構造物の基礎構造
【課題】簡易かつ安価に構築するとともに、沈下を抑制することを可能とした構造物の基礎構造を提案する。
【解決手段】支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上方に位置する下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上方に位置する中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上方に位置する表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造１であって、少なくとも先端が中間層Ｓ３に到達するように形成されて構造物Ａを支持する支持杭１１と、この支持杭１１の下方に形成されて中間層Ｓ３を支持する柱状部材１２とを備えている。
【解決手段】支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上方に位置する下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上方に位置する中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上方に位置する表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造１であって、少なくとも先端が中間層Ｓ３に到達するように形成されて構造物Ａを支持する支持杭１１と、この支持杭１１の下方に形成されて中間層Ｓ３を支持する柱状部材１２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持地盤としての強度を有していない表層地盤が比較的厚く堆積する地盤において構造物を構築する場合は、下方に存在する支持層まで到達する杭を構築することにより構造物を支持するのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、支持層が深い位置に存在する場合には、支持杭が長くなるため、支持杭の構築に伴い、掘削土量の増加、材料費の増加、施工の煩雑化等の問題点が生じていた。
【０００４】
そのため、従来、支持層Ｓ１が深い場合には、支持杭１１１を支持層Ｓ１まで到達させるのではなく、支持層Ｓ１よりも浅い位置に堆積する比較的層厚が薄い中間層Ｓ３に、支持杭１１１の先端を支持させることで、杭長を短くして、費用の削減および施工性の向上を図る場合がある（図７参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１には、図７に示すように、砂質地盤からなる中間層Ｓ３に、中間層Ｓ３と同等の部材厚を有する地盤改良体１１２，１１２，…を形成し、この地盤改良体１１２，１１２，…に先端が支持される支持杭１１１，１１１，…を構築することにより、中間層Ｓ３の液状化による支持力の低下に対する対策がなされた構造物Ａの基礎構造１０１が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の発明は、中間層Ｓ３の液状化による基礎構造１０１への影響を防止することを目的とするものであるが、中間層Ｓ３以深に存在する下部層Ｓ２の支持力や剛性あるいは圧密降伏応力が低い場合には、下部層Ｓ２が即時に変形する、あるいは長期的に圧密されることで、中間層Ｓ３自体が沈下してしまうおそれがあった。このように、中間層Ｓ３が沈下すると、基礎スラブ１１０や構造物Ａの設備配管等に破損が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡易かつ安価に構築するとともに、沈下を抑制することを可能とした構造物の基礎構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、支持層と、前記支持層の上方に位置する下部層と、前記下部層の上方に位置する中間層と、前記中間層の上方に位置する表層と、を備える地盤の上部に構築される構造物の基礎構造であって、少なくとも先端が前記中間層に到達するように形成されて前記構造物を支持する支持杭と、前記支持杭の下方に形成されて前記中間層を支持する柱状部材と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
かかる構造物の基礎構造によれば、支持杭を中間層で支持することで、支持杭の構築に伴う費用や手間を省略し、かつ、中間層の下部を柱状部材により改良することで、中間層の沈下を抑制することが可能となる。なお、柱状部材は、中間層の支持が可能であれば、支持杭と当接しても当接していなくてもよい。
【００１０】
前記構造物の基礎構造において、前記柱状部材は、地盤改良体であっても良いし、杭体であってもよい。
また、柱状部材が、支持杭の同軸上に形成されていれば、柱状部材の上方の地盤が、柱状部材の構築に伴い乱された状態で残存することがないため、好適である。
【００１１】
また、前記構造物の基礎構造において、前記柱状部材の幅寸法が、前記支持杭の幅寸法よりも小さく形成されていれば、柱状部材の施工時に、大規模な施工を要することがなく、好適である。
さらに、前記構造物の基礎構造において、前記支持杭が、拡底杭であれば、支持杭による支持能力が向上するため、好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構造物の基礎構造によれば、簡易かつ安価に施工を行うことが可能であるとともに、沈下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る構造物の基礎構造１は、図１に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造１である。
【００１５】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭１１，１１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００１６】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造１とにより構成されている。ここで、上部構造Ｂは、基礎構造１の上に構築される躯体であって、地上部に構築される躯体のみに限定されるものではなく、地下に構築される部分を含むものであってもよい。
【００１７】
基礎構造１は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ１０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ１０に接合されている支持杭１１と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材１２とにより構成されている。
【００１８】
基礎スラブ１０は、鉄筋コンクリート製のスラブで構成されている。なお、基礎スラブ１０の代わりに、複数のパイルキャップと各パイルキャップを連結する基礎梁とにより構成される基礎を採用してもよい。また、上部構造Ｂを基礎スラブと支持杭とで支持するパイルド・ラフト基礎とすることも可能である。ここで、パイルド・ラフト基礎とする場合の基礎スラブの構成は、限定されるものではなく、例えば複数のフーチングと各フーチングを連結する基礎梁とにより構成された連続フーチング基礎や、基礎梁を省略した独立フーチング基礎等を採用してもよい。
【００１９】
支持杭１１は、先端（下端）が中間層Ｓ３に到達するように形成されており、上端は基礎スラブ１０に接合されている。
支持杭１１は、上部構造Ｂの構造材である複数本の柱Ｂ１，Ｂ１，…の直下に形成されることで、上部構造Ｂおよび基礎スラブ１０を支持している。
【００２０】
本実施形態に係る支持杭１１は、現場施工により構築される場所打ちコンクリート杭であって、杭の支持力の向上を図るために先端にテーパ状に拡径された拡径部１１ａを有するいわゆる拡底杭である。
なお、本実施形態では、支持杭１１として場所打ちコンクリート杭を採用するが、支持杭１１の杭形式は限定されるものではなく例えば、既製コンクリート杭、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭等、公知の杭形式から適宜選定して採用すればよい。また、杭形状も、拡底杭に限定されるものではない。
【００２１】
柱状部材１２は、支持杭１１と同軸上に構築された地盤改良体であって、本実施形態では柱状部材１２の上端面が支持杭１１の下端面に突き合わせた状態で形成されている。
【００２２】
柱状部材１２は、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨るように形成されていることで、中間層Ｓ３を支持している。また、柱状部材１２は、支持杭１１と突き合わせた状態で形成されていることで、支持杭１１から伝達された鉛直荷重の一部を受け持つように構成されている。なお、柱状部材１２は、必要に応じて支持層Ｓ１にまで到達させてもよい。
【００２３】
柱状部材１２は、現地地盤の土とセメントとの混合体（以下、「ソイルセメント」という場合がある）により構成されることで、当該柱状部材１２の周面と地盤との周面摩擦力１２ａにより中間層Ｓ３の沈下を低減する。柱状部材１２の径や長さ等の仕様は、地盤条件や構造物Ａの規模、支持杭１１の支持力等を考慮して、有限要素法などの解析法による沈下量の予測結果により決定する。なお、本実施形態では、柱状部材１２として、ソイルセメントにより構成された柱状の地盤改良体を採用するものとしたが、柱状部材１２の構成は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る基礎構造１の構築方法について説明する。
基礎構造１の構築方法は、支持杭１１を構築するための掘削を行う第一掘削工程と、柱状部材１２を構築するための掘削を行う第二掘削工程と、柱状部材１２を構築する改良体構築工程と、支持杭構築工程と、基礎スラブ構築工程と、を備えて構成されている。
【００２５】
第一掘削工程は、図２（ａ）に示すように、支持杭１１の構築箇所に、支持杭１１を構築するための第一掘削孔１１ｂを形成する工程である。
第一掘削孔１１ｂは、上部構造Ｂの柱Ｂ１が立設される予定の箇所の直下に、支持杭１１の外径に応じた直径により形成されており、その先端は、所定の根入れ長が確保できる程度、中間層Ｓ３に挿入されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第一掘削孔１１ｂを形成するものとするが、第一掘削孔１１ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００２７】
第二掘削工程は、図２（ｂ）に示すように、柱状部材１２を構築するための第二掘削孔１２ｂを形成する工程であって、第一掘削工程において形成された第一掘削孔１１ｂを利用して、この第一掘削孔１１ｂの直下に形成する。
第二掘削孔１２ｂは、第一掘削孔１１ｂの直径よりも小さい直径により形成されており、設計された柱状部材１２の長さを確保できる深さまで下部層Ｓ２を削孔することにより形成されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第二掘削孔１２ｂを掘削するものとするが、第二掘削孔１２ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００２９】
改良体構築工程は、図２（ｃ）に示すように、第二掘削工程において形成された第二掘削孔１２ｂを利用して、柱状部材１２を構築する工程である。
本実施形態では、第二掘削孔１２ｂにセメントミルクを注入することにより柱状部材１２を構築する。
【００３０】
なお、柱状部材１２の構築方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。例えば、第一掘削工程および第二掘削工程において発生した掘削土のうち、良質土を抽出し、セメントと混合することにより生成されたソイルセメントを、第二掘削孔１２ｂに注入することにより柱状部材１２を形成してもよい。また、地中において固化材を噴射撹拌することにより柱状部材１２を構成してもよい。あるいは、ソイルセメントに代えて、セメントミルクやモルタル、コンクリート等を注入することにより構築してもよい。
また、柱状部材１２の中間層Ｓ３に対応する部分は、中間層Ｓ３を掘削した際に発生した掘削土を埋め戻した後、転圧等により締め固めることにより構成してもよい。
【００３１】
支持杭構築工程は、図２（ｅ）に示すように、第一掘削孔１１ｂを利用して支持杭１１を構築する工程である。
支持杭１１の構築は、第一掘削孔１１ｂに鉄筋籠１１ｃを配筋した後、コンクリートを打設することにより構築する。
【００３２】
本実施形態では、柱状部材１２の養生後、支持杭１１の配筋に先立って、図２（ｄ）に示すように、拡径バケットＭを利用して第一掘削孔１１ｂの下端部に支持杭１１の拡径部１１ａに対応した拡径掘削を行う。
【００３３】
拡径掘削が終了したら、トレミー管等を利用して、第一掘削孔１１ｂの底部に沈殿したスライムを除去した後、図２（ｅ）に示すように、鉄筋籠１１ｃを第一掘削孔１１ｂに挿入することにより、支持杭１１の配筋を行う。支持杭１１の配筋が完了したら、コンクリートを打設することにより、支持杭１１を構築する。
【００３４】
なお、支持杭１１の構築方法は前記の手順に限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。また、支持杭１１の配筋は鉄筋籠１１ｃによる方法に限定されるものではなく、鉄筋を組み立てるなど、適宜公知の手段により行えばよい。
【００３５】
基礎スラブ構築工程は、支持杭１１の頭部が当接あるいは挿入された状態で、構造物Ａの基礎スラブ１０を構築する工程である（図１参照）。
なお、基礎スラブ１０の構築は、基礎スラブ１０の床付け面まで支持杭１１の頭部が突出した状態で掘削した後、配筋を行い、コンクリートを打設することにより行う。
基礎スラブ１０の床付け面までの掘削は、第一掘削孔１１ｂの掘削前に行ってもよい。
【００３６】
以上、本実施形態の基礎構造１によれば、柱状部材１２を、中間層Ｓ３を支持するように、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨るように構築するため、中間層Ｓ３の沈下が低減される。そのため、中間層Ｓ３に先端が支持された状態で形成された支持杭１１の沈下が抑制されて、構造物１の沈下が抑制される。故に基礎スラブ１０や構造物Ａの設備配管等に損傷が生じることが防止される。
【００３７】
また、支持杭１１を比較的浅い位置に存在する中間層Ｓ３により支持することで、杭長を短くすることが可能となり、掘削土量や材料費等を削減することが可能となり経済的であるとともに、作業の手間も大幅に削減することが可能となる。
【００３８】
また、中間層Ｓ３が柱状部材１２により支持されているため、支持杭１１の杭径を大きくすることで支持力を確保する等の手段を要することがなく、経済的かつ施工性に優れている。
【００３９】
また、柱状部材１２は、支持杭１１の構築に伴い形成された第一掘削孔１１ｂを利用して構築されるため、比較的簡易に中間層Ｓ３の支持構造を構成することが可能である。また、原地盤を不要に乱すこともないため好適である。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る構造物の基礎構造３は、図３に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造２である。
【００４１】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭２１，２１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００４２】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造２とにより構成されている。ここで、第２の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
基礎構造２は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ２０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ２０に接合されている支持杭２１，２１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材２２，２２，…とにより構成されている。
【００４４】
なお、第２の実施の形態に係る基礎スラブ２０および支持杭２１，２１，…の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０および支持杭１１，１１，…と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４５】
柱状部材２２は、支持杭２１と同軸上に形成された杭体であって、本実施形態では、Ｈ形鋼により構成されている。
【００４６】
柱状部材２２は、上端部が中間層Ｓ３に突出した状態で下部層Ｓ２に挿入されており、中間層Ｓ３を下方から支持している。
柱状部材２２の施工に伴い中間層Ｓ３に形成された支持杭２１直下の第二掘削孔２２ｂ（図４（ｂ）参照）にはセメントミルク等の固化材２３を充填することにより頭部部材２３が形成されている。
【００４７】
頭部部材２３により柱状部材２２の上端部が中間層Ｓ３に固定されて、柱状部材２２による中間層Ｓ３の支持が可能となっている。なお、頭部部材２３は、上端面が支持杭２１の下端面に突き合わされており、支持杭２１から作用する応力を柱状部材２２に伝達することが可能に構成されている。
なお、頭部部材２３を構成する材料はセメントミルクに限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して採用することが可能である。
【００４８】
また、柱状部材２２にはＨ形鋼に限定されるものではなく、その他の形鋼材や鋼管等により構成してもよい。また、コンクリート製の柱状部材（杭体）などにより構成してもよい。また、柱状部材２２の断面寸法や長さ等の仕様は、地盤条件や構造物Ａの規模等を考慮して、有限要素法などの解析法による沈下量の予測結果により決定する。
【００４９】
柱状部材２２は、下部層Ｓ２に配設されることにより、柱状部材２２の周面と地盤（下部層Ｓ２）との周面摩擦力などにより中間層Ｓ３の沈下を低減する。
【００５０】
続いて、本実施形態に係る基礎構造２の構築方法について説明する。
基礎構造２の構築方法は、支持杭を構築するための掘削を行う第一掘削工程と、柱状部材２２を打ち込むための第二掘削孔を形成する第二掘削工程と、柱状部材２２を打ち込む柱状部材配置工程と、支持杭構築工程と、基礎スラブ構築工程と、を備えて構成されている。
【００５１】
第一掘削工程は、図４（ａ）に示すように、支持杭２１の構築箇所に、支持杭２１を構築するための第一掘削孔２１ｂを形成する工程である。本実施形態に係る第一掘削孔２１ｂの構築方法および構成は、第１の実施の形態で示した第一掘削孔１１ｂと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
第二掘削工程は、図４（ｂ）に示すように、柱状部材２２を構築するための第二掘削孔２２ｂを形成する工程であって、第一掘削工程において形成された第一掘削孔２１ａを利用して、この第一掘削孔２１ｂの直下の中間層Ｓ３に第二掘削孔２２ｂを形成する。
第二掘削孔２２ｂは、第一掘削孔２１ｂの直径よりも小さい直径により形成されており、底部が下部層Ｓ２に面した状態で形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第二掘削孔２２ｂを掘削するものとするが、第二掘削孔２２ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００５４】
柱状部材配置工程は、図４（ｃ）に示すように、第一掘削孔２１ｂおよび第二掘削孔２２ｂを利用して、下部層Ｓ２に所定の長さからなるＨ形鋼を打ち込むことにより柱状部材２２を構築する工程である。
柱状部材２２は、第二掘削孔２２ｂ内に頭部が突出した状態で下部層Ｓ２に打ち込まれている。
なお、柱状部材２２の施工方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００５５】
そして、柱状部材２２の施工が完了したら、第二掘削孔２２ｂにセメントミルク等の固化材を注入して、頭部部材２３を構築する。なお、柱状部材２２の構築に用いる施工機械を大型化して、柱状部材２２を第一掘削孔２１ｂの下面より中間層Ｓ３を貫通させて下部層Ｓ２に打ち込むことで、頭部部材２３と第二掘削孔２２ｂおよび第二掘削工程を省略することが可能である。この場合、柱状部材２２の上端は支持杭２１の下端に当接あるいは挿入させる。
【００５６】
支持杭構築工程は、図４（ｅ）に示すように、第一掘削孔２１ｂを利用して支持杭２１を構築する工程である。
支持杭２１の構築は、第一掘削孔２１ｂに鉄筋籠２１ｃからなる鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設することにより構築する。
【００５７】
本実施形態では、頭部部材２３の養生後、支持杭２１の配筋に先立って、図４（ｄ）に示すように、拡径バケットＭを利用して第一掘削孔２１ｂの下端部に支持杭２１の拡径部２１ａに対応した拡径掘削を行う。
この他支持杭２１の構築方法は、第１の実施の形態で示した支持杭１１の構築方法と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５８】
基礎スラブ構築工程は、支持杭２１の頭部が当接あるいは挿入された状態で、構造物Ａの基礎スラブ２０を構築する工程である（図３参照）。
なお、基礎スラブ２０の構築は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
以上、本実施形態に係る基礎構造２によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。なお、本実施形態の基礎構造２によれば、支持杭２１を構築するための第一掘削孔１１ｂを利用して、下部層Ｓ２にＨ形鋼を打ち込むのみで完了するため、施工を早期に行うことができ、好適である。
【００６０】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る構造物の基礎構造３は、図５に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造３である。
【００６１】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭３１を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭３１，３１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００６２】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造３とにより構成されている。ここで、第３の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
基礎構造３は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ３０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ３０に接合されている支持杭３１，３１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材３２，３２，…とにより構成されている。
【００６４】
なお、第３の実施の形態に係る基礎スラブ３０および支持杭３１，３１，…の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０および支持杭１１，１１，…と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
柱状部材３２は、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨って埋設された細径鋼管からなる杭体であって、所定の間隔により複数本配設されることにより、中間層Ｓ３を支持している。
【００６６】
柱状部材３２の直径、長さ、配置ピッチ等は、下部層Ｓ２および中間層Ｓ３の土質条件や、想定される荷重等に応じて適宜設定すればよい。
なお、柱状部材３２を構成する材料は、鋼管に限定されるものではなく、他の鋼材であってもよく、また、地盤改良により構成してもよい。
【００６７】
以上、本実施形態に係る基礎構造３によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。なお、本実施形態の基礎構造３によれば、細径鋼管の配設のみで、中間層Ｓ３の支持構造が形成されるため、施工を早期に行うことが可能である。
【００６８】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態に係る構造物の基礎構造４は、図６に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造４である。
【００６９】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭４１を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭４１，４１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００７０】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造４とにより構成されている。ここで、第４の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
基礎構造４は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ４０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ４０に接合されている支持杭４１，４１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材４２，４２，…と、中間層Ｓ３に形成される根固め部４３，４３，…により構成されている。
【００７２】
なお、第４の実施の形態に係る基礎スラブ４０の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７３】
支持杭４１は、先端（下端）が中間層Ｓ３に到達するように形成されており、上端は基礎スラブ４０と一体に形成されている。
支持杭４１は、上部構造Ｂの構造材である複数本の柱Ｂ１，Ｂ１，…の直下に形成されることで、上部構造Ｂおよび基礎スラブ４０を支持している。
【００７４】
なお、本実施形態では、支持杭４１として既製コンクリート杭を採用するが、支持杭の杭形式は限定されるものではなく例えば、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭等、公知の杭形式から適宜選定して採用すればよい。
【００７５】
中間層Ｓ３の支持杭４１に対応する箇所には、セメントミルクを注入することにより形成された根固め部４３が形成されており、支持杭４１の下端を支持している。つまり、支持杭４１および柱状部材４２に施工時に掘削することにより乱された砂質地盤からなる中間層Ｓ３について、根固め部４３により所望の支持力を復元させている。なお、根固め部４３の上端は中間層Ｓ３上面に限定するものではなく、中間層Ｓ３内や表層Ｓ４内としてもよい。
【００７６】
柱状部材４２は、支持杭４１と同軸上に形成された杭体であって、本実施形態では、地中にセメントミルクを注入することにより形成された柱状改良体により構成されている。
【００７７】
柱状部材４２は、上端面が根固め部４３の下端面に突き合わされた状態で、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨って形成されており、中間層Ｓ３を下方から支持している。
【００７８】
この他、第４の実施の形態に係る柱状部材４２の構成は、第１の実施の形態で示した柱状部材１２の内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７９】
以上、本実施形態に係る基礎構造４によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、上部構造Ａの使用目的は限定されるものではなく、あらゆる構造物に適用可能である。
【００８１】
また、本発明の構造物の基礎構造が適用可能な地山状況は、支持層よりも浅い個所に所望の強度を有した中間層を備える地盤であれば限定されるものではない。また、地盤の各層のＮ値等の物性値は、前記各実施形態で示したものに限定されるものではない。
【００８２】
また、前記実施形態では、支持杭の掘削孔を利用して柱状部材を構築するものとしたが、柱状部材を構築した後、柱状部材の構築に伴い形成された掘削孔を拡径することにより支持杭の掘削孔を構成するなど、基礎構造の構築の手順は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は図１に示す基礎構造の施工手順を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は図３に示す基礎構造の施工手順を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図６】第４実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図７】従来の基礎構造を示す正断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，２，３，４ 基礎構造
１１，２１，３１，４１ 支持杭
１２，２２，３２，４２ 柱状部材
Ａ 構造物
Ｓ１ 支持層
Ｓ２ 下部層
Ｓ３ 中間層
Ｓ４ 表層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持地盤としての強度を有していない表層地盤が比較的厚く堆積する地盤において構造物を構築する場合は、下方に存在する支持層まで到達する杭を構築することにより構造物を支持するのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、支持層が深い位置に存在する場合には、支持杭が長くなるため、支持杭の構築に伴い、掘削土量の増加、材料費の増加、施工の煩雑化等の問題点が生じていた。
【０００４】
そのため、従来、支持層Ｓ１が深い場合には、支持杭１１１を支持層Ｓ１まで到達させるのではなく、支持層Ｓ１よりも浅い位置に堆積する比較的層厚が薄い中間層Ｓ３に、支持杭１１１の先端を支持させることで、杭長を短くして、費用の削減および施工性の向上を図る場合がある（図７参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１には、図７に示すように、砂質地盤からなる中間層Ｓ３に、中間層Ｓ３と同等の部材厚を有する地盤改良体１１２，１１２，…を形成し、この地盤改良体１１２，１１２，…に先端が支持される支持杭１１１，１１１，…を構築することにより、中間層Ｓ３の液状化による支持力の低下に対する対策がなされた構造物Ａの基礎構造１０１が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の発明は、中間層Ｓ３の液状化による基礎構造１０１への影響を防止することを目的とするものであるが、中間層Ｓ３以深に存在する下部層Ｓ２の支持力や剛性あるいは圧密降伏応力が低い場合には、下部層Ｓ２が即時に変形する、あるいは長期的に圧密されることで、中間層Ｓ３自体が沈下してしまうおそれがあった。このように、中間層Ｓ３が沈下すると、基礎スラブ１１０や構造物Ａの設備配管等に破損が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡易かつ安価に構築するとともに、沈下を抑制することを可能とした構造物の基礎構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、支持層と、前記支持層の上方に位置する下部層と、前記下部層の上方に位置する中間層と、前記中間層の上方に位置する表層と、を備える地盤の上部に構築される構造物の基礎構造であって、少なくとも先端が前記中間層に到達するように形成されて前記構造物を支持する支持杭と、前記支持杭の下方に形成されて前記中間層を支持する柱状部材と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
かかる構造物の基礎構造によれば、支持杭を中間層で支持することで、支持杭の構築に伴う費用や手間を省略し、かつ、中間層の下部を柱状部材により改良することで、中間層の沈下を抑制することが可能となる。なお、柱状部材は、中間層の支持が可能であれば、支持杭と当接しても当接していなくてもよい。
【００１０】
前記構造物の基礎構造において、前記柱状部材は、地盤改良体であっても良いし、杭体であってもよい。
また、柱状部材が、支持杭の同軸上に形成されていれば、柱状部材の上方の地盤が、柱状部材の構築に伴い乱された状態で残存することがないため、好適である。
【００１１】
また、前記構造物の基礎構造において、前記柱状部材の幅寸法が、前記支持杭の幅寸法よりも小さく形成されていれば、柱状部材の施工時に、大規模な施工を要することがなく、好適である。
さらに、前記構造物の基礎構造において、前記支持杭が、拡底杭であれば、支持杭による支持能力が向上するため、好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構造物の基礎構造によれば、簡易かつ安価に施工を行うことが可能であるとともに、沈下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る構造物の基礎構造１は、図１に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造１である。
【００１５】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭１１，１１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００１６】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造１とにより構成されている。ここで、上部構造Ｂは、基礎構造１の上に構築される躯体であって、地上部に構築される躯体のみに限定されるものではなく、地下に構築される部分を含むものであってもよい。
【００１７】
基礎構造１は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ１０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ１０に接合されている支持杭１１と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材１２とにより構成されている。
【００１８】
基礎スラブ１０は、鉄筋コンクリート製のスラブで構成されている。なお、基礎スラブ１０の代わりに、複数のパイルキャップと各パイルキャップを連結する基礎梁とにより構成される基礎を採用してもよい。また、上部構造Ｂを基礎スラブと支持杭とで支持するパイルド・ラフト基礎とすることも可能である。ここで、パイルド・ラフト基礎とする場合の基礎スラブの構成は、限定されるものではなく、例えば複数のフーチングと各フーチングを連結する基礎梁とにより構成された連続フーチング基礎や、基礎梁を省略した独立フーチング基礎等を採用してもよい。
【００１９】
支持杭１１は、先端（下端）が中間層Ｓ３に到達するように形成されており、上端は基礎スラブ１０に接合されている。
支持杭１１は、上部構造Ｂの構造材である複数本の柱Ｂ１，Ｂ１，…の直下に形成されることで、上部構造Ｂおよび基礎スラブ１０を支持している。
【００２０】
本実施形態に係る支持杭１１は、現場施工により構築される場所打ちコンクリート杭であって、杭の支持力の向上を図るために先端にテーパ状に拡径された拡径部１１ａを有するいわゆる拡底杭である。
なお、本実施形態では、支持杭１１として場所打ちコンクリート杭を採用するが、支持杭１１の杭形式は限定されるものではなく例えば、既製コンクリート杭、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭等、公知の杭形式から適宜選定して採用すればよい。また、杭形状も、拡底杭に限定されるものではない。
【００２１】
柱状部材１２は、支持杭１１と同軸上に構築された地盤改良体であって、本実施形態では柱状部材１２の上端面が支持杭１１の下端面に突き合わせた状態で形成されている。
【００２２】
柱状部材１２は、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨るように形成されていることで、中間層Ｓ３を支持している。また、柱状部材１２は、支持杭１１と突き合わせた状態で形成されていることで、支持杭１１から伝達された鉛直荷重の一部を受け持つように構成されている。なお、柱状部材１２は、必要に応じて支持層Ｓ１にまで到達させてもよい。
【００２３】
柱状部材１２は、現地地盤の土とセメントとの混合体（以下、「ソイルセメント」という場合がある）により構成されることで、当該柱状部材１２の周面と地盤との周面摩擦力１２ａにより中間層Ｓ３の沈下を低減する。柱状部材１２の径や長さ等の仕様は、地盤条件や構造物Ａの規模、支持杭１１の支持力等を考慮して、有限要素法などの解析法による沈下量の予測結果により決定する。なお、本実施形態では、柱状部材１２として、ソイルセメントにより構成された柱状の地盤改良体を採用するものとしたが、柱状部材１２の構成は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る基礎構造１の構築方法について説明する。
基礎構造１の構築方法は、支持杭１１を構築するための掘削を行う第一掘削工程と、柱状部材１２を構築するための掘削を行う第二掘削工程と、柱状部材１２を構築する改良体構築工程と、支持杭構築工程と、基礎スラブ構築工程と、を備えて構成されている。
【００２５】
第一掘削工程は、図２（ａ）に示すように、支持杭１１の構築箇所に、支持杭１１を構築するための第一掘削孔１１ｂを形成する工程である。
第一掘削孔１１ｂは、上部構造Ｂの柱Ｂ１が立設される予定の箇所の直下に、支持杭１１の外径に応じた直径により形成されており、その先端は、所定の根入れ長が確保できる程度、中間層Ｓ３に挿入されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第一掘削孔１１ｂを形成するものとするが、第一掘削孔１１ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００２７】
第二掘削工程は、図２（ｂ）に示すように、柱状部材１２を構築するための第二掘削孔１２ｂを形成する工程であって、第一掘削工程において形成された第一掘削孔１１ｂを利用して、この第一掘削孔１１ｂの直下に形成する。
第二掘削孔１２ｂは、第一掘削孔１１ｂの直径よりも小さい直径により形成されており、設計された柱状部材１２の長さを確保できる深さまで下部層Ｓ２を削孔することにより形成されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第二掘削孔１２ｂを掘削するものとするが、第二掘削孔１２ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００２９】
改良体構築工程は、図２（ｃ）に示すように、第二掘削工程において形成された第二掘削孔１２ｂを利用して、柱状部材１２を構築する工程である。
本実施形態では、第二掘削孔１２ｂにセメントミルクを注入することにより柱状部材１２を構築する。
【００３０】
なお、柱状部材１２の構築方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。例えば、第一掘削工程および第二掘削工程において発生した掘削土のうち、良質土を抽出し、セメントと混合することにより生成されたソイルセメントを、第二掘削孔１２ｂに注入することにより柱状部材１２を形成してもよい。また、地中において固化材を噴射撹拌することにより柱状部材１２を構成してもよい。あるいは、ソイルセメントに代えて、セメントミルクやモルタル、コンクリート等を注入することにより構築してもよい。
また、柱状部材１２の中間層Ｓ３に対応する部分は、中間層Ｓ３を掘削した際に発生した掘削土を埋め戻した後、転圧等により締め固めることにより構成してもよい。
【００３１】
支持杭構築工程は、図２（ｅ）に示すように、第一掘削孔１１ｂを利用して支持杭１１を構築する工程である。
支持杭１１の構築は、第一掘削孔１１ｂに鉄筋籠１１ｃを配筋した後、コンクリートを打設することにより構築する。
【００３２】
本実施形態では、柱状部材１２の養生後、支持杭１１の配筋に先立って、図２（ｄ）に示すように、拡径バケットＭを利用して第一掘削孔１１ｂの下端部に支持杭１１の拡径部１１ａに対応した拡径掘削を行う。
【００３３】
拡径掘削が終了したら、トレミー管等を利用して、第一掘削孔１１ｂの底部に沈殿したスライムを除去した後、図２（ｅ）に示すように、鉄筋籠１１ｃを第一掘削孔１１ｂに挿入することにより、支持杭１１の配筋を行う。支持杭１１の配筋が完了したら、コンクリートを打設することにより、支持杭１１を構築する。
【００３４】
なお、支持杭１１の構築方法は前記の手順に限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。また、支持杭１１の配筋は鉄筋籠１１ｃによる方法に限定されるものではなく、鉄筋を組み立てるなど、適宜公知の手段により行えばよい。
【００３５】
基礎スラブ構築工程は、支持杭１１の頭部が当接あるいは挿入された状態で、構造物Ａの基礎スラブ１０を構築する工程である（図１参照）。
なお、基礎スラブ１０の構築は、基礎スラブ１０の床付け面まで支持杭１１の頭部が突出した状態で掘削した後、配筋を行い、コンクリートを打設することにより行う。
基礎スラブ１０の床付け面までの掘削は、第一掘削孔１１ｂの掘削前に行ってもよい。
【００３６】
以上、本実施形態の基礎構造１によれば、柱状部材１２を、中間層Ｓ３を支持するように、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨るように構築するため、中間層Ｓ３の沈下が低減される。そのため、中間層Ｓ３に先端が支持された状態で形成された支持杭１１の沈下が抑制されて、構造物１の沈下が抑制される。故に基礎スラブ１０や構造物Ａの設備配管等に損傷が生じることが防止される。
【００３７】
また、支持杭１１を比較的浅い位置に存在する中間層Ｓ３により支持することで、杭長を短くすることが可能となり、掘削土量や材料費等を削減することが可能となり経済的であるとともに、作業の手間も大幅に削減することが可能となる。
【００３８】
また、中間層Ｓ３が柱状部材１２により支持されているため、支持杭１１の杭径を大きくすることで支持力を確保する等の手段を要することがなく、経済的かつ施工性に優れている。
【００３９】
また、柱状部材１２は、支持杭１１の構築に伴い形成された第一掘削孔１１ｂを利用して構築されるため、比較的簡易に中間層Ｓ３の支持構造を構成することが可能である。また、原地盤を不要に乱すこともないため好適である。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る構造物の基礎構造３は、図３に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造２である。
【００４１】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭２１，２１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００４２】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造２とにより構成されている。ここで、第２の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
基礎構造２は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ２０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ２０に接合されている支持杭２１，２１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材２２，２２，…とにより構成されている。
【００４４】
なお、第２の実施の形態に係る基礎スラブ２０および支持杭２１，２１，…の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０および支持杭１１，１１，…と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４５】
柱状部材２２は、支持杭２１と同軸上に形成された杭体であって、本実施形態では、Ｈ形鋼により構成されている。
【００４６】
柱状部材２２は、上端部が中間層Ｓ３に突出した状態で下部層Ｓ２に挿入されており、中間層Ｓ３を下方から支持している。
柱状部材２２の施工に伴い中間層Ｓ３に形成された支持杭２１直下の第二掘削孔２２ｂ（図４（ｂ）参照）にはセメントミルク等の固化材２３を充填することにより頭部部材２３が形成されている。
【００４７】
頭部部材２３により柱状部材２２の上端部が中間層Ｓ３に固定されて、柱状部材２２による中間層Ｓ３の支持が可能となっている。なお、頭部部材２３は、上端面が支持杭２１の下端面に突き合わされており、支持杭２１から作用する応力を柱状部材２２に伝達することが可能に構成されている。
なお、頭部部材２３を構成する材料はセメントミルクに限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して採用することが可能である。
【００４８】
また、柱状部材２２にはＨ形鋼に限定されるものではなく、その他の形鋼材や鋼管等により構成してもよい。また、コンクリート製の柱状部材（杭体）などにより構成してもよい。また、柱状部材２２の断面寸法や長さ等の仕様は、地盤条件や構造物Ａの規模等を考慮して、有限要素法などの解析法による沈下量の予測結果により決定する。
【００４９】
柱状部材２２は、下部層Ｓ２に配設されることにより、柱状部材２２の周面と地盤（下部層Ｓ２）との周面摩擦力などにより中間層Ｓ３の沈下を低減する。
【００５０】
続いて、本実施形態に係る基礎構造２の構築方法について説明する。
基礎構造２の構築方法は、支持杭を構築するための掘削を行う第一掘削工程と、柱状部材２２を打ち込むための第二掘削孔を形成する第二掘削工程と、柱状部材２２を打ち込む柱状部材配置工程と、支持杭構築工程と、基礎スラブ構築工程と、を備えて構成されている。
【００５１】
第一掘削工程は、図４（ａ）に示すように、支持杭２１の構築箇所に、支持杭２１を構築するための第一掘削孔２１ｂを形成する工程である。本実施形態に係る第一掘削孔２１ｂの構築方法および構成は、第１の実施の形態で示した第一掘削孔１１ｂと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
第二掘削工程は、図４（ｂ）に示すように、柱状部材２２を構築するための第二掘削孔２２ｂを形成する工程であって、第一掘削工程において形成された第一掘削孔２１ａを利用して、この第一掘削孔２１ｂの直下の中間層Ｓ３に第二掘削孔２２ｂを形成する。
第二掘削孔２２ｂは、第一掘削孔２１ｂの直径よりも小さい直径により形成されており、底部が下部層Ｓ２に面した状態で形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態では、アースドリルにより第二掘削孔２２ｂを掘削するものとするが、第二掘削孔２２ｂの掘削方式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００５４】
柱状部材配置工程は、図４（ｃ）に示すように、第一掘削孔２１ｂおよび第二掘削孔２２ｂを利用して、下部層Ｓ２に所定の長さからなるＨ形鋼を打ち込むことにより柱状部材２２を構築する工程である。
柱状部材２２は、第二掘削孔２２ｂ内に頭部が突出した状態で下部層Ｓ２に打ち込まれている。
なお、柱状部材２２の施工方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。
【００５５】
そして、柱状部材２２の施工が完了したら、第二掘削孔２２ｂにセメントミルク等の固化材を注入して、頭部部材２３を構築する。なお、柱状部材２２の構築に用いる施工機械を大型化して、柱状部材２２を第一掘削孔２１ｂの下面より中間層Ｓ３を貫通させて下部層Ｓ２に打ち込むことで、頭部部材２３と第二掘削孔２２ｂおよび第二掘削工程を省略することが可能である。この場合、柱状部材２２の上端は支持杭２１の下端に当接あるいは挿入させる。
【００５６】
支持杭構築工程は、図４（ｅ）に示すように、第一掘削孔２１ｂを利用して支持杭２１を構築する工程である。
支持杭２１の構築は、第一掘削孔２１ｂに鉄筋籠２１ｃからなる鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設することにより構築する。
【００５７】
本実施形態では、頭部部材２３の養生後、支持杭２１の配筋に先立って、図４（ｄ）に示すように、拡径バケットＭを利用して第一掘削孔２１ｂの下端部に支持杭２１の拡径部２１ａに対応した拡径掘削を行う。
この他支持杭２１の構築方法は、第１の実施の形態で示した支持杭１１の構築方法と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５８】
基礎スラブ構築工程は、支持杭２１の頭部が当接あるいは挿入された状態で、構造物Ａの基礎スラブ２０を構築する工程である（図３参照）。
なお、基礎スラブ２０の構築は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
以上、本実施形態に係る基礎構造２によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。なお、本実施形態の基礎構造２によれば、支持杭２１を構築するための第一掘削孔１１ｂを利用して、下部層Ｓ２にＨ形鋼を打ち込むのみで完了するため、施工を早期に行うことができ、好適である。
【００６０】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る構造物の基礎構造３は、図５に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造３である。
【００６１】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭３１を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭３１，３１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００６２】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造３とにより構成されている。ここで、第３の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
基礎構造３は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ３０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ３０に接合されている支持杭３１，３１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材３２，３２，…とにより構成されている。
【００６４】
なお、第３の実施の形態に係る基礎スラブ３０および支持杭３１，３１，…の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０および支持杭１１，１１，…と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
柱状部材３２は、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨って埋設された細径鋼管からなる杭体であって、所定の間隔により複数本配設されることにより、中間層Ｓ３を支持している。
【００６６】
柱状部材３２の直径、長さ、配置ピッチ等は、下部層Ｓ２および中間層Ｓ３の土質条件や、想定される荷重等に応じて適宜設定すればよい。
なお、柱状部材３２を構成する材料は、鋼管に限定されるものではなく、他の鋼材であってもよく、また、地盤改良により構成してもよい。
【００６７】
以上、本実施形態に係る基礎構造３によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。なお、本実施形態の基礎構造３によれば、細径鋼管の配設のみで、中間層Ｓ３の支持構造が形成されるため、施工を早期に行うことが可能である。
【００６８】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態に係る構造物の基礎構造４は、図６に示すように、Ｎ値が６０以上の岩盤層からなる支持層Ｓ１と、支持層Ｓ１の上に堆積するＮ値が１０程度の粘性土層である下部層Ｓ２と、下部層Ｓ２の上に堆積するＮ値が６０以上の砂質土層である中間層Ｓ３と、中間層Ｓ３の上に堆積する軟弱地盤である表層Ｓ４とを備える地盤の上部に構築される構造物Ａの基礎構造４である。
【００６９】
本実施形態に係る構造物Ａは、支持層Ｓ１までの深度が深く、支持層Ｓ１により支持杭４１を支持させると、杭の仕様が大規模になり、不経済となるため、層厚は薄いが比較的浅い位置に存在し、よく締まった地層である中間層Ｓ３に支持杭４１，４１，…の先端を支持させることにより杭長を短縮する支持形式を採用している。
【００７０】
本実施形態に係る構造物Ａは、地上部に構築される上部構造Ｂとこの上部構造Ｂを支持する基礎構造４とにより構成されている。ここで、第４の実施の形態に係る上部構造Ｂの構成は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
基礎構造４は、上部構造Ｂの下部に構築された基礎スラブ４０と、下端が中間層Ｓ３に支持されるとともに上端が基礎スラブ４０に接合されている支持杭４１，４１，…と、中間層Ｓ３を支持するように形成された柱状部材４２，４２，…と、中間層Ｓ３に形成される根固め部４３，４３，…により構成されている。
【００７２】
なお、第４の実施の形態に係る基礎スラブ４０の構成は、第１の実施の形態で示した基礎スラブ１０と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７３】
支持杭４１は、先端（下端）が中間層Ｓ３に到達するように形成されており、上端は基礎スラブ４０と一体に形成されている。
支持杭４１は、上部構造Ｂの構造材である複数本の柱Ｂ１，Ｂ１，…の直下に形成されることで、上部構造Ｂおよび基礎スラブ４０を支持している。
【００７４】
なお、本実施形態では、支持杭４１として既製コンクリート杭を採用するが、支持杭の杭形式は限定されるものではなく例えば、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭等、公知の杭形式から適宜選定して採用すればよい。
【００７５】
中間層Ｓ３の支持杭４１に対応する箇所には、セメントミルクを注入することにより形成された根固め部４３が形成されており、支持杭４１の下端を支持している。つまり、支持杭４１および柱状部材４２に施工時に掘削することにより乱された砂質地盤からなる中間層Ｓ３について、根固め部４３により所望の支持力を復元させている。なお、根固め部４３の上端は中間層Ｓ３上面に限定するものではなく、中間層Ｓ３内や表層Ｓ４内としてもよい。
【００７６】
柱状部材４２は、支持杭４１と同軸上に形成された杭体であって、本実施形態では、地中にセメントミルクを注入することにより形成された柱状改良体により構成されている。
【００７７】
柱状部材４２は、上端面が根固め部４３の下端面に突き合わされた状態で、中間層Ｓ３と下部層Ｓ２とに跨って形成されており、中間層Ｓ３を下方から支持している。
【００７８】
この他、第４の実施の形態に係る柱状部材４２の構成は、第１の実施の形態で示した柱状部材１２の内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７９】
以上、本実施形態に係る基礎構造４によれば、第１の実施の形態で示した基礎構造１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、上部構造Ａの使用目的は限定されるものではなく、あらゆる構造物に適用可能である。
【００８１】
また、本発明の構造物の基礎構造が適用可能な地山状況は、支持層よりも浅い個所に所望の強度を有した中間層を備える地盤であれば限定されるものではない。また、地盤の各層のＮ値等の物性値は、前記各実施形態で示したものに限定されるものではない。
【００８２】
また、前記実施形態では、支持杭の掘削孔を利用して柱状部材を構築するものとしたが、柱状部材を構築した後、柱状部材の構築に伴い形成された掘削孔を拡径することにより支持杭の掘削孔を構成するなど、基礎構造の構築の手順は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は図１に示す基礎構造の施工手順を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は図３に示す基礎構造の施工手順を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図６】第４実施形態に係る基礎構造の全体を示す正断面図である。
【図７】従来の基礎構造を示す正断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，２，３，４ 基礎構造
１１，２１，３１，４１ 支持杭
１２，２２，３２，４２ 柱状部材
Ａ 構造物
Ｓ１ 支持層
Ｓ２ 下部層
Ｓ３ 中間層
Ｓ４ 表層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持層と、前記支持層の上方に堆積する下部層と、前記下部層の上方に堆積する中間層と、前記中間層の上方に堆積する表層と、を備える地盤の上部に構築される構造物の基礎構造であって、
少なくとも先端が前記中間層に到達するように形成されて前記構造物を支持する支持杭と、
前記支持杭の下方に形成されて前記中間層を支持する柱状部材と、を備えることを特徴とする、構造物の基礎構造。
【請求項２】
前記柱状部材が、地盤改良体または杭体であることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の基礎構造。
【請求項１】
支持層と、前記支持層の上方に堆積する下部層と、前記下部層の上方に堆積する中間層と、前記中間層の上方に堆積する表層と、を備える地盤の上部に構築される構造物の基礎構造であって、
少なくとも先端が前記中間層に到達するように形成されて前記構造物を支持する支持杭と、
前記支持杭の下方に形成されて前記中間層を支持する柱状部材と、を備えることを特徴とする、構造物の基礎構造。
【請求項２】
前記柱状部材が、地盤改良体または杭体であることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の基礎構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１６１９０３（Ｐ２００９−１６１９０３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９０１９（Ｐ２００７−３３９０１９）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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