JP6482207B2 - 建物基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物を支持する建物基礎構造に関する。

地震時に液状化する可能性がある地盤上に建物を構築する場合には、この地盤が地震時に液状化しないための対策を施す必要がある。例えば、特許文献１には、格子状地盤改良体と、格子状地盤改良体の外周に形成された壁状地盤改良体とを地盤中に備えた建物基礎構造が開示されている。

一方、近年においては、既設建物の解体において既設地下躯体外壁を残し、この既設地下躯体外壁内に解体ガラ等を埋戻してこの上に新設建物を建てたり、この既設地下躯体外壁の外側の地盤上まで広げて新設建物を建てたりすることがある。また、地下に段差のある建物を新設することがある。このような場合においても、建物を支持する地盤が地震時に液状化しないための対策を施す必要がある。

特開２０１３−２０７８号公報

本発明は係る事実を考慮し、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することを課題とする。

第１態様の発明は、地下躯体外壁と、前記地下躯体外壁の内側を埋め戻した埋め戻し材中、又は前記地下躯体外壁の外側の地盤中に構築された地盤改良体壁と、を有する建物基礎構造である。

第１態様の発明では、地下躯体外壁の内側の埋め戻し材中に地盤改良体壁を構築することにより、埋め戻し材で形成された地盤に地震時に生じるせん断変形を抑制し、この地盤が液状化するのを抑制することができる。又は、地下躯体外壁の外側の地盤中に地盤改良体壁を構築することにより、地下躯体外壁の外側の地盤に地震時に生じるせん断変形を抑制し、この地盤が液状化するのを抑制することができる。すなわち、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することができる。

また、地下躯体外壁を建物基礎構造の一部として利用することにより、地盤改良体壁の施工数量を減らすことができる。これにより、建物基礎構造の施工の合理化を図ることができ、施工工数を低減することができる。

第２態様の発明は、第１態様の建物基礎構造において、前記地盤改良体壁は格子状に配置され、前記地盤改良体壁の端部は前記地下躯体外壁と接続されている。

第２態様の発明では、地盤改良体壁の端部と地下躯体外壁を接続することによって、地盤改良体壁と地下躯体外壁の間でせん断力及び圧縮力が伝達され、地盤改良体壁と地下躯体外壁を一体に挙動させることができる。これにより、埋め戻し材で形成された地盤に地震時に生じるせん断変形、又は地下躯体外壁の外側の地盤に地震時に生じるせん断変形をより抑制することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の建物基礎構造において、前記地下躯体外壁は、既設建物の解体後に残された既設地下躯体外壁である。

第３態様の発明では、既設地下躯体外壁を建物基礎構造の一部として再利用することにより、環境負荷低減に貢献することができる。

第４態様の発明は、第１又は第２態様の建物基礎構造において、前記地下躯体外壁は、前記地盤改良体壁を構築した後に前記地盤改良体壁の端部を埋め込んで構築された新設地下躯体外壁である。

第４態様の発明では、地盤改良体壁を構築した後に地下躯体外壁を構築する施工手順によって、建物基礎構造を構築することができる。

本発明は上記構成としたので、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態に係る地下躯体外壁と地盤改良体壁の接続方法を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造のバリエーションを示す側断面図である。 本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造のバリエーションを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造を示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第３実施形態に係る建物の地下階を示す平面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 図９のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第３実施形態に係る建物基礎構造の施工方法を示す側断面図である。 本発明の第３実施形態に係る建物基礎構造の施工方法を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る建物基礎構造の施工方法を示す平面図である。

図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造について説明する。

図１の平面図、及び図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、第１実施形態の建物基礎構造１０は、地盤１２中に埋設された地下躯体外壁１４と、地盤改良体壁１６とを有して構成されている。新設の建物（不図示）は、建物基礎構造１０の上に建てられる。

地盤改良体壁１６は、地下躯体外壁１４の内側を埋め戻し材Ｓで埋め戻した埋め戻し地盤１８中に構築されている。埋め戻し地盤１８上面の高さは、地下躯体外壁１４の外側の地盤１２上面の高さと略同じになっている。

地盤改良体壁１６は、埋め戻し地盤１８中に機械攪拌式工法等によって地盤改良体杭２０をラップさせて形成することにより壁状に構築されている。地盤改良体壁１６は、１０ｍ程度の格子間隔で格子状に配置され、地盤改良体壁１６の側端部は地下躯体外壁１４と接続されている。

地下躯体外壁１４は、既設建物の地下階を構成していた鉄筋コンクリート製の既設地下躯体外壁であり、既設建物の解体後に地盤１２中に残されたものである。地下躯体外壁１４は、埋め戻し地盤１８を取り囲むように配置されている。

地盤改良体壁１６の側端部は、図３（ａ）の平面図に示すように、高圧噴射工法によって形成された接続手段としての地盤改良体杭２２によって地下躯体外壁１４の壁面に接続されている。

高圧噴射工法は、地盤中に固化材を高圧で噴射し、地盤を切削しながら混合撹拌して柱状の地盤改良体杭２２を形成するものであり、コンクリートが硬化した硬い部分は切削されないので、地下躯体外壁１４の壁面はえぐれずに、地下躯体外壁１４の壁面と接触する部分がこの壁面に倣った平面形状となるように地盤改良体杭２２が形成される。これにより、地下躯体外壁１４を壊さない効率のよい方法で、納まりよく地盤改良体杭２２を形成することができる。

また、図２に示すように、地盤改良体壁１６の下端部は、地盤１２中に埋設された地下躯体底版２４の上面と接続されている。地下躯体底版２４は、既設建物の地下階を構成していた鉄筋コンクリート製の既設地下躯体底版であり、既設建物の解体後に地盤１２中に残されたものである。地下躯体外壁１４は、地下躯体底版２４の外縁部に立設されている。

次に、本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造の作用と効果について説明する。

第１実施形態の建物基礎構造１０では、図１に示すように、地下躯体外壁１４の内側の埋め戻し地盤１８中に地盤改良体壁１６を構築することにより、地震時において埋め戻し地盤１８に生じるせん断力に対して、このせん断力の方向と略平行に配置されている地盤改良体壁１６の面内剛性によって主に抵抗する。これによって、地震時に埋め戻し地盤１８に生じるせん断変形を抑制し、この埋め戻し地盤１８が液状化するのを抑制することができる。すなわち、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することができる。

また、地震時に、地下躯体外壁１４の外側の地盤１２に過剰間隙水圧が発生して液状化した際に、この過剰間隙水圧が地下躯体外壁１４の内側の埋め戻し地盤１８へ侵入するのを地下躯体外壁１４によって抑制することができる。これにより、地下躯体外壁１４の内側の埋め戻し地盤１８が液状化するのを抑制することができる。

さらに、既設の地下躯体外壁１４を建物基礎構造１０の一部として利用することにより、地盤改良体壁１６の施工数量を減らすことができる。これにより、建物基礎構造１０の施工の合理化を図ることができ、施工工数を低減することができる。

また、地盤改良体壁１６の側端部と地下躯体外壁１４を接続することによって、地盤改良体壁１６と地下躯体外壁１４の間でせん断力及び圧縮力が伝達され、地盤改良体壁１６と地下躯体外壁１４を一体に挙動させることができる。これにより、地震時に埋め戻し地盤１８に生じるせん断変形をより抑制することができる。

さらに、既設の地下躯体外壁１４を建物基礎構造１０の一部として再利用することにより、環境負荷低減に貢献することができる。

以上、本発明の第１実施形態について説明した。

なお、第１実施形態では、図２に示すように、地盤改良体壁１６の下端部が地下躯体底版２４の上面と接続されている例を示したが、地盤改良体壁１６の下端部は、地下躯体底版２４の上面と接続されていてもよいし、接続されていなくてもよいし、離れていてもよい。地盤改良体壁１６の下端部が地下躯体底版２４の上面と接続されていれば、地盤改良体壁１６の下端部と地下躯体底版２４の上面との間の止水性を高めることができ、また、地盤改良体壁１６の鉛直支持力を高めて、建物基礎構造１０上に建てられる建物の地震による沈下を抑制することができる。

地盤改良体壁１６の下端部と地下躯体底版２４の上面は、図３（ａ）で説明した地盤改良体壁１６の側端部と地下躯体外壁１４の壁面を接続したのと同様に、高圧噴射工法を用いて接続するのが好ましい。この場合、地盤改良体壁１６を施工した後に、高圧噴射工法によって地盤改良体壁１６の下端部と地下躯体底版２４の上面を接続してもよいし、高圧噴射工法によって地盤改良体壁１６の下端部と地下躯体底版２４の上面の接合部を形成した後に、地盤改良体壁１６を施工してもよい。

また、第１実施形態では、図２に示すように、埋め戻し地盤１８上面の高さを、地下躯体外壁１４の外側の地盤１２上面の高さと略同じにした例を示したが、図４の側断面図に示すように、地下躯体外壁１４の内側の所定深さまで埋め戻し材Ｓを埋め戻して形成した埋め戻し地盤１８の上に、新設の建物を建てるようにしてもよい。すなわち、地下階を有する建物を建物基礎構造１０の上に建てるようにしてもよい。

さらに、第１実施形態では、図１に示すように、地盤改良体壁１６を格子状に配置した例を示したが、図５の平面図に示すように、既設建物の地下階を構成していた耐震壁２６を利用し、地盤改良体壁１６と耐震壁２６によって格子状構造物を構成してもよい。

また、第１実施形態では、埋め戻し地盤１８を埋め戻し材Ｓにより形成した例を示したが、埋め戻し材Ｓは、建物を支持することが可能な埋め戻し地盤を形成できるものであればよい。例えば、埋め戻し材Ｓを、解体ガラ、砂、礫、又は粘土としてもよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図６の平面図、及び図６のＢ−Ｂ断面図である図７に示すように、第２実施形態の建物基礎構造２８は、地下躯体外壁１４の一部（以下、地下躯体外壁１４のうち建物基礎構造２８を構成する外壁部分を「地下躯体外壁１４ａ」とする）と、地下躯体外壁１４ａの外側の地盤１２中に構築された地盤改良体壁３０とを有して構成されている。また、地下躯体底版２４は、地盤１２の下方に形成されている支持層３４上に直接基礎によって支持されている。

新設の建物（不図示）は、建物基礎構造２８の上に建てられる。すなわち、地下躯体外壁１４の外側の地盤１２上まで広げて新設の建物が建てられる。

地盤改良体壁３０は、地盤１２中に機械攪拌式工法等によって地盤改良体杭３２をラップさせて形成することにより壁状に構築されている。地盤改良体壁３０は、１０ｍ程度の格子間隔で格子状に配置され、地盤改良体壁３０の地下躯体外壁１４ａ側の側端部は地下躯体外壁１４ａと接続されている。地下躯体外壁１４ａと地盤改良体壁３０は、地盤１２を取り囲むように配置されている（以下、地下躯体外壁１４ａと地盤改良体壁３０によって取り囲まれた地盤１２を「地盤１２ａ」とする）。

地盤改良体壁３０の地下躯体外壁１４ａ側の側端部は、図３（ａ）で説明した地盤改良体壁１６の側端部を地下躯体外壁１４に接続する方法と同様の方法で、高圧噴射工法によって形成された接続手段としての地盤改良体杭２２によって地下躯体外壁１４ａの壁面に接続されている。

次に、本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造の作用と効果について説明する。

第２実施形態の建物基礎構造２８では、図６に示すように、地下躯体外壁１４ａの外側の地盤１２中に地盤改良体壁３０を構築することにより、地震時において地盤１２ａに生じるせん断力に対して、このせん断力の方向と略平行に配置されている地盤改良体壁３０の面内剛性によって主に抵抗する。これによって、地震時に地盤１２ａに生じるせん断変形を抑制し、この地盤１２ａが液状化するのを抑制することができる。すなわち、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することができる。

また、地震時に、建物基礎構造２８の外側の地盤１２に過剰間隙水圧が発生して液状化した際に、この過剰間隙水圧が地盤１２ａへ侵入するのを地盤改良体壁３０及び地下躯体外壁１４ａによって抑制することができる。これにより、地盤１２ａが液状化するのを抑制することができる。

さらに、既設の地下躯体外壁１４を建物基礎構造２８の一部として利用することにより、地盤改良体壁３０の施工数量を減らすことができる。これにより、建物基礎構造２８の施工の合理化を図ることができ、施工工数を低減することができる。

また、地盤改良体壁３０の地下躯体外壁１４ａ側の側端部と地下躯体外壁１４ａを接続することによって、地盤改良体壁３０と地下躯体外壁１４ａの間でせん断力及び圧縮力が伝達され、地盤改良体壁３０と地下躯体外壁１４を一体に挙動させることができる。これにより、地震時に地盤１２ａに生じるせん断変形をより抑制することができる。

さらに、既設の地下躯体外壁１４を建物基礎構造２８の一部として再利用することにより、環境負荷低減に貢献することができる。

以上、本発明の第２実施形態について説明した。

なお、第２実施形態では、建物基礎構造２８の上に新設の建物が建てられる例を示したが、地下躯体外壁１４ａの外側の地盤１２を所定の深さまで掘削した後に、地盤改良体壁３０を構築して、地盤１２の掘削底面上に新設の建物を建てるようにしてもよい。すなわち、地下階を有する建物を建物基礎構造２８の上に建てるようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。本発明の第３実施形態の説明において、第１、第２実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図８の平面図、図８のＣ−Ｃ断面図である図９、及び図９のＤ−Ｄ断面図である図１０に示すように、第３実施形態では、地下階３６を有する新設の建物３８が、地盤１２の下方に形成されている支持層３４上に建てられている。図８には、建物３８の有する鉄筋コンクリート製の地下階３６のみが示されている。

地下階３６は、地下躯体底版４０と、地下躯体底版４０よりも高い位置に設けられた地下躯体底版４２とを有して構成されており、地下躯体底版４２と地下躯体底版４０の高低差によって段差が形成されている。地下躯体底版４０は、支持層３４上に、地下躯体底版４２は、支持層３４上に構築された建物基礎構造４４上に、それぞれ直接基礎によって支持されている。

図９及び図１０に示すように、建物基礎構造４４は、地盤１２中に埋設された地下階３６を構成する新設の地下躯体外壁４６の一部（以下、地下躯体外壁４６のうち建物基礎構造４４を構成する外壁部分を「地下躯体外壁４６ａ」とする）と、支持層３４上に形成された地下躯体外壁４６ａ外側の地盤１２中に構築された地盤改良体壁３０とを有して構成されている。地盤改良体壁３０の地下躯体外壁４６ａ側の側端部は、地下躯体外壁４６ａの壁面に沿ってラップさせて形成した２つの地盤改良体杭３２によって構成されている。

地盤改良体壁３０は、１０ｍ程度の格子間隔で格子状に配置され、地盤改良体壁３０の地下躯体外壁４６ａ側の側端部は地下躯体外壁４６ａと接続されている。また、地盤改良体壁３０の下端部は、支持層３４の上面と接続されている。

地下躯体外壁４６ａと地盤改良体壁３０は、地盤１２を取り囲むように配置されている（以下、地下躯体外壁４６ａと地盤改良体壁３０によって取り囲まれた地盤１２を「地盤１２ｂ」とする）。

次に、建物基礎構造４４の施工手順の一例を示す。

まず、図１１（ａ）の側断面図に示すように、土留め壁４８を構築した後に、所定深さ（本例では、地下躯体底版４２の下面の高さ、つまり、掘削底面５０）まで地盤１２を掘削する。

次に、図１１（ｂ）の側断面図に示すように、掘削底面５０下方の地盤１２中に土留め壁５２及び地盤改良体壁３０を構築する。

次に、図１１（ｃ）の側断面図に示すように、支持層３４上面に達する深さまで地盤１２を掘削する。図１２の平面図には、地盤１２の掘削が完了した状態が示されている。このように、地盤改良体壁３０の側端部の地盤改良体杭３２は、一部を土留め壁５２の壁面よりも内側へ突出するようにして露出させる。なお、本例では、図１２に示すように、地盤改良体壁３０の側端部を形成する地盤改良体杭３２中に土留め壁５２の親杭が配置されていないが、土留め壁５２の親杭を地盤改良体杭３２中に配置するようにしてもよい。

次に、図１１（ｄ）の側断面図に示すように、土留め壁４８、５２を側型枠として利用して、地下躯体外壁４６、地下躯体底版４０、４２等のコンクリート打設を行い、地下階３６を形成する。

このとき、地盤改良体壁３０の側端部の地盤改良体杭３２の一部が、地下躯体外壁４６ａを形成するコンクリート中に埋め込まれて一体化され、地下躯体外壁４６ａに地盤改良体壁３０の側端部が接続される。すなわち、本例では、図１３の平面図に示すように、新設の地下躯体外壁４６ａが、地盤改良体壁３０を構築した後に地盤改良体壁３０の側端部の一部を埋め込んで構築されている。

次に、本発明の第３実施形態に係る建物基礎構造の作用と効果について説明する。

第３実施形態の建物基礎構造４４では、図１０に示すように、地下躯体外壁４６ａの外側の地盤１２中に地盤改良体壁３０を構築することにより、地震時において地盤１２ｂに生じるせん断力に対して、このせん断力の方向と略平行に配置されている地盤改良体壁３０の面内剛性によって主に抵抗する。これによって、地震時に地盤１２ｂに生じるせん断変形を抑制し、この地盤１２ｂが液状化するのを抑制することができる。すなわち、建物を支持する地盤が地震時に液状化することを抑制することができる。

また、地震時に、建物基礎構造４４の外側の地盤１２に過剰間隙水圧が発生して液状化した際に、この過剰間隙水圧が地盤１２ｂへ侵入するのを地盤改良体壁３０及び地下躯体外壁４６ａによって抑制することができる。これにより、地盤１２ｂが液状化するのを抑制することができる。

さらに、既設の地下躯体外壁４６ａを建物基礎構造４４の一部として利用することにより、地盤改良体壁３０の施工数量を減らすことができる。これにより、建物基礎構造４４の施工の合理化を図ることができ、施工工数を低減することができる。

また、地盤改良体壁３０の地下躯体外壁４６ａ側の側端部と地下躯体外壁４６ａを接続することによって、地盤改良体壁３０と地下躯体外壁４６ａの間でせん断力及び圧縮力が伝達され、地盤改良体壁３０と地下躯体外壁４６を一体に挙動させることができる。これにより、地震時に地盤１２ｂに生じるせん断変形をより抑制することができる。

さらに、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、地盤改良体壁３０を構築した後に地下躯体外壁４６を構築する施工手順によって、建物基礎構造４４を構築することができる。

以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明した。

なお、第１及び第２実施形態では、地下躯体外壁１４を既設の地下躯体外壁とした例を示し、第３実施形態では、地下躯体外壁４６を新設の地下躯体外壁とした例を示したが、地下躯体外壁１４、４６は、既設の地下躯体外壁であってもよいし、新設の地下躯体外壁であってもよい。また、地下躯体外壁１４、４６は、地盤改良体壁１６、３０よりも先に構築される新設の地下躯体外壁であってもよいし、地盤改良体壁１６、３０よりも後に構築される新設の地下躯体外壁であってもよい。

また、第１及び第２実施形態では、図３（ａ）に示すように、高圧噴射工法によって形成された接続手段としての地盤改良体杭２２によって、地盤改良体壁１６、３０の側端部を地下躯体外壁１４の壁面に接続した例を示し、第３実施形態では、図１３に示すように、地盤改良体壁３０の側端部の地盤改良体杭３２の一部を、地下躯体外壁４６ａを形成するコンクリート中に埋め込ませて一体化することによって、地盤改良体壁３０の側端部を地下躯体外壁４６ａの壁面に接続した例を示したが、地盤改良体壁１６、３０の側端部は、地下躯体外壁１４、４６の壁面と接続されていてもよいし、接続されていなくてもよいし、離れていてもよい。地盤改良体壁１６、３０の側端部が地下躯体外壁１４、４６の壁面と接続されていれば、地盤改良体壁１６、３０の側端部と、地下躯体外壁１４、４６の壁面との間の止水性を高めることができる。

また、他の方法によって地盤改良体壁１６、３０の側端部を地下躯体外壁１４、４６の壁面に接続してもよい。例えば、図３（ｂ）〜（ｅ）の平面図に示す方法によって地盤改良体壁１６、３０の側端部を地下躯体外壁１４、４６の壁面に接続してもよい。図３（ａ）〜（ｄ）の方法では、地盤改良体壁１６と地下躯体外壁１４の間でのせん断力及び圧縮力の伝達効率を向上させることができ、図３（ａ）〜（ｅ）の方法では、地盤改良体壁１６と地下躯体外壁１４の接合部に対する止水性を向上させることができる。

図３（ｂ）では、地下躯体外壁１４の壁面に、接続手段としての略円弧状の切り欠き部５４を形成し、地盤改良体壁１６の側端部を構成する地盤改良体杭２０の一部が切り欠き部５４に収容されるようにこの地盤改良体杭２０を形成することによって、地盤改良体壁１６の側端部を地下躯体外壁１４の壁面に接続している。なお、切欠き部５４は、矩形等の他の形状であってもよい。

図３（ｃ）では、地盤改良体壁１６の側端部を、接続手段としての複数（本例では、３つ）の地盤改良体杭２０により構成することによって、地盤改良体壁１６の側端部を地下躯体外壁１４の壁面に接続している。地盤改良体杭２０は、地下躯体外壁１４の壁面に接触するようにして、この壁面に沿ってラップさせて形成している。

図３（ｄ）では、地盤改良体壁１６の側端部と地下躯体外壁１４の壁面の接続部及びこの接続部近傍に対してコア抜きを行い、これによって形成されたコア抜き孔へ接続手段としてのグラウトＧを注入し硬化させて、地盤改良体壁１６の側端部を地下躯体外壁１４の壁面に接続している。

図３（ｅ）では、地盤改良体壁１６の側端部と地下躯体外壁１４の壁面の接続部近傍に薬液Ｌを注入し、地盤改良体壁１６と地下躯体外壁１４の接合部に対する止水性を向上させている。

さらに、第１〜第３実施形態の建物基礎構造１０、２８、４４によって支持される建物は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物であってもよいし、新設建物又は改修建物であってもよい。

以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、２８、４４ 建物基礎構造
１２ 地盤
１４、４６ 地下躯体外壁
１６、３０ 地盤改良体壁
Ｓ 埋め戻し材

Claims (2)

1. 地下躯体外壁と、
   前記地下躯体外壁の外側の地盤中に構築され、前記地下躯体外壁に対して直交方向に延びた地盤改良体壁と、
   を有し、
   前記地下躯体外壁は、先に構築された前記地盤改良体壁の側端部が埋め込まれた新設地下躯体外壁である、
   建物基礎構造。
2. 前記地盤改良体壁の前記側端部の幅は、前記地盤改良体壁の前記側端部以外の幅より広くされている、
   請求項１に記載の建物基礎構造。