JP2015227581A

JP2015227581A - 側方流動防止構造

Info

Publication number: JP2015227581A
Application number: JP2014113810A
Authority: JP
Inventors: 真也池川; Shinya Ikegawa; 哲也鎗田; Tetsuya Yarita; 芳輝大谷; Yoshiteru Otani; 進太郎大野; Shintaro Ono; 完幸秋山; Sadayuki Akiyama; 山田　岳峰; Takemine Yamada; 岳峰山田; 輝道秦; Terumichi Hata
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-06-02
Also published as: JP6291357B2

Abstract

【課題】大規模地震時等の沿岸部の構造物の被害を低コストで効果的に軽減できる側方流動防止構造を提供する。【解決手段】側方流動防止構造１は、鋼矢板１１、鋼管杭１３、コンクリート１５等を有する。鋼矢板１１は、頭部が岸側となるよう鉛直方向から傾斜して、地中に設けられる。鋼管杭１３は、頭部が陸側になるよう鉛直方向から傾斜して地中に設けられる。鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部は、コンクリート１５に埋設され、コンクリート１５によって剛結される。【選択図】図１

Description

本発明は、大規模地震時等の沿岸部の構造物の被害を軽減するための側方流動防止構造に関する。

大規模な地震時における沿岸部の石油プラント等の構造物の被害は、液状化や側方流動によるものが多い。液状化は、地下水が存在し締りの緩い地盤に地震による揺れが生じると、地盤が液体のように振る舞う現象である。側方流動は、液状化した地盤が流動して地盤に大きな変位が生じる現象である。大規模な地震時には、これらの現象により沿岸部で構造物の損壊等が生じる。

このような被害を防ぐための方策としては、地盤補強を行うことが有効である。一般的な地盤補強方法には、例えば地盤改良や地中壁によるものがある。

地盤改良は、固化材等を地盤に注入し地盤を固める手法である。地中壁は、地盤に鋼製の壁体等を構築し、壁体で締切られた内部の液状化を防ぐものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２１４２５４号公報

沿岸部の地震対策としては、地盤改良による手法が数多く提案されている。地盤改良により地盤の液状化を防ぎ、これにより側方流動の発生も防ぐことができる。

しかしながら、地盤改良により液状化を防ぐ手法は、地盤の状態によっては必ずしも均一な品質が確保できないことがある。また、地盤改良は一般的に工費が高くなり、まれにしか起こらない大規模地震への対策としては高コストになりすぎるきらいがある。

他方、費用対効果の観点からは、大規模地震時に他の箇所で液状化が生じたとしても一定範囲の地盤については側方流動を防ぎ、沿岸部の施設の被害を抑え最低限の性能を維持するといった考え方もある。このような視点から対策を行うことで、沿岸部の地震対策が従来より低コストで効果的に行える可能性があるが、そのような例は今まで無かった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、大規模地震時等の沿岸部の構造物の被害を低コストで効果的に軽減できる側方流動防止構造を提供することである。

前述した目的を達成するための本発明は、岸から陸側に所定距離離れた位置で地盤に設置される側方流動防止構造であって、鉛直方向に、または、頭部が岸側となるよう鉛直方向から傾斜して、地中に設けられる仕切材と、頭部が陸側になるよう鉛直方向から傾斜して地中に設けられる支持材と、前記仕切材と前記支持材とを剛結する剛結材と、を具備することを特徴とする側方流動防止構造である。

本発明の側方流動防止構造によれば、仕切材によって沿岸部の一定範囲の地盤を仕切り、かつ仕切材に支持材を剛結して支えることで、大規模な地震が生じ陸側等で液状化が生じたとしても、当該一定範囲の地盤については、側方流動による地盤変位が最低限に抑えられ、沿岸部の施設の被害を抑え最低限の性能を維持することができる。また地盤改良によらず、比較的安価に、かつ短期で簡易に施工でき、沿岸部の施設を供用しつつ施工することも可能である。

前記仕切材は、例えば平面において連続して打設される複数の矢板である。また、前記支持材は、例えば平面において間隔を空けて前記仕切材に沿って打設される複数の杭である。
矢板や杭は工業製品として工場で製造できるので、安価かつ安定した品質が得られる。

前記剛結材は、前記仕切材と前記支持材の頭部を埋設したコンクリートであることが望ましい。
これにより、低コストで簡易かつ高強度な側方流動防止構造が得られる。

前記剛結材の上面は、地表面レベル以深に設けられることが望ましい。
剛結材を地表面レベル以深に設置することで、通行等の支障になることもない。

前記支持材は、下端が前記仕切材の下端より深い位置になるよう打設されることが望ましい。前記支持材の下端は地盤の支持層に根入れされていることが望ましい。
これにより、支持材によって仕切材を確実に支えることができる。

前記仕切材から岸側の地盤に、地盤改良部が設けられることが望ましい。
これにより、側方流動の流動圧に対する抵抗力を高めることができる。

第１の発明の側方流動防止構造は、護岸構造に連結するための連結材を更に具備することが望ましい。
これにより、側方流動防止構造と護岸構造の連成系によって地震動を抑制することができる。

前記仕切材は、鉛直方向に対して４５度以下の傾斜をなすことが望ましい。また、前記支持材は、鉛直方向に対して４５度以下の傾斜をなすことが望ましい。
これにより、仕切材や支持材を容易に打設でき、側方流動防止構造を容易に構築できる。

本発明によれば、大規模地震時等の沿岸部の構造物の被害を低コストで効果的に軽減できる側方流動防止構造を提供することができる。

側方流動防止構造１を示す図側方流動防止構造１を示す図鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部を示す図側方流動防止構造１ａを示す図側方流動防止構造１ｂを示す図側方流動防止構造１ｃを示す図側方流動防止構造１ｄを示す図側方流動防止構造１ｅを示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

[第１の実施形態]
図１は本発明の第１の実施形態に係る側方流動防止構造１を示す図である。この側方流動防止構造１は、岸から陸側の一定範囲にある沿岸部の地盤２０について、大規模地震時等に側方流動による変位を防ぎ、当該範囲にある構造物（不図示）の被害を軽減するものである。

なお、図の護岸構造２１は、地盤２０の水域３０との境界（岸）に鋼矢板２１ａを打設したものである。鋼矢板２１ａの頭部はコンクリート等に埋設されて壁頭部２１ｂを構成する。

本実施形態に係る側方流動防止構造１は、鋼矢板１１（仕切材）、鋼管杭１３（支持材）、コンクリート１５（剛結材）等から構成される。側方流動防止構造１は、地中の配管や護岸構造２１に連結される控え杭などの埋設物（不図示）と干渉しないように、岸から所定距離離れた位置で地盤２０に設けられる。

鋼矢板１１は、頭部が岸側（図の左側に対応する）となるよう鉛直方向から傾斜して、地中に設けられる。鋼矢板１１の断面形状等は特に限定されない。鋼矢板１１の下端部は、地盤２０の側方流動対策層２２ａを超えて支持層２２ｂに根入れされる。

側方流動対策層２２ａは、大規模地震時等に側方流動の恐れがあることからその対策を施す層であり、例えば、地下水が存在するＮ値が５程度の埋土層などである。

支持層２２ｂは液状化の恐れが小さく十分な強度を有する層である。支持層２２ｂは例えばＮ値が５０以上の層であり、これにより鋼矢板１１や鋼管杭１３が強固に支持される。ただし、支持層２２ｂはＮ値が２０以上の層であってもよく、例えばＮ値が２０以上の粘性土層やＮ値が３０以上の砂層などでもよい。

本実施形態では、鋼矢板１１の鉛直方向に対する傾斜角度αを１５°程度とする。なお、傾斜角度αは４５°以下とするのが望ましい。傾斜角度αが４５°を超えると鋼矢板１１の打設が難しくなるためである。

鋼管杭１３は、頭部が陸側（図の右側に対応する）になるよう鉛直方向から傾斜して地中に設けられる。鋼管杭１３の下端部も地盤２０の支持層２２ｂに根入れされ、かつ鋼矢板１１の下端部よりも深い位置にある。

本実施形態では、鋼管杭１３の鉛直方向に対する傾斜角度θを２０°程度とする。なお、傾斜角度θは４５°以下とするのが望ましい。傾斜角度θが４５°を超えると鋼管杭１３の打設が難しくなるためである。

図２に示すように、鋼矢板１１は水平方向に連続して打設され、鋼管杭１３は、鋼矢板１１に沿って水平方向に間隔を空けて複数打設される。間隔は例えば２．０ｍ程度とする。

図３（ａ）は鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部の鉛直方向断面、図３（ｂ）は鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部の水平方向断面を示す図である。図３（ａ）は図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂによる断面、図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ａ−Ａによる断面を示す。

図に示すように、鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部は、コンクリート１５に埋設され、コンクリート１５により剛結される。

コンクリート１５は、地盤２０の窪み部２０ａに配置され、上面の高さが地表面レベル以深となるように設けられる。コンクリート１５の幅は例えば２．５ｍ、高さは２．０ｍ程度とする。

この側方流動防止構造１を構築するには、例えば、鋼矢板１１と鋼管杭１３を前記したように地盤２０に打設した後、地盤２０を掘削して窪み部２０ａから鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部を露出させる。なお地盤２０を掘削した後鋼矢板１１等を打設することも可能である。最後に、型枠等を設置して窪み部２０ａでコンクリート１５を打設し、鋼矢板１１と鋼管杭１３の頭部をコンクリート１５に埋設させる。

本実施形態によれば、大規模な地震が生じ側方流動防止構造１より陸側等で液状化が発生し、図１の矢印ａに示す側方流動が生じても、流動圧に対し鋼管杭１３で支えられた鋼矢板１１が抵抗し、護岸の背後の一定範囲の地盤２０の変位が防止される。

従って、例えばレベル２相当の大規模な地震が生じた場合にも、鋼矢板１１により仕切られた一定範囲の地盤２０について、側方流動による地盤変位を最低限に抑え、沿岸部の石油プラント等の施設の被害を抑え最低限の性能を維持することができる。また地盤改良によらず、比較的安価に、かつ陸上の設備のみで短期で簡易に施工でき、沿岸部の施設を供用しつつ施工することも可能である。また側方流動防止構造１が不要になった際には、鋼矢板１１や鋼管杭１３を引き抜くだけで原状回復が容易にできる利点もある。

また、本実施形態では仕切材、支持材として鋼矢板１１、鋼管杭１３を用いる。これらは工業製品として工場で製造できるので、安価かつ安定した品質が得られ、施工も容易である。ただし、仕切材や支持材はこれらに限らず、目的に応じた各種の構成を適用可能である。例えば鋼矢板１１の代わりに鋼管矢板を用いることも可能である。

また、本実施形態では剛結材としてコンクリート１５を用いるので、低コストで簡易かつ高強度な側方流動防止構造１が得られる。本実施形態ではコンクリート１５を地表面レベル以深に設置することで、通行等の支障になることもない。また、地表面から掘削した窪み部２０ａにてコンクリート１５を打設することで、鋼矢板１１と鋼管杭１３を容易に剛結できる。

鋼管杭１３は鋼矢板１１より深い位置まで打設し、支持層２２ｂに達するように設けられるので、鋼管杭１３によって鋼矢板１１を確実に支えることができる。さらに、鋼矢板１１や鋼管杭１３は、鉛直方向に対して４５度以下の傾斜をなすので、鋼矢板１１や鋼管杭１３を容易に打設でき、側方流動防止構造１を容易に構築できる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、鋼矢板１１は水平方向に直線状に配置するものに限らず、護岸構造２１と鋼矢板１１とで所定範囲の地盤２０を囲むように配置してもよい。また、護岸構造２１から側方流動防止構造１までの地盤２０に地盤改良を施すことも可能である。

[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態の側方流動防止構造１ａを示す図である。この側方流動防止構造１ａは、鋼矢板１１を鉛直方向に打設する点で、第１の実施形態の側方流動防止構造１と異なる。

この側方流動防止構造１ａによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、鋼矢板１１を鉛直方向に設けるので鋼矢板１１の打設が容易にできる利点がある。一方、第１の実施形態のように鋼矢板１１を斜めに打設する場合、側方流動の流動圧によって鋼矢板１１の引抜方向（図１の矢印ｂ参照）に加わる力が抑制される利点がある。

[第３の実施形態]
図５は第３の実施形態の側方流動防止構造１ｂを示す図である。この側方流動防止構造１ｂは、鋼矢板１１から岸側の地盤２０に、捨石等により地盤２０を置換した置換層１７ａによる地盤改良部１７を設ける点で、第１の実施形態の側方流動防止構造１と異なる。

この側方流動防止構造１ｂによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、地盤改良部１７を設けることで、側方流動の流動圧に対する側方流動防止構造１ｂの抵抗力を高めることができる利点がある。

[第４の実施形態]
図６は、第４の実施形態の側方流動防止構造１ｃを示す図である。この側方流動防止構造１ｃは、タイロッド１９（連結材）により護岸構造２１と連結した点で、第１の実施形態の側方流動防止構造１と異なる。タイロッド１９は、例えば、コンクリート１５に埋設された鋼矢板１１あるいは鋼管杭１３の頭部と、壁頭部２１ｂに埋設された鋼矢板２１ａの頭部とを連結する。

この側方流動防止構造１ｃによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、側方流動防止構造１ｃと護岸構造２１の連成系により、その間の地盤２０の地震動を抑制できる利点もある。なお、側方流動防止構造１ｃと護岸構造２１の連結方法は上記のようにタイロッド１９を用いるものに限らず、様々な連結材や連結方法を適用可能である。

[第５の実施形態]
図７は、第５の実施形態の側方流動防止構造１ｄを示す図である。この側方流動防止構造１ｄは、鋼管杭１３の鉛直方向に対する傾斜角度θ’を大きくし、４５°程度とした点で、第１の実施形態の側方流動防止構造１と異なる。

この側方流動防止構造１ｄによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、鋼管杭１３の傾斜角度θ’を大きくすることで、鋼管杭１３の軸力により鋼矢板１１を支える支持力を高め、側方流動の流動圧に対する側方流動防止構造１ｄの抵抗力を高めることができる。

[第５の実施形態]
図８は、第６の実施形態の側方流動防止構造１ｅを示す図である。この側方流動防止構造１ｅは、鋼管杭１３に代えて鋼矢板１１を支持材として用いる点で、第１の実施形態の側方流動防止構造１と異なる。

この側方流動防止構造１ｅによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、仕切材と支持材の双方に鋼矢板１１を用いることにより、施工が簡単になる利点がある。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ：側方流動防止構造
１１、２１ａ：鋼矢板
１３：鋼管杭
１５：コンクリート
１７：地盤改良部
１７ａ：置換層
１９：タイロッド
２０：地盤
２０ａ：窪み部
２１：護岸構造
２１ｂ：壁頭部
２２ａ：側方流動対策層
２２ｂ：支持層
３０：水域

Claims

岸から陸側に所定距離離れた位置で地盤に設置される側方流動防止構造であって、
鉛直方向に、または、頭部が岸側となるよう鉛直方向から傾斜して、地中に設けられる仕切材と、
頭部が陸側になるよう鉛直方向から傾斜して地中に設けられる支持材と、
前記仕切材と前記支持材とを剛結する剛結材と、
を具備することを特徴とする側方流動防止構造。
前記仕切材が、平面において連続して打設される複数の矢板であることを特徴とする請求項１記載の側方流動防止構造。
前記支持材が、平面において間隔を空けて前記仕切材に沿って打設される複数の杭であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の側方流動防止構造。
前記剛結材は、前記仕切材と前記支持材の頭部を埋設したコンクリートであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記剛結材の上面は、地表面レベル以深に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記支持材は、下端が前記仕切材の下端より深い位置になるよう打設されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記支持材の下端は地盤の支持層に根入れされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記仕切材から岸側の地盤に、地盤改良部が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の側方流動防止構造。
護岸構造に連結するための連結材を更に具備することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記仕切材は、鉛直方向に対して４５度以下の傾斜をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の側方流動防止構造。
前記支持材は、鉛直方向に対して４５度以下の傾斜をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の側方流動防止構造。