JP2006188940A - 耐震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤の液状化現象や斜面・法面の崩落を確実に防止することができ、かつ既存の盛土又は自然地盤に対しても施工が容易な耐震構造及び耐震工法を実現する。
【解決手段】長手方向に多数の孔４が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部５を有する排水パイプ２が、地盤１中に打設され、排水パイプ２の地盤１への打設による締め固め効果、排水パイプ２自体の強度、及び排水パイプ２自体の排水機能により、地震や集中豪雨時の液状化現象や斜面の崩壊等を未然に防止する。また排水パイプ２にはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきが施されており、これにより防錆機能を確保している。
【選択図】図５

Description

本発明は耐震構造及び耐震工法に関する。

埋立地等の地下水位の高い砂地盤で強い地震が発生すると、所謂液状化現象が起こり、地盤の不安定化を招く。

すなわち、この種の砂地盤では、通常は地盤内の砂粒子が接触することにより、砂粒子や砂粒子の間隙に存在する水（間隙水）も安定した状態を維持し、建築物は該砂地盤によって支持されている。

しかしながら、強い地震が発生すると、その揺れによって砂粒子の隙間が変形し、このため間隙水の水圧が急激に上昇して（過剰間隙水圧）、粒子間の接触が断たれることにより、粒子は間隙水中を浮遊し、液状化現象が生じる。

そして、液状化現象が生じると地盤が支持力を失い、すべりや建築物の沈下、傾倒を招く虞があることから、液状化現象の発生を防止して地盤の安定化を図ることは地震対策として重要である。また、集中豪雨等で地下水が急激に上昇する場合においても、斜面や法面（のりめん）の崩落を防止する観点から、地盤の安定化は最重要課題である。

そこで、従来より、多数の透孔を設けた透水性のパイプを継手によって多数平面的に連結して形成した網状体を多段に並設し、かつ上下網状体を通水性パイプで連結して盛土中に埋設して地盤内の排水と補強を行うようにした地盤安定工法が提案されている（特許文献１）。

特許文献１は、通水性パイプを介して連結された網状体を盛土中に埋設し、網状体を構成するパイプの透孔から粘性土等の地下水を排水するようにし、地盤内の排水と補強を行っている。

また、斜面や法面の耐震補強としては、アンカーや杭を地盤中に挿入し、地盤の崩壊を防止することが従来より行われており、例えば、軟質地盤と、硬質地盤と、支持層とからなる地盤中に構築され、先端部が前記支持層にまで根入れされた本杭（ストレート杭）と、前記硬質地盤に沿って軸方向に該硬質地盤と前記本杭との間に配置され前記硬質地盤の厚さよりも長尺の外管杭と、前記本杭の天端に連結された基礎構造体とからなる基礎耐震構造が提案されている（特許文献２）。

特許文献２では、硬さの異なる地盤の層境界では、地震時に建築物を支持している杭に応力が集中し、杭が破壊する虞が生じることから、層境界近傍のみを本杭と外管杭との二重管構造とすることにより、地中における耐震性を向上させている。

また、地盤中にドレーンパイプを配置して地下水を排出し、これにより地震時の液状化を防止しようとした技術としては、地中の所定圧力に対し管断面形状を維持しつつ屈曲する耐圧性及び可撓性を有し、且つ周壁に排水用の孔を開設した管径１５ｃｍ以下のドレーンパイプを筒状体に入れて保持し、前記筒状体を０．５〜２ｍの間隔をおいて複数本砂質地盤に挿入し、次に筒状体を砂質地盤から引き抜いて砂質地盤にドレーンパイプを残留させ、砂質地盤中の過剰間隙水圧をこのドレーンパイプで低下させるようにした砂質地盤の液状化防止工法が提案されている（特許文献３）。

特公平４−３２８９２号公報 特開２００１−１８２０５３号公報 特公平５−８７６０８号公報

しかしながら、上記特許文献１は、有孔パイプを連結させた網状体を予め埋設させておくことにより、地盤の安定化を図ったものであり、したがって新規に造成する盛土地盤に対しては施工容易であるが、既に建築物が建造されている既存宅地の盛土や液状化を起こすような自然地盤に施工するのは困難であるという問題点があった。

また、特許文献１は、上述したように網状体を予め地中に埋設させた構造であるため、地盤が締め固められておらず、したがって地盤自体の嵩密度が低いため、液状化時の過剰間隙水圧により地表に浮き出た間隙水を効率よく外部に排水することができず、液状化対策としては未だ不十分であるという問題点があった。

また、特許文献２は、硬さの異なる地盤の層境界近傍を本杭と外管杭との二重管構造としたものであり、したがって杭の補強に主眼点があり、液状化現象の発生防止を根本的に解決しようとしたものではない。

また、特許文献３は、ドレーンパイプが、砂質地盤に埋設された際に、地盤圧力や地震等に起因する地盤の変動による圧力によって押し潰されないような耐圧性を有しているものの、該ドレーンパイプは合成樹脂等の可撓性を有する材料で形成されているため、ドレーンパイプ自身の強度によって地盤の変形やすべりに直接抵抗することができず、該ドレーンパイプは地盤の変動に応じて曲がる。しかも、ドレーンパイプを筒状体に保持した状態で砂質地盤に挿入し、その後筒状体を砂質地盤から引き抜いて該砂質地盤にドレーンパイプを残留させているため、特許文献１と同様、地盤を締め固められた状態とすることはできず、液状化対策としては未だ不十分であるという問題点があった。

また、特許文献３では、上述したように筒状体を砂質地盤から引き抜いているが、そのためにはトラッククレーン等の手段が必要となり、したがって施工工事が大規模になり、また、既存家屋が建っている地盤に施工するのは困難であるという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、宅地等の地盤の液状化現象や斜面・法面の崩落を確実に防止することができ、かつ既存の盛土や自然地盤に対しても大型の施工装置が不要で施工が容易な耐震構造及び耐震工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る耐震構造は、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材が、地盤中に打設されていることを特徴としている。

また、本発明の耐震構造は、前記管状部材が、剛体からなる管状部材本体の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系めっき皮膜が形成されていることを特徴としている。

さらに、本発明の耐震構造は、前記管状部材の開放端近傍であって該管状部材の外周には所定間隔毎に複数の凹状螺旋部が形成され、複数の前記管状部材が、外周に凸状螺旋部が形成された継手部材を介して連結されていることを特徴としている。

また、本発明に係る耐震工法は、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材を設け、地盤の表面に対し前記閉塞部を先端にして前記管状部材の開放端側から加振・押圧力を負荷して前記管状部材を地盤中に打撃・振動圧入し、前記管状部材を地盤に打設することを特徴としている。

また、本発明に係る耐震工法は、亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムを主成分とするめっき液を使用して剛体からなる管状部材本体にめっき処理を施し、前記管状部材本体の表面にめっき皮膜を形成して前記管状部材を作製することを特徴としている。

上記耐震構造によれば、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材が、地盤中に打設されているので、地盤は締め固められて地層自体の嵩密度を高めることができ、したがって地盤が強化される。そして間隙水圧の上昇により地中の水が浮き上がってきても、該水は管状部材の孔を介して開放端に案内され、外部に排水される。すなわち、本発明の耐震構造によれば、管状部材の地盤への打設による締め固め効果と管状部材の排水機能により、間隙水圧の上昇に起因する液状化現象を容易且つ効果的に防止することができ、地盤が沈下したり斜面や法面が崩落するのを未然に防止することができる。

また、前記管状部材は、剛体からなる管状部材本体の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系めっき皮膜が形成されているので、管状部材には所望の防錆処理が施されており、管状部材が地中に長期間に亙って埋設されていても該管状部材が腐食するのを防止することができ、上述した所期の作用効果を維持することができる。しかも、管状部材本体が剛体からなるので、土の変形やすべり力に直接抵抗する機能を有し、また、比較的硬い地盤に対しても施工することが可能である。

また、前記管状部材の開放端近傍であって該管状部材の外周には所定間隔毎に複数の凹状螺旋部が形成され、複数の前記管状部材が、外周に凸状螺旋部が形成された継手部材を介して連結されているので、管状部材同士を連結する場合であっても、ネジ切り加工や溶接等を要することはなく、管状部材の凹状螺旋部を継手部材の凸状螺旋部に螺合させるだけで、複数の前記管状部材同士を簡便かつ容易に接合することができる。

また、本発明の耐震工法によれば、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材を設け、地盤の表面に対し前記閉塞部を先端にして前記管状部材の開放端側から加振・押圧力を負荷して前記管状部材を地盤中に打撃・振動圧入し、前記管状部材を地盤に打設するので、建築物が既に建造されている宅地等の地盤に対しても、容易に施工することができ、間隙水圧の上昇に起因する液状化現象を容易且つ効果的に防止することができる耐震構造を実現することができる。

また、亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムを主成分とするめっき液を使用して剛体からなる管状部材本体にめっき処理を施し、前記管状部材本体の表面にめっき皮膜を形成して前記管状部材を作製するので、管状部材には防錆処理が施されており、したがって管状部材が地中に長期間に亙って埋設されていても該管状部材が腐食するのを防止することができ、管状部材による上述した所期の作用効果を維持することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。

図１は本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略斜視図であって、盛土又は自然地盤（以下、単に「地盤」という。）１中に多数の排水パイプ（管状部材）２…が所定間隔毎に埋設され、かつ地盤１上には家屋３が建造されている。

図２は排水パイプ２の外観を示した図であって、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。

排水パイプ２は、この図２に示すように、長手方向に多数の孔４が貫設されている。本実施の形態では、前記孔４は長穴形状に形成され且つ周方向に対しては略千鳥状に列設されている。さらに、該排水パイプ２は、一端が平面状に圧潰されて略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部５を有している。

また、該排水パイプ２は、図３に示すように、鉄等の剛体からなるパイプ本体（管状部材本体）２ａの表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム（以下、「Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ」と記す。）からなるめっき皮膜２ｂが形成され、これにより防錆処理が施されている。すなわち、排水パイプ２は強力な揺れやすべり力に抗することが可能な鉄等の剛体で形成する必要があるが、鉄等は防錆性に劣るため、表面にめっき皮膜を形成して防錆処理を施すのが望ましい。そして、この種の防錆処理としては、パイプ本体２ａの表面に亜鉛めっきを施すことが考えられるが、前記パイプ本体２ａに亜鉛めっきを施すと、地盤１への圧入時における排水パイプ２と地盤１との摩擦によってめっき皮膜が剥離し、このため排水パイプ２は防錆機能を奏さなくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、緻密なめっき皮膜を形成することが可能なＺｎ−Ａｌ−Ｍｇからなるめっき皮膜２ｂをパイプ本体２ａの表面に形成し、これにより防錆性を確保し、耐食性の向上を図っている。すなわち、鉄等の剛体からなるパイプ本体２ａをＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき液で覆うと、ＭｇとＡｌの作用によって緻密で付着性の強い二層構造のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき皮膜が素材表面に形成され、さらに孔４の内部その他のパイプ本体２ａの露出面を被覆する。そして、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系のめっき皮膜２ｂは緻密で付着性が強いことから、排水パイプ２を地盤１中に圧入しても該めっき皮膜２ｂはパイプ本体２ａから剥離し難く、耐食性や耐疵付性が向上し、これにより防錆性を確保することができる。

図４は本発明の耐震工法の概略断面図である。

すなわち、まず図４（ａ）に示すように、排水パイプ２の閉塞部５を地盤１の表面に当接させた後、排水パイプ２の開放端６にコンクリートブレーカー等の打設装置７を当接させ、該打設装置７を加振しながら排水パイプ２を矢印Ａ方向に押圧する。すると、排水パイプ２は地盤１中に圧入され、図４（ｂ）に示すように、土砂が矢印Ｂ方向に圧搾されると共に地盤１の表面に対し鉛直方向に埋設されることとなり、これにより排水パイプ２の周辺の地盤１は締め固められて地盤強化がなされる。

このように排水パイプ２が地盤１中に打設された耐震構造では、排水パイプ２によって地盤１が締め固められているため、排水パイプ２周辺の地盤１は嵩密度が高められ、その結果地盤１が補強され耐震性が向上する。そして、このように地盤１が強化され且つ排水パイプ２には多数の孔４が貫設されているので、地震時や豪雨等で地下水位が急激に上昇し、過剰間隙水圧が発生しても、地中から浮き上がってきた水は、図５に示すように、孔４を介して排水パイプ２の開放端６から矢印Ｃ方向に効率よく排水され、これにより地盤１上の家屋３が沈下したり、傾倒するのを防止することができる。

また、本実施の形態ではコンクリートブレーカ等の打設装置７で排水パイプ２を地盤１中に打設しているので、大型の施工機械は不要であり、大規模な工事を要することなく容易に施工することができる。

尚、排水パイプ２の開放端６をメッシュ状の網で閉蓋するか、開放端６の近傍に逆止弁を配することにより通常時の安全性を確保することができる。

図６は本発明の耐震構造の第２の実施の形態を示す概略斜視図であって、本第２の実施の形態は、家屋３が地盤１上に既に建造されている場合を示している。

すなわち、家屋３の周辺は、上記第１の実施の形態と同様、排水パイプ２が地盤１に対し鉛直方向に打設される一方、家屋３の直下部分は地盤１に対し斜め方向から排水パイプ２が打設されており、これにより家屋３の直下部分にも排水パイプ２が埋設施工されるようになっている。

このように本発明は、排水パイプ２を地盤１に対し斜め方向からでも打設することができるので、既に建造されている家屋３の地盤１に対しても容易に耐震補強を行なうことが可能となる。また、本発明は上記排水パイプ２を地盤１に打設するのみであるので、家屋３の床下から直接的に地盤１に対して鉛直方向に排水パイプ２を打設して施工することも可能であり、したがって既存家屋３の大規模な改造工事を行うことなく、地盤強化を容易に行なうことができ、地震や集中豪雨に起因した液状化対策を講ずることができる。

図７は本発明の第３の実施の形態を示す概略斜視図であって、本第３の実施の形態では、斜面や法面等の傾斜面８に対し、排水パイプ２が水平方向に打設されている。

具体的には、本第３の実施の形態は、図８に示すように、排水パイプ２が傾斜面８に打設されており、これにより排水パイプ２の地盤９への圧入時における締固め効果で地盤９が補強されて安定化する。また、上述したようにパイプ本体２ａが剛体で形成されているので、すべり等の土の剪断力に対しても抵抗力を有し、傾斜面８の安定化に寄与することができる。そして、間隙水圧が急激に上昇しても排水パイプ２の孔４により地盤９内の間隙水圧が消散され、地中の水は矢印Ｄ方向に効率良く排水され、これにより地震や豪雨等での土砂災害を効果的に防止することができる。

尚、本第３の実施の形態では傾斜面８に排水パイプ２を直接振動圧入して打設しているが、地盤が比較的固く、振動圧入だけでは十分に打設することが困難な場合は、排水パイプ２の直径よりも若干小さい孔径を有するように予め掘削装置を使用して掘削しておき、その後振動圧入を行うことにより排水パイプ２を地盤９に打設することができる。

また、長尺の排水パイプを使用して耐震補強をする必要がある場合は、凸状螺旋部が形成された継手部材を介して排水パイプ同士を連結し、この連結された排水パイプを地盤に打設すればよい。

図９（ａ）は連結用排水パイプの要部正面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）のＺ−Ｚ矢視図である。

すなわち、排水パイプ１０は、この図９に示すように、開放端１１の近傍であって外周に所定間隔毎に複数の凹状螺旋部１２がプレス加工により刻設されている。

また、図１０は継手部材の正面図であって、該継手部材１３は排水パイプ１０に嵌合可能となるように管状に形成されると共に、その外周には凸状螺旋部１４がプレス加工により形成されている。

そして、このように構成された排水パイプ１０及び継手部材１３においては、継手部材１３の凸状螺旋部１４を一方の排水パイプ１０の凹状螺旋部１２に螺合させて前記一方の排水パイプ１０を継手部材１３に外嵌させた後、他方の排水パイプ１０の凹状螺旋部１２と継手部材１３の凸状螺旋部１４とを螺合させて前記他方の排水パイプ１０を継手部材１３に外嵌させ、これにより長尺の排水パイプを得ることができる。

このように上記実施の形態では、排水パイプ１０や継手部材１３にネジ切り加工を施すことなく、プレス加工により凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４を形成し、該凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４を介して排水パイプ１０同士を接続しているので、排水パイプ１０は開放端１１近傍で肉厚が極端に薄くなることもなく、排水パイプ１０の強度が劣化するのを防止することができる。また、ねじ切り加工を行っていないので凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４にも万遍なくめっき処理を施すことができ、したがって排水パイプ１０と継手部材１３との接合部の防錆性を損なうこともなく、開放端１１近傍についても耐食性を確保することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく要旨を逸脱しない範囲での変形は可能であるのはいうまでもなく、地震や集中豪雨等で液状化現象の発生や地すべりによる斜面・法面の崩壊が想定されうる種々の現場において経済的コストも少なく容易かつ簡単に施工することができる。

本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略斜視図である。 排水パイプの外観を示した図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。 図２（ａ）のＹ部の詳細断面図である。 本発明に係る耐震工法を示す概略断面図である。 排水パイプが地盤中に打設されている状態を示す断面図である。 本発明に係る耐震構造の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。 本発明に係る耐震構造の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。 第３の実施の形態の要部を示す概略断面図である。 排水パイプの開放端の一例を示す図であって、図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＺ−Ｚ矢視図である。 継手部材の一例を示す正面図である。

符号の説明

１ 地盤
２ａ パイプ本体（管状部材本体）
２ｂ めっき皮膜
２ 排水パイプ（管状部材）
４ 孔
５ 閉塞部
７ 開放端
１０ 排水パイプ（管状部材）
１１ 開放端
１２ 凹状螺旋部
１３ 継手部材
１４ 凸状螺旋部

上記目的を達成するために本発明に係る耐震構造は、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の管状部材を設け、多数の前記管状部材が、所定間隔毎に縦横に地盤中に打設され、前記地盤を形成する砂粒子が締め固められると共に、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水されることを特徴としている。

また、本発明に係る耐震工法は、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の管状部材を設け、地盤の表面に対し前記閉塞部を先端にして前記管状部材の開放端側から加振・押圧力を負荷し、多数の前記管状部材を所定間隔で縦横に前記地盤中に打撃・振動圧入し、前記地盤を形成する砂粒子を締め固め、かつ、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水可能となるように、前記各々管状部材を地盤に打設することを特徴としている。

上記耐震構造によれば、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の管状部材を設け、多数の前記管状部材が、所定間隔毎に縦横に地盤中に打設され、前記地盤を形成する砂粒子が締め固められると共に、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水されるので、多数の管状部材を所定間隔毎に地盤中に打設することにより地盤が締め固められることから、地層自体の嵩密度を高めることができ、したがって地盤を強化することができる。また、間隙水圧の上昇により砂粒子の間隙に存在する間隙水が浮き上がってきても、該間隙水は管状部材の孔を介して開放端に案内され、外部に排水される。すなわち、本発明の耐震構造によれば、管状部材の地盤への打設による締め固め効果と管状部材の排水機能により、間隙水圧の上昇に起因する液状化現象を容易且つ効果的に防止することができ、地盤が沈下したり斜面や法面が崩落するのを未然に防止することができる。

また、本発明の耐震工法によれば、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の管状部材を設け、地盤の表面に対し前記閉塞部を先端にして前記管状部材の開放端側から加振・押圧力を負荷し、多数の前記管状部材を所定間隔で縦横に地盤中に打撃・振動圧入し、前記地盤を形成する砂粒子を締め固め、かつ、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水可能となるように、前記各々管状部材を地盤に打設するので、建築物が既に建造されている宅地等の地盤に対しても、容易に施工することができ、管状部材の地盤への打設による締め固め効果と管状部材の排水機能を十分に発揮させることができ、間隙水圧の上昇に起因する液状化現象を容易且つ効果的に防止することのできる耐震工法を実現することができる。

図１は本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略斜視図であって、盛土又は自然地盤（以下、単に「地盤」という。）１中に多数の中空状の排水パイプ（管状部材）２…が所定間隔毎に縦横に埋設され、かつ地盤１上には家屋３が建造されている。

排水パイプ２は、この図２に示すように、長手方向に多数の孔４が貫設されている。本実施の形態では、前記孔４は長穴形状に形成され且つ周方向に対しては略千鳥状に列設されている。さらに、該排水パイプ２は、一端が平面状に圧潰されて略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部５を有し、他端は開放状とされている。

本発明は耐震構造に関する。

埋立地等の地下水位の高い砂地盤で強い地震が発生すると、所謂液状化現象が起こり、地盤の不安定化を招く。

すなわち、この種の砂地盤では、通常は地盤内の砂粒子が接触することにより、砂粒子や砂粒子の間隙に存在する水（間隙水）も安定した状態を維持し、建築物は該砂地盤によって支持されている。

しかしながら、強い地震が発生すると、その揺れによって砂粒子の隙間が変形し、このため間隙水の水圧が急激に上昇して（過剰間隙水圧）、粒子間の接触が断たれることにより、粒子は間隙水中を浮遊し、液状化現象が生じる。

そして、液状化現象が生じると地盤が支持力を失い、すべりや建築物の沈下、傾倒を招く虞があることから、液状化現象の発生を防止して地盤の安定化を図ることは地震対策として重要である。また、集中豪雨等で地下水が急激に上昇する場合においても、斜面や法面（のりめん）の崩落を防止する観点から、地盤の安定化は最重要課題である。

そこで、従来より、多数の透孔を設けた透水性のパイプを継手によって多数平面的に連結して形成した網状体を多段に並設し、かつ上下網状体を通水性パイプで連結して盛土中に埋設して地盤内の排水と補強を行うようにした地盤安定工法が提案されている（特許文献１）。

特許文献１は、通水性パイプを介して連結された網状体を盛土中に埋設し、網状体を構成するパイプの透孔から粘性土等の地下水を排水するようにし、地盤内の排水と補強を行っている。

また、斜面や法面の耐震補強としては、アンカーや杭を地盤中に挿入し、地盤の崩壊を防止することが従来より行われており、例えば、軟質地盤と、硬質地盤と、支持層とからなる地盤中に構築され、先端部が前記支持層にまで根入れされた本杭（ストレート杭）と、前記硬質地盤に沿って軸方向に該硬質地盤と前記本杭との間に配置され前記硬質地盤の厚さよりも長尺の外管杭と、前記本杭の天端に連結された基礎構造体とからなる基礎耐震構造が提案されている（特許文献２）。

特許文献２では、硬さの異なる地盤の層境界では、地震時に建築物を支持している杭に応力が集中し、杭が破壊する虞が生じることから、層境界近傍のみを本杭と外管杭との二重管構造とすることにより、地中における耐震性を向上させている。

また、地盤中にドレーンパイプを配置して地下水を排出し、これにより地震時の液状化を防止しようとした技術としては、地中の所定圧力に対し管断面形状を維持しつつ屈曲する耐圧性及び可撓性を有し、且つ周壁に排水用の孔を開設した管径１５ｃｍ以下のドレーンパイプを筒状体に入れて保持し、前記筒状体を０．５〜２ｍの間隔をおいて複数本砂質地盤に挿入し、次に筒状体を砂質地盤から引き抜いて砂質地盤にドレーンパイプを残留させ、砂質地盤中の過剰間隙水圧をこのドレーンパイプで低下させるようにした砂質地盤の液状化防止工法が提案されている（特許文献３）。

特公平４−３２８９２号公報 特開２００１−１８２０５３号公報 特公平５−８７６０８号公報

しかしながら、上記特許文献１は、有孔パイプを連結させた網状体を予め埋設させておくことにより、地盤の安定化を図ったものであり、したがって新規に造成する盛土地盤に対しては施工容易であるが、既に建築物が建造されている既存宅地の盛土や液状化を起こすような自然地盤に施工するのは困難であるという問題点があった。

また、特許文献１は、上述したように網状体を予め地中に埋設させた構造であるため、地盤が締め固められておらず、したがって地盤自体の嵩密度が低いため、液状化時の過剰間隙水圧により地表に浮き出た間隙水を効率よく外部に排水することができず、液状化対策としては未だ不十分であるという問題点があった。

また、特許文献２は、硬さの異なる地盤の層境界近傍を本杭と外管杭との二重管構造としたものであり、したがって杭の補強に主眼点があり、液状化現象の発生防止を根本的に解決しようとしたものではない。

また、特許文献３は、ドレーンパイプが、砂質地盤に埋設された際に、地盤圧力や地震等に起因する地盤の変動による圧力によって押し潰されないような耐圧性を有しているものの、該ドレーンパイプは合成樹脂等の可撓性を有する材料で形成されているため、ドレーンパイプ自身の強度によって地盤の変形やすべりに直接抵抗することができず、該ドレーンパイプは地盤の変動に応じて曲がる。しかも、ドレーンパイプを筒状体に保持した状態で砂質地盤に挿入し、その後筒状体を砂質地盤から引き抜いて該砂質地盤にドレーンパイプを残留させているため、特許文献１と同様、地盤を締め固められた状態とすることはできず、液状化対策としては未だ不十分であるという問題点があった。

また、特許文献３では、上述したように筒状体を砂質地盤から引き抜いているが、そのためにはトラッククレーン等の手段が必要となり、したがって施工工事が大規模になり、また、既存家屋が建っている地盤に施工するのは困難であるという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、宅地等の地盤の液状化現象や斜面・法面の崩落を確実に防止することができ、かつ既存の盛土や自然地盤に対しても大型の施工装置が不要で施工が容易な耐震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に本発明に係る耐震構造は、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の一体形成されてなる管状部材を設け、前記管状部材の開放端近傍であって該管状部材の外周には所定間隔毎に複数の凹状螺旋部が形成されると共に、複数の前記管状部材が、外周に凸状螺旋部が形成された継手部材を介して互いに連結されて長尺管状部材を形成し、多数の前記長尺管状部材が、所定間隔毎に縦横に地盤中に打設され、前記地盤を形成する砂粒子が締め固められると共に、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水されることを特徴としている。

また、本発明の耐震構造は、前記管状部材が、剛体からなる管状部材本体の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系めっき皮膜が形成されていることを特徴としている。

上記耐震構造によれば、長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有し、他端が開放端とされた中空状の一体形成されてなる管状部材を設け、前記管状部材の開放端近傍であって該管状部材の外周には所定間隔毎に複数の凹状螺旋部が形成されると共に、複数の前記管状部材が、外周に凸状螺旋部が形成された継手部材を介して互いに連結されて長尺管状部材を形成しているので、管状部材や継手部材にネジ切り加工を施すことなく、管状部材の凹状螺旋部を継手部材の凸状螺旋部に螺合させるだけで、複数の前記管状部材同士を簡便かつ容易に接合することができ、したがって管状部材の開放端近傍における肉厚が極端に薄くなることもなく、管状部材の強度が劣化するのを防止することができる。

そして、多数の前記長尺管状部材が、所定間隔毎に縦横に地盤中に打設され、前記地盤を形成する砂粒子が締め固められるので、地層自体の嵩密度を高めることができ、したがって地盤を強化することができる。また、前記砂粒子の間隙に存在する間隙水の水圧が急激に上昇した場合は、前記間隙水が前記多数の孔及び前記開放端を介して外部に排水されるので、間隙水圧の上昇により砂粒子の間隙に存在する間隙水が浮き上がってきても、該間隙水は管状部材の孔を介して開放端に案内され、外部に排水される。

すなわち、本発明の耐震構造によれば、管状部材の開放端近傍における肉厚が極端に薄くなって管状部材の強度が劣化することもなく、長尺管状部材の地盤への打設による締め固め効果と排水機能により、間隙水圧の上昇に起因する液状化現象を容易且つ効果的に防止することができ、地盤が沈下したり斜面や法面が崩落するのを未然に防止することができる。

また、前記管状部材は、剛体からなる管状部材本体の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系めっき皮膜が形成されているので、管状部材には所望の防錆処理が施されており、管状部材が地中に長期間に亙って埋設されていても該管状部材が腐食するのを防止することができ、上述した所期の作用効果を維持することができる。また、管状部材や継手部材にはねじ切り加工が行なわれていないので、凹状螺旋部及び凸状螺旋部にも万遍なくめっき処理を施すことができ、したがって管状部材と継手部材との接合部の防錆性を損なうこともなく、開放端近傍についても耐食性を確保することができる。しかも、管状部材本体が剛体からなるので、土の変形やすべり力に直接抵抗する機能を有し、また、比較的硬い地盤に対しても施工することが可能である。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。

図１は本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略斜視図であって、盛土又は自然地盤（以下、単に「地盤」という。）１中に多数の排水パイプ（長尺管状部材）２…が所定間隔毎に埋設され、かつ地盤１上には家屋３が建造されている。

図２は排水パイプ２の外観を示した図であって、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。

排水パイプ２は、この図２に示すように、長手方向に多数の孔４が貫設されている。本実施の形態では、前記孔４は長穴形状に形成され且つ周方向に対しては略千鳥状に列設されている。さらに、該長尺排水パイプ２は、一端が平面状に圧潰されて略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部５を有している。

また、該排水パイプ２は、図３に示すように、鉄等の剛体からなるパイプ本体（管状部材本体）２ａの表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム（以下、「Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ」と記す。）からなるめっき皮膜２ｂが形成され、これにより防錆処理が施されている。すなわち、排水パイプ２は強力な揺れやすべり力に抗することが可能な鉄等の剛体で形成する必要があるが、鉄等は防錆性に劣るため、表面にめっき皮膜を形成して防錆処理を施すのが望ましい。そして、この種の防錆処理としては、パイプ本体２ａの表面に亜鉛めっきを施すことが考えられるが、前記パイプ本体２ａに亜鉛めっきを施すと、地盤１への圧入時における排水パイプ２と地盤１との摩擦によってめっき皮膜が剥離し、このため排水パイプ２は防錆機能を奏さなくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、緻密なめっき皮膜を形成することが可能なＺｎ−Ａｌ−Ｍｇからなるめっき皮膜２ｂをパイプ本体２ａの表面に形成し、これにより防錆性を確保し、耐食性の向上を図っている。すなわち、鉄等の剛体からなるパイプ本体２ａをＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき液で覆うと、ＭｇとＡｌの作用によって緻密で付着性の強い二層構造のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき皮膜が素材表面に形成され、さらに孔４の内部その他のパイプ本体２ａの露出面を被覆する。そして、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系のめっき皮膜２ｂは緻密で付着性が強いことから、排水パイプ２を地盤１中に圧入しても該めっき皮膜２ｂはパイプ本体２ａから剥離し難く、耐食性や耐疵付性が向上し、これにより防錆性を確保することができる。

さらに、本実施の形態では、排水パイプ２は、一体形成された排水パイプ同士が継手部材を介して連結されてなる。

図４（ａ）は、排水パイプ１０の連結部近傍の正面図を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ矢視図である。

すなわち、排水パイプ１０は、この図４に示すように、開放端１１の近傍であって外周に所定間隔毎に複数の凹状螺旋部１２がプレス加工により刻設されている。

また、図５は継手部材の正面図であって、該継手部材１３は排水パイプ１０に嵌合可能となるように管状に形成されると共に、その外周には凸状螺旋部１４がプレス加工により形成されている。

そして、このように構成された排水パイプ１０及び継手部材１３においては、継手部材１３の凸状螺旋部１４を一方の排水パイプ１０の凹状螺旋部１２に螺合させて前記一方の排水パイプ１０を継手部材１３に外嵌させた後、他方の排水パイプ２の凹状螺旋部１２と継手部材１３の凸状螺旋部１４とを螺合させて前記他方の排水パイプ１０を継手部材１３に外嵌させ、これにより長尺の排水パイプ（２を得ることができる。

このように上記実施の形態では、排水パイプ１０や継手部材１３にネジ切り加工を施すことなく、プレス加工により凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４を形成し、該凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４を介して排水パイプ１０同士を接続しているので、排水パイプ１０は開放端１１近傍で肉厚が極端に薄くなることもなく、排水パイプ２の強度が劣化するのを防止することができる。

また、ねじ切り加工を行っていないので凹状螺旋部１２及び凸状螺旋部１４にも万遍なくめっき処理を施すことができ、したがって排水パイプ２と継手部材１３との接合部の防錆性を損なうこともなく、開放端１１近傍についても耐食性を確保することができる。

図６は本発明の耐震工法の概略断面図である。尚、図６では説明の簡略化のために、一体形成された一本の排水パイプ１０を使用した場合を示しているが、排水パイプ１０同士を継手部材１３を介して接続し、長尺の排水パイプ２を使用した場合も同様である。

まず、図６（ａ）に示すように、排水パイプ１０の閉塞部５を地盤１の表面に当接させた後、排水パイプ１０の開放端６にコンクリートブレーカー等の打設装置７を当接させ、該打設装置７を加振しながら排水パイプ２を矢印Ａ方向に押圧する。すると、排水パイプ１０は地盤１中に圧入され、図６（ｂ）に示すように、土砂が矢印Ｂ方向に圧搾されると共に地盤１の表面に対し鉛直方向に埋設されることとなり、これにより排水パイプ１０の周辺の地盤１は締め固められて地盤強化がなされる。

このように排水パイプ１０が地盤１中に打設された耐震構造では、排水パイプ２によって地盤１が締め固められているため、排水パイプ１０周辺の地盤１は嵩密度が高められ、その結果地盤１が補強され耐震性が向上する。そして、このように地盤１が強化され且つ排水パイプ１０には多数の孔４が貫設されているので、地震時や豪雨等で地下水位が急激に上昇し、過剰間隙水圧が発生しても、地中から浮き上がってきた水は、図７に示すように、孔４を介して排水パイプ１０の開放端６から矢印Ｃ方向に効率よく排水され、これにより地盤１上の家屋３が沈下したり、傾倒するのを防止することができる。

また、本実施の形態ではコンクリートブレーカ等の打設装置７で排水パイプ２を地盤１中に打設しているので、大型の施工機械は不要であり、大規模な工事を要することなく容易に施工することができる。

尚、排水パイプ１０の開放端６をメッシュ状の網で閉蓋するか、開放端６の近傍に逆止弁を配することにより通常時の安全性を確保することができる。

図８は本発明の耐震構造の第２の実施の形態を示す概略斜視図であって、本第２の実施の形態は、家屋３が地盤１上に既に建造されている場合を示している。

すなわち、家屋３の周辺は、上記第１の実施の形態と同様、長尺の排水パイプ２が地盤１に対し鉛直方向に打設される一方、家屋３の直下部分は地盤１に対し斜め方向から排水パイプ２が打設されており、これにより家屋３の直下部分にも排水パイプ２が埋設施工されるようになっている。

このように本発明は、排水パイプ２を地盤１に対し斜め方向からでも打設することができるので、既に建造されている家屋３の地盤１に対しても容易に耐震補強を行なうことが可能となる。また、本発明は上記排水パイプ２を地盤１に打設するのみであるので、家屋３の床下から直接的に地盤１に対して鉛直方向に排水パイプ２を打設して施工することも可能であり、したがって既存家屋３の大規模な改造工事を行うことなく、地盤強化を容易に行なうことができ、地震や集中豪雨に起因した液状化対策を講ずることができる。

図９は本発明の第３の実施の形態を示す概略斜視図であって、本第３の実施の形態では、斜面や法面等の傾斜面８に対し、長尺の排水パイプ２が水平方向に打設されている。

具体的には、本第３の実施の形態は、図１０に示すように、排水パイプ２が傾斜面８に打設されており、これにより排水パイプ２の地盤９への圧入時における締固め効果で地盤９が補強されて安定化する。また、上述したようにパイプ本体２ａが剛体で形成されているので、すべり等の土の剪断力に対しても抵抗力を有し、傾斜面８の安定化に寄与することができる。そして、間隙水圧が急激に上昇しても排水パイプ２の孔４により地盤９内の間隙水圧が消散され、地中の水は矢印Ｄ方向に効率良く排水され、これにより地震や豪雨等での土砂災害を効果的に防止することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく要旨を逸脱しない範囲での変形は可能であるのはいうまでもなく、地震や集中豪雨等で液状化現象の発生や地すべりによる斜面・法面の崩壊が想定されうる種々の現場において経済的コストも少なく容易かつ簡単に施工することができる。

また、上記第３の実施の形態では傾斜面８に排水パイプ２を直接振動圧入して打設しているが、地盤が比較的固く、振動圧入だけでは十分に打設することが困難な場合は、排水パイプ２の直径よりも若干小さい孔径を有するように予め掘削装置を使用して掘削しておき、その後振動圧入を行うことにより排水パイプ２を地盤９に打設することができる。

本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略斜視図である。 排水パイプの外観を示した図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。 図２（ａ）のＹ部の詳細断面図である。 排水パイプの開放端の一例を示す図であって、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ矢視図である。 継手部材の一例を示す正面図である。 本発明に係る耐震工法を示す概略断面図である。 排水パイプが地盤中に打設されている状態を示す断面図である。 本発明に係る耐震構造の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。 本発明に係る耐震構造の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。 第３の実施の形態の要部を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 地盤
２ａ パイプ本体（管状部材本体）
２ｂ めっき皮膜
２ 排水パイプ（管状部材）
４ 孔
５ 閉塞部
７ 開放端
１１ 開放端
１２ 凹状螺旋部
１３ 継手部材
１４ 凸状螺旋部

Claims (5)

1. 長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材が、地盤中に打設されていることを特徴とする耐震構造。
2. 前記管状部材は、剛体からなる管状部材本体の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系めっき皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐震構造。
3. 前記管状部材の開放端近傍であって該管状部材の外周には所定間隔毎に複数の凹状螺旋部が形成され、
   複数の前記管状部材が、外周に凸状螺旋部が形成された継手部材を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の耐震構造。
4. 長手方向に多数の孔が形成され且つ一端が略尖鋭状に閉塞されてなる閉塞部を有する管状部材を設け、
   地盤の表面に対し前記閉塞部を先端にして前記管状部材の開放端側から加振・押圧力を負荷して前記管状部材を地盤中に打撃・振動圧入し、前記管状部材を地盤に打設することを特徴とする耐震工法。
5. 亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムを主成分とするめっき液を使用して剛体からなる管状部材本体にめっき処理を施し、前記管状部材本体の表面にめっき皮膜を形成して前記管状部材を作製することを特徴とする請求項４記載の耐震工法。

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