浅層改良の設計｜2層地盤の検討にも対応

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

浅層改良（表層地盤改良）を施した直接基礎（連続基礎、延長1mあたり）について、小規模建築物基礎設計指針7.3節の設計フローに沿って、改良地盤の長期許容鉛直支持力度の検討、改良体下の未改良地盤（支持地盤）の検討、パンチング破壊の検討を行います。さらに深部に軟弱層がある場合の2層地盤の検討にも対応します。長期・短期に対応します。

計算方法・使用式

• 平均接地圧: 基礎底面に作用する平均接地圧 q1 = N/B を求めます（式(7.3.1)）。偏心量eを入力した場合は、有効載荷幅 B' = B - 2e に等分布するものとして（Meyerhofの有効幅法）、以降の検討をB'基準で行います。
• 改良地盤の検討: q1 が、改良地盤の設計基準強度Fcを安全率で除した長期許容鉛直支持力度 qa1 = Fc/3 以下であることを照査します（式(7.3.3)）。
• 未改良地盤の検討: 荷重が改良体内で分散するものとし、改良底面幅 Bp = B' + Dp×(前面分散比＋背面分散比) に分散した応力 q' = N/Bp + 改良体の自重を、テルツァーギの支持力公式（支持力係数は平成13年国交省告示第1113号の別表の直線補間、または理論式を選択）による未改良地盤の許容支持力度 qa2 と比較します（式(7.3.4)(7.3.5)）。指針は基礎底面部から1:2の勾配法で両側へ分散させるとしており、既定値もこれに合わせています。
• パンチング破壊の検討: 改良地盤のせん断強度を c' = Fc/2 とし、qmax ≦ 2c'Dp/(3B') + qa2 を確認します（式(7.3.9)、布基礎の場合）。
• 2層地盤の検討（任意）: 支持地盤より下に軟弱層がある場合、改良底面幅Bpから鉛直2:水平1の応力分散でさらに拡幅した幅Bp2の位置の応力を、軟弱層の許容支持力度と比較します（指針の枠外の拡張です）。
• 支持地盤・軟弱層の土質定数は、N値からの推定（砂質土のφ、粘性土のc=6.25N）と直接入力を選択できます。地下水位以下は水中単位体積重量へ低減します。

入力と出力

入力: 支持力係数の求め方・検討ケース（長期/短期）、基礎幅B・根入れ深さDf・改良厚Dp・応力分散比（前面/背面）、荷重（鉛直荷重N・水平荷重H・偏心量e、または算定済みの地盤反力度）、改良地盤の設計基準強度Fc・安全率・単位体積重量、支持地盤の土質（砂質/粘土質、N値またはc・φ、γ、地下水位）、2層地盤の条件、支持力の安全率（長期3.0・短期1.5が既定値）。基礎の上に載る躯体の形状を節点座標で入力すると図に反映されます（計算には影響しません）。

出力: 改良地盤・未改良地盤・パンチング破壊の各検討のOK/NG判定、応力分散のモデル図。計算過程つきの帳票（計算書）を出力できます。

適用範囲・計算上の仮定

• 連続基礎（延長1mあたり）の検討です。
• 改良体は一体の版として荷重を分散させる扱いです。改良体の曲げ・せん断の照査は行いません（パンチング破壊のみ指針の式により確認します）。
• 沈下量の計算は行いません（指針の設計フローでは沈下の確認が求められます）。沈下の検討が必要な場合は、地盤圧密の検討ツールなどを併用してください。
• 小規模建築物基礎設計指針は、浅層混合処理工法の適用範囲を地表面から2m以浅としています。それより深い改良厚さも入力できますが、その場合は柱状改良など他工法との比較を含めて別途検討してください。
• 改良地盤の設計基準強度Fcは、配合試験・現場強度（現場/室内強度比）を考慮して設定してください。既存資料からの推定値（一軸圧縮強さ quc）を用いる場合は、式(7.3.2) により Fc =（1 - m×V）× quc として換算した値を入力します。
• 水平荷重Hは荷重の傾斜角の参考表示に使うだけで、支持力の算定には用いません。液状化地盤・傾斜地盤は対象外です。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 小規模建築物基礎設計指針（日本建築学会、2008）7.3節「浅層混合処理工法」: 平均接地圧(7.3.1)、設計基準強度(7.3.2)、改良地盤の長期許容鉛直支持力度(7.3.3)、改良地盤底面の分散応力(7.3.4)、未改良地盤の照査(7.3.5)、パンチング破壊の検討(7.3.9)。本ツールの計算はこれに準拠しています。
• 平成13年国土交通省告示第1113号: 支持力係数の別表・直線補間。

未改良地盤の長期許容鉛直支持力度qa2は、指針ではスウェーデン式サウンディング(7.3.6)や平板載荷試験(7.3.7)による算定式が示されていますが、本ツールでは土質定数からテルツァーギの支持力公式で求めています。改良範囲（基礎縁からの余裕幅）、設計基準強度と現場強度の関係（強度比・変動係数）、固化材の選定や六価クロム溶出試験などの品質管理は、採用する工法・指針に応じて設計者が別途確認してください。