JP6010311B2 - 基礎補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、戸建て住宅を建築する箇所に設置されてその箇所の地盤および戸建て住宅の基礎を補強する基礎補強構造に関する。

幅方向に配列されるとともに長手方向に延びる複数の凹溝が形成された帯状シートから作られた合成樹脂製の芯材と、その芯材の凹溝の開口部を覆うように、芯材の各表面に貼着された通水性シートとを有し、通水性シートと各凹溝とによって通水路が区画され、互いに隣り合うそれら通水路を貫通する貫通孔が凹溝を区画する芯材の側壁に形成された地盤強化材が開示されている（特許文献１参照）。この地盤強化材は、それを地中に埋設すると、その地中の水分であるたとえば間隙水が地盤強化材の通水性シートを通して各通水路の中に進入する。各通水路に進入した侵入水は、通水路を通して上昇し、地上に露出した通水路端部の開口から地上に流出する。このようにして地中の不要な水分を除去し、軟弱地盤を改良することができる。

特開平９−２９６４３８号公報

地震によって地盤に液状化が生じると、地盤が液体化し、戸建て住宅の基礎を支える地盤が軟弱となり、基礎が傾いたり、基礎が地中に埋没し、基礎がその機能を著しく喪失する場合があり、それにともなって戸建て住宅が傾き、住宅が正常な姿勢を維持することができない場合がある。なお、前記公報に開示の地盤強化材は、戸建て住宅を建築する箇所に設置されてその箇所の地盤を補強するものではなく、その上に戸建て住宅が建築されることはなく、地震によって地盤に液状化が生じた場合、地盤に含まれる水分を封じ込めて地盤の液体化を防止することはできず、基礎の傾きや埋没を防ぐことができない。

本発明の目的は、地盤に液状化が生じたとしても、地盤の液体化を防ぐことができ、戸建て住宅の基礎の傾きや埋没を防ぐことができる基礎補強構造を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、戸建て住宅を建築する箇所に設置されてその箇所の地盤および戸建て住宅の基礎を補強する基礎補強構造である。

前記前提における本発明の基礎補強構造の特徴は、基礎補強構造が地盤補強パイルと戸建て住宅の布基礎またはベタ基礎と一体になった基礎補強パイルとから形成され、地盤補強パイルが、戸建て住宅を建築する箇所の地中に埋設された上下方向へ長い所定容積の地盤補強用パイル型枠と、地盤補強用パイル型枠の内部空間全域に稠密に収納された複数の砕石とから形成され、地盤補強用パイル型枠の周面には、地中に含まれる水分を地盤補強用パイル型枠の内部空間に流入させる複数の孔が作られ、地盤補強パイルでは、地盤に液状化が生じたときに地盤に含まれる水分を地盤補強用パイル型枠のそれら孔から砕石間に流入させ、砕石間の毛細管現象でその水分を地盤補強用パイル型枠の内部空間に封じ込め、それによって地盤の液体化を防止し、基礎補強パイルが、戸建て住宅を建築する箇所の地中に埋設された上下方向へ長い所定容積の基礎補強用パイル型枠と、基礎補強用パイル型枠の内部空間に挿入された補強鉄筋と、基礎補強用パイル型枠の内部空間に打設されたコンクリートとから形成され、地盤補強用パイル型枠の周面には、複数の貫通孔が形成され、基礎補強パイルでは、それら貫通孔から地中に突出するコンクリートが複数のアンカー部を形成していることにある。

本発明にかかる基礎補強構造の一例としては、地盤補強用パイル型枠と基礎補強用パイル型枠とが、複数の貫通孔を有して側縁部どうしを重ね合わせつつ上下方向へスパイラル状に巻かれた一枚の金属板から形成され、金属板の側縁部どうしが係合する円筒である。

本発明にかかる基礎補強構造の他の一例としては、地盤補強用パイル型枠が、ラスから作られた円筒であり、地盤補強用パイル型枠に作られた孔が、ラスの網目である。

本発明にかかる基礎補強構造の他の一例としては、地盤補強パイルが、地盤補強用パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で戸建て住宅の布基礎またはベタ基礎の直下に設置され、または、地盤補強用パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で布基礎またはベタ基礎の近傍に設置される。

本発明にかかる基礎補強構造の他の一例としては、砕石がクラッシャーラン、粒度調整砕石、スクリーニングス、再生砕石のうちの少なくとも１種類である。

本発明にかかる基礎補強構造の他の一例としては、基礎補強パイルの補強鉄筋が、上下方向へ延びる上端筋と、上下方向へ延びる一対の下端筋と、上端筋と下端筋との間に位置して上下方向へ波状に曲折を繰り返しながら上下方向へ延びる一対のラチス筋とから形成され、ラチス筋が、その一端部から他端部に向かって外方へ末広がりになり、ラチス筋の一端部が、上端筋に溶接され、ラチス筋の他端部が、下端筋に溶接されている。

本発明にかかる基礎補強構造の他の一例としては、基礎補強パイルの補強鉄筋が、上端筋と下端筋とに取り付けられて上下方向へ並ぶ複数のスペーサを含み、それらスペーサが、上下端筋に着脱可能に嵌合した嵌合部と、補強鉄筋を基礎補強用パイル型枠の内部空間に挿入したときに、基礎補強用パイル型枠の周面の内側に当接する当接部とを有する。

本発明にかかる地盤補強パイルによれば、地震によって地盤に液状化が生じ、地盤に含まれる水分が地表に滲出しようとしたとしても、その水分をパイル型枠のそれら孔から砕石間に流入させ、地表に滲出する水分を地盤補強パイルが吸収し、砕石間の毛細管現象でその水分をパイル型枠の内部空間に封じ込めるから、それによって地盤の液体化を防止することができる。地盤補強パイルは、それによって地震の際の地盤の液体化が防止されるから、地盤の軟弱化を防ぐことができ、基礎が傾いたり、基礎が地中に埋没することはなく、基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。

パイル型枠が複数の貫通孔を有する一枚の金属板の側縁部どうしを重ね合わせつつその金属板を上下方向へスパイラル状に巻くことによって作られ、金属板の側縁部どうしを係合させた円筒である地盤補強パイルは、金属板のスパイラル状に延びる側縁部どうしを係合させ、それによってパイル型枠にスパイラル状に延びるリブが作られるから、パイル型枠の強度を高くすることができ、パイル型枠の上に戸建て住宅の基礎が位置したとしても、パイル型枠が座屈することはなく、地盤補強パイルの形態を確実に維持することができる。地盤補強パイルは、地震の際に地表に滲出する水分を吸収し、砕石間の毛細管現象でその水分をパイル型枠の内部に封じ込め、それによって地盤の液体化を防止することができ、基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。

パイル型枠がラスから作られた円筒であり、パイル型枠に作られた孔がラスの網目である地盤補強パイルは、地震の際に地盤から地表に滲出する水分をラスの網目から砕石間に確実に流入させることができる。地盤補強パイルは、地震の際に地表に滲出する水分を吸収し、砕石間の毛細管現象でその水分をパイル型枠の内部に封じ込め、それによって地盤の液体化を防止することができ、基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。

パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で戸建て住宅の布基礎またはベタ基礎の直下に設置され、または、パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で布基礎またはベタ基礎の近傍に設置される地盤補強パイルは、パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態でそれを布基礎またはベタ基礎の直下に設置することで、地震の際に布基礎やベタ基礎の下の地盤から地表に滲出する水分を吸収し、砕石間の毛細管現象でその水分をパイル型枠の内部に封じ込め、それによって布基礎やベタ基礎の下の地盤の液体化を防止することができ、布基礎やベタ基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。地盤補強パイルは、パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態でそれを布基礎またはベタ基礎の近傍に設置することで、地震の際に布基礎やベタ基礎の近傍の地盤から地表に滲出する水分を吸収し、砕石間の毛細管現象でその水分をパイル型枠の内部に封じ込め、それによって布基礎やベタ基礎の近傍の地盤の液体化を防止することができ、布基礎やベタ基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。

砕石がクラッシャーラン、粒度調整砕石、スクリーニングス、再生砕石のうちの少なくとも１種類である地盤補強パイルは、砕石としてそれらのうちの少なくとも１種類を使用することで、地震の際に地盤から地表に滲出する水分をそれら砕石間の毛細管現象でパイル型枠の内部に封じ込めることができるから、それによって地盤の液体化を防止することができ、基礎の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅の正常な姿勢を維持させることができる。

一例として示す地盤補強パイルの斜視図。 他の一例として示す地盤補強パイルの斜視図。 地盤補強パイルと併用される基礎補強パイルの斜視図。 パイル型枠と補強鉄筋とを分離して示すそれらの斜視図。 図１および図３の５−５線端面図。 地盤補強パイルおよび基礎補強パイルの施工方法の一例を示す図。 図６から続く施工方法を示す図。 図７から続く施工方法を示す図。 図８から続く施工方法を示す図。 図９から続く施工方法を示す図。 鉄筋と第１鉄筋部との連結状態を示す図。 地盤補強パイルおよび基礎補強パイルの施工完了の一例を示す図。 地盤補強パイルおよび基礎補強パイルの施工完了の他の一例を示す図。 地盤補強パイルおよび基礎補強パイルを設置した状態の戸建て住宅の概念図。 地盤補強パイルおよび基礎補強パイルを設置した状態の戸建て住宅の概念図。

一例として示す地盤補強パイル１０Ａの斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る基礎補強構造（地盤補強パイルおよび基礎補強パイル）および地盤補強パイルおよび基礎補強パイルを施工する施工方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、他の一例として示す地盤補強パイル１０Ｂの斜視図であり、図３は、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂと併用される基礎補強パイル１３の斜視図である。図４は、パイル型枠１４Ａと補強鉄筋１８とを分離して示すそれらの斜視図である。図５は、図１および図３の５−５線端面図である。図３では、布基礎１６またはベタ基礎１７の図示を省略している。図１〜３では、上下方向を矢印Ａで示す。

それら地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、戸建て住宅１１（図１４，１５参照）を建築する箇所に設置され、その箇所の地盤１２および戸建て住宅１１の基礎を補強する。地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、図３に示す基礎補強パイル１３と併用され、基礎補強パイル１３とともに、基礎補強構造を形成する。地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、所定容積のパイル型枠１４Ａ，１４Ｂ（地盤補強用パイル型枠）と複数の砕石１５とから形成されている。基礎補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、戸建て住宅１１の布基礎１６やベタ基礎１７を作る地盤１２に設置され、それら基礎１６，１７を補強する。基礎補強パイル１３は、パイル型枠１４Ａ（基礎補強用パイル型枠）と補強鉄筋１８とコンクリート１９とから形成されている。

地盤補強パイル１０Ａや基礎補強パイル１３に使用されるパイル型枠１４Ａは、銅板や鉄板、ステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板から作られており、上下方向へ延びる中空円筒状に成型されている。パイル型枠１４Ａは、筒状の周面２０と、円形の頂部開口２１および底部開口２２とを有する。パイル型枠１４Ａの周面２０には、型枠１４Ａを貫通する複数の貫通孔２３が作られている。なお、貫通孔２３の形状や数、大きさに特に限定はなく、それらを任意に決定することができる。

パイル型枠１４Ａは、複数の貫通孔２３を有する一枚の金属板の側縁部２４Ａ，２４Ｂどうしを重ね合わせつつその金属板を上下方向へスパイラル状に巻くことによって作られている。金属板の側縁部２４Ａ，２４Ｂどうしは、図５に示すように、一方の側縁部２４Ａと他方の側縁部２４Ｂとが重なり合った状態で、一方の側縁部２４Ａが他方の側縁部２４Ｂに挟み込まれているとともに、他方の側縁部２４Ｂが一方の側縁部２４Ａに挟み込まれ、容易に分離することがないように強固に係合している。

金属板のスパイラル状に延びる側縁部２４Ａ，２４Ｂどうしを係合させ、それによってパイル型枠１４Ａにスパイラル状に延びるリブ２５が作られるから、パイル型枠１４Ａの強度を高くすることができ、パイル型枠１４Ａの上に布基礎１６やベタ基礎１７が位置したとしても、パイル型枠１４Ａが座屈することはなく、パイル型枠１４Ａの形態を確実に維持することができる。

地盤補強パイル１０Ｂに使用されるパイル型枠１４Ｂは、ラス（エキスパンドメタル）を中空円筒状に成型することから作られている。パイル型枠１４Ｂは、筒状の周面２０と、円形の頂部開口２１および底部開口２２とを有する。パイル型枠１４Ｂは、その周面２０に複数の網目２６を有する。頂部開口２１および底部開口２２には円形の固定リング２７が取り付けられ、その固定リング２７によってパイル型枠１４Ｂの円筒形状が保持されている。

パイル型枠１４Ｂ（ラス）には、上下方向へ延びる複数本の力骨２８（リブ）が作られている。ラスには、平ラスや波形ラスを使用することができる。パイル型枠１４Ｂは、上下方向へ延びる複数本の力骨２８が作られているから、パイル型枠１４Ｂの強度を高くすることができ、パイル型枠１４Ｂの上に布基礎１６やベタ基礎１７が位置したとしても、パイル型枠１４Ｂが座屈することはなく、パイル型枠１４Ｂの形態を確実に維持することができる。

それらパイル型枠１４Ａ，１４Ｂは、その直径が１５０〜３００ｍｍの範囲にあり、上下方向の長さ寸法が２〜６ｍの範囲にある。なお、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂに使用されるパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの直径や長さ寸法は、戸建て住宅１１を建築する箇所の地盤１２（周辺地盤を含む）の軟弱度合いによって決定される。たとえば、地盤１２が著しく軟弱な場合、直径および長さ寸法の大きなパイル型枠１４Ａ，１４Ｂが選定され、地盤１２の軟弱度合いが小さい場合、直径および長さ寸法の小さなパイル型枠１４Ａ，１４Ｂが選定される。また、基礎補強パイル１３に使用されるパイル型枠１４Ａの直径や長さ寸法は、戸建て住宅１１を建築する際の構造計算によって前記範囲内で決定される。パイル型枠１４Ａ，１４Ｂは、複数のそれらが事前に工場において作成され、戸建て住宅１１の建築現場に搬送される。

砕石１５には、クラッシャーラン、粒度調整砕石、スクリーニングス、再生砕石のうちのいずれか、またはそれらのうちの少なくとも１種類が使用されている。砕石１５は、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの内部空間２９全域に稠密に収納されている。クラッシャーランは、砕石１５のうちのふるい分けをせずに粒度が不揃いのものであり、粒度調整砕石は、砕石１５のうちのふるい分けをして粒度が揃っているものである。スクリーニングスは、砕石１５の時に発生する細かい岩石の破片であり、再生砕石は、建築物を解体したときに発生するコンクリート塊やアスファルトコンクリート塊を破砕したものである。

基礎補強パイル１３に使用される補強鉄筋１８は、パイル型枠１４Ａの頂部開口２１から上方へ延びる第１鉄筋部３０と、パイル型枠１４Ａの内部空間２９に位置する第２鉄筋部３１とを有する。補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０は、布基礎１６やベタ基礎１７の基礎鉄筋４０と連結され、それら鉄筋とともに布基礎１６やベタ基礎１７を作るコンクリート１９と一体になっている。補強鉄筋１８の第２鉄筋部３１は、パイル型枠１４Ａの内部空間２９に打設されたコンクリート１９と一体になっている。

補強鉄筋１８は、図４に示すように、１本の上端筋３２と２本（一対）の下端筋３３と２本（一対）のラチス筋３４とから形成されている。上端筋３２は、断面円形の鉄棒であり、上下方向へ直状に延びている。それら下端筋３３は、上端筋３２から所定寸法離間して上端筋３２の両側に配置されている。下端筋３３は、断面円形の鉄棒であり、上下方向へ直状に延びている。上端筋３２および下端筋３３は、それらの上下方向の長さ寸法が略同一である。

それらラチス筋３４は、上端筋３２と下端筋３３との間に位置して波状に曲折（起伏）を繰り返しながら上下方向へ延びている。ラチス筋３４は、断面円形の鉄棒であり、一端部および他端部と、それら端部の間に延びる中間部とを有する。各ラチス筋３４の波状に曲折を繰り返す角度は一定であり、単位長さ（たとえば１ｍ）当たりの各ラチス筋３４の曲折を繰り返す回数は同一である。なお、各ラチス筋３４の波状に曲折を繰り返す角度は自由に変えることができ、その角度を調節（単位長さ当たりのラチス筋３４の曲折を繰り返す回数を調節）することで、ラチス筋３４の一端部どうしの上下方向の離間寸法を調節することができ、ラチス筋３４の他端部どうしの上下方向の離間寸法を調節することができる。

それらラチス筋３４は、上端筋３２を挟んで横方向へ対称型に配置されている。したがって、横方向に並ぶそれらのラチス筋３４の一端部どうしの位置が一致し、中間部どうしの位置が一致しており、他端部どうしの位置が一致している。それらラチス筋３４は、上端筋３２に対して所定角度で傾斜し、その一端部から他端部に向かって外方へ末広がりを呈する。それらラチス筋３４の傾斜角度について特に限定はなく、傾斜角度を自由に変えることができる。

ラチス筋３４の一端部は、上端筋３２に向かって凸となるように弧を画いており、上端筋３２の外側に位置して上端筋３２の周面に当接し、一端部のうちの上端筋３２と交差する部分（交差箇所）が上端筋３２にスポット溶接されている。ラチス筋３４の他端部は、下端筋３３の下方において下端筋３３の外方へ折り曲げられ（外方へ屈曲し）、下端筋３３の外方へ向かって凸となるように弧を画いている。ラチス筋３４の他端部は、下端筋３３の内側に位置して下端筋３３の周面に当接し、他端部のうちの下端筋３３と交差する部分（交差箇所）が下端筋３３にスポット溶接されている。なお、ラチス筋３４の他端部が下端筋３３の外方へ折り曲げられておらず、他端部が下端筋３３の下方に向かって凸となるように弧を画いている形状であってもよい。

スポット溶接では、図示はしていないが、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４を各電極で押圧しつつ、それら電極で上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４を挟み込む。電極で上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４を挟み込むと同時に、それら電極に所定の電流を流す（所定の電圧を印可する）。それら電極から流れた電流は、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４に流れ、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４を加熱溶融する。次に、それら電極が上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４から離間し、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４が自然に冷却され、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４がそれらの交差箇所において溶着する。

補強鉄筋１８では、それらラチス筋３４の上下方向に隣接する一端部どうしの離間寸法が等しく、一端部が上下方向へ等間隔で並ぶとともに、上端筋３２とラチス筋３４との交差箇所が上下方向へ等間隔で並んでいる。さらに、それらラチス筋３４の上下方向に隣接する他端部どうしの離間寸法が等しく、他端部が上下方向へ等間隔で並ぶとともに、下端筋３３とラチス筋３４との交差箇所が上下方向へ等間隔で並んでいる。

上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４は、それらの太さについて特に限はなく、基礎補強パイル１３の大きさやそれに必要な強度に合わせて上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４の太さを自由に変えることができる。なお、それらの太さは、戸建て住宅１１を建築する際の構造計算によって決定される。

また、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４の上下方向の長さ寸法について特に限定はなく、パイル型枠１４Ａの長さ寸法に応じて、その長さ寸法が決定される。上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４は鉄から作られているが、鉄以外の金属から作ることもできる。また、上端筋３２や下端筋３３、ラチス筋３４に鉄を用いる場合は、それらにメッキ等の防錆処理が施されていてもよい。

補強鉄筋１８（上端筋３２や下端筋３３）には、複数個のスペーサ３５（位置決め部材）が取り付けられている。スペーサ３５は、上下端筋３２，３３において上下方向へ所定寸法離間して並んでいる。それらスペーサ３５は、上下端筋３２，３３に着脱可能に嵌合した嵌合部と、補強鉄筋１８をパイル型枠１４Ａの内部空間２９に挿入したときに、型枠１４Ａの周面２０の内側に当接する当接部とを有する。

コンクリート１９は、パイル型枠１４Ａの内部空間２９において補強鉄筋１８の第２鉄筋部３１と一体になった鉄筋コンクリート部３６（図３参照）と、鉄筋コンクリート部３６に繋がってパイル型枠１４Ａの周面２０のそれら貫通孔２３から地中３７に突出する複数のアンカー部３８（図３参照）と、鉄筋コンクリート部３６に繋がって布基礎１６やベタ基礎１７の基礎鉄筋４０と補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０と一体になった基礎コンクリート部３９（図１２，１３参照）とを有する。

なお、図３では、コンクリート１９がパイル型枠１４Ａの内部空間２９のみに打設された状態を図示しているが、コンクリート１９はパイル型枠１４Ａの内部空間２９の他に、布基礎１６やベタ基礎１７を形成する基礎鉄筋４０にも打設され（図１２，１３参照）、布基礎１６やベタ基礎１６を構築するとともに、基礎補強パイル１３と布基礎１６やベタ基礎１７とを一体化する。

図６は、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂおよび基礎補強パイル１３の施工方法の一例を示す図であり、図７は、図６から続く施工方法を示す図である。図８は、図７から続く施工方法を示す図であり、図９は、図８から続く施工方法を示す図である。図１０は、図９から続く施工方法を示す図であり、図１１は、基礎鉄筋４０と第１鉄筋部３０との連結状態を示す図である。図１２は、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂおよび基礎補強パイル１３の施工完了の一例を示す図であり、図１３は、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂおよび基礎補強パイル１３の施工完了の他の一例を示す図である。図６では、上下方向を矢印Ａで示す。

地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂおよび基礎補強パイル１３の施工方法では、穿孔工程、地盤補強パイル埋設工程、基礎補強パイル埋設工程、砕石収納工程、補強鉄筋挿入工程、連結工程、コンクリート打設工程、基礎作成工程の各工程を実施する。なお、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂや基礎補強パイル１３を施工する前には、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂ、砕石１５、補強鉄筋１８、スペーサ３５、基礎鉄筋４０、型枠、原料セメント、骨材等の部材が工場から搬送されている。

さらに、布基礎工事またはベタ基礎工事の施工準備（根切り工事）が完了している。また、事前に調査された戸建て住宅１１を建築する箇所の地盤１２（周辺地盤を含む）の軟弱度合いにより、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂに使用するパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの直径や長さ寸法、パイル１４Ａ，１４Ｂの設置箇所、パイル１４Ａ，１４Ｂの設置個数等の各種条件が決められている。あわせて、構造計算（戸建て住宅１１を建築する箇所の地盤１２（周辺地盤を含む）の軟弱度合いを含む）により、基礎補強パイル１３に使用するパイル型枠１４Ａの直径や長さ寸法、補強鉄筋の太さや長さ寸法、布基礎１６やベタ基礎１７おけるパイル１４Ａの設置箇所、パイル１４Ａの設置個数等の各種条件が決められている。

穿孔工程では、重機（バックホー）を利用し、または、ボーリングによって、布基礎１６（根切り工事済み）やベタ基礎１７（根切り工事済み）を作る地盤１２を穿孔（掘削）し、図６に示すように、布基礎１６やベタ基礎１７におけるそれらパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの設置箇所（根切り工事によって掘削した箇所）において地表４１から地中３７に向かって上下方向へ延びる複数の孔４２Ａ，４２Ｂを作る。穿孔工程では、各パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの設置個数と同一の数の孔４２Ａ，４２Ｂを作る。

なお、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、布基礎１６やベタ基礎１７の直下のみならず、それら基礎１６，１７を作る地盤１２の周辺地盤に設置する場合もあるが、そのような場合において、穿孔工程では、それら基礎１０Ａ，１０Ｂを作る地盤１２の周辺地盤を穿孔し、周辺地盤において地表４２から地中３７に向かって上下方向へ延びる複数の孔４２Ａ，４２Ｂを作る。

孔４２Ａ，４２Ｂを作った後、地盤補強パイル埋設工程および基礎補強パイル埋設工程を実施する。地盤補強パイル埋設工程では、図７に矢印で示すように、それら孔４２Ａに地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂに使用するパイル型枠１４Ａ，１４Ｂを挿入する。基礎補強パイル埋設工程では、孔４２Ｂに基礎補強パイル１３に使用するパイル型枠１４Ａを挿入する。孔４２Ａ，４２Ｂに各パイル型枠１４Ａ，１４Ｂを挿入すると、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの底部が孔４２Ａ，４２Ｂの底に接地し、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの底部開口２２が孔４２Ａ，４２Ｂの底の側に位置するとともに、頂部開口２１が地表４１の側に位置する。孔４２Ａ，４２Ｂにパイル型枠１４Ａ，１４Ｂを挿入した後、孔４２Ａ，４２Ｂの内周面とパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの周面との間に土砂を入れ、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂを孔４２Ａ，４２Ｂに埋設する。

各パイル型枠１４Ａ，１４Ｂを各孔４２Ａ，４２Ｂに埋設した後、砕石収納工程および補強鉄筋挿入工程を実施する。砕石収納工程では、図９に矢印で示すように、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの頂部開口２１から型枠１４Ａ，１４Ｂの内部空間２９に砕石１５を入れる。それら砕石１５は、パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの底部開口２２から頂部開口２１に向かって型枠１４Ａ，１４Ｂの内部空間２９の全域に稠密に収納される。パイル型枠１４Ａ，１４Ｂの内部空間２９に砕石１５を入れた後、型枠１４Ａ，１４Ｂの頂部開口２２に向かって土砂を入れ、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂを地中に埋設する。

補強鉄筋挿入工程では、パイル型枠１４Ａの頂部開口２１から型枠１４Ａの内部空間２９に補強鉄筋１８を挿入する。なお、補強鉄筋１８をパイル型枠１４Ａの内部空間２９に挿入すると、補強鉄筋１８の上下端筋３２，３３に取り付けられたスペーサ３５の当接部がパイル型枠１４Ａの周面２０の内側に当接し、それによって補強鉄筋１８が型枠１４Ａの内部空間２９において位置決めされ、補強鉄筋１８が型枠１４Ａの内部空間２９の径方向中央に位置する。

補強鉄筋１８をパイル型枠１４Ａの内部空間２９に挿入すると、補強鉄筋１８が内部空間２９において上下方向へ延び、補強鉄筋１８のうちの第１鉄筋部３０が型枠１４Ａの頂部開口２１から上方へ露出し、第２鉄筋部３１が型枠１４Ａの内部空間２９に位置する。スペーサ３５によって補強鉄筋１８がパイル型枠１４Ａの内部空間２９の中央に位置決めされるから、型枠１４Ａの内部空間２９における補強鉄筋１８の偏りを防ぐことができる。

補強鉄筋１８をパイル型枠１４Ａに挿入した後、連結工程を実施する。連結工程では、根切り工事後の布基礎１６の設置箇所やベタ基礎１７の設置箇所に基礎鉄筋４０（主筋および補強筋）を配筋（鉄筋組み施工）した後、基礎鉄筋４０と補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０とを連結する。布基礎１６の基礎鉄筋４０は、立ち上がり部と土台部とに相当する箇所に横筋および縦筋を配筋する。ベタ基礎１７の基礎鉄筋４０は、立ち上がり部に相当する箇所に縦筋を配筋するとともに、立ち上がり部と底板部とに相当する箇所に横筋を配筋する。基礎鉄筋４０のうちの横筋の一部が下方へ折り曲げられてパイル型枠１４Ａの内部空間２９に向かって延びている。

連結工程では、図１１に示すように、パイル型枠１４Ａの内部空間２９に向かって延びる基礎鉄筋４０の横筋と補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０における上下端筋３２，３３とが結束線４３によって連結される。なお、基礎鉄筋４０の横筋と上下端筋３２，３３とが溶接によって連結されていてもよい。連結工程において基礎鉄筋４０の横筋と上下端筋３２，３３とを連結した後、布基礎１６やベタ基礎１７の通りに対して型枠（図示せず）を設置（型枠施工）するとともに、アンカーボルト（図示せず）を設置する。

基礎鉄筋４０の横筋と上下端筋３２，３３とを連結した後、コンクリート打設工程を実施する。コンクリート打設工程では、布基礎１６の設置箇所やベタ基礎１７の設置箇所に配筋された基礎鉄筋４０と補強鉄筋１８のうちの第１鉄筋部３０とにコンクリート１９を打設するとともに、補強鉄筋１８のうちの第２鉄筋部３１（パイル型枠１４Ａの内部空間２９）にコンクリート１９を打設する。

コンクリート打設工程では、基礎１６，１７の立ち上がり型枠上部からコンクリート１９を流し、バイブレータ（図示せず）でコンクリート１９をパイル型枠１４Ａの内部空間２９に流入させるとともに、立ち上がり部から土台部や底板部に吹き出させる。打設工程では、パイル型枠１４Ａの内部空間２９の容積よりも多い量のコンクリート１９を型枠１４Ａの内部空間２９に打設し、型枠１４Ａの周面２０に形成されたそれら貫通孔２３から地中３７に向かってコンクリート１９を突出させる。

コンクリート１９を打設した後、基礎作成工程を実施する。基礎作成工程では、コンクリート１９を所定時間養生し、養生時間経過後に、再びバイブレータによって締め固めを行い、コンクリート１９の養生完了後に型枠を取り外す。基礎作成工程では、パイル型枠１４Ａの内部空間２９に補強鉄筋１８の第２鉄筋部３１と一体になった鉄筋コンクリート部３６が作られ、パイル型枠１４Ａの周面２０に形成されたそれら貫通孔２３から地中３７に向かってコンクリート１９が突出したアンカー部３８が作られるとともに、パイル型枠１４Ａの上部に補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０と一体になった布基礎１６またはベタ基礎１７が作られる。なお、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、その頂部開口２１が布基礎１６やベタ基礎１７の直下に位置している。

図１４は、地盤補強パイル１０Ａおよび基礎補強パイル１３を設置した状態の戸建て住宅１１の概念図であり、図１５は、地盤補強パイル１０Ｂおよび基礎補強パイル１３を設置した状態の戸建て住宅１１の概念図である。図１４の概念図では、地盤補強パイル１０Ａと基礎補強パイル１３とから基礎補強構造が構築され、図１５の概念図では、地盤補強パイル１０Ｂと基礎補強パイル１３とから基礎補強構造が構築される。

それら各工程が終了すると、基礎補強パイル１３とともに、補強鉄筋１８の第１鉄筋部３１およびコンクリート１９を介してパイル１３と一体になった布基礎１６やベタ基礎１７が完成し、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂと基礎補強パイル１３とから基礎補強構造が構築される。地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂを埋設し、基礎補強パイル１３と一体になった布基礎１６やベタ基礎１７を作った後、それら基礎を使用して戸建て住宅１１が建築される。

戸建て住宅１１では、基礎補強パイル１３を形成する補強鉄筋１８が布基礎１６やベタ基礎１７と一体になった第１鉄筋部３０とコンクリート１９と一体になった第２鉄筋部３１とを有し、布基礎１６やベタ基礎１７が補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０およびコンクリート１９を介して基礎補強パイル１３に連結されるから、布基礎１６やベタ基礎１７の地盤１２に対する固定がパイル１３によって補強され、布基礎１６やベタ基礎１７の地盤１２に対する固定が強固になる。

それら基礎１６，１７を使用した戸建て住宅１１が完成した後、地震が発生し、その地震によって住宅１１の周辺地盤１２に液状化が生じ、地盤１２に含まれる水分が地表４１に滲出しようとした場合、その水分が地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂのパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの砕石１５間に流入し、地表４１に滲出する水分を地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂが吸収し、砕石１５間の毛細管現象でその水分をパイル型枠１４Ａ，１４Ｂの内部に封じ込める。また、基礎補強パイル１３によって基礎１６，１７の地盤１２に対する固定が強固になっているから、地震の影響によって布基礎１６やベタ基礎１７の周りの地盤１２が変状したとしても、それら基礎１６，１７が傾斜することはなく、それら基礎１６，１７が浮き上がったり、沈下することはない。

パイル型枠１４Ａが複数の貫通孔２３を有する一枚の金属板の側縁部２４Ａ，２４Ｂどうしを重ね合わせつつその金属板を上下方向へスパイラル状に巻くことによって作られ、金属板の側縁部２４Ａ，２４Ｂどうしを係合させた円筒である地盤補強パイル１０Ａは、地震によって地盤１２に液状化が生じ、地盤１２に含まれる水分が地表４１に滲出しようとしたとしても、その水分をパイル型枠１４Ａのそれら孔２３から砕石１５間に流入させ、地表４１に滲出する水分を地盤補強パイル１０Ａが吸収し、砕石１５間の毛細管現象でその水分をパイル型枠１４Ａの内部空間２９に封じ込めるから、それによって地盤１２の液体化を防止することができる。

パイル型枠１４Ｂがラスから作られた円筒であり、パイル型枠１４Ｂに作られた孔がラスの複数の網目２６である地盤補強パイル１０Ｂは、地震によって地盤１２に液状化が生じ、地盤１２に含まれる水分が地表４１に滲出しようとしたとしても、その水分をパイル型枠１４Ｂの網目２６から砕石１５間に流入させ、地表４１に滲出する水分を地盤補強パイル１０Ｂが吸収し、砕石１５間の毛細管現象でその水分をパイル型枠１４Ｂの内部空間２９に封じ込めるから、それによって地盤１２の液体化を防止することができる。

地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂは、地震の際に地盤１２から地表４１に滲出する水分を孔２３や網目２６から砕石１５間に確実に流入させることができ、それらパイル１０Ａ，１０Ｂによって地震の際の地盤１２の液体化が防止されるから、地盤１２の軟弱化を防ぐことができ、基礎１６，１７が傾いたり、基礎１６，１７が地中に埋没することはなく、基礎１６，１７の機能を維持させることができるとともに、戸建て住宅１１の正常な姿勢を維持させることができる。

地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂと基礎補強パイル１３とから構築された基礎補強構造は、基礎補強パイル１３を形成する補強鉄筋１８が布基礎１６やベタ基礎１７と一体になった第１鉄筋部３０とコンクリート１９と一体になった第２鉄筋部３１とを有し、布基礎１６やベタ基礎１７が補強鉄筋１８の第１鉄筋部３０およびコンクリート１９を介して基礎補強パイル１３に連結されるから、布基礎１６やベタ基礎１７の地盤１２に対する固定がパイル１３によって補強され、布基礎１６やベタ基礎１７の地盤１２に対する固定を強固にすることができるとともに、地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂによって地震の際の地盤１２の液体化を防止することができ、戸建て住宅１１の正常な姿勢を確実に維持させることができる。

地盤補強パイル１０Ａ，１０Ｂと基礎補強パイル１３とから構築された基礎補強構造は、基礎補強パイル１３のコンクリート１９がパイル型枠１４Ａの内部空間２９において第２鉄筋部３１と一体になった鉄筋コンクリート部３６と鉄筋コンクリート部３６に繋がってそれら貫通孔２３から地中３７に突出する複数のアンカー部３９とを有し、それらアンカー部３９の投錨効果によってパイル型枠１４Ａが地中３７に強固に固定されるから、基礎補強パイル１３の地盤１２に対する姿勢を維持することができ、布基礎１６やベタ基礎１７の地盤１２に対する固定を一層強固にすることができる。

１０Ａ 地盤補強パイル
１０Ｂ 地盤補強パイル
１１ 戸建て住宅
１２ 地盤
１３ 基礎補強パイル
１４Ａ パイル型枠
１４Ｂ パイル型枠
１５ 砕石
１６ 布基礎
１７ ベタ基礎
１８ 補強鉄筋
１９ コンクリート
２０ 周面
２１ 頂部開口
２２ 底部開口
２３ 貫通孔
２４Ａ 側縁部
２４Ｂ 側縁部
２６ 網目
２９ 内部空間
３０ 第１鉄筋部
３１ 第２鉄筋部
３２ 上端筋
３３ 下端筋
３４ ラチス筋
３５ スペーサ
３６ 鉄筋コンクリート部
３８ アンカー部
３９ 基礎コンクリート部

Claims (7)

1. 戸建て住宅を建築する箇所に設置されてその箇所の地盤および前記戸建て住宅の基礎を補強する基礎補強構造において、
   前記基礎補強構造が、地盤補強パイルと前記戸建て住宅の布基礎またはベタ基礎と一体になった基礎補強パイルとから形成され、
   前記地盤補強パイルが、戸建て住宅を建築する箇所の地中に埋設された上下方向へ長い所定容積の地盤補強用パイル型枠と、前記地盤補強用パイル型枠の内部空間全域に稠密に収納された複数の砕石とから形成され、前記地盤補強用パイル型枠の周面には、前記地中に含まれる水分を前記地盤補強用パイル型枠の内部空間に流入させる複数の孔が作られ、前記地盤補強パイルでは、前記地盤に液状化が生じたときに該地盤に含まれる水分を前記地盤補強用パイル型枠のそれら孔から前記砕石間に流入させ、前記砕石間の毛細管現象でその水分を前記地盤補強用パイル型枠の内部空間に封じ込め、それによって前記地盤の液体化を防止し、
   前記基礎補強パイルが、戸建て住宅を建築する箇所の地中に埋設された上下方向へ長い所定容積の基礎補強用パイル型枠と、前記基礎補強用パイル型枠の内部空間に挿入された補強鉄筋と、前記基礎補強用パイル型枠の内部空間に打設されたコンクリートとから形成され、前記地盤補強用パイル型枠の周面には、複数の貫通孔が形成され、前記基礎補強パイルでは、それら貫通孔から地中に突出する前記コンクリートが複数のアンカー部を形成していることを特徴とする基礎補強構造。
2. 前記地盤補強用パイル型枠と前記基礎補強用パイル型枠とが、複数の貫通孔を有して側縁部どうしを重ね合わせつつ上下方向へスパイラル状に巻かれた一枚の金属板から形成され、前記金属板の側縁部どうしが係合する円筒である請求項１に記載の基礎補強構造。
3. 前記地盤補強用パイル型枠が、ラスから作られた円筒であり、前記地盤補強用パイル型枠に作られた孔が、前記ラスの網目である請求項１に記載の基礎補強構造。
4. 前記地盤補強パイルが、前記地盤補強用パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で前記戸建て住宅の布基礎またはベタ基礎の直下に設置され、または、前記地盤補強用パイル型枠の上部開口を地表の側に位置させた状態で前記布基礎またはベタ基礎の近傍に設置される請求項１ないし請求項３いずれかに記載の基礎補強構造。
5. 前記砕石が、クラッシャーラン、粒度調整砕石、スクリーニングス、再生砕石のうちの少なくとも１種類である請求項１ないし請求項４いずれかに記載の基礎補強構造。
6. 前記基礎補強パイルの補強鉄筋が、上下方向へ延びる上端筋と、上下方向へ延びる一対の下端筋と、前記上端筋と前記下端筋との間に位置して上下方向へ波状に曲折を繰り返しながら上下方向へ延びる一対のラチス筋とから形成され、
   前記ラチス筋が、その一端部から他端部に向かって外方へ末広がりになり、前記ラチス筋の一端部が、前記上端筋に溶接され、前記ラチス筋の他端部が、前記下端筋に溶接されている請求項１ないし請求項５いずれかに記載の基礎補強構造。
7. 前記基礎補強パイルの補強鉄筋が、前記上端筋と前記下端筋とに取り付けられて上下方向へ並ぶ複数のスペーサを含み、それらスペーサが、前記上下端筋に着脱可能に嵌合した嵌合部と、前記補強鉄筋を前記基礎補強用パイル型枠の内部空間に挿入したときに、該基礎補強用パイル型枠の周面の内側に当接する当接部とを有する請求項６に記載の基礎補強構造。

Images