JP2019100072A

JP2019100072A - 地盤改良体

Info

Publication number: JP2019100072A
Application number: JP2017231545A
Authority: JP
Inventors: 一広金田; Kazuhiro Kaneda; 芳雄平井; Yoshio Hirai; 正一津國; Shoichi Tsukuni; 一生小西; Kazuo Konishi
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Takenaka Doboku Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Takenaka Doboku Co Ltd
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: JP7031819B2

Abstract

【課題】地盤改良体による液状化層の液状化の抑制効果を向上させる。【解決手段】地盤改良体１００は、平面視において地盤１０に構築された構造物２０を囲むように液状化層１２に構築された囲壁状地盤改良部１１０と、囲壁状地盤改良部１１０の上端部１１０Ｂの少なくとも対向する両側から内側斜め下方に構築された傾斜壁状地盤改良部１２０と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、地盤改良体に関する。

特許文献１には、対向する斜連壁で囲まれた断面三角形状の部分を掘削し、対向する斜連壁で水路となる溝を造成する水路の構築工法に関する技術が開示されている。

特許文献２には、平野部における水路に好適に使用可能な水路法面構築方法に関する技術が開示されている。

特許文献３には、地盤改良した単位地盤を連続形成して地盤内に傾斜改良地盤を施工する方法に関する技術が開示されている。

特許文献４には、液状化防止対策として、液状化する可能性のある軟弱な地盤に平面格子状の壁状地盤改良体を形成する地盤改良工法に関する技術が開示されている。

特開平９−１３７４３０号公報特許３７２４９８６号特許４６０５６６０号特開昭６１−５１１４号公報

液状化層を地盤改良体で囲んで拘束することで、地震時における液状化層のせん断変形が抑制され、この結果、液状化が抑制される。しかし、地盤改良体が囲む範囲が広い場合や巨大地震の場合等では、液状化が十分に抑制されない場合がある。

本発明は、上記事実を鑑み、地盤改良体による液状化層の液状化の抑制効果を向上させることが目的である。

請求項１の発明は、平面視において地盤に構築された構造物を囲むように、液状化層に構築された囲壁状地盤改良部と、前記囲壁状地盤改良部の上端部の少なくとも対向する両側から内側斜め下方に構築された傾斜壁状地盤改良部と、を備えた地盤改良体である。

請求項１に記載の発明では、囲壁状地盤改良部の内側に傾斜壁状地盤改良部を構築することで、地盤改良体の剛性が向上する。地盤改良体の剛性が向上することで、囲壁状地盤改良部の内側、特に傾斜壁状地盤改良部の上方の液状化層の拘束力が向上する。よって、傾斜壁状地盤改良部を構築しない場合と比較し、液状化層の液状化の抑制効果が向上する。

また、地震時における構造物の荷重は、傾斜壁状地盤改良部が受けて地表面近くに伝達するので、傾斜壁状地盤改良部が構築されていない場合と比較し、地震時における構造物の沈下が抑制される。

請求項２の発明は、前記傾斜壁状地盤改良部の下端部は接合されている、請求項１に記載の地盤改良体である。

請求項２に記載の発明では、傾斜壁状地盤改良部の下端部は接合されることで、地盤改良体の剛性が更に向上する。また、傾斜壁状地盤改良部の下方の液状化層が液状化しても、液状化した地盤の傾斜壁状地盤改良部の上方への進入が防止される。よって、傾斜壁状地盤改良部の上方の液状化層の液状化が更に抑制される。

請求項３の発明は、前記傾斜壁状地盤改良部の下端部は、前記液状化層の下の非液状化層に根入れされている、請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体である。

請求項３に記載の発明では、傾斜壁状地盤改良部の下端部が、液状化層の下の非液状化層に根入れされているので、地盤改良体の剛性が更に向上する。また、傾斜壁状地盤改良部の上方への液状化した地盤の進入が防止される。よって、傾斜壁状地盤改良部の上方の液状化層の液状化が更に抑制される。

本発明によれば、傾斜壁状地盤改良部が構築されていない場合と比較し、地盤改良体による液状化層の液状化の抑制効果を向上させることができる。

本発明の一実施形態の地盤改良体が並んで構築された格子状地盤改良体が地盤に構築された状態を一部断面で示す斜視図である。本発明の一実施形態の地盤改良体が並んで構築された格子状地盤改良体の平面図である。本発明の一実施形態の地盤改良体が並んで構築された格子状地盤改良体が地盤に構築された状態を模式的に示すＸ方向に沿った垂直断面図である。本発明の一実施形態の地盤改良体を一部断面で示す斜視図である。本発明の一実施形態の地盤改良体を地盤に構築する工程を説明する説明図である。本発明の一実施形態の地盤改良体を地盤に構築した場合の地震時における地盤の液状化の状態を示す過剰間隙水圧比分布図である。比較例の地盤改良体を地盤に構築した場合の地震時における地盤の液状化の状態を示す過剰間隙水圧比分布図である。変形例の地盤改良体が並んで構築された格子状地盤改良体が地盤に構築された状態を模式的に示すＸ方向に沿った垂直断面図である。その他の例の地盤改良体が並んで構築された格子状地盤改良体が地盤に構築された状態を模式的に示すＸ方向に沿った垂直断面図である。その他の例の地盤改良体を一部断面で示す斜視図である。その他の例の地盤改良体を地盤に構築した場合の地震時における地盤の液状化の状態を示す過剰間隙水圧比分布図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の地盤改良体について説明する。

（構造）
先ず、本実施形態の地盤改良体１００の構造について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。また、各図において、見易くするため、地盤における断面を示すハッチングは省略して図示している。

図１及び図３に示すように、地盤１０は、液状化する可能性のある軟弱な地盤の液状化層１２と、その液状化層１２の下の液状化する可能性の殆どない非液状化層（支持層）１４と、を有している。なお、図示していないが、地盤１０における液状化層１２の上には、地表層が形成されている。また、図３に示すように、地盤１０上（地表１０Ａ）には、構造物２０が構築されている。そして、図１及び図３に示すように、地盤１０には、地盤改良体１００が構築されることで地盤改良され、液状化層１２の液状化が抑制されている。

図１、図２、図３及び図４に示すように、地盤改良体１００は、囲壁状地盤改良部１１０と傾斜壁状地盤改良部１２０とを有している。地盤改良体１００は、図１及び図２に示すようにＸ方向及びＹ方向に連続して構築され、格子状地盤改良体５０が構成されている。

格子状地盤改良体５０を構成する各地盤改良体１００の囲壁状地盤改良部１１０は、平面視において構造物２０（図３参照）の周囲を囲むように、四つの縦壁１１２が矩形状に配置されている。

図１及び図３に示すように、囲壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａは、非液状化層１４に根入れされている。なお、この囲壁状地盤改良部１１０がＸ方向及びＹ方向に連続して構築されることで、地盤１０を平面視において格子状に区画している。

図１、図２、図３及び図４に示すように、格子状地盤改良体５０を構成する各地盤改良体１００の傾斜壁状地盤改良部１２０は、四角錐状に構築されている。具体的には、傾斜壁状地盤改良部１２０は、囲壁状地盤改良部１１０の上端部１１０Ｂの全周、つまり、各縦壁１１２の上端部１１２Ａから、それぞれ内側斜めに傾斜した四つの斜壁１２２で構成され、斜壁１２２の側部１２２Ａ（図２及び図４）同士が接合されている。更に、傾斜壁状地盤改良部１２０の下端部１２０Ａは、接合され、閉じられている。

なお、上記「内側」とは、囲壁状地盤改良部１１０が囲った中心側のことである。

また、本実施形態の地盤改良体１００の囲壁状地盤改良部１１０（縦壁１１２）は、機械撹拌式工法や高圧噴射式工法により改良杭をラップさせて施工し、連続した改良壁とすることで、構築される。

また、傾斜壁状地盤改良部１２０（斜壁１２２）は、図５に示すように機械撹拌式工法や高圧噴射式工法により斜めの改良杭をラップさせて施工することで、構築される。

なお、このように本実施形態の地盤改良体１００は、改良杭をラップさせて構築するので、実際の壁面は平面でなく凹凸がある。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

格子状地盤改良体５０の各地盤改良体１００を構成する囲壁状地盤改良部１１０の内側に傾斜壁状地盤改良部１２０を構築することで、地盤改良体１００の剛性が向上する。地盤改良体１００の剛性が向上することで、囲壁状地盤改良部１１０の内側、特に傾斜壁状地盤改良部１２０の上方の液状化層１２の拘束力が向上し、液状化が抑制される。つまり、囲壁状地盤改良部１１０の内側に傾斜壁状地盤改良部１２０を構築することで、地盤改良体１００による液状化層１２の液状化の抑制効果が向上する。

本実施形態では、傾斜壁状地盤改良部１２０の下端部１２０Ａは接合され閉じられているので、地盤改良体１００の剛性が更に向上する。また、傾斜壁状地盤改良部１２０の下方の液状化層１２が液状化しても、傾斜壁状地盤改良部１２０の上方への進入が防止される。よって、傾斜壁状地盤改良部１２０の上方の液状化層１２の液状化が更に抑制される。

そして、このように地盤改良体１００の囲壁状地盤改良部１１０の内側、特に傾斜壁状地盤改良部１２０の上方の液状化層１２の液状化が効果的に抑制されるので、液状化による構造物２０の沈下が抑制される。

また、図３の矢印Ｍで示すように、地震時における構造物２０の荷重（矢印Ｍ）は、囲壁状地盤改良部１１０（縦壁１１２）でなく、傾斜壁状地盤改良部１２０（斜壁１２２）が受けて地表１０Ａ近くに伝達する。よって、傾斜壁状地盤改良部１２０が構築されていない場合と比較し、地震時における構造物２０の沈下が抑制される。また、傾斜壁状地盤改良部１２０（斜壁１２２）と囲壁状地盤改良部１１０との間の液状化が抑制されることで、過剰間隙水圧の増大が抑制される。この結果、地震時における液状化層１２の強度低下が抑制され、構造物２０からの水平荷重及び鉛直荷重に耐えることができる。

また、図５に示すように、本実施形態では、既設の構造物２０を撤去したり移設したりすることなく、構造物２０の周囲に囲壁状地盤改良部１１０を構築し、傾斜壁状地盤改良部１２０を構造物２０の下方に構築して液状化層１２の液状化を抑制することができる。

ここで、平面視で矩形状の囲壁状地盤改良部１１０の一辺を大きくすると（対向する縦壁１１２の間隔を広くすると）、液状化層１２の拘束力が低下し、液状化しやすくなる。しかし、前述のように、囲壁状地盤改良部１１０の内側に傾斜壁状地盤改良部１２０を設けると、傾斜壁状地盤改良部１２０の上方の液状化層１２の液状化が抑制され、構造物２０の沈下が抑制される。

そして、このことを、コンピュータシミュレーションによって確認したので、次に説明する。

図６は、本実施形態の地盤改良体１００をモデル化した場合の地震時における過剰間隙水圧比分布を示している。図７は、囲壁状地盤改良部１１０のみで構成された比較例の地盤改良体１０２をモデル化した場合の地震時における過剰間隙水圧比分布を示している。なお、囲壁状地盤改良部１１０の一辺（対向する縦壁１１２の間隔）は３４ｍであり、一つの格子のみをモデル化している。また、ドットが密になり濃くなるほど、過剰間隙水圧比が大きく１．０に近くなり、液状化が進んだ状態を表している。

図７の比較例の地盤改良体１０２は、囲壁状地盤改良部１１０の一辺が３４ｍと大きいので、液状化層１２の拘束力が低下し、過剰間隙水圧比が大きく、液状化が進んでいる。

これに対して、図６の本実施形態の地盤改良体１００は、囲壁状地盤改良部１１０の一辺が３４ｍと大きくても、傾斜壁状地盤改良部１２０の上方の液状化層１２の過剰間隙水圧比は小さく、液状化が抑制されている。

［変形例］
次に、本実施形態の変形例の地盤改良体１０４について説明する。

（構造）
図８に示すように本変形例の地盤改良体１０４は、囲壁状地盤改良部１１０と傾斜壁状地盤改良部１２１とで構成されている。本変形例の傾斜壁状地盤改良部１２１は、上記実施形態の傾斜壁状地盤改良部１２０（図３参照）よりも長く、下端部１２１Ａは液状化層１２の下の非液状化層１４に根入れされている。

（作用及び効果）
次に、本変形例の作用及び効果について説明する。

本変形例の地盤改良体１０４の傾斜壁状地盤改良部１２１は、下端部１２１Ａが非液状化層１４に根入れされているので、地盤改良体１００（図３参照）よりも剛性が更に向上する。また、傾斜壁状地盤改良部１２１の上方への液状化した液状化層１２の進入が防止される。よって、傾斜壁状地盤改良部１２１の上方の液状化層１２の液状化が更に抑制される。

また、地盤改良体１０４の傾斜壁状地盤改良部１２１の下端部１２１Ａが非液状化層１４に根入れされることで、傾斜壁状地盤改良部１２１の下方の液状化層１２の液状化の抑制も期待できる。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されない。

例えば、上記実施形態及び変形例の傾斜壁状地盤改良部１２０、１２１の下端部１２０Ａ、１２１Ａは、接合され閉じられていた。しかし、図９、図１０及び図１１に示す地盤改良体１０６のように、傾斜壁状地盤改良部１２３の下端部１２３Ａが、接合されておらず、開放されていてもよい。

このように、傾斜壁状地盤改良部１２３の下端部１２３Ａが接合されていなくても、図１１の過剰間隙水圧比分布に示すように、傾斜壁状地盤改良部１２３の上方の液状化層１２の液状化は抑制される（図７と比較参照）。

また、図９の矢印Ｍで示すように、地震時における構造物２０の荷重（矢印Ｍ）は、傾斜壁状地盤改良部１２３が受けて地表１０Ａ近くに伝達するので、地震時における構造物２０の沈下が抑制される。また、傾斜壁状地盤改良部１２３と囲壁状地盤改良部１１０との間の液状化が抑制されることで、過剰間隙水圧の増大が抑制される。この結果、地震時における液状化層１２の強度低下が抑制され、構造物２０からの水平荷重及び鉛直荷重に耐えることができる。

また、例えば、上記実施形態、変形例及び図９に示す他の例の地盤改良体１００、１０４、１０６の囲壁状地盤改良部１１０は、平面視矩形状であったが、これに限定されない。矩形以外の平面視多角形（三角形、平行四辺形及び六角形等）であってもよいし、その他の形状（平面視Ｌ字状、平面視Ｔ字状及び円形等の曲線形成された形状）であってもよい。また、囲壁状地盤改良部１１０がＸ方向及びＹ方向に連続して構築されることで、地盤１０を平面視において格子状に区画したが、これに限定されない。矩形以外の形状が連続した構成であってもよい。更に、地盤改良体１００、１０４、１０６は連続しておらず、単体で構築されていてもよい。また、地盤改良体の形状や大きさが、同一でなく、異なっていてもよい。

また、囲壁状地盤改良部が矩形以外の場合は、囲壁状地盤改良部の上端部の全周から傾斜壁状地盤改良部（斜壁）が内側斜めに構築される。

更に、傾斜壁状地盤改良部（斜壁）は、囲壁状地盤改良部の上端部の全周から構築されていなくてもよい。但し、構造物２０の荷重を傾斜壁状地盤改良部が受けて地表１０Ａの近くに伝達するために、及び傾斜壁状地盤改良部１２０（斜壁１２２）と囲壁状地盤改良部１１０との間の過剰間隙水圧の増大が抑制するために、傾斜壁状地盤改良部は、上端部の少なくとも対向する両側から内側斜め下方に構築される必要がある。別の観点から説明すると、一つの垂直断面において、上端部の両側から対向するように内側斜め下方に構築される必要がある。

例えば、上記実施形態では、囲壁状地盤改良部１１０の対向する縦壁１１２の上端部１１２Ａから傾斜壁状地盤改良部（斜壁）が構築された構成である。なお、この場合、傾斜壁状地盤改良部（斜壁）の側部は、傾斜壁状地盤改良部が構築されていない縦壁１１２の内壁に接合、接触又は近接していることが望ましい。

また、地盤改良体の傾斜壁状地盤改良部の鉛直方向に対する角度は、要求性能に応じ、適宜設定することができる。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１０地盤
１２液状化層
１４非液状化層
２０構造物
５０格子状地盤改良体
１００地盤改良体
１０４地盤改良体
１０６地盤改良体
１１０囲壁状地盤改良部
１１０Ａ下端部
１１０Ｂ上端部
１２０傾斜壁状地盤改良部
１２０Ａ下端部
１２１傾斜壁状地盤改良部
１２１Ａ下端部
１２３傾斜壁状地盤改良部
１２３Ａ下端部

Claims

平面視において地盤に構築された構造物を囲むように、液状化層に構築された囲壁状地盤改良部と、
前記囲壁状地盤改良部の上端部の少なくとも対向する両側から内側斜め下方に構築された傾斜壁状地盤改良部と、
を備えた地盤改良体。
前記傾斜壁状地盤改良部の下端部は接合されている、
請求項１に記載の地盤改良体。
前記傾斜壁状地盤改良部の下端部は、前記液状化層の下の非液状化層に根入れされている、
請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体。