JP6480818B2

JP6480818B2 - 新設建物の基礎構造

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Publication number: JP6480818B2
Application number: JP2015126474A
Authority: JP
Inventors: 良浩堀井; 祥子池田; 賢史石澤; 利彦三崎; 渡邊　徹; 渡邊　　徹
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: JP2017008628A

Description

本発明は、既設建物の解体時に発生するコンクリートがらを再利用した新設建物の基礎構造に関する。

例えば、特許文献１には、既設建物の解体時に発生したコンクリートがらを既設建物の地下躯体の上に埋め戻して締固め層を構築した後、当該締固め層の上に新設建物を構築する技術が開示されている。また、特許文献２には、既設建物の地下躯体の上に埋め戻したコンクリートがらにモルタルを打設し、混合攪拌することにより改良体層を形成する技術が開示されている。

特開２００６−１２４９６２号公報特開平１１−３３６３３５号公報

特許文献１に記載されているように、コンクリートがらのみを使用して締固め層を構築すると、新設建物を支持する地盤支持力を確保することが困難になるという問題がある。また、コンクリートがらのみの締固め層であると締固め層の強度のバラツキが大きくなるという問題がある。一方、特許文献２に記載されているように、埋め戻したコンクリートがらにモルタル又はセメントミルク等を打設し、混合攪拌して改良体層を構築すると、モルタル等を製造する工程が生じたり、地下躯体上に滞留する雨水等が混入して改良体層の強度が低下することが懸念される。
このような観点から、本発明は、鉛直支持力を高めることができるとともに、鉛直支持力のバラツキを小さくすることができ、さらには経済性に優れた新設建物の基礎構造を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明は、既設建物の地下躯体と、前記地下躯体の上方又は側方に設けられ、前記既設建物の解体時に発生したコンクリートがらとセメント固化材とで構成された改良体と、前記改良体の上に形成された新設建物の基礎部と、を有し、前記コンクリートがらは、所定の粒度以下となるように粒度調整されているとともに前記コンクリートがらの含水率及び所定量が前記セメント固化材に合わせて現場で調整されており、前記改良体は、当該コンクリートがらと前記セメント固化材とを攪拌した後に転圧して形成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、コンクリートがらとセメント固化材とを攪拌した後に転圧して改良体を構築するため鉛直支持力を高めることができるとともに、鉛直支持力のバラツキを小さくすることができる。また、既設建物の解体時に発生したコンクリートがらを用いて改良体を構築するため、材料コスト及び廃棄コストを低減することができる。また、コンクリートがらの未水和成分の硬化作用によって、少ないセメント固化材で所定の鉛直支持力を発現することができるため、より材料コストを低減することができる。

また、前記既設建物の地下躯体は、地下底板と当該地下底板から立ち上る基礎梁及び／又は地下山留壁とを含んで形成されており、前記改良体は、前記地下底板と隣り合う前記基礎梁同士とで構成された空間、前記地下底板と隣り合う地下山留壁同士とで構成された空間、及び、前記地下底板と隣り合う前記基礎梁と前記地下山留壁とで構成された空間の少なくともいずれかに密実に形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、地下躯体の一部を改良体と一体に利用できるため、新設建物の基礎構造の安定性を高めることができる。また、地下躯体の一部を止水壁、山留壁等に利用できるため、滞留水の混入防止と施工地盤の安定を図ることができ、改良体の品質の安定性も高めつつ、施工コストをより低減することができる。

また、前記既設建物の地下躯体は、地下底板と当該地下底板から立ち上る複数の基礎梁とを含んで形成されており、前記改良体の設計圧縮強度は、前記セメント固化材の量を調整することにより、当該改良体の上に構築された新設建物の単位面積当りの質量に応じて、前記基礎梁を境に部分的に異なるように形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、基礎梁を利用して改良体の鉛直支持力を容易に変更することができる。また、改良体の上に構築された新設建物の単位面積当りの質量が小さい箇所では、改良体のセメント固化材を少なくすることができるため、材料コストを一層低減することができる。

本発明の新設建物の基礎構造によれば、鉛直支持力を高めることができるとともに、鉛直支持力のバラツキを小さくすることができ、さらには経済性に優れる。

本発明の第一実施形態に係る新設建物の基礎構造を示す側断面図である。（ａ）は第一実施形態に係る解体工程を示す側断面図であり、（ｂ）は粒度調整工程を示す概略図である。第一実施形態に係る埋戻し工程を示す側断面図である。第一実施形態に係る新設建物の基礎構造の構築方法を示す側断面図であって、（ａ）、（ｂ）は掘削工程を示す。（ａ）は第一実施形態に係る計量部材を示す斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）は攪拌工程を示す概略図である。（ａ）は第一実施形態に係る敷均し工程を示す側断面図であり、（ｂ）は積層工程を示す側断面図である。（ａ）は第一実施形態に係る積層工程を示す側断面図であり、（ｂ）は改良体の完成状態を示す側断面図である。本発明の第二実施形態に係る新設建物の基礎構造を示す側断面図である。本発明の第三実施形態に係る新設建物の基礎構造の構築方法を示す図であって、（ａ）は試験用型枠を示す斜視図であり、（ｂ）は敷均し工程を示す側断面図であり、（ｃ）は積層工程を示す側断面図である。（ａ）は、室内試験における改良体の材齢７日一軸圧縮強度試験の結果を示す表であり、（ｂ）は含水率と改良体の材齢７日一軸圧縮強度との関係を示すグラフである。現場施工試験Ａにおける改良体の材齢２８日一軸圧縮強度を示す表である。（ａ）は、現場施工試験Ｂにおける改良体の材齢２８日一軸圧縮強度試験の結果を示す表であり、（ｂ）は、現場施工試験Ｂにおける平板載荷試験の結果を示すグラフである。

本発明は、建物解体時のコンクリートがらの再利用方法に関するもので、建物解体時のコンクリートがらと、セメント固化材とを攪拌し、複数層に亘って転圧を行って改良体（がら改良体）を構築し、その改良体上に設ける新設建物の基礎構造である。
具体的には、新設建物の基礎構造として、新設建物の基礎部の下方に、一様に改良体を設けた場合（第１実施形態）と、部分的に異なる鉛直支持力を備えた改良体を設けた場合（第２実施形態）である。また、第３実施形態は、本発明の新設建物の基礎構造を実現するための改良体の構築方法と性能確認方法である。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る新設建物の基礎構造について、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る新設建物の基礎構造１は、既設建物の地下躯体２と、改良体３と、新設建物の基礎部４とで主に構成されている。
地下躯体２は、既設建物の地下部の構造躯体である。地下躯体２は、地下底板１１と、複数の基礎梁１２と、地下山留壁１３とで主に構成されている。地下躯体２は、例えば、ＲＣ造又はＳＲＣ造である。基礎梁１２は、地下底板１１から所定の間隔をあけて複数本立ち上がっている。地下山留壁１３は、地下底板１１の周縁から立ち上る壁である。
改良体３は、基礎部４を支持する部位であり、後記するコンクリートがらＦとセメント固化材Ｊとで主に構成されている。
基礎部４は、新設建物Ｍの基礎に相当する部位である。基礎部４は、地面Ｇよりも上側に構築されていてもよいが、本実施形態ではその全体が地面Ｇよりも下側に構築されている。基礎部４は、底板３１と、底板３１から間隔をあけて複数本立ち上る基礎梁３２とで主に構成されている。基礎部４の上側には地上部３３が構築されている。本実施形態では、地上部３３の荷重が基礎部４に略均等に作用する。

次に、本実施形態に係る新設建物の基礎構造の構築方法について説明する。本実施形態に係る新設建物の基礎構造の構築方法は、解体工程と、破砕工程と、粒度調整工程と、埋戻し工程と、掘削工程と、含水率調整工程と、攪拌工程と、敷均し工程と、積層工程とを行う方法である。なお、当該新設建物の基礎構造の構築方法は、例示であって本発明を限定するものではない。

解体工程は、図２の（ａ）に示すように、地下躯体２の一部を残して既設建物Ｎを解体する工程である。既設建物Ｎは、ＲＣ造又はＳＲＣ造の建物であって、地下躯体（地下部）２と、地上部１６とで構成されている。既設建物Ｎの地下躯体２は、地下底板１１と、複数の基礎梁１２と、地下山留壁１３と、スラブ１４と、柱１５等で構成されている。解体工程では、地下躯体２の地下底板１１、基礎梁１２及び地下山留壁１３を残して、既設建物Ｎを解体する。本実施形態では、地下底板１１、基礎梁１２及び地下山留壁１３を残して他を解体したが、少なくとも地下底板１１又は地下山留壁１３を残して解体するようにしてもよい。
破砕工程は、既設建物Ｎを解体することによって発生したコンクリート体（図示省略）を破砕する工程である。また、破砕工程では、既設建物Ｎを解体することによって発生するコンクリート体以外のもの（鉄骨、鉄筋及び設備部材等）を除去する。

粒度調整工程は、コンクリート体の粒度を調整して所定の粒度のコンクリートがらＦを形成する工程である。コンクリートがらＦは、複数のコンクリート片で構成された再生砕石である。コンクリートがらＦの粒径（コンクリート片の粒径）は、粒径が大きくなると分離しやすくなることから、例えば、１００ｍｍ以下に設定し、好ましくは８０ｍｍ以下に設定する。ここで、粒径が小さいコンクリートがらＦは、粒径が大きなコンクリートがらＦ間の空隙を充填し、改良体を密実化する役割を果たす。
コンクリートがらＦの粒度調整は、例えば、図２の（ｂ）に示すように、掘削機Ｋのアームの先端に設けられた粒度調整部Ｋ１で篩分けして行われる。粒度調整部Ｋ１は、掘削機Ｋのバケットに換えて取り付けられるアタッチメント部材である。粒度調整部Ｋ１には、所定の間隔で形成された網状の篩部Ｋ２が形成されている。篩部Ｋ２を通過したコンクリート片はコンクリートがらＦとなる。篩部Ｋ２を通過しなかったコンクリート片については再度破砕して粒度調整を行う。
なお、粒度調整工程は、例えば、破砕部と篩部とを両方備えたアタッチメント部材を掘削機Ｋのアームの先端に取り付けて粒度調整を行ってもよい。また、人力で篩分けをして粒度調整を行ってもよい。

埋戻し工程は、図３に示すように、粒度調整されたコンクリートがらＦを地下躯体２の内部に埋め戻す工程である。コンクリートがらＦが埋め戻されることにより、地下躯体２の内部に埋戻し部２０が形成される。埋戻し部２０の上面２０ａは、後記する攪拌工程で使用するため、平坦に均すことが好ましい。

掘削工程は、図４の（ａ）に示すように、埋戻し部２０の一部の領域のコンクリートがらＦを掘り出して、埋戻し部２０の上面２０ａに山部２１を形成する工程である。ここで、地下躯体２を隣り合う基礎梁１２，１２ごとに区切って形成された領域を領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。本実施形態では、領域Ｂの埋戻し部２０を掘削して、山部２１を形成している。ここで、基礎梁１２を山留に利用することで施工地盤となる埋戻し部２０の安定性を高めている。さらに領域Ｂにコンクリートがらが残存しないことを目視にて確認することができ、改良体３内にセメント固化材と混合されていないコンクリートがらＦが残存するおそれがない。
また、掘削工程では、図４の（ｂ）に示すように、地下躯体２の底部に雨水又は地下水等（以下滞留水と称する）が溜まった場合は、ポンプ等を用いて当該滞留水Ｗを排出する。このとき基礎梁１２を利用して当該領域外からの滞留水の流入を防ぐことにより、滞留水の排出量を抑制することができる。

含水率調整工程は、図４の（ｂ）に示すように、山部２１のコンクリートがらＦの含水率を調整する工程である。コンクリートがらＦの含水率は、改良体３の設計圧縮強度に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは１５〜２２％となるように調整し、より好ましくは１７．５〜２０．０％となるように調整する。含水率調整工程では、埋戻し部２０の上面２０ａにおいて、散水、シート養生、通気等を適宜行ってコンクリートがらＦの含水率を調整する。コンクリートがらＦの含水率は、山部２１より採取した少量のコンクリートがらを、電子レンジを用いて乾燥させ、乾燥により減少した重量（含水量）を乾燥前重量で除して算定する。このとき電子レンジの代わりに恒温乾燥炉を用いてもよい。
攪拌工程は、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、改良体３（図１参照）の材料となる混合材料を埋戻し部２０の上面２０ａで形成する工程である。攪拌工程では、所定量のコンクリートがらＦと所定量のセメント固化材Ｊとを攪拌して、混合材料を形成する。攪拌工程には、本実施形態では、計量工程と、混合攪拌工程が含まれている。

計量工程は、コンクリートがらＦを計量する工程である。コンクリートがらＦの計量は、どのような方法で行ってもよいが、本実施形態では図５の（ａ）に示す計量部材４１を用いる。計量部材４１は、平面視矩形状の枠部４２と、枠部４２の隣り合う壁部を連結する４つの連結部材４３とで構成されている。計量部材４１は上下が開口する筒状に形成されている。連結部材４３は、枠部４２の角部を補強する部位である。枠部４２の上部には、計量部材４１を吊持するための４つの係止部４４が形成されている。なお、計量部材４１に底板を設けてもよい。

計量工程では、図５の（ｂ）に示すように、まず、埋戻し部２０の上面２０ａに設定した攪拌ヤードＹに計量部材４１を載置する。そして、計量部材４１の所定の高さまで、つまり、予め設定した量となるまでコンクリートがらＦを投入する。コンクリートがらＦの投入が完了したら、計量部材４１を吊持して攪拌ヤードＹ以外の場所まで計量部材４１を移動させる。計量部材４１は無底の部材であるため、計量されたコンクリートがらＦは攪拌ヤードＹ上に残存する。
混合攪拌工程では、図５の（ｃ）に示すように、攪拌ヤードＹ上でコンクリートがらＦに所定量の粉状のセメント固化材Ｊを投入し攪拌混合する。セメント固化材Ｊの種類は特に制限されないが、例えば、高炉セメント又は普通ポルトランドセメント等を用いる。混合攪拌工程では、本実施形態では、掘削機Ｋのアームの先端に攪拌部材Ｋ３を取り付けて、コンクリートがらＦとセメント固化材Ｊとを混ぜ合わせ、混合材料を形成する。攪拌混合時間はコンクリートがらＦ１ｍ^３に対して０．５分以上とすることが好ましい。混合攪拌工程は混合材料が少量の場合には人力で行ってもよい。なお、混合攪拌工程後に、フェノールフタレイン溶液を散布して、コンクリートがらＦとセメント固化材Ｊとの混合状態を確認することが好ましい。

敷均し工程は、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、混合材料を地下躯体２の上に敷き均して転圧し、改良体層３Ｂ_ｎを構築する工程である。敷均し工程では、掘削機Ｋ等で掘削を行った領域Ｂに混合材料を投入（打設）した後、転圧機Ｔ等を用いて転圧し、締固める。つまり、敷均し工程では、地下底板１１と隣り合う基礎梁１２とで構成された空間に混合材料を密実に敷き均す。これにより改良体層３Ｂ_１が形成される。改良体層３Ｂ_１の厚さは特に制限されないが、例えば、３０〜７５ｃｍの間で適宜設定する。敷均し工程は改良体層が少量の場合には人力で行ってもよい。
積層工程は、図６の（ｂ）に示すように、攪拌工程及び敷均し工程を複数回繰り返し行って、複数の改良体層３Ｂ_ｎを積層して改良体３Ｂを形成する工程である。本実施形態では、改良体層３Ｂ_ｎを７層（ｎ＝７）積層させているが、積層数を限定するものではない。

さらに、図７の（ａ）に示すように、掘削工程、含水率調整工程、攪拌工程、敷均し工程及び積層工程を行って、領域Ｃに改良体３Ｃを形成する。同様に、領域Ａ及び領域Ｄにも同じ工程を行って、図７の（ｂ）に示すように、改良体３が形成される。最後に、図１に示すように、改良体３の上に新設建物Ｍの基礎部４を構築して新設建物の基礎構造１が完成する。このとき、既に形成された改良体３の一部を施工地盤として利用してもよい。

以上説明した新設建物の基礎構造１及び新設建物の基礎構造の構築方法によれば、コンクリートがらＦとセメント固化材Ｊとを攪拌した後に転圧して改良体３を構築するため鉛直支持力を高めることができるとともに、改良体３の鉛直支持力のバラツキを小さくすることができる。また、既設建物Ｎの解体時に発生したコンクリートがらＦを用いて改良体３を構築するため、材料コスト及び廃棄コストを低減することができる。また、コンクリートがらＦの未水和成分の硬化作用によって、少ないセメント固化材Ｊで所定の鉛直支持力を発現することができるため、材料コストをより低減することができる。
また、本実施形態によれば、地下躯体２の地下底板１１、基礎梁１２及び地下山留壁１３を改良体３と一体に利用できるため新設建物の基礎構造１の安定性を高めることができる。また、これらを山留め及び止水等に利用できるため施工性がよく、攪拌工程及び敷均し工程において滞留水の混入を防ぐことで改良体３の品質の安定性も高めることができる。
また、本実施形態に係る新設建物の基礎構造の構築方法によれば、攪拌工程と敷均し工程とを複数回繰り返し行い、混合材料を層状に目視にて確認しながら敷き均していくため、改良体３の水平方向及び深さ方向の鉛直支持力のバラツキをより小さくすることができる。
また、コンクリートがらを場外に搬出せずに現場で粒度調整工程、含水率調整工程及び攪拌工程を行うので、現場以外の場所で形成されたモルタルを打設する場合に比べて、モルタルの製造・運搬工程が不要になり、工期を短縮することができるとともに施工コストを低減することができる。

また、コンクリートがらＦの粒径を８０ｍｍ以下に設定すれば、改良体３の均一性をより高めることができる。
また、本実施形態に係る解体工程では、既設建物Ｎの地下躯体２のうち、地下底板１１及び複数の基礎梁１２を残して解体するとともに、敷均し工程では、露出した地下底板１１と隣り合う基礎梁１２とで構成された空間に混合材料を敷き均して密実に転圧する。このため、地下底板１１及び基礎梁１２に改良体３を確実に定着させることができるため、鉛直支持力をより高めることができる。また、掘削工程を省略し、埋戻し部２０にセメント固化材又はモルタル等を直接投入して混合攪拌する場合に比べて、例えば地下底板１１と基礎梁１２の接合部付近の狭隘部の状態を目視にて確認してから作業が行えるので、改良体３を均一に形成することがより確実になる。

また、コンクリートがらＦを地下躯体２に埋め戻して、地下躯体２に埋戻し部２０を形成し、当該埋戻し部２０上で含水率調整工程、攪拌工程等を行うことができる。また、埋戻し部２０上の攪拌ヤードＹで混合材料を形成することができるため、現場のスペースを有効利用して作業を行うことができる。

また、本実施形態では、コンクリートがらＦを計量する計量工程を計量部材４１（図５の（ａ）、（ｂ）参照）を用いて行うため、コンクリートがらＦを容易に計量することができる。また、計量後は計量部材４１を上方に引き上げるだけで、攪拌ヤードＹにコンクリートがらＦを集めることができる。これにより、混合材料を形成する作業時間を短くすることができる。
また、粒度調整工程、埋戻し工程、攪拌工程及び敷均し工程では、掘削機Ｋを用いるとともに、各工程に応じてアームの先端のアタッチメントを交換するだけであるため、使用する機械を少なくすることができる。

［第二実施形態］
次に、図８に示すように、本発明の第二実施形態に係る新設建物の基礎構造１Ａについて説明する。本実施形態に係る新設建物の基礎構造１Ａは、地下躯体２と、改良体３と、基礎部４とで構成されている。第二実施形態では新設建物ＮＡの単位面積当りの荷重が均一ではなく、かつ、改良体３の設計圧縮強度が部分的に異なる点で第一実施形態と相違する。なお、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の新設建物ＮＡは、中央部ＮＡ１と、側部ＮＡ２，ＮＡ２とで構成されている。中央部ＮＡ１は、側部ＮＡ２に比べて単位面積当りの荷重が大きくなっている。改良体３は、地下躯体２の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応して、改良体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄで形成されている。改良体３Ｂ，３Ｃの設計圧縮強度は、改良体３Ａ，３Ｄの設計圧縮強度に比べて大きくなるように形成されている。つまり、本実施形態に係る改良体３では、新設建物ＮＡのように荷重が部分的に異なる場合、当該荷重に応じて改良体３の設計圧縮強度を変更している。

言い換えると、新設建物ＮＡは、単位面積当りの質量が大きい一の部分（中央部ＮＡ１）と、一の部分（中央部ＮＡ１）よりも単位面積当りの質量が小さい他の部分（側部ＮＡ２）とを有している。改良体３は、新設建物ＮＡの一の部分（中央部ＮＡ１）に応じて改良体３の一の部位（改良体３Ｂ，３Ｃ）が形成されるとともに、他の部分（側部ＮＡ２）に応じて改良体３の他の部位（改良体３Ａ，３Ｄ）が形成されている。改良体３の一の部位（改良体３Ｂ，３Ｃ）の設計圧縮強度は、改良体３の他の部位（改良体３Ａ，３Ｄ）の設計圧縮強度よりも大きく形成されている。

以上説明した第二実施形態に係る新設建物の基礎構造１Ａによれば、改良体３の上に構築された新設建物ＮＡの質量が小さい領域Ａ，Ｄでは、改良体３Ａ，３Ｄのセメント固化材Ｊの量を、改良体３Ｂ，３Ｃよりも少なくすることができるため、材料コストをより低減することができる。また、基礎梁１２を利用して各改良体の設計圧縮強度を変更することで、改良体３の設計圧縮強度を部分的に容易に変更することができる。

［第三実施形態］
次に、図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を用いて新設建物の基礎構造の性能試験方法について説明する。新設建物の基礎構造の性能試験方法は、解体工程と、破砕工程と、粒度調整工程と、攪拌工程と、敷均し工程と、積層工程とを少なくとも含み、混合材料を打設する箇所に試験用型枠Ｐを予め配置して改良体層３Ｂ_ｎごとに供試体を採取して圧縮強度（鉛直支持力）を確認するものである。
図９の（ａ）に示すように、試験用型枠Ｐは、供試体を採取するための型枠である。試験用型枠Ｐは、枠部材Ｐ１，Ｐ２で構成されている。枠部材Ｐ１，Ｐ２は結合又は分離可能になっている。試験用型枠Ｐは、内部が中空になっており、円柱状の供試体が得られるようになっている。試験用型枠Ｐの内径はコンクリートがらＦの最大径の２．５〜３．０倍以上で、高さは内径の２倍程度が好ましい。コンクリートがらＦの最大径を８０ｍｍとする場合には、試験用型枠Ｐの高さは４００〜４８０ｍｍ以上とすればよい。

本実施形態に係る新設建物の基礎構造の性能試験方法では、解体工程と、破砕工程と、粒度調整工程と、埋戻し工程と、掘削工程と、含水率調整工程と、攪拌工程と、敷均し工程と、積層工程とを行う。このうち、解体工程から攪拌工程までは、第一実施形態と同一なので説明を省略する。
敷均し工程では、図９の（ｂ）に示すように、まず、地下底板１１の上に複数の試験用型枠Ｐを配置する。そして、領域Ｂに混合材料を投入（打設）して、転圧機Ｔを用いて転圧し、改良体層３Ｂ_１を形成する。試験用型枠Ｐの内部にも混合材料を投入する。改良体層３Ｂ_１の厚さは、試験用型枠Ｐが転圧中に覆われるように、転圧による圧縮分を見込んで試験用型枠Ｐの高さと同等以上に設定する。
所定回数の転圧を行った後、クレーン又は人力で試験用型枠Ｐを改良体層３Ｂ_１から取り出す。試験用型枠Ｐを取り出した際に形成された抜き穴には、改めて混合材料を投入して転圧する。

次に、積層工程では、図９の（ｃ）に示すように、改良体層３Ｂ_１の上に改良体層３Ｂ_２を構築する。つまり、改良体層３Ｂ_１の上面に、複数の新たな試験用型枠Ｐを配置するとともに、混合材料を投入し、転圧機Ｔで転圧する。転圧を所定回数行った後、試験用型枠Ｐを改良体層３Ｂ_２から取り出す。試験用型枠Ｐを取り除いた後に形成された抜き穴には、改めて混合材料を投入して転圧する。このように、積層工程では、攪拌工程及び敷均し工程を所定回数繰り返し、改良体層３Ｂ_ｎごとの供試体を採取する。

以上説明した新設建物の基礎構造の性能試験方法では、得られた供試体を用いて外観検査、圧縮試験等を行うことで、改良体層３Ｂ_ｎごとの均一性、性能を確認することができる。
また、第二実施形態のように、改良体３の部位（改良体３Ａ〜３Ｄ）ごとに設計圧縮強度を変更する場合は、部位ごとに改良体３の性能を正確に確認できるため有効である。また、改良体層３Ｂ_ｎの水平方向及び深さ方向の両方の性能を確認することができる。
また、試験用型枠Ｐを用いることにより、混合材料のコンクリートがらＦの粒径が大きい場合でも、コアボーリングのようにカッターが接触するときの振動によって乱されて供試体が崩れるのを防ぐことができる。また、試験用型枠Ｐを用いることにより、コアボーリングに比べて供試体を容易に採取できるとともに、試験費用も平板載荷試験に比べて安くすることができる。また、試験用型枠Ｐを取り出したら次の改良体層を形成するため、平板載荷試験のように新設建物の基礎構造が強度発現するのを待つ必要が無い。そのため、本実施形態によれば、平板載荷試験に比べて短期間で改良体各層の性能試験を行うことができる。

また、本実施形態では、供試体の高さ及び改良体単層の高さはいずれも５００ｍｍ程度以下で済むため、一体の供試体の採取が、単層の敷均し工程で可能となる。したがって、試験用型枠Ｐが改良体層を転圧する際の支障とならない。また、本実施形態では、供試体の採取、運搬、試験等の手間を少なくすることができる。なお、新設建物の基礎構造の性能試験方法においては、必要に応じて改良体層ごと又は改良体３に対して六価クロム溶出試験を行ってもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では積層工程を行って改良体層を複数層積層させて改良体を構築したが、改良体層を積層させずに、混合材料を一度に投入するとともに転圧して改良体３を構築してもよい。

また、解体工程では、地下躯体２の地下底板１１と地下山留壁１３の両方を残して解体するようにしたが、地下底板１１及び地下山留壁１３の少なくとも一方を残して解体してもよい。地下山留壁１３のみを残して既設建物Ｎを解体した場合は、露出した地盤の上であり、かつ、地下山留壁１３の側方に混合材料を敷き均して、改良体を構築する。

実施例では、下記の室内試験、現場施工試験Ａ、現場施工試験Ｂを行って、新設建物の基礎構造の構築方法における好ましいコンクリートがらＦの含水率や各種条件等を確認した。コンクリートがらの既設建物での設計基準強度は２４Ｎ／ｍｍ^２、セメント固化材には高炉セメントＢ種を用いた。

［試験１：室内試験］
室内試験では、第一実施形態と略同等の方法にて、含水率を調整した少量のコンクリートがらＦに所定量のセメント固化材Ｊを添加し、人力にて攪拌したものを試験用型枠内に投入した後、突き固めて改良体（供試体）を作製した。このとき、コンクリートがらＦの含水率を１７．５％〜３０．０％に変化させて好ましい含水率の範囲を確認した。コンクリートがらＦの最大径は４０ｍｍ、供試体の形状は直径が１２５ｍｍ、高さが２５０ｍｍ、セメント固化材Ｊの添加量は（コンクリートがらＦ１ｍ^３あたり）５０，６０，７０，１００ｋｇ／ｍ^３とした。作製した供試体について標準養生を行い、材齢７日時に一軸圧縮強度試験を行った。図１０の（ａ）は、室内試験における改良体の材齢７日一軸圧縮強度試験の結果を示す表であり、（ｂ）は含水率と改良体の材齢７日一軸圧縮強度との関係を示すグラフである。

図１０の（ａ）に示すように、セメント固化材Ｊの添加量が５０ｋｇ／ｍ^３の場合、コンクリートがらＦの含水率が１７．５％、２０．０％、２５．０％、３０．０％に増加すると、改良体の材齢７日一軸圧縮強度は１．５０Ｎ／ｍｍ^２、１．１６Ｎ／ｍｍ^２、０．４２Ｎ／ｍｍ^２、０．２４Ｎ／ｍｍ^２に減少した。この傾向はセメント固化材Ｊの添加量が６０，７０ｋｇ／ｍ^３の場合も同様であり、改良体の水セメント比が関係していると考えられる。また、図１０の（ｂ）に示すように、セメント固化材Ｊの添加量が５０ｋｇ／ｍ^３の場合（図中□印）にコンクリートがらＦの含水率が２０．０％から２５．０％に増加すると改良体の一軸圧縮強度は０．３６倍と大幅に低下したのに対し、含水率が２０．０％から１７．５％に減少するとセメント固化材Ｊの添加量によらず強度増加は１．１３〜１．３３倍に留まることが分かった。

［試験２：現場施工試験Ａ］
現場施工試験Ａでは、第一実施形態と略同等の方法にて、層厚約２ｍの改良体をセメント固化材Ｊの添加量を変えて４体構築し、改良体の均一性，一軸圧縮強度とともに、施工条件の妥当性を確認した。ここで、コンクリートがらＦの含水率は２０％、最大径は４０ｍｍ、セメント固化材Ｊの添加量は５０，６０，７０，１００ｋｇ／ｍ^３、改良体単層の層厚は約５００ｍｍ、転圧回数は４回とした。計量部材４１（図５の（ａ）参照）の寸法は縦２．０ｍ×横２．５ｍ×高さ１．０ｍとした。敷き均し工程では、第三実施形態と同じ要領で複数本の試験用型枠Ｐ（図９の（ａ）参照）を予め設置して転圧した後に掘り出し、硬化後に脱型して、直径１２５ｍｍ、高さ２５０ｍｍの供試体を作製した。この供試体に湿空養生を行うことによって硬化後にコアボーリングによって採取する場合と施工条件と養生条件が概ね同等の供試体を作製した。

図１１は、現場施工試験Ａにおける改良体の材齢２８日一軸圧縮強度（湿空養生）を示す表である。材齢２８日一軸圧縮強度の３体の平均値は、セメント固化材Ｊの添加量が５０ｋｇ／ｍ^３で１．５７Ｎ／ｍｍ^２、６０ｋｇ／ｍ^３で１．８６Ｎ／ｍｍ^２、７０ｋｇ／ｍ^３で２．９５Ｎ／ｍｍ^２、１００ｋｇ／ｍ^３で４．９５Ｎ／ｍｍ^２となり、セメント固化材の添加量Ｊに応じて増加することが分かった。また全ての試験結果は平均値の０．９３〜１．０６倍の範囲内に収まっており、コンクリートがらの含水率を２０％に調整したこともあり、改良体の強度のバラツキはかなり小さくできていた。
なお、現場施工試験Ａでは、改良体を形成するためのセメント固化材量として５０〜１００ｋｇ／ｍ^３をパラメータ量として性能確認を行ったが、一般に、コンクリート体に投入される最小セメント量は２７０ｋｇ／ｍ^３程度（非特許文献１：日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説５鉄筋コンクリート工事、第１２版第２刷、２００３年６月３０日）であり、コンクリートがらと僅かなセメント固化材とを攪拌して、改良体を形成した。
一方、砂質土にセメント固化材を混合攪拌して地盤改良体を形成する場合がある。改良厚さが厚い（例えば２ｍ以上）場合の現場コア強度の目安として、セメント固化材の添加量２００〜３００ｋｇ／ｍ^３に対して１．５〜４．０Ｎ／ｍｍ^２が示されている（非特許文献２：日本建築学会：建築基礎のための地盤改良設計指針案、表４．１．３）。現場施工試験Ａの結果より、本発明によれば地盤改良体の半分以下のセメント固化材の添加量にて、強度が同程度の改良体を形成できることが分かった。

［試験３：現場施工試験Ｂ］
現場施工試験Ｂでは、第一実施形態と略同等の方法にて、層厚約４ｍの改良体を、高さ約２ｍの基礎梁に囲まれた幅７ｍ×奥行３ｍ内外の３つの領域に構築し、改良体の必要強度２．２Ｎ／ｍｍ^２（長期設計地耐力は３００ｋＮ／ｍ^２）を施工性とともに確保できるか等を確認した。ここで、セメント固化材Ｊの添加量は７０ｋｇ／ｍ^３、コンクリートがらＦの最大径は８０ｍｍ、含水率は１７．８〜１９．６％、攪拌混合時間はコンクリートがらＦ１ｍ^３につき３０秒以上とした。改良体単層の層厚、転圧回数は現場施工試験Ａと同様である。また、第三実施形態と同じ要領にて、各領域の改良体から３深度（計９体）の供試体（直径２５０ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を採取し、湿空養生を行って、一軸圧縮強度試験を行った。また、改良体層の上面にて平板載荷試験を行い、支持力を確認した。

図１２（ａ）は、現場施工試験Ｂにおける改良体の材齢２８日一軸圧縮強度試験の結果を示す表である。改良体９体の一軸圧縮強度は２．９１〜３．８９（平均３．３７Ｎ／ｍｍ²）を示し、必要強度を満足していた。いずれも平均値の０．８６〜１．１５倍の範囲内にあり、変動係数は０．１０であった。
図１２（ｂ）は、現場施工試験Ｂにおける平板載荷試験の結果を示すグラフである。想定する設計極限支持力度（９００ｋＮ／ｍ^２）を超える荷重度１１０３ｋＮ／ｍ^２を載荷しても、変位は４．１ｍｍ^２と限界値３０ｍｍより小さく、剛性低下を示さなかった。改良体層の支持力度は１１０３ｋＮ／ｍ^２以上と必要値を満足し、かなり余力があることが分かった。ここで、砂質土にセメント固化材を混合攪拌（混合時間１分／ｍ^３）して敷き均し、振動ローラーにて転圧することによって（転圧回数８、仕上り厚さ２５ｃｍ）層厚１ｍの改良体を形成した後、その一軸圧縮強度を調べた報告がある。（非特許文献３：日本建築センター：改訂版建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針、第１版第１刷、平成１４年１１月３０日、図資３．２．２）これによると、二重管式サンプラーにて採取した２１体の改良体の材齢２８日一軸圧縮強度の平均値が０．３６７Ｎ／ｍｍ^２、標準偏差が０．１４０Ｎ／ｍｍ^２が得られており、これより変動係数は０．３７となる。現場施工試験Ｂの結果より、適切な配合と施工条件等を採用することによって、一般的な地盤改良（浅層混合）に比べて、一軸圧縮強度のバラツキが小さな改良体を形成できることが分かった。

以上の各試験の結果をまとめると、コンクリートがらＦの含水率は１７．５〜２０．０％、コンリートがらの最大径は４０〜８０ｍｍ、改良体単層の厚さは５００ｍｍ程度、転圧回数は層ごとに４回、攪拌混合時間はコンクリートがらＦ１ｍ^３につき３０秒以上とすることが好ましい。また、セメント固化材Ｊの添加量は、改良体の必要強度に応じて、コンクリートがらＦに対して５０〜１００ｋｇ／ｍ^３の範囲で設定することが好ましい。

１新設建物の基礎構造
２地下躯体
３改良体
３Ｂｎ改良体層
４基礎部
１１地下底板
１２基礎梁
１３地下山留壁
Ｆコンクリートがら
Ｊセメント固化材
Ｐ試験用型枠
Ｔ転圧機

Claims

既設建物の地下躯体と、
前記地下躯体の上方又は側方に設けられ、前記既設建物の解体時に発生したコンクリートがらとセメント固化材とで構成された改良体と、
前記改良体の上に形成された新設建物の基礎部と、を有し、
前記コンクリートがらは、所定の粒度以下となるように粒度調整されているとともに前記コンクリートがらの含水率及び所定量が前記セメント固化材に合わせて現場で調整されており、
前記改良体は、当該コンクリートがらと前記セメント固化材とを攪拌した後に転圧して形成されていることを特徴とする新設建物の基礎構造。
前記既設建物の地下躯体は、地下底板と当該地下底板から立ち上る基礎梁及び／又は地下山留壁とを含んで形成されており、
前記改良体は、前記地下底板と隣り合う前記基礎梁同士とで構成された空間、前記地下底板と隣り合う地下山留壁同士とで構成された空間、及び、前記地下底板と隣り合う前記基礎梁と前記地下山留壁とで構成された空間の少なくともいずれかに密実に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の新設建物の基礎構造。
前記既設建物の地下躯体は、地下底板と当該地下底板から立ち上る複数の基礎梁とを含んで形成されており、前記改良体の設計圧縮強度は、前記セメント固化材の量を調整することにより、当該改良体の上に構築された新設建物の単位面積当りの質量に応じて、前記基礎梁を境に部分的に異なるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の新設建物の基礎構造。