JP3648646B2 - 構造物の液状化対策構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震発生時に液状化の恐れのある地盤上に設置された、例えば既設のタンク（貯槽）等の構造物に適用するのに好適な構造物の液状化対策構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤上に設置された既設の古い（旧消防法により建設された）構造物、例えば地上式のタンクは、地震発生時に下方の地盤が液状化する恐れがある。このときには、タンク中心部の下方の地盤はタンクの重量によって押さえつけられているために液状化しにくいのに対し、タンク外周部の下方の地盤は、押さえつけられる力が中心部に比較して小さいうえにタンクが水平方向に回転しようとする力が地盤に大きく作用する（ロッキング現象）ため、液状化しやすい性質を有している。
【０００３】
このため、従来、このような既設のタンクの地震時の地盤の液状化対策として、以下のような構造（工法）が採用されている。
まず、タンクの周囲地盤中に、強固な支持層にまで達する剛性の高い筒状の連続壁を打設する構造がある。
【０００４】
また、別の構造として、タンクの周囲から、該タンクの中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに棒状のアンカー等の補強材を地盤中に挿入する構造もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の構造物の液状化対策構造には、以下のような問題が存在する。
まず、タンクの周囲地盤中に筒状の連続壁を構築する構造では、タンク直下の地盤が液状化したときに、タンク外周部が連続壁によって強固な支持層上に支持された形態となっているためにその沈下量が小さいのに対し、中心部においては液状化の影響を受けて沈下量が大きくなり、いわゆる不等沈下現象が生じてしまう。この結果、タンク本体に歪みが生じてしまう恐れがある。
【０００６】
一方、タンクの周囲から中心部に向けて斜めに補強材を挿入する構造では、地盤の液状化時に最も弱点となるタンク外周部の地盤は強化されないため、液状化に対する根本的な対策とはいえないという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、特に既設の構造物において地盤の液状化による影響を最小限に抑えることのできる構造物の液状化対策構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に連続壁が構築され、該連続壁の上端部が前記構造物の外周部に一体化され、かつ下端部が該下端部の下方に空隙を有して強固な支持層上の非液状化層中に位置する構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明は、軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に、前記構造物の外周部から鉛直下方に延在する第一のグラウンドアンカーと、前記構造物の外周部からその中央部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在する第二のグラウンドアンカーとが打設され、これら第一および第二のグラウンドアンカーそれぞれの上端部が、断面視上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状に形成されたブロックを介して前記構造物の外周部に一体化され、下端部が前記液状化層の下方に位置する強固な支持層に固定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物の少なくとも外周部の下方の前記液状化層が地盤改良されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物が既設の構造物であり、かつ、杭または連続壁，グラウンドアンカー，地盤改良が、後施工されたものであることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第一ないし第五の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１３】
［第一の実施の形態］
ここでは、まず、構造物の外周部の下方の地盤中に、例えば筒状の連続壁を構築する場合の例を用いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、既設のガス貯蔵用のタンク（構造物）１は、例えば、表層部が液状化しやすい液状化層Ｇ１、該液状化層Ｇ１の下方が液状化しにくい非液状化層Ｇ２、さらにその下方が強固な支持層Ｇ３となっている地盤Ｇ上に構築されている。
そして、このタンク１は、平面視円筒形のタンク本体２と、液状化層Ｇ１の表層部に形成された所定厚さのコンクリート造の基礎３とから構成されている。
【００１５】
このような既設のタンク１が構築されている地盤Ｇの液状化対策構造は、以下のようになっている。
タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った円筒状のリング架構（連続壁）５が構築されている。このリング架構５は、鉄筋コンクリート製の矢板を複数環状に配置して構成されたものである。そして、このリング架構５は、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっており、上端部は、その全周が鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化されている。
【００１６】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、該タンク１の外周部でかつコーピング６の内側の環状の部分７が地盤改良されて固化されている。
【００１７】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、リング架構５を構成する複数の矢板を地盤Ｇの液状化層Ｇ１中の所定深さまで打設する。この矢板の打設には、打撃・振動による打ち込み工法、先行掘削した孔に埋め込む埋め込み工法、圧入工法等が用いられる。
【００１８】
このようにしてリング架構５を構築した後、このリング架構５と基礎３との間隙から、タンク１の基礎３の外周部の下方の液状化層Ｇ１の環状の部分７を、薬液注入工法や高圧噴射撹拌工法等の各種地盤改良工法によって、地盤改良して固化させる。
【００１９】
次いで、前記構築したリング架構５の上端部近傍の地盤Ｇを掘り下げ、リング架構５の上端部を出現させる。そして、ここに鉄筋コンクリート造のコーピング６を構築することによってリング架構５とタンク１の基礎３とを一体化させる。これによって、図１に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００２０】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中にリング架構５が構築され、このリング架構５の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。このリング架構５によって地盤Ｇの液状化層Ｇ１中で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出すことができ、これによって地震発生時に液状化層Ｇ１が液状化したとしてもタンク１のロッキング現象を軽減させることができる。また、このリング架構５によってその外側の液状化層Ｇ１で発生する過剰水圧を遮断することができるので、タンク１を支持する液状化層Ｇ１の地震時における変形を抑えることができる。加えて、リング架構５の下端部が液状化層Ｇ１中に位置して、強固な支持層Ｇ３にまで達しない構成となっているので、液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１の中心部と外周部とでその沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減してタンク１に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００２１】
［第二の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第二の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第一の実施の形態で示したタンク１の液状化対策構造に対し、リング架構５の下端部を非液状化層Ｇ２に位置させるとともに、地盤改良する範囲を拡大した場合の例を用いて説明する。以下の説明においては、前記第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
図２に示すように、タンク１は、その外周部の直下方の地盤Ｇ中に、該タンク１の外周部に沿った円筒状のリング架構（連続壁）１０が構築されており、その上端部は、全周にわたって、鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。
【００２３】
このリング架構１０は、鋼製の矢板を複数環状に配置して連続壁状の構成としたもので、その下端部が非液状化層Ｇ２中所定の深さに位置するようになっている。このリング架構１０の下方には空隙１１が形成されており、これによってリング架構１０が沈下可能な構成となっている。
【００２４】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、その全面部分１２が地盤改良されて固化されている。
【００２５】
このような液状化対策構造を実現するには、上記第一の実施の形態と全く同様の工法を適用するが、リング架構１０を構成する複数の矢板を打設するに際しては、この矢板を非液状化層Ｇ２中に所定深さまで一旦打ち込んだ後、上方に引き上げることによって、非液状化層Ｇ２中に空隙１１を形成する。
【００２６】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中にリング架構１０が構築され、このリング架構１０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が非液状化層Ｇ２中に位置する構成とされている。これにより、前記第一の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、リング架構１０の下端部が、非液状化層Ｇ２にまで根入れされ、かつその下方に空隙１１が形成されてこのリング架構１０が沈下可能とされた構成となっている。これによって、液状化層Ｇ１が液状化した場合にも、タンク１の側方流動を防止して、強固な支持構造を実現することができる。しかもリング架構１０が沈下可能となっているので、タンク１とリング架構１０とが一体的に沈下することによって、タンク１の不等沈下を抑えてタンク本体２に歪みが生じるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、タンク１の下方の全面部分１２が地盤改良されて固化されているので、これによって、より高い液状化抵抗を発揮することができる。
【００２９】
なお、上記第二の実施の形態において、リング架構１０について、必ずしも全周にわたって連続する必要はなく、例えばタンク１に接続する配管等がある場合には、その部分のみには矢板を配置しなくてもよい。これは、リング架構１０は、液状化した地盤が基礎下から流出しようとする動きを抑える働きを、そのフープテンションに期待するものではなく、リング架構１０の曲げ剛性に期待するものであるから、部分的に矢板が欠落した状態であっても上記の対策効果を発揮することができるからである。
また、このリング架構１０を鋼製の矢板で構成するようにしたが、これ以外にも、鋼管矢板、ソイルモルタル壁、コンクリート地中壁等であってもよい。
【００３０】
［第三の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第三の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、構造物の下方の地盤中に杭を打設する場合の例を用いて説明する。以下の説明において、前記第一および第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように、タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った平面視環状の位置に、多数の杭２０，２０，…が所定間隔毎に打設されている。
【００３２】
各杭２０は、その軸線方向に沿って所定間隔ごとに多数の節２０ａ，２０ａ，…が形成されたいわゆる節杭で、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっている。そして、各杭２０の上端部は、その全周が鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。
このようにして、タンク１は、杭２０とコーピング６とからなる、いわば櫛状をなした櫛形架構２１によって支持された構成となっている。
【００３３】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、該タンク１の外周部でかつコーピング６の内側の環状の部分７が地盤改良されて固化されている。
【００３４】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、杭２０，２０，…を地盤Ｇの液状化層Ｇ１中の所定深さまで打設する。各杭２０の打設には、打撃・振動による打ち込み工法、先行掘削した孔に埋め込む埋め込み工法等が用いられる。
【００３５】
このようにして所定数の杭２０を打設した後、タンク１の基礎３の外周部の下方の液状化地盤Ｇ１の環状の部分７を、薬液注入工法や高圧噴射撹拌工法等の各種地盤改良工法によって地盤改良して固化させる。
【００３６】
次いで、杭２０，２０，…の上端部近傍の地盤Ｇを掘り下げ、杭２０，２０，…の上端部を出現させる。そして、ここに鉄筋コンクリート造のコーピング６を構築することによって杭２０，２０，…とタンク１の基礎３とを一体化させる。これによって、図３に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００３７】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に杭２０，２０，…が所定間隔ごとに打設され、これら杭２０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。
これにより、地盤中に打ち込んだ杭２０，２０，…によって、地盤Ｇを締め固めることができ、液状化の発生を抑えることができる。
また、杭２０，２０，…とコーピング６とからなる櫛形架構２１によって、地盤Ｇの液状化層Ｇ１中で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出すことができ、これによって地震発生時に液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１のロッキング現象を軽減させることができる。また、この櫛形架構２１によってその外側の液状化層Ｇ１で発生する過剰水圧を遮断することができるので、タンク１を支持する液状化層Ｇ１の地震時における変形を抑えることができる。加えて、各杭２０の下端部が液状化層Ｇ１中に位置して、強固な支持層Ｇ３にまで達しない構成となっているので、液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１の中心部と外周部とでその沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減し、タンク本体２に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００３８】
［第四の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第四の実施の形態について説明する。
例えば上記第三の実施の形態で示したタンク１の液状化対策構造に対し、地盤改良する範囲を拡大した場合の例を用いて説明する。以下の説明においては、前記第三の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、タンク１は、その外周部の直下方の地盤Ｇ中に、該タンク１の外周部に沿って所定間隔ごとに例えば節杭等の杭３０，３０，…が打設されており、その上端部は、その鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。このようにして、杭３０とコーピング６とからなる櫛形架構３２が構成されている。各杭３０は、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっている。
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、その全面部分１２が地盤改良されて固化されている。
【００４０】
このような液状化対策構造を実現するには、上記第三の実施の形態と全く同様の工法を適用する。
【００４１】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に杭３０，３０，…が所定間隔ごとに打設され、これら杭３０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。これにより、前記第三の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、タンク１の下方の全面部分１２が地盤改良されて固化されているので、これによって、より高い液状化抵抗を発揮することができる。
【００４２】
なお、上記第一ないし第四の実施の形態において、タンク１の下方の液状化層Ｇ１の環状の部分７または全面部分１２を地盤改良する構成としたが、タンク１の大きさや重量、液状化層Ｇ１の土質等によっては地盤改良しない構成としてもよい。
【００４３】
［第五の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第五の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、構造物の下方にグラウンドアンカーを打設する場合の例を用いて説明する。以下の説明において、前記第一ないし第四の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図５に示すように、タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った環状の位置に、所定間隔ごとに、多数のグラウンドアンカー４０，４１が緊張状態で打設されている。
【００４５】
グラウンドアンカー（第一のグラウンドアンカー）４０は、鉛直下方に向けて延在するよう打設されている。一方、グラウンドアンカー（第二のグラウンドアンカー）４１は、タンク１の外周部から、その中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在するよう打設されている。
これらグラウンドアンカー４０，４１は、それぞれその下端部が、液状化層Ｇ１および非液状化層Ｇ２の下方の強固な支持層Ｇ３に打ち込まれており、上端部が鉄筋コンクリート製のブロック４２を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化されている。
このブロック４２は、断面視すると上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状の形状をなしている。これにより、グラウンドアンカー４０，４１に緊張力を導入したときに、このブロック４２によって地盤Ｇに対して圧縮力が作用するようになっている。
【００４６】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、グラウンドアンカー４０，４１を削孔・設置する。
次いで、基礎３の外周部の地盤に鉄筋コンクリートでブロック４２を構築し、グラウンドアンカー４０，４１と基礎３とを一体化する。
しかる後に、各グラウンドアンカー４０，４１に所定の緊張力を導入して定着させる。
これによって、図５に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００４７】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に、鉛直下方に延在するグラウンドアンカー４０が打設され、該グラウンドアンカー４０の上端部がタンク１の基礎３の外周部にブロック４２を介して一体化され、下端部が液状化層Ｇ１の下方に位置する強固な支持層Ｇ３に固定された構成となっている。このグラウンドアンカー４０によって、タンク１の外周部に鉛直荷重が導入され、これによってタンク１の外周部から地盤Ｇに押さえ付け効果を付与することができ、液状化層Ｇ１を液状化しにくくすることができる。
また、タンク１の外周部から、中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在するグラウンドアンカー４１が打設された構成となっている。このグラウンドアンカー４１の引張抵抗によって液状化層Ｇ１の剪断変形を抑制することができる。
【００４８】
さらに、これらグラウンドアンカー４０、４１の上端部が断面視クサビ状のブロック４２に固定された構成となっている。これにより、グラウンドアンカー４０，４１に導入された緊張力によって、ブロック４２から地盤Ｇに圧縮力を有効に作用させることができ、上記効果をより顕著なものとすることができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層Ｇ１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００４９】
なお、上記第一ないし第五の実施の形態において、本発明に係る構造物の液状化対策構造を適用する構造物の一例として円筒状のタンク１を用いたが、もちろん、構造物の規模、形状等を問うものではなく、さらには既設の構造物だけでなく、新設の構造物にも適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の外周部の下方の地盤中に連続壁を構築し、その上端部を構造物の外周部に一体化し、かつ下端部を該下端部の下方に空隙を有するように強固な支持層上の非液状化層中に位置させる構成とした。このようにして設けた連続壁が地盤内で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出し、これによって構造物のロッキング現象を軽減させることができる。また、連続壁の外側の地盤で発生する過剰水圧を遮断することができるので、構造物を支持する地盤の地震時における剪断変形を抑えることができる。加えて、連続壁が非液状化層中に位置しており、強固な支持層にまで達しない構成となっているので、地盤が液状化した場合にも構造物の中心部と外周部とで沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減し、構造物に歪みが生じるのを防止することができる。
また、連続壁の下端部を非液状化層にまで根入れし、かつその下方に空隙が形成されて連続壁を沈下可能としておくことによって、液状化層が液状化した場合にも構造物の側方流動を防止することができるうえ、構造物と連続壁とが一体的に沈下し、構造物の不等沈下を抑えて構造物本体に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、上記液状化構造によって、地盤の液状化による影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００５１】
請求項２に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の外周部の下方の地盤中に、構造物の外周部から鉛直下方に延在する第一のグラウンドアンカーと、外周部から中心部の鉛直下方位置に向けて延在する第二のグラウンドアンカーとを打設し、これらそれぞれのグラウンドアンカーの上端部を、断面視上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状に形成されたブロックを介して構造物の外周部に一体化し、下端部を液状化層の下方に位置する強固な支持層に固定する構成とした。これにより、第一のグラウンドアンカーによって、構造物の外周部に鉛直荷重が導入され、これによって構造物の外周部から地盤に押さえ付け効果を付与することができ、液状化しにくくすることができる。また、構造物の外周部から中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに打設した第二のグラウンドアンカーにより、その引張抵抗によって、構造物の剪断変形の抑制を図ることも可能となる。
さらに、これら第一および第二のグラウンドアンカーの上端部が断面視クサビ状のブロックに固定された構成となっているので、第一および第二のグラウンドアンカーに導入された緊張力によって、ブロックから地盤に圧縮力を有効に作用させることができ、上記効果をより顕著なものとすることができる。
【００５２】
請求項３に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の少なくとも外周部の下方の地盤を地盤改良した構成となっている。これにより、さらに液状化に対する抵抗力を高めることができ、請求項１または２に係る効果をより一層顕著なものとすることができる。
【００５３】
請求項４に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物が既設の構造物であり、かつ杭または連続壁，グラウンドアンカー，地盤改良が後施工されたものである構成となっている。このようにして既設の構造物に後から液状化対策を施すことによって、液状化に対する影響を従来よりも大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第一の例を示す立断面図である。
【図２】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第二の例を示す立断面図である。
【図３】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第三の例を示す立断面図である。
【図４】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第四の例を示す立断面図である。
【図５】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第五の例を示す立断面図である。
【符号の説明】
１ タンク（構造物）
５，１０ リング架構（連続壁）
２０，３０ 杭
４０ グラウンドアンカー（第一のグラウンドアンカー）
４１ グラウンドアンカー（第二のグラウンドアンカー）
Ｇ 地盤
Ｇ１ 液状化層
Ｇ２ 非液状化層
Ｇ３ 強固な支持層
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震発生時に液状化の恐れのある地盤上に設置された、例えば既設のタンク（貯槽）等の構造物に適用するのに好適な構造物の液状化対策構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤上に設置された既設の古い（旧消防法により建設された）構造物、例えば地上式のタンクは、地震発生時に下方の地盤が液状化する恐れがある。このときには、タンク中心部の下方の地盤はタンクの重量によって押さえつけられているために液状化しにくいのに対し、タンク外周部の下方の地盤は、押さえつけられる力が中心部に比較して小さいうえにタンクが水平方向に回転しようとする力が地盤に大きく作用する（ロッキング現象）ため、液状化しやすい性質を有している。
【０００３】
このため、従来、このような既設のタンクの地震時の地盤の液状化対策として、以下のような構造（工法）が採用されている。
まず、タンクの周囲地盤中に、強固な支持層にまで達する剛性の高い筒状の連続壁を打設する構造がある。
【０００４】
また、別の構造として、タンクの周囲から、該タンクの中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに棒状のアンカー等の補強材を地盤中に挿入する構造もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の構造物の液状化対策構造には、以下のような問題が存在する。
まず、タンクの周囲地盤中に筒状の連続壁を構築する構造では、タンク直下の地盤が液状化したときに、タンク外周部が連続壁によって強固な支持層上に支持された形態となっているためにその沈下量が小さいのに対し、中心部においては液状化の影響を受けて沈下量が大きくなり、いわゆる不等沈下現象が生じてしまう。この結果、タンク本体に歪みが生じてしまう恐れがある。
【０００６】
一方、タンクの周囲から中心部に向けて斜めに補強材を挿入する構造では、地盤の液状化時に最も弱点となるタンク外周部の地盤は強化されないため、液状化に対する根本的な対策とはいえないという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、特に既設の構造物において地盤の液状化による影響を最小限に抑えることのできる構造物の液状化対策構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に連続壁が構築され、該連続壁の上端部が前記構造物の外周部に一体化され、かつ下端部が該下端部の下方に空隙を有して強固な支持層上の非液状化層中に位置する構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明は、軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に、前記構造物の外周部から鉛直下方に延在する第一のグラウンドアンカーと、前記構造物の外周部からその中央部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在する第二のグラウンドアンカーとが打設され、これら第一および第二のグラウンドアンカーそれぞれの上端部が、断面視上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状に形成されたブロックを介して前記構造物の外周部に一体化され、下端部が前記液状化層の下方に位置する強固な支持層に固定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物の少なくとも外周部の下方の前記液状化層が地盤改良されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物が既設の構造物であり、かつ、杭または連続壁，グラウンドアンカー，地盤改良が、後施工されたものであることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第一ないし第五の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１３】
［第一の実施の形態］
ここでは、まず、構造物の外周部の下方の地盤中に、例えば筒状の連続壁を構築する場合の例を用いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、既設のガス貯蔵用のタンク（構造物）１は、例えば、表層部が液状化しやすい液状化層Ｇ１、該液状化層Ｇ１の下方が液状化しにくい非液状化層Ｇ２、さらにその下方が強固な支持層Ｇ３となっている地盤Ｇ上に構築されている。
そして、このタンク１は、平面視円筒形のタンク本体２と、液状化層Ｇ１の表層部に形成された所定厚さのコンクリート造の基礎３とから構成されている。
【００１５】
このような既設のタンク１が構築されている地盤Ｇの液状化対策構造は、以下のようになっている。
タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った円筒状のリング架構（連続壁）５が構築されている。このリング架構５は、鉄筋コンクリート製の矢板を複数環状に配置して構成されたものである。そして、このリング架構５は、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっており、上端部は、その全周が鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化されている。
【００１６】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、該タンク１の外周部でかつコーピング６の内側の環状の部分７が地盤改良されて固化されている。
【００１７】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、リング架構５を構成する複数の矢板を地盤Ｇの液状化層Ｇ１中の所定深さまで打設する。この矢板の打設には、打撃・振動による打ち込み工法、先行掘削した孔に埋め込む埋め込み工法、圧入工法等が用いられる。
【００１８】
このようにしてリング架構５を構築した後、このリング架構５と基礎３との間隙から、タンク１の基礎３の外周部の下方の液状化層Ｇ１の環状の部分７を、薬液注入工法や高圧噴射撹拌工法等の各種地盤改良工法によって、地盤改良して固化させる。
【００１９】
次いで、前記構築したリング架構５の上端部近傍の地盤Ｇを掘り下げ、リング架構５の上端部を出現させる。そして、ここに鉄筋コンクリート造のコーピング６を構築することによってリング架構５とタンク１の基礎３とを一体化させる。これによって、図１に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００２０】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中にリング架構５が構築され、このリング架構５の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。このリング架構５によって地盤Ｇの液状化層Ｇ１中で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出すことができ、これによって地震発生時に液状化層Ｇ１が液状化したとしてもタンク１のロッキング現象を軽減させることができる。また、このリング架構５によってその外側の液状化層Ｇ１で発生する過剰水圧を遮断することができるので、タンク１を支持する液状化層Ｇ１の地震時における変形を抑えることができる。加えて、リング架構５の下端部が液状化層Ｇ１中に位置して、強固な支持層Ｇ３にまで達しない構成となっているので、液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１の中心部と外周部とでその沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減してタンク１に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００２１】
［第二の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第二の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第一の実施の形態で示したタンク１の液状化対策構造に対し、リング架構５の下端部を非液状化層Ｇ２に位置させるとともに、地盤改良する範囲を拡大した場合の例を用いて説明する。以下の説明においては、前記第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
図２に示すように、タンク１は、その外周部の直下方の地盤Ｇ中に、該タンク１の外周部に沿った円筒状のリング架構（連続壁）１０が構築されており、その上端部は、全周にわたって、鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。
【００２３】
このリング架構１０は、鋼製の矢板を複数環状に配置して連続壁状の構成としたもので、その下端部が非液状化層Ｇ２中所定の深さに位置するようになっている。このリング架構１０の下方には空隙１１が形成されており、これによってリング架構１０が沈下可能な構成となっている。
【００２４】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、その全面部分１２が地盤改良されて固化されている。
【００２５】
このような液状化対策構造を実現するには、上記第一の実施の形態と全く同様の工法を適用するが、リング架構１０を構成する複数の矢板を打設するに際しては、この矢板を非液状化層Ｇ２中に所定深さまで一旦打ち込んだ後、上方に引き上げることによって、非液状化層Ｇ２中に空隙１１を形成する。
【００２６】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中にリング架構１０が構築され、このリング架構１０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が非液状化層Ｇ２中に位置する構成とされている。これにより、前記第一の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、リング架構１０の下端部が、非液状化層Ｇ２にまで根入れされ、かつその下方に空隙１１が形成されてこのリング架構１０が沈下可能とされた構成となっている。これによって、液状化層Ｇ１が液状化した場合にも、タンク１の側方流動を防止して、強固な支持構造を実現することができる。しかもリング架構１０が沈下可能となっているので、タンク１とリング架構１０とが一体的に沈下することによって、タンク１の不等沈下を抑えてタンク本体２に歪みが生じるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、タンク１の下方の全面部分１２が地盤改良されて固化されているので、これによって、より高い液状化抵抗を発揮することができる。
【００２９】
なお、上記第二の実施の形態において、リング架構１０について、必ずしも全周にわたって連続する必要はなく、例えばタンク１に接続する配管等がある場合には、その部分のみには矢板を配置しなくてもよい。これは、リング架構１０は、液状化した地盤が基礎下から流出しようとする動きを抑える働きを、そのフープテンションに期待するものではなく、リング架構１０の曲げ剛性に期待するものであるから、部分的に矢板が欠落した状態であっても上記の対策効果を発揮することができるからである。
また、このリング架構１０を鋼製の矢板で構成するようにしたが、これ以外にも、鋼管矢板、ソイルモルタル壁、コンクリート地中壁等であってもよい。
【００３０】
［第三の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第三の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、構造物の下方の地盤中に杭を打設する場合の例を用いて説明する。以下の説明において、前記第一および第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように、タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った平面視環状の位置に、多数の杭２０，２０，…が所定間隔毎に打設されている。
【００３２】
各杭２０は、その軸線方向に沿って所定間隔ごとに多数の節２０ａ，２０ａ，…が形成されたいわゆる節杭で、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっている。そして、各杭２０の上端部は、その全周が鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。
このようにして、タンク１は、杭２０とコーピング６とからなる、いわば櫛状をなした櫛形架構２１によって支持された構成となっている。
【００３３】
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、該タンク１の外周部でかつコーピング６の内側の環状の部分７が地盤改良されて固化されている。
【００３４】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、杭２０，２０，…を地盤Ｇの液状化層Ｇ１中の所定深さまで打設する。各杭２０の打設には、打撃・振動による打ち込み工法、先行掘削した孔に埋め込む埋め込み工法等が用いられる。
【００３５】
このようにして所定数の杭２０を打設した後、タンク１の基礎３の外周部の下方の液状化地盤Ｇ１の環状の部分７を、薬液注入工法や高圧噴射撹拌工法等の各種地盤改良工法によって地盤改良して固化させる。
【００３６】
次いで、杭２０，２０，…の上端部近傍の地盤Ｇを掘り下げ、杭２０，２０，…の上端部を出現させる。そして、ここに鉄筋コンクリート造のコーピング６を構築することによって杭２０，２０，…とタンク１の基礎３とを一体化させる。これによって、図３に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００３７】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に杭２０，２０，…が所定間隔ごとに打設され、これら杭２０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。
これにより、地盤中に打ち込んだ杭２０，２０，…によって、地盤Ｇを締め固めることができ、液状化の発生を抑えることができる。
また、杭２０，２０，…とコーピング６とからなる櫛形架構２１によって、地盤Ｇの液状化層Ｇ１中で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出すことができ、これによって地震発生時に液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１のロッキング現象を軽減させることができる。また、この櫛形架構２１によってその外側の液状化層Ｇ１で発生する過剰水圧を遮断することができるので、タンク１を支持する液状化層Ｇ１の地震時における変形を抑えることができる。加えて、各杭２０の下端部が液状化層Ｇ１中に位置して、強固な支持層Ｇ３にまで達しない構成となっているので、液状化層Ｇ１が液状化した場合にもタンク１の中心部と外周部とでその沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減し、タンク本体２に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００３８】
［第四の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第四の実施の形態について説明する。
例えば上記第三の実施の形態で示したタンク１の液状化対策構造に対し、地盤改良する範囲を拡大した場合の例を用いて説明する。以下の説明においては、前記第三の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、タンク１は、その外周部の直下方の地盤Ｇ中に、該タンク１の外周部に沿って所定間隔ごとに例えば節杭等の杭３０，３０，…が打設されており、その上端部は、その鉄筋コンクリート製の環状のコーピング６を介してタンク１の外周部に一体化されている。このようにして、杭３０とコーピング６とからなる櫛形架構３２が構成されている。各杭３０は、その下端部が液状化層Ｇ１中所定の深さに位置するようになっている。
さらに、タンク１の下方の液状化層Ｇ１は、その全面部分１２が地盤改良されて固化されている。
【００４０】
このような液状化対策構造を実現するには、上記第三の実施の形態と全く同様の工法を適用する。
【００４１】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に杭３０，３０，…が所定間隔ごとに打設され、これら杭３０の上端部がコーピング６を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化され、下端部が液状化層Ｇ１中に位置する構成とされている。これにより、前記第三の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、タンク１の下方の全面部分１２が地盤改良されて固化されているので、これによって、より高い液状化抵抗を発揮することができる。
【００４２】
なお、上記第一ないし第四の実施の形態において、タンク１の下方の液状化層Ｇ１の環状の部分７または全面部分１２を地盤改良する構成としたが、タンク１の大きさや重量、液状化層Ｇ１の土質等によっては地盤改良しない構成としてもよい。
【００４３】
［第五の実施の形態］
次に、本発明に係る構造物の液状化対策構造の第五の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、構造物の下方にグラウンドアンカーを打設する場合の例を用いて説明する。以下の説明において、前記第一ないし第四の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図５に示すように、タンク１の外周部の直下方の地盤Ｇ中には、該タンク１の外周部に沿った環状の位置に、所定間隔ごとに、多数のグラウンドアンカー４０，４１が緊張状態で打設されている。
【００４５】
グラウンドアンカー（第一のグラウンドアンカー）４０は、鉛直下方に向けて延在するよう打設されている。一方、グラウンドアンカー（第二のグラウンドアンカー）４１は、タンク１の外周部から、その中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在するよう打設されている。
これらグラウンドアンカー４０，４１は、それぞれその下端部が、液状化層Ｇ１および非液状化層Ｇ２の下方の強固な支持層Ｇ３に打ち込まれており、上端部が鉄筋コンクリート製のブロック４２を介してタンク１の基礎３の外周部に一体化されている。
このブロック４２は、断面視すると上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状の形状をなしている。これにより、グラウンドアンカー４０，４１に緊張力を導入したときに、このブロック４２によって地盤Ｇに対して圧縮力が作用するようになっている。
【００４６】
このような液状化対策構造を実現するには、まず既設のタンク１の基礎３から例えば２〜３ｍ外周側に、グラウンドアンカー４０，４１を削孔・設置する。
次いで、基礎３の外周部の地盤に鉄筋コンクリートでブロック４２を構築し、グラウンドアンカー４０，４１と基礎３とを一体化する。
しかる後に、各グラウンドアンカー４０，４１に所定の緊張力を導入して定着させる。
これによって、図５に示したタンク１の液状化対策構造の施工が完了する。
【００４７】
上述したタンク１の液状化対策構造では、タンク１の外周部の下方の地盤Ｇ中に、鉛直下方に延在するグラウンドアンカー４０が打設され、該グラウンドアンカー４０の上端部がタンク１の基礎３の外周部にブロック４２を介して一体化され、下端部が液状化層Ｇ１の下方に位置する強固な支持層Ｇ３に固定された構成となっている。このグラウンドアンカー４０によって、タンク１の外周部に鉛直荷重が導入され、これによってタンク１の外周部から地盤Ｇに押さえ付け効果を付与することができ、液状化層Ｇ１を液状化しにくくすることができる。
また、タンク１の外周部から、中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在するグラウンドアンカー４１が打設された構成となっている。このグラウンドアンカー４１の引張抵抗によって液状化層Ｇ１の剪断変形を抑制することができる。
【００４８】
さらに、これらグラウンドアンカー４０、４１の上端部が断面視クサビ状のブロック４２に固定された構成となっている。これにより、グラウンドアンカー４０，４１に導入された緊張力によって、ブロック４２から地盤Ｇに圧縮力を有効に作用させることができ、上記効果をより顕著なものとすることができる。
このようにして、地盤Ｇの液状化層Ｇ１の液状化による既設のタンク１への影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００４９】
なお、上記第一ないし第五の実施の形態において、本発明に係る構造物の液状化対策構造を適用する構造物の一例として円筒状のタンク１を用いたが、もちろん、構造物の規模、形状等を問うものではなく、さらには既設の構造物だけでなく、新設の構造物にも適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の外周部の下方の地盤中に連続壁を構築し、その上端部を構造物の外周部に一体化し、かつ下端部を該下端部の下方に空隙を有するように強固な支持層上の非液状化層中に位置させる構成とした。このようにして設けた連続壁が地盤内で鉛直および水平方向の抵抗力を生み出し、これによって構造物のロッキング現象を軽減させることができる。また、連続壁の外側の地盤で発生する過剰水圧を遮断することができるので、構造物を支持する地盤の地震時における剪断変形を抑えることができる。加えて、連続壁が非液状化層中に位置しており、強固な支持層にまで達しない構成となっているので、地盤が液状化した場合にも構造物の中心部と外周部とで沈下量に大きな差が生じるのを抑えることができ、これによって不等沈下を軽減し、構造物に歪みが生じるのを防止することができる。
また、連続壁の下端部を非液状化層にまで根入れし、かつその下方に空隙が形成されて連続壁を沈下可能としておくことによって、液状化層が液状化した場合にも構造物の側方流動を防止することができるうえ、構造物と連続壁とが一体的に沈下し、構造物の不等沈下を抑えて構造物本体に歪みが生じるのを防止することができる。
このようにして、上記液状化構造によって、地盤の液状化による影響を従来よりも大幅に軽減することが可能となる。
【００５１】
請求項２に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の外周部の下方の地盤中に、構造物の外周部から鉛直下方に延在する第一のグラウンドアンカーと、外周部から中心部の鉛直下方位置に向けて延在する第二のグラウンドアンカーとを打設し、これらそれぞれのグラウンドアンカーの上端部を、断面視上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状に形成されたブロックを介して構造物の外周部に一体化し、下端部を液状化層の下方に位置する強固な支持層に固定する構成とした。これにより、第一のグラウンドアンカーによって、構造物の外周部に鉛直荷重が導入され、これによって構造物の外周部から地盤に押さえ付け効果を付与することができ、液状化しにくくすることができる。また、構造物の外周部から中心部の鉛直下方位置に向けて斜めに打設した第二のグラウンドアンカーにより、その引張抵抗によって、構造物の剪断変形の抑制を図ることも可能となる。
さらに、これら第一および第二のグラウンドアンカーの上端部が断面視クサビ状のブロックに固定された構成となっているので、第一および第二のグラウンドアンカーに導入された緊張力によって、ブロックから地盤に圧縮力を有効に作用させることができ、上記効果をより顕著なものとすることができる。
【００５２】
請求項３に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物の少なくとも外周部の下方の地盤を地盤改良した構成となっている。これにより、さらに液状化に対する抵抗力を高めることができ、請求項１または２に係る効果をより一層顕著なものとすることができる。
【００５３】
請求項４に係る構造物の液状化対策構造によれば、構造物が既設の構造物であり、かつ杭または連続壁，グラウンドアンカー，地盤改良が後施工されたものである構成となっている。このようにして既設の構造物に後から液状化対策を施すことによって、液状化に対する影響を従来よりも大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第一の例を示す立断面図である。
【図２】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第二の例を示す立断面図である。
【図３】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第三の例を示す立断面図である。
【図４】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第四の例を示す立断面図である。
【図５】本発明に係る構造物の液状化対策構造の第五の例を示す立断面図である。
【符号の説明】
１ タンク（構造物）
５，１０ リング架構（連続壁）
２０，３０ 杭
４０ グラウンドアンカー（第一のグラウンドアンカー）
４１ グラウンドアンカー（第二のグラウンドアンカー）
Ｇ 地盤
Ｇ１ 液状化層
Ｇ２ 非液状化層
Ｇ３ 強固な支持層
Claims (4)
- 軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に連続壁が構築され、該連続壁の上端部が前記構造物の外周部に一体化され、かつ下端部が該下端部の下方に空隙を有して強固な支持層上の非液状化層中に位置する構成とされていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
- 軟弱な液状化層上に構築された構造物の液状化対策構造であって、該構造物の外周部の下方の地盤中に、前記構造物の外周部から鉛直下方に延在する第一のグラウンドアンカーと、前記構造物の外周部からその中央部の鉛直下方位置に向けて斜めに延在する第二のグラウンドアンカーとが打設され、これら第一および第二のグラウンドアンカーそれぞれの上端部が、断面視上方から下方に向けてその幅寸法が漸次小さくなるクサビ状に形成されたブロックを介して前記構造物の外周部に一体化され、下端部が前記液状化層の下方に位置する強固な支持層に固定されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
- 請求項１または２記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物の少なくとも外周部の下方の前記液状化層が地盤改良されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
- 請求項１ないし３のいずれかに記載の構造物の液状化対策構造において、前記構造物が既設の構造物であり、かつ杭または連続壁，グラウンドアンカー，地盤改良が、後施工されたものであることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
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