷重（例えば、風による吹き上げ力や、地下水による浮力）が作用した場合であっても、連結手段８によって基礎本体３と杭体７とが一体に連結されていることで、杭体７の引き抜き抵抗力（自重＋周面摩擦力）によって上向きの荷重に抵抗することができ、建物１の浮き上がりや転倒が防止できるようになっている。

また、地震によって地盤Ｇにせん断変形が生じた場合には、袋７Ａ内部に積層された上下の第二土嚢材７Ｂ同士が左右にずれるように移動することで、杭体７がせん断変形可能になっており、軟弱地盤や液状化地盤における地震時の地盤Ｇの変位に杭体７が追従できるとともに、地盤Ｇから入力する地震動を上方に伝達しにくくして杭体７による免震効果を得ることもできる。この際、積層された第二土嚢材７Ｂが袋７Ａによって拘束されているので、第二土嚢材７Ｂ同士が分離せず、地震後には杭体７を初期状態に復帰させることができるようになっている。また、連結手段８の芯材８１は、細長い棒状の部材（鋼棒）であって曲げ剛性が極めて小さいことから、杭体７のせん断変形に容易に追従できるとともに、杭体７と基礎本体３との間に作用するせん断力に対しては、上端定着材８３とともに基礎底版３２を係止することで、杭体７と基礎本体３とが左右にずれる移動を拘束し、これにより杭体７と基礎本体３との一体性が保持できるようになっている。

以上のような基礎構造の施工手順としては、前記第一実施形態と同様に、先ず、杭体７の施工位置及び杭長に応じて掘削装置を用いて地盤Ｇを掘削して掘削孔を形成し、この掘削孔に袋７Ａを挿入するとともに、袋７Ａの内部に先端定着材８２を取り付けた芯材８１を挿入する。次に、第二土嚢材７Ｂを袋７Ａ内部に投入し、その自然落下の衝撃によって第二土嚢材７Ｂ自体を締め固めつつ、芯材８１が中心になるようにして袋７Ａの内部に第二土嚢材７Ｂを積層していく。このように袋７Ａの内部に第二土嚢材７Ｂを順次積層し、第一透水層４１の上面（基礎底版３２の下面）位置まで第二土嚢材７Ｂを積層して杭体７を構築する。

次に、前記第一実施形態と同様に、透水層４及び基礎本体３を構築するが、この際、基礎底版３２を貫通するように芯材８１の上端部を突出させておき、基礎本体３の構築後、芯材８１の上端部に上端定着材８３を取り付け、ナット８４を締め付けることで上端定着材８３を基礎本体３の上面に押圧して芯材８１を定着させ、これにより杭体７と基礎本体３とを連結する。なお、連結手段８の連結後に圧密沈下等によって基礎本体３が沈下した場合など、基礎底版３２に対して芯材８１が相対的に上向きに突出移動した場合には、再度ナット８４を締め付けて上端定着材８３を基礎本体３の上面に押圧すればよい。また、芯材８１による基礎底版３２の貫通孔には、適宜な止水材を充填しておくことが好ましい。

本実施形態によれば、前記第一実施形態と同様に、透水層４と杭体７とが連続して形成されているので、杭体７内部を通して透水層４へ地下水を送って地表ＧＬに排水することができ、地下水による過大な浮力が基礎本体３に作用することを防止して、不均一な浮力による建物１の傾きを抑制することができる。また、地震時に液状化して軟弱化した地盤Ｇに過大なせん断変位が生じた場合であっても、杭体７が地盤Ｇの変位に追従することができるとともに、地震後には杭体７が初期状態に復帰して建物１を支持し、建物１の傾きを効果的に抑制することができる。さらに、連結手段８によって杭体７と基礎本体３とが連結されているので、建物本体２や基礎本体３に作用する上向きの荷重に対し、杭体７の引き抜き抵抗力によって基礎の浮き上がりや転倒を防止することができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、前記実施形態では、基礎本体３が基礎立上り３１と基礎底版３２とを有したべた基礎形式のものであったが、基礎本体としては、独立基礎形式や布基礎形式のものでもよい。また、前記実施形態では、透水層４が第一透水層４１と第二透水層４２とを有して基礎本体３の全体を覆って設けられていたが、透水層としては、基礎本体の全体と地盤との間に設けられるものに限らず、基礎本体の平面内において部分的に設けられていてもよく、その場合には部分的に設けた透水層に杭体が連続して設けられていればよい。また、前記実施形態では、杭体５，７の袋５Ａ，７Ａ、土嚢材４Ａ及び第二土嚢材７Ｂの土嚢袋をポリエチレン製等の織布で構成したが、袋の材質等は特に限定されず、透水性を有したものであればよい。さらに、杭体５の粒状物５Ｂや土嚢材４Ａ及び第二土嚢材７Ｂの粒状物に関しても、ガラス片やガラス粒等で構成されるものに限らず、砕石や樹脂製粒状物などの任意の材料を利用することが可能である。

１建物
２建物本体（上部構造）
３基礎本体
４透水層
４Ａ土嚢材
５，７杭体
５Ａ，７Ａ袋
５Ｂ粒状物
６砕石層
７Ｂ第二土嚢材
８連結手段
３１基礎立上り
３２基礎底版
４１第一透水層
４２第二透水層
７１土嚢袋
７２粒状物
８１芯材
８２先端定着材
８３上端定着材

Claims

建物の上部構造と連結される基礎本体と、
前記基礎本体と地盤との間に設けられる透水層と、
前記透水層から下方の地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、を備え、
前記杭体は、該杭体の外面を形成するとともに透水性を有した袋と、該袋の内部に詰められた粒状物と、を備えて構成され、
前記透水層の下面と前記地盤との間に砕石層が設けられ、前記透水層の下面位置にて前記杭体の袋が切断され、該切断位置まで前記粒状物が詰められていることを特徴とする基礎構造。
建物の上部構造と連結される基礎本体と、
前記基礎本体と地盤との間に設けられる透水層と、
前記透水層から下方の地盤中に貫入して延びる複数の杭体と、
前記杭体を前記基礎本体に連結する連結手段と、を備え、
前記杭体は、該杭体の外面を形成するとともに透水性を有した袋と、該袋の内部に詰められた粒状物と、を備えて構成され、
前記連結手段は、前記杭体の内部を上下方向に貫いて設けられる芯材と、該芯材の先端部を前記杭体の先端部に定着する先端定着材と、前記芯材の上端部を前記基礎本体に定着する上端定着材と、を有して構成されていることを特徴とする基礎構造。
前記杭体における前記袋の内部に詰められる前記粒状物は、透水性を有した所定寸法の土嚢袋に該粒状物を詰めた第二土嚢材として構成され、該第二土嚢材を前記袋の内部に積層して前記杭体が構成されていることを特徴とする請求項２に記載の基礎構造。
前記基礎本体は、前記上部構造の外周に沿って設けられる基礎立上りと、該基礎立上りの下端部と一体に連結される基礎底版と、を有して構成され、
前記透水層は、前記基礎底版の下面に沿って設けられる第一透水層と、前記基礎立上りの外側面に沿って設けられる第二透水層と、を有して構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基礎構造。
前記第一及び第二の透水層がそれぞれ複数の土嚢材を積層して構成され、
前記土嚢材は、透水性を有した所定寸法の土嚢袋に粒状物を詰めて構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。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基礎構造に係る基礎の構築方法であって、
前記杭体の寸法に応じて地盤を掘削し、掘削した掘削孔に前記杭体の袋をセットし、セットした袋に前記粒状物を投入するとともに、投入した前記粒状物を所定高さごとに締め固め、該粒状物を前記透水層の下面位置まで詰めて前記杭体を構築し、
前記基礎本体及び前記透水層が構築される領域の地盤を掘削し、掘削して露出した前記杭体の袋を前記透水層の下面位置で切断し、複数の土嚢材を積層して前記透水層を形成してから、該透水層の上側に前記基礎本体を構築することを特徴とする基礎の構築方法。
請求項２又は３に記載の基礎構造に係る基礎の構築方法であって、
前記杭体の寸法に応じて地盤を掘削し、掘削した掘削孔に前記杭体の袋をセットし、セットした袋の内部に前記連結手段の芯材及び先端定着材を挿入するとともに、該袋の内部に前記粒状物を投入するか、又は、前記第二土嚢材を投入して前記杭体を構築し、
前記基礎本体及び前記透水層が構築される領域の地盤を掘削し、複数の土嚢材を積層して前記透水層を形成してから、該透水層の上側に前記基礎本体を構築し、構築した基礎本体に貫通させた前記芯材に前記上端定着材を固定して該基礎本体と前記杭体とを連結することを特徴とする基礎の構築方法。