JP3760299B2

JP3760299B2 - 地盤側方流動対策構造

Info

Publication number: JP3760299B2
Application number: JP35827498A
Authority: JP
Inventors: 毅芳福武
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP2000178997A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば護岸の近傍や傾斜地の軟弱地盤上に構築された、ビル等各種構造物に用いて好適な地盤側方流動対策構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、例えば軟弱地盤等に構築するビル等の各種構造物の基礎は、地震により下方の地盤が液状化すると支持力を失うため、液状化対策として、先端部を地中の硬質支持層にまで到達させた杭を用いたり、地盤改良を施したりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、図４に示すように、護岸１の近傍や傾斜地等においては、上記液状化対策を施していても、地盤Ｇの液状化に伴う側方流動（水平変位：図４中矢印（イ）方向）によって構造物２の基礎が大きな被害を被る場合があるのが判明し、現在、その有効な対策が模索されている。
【０００４】
従来、地盤が液状化して側方流動が生じた場合を想定しての安全性の検討は、図５に示すように、液状化層Ｇ_Lにおいては構造物２に流動圧ｑ_Lを作用させ、地下水位Ｌよりも上方（液状化層Ｇ_Lの上方）の非液状化層Ｇ_NLにおいては構造物２に受動土圧ｑ_NLを作用させた状態で行っていた。その検討の結果、非液状化層Ｇ_NLにおける受動土圧ｑ_NLが、液状化層Ｇ_Lにおける流動圧ｑ_Lよりもかなり大きく影響しているケースが多いことが判明しており、基礎杭を例え硬質支持層まで到達させても、これのみでは側方流動に対しては有効であるとは言えなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、非液状化層における受動土圧を低減することによって、地盤の液状化に伴う側方流動による被害を最小限に抑えることのできる地盤側方流動対策構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、地震等による地盤の液状化に伴う側方流動対策として、護岸近傍または傾斜地の軟弱地盤上に構築された構造物の近傍において、前記地盤の側方流動が予測される流れ方向の上流側のみについて、前記地盤中の地下水位よりも上方の非液状化層に、該非液状化層よりも軟質な緩衝材が充填されていることを特徴としている。
【０００７】
これにより、地盤の液状化に伴う側方流動が発生したときには、非液状化層においては、非液状化層よりも軟質な緩衝材が変形して押しつぶされ、非液状化層から構造物に作用する受動土圧を軽減することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の地盤側方流動対策構造であって、前記構造物から離間した位置に矢板が打ち込まれて、該矢板と前記構造物との間の前記非液状化層に前記緩衝材が充填されていることを特徴としている。
【０００９】
これにより、施工時及び通常時、つまり地盤の側方流動が生じていない状態において、土留め機能を発揮するのはもちろんのこと、緩衝材の変形を防止することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の地盤側方流動対策構造であって、前記矢板と前記構造物との間に切梁が架設され、かつ該切梁は側方流動発生時には座屈する構成となっていることを特徴としている。
【００１１】
これにより、地震時には切梁が座屈して矢板が変位し、緩衝材の変形を妨げることがない。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の地盤側方流動対策構造であって、前記緩衝材の上方に床版が敷設されていることを特徴としている。
【００１３】
これにより、軟弱な緩衝材を充填した部分の上方のスペースにおける歩行等が可能となり、このスペースを有効に利用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る地盤側方流動対策構造の実施の形態の一例を、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１５】
図１において、符号２は、護岸近傍あるいは傾斜地等の軟弱地盤上に構築された構造物、Ｇ_Lは例えば砂質の液状化層、Ｇ_NLは地下水位Ｌよりも上方の非液状化層、をそれぞれ示している。
【００１６】
この図１に示すように、構造物２の基礎を構成する杭３は、その下端部が液状化層Ｇ_Lの下方の強固な支持層Ｇ_kに根入れされて設けられている。
【００１７】
図１および図２に示すように、構造物２の近傍の地盤Ｇ中には、地盤Ｇの側方流動が予測される流れ方向（図中矢印（イ）参照）の上流側に、矢板４が設置されている。この矢板４は、その下端部が地下水位Ｌよりも所定寸法下方に至るよう、つまり液状化層Ｇ_Lに所定寸法根入れされて打設されている。このとき、矢板４が根入れされた液状化層Ｇ_Lは、地震時に液状化するのであっても、常時において粘土層等に比較して硬質であれば、矢板４を自立させることは可能である。また図２（ｂ）に示したように、この矢板４は、平面視すると略コ字状で、構造物２の側方流動方向上流側の側面２ａから所定寸法離間した位置に設置されており、さらに当該側面２ａの両側面２ｂ，２ｂに向けて延びて形成されている。
【００１８】
そして、図２に示したように、この矢板４と、構造物２の側面２ａとの間には、非液状化層Ｇ_NLの部分に、略水平方向に延在する切梁５が架設されている。この切梁５は、非液状化層Ｇ_NLが側方流動したときに座屈するよう、その断面積等が細く設定されたり、あるいは切り欠きが形成されたり、初期不整が与えられる等している。
【００１９】
矢板４と構造物２との間においては、非液状化層Ｇ_NLが掘削され、そこに非液状化層Ｇ_NLよりも軟質な緩衝材６が充填されている。この緩衝材６としては、例えばベントナイトモルタル等が適しているが、このベントナイトモルタルの場合には、これを軟質とするため、混入する硬化剤を少なくするのが好ましく、またこれ以外の他の材料を適宜用いることも可能である。
【００２０】
そして、矢板４と構造物２との間には、地表面レベルに、例えば鉄筋コンクリート製の床版７が敷設されており、緩衝材６が充填された空間の上方を覆うようになっている。
【００２１】
このような構造を採用することによって、地震等により地盤Ｇが液状化して側方流動が発生したときには、非液状化層Ｇ_NLにおいては切梁５が座屈し、図３に示すように、矢板４が側方流動方向の下流側に変位する。すると、これによって、非液状化層Ｇ_NLよりも軟質な緩衝材６が押しつぶされて変形する。その結果、図１に示したように、矢板４に作用する受動土圧ｑ_NLが緩衝材６の変形によって吸収され、非液状化層Ｇ_NLから構造物２に作用する受動土圧ｑ_NLが受動土圧ｑ₀に大幅に軽減される。この状態は、矢板４がその変位により構造物２に接触するまでは保たれ、矢板４が接触して初めて構造物２に受動土圧ｑ_NLが作用することになる。
【００２２】
上述した地盤側方流動対策構造では、構造物２の近傍の非液状化層Ｇ_NLに、非液状化層Ｇ_NLよりも軟質な緩衝材６を充填する構成としたので、地盤の液状化に伴う側方流動が発生したときに、緩衝材６の変形により非液状化層Ｇ_NLから構造物２に作用する受動土圧を軽減することができる。したがって、側方流動の影響が構造物２に及ぶのを防ぐことができ、構造物２の耐震性を高めることができる。さらに、このような緩衝材６は構造物２の外周側に配すればよく、構造物２の下方の基礎をいじる必要がないので、工期・工費を最低限に抑えることができ、しかも対象とする構造物２の新築・既存を問うものではない。
【００２３】
しかも、構造物２から離間した位置に、矢板４が打ち込まれ、この矢板４と構造物２との間に緩衝材６が充填された構成となっている。これにより、施工時及び通常時、地盤Ｇの側方流動が生じていない状態においては、周囲の地盤Ｇの土留め機能を発揮するができ、これに加えて軟質な緩衝材６の変形や流失等を防止でき、所要の受動土圧軽減性能を維持することができる。
【００２４】
加えて、矢板４と構造物６との間に、側方流動発生時に座屈する切梁５が架設された構成となっている。これにより、矢板４の自立が困難な地質においても矢板４を配置することが可能となり、しかも地震時には切梁５が座屈して矢板４が変位するので緩衝材６の変形を妨げることがなく、上記効果を得ることが可能である。
【００２５】
さらに、緩衝材６の上方の地表部分には床版７が敷設された構成となっている。これにより、軟弱な緩衝材６を充填した部分の歩行等が可能となり、スペースの有効利用を図ることができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態において、地質等によって矢板４が自立可能であれば、切梁５を設ける必要はない。また、矢板４の打ち込み深さについては、何ら限定するものではなく、例えば液状化層Ｇ_Lの下方の強固な支持層Ｇ_kにまで到達させる構成も考えられるが、このようにすると緩衝材６が変形せず、上記効果が得られなくなってしまう。また、矢板４の構造物２からの離間寸法については、予想される側方流動量に応じて設定するのが望ましい。加えて、矢板４の平面形状については何ら問うものではなく、平面視コ字状以外の形状、例えば一文字状、Ｖ字状等としても良い。
さらに、緩衝材６が通常状態において変形したり流失したりすることなく安定に保たれるのであれば、矢板４を省略した構成とすることも可能である。
【００２７】
この他、緩衝材６の材質についても、側方流動発生時に変形して構造物２に及ぼす受動土圧を軽減できるのであれば、その材質を問うものではなく、地質等に応じて適宜設定すべきである。
さらに、床版７についても、その設置構造や材質等を何ら問うものではない。また、上記地盤側方流動対策構造は、対象とする構造物の形式や、構造物を構築する地盤の地質を問うものではない。
【００２８】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る地盤側方流動対策構造によれば、護岸近傍または傾斜地の軟弱地盤上に構築された構造物の近傍において、地盤の側方流動が予測される流れ方向の上流側のみについて、非液状化層に、非液状化層よりも軟質な緩衝材を充填する構成となっている。これにより、地盤の液状化に伴う側方流動が発生したときには、非液状化層においては、非液状化層よりも軟質な緩衝材が変形して押しつぶされる形態となり、非液状化層から構造物に作用する受動土圧を軽減することができる。したがって、地盤の側方流動の影響が構造物に及ぶのを防ぐことができ、構造物の耐震性を高めることができる。さらに、このような緩衝材は構造物の外周側に配すればよいので、工期・工費を最低限に抑えることができ、しかも対象とする構造物の新築・既存を問うものではない。
【００３０】
請求項２に係る地盤側方流動対策構造によれば、構造物から離間した位置に矢板が打ち込まれ、この矢板と構造物との間に緩衝材が充填された構成となっている。これにより、施工時及び通常時、つまり地盤の側方流動が生じていない状態において、土留め機能を発揮するのはもちろんのこと、緩衝材の変形を防止することができ、所要の機能を維持することができる。
【００３１】
請求項３に係る地盤側方流動対策構造によれば、矢板と構造物との間に、側方流動発生時に座屈する切梁が架設された構成となっている。これにより、地震時には切梁が座屈して矢板が変位し、緩衝材の変形を妨げることがないので、矢板の自立が困難な地質においても、上記緩衝材を配することができ、その結果上記請求項１または２に係る効果を得ることが可能となる。
【００３２】
請求項４に係る地盤側方流動対策構造によれば、緩衝材の上方に床版が敷設された構成となっている。これにより、軟弱な緩衝材を充填した部分の歩行等が可能となり、スペースの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤側方流動対策構造を適用した構造物の一例を示す立断面図である。
【図２】前記地盤側方流動対策構造の要部を示す立断面図及び平断面図である。
【図３】同地盤側方流動対策構造において側方流動が生じた場合の挙動を示す立断面図である。
【図４】従来一般の構造物であって、（ａ）護岸が近傍に存在する構造物、（ｂ）傾斜地に位置する構造物、のそれぞれにおいて側方流動の発生方向を示す立断面図である。
【図５】従来の構造物において側方流動発生時における応力の作用状態を示す図である。
【符号の説明】
２構造物
４矢板
５切梁
６緩衝材
７床版
Ｇ地盤
Ｇ_NL 非液状化層
Ｌ地下水位

Claims

地震等による地盤の液状化に伴う側方流動対策として、護岸近傍または傾斜地の軟弱地盤上に構築された構造物の近傍において、前記地盤の側方流動が予測される流れ方向の上流側のみについて、前記地盤中の地下水位よりも上方の非液状化層に、該非液状化層よりも軟質な緩衝材が充填されていることを特徴とする地盤側方流動対策構造。
請求項１記載の地盤側方流動対策構造であって、前記構造物から離間した位置に矢板が打ち込まれて、該矢板と前記構造物との間の前記非液状化層に前記緩衝材が充填されていることを特徴とする地盤側方流動対策構造。
請求項２記載の地盤側方流動対策構造であって、前記矢板と前記構造物との間に切梁が架設され、かつ該切梁は側方流動発生時には座屈する構成となっていることを特徴とする地盤側方流動対策構造。
請求項１から３のいずれかに記載の地盤側方流動対策構造であって、前記緩衝材の上方に床版が敷設されていることを特徴とする地盤側方流動対策構造。