JP2006057309A

JP2006057309A - 地盤側方流動対策構造

Info

Publication number: JP2006057309A
Application number: JP2004239696A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Fukutake; 毅芳福武
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】地震後の地盤の側方流動に対して受動土圧ｑ_ＮＬを低減する効果を維持しつつ、震動中も構造物の応答を低減することが可能な地盤側方流動対策構造を提供する。
【解決手段】地下水位より上方の非液状化層２中に構造物４が構築され、液状化層１中に打設された複数の杭３…によって支持されている。構造物４の周囲は掘削され、構造物４を囲繞するトレンチ５が設けられている。トレンチ５の外形は平面視矩形状であり、トレンチ５内にはアスファルトやベントナイトモルタルなどからなる粘度の高い粘性流体６が充填されている。また、側方流動が生じる上流側には、トレンチ５を挟んで構造物４と対向する位置に矢板７が打設されている。矢板７と構造物４間のトレンチ幅は、想定される地盤流動変位量以上であることが望ましく、その他の方向のトレンチ幅は数ｃｍ〜十数ｃｍ程度あれば十分である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば護岸近傍や傾斜地の軟弱地盤上に構築される構造物に用いて好適な地盤側方流動対策構造に関する。

液状化に伴う地盤流動（以下、側方流動と呼ぶ。）は、構造物の基礎に甚大な被害をもたらすことが多い。そのため、側方流動に対する対策工法として種々の方法が提案されてきた。例えば、広範囲に及ぶ締固め改良や深層混合処理により地盤の液状化を完全に防止する方法や、鋼管矢板や地中連続壁などの壁状構造物により地盤からの流動変位や圧力を軽減する方法、あるいは、増し杭などによって基礎を補強する方法などである。しかし、これらの対策工法は一般に大がかりなものとなり、工費および工期が嵩むという問題がある。
他方、側方流動に対する従来設計では、図４に示すように、液状化層１内にある杭３には流動圧ｑ_Ｌを作用させ、液状化層１上の非液状化層２中にある構造物４には受動土圧ｑ_ＮＬを作用させてその安全性を検討しているが、受動土圧ｑ_ＮＬの影響のほうが流動圧ｑ_Ｌの影響よりもかなり大きい場合が多い。従って、受動土圧ｑ_ＮＬを小さくすることができれば、側方流動による構造物への影響を最小限に抑えることができる。

側方流動の起こる地盤条件は、図５に示すように、護岸近傍や傾斜地盤であり、その流動方向は地形条件から予め予測できる場合が多い。そこで、本発明者は、特許文献１において、側方流動が生じる上流側の非液状化層を掘削して矢板を打設した後、緩衝材を充填することによって構造物の上流側面に作用する受動土圧ｑ_ＮＬが殆ど作用しない地盤側方流動対策構造を提案した。
特開２０００−１７８９９７号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、先に提案した地盤側方流動対策構造では、掘削側の地盤反力がなくなるため、震動中に非対称な震動（片揺れ）をするおそれがあり、震動が増幅することが懸念される。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地震後の地盤の側方流動に対して受動土圧ｑ_ＮＬを低減する効果を維持しつつ、震動中も構造物の応答を低減することが可能な地盤側方流動対策構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る地盤側方流動対策構造は、地震等による地盤の液状化に伴う側方流動対策として、前記地盤の地下水位より上方の非液状化層に、前記地盤に構築された構造物を囲繞するトレンチが設けられ、且つ当該トレンチ内には粘性流体が充填されていることを特徴とする。

粘性流体は、構造物と粘性流体との相対速度に比例する減衰力を発揮する。従って、地震動のような速い動きに対しては、粘性流体の粘性による減衰力が作用し、構造物の応答は低減される。一方、側方流動のような緩やかな動きに対しては、粘性流体の減衰力は殆ど作用しない。即ち、粘性流体は、遅い速度に対して非常に軟らかく振舞うので、側方流動により地盤が動いても粘性流体が地盤変形を吸収し、構造物の上流側面には地盤の受動土圧ｑ_ＮＬが殆ど作用しない。
本発明では、このような粘性流体の特性を利用したものであり、構造物を囲繞するトレンチ（掘削溝）を非液状化層に設け、当該トレンチ内に粘性流体を充填することにより、地震後の地盤の側方流動に対して受動土圧ｑ_ＮＬを低減する効果を維持しつつ、震動中も構造物の応答を低減する。

また、本発明に係る地盤側方流動対策構造では、側方流動が生じる上流側に設けられた前記トレンチを挟んで、前記構造物と対向する位置に矢板が打設されていてもよい。
本発明では、側方流動が生じる上流側に矢板を打設することにより、土留め機能とともに震動時には防振壁として機能し、構造物の応答を低減することができる。

また、本発明に係る地盤側方流動対策構造では、前記矢板と前記構造物間のトレンチ幅が、想定される地盤流動変位量以上であることが望ましい。
本発明では、矢板と構造物間のトレンチ幅を、想定される地盤流動変位量以上とすることにより、側方流動による地盤変形をトレンチ内で吸収し、側方流動の影響が構造物に及ばないようにすることができる。

本発明では、構造物を囲繞するトレンチを非液状化層に設け、当該トレンチ内に粘性流体を充填しているので、地震動に対しては粘性流体の減衰力が作用し、側方流動に対しては粘性流体が地盤変形を吸収する。これにより、地震後の地盤の側方流動に対して受動土圧ｑ_ＮＬを低減する効果を維持しつつ、震動中も構造物の応答を低減することができる。

以下、本発明に係る地盤側方流動対策構造の実施形態について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る地盤側方流動対策構造を適用した構造物の一例を示す立断面図と平面図である。
対象とする構造物は、護岸近傍や傾斜地などの軟弱地盤上に構築される構造物である。
本実施形態では、地下水位より上方の非液状化層２中に構造物４が構築され、液状化層１中に打設され、先端部が支持層１０に達する複数の杭３…によって支持されている。

構造物４の周囲は掘削され、構造物４を囲繞するトレンチ５が設けられている。トレンチ５の外形は平面視矩形状であり、トレンチ５内にはアスファルトやベントナイトモルタルなどからなる粘度の高い粘性流体６が充填されている。
また、側方流動が生じる上流側には、トレンチ５を挟んで構造物４と対向する位置に矢板７が打設されており、土留め機能とともに震動時には防振壁として機能する。
矢板７と構造物４間のトレンチ幅Ｌ_１は、側方流動による地盤変形をトレンチ５内で吸収するために、想定される地盤流動変位量以上とする。一方、その他の方向のトレンチ幅Ｌ_２は、地震時における構造物４の応答変位以上であればよく、数ｃｍ〜十数ｃｍ程度あれば十分である。

図２は、本発明に係る地盤側方流動対策構造を適用した構造物の他の例を示す立断面図と平面図である。
本実施形態では、地下水位より上方の非液状化層２上に構造物１４が構築され、非液状化層２および液状化層１中に打設され、先端部が支持層１０に達する複数の杭１３…によって支持されている。

杭本数が多い場合は、図２（ｂ）に示すように、杭１３…全体を囲繞するように、側方流動の方向Ｓに長い矩形状のトレンチ１５を形成して粘性流体１６を充填する。
逆に、杭本数が少ない場合は、図２（ｃ）に示すように、側方流動の方向Ｓに沿って一列ごとに杭１３…を囲繞する細長いトレンチ１５を複数並列に形成して粘性流体１６を充填する。
なお、側方流動が生じる上流側には、トレンチ１５を挟んで構造物１４と対向する位置に矢板１７を打設する。

図３は、側方流動の方向が不確実な場合におけるトレンチの平面図である。
地表の地形が複雑な場合や液状化が不均一に存在する場合など地形条件によって側方流動の方向Ｓをはっきりと設定できない場合は、側方流動が生じる上流側について、構造物４から離れるにつれてトレンチ５の短辺方向に漸増する平面視三角形状の拡幅トレンチ８を、トレンチ５の長辺側の両側部にそれぞれ形成すればよい。こうすることで、側方流動の方向Ｓが不確実な場合にも、側方流動による地盤変形をトレンチ５、８内で吸収し、側方流動の影響が構造物４に及ばないようにすることができる。

本実施形態による地盤側方流動対策構造では、構造物４、１４を囲繞するトレンチ５、１５を非液状化層２に設け、トレンチ５、１５内に粘性流体６、１６を充填しているので、地震動に対しては粘性流体６、１６の減衰力が作用し、側方流動に対しては粘性流体６、１６が地盤変形を吸収する。これにより、地震後の地盤の側方流動に対して受動土圧ｑ_ＮＬを低減する効果を維持しつつ、震動中も構造物４、１４の応答を低減することができる。
しかも、本実施形態による地盤側方流動対策構造によれば、側方流動に対する従来の対策工法に比べて工費および工期を大幅に削減することができる。
また、本実施形態による地盤側方流動対策構造は、新設構造物、既設構造物のいずれにも適用することができるものである。

以上、本発明に係る地盤側方流動対策構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、トレンチの外形を平面視矩形状としているが、これに限るものではなく、構造物の形状に応じて設定すればよい。また、上記の実施形態では杭基礎としているが、直接基礎でもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明に係る地盤側方流動対策構造を適用した構造物の一例を示し、（ａ）は立断面図、（ｂ）は平面図である。本発明に係る地盤側方流動対策構造を適用した構造物の他の例を示し、（ａ）は立断面図、（ｂ）は杭本数が多い場合の平面図、（ｃ）は杭本数が少ない場合の平面図である。側方流動の方向が不確実な場合におけるトレンチの平面図である。従来の構造物において側方流動が発生した際の応力状態を示す立断面図である。側方流動の起こる地盤条件とその流動方向を示し、（ａ）は護岸近傍に建つ構造物の立断面図、（ｂ）は傾斜地盤に建つ構造物の立断面図である。

符号の説明

１液状化層
２非液状化層
３、１３杭
４、１４構造物
５、１５トレンチ
６、１６粘性流体
７、１７矢板
８拡幅トレンチ
１０支持層
Ｓ側方流動の方向
Ｌ_１、Ｌ_２トレンチ幅

Claims

地震等による地盤の液状化に伴う側方流動対策として、前記地盤の地下水位より上方の非液状化層に、前記地盤に構築された構造物を囲繞するトレンチが設けられ、且つ当該トレンチ内には粘性流体が充填されていることを特徴とする地盤側方流動対策構造。
側方流動が生じる上流側に設けられた前記トレンチを挟んで、前記構造物と対向する位置に矢板が打設されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤側方流動対策構造。
前記矢板と前記構造物間のトレンチ幅が、想定される地盤流動変位量以上であることを特徴とする請求項２に記載の地盤側方流動対策構造。