(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】
本発明は係る事実を考慮し、側面に生じるせん断抵抗が不均衡となる地盤改良体の孕みを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1態様の発明は、地盤中に構築された柱状又は壁状の地盤改良体と、前記地盤上に建てられた構造物の基礎部に設けられるとともに、前記地盤改良体の上部の一方の側面に接触し、又は前記地盤改良体の上部の一方の側面と他方の側面に異なる接触面積で接触して、前記構造物に発生する水平力を前記地盤改良体の側面に生じるせん断抵抗により前記地盤改良体へ伝達する水平力伝達部と、前記地盤改良体の上面に設けられ、前記地盤改良体の面外方向へ作用する荷重を前記基礎部へ負担させる孕み抑制手段と、を有する地盤改良体の接続構造である。
【0007】
第1態様の発明では、地震時に構造物に発生する水平力を、構造物の基礎部に設けられた水平力伝達部により地盤改良体へ伝達して負担させることができる。
【0008】
また、水平力伝達部は、地盤改良体の上部の一方の側面に接触し、又は地盤改良体の上部の一方の側面と他方の側面に異なる接触面積で接触している。このため、地震時に構造物から地盤改良体の一方と他方の側面の面内方向へ作用する水平力が不均衡となり、地盤改良体へ作用する水平せん断力に伴って生じる荷重の分力も不均衡となるので、地盤改良体には面外方向への荷重が作用し、これによって地盤改良体を孕ませようとする。
【0009】
しかし、地盤改良体の上面に設けられた孕み抑制手段により、地盤改良体に作用する面外方向への荷重を構造物の基礎部へ負担させることによって、地盤改良体の面外方向への孕みを抑制することができる。
【0010】
第2態様の発明は、第1態様の地盤改良体の接続構造において、前記孕み抑制手段は、前記地盤改良体の上面に形成された溝状の凹部と、前記基礎部の下面から突出して設けられ前記凹部内に入り込んだ突起部と、を有する。
【0011】
第2態様の発明では、孕み抑制手段を、地盤改良体の上面に形成された溝状の凹部と、構造物の基礎部の下面から突出して設けられ凹部内に入り込んだ突起部と、を有して構成することにより、効率よく孕み抑制手段を施工することができる。
【0012】
第3態様の発明は、第1態様の地盤改良体の接続構造において、前記孕み抑制手段は、前記地盤改良体の上面に形成された穴状の凹部と、前記基礎部の下面から突出して設けられ前記凹部内に入り込んだ突起部と、を有する。
【0013】
第3態様の発明では、孕み抑制手段を、地盤改良体の上面に形成された穴状の凹部と、構造物の基礎部の下面から突出して設けられ凹部内に入り込んだ突起部と、を有して構成することにより、少ない施工量で孕み抑制手段を構築することができる。
【0014】
また、凹部の数により、孕み抑制手段によって構造物の基礎部に負担させる荷重の大きさを調節することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明は上記構成としたので、側面に生じるせん断抵抗が不均衡となる地盤改良体の孕みを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る地盤改良体の接続構造について説明する。
【0018】
図1の平面断面図に示す地盤10上に、後に説明する構造物12が建てられている。地盤10中には、地盤改良体としてのソイルセメント改良体14A、14Bが構築されている。ソイルセメント改良体14A、14Bは、地盤10中に円柱状の改良杭16をラップさせて築造することにより壁状に形成され、平面視にて格子状に配置されている。改良杭16は、スラリー状にしたセメント系固化材を原地盤に注入し、原地盤と機械的に撹拌混合することによって築造されている。
【0019】
また、地盤10中には、構造物12を支持する基礎杭18が複数構築されている。構造物12の鉛直荷重は、基礎杭18が主に負担している。
【0020】
構造物12の外周部の直下に配置されたソイルセメント改良体14Aは、
図2の側面断面図に示す地盤改良体の接続構造(以下、「接続構造20」とする)により構造物12の基礎部24に接続され、構造物12の内側の直下に配置されたソイルセメント改良体14Bは、
図3の側面断面図に示す地盤改良体の接続構造(以下、「接続構造22」とする)により構造物12の基礎部24に接続されている。
【0021】
図2に示すように、接続構造20は、ソイルセメント改良体14Aと、水平力伝達部としての垂れ壁26と、孕み抑制手段28とを有して構成されている。
【0022】
地盤10上には構造物12の基礎部24が載置されており、基礎部24の下面から下方へ突出して無筋コンクリート製の垂れ壁26が基礎部24に設けられている。なお、垂れ壁26は、鉄筋コンクリート製であってもよい。
【0023】
垂れ壁26は、ソイルセメント改良体14Aの上部の一方の側面に接触して設けられている。
図2のA−A断面図である
図4に示すように、ソイルセメント改良体14Aの側面には凹凸部30が形成されており、この凹凸部30と垂れ壁26の側面に形成された凹凸部32とが嵌り合うようにして、ソイルセメント改良体14Aの凹凸部30と垂れ壁26の凹凸部32との凹凸面同士が接触して接続されている。
【0024】
これにより、地震時に構造物12(垂れ壁26)に発生する水平力Fを、ソイルセメント改良体14Aの側面(凹凸部30)に生じるせん断抵抗によりソイルセメント改良体14Aへ伝達して負担させることができる。
【0025】
図2、及び
図2のB−B断面図である
図5に示すように、孕み抑制手段28は、ソイルセメント改良体14Aの上面に形成された溝状の凹部34と、基礎部24の下面から下方へ突出して基礎部24に設けられ、凹部34内に入り込んだ帯状の突起部36と、を有して構成されている。すなわち、孕み抑制手段28は、ソイルセメント改良体14Aの上面に設けられている。
【0026】
凹部34は、ソイルセメント改良体14Aの面内方向60(地震時に構造物12(垂れ壁26)に発生する水平力Fの方向)へ形成され、突起部36は、無筋コンクリートによって形成されている。なお、突起部36は、鉄筋コンクリートによって形成してもよい。
【0027】
孕み抑制手段28は、ソイルセメント改良体14Aの面外方向38へ作用する荷重Pを、凹部34及び突起部36を介して基礎部24へ負担させる。
【0028】
図3に示すように、接続構造22は、ソイルセメント改良体14Bと、水平力伝達部としての垂れ壁40、42とを有して構成されている。
【0029】
地盤10上には構造物12の基礎部24が載置されており、基礎部24の下面から下方へ突出して無筋コンクリート製の垂れ壁40、42が基礎部24に設けられている。なお、垂れ壁40、42は、鉄筋コンクリートによって形成してもよい。
【0030】
垂れ壁40は、ソイルセメント改良体14Bの上部の一方の側面に接触して設けられ、垂れ壁42は、ソイルセメント改良体14Bの上部の他方の側面に接触して設けられている。すなわち、垂れ壁40と垂れ壁42は、ソイルセメント改良体14Bの厚さ方向44に対してソイルセメント改良体14Bを左右から挟み込むように対向して設けられている。
【0031】
図3のC−C断面図である
図6に示すように、ソイルセメント改良体14Bの一方の側面には凹凸部46が形成されており、この凹凸部46と垂れ壁40の側面に形成された凹凸部50とが嵌り合うようにして、ソイルセメント改良体14Bの凹凸部46と垂れ壁40の凹凸部50との凹凸面同士が接触して接続されている。
【0032】
また、ソイルセメント改良体14Bの他方の側面には凹凸部48が形成されており、この凹凸部48と垂れ壁42の側面に形成された凹凸部52とが嵌り合うようにして、ソイルセメント改良体14Bの凹凸部48と垂れ壁42の凹凸部52との凹凸面同士が接触して接続されている。
【0033】
ソイルセメント改良体14Bの凹凸部46に接触する垂れ壁40の接触面積と、ソイルセメント改良体14Bの凹凸部48に接触する垂れ壁42の接触面積とは、同じになっている。
【0034】
これにより、地震時に構造物12(垂れ壁40、42)に発生する水平力Fを、ソイルセメント改良体14Bの側面(凹凸部46、48)に生じるせん断抵抗によりソイルセメント改良体14Bへ伝達して負担させることができる。
【0035】
構造物12の水平荷重は、接続構造20、22により、ソイルセメント改良体14A、14Bが主に負担している。
【0036】
次に、本発明の実施形態に係る地盤改良体の接続構造の作用と効果について説明する。
【0037】
本実施形態の接続構造20では、
図4に示すように、地震時に構造物12に発生する水平力Fを、構造物12の基礎部24に設けられた垂れ壁26によりソイルセメント改良体14Aへ伝達して負担させることができる。また、本実施形態の接続構造22では、
図6に示すように、地震時に構造物12に発生する水平力Fを、構造物12の基礎部24に設けられた垂れ壁40、42によりソイルセメント改良体14Bへ伝達して負担させることができる。
【0038】
また、本実施形態の接続構造20では、
図4に示すように、地震時に構造物12(垂れ壁26)に水平力Fが作用すると、ソイルセメント改良体14Aへ水平せん断力Rが作用し、これに伴ってソイルセメント改良体14Aのラップする改良杭16同士が交わる凹部54に、改良杭16の外周面の接線方向へ荷重Nが生じる。そして、これにより、ソイルセメント改良体14Aに、荷重Nの分力N
’がソイルセメント改良体14Aの面外方向38へ作用する。
【0039】
ここで、接続構造20では、垂れ壁26が、ソイルセメント改良体14Aの上部の一方の側面に接触している。このため、地震時に構造物12からソイルセメント改良体14Aの一方と他方の側面の面内方向へ作用する水平力Fが不均衡となり(
図4では、ソイルセメント改良体14Aの一方の側面の面内方向へ水平力Fが作用し、ソイルセメント改良体14Aの他方の側面の面内方向へ水平力Fが作用していない(水平力F=0)例が示されている)、ソイルセメント改良体14Aへ作用する水平せん断力Rに伴って生じる荷重Nの分力N
’も不均衡となるので(
図4では、ソイルセメント改良体14Aの一方の側面から分力N
’が作用し、ソイルセメント改良体14Aの他方の側面から分力N
’が作用していない(分力N
’=0)例が示されている)、ソイルセメント改良体14Aには面外方向38への荷重P(=分力N
’−0)が作用し、これによってソイルセメント改良体14Aを面外方向38へ孕ませようとする。
【0040】
しかし、
図2及び
図5に示すように、ソイルセメント改良体14Aの上面に設けられた孕み抑制手段28により、ソイルセメント改良体14Aに作用する面外方向38への荷重Pを構造物12の基礎部24へ負担させることによって、ソイルセメント改良体14Aの面外方向38への孕みを抑制することができる。
【0041】
このように、本実施形態の接続構造20では、構造物12の外周部直下にソイルセメント改良体が配置されたり、設計上の空間的制約や地中障害等がある等に起因したりして、ソイルセメント改良体の片側側面にしか垂れ壁が設けられない場合や、ソイルセメント改良体の一方と他方の側面に同じ高さ(同じ接触面積)の垂れ壁が設けられない場合等において、ソイルセメント改良体に作用する面外方向への荷重を構造物の基礎部へ負担させることによって、ソイルセメント改良体の面外方向への孕みを抑制することができる。そして、これにより、構造物に発生する水平力をソイルセメント改良体に確実に伝達して負担させることができる。
【0042】
接続構造22では、
図6に示すように、地震時に構造物12に水平力Fが作用すると、ソイルセメント改良体14Bへ水平せん断力Rが作用し、これに伴ってソイルセメント改良体14Bのラップする改良杭16同士が交わる凹部54に、改良杭16の外周面の接線方向へ荷重Nが生じる。そして、これにより、ソイルセメント改良体14Bに、荷重Nの分力N
’がソイルセメント改良体14Bの面外方向56、58へ作用する。
【0043】
ここで、接続構造22では、ソイルセメント改良体14Bの凹凸部46に接触する垂れ壁40の接触面積と、ソイルセメント改良体14Bの凹凸部48に接触する垂れ壁42の接触面積とは、同じになっている。このため、ソイルセメント改良体14Bの一方の側面に生じる荷重N
’と、ソイルセメント改良体14Bの他方の側面に生じる荷重N
’とは略等しくなるので、ソイルセメント改良体14Bの一方の側面に生じる荷重N
’と、ソイルセメント改良体14Bの他方の側面に生じる荷重N
’とが打ち消し合ってソイルセメント改良体14Bの面外方向56、58への孕みを抑制することができる。
【0044】
さらに、本実施形態の接続構造20では、
図2及び
図5に示すように、孕み抑制手段28を、ソイルセメント改良体14Aの上面に形成された溝状の凹部34と、構造物12の基礎部24の下面から下方へ突出して基礎部24に設けられ、凹部34内に入り込んだ帯状の突起部36と、を有して構成することにより、効率よく孕み抑制手段28を施工することができる。例えば、溝状の凹部34を斫り出しによって形成し、基礎部24のコンクリート打設と同時に凹部34にコンクリートを打設し硬化させて、基礎部24と一体に突起部36を形成するように施工すれば、効率よく孕み抑制手段28を施工することができる。
【0045】
以上、本発明の実施形態について説明した。
【0046】
なお、本実施形態では、
図2に示すように、接続構造20において、ソイルセメント改良体14Aの上部の一方の側面に接触して垂れ壁26を設けた例を示したが、地震時に構造物12からソイルセメント改良体14A、14Bの一方と他方の側面の面内方向へ作用する水平力Fが不均衡となり、ソイルセメント改良体14A、14Bへ作用する水平せん断力Rに伴って生じる荷重Nの分力N
’も不均衡となるように、垂れ壁が設けられていればよい。
【0047】
例えば、
図7の側面断面図に示す地盤改良体の接続構造(以下、「接続構造66」とする)のように、ソイルセメント改良体14Bの上部の一方の側面と他方の側面に、異なる接触面積で接触して垂れ壁62、64を設けるようにしてもよい。垂れ壁62と垂れ壁64は、無筋コンクリートにより形成されており、高さが異なることによってソイルセメント改良体14Bの側面との接触面積が異なっている。また、垂れ壁62と垂れ壁64は、ソイルセメント改良体14Bの厚さ方向44に対してソイルセメント改良体14Bを左右から挟み込むように対向して設けられている。なお、垂れ壁62、64は、鉄筋コンクリートによって形成してもよい。
【0048】
このような構成により、接続構造66では、地震時に構造物12からソイルセメント改良体14Bの一方と他方の側面の面内方向へ作用する水平力Fが不均衡となって、ソイルセメント改良体14Bへ作用する水平せん断力Rに伴って生じる荷重Nの分力N
’が不均衡となり、ソイルセメント改良体14Bに面外方向56への荷重Pが作用した場合においても、ソイルセメント改良体14Bの上面に設けられた孕み抑制手段28により、この荷重Pを構造物12の基礎部24へ負担させることによって、ソイルセメント改良体14Bの面外方向56への孕みを抑制することができる。
【0049】
ソイルセメント改良体14A、14Bの上部の一方の側面と他方の側面に、異なる接触面積で接触して垂れ壁が設けられる構成としては、ソイルセメント改良体14A、14Bの一方と他方の側面に高さの異なる垂れ壁を設ける他に、ソイルセメント改良体14A、14Bの一方と他方の側面に幅(ソイルセメント改良体14A、14Bの面内方向に対する幅)の異なる垂れ壁を設けることが考えられる。
【0050】
また、本実施形態では、
図2及び
図5に示すように、接続構造20において、ソイルセメント改良体14Aの上面に形成された溝状の凹部34と、構造物12の基礎部24の下面から下方へ突出して基礎部24に設けられ、凹部34内に入り込んだ帯状の突起部36と、を有して孕み抑制手段28を構成した例を示したが、
図8の側面断面図に示すように、構造物12の基礎部24の下面に形成された溝状の凹部68と、ソイルセメント改良体14Aの上面から上方へ突出してソイルセメント改良体14Aに設けられ、凹部68内に入り込んだ帯状の突起部70と、を有して孕み抑制手段72を構成するようにしてもよい。
【0051】
さらに、例えば、
図9の平面断面図に示すように、ソイルセメント改良体14Aの上面に形成された穴状の凹部74と、構造物12の基礎部24の下面から下方へ突出して基礎部24に設けられ、凹部74内に入り込んだ突起部76と、を有して孕み抑制手段78を構成するようにしてもよい。凹部74は、角柱状に形成されており、ソイルセメント改良体14Aの面内方向60(地震時に構造物12(垂れ壁26)に発生する水平力Fの方向)へ複数形成されている。
【0052】
このようにすれば、少ない施工量で孕み抑制手段78を構築することができる。また、凹部74の数により、孕み抑制手段78によって構造物12の基礎部24に負担させる荷重Pの大きさを調節することができる。
【0053】
また、例えば、構造物12の基礎部24の下面に形成された穴状(角柱状)の凹部74と、ソイルセメント改良体14Aの上面から上方へ突出してソイルセメント改良体14Aに設けられ、凹部74内に入り込んだ突起部76と、を有して構成するようにしてもよい。
【0054】
さらに、例えば、
図10の平面断面図に示すように、ソイルセメント改良体14Aの上面に形成された穴状の凹部80と、構造物12の基礎部24の下面から下方へ突出して基礎部24に設けられ、凹部80内に入り込んだ突起部82と、を有して孕み抑制手段84を構成するようにしてもよい。凹部80は、円柱状に形成されており、ソイルセメント改良体14Aの面内方向60(地震時に構造物12(垂れ壁26)に発生する水平力Fの方向)へ複数形成されている。
【0055】
このようにすれば、少ない施工量で孕み抑制手段84を構築することができる。また、凹部80の数により、孕み抑制手段84によって構造物12の基礎部24に負担させる荷重Pの大きさを調節することができる。また、凹部80は、コア抜き等により形成することができるので、施工性を向上させることができる。
【0056】
また、例えば、構造物12の基礎部24の下面に形成された穴状(円柱状)の凹部80と、ソイルセメント改良体14Aの上面から上方へ突出してソイルセメント改良体14Aに設けられ、凹部80内に入り込んだ突起部82と、を有して構成するようにしてもよい。
【0057】
さらに、本実施形態では、
図1に示すように、地盤改良体を壁状のソイルセメント改良体14A、14Bとした例を示したが、地盤改良体は、円柱、四角柱等の柱状のものであってもよい。地盤改良体が柱状のものであっても、この地盤改良体の上面に設けられた孕み抑制手段28により、この地盤改良体に作用する面外方向への荷重Pを構造物12の基礎部24へ負担させることによって、地盤改良体の面外方向への孕みを抑制することができる。なお、柱状の地盤改良体の場合、地盤改良体の面外方向とは、構造物12に発生する水平力Fの方向と直交する水平方向を意味し、地盤改良体の面内方向とは、面外方向と直交する水平方向を意味する。
【0058】
また、本実施形態では、
図2に示すように、接続構造20によって地盤改良体としてのソイルセメント改良体14Aに生じる孕みを抑制する例を示したが、本実施形態の接続構造20は、ソイルセメント山留壁として用いられる地盤改良体に対して適用することができる。
【0059】
さらに、本実施形態では、
図1及び
図2に示すように、構造物12の鉛直荷重を基礎杭18が主に負担した例を示したが、基礎杭18と、ソイルセメント改良体14A、14Bが構築されて地盤改良された地盤10とで、構造物12の鉛直荷重を負担するようにしてもよいし、基礎杭18を設けずに、ソイルセメント改良体14A、14Bが構築されて地盤改良された地盤10で構造物12の鉛直荷重を主に負担するようにしてもよい。基礎杭18に構造物12の鉛直荷重を主に負担させた場合、ソイルセメント改良体14A上面と構造物12の基礎部24下面との間の水平摩擦抵抗が期待できないので、孕み抑制手段28によるソイルセメント改良体14Aの孕み抑制効果がより有効となる。
【0060】
また、本実施形態で示した構造物12は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete-Filled Steel Tube:充填形鋼管コンクリート構造)、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。
【0061】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。