JP6544566B2

JP6544566B2 - 既存構造物の液状化対策方法

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Publication number: JP6544566B2
Application number: JP2015094134A
Authority: JP
Inventors: 英之眞野
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2015-05-01
Filing date: 2015-05-01
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: JP2016211189A

Description

本発明は、既存構造物の液状化対策方法に関する。

既存構造物に対する液状化対策は、既存構造物に隣接して他の構造物がある場合など施工が困難なことがある。これを解決するため、既存構造物の基礎部を拡幅するとともに基礎部の周囲に透水性の良い礫材を敷設して、基礎部の拡幅された部分の周囲を礫材と接続させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、施工スペースなどの都合により既存構造物の基礎部を拡幅できない場合には、既存構造物の基礎部の外周近傍の直下を掘削し、この掘削された部分に透水性の良い礫材を敷設して、基礎を礫材と接続させる方法も開示されている。

特開２０１４−００１６１９号公報

しかしながら、既存構造物の外周近傍の直下に礫材を敷設する場合、上部に基礎部があり空頭が狭いため礫材を締め固めることが困難である。このため、万が一、締固め不足などにより礫材と基礎部との間に隙間が生じると、既存構造物が傾斜したり沈下したりする虞がある。

そこで、本発明は、液状化による既存構造物の被害を低減できるとともに既存構造物の液状化対策を容易に行うことができる既存構造物の液状化対策方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る既存構造物の液状化対策方法は、液状化地盤である原地盤に構築された既存構造物の液状化対策方法において、前記既存構造物の基礎部の周囲および基礎部の外周近傍の下方の前記原地盤を掘削する掘削工程と、該掘削工程で掘削された前記基礎部の外周近傍の下方に、透水性を有する袋体に礫材を詰めた礫嚢を設置して前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する第１礫層部を形成する第１礫層部形成工程と、該第１礫層部形成工程の後に、前記基礎部と前記第１礫層部との間に充填材を充填する充填材充填工程と、該充填材充填工程の後に、前記第１礫層部および前記基礎部の周囲に、礫材を敷設して前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する第２礫層部を形成する第２礫層部形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、基礎部の下方および周囲に第１礫層部および第２礫層部が形成されることにより、地震により液状化地盤である原地盤に生じた過剰間隙水を第１礫層部および第２礫層部に集水できるとともに、さらにこの過剰間隙水を第１礫層部および第２礫層部を介して地上に排水することができる。これにより、液状化に伴って生じる過剰間隙水圧を抑制することができるため、液状化による既存構造物の被害を低減できる。

そして、既存構造物の基礎部の下方に透水性を有する袋体に礫材を詰めた礫嚢を設置することにより第１礫層部を形成することができる。これにより、礫材を直接敷設して基礎部の下方に礫層部を形成する場合と比べて礫材を転圧する作業を必要としないため、礫材を転圧する施工スペースを確保できない場合でも基礎部の下方に容易に第１礫層部を形成することができる。また、第１礫層部を形成するには礫嚢を設置すればよいため、第１礫層部の形成を人力で行うことができる。本発明では、袋体に礫材を詰めた部材を礫嚢と称して説明する。
また、基礎部に対して拡幅などの工事を行う必要がないとともに、作業を人力で行うことができるため、コスト削減を図ることができる。
また、第１礫層部となる透水性を有する袋体に礫材を詰めた礫嚢は、袋体の内部の礫材が締め固められた状態となるため、第１礫層部と基礎部との間に充填材が充填された後に、第１礫層部と基礎部との間に隙間が生じることがない。これにより、既存構造物が沈下したり傾斜したりする虞がなく、第１礫層部に安定した状態に維持することができる。

また、本発明に係る既存構造物の液状化対策方法では、前記掘削工程の前に、前記基礎部の外周近傍の直下で前記原地盤と前記基礎部の下端部との間に仮支持材を設置し、前記基礎部を前記原地盤に仮支持する基礎部仮支持工程を有し、該基礎部仮支持工程では、前記仮支持材を設置する前記基礎部の外周近傍の直下の前記原地盤を掘削し、掘削されたスペースに前記仮支持材を設置して、前記仮支持材によって前記基礎部が前記原地盤に支持された状態とし、前記掘削工程では、前記仮支持材が設置された領域以外の前記基礎部の周囲および前記基礎部の外周近傍の下方の前記原地盤を掘削するようにしてもよい。
このような構成とすることにより、既存構造物が原地盤に支持された安定した状態で、掘削工程を行うことができる。

また、本発明に係る既存構造物の液状化対策方法では、前記充填材充填工程では、前記第１礫層部の前記基礎部と対向する面に前記充填材が透過不可能なシートを敷設することが好ましい。
このような構成とすることにより、充填材が第１礫層部の礫材の間に入り込むことがなく、第１礫層部と基礎部との間の隙間を容易にかつ確実に閉塞することができる。

本発明によれば、液状化対策を容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策構造の一例を示す図である。本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策方法の掘削工程を説明する図である。本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策方法の第１礫層部形成工程を説明する図である。本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策方法の充填材充填工程の不透水性のシートを敷設する工程を説明する図である。本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策方法の充填材充填工程の充填材を充填する工程を説明する図である。本発明の第１実施形態による既存構造物の液状化対策方法の第２礫層部形成工程を説明する図である。（ａ）は本発明の第２実施形態による既存構造物の液状化対策方法の基礎部仮支持工程を説明する図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。（ａ）は本発明の第２実施形態による既存構造物の液状化対策方法の第１礫層部形成工程および充填材充填工程を説明する図で（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態による既存構造物の液状化対策方法について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態による液状化対策構造１は、液状化地盤である原地盤Ｇに構築された既存構造物の基礎部２の外周近傍の直下に形成された第１礫層部３と、第１礫層部３と基礎部２との間に充填された充填材４と、基礎部２および第１礫層部３の周囲に連続して形成された第２礫層部５と、を有している。
第１礫層部３および充填材４は、基礎部２の全外周近傍の直下を掘削して形成されたスペースＳ１に配置され、第２礫層部５は、基礎部２の周囲全体を掘削して形成されたスペースＳ２に配置されている。本実施形態では、基礎部２の外周近傍の下方が基礎部２の下面から下側に約５０ｃｍの範囲で掘削され、第１礫層部３および充填材４が配置されるスペースＳ１が形成されている。

第１礫層部３は、透水性を有する袋体３１と、袋体３１に圧縮された状態に詰められた礫材３２と、を有する複数の礫嚢３３が積み重ねられることで形成されている。第１礫層部３は、液状化地盤（原地盤Ｇ）よりも透水係数が大きい排水機能を有している。第１礫層部３の礫材３２には、例えば、砂利、砕石、人工透水性材料などが用いられている。
第１礫層部３は、平面視において基礎部２の外周面に沿った環状に形成されている。平面視において、第１礫層部３の外周面が基礎部２の外周面よりも外側に配置され、第１礫層部３の内周面が基礎部２の外周面よりも内側に配置されている。

充填材４は、例えば流動性の高い無収縮モルタルなどで、基礎部２と第１礫層部３の上面との隙間、第１礫層部３の内周面と原地盤Ｇとの隙間に充填されて硬化することで、これらの隙間を閉塞している。
本実施形態では、第１礫層部３の上面および内周面に不透水性のシート６が敷設されている。この不透水性のシート６は、硬化する前の充填材４が透過不可能に構成され、第１礫層部３の礫材３２の間に硬化する前の充填材４が入り込むことを防止している。

第２礫層部５は、掘削された基礎部２の周囲に礫材５１を転圧しながら敷設して埋め戻すことで形成されている。第２礫層部５は、下端部が第１礫層部３の下端部近傍の深さまで達していて、第１礫層部３の外周面および基礎部２の外周面と連続するように形成されている。
第２礫層部５は、第１礫層部３と同様に液状化地盤（原地盤Ｇ）よりも透水係数が大きい排水機能を有している。第２礫層部５の礫材５１には、第１礫層部３の礫材３２と同様に例えば、砂利、砕石、人工透水性材料などが用いられている。

続いて、上述した液状化対策構造１の施工方法（既存構造物の液状化対策方法）について図２乃至図６に基づいて説明する。
本実施形態では、液状化対策構造１を施工する領域を複数の領域に分割し、分割された領域ごとに以下の工程を行う。

（掘削工程）
まず、図２に示すように、基礎部２の周囲の原地盤Ｇを第２礫層部５（図１参照）が配置可能なスペースＳ２が形成されるように掘削するとともに、基礎部２の外周近傍の直下の原地盤Ｇを、第１礫層部３および充填材４（図１参照）が配置可能なスペースＳ１が形成されるように掘削する。

（第１礫層部形成工程）
続いて、図３に示すように、袋体３１に礫材３２を詰めて複数の礫嚢３３を製作し、製作された礫嚢３３を基礎部２の外周近傍の直下のスペースＳ１に積み上げるように設置して第１礫層部３を形成する。なお、礫嚢３３の製作は、第１礫層部形成工程より前に予め行ってもよい。

（充填材充填工程）
続いて、礫嚢３３と基礎部２との間に充填材４を充填する。
まず、図４に示すように、積み上げられた複数の礫嚢３３の表面のうち基礎部２と対向する上面および内側の面（第２礫層部５が配置されるスペースＳ２と対向する面と反対側の面）に不透水性のシート６を敷設する。続いて、図５に示すように、充填材４用の型枠４１を設置し、不透水性のシート６と基礎部２との間、および不透水性のシート６と原地盤Ｇとの間に充填材４を充填し硬化させる。そして、充填材４が硬化したら型枠４１を撤去する。

（第２礫層部形成工程）
続いて、図６に示すように、第１礫層部３および基礎部２の周囲のスペースＳ２に礫材５１を転圧しながら敷設し、第２礫層部５を形成する。
このようにして、液状化対策構造１を施工する領域のうち、分割された１つの領域に液状化対策構造１が施工される。そして、液状化対策構造１を施工する領域のうち、分割された他の領域に液状化対策構造１を順次施工して、全領域に液状化対策構造１を施工する。

次に、上述した液状化対策構造１および既存構造物の液状化対策方法の作用・効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による液状化対策構造１では、既存構造物の基礎部２の下方および周囲に第１礫層部３および第２礫層部５が形成されることにより、地震により液状化地盤である原地盤Ｇに生じた過剰間隙水を第１礫層部３および第２礫層部５に集水できるとともに、さらにこの過剰間隙水を第１礫層部３および第２礫層部５を介して地上に排水することができる。これにより、基礎部２の外周直下において液状化に伴って生じる過剰間隙水圧を抑制することができ、第１礫層部３および第２礫層部５の地盤の強度が維持されるため、液状化による既存構造物の被害を低減できる。

そして、本実施形態による既存構造物の液状化対策方法では、基礎部２の下方に透水性を有する袋体３１に礫材３２を詰めた礫嚢３３を設置することにより第１礫層部３を形成することができる。これにより、基礎部２の下方に礫材を直接敷設して礫層部を形成する場合と比べて礫材を転圧する作業を必要としないため、礫材を転圧する施工スペースを確保できない場合でも基礎部２の下方に第１礫層部３を容易に形成することができる。また、第１礫層部３を形成するには礫嚢３３を設置すればよいため、第１礫層部３の形成を人力で行うことができる。
また、基礎部２に対して拡幅などの工事を行う必要がないとともに、作業を人力で行うことができるため、コスト削減を図ることができる。
また、第１礫層部３となる透水性を有する袋体３１に礫材３２を詰めた礫嚢３３は、袋体３１の内部の礫材３２が締め固められた状態となるため、第１礫層部３と基礎部２との間に充填材４が充填された後に、第１礫層部３と基礎部２との間に隙間が生じることがない。これにより、既存構造物が沈下したり傾斜したりする虞がなく、既存構造物を安定した状態に維持することができる。

また、充填材充填工程では、第１礫層部３の基礎部２と対向する上面および内側の面に充填材４が透過不可能な不透水性のシート６を敷設することにより、充填材４が第１礫層部３の礫材３２の間に入り込むことがなく、第１礫層部３と基礎部２との間の隙間を容易にかつ確実に閉塞することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。
図７に示すように、第２実施形態による既存構造物の液状化対策方法では、掘削工程の前に、基礎部２を原地盤Ｇに仮支持する基礎部仮支持工程を行い、基礎部２が原地盤Ｇに支持された状態で掘削工程を行っている。

（基礎部仮支持工程）
基礎部仮支持工程では、基礎部２の外周近傍の直下で原地盤Ｇと基礎部２の下端部との間に仮支持材７を設置する。仮支持材７は、第１礫層部３が設置されるスペースＳ１の底部に立設し、上端部が基礎部２の下端部と当接することで、基礎部２の直下が掘削された状態でも基礎部２を安定した状態に支持可能な束材で、本実施形態では、複数の仮支持材７を基礎部２の外周に沿った方向に間隔をあけて複数設置する。

仮支持材７を設置するには、まず、仮支持材７を設置する基礎部２の外周近傍の直下の原地盤Ｇの掘削を行う。そして、掘削されたスペースＳ３に仮支持材７を設置し、仮支持材７によって基礎部２が原地盤Ｇに支持された状態とする。

（掘削工程）
続いて、仮支持材７が設置された領域以外の基礎部２の周囲および基礎部２の外周近傍の直下の原地盤Ｇを掘削する。

（第１礫層部形成工程、充填材充填工程）
続いて、図８に示すように、掘削工程によって掘削された仮支持材７が設置されていないスペースＳ４に礫嚢３３を設置して第１礫層部３を形成する。そして、第１礫層部３の基礎部２と対向する上面および内側の面に不透水性のシート６を敷設して第１礫層部３と基礎部２との間に充填材４を充填し硬化させる。
続いて、仮支持材７を撤去する。そして、仮支持材７が設置されていたスペースＳ３に礫嚢３３を設置して第１礫層部３を形成する。そして、第１礫層部３の基礎部２と対向する上面および内側の面に不透水性のシート６を敷設して第１礫層部３と基礎部２との間に充填材４を充填し硬化させる。

（第２礫層部形成工程）
続いて、第１実施形態と同様に第２礫層部形成工程を行い、第２礫層部５（図１参照）を形成する。

第２実施形態による既存構造物の液状化対策方法では、基礎部仮支持工程を行うことにより、既存構造物が原地盤Ｇに支持された安定した状態で、掘削工程を行うことができる。

以上、本発明による既存構造物の液状化対策方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、充填材充填工程では、第１礫層部３の基礎部２と対向する上面および内側の面に不透水性のシート６を敷設しているが、第１礫層部３の礫材３２の間に充填材が入り込まないようであれば、不透水性のシート６を敷設しなくてもよい。また、不透水性のシート６以外の部材を用いて第１礫層部３の礫材３２の間に充填材が入り込まないようにしてもよい。
また、上記の実施形態において、第２礫層部５の一部または全部を第２礫層部３と同様に礫嚢を設置して形成してもよい。

また、上記の第２実施形態では、仮支持材７は、基礎部２と原地盤Ｇとの間に設置された束材であるが、束材に代わって壁状の部材などとしてもよく、基礎部２を原地盤Ｇに仮支持する形態であれば、形状や設置される数など適宜設定されてよい。
また、上記の第２実施形態では、仮支持材７を撤去して仮支持材７が設置されていた部分に第１礫層部３を形成し、充填材４を充填しているが、仮支持材７が設置されていた部分以外の礫嚢３３のみで液状化対策としての機能を有しているのであれば、仮支持材７を撤去せずに埋設してもよい。

１液状化対策構造
２基礎部
３第１礫層部
４充填材
５第２礫層部
６不透水性のシート
７仮支持材
３１袋体
３２礫材
３３礫嚢
５１礫材
Ｇ原地盤

Claims

液状化地盤である原地盤に構築された既存構造物の液状化対策方法において、
前記既存構造物の基礎部の周囲および基礎部の外周近傍の下方の前記原地盤を掘削する掘削工程と、
該掘削工程で掘削された前記基礎部の外周近傍の下方に、透水性を有する袋体に礫材を詰めた礫嚢を設置して前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する第１礫層部を形成する第１礫層部形成工程と、
該第１礫層部形成工程の後に、前記基礎部と前記第１礫層部との間に充填材を充填する充填材充填工程と、
該充填材充填工程の後に、前記第１礫層部および前記基礎部の周囲に、礫材を敷設して前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する第２礫層部を形成する第２礫層部形成工程と、を有することを特徴とする既存構造物の液状化対策方法。
前記掘削工程の前に、前記基礎部の外周近傍の直下で前記原地盤と前記基礎部の下端部との間に仮支持材を設置し、前記基礎部を前記原地盤に仮支持する基礎部仮支持工程を有し、
該基礎部仮支持工程では、前記仮支持材を設置する前記基礎部の外周近傍の直下の前記原地盤を掘削し、掘削されたスペースに前記仮支持材を設置して、前記仮支持材によって前記基礎部が前記原地盤に支持された状態とし、
前記掘削工程では、前記仮支持材が設置された領域以外の前記基礎部の周囲および前記基礎部の外周近傍の下方の前記原地盤を掘削することを特徴とする請求項１に記載の既存構造物の液状化対策方法。
前記充填材充填工程では、前記第１礫層部の前記基礎部と対向する面に前記充填材が透過不可能なシートを敷設することを特徴とする請求項１または２に記載の既存構造物の液状化対策方法。