JP3769335B2

JP3769335B2 - 地盤の側方流動防止工法

Info

Publication number: JP3769335B2
Application number: JP30239696A
Authority: JP
Inventors: 崇裕岸下; 富美矢池水; 正博中村
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH10131208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震発生時の軟弱地盤が液状化現象に伴い側方流動するのを防止するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埋立地の地盤や、大量の砂や粘土分等を含む砂質の土層からなり土粒子間が水で飽和された軟弱地盤は、土粒子同士の咬み合いによる摩擦力が小さいため、水平変位に対する剪断抵抗力が小さく、したがって大地震の発生時には、このような軟弱地盤が大きく水平剪断変形されてその土粒子間の間隙水圧が上昇し、土砂が地下水と共に地表へ噴出するといった地盤の液状化現象が起こることがある。そして液状化した軟弱地盤は、土粒子間の過剰間隙水圧によって水平剪断抵抗が一層低下するため、地震の周波数や加速度等によっては、軟弱地盤全層があたかも流体のように大きく変位する側方流動が起こることがあり、この流動圧力によって、周辺の構築物が破壊や変形を受ける恐れがある。
【０００３】
従来、このような軟弱地盤の液状化に伴う側方流動による周辺構築物の被害を防止する対策としては、地震の際の液状化及びこれに伴う側方流動が予想される領域の軟弱地盤を広い範囲に亘って十分に締め固める方法や、ドレン材を前記領域全体に一定間隔で打設することによって、地震発生時の軟弱地盤中の過剰間隙水圧を吸収する方法や、シートパイルや基礎杭などを前記領域全体に一定間隔で打設することによって、地震発生時の軟弱地盤の水平剪断変形を抑制する方法や、あるいは固化材の混合によって軟弱地盤を固結してその強度を増大させる方法等の地盤改良方法が、地盤の性状等に応じて選択されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によると、次のような問題が指摘される。
(1) いずれの方法を選択した場合も、広い範囲での大規模な工事となるため、工期が長くかかり、したがってこれらの工事に伴って発生する振動や騒音等の悪影響を、周辺地域に長期間に亘って及ぼし続けることになる。
(2) ドレン材や杭、固化材等、は地盤の液状化による側方流動の発生が予想される領域全体に大量に投入しなければならないため、施工コストが上昇する。
(3) 工事が大規模であるため、施工領域の周辺の地盤に歪み変位を生じる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、低コストかつ短い工期の施工によって、地震発生時に軟弱地盤が液状化して側方流動するのを有効に防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本願発明によって有効に解決することができる。
すなわち本願発明に係る地盤の側方流動防止工法は、地震の際の液状化による軟弱地盤の側方流動が予想される領域の前記軟弱地盤及びその下側の圧密地盤を貫通させて複数の杭を一定方向へ所定間隔で並ぶと共に略鉛直な面に沿って互いに異なる方向に傾斜した状態で打設し、前記各杭の下端部を前記圧密地盤の下側の下層支持地盤内に定着すると共に、上端部を前記軟弱地盤の表層部に形成した剛体基盤と一体的に接合することによって、前記側方流動の恐れのある限定された領域で軟弱地盤をその下の圧密地盤及び下層支持地盤に拘束して、地震の際に軟弱地盤に発生する側方流動圧の上昇を抑えるものである。
【０００７】
また杭自体が、圧密地盤を貫通することによって軟弱地盤中にしっかり固定されるので、軟弱地盤の流動圧力によって容易に変位することがなく、すなわち前記軟弱地盤に対する優れた拘束力を奏する。したがって、従来の地盤改良に用いられていたものに比較して細い杭を使用することができ、しかもこの杭は軟弱地盤の側方流動が予想される領域の一部に限定的に打設されるものであるため、杭の打ち込みに際して発生する振動や騒音を抑制することができる。
【０００８】
なお、ここでいう「軟弱地盤」とは、埋立地の地盤や、大量の砂や粘土分等を含む砂質の地盤のように、地震によって液状化現象及びこれに伴う側方流動を発生する恐れのある地盤のことであり、「圧密地盤」とは、前記軟弱地盤の荷重等によって十分に圧密された流動化しない高密度の地盤のことであり、「下層支持地盤」とは、前記圧密地盤の下側の例えば岩盤等からなる剛性の高い下層地盤をいう。
【０００９】
複数の杭は、略鉛直な面に沿って互いに異なる方向に傾斜して打設することによって、軟弱地盤の表層部に形成した剛体基盤と下層支持地盤との間で一種の筋交いのように機能するので、杭の並列方向に対する軟弱地盤と圧密地盤との間の拘束力を一層増大させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る地盤の側方流動防止工法の基本的な実施形態を示すもので、参照符号１は大量の砂や粘土分等を含み多量の水で飽和された砂質土等からなり大地震の際に軟弱地盤１の液状化現象に伴う側方流動の発生が予想される軟弱地盤、２はこの軟弱地盤１の下側にあって十分に圧密された高密度の圧密地盤、３はこの圧密地盤２の更に下側にある岩盤からなる剛性の大きい下層支持地盤である。
【００１１】
この実施形態においては、地表から軟弱地盤１及び圧密地盤２を貫通して下端４ａが下層支持地盤３に達する杭４を、図１の断面と直交する方向に所定間隔で並んで複数列（図示の例では三列）打設する。杭４としては、例えば直径 100〜300mm の細いコンクリート製あるいは鋼材製の、いわゆる「マイクロパイル」が用いられ、その打設に際しては例えばプレボーリングによる方法、すなわち予めスパイラルオーガー等によって下層支持地盤３内に達する孔を削孔してからこの孔に杭４を挿入し、その下端部４ａをグラウト等の固結材５によって前記下層支持地盤３に定着するといった方法を適用することができる。また、杭４の打設位置に沿って軟弱地盤１の表層部を溝状に掘削し、この掘削部にコンクリートによって剛体基盤６を施工し、各杭４の上端部４ｂを、この剛体基盤６に一体的に埋設・接合する。したがって、各杭４の上端部４ｂは、図１の断面と直交する方向に延びる剛体基盤６を介して互いに連結された状態となる。
【００１２】
大地震の際には、軟弱地盤１に、圧密地盤２との摩擦の大きい下層部と摩擦のない表層部との間で慣性による大きな水平剪断力が作用する。本発明によれば、この軟弱地盤１は、これを上下に貫通する複数列の杭４との摩擦力によって水平剪断抵抗が大きくなるので、その水平剪断変形が抑制される。しかも各杭４は、固結材５を介して下層支持地盤３に定着されているばかりでなく、流動化することのない圧密地盤２によって下部が支持されると共に上端部４ｂが剛体基盤６を介して互いに一体化されているため、直径 100〜300mm 程度の細いものであるにも拘らず大きな地盤拘束力を発揮する。したがって、この軟弱地盤１の液状化の直接の要因である土粒子間の間隙水圧の上昇（地盤の液状化）が抑えられ、液状化に伴う軟弱地盤１の側方流動も、前記杭４との摩擦力によって有効に抑えられる。
【００１３】
すなわちこの工法は、杭４の列を介して図中右側となる領域から図中左側となる領域へ向けての軟弱地盤１の流動圧及びその逆方向の流動圧の伝達を前記杭４によって減衰させるものである。したがって狭い領域での杭４の打設によって、軟弱地盤１の側方流動を抑制することができるものである。
【００１４】
次に図２は、本発明に係る地盤の側方流動防止工法を橋脚の保護のために適用した実施形態を概略的に示すものである。この実施形態において、軟弱地盤１は海岸への残土等の埋立によって造成されたもので、コンクリート製の岸壁７によって海水Ｗの潮汐等による侵食が防止されている。また、参照符号８は橋脚、９はこの橋脚８上に架構された橋桁である。前記橋脚８は軟弱地盤１中のフーチン基礎８１上に構築され、このフーチン基礎８１は、軟弱地盤１及びその下側の圧密地盤２中を上下に延びて更にその下側の下層支持地盤３との界面に達する杭基礎８２上に支持されている。なお、参照符号１０は海底の沈殿物である。
【００１５】
埋立造成地盤からなる軟弱地盤１は、いわゆる“乱された”地盤組織となっているため、大地震の際には液状化現象及びこれに伴う側方流動が発生しやすく、大きな側方流動が発生すると、その流動圧によって岸壁７が破壊されて造成地盤が海中へ流失したり、フーチン基礎８１及び杭基礎８２が前記流動圧を受けることによって橋脚８が変位し、橋桁９が落下したりする恐れがある。このような災害を防止するため、この実施形態においては、前記岸壁７と橋脚８との間で、先の図１と同様、地表から軟弱地盤１及び圧密地盤２を貫通して杭４を図示の断面と直交する方向に並んで三列打設し、各杭４の下端部４ａをグラウト等の固結材５によって下層支持地盤３に定着すると共に、上端部４ｂを、軟弱地盤１の表層部にコンクリートによって施工した剛体基盤６に一体的に埋設・接合する。
【００１６】
この実施形態によれば、軟弱地盤１は、岸壁７と橋脚８との間で複数列の杭４によって大地震の際の水平剪断抵抗が増大すると共に、岸壁７及び橋脚８に作用する側方流動圧を低減するので、上述のような災害を防止することができる。
【００１７】
上記図１及び図２において、各杭４は、例えば図２におけるＡ−Ａ’線位置で切断した断面図である図３に示すように、略鉛直な面に沿って菱眼状に交差するように打設する。このようにすれば、下層支持地盤３と剛体基盤６との間の杭４の長さが、鉛直である場合よりも長くなるので、それだけ軟弱地盤１との摩擦力が大きくなり、図３における左右方向（図１及び図２の断面に対して直交する方向）に対する軟弱地盤１の水平剪断抵抗も著しく増大する。
【００１８】
なお、本発明は、図示の実施形態に限定されるものではなく、例えば、杭４の列数や本数、あるいは打設間隔は、土質等の条件によって任意に決定されるものである。また、図１及び図２において断面と直交する方向に延びる各列の剛体基盤６同士を互いに一体化することも、軟弱地盤１の流動圧に対する対抗力を増大するのに有効である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の地盤の側方流動防止工法によると、次のような効果が実現される。
(1) 軟弱地盤からその下の圧密地盤を貫通するように打設することにより強固に固定した杭によって軟弱地盤の液状化の際の流動圧が低減されるので、周辺の構築物の破壊や変形を有効に防止することができる。
(2) 地震の際に軟弱地盤の側方流動が予想される領域の一部に施工するものであるため、従来工法に比較して工期を著しく短縮し、施工コストを低減することができる。
(3) 従来工法に比較して細い杭を用いることができ、しかもその打設領域が狭いので、施工時の振動や騒音が小さく、周辺地盤の歪み変位等の悪影響も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤の側方流動防止工法の基本的な実施形態を概略的に示す鉛直断面図である。
【図２】本発明に係る地盤の側方流動防止工法を橋脚の保護に適用した実施形態を概略的に示す鉛直断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ’線に沿って切断した鉛直断面図である。
【符号の説明】
１軟弱地盤
２圧密地盤
３下層支持地盤
４杭
５固結材
６剛体基盤
７岸壁
８橋脚

Claims

地震の際の液状化による軟弱地盤の側方流動が予想される領域の前記軟弱地盤及びその下側の圧密地盤を貫通させて複数の杭を一定方向へ所定間隔で並ぶと共に略鉛直な面に沿って互いに異なる方向に傾斜した状態で打設し、
前記各杭の下端部を前記圧密地盤の下側の下層支持地盤内に定着すると共に、上端部を前記軟弱地盤の表層部に形成した剛体基盤に接合することを特徴とする地盤の側方流動防止工法。