JP3690432B2 - Structure foundation - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物基礎に係り、特に地震の発生に伴う砂質地盤の液状化、またそれに伴う地盤流動化により地盤中に構築された構造物基礎が変位、損壊するのを防止するために流動化圧分散壁と流動化抑止壁とを設けた構造物基礎に関する。
【0002】
【従来の技術】
臨海地域には地震時に液状化の生じるおそれのある埋立て地等が多くある。これらの埋立て地等に建設される高速道路の多くは、空間を重層的に利用して土地の有効利用等を図るために、連続橋梁形式による立体化がなされている。そして橋梁下部工としての橋脚基礎のほとんどは杭基礎によって支持層に支持されている。このため、連続橋梁の基礎が地震時に液状化のおそれのある砂質地盤の層(以下、この層を液状化層と記す。)中に建設されても、その安全性は十分保持されるようになっている。
【0003】
一方、河口近くに造成された埋立て地等には水上交通のために多数の運河等の水路が建設されている。たとえば、図6に示したように、連続橋梁の橋桁51が水路52上を直交あるいは斜交して跨ぐ場合も多い。このとき水路52を跨ぐ橋桁51を支持する橋脚基礎Pは比較的水路護岸に近接して建設されている。当然、この橋脚基礎Pも(常時を破線で表示)液状化層54の下方にある支持層53に基礎杭57により支持されている。
ところで、大きな地震が起こり橋脚基礎Pが建設されている緩い砂質土層が液状化すると、この液状化層54の水平支持力は極端に低下する。同時に橋桁51、柱55および基礎フーチング56に作用する慣性力により杭頭57aには過大な外力が作用し、杭頭57aが塑性変形する。また、液状化によって地盤の水平支持力が失われている状態で液状化圧を含む土水圧が開放面となる水路側の護岸60に向けて作用すると、護岸60の構造が作用土水圧に抵抗できなくなり水路側にはらみ出す。この結果、地盤が陸側から水路側に向かって側方変位する現象が生じ、橋脚基礎Pの基礎杭57、基礎フーチング56も地盤の側方変位により側方へ変位する(本明細書では、以後この地盤の変位現象を「地盤流動化」または単に「流動化」と呼ぶ)。
【0004】
既往の調査、研究によると、地震の被害を受けた橋脚基礎Pの永久変形は、地震時、すなわち液状化時に生じる基礎本体の塑性変形による影響より、液状化に伴い生じた地震後の地盤流動化による側方変位の影響の方が支配的なことが認められている。
また、この流動化が生じた地盤中に橋脚基礎Pが位置していると、図7に示したように、基礎フーチング56及び基礎杭57が地盤の流動化圧を負担し、橋脚基礎Pの側方変位が抑止されることが知られている。このとき、基礎杭57には過大な流動化圧が作用し、塑性変形した杭頭57aには大きな水平力と回転モーメントが作用する。このため、地中の基礎杭57の一部が損壊するとともに、柱55の上端では基礎の変位量が拡大され、橋桁51が沓座(図示せず)から脱落したり、最悪な場合、落橋するおそれもある。
【0005】
したがって、上述のような地盤流動化のおそれのある地盤内に構築された既設の橋脚基礎に対して所定の補強構造を、緊急的に付加することが必要となってきた。その対策工として、橋脚基礎及びその周辺の液状化の生じる範囲を地盤改良する方法と、地中連続壁等の抗土圧構造物で橋脚基礎の外周を取り囲む方法とが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、地盤改良による対策工の場合、既設橋梁の桁下空間での施工が困難であり、また施工範囲が広いため、その工費も高くなるという問題がある。
地中連続壁等の抗土圧構造物で既設橋脚基礎を補強する対策工も、同様に既設橋梁の桁下空間での作業が困難であり、壁体施工費が高いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する問題点を解消し、安価な構造を付加して地盤の流動化によって橋脚基礎に作用する土圧を、基礎フーチングを介して分散させ、既設の杭にかかる負担を軽減させるために、流動化圧分散壁と流動化抑止壁とを設けた構造物基礎を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は地盤背面側に地盤流動化の原因となる開放面が位置する既設の構造物基礎の前面位置に、下端が非流動化層まで根入れされ、上端が前記構造物基礎の基礎版の高さに相当する位置にあり、前記構造物基礎の前面のほぼ全幅にわたって一体的に構築された流動化圧分散壁と、前記構造物基礎版の両側面に、下端が支持層に根入れされ、上端が前記基礎版の高さに相当する位置にあり、前記構造物基礎の流動化方向に沿って一体的に構築された流動化抑止壁とを備え、前記流動化圧分散壁の上端と前記流動化抑止壁の上端とが拡幅基礎版により前記基礎版に連結されることで、前記流動化圧分散壁に作用する流動化圧のうち、前記流動化圧分散壁の上端が負担する流動化圧が、前記拡幅基礎版ないし前記構造物基礎を介して前記流動化抑止壁に伝達され、前記流動化圧が前記流動化抑止壁に支持されるようにしたことを特徴とする。
【0009】
前記流動化圧が、前記基礎構造物を支持して、その先端が支持層に根入れされた基礎杭にも伝達され、前記基礎杭と前記流動化圧抑止壁とで分担支持されるようにすることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構造物基礎の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は、水路護岸の近くに建設された既設の橋脚基礎に付加して構築された構造物基礎の全体を示した斜視図である。同図はその一部が切欠かれ、流動化圧の力の伝達経路が模式的に付加して示されている。図1に示したように、橋脚基礎Pの基礎杭1上の既設の基礎フーチング2の側面には拡幅フーチング10が増設されている。また、この拡幅フーチング10の前面には流動化圧分散壁11が、基礎版としての基礎フーチング2の両側面には流動化抑止壁12が構築されている。なお、橋脚基礎Pの基礎杭1は、液状化層6、非流動化層7を貫通し、先端が支持層8に根入れしている。また流動化圧の作用する側の背面側には水路が位置し、開放面としての水路護岸9が構築されている。以下に詳述するように地震後の地盤の流動化に伴って作用する流動化圧は流動化圧分散壁11に作用し、拡幅フーチング10及び基礎フーチング2を介して流動化抑止壁12及び基礎杭1に伝達される。このように流動化圧に対する基礎杭1の負担は大幅に軽減され、剛性の大きな流動化抑止壁12により基礎フーチング2の側方変位が十分に抑止され、構造物基礎の変位量も許容値内に抑えることができる。
【0011】
以下、流動化圧分散壁と流動化抑止壁とが設けられた構造物基礎の構成について図2〜図4を参照して説明する。既設の橋脚基礎Pの基礎フーチング2は、図2の平面図に示したように、18本の基礎杭1により支持されている。そして基礎フーチング2上には3本の鉄筋コンクリート柱3が橋軸直角方向に並んで立設され、梁4を支持している。さらに基礎フーチング2の周囲の三方の側面を囲むように拡幅フーチング10が増設されている。拡幅フーチング10は鉄筋コンクリートからなり、多数の継手筋(図示せず)が既設の基礎フーチング2の側面にケミカルアンカー等により連結されている。これにより前記継手筋を介して拡幅フーチング10と基礎フーチング2とが構造的に一体化されている。
【0012】
拡幅フーチング10の陸側前面には流動化圧分散壁11としての鋼矢板壁が施工されている。この鋼矢板壁は、図5(a)に示したような断面形状の鋼矢板21を連結して打設された壁体である。この鋼矢板21の断面形はH字形をなし、フランジ21aに相当する部分は直線形鋼矢板が、ウェブ21bに相当する部分には厚板鋼板が2枚のフランジ21aは厚板鋼板からなるウェブ21bで溶接により連結されている。鋼矢板21単体の断面係数はフランジ幅と等しい直径の鋼管矢板等に比べても十分大きい。
【0013】
この鋼矢板21を施工するには、まず基礎フーチング2の周囲を基礎底面まで根切りした後、前述の拡幅フーチング10を施工する前に、図4に示したように、基礎フーチング2の全幅の範囲にわたって施工する。その先端は液状化層6の下の非流動化層7まで根入れされている。この先端は非流動化層7まで根入れされていれば、支持層8まで貫通されていなくてもよい。先端は壁体に荷重が作用した際に、壁体の回転が拘束できる程度に非流動化層7に根入れさせることが好ましい。一方、上端は後打ちされる拡幅フーチング10のコンクリートによって確実に固定される。このため、基礎底面部分から所定ののみ込み長分が突き出した状態で打ち止められる。
なお、流動化圧分散壁11に使用される鋼矢板21としては、図5(a)に示した以外に、同図(b)、(c)に示したような各種の鋼矢板21を使用することができる。同図(b)に示した鋼矢板21ではウェブ21bに相当する厚板鋼板が2枚用いられている。これにより、壁体剛性をより同図(a)より大きくとることができる。また、同図(c)に示したように、U字形鋼矢板を組み合わせた箱形の鋼矢板21を使用してもよい。なお、鋼矢板21の打設は、桁下空間で施工可能な長さのものを接続しながら連結することが好ましい。
【0014】
一方、拡幅フーチング10の両側面には流動化抑止壁12としての公知の地中連続壁が施工されている。この地中連続壁の先端は図3、4に示したように既設の基礎杭1と同じ深さの支持層8まで到達している。また、図2に示したように、橋桁5を受ける梁4が拡幅フーチング10位置まで張り出している。このため、梁下空間に壁体施工のための掘削機が設置できず、梁位置での壁体構築が困難となっている。そこで、本実施の形態では、壁体は2分割施工され、2壁体が1列に梁幅に近い隙間をあけて施工されている。なお、梁下空間で施工可能なコンパクトな掘削機であれば、同掘削機により全体が1枚の地中連続壁を構築するのが好ましい。なお、本実施の形態では、各地中連続壁の上端は拡幅フーチング10と剛接合されている。
【0015】
次に、拡幅フーチング10で支持された流動化圧分散壁11及び流動化抑止壁12の役割について図1を参照して説明する。
図1において、流動化圧分散壁11に作用する流動化圧は白抜き矢印で示されている。この流動化圧は、実際には地盤深さに応じた台形分布荷重として流動化層(液状化層6に一致する。)の全高にわたり流動化圧分散壁11の前面に作用する。この壁面全体に作用した流動化圧は上下端の支点位置15、16で分担支持される。すなわち、各反力は拡幅フーチング10内の上端支点15と、液状化層6より下の非流動化層7内の下端支点16に水平な帯状に分布する。このとき下端支点16が分担する反力は非流動化層7の地盤反力係数によって異なるが、本実施の形態では、上端支点15と下端支点16との荷重分担比はおよそ7:3になっている。上端支点15で負担された流動化圧は、さらに基礎フーチング2及び拡幅フーチング10を介して剛比に応じて流動化抑止壁12及び既設の基礎杭1に伝達される。このときの分担割合はおよそ2:1程度になるように流動化抑止壁12の断面係数を設定することが好ましい。また、地中連続壁を構築する際に溝内に建て込まれる鉄筋かごは上部工と干渉しないように上下方向に分割して建て込みながら鉄筋かごを接続して一体化するようにしてもよい。
【0016】
以上の説明は、既設の橋脚基礎に付加するように流動化圧分散壁と流動化抑止壁とを設けたものであるが、新設の橋脚基礎において流動化抑止壁の配置及び施工延長を増やすことで鉛直支持力をより多く負担するようにし、基礎杭の本数を減らすようにしてもよい。
また、この構造物基礎を、水際に建設された中高層建物の基礎等、橋脚基礎以外の構造物に適用することも有効である。
【0017】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、地盤流動化層に構築された既設の構造物基礎の変位を許容値内におさめることができ、地盤の流動化による橋桁等の上部工への影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構造物基礎の一実施の態様としての橋脚基礎を示した斜視図。
【図2】図1に示した橋脚基礎を平面視して示した平面図。
【図3】図1に示した橋脚基礎をIII−III断面線に沿って示した側面断面図。
【図4】図1に示した橋脚基礎をIV−IV断面線に沿って示した正面断面図。
【図5】流動化圧分散壁を構成する単体鋼矢板の断面形状及び連結状態を示した部分平面図。
【図6】従来の橋脚基礎の地盤流動化による変位状態を示した状態説明図。
【図7】図6に示した変位状態を平面的に示した状態説明図。
【符号の説明】
1 基礎杭
2 基礎フーチング
6 液状化層
7 非流動化層
8 支持層
10 拡幅フーチング
11 流動化圧分散壁
12 流動化抑止壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure foundation, especially flow for liquefaction of sandy soil due to earthquakes, also the structure foundation built in the ground by ground fluidization associated therewith to prevent displacement, from being damaged The present invention relates to a structure foundation provided with a pressure dispersion wall and a fluidization deterring wall .
[0002]
[Prior art]
There are many landfills in the coastal area where liquefaction may occur during an earthquake. Many of the expressways constructed in these landfills are three-dimensional in the form of continuous bridges in order to make effective use of land by using multiple layers of space. And most of the pier foundation as the bridge substructure is supported by the support layer by the pile foundation. For this reason, even if the foundation of a continuous bridge is constructed in a layer of sandy ground that may be liquefied during an earthquake (hereinafter referred to as the liquefied layer), its safety is sufficiently maintained. It has become.
[0003]
On the other hand, a large number of canals and other waterways are constructed in landfills near the river mouth for water transportation. For example, as shown in FIG. 6, the
By the way, when a large earthquake occurs and the loose sandy soil layer on which the pier foundation P is constructed is liquefied, the horizontal supporting force of the
[0004]
According to past investigations and studies, the permanent deformation of the pier foundation P damaged by the earthquake is due to the liquefaction caused by the plastic deformation of the foundation body during the earthquake, that is, the ground flow after the earthquake caused by the liquefaction. It is recognized that the influence of lateral displacement due to crystallization is dominant.
When the pier foundation P is located in the ground where the fluidization has occurred, the
[0005]
Therefore, it has become necessary to urgently add a predetermined reinforcing structure to the existing pier foundation constructed in the ground where there is a risk of ground fluidization as described above. As countermeasures, there have been proposed a method of improving the ground of the pier foundation and the surrounding liquefaction range, and a method of surrounding the outer periphery of the pier foundation with an anti-earth pressure structure such as an underground continuous wall.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of countermeasure work by ground improvement, there is a problem that it is difficult to construct the existing bridge in the space under the girder, and the construction range is wide, so that the construction cost becomes high.
Measures to reinforce existing pier foundations with anti-earthquake structures such as underground continuous walls are also difficult to work in under-girder space of existing bridges, and there is a problem that wall construction costs are high.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is to solve the problems of the conventional technology described above, disperse the earth pressure acting on the pier foundation by adding the inexpensive structure and fluidizing the ground via the foundation footing, The object of the present invention is to provide a structure foundation provided with a fluidization pressure dispersion wall and a fluidization deterring wall in order to reduce the burden on existing piles.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a lower end rooted up to a non-fluidized layer at the front surface position of an existing structure foundation where an open surface that causes ground fluidization is located on the back surface side of the ground, and the upper end is A fluidized pressure distribution wall which is located at a position corresponding to the height of the base plate of the structure foundation and is integrally constructed over substantially the entire width of the front surface of the structure foundation; A lower end is embedded in the support layer, and an upper end is located at a position corresponding to the height of the foundation plate, and includes a fluidization restraining wall integrally constructed along the fluidization direction of the structure foundation, in the upper end of the upper end and the fluidization deterring wall of the fluidizing pressure distribution wall is connected to the foundation plate by widening foundation plate Rukoto, among flow Ka圧acting on the fluidizing pressure distribution wall, the fluidizing pressure The fluidization pressure borne by the upper end of the dispersion wall is the widened base plate or the structure. It is transmitted to the fluidized deterring wall through the foundation, wherein the fluidizing pressure is to be supported by the fluidized deterring wall.
[0009]
The fluidizing pressure is transmitted to the foundation pile supporting the foundation structure, the tip of which is embedded in the support layer, and is shared and supported by the foundation pile and the fluidizing pressure suppression wall. It is preferable to do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a structure foundation according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the entire structure foundation constructed by adding to an existing pier foundation constructed near a waterway revetment. In the figure, a part thereof is cut out, and a fluid pressure transmission path is schematically added. As shown in FIG. 1, a widening
[0011]
Hereinafter, the structure of the structure foundation provided with the fluidization pressure dispersion wall and the fluidization suppression wall will be described with reference to FIGS. As shown in the plan view of FIG. 2, the
[0012]
A steel sheet pile wall as a fluidization
[0013]
In order to construct this
In addition, as the
[0014]
On the other hand, a known underground continuous wall as a
[0015]
Next, the role of the fluidization
In FIG. 1, the fluidization pressure acting on the fluidization
[0016]
In the above explanation, a fluidization pressure dispersion wall and a fluidization deterrence wall are provided to be added to the existing pier foundation. It is possible to reduce the number of foundation piles by bearing more vertical support force.
It is also effective to apply this structure foundation to structures other than pier foundations, such as foundations for medium- and high-rise buildings constructed at the water's edge.
[0017]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the displacement of the existing structure foundation constructed in the ground fluidization layer can be kept within the allowable value, and the superstructure such as a bridge girder by the fluidization of the ground can be achieved. Can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a pier foundation as an embodiment of a structure foundation according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the pier foundation shown in FIG. 1 in plan view.
FIG. 3 is a side cross-sectional view showing the pier foundation shown in FIG. 1 along the line III-III.
4 is a front sectional view showing the pier foundation shown in FIG. 1 along the IV-IV sectional line. FIG.
FIG. 5 is a partial plan view showing a cross-sectional shape and a connected state of a single steel sheet pile constituting a fluidized pressure dispersion wall.
FIG. 6 is a state explanatory diagram showing a displacement state due to ground fluidization of a conventional pier foundation.
7 is a state explanatory view showing the displacement state shown in FIG. 6 in a plan view. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記流動化圧分散壁の上端と前記流動化抑止壁の上端とが拡幅基礎版により前記基礎版に連結されることで、前記流動化圧分散壁に作用する流動化圧のうち、前記流動化圧分散壁の上端が負担する流動化圧が、前記拡幅基礎版ないし前記構造物基礎を介して前記流動化抑止壁に伝達され、前記流動化圧が前記流動化抑止壁に支持されるようにしたことを特徴とする構造物基礎。 At the front of the existing structure foundation where the open surface that causes ground fluidization is located on the back side of the ground, the lower end is rooted to the non-fluidized layer, and the upper end is the height of the foundation foundation of the structure foundation In the corresponding position, the fluidized pressure distribution wall integrally constructed over almost the entire width of the front surface of the structure foundation, and the lower end is rooted in the support layer on both sides of the structure foundation plate, and the upper end is A fluidization deterring wall that is in a position corresponding to the height of the foundation plate and is integrally constructed along the fluidization direction of the structure foundation;
Wherein at the upper end of the upper end and the fluidization deterring wall of the fluidizing pressure distribution wall is connected to the foundation plate by widening foundation plate Rukoto, among flow Ka圧acting on the fluidizing pressure distribution wall, the fluidization The fluidization pressure borne by the upper end of the pressure dispersion wall is transmitted to the fluidization suppression wall through the widened foundation plate or the structure foundation so that the fluidization pressure is supported by the fluidization suppression wall. A structural foundation characterized by
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