JPH03137314A - 砂地盤の液状化防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ この発明は、地震時において取り扱いが容易であり、か
つ、低コストで砂地盤の液状化を防止することができる
工法に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、飽和状態に近い砂地盤は地震時に液状化する恐
れがあるため、このような砂地盤上に構造物を構築する
場合には、各種の地盤改良工法で地盤を改良する必要が
ある。ところが、このような地盤改良を行うと極めて高
コストとなるため、低コストで砂地盤の液状化を防止す
る工法の開発が望まれている。従来から行なわれている
市街地でも施工できる低振動、低騒音の砂地盤の液状化
防止工法としては、下記の（イ）〜（ハ）が知られてい
る。

（イ）地下水位低下工法 第４図に示す様に、この工法は、構造物１の周囲の地盤
２内に不透水層３に達する止水壁４が形成され、止水壁
４の内側にディープウェルやウェルポイント等からなる
揚水井戸５．５　・・が設けられていることを特徴とし
ている。常時、揚水井戸５．５．・・を作動させること
により、属地下水位６を止水壁４で囲まれた内部の水位
７まで低下させ、砂地盤の液状化を防止することができ
る。

ここで、揚水井戸５の一例としてディープウェル８を取
りあげ説明する。

ディープウェル８は、所定の深さの円筒状の井戸９の中
にストレーナ付きパイプ１０が挿入され、ストレーナ付
きパイプ１０と井戸壁１１との間には、粒径の粗い砂利
からなるフィルタ材Ｉ２が充填されている。ストレーナ
付きパイプＩＯの底部付近には水中ポンプ１３が固定さ
れ、水中ポンプ１３の」＝力先端部１３ａには長尺の排
水管１４が接続されている。排水管１４は、長尺の円筒
状のもので」−下方向に延在しており、上方の先端部は
水平方向に折れ曲がり排水溝１５に配設されている。

水位７を有する間隙水は、フィルタ材１２を通して井戸
９内に流入し、ストレーナ付きパイプＩＯの内部に貯水
される。貯水面は水位７より低く、低下水位１６といわ
れる。貯水された水は、水中ポンプ１３により排水溝１
５へ排水される。したがって、止水壁４で囲まれた内部
の水位７を常時低下させておくことにより、砂地盤の液
状化を防ぐことができる。

（ロ）　グラベルドレーン工法 第５図に示す様に、この工法では、構造物１７の周囲の
地盤１８内の所定の位置に、グラベル（礫）杭１９が多
数設置されている。グラベル杭１９は、水平方向の液状
化層２０の排水経路を短縮することにより排水効果を高
め、砂地盤内の地震時の間隙水圧上昇を軽減するもので
ある。したがって、間隙水圧を早期に消散させ、砂地盤
の液状化を防ぐことができる。

（ハ）パイルによる液状化防止工法 多孔質パイプ中に、内部封入空気圧により同パイプ内に
圧着されたデユープを挿入した多数のパイルを、砂地盤
内に貫入する液状化防止工法かある。上記の工法では、
地震が発生したとき、チ。

−ブ内の空気を瞬時に抜き、砂地盤中の間隙水をパイプ
内に吸い込むことで砂地盤の液状化を防止することがで
きる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記（イ）の地下水位低下工法では、常に地
下水を汲み上げ続けるために、水中ポンプを作動し続け
る必要があり、揚水処理のための設備が不可欠であり、
地下水位の低下により地盤性下が起こる等の問題が発生
する。

また、上記（ロ）のグラベルドレーン工法では、ドレー
ンの位置やその間隔等により排水性能が大きく異なり、
確実な排水効果が得にくく砂地盤の液状化防止の効果が
不明瞭である。また、建設コス）・が高くつく等の問題
もある。

また、上記（ハ）の工法では、第６図に示すように、間
隙水圧は、地表からの深さが深くなる程大きくなるが、
構造物の底面部に近い所（図中、深さ０の位置の近傍）
では水圧を低下させることができるが、深くなればなる
程、間隙水圧が高い状態で残ってしまい、排水効果をあ
まり期待することができない。また、排水量についても
パイプの体積により制限されてしまう等の問題がある。

この発明は、」１記の事情に鑑みてなされたものであり
、揚水処理のための大掛かりな設備を必要とせず、しか
も確実な排水効果が得られ、取り扱いが容易かつ低コス
トで砂地盤の液状化を防止することができる工法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明は次の様な砂地盤
の液状化防止工法を採用した。すなわち、砂地盤中に貫
入した集水管により、」１記砂地盤中の間隙水を揚水す
ることで液状化を防止する工法である。上記集水管に接
続したポンプと、このポンプの作動を制御する制御系と
を設けておく。地震が発生した場合には、上記制御系に
よりポンプを作動させて砂地盤中の間隙水を揚水し排水
する。

［作用］ この発明の砂地盤の液状化防止工法においては、砂地盤
上に構造物を構築する場合、あるいは既に構造物が構築
されている砂地盤が完全飽和に近い場合、その砂地盤中
に集水管を貫入し、この集水管にポンプを接続する。

地震が発生した場合には、制御系によりポンプを作動さ
せ、砂地盤中の間隙水を揚水、排水し、間隙水圧を低下
させる。間隙水圧の低下により地盤中の鉛直有効応力が
増加するので、地盤は液状化し難くなる。また、地震中
も集水するので、地震時に発生した過剰水圧も消散し、
地震時における間隙水圧の」１昇も抑制することができ
る。

［実施例］ ［第１実施例］ 第１図及び第３図は、この発明の第１実施例を示す図で
ある。以下、図を参照してこの発明の砂地盤の液状化防
止工法について詳細に説明する。

まず、第１図に基づきこの実施例の構成について説明す
る。

構造物２１の周囲には、外壁面を一巡するように地表２
２から不透水層２３に達する垂直な止水壁２４が構築さ
れている。この上水壁２４は、不透水性の連続した壁で
あり、地盤内を流れる浸透水や漏水等を防止するもので
ある。また、構造物２Ｉの底面２５から液状化層２６に
達する長尺の集水管２７が複数本、垂直に配設されてい
る。集水管２７には、集水効果を最も高める様な細孔が
多数形成されている。また、構造物２１の底部には貯水
槽２８が設置され、貯水槽２８の上にはポンプ２９が設
置されている。ポンプ２９には、地震感知器３０を内蔵
する制御装置３１（制御系）と、集水管２７とが接続さ
れている。ポンプ２９は、集水管２７により砂地盤中の
間隙水を汲み上げ、排水管３２により貯水槽２８に排出
するものである。また、制御装置３１は、地震感知器３
０の発する信号に基いて適切な出力をポンプ２９に送り
、ポンプの作動の制御を行うものである。

ポンプ２９は、揚水しなければならない水量の程度によ
り、第３図に示すような様々な方法を採ることができる
。すなわち、水圧低下が小さくてもよい場合には、第３
図（Ａ）に示すような真空ポンプ３３や、第３図（Ｂ）
に示ずようなヒユーガルポンプ３４が採用される。真空
ポンプ３３は、集水管２７より揚水した間隙水をバルブ
３５を経由して大型の真空タンク３６に貯水するもので
ある。

真空ポンプ３３の作動及び停止、バルブ３５の開閉は、
地震感知器３０に連動して行なわれる。また、ヒユーガ
ルポンプ３４は、集水管２７より揚水した間隙水を外方
に排出するものである。ヒユーガルポンプ３４の作動及
び停止は、地震感知器３０に連動して行なわれる。

また、通常の様に水圧低下が大きい場合には、第３図（
Ｃ）に示すように真空ポンプ３７とヒユーガルポンプ３
８を併用する方法が採用される。真空ポンプ３７とヒユ
ーガルポンプ３８は、大型の真空タンク３９に直結され
ており、集水管２７より揚水した間隙水を大型の真空タ
ンク３９に貯水し外方に排出するものである。真空ポン
プ３７とヒユーガルポンプ３８の作動及び停止は、地震
感知器３０に連動して行なわれる。

次に、上記の方法の作用等について説明する。

通常、平穏時には地震感知器３０が作動しないために制
御装置３１からの出力はなく、ポンプ２９は運転を停止
し、間隙水の汲み上げは全く行われない。ここで、突然
地震が発生ずると、地震感知器３０が地震を速やかに感
知し、その信号を制御装置３Ｉに速やかに送る。制御装
置３１は、その信号に基づきポンプ２９を作動させるた
めの適切な出ツノをポンプ２９に送る。ポンプ２９はこ
の出力をもとに運転を開始し、集水管２７により過剰の
間隙水を汲み」二げ、貯水槽２８に排水する。このよう
にして、ポンプ２９が砂地盤中の間隙水を揚水、排水す
ることで地盤の間隙水を急激に低下させるため、地盤は
液状化し難くなり砂地盤の液状化を防止することができ
る。地震が収まってくると、地震感知器３０が地震の揺
れの減少を速やかに感知し、その信号を制御装置３１に
送る。制御装置３Ｉは、その信号に基づきポンプ２９を
停止させるための適切な出力をポンプ２９に送る。

ポンプ２９はこの出力により運転を停止し、集水管２７
からの間隙水の汲み上げを停止する。

地震が発生ずるたび毎に以上の作動を繰り返し間隙水を
揚水するので、砂地盤の液状化を防止することができる ここで、」上記の第１実施例によれば、ポンプ２９によ
る揚水の効果が大きいので、第６図に示す様に従来の（
ハ）の工法と比べて水圧の低下が大きく、構造物の底面
付近では、最低水圧を−ＩＯｔ／ｍ”まで低下させるこ
とができる。また、従来の（ハ）の工法では、排水量の
」１限がパイプの体積により決定されてしまうため排水
量が制限されるが、上記第１実施例によればポンプ２９
を稼動させている間中排水が可能であるので排水量が制
限されることがない。

また、ポンプ２９は地震発生時にのみ作動するために、
揚水処理のための大型設備を必要とせず、しかも確実な
排水効果が得られ、地下水位の低下による地盤沈下等の
問題が発生ずる危険性がない。

また、取り扱いが容易であり、設備やランニングのコス
トも低く押さえることができ、確実に砂地盤の液状化を
防止することができる。

［第２実施例］ 第２図は、この発明の第２実施例を示す図である。なお
、以下の第２実施例では、上記第１実施例に記載された
ものと同一の要素には、符号にの後に同一符号を続けて
付してあり、この同一の要素については説明を省略する
。

まず、この実施例の構成を第２図により説明する。構造
物に２１の壁面の周囲には、地表に２２から液状化層に
２６に達する長尺の集水管に２７が複数本、垂直に配設
されている。また、構造物に２１の外部には、ポンプに
２９が設置され、ポンプに２９には、地震感知器に３０
を内蔵する制御装置に３１（制御系）と、集水管に２７
とが接続されている。また、ポンプに２９から排水溝４
０内に排水管に３２が配設されている。

上記第２実施例の作用、効果等については、上記第１実
施例とほぼ同一であり、異なる点のみ下記に挙げる。

ポンプに２９は揚水した間隙水を排水溝４０に排水する
こととしたので、貯水槽２８の満水時の排水処理に要す
る手間及び時間を節約することができ、しかも確実な排
水効果が得られる。また、構造物に２１の周囲に集水管
に２７を配設することとしたので、取り扱いが容易とな
り、設備やランニングのコストも低く押さえることが可
能になり、確実に砂地盤の液状化を防止することかでき
る。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明によれば、砂地盤
中に貫入した集水管にポンプを接続し、このポンプに作
動を制御する制御系を設けておき、地震発生時に」二足
制御系によりポンプを作動させて砂地盤中の過剰間隙水
を揚水し排水することとしたので、下記の優れた効果を
奏することができる。

（イ）最低水圧を大きく低下させることができ、ポンプ
を稼動させている間中排水が可能であり、排水量が制限
されることがない。

（ロ）ポンプは地震発生時にのみ作動するために、揚水
処理のための大型設備を必要とせず、しかも確実な排水
効果が得られ、地下水位の低下による地盤沈下等の問題
が発生する危険性がない。

（ハ）取り扱いが容易であり、設備やランニングのコス
トも低く押さえることができ、確実に砂地盤の液状化を
防止することができる。

（ニ）間隙水圧の低下している時間が、地震後の限られ
た時間であるので、下部の粘土層等への影養も少ない。

以上により、種々の点で改良され、優れた効果を期待す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の砂地盤の液状化防止工
法を示す図であって、第１図はこの発明の第１実施例で
ある砂地盤の液状化防止工法を示す断面図、第２図はこ
の発明の第２実施例である砂地盤の液状化防止工法を示
す断面図、第３図はこの発明の第１及び第２実施例にお
いて用いられるポンプの概略図である。第４図ないし第
６図は従来の砂地盤の液状化防止工法を示す図であって
、第４図（Ａ）は地下水位低下工法の断面図、同図（Ｂ
）は地下水位低下工法の揚水井戸の一例であるディープ
ウェルの断面図、第５図はグラベルドレーン工法の断面
図、第６図は間隙水圧と地表からの深さとの関係を示す
図である。 ２Ｉ・・・構造物、２４・・・止水壁、２７・・・集水
管、２８・・・貯水槽、２９・・・ポンプ、３０・・・
地震感知器、３１・・・制御装置、４０・・・排水溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砂地盤中に貫入した集水管により、上記砂地盤中の間隙
   水を揚水することで液状化を防止する工法であって、上
   記集水管に接続したポンプと、このポンプの作動を制御
   する制御系とを設けておき、地震発生時において、上記
   制御系によりポンプを作動させて砂地盤中の間隙水を揚
   水し排水することを特徴とする砂地盤の液状化防止工法
   。