基盤

建設や改修において、基礎補強とは、既存の建物やその他の構造物の基礎を強化する工程のことです。基礎補強が必要となる理由は様々です。

• 元の土台は十分な強度や安定性を備えていない。
• その建造物の用途が変わった。
• 基礎を支える土壌の特性が変化した（おそらく地盤沈下によるもの）か、設計段階で誤って評価されていた可能性がある。
• 近隣の建造物の建設には、既存の基礎を支える土壌の掘削が必要となる。
• 建物の増築（地上または地下）を支えるために、既存の基礎の深さや耐荷重能力を増強する。
• 土地価格などの理由から、新しい建物を建てるよりも、既存の建物の基礎を改修する方が経済的である。
• 地震、洪水、干ばつ、その他の自然災害により構造物が移動し、基礎地盤や基礎基礎の安定化が必要となった。

基礎補強は、基礎を深さまたは幅方向に拡張して、より支持力のある地盤層の上に設置するか、荷重をより広い面積に分散させることによって実現できます。マイクロパイル^{[ 1 ]}やジェットグラウティングは、基礎補強の一般的な方法です。

敷地内の特定の場所にPクラス（問題のある）土壌が存在する場合、基礎補強が必要となる場合があります。

意味の変化を経て、「基礎となる」という言葉は、土台となるすべての抽象的な概念を包含するようになった。

マスコンクリートによる基礎補強は、浅い深度における最も単純な補修基礎補強方法の 1 つです。このタイプの基礎補強は、既存の基礎に沿って、またその下に「ベイ」を掘削し、そこにマスコンクリートを充填することによって行われます。杭打ちやニードリングなどの他のタイプの基礎補強と区別するために、「従来型」の方法と呼ばれることもあります。後者は多くの場合、基礎補強の専門家を必要とし、独自の基礎補強システムを使用する場合があります。マスコンクリートによる基礎補強工事は、既存の壁を損傷することなく、既存の基礎に沿って、またその下に一連のベイを掘削する計画を立てるために、エンジニアリング計算に基づいて設計された計画を使用して、パーティウォール法 (英国) に準拠して行われます。場合によっては、横方向の支持が不十分であったために壁が崩壊し、請負業者、下請業者、建築家の間で、ミスの責任がどこにあるのかについて紛争が生じています。^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

大規模なコンクリート基礎補強は、修復、改修、または再開発の際に新しい地下室を建設する際に、1996 年境界壁法に準拠するための恒久的な支持が必要な場合によく使用されます。^{[ 5 ]}

英国では、地盤沈下に関する請求のほとんどは、築40年以上の浅い帯状基礎を持つ建物に関するものです。これは、地盤沈下による被害を受ける最も一般的な基礎タイプの1つであり、建築研究所の地盤沈下データベースによると、マスコンクリートによる基礎補強が最も一般的な基礎補強であり、建物の一部にのみ適用されることが多かったのです。土壌の支持力が低い場合、部分的な基礎補強は、土壌への追加荷重により、不同沈下や局所的な沈下のリスクを高める可能性があります。^{[ 6 ]}

梁と基礎を用いた基礎補強工法は、従来のマスコンクリート基礎補強工法をより技術的に発展させたものです。鉄筋コンクリート梁は、既存の基礎の下、上、または既存の基礎の代わりに構築されます。梁は建物の荷重を、設計された戦略的な場所に構築されたマスコンクリート基礎に伝達します。基礎のサイズと深さは、地盤の状況に応じて決定されます。梁の設計は、建物の形状と作用荷重によって決まります。粘土質土壌の膨張が予想される箇所では、地盤隆起防止対策がしばしば組み込まれます。

Mini-piles have the greatest use where ground conditions are variable, where access is restrictive, where environmental pollution aspects are significant, and where structural movements in service must be minimal. Mini-piled underpinning is generally used when the loads from the foundations need to be transferred to stable soils at considerable depths – usually in excess of 5 m (16 ft). Mini-piles may either be augured or driven steel cased, and are normally between 150 mm (5.9 in) and 300 mm (12 in) in diameter. Structural engineers will use rigs which are specifically designed to operate in environments with restricted headroom and limited space, and can gain access through a regular domestic doorway. They are capable of constructing piles to depths of up to 15 m (49 ft). The technique of minipiling was first applied in Italy in 1952, and has gone through many different names, reflecting worldwide acceptance and expiration of the original patents.^[7] The relatively small diameter of mini-piles is distinctive of this type of underpinning and generally uses anchoring or tie backs into an existing structure or rock. Conventional drilling and grouting methods are used for this method of underpinning. These mini-piles have a high slenderness ratio, feature substantial steel reinforcing elements and can sustain axial loading in both senses.^[7] The working loads of mini-piles can sustain up to 1,000 kN (100 long tons-force; 110 short tons-force) loads. In comparison to Mass Concrete Underpinning, the engineering aspect of mini-piles is somewhat more involved, including rudimentary engineering mechanics such as statics and strength of materials. These mini-piles must be designed to work in tension and compression, depending on the orientation and application of the design. In detail, attention with design must be paid analytically to settlement, bursting, buckling, cracking, and interface consideration, whereas, from a practical viewpoint, corrosion resistance, and compatibility with the existing ground and structure must be regarded.

ミニパイル基礎補強工法には、パイルアンドビーム工法、片持ち式パイルキャップ工法、パイルスラブ工法などがあります。片持ち式パイルキャップ工法は、建物の内部構造への影響を最小限に抑えるために用いられることが多く、各キャップに引張杭と圧縮杭を組む必要があります。これらは通常、梁で連結されます。パイルアンドビーム工法では、壁の両側に一対の杭を打ち込み、パイルキャップで連結して壁を支えます。パイルキャップは通常、鉄筋コンクリート梁で連結され、壁の全長を支えます。パイルスラブ基礎補強工法は、建物全体を補強する必要がある場合によく用いられます。内部の床を完全に撤去し、杭のグリッドを設置した後、床面全体に鉄筋コンクリートスラブを構築し、すべての外壁と内壁を支えます。

圧力グラウトによる地盤改良技術の用途の一つは、特に地下鉄建設などの掘削工事中の基礎補強である。^{[ 8 ]}この技術は、米国で大規模な都市開発プロジェクトに使用されてきた。最大規模の化学グラウトプロジェクトの一つは、ピッツバーグ・ライトレール・トランジット地下鉄の延伸工事であり、6つの大型建物の基礎を地盤変動とそれに伴う建物の沈下から保護する必要があった。^{[ 9 ]}

圧力グラウト工法には、低圧工法と高圧工法があります。「ジェットグラウト工法」は、高圧の空気、水、セメントグラウトを高速で地中に注入する高圧グラウト工法の総称です。これは、単一チューブシステムを使用してグラウトを現場の土壌と混合し、地中にグラウトされた「柱」を形成することで実現できます。空気と水を使用する二重チューブシステムと三重チューブシステムでは、土壌の一部を除去して、より大きなグラウト球または柱を形成します。^{[ 8 ]}

低圧化学注入グラウト工法は、砂質土壌中の構造物の基礎補強に用いられる。^{[ 10 ]}

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  マイクロピアまたは杭の上に設置された、現場打ち鉄筋コンクリート製片持ち梁ニードルビームの概略図。内部へのアクセスは不要。
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  マイクロピアまたは杭の上に設置された標準的なニードルビームの概略図。内部からのアクセスが必要です。
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  基礎を高くする可能性も考慮した、コンクリート製橋脚の補強工事の概略図。
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  基礎補強工事の際に、基礎にかかる重量を軽減するために壁に針を刺すという伝統的な方法を示すスケッチ。
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  鉄道橋の基礎を補強するために、木製の箱型支保工を用いて橋梁を支えている。右下には、完成したコンクリート基礎が見える。
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  ジェットグラウトを使用する掘削機
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  ドリルヘッドの近く

• 基礎補強および支持に使用されるベルボトム型橋脚の図解。
• 基礎補強工事のプロセスを図解で解説します。