特許ウォッチ

公開番号2024142797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023055128
出願日2023-03-30
発明の名称杭基礎構造
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類E02D 27/34 20060101AFI20241003BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】地盤改良体の側面の水平抵抗が期待できない液状化地盤において、水平力や曲げモーメントが杭頭に作用する基礎杭の水平抵抗を強化することができる。
【解決手段】液状化地盤G1上に構築される構造物を支持する基礎杭2と、基礎杭2の周囲に形成される地盤改良体3と、を備え、地盤改良体3は、地盤改良体3の下端が前記液状化地盤G1の下に位置する非液状化層G2に根入れされた状態で設けられ、基礎杭2の軸部には、地盤改良体3との間でずれ止めとして機能する凹凸形状のずれ止め部21が設けられ、ずれ止め部21の少なくとも一部は、改良体底部34との間に圧縮トラスTを形成する軸部の領域に配置され、改良体底部34は、凹凸形状に形成されている杭基礎構造を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液状化地盤上に構築される構造物を支持する基礎杭と、
前記基礎杭の周囲に形成される地盤改良体と、を備え、
前記地盤改良体は、該地盤改良体の下端が前記液状化地盤の下に位置する非液状化層に根入れされた状態で設けられ、
前記基礎杭の軸部には、前記地盤改良体との間でずれ止めとして機能する凹凸形状のずれ止め部が設けられ、
前記ずれ止め部の少なくとも一部は、前記地盤改良体の改良体底部との間に圧縮トラスを形成する前記軸部の領域に配置され、
前記地盤改良体の底部は、凹凸形状に形成される杭基礎構造。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記地盤改良体の底部は、それ以外の部分よりも高強度である、請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項３】
前記基礎杭は、鋼管杭である、請求項１又は２に記載の杭基礎構造。
【請求項４】
前記鋼管杭は、段付鋼管、或いはディンプル鋼管である、請求項３に記載の杭基礎構造。
【請求項５】
前記ずれ止め部は、前記基礎杭の杭外周面に窪みとして成形される、請求項１又は２に記載の杭基礎構造。
【請求項６】
前記ずれ止め部は、前記基礎杭の杭外周面に固着された溶接ビードにより形成される、請求項１又は２に記載の杭基礎構造。
【請求項７】
前記ずれ止め部は、前記基礎杭の杭外周面に圧延にて形成される、請求項１又は２に記載の杭基礎構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭基礎構造に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、地盤上に構築される構造物を支持する基礎杭を備えた杭基礎構造では、大地震時に基礎杭に大きな水平力が作用することから、杭基礎構造として変位・応力ともに厳しい要求性能が求められている。そのため、基礎杭の水平耐力を向上させることを目的とし、本来は別の工法である基礎杭工法と地盤改良工法とを組み合わせた構造・工法が多く提案されている。
【０００３】
例えば、基礎杭の周囲に地盤改良体を形成することで、杭と地盤改良体とから構成される合成杭の径を大きく形成することにより水平耐力を向上させる方法が知られている。このような杭基礎構造は、地盤がもつ水平抵抗特性を利用するものであり、合成杭の杭径を大きくして水平方向の反力面積を増大させることで、杭の水平耐力を高め、変形を抑制するとともに、杭に発生する応力を低減することを可能にしている。
【０００４】
例えば特許文献１、２に示されるような、基礎杭とその基礎杭の周囲に形成された地盤改良体を備え、改良体によって基礎構造自体を拡径した構造にすることで水平方向の圧力抵抗をもたせる杭基礎構造が知られている。また、この場合には、改良体の深さ方向の長さを基礎杭の長さよりも短くし、水平抵抗に寄与が大きい上部に集中させることにより地盤改良範囲を限定的としてコストを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－０６５５７９号公報
特開２０１４－０６６０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１、２に示されるような従来の杭基礎構造は、基礎杭の周囲に改良体を設けることで水平抵抗性能を向上させるものであり、すなわち改良体の側面抵抗を利用したものである。このような従来技術では、基礎杭や改良体周囲の地盤が一定の強度を有する場合を対象とし、水平抵抗を発揮できることを前提とした技術である。そのため、液状化地盤においては、液状化時に地盤の水平抵抗が喪失する、或いは極めて低下してしまい、水平抵抗が得られずに本技術の目的を達成し得る杭基礎構造として機能しなくなるおそれがある。
このように、従来の杭基礎構造では、水平方向の圧力抵抗に期待して改良体を設置するものであり、液状化地盤においてその機能が十分に確保されているものではないことから、その点で改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点を鑑みてなされたもので、地盤改良体の側面の水平抵抗が期待できない液状化地盤において、水平力や曲げモーメントが杭頭に作用する基礎杭の水平抵抗を強化することができる杭基礎構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る杭基礎構造の態様１は、液状化地盤上に構築される構造物を支持する基礎杭と、前記基礎杭の周囲に形成される地盤改良体と、を備え、前記地盤改良体は、該地盤改良体の下端が前記液状化地盤の下に位置する非液状化層に根入れされた状態で設けられ、前記基礎杭の軸部には、前記地盤改良体との間でずれ止めとして機能する凹凸形状のずれ止め部が設けられ、前記ずれ止め部の少なくとも一部は、前記地盤改良体の改良体底部との間に圧縮トラスを形成する前記軸部の領域に配置され、前記地盤改良体の底部は、凹凸形状に形成されることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る杭基礎構造によれば、基礎杭の軸部に凹凸形状のずれ止め部を設け、このずれ止め部に起因して生じる圧縮トラスが形成される範囲に地盤改良体が存在することで、基礎杭に作用する水平力が、ずれ止め部から基礎杭の周囲に形成される地盤改良体を介して地盤改良体の底部（改良体底部）へ伝達する。そして、改良体底部が凹凸形状に形成されていることで、改良体底部の摩擦抵抗を効率的に得ることができる。これにより、改良体底部に伝達された水平力は、非液状化層に根入れされた改良体底部の支圧抵抗と摩擦抵抗により抵抗することができる。このため、本発明では、非液状化層における支圧抵抗と摩擦抵抗を利用していることから、地震時に液状化地盤が液状化した時においても改良体底部の支圧抵抗と摩擦抵抗による優れた水平抵抗効果が得られる。
このように、本発明では、地盤改良体の側面の水平抵抗が期待できない液状化層においても、改良体底部の支圧抵抗と摩擦抵抗を活用することで、水平力や曲げモーメントが杭頭に作用する基礎杭の水平抵抗を強化することができる。
【００１０】
また、本発明に係る杭基礎構造では、改良体底部が凹凸形状をなしていることで、その改良体底部における支圧抵抗と摩擦抵抗を最大化できる。一方で、改良体上部は改良体底部に比べて縮径することが可能となり、地盤改良体のスリム化を行った場合には、液状化時においても基礎杭間の地盤のすり抜け現象を阻害せず、基礎杭に作用する流動力を抑制することが可能となる。加えて、地盤改良体のスリム化は地盤改良体の体積の削減につながるため、コストの低減も図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許