JP6324352B2 - 液状化抑止地中埋設体、及び地震時の地盤変形抑制構造 - Google Patents

Description

地震時の地盤の液状化の防止と地盤の補強を同時に達成可能とするものとして、特許文献１に記載のグラベルドレーンがある。この特許文献１のものでは、締固め杭と、グラベルドレーン杭とが、いずれも砂利、礫、砕石によって形成される。

この特許文献１のグラベルドレーン杭は、断面円形の削孔内に投入・突き固められた前記砂利などにより構成されるため、地盤に接する面積は最大化し難く、したがって、一本当たりの排水性能は高く設定し難い。このため、所望の過剰間隙水の排水性能を確保するためには、特許文献１のグラベルドレーン杭は、改質対象となる地盤に多数造成する必要がある。また、地盤の補強の観点からも、特許文献１のグラベルドレーン杭は、改質対象となる地盤に多数造成する必要がある。

特開２００１−１１８４８号公報

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の改良対象となる地盤に埋設されてこの地盤の液状化の防止と地盤の補強とを同時に達成する地中埋設体について、その過剰間隙水の排水性能、及び、前記地盤のせん断変形を抑制する性能を、合理的に向上させる点にある。

前記課題を達成するために、この発明にあっては、第一の観点から、液状化抑止地中埋設体を、地盤に過剰間隙水圧が生じたときに前記地盤中の水を浸透させる機能を備えた板状主体と、
前記板状主体に組み合わされて前記板状主体に浸透された前記水の前記地盤外への上下方向の排水経路を構成する第一通水材と、
前記板状主体に浸透された前記水を集めて前記第一通水材に導く第二通水材とを備えてなる、ものとした。

前記板状主体と、前記第一通水材と、前記第二通水材とは、一体化されて全体として剛体構造を構成するようにしておくことが、この発明の好ましい態様の一つとされる。

また、前記液状化防止地中埋設体はさらに、隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体同士を水平方向に連結する継手部材を備えたものとすることが、この発明の好ましい態様の一つとされる。この場合、前記第一通水材及び前記継手部材を共にパイプ状をなしたものとし、前記継手部材の下端より前記第一通水材を受入して隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体同士を連結させるようにすることが、この発明の好ましい態様の一つとされる。

また、前記板状主体は、その両面の全体において、水を浸透させる機能を備えたものとすることが、この発明の好ましい態様の一つとされる。また、前記板状主体は、その片面又はその一部において、水を浸透させる機能を備えたものとすることが、この発明の好ましい態様の一つとされる。

また、前記課題を達成するために、この発明にあっては、第二の観点から、地震時の地盤変形抑制構造を、複数の前記液状化抑止地中埋設体を水平方向に連結してなるものとした。

この発明によれば、改良対象となる地盤に埋設されてこの地盤の液状化の防止と地盤の補強とを同時に達成する地中埋設体について、その過剰間隙水の排水性能、及び、前記地盤のせん断変形を抑制する性能を、合理的に向上させることができる。すなわち、前記液状化抑止地中埋設体は、板状主体によって、体積に対する地盤に接する面積は大きく、過剰間隙水の排水性能は高く、また、前記地盤のせん断変形を抑制する性能も高い。

図１は、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体（第一例）の斜視構成図である。 図２は、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体（第二例）の斜視構成図である。 図３は、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体（第三例）の斜視構成図である。 図４は、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体（第四例）の斜視構成図である。 図５は、この発明の一実施の形態にかかる地盤変形抑制構造の一例を示した平面構成図である。 図６は、この発明の一実施の形態にかかる地盤変形抑制構造の他の一例を示した平面構成図である。 図７は、この発明の一実施の形態にかかる地盤変形抑制構造のさらに他の一例を示した平面構成図である。 図８は、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体（第五例）の斜視構成図である。

以下、図１〜図８に基づいて、この発明の一実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体１、及び、これを利用した地震時の地盤変形抑制構造について、説明する。

この実施の形態にかかる液状化抑止地中埋設体１は、これが埋設された地盤Ｇに地震により過剰間隙水圧が生じたときにこれを消散させる機能と、地震による前記地盤Ｇのせん断変形を抑制する機能とを併せ持ち、もって、前記地盤Ｇの液状化を効果的に抑制し得るものである。

かかる液状化抑止地中埋設体１は、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）と同じように、現場打ちではなく、工場で予め製造し得るものである。したがって、かかる液状化抑止地中埋設体１は、現場での大規模な工事を行い難い狭溢地などにおいても、適切な液状化抑止工事を実現可能とするものである。過剰間隙水圧の消散が必要とされる深度や、地盤Ｇの補強効果、液状化抑止地中埋設体１の運搬などの諸点を考慮すると、液状化抑止地中埋設体１は、典型的には、上下方向の寸法を３〜１５ｍ程度、左右方向の寸法を１〜３ｍ程度とするように構成される。

また、かかる液状化抑止地中埋設体１は、地盤Ｇに予め形成した穴に落とし込んで埋設可能であり、振動や騒音を生じさせがたい態様で埋設可能である。

また、かかる液状化抑止地中埋設体１は、これを埋設することにより地盤Ｇの液状化を抑止し得るものであり、液状化抑止工事の工期の合理的短縮、工費の合理的削減を実現し得るものである。

かかる液状化抑止地中埋設体１は、板状主体２と、第一通水材３と、第二通水材４とを備えている。

板状主体２は、二つの面２ａ、２ａと、上下の端部２ｂ、２ｂと、左右の端部２ｃ、２ｃとを備えている。

図１に示される第一例、図２に示される第二例、図３に示される第三例では、板状主体２は、上下方向に長く水平方向に短い長方形のパネルとなっている。これらの例では、板状主体２は、長方形の二つの面２ａ、２ａを有し、上下の端部２ｂ、２ｂ及び左右の端部２ｃ、２ｃは、前記パネルの厚みにより構成されている。

図４に示される第四例では、板状主体２は、水平断面をＬ字状とするように構成されている。

かかる板状主体２は、地盤Ｇに過剰間隙水圧が生じたときに前記地盤Ｇ中の水を浸透させる機能を備えている。かかる機能は、（１）板状主体２の両面２ａ、２ａ全体に備えられる場合（第一例、第四例）、（２）板状主体２の片面２ａ全体に備えられ、板状主体２のもう片方の面２ａは不透水面部２ｄとされる場合（第二例、第三例）、（３）板状主体２の両面２ａの一部のみに備えられ、板状主体２の両面２ａ、２ａの残りの箇所は不透水面部２ｄとされる場合（図示は省略する。）、（４）板状主体２の片面２ａの一部のみに備えられ、この片面２ａの残りの箇所及び板状主体２のもう片方の面２ａは不透水面部２ｄとされる場合（図示は省略する。）、がある。かかる機能は、板状主体２の全体または一部を、ポーラスコンクリートなどの透水性を備えた材料によって構成することで確保できる。典型的には、板状主体２の全体または一部を、１０^-1ｃｍ／ｓ以上の透水係数を持つ材料から構成する。

前記第一例及び第四例では、板状主体２は、透水性を備えた材料よりなる第一のパネル２ｅと、透水性を備えた材料よりなる第二のパネル２ｆとを積層一体化させた構成となっている。したがって、この第一例及び第四例では、板状主体２はその両面の全体において、水を浸透させる機能を備えている。

前記第二例及び第三例では、板状主体２は、透水性を備えた材料よりなる第一のパネル２ｅと、透水性のない材料よりなる第二のパネル２ｆとを積層一体化させた構成となっている。したがって、この第二例及び第三例では、板状主体２はその片面においてのみ、水を浸透させる機能を備えている。

前記第一通水材３は、前記板状主体２に組み合わされて前記板状主体２に浸透された前記水の前記地盤Ｇ外への上下方向の排水経路を構成する。

図示の例では、かかる第一通水材３はパイプの中心軸を上下方向に沿わせるようにして板状主体２に一体に組み合わされたパイプ状をなしている。第一例及び第二例では、第一通水材３は、板状主体２の左側の端部２ｃに、その側部の一部を固着させるようにして、板状主体２に第一通水材３が組み合わされている。第三例では、第一通水材３は、板状主体２の幅方向中程の位置で、かつ、板状主体２の一面側において、この一面に第一通水材３の側部の一部を固着させるようにして、板状主体２に組み合わされている。第四例では、第一通水材３は、板状主体２の屈曲部における屈曲外側においてこの屈曲部に第一通水材３の側部の一部を固着させるようにして、板状主体２に組み合わされている。

典型的には、かかる第一通水材３の下端は閉塞され、上端は開放され、この開放された上端を地上に位置させるか、この開放された状態に前記排水経路を構成する図示しない配管などをさらに接続して、地盤Ｇから板状主体２に浸透した水が第一通水材３を通じて地盤Ｇ外に排出されるようにする。

一つの液状化抑止地中埋設体１が備える第一通水材３の数は、必要に応じて増減される。すなわち、一つの液状化抑止地中埋設体１が、二以上の第一通水材３を備えるように構成しても構わない。

前記第二通水材４は、前記排水経路を構成する第一通水材３に前記水を集め導く集水経路を構成する。

図示の例では、第二通水材４は、板状主体２に内蔵されている。図示の例では、かかる第二通水材４はパイプの中心軸を水平方向に沿わせるようにして板状主体２に内蔵され一体に組み合わされたパイプ状をなしている。図示の例では、一つの板状主体２内に、上下方向に隣り合う第二通水材４との間に間隔を開けて複数の第二通水材４、４…が配されている。各第二通水材４はそれぞれ、前記第一のパネル２ｅと前記第二のパネル２ｆとの間に納められている。また、かかる第二通水材４はその一端を前記第一通水材３の側部に一体化させていると共に、この一端においてその内部を第一通水材３の内部に連通させている。かかる第二通水材４は、前記一端と、他端との間において、地盤Ｇから板状主体２内に浸透してきた水を、内部に受入する構造となっている。かかる第二通水材４は、典型的には、側部に複数の通水孔を備えた有孔管などから構成される。

地盤Ｇに地震により過剰間隙水圧が生じると、この地盤Ｇに埋設された液状化抑止地中埋設体１を構成する板状主体２に地盤Ｇ内の水が浸透する。浸透された水は、第二通水材４を通じて第一通水材３に導かれ地盤Ｇ外に排出される。これにより、前記過剰間隙水圧は消散され、地盤Ｇの液状化が抑止される。また、かかる液状化抑止地中埋設体１は、地震による前記地盤Ｇのせん断変形を抑制する機能を併せ持つ。これにより、前記液状化の抑止機能の一層の向上が図られる。液状化抑止地中埋設体１は、板状主体２によって、体積に対する地盤Ｇに接する面積は大きく、過剰間隙水の排水性能は高く、また、前記地盤Ｇのせん断変形を抑制する性能も高い。

図示の例では、前記板状主体２と、前記第一通水材３と、前記第二通水材４とが、一体化されて全体として剛体構造を構成しており、液状化抑止地中埋設体１は全体として地震時の地盤Ｇのせん断変形を抑制する耐力を持つようになっている。

複数の前記液状化抑止地中埋設体１、１…を水平方向に連結することで、液状化抑止地中埋設体１による地震時の地盤Ｇのせん断変形の抑制機能がより広い範囲に及ぶようにすることができる。すなわち、複数の前記液状化抑止地中埋設体１、１…を水平方向に連結した状態で埋設することで、地盤Ｇへの地震時の地盤Ｇ変形抑制構造の付与、つまり、地盤Ｇの改質が実現される。

図５は、複数の前記液状化抑止地中埋設体１、１…を平面視枠状をなすように連結した様子を示している。このようにした場合、特に、枠内の地盤Ｇの地震時のせん断変形を効果的に抑制できる。また、この場合、さらに、各前記液状化抑止地中埋設体１をそれぞれ、枠内に向けられた面のみ水を浸透させる機能を持ち、枠外に向けられた面を前記不透水面部２ｄとしたものとすれば、枠外の地盤Ｇからの枠内の地盤Ｇへの水の侵入を抑止した状態での地盤Ｇの改質が実現される。

図６は、複数の前記液状化抑止地中埋設体１、１…を平面視十字状をなすように連結させると共に、この十字状連結体を、隣り合う十字状連結体との間に間隔を開けて、地盤Ｇの複数箇所に埋設した様子を示している。

図７は、複数の前記液状化抑止地中埋設体１、１…を平面視格子状をなすように連結させた状態で、地盤Ｇに埋設した様子を示している。

前記第一例、第二例にあっては、液状化抑止地中埋設体１は、隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体１同士を水平方向に連結する継手部材５を備えている。

図示の例では、前記継手部材５もパイプ状をなしており、前記継手部材５の下端より前記第一通水材３を受入して隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体１、１同士を連結させるようにしている。

前記第一例及び第二例では、前記板状主体２の左右の端部２ｃ、２ｃの一方に前記第一通水材３を、これらの他方に前記継手部材５を備えている。継手部材５は、パイプの中心軸を上下方向に沿わせるようにして板状主体２に一体に組み合わされている。継手部材５は、その側部の一部を板状主体２の端部２ｃに固着させている。継手部材５は前記固着側と反対の側に上下方向に沿った割り溝５ａを備えている。先行して地盤Ｇ内に設置された液状化抑止地中埋設体１の第一通水材３がその上端側より継手部材５の下端から継手部材５内に受入されるようにして後続の液状化抑止地中埋設体１の設置をなすと、先行設置の液状化抑止地中埋設体１の第一通水材３と板状主体２との固着箇所を後続設置の液状化抑止地中埋設体１の割り溝５ａで逃がして、二つの液状化抑止地中埋設体１、１同士を連結させることが可能となる。

図４に示されるように板状主体２の屈曲部に第一通水材３を備え、板状主体２の左右の端部２ｃ、２ｃにそれぞれ第一例及び第二例と同じように継手部材５を備えた第四例と、図８に示されるように、水平断面をＬ字状とするように構成された板状主体２の屈曲部の屈曲外側に第一例及び第二例と同じように継手部材５を備え、板状主体２の左右の端部２ｃ、２ｃにそれぞれ第四例と同じように第一通水材３を備えてなる第五例の液状化抑止地中埋設体１とを利用すれば、図６及び図７の連結構造を容易に構築可能である。

以上に説明した液状化抑止地中埋設体は、図示は省略するが、上下方向に連結可能に構成しても良い。

なお、当然のことながら、本発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施形態を含むものである。

Ｇ 地盤
２ 板状主体
３ 第一通水材
４ 第二通水材

Claims (8)

1. 地盤に過剰間隙水圧が生じたときに前記地盤中の水を浸透させる機能を備えた板状主体と、
   前記板状主体に組み合わされて前記板状主体に浸透された前記水の前記地盤外への上下方向の排水経路を構成する第一通水材と、
   前記板状主体に浸透された前記水を集めて前記第一通水材に導く第二通水材とを備えてなる、液状化抑止地中埋設体。
2. 前記板状主体と、前記第一通水材と、複数の前記第二通水材とを、一体化させて全体として剛体構造を構成してなる、請求項１に記載の液状化抑止地中埋設体。
3. 前記第二通水材を、上下方向に隣り合う前記第二通水材との間に間隔を開けて複数備えさせてなる、請求項２に記載の液状化抑止地中埋設体。
4. 隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体同士を水平方向に連結する継手部材を備えてなる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液状化抑止地中埋設体。
5. 前記第一通水材及び前記継手部材は共にパイプ状をなしており、
   前記継手部材の下端より前記第一通水材を受入して隣接して埋設される前記液状化抑止地中埋設体同士を連結させるようにしてなる、請求項４に記載の液状化抑止地中埋設体。
6. 前記板状主体は、その両面の全体において、水を浸透させる機能を備えてなる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の液状化抑止地中埋設体。
7. 前記板状主体は、その片面又はその一部において、水を浸透させる機能を備えてなる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の液状化抑止地中埋設体。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の前記液状化抑止地中埋設体を複数個水平方向に連結してなる地震時の地盤変形抑制構造。

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