JP6803102B1 - 建物外構部分の地盤沈下抑制構造及びその施工法 - Google Patents

Abstract

【課題】建物周囲を軽量かつ強度のある発泡樹材を用いた発泡樹脂層を敷設して建物外構部分の盛土圧による地盤の圧縮沈下及び圧密沈下を抑制する。【解決手段】建物Ｂの外構部分の盛土層６の下層に発泡樹脂ブロックを密着状に並べかつ所定高さに積層して成る発泡樹脂層４を敷設する。この発泡樹脂層の層厚は、建物地下部分Ｕの当接位置又は近接位置から離隔方向に向かって段階的に薄くなるように敷設している。この層厚を段階的に薄くする発泡樹脂層４の形成は、前記発泡樹脂層の下層面側を略水平面とし、上層面側を建物から離隔方向に向かって下り階段状に形成してなる。これらの発泡樹脂層を盛土層内に敷設して外構部分を仕上げている。【選択図】図１

Description

本願に係る発明（以下、「本発明」と称する。）は、建物の外構部分の地盤沈下を抑制する構造及びその施工法に関する。

建築計画においては、低地に建物を建築する場合や道路面より敷地を上げたい場合など、盛土や埋め戻しを行う場合がある。

この盛土や埋め戻しを行う場合には、水勾配の関係から建物の周囲が一般的に土の量が多くなる。多くの土を盛土することは圧縮沈下が発生の要因となる。圧縮沈下が起こる場合は、盛土量が多い方側に当然に沈下量が大きくなる。このため、粒度分布がよい礫質土、砂質土、粘性土などの良質土で十分な転圧を実施しても、圧縮沈下及び圧密沈下を軽減することはできなかった。

また、従来のセメント改良や砕石などによる置換では、圧縮沈下量を軽減することは可能であるが、それらの重さによる下部地盤の圧密沈下量の軽減はできなかった。このため、建物周囲の段差及び堺目の段差を解消することはできなかった。

このような建物とその周囲の地盤との沈下量の差を抑制するための基礎構造としては、例えば、特許文献１、及び特許文献２に記載の発明が提案されている。

特許文献１に開示の発明は、上部構造物からの距離が大きくなる程、次第に短くなる複数の柱状地盤改良体を上部構造物の周辺の圧密層中に構築し、全柱状地盤改良体の頭部を浅層地盤改良体で接続する。先端が実質的に揃えられた複数の柱状地盤改良体を上部構造物の下の圧密層中に構築し、全柱状地盤改良体の頭部を浅層地盤改良体で接続して構成されている。これにより支持層に到達する支持杭に支持された上部構造物と周辺地盤との間の、圧密沈下に伴う段差の発生を緩和，あるいは防止を図ったものである。

また、特許文献２に開示の発明は、地盤沈下により発生する建物と周囲の地盤との段差を抑制する段差抑制構造であって、建物の周囲の地盤内に敷設されると共に、その端部が建物の地下部分に接続されて沈下する地盤から受ける面内方向の引張力に耐える引張強度と、地盤の変形に追従する柔軟性とを有する面状の補強材と、建物の周囲の地盤内に砕石を敷き詰めることにより構築され、地下水が透過して、砂を止める透水砂止層とを備えた構造を成している。これにより、簡易な施工によって、地盤沈下により発生する建物と周囲の地盤との段差を効果的に抑制している

特開平１０−２８０４３３号公報 特開２０１３−１４７８０６号公報

しかし、上記特許文献１の基礎構造物は、地盤の深部まで柱状の地盤改良体を構築するという大掛かりな施工が必要であるため、施工コストが増大するものであり、工期が長くなる問題があった。

また、特許文献２の段差抑制構造は、引張強度を有する柔軟性のある補強材を、その端部を建築物の地下部分に接触させる構造であるため、建物基礎との連結工事が必要と成り、前記特許文献１の発明よりコストは低減されるが、その施工には困難性の伴うものであった。加えて、かかる発明は地下水や雨水など浸潤を地盤沈下の原因として捉えたものであり、盛土圧による圧縮沈下及び圧密沈下については、十分に対応できるものではなかった。

そこで、本願発明は、かかる課題に着目して成されたものであり、建物周囲を軽量かつ強度のある発泡樹脂材を用いることにより建物外構部分の地盤沈下抑制構造及びその工法の提供を目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる建物外構部分の地盤沈下抑制構造は、次のように構成している。

建物外構部分の盛土層の下層に発泡樹脂材を敷設して成る発泡樹脂層であって、該発泡樹脂層の層厚が、建物地下部分の当接位置又は近接位置から離隔方向に向かって上層面側を下り階段状にして段階的に薄くなるように敷設したことを特徴としている。

なお、上記の層厚について、上層面側を下り階段状に段階的に薄くする発泡樹脂層の形成においては、下層面側を上り階段状に、又は略水平面状に形成してもよい。

特に、前記発泡樹脂層の下層面側を略水平面状とし、かつ上層面側を建物から離隔方向に向かって下り階段状に形成することが施工上好ましいものである。

さらに、前記発泡樹脂層の敷設は、建物外構の一部側又は建物周囲を連続して囲むように敷設することを特徴としている。

さらにまた、上記発泡樹脂層の形成は、１種類又は複数種類の発泡樹脂ブロックを密着状に並べ、かつ所定の高さに積み上げて構築してもよく、又はこれらと発泡樹脂コンクリートを組み合わせて構築してもよい。

次に、この建物外構部分の地盤沈下抑制構造の施工法は、建物の近接位置から建物離隔方向の所定領域の地表面を整地、又は根切りを行う第１工程、前記整地した面上、又は根切りした面上に調整層を形成する第２工程、該調整層の面上に建物の近接位置から建物離隔方向に向かって下り階段状となるように発泡樹脂層を形成する第３工程、該発泡樹脂層の上面に保護層を形成する第４工程、該保護層の上面を含む建物周囲の所定領域に盛土して仕上げを行う第５工程、から成ることを特徴としている。

なお、上記第１工程においては、既存の建物に対する施工ばかりでなく、造成した地表面を計画建物の基礎の周りを根切りせずに整地して施工する場合も含めている。

また、上記施工法における発泡樹脂層の形成工程は、発泡樹脂ブロックを密着状に並べかつ所定高さに積層して形成する工程としてもよい。

さらに、上記した施工法における発泡樹脂層の形成工程は、上記発泡樹脂ブロックと発泡樹脂コンクリートとを組み合わせることにより形成する工程としてもよい。

上記構成により本発明は、以下に列挙した効果を奏する。
すなわち、軽量部材である発泡樹脂層を建物の近接位置から連続的に、又は段階的にその厚さを変化させて盛土と置き換えているため、盛土圧による圧縮沈下及び圧密沈下を低減させることができる。また建物近接付近の沈下量を抑えることにより、順次周辺に伝達する傾向にある沈下現象の拡散を防止することができ、かつ沈下量の均一化も図ることができる。

別言すると、このような圧縮沈下や圧密沈下の現象は、その特徴として盛土で形成した地盤の土粒子間の隙間が、自重や振動や雨水の浸透により縮小して土粒子が移動することによって発生する。そして、土粒子の下方移動によって隣接する土粒子はその移動した土粒子方向に引込み力が生じて、斜め下方へ移動することとなる。かかる移動力（引き込み力）が順次隣接する土粒子に作用して沈下現象が周辺部に広がる傾向にあり、これを効果的に防止することができる。

さらに、この階段的な盛土との置換は、盛土の軽減と共に下地を保護する役目もある。例えば、降雨時に雨水が下地に浸透した場合、水は重力の関係から低い方に流れる。発泡樹脂層の階段的な形状は、水を外側に誘導することが可能となる。そのため、降雨による土粒子の動きに起因する圧縮沈下量を少なくする効果がある。また、逆階段形状は下方地盤で建物側の盛土量が極端に多いときに適用ができ、盛土量を調整することが可能となる。

本発明の建物外構部分の地盤沈下抑制構造の概略を示す断面図である。 本発明の建物外構部分の地盤沈下抑制構造を示す一部拡大断面図である。 発明の建物外構部分の地盤沈下抑制構造の概略を示す一部切り欠き平面図（Ａ）、（Ｂ）である。 本発明の建物外構部分の地盤沈下抑制構造の施工法を示すフロー図である。 本発明の建物外構部分の地盤沈下抑制構造の他の実施例を示す一部拡大断面図である。

以下に、本発明の実施例に係る建物外構部分の地盤沈下抑制構造（以下、「本構造」と称する。）、及びその施工法を図面に基づき詳細に説明する。

まず、本構造１は、主に建物Ｂの周囲（又は外構部分）に施工した所定深さの盛土層６の下層に、建物Ｂの地下部分Ｕの当接位置、又は近接位置から建物離隔方向に向かって発泡樹脂材を連続して囲むように敷設して発泡樹脂層４を形成した構造を成している。なお、建物Ｂは、既存の建物の他に建築予定の計画建物も含む概念である。

発泡樹脂層４は、図１に示すように、根切り部２の上面に１種又は複数種のサイズから成る直方体状の発泡樹脂ブロック４１を上下左右に相互に密接させて敷設することにより形成している。本構造１で使用する発泡樹脂ブロック４１は、難燃剤が添加されているポリスチレン樹脂を原料とした土木用発泡スチロール成形体を採用し、運搬と現場作業の容易性から、縦１０００ｍｍ、横２０００ｍｍ、厚さ５００ｍｍの長方形体を採用している。また敷設範囲の状況に合わせて適宜に切断した調整材を用いて密着性と安定性を確保している。

なお、上記土木用の発泡樹脂ブロック４１の材質としては、地盤の圧力に抵抗可能な程度に高い圧縮強度を示すものが好ましく、上記ポリスチレン系樹脂発泡体の他に、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、等を用いてもよい。さらに、軽量性及び強度性などの確保の点からこれらの組合せとしてもよい。

また、上記発泡樹脂層４は、図示するように、下層面側を略平坦面とする一方で、上層面側を複数個の発泡樹脂ブロック４１を建物Ｂの地下部分Ｕの当接位置又は近接位置から離隔方向に向かって層厚が段階的に薄くなるよう（いわば、下り階段状）に密に積み上げて形成している。

発泡樹脂層４の下層側に形成する根切り部２は、元の地盤Ｇまで掘削して建物Ｂの地下部分Ｕの当接位置、又は近接位置まで形成している。この根切り部２の面積や深さは、建物周囲の地盤の状況を考慮して適宜に設計される。

上記発泡樹脂層４と根切り部２の間には、調整層３を形成している。この調整層３は、根切り部２の掘削面を締め固めて平坦に整地した後に形成するものであって、発泡樹脂ブロック４１の敷設面（又は載置面）を覆うようにポリプロピレン系織布の土木シート３１で覆い、その上面に砕石３２を敷き詰めて転圧し、さらにその上に調整砂３３を所定の厚さに敷いて締め固を行っている。この調整層３は、その上面側に敷設する発泡樹脂ブロック４１の支持基盤となって敷設後の安定性を確保すると共に、地盤内に残留している水分や有害物質の侵出を防止して発泡樹脂ブロック４１の保護を図っている。

さらに、発泡樹脂層４の上面側には、コンクリートを打設して発泡樹脂層４の上層面の全面を覆う保護層５を形成している。この保護層５の形成は、コンクリートのスランプ値（流動性を示す値）を調整して、階段状に配設した発泡樹脂ブロック４１の上段部から下段部へ順次流すようにして形成している。このスランプ値は、現場の施工状況によって適宜設定される。本構造１の施工においては、スランプ値を１２〜１５ｃｍ程度に設定することが好ましい。

そして、上記保護層５の上面を含む建物の外構の全面を、覆うように盛土を敷設して盛土層６を形成している。この盛土層６の上表面には、雨水を考慮して建物Ｂから離隔方向へ水勾配が付けられているのが一般的である。

上記構成の本構造１は、建物Ｂの周囲を連続して囲うように発泡樹脂層４を形成しているが、その施工範囲はこれに限らず、図３に示すように建物Ｂの一部面側であってもよい。

本構造１は、以下の作用効果を奏する。
建物Ｂから離隔する方向に発泡樹脂層４を埋設しているため、発泡樹脂層４の厚さ分だけ盛土量が少なくなる。そのため、建物Ｂの地下部分Ｕの側壁側に作用する土圧、特に地下部の下方部に建物地下部分の側壁に集中する土圧を低下させる。また、この盛土圧による圧縮及び圧密により地盤Ｇの沈下量を軽減させて建物Ｂと地面との境界部に表れる段差を少なくすることかできる効果を奏すると共に、発泡樹脂層４の層厚を段階的に薄くしているためその軽減量を均等にすることができる。そのため、建物周囲の段差の解消はもとより、建物Ｂから離れた部分に関しても、盛土と元の地盤の境目付近でも同様な小さな沈下量となるため、段差を軽減することが可能となる。

ひいては、建築Ｂに付随する、設備機器の配管部の損傷や設備配管及び電気配管、配線に対して影響が大幅に小さくなる。建物Ｂに対して外構部分が下がると設備配管部分に力が加わり破損するおそれが軽減されるため、建物維持の管理費用縮減が可能となる経済的効果も有する。

［本構造の施工法］
上記本構造１の施工法（以下、「本工法」と称する。）は、図４のフロー図に示すように、以下の各工程順によって施工されるものである。

まず始めに、第１工程として、建物Ｂの下部の当接位置又は地震の揺れなどを考慮して近接位置付近から当該建物の離隔方向に向かって所定範囲を掘削して根切り部２を形成する。

次に、第２工程として、整地した根切り部２の全面を土木シート３１で覆い、その土木シート面に砕石３２、調整砂３３の順に敷き詰めて調整層３を形成する。

さらに、第３工程として、調整層３の面上に建物Ｂの当接位置又は近接位置の地下部分Ｕから建物から離れる方向に向かって下り階段状となるように、所定数の発泡樹脂ブロック４１を互いに密に当接させて敷設する。この発泡樹脂ブロック４１は、運搬性と作業性を検討して、その矩形体の寸法が適宜に設計され、かつ配置状況に合わせて現場でサイズ調整が行われる。

さらにまた、第４工程としては、発泡樹脂ブロック４１を下り階段状に並べた上層面側に保護層５を形成する。この保護層５は、コンクリートを打設して形成したものであり、スランプ値を１２〜１５ｃｍ程度に設定して適度な粘度をもって、順次下段の発泡樹脂ブロック４１の上面に流動させて形成する。この流動させたコンクリートは、各段の段差部をなだらかに連なって固化した状態となる。

最後に、第５工程として、保護層５の上面に盛土して盛土層６を敷設する。盛土は、根切り部２の全体を覆うと共に、建物Ｂの離隔方向へなだらかに下げる水勾配を設ける。

［他の実施例］
上記の本構造１の発泡樹脂層４は、建物地下部分から離隔方向に階段状に薄くなり、下層面側を略水平面とすると共に上層面側を階段状としているが、発泡樹脂層４の形成仕様は、次の仕様としてすることも可能である。

すなわち、上記本構造１とは上下逆のパターンとする構造７（以下、「他構造」と称する。）であって、発泡樹脂層４の上層面側を略水平になるように形成し、下層面側を階段状にして層厚を段階的に薄くする仕様である。この他構造７の施工は、根切り部７１に建物Ｂに向かって下がる階段状の段差面７２を設けて掘削し、各段差面７２に調整層３を形成することしている。

そして、発泡樹脂層４を形成する発泡樹脂ブロック４１は、各段差面７２における調整層３の上面側に載置して積層し、段毎に積層した発泡樹脂ブロック４１の上面側は建物離隔方向に向かって略水平な平坦面を成すよう敷設している。

他構造７の作用効果としては、発泡樹脂層４の容積分の盛土量の低減による圧縮沈下量及び圧密沈下量の軽減を図っており、かつ建物離隔方向への段階的な発泡樹脂層４の埋設形成により、建物側壁の地下部分Ｕへの土圧の集中による建物境界部分の段差を軽減させると共に、建物の外構付近の盛土の圧縮及び圧密による沈下量を軽減させて、建物周囲の全体として沈下や段差の均等化を図ることができる。

かかる他構造７の施工法は、上記本構造１の第１工程の根切り部の形成工程と異なり、当初から発泡樹脂ブロック４１の配置寸法に従った載置面の大きさを設計して上り階段状に掘削して根切り部７１を形成する工程を第１工程としている。その後の第２工程の調整層の形成、第３工程の発泡樹脂ブロックの載置と積み上げ工程、第４工程の保護層の形成、第５工程の盛土工程は、上記本構造１の各工程と同様又は近似したものとなるため、詳細な説明は省略する。

上述してきたように発泡樹脂ブロック４１を用いることは、その軽量性ゆえに大きな重機を必要とせずに、人力で施工できるために騒音も少ない。また、工場でのプレカット加工ができるために現場で加工がなく、工場製品のために品質に関しても安定して提供できる利点がある。

さらに、セメントと違って地盤の汚染もない。加えて、現場での撹拌などがないために部分的な下地品質のばらつきがなくなり、かつ仕上げ面に沈下や亀裂による破損が抑止され、外構部分の下地品質を良好に保つことができる。さらにまた、破損部からの雨水や地下水の浸透による下地層の緩みを防止することができる。

よって、本構造１及び他構造７は、上記の技術的効果はもとより、環境への影響、ひいては経済的にも顕著な効果を奏するものであり、産業上の利用性は高いものである。

１ 本構造
２ 根切り部
３ 調整層
３１ 土木シート
３２ 砕石
３３ 調整砂
４ 発泡樹脂層
４１ 発泡樹脂ブロック
５ 保護層
６ 盛土層
７ 他構造
７１ 根切り部
７２ 段差面
Ｂ 建物
Ｇ 地盤
Ｕ 地下部分

Claims (6)

1. 建物外構部分の盛土層の下層に発泡樹脂材を敷設して成る発泡樹脂層であって、
   該発泡樹脂層の層厚を、建物地下部分の当接位置又は近接位置から離隔方向に向かって上層面側を下り階段状にして段階的に薄くなるように形成したことを特徴とする建物外構部分の地盤沈下抑制構造。
2. 前記発泡樹脂層の形成において、
   該発泡樹脂層の下層面側を略水平面に形成したことを特徴とする請求項１記載の建物外構部分の地盤沈下抑制構造。
3. 前記発泡樹脂層の形成において、
   建物外構の一部側又は建物周囲を連続して囲むように敷設して成ることを特徴とする請求項１、又は２記載の建物外構部分の地盤沈下抑制構造。
4. 前記発泡樹脂層が、
   １種類又は複数種類の発泡樹脂ブロックを互いに密に当接させて形成したことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の建物外構部分の地盤沈下抑制構造。
5. 建物の近接位置から建物離隔方向の所定領域の地表面を整地、又は根切りを行う第１工程、
   前記整地した面上、又は根切りした面上に調整層を形成する第２工程、
   該調整層の面上に建物の近接位置から建物離隔方向に向かって下り階段状となるように発泡樹脂層を形成する第３工程、
   該発泡樹脂層の上面に保護層を形成する第４工程、
   該保護層の上面を含む建物周囲の所定領域に盛土して仕上げを行う第５工程、
   から成ることを特徴とする建物外構部分の地盤沈下抑制構造の施工法。
6. 前記発泡樹脂層の形成において、
   発泡樹脂ブロックを密着状に並べかつ積層して形成したことを特徴とする請求項５記載の建物外構部分の地盤沈下抑制構造の施工法。

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