JP6095967B2 - 地盤沈下対策構造 - Google Patents

Description

本発明は、地盤沈下対策構造に関する。

地盤沈下が懸念される地域では、地盤沈下により工作物に影響が生じることがないように、地盤沈下対策工を行うのが一般的である。

地盤沈下対策工は、工作物に対しては施されているものの、周辺の地盤に対しては講じられていない場合が多い。そのため、工作物の周辺の地盤のみが沈下し、工作物が形成された部分のみが相対的に浮き上がる場合がある。例えば、図６に示す地下埋設物（工作物）１０１を有する道路においては、地下埋設物１０１の真上の路面１０２とその両側の路面１０３との間に段差Ｄが生じる場合がある。

このような段差Ｄが生じると、道路としての機能が遮断されてしまうおそれがあるため、地震等により道路の機能が遮断されることがないようにする対策工が求められている。
例えば、特許文献１には、図７の（ａ）に示すように、 埋設物１１２と、路床１１３もしくは路盤１１４との境界部に、可撓性を有するシート状物等に土砂等の充填材を充填してなる緩衝層１１５を形成した段差抑制構造１１１が開示されている。

また、本出願人等は、図８に示すように、埋設物１２２の上方の地表面に敷設された第一の床版１２３と、第一の床版１２３の両側に敷設された第二の床版１２４とを備える地盤沈下対策構造１２１を開示している。第一の床版１２３と第二の床版１２４とは、ボルト１２５により連結されている（特許文献２参照）。

特開２０１０−１６３７６９号公報 特開２００９−２５０００６号公報

特許文献１に記載の段差抑制構造は、緩衝層１１５が可撓性を有しているため、図７の（ｂ）に示すように、周辺の地盤沈下に伴い緩衝層１１５が変形してしまう場合がある。緩衝層が変形すると、特に車両後部が長い大型車両の場合、図７の（ｃ）に示すように、車両Ｍの後端が路面に接触してしまうおそれがあり、道路としての機能の低下が懸念される。

また、特許文献２の地盤沈下対策構造１２１は、第一の床版１２３と第二の床版１２４とをボルト１２５により連結する作業に手間がかかっていた。
また、埋設物１２２の周囲に地盤沈下が生じて、第二の床版１２４が傾斜した際には、ボルト１２５に引張力が作用するため、床版１２３，１２４同士の接合部への負担が大きい。そのため、床版１２３，１２４の強度を高める必要が生じる場合があった。
さらに、単位体積重量が埋土よりも大きいコンクリート製の床版を埋設物１２２の上方に設置すると、埋設物１２２に作用する鉛直荷重が増加してしまう可能性があった。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、簡易かつ安価に構成することができ、なおかつ、車両の通行性を維持することを可能とした地盤沈下対策構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の地盤沈下対策構造は、埋設物の直上に形成された地盤改良体である地中構造物と、地表面において前記埋設物の両側に敷設された床版と、を備える地盤沈下対策構造であって、前記床版の端部のみが前記地中構造物に上載されており、一方の前記床版と他方の前記床版との間には隙間が形成され互いに独立し、前記床版と前記地中構造物とは連結されていないことを特徴としている。

かかる地盤沈下対策構造によれば、埋設物の周囲に地盤沈下が生じた場合であっても、床版が傾斜してスロープになるので地表に段差が形成されることが防止される。また、床版同士は互いに独立していて床版同士の連結作業が不要であるため、床版の設置作業が簡易であるとともに、安価に構築することが可能である。さらに、埋設物への荷重増加による影響も軽減できる。

なお、前記埋設物に隣接して形成された地中壁であってもよい。
また、地盤改良体を前記埋設物の端部のみに対応して形成すれば、地盤改良体の構築範囲が限定されるため、作業の手間や施工費を削減することができる。

また、第二の発明の地盤沈下対策構造は、埋設物の周囲に形成された地中構造物と、地表面において前記埋設物の一方の片側のみに敷設された床版とを備える地盤沈下対策構造であって、前記床版の端部のみが前記地中構造物に上載されていることを特徴としている。

本発明によれば、車両の通行性を維持することを可能とした地盤沈下対策構造を簡易かつ安価に構成することができる。

第一の実施形態に係る地盤沈下対策構造を示す斜視図である。 図１に示す地盤沈下対策構造を示す断面図である。 図１に示す地盤沈下対策構造を備える道路の地盤沈下後の状況を示す断面図である。 図１に示す地盤沈下対策構造を備える道路の地盤沈下後の道路使用状況を示す断面図である。 第二の実施形態に係る地盤沈下対策構造を示す断面図である。 埋設物を有する道路における地盤沈下の状況を示す断面図である。 （ａ）は従来の地盤沈下対策構造を示す部分断面図、（ｂ）は同地盤沈下対策構造の地盤沈下時の状況を示す部分断面図、（ｃ）は同地盤沈下対策構造の地盤沈下後の車両通行状況を示す断面図である。 他の従来の地盤沈下対策構造を示す断面図である。

＜第一の実施形態＞
第一の実施形態に係る地盤沈下対策構造１は、図１に示すように、下方に埋設物２が構築された道路３（図２参照）に対して施されるものであって、地中構造物１０（地盤改良体１１）と、床版１２とを備えて構成されている。

本実施形態では、埋設物２として、非液状化層である支持地盤Ｒ上に配置された矩形断面のボックスカルバートが配設されている場合について説明するが、埋設物２の種類や断面形状等は限定されるものではない。
埋設物２の上方には、埋設物２の横断方向（図面において左右方向）を縦断方向とする道路３が形成されている。

本実施形態の地中構造物１０は、埋設物２の直上の地盤に対して浅層混合処理を行うことにより形成された地盤改良体１１である。なお、地盤改良体１１の形成方法は限定されない。

地盤改良体１１は、図２に示すように、埋設物２の前側と後側（図面において左側と右側）のそれぞれに間隔をあけて形成されている。つまり、埋設物２の直上の中央部には、地盤改良体１１が形成されておらず、未改良部分１３が残存している。なお、地盤改良体１１は、埋設物２の直上の地盤全体に対して形成されていてもよい。

地盤改良体１１の上端には、外側の角部を切り欠くことで、床版１２の端部を載置するための、段部１１ａが形成されている。なお、段部１１ａは、必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成されている必要はない。

床版１２は、地表面において、埋設物２の道路縦断方向の前後（図２において、左右両側）に敷設されている。

床版１２は、車輌等の上載荷重に対して十分な強度を有した鉄筋コンクリート造の版材であって、いわゆる踏掛版を使用するものとする。本実施形態において、床版１２を構成する踏掛版の設計は、踏掛版の長さの７０％を支間とした単純梁にて検討する。
なお、床版１２を構成する材料、部材厚、形状等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。

床版１２は、端部のみが地盤改良体１１の段部１１ａに上載されている。つまり、床版１２は、その端部のみが埋設物２の上方の地表面に配置されており、残りの部分は埋設物２の道路縦断方向（図面において左右方向）前後に張り出した状態で敷設されている。一方の床版１２と他方の床版１２とは互いに独立している。すなわち、床版１２同士の間には隙間が形成されており、床版１２同士は互いに連結されていない。

床版１２の上面および床版１２同士の間（未改良部分１３）の地表面には、舗装４がなされており、道路３としての連続性が維持されている。
なお、床版１２は、必要に応じて、ずれ止めとして、地盤改良体１１に対してピン止めしておいてもよい。

床版１２には、床版１２を貫通する注入孔１２ａが予め形成されている。
注入孔１２ａの配置、箇所数、内径等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、注入孔１２ａは必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成されている必要はない。

床版１２の長さは、埋設物２の側面の延長線上から道路縦断方向前後への張り出し長さＬ０（図２参照）が、アプローチ長Ｌよりも大きくなるように設定する。アプローチ長Ｌは、地盤Ａの土質条件から想定される推定沈下量ΔＳを走行可能勾配ｉで除算することにより算出した距離であり（図３参照）、下記の式１を満たすように設定される。
Ｌ≧ΔＳ／ｉ×１００ （式１）

ここで、走行可能勾配ｉとは、車輌がスムーズに通行できる道路勾配であって、道路の縦断方向に対しては車輌が容易に乗り越えられる程度の勾配、横断方向に対しては車輌が通行できる程度の勾配を確保するものとする。なお、推定沈下量ΔＳの算定方法は限定されるものではない。

以上、第一の実施形態に係る地盤沈下対策構造１によれば、図３に示すように、地震等により埋設物２の周囲に地盤Ａに地盤沈下が生じた場合であっても、床版１２が傾斜することで走行可能勾配ｉ以下のスロープが形成されて、道路３の機能が維持される。つまり、床版１２が、地盤改良体１１の角部を支点に傾斜するので、埋設物２の直上の路面と埋設物２の前後の路面との間に大きな段差が形成されることがない。そのため、大型車（車両Ｍ）であっても後端部が接触することがなく、道路の機能を維持することができる（図４参照）。

また、床版１２は、道路３を走行する車輌等の荷重に対して十分な耐力を有しているため、図３に示すように、地盤Ａが沈下して床版１２の下に空洞Ｂが形成された状態において車輌Ｍが通過したとしても、破損が生じることがない。
なお、床版１２と地盤Ａとの間に形成された空洞Ｂには、床版１２の注入孔１２ａを利用して充填材を充填することで補修することが可能である。

また、床版１２，１２は互いに独立しているため、地盤沈下に伴い各床版１２が傾斜した場合であっても、両者の間で力のやり取りが行われることはなく、したがって、床版１２の傾斜によっては応力の集中箇所が生じない。そのため、床版１２として必要最小限の断面に設計することができ、経済的である。
また、埋設物２の直上の床版１２同士の間に対しては、踏掛版を省略しているため、さらに経済的である。

地盤改良体１１は、埋設物２の直上全体に対して形成するのではなく、隙間をあけて前後（図２において左右）に形成しているため、改良範囲が限定され、ひいては、施工の手間および費用の削減を図ることができる。
また、地盤改良体１１同士の間の未改良部分は、範囲が狭く、かつ、両側に地盤改良体１１が形成されているため、万一液状化が生じた場合であっても、沈下量は少なく、車両Ｍの走行に支障をきたすことはない。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態に係る地盤沈下対策構造１は、図５に示すように、下方に埋設物２が構築された道路３に対して施されるものであって、地中構造物１０（地中壁１４）と、床版１２とを備えて構成されている。

本実施形態の埋設物２は、埋設管２１であって、杭基礎２２により支持されている。なお、埋設管２１の支持形式は限定されない。
埋設物２の上方には、埋設物２の横断方向（図面において左右方向）を縦断方向とする道路３が形成されている。

埋設物２は、道路３の縦断方向の前後（図５において左右）には、地中壁１４（地中構造物１０）が隣接して形成されている。つまり、埋設物２を挟んで両側に地中壁１４，１４が形成されており、埋設物２は、埋設物２の縦断方向（紙面裏表方向）に沿って形成された一対の地中壁１４により挟まれている。

本実施形態の地中壁１４は、埋設物２を形成する際に、土留め壁として使用されたものであって、鋼矢板を連続して配設することにより形成されている。なお、地中壁１４の構成は限定されない。また、地中壁１４は、埋設物２の施工後に構築されたものであってもよい。

床版１２は、地表面において、埋設物２の道路縦断方向の前後（図５において、左右両側）に敷設されている。

床版１２は、端部のみが地中壁１４の上端に上載されている。つまり、床版１２は、端部のみが埋設物２の上方の地表面に配置されており、残りの部分は埋設物２の道路縦断方向（図面において左右方向）前後に張り出した状態で敷設されている。

この他の第二の実施形態に係る床版１２の構成は、第一の実施形態の床版１２と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、第二の実施形態に係る地盤沈下対策構造１によれば、地震等により埋設物２の周囲に地盤Ａに地盤沈下が生じた場合であっても、地中壁１４の上端を支点として床版１２が傾斜することで所定の走行可能勾配ｉからなるスロープが形成される。そのため、埋設物２の直上の路面と、埋設物２の前後の路面との間に大きな段差が形成されることがなく、道路３の機能が維持される。
なお、地中壁１４，１４の間の地盤が液状化しても、地中壁１４，１４によって周囲が隔絶されているので、液状化した地盤が周囲に拡散しない。したがって、埋設物２の上方に大きな沈下が生じることはない。

この他の第二の実施形態の地盤沈下対策構造１の作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、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。
例えば、前記各実施形態では、道路の地盤沈下に対して対策する場合について説明したが、本発明に係る地盤沈下対策構造の適用は道路に限定されるものではない。

また、本発明の地盤沈下対策構造の適用の対象となる構造物は、新設された埋設物や工作物でも、既設の埋設物や工作物でもよい。
また、本発明の地盤沈下対策構造が適用可能な地盤の土質条件は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、地表面において埋設物の両側に床版を敷設する場合について説明したが、床版は、地表面において埋設物の片側のみに敷設してもよい。

１ 地盤沈下対策構造
１０ 地中構造物
１１ 地盤改良体
１２ 床版
１４ 地中壁
２ 埋設物

Claims (2)

1. 埋設物の直上に形成された地盤改良体である地中構造物と、
   地表面において前記埋設物の両側に敷設された床版と、を備える地盤沈下対策構造であって、
   前記床版の端部のみが前記地中構造物に上載されており、
   一方の前記床版と他方の前記床版との間には隙間が形成され互いに独立し、
   前記床版と前記地中構造物とは連結されていない
   ことを特徴とする、地盤沈下対策構造。
2. 前記地中構造物が、前記埋設物に隣接して形成された地中壁であることを特徴とする、請求項１に記載の地盤沈下対策構造。

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