(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
住宅の基礎を支持するために地盤に打設された杭は、杭の頭部が基礎と連結されていない。地震などによって地盤に揺れや移動が生じると、杭の頭部が移動して、基礎の直下から外れることが有り得る。その結果、杭によって基礎が支持されなくなり、基礎が沈下したり傾いたりするおそれがある。
【0006】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地盤に揺れや移動が生じても、基礎を支持する杭が、基礎の直下から外れることを抑制できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1) 本発明に係る住宅の基礎構造は、地盤に打ち込まれた複数の杭と、上記杭に連結されて、上記杭の上端部を囲繞する環状の枠と、複数の上記枠を連結する連結部材と、上記複数の杭の上端に支持された基礎と、を有する。
【0008】
枠を介して杭同士が連結されているので、地盤に揺れや移動が生じても、杭間の距離が変化せず、杭が基礎の直下から外れることが抑制できる。
【0009】
(2) 上記枠は、上記枠に螺合されて上記枠から突出する複数のボルトが、上記杭と当接することによって、上記杭に連結されているものであってもよい。
【0010】
外径が異なる杭に対して、共通の大きさの枠を使用することができる。
【0011】
(3) 上記連結部材は、上記ボルトに連結されていてもよい。
【0012】
枠に連結部材を容易に連結できる。
【0013】
(4) 相互に隣り合う3本の上記杭にそれぞれ連結された上記枠が、上記連結部材によって相互に連結されてもよい。
【0014】
杭間の距離の変化が効果的に抑制される。
【0015】
(5) 上記連結部材は、長手方向の長さが変更可能な棒材であってもよい。
【0016】
種々の杭間の距離に連結部材が対応できる。
【0017】
(6) 上記杭は、上端部の外周面から突出する凸部を有しており、上記枠は、多角形の環であってもよい。
【0018】
施工時に、凸部を介して杭に回転トルクを伝達できる。多角形の枠の隅部に凸部を対応させて配置することによって、枠の外形を小さくできる。
【0019】
(7) 本発明の施工方法は、地盤に杭を打ち込む第1工程と、杭の上端部に枠を連結する第2工程と、枠を連結部材で連結する第3工程と、杭上に基礎を打設する第4工程と、を含む。
【0020】
地盤に杭を打ち込んだ後、杭上に基礎を打設する前に杭の上端部を連結することによって、簡易に本発明を施工することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、地盤に揺れや移動が生じても、基礎を支持する杭が、基礎の直下から外れることが抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【0024】
本実施形態の住宅の基礎構造10が
図1から
図3に示される。住宅の基礎構造10は、複数の杭12と、枠13と、ボルト14,15と、連結部材16と、基礎17と、を有する。なお、
図1では、基礎17が省略され、連結部材16の長さ方向の中間一部が切り欠かれている。また、破線は、地盤11内の杭12を表すものであり、長さ方向の中間一部が切り欠かれている。また、地盤11は、溝状に掘削されており、その溝の底が描かれている。また、
図2では、基礎17が省略され、杭12の長さ方向の中間から下端までが省略されている。また、
図3(A)では、地盤11及び基礎17が省略されている。
【0025】
住宅の基礎構造10において、上下方向7、前後方向8、及び左右方向9は、以下のように規定されている。杭12の長さ方向(
図3(B)における上下方向)が上下方向7であり、水平面内で上下方向7に直交する方向(
図3(B)における紙面の左右方向)が前後方向8である。左右方向9は、上下方向7と前後方向8のいずれにも直交する方向(
図3(B)における紙面と垂直な方向)である。
【0026】
杭12は、例えば鋼管杭である。なお、杭12は、コンクリートや木、鋼管等からなる既製杭又は場所打ち杭であってもよい。鋼管杭は、地上に設置した重機により回転されながら地盤11の支持層(例えば地山21)まで圧入される。鋼管杭は、無排土且つ低振動で地盤11に埋設することができる。また、鋼管杭は、埋設後は杭先部材の鉛直方向の投影面積分だけ支持力が増加するという利点がある。鋼管杭は、工場等で予め所定の長さに作製されたものが施工現場に搬入して打設される。支持層までの深度が深い場合には、杭本体が施工現場で溶接等して継ぎ足されながら、地盤に打ち込まれる。
【0027】
図3(A)に示されるように、例えば、住宅の基礎の形状に合わせて、複数の杭12が前後方向8及び左右方向9に配列されて地盤に打設される。本実施形態では、合計22本の杭12が地盤に打設されている。杭12の本数や間隔は、基礎17の種類や形状、支持荷重などに合せて適宜調整される。
【0028】
杭12は、
図4に示されるように、2つの杭本体26(26A,26B)と、杭先部材27と、4つの凸部28(28A,28B,28C,28D)とを有する。杭本体26A、26Bは、いずれも円筒形状である。杭本体26A,26Bは、同軸線上に配置されて、端部において継合されている。杭本体26Aの先端(下端)付近には、杭先部材27が取り付けられる。
【0029】
なお、杭本体26は、1本でもよいし、支持層の深さに合せて3本以上が継合されてもよい。また、杭12は、杭先部材27を有さず、杭本体26の先端の周面に螺旋翼が設けられてもよい。また、凸部28は、無くてもよく、有する場合でもその数は、4つに限られない。
【0030】
凸部28A,28Bは、
図4に示されるように、杭本体26Aの外周面39から径方向外側へ突出している。杭本体26Aは、上下方向7に細長な平板である。各凸部28A,28Bは、杭本体26Aの上端部に杭本体26Aを軸として線対称となるように配置されて、杭本体26Aと溶接等によって連結されている。凸部28C,28Dは、凸部28A,28Bと同様に、杭本体26Bに連結されている。なお、各凸部28は、杭本体の上端部以外の外周面又は内面に設けられてもよく、杭本体を軸とした線対称の位置でなくともよい。また、各凸部28の形は、平板に限られない。
【0031】
杭先部材27は、筒部27Aと螺旋翼27Bとからなる。筒部27Aは、杭本体26Aと同じ径の円筒形状である。螺旋翼27Bは、筒部27Aの外周面において、円環形状の平板の一部が径方向に沿って切り込まれ、その切り込み端が上下方向7に離間して、螺旋状に形成されている。なお、杭先部材27は、螺旋翼27Bの他に螺旋翼を有するものであってもよく、一般に鋼管杭の杭先に用いられるものであってもよい。
【0032】
地盤11は、固い層である地山21と、柔らかい層である盛土22とを有する。
図3(B)に示されるように、地山21は、傾斜面21Aを有しており、傾斜面21Aの下側に上下方向に沿って延びる石垣23が設けられる。盛土22は、地山21と石垣23との隙間に石垣23の上端23Aと同じ高さまで埋設される。なお、地盤11は、地盤の一例であり、本構造が採用される地盤には、谷底平野等の自然に形成された軟弱地盤や盛土等の人為的に形成された軟弱地盤がある。また、石垣23の高さや前後方向8に沿った厚さは適宜調整され、石垣23が設けられなくともよい。
【0033】
枠13は、
図1、
図5及び
図7に示されるように、例えば鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属が環状に形成されてなる。本実施形態においては、枠13は、略L字形状の2つの枠片13A,13Bが合わされて、平面視が略四角形となっている。枠片13A,13Bは、鋼材から形成されている。なお、枠13は、平面視が四角形に限定されず、円やその他の多角形であってもよい。
【0034】
枠13の周壁32は、前面部32A,左側面部32B,背面部32C,及び右側面部32Dからなる。前面部32Aと左側面部32Bは、連続しており、略L字形状の鋼材である枠片13Aを構成する。同様に、背面部32Cと右側面部32Dは、連続しており、枠片13Bを構成する。枠片13A,13Bは、前面部32Aの端部と右側面部32Dの端部、そして左側面部32Bの端部と背面部32Cの端部が溶接されることにより一体となる。
【0035】
なお、枠13の上下方向7の長さは、凸部28の上下方向に沿った長さや杭12に連結される位置に応じて適宜変更される。また、枠13の材質は金属に限定されるものではなく、枠13は、例えば木製であってもよい。枠13は、後述のように、土で埋められるため、防食のために表面がメッキされることが好ましい。
【0036】
前面部32Aは、前後方向8に沿って延びるネジ穴33Aを上下方向7及び左右方向9の中央に有する。背面部32Cは、前後方向8に沿って延びるネジ穴33Cを上下方向7及び左右方向9の中央に有する。左側面部32Bは、左右方向9に沿って延びるネジ穴33Bを上下方向7及び前後方向8の中央に有する。右側面部32Dは、左右方向9に沿って延びるネジ穴33Dを上下方向7及び前後方向8の中央に有する。
【0037】
各ネジ穴33A,33B,33C,33Dは、ボルト14又はボルト15が螺合可能である。なお、各部におけるネジ穴33A,33B,33C,33Dの位置は、特に限定されるものではないが、ネジ穴33A,33B,33C,33Dは、枠13の内側に配置された杭12に、その先端が当接するボルト14及び15の位置を決めるものなので、
図1、
図5及び
図7に示されるように、各部の中央に配置されることが好ましい。また、枠13に設けられるネジ穴の数は、4つに限定されるものではなく、4つ未満であっても5つ以上であってもよい。なお、ネジ穴33A,33B,33C,33Dは、ネジ穴でなく単なる貫通孔であってもよい。貫通孔である場合には、各部を挟み込むようにナットが配置されることによって、ボルト14,15が各部に対して固定される。
【0038】
ボルト14は、
図1,
図6及び
図7に示されるように、頭部が平板35である。平板35の中央には、厚み方向に貫通する貫通孔37が形成されている。ネジ部36は、平板35と溶接によって連結されており、平板35の長手方向の短手端の中央から長手方向に沿って突出してる。なお、ボルト14は、本発明の一例であり、ネジ部36の代わりにネジが切られていない棒であってもよい。また、ボルト14は、平板35を有さなくともよい。
【0039】
ボルト15は、
図1,
図7に示されるように、六角ボルトである。なお、ボルト15は、本発明の一例であり、六角ボルトに限られない。
【0040】
連結部材16は、例えば、建築用ターンバックルである。連結部材16は、
図1,
図8に示されるように、両端部に雌ネジ41A,41Bを有する胴41と、各々この胴41の雌ネジ41A,41Bに螺合する雄ネジ42A,43Aの端部に羽子板42B,43Bが接続された羽子板ボルト42,43とを有する。羽子板42B,43Bには、貫通孔42C,43Cがそれぞれ設けられる。雌ネジ41Aと41Bは互いに逆向きにネジが切られており(従って、雄ネジ42A,43Aも同様)、胴41を羽子板ボルト42,43に対して回転されることにより、両端の羽子板42B,43B間の距離を調整できるようになっている。なお、連結部材16は、本発明の一例であり、建築用ターンバックルに限られない。
【0041】
基礎17は、
図3(B)に示されるように、ベタ基礎である。なお、基礎17は、ベタ基礎に限られず、布基礎やその他の種類の基礎であってもよい。
【0042】
複数の杭12は、
図1から
図3に示されるように、地盤11に打ち込まれている。杭12は、それぞれ螺旋翼27Bが地山21に埋まる深さまで打ち込まれている。なお、杭12の螺旋翼27Bの位置は、地山21などの支持層の位置に合わせて適宜変更される。
【0043】
、杭12の上端は、
図3(B)に示されるように、それぞれ地盤11に埋まっている。したがって、凸部28は、地盤11に埋まっている。
【0044】
枠13は、
図1及び
図2に示されるように、杭12の上端部が枠13の開口31の前後方向8及び左右方向9の中央に位置するように杭12を囲繞する。杭12は、前述の状態で枠13のネジ穴33と螺合するボルト14及び15の先端が杭12の外周面に当接することによって枠13に対する位置が固定される。
【0045】
なお、
図1では、ボルト14は、ネジ穴33B及び33Dと螺合し、ボルト15は、ネジ穴33A及び33Cと螺合するが、ボルト14及び15とネジ穴33(33A,33B,33C,33D)の組み合わせはこれに限られない。また、ネジ穴33(33A,33B,33C,33D)のいずれかは、ボルト14及び15のいずれもが組み合されなくともよい。また、ボルト14及び15の数は、2本ずつに限られず、ボルト14のみが使用されてもよい。また、ボルト14又は15は、杭12と枠13の間のナットによって締められてもよい。また、杭12は、
図12に示されるように、枠13の開口31の中央になくともより。開口31内の杭12の位置は、杭12の太さに応じて適宜調整される。
【0046】
杭12の凸部28は、
図1に示されるように、左側面部32Bと背面部32Cとで形成される枠13の隅、及び前面部32Aと左側面部32Bとで形成される枠13の隅と杭12との間に生ずる隙間34(34A,34B)に位置する。なお、凸部28の位置は、本発明の一例であり、前面部32Aと左側面部32Bとで形成される枠13の隅、及び背面部32Cと右側面部32Dとで形成される枠13の隅と杭12との間に生ずる隙間であってもよく、その他の場所であってもよい。
【0047】
連結部材16は、相互に隣り合う杭12を枠13、ボルト14を介して連結する。詳細には、羽子板ボルト42の貫通孔42Cがボルト14の貫通孔37に重ね合わされ、羽子板ボルト42と平板35がボルト44及びナット45で締め付けれることによりボルト14と連結する。なお、羽子板ボルト42と平板35との連結態様は、ボルト44及びナット45を用いるものに限定されない。
【0048】
連結部材16は、貫通孔43Cが羽子板ボルト42側の杭12と隣り合う杭12のボルト14の貫通孔37に重ね合わされ、羽子板ボルト43と平板35がボルト44及びナット45で締め付けれることによりボルト14と連結する。なお、羽子板ボルト43と平板35との連結態様は、ボルト44及びナット45を用いるものに限定されない。
【0049】
なお、連結部材16による杭12同士の連結は、必ずしも全ての杭12に対して行われる必要はない。また、
図2に示されるように、相互に隣り合う3本の杭12が相互に連結されてもよい。また、隣り合う杭12において、各上端の上下方向7の位置が異なる場合には、連結部材16が上下方向7に沿って斜めに配置されることによって、上端の位置が異なる杭12同士が連結されてもよい。
【0050】
基礎17は、
図3(B)に示されるように、杭12の上に設けられて杭12に支持される。基礎17の底面が、杭12の上面に当接することによって、基礎17が杭12に支持される。杭12の上端は、基礎17に嵌入されていない。なお、基礎17の一部は、杭12に支持されなくともよい。
【0051】
[施工方法50]
次に、
図11を参照して、
図1から
図3(A),(B)に示される住宅の基礎構造10の施工方法50を説明する。施工方法50は、第1工程51から第6工程56までを有する。
【0052】
第1工程51は、複数の杭12を地盤11に打ち込む工程である。
【0053】
杭12は、
図3(A)に示されるように、基礎17の形状などに合わせて配置されている。杭12は、地面において、それぞれの位置に位置決めされた後、重機29(不図示)により地盤11に回転圧入される。詳細には、杭本体26A(
図4参照)は、杭先部材27が取り付けられた後、杭本体26Aの上端部分、及び凸部28A,28Bが重機29に取り付けられることにより、すなわちチャックされる。そして、重機29によって杭本体26Aが回転されつつ、鉛直下方へ押し込まれることによって、杭12が盛土22に貫入される。
【0054】
杭本体26Aが、その上端付近が地面に近づくまで盛土22に貫入されると、杭本体26Aの上端に杭本体26B(
図4参照)が接続される。杭本体26Bは、杭本体26Aに接続された状態で、杭本体26Aと同様にして、重機29により地盤に貫入される。杭先部材27が地山21に到達すると、杭本体26Bの貫入が終了する。杭本体26Bにおいて、地面より上方へ突出している部分は、必要に応じて切断されて除去される。
【0055】
第2工程52は、隣り合う杭12の間の地盤11に溝58を設ける工程である。溝58は、
図9及び
図10に示されるように、杭12に枠13が固定される位置よりも深い位置まで盛土22が掘削されることにより形成される。また、杭12の先端周囲の土も、溝58と同じ深さまで除去される。
【0056】
第3工程53は、杭12の上端部に枠13を連結する工程である。枠13は、
図1及び
図7に示されるように、2本のボルト14がネジ穴33B,33Dに、かつ2本のボルト15がネジ穴33A,33Cに外側から螺合され、貫通したボルト14の先端面14Aとボルト15の先端面15Aがそれぞれ杭12の外周面39に当接することにより、杭12の上端部に固定される。
【0057】
第4工程54は、ボルト14に連結部材16を取り付ける工程である。連結部材16は、溝58に位置されて、
図1,
図8に示されるように、貫通孔42C,43Cがそれぞれボルト14の貫通孔37に重ね合わされ、羽子板ボルト42と平板35及び羽子板ボルト43と平板35がそれぞれボルト44及びナット45で締め付けれることによりボルト15と連結する。
【0058】
第5工程55は、杭12の上端面12Aと同じ高さまで溝58を土59で埋め戻す工程である。
図10に示されるように、上端面12Aの高さはグラウンドレベル60より低い。また、杭12の上端の周囲の土も埋め戻される。
【0059】
第6工程56は、杭12の上に基礎17を打設する工程である。
図3(B)に示されるように、ベタ基礎が打設される。
【0060】
[実施形態の作用効果]
本実施形態では、複数の杭12が枠13及びボルト14を介して連結部材16により連結されいるので、杭12間の距離が変動しない。このため、地盤11の一部が崩れた場合でも、崩れた地盤11から露出された杭12が、周囲の杭12によって支えられ、地盤11から露出された杭12の移動が抑制される。その結果、基礎17が傾いたり、沈下したりすることが抑制できる。
【0061】
また、相互に隣り合う3本の杭12が連結部材16によって相互に連結されると、各杭12において、水平力への耐性が一層高くなる。
【0062】
また、連結部材16の長さが調節可能なので、間隔が一定でない杭12同士を、連結部材16の長さを調整して連結できる。
【0063】
また、杭12の上端部に凸部28C,28Dが設けられていても、凸部28C,28Dが枠13の対角線上に配置されることによって、枠13の外形を凸部28C,28Dに併せて大きくすることなく、つまり、枠13の前面部32A、背面部32C、左側面部32B、右側面部32D間の距離を長くすることなく、枠13の内側に凸部28C,28Dを納めることができる。
【0064】
また、地盤11に杭12を打ち込んだ後、杭12上に基礎17を打設する前に、杭12の上端部を連結できることため、施工が容易である。
【0065】
[変形例]
杭12は、太さが異なっていてもよい。その際、枠13内の杭12の位置は、
図12に示されるように調整され、また、それに合せてボルト14又はボルト15が1本省略されてもよい。なお、上述の実施形態では、
図12(A)に示されるように、杭12の直径は、139.8mmであるが、
図12(B)及び(C)に示される杭12の直径は、それぞれ114.3mm及び101.6mmであり、いずれも住宅用の鋼管杭によくみられるものである。
【0066】
また、杭12は、地山21の深さに合せて杭本体26Bが継合されなくてもよく、さらに円筒状の杭本体が同軸線上に継合されてもよい。また、杭本体は途中で切断されてもよい。その場合、凸部は、杭12の上端部にはないこととなる。
【0067】
上述の本実施形態では、平面視四角形の枠13が用いられたが、これとは異なる平面視の枠が採用されてもよい。例えば、
図13に示されるように、平面視が円形の枠61が用いられてもよい。詳細ニアh、枠61は、枠片61A,61Bからなり、枠片61A,61Bは、それぞれ連結部62A,62B,62C,62D及び平板状の突起63A,63B,63C,63Dを有する。連結部62A,62B,62C,62Dは、それぞれ貫通孔64A,64B,64C,64Dを有し、ボルト65Aが貫通孔64A,64Cを、ボルト65Bが貫通孔64B,64Dを貫通し、それぞれナット66A,66Bで締められることで、枠片61Aと枠片61Bは連結される。その際、杭12は、枠片61Aと枠片61Bの間に凸部28C,28Dを有していてもよい。また、突起63A,63B,63C,63Dは、それぞれ貫通孔67A,67B,67C,67Dを有しており、枠61は、必要に応じて連結部材16と連結される。
【解決手段】住宅の基礎構造10は、地盤11に打ち込まれた複数の杭12と、杭12に連結されて、杭12の上端部を囲繞する環状の枠13と、複数の枠13を連結する連結部材16と、複数の杭12の上端に支持された基礎17と、を有する。枠13は、枠13に螺合されて枠13から突出する複数のボルト14,15が、杭12と当接することによって、杭12に連結されている。連結部材16は、相互に隣り合う杭12を枠13、ボルト14を介して連結する。