建物支持地盤の改良構造と施工方法

【課題】比較的軟弱な地盤であっても、不同沈下を生ずることなく建物を保持できるとともに、地震などの横力に対する抗靱性を向上できるようにした。
【解決手段】建物支持地盤の表層に地盤改良材よりなる表層改良部５を形成した建物支持地盤の改良構造において、表層改良部５は、地盤Ｅの表層部ＧＬに形成された所要厚みの水平部５ａと、水平部５ａの下部に垂下状態に一体に設けられた地中壁部５ｂとを備え、地中壁部５ｂが水平部５ａの底部に連続して一体化されている

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物が構築される地盤性状に応じてその基礎部分を支持する地盤を予め改良した建物支持地盤の改良構造とその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的軟弱な地盤上に住宅などの建物を構築する場合、地盤上に直接建物を構築したのでは、建物の載荷荷重によりその直下の地盤が圧密沈下し、不同沈下などが生ずるおそれがある。そこで、従来では、図８（ａ）に示すように、建物の投影面積に応じた面積分地盤Ｅを所定深度まで掘削し、その内部に地盤改良材を打設して、表層改良部ａを構築し、その上部に基礎ｂおよび建物本体ｃの施工を行う工法が知られている。
【０００３】
また、他の工法としては、建物直下に地盤の安定深度まで到達する複数の杭を打ち、この杭上にの地盤面に基礎を構築した上で。建物本体の施工を行うこともある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者の表層改良部ａの場合、例えそれが等質で堅牢な構造であったとしても、地盤Ｅが軟弱である場合には、単に表層改良部ａを介して建物ｃが地盤Ｅ上に浮いているに過ぎないため、建物ｃ自体の載荷荷重の偏在や、地盤Ｅの土質の不均一などにより、図８（ｂ）に示すように、表層改良部ａごと不同沈下現象を生ずるおそれがあり、また地震などの揺れにも弱い。
【０００５】
後者の杭打ち方式の場合、ビルなどの大形建築物に適合するものの、戸建住宅には一般的でなく、かつ基礎スラブを複数の点で支えるものであるため、時間経過に伴い地盤Ｅそのものに沈下現象を生じた場合には、基礎および建物本体の全荷重を杭が負担する可能性が生じ、経年変化による杭間の沈下などによって沈み込みが生ずるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は以上の課題を解決するものであって、その目的は、比較的軟弱な地盤であっても、不同沈下を生ずることなく建物を保持できるとともに、地震などの水平力に対する抗靱性を向上できるようにした建物支持地盤の改良構造とその施工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、建物支持地盤の表層に地盤改良材よりなる表層改良部５（１０、２０）を形成した建物支持地盤の改良構造において、前記表層改良部５（１０、２０）は、地盤Ｅの表層部ＧＬに形成された所要厚みの水平部５ａ（１０ａ，２０ａ）と、水平部５ａ（１０ａ，２０ａ）の下部に垂下状態に一体に設けられた地中壁部５ｂ（１０ｂ，２０ｂ）とを備え、地中壁部５ｂ（１０ｂ，２０ｂ）が水平部５ａ（１０ａ，２０ａ）の底部に連続して一体化されていることを特徴としている。
【０００８】
前記地盤改良材は、前記表層改良部を掘削して得られる掘削残土に固化材が添加された埋め戻し材により形成されていることを特徴としている。
【０００９】
前記地盤改良材は、コンクリートブロック、ラップルコンクリート又は鉄筋コンクリート等からなるコンクリート材により形成しても良い。
【００１０】
前記表層改良部は、前記水平部の周縁部の下部に前記地中壁部が垂下状態に一体に設けられた、箱形に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、前記表層改良部は、前記水平部の周縁部の下部に前記地中壁部が垂下状態に一体に設けられているとともに、該周縁部の地中壁部に連続して、水平部の下面に略田の字形をなして一体化された地中梁部を備えていることを特徴としている。
【００１２】
前記表層改良部上に構築しようとする建物およびその基礎の計画重心位置に、前記地中梁部における交叉位置を位置させることが望ましい。
【００１３】
また、本発明は、上記建物支持地盤の改良構造の施工方法において、構築しようとする建物投影面の地盤を所定深度まで掘削し、掘削された内部に前記地盤改良材を地表面まで埋め戻し固化させることにより、所要厚みの水平部と、水平部の下部に垂下状態に一体に設けられる地中壁部とを備える表層改良部を形成することを特徴としている。
上記掘削深さ及び掘削形状は、上記水平部に相当する所要深さの凹陥部の底部に、上記地中壁部に相当する深さ及び形状の溝部を掘削形成させるようにする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明に係る建物支持地盤の改良構造によれば、表層改良部の底部に突出形成した地中壁部が表層改良部の水平部を傾けようとする力に対する抵抗力となるため、不同沈下を防止できる。また地震などの水平力に対する抵抗に対しても作用するため耐震性も向上する。
【００１５】
上記地中壁部に加えて略田字形に地中梁部を形成することにより、さらに抵抗力が増加し、不同沈下を防止する上でさらに有効になるとともに耐震性もさらに向上する。
また、建物の載荷荷重を地中梁部で支持した上で、水平部全体に分散する上で好ましい構造となる。
【００１６】
また、本発明に係る施工方法によれば、上記の改良構造を、施工現場の状態及び規模に係わらず、効率よく施工させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態による改良構造の施工手順を示すものである。
まず、作業に先立ち、例えばスウェーデン式サウンディング等により、地盤性状を確認することにより、地盤性状と計画建物に応じて、表層改良材の材料組成や、打設厚みなどが設定される。なお構築される建物は、一例として正方形とし、以後は建物投影面積が正方形であるものとして説明する。
【００１８】
以上の設計計画に基づき、まず（ａ）に示すように、計画建物の投影面積分の地割を行った後、（ｂ）に示すように、建物構築箇所の内側の地盤Ｅ内に小形バックホウ１を導入し、掘削する。この掘削深度Ｄは、地盤性状や建物の投影面積にもよるが、通常の沖積土の場合には、地表面ＧＬより０．５ｍ〜１．０ｍ程度とする。掘削残土２は、掘削箇所近傍に堆積しておく。
【００１９】
計画深度まで掘削し、敷き均し後は、バックホウ１を敷地内から撤去し、次に（ｃ）に示すように、敷地周縁部を人力または機力による鋤取り作業を行って掘削面よりさらに深い根入れ部を掘削するとともに、敷地中央も十字形に交叉する根入れ部を掘削する（図３参照）。この根入れ部の掘削深さは、前記掘削深度Ｄに加えて地表部ＧＬから２ｍ程度までの深度とすれば良いものとなる。
【００２０】
鋤取り作業終了後は、掘削残土２を現地土として、これに石灰・セメントスラリーを加えて例えばミキサー３で練り混ぜ、改良材であるソイルセメント順次現地製造する。その配合比は地盤性状に応じて設定されるものであるが、残土２に対するセメントの添加量は３〜１０％（重量）程度が適正配合比である。
【００２１】
次に（ｄ）に示すように、ミキサ３で練り上がったソイルセメントをトレミー管３ａ等を介して根入れ部に打設し、ランマ４（平坦部分ではタンパ）等の転圧機械を用いて転圧、敷き均しする作業を地表部ＧＬに到達するまで順次繰返すことによって、最終的には建物敷地内には所定厚さの表層改良部５が完成する。この表層改良部５は、表面が地表部ＧＬと同一面をなし、図３にも示すように、かつ計画掘削深さＤに応じた厚さの水平部５ａと、水平部５ａの四周下部に一体に垂設された地中壁部５ｂ、並びに水平部５ａの下部に十字形に交叉して一体に垂設された地中梁部５ｃとを備えるものである。
【００２２】
その後は、図２に示すように、この表層改良部５上に当初計画に従って、基礎６を構築し、その上部に建物本体７を構築することで、全ての工事が完了する。この建物本体７および基礎６の重心（Ｇ）は図３に示すように、おおよそ地中梁５ｃの交叉位置上となり、地中梁部５ｃにより載荷荷重を支持した上でその荷重を水平部５ａ全体に分散させる上で好適となる。
【００２３】
本実施形態では、地盤Ｅの沈下により、水平部５ａを傾動させる力が作用しても地中壁部５ｂおよび地中梁部５ｃからなる根入れ部分により水平度が保たれる。また、地震などの水平力が作用しても根入れ部分の抗靱性によって水平部５ａの水平度が保たれるため、建物本体７の耐震性も向上するものとなる。
【００２４】
図４、５は第２実施形態を示す。本実施形態では、建物投影面積が正方形でなく長方形の一部を切り欠いた変形長方形状をなし、表層改良部１０は地盤Ｅ内に所要厚みで形成され、かつその天端が地表部ＧＬに一致する水平部１０ａと、水平部１０ａの下部周縁に一体に垂設された地中壁部１０ｂとからなっており、この表層改良部１０の上部に図２と同様に基礎および建物本体が構築されるようになっている。
【００２５】
この構造において、図５（ａ）に示すように、地盤沈下の水平方向分力が矢印のごとく表層改良部１０に加わっても、その下部に一体化されている地中壁部１０ｂに加わり、この地中壁部の抗靱性により、水平部１０ａの水平度を保つことになる。同様にして、地震などの水平力が加わっても地中壁部１０ｂの抗靱性により水平部１０ａの水平度が保たれるものとなる。
【００２６】
なお、図５（ｂ）に示すように、水平部１０ａと地中壁部１０ｂとの接合部にはテーパ状の補強用連接部１０ｃを形成しても良い。この連接部１０ｃは、前述の第１実施形態で示したように、根入れ掘削時において、溝の縁部をテーパ状に切り欠いておくだけで良いため、簡単に実施でき、しかも一体化強度も増すことができる。
【００２７】
図６、７は第３実施形態を示す。本実施形態は第２実施形態と同じく変形長方形状であって、表層改良部２０は、地盤Ｅ内に所要厚みで形成され、かつその天端が地表部ＧＬに一致する水平部２０ａと、水平部２０ａの下部周縁に一体に垂設された地中壁部２０ｂと、水平部２０ａの下面に一体化されるとともに、両端を地中壁部２０ｂに一体に設越えされ、かつ互いに十字形に交叉して一体化された地中梁部２０ｃを備えている。この地中梁部２０ｃの交叉位置が建物本体の重心Ｇの直下に位置させることにより、建物の載荷荷重を平均に分散して支持できる。
【００２８】
本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、地盤沈下の水平方向分力が矢印のごとく表層改良部２０に加わっても、その下部に一体化されている地中壁部２０ｂおよび地中梁部２０ｃに加わり、地中壁部２０ｂおよび地中梁部２０ｃの抗靱性により、水平部２０ａの水平度を保つことになる。同様にして、地震などの水平力が加わっても地中壁部２０ｂおよび地中梁部２０ｃの抗靱性により水平部２０ａの水平度が保たれるものとなり、第２実施形態よりもさらに強靱な構造となる。
【００２９】
なお、本実施形態においても、図７（ｂ）に示すように、水平部２０ａと地中壁部２０ｂ並びに地中壁部２０ｃとの接合部にはテーパ状の補強用連接部２０ｄを形成すれば、さらに一体化強度が増すものとなる。また、第１実施形態でも補強用連接部を設けても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態による表層改良部の構築手順を示す断面説明図である
【図２】同改良地盤上に構築された建物を示す断面説明図である。
【図３】同完成した表層改良部の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による表層改良部の平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による表層改良部の平面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は図６のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は従来の表層改良部による不具合を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１バックホウ
２掘削残土
３ミキサー
３ａトレミー管
４ランマ
５，１０，２０表層改良部
５ａ，１０ａ，２０ａ水平部
５ｂ，１０ｂ，２０ｂ地中壁部
５ｃ，２０ｃ地中梁部
１０ｃ，２０ｄ補強用連接部
６基礎
７建物
Ｅ地盤
ＧＬ地表部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物支持地盤の表層に地盤改良材よりなる表層改良部を形成した建物支持地盤の改良構造において、
前記表層改良部は、地盤の表層部に形成された所要厚みの水平部と、水平部の下部に垂下状態に一体に設けられた地中壁部とを備え、地中壁部が水平部の底部に連続して一体化されていることを特徴とする建物支持地盤の改良構造。
【請求項２】
前記地盤改良材は、前記表層改良部を掘削して得られる掘削残土に固化材が添加された埋め戻し材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建物支持地盤の改良構造。
【請求項３】
前記地盤改良材は、コンクリートブロック、ラップルコンクリート又は鉄筋コンクリート等からなるコンクリート材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建物支持地盤の改良構造。
【請求項４】
前記表層改良部は、前記水平部の周縁部の下部に前記地中壁部が垂下状態に一体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建物支持地盤の改良構造。
【請求項５】
前記表層改良部は、前記水平部の周縁部の下部に前記地中壁部が垂下状態に一体に設けられているとともに、該周縁部の地中壁部に連続して、水平部の下面に略田の字形をなして一体化された地中梁部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建物支持地盤の改良構造。
【請求項６】
前記表層改良部上に構築しようとする建物およびその基礎の計画重心位置に、前記地中梁部における交叉位置を位置させたことを特徴とする請求項５記載の建物支持地盤の改良構造。
【請求項７】
建物支持地盤の表層に地盤改良材よりなる表層改良部を形成する建物支持地盤の改良構造の施工方法において、
構築しようとする建物投影面の地盤を所定深度まで掘削し、掘削された内部に前記地盤改良材を地表面まで埋め戻し固化させることにより、所要厚みの水平部と、水平部の下部に垂下状態に一体に設けられる地中壁部とを備える表層改良部を形成することを特徴とする建物支持地盤の改良構造の施工方法。

【図１】