JP2000073356A - 剛性可変地盤改良体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深層混合処理による地盤改良体を格子状に配
列させた基礎を地中に構築する場合、地盤改良体の面内
水平剛性が大きくなることによる脆性破壊を防止し、設
計強度を緩和する。 【解決手段】 平面上、二方向以上に配列する壁状改良
体２の長さ方向に間隔をおき、高さ方向に長いスリット
３を形成し、壁状改良体２をスリット３を挟んで実質的
に複数の壁に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液状化する可能性
のある地盤に対してその液状化を防止する目的で構築さ
れ、軟弱地盤に対してはその剛性や耐力を高める目的で
構築される剛性可変地盤改良体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液状化
し易い地盤の拘束効果を上げて液状化を防止する、ある
いは軟弱地盤の剛性や耐力を高める目的で、上部構造の
基礎として、もしくは基礎の補強構造として構築され
る、深層混合処理工法による地盤改良体を格子状に配列
させる場合、地盤改良体は長さ方向に連続するため、面
内水平剛性が必要以上に大きくなることがある。

【０００３】地盤改良体の水平剛性が高い程、地震時の
水平力に対して面内方向の変形能力が小さいことから、
地震時の加速度応答が大きくなり、地盤改良体は地震時
に過大な水平力を負担し、脆性破壊を起こし易い。この
ため必要とする地盤改良体の設計強度が大きくなり、施
工コストが上昇する。

【０００４】地盤改良体に作用する過大な水平力は地盤
改良体と上部構造とが構造的に絶縁されない限り、もし
くは両者間で減衰がない限り、上部構造にそのまま入力
するため、上部構造の設計強度を大きくする必要も生ず
る。地盤改良体の高い剛性による設計強度への影響はそ
の長さが大きい程、顕著になる。

【０００５】この発明は上記背景より、液状化防止を図
りながら、あるいは地盤の剛性や耐力を高める効果を維
持しながら、壁状に連続する場合の剛性を調整できる地
盤改良体を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では平面上、二方
向以上に配列する壁状改良体にその長さ方向に間隔をお
いて高さ方向に長いスリットを形成し、スリットを挟ん
で壁状改良体を実質的に複数の壁に分割することにより
壁状改良体の剛性を低下させ、壁状改良体に入力する水
平力を低減し、壁状改良体と上部構造の設計強度を緩和
する。請求項２に記載のようにスリットが壁状改良体の
下端と上端間に亘って連続して形成される場合、壁状改
良体は完全に複数の壁に分割される。

【０００７】高さ方向にスリットが形成されることで壁
状改良体の水平剛性が低下し、壁状改良体自体が面内方
向に柔らかくなり、その変形能力が高まるため、地震時
の加速度応答が低下する。

【０００８】壁状改良体の剛性は図１に示すスリット間
の間隔Ｌの大きさや、スリットの幅ｄの大きさを調整す
ることにより、またはスリットに充填される充填材の材
質によって自由に調整される。

【０００９】また実質的にスリットで複数の壁に分割さ
れることで、分割された各壁の剛性の和は分割されない
壁状改良体の剛性より小さく、分割された各壁は壁毎に
挙動できるため、地震時の水平力Ｐ_H により図４に示す
ようにスリットを挟んで分割された各壁が回転変形を生
じ、壁のスリット側の面に変位と逆向きの摩擦力ｆが作
用する。この摩擦力は分割された壁の変形を抑制する減
衰力として壁状改良体に作用するため、地震のエネルギ
が吸収される結果、地震時に壁状改良体に入力する水平
力が低減され、壁状改良体の脆性破壊が防止される。

【００１０】壁状改良体に入力する水平力が低減される
ことで壁状改良体と上部構造の設計強度が緩和され、施
工コストが低減される。壁状改良体は連続する方向の長
さに関係なくスリットによって分割された壁毎に回転変
形を生ずることから、壁状改良体の長さが大きくなって
も剛性が増大することはないため、壁状改良体の長大化
による設計強度への影響は生じない。

【００１１】スリットの形成によっても、壁状改良体と
それに包囲される原地盤からなる改良地盤は二方向以上
の壁状改良体によって構成されることで全体としては一
定の剛性と耐力を保有するため、地盤を拘束する効果が
失われることはなく、液状化の可能性のある地盤に対し
ては壁状改良体による液状化防止効果が、軟弱地盤に対
しては壁状改良体による剛性と耐力確保の効果が維持さ
れる。

【００１２】請求項３に記載のようにスリットに粘弾塑
性材を充填した場合には、スリットを挟んで隣接する壁
状改良体間に生ずる摩擦力に、粘弾塑性材が変形すると
きの粘性減衰及び弾塑性履歴減衰が付加されるため、応
答の低減効果とエネルギの吸収効果が向上する。

【００１３】請求項３は砂質土のような液状化の可能性
のある地盤に対しては、上部構造下の原地盤を拘束する
ことで改良地盤の剛性を確保しながら、粘弾塑性材によ
ってスリットにおける止水性を確保することで、改良地
盤周辺の過剰間隙水圧がスリットを通じて改良地盤の内
側へ浸入することによる液状化を防止する目的で実施さ
れる。

【００１４】液状化の可能性のない砂質土や粘性土のよ
うな軟弱地盤に対しては、請求項３は上部構造下の原地
盤を拘束しながら、粘弾塑性材による応答の低減効果と
エネルギの吸収効果により地震動や偏土圧による改良地
盤の水平変位を抑制し、改良地盤の水平剛性と耐力を向
上させ、改良地盤と上部構造の破壊を防止する目的で実
施される。

【００１５】原地盤土が液状化の可能性のある砂質土の
場合、スリットの幅が例えば壁厚以下程度である等、ス
リット位置での止水性が損なわれない程度の大きさであ
れば、請求項４に記載のように原地盤土をスリットに残
しても改良地盤周辺の過剰間隙水圧がスリットから改良
地盤の内側へ浸入することを防止できるため、改良地盤
で包囲された地盤の液状化防止効果が得られる。

【００１６】原地盤土が液状化の可能性のない砂質土や
粘性土のような軟弱地盤の場合には、スリット位置での
止水性を必要としないため、スリットの幅の大きさに関
係なく、請求項４のように原地盤土をスリットに残して
も地盤改良基礎の水平剛性と耐力を向上させる効果が得
られる。

【００１７】請求項５に記載のようにスリットに原地盤
土を充填し、スリットを挟んで隣接する壁状改良体間に
跨って止水シートを設置した場合には、スリットの形成
によって壁状改良体の変形能力を高めながらも、止水シ
ートによってスリットを形成しない場合と同様に、スリ
ット位置における止水性が確保されるため、原地盤土が
液状化の可能性のある砂質土である場合に、スリット位
置に原地盤土を残しながらも、改良地盤周辺の過剰間隙
水圧が改良地盤の内側へ浸入することが防止され、液状
化の可能性のある地盤の液状化防止効果が高まる。

【００１８】液状化の可能性のない軟弱地盤において
は、スリット位置の止水性を確保する必要がないため、
請求項５を実施する必要はない。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明は図１〜図３に示すよう
に原地盤土５と固化材の攪拌・混合により構築される壁
状改良体２，２を平面上、二方向以上に配列させ、表層
地盤Ａを拘束することで表層地盤Ａが液状化の可能性の
ある地盤である場合にその液状化を防止し、軟弱地盤で
ある場合にその剛性や耐力を高める改良地盤１であり、
壁状改良体２にその長さ方向に間隔をおいて高さ方向に
長いスリット３を形成し、壁状改良体２を実質的にスリ
ット３を挟んで複数の壁に分割したものである。

【００２０】改良地盤１は二方向以上の壁状改良体２，
２と、それに包囲される表層地盤Ａから構成される。改
良地盤１は図１に示すように表層地盤Ａから中層支持地
盤Ｂへかけ、表層地盤Ａを二方向以上の壁状改良体２，
２によって包囲するように構築される。図１中、Ｃは深
層支持地盤を示す。図１は上部構造８が載る基礎スラブ
７の下に壁状改良体２，２を構築し、改良地盤１を形成
した場合を示す。

【００２１】図11，図12は海や河川の付近に既設構造物
９が存在する場合に、地震時に既設構造物９側の地山か
ら生ずる偏土圧を受け止め、既設構造物９下の地山の崩
壊を防止する目的で改良地盤１を構築した場合、図13，
図14は杭11によって深層支持地盤Ｃに支持されている既
設構造物９の周辺地盤を補強し、周辺地盤による、既設
構造物９の基礎を拘束する力を向上させ、周辺地盤の水
平抵抗力を増加させる目的で改良地盤１を構築した場合
を示す。

【００２２】図13，図14の場合、大地震によって上部構
造８が健全でありながら、杭11が破損した場合、例えば
杭11が鉛直支持力を有したまま水平耐力が低下した場合
に、杭11の負担する水平力を低減するために、水平力が
改良地盤１によって負担されるよう、改良地盤１の頂部
をスラブ10によって基礎スラブ７に接続している。図11
〜図14ではスリット３を省略してある。

【００２３】壁状改良体２は図２に示すように掘削ビッ
トと攪拌翼を有する掘削ロッドの回転による攪拌混合処
理工法により構築される柱状改良体を連続させることに
より、または図３に示すようにカッターポストの外周に
切削攪拌翼を有する無端チェインが張架された地盤改良
機を水平に移動させ、壁状の改良体を構築することによ
り形成される。

【００２４】スリット３は壁状改良体２の長さ方向に断
続的に施工することで形成され、高さ方向には図１に示
すように壁状改良体２の下端と上端間に亘って連続的に
形成される場合と、高さ方向の中間部の一部の区間にの
み形成される場合がある。

【００２５】スリット３の部分には、改良地盤１が構築
される対象地盤の原地盤土５の種類に応じて図５，図６
に示すように原地盤土５が粘弾塑性材４と置換される
か、図７，図８に示すように原地盤土５がそのまま残さ
れる。

【００２６】図５，図７，図９は壁状改良体２が図２に
示す形の場合の詳細を、図６，図８，図10は壁状改良体
２が図３に示す形の場合の詳細を示している。原地盤土
５が液状化の可能性のある砂質土である場合は、表層地
盤Ａの液状化を防止する目的で改良地盤１が構築される
ため、図５，図６に示すように原地盤土５が粘弾塑性材
４と置換される。あるいは図９，図10に示すように原地
盤土５を残したまま、スリット３を挟んで隣接する壁状
改良体２，２間に跨って止水シート６が設置される。

【００２７】原地盤土５が液状化の可能性のある砂質土
の場合にも図７，図８に示すように壁厚に対してスリッ
ト３の幅ｄが小さく、例えばｄ≦壁厚程度、好ましくは
壁厚が10cm程度のときにｄ≦５cm程度であれば、スリッ
ト３の形成によっても改良地盤１周辺の過剰間隙水圧が
スリット３から改良地盤１の内側へ浸入する可能性が小
さくなり、スリット３における止水効果が得られるた
め、粘弾塑性材４に置換することなく、原地盤土５を残
すこともできる。

【００２８】原地盤土５が液状化の可能性のない砂質土
や粘性土のように、対象地盤が軟弱地盤の場合にはスリ
ット３位置での止水性を必要としないため、図７，図８
に示すようにスリット３位置に原地盤土５が残される
か、図５，図６に示すように原地盤土５に代わって粘弾
塑性材４が充填される。粘弾塑性材４には例えば粘土、
人工発泡材等が使用されるが、粘性と弾塑性を有すれば
材料は問われない。

【００２９】図５〜図８は液状化の可能性のある地盤に
おいては、止水性を有する粘弾塑性材４や、止水性を阻
害しない程度の幅で充填される原地盤土５によってスリ
ット３位置における止水性が確保されるため、改良地盤
１周辺の過剰間隙水圧が改良地盤１の内側へ浸入するこ
とを防止し、液状化を防止する目的で実施される。

【００３０】図９，図10はスリット３を挟んで隣接する
壁状改良体２，２間に跨って止水シート６が設置される
ことで、原地盤土５が砂質土の場合にも止水シート６に
よってスリット３位置における止水性が確保されるた
め、液状化の可能性のある地盤において液状化を防止す
る目的で実施される。

【００３１】図５〜図８はまた、スリット３位置におけ
る止水性に関係なく、スリット３に充填される粘弾塑性
材４や原地盤土５によって壁状改良体２の変形時の減衰
力が調整されるため、軟弱地盤においては改良地盤１の
水平剛性と水平耐力を制御する目的で実施される。

【００３２】図15，図16は壁状改良体２を格子状に配列
させる場合以外の改良地盤１の構築例を示す。図15は壁
状改良体２を三方向に向け、ハニカムコア状に配列させ
た場合、図16は壁状改良体２を同心円状に配列させると
共に、半径方向に配列させた場合である。

【００３３】

【発明の効果】請求項１，２では壁状改良体にその長さ
方向に間隔をおいて高さ方向に長いスリットを形成し、
スリットを挟んで壁状改良体を実質的に複数の壁に分割
することで壁状改良体の剛性を低下させ、地震時に各壁
に回転変形を生じさせるため、壁状改良体に入力する水
平力を低減すると共に、スリットに生ずる摩擦力によっ
て地震のエネルギを吸収することができ、壁状改良体の
脆性破壊を防止することができる。

【００３４】この結果、壁状改良体と上部構造の設計強
度が緩和され、施工コストが低減される。壁状改良体は
連続する方向の長さに関係なくスリットで分割された壁
毎に回転変形を生じ、壁状改良体の長さが大きい場合に
も剛性が増大することはないため、壁状改良体の長大化
による設計強度への影響は生じない。

【００３５】スリットの形成によっても改良地盤は二方
向以上の壁状改良体によって構成されることで全体とし
て一定の剛性と耐力を保有するため、地盤を拘束する効
果が失われることはなく、液状化の可能性のある地盤に
対しては壁状改良体による液状化防止効果が、軟弱地盤
に対しては壁状改良体による剛性と耐力確保の効果が維
持される。

【００３６】請求項３ではスリットに粘弾塑性材を充填
するため、スリットを挟んで隣接する壁状改良体間に生
ずる摩擦力に、粘弾塑性材が変形するときの粘性減衰及
び弾塑性履歴減衰が付加され、応答の低減効果とエネル
ギの吸収効果が向上する。

【００３７】請求項３ではまた、砂質土のような液状化
の可能性のある地盤に対しては、上部構造下の原地盤を
拘束することで改良地盤の剛性を確保しながら、粘弾塑
性材によってスリットにおける止水性を確保するため、
改良地盤周辺の過剰間隙水圧がスリットを通じて改良地
盤の内側へ浸入することによる液状化を防止できる。

【００３８】また液状化の可能性のない砂質土や粘性土
のような軟弱地盤に対しては、請求項３では上部構造下
の原地盤を拘束しながら、粘弾塑性材による応答の低減
効果とエネルギの吸収効果により地震動や偏土圧による
改良地盤の水平変位を抑制するため、改良地盤の水平剛
性と耐力を向上させ、改良地盤と上部構造の破壊を防止
できる。

【００３９】スリットに原地盤土を残す請求項４では、
原地盤土が液状化の可能性のない砂質土や粘性土のよう
な軟弱地盤の場合には、スリット位置での止水性を必要
としないため、スリットの幅の大きさに関係なく、改良
地盤の水平剛性と耐力を向上させる効果が得られる。

【００４０】請求項４ではまた、原地盤土が液状化の可
能性のある砂質土の場合にも、スリットの幅を、スリッ
ト位置での止水性が損なわれない程度の大きさにすれ
ば、原地盤土をスリットに残しても改良地盤周辺の過剰
間隙水圧がスリットから改良地盤の内側へ浸入すること
を防止できるため、液状化防止効果が得られる。

【００４１】請求項５ではスリットに原地盤土を充填
し、スリットを挟んで隣接する壁状改良体間に跨って止
水シートを設置するため、スリットの形成によって壁状
改良体の変形能力を高めながらも、止水シートによって
スリットを形成しない場合と同様に、スリット位置にお
ける止水性が確保される。

【００４２】この結果、原地盤土が液状化の可能性のあ
る砂質土である場合に、スリット位置に原地盤土を残し
ながらも、改良地盤周辺の過剰間隙水圧が改良地盤の内
側へ浸入することが防止され、液状化の可能性のある地
盤の液状化防止効果が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】改良地盤を示した立面図である。

【図２】壁状改良体が深層混合処理工法で構築される場
合の図１の平面図である。

【図３】壁状改良体が無端チェイン付き地盤改良機によ
り構築される場合の図１の平面図である。

【図４】壁状改良体の地震時の挙動を示した立面図であ
る。

【図５】(a) は図２に示す壁状改良体においてスリット
に粘弾塑性材を充填した場合を示した立面図、(b) は
(a) の平面図である。

【図６】(a) は図３に示す壁状改良体においてスリット
に粘弾塑性材を充填した場合を示した立面図、(b) は
(a) の平面図である。

【図７】(a) は図２に示す壁状改良体においてスリット
に原地盤土を充填した場合を示した立面図、(b) は(a)
の平面図である。

【図８】(a) は図３に示す壁状改良体においてスリット
に原地盤土を充填した場合を示した立面図、(b) は(a)
の平面図である。

【図９】(a) は図２に示す壁状改良体においてスリット
に原地盤土を充填し、隣接する壁状改良体間に止水シー
トを跨設した場合を示した立面図、(b) は(a) の平面図
である。

【図１０】(a) は図３に示す壁状改良体においてスリッ
トに原地盤土を充填し、隣接する壁状改良体間に止水シ
ートを跨設した場合を示した立面図、(b) は(a) の平面
図である。

【図１１】地震時の偏土圧による地山の崩壊を防止する
目的で改良地盤を構築した場合を示した立面図である。

【図１２】図11の平面図である。

【図１３】既設構造物の周辺地盤を補強する目的で改良
地盤を構築した場合を示した立面図である。

【図１４】図13の平面図である。

【図１５】壁状改良体をハニカムコア状に配列させた場
合の改良地盤を示した平面図である。

【図１６】壁状改良体を同心円状に配列させた場合の改
良地盤を示した平面図である。

【符号の説明】

１……改良地盤、２……壁状改良体、３……スリット、
４……粘弾塑性材、５……原地盤土、６……止水シー
ト、７……基礎スラブ、８……上部構造、９……既設構
造物、10……スラブ、11……杭、Ａ……表層地盤、Ｂ…
…中層支持地盤、Ｃ……深層支持地盤。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原地盤土と固化材の攪拌・混合により構
   築され、平面上、二方向以上に配列する壁状改良体から
   構成される改良地盤であり、壁状改良体にその長さ方向
   に間隔をおき、高さ方向に長いスリットが形成され、壁
   状改良体がスリットを挟んで実質的に複数の壁に分割さ
   れている剛性可変地盤改良体。
2. 【請求項２】 スリットは壁状改良体の下端と上端間に
   亘って連続して形成されている請求項１記載の剛性可変
   地盤改良体。
3. 【請求項３】 スリットに粘弾塑性材が充填されている
   請求項１、もしくは請求項２記載の剛性可変地盤改良
   体。
4. 【請求項４】 スリットに原地盤土が充填されている請
   求項１、もしくは請求項２記載の剛性可変地盤改良体。
5. 【請求項５】 スリットに原地盤土が充填され、スリッ
   トを挟んで隣接する壁状改良体間に跨って止水シートが
   設置されている請求項１、もしくは請求項２記載の剛性
   可変地盤改良体。