JP2001262591A - 液状化防止工法及び液状化防止構造体 - Google Patents

液状化防止工法及び液状化防止構造体

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JP2001262591A
JP2001262591A JP2000078014A JP2000078014A JP2001262591A JP 2001262591 A JP2001262591 A JP 2001262591A JP 2000078014 A JP2000078014 A JP 2000078014A JP 2000078014 A JP2000078014 A JP 2000078014A JP 2001262591 A JP2001262591 A JP 2001262591A
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liquefaction
pore water
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Tsutomu Namikawa
努 並河
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Takenaka Komuten Co Ltd
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Takenaka Komuten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 浸透水や漏水等を完全にシャットアウトする
と共に、地震発生時に液状化層の鉛直有効応力を増加さ
せて液状化層の液状化防止を図ることができる液状化防
止工法及び液状化防止構造体を提供する。 【解決手段】 飽和砂地盤等の液状化層の下方に不透水
層が形成された地盤上に構造物を構築する場合に、液状
化層を取り囲み密閉するように止水壁を構築し、前記止
水壁で囲んだ液状化層の上面に蓋をする形に構造物を設
け、更に前記止水壁で囲まれた液状化層の中に、地震発
生時に前記液状化層の間隙水圧を低下させる間隙水圧低
下装置を設け、地震発生時に、前記間隙水圧低下装置を
作動させて前記液状化層の間隙水圧を低下させ液状化層
の鉛直有効応力を増加させる。

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、新築のみならず
既存建物にも実施できる液状化防止工法及び液状化防止
構造体の技術分野に属し、更に云えば、地震発生時に液
状化層の間隙水圧を低下させる間隙水圧低下装置を設け
て液状化層の液状化防止を図る液状化防止工法及び液状
化防止構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】液状化防止工法及び液状化防止構造体
は、特許第2761529号公報、特開平9−9595
4号公報、特開平9−324414号公報などに種々開
示されているように、従来、各種各様のものが開発され
実用に供されているが、飽和砂地盤等の液状化層の液状
化により生じる過剰間隙水を常時、又は適時に排水する
ことにより液状化層の液状化防止を図るという技術的思
想は共通している。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
液状化層の液状化により生じる過剰間隙水を排水する技
術は、排水・揚水処理のための設備や、ポンプ等の制御
装置が大掛かりとなりコストが嵩むという問題がある。
また、浸透水や漏水等が随時液状化層内に供給されるの
で、液状化防止性能は徐々に低下する懸念があり、排水
効果を恒久的には到底期待できないという問題がある。
【0004】したがって、本発明の目的は、浸透水や漏
水等を完全にシャットアウトするとともに、地震発生時
に液状化層の鉛直有効応力を増加させて液状化層の液状
化防止を図ることができる液状化防止工法及び液状化防
止構造体を提供することにある。
【0005】また、排水・揚水処理のための大掛かりな
設備を不要とし、確実な液状化防止効果を得られ、取扱
いが容易かつ低コストで実施することができる液状化防
止工法及び液状化防止構造体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、請求項1に記載した発明に係
る液状化防止工法は、飽和砂地盤等の液状化層の下方に
不透水層が形成された地盤上に構造物を構築する場合
に、液状化層を取り囲み密閉するように止水壁を構築
し、前記止水壁で囲んだ液状化層の上面に蓋をする形に
構造物を設け、更に前記止水壁で囲まれた液状化層の中
に、地震発生時に前記液状化層の間隙水圧を低下させる
間隙水圧低下装置を設け、地震発生時に、前記間隙水圧
低下装置を作動させて前記液状化層の間隙水圧を低下さ
せ液状化層の鉛直有効応力を増加させることを特徴とす
る。
【0007】請求項2に記載した発明は、請求項1に記
載した液状化防止工法において、間隙水圧低下装置は、
液状化層の過剰間隙水を取り込み可能な透水管と、前記
透水管の下端に一連に連結されたドレン管と、前記ドレ
ン管の下端を連通させた貯水ピットと、前記貯水ピット
を地上の大気へ連通させる大気開放パイプと、前記ドレ
ン管の上端部に設けられた弁機構と、地震発生時に前記
弁機構の弁を開閉する制御装置と、大気圧によって前記
貯水ピットから前記ドレン管内の前記弁の位置まで満た
された予備水とで構成されていることを特徴とする。
【0008】請求項3に記載した発明に係る液状化防止
構造体は、飽和砂地盤等の液状化層の下方に不透水層が
形成された地盤に前記液状化層を取り囲み密閉するよう
に止水壁が構築されていること、前記止水壁で囲んだ液
状化層の上面に蓋をする形に構造物が設けられているこ
と、前記止水壁で囲まれた液状化層の中に、地震発生時
に前記液状化層の間隙水圧を低下させる間隙水圧低下装
置が設けられていることを特徴とする。
【0009】請求項4に記載した発明は、請求項3に記
載した液状化防止構造体において、間隙水圧低下装置
は、液状化層の過剰間隙水を取り込み可能な透水管と、
前記透水管の下端に一連に連結されたドレン管と、前記
ドレン管の下端を連通させた貯水ピットと、前記貯水ピ
ットを地上の大気へ連通させる大気開放パイプと、前記
ドレン管の上端部に設けられた弁機構と、地震発生時に
前記弁機構の弁を開閉する制御装置と、大気圧によって
前記貯水ピットから前記ドレン管内の前記弁の位置まで
満たされた予備水とで構成されていることを特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態、及び実施例】図1は、請求項1〜
4に記載した液状化防止工法及び液状化防止構造体の実
施形態を示している。
【0011】請求項1に記載した液状化防止工法は、飽
和砂地盤等の液状化層1の下方に不透水層2が形成され
た地盤上に構造物5を構築する場合に、液状化層1を取
り囲み密閉するように止水壁4を構築し、前記止水壁4
で囲んだ液状化層1の上面に蓋をする形に構造物5を設
け、更に前記止水壁4で囲まれた液状化層1の中に地震
発生時に前記液状化層1の間隙水圧を低下させる間隙水
圧低下装置3を設け、地震発生時に、前記間隙水圧低下
装置3を作動させて前記液状化層1の間隙水圧を低下さ
せ液状化層1の鉛直有効応力を増加させることを特徴と
する(請求項1記載の発明)。
【0012】上記工法により構築された液状化防止構造
体は、飽和砂地盤等の液状化層1の下方に不透水層2が
形成された地盤に前記液状化層1を取り囲み密閉するよ
うに止水壁4が構築され、前記止水壁4で囲んだ液状化
層1の上面に蓋をする形に構造物5が設けられ、前記止
水壁4で囲まれた液状化層1の中に、地震発生時に前記
液状化層1の間隙水圧を低下させる間隙水圧低下装置3
が設けられて構成されている(請求項3記載の発明)。
【0013】前記止水壁4は、前記液状化層1の下方の
不透水層2まで到達するように略鉛直に構築されてい
る。この止水壁4は不透水性の連続した壁であり、止水
壁4外側の液状化層1を流れる浸透水や漏水等の流入を
防ぐものである。前記構造物5は、その底面部を前記止
水壁4の天端と密着するよう施工して構築されている。
【0014】したがって、前記間隙水圧低下装置3が設
けられた液状化層1は、その外周、上方及び下方をそれ
ぞれ、止水壁4、構造物5及び不透水層2により密閉さ
れているので、浸透水や漏水等を完全にシャットアウト
でき、本工法実施後における前記液状化層1内の間隙水
は増量することはない。
【0015】前記間隙水圧低下装置3は、図2に具体的
に示したように、液状化層1の過剰間隙水を取り込み可
能な透水管6と、前記透水管6の下端に一連に連結され
たドレン管11と、前記ドレン管11の下端を連通させ
た貯水ピット7と、前記貯水ピット7を地上の大気へ連
通させる大気開放パイプ10と、前記ドレン管11の上
端部に設けられた弁機構9と、地震発生時に前記弁機構
9の弁9cを開閉する制御装置(図示省略)と、大気圧
によって前記貯水ピット7から前記ドレン管11内の前
記弁9cの位置まで満たされた予備水8とで構成されて
いる(請求項2、4記載の発明)。
【0016】前記透水管6は、その上方部分に透水効果
を高めるような細い孔が多数形成されており(図示省
略)、前記液状化層1を縦断するように設けられてい
る。
【0017】前記弁機構9は、上下端に丸形平板(弁)
9b、9cを設けたロッド9aと、前記ドレン管11の
上端部における内側面に沿って溶接等の手段により設け
られた環材9dとで構成されている。前記環材9dは前
記透水管6とドレン管11の境界線部分に設けられ、前
記ロッド9a下端の丸形平板9cは前記環材9dの下方
の位置とされており、前記環材9dの内径は前記丸形平
板9cの外径より小径とされる。前記ロッド9aは前記
透水管6の天端から突き出る長さを有し、該ロッド9a
上端の丸形平板9bの外径は前記透水管6の内径より大
径とされる。
【0018】前記制御装置は、地震発生時に加速度計等
の地震感知装置からの信号により、前記弁機構9のロッ
ド9aを上下動させる制御を行い、通常時は、図示例の
とおり、ロッド9a下端の丸形平板9cと環材9dとの
密着状態を維持する制御をし(閉栓状態)、地震発生時
には、ロッド9aを下方へ移動させて、ロッド9a上端
の丸形平板9bが透水管6の天端へ密着する制御を行う
(開栓状態)。
【0019】なお、本実施形態では、前記透水管6内に
液状化層1の間隙水を効率よく取り込むべく、前記閉栓
状態のとき前記透水管6を大気と通ずる構成で実施して
いるが、これに限定されない。前記透水管6の全体を前
記液状化層1内に埋設して実施することもできる。この
場合には前記透水管6の天端は閉塞して実施される。
【0020】次に、本液状化防止工法及び液状化防止構
造体の基本的なメカニズムを図3Aに示す。管bの天端
まで水を満たした状態で弁Yを閉め、弁Xより上部タン
クaに水を満たす。このときの上部タンクa内の水圧分
布は図3Bに示す開栓前の静水圧分布となる。次に弁X
を閉め弁Yを開いた場合、下部タンクcの水面には大気
圧が作用しているため、上部タンクa内の水圧は図3B
の点線で示す開栓後の水圧まで低下してバランスする。
【0021】本発明は前記メカニズムをバックボーンと
したもので、前記上部タンクaを止水壁4や構造物3で
密閉された液状化層1に置き換え、前記管bと下部タン
クcとを間隙水圧低下装置3に置き換えた思想とする。
よって、前記上部タンクaに生じた水圧が低下する現象
が前記液状化層1で起こった場合、液状化層1の間隙水
圧が低下して大気圧とバランスすることとなり、それに
伴い液状化層1の鉛直有効応力が増加する。液状化層1
の液状化強度は鉛直有効応力に比例するので、液状化層
1の間隙水圧の低下はすなわち液状化強度の強化を意味
する。
【0022】したがって、上記した構成の液状化防止構
造体によれば、通常時は、間隙水圧低下装置3の制御装
置により前記閉栓状態が維持されているので、前記透水
管6内に止水壁4で取り囲まれた液状化層1の間隙水が
流入され蓄えられている。よって、前記透水管6内は前
記間隙水により満たされ、前記ドレン管11は前記予備
水8で満たされた状態とされている。そして、地震発生
時には、前記制御装置が地震をキャッチし開栓状態とな
り、貯水ピット7に貯えられた水面には大気圧が作用し
ているため、前記液状化層1(特には透水管6)内の間
隙水圧は低下して大気圧とバランスする。これにともな
い液状化層の鉛直有効応力はその分増加するので、結
局、地盤の液状化強度は強化され、地盤の液状化防止を
図ることができるのである。
【0023】なお、図示例では、間隙水圧低下装置3を
液状化層1を取り囲む止水壁4内に1体設けて実施して
いるが、これに限定されず、2体でも3体以上でも実施
できる。また、前記止水壁4を平面的に見て碁盤の目の
ように構築し、該碁盤の目毎に間隙水圧低下装置3を一
体ずつ設けて実施することもできる。更に、この液状化
防止工法は、新築建物はもちろん既存建物にも実施でき
る。該既存建物に実施する場合は、構造物底面部から地
盤を掘削して間隙水圧低下装置3を設置して実施する。
【0024】
【本発明が奏する効果】請求項1〜4に記載した発明に
係る液状化防止工法及び液状化防止構造体によれば、下
記する効果を奏する。 1) 間隙水圧低下装置が設けられた液状化層は、その
外周、上方及び下方をそれぞれ、止水壁、構造物及び不
透水層により密閉状態とされているので、浸透水や漏水
等を完全にシャットアウトでき、本工法実施後における
前記液状化層内の間隙水は増量することはない。よっ
て、排水・揚水処理のための大掛かりな設備を不要と
し、取扱いが容易かつ低コストで実施することができ
る。また、液状化の防止性能を恒久的に保持することが
期待できる。 2) 間隙水圧低下装置により、地震発生時に液状化層
の間隙水圧を低下させて大気圧とバランスすることがで
き、これにともない液状化層の鉛直有効応力はその分増
加するので、結局、排水・揚水処理を行わずとも地盤の
液状化強度は強化され、地盤の液状化防止を図ることが
できるのである。 3) 新築・既存建物を問わず安全確実、且つ恒久的に
実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液状化防止構造体の実施形態を概
略的に示した断面図である。
【図2】本発明に係る液状化防止構造体の間隙水圧低下
装置を示した立面図である。
【図3】Aは本発明に係るメカニズムを概略的に示した
断面図、Bは上部タンクの水圧分布を示したグラフであ
る。
【符号の説明】
1 砂地盤等の液状化層 2 不透水層 3 間隙水圧低下装置 4 止水壁 5 構造物 6 透水管 7 貯水ピット 8 水 9 弁機構 10 大気開放パイプ 11 ドレン管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】飽和砂地盤等の液状化層の下方に不透水層
    が形成された地盤上に構造物を構築する場合に、液状化
    層を取り囲み密閉するように止水壁を構築し、前記止水
    壁で囲んだ液状化層の上面に蓋をする形に構造物を設
    け、更に前記止水壁で囲まれた液状化層の中に、地震発
    生時に前記液状化層の間隙水圧を低下させる間隙水圧低
    下装置を設け、地震発生時に、前記間隙水圧低下装置を
    作動させて前記液状化層の間隙水圧を低下させ液状化層
    の鉛直有効応力を増加させることを特徴とする、液状化
    防止工法。
  2. 【請求項2】間隙水圧低下装置は、液状化層の過剰間隙
    水を取り込み可能な透水管と、前記透水管の下端に一連
    に連結されたドレン管と、前記ドレン管の下端を連通さ
    せた貯水ピットと、前記貯水ピットを地上の大気へ連通
    させる大気開放パイプと、前記ドレン管の上端部に設け
    られた弁機構と、地震発生時に前記弁機構の弁を開閉す
    る制御装置と、大気圧によって前記貯水ピットから前記
    ドレン管内の前記弁の位置まで満たされた予備水とで構
    成されていることを特徴とする、請求項1に記載した液
    状化防止工法。
  3. 【請求項3】飽和砂地盤等の液状化層の下方に不透水層
    が形成された地盤に前記液状化層を取り囲み密閉するよ
    うに止水壁が構築されていること、前記止水壁で囲んだ
    液状化層の上面に蓋をする形に構造物が設けられている
    こと、前記止水壁で囲まれた液状化層の中に、地震発生
    時に前記液状化層の間隙水圧を低下させる間隙水圧低下
    装置が設けられていることを特徴とする、液状化防止構
    造体。
  4. 【請求項4】間隙水圧低下装置は、液状化層の過剰間隙
    水を取り込み可能な透水管と、前記透水管の下端に一連
    に連結されたドレン管と、前記ドレン管の下端を連通さ
    せた貯水ピットと、前記貯水ピットを地上の大気へ連通
    させる大気開放パイプと、前記ドレン管の上端部に設け
    られた弁機構と、地震発生時に前記弁機構の弁を開閉す
    る制御装置と、大気圧によって前記貯水ピットから前記
    ドレン管内の前記弁の位置まで満たされた予備水とで構
    成されていることを特徴とする、請求項3に記載した液
    状化防止構造体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120078A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp 埋設物の浮上防止構造
JP2014101625A (ja) * 2012-11-16 2014-06-05 Taisei Corp 止水構造

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