JP3008319B2

JP3008319B2 - 液状化防止構造

Info

Publication number: JP3008319B2
Application number: JP4163165A
Authority: JP
Inventors: 信章高坂; 克之玉置; 裕石川; 正義佐藤
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH062325A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震時において砂地盤
に液状化防止機能を生じさせる液状化防止構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、飽和状態に近い砂地盤は地震時
に液状化する恐れがあるため、このような砂地盤上に構
造物を構築する場合には、各種の地盤改良工法で地盤を
改良する必要がある。かかる砂地盤の液状化防止構造と
しては、地震発生時における地下水圧の上昇を防ぐこと
により砂地盤の液状化を防止する排水構造がある。この
排水構造は、砂地盤に埋設された集水管と、この集水管
に接続されたポンプとから構成されている。前記排水構
造では、前記ポンプを作動させ、砂地盤中の間隙水を揚
水することにより、地盤の水位を低下させ、砂地盤の液
状化を防止する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砂地盤
に杭が打設され、この杭で砂地盤に支持された構造物に
あっては、地震発生時において、砂地盤中の間隙水を揚
水し、砂地盤の水位を低下させる。このとき、間隙水圧
の減少分が杭の載荷重増分に転嫁されるため、砂地盤の
全応力が減少し地盤の有効応力が増加しない。このた
め、液状化防止能力が低く、構造物が不安定である。

【０００４】本発明は前記課題を有効に解決するもの
で、地震時において砂地盤の液状化を防止して構造物を
地震から守る液状化防止構造を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液状化防
止構造は、砂地盤に杭が打設され、前記砂地盤上に前記
杭で支持される建築物を構築した構造物を対象として、
地震発生時に前記砂地盤中の間隙水を集水管で揚水して
該砂地盤の液状化を防止する液状化防止構造において、
前記砂地盤と構造物との間に間隙圧調整層が設けられ、
該間隙圧調整層は、粒子を層状に敷設した粒子層と、該
粒子層の間隙に流体を出入りさせる流体路とを具備し、
該流体路は、前記間隙圧調整層より上部の流体部に開放
されていることを特徴とするものである。

【０００６】請求項２記載の液状化防止構造は、請求項
１記載の液状化防止構造において、前記間隙圧調整層
は、前記砂地盤に敷設された不透水シートと、該不透水
シートと構造物との間に敷設された粒子層とを具備し、
前記流体路は、前記粒子層の間隙に流体を出入りさせる
開放パイプとを備え、前記流体部は、液体層からなるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】請求項３記載の液状化防止構造は、請求項
２記載の液状化防止構造において、前記間隙圧調整層
は、不透水シートと、前記粒子層と、前記開放パイプ
と、前記砂地盤を覆う止水壁とを具備し、前記開放パイ
プは、前記止水壁外部の地盤で該地盤の地下水位下に敷
設されていることを特徴とするものである。

【０００８】請求項４記載の液状化防止構造は、請求項
１記載の液状化防止構造において、前記間隙圧調整層
は、前記地盤に敷設された不透水シートと、前記構造物
と前記不透水シートとの間に敷設された粒子層と、該粒
子層の間隙に流体を出入りさせる流体路とを具備し、該
流体路は、前記粒子層の間隙に流体を出入りさせる開放
パイプを備え、該開放パイプは、前記粒子層に延在さ
れ、かつ大気に開放されていることを特徴とするもので
ある。

【０００９】請求項５記載の液状化防止構造は、請求項
１記載の液状化防止構造において、前記間隙圧調整層
は、不透水層に改良された改良地盤と、前記構造物と前
記改良地盤との間に敷設された粒子層と、該粒子層の間
隙に流体を出入りさせる流体路とを具備し、該流体路
は、前記粒子層の間隙に流体を出入りさせる開放パイプ
を備え、該開放パイプは、前記粒子層に延在され、かつ
大気に開放されていることを特徴とするものである。

【００１０】請求項６記載の液状化防止構造は、請求項
１記載の液状化防止構造において、前記間隙圧調整層
は、不透水層からなる自然地盤と、前記構造物と前記自
然地盤との間に敷設された粒子層と、該粒子層の間隙に
流体を出入りさせる流体路とを具備し、該流体路は、前
記粒子層の間隙に流体を出入りさせる開放パイプを備
え、該開放パイプは、前記粒子層に延在され、かつ大気
に開放されていることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の液状化防止構造では、地震発生
時において、砂地盤中の間隙水を揚水することにより、
砂地盤の間隙水圧が減少する。このときに、粒子層の間
隙水圧が減少され、この粒子層に流体部が流入される。
このため、間隙圧調整層が膨張し、この間隙圧調整層で
砂地盤を圧縮することにより、前記揚水による全応力の
減少を補うから、過剰間隙水圧を消散させるとともに、
砂地盤の液状化に対する有効応力を増大させる。

【００１２】請求項２記載の液状化防止構造では、請求
項１記載の作用を有するとともに、地震発生時におい
て、砂地盤中の間隙水を揚水することにより、砂地盤の
間隙水圧が減少する。このときに、間隙圧調整層の不透
水シートが砂地盤に引っ張られ、間隙圧調整層の粒子層
の間隙水圧が減少され、液体層の液体が開放パイプを通
って粒子層に流入され、不透水シートが砂地盤を圧縮す
る。

【００１３】請求項３記載の液状化防止構造では、請求
項２記載の作用を有するとともに、止水壁外部の地下水
が開放パイプを通って粒子層に流入され、不透水シート
が砂地盤を圧縮する。

【００１４】請求項４記載の液状化防止構造では、請求
項１記載の作用を有するとともに、地震発生時におい
て、砂地盤中の間隙水を集水管で揚水することにより、
砂地盤の間隙水圧が減少する。このときに、間隙圧調整
層の不透水シートが砂地盤に引っ張られ、間隙圧調整層
の粒子層の間隙水圧が減少され、大気中の空気が開放パ
イプを通って粒子層に流入され、不透水シートが砂地盤
を圧縮する。

【００１５】請求項５記載の液状化防止構造では、請求
項１記載の作用を有するとともに、砂地盤中の間隙水を
揚水することにより、改良地盤が砂地盤に引っ張られ、
大気中の空気が開放パイプを通って粒子層に流入され、
改良地盤が砂地盤を圧縮する。

【００１６】請求項６記載の液状化防止構造では、請求
項１記載の作用を有するとともに、砂地盤中の間隙水を
揚水することにより、自然地盤が砂地盤に引っ張られ、
大気中の空気が開放パイプを通って粒子層に流入され、
自然地盤が砂地盤を圧縮する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の液状化防止構造の一実施例に
ついて、図１を参照しながら説明する。図１に示すよう
に、符号１は構造物であり、２は集水管であり、３は間
隙圧調整層であり、４は流体路である。前記構造物１
は、砂地盤Ｓに打設された杭５と、この杭５で支持され
るとともに、前記砂地盤Ｓ上に設置された建築物６とか
ら構成されている。前記構造物１の周囲には、その外壁
面を一巡する止水壁７が構築されている。この止水壁７
は、前記砂地盤Ｓと地盤Ｇとの境界部分に構築され、浸
透水や漏水等を防止する不透水性の連続した壁であり、
地盤Ｇの深部に延在する不透水層に到達されている。前
記集水管２は、砂地盤Ｓ内に埋設され、地盤Ｓ中の間隙
水をポンプ等で汲み上げ、貯水槽等に排出するものであ
る。

【００１８】前記間隙圧調整層３は、砂地盤Ｓに敷設さ
れた合成樹脂製不透水シート８と、この不透水シート８
に敷設された粒子層９と、この粒子層９に流体を出入り
させる流体路４とを具備している。前記粒子層９は、
砂、瓦礫、砕石等の粒子を層状に敷設してなり、不透水
シート８と構造物１下部との間に敷設されている。前記
流体路４は、前記粒子間に設けられた間隙と、この間隙
に流体を出入りさせる開放パイプ１０とから構成されて
いる。

【００１９】この開放パイプ１０では、一端部が前記粒
子層９に延在され、他端部が前記止水壁７を貫通して地
盤Ｇの地下水位下に敷設され、これら両端部に貫通孔が
多数設けられている。前記止水壁７外部の地下水（液体
層）は、前記貫通孔から開放パイプ１０を通って粒子層
９の間隙に充填されている。

【００２０】このような液状化防止構造では、地震発生
時において、砂地盤Ｓ中の間隙水を揚水することによ
り、砂地盤Ｓの間隙水圧が減少する。このときに、間隙
圧調整層３の不透水シート８が砂地盤Ｓに引っ張られ、
粒子層９の間隙水圧が減少され、この粒子層９内に前記
止水壁７外部の地下水が開放パイプ１０を通って流入す
る。ここで、間隙圧調整層３が膨張し、この間隙圧調整
層３の不透水シート８で砂地盤Ｓを圧縮することによ
り、砂地盤Ｓの液状化に対する有効応力を増大させる。
このため、前記揚水による砂地盤Ｓの間隙水圧の減少に
ともなう全応力の減少が補われ、前記建築物６を支持す
る杭５周囲の全応力の減少が補われる。

【００２１】このような液状化防止構造によれば、砂地
盤Ｓと構造物１との間に間隙圧調整層３が設けられ、こ
の間隙圧調整層３は、粒子を層状に敷設した粒子層９
と、この粒子層９間に流体を出入りさせる流体路４とを
具備し、この流体路４は間隙圧調整層３より上部の流体
部に開放された構成にしたから、地震発生時に砂地盤Ｓ
中の間隙水を揚水することにより、間隙圧調整層３の粒
子層９を膨張させ、この間隙圧調整層３の不透水シート
８で砂地盤Ｓが圧縮され、砂地盤Ｓの液状化に対する有
効応力を増大させる。このため、地震発生時において、
砂地盤Ｓの液状化強度を増加させることができ、前記建
築物６を支持する杭５周囲の全応力の減少を補うことが
できるから、構造物１の耐震性を向上できる。

【００２２】〈他の実施例〉次に、本発明の液状化防止
構造の他の実施例について、図２ないし図５を参照して
説明する。ここで、前記実施例と同一のものについては
同一符号を用いて説明を簡略化する。図２に示すよう
に、符号１は構造物であり、２は集水管であり、３は間
隙圧調整層であり、５は杭であり、６は建築物であり、
７は止水壁であり、Ｓは砂地盤であり、Ｇは地盤であ
る。

【００２３】前記間隙圧調整層３は、不透水シート８
と、粒子層９と、この粒子層９に流体を出入りさせる流
体路１１とを具備している。この流体路１１は、前記粒
子層９の粒子間に設けられた間隙と、この間隙に大気を
出入りさせる開放パイプ１２とから構成されている。こ
の開放パイプ１２では、一端部が前記粒子層９に延在さ
れ、他端部が地盤Ｇから大気に開放されている。この開
放パイプ１２の他端部は、前記地盤Ｇの地下水位より上
方の止水壁７を貫通した構成にされている。

【００２４】このような液状化防止構造では、地震発生
時において、砂地盤Ｓ中の間隙水を集水管２で揚水する
ことにより、砂地盤Ｓの間隙水圧が減少する。このとき
に、間隙圧調整層３の不透水シート８が砂地盤Ｓに引っ
張られ、間隙圧調整層３の粒子層９の間隙水圧が減少さ
れ、大気中の空気が開放パイプ１２を通って粒子層９に
流入され、不透水シート８が砂地盤Ｓを圧縮する。この
砂地盤Ｓが圧縮されるから、砂地盤Ｓの液状化に対する
有効応力を増大させる。このため、前記揚水による砂地
盤Ｓの間隙水圧の減少にともなう全応力の減少が補わ
れ、前記建築物６を支持する杭５周囲の全応力の減少が
補われる。

【００２５】このような液状化防止構造によれば、前記
間隙圧調整層３は、不透水シート８と、粒子層９と、流
体路１１とを具備し、この前流体路１１は、前記粒子層
９の間隙に大気を出入りさせる開放パイプ１２を備え、
この開放パイプ１２は、前記粒子層９に延在され、かつ
大気に開放された構成にしたから、地震発生時に砂地盤
Ｓ中の間隙水を揚水することにより、粒子層９全体に大
気が流入され、不透水シート８で砂地盤Ｓが圧縮され、
過剰間隙水圧を消散させる。このため、粒子層９の圧力
を大気圧に維持できるから、砂地盤Ｓの液状化を確実に
防止でき、液状化防止構造の健全性を維持できる。

【００２６】なお、前記実施例では、間隙圧調整層３は
不透水シート８と粒子層９と流体路４、１１とを具備し
た構成にしたが、図３ないし図５に示す構成にしてもよ
い。図３に示すように、間隙圧調整層３は、砂地盤Ｓに
敷設された不透水シート８と、この不透水シート８に敷
設された粒子層９と、この粒子層９に打設された捨てコ
ンクリート１５と、粒子層９に流体を出入りさせる流体
路１１とを具備している。このように捨てコンクリート
１５を粒子層９に打設することにより、間隙圧調整層３
表面の剛性を向上させることができるから、前記捨てコ
ンクリート１５に建築物６を設置でき、建築物の安定性
を向上できる。

【００２７】図４に示すように、間隙圧調整層３は、砂
地盤Ｓに敷設され、かつ、不透水層に改良された改良地
盤１６と、この改良地盤１６に敷設された粒子層９と、
この粒子層９に打設された捨てコンクリート１５とを具
備している。このように改良地盤１６を砂地盤Ｓに敷設
し、捨てコンクリート１５を粒子層９に打設することに
より、間隙圧調整層３全体の剛性を向上させることがで
きるから、この間隙圧調整層３は大重量を有する建築物
６を支持でき、砂地盤Ｓに大きな建築物６を構築でき
る。

【００２８】図５に示すように、前記改良地盤１６の代
わりに不透水層からなる自然地盤１７を用いてもよい。
この自然地盤１７を利用することにより、間隙圧調整層
３の施工に要する費用を低減でき、間隙圧調整層３の施
工作業性を向上でき、液状化防止構造の施工作業性を向
上できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液状化防
止構造によれば、以下の効果を奏することができる。請
求項１記載の液状化防止構造によれば、砂地盤と構造物
との間に間隙圧調整層が設けられ、該間隙圧調整層は、
粒子を層状に敷設した粒子層と、該粒子層の間隙に流体
を出入りさせる流体路とを具備し、該流体路は、前記間
隙圧調整層より上部の流体部に開放されている構成にし
たから、地震発生時に砂地盤中の間隙水を揚水すること
により、粒子層を膨張させ、間隙圧調整層で砂地盤が圧
縮され、過剰間隙水圧を消散させるとともに、砂地盤の
液状化に対する有効応力を増大させる。このため、地震
発生時において、砂地盤の液状化強度を増加させること
ができ、前記建築物を支持する杭周囲の全応力の減少を
補うことができるから、構造物の耐震性を向上できる。

【００３０】請求項２記載の液状化防止構造によれば、
請求項１記載の効果を奏することができるとともに、間
隙圧調整層は、前記砂地盤に敷設された不透水シート
と、該不透水シートと構造物との間に敷設された粒子層
とを具備し、前記流体路は、前記粒子層の間隙に流体を
出入りさせる開放パイプとを備え、前記流体部は、液体
層からなる構成にしたから、粒子層に液体が流入され、
不透水シートで砂地盤が圧縮される。このため、液体を
流入させた間隙圧調整層で砂地盤を圧縮できるから、砂
地盤に対する有効応力をさらに増大でき、液状化防止能
力を向上でき、構造物の耐震性をさらに向上できる。

【００３１】請求項３記載の液状化防止構造によれば、
請求項２記載の効果を奏することができるとともに、前
記間隙圧調整層は、不透水シートと、前記粒子層と、前
記開放パイプと、前記砂地盤を覆う止水壁とを具備し、
前記開放パイプは、前記止水壁外部の地盤で該地盤の地
下水位下に敷設されている構成にしたから、地下水が粒
子層に流入される。このため、開放パイプの水位を一定
に維持でき、砂地盤に対する有効応力を確実に維持で
き、液状化防止構造の健全性を維持できる。

【００３２】請求項４記載の液状化防止構造によれば、
請求項１記載の効果を奏することができるとともに、前
記間隙圧調整層は、不透水シートと、粒子層と、流体路
とを具備し、該流体路は、前記粒子層の間隙に流体を出
入りさせる開放パイプを備え、該開放パイプは、前記粒
子層に延在され、かつ大気に開放されている構成にした
から、粒子層の圧力を大気圧に維持でき、砂地盤の液状
化を確実に防止でき、液状化防止構造の健全性を維持で
きる。

【００３３】請求項５記載の液状化防止構造によれば、
請求項１記載の効果を奏することができるとともに、前
記間隙圧調整層は、不透水層に改良された改良地盤と、
前記構造物と前記改良地盤との間に敷設された粒子層
と、流体路とを具備している構成にしたから、砂地盤に
改良地盤を砂地盤Ｓに敷設することにより、間隙圧調整
層全体の剛性を向上させることができるから、この間隙
圧調整層は大重量を有する建築物を支持でき、砂地盤に
大きな建築物を構築できる。

【００３４】請求項６記載の液状化防止構造によれば、
請求項１記載の効果を奏することができるとともに、前
記間隙圧調整層は、不透水層からなる自然地盤を具備す
る構成にしたから、間隙圧調整層の施工に要する費用を
低減でき、間隙圧調整層の施工作業性を向上でき、液状
化防止構造の施工作業性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液状化防止構造の一実施例を示す断面
図である。

【図２】図１の他の実施例を示す断面図である。

【図３】図２の変形例を示す断面図である。

【図４】図２の変形例を示す断面図である。

【図５】図４の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１構造物２集水管３間隙圧調整層４・１１流体路５杭６建築物７止水壁８不透水シート９粒子層１０・１２開放パイプ１６改良地盤１７自然地盤Ｓ砂地盤Ｇ地盤

フロントページの続き (72)発明者佐藤正義東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開平５−33328（ＪＰ，Ａ) 特開平４−203014（ＪＰ，Ａ) 特開平２−61216（ＪＰ，Ａ) 特開平１−239218（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/08 - 3/10 E02D 27/34 E02D 31/02 - 31/04 E02D 31/08 - 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】砂地盤に杭が打設され、前記砂地盤上に
前記杭で支持される建築物を構築した構造物を対象とし
て、地震発生時に前記砂地盤中の間隙水を集水管で揚水
して該砂地盤の液状化を防止する液状化防止構造におい
て、前記砂地盤と構造物との間に間隙圧調整層が設けら
れ、該間隙圧調整層は、粒子を層状に敷設した粒子層
と、該粒子層の間隙に流体を出入りさせる流体路とを具
備し、該流体路は、前記間隙圧調整層より上部の流体部
に開放されていることを特徴とする液状化防止構造。
【請求項２】請求項１記載の液状化防止構造におい
て、前記間隙圧調整層は、前記砂地盤に敷設された不透
水シートと、該不透水シートと構造物との間に敷設され
た粒子層とを具備し、前記流体路は、前記粒子層の間隙
に流体を出入りさせる開放パイプとを備え、前記流体部
は、液体層からなることを特徴とする液状化防止構造。
【請求項３】請求項２記載の液状化防止構造におい
て、前記間隙圧調整層は、不透水シートと、前記粒子層
と、前記開放パイプと、前記砂地盤を覆う止水壁とを具
備し、前記開放パイプは、前記止水壁外部の地盤で該地
盤の地下水位下に敷設されていることを特徴とする液状
化防止構造。
【請求項４】請求項１記載の液状化防止構造におい
て、前記間隙圧調整層は、前記地盤に敷設された不透水
シートと、前記構造物と前記不透水シートとの間に敷設
された粒子層と、該粒子層の間隙に流体を出入りさせる
流体路とを具備し、該流体路は、前記粒子層の間隙に流
体を出入りさせる開放パイプを備え、該開放パイプは、
前記粒子層に延在され、かつ大気に開放されていること
を特徴とする液状化防止構造。
【請求項５】請求項１記載の液状化防止構造におい
て、前記間隙圧調整層は、不透水層に改良された改良地
盤と、前記構造物と前記改良地盤との間に敷設された粒
子層と、該粒子層の間隙に流体を出入りさせる流体路と
を具備し、該流体路は、前記粒子層の間隙に流体を出入
りさせる開放パイプを備え、該開放パイプは、前記粒子
層に延在され、かつ大気に開放されていることを特徴と
する液状化防止構造。
【請求項６】請求項１記載の液状化防止構造におい
て、前記間隙圧調整層は、不透水層からなる自然地盤
と、前記構造物と前記自然地盤との間に敷設された粒子
層と、該粒子層の間隙に流体を出入りさせる流体路とを
具備し、該流体路は、前記粒子層の間隙に流体を出入り
させる開放パイプを備え、該開放パイプは、前記粒子層
に延在され、かつ大気に開放されていることを特徴とす
る液状化防止構造。