JP5697854B2

JP5697854B2 - 液状化対策構造

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Publication number: JP5697854B2
Application number: JP2009126168A
Authority: JP
Inventors: 章立石; 史織小笠原; 浩樹宇野; 貴志廻田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: JP2010275687A

Description

本発明は、液状化の発生のおそれがある地盤に構築される液状化対策構造に関する。

液状化発生の可能性がある地盤に構造物を構築する場合には、予め液状化に対する対策工を講じておく必要がある。

このような液状化対策工として、例えば、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、地盤に一定の壁厚からなる鉛直固化壁１１０が平面格子状に構築された液状化対策構造１０１がある（特許文献１参照）。

ところが、前記従来の液状化対策構造１０１は、地震の規模によっては、格子内の地盤が液状化するおそれがあった。また、格子内の地盤が液状化することで、鉛直固化壁１１０に大きな振動土圧が作用するおそれがあった。このような大きな振動土圧が作用すると、２方向の鉛直固化壁１１０の角部（接合部）において曲げによる損傷が発生するおそれがある。鉛直固化壁１１０にこのような曲げ損傷が発生すると、鉛直固化壁１１０の面外変形が増大し、せん断変形抑制効果が低下してしまう。その結果、液状化発生が助長され、鉛直固化壁１１０に作用する振動土圧も増大して、鉛直固化壁１１０が接合部において曲げ引張破壊に至るおそれがある。そして、鉛直固化壁１０１の接合部で曲げ引張破壊が発生すると、地震動の繰り返し作用によりせん断破壊に至り、液状化対策構造１０１として機能しなくなるおそれがある。

そのため、特許文献２には、平面格子状に構築された鉛直固化壁の間に、複数層の水平固化盤を構築することにより、鉛直固化壁と水平固化盤との組み合わせにより、基礎地盤全体の剛性を高める液状化対策工法が開示されている。この液状化対策工法によれば、格子内の地盤のせん断変形を抑制し、これにより液状化を抑止することができる。

特公平４−５４００４号公報特許第３０６２５３４号公報

ところが、特許文献２に記載の液状化対策工法は、液状化対策の対象となる領域を全体的に覆う水平固化壁を複数層形成する必要があるため、費用と手間が係るという問題点を有していた。

本発明は、前記問題点を解決するものであって、簡易かつ安価に鉛直固化壁の面外変形による曲げ損傷を抑えて、格子内の地盤のせん断変形を効果的に抑え、これによって格子内の地盤の液状化を抑止し、鉛直固化壁に作用する振動土圧を抑制することを可能とした液状化対策構造を提案することを課題とする。

このような課題を解決する本発明の液状化対策構造は、液状化層の上端から下端にまで到達する高さを有する鉛直固化壁を、平面視が格子状となるように形成してなる液状化対策構造であって、前記鉛直固化壁は、液状化層の下の非液状化層に根入れされており、前記鉛直固化壁の上部の壁厚が、当該鉛直固化壁に沿って形成された平面視矩形枠状の壁により下部の壁厚よりも増厚されていること及び前記鉛直固化壁は、深層混合処理工法による複数の改良杭を連設させるとともに、前記平面視矩形の壁を浅層混合処理工法により形成していることを特徴としている。

かかる液状化対策構造によれば、上部の深度が浅い部分に関して壁厚を厚く形成しているため、鉛直固化壁の面外変形を抑止して液状化抑止効果を高めることが可能となる。また、鉛直固化壁接合部の曲げ損傷を抑止することが可能となる。

また、増厚部分の効果は、鉛直固化壁が非液状化層に根入れすることから、深部では小さく、自由端となっている地表に近い部分ほど大きい。したがって、増厚部分の必要な深度は、地震力の大きさと地盤条件と液状化対策構造に求められる耐震性能に応じて適宜設定する。なお、壁厚を大きくするほど増厚部分での断面二次モーメントは増大することから、増厚の必要な深度は比較的浅くてよい。

また、第二発明に係る液状化対策構造は、液状化層の上端から下端にまで到達する高さを有する鉛直固化壁を、平面視が格子状となるように形成してなる液状化対策構造であって、前記鉛直固化壁は、液状化層の下の非液状化層に根入れされており、格子状に形成された前記鉛直固化壁が、角部に向かって壁厚を変化させることでハンチ状に増厚されていること及び前記鉛直固化壁は、深層混合処理工法による複数の改良杭を連設させるとともに、当該増厚されている部分を浅層混合処理工法により形成していることを特徴としている。

かかる液状化対策構造によれば、鉛直固化壁の接合部の曲げ損傷を抑止することができる。

本発明の液状化対策構造によれば、簡易かつ安価に鉛直固化壁の面外変形による曲げ損傷を抑えて、格子内の地盤のせん断変形を効果的に抑え、これによって格子内の地盤の液状化を抑止し、鉛直固化壁に作用する振動土圧を抑制することが可能となる。

第１の実施の形態に係る液状化対策構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図１に示す液状化対策構造の構築時の地盤改良状況を示す平面図である。第２の実施の形態に係る液状化対策構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図３に示す液状化対策構造の構築時の地盤改良状況を示す平面図である。従来の液状化対策構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

第１の実施の形態に係る液状化対策構造１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、地表から液状化層Ｓの下の非液状化層Ｃに根入れされた鉛直固化壁１０を、平面視が格子状に形成することで構成されている。なお、本明細書において「非液状化層」とは、粘性土層、密な砂質土層または密な砂礫層等、液状化が発生しないと判断される層をいう。

ここで、液状化対策構造１が形成される対象となる地盤の地質条件等は限定されるものではなく、例えば、複数の液状化層Ｓと非液状化層Ｃが積層された地盤を貫通させて液状化対策構造１を形成してもよい。また、本実施形態では、鉛直固化壁１０を地表から形成するが、鉛直固化壁１０は、液状化層Ｓの上端から非液状化Ｃに根入れする高さを有していればよく、必ずしも地表から形成されている必要はない。

鉛直固化壁１０は、図１（ｂ）に示すように、一般部１１と、一般部１１の上部に形成された増厚部１２と、により構成されている。

一般部１１は、地表（液状化層Ｓの上端）から非液状化層Ｃにまで根入れするように形成されている。
本実施形態では、図２に示すように、深層混合処理工法により形成される複数の改良杭１１ａ，１１ａ，…を連設させることで格子状の一般部１１を形成している。

改良杭１１ａは、隣接する他の改良杭１１ａとその一部が重複するように形成することで、連続した平面格子状の一般部１１を形成する。

改良杭１１ａは、図１（ｂ）に示すように、その下端が非液状化層Ｃに根入れされている。なお、改良杭１１ａの非液状化層Ｃへの根入れ深さは限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
また、一般部１１の形成方法は前記の方法に限定されるものではない。

増厚部１２は、液状化層Ｓの上端（一般部１１の上端）から所定の深度にいたる範囲に形成されている。
増厚部１２は、一般部１１と同様に、深層混合処理工法により形成されており、図２に示すように、複数の改良杭１２ａ，１２ａ，…を連設させることで、平面矩形状に形成されている。なお、増厚部１２の施工は、例えば浅層混合処理工法や事前混合処理工法により行ってもよく、深層混合処理工法に限定されるものではない。

改良杭１２ａは、一般部１１を構成する改良杭１１ａとその一部が重複するように、一般部１１の両側に形成することで、鉛直固化壁１０上部の壁厚を増加させている。なお、増厚部１２は必ずしも一般部１１の両側に形成されていなくてもよく、一般部１１の片側にのみ増厚部１２を形成して鉛直固化壁１０上部の壁厚を増加させてもよい。

また、改良杭１２ａは、隣接する他の改良杭１２ａとその一部が重複するように形成されていることで、連続した平面視矩形の壁を形成している。

液状化対策構造１は、前記の方法により、各格子の内面に増厚部１２を形成しているため、鉛直固化壁１０の壁厚は、上部において一般部１１の約３倍の壁厚に形成されている。なお、一般部１１および増厚部１２の厚みは限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

液状化対策構造１は、鉛直固化壁１０の壁厚を液状化層Ｓの上端から所定の深度まで増加させているため、面外変形を抑止し、格子内の地盤のせん断変形をより効果的に抑えることが可能となる。
したがって、液状化対策構造１は、中規模地震動に対して効果的に液状化を抑止し、補修補強が不要な強度を備えている。また、大規模な地震動により格子内側の地盤の一部が液状化したとしても、液状化地盤からの振動土圧を抑制し、鉛直固化壁の曲げ損傷を抑止し、液状化対策構造の内的安定を確保することが可能となる。

なお、面外変形は、鉛直固化壁の断面二次モーメントに大きく関係しており、壁厚をｎ倍にするとｎの三乗倍だけ、断面二次モーメントが大きくなり、面外変形を抑えることが可能となる。

鉛直固化壁１０は、非液状化層Ｃに根入れすることから、深部では壁厚の増加の効果は小さく、自由端となっている地表に近い部分（上部）ほど増厚の効果が大きい。
そのため、液状化対策構造１によれば、面外変形に対して必要な部分の壁厚を増加させて、不要な部分については増加させていないため、改良体体積を抑え、安価に液状化対策を行うことが可能となる。

また、液状化対策構造１の構築は、深層混合処理工法や、深層混合処理工法と浅層混合処理工法あるいは事前混合処理工法等との組み合わせ等により簡易に構成できるため、新たな施工機械の開発や改良を必要としない。

第２の実施の形態に係る液状化対策構造２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、地表（液状化層Ｓ上端）から液状化層Ｓの下の非液状化層Ｃに根入れされた鉛直固化壁２０を、平面視が格子状に形成することで構成されている。
なお、液状化対策構造２が形成される対象となる地盤の地質条件等は限定されるものではない。

鉛直固化壁２０は、図３（ａ）に示すように、格子状に形成された一般部２１と、一般部２１の角部に形成されたハンチ部２２と、により構成されている。

一般部２１の詳細は、第１の実施の形態で示した液状化対策構造１の一般部１１と同様なため、詳細な説明は省略する。

ハンチ部２２は、一般部２１と同様に深層混合処理工法により形成されている。ハンチ部２２は、格子状に形成された一般部２１の格子の角部（接合部）に、一般部２１を構成する改良杭２１ａとその一部が重複するように形成されている。ハンチ部２２を設けることで、格子状に形成された鉛直固化壁２０が、角部においてハンチ状に増厚される。

本実施形態ではハンチ部２２を、その先端（下端）が非液状化層Ｃに根入れするように形成するが、ハンチ部２２の深さは限定されるものではなく、必ずしも非液状化層Ｃに根入れされていなくてもよい。
また、ハンチ部２２の形状は限定されるものではなく、鉛直固化壁２０の壁厚を、接合部（角部）に向かって変化させる形状となるように適宜形成すればよい。

本実施形態では、格子の角を形成する３本の改良杭２１ａ，２１ａ，２１ａ（平面視Ｌ字状に配列された３本の改良杭２１ａ）に沿って、１本の改良杭２２ａを形成することでハンチを構成している。なお、ハンチ部２２を構成する改良杭２２ａの本数は限定されるものではない。

液状化対策構造２は、格子状の鉛直固化壁２０により、中規模地震動による地盤の液状化を抑止することを可能としている。また、大規模地震動により格子内の地盤の一部が液状化した場合であっても、各格子の角部に形成されたハンチ部２２により補強されているため、振動土圧による曲げ損傷を抑止し、鉛直固化壁２０が曲げ引張破壊にいたることを防止することができる。従って、液状化対策構造２によれば、液状化対策構造の内的安定を確保することができる。

また、液状化対策構造２は格子の角部にハンチ部２２を形成し、不要な部分については壁厚を増加させていないため、改良体体積を抑え、安価に液状化対策を行うことが可能としている。
また、液状化対策構造２の構築は、深層混合処理工法により簡易に構成できるため、新たな施工機械の開発や改良を必要としない。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。

１液状化対策構造
１０鉛直固化壁
１１一般部
１２増厚部
２液状化対策構造
２０鉛直固化壁
２１一般部
２２ハンチ部

Claims

液状化層の上端から下端にまで到達する高さを有する鉛直固化壁を、平面視が格子状となるように形成してなる液状化対策構造であって、前記鉛直固化壁は、液状化層の下の非液状化層に根入れされており、前記鉛直固化壁の上部の壁厚が、当該鉛直固化壁に沿って形成された平面視矩形枠状の壁により下部の壁厚よりも増厚されていること及び前記鉛直固化壁は、深層混合処理工法による複数の改良杭を連設させるとともに、前記平面視矩形の壁を浅層混合処理工法により形成していることを特徴とする、液状化対策構造。
液状化層の上端から下端にまで到達する高さを有する鉛直固化壁を、平面視が格子状となるように形成してなる液状化対策構造であって、前記鉛直固化壁は、液状化層の下の非液状化層に根入れされており、格子状に形成された前記鉛直固化壁が、角部に向かって壁厚を変化させることでハンチ状に増厚されていること及び前記鉛直固化壁は、深層混合処理工法による複数の改良杭を連設させるとともに、当該増厚されている部分を浅層混合処理工法により形成していることを特徴とする、液状化対策構造。