JP5907721B2

JP5907721B2 - 地中連続壁構造体

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Publication number: JP5907721B2
Application number: JP2011279291A
Authority: JP
Inventors: 飯田　孝次; 孝次飯田; 真神村; 俊守前
Original assignee: Something Co Ltd
Current assignee: Something Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2013129980A

Description

本発明は、地盤面下における液状化被害を軽減する地中連続壁構造体に関するものである。

地盤の液状化現象は、大地震や巨大地震の際、広範囲の地域で発生する。液状化現象のメカニズムの解明や対策は、地盤の状況や地震の規模に左右されるため、非常に難しいのが現状である。住宅等の建物において、地震で一番怖いのは振動より揺れの大きさであり、建物に地震被害をもたらす要因となっている。このため、建物の耐震、制震、免震等、構造性能を高めて強い建物づくりが進んでいる。しかし、住宅等の小規模な構造物が建設される浅層地盤については、地震対策がほとんど行われていない。住宅等の建設予定地では、地盤強度等の調査を行い、軟弱地盤に対しては地盤改良を施すものの、液状化対策についてはほとんど無策の状態である。

小規模の個人住宅などの屋外構造物の建設予定地が軟弱地盤である場合、該軟弱地盤である基礎構築部分の近くに地盤安定材を打ち、地盤の不同沈下を抑止する浅層地盤改良工法が知られている。例えば特開２００４−６０２９０号公報には、基礎構築部分の近くに地盤の強弱により幅及び深さを調整した安定材造成用の溝を、溝底面より上方に向けて次第に横断面が大きくなるように掘削するとともに、ソイルセメントを含む改良土質と置換し、該土質置換部分をランマー等で転圧して土質強度と靭性をもたせた改良土質による安定材を造った後、ベタ基礎部分にコンクリートを打設して安定材とベタ基礎を一体化する安定材付きベタ基礎工法が開示されている。当該工法によれば、安定材とベタ基礎を一体化するため、安定材とベタ基礎部分とで囲まれた土は剛体となりベタ基礎の剛性を高めることができ、また、上方から負荷がかかった場合でも該負荷を安定材の側面で受け止めて地盤への建物影響荷重を分散、軽減させてバランスと安定効果の向上を図ることができ、不同沈下に強いものとなる。

特開２００４−６０２９０号公報

しかしながら、従来の浅層地盤改良工法は、軟弱地盤を不同沈下が起こらないような剛性地盤に改良するものであり、液状化被害を未然に防止するようなものではない。そして、近年の浅層地盤改良工法においては、軟弱地盤を不同沈下が起こらないようにすることは無論のこと、更に巨大地震に伴う液状化対策として、浅層地盤にも対策を施すことが求められているのが現状である。

従って、本発明の目的は、軟弱地盤である浅層地盤を地盤改良すると共に、液状化被害を軽減する地中連続壁構造体を提供することにある。

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、浅層地盤に構築される不透水地中連続壁構造体において、内壁の下端が、外壁の下端より上方に位置する段差構造とすれば、軟弱地盤である浅層地盤を地盤改良すると共に、液状化による噴砂流を一時的に溜めることができること等を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、屋外構造物の基礎部の下方であって、且つ浅層地盤に構築される不透水地中連続壁構造体であって、外周を形成する連続状の外壁と、該外壁で囲まれる内側を分割する内壁とからなり、該内壁は外壁の内側に同一方向に延びる４つの縦壁を有し、該外壁に近い第１縦壁の高さは該外壁の高さより短く、該第１縦壁の内側の第２縦壁の高さは、該第１縦壁の高さより短いことを特徴とする地中連続壁構造体を提供するものである。また、本発明は、屋外構造物の基礎部の下方であって、且つ浅層地盤に構築される不透水地中連続壁構造体であって、外周を形成する連続状の外壁と、該外壁で囲まれる内側を分割する内壁とからなり、該内壁は外壁の内側に同一方向に延びる６つの縦壁を有し、該外壁に近い第１縦壁の高さは該外壁の高さより短く、該第１縦壁の内側で該第１縦壁に近い第２縦壁の高さは、該第１縦壁の高さより短く、該第２縦壁の内側の第３縦壁の高さは、該第２縦壁の高さより短いことを特徴とする地中連続壁構造体を提供するものである。

本発明によれば、軟弱地盤である浅層地盤を地盤改良すると共に、液状化被害を軽減できる。

本発明の第１〜第３の実施の形態における地中連続壁構造体の斜視図である。（Ａ）は図１のＸ_１−Ｘ_１線に沿って見た端面図であり、（Ｂ）は図１のＹ_１−Ｙ_１線に沿って見た端面図である。本発明の第２の実施の形態における地中連続壁構造体であり、（Ａ）は図１のＸ_１−Ｘ_１線に沿って見た端面図であり、（Ｂ）は図１のＹ_１−Ｙ_１線に沿って見た端面図である。本発明の第３の実施の形態における地中連続壁構造体であり、（Ａ）は図１のＸ_１−Ｘ_１線に沿って見た端面図であり、（Ｂ）は図１のＹ_１−Ｙ_１線に沿って見た端面図である。本発明の第４の実施の形態における地中連続壁構造体の平面図である。（Ａ）は図５のＸ_２−Ｘ_２線に沿って見た断面図であり、（Ｂ）は図５のＹ_２−Ｙ_２線に沿って見た断面図である。本発明の第５の実施の形態における地中連続壁構造体の端面図である。本発明の地中連続壁構造体の平面視における「中央」を説明する図である。

本発明の第１の実施の形態における地中連続壁構造体（以下、「改良壁」とも言う。）を図１及び図２を参照して説明する。図１中、符号Ｌは長手方向を意味し、符号Ｓは短手方向を意味する。地中連続構造体１０は、外周を形成する連続状の外壁１と、外壁１で囲まれる内側を複数の室に分割する内壁２とからなるセメント系固化材を撹拌混合した改良土質である。外壁１で囲まれる内側を内壁２で区画する区画形状としては、特に制限されず、格子状および中央に矩形状の室を有する不定形状のものが挙げられる。格子状の場合、縦横の壁で格子状に区画される室の個数としては、住宅の場合、例えば２個以上、好ましくは４個〜１８個程度である。図１は９個の例である。また、中央に矩形状の室（区画部）を有する不定形状のものとしては、図５に示すようなものが挙げられる。地中連続構造体１０の平面視の形状は、上下対称、左右対称および非対称のものが挙げられ、この中、上下対称且つ左右対称であるものが、地盤を均等に拘束する点で好ましい。

外壁１で囲まれる内側における中央とは、外壁で囲まれる形状が矩形状の場合、平面視における前後方向および左右方向における中央であり、外壁で囲まれる形状が非対称の場合、次のような方法のいずれかを採ることで決定される。すなわち、図８（Ａ）のように、ＡＢＣＤＥＦで形成される非対称形の改良壁において、ａＡＦＥ形状が、ＡＢｂＦ形状に対して小面積の場合、ａＡＦＥ形状を凹み形状として捉え、当該凹み形状を無視して、ａＢＣＤ形状の中心Ｇを当該「中央」の中心とする方法、図８（Ｂ）のように、ＡＢＣＤＥＦで形成される非対称形の改良壁において、ｂＡＦＥ形状が、ＡＢａＦ形状に対して大面積の場合、ＡＢａＦ形状を出っ張り形状として捉え、当該出っ張り形状を無視して、ＥａＣＤ形状の中心Ｇを当該「中央」の中心とする方法、図８（Ｃ）のように、主たる形状がＡＢＣａ形状とａＤＥＦ形状の２つで把握される場合、ＡＢＣａ形状の中心ｇ_１とａＤＥＦ形状の中心ｇ_２を決定し、ｇ_１とｇ_２を結ぶ線を面積配分して決定される中心Ｇを当該「中央」の中心とする方法が挙げられる。また、上記のいずれにも該当しない場合、例えば、建物である屋外構造物の重心を当該「中央」の中心とすればよい。

地中連続構造体１０は外壁１を同じ高さの連続壁とし、外壁１の内側を内壁２で区画することで、地盤を拘束して一体化し、屋外構造物の荷重を均一に地盤に伝えるため、建物等の構造物基礎および地盤強度が向上し、屋外構造物全体の安定力が増す。また、地震時、地盤のせん断破壊と移動を抑制することができる。

地中連続構造体１０は、屋外構造物の基礎部の下方であって、且つ浅層地盤に構築される。屋外構造物としては、住宅、店舗、工場等の建築物、庭園、私道または駐車場が挙げられる。屋外構造物の基礎部としては、住宅等の建築物の場合、例えばベタ基礎であり、広面積の建築物、庭園、私道または駐車場の場合、例えば砂利層を含んだ表層やアスファルト舗装層である。図２は住宅の場合であり、ベタ基礎５０が、地中連続構造体１０の上に形成されている。すなわち、地中連続構造体１０の上面は基礎部５０で覆われており、好適には地中連続構造体１０と基礎部５０は一体化している。本発明において、地中連続構造体１０の高さは最大２．０ｍ、概ね０．３〜１．８ｍである。

本発明において、内壁２の下端は、外壁１の下端より上方に位置する。すなわち、内壁２の壁高さは外壁１の壁高さよりも小である。このように、壁高さに段差を設けた形態例としては、全ての内壁２の壁高さが外壁１の壁高さより小である場合と、一部の内壁２の壁高さが外壁１の壁高さより小である場合が挙げられる。一部の内壁２の壁高さが外壁１の壁高さより小である場合としては、内壁２が、外壁１で囲まれる内側を格子状に分割する場合において、内壁２を形成する長手方向に延びる壁の下端が、外壁１の下端より上方位置にあり、且つ内壁２を形成する短手方向に延びる壁の下端が、外壁１の下端と同じである場合と、内壁２を形成する短手方向に延びる壁の下端が、外壁１の下端より上方位置にあり、且つ内壁２を形成する長手方向に延びる壁の下端が、外壁１の下端と同じである場合とが挙げられる。なお、地中連続構造体１０が平面視で正方形の場合、一部の内壁２の壁高さが外壁１の壁高さより小である場合としては、上記の長手方向は左右方向（又は前後方向）であり、上記の短手方向は前後方向（又は左右方向）と読み替えればよい。

図１の地中連続構造体１０は、内壁２を形成する短手方向に延びる壁２２ａ、２２ｂの下端が、外壁１の下端よりＨ_１寸法分、上方位置にあり、内壁２を形成する長手方向に延びる壁２１ａ、２１ｂの下端が、外壁１の下端と同じである。すなわち、改良壁の底の一部に段差を設けたものである。これにより、例えば室１２（妻側）に発生した噴砂現象（矢印ｘ_１）は、室１２内に集まる一方で、横壁２２ａ、２２ｂが無い下端部分において、矢印ｙ_１方向（長手方向）に流動可能となる（図２（Ａ））。このため、噴砂現象が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象を遅延させることが可能となる。従って、地中連続構造体１０は、液状化現象による被害を軽減できる。一方、短手方向においては、横壁２１ａ、２１ｂの壁高さは、外壁１の壁高さと同じであるため、長手方向のような流れはない（図２（Ｂ））。

次に、地中連続構造体１０の造成方法について説明する。地中連続構造体１０は、公知の方法で造成される。すなわち、地中連続構造体１０が造成される領域（軟弱地盤）に図１及び図２の形状の溝を地中に形成する。次いで、溝内にセメント系固化材を撹拌混合した改良土質を埋め戻す。その後、改良土質部分をランマー等で転圧して土質強度と靭性をもたせた改良土質による改良壁を構築した後、例えば基礎部として、ベタ基礎であるコンクリートを打設して改良壁とベタ基礎を一体化させる。

図１の第２の実施例の形態である地中連続構造体１０Ａは、内壁２を形成する長手方向に延びる壁２１ａ、２１ｂの下端が、外壁１の下端よりＨ_１寸法分、上方位置にあり、内壁２を形成する短手方向に延びる壁２２ａ、２２ｂの下端が、外壁１の下端と同じである。すなわち、改良壁の底の一部に段差を設けたものである。なお、地中連続構造体１０Ａは、斜視図に表われる形状は地中連続構造体１０と同じであるため、図１を代用したものである。これにより、例えば室１６（桁側）に発生した噴砂流（矢印ｘ_２）は、室１６内に集まる一方で、縦壁２１ａ、２１ｂが無い下端部分において、矢印ｙ_２方向（短手方向）に流動可能となる（図３（Ｂ））。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象を遅延させることが可能となる。従って、地中連続構造体１０Ａは、液状化現象による被害を軽減できる。一方、長手方向においては、横壁２２ａ、２２ｂの壁高さは、外壁１の壁高さと同じであるため、短手方向のような流れはない（図３（Ａ））。

図１の第３の実施例の形態である地中連続構造体１０Ｂは、内壁２を形成する短手方向に延びる２本の横壁２２ａ、２２ｂ及び長手方向に延びる縦壁２１ａ、２１ｂの下端が、外壁１の下端よりＨ_１寸法分、上方位置にある。すなわち、改良壁の底に段差を設けたものである。なお、地中連続構造体１０Ｂは、斜視図に表われる形状は地中連続構造体１０と同じであるため、図１を代用したものである。これにより、例えば室１２（妻側）に発生した噴砂流（矢印ｘ_３）は、室１２内に集まる一方で、横壁２２ａ、２２ｂが無い下端部分において、矢印ｙ_３方向（長手方向）に流動可能となる（図４（Ａ））。更に、縦壁２１ａ、２１ｂが無い下端部分においても、矢印ｙ_４方向（短手方向）に流動可能となる（図４（Ｂ））。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象をより遅延させることが可能となる。従って、地中連続構造体１０Ｂは、液状化現象による被害をより軽減できる。

次に、本発明の第４の実施の形態における地中連続壁構造体を図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図５の地中連続壁構造体１０Ｃにおいて、図１の地中連続壁構造体１０と異なる点は、平面視の形状および内壁の段差構造である。すなわち、地中連続壁構造体１０Ｃは、矩形状の外壁１に対して、外壁１の形状より小さな略相似形状の壁２３を中央部に形成し、壁２３の角部と外壁１の角部（内角）間を結んだ放射状の壁２４を更に造成し、内壁２を形成する壁２３、２４の下端が、外壁１の下端よりＨ_１寸法分、上方位置となるようにしたものである。地中連続壁構造体１０Ｃにおいて、例えば室２５に発生した噴砂流（矢印ｘ_５）は、室２５内に集まる一方で、横壁２３、２４が無い下端部分において、矢印ｙ_５方向を含めた全ての方向に流動可能となる（図６）。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象をより遅延させることが可能となる。従って、地中連続構造体１０Ｂは、液状化現象による被害をより軽減できる。

地中連続壁構造体１０Ｃにおいて、内壁２の段差構造は、図５及び図６に限定されず、例えば壁２３（２３ａ、２３ｂ）の下端は外壁１の下端と同じとしてもよい。この場合、例えば室２５に発生した噴砂流は、室２５内に集まる一方で、横壁２３ｃ、２３ｄが無い下端部分であって、長手方向に流動可能となる。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象をより遅延させることが可能となる。また、他の段差構造として、例えば壁２３ｃ、２３ｄの下端を外壁１の下端と同じとしてもよい。この場合、例えば室２６に発生した噴砂流は、室２６内に集まる一方で、横壁２３ａ、２３ｂが無い下端部分であって、長手方向に流動可能となる。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象をより遅延させることが可能となる。

次に、本発明の第５の実施の形態における地中連続壁構造体を図７を参照して説明する。図７において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図７の地中連続壁構造体１０Ｄにおいて、図１の地中連続壁構造体１０と異なる点は、内壁の段差構造である。すなわち、地中連続壁構造体１０Ｄは、外壁１の内側に同一方向に延びる４つの縦壁２１ａ〜２１ｄが形成されており、外側の縦壁２１ｃ、２１ｄの高さが、外壁の高さよりＨ_２分短く、内側の縦壁２１ａ、２１ｂの高さが、外側の縦壁２１ｃ、２１ｄの高さよりＨ_２分短いもので、２つの段差を有するものである。すなわち、２つの段差は中心に向けて段差が大きくなるようにしたものである。地中連続壁構造体１０Ｄにおいて、例えば室７１に発生した噴砂流（矢印ｘ_６）は、室７１内に集まる一方で、横壁２１ａ〜２１ｄが無い下端部分において、矢印ｙ_６方向を含めた全ての方向に流動可能となる（図７）。このため、噴砂流が外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象をより遅延させることが可能となる。また、地中連続壁構造体１０Ｄの変形として、縦壁（又は横壁）が外壁内において６つ以上延びる場合、３つ以上の段差を形成するようにしてもよい。なお、上記地中連続構造体１０〜１０Ｄのいずれを採用するかは、地盤の調査結果等により判断すればよい。

本発明において、内壁により外壁の内側を複数の室に分割する方法としては、上記実施の形態における分割方法に限定されず、種々の分割形態を採ることができる。また、上記実施の形態例は、基礎部がベタ基礎であり、屋外構造物が住宅の場合であるが、これらに限定されず、例えば、屋外構造物が、建築物、庭園、私道または駐車場の場合にも適用できる。この場合、基礎部は、例えば砂利層を含んだ表層やアスファルト舗装層とすればよい。上記地中連続構造体１０〜１０Ｄ上に、当該基礎部を構築する方法としては、公知の方法が適用できる。

なお、屋外構造物が、店舗、工場、私道、庭園及び駐車場のように大面積の場合、改良壁内を内壁２で区画する方法としては、格子状に数十〜数百の多数の室を形成する方法、地中連続構造体１０、１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれを１ユニットとして、当該同ユニットを横並びに複数配置する複数配置方法、あるいは同ユニット及び異なるユニットを複数組み合わせて配置する複数混合配置方法などが挙げられる。屋外構造物が大面積の場合、改良壁内を内壁２で区画する室の数は、小規模住宅に比べて当然多くなる。

本発明によれば、内壁の下端を、外壁の下端より上方に位置するようにしたため、外壁内で、且つ内壁の下方部分において、液状化による噴砂流を一時的に溜めることができる。このため、外壁１を超えて外部へ流出する噴砂の量を抑制することができ、また、外壁１を超えて外部へ流出する極限状態における越流現象を遅延させることが可能となる。従って、地中連続構造体１０は、液状化現象による被害をより軽減できる。

１外壁
２内壁
２２ａ、２２ｂ横壁
２１ａ、２１ｂ縦壁
１０〜１０Ｃ地中連続壁構造体
５０ベタ基礎

Claims

屋外構造物の基礎部の下方であって、且つ浅層地盤に構築される不透水地中連続壁構造体であって、外周を形成する連続状の外壁と、該外壁で囲まれる内側を分割する内壁とからなり、
該内壁は外壁の内側に同一方向に延びる４つの縦壁を有し、該外壁に近い第１縦壁の高さは該外壁の高さより短く、該第１縦壁の内側の第２縦壁の高さは、該第１縦壁の高さより短いことを特徴とする地中連続壁構造体。
屋外構造物の基礎部の下方であって、且つ浅層地盤に構築される不透水地中連続壁構造体であって、外周を形成する連続状の外壁と、該外壁で囲まれる内側を分割する内壁とからなり、
該内壁は外壁の内側に同一方向に延びる６つの縦壁を有し、該外壁に近い第１縦壁の高さは該外壁の高さより短く、該第１縦壁の内側で該第１縦壁に近い第２縦壁の高さは、該第１縦壁の高さより短く、該第２縦壁の内側の第３縦壁の高さは、該第２縦壁の高さより短いことを特徴とする地中連続壁構造体。
該内壁は、該外壁で囲まれる内側を格子状に分割することを特徴とする請求項１又は２記載の地中連続壁構造体。
該地中連続壁構造体の高さは、最大２．０ｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中連続壁構造体。
該屋外構造物は、建築物、庭園または駐車場であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中連続壁構造体。
該基礎部は、該屋外構造物が建築物の場合、ベタ基礎であることを特徴とする請求項５記載の地中連続壁構造体。