JP2009235783A

JP2009235783A - 液状化対策構造

Info

Publication number: JP2009235783A
Application number: JP2008083162A
Authority: JP
Inventors: Takashi Megurida; 貴志廻田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】液状化層の上層部に対してのみ地盤改良を行う液状化対策構造であって、液状化層の下層部に発生した液状化の影響や下層部の沈下による影響を考慮した構成の液状化対策構造を提供することを課題とする。
【解決手段】液状化層Ｇ１の上層部に形成した地盤改良体からなる基盤部１と、この基盤部１の周囲に形成した阻止部２とを備える液状化対策構造であって、阻止部２によって、基盤部１の下側に残置された液状化層Ｇ１と阻止部２の外周側の液状化層Ｇ１とが隔絶されていることを特徴とする。阻止部２は、液状化層Ｇ１の下側の非液状化層Ｇ２まで達する地中壁からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液状化対策構造に関する。

液状化対策としての地盤改良は、液状化が懸念される地層（以下、「液状化層」という。）の全体に対して行うのが通常であるが、特許文献１には、液状化層の上層部にのみ地盤改良を行い、液状化層の下層部に対しては地盤改良を行わないこととした液状化対策構造が開示されている。この液状化対策構造によれば、地盤改良を行う範囲を狭めることができるので、コスト削減を図ることが可能になる。
特開２００３−２０６５９号公報

特許文献１の液状化対策構造は、液状化層の下層部が免震層として機能することを期待するものであり、当該免震層の作用により地上構造物に発生する加速度等を低減するものであるが、液状化層の下層部が上層部に与える影響や液状化層自体の沈下による影響は、考慮されていない。

このような観点から、本発明は、液状化層の上層部に対してのみ地盤改良を行う液状化対策構造であって、液状化層の下層部に発生した液状化の影響や下層部の沈下による影響を考慮した構成の液状化対策構造を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明に係る液状化対策構造は、液状化層の上層部に形成した地盤改良体からなる基盤部と、前記基盤部の周囲に形成した阻止部とを備える液状化対策構造であって、前記阻止部によって、前記基盤部の下側に残置された液状化層と前記阻止部の外周側の液状化層とが隔絶されていることを特徴とする。

要するに、本発明は、液状化層の上層部に対してのみ地盤改良を行い、その下側に液状化層を残置するところに特徴がある。本発明によれば、液状化層の全体に対して地盤改良を行わずとも、液状化した地盤材料（以下、「液状化土」という。）の影響が制限されるようになるので、基盤部下側の液状化層において液状化が発生したとしても、基盤部や構造物等に発生する隆起や不等沈下を抑制することが可能となる。なお、液状化層とは、レベル２地震動のような強い地震動を受けた際に液状化する虞のある地層の総称であって、例えば、飽和した砂質土層などが含まれる。

前記阻止部は、前記液状化層の下側の非液状化層まで達する地中壁にて構成するとよい。このようにすると、基盤部下側の液状化層における側方流動が阻止されるようになるので、基盤部や構造物等に発生する沈下等をより一層抑制することが可能となる。

本発明によれば、地盤改良を行う範囲を最小限に抑えつつも構造物等に発生する不等沈下等を抑制することが可能となる。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態に係る液状化対策構造は、図１の（ａ）に示すように、タンク基礎（構造物）Ｋを保護するために構築されるものであり、タンク基礎Ｋの直下に位置する液状化層Ｇ１の上層部に形成した基盤部１と、この基盤部１の周囲に形成した阻止部２とを備えている。なお、液状化層Ｇ１は、非液状化層Ｇ２（例えば、砂礫層や固結した粘土層など）の上側に堆積した地層であり、本実施形態では、地下水面Ｗ以下に位置する飽和した砂質土層からなる。

基盤部１は、液状化層Ｇ１の上層部を確実に液状化しない程度まで改質して形成した地盤改良体からなる。基盤部１の諸元（厚さ、地盤改良体の改良率など）は、その下側の液状化層Ｇ１で発生した液状化による影響がその上部に及ばないような値に設定されている。すなわち、基盤部１の諸元は、基盤部１に発生するせん断ひずみや過剰間隙水圧が大きくならないように設定する。基盤部１（地盤改良体）の構築方法等に制限はなく、締固め工法（サンドコンパクションパイル工法）など既存の液状化対策工法を適用することができる。

なお、本実施形態では、基盤部１の上面を地下水面Ｗと一致させているが、地下水面Ｗの上側まで基盤部１を形成してもよい。また、本実施形態では、基盤部１の上面とタンク基礎Ｋの下面とが離間しているが、タンク基礎Ｋの下面が地下水面Ｗ以下に位置しているような場合であれば、基盤部１の上面をタンク基礎Ｋの下面に当接させる。

阻止部２は、その外周側の液状化層Ｇ１と基盤部１の下側に残置された液状化層Ｇ１とを隔絶するものであり、本実施形態では、液状化層Ｇ１の下側の非液状化層Ｇ２まで達する地中壁からなる。本実施形態の阻止部２は、基盤部１の外周面に接しており、かつ、基盤部１の全周に亘って切れ目なく構築されている（図１の（ｂ）参照）。なお、阻止部２となる地中壁の形態に制限はなく、親杭横矢板や矢板（鋼矢板、鋼管矢板、コンクリート矢板など）にて形成してもよいが、遮水性の高い柱列式または壁式の連続地中壁にて形成することが望ましい。

前記した液状化対策構造を構築するには、まず、タンク基礎Ｋを取り囲むように阻止部２を形成し、次いで、阻止部２の内側の液状化層Ｇ１の上層部に対して地盤改良を行って基盤部１を形成すればよい。なお、基盤部１を形成した後に、阻止部２を形成しても差し支えない。ちなみに、タンク基礎Ｋが既設の構造物である場合には、タンク基礎Ｋの周囲の地表面から地盤改良を行うことで基盤部１を形成し、タンク基礎Ｋが新設の構造物である場合には、地盤改良を行って基盤部１を形成した後に、タンク基礎Ｋを構築する。

ここで、図２のフローチャートを参照して液状化対策構造の設計方法を説明する。
フローチャートに示すように、まず、設計条件を設定する（ステップＳ１）。具体的には、液状化対策構造を構築すべき地盤（以下、「対象地盤」という。）の土層構成、各土層における各種土質定数、タンク基礎Ｋの構造等に関する情報を入手するとともに、対策後における許容沈下量等を設定する。

次に、対象地盤の各土層について、液状化が懸念される層であるか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、対象地盤の各土層について液状化危険度（被害予測を含む）を算定し、得られた液状化危険度の大小により、液状化層Ｇ１と非液状化層Ｇ２とに区分けする。なお、液状化危険度は、例えば、各種設計指針、粒度分布、ＦＬ法、等価Ｎ値・等価加速度、繰返し三軸試験の結果、有効応力解析の結果などに基づいて算定することができる。

次に、地盤改良を行うべき範囲（すなわち、基盤部１の位置や規模）を設定する（ステップＳ３）。

続いて、基盤部１の仕様を設定する（ステップＳ４）。具体的には、基盤部１の構築方法、性状、改良率などを設定する。

次に、ステップＳ３，Ｓ４で設定された諸元の通りに基盤部１を形成した場合の基盤部１の被害予測を行う（ステップＳ５）。具体的には、基盤部１における液状化危険度、最大せん断ひずみ、過剰間隙水圧などを算定し、その結果に基づいて、基盤部１の下側の液状化層Ｇ１における液状化が基盤部１に大きな影響を及ぼすか否かを判定する。なお、ステップＳ５において、基盤部１に液状化の影響が及ばないと判定された場合には、ステップＳ６に進み、影響が及ぶと判定された場合には、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ６では、基盤部１、阻止部２の周囲の地表面、タンク基礎Ｋ等における液状化後の沈下量（過剰間隙水圧消散後の沈下量）を算出する。沈下量の算出方法に制限はないが、例えば、基盤部１とその周辺の地盤を二次元の有限要素でモデル化するとともに、得られた二次元ＦＥＭモデルに対して二次元動的有効応力解析を行うことで各要素における最大せん断ひずみを算出し、さらに、得られた最大せん断ひずみを用いて各要素における体積ひずみを算出し、得られた体積ひずみを用いて二次元ＦＥＭモデルにより沈下解析を行うことで、液状化後の沈下量を算出することができる。

続いて、ステップＳ７に進み、ステップＳ６で算出した沈下量が許容沈下量以下であるか否かを判定し、許容沈下量以下である（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ３，Ｓ４で設定された諸元を基盤部１の設計値とし、許容沈下量よりも大きい（Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ３に戻って基盤部１の位置や規模を再設定する。

以上説明した本実施形態に係る液状化対策構造によれば、液状化層Ｇ１の全体に対して地盤改良を行わずとも、液状化土の影響が制限されるようになるので、基盤部１の下側の液状化層Ｇ１において液状化が発生したとしても、基盤部１やタンク基礎Ｋに発生する隆起や不等沈下を抑制することが可能となる。

また、地盤改良を行う範囲が液状化層Ｇ１の上層部に限定されることになるので、液状化層Ｇ１の全体に対して地盤改良を行う場合に比べて、地盤改良に要する費用や工期を削減することができる。

しかも、非液状化層Ｇ２まで達する地中壁を阻止部２としているので、基盤部１の下側の液状化層Ｇ１での液状化土の移動（側方流動）が阻止されるようになる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態に係る液状化対策構造は、図３に示すように、舗装（構造物）Ｈを保護するために構築されるものであり、舗装Ｈの直下に位置する液状化層Ｇ１の上層部に形成した基盤部３からなる。なお、本実施形態の液状化対策構造は、基盤部３の周囲に形成した緩衝部５を備えている。

基盤部３は、液状化層Ｇ１の上層部を確実に液状化しない程度まで改質して形成した地盤改良体からなる。基盤部３の諸元（厚さ、地盤改良体の改良率など）は、その下側の液状化層Ｇ１で発生した液状化による影響がその上部に及ばないような値に設定されている。

緩衝部５は、液状化の影響により基盤部３に損傷が発生してしまうと予想される場合（例えば、基盤部３が締固め工法（サンドコンパクションパイル工法）により構築されている場合など）に確保されるものであって、その外周側の液状化層Ｇ１から基盤部３へ及ぼされる影響を防ぐ役割を担うものであり、本実施形態では、液状化層Ｇ１の上層部に形成した地盤改良体からなる。なお、基盤部３を固化系材料にて改良した場合であれば、緩衝部５を省略してもよい。本実施形態の緩衝部５は、基盤部３を延設したものであり、基盤部３と一体になっている。緩衝部５の諸元（厚さ、幅、地盤改良体の改良率など）は、緩衝部５の外周側の液状化土が基盤部３に影響を及ぼさないように設定する。設計方法は、第一の実施形態と同様である。なお、緩衝部５の幅ｄは、例えば、基盤部３をサンドコンパクションパイル工法にて改良した場合であれば、ｄ≧（基盤部３の深さ）×tanθとなるように設定することが望ましい。θは、地盤条件等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、３０（deg）である。

第二の実施形態に係る液状化対策構造によれば、基盤部３の下側の液状化層Ｇ１による影響を回避することが可能となる。

（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る液状化対策構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。液状化対策構造の設計方法を示すフローチャートである。本発明の第二の実施形態に係る液状化対策構造を示す断面図である。

符号の説明

１，３基盤部
２阻止部
５緩衝部
Ｇ１液状化層
Ｇ２非液状化層

Claims

液状化層の上層部に形成した地盤改良体からなる基盤部と、
前記基盤部の周囲に形成した阻止部とを備える液状化対策構造であって、
前記阻止部によって、前記基盤部の下側に残置された液状化層と前記阻止部の外周側の液状化層とが隔絶されていることを特徴とする液状化対策構造。