JPH11256563A - 軟弱地盤における地盤改良基礎工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤において或る程度重量が大きい構造
物を構築するにあたり、地盤沈下や地震等に対して安全
性が高い地盤改良基礎工法を提供する。 【解決手段】 構造物直下の地盤を改良した地盤改良基
礎を、構造物の鉛直荷重及び水平力を負担し支持する強
度及び規模で造成する。そして、前記地盤改良基礎の沈
下を防止する程度に補完する杭体を、前記地盤改良基礎
の範囲内に造成して併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、広域の地盤沈下
を生ずるような未圧密状態の粘性土、又は構造物の荷重
により過大な圧密沈下を発生する正規圧密状態ないしそ
れに近い状態にある軟弱な粘性土が厚く堆積し、堅固な
支持層が深い地盤条件（以下、この条件を前提として軟
弱地盤と称する。）の下で或る程度重量が大きい構造物
を構築するにあたり、地盤沈下や地震等に対して安全性
が高い地盤改良基礎工法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物の基礎は、杭を使用せずに
荷重を基礎版から直接地盤へ伝える直接基礎と、杭を使
用した杭打ち基礎に大別され、両者の併用型も知られて
いる。軟弱地盤における直接基礎の一態様として構造物
直下の地盤を改良した地盤改良基礎を採用することも公
知に属する（例えば特開昭６１ー１５１３２６号公報の
第４図、又は本願の図６を参照）。

【０００３】更に具体的に説明すると、特開平８ー４９
２４５号公報には、杭打ち基礎であって、杭の複数本を
包含する地盤改良体を液状化発生のおそれがある地層よ
りも深く造成した構成の液状化抑止基礎構造が記載され
ている。特開昭６１ー１５１３２６号公報には、フロー
ティング工法であって、不同沈下を防止するために摩擦
杭を造成し、該摩擦杭の上端に設けたヨークから地中梁
を吊る不同沈下修正方法が記載されている。

【０００４】特許第２６４５８９９号公報には、液状化
する可能性がある地盤上に建てる構造物の杭打ち基礎工
法であって、表層地盤中に平面形状が格子状の難透水性
壁構造体を地盤改良体として造成し、前記格子の中に支
持層に届く支持杭を構築した高水平耐力杭基礎工法が記
載されている。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】軟弱地盤上に構造物
を構築する場合には、軽微な構造物を除いて、通常は支
持杭基礎が採用される。しかし、支持層の深さが地下５
０ｍを超えるような場合には、支持杭が長くなることに
起因する工事費の増大が大きな問題になる。また、広域
の地盤沈下を無視できない場合には、負の摩擦力に対処
するために、より大径の杭を採用するか、杭本数を増や
すか、負の摩擦力低減対策を施した杭を採用する等々の
対処が必要となり、一層のコストアップとなる。

【０００６】杭を使用しない基礎工法としては、構造物
の重量に見合う重量の土を掘削して構造物重量とバラン
スさせるフローティング基礎が採用される。しかし、構
造物重量が大きいと掘削深さを大きくする必要があるか
ら、地下が深い建物以外には適用性に乏しい。重量が或
る程度まで大きい構造物の構築においては、図６のよう
に構造物２の直下地盤を改良して地盤改良基礎１を造成
し、根入れ深さＨによる排土重量を考慮して直接基礎と
しての支持力を確保する。その上で、過大な圧密沈下に
伴う不同沈下に対しては、構造物２とベース３（建物基
礎）との間にジャッキアップ装置４を設置して対処する
直接基礎工法が実施されている。しかし、この直接基礎
形式では、構造物２とベース３との間にジャッキアップ
装置４の保守、点検用の空間５を確保しなければなら
ず、この空間５を確保する為の地下躯体の構築にかなり
な費用がかかる。図６の地盤１５は表層が埋土層で、そ
の下に粘土層７が在り、更に深い位置に砂礫層（支持
層）６が在る場合を示している。

【０００７】同様な既往として、図７Ａに例示したよう
に支持層６が地下２０ｍ〜３０ｍ程度に浅い地盤の場合
には、同支持層６に到達する地盤改良基礎１を造成す
る。逆に図７Ｂに例示したように支持層６が地下５０ｍ
以上も深い地盤の場合には、支持層６には届かないが、
有害な不同沈下に対する抵抗力を十分に発揮する深さま
で地盤改良した地盤改良基礎１を造成する直接基礎工法
が実施されている。

【０００８】しかし、地盤改良基礎１の場合には、不同
沈下により地盤改良体の内部に過大なせん断応力、引張
応力が発生し、同地盤改良体に亀裂が生じ、更には地震
時の付加応力により地盤改良体を破壊に至らしめるおそ
れもある。よって，図７Ａの場合は例外として、図７Ｂ
のように支持層６が深い条件下では、地盤改良基礎１
は、構造物２の鉛直荷重及び水平力を負担し支持する働
きに加えて、不同沈下を防ぐ働きの分を加算した深さま
での地盤改良を要求される。よって、施工費が増大し工
期が長引く問題がある。

【０００９】直接基礎形式で支持できる構造物２の荷重
は不同沈下量からきまり、その値は通常地盤の許容支持
力よりもかなり小さい値となる。よって或る程度重量が
大きい構造物の構築は難しいという問題もある。従っ
て、本発明の目的は、図７Ｂのように支持層が深い軟弱
地盤上に構造物を構築するにあたり地盤改良基礎を採用
すること、その場合に地盤沈下や地震等に対する安全性
が高く、しかも地盤改良基礎を割合に浅く安価に短工期
で施工できる地盤改良基礎工法を提供することである。

【００１０】本発明の異なる目的は、地盤改良基礎の不
同沈下を防ぐ杭を補完的に採用した杭併用型の地盤改良
基礎工法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、請求項１記載の発明に係る軟弱地盤に
おける地盤改良基礎工法は、軟弱地盤上に構築される構
造物の直接基礎工法において、構造物直下の地盤を改良
した地盤改良基礎を、構造物の鉛直荷重及び水平力を負
担し支持する強度及び規模で造成すること、前記地盤改
良基礎の沈下を防止する程度に補完する杭体を、前記地
盤改良基礎の範囲内に造成して併用することをそれぞれ
特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態及び実施例】請求項１に記載した発
明に係る軟弱地盤における地盤改良基礎工法は、軟弱地
盤１５の上に構築される構造物の直接基礎工法（フロー
ティング基礎工法）として実施される。具体的には、図
１及び図２に例示したように、構造物２の直下地盤を改
良した地盤改良基礎１を、構造物２の鉛直荷重及び水平
力を負担し支持する強度及び規模で造成する。構造物２
の根入れ深さＨを基礎底面とするフローティング基礎と
して実施される。前記フローティング基礎の底面下に例
えば深層混合処理工法などにより固結状態の地盤改良基
礎（地盤改良体）１を造成する。この地盤改良基礎１の
平面的な形状、大きさ、垂直方向の断面積（改良深さ）
などは次のように条件づける。

【００１３】地盤改良基礎１の平面形状と大きさは、構
造物２の全荷重を支持地盤（支持土層）へ伝達するのに
十分な大きさ、形状とする。通例、構造物２の平面形状
と略相似形状で少し大きいものとなる。地盤改良基礎１
の垂直断面積とその下端深さは、前記平面積の大きさを
考慮しつつ、構造物２の荷重に対して、軟弱地盤１５の
許容支持力が上回る下端深さとする。

【００１４】次に、この地盤改良基礎１の圧密沈下の原
因となる、フローティング基礎の根入れ深さＨに基づく
排土重量を上回る構造体２の荷重は、荷重補完用に設け
た杭群１０を通じて地盤に伝達させる。図１では杭群１
０を圧密層１１を貫通してその下の非圧密層１２に届く
深さまで構築した実施例を示している。図２は非圧密層
がない場合で、支持層６には届かないものの、補完する
べき荷重を伝達可能であるように杭群１０を十分に深く
（長く）構築した例を示している。各杭１０の杭頭部は
基礎スラブ２ａと結合する。

【００１５】杭群１０を施工するための準備として、地
盤改良基礎１の改良施工に際しては同地盤改良基礎１内
部の杭１０を打設するべき位置に、予め杭１０の外径よ
りも少し大径で孔状の未改良部を残しておき、杭用孔の
掘削を容易ならしめる。杭１０は、地盤改良基礎１の範
囲内において、同地盤改良基礎１に圧密沈下（不同沈
下）の発生が懸念される場所へ集中的に配置してその働
きの効率化を図ることが有益であり、杭の設計、施工に
自在性がある。上述のように構成して、構造物２の荷重
のうち根入れ深さＨの排土重量に相当する荷重は、フロ
ーティング基礎の基礎スラブ２ａから地盤改良基礎１を
通じて直接軟弱地盤１５へ伝達させる。そして、前記排
土重量を超える荷重は、地盤改良基礎１に併用した杭群
１０を通じて地盤へ伝達する。従って、構造物２の荷重
が排土重量よりもかなり大きい場合でも、杭群１０の併
用によって地盤に過大な圧密沈下は発生せず、沈下量は
弾性変形の範囲、又はそれに近い値となるため、不同沈
下も小さい値となる。その結果、地盤改良基礎１に発生
するせん断応力、引張応力も小さくなり、ひび割れが生
ずることもなく、地盤改良基礎１自体が持つ高い曲げ、
せん断剛性を構造物２のフローティング基礎２ａの剛性
の一部として長期的に利用できる。

【００１６】従ってまた、図３に全体像を示し、図４
Ａ，Ｂに部分詳細を示したように、地盤改良基礎１とフ
ローティング基礎（基礎躯体）との境界面に、図４Ａに
示したコッター１３、或いは図４Ｂに示したようなスタ
ッド１４を設けて地盤改良基礎１とフローティング基礎
とを一体化することにより、基礎は全体として地盤改良
基礎１の下端を底面とする剛性の高いベタ基礎として挙
動することになり、不同沈下がより小さく安定性が高い
基礎を実現できる。

【００１７】しかも、地盤改良基礎１とフローティング
基礎２ａとの境界面が一体化されると、地震時の構造物
２の慣性力に対しては、基礎に生ずる水平力及びある程
度の大きさの引き抜き力についても、フローティング基
礎２ａから地盤改良基礎１へ確実に伝達され、更に地盤
改良基礎１の底面及び側面を介して地盤へ伝達させて処
理出来る。

【００１８】従って、杭群１０に関しては、基本的に水
平抵抗を期待しなくてもよく、小径の杭でこと足りる。
但し、地震時の地盤の水平変位により杭体が破壊しない
ように、杭材には靭性が大きいものを使用するなどして
対処する。また、杭群１０は構造物２の重量の一部を地
盤改良基礎１より下方の地盤へ伝達することのみを目的
としているものであり、支持力としては考慮されない。
それ故に通常の杭基礎の杭体に比較して安全率を小さく
見込めるので、杭の仕様は支持杭に比して直径が小さ
く、長さも短いものでこと足りる。

【００１９】広域の地盤沈下が生ずる場合には、本発明
の基礎形式は地盤と共に沈下するので、支持杭基礎にお
いて不可避である、地表面からの構造物２の抜け上がり
を防ぐこともでき、地盤面との段差を生じないから、機
能面からも有利である。本発明の基礎工法は、既往の地
盤改良直接基礎、例えば図６又は図７Ａ，Ｂに示す基礎
工法と比較すると、より大きな重量の構造物２の基礎と
して適用できる。また、構造物２の荷重分布が極端に偏
って不均一な場合には、その荷重分布に応じて杭群１０
の配置を工夫することにより自在に対処でき適用範囲が
広い。

【００２０】そして、本発明の基礎工法は、支持層６が
深い場合には、既往の地盤改良直接基礎に比較して工事
費がはるかに安価で、経済的に短工期で施工することが
できる。図５はモデルによる比較の計算例を示す。その
前提条件として、支持層６は地下５０ｍの位置に在り、
その上の表層はＮ値が０〜１程度の軟弱粘性地盤であ
る。構造物２の平面形状は３０ｍ×６０ｍの長方形であ
り、その重量は１０トン／ｍ²の大きさである。根入れ
の深さＨが２．５ｍであるとき、既往の地盤改良直接基
礎による場合には、左図のように地盤改良基礎１の深さ
は１０ｍにも達する。これが本発明の基礎工法によれ
ば、地盤改良基礎１の深さは半分の５ｍで足りる。使用
した杭１０は直径が６０ｃｍ、長さが３０ｍ、本数は６
６本である。このような杭群１０の施工を含めても、本
発明は２５〜４０％のコストダウンを達成出来る。

【００２１】因みに、本発明の基礎工法が有利な条件
は、次の通りである。 軟弱地盤における構造物２の建設であること。 支持層が地下４０ｍ〜５０ｍ以上に深いこと。杭打ち
基礎に対しての有利性である。 構造物２の根入れが２ｍ以上に深いこと。従って、構
造物２に地下室がある場合は更に有利である。 構造物２の重量が７〜８トン／ｍ²以上に大きいこ
と。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る軟弱地盤における地盤改良
基礎工法によれば、支持層が深い軟弱地盤上に地盤改良
基礎を採用して構造物を構築する場合に、地盤沈下や地
震等に対する安全性が高く、しかも地盤改良基礎を浅く
安価に短工期で施工できる。構造物の根入れが深く、構
造物の重量が大きい場合の基礎工法として広く実施出来
るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地盤改良基礎工法の実施例を示し
た立面図である。

【図２】本発明に係る地盤改良基礎工法の異なる実施例
を示した立面図である。

【図３】本発明に係る地盤改良基礎工法の異なる実施例
を示した立面図である。

【図４】ＡとＢは本発明に係る地盤改良基礎工法におけ
るフローティング基礎と地盤改良基礎との一体化手段の
例を示した部分拡大図である。

【図５】本発明に係る地盤改良基礎工法と既往の地盤改
良直接基礎工法との費用見積もりの計算例のモデル図で
ある。

【図６】従来の地盤改良基礎工法の例を示した立面図で
ある。

【図７】ＡとＢは従来の地盤改良基礎工法の例を示した
立面図である。

【符号の説明】

１５ 軟弱地盤 ２ 構造物 １ 地盤改良基礎 １０ 杭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加倉井 正昭 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤上に構築される構造物の直接基
   礎工法において、 構造物直下の地盤を改良した地盤改良基礎を、構造物の
   鉛直荷重及び水平力を負担し支持する強度及び規模で造
   成すること、 前記地盤改良基礎の沈下を防止する程度に補完する杭体
   を、前記地盤改良基礎の範囲内に造成して併用すること
   をそれぞれ特徴とする、軟弱地盤における地盤改良基礎
   工法。