JP4183137B2 - 耐震構造 - Google Patents

Description

本発明は耐震構造に関し、特に盛土地盤の耐震構造に関する。

盛土地盤は、通常、砂質土で形成されているため、地震が発生すると自然地盤との境界付近で液状化現象が生じて安定性を失い、前記境界に沿って砂質土が移動する。このため盛土地盤は自然地盤に比べて崩壊し易く、従来より、その耐震構造が各種提案されている。

例えば、特許文献１では、盛土構造体の下部のほぼ全体にわたってほぼ水平方向に延びた剛性体と、前記剛性体の下方に配置されたドレーンとを備えた盛土構造体が提案されている。

この特許文献１は、盛土施工時に耐震対策を施そうとしたものであり、剛性体を盛土構造体の下部に配置することにより、盛土構造体の内部において発生する応力を均一に分散することができ、また、ドレーンを配置したことにより、地下水の間隙圧の上昇及び地下水の盛土構造体への侵入を防止することができ、これにより基礎地盤の地下内において液状化が発生した場合であっても、盛土構造体の沈下量の均等化を図っている。

また、特許文献２では、在来地盤上に、対称地域を限定してその周囲に鋼矢板壁を造成し、その内側の在来地盤上に、上面が地上構造物の予定中心位置を最深点とするすり鉢形状となるように高強度の中間層を形成し、ひき続いてこの中間層の上部に、通常の土砂による上部層を層状にくり返して盛土をするようにした耐震地盤の構築方法が提案されている。

この特許文献２も、特許文献１と同様、盛土施工時に耐震対策を施そうとしたものであり、地盤軟化の起こり難い中間層の上面をすり鉢状の傾斜面に構築することにより、地震が発生して液状化現象が生じても、対象構造物の直下に土砂が集まることから、地盤強度の低下や沈下を抑制しようとしている。

さらに、特許文献３では、盛土された堤体のほぼ中央部分の長手方向に２列縦列に補強用板状体を埋設し、該両補強用板状体の上端部を所定間隔毎に連結部材により連結する二重締切り構造とした堤体の耐震性能補強構造が提案されている。

この特許文献３は、既存の盛土地盤に対し補強材を使用して耐震化を施すようにしたものであり、補強用板状体と連結部材とによる二重締切り構造とすることにより、地震発生時に堤体の堤頂直下部の水平変位を抑制することができ、また堤頂沈下が抑制されるため、アースフィルダムや溜池の貯水性能が十分に確保することができる。

特開２００５−２９０７１２号公報 特開平６−６５９１１号公報 特開２００３−３２１８２６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、既存の盛土上にすでに家屋等の地上構造物が存在する場合は、該地上構造物を一旦解体して補強したい部分を掘り返さなければならず、また谷埋め状の盛土では長手方向にしか施工できず、施工の自由度が制限され、しかも排水性にも難点があることから液状化防止対策としては未だ不十分であるという問題点があった。

また、特許文献３は、長手方向に２列縦列で埋設された補強用板状体がすべり力の働く方向に対して直角となるため、剛性のみですべりを防止する構造となり、耐震補強が大規模なものとならざるを得ず、しかも、補強用板状体を埋設しているため地震発生時には間隙水圧の上昇を招き易く、十分な液状化防止対策とはならないという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、既存の盛土地盤を取り壊すことなく、該盛土地盤を補強し、地震等が発生しても液状化現象が生じるのを防止することができる耐震構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る耐震構造は、少なくとも一端が開放端とされ且つ長手方向に多数の孔が形成された管状部材を設け、該管状部材が、盛土地盤上から該盛土地盤の縦断方向に前記開放端を上方にして貫入されると共に 、多数の前記管状部材を互いに物理的に独立して柱状に列設した管状部材群が形成され、前記盛土地盤の横断方向には複数の前記管状部材群が近接して配設され、これら複数の管状部材群で管状部材ブロックが形成されると共に、複数の前記管状部材ブロックが、前記盛土地盤の横断方向に所定の離間距離を有して配設され、前記盛土地盤が、前記管状部材ブロックによって複数の土塊領域に分断されていることを特徴としている。

また、本発明の耐震構造は、前記所定の離間距離は、盛土地盤の深さに対し１０倍以下であることを特徴としている。

また、本発明の耐震構造は、長手方向に多数の孔が形成された集水管が、前記盛土地盤の縦断方向であって前記土塊領域中に埋設されていることを特徴としている。

上記耐震構造によれば、少なくとも一端が開放端とされ且つ長手方向に多数の孔が形成された管状部材を設け、該管状部材が、盛土地盤上から該盛土地盤の縦断方向に前記開放端を上方にして貫入されると共に、多数の前記管状部材を互いに物理的に独立して柱状に列設した管状部材群が形成され、前記盛土地盤の横断方向には複数の前記管状部材群が近接して配設され、これら複数の管状部材群で管状部材ブロックが形成されると共に、複数の前記管状部材ブロックが、前記盛土地盤の横断方向に所定の離間距離を有して配設され、前記盛土地盤が、前記管状部材ブロックによって複数の土塊領域に分断されているので、前記管状部材ブロックが盛土地盤に対しての抵抗体となり、盛土地盤の崩壊を効果的に抑制することができる。すなわち、管状部材ブロックの側部における抵抗が、液状化した盛土地盤底面の抵抗に対して相対的に大きくなり、これにより、盛土地盤は滑動し難くなり、地震等が発生しても盛土地盤の崩壊を未然に防止することができる。

しかも、前記管状部材が、長手方向に多数の孔が形成されているので、地震時における過剰間隙水圧による間隙水が該孔を介して管状部材内に流入し、管状部材上方の開放端から外部に排水されることから、過剰間隙水圧を低下させることができ、液状化現象を効果的に防止することができる。
また、盛土地盤上に家屋等の地上構造物が建造されていても、管状部材を床下に振動・圧入・打設することで施工すること可能であり、したがって、既存の盛土地盤に対し、容易かつ迅速に耐震施工を行うことができ、施工性にも優れている。

また、前記所定の離間距離を、盛土地盤の深さに対し１０倍以下とすることにより、上述した所望の作用効果を得ることができる。

さらに、長手方向に多数の孔が形成された集水管が、前記盛土地盤の縦断方向であって前記土塊領域中に埋設されているので、間隙水は集水管を介して外部に排水され、したがって過剰間隙水圧の低下を図ることができ、液状化現象を効果的に防止することができる。

次に、本発明の実施の形態を詳説する。

図１は本発明に係る耐震構造の一実施の形態の概略を示した模式図であって、傾斜状の自然地盤１上には盛土地盤２が階段状に形成され、各盛土地盤２上には家屋等の地上構造物３が建造されている。そして、盛土地盤２中には管状部材４が埋設されている。

図２は管状部材４の外観を示した図であって、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

管状部材４は、この図２に示すように、一端が開放端５とされ他端が平面状に圧潰されて略尖鋭状に閉塞され、また長手方向には多数の孔６が貫設されている。本実施の形態では、前記孔６は長穴形状に形成され且つ周方向に対しては略千鳥状に列設されている。

図３は、図１のＡ部拡大図であって、図４は図３のＣ−Ｃ断面図であり、図５は図４のＤ−Ｄ断面図である。

すなわち、管状部材４は、図３に示すように、軟弱な盛土地盤２から硬質な自然地盤１に架けて開放端５を上方にして盛土地盤２上から該盛土地盤２の縦断方向（矢印Ｘで示す。）に貫入され、多数の管状部材４が柱状に列設されて管状部材群７が形成されている。

そして、図４に示すように、管状部材群７は、所定の近接距離ｔ（例えば、２〜３ｍ）でもって２列縦列に配され、この２列縦列の管状部材群７で管状部材ブロック８が形成されている。

さらに、管状部材ブロック８は、前記盛土地盤１の横断方向（矢印Ｙで示す。）に所定の離間距離Ｔを有して複数配設され、盛土地盤２は、前記管状部材ブロック８によって複数の土塊領域９に分断されている。

ここで、離間距離Ｔは、図５に示すように、盛土地盤２の深さ（盛土深さ）Ｄに対して１０倍以下となるように設定されている。尚、離間距離Ｔの下限値は、特に限定されるものではないが、コストや施工性を考慮すると、１ｍ程度までが好ましい。

このような耐震構造では、管状部材ブロック８が、盛土地盤２の崩壊に対する抵抗体としての作用を有することから、盛土地盤の崩壊を防止することができる。しかも、地震等によって間隙水圧が上昇しても間隙水は管状部材４の孔５に誘導されて外部に排水されることから、過剰間隙水圧が消散し、これにより液状化現象が発生するのを未然に防止することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、盛土地盤２を複数の土塊領域９に分断することにより、盛土地盤２が崩壊するのを抑止することができると共に、盛土地盤２中に貫入された管状部材４には多数の孔６が形成されていることから地震発生時等における過剰間隙水圧を消散させることができ、液状化現象が生じるのを未然に防止することができる。

図６は管状部材４の盛土地盤２への施工状態を示す図であって、管状部材４はボーリング装置等により盛土地盤２に容易に打設され、自然地盤１内に貫入させることができる。

特に、管状部材４の直径は６０ｍｍ〜１００ｍｍ程度でよく、このためコンクリートブレーカ等の簡便な施工機械で盛土地盤２中に打設することができ、したがって、盛土地盤２上に家屋等の地上構造物３が建造されていても、管状部材４を床下に振動・圧入・打設することで施工することが可能である。

このように本実施の形態によれば、地上構造物３を解体することなく、既存の盛土地盤２に対し、容易かつ迅速に耐震施工を行うことができ、施工性にも優れている。

図７は本発明に係る耐震構造の第２の実施の形態の概略を示す模式図であって、本第２の実施の形態では、前記盛土地盤２の縦断方向に集水管１０が埋設されている。

具体的には、集水管１０は、図２と同様の管状部材が継手部材（不図示）を介して接続され、図８に示すように、土塊領域９に埋設されている。

この第２の実施の形態によれば、地震発生等により間隙水圧が上昇しても、間隙水は集水管１０に集水されて外部に排水されることから、該集水管１０によっても間隙水圧の上昇が抑制され、管状部材ブロック８の作用と相俟ってより一層の間隙水圧の上昇が抑制され、液状化現象の発生を効果的に防止することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、管状部材ブロック８は２列縦列の管状部材群７で構成されているが、３列以上の縦列からなる管状部材群７で管状部材ブロック８を構成してもよい。

本発明に係る耐震構造の一実施の形態（第１の実施の形態）の概略を示した模式図である。 管状部材の外観を示した図であって、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図１のＡ部拡大図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図４のＤ−Ｄ断面図である。 管状部材の盛土地盤への施工状態を示す図である。 本発明に係る耐震構造の第２の実施の形態の概略を示した模式図である。 第２の実施の形態の要部断面図である。

符号の説明

２ 盛土地盤
４ 管状部材
５ 開放端
６ 孔
７ 管状部材群
８ 管状部材ブロック
９ 土塊領域

Claims (3)

1. 少なくとも一端が開放端とされ且つ長手方向に多数の孔が形成された管状部材を設け、該管状部材が、盛土地盤上から該盛土地盤の縦断方向に前記開放端を上方にして貫入されると共に、
   多数の前記管状部材を互いに物理的に独立して柱状に列設した管状部材群が形成され、
   前記盛土地盤の横断方向には複数の前記管状部材群が近接して配設され、これら複数の管状部材群で管状部材ブロックが形成されると共に、
   複数の前記管状部材ブロックが、前記盛土地盤の横断方向に所定の離間距離を有して配設され、
   前記盛土地盤が、前記管状部材ブロックによって複数の土塊領域に分断されていることを特徴とする耐震構造。
2. 前記所定の離間距離は、盛土地盤の深さに対し１０倍以下であることを特徴とする請求項１記載の耐震構造。
3. 長手方向に多数の孔が形成された集水管が、前記盛土地盤の縦断方向であって前記土塊領域中に埋設されていることを特徴とする請求項１記載の耐震構造。

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