JPH0424315A

JPH0424315A - 液状化対策管、その製作方法、および液状化対策管の栓

Info

Publication number: JPH0424315A
Application number: JP12878090A
Authority: JP
Inventors: Yukio Saimura; 幸生才村; Osamu Iimura; 飯村　修; Takeshi Iida; 毅飯田; Hiroshi Kida; 浩喜田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-28
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JP2789783B2

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〕本発明は、地震時に液状化発生の可能性のある地盤（以
下、単に液状化地盤という）の液状化対策に用いる管と
その製造方法、および鉄管に取付ける栓に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、液状化対策として、地盤中に多数の孔あき管を離
散的に設け、地震時に生ずる過剰間隙水圧を該孔あき管
内に逸散させて、液状化を防止する工法がある（特開昭
６１−１４６９１０号公報、特開旺６２−２１１４１６
号公報など参照）。

すなわち、第２８図（ａ）〜（Ｃ）に示すような、長４
方向および周方向に多数の小孔６２を穿設し、その孔部
に通水性のあるフィルター６３を設けた孔あき管６１を
、液状化の恐れのある砂質地盤の助定深さに立設するこ
とにより、地震時に砂質地盤に発生する過剰間隙水圧を
、その孔６２を通して孔あき管６１内に逸散させること
ができる。上記通水性のフィルター６３は、砂が間隙水
とともに孔あき管６１内部に侵入するのを阻止するため
に設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の通水性のフィルターは、通常、テトロンナイロン
などの合成繊維、合成樹脂、または金属製の薄い材料か
らなり、土砂、施工機械などとの接触により損傷を受け
やすい。そして、損傷を受けた場合には孔部からの砂の
侵入を阻止する役割を十分果たせないことになる。した
がって、孔あき管はその運搬、地盤への設置時などの取
り扱いに十分注意しなければならないという問題点があ
った。

また、上記フィルターは、土砂、施工機械などとの接触
による損傷の可能性を若干でも少なくするためには、通
常孔あき管の内側から取付けることが好ましいが、この
場合、孔あき管の内部の空間が狭いた緬、取付は作業が
非常に煩雑となる。

さらに、上述のようにフィルターが損傷を受けやすいこ
とから、従来、例えばフィルターを管外周面全面に設け
た孔あき管を地盤に設置する場合、鋼管製のケーシング
パイプをオーガーにより回転圧入して所定深さまで建込
んだ後、ケーシングパイプ内を通して孔あき管を所定深
さまで立設し、次にケーシングバイブ先端を開放してケ
ーシングパイプを地盤から抜き上げ、孔あき管を液状化
層に残置するなどの方法がとられている。しかし、この
方法では施工が大がかりとなるだけでなく、施工上、ケ
ーシングパイプの外径と孔あき管の外径との間に隙間が
でき、地盤への設置後の孔あき管の周囲近傍地盤はどう
しても緩んでしまうこととなり、そのままでは液状化の
危険を増すことにもなりかねない。

本発明は、上述のような問題点の解決を図ったもので、
液状化対策管の運搬、地盤への設置時などの取り扱いを
容易にするとともに、フィルターの取付は作業を＊易に
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液状化対策管は、管壁に多数の孔を穿設し、そ
の孔に通水性のあるフィルターが内設された栓を取付け
ることにより、孔あき管の運搬や地盤への設置の際のフ
ィルターの損傷を防止するとともに、フィルターの取付
は作業を著しく容易にするものである。すなわち、栓の
軸部にはその軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔内にはフ
ィルターが設けられている。

栓の貫通孔には、フィルターとともに土砂によるフィル
ターの損傷防止用に通水性のあるフィルター防護部材を
設けることができる。また、管の運搬時や地盤への設置
時に、栓が管から離脱しないように、栓の一端または両
端に管の孔の径よりも大きい径を有する離脱防止部を設
けることもできる。

液状化対策用管の製作方法としては、上述の栓を穿孔法
の管の番孔に嵌合することにより、フィルター付の孔あ
き管を容易に製作することができる。

また、本発明の液状化対策管は、フィルターを栓の貫通
孔に内設し、必要に応じフィルター防護部材を設けであ
るため、ケーシングパイプなどを用いて、フィルターを
保護することなく、ディーゼルハンマー、油圧ハンマー
、バイフロハンマー圧入機などにより、直接、地盤に設
置することができる。

〔作　用〕

液状化防止の原理は、本発明の管を地盤に設置し、管に
取付けられた栓を通して地盤内の間隙水を中空の管内に
排出できるようにすることにより、地震時に液状化地盤
に発生する過剰間隙水圧を逸散させ、液状化の発生を防
止するものである。

第１６図は液状化対策管の模型を液状化地盤を設置して
自由減衰波加振実験の結果を示したものである。液状化
対策管を設置した地盤では、過剰間隙水圧比が０．５以
下に優に収まっており、液状化防止効果があるのに対し
、設置しない地盤のみの場合は、過剰間隙水圧比が０．
６以上となりほぼ液状化した状態になる。

第１７図は液状化対策管および液状化対策をしない普通
の管を設置した地盤において、同一荷重を管に作用させ
た場合、加振しない常時の変位に対する加振時の管の変
位をそれぞれの管について示したものである。加振時の
管の変位は常時のそれに比べて無対策管の場合では３倍
近くになるのに対して、液状化対策管の場合には１．５
倍程度に収まる。このことから、液状化対策管を設置し
た地盤では、地震時においてもかなりの水平抵抗力が期
待できることがわかる。

第１８図は液状化対策管または無対策管を打設した地盤
、および管を打設しない地盤に、載荷板により水平荷重
を加えてゆき、途中で地盤全体を加振した場合の水平荷
重Ｐと載荷板変位δの関係を示したものである。液状化
対策管を設置した場合には加振中でも水平抵抗が期待で
きるのに対し、無対策管を設置した場合には加振中はと
んど水平抵抗が期待できない。すなわち、液状化対策管
を設置した地盤では管周囲が液状化することなく、管が
水平抵抗力を発揮するのに対し、無対策管を設電した地
盤では管周囲も液状化して管は水平抵抗力がほとんどな
くなる。

以上のように、液状化対策管を設置すると、地震時にお
ける地盤の液状化を防止し得るとともに、水平抵抗力を
期待することができる。

また、本発明の液状化対策管を構造物の基礎杭などに用
いると、最も液状化の発生しゃすい基礎杭近傍の液状化
を防止することができるので、安全性の高い基礎杭を提
供することができる。

そして、フィルターが内部に装着された栓を孔あき管の
孔部に取付けるという方法を用いることにより、孔あき
管の運搬や地盤への立設の際のフィルターの損傷を防止
できる。また、フィルター防護部材を設けることにより
、特に本発明の管を地盤に設置する際に、栓の軸方向に
土砂が侵入してきてもフィルターの損傷を防ぐことがで
きる。

なお、栓の端部に離脱防止部を設けることにより、管の
地盤への設置時にも栓の離脱を確実に防止することがで
きる。

施工方法についても従来のようにケーシングパイプを地
盤に圧入して、またはケーシングオーガーを回転圧入さ
せ地盤に設置孔を設けた後、排水管を設置する方法を採
用する必要はなく、本発明の管は、直接、地盤に圧入機
により圧入することができるし、バイブロハンマーやデ
ィーゼルハンマーなどの機器により、直接、地盤に打設
することができる。よって施工は従来に比べ極めて簡単
となり、施工方法にも幅をもたせることができる。

さらに、本発明の管の製作方法についても、穿孔した管
の孔部に、内部にフィルターの装着された栓を嵌合する
だけなので、従来の孔あき管のフィルターの取付は作業
に比べ、はるかに容易なものとなる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の液状化対策管１の概要を示したもので
、管１の穿孔部２の各小孔には栓４が取付けられており
、その栓４の内部にはフィルターが内設されている。

管の穿孔部２の長さは、対象となる液状化地盤の層厚に
対応する長さ以上とすればよい。

第２図は栓４の断面の一例および孔あき管１への栓４の
装着方法の一例を示したものである。また、第３図（ａ
）は第２図の栓４の側面図で、第３図ら）および第３図
（Ｃ）は正面図および背面図である。

この実施例においては、栓４は軸部５、栓離脱防止部９
，１０、およびフィルター防護部材８から構成され、そ
の軸方向に貫通孔６を有している。

そして、その貫通孔６内のフィルター防護部材８の管１
内面側に通水性のあるフィルター７が内股されている。

栓軸部５の外径は、管１の孔３の直径とほぼ同寸法とな
っている。栓離脱防止部９゜１０の径は管１の孔３の直
径より大きい。フィルター防護部材８は栓軸部５と一体
的に設けられているのが望ましく、この防護部材８には
通水性を確保するため、多くの小孔が設けられている。

本発明の液状化対策管は、通常、管の孔に栓が取付けら
れた状態で運搬され、さらに地盤中に立設され、地盤の
液状化防止に供用されるものであるため、栓はその過程
で損傷をうけることのないよう十分な強度を有する必要
がある。また、栓を管の孔に挿設するためには、少なく
とも栓離脱防止部はある程度柔軟性のある材料とする必
要がある。また、フィルター防護部材は、ナイロンフィ
ルター等、比較的薄く、弱いフィルターを液状化対策管
の運搬、立設、供用時などに、その損傷から防護するも
のであるから、この目的を満足する強度を確保する必要
がある。また、この意味からもフィルター防護部材は栓
と一体的に製造するのが望ましいが、もちろん別体とし
て後から取付けることも可能である。栓の材料としては
、上記の条件を満足するものであれば特に限定されない
が、栓の孔への嵌合性実験、地盤中への本発明の液状化
対策管の打設実験などの結果からは、例えば塩化ビニー
ル、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレンなどの合
成樹脂、ゴムなどが適当と考えられる。

また、フィルター防護部材は通水性のための小孔が設け
られているが、小孔の形状は円形、角形など特に限定さ
れるものでない。フィルター防護部材の各小孔の径、メ
ツシュはほぼ同じ大きさであることが望ましい。また、
フィルターは防護部材がないと、液状化対策管の立設時
に粒径の比較的大きい砂（荒砂）との摩擦によって破損
するおそれがあるため、フィルター防護部材の小孔の径
、メツシュは対象とする荒砂の大きさより小さくしてお
けばよい。フィルター防護部材の材料は、例えば前述の
塩化ビニール、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレ
ンなどの合成樹脂、ゴムなどでよく、防護部材の孔径ま
たはメツシュとピッチを調節することによって所要の強
度を確保すればよい。

第２図および第３図の実施例においては、フィルター防
護部材８が荒砂の管１内への流入を防止する１次のフィ
ルターの役割をも果たし、この防護部材８の管内側にあ
るフィルター７は、フィルター防護部材８を通過した比
較的細かい土粒子の管内への流入を防止する役割を果た
す。

フィルターとしては、ステンレス製のフィルターを用い
てもよく、合成繊維製のものや合成樹脂製のものを用い
てもよい。発錆の懸念があるときは、後者のフィルター
の方が好ましく、例えばナイロン製、ポリエチレン千ノ
フィラメント製、ポリエステル製などの経編布や、ポリ
プロピレン製、ポリエステル繊維製などの不織布などを
用いることができる。また、合成繊維どうし、合成樹脂
どうし、あるいは合成繊維と合成樹脂を組合わせたり、
重ね合せたりして、フィルターとしてもよい。

例えば、薄い経編布や不織布からなる合成繊維製のフィ
ルターの片面または両面に、この合成繊維製フィルター
より厚く、メツシュの大きい合成樹脂製のフィルター、
または合成繊維製フィルターより厚く、そのメツシュよ
り大きい小孔を多数有する合成樹脂製のネットを重ね合
せて補強したフィルターを用いることもできる。この場
合、メツシュの大きい合成樹脂製のフィルターやネット
が前述のフィルター防護部材の役割を果たすことになり
、その場合は別途フィルター防護部材を用いなくてもよ
い。

フィルターとしての経編布や不織布、またはステンレス
製フィルターなどのメツシュまたは間隙は、液状化防止
などの対象とする地盤（一般には砂地盤）の土の粒径分
布を勘案して、土砂によるフィルターの目詰まりを起こ
さないように設定するのがよい。このメツシュまたは間
隙は、液状化の可能性のある地盤で、土の粒径が特別大
きく、比較的均一に分布している地盤では１〜３關程度
に大きく設定することも可能であるが、こうした地盤は
少なく、液状化の可能性のある一般的な地盤では１〜３
＃程度よりかなり小さく設定するのがよい。また、フィ
ルターは目詰まり防止のためには薄い方が望ましい。フ
ィルターのメツシュまたは間隙が１〜３肛程度に大きく
設定することが可能な場合には、上述したフィルター防
護部材と同様な材質、強度を持たせ、孔径またはメツシ
ュを１〜３謳程度に設定したフィルター防護部材のみを
フィルターとして機能させることも可能である。

液状化対策におけるフィルターの透水係数は、液状化対
策管の設置地盤にもよるが、一般に１０−２ｃｍ／　ｓ
ｅｃ　〜１０−’ｃｍ／　ｓｅｃ程度以上のものが好ま
しい。また、フィルター防護部材の孔径またはメツシュ
は、一般にフィルターのメツシュまたは間隙より大きい
ので、フィルターの透水係数が所定のものなら、フィル
ター防護部材とフィルターを重ね合せたときの透水係数
も所定の仕様を確保することができる。

第２図の実施例におけるフィルター付き栓４の管１への
嵌設については、栓離脱防止部１０側を管１の孔３に当
てがい、栓離脱防止部９側をハンマーなどで打撃するこ
とにより、容易に管壁の孔３に装着することができる。

栓離脱防止部１０の径は管壁の孔径より大きいので、装
着時は管壁の孔径まで縮小され、この孔部を栓離脱防止
部１０が通過すると拡径し、装着は完了する。したがっ
て栓の材質は弾性あるいは可撓性を有することが必要で
ある。栓４の装着を容易にするために、第３図に示すよ
うに栓４の軸部５から栓離脱防止部１０にわたりスリブ
）１１を設けてもよい。第３図の例ではスリット１１を
４箇所設けているが、スリット１１の幅、長さ、数は、
栓４の嵌設が容易であり、かつ嵌設後枠４が離脱しない
ように、栓４の材質、軸部５の長さに応じて適当に変え
ればよい。

上述のようにして栓４を装着すれば、栓離脱防止部９，
１０により、栓４が機械的に管１の孔３に固定されるこ
ととなり、本発明の管の運搬、施工時などに離脱しなく
なる。

栓を装着する本発明の管本体は、鋼管、鋳鉄管、コンク
リート管、鋼・コンクリート複合管、塩化ビニールやポ
リエチレンなどの合成樹脂管など、いずれでもよく、液
状化対策の対象となる液状化地盤の層厚以上の管長にわ
たって穿孔されている。

地震時に地盤の過剰間隙水圧を逸散し、液状化を防止す
るためには、開孔部の全面積（個々の孔の面積の和）の
、穿孔部の全表面積に対する割合（開孔率と呼ぶ）で１
％以上の通水し得る面積を確保するのが望ましい。この
開孔部の面積は地盤の性質（土砂の粒径、密度など）、
地震の性質、管の性質（管径、管内中空部の大きさ、内
面の粗度など）などにより決定すればよい。例えば、開
孔率的１〜６％で径２０〜１４００ｍｍの管を対象とし
た実験結果では、この液状化対策管は地盤に適切なピッ
チで配置すれば液状化が確実に防止することができる。

フィルター付き栓の別の実施例として、前述の栓の実施
例にフィルター防護部材８ｂを管１の内面側にさらに付
加したものを第４図、第５図に示す。この実施例は第２
図、第３図に示した実施例と栓４０部材は同じであり、
液状化対策管１の施工時に管１内面に土砂が入ってきた
場合のフィルター４の破損防止のために、フィルター防
護部材８ｂを付加したものである。フィルター防護部材
８ｂは栓４の軸部５などと一体成形することもできる。

また、フィルター防護部材８ａを栓４の軸部５などと一
体成形した後、フィルター防護部材８ｂを栓４の軸部５
に接着接合して栓４を製造してもよい。

フィルター７を防護部材８ａ、８ｂで防護した形のこの
栓４は、例えば第１図に示すような管１において、管１
の先端が開放されており、施工時に管内に土砂が侵入し
てくる場合などにおいても、フィルター７の破損を防止
することができる。

なお、地盤の液状化層にある液状化対策管の内部は、地
震時に地盤の間隙水を排出するために中空であることが
必要なので、土砂が施工時にこの部分に侵入する場合に
は、液状化対策管を地盤へ建込んだ後、管内侵入土砂を
グラブハンマーや、第６図に示すような土砂吸引排出機
３１　（バイブ３２に吸引力を与え、液状化対策管１内
に入れたバイブ３２先端から管内の土砂３３を吸引し、
地盤上へ排出する機械、例えば水中ポンプなどを利用す
ればよい）などにより液状化対策管の外へ排出すればよ
い。

第７図、第８！！Ｉおよび第９図、第１０図にフィルタ
ー付き栓４の別の実施例を示す。これらの例においては
栓軸部５が円錐台の外形を有している。

栓４の材質、フィルター７の特性は前述の例と同じであ
り、フィルター７の破損のおそれのある場合は、フィル
ター防護部材８を設けるのが望ましい。

第７図、第８１！ｌに示す実施例は第２図〜第５図に示
した実施例に比べ軸部５の形状が異なり、先端の栓離脱
防止部１０を省略した構造となっている。第９図、第１
０図の実施例は、第７図、第８図の実施例から、さらに
離脱防止部９を除いた例である。

これらの実施例における栓４は管１の孔３の中に、その
軸Ｂ５を所要の押込み力により押込むことによって挿設
される。この際、円錐台の外形を有する軸部５は、その
直径方向に圧縮力を受け、基部においても先端部と略同
寸法の直径となる。

したがって、軸Ｒ５周面と孔３の内周面との間には摩擦
力が生じ、この摩擦力によって栓４が孔３に固定される
こととなる。よって、本発明の液状化対策管ｌを地盤中
に立設する場合、周辺の地盤から抵抗力をうけても、栓
４は脱落することなく、孔３に固定されたままとなる。

さらにより確実に栓４を管１の孔３に固定するためには
、栓４の軸部５周面に接着剤を塗布した後、栓４を管１
の孔３に嵌設してもよい。

第７図、第８図に示した栓４の場合、管ｌの表面側に栓
離脱防止部９を有しており、液状化対策管１の施工時に
、土砂と管１外面が接触する場合でも、土砂が貫通孔６
に侵入するのを防ぐので、フィルター７の破損を防止す
ることができる。

第９図、第１０図に示した例は栓離脱防止部９゜１０が
ないので、液状化対策管１の施工時に土砂の侵入圧力が
対策管ｌの管径方向にかかる場合や、液状化対策管１の
供用時に、管が水平方向に振動して土砂の圧力が管径方
向にかかる場合などについて、栓４の軸部５外周面と管
１の孔２内周面の摩擦力で、上記侵入圧力に抵抗できる
か検討すべきである。実験によると、栓軸部外径を管の
孔に対し適当に調節すると所要の抵抗力をもたせること
がわかった。さらに、確実に栓を管の孔部に固定するた
めには前述したように接着剤を利用してもよい。なお、
第９１！ｌ、第１０図に示した例は栓４に栓離脱防止部
９，１ｏがないので栓材料が少なくてすむという利点が
ある。

第２図、第３図、および第４図、第５図に挙げた栓離脱
防止部９，１ｏをもつ構造の栓では、栓離脱防止部１０
は栓４の軸部５とあらかじめ一体的に成形されている。

一方、以下に述べる栓は栓離脱防止部１０を管ｌの孔３
へ挿設した後、拡大するものである。この栓は管の孔部
への嵌合をより容易にし、嵌合後は栓の離脱を防止しよ
うとするものである。

第」１図はこの実施例において栓４を孔３に取付けた状
態を示し、第１２図（ハ）はその状態における栓４の側
面図、第１２図（Ｃ）は同じく断面図である。この例に
おいては、次のような方法により孔３に取付ける。すな
わち、第１２図（ａ）のように栓４は、孔３への取付は
前は栓離脱防止部ｌＯが拡大されていない状態となって
いる。ただし、孔３へ挿設の後、硬化材の注入によって
栓離脱防止部１０を拡大できるよう、軸部５の内部に予
め注入管１２を設けておき、栓離脱防止部１０は硬化材
を収納し得る袋にしておく。栓４を孔３へ挿設した後に
、硬化材を注入管１２の中に注入することによって、栓
離脱防止部１０の袋の中に硬化材が充填され、軸部５先
端において拡大され、第１１図、第１２図（ｂ）、　（
Ｃ）に示されるように、栓離脱防止部１０が拡大する。

その結果、栓４は孔３に係止され固定される。フィルタ
ー７およびフィルター防護部材８の内設される位置は、
前述の実施例の場合と同様である。

なお、硬化材とは経時により硬化する特性のある材料で
、例えばセメントモルタル、ポリマーモルタル、合成樹
脂などを用いることができる。

以上に述べた５タイプの栓は液状化対策管の運搬、施工
、供用条件によって選択すればよい。

般には、孔あき管への嵌設が簡単で、孔への係止、固定
が確実である、第２図〜第５図に示した栓離脱防止部９
．１０を有する栓を用いれば十分所定性能、条件を満足
する液状化対策管を得ることができる。

液状化対策管の栓を嵌設している部分（穿孔部）は管を
液状化地盤へ立設した後、地盤の液状化防止に供用する
段階においては、管内が地盤の間隙水の排出経路となる
ため中空である必要がある。

第１図に示した本発明の液状化対策管で管先端が開放さ
れているものは、この管の地盤への立設時に穿孔部２の
管内に土砂が侵入してくるおそれがある。穿孔部管内に
土砂が侵入した場合には、前述したようにグラブハンマ
ー、土砂吸引排出機などで土砂を管外へ排出し、穿孔部
管内を中空にすればよいが、他の方法としては第１図に
示した液状化対策管１の穿孔部２の管内下端から液状化
対策管の先端部の間に土砂侵入防止手段を講じればよい
。

第１３図（ａ）、　（ｂ）はその−例として、液状化対
策管１の下端に土砂侵入防止のためのキャップ１３を設
けたもの（第１３図（社））および液状化対策管１の穿
孔部２の下端に土砂侵入防止蓋１４を設けた例（第１３
図（ハ））を示したものである。この例では蓋１４をリ
ブ１５で補強し、蓋１４には管１の立設を容易にするた
め、小さい空気抜き孔１６を設けている。この蓋１４は
、例えば管径が５００〜ｂ取付けることができる。また、管径が４０〜２００Ｉｎ
Ｉ１１程度の鋼管なら、リブまた空気抜き孔をなくした
蓋またはキャップを溶接により管先端部に取付けてもよ
い。さらに、管径が４０〜２００ｍｍ程度の樹脂管なら
、リブまたは空気抜き孔をなくして樹脂溶接により管先
端部に取付けてもよいし、管先端部にキャップを同様に
より取付けてもよい。

一方、管先端の構造を前述のものとは別にした例を第１
４図、第１５図に示す。

第１４図（ａ）は円形断面の管を穿孔し、フィルター封
栓４を嵌設した液状化対策管１０例である。

管先端部には平板からなる土砂浸入防止蓋２４を設けて
いる。径の大きい管であっても、管設置地盤の強度が小
さければ、このような蓋２４で十分実用的である。また
、細径管であっても、同様にこのような蓋２４で十分実
用的である。管１の上端部は蓋１９で閉じている。この
場合、地盤の間隙水は液状化対策管１の上部から管外へ
排出され、液状化地盤の過剰間隙水圧が逸散されること
となる。管径が４０〜２００肛程度の管なら一般に第１
４図（ａ）に示す構造の液状化対策管１を用いればよい
。

また、必要に応じて管１上邪の孔数は他の部分に比べて
増やしてもよい。

第１４図ら）は円形断面を有する、第１４図（ａ）に示
したものと別の構造を持つ液状化対策管１の例である。

管上の先端には管の地盤への立設を容易とし、管１内へ
の土砂侵入防止のため尖端部１７を有している。管ｌ上
端部には、図に示すようにフィルター１８を設け、液状
化対策管ｌを地盤に立設後、液状化抑止のために供用し
た場合、管上部から管内に土砂が流入しないようしてい
る。このフィルター１８は栓４に付けるフィルター７と
同じ材質のものでもよいが、フィルターは破損しやすい
ため、通水性のある樹脂ネットまたは溶接金網などで防
護することが望ましい。

あるいは、例えば第１４図（Ｃ）に示すように液状化対
策管１の上端部は完全に蓋１９で閉じてもよい。この場
合、地盤の間隙水は液状化対策管１の上部から管外へ排
出されるので、液状化対策管ｌの上部に、間隙水の排出
を円滑にするために必要な孔面積を確保すればよい。一
般には、管１の上端部を蓋１９で閉じても、管ｌの上部
の孔径、孔数は管ｌの下部とほぼ同じでよい。対策管上
部の構造の他の一例として、図に示したように、管１上
邪の孔を他の部分に比べ大きくし、ここに前述した構造
のフィルター封栓２０を嵌設してもよい。

この場合、間隙水はこの栓２０またはこの栓２０の下方
の栓４を通じて外部へ排出される。また、必要なら液状
化対策管１の上部の孔の大きさを他の部分と同じ大きさ
として、管１の上部のみ孔数を増やしてもよい。第１４
図（ハ）中、２１は本発明の液状化対策管１をバイブロ
ハンマーで打設する場合に使用するチャック把持用治具
の一例を示したものであり、蓋１９部分に固定されてい
る。

第１４図（６）に示した液状化対策管１は、第１４図（
ａ）に示したものと同様な管１の下部に螺旋状ひれ（オ
ーガー）２３を取り付けた例である。この場合、管１は
液状化地盤に管１を回転圧入して設置すれば、施工が容
易となる。また、管１を回転圧入して設置する場合、管
１と地盤の摩擦を切り施工を容易とするために、管１の
下部は第１３図（ａ）に示した構造とするか、管１下部
外周面に帯状に平板２２を取付けた構造（第１４図（Ｃ
）参照）としてもよい。

また、液状化対策管１の管断面は必ずしも円形でなくて
よく、第１５図（ａ）、（ハ）、（Ｃ）のように角形で
あってもよい。さらに、多角形または任意の断面を持つ
管であってもよいが、要は管内が地盤の間隙水の排出経
路となるため、円滑な排出のための中空部断面積が確保
されていればよい。

また、液状化対策管を液状化層下方の非液状化層まで立
設する場合は、管が非液状層に入る部分は第１４図（ａ
）、　（Ｃ）、第１５図（ａ）、　（Ｃ）などに示すよ
うに穿孔しなくてよい。

本発明の液状化対策管を液状化防止に供用するため、液
状化層！！４１に設置した状況を第１９図（ａ）、（ハ
）に示す。

液状化対策管は地盤の液状化防止に必要な間隔で設置す
る。比較的細い径の管ＩＢを用いる場合には管の内径は
一般に４０〜２００ｍｍ程度、またはそれ以上でよく、
管の配置間隔は一般に２００〜３０００關程度、または
それ以上でよい。液状化対策管ＩＢ本体として鋼管、鋼
・コンクリート複合管（例えばいわゆるＳＣ杭）、コン
クリート杭などのような剛性と強度の高いものを用いた
液状化対策管ＩＢを液状化地盤４１下方の締った地盤４
２まで貫入すると、対策管ＩＢは液状化地盤４１の液状
化を防止するだけでなく、液状化地盤４１を拘束し、安
定化させる効果がある。特に、地表面または液状化層下
面が傾斜している場合、地盤は液状化によりすべりをお
こし、大災害となるふそれがあることが現在確認されて
おり°、液状化対策管ＩＢはこの場合、大いに効果を発
揮することとなる。

例えば、第２０図（ａ）、（６）に示すように、液状化
地盤４１上に鉄道道路、堤防などの盛土４３が構築され
ている場合、または盛土４３を新設する場合、盛土４３
下方の液状化地盤４１、または盛土のり尻近辺の液状化
地盤に液状化対策管ＩＢを設置すれば、液状化層Ｉ！４
１や液状化する可能性のある盛土４３の液状化を防止で
きるだけでなく、液状化地盤４１や盛土４３の強度を増
し、盛土のすべり崩壊を防ぐことができる。図中、４４
は液状化対策管ＩＢ上端から排出される間隙水を排水す
るための砕石層である。

液状化対策管ＩＢの地盤拘束効果をより確かなものとす
るためには、第２１図（ａ）、（６）に示すよううに対
策管ＩＢを締った非液状化地盤４２まで建込み、対策管
１３頭部を結合材４５（例えば棒鋼、形鋼など）で結べ
ばよい。図は２方向に結んだ例であるが、いずれか１方
向だけ管頭部を結んでもよい。この場合、対策管ＩＢの
上下端で変位が拘束され、従って、液状化地盤４１も拘
束されるので液状化防止効果はより大きく、地盤の安定
化も確実に図れる。こうした対策管ＩＢの設置方法は地
表面や液状化層下面が傾斜している場合に適用すれば最
も大きな効果が期待できる。

本発明の液状化対策管は、バイブロハンマー、ディーゼ
ルハンマー、油圧ハンマー、圧入機などにより地盤に直
接打込み、設置でき、施工が極めて簡単である。前述し
たように、従来は、小孔を多数有し、管周囲に破断しや
すい薄いフィルターを巻付けた樹脂管を地盤に設置する
ため、鋼管部のケーシングパイプをオーガーにより回転
圧入して所定深さまで建込んだ後、ケーシングパイプの
中を通して前記樹脂管を所定深さまで立設し、次にケー
シングパイプ先端を開放してケーシングパイプを地盤か
ら抜き上げ、前記樹脂管を液状化層の残置するなどの方
法がとられていた（この方法は、従来の砕石ドレーン工
法における砕石の液状化層へ残置させ地盤内に砕石層を
設ける方法と同様である）。しかし、従来の方法では、
ケーシングバイブの外径（通常は１００〜１２５ｍ程度
）と樹脂管の外径（通常は５０〜１００ｍｍ程度）の間
に、施工上、差ができてしまい、地盤への設置後の樹脂
管の周囲近傍地盤はどうしても緩んでしまうこととなる
。

液状化層を排水管（孔あき樹脂管など）の設置前より緩
めることは、本来、緩い状態にあり液状化の危険がある
地盤を、さらに緩めることであり、同じ大きさの地震に
おいて、地盤の過剰間隙水圧が短時間により高まりやす
くなる。すなわち、液状化の危険をより大きくすること
になる。

したがって、設置される排水管の開孔率はより大きく、
またその配置間隔はより密にしないと地盤の過剰間隙水
圧を短時間に逸散することができな（なる。

一方、排水管の開孔率を大きくすると、管の剛性、強度
が低下するし、孔数が増えることにもなるのでより高価
となる。また、排水管の配置間隔をより密にすると、液
状化対策費が嵩み、地盤が排水管設置により緩む割合が
さらに大きくなる。

以上のように、排水管設置時に液状化地盤をより緩め、
軟弱化する従来の施工方法は大きな欠点を有し、液状化
対策効果は低いと言える。また、実際に、剛性の低い排
水管を緩い地盤に設置して振動台実験を行ったが、排水
管をかなり密に配置しても地盤の液状化防止効果は少な
いことが判明した。

従来の排水管は管内への土砂侵入防止用フィルターが管
周囲に取付けられており、この薄いフィルターが地盤と
の摩擦により破断するので、排水管を地盤にそのまま打
ち込むことができなかった。

ところが、本発明の栓を付けた排水管（液状化対策管）
はそのまま地盤に打込んでもフィルターは破れない構造
となっており、大きな特長を有している。

実際、粒径分布範囲０．０５〜２．０ｍｍ、平均粒径Ｄ
５゜＝０．４８腸、標準貫入試験のＮ値が３５以内の地
盤に、本発明の栓を多数付けた液状化対策管をハンマー
により打込んだ後、この対策管を引き抜き、枠部のフィ
ルターの損傷を確認する実験を行ったところ、フィルタ
ーは全く損傷していなかった。液状化対策を施す対象地
盤は通常Ｎ値１５以内であり、本発明の液状化対策管は
直接の打ち込みに耐えられ、十分な実用性を有している
。

よって、本発明の液状化対策管は従来のようなケーシン
グバイブを使うことなく、直接液状化地盤にバイブロハ
ンマー、ディーゼルノ１ンマー、油圧ハンマー、圧入機
などにより立設することができ、地盤を緩めることはな
い。

むしろ、管の立設により地盤は締固まることとなる。

すなわち、管を地盤へ立設するとき、 ■　管は地盤を側方に移動せしめ、締固める。

■　管周辺地盤では、局部液状化がおこり、間隙水が管
内に流入することにより、砂の骨格の再編成が生じ、す
なわち、砂と砂の間隙が小さくなり、管周辺地盤が締固
まることとなる。特にこの現象はバイブロハンマーを用
いたときに顕著である。

また、地盤への打込み作業は過剰間隙水圧を逸散させる
効果により、同じ大きさの通常の管を打込む場合より容
易となる利点もある。

本発明の液状化対策管の施工例を第２２図に示す。この
例では、液状化対策管１として第１４図に示したような
構造のものを用い、それを油圧ショベル２２に装着した
バイブロハンマー２３により、液状化地盤４１に立設し
ている。この場合、液状化対策管１０立設以前の液状化
地盤はＮ値１０以下とかなり緩かったが、対策管ｌの立
設後はＮ値が増加したこと、および液状化対策管１の立
設作業は順調に行え、フィルターが破断することもなか
ったことが確認できた。

よって、地盤の強度がより高まっていること、および地
盤内の過剰間隙水圧が高まろうとしても、間隙水が中空
の対策管内を通って上部へスムーズに排出されるので、
過剰間隙水圧の上昇が避けられることにより、地震時の
地盤の液状化防止が効果的に行えることとなる。

本発明の液状化対策管をケーソン護岸・岸壁へ適用した
例を第２３図に示す。この場合、液状化の危険が高いの
は、ケーソン背面地盤４８、ケーソン４６前部のマウン
ド４７のり尻部下方地盤である。ケーソン背面地盤４８
には、第１９図、第２１図に示したように液状化対策管
ＩＢを立設すればよい。ケーソン背面地！！４８で、液
状化が支持地盤４２直上の地盤まで起こる可能性があれ
ば、液状化対策管ＩＢを支持地盤まで立設すればよい。

マウンド４７のり尻部下方の液状化地盤４１には液状化
対策管ＩＡを支持地盤４２まで打込む。液状化対策管Ｉ
Ａは法線方向に、すなわち紙面直角方向に適当な間隔で
立設する。液状化対策管ＩＡは周囲地盤の液状化を防止
することができ、対策管Ｉ八属辺地盤の側方への移動も
拘束することとなるので、ケーソン４６は耐震補強され
る。

一般に対策管ＩＡの管径、剛性、強度は対策管ＩＢより
大きくすることが望ましい。

建物基礎へ本発明の液状化対策管を適用した例を第２４
図に示す。この場合、液状化対策管ＩＡの液状化地盤４
２にある部分にのみ液状化対策部を設ければよい。建物
４９の基礎杭として液状化対策管ＩＡを用いるので、管
としては保有耐力の大きい鋼管などが望ましく、鋼管で
あれば管径は一般に４００〜８００ｍ程度である。

ただし、液状化地盤４２に建築される個人住宅の直接基
礎（布基礎）の沈下防止、補強として本発明の液状化対
策管を用いるときは管径４０〜２００■程度の鋼管を液
状化対策管の本体として用いればよい。このとき、液状
化対策管の先端は支持力が必要なだけ取れる地盤まで貫
入すればよい。このようにして本発明の液状化対策管を
用いれば地震に対し安全な住宅の基礎を提供することが
できる。

第２４図に示した、液状化対策管ＩＡを用いた基礎は、
対策管ＩＡ周辺の液状化が防止でき、水平地盤反力が地
震時でも取れるので、液状化対策を施してない通常の管
を用いた場合よりも相当安全な基礎となる。

さらに、安全にしようとすれば、第２５図に示すように
、建物４９の周辺地盤にも液状化対策管ＩＢを設置すれ
ばよい。この場合も建物４９０基礎としての液状化対策
管ＩＡとしては、本発明の栓を用いて液状化対策を施し
た銹管杭などを用いることが望ましい。また、液状化対
策管ＩＢの本体材料は、地盤の拘束効果を期待できる点
からは鋼管などの剛性・強度をもつ材料が望ましいが、
単に液状化防止を意図するだけならこの材料は合成樹脂
管であってもよい。ただし、液状化対策管ＩＢも液状化
対策管ＩＡと同様にディーゼルハンマー、油圧ハンマー
、バイブロハンマー、圧入機などにより液状化地盤に設
置するので、対策管ＩＢ本体の材料が合成樹脂管であっ
ても、設置に耐えられるだけの強度、剛性を有すること
が必要である。

液状化対策管ＩＢの管径は、建物の基礎の検討から定ま
る対策管ＩＡの管径よりも一般に小さくてよく、前述し
たように４０〜２００肛程度、またはそれ以上でよい。

次に、橋梁の橋脚５０または橋台部分の基礎杭として液
状化対策管を用いた例を第２６図に示す。

この場合も液状化対策管ＩＡの本体の材料は鋼管などが
望ましく、液状化対策部は液状化地盤４１に相当する基
礎杭の一部分だけでよい。この例では杭の施工誤差も考
慮し、安全をみて非液状地盤４２層に入る杭の一部にも
本発明の栓４を取付けている。

地震時、地盤の間隙水は栓４を通じて液状化対策管ＩＡ
の内部に流入し、対策管ＩＡの上部から砕石部５１を通
じて地盤上方へ排出され、地盤の液状化を防止する。

よって、杭の水平地盤反力が地盤時に確実に取れ、安全
な基礎を提供することができる。

基礎杭から離れた所まで地盤の液状化を確実に防止すれ
ば杭基礎の安全性はさらに高まる。このため、第２７図
に示すように液状化対策管ＩＢを基礎杭としての液状化
対策管ＩＡの周辺に打設することができる。

液状化対策管ＩＡの管径は基礎杭の検討から決定され、
対策管ＩＡの管本体材料が鋼管の場合、通常５００〜１
４００ｍｍ程度が多く使用される。

液状化対策管ＩＢは第２５図の場合と同様、管径は４０
〜２００Ｍ程度、管本体材料は鋼管が望ましいが、所定
の剛性、強度を備えていれば合成樹脂管であってもよい
。

液状化対策管ＩＡを通して地震時の地盤の間隙水を地盤
外へ排出する方法は、第２６図の場合と同様であっても
よいが、第２７図に示すように液状化対策管ＩＡの上部
に、地盤の間隙水の円滑な排出に必要な中空断面積を持
つ排水管５２を取付け、この排水管５２を橋脚５０のフ
ーチング内に配管し、液状化地盤の間隙水を地盤外へ排
出させてもよい。

以上のように本発明の液状化対策管ＩＡ、ＩＢを用いれ
ば、地盤の液状化を確実に防止でき、地震に対して安全
な杭基礎を提供することができる。

〔発明の効果〕

■　本発明の液状化対策管を地盤に所定間隔で立設する
ことにより、確実に液状化が防止でき、液状化対策管の
孔部のフィルターは地盤の土砂により目づまりすること
がないので、繰り返し地震が来ても液状化防止効果が持
続される。

■　本発明の液状化対策管は、地盤に立設することによ
り液状化を防止できるだけでなく、地盤の動きを止め、
拘束する効果も有し、地震ｌ二対し抵抗の大きい地盤に
改良することができる。

特に、液状化層が傾斜している場合や、盛土の補強、ケ
ーソン前鉦マウンドのり翼部の補強などにおいて、より
有効な地盤拘束効果が期待できる。

■　本発明の液状化対策管を、管下端が液状化の懸念が
なく、管の水平抵抗が取れる地盤まで到達するよう立設
し、管頭部を互いに強度部材で結合すると、地盤の液状
化を防止できるだけでなく、地盤の拘束がより大きくな
るので、地震に対し、より抵抗力の大きい地盤に改良す
ることができる。

■　本発明の液状化対策管は基礎杭としての機能を持た
せることも可能であり、この場合、該基礎杭周辺の地盤
の液状化を防止するので、地震時においても杭の水平地
盤反力が得られ、杭の肉厚、外径などから決まる断面、
または杭本数を、液状化対策管を用いない場合より大幅
に減少させることができる。

よって、地震に対し抵抗力のある、安全で経済的な杭基
礎を提供できる。

また、本発明の液状化対策管を用いた基礎杭の群周辺の
液状化地盤にも、基礎杭の群を取り囲むように、本発明
の液状化対策管を適当な配置間隔で立設すれば、該群周
辺地盤の液状化をも防止することができ、地震に対し抵
抗力の大きい安全な杭基礎を提供できる。

■　液状化地盤の上に建つ住宅の直接基礎（布基礎）の
支持部材として、本体が細径の鋼管からなる本発明の液
状化対策管を用いれば、液状化地盤の締固めなどの従来
の改良方法を用いることなく、地震時においても液状化
や沈下を防止できる安全で経済的な直接基礎（布基礎）
を提供でき、工期も短かくて済む。

■　本発明の液状化対策管は、運搬、地盤への設置時な
どにフィルターが損傷することがなく、取り扱いが極約
で容易である。

■　本発明の液状化対策管は、フィルターを保護するた
めのケーシングバイブなどを用いることす＜、バイブロ
ハンマー、油圧ノ翫ンマー、ティーゼルハンマー、圧入
機などの通常の施工機械を用いて直接地盤に打ち込め、
打ち込み時に地盤の間隙水を液状化対策管から抜くこと
ができるので、施工が極めて容易である。また、施工時
に地盤を緩めることもない。

■　本発明の液状化対策管は、孔を穿設した管の孔部に
、貫通孔内にフィルターを設けた栓を、高価な機械を使
うことなく極めて簡単に、嵌合し固定できるので製作が
容易である。

また、−度固定されると、運搬、施工、供用時の衝撃、
摩擦などで管の孔部から離脱することもないので、品質
も保証される。

■　液状化対策管の孔部に固定される栓は、その貫通孔
内に地盤の土砂で目づまりしないフィルターを有し、フ
ィルター損傷防止用の、通水性が大きく、強度のより高
い防護部材を栓の本体部と一体化して設けるなどして、
運搬、施工、供用時にフィルターの損傷を防止するとと
もｌこ、地震時、地盤の間隙水を円滑に管内に排出する
ことができる。

また、栓本体部にスリットを設けるなどして、栓本体の
可撓性あるいは弾性を利用して、孔の製造誤差を吸収し
、管の孔部に容易に嵌合することができる。また、栓の
管からの離脱防止部を栓の端部に設けることにより機械
的に管からの離脱を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１１！ｌは本発明の液状化対策管の概要を示す斜視図
、第２図は孔あき管への栓の装着状態の一例を示す鉛直
断面図、第３図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第２図の栓の
側面図、正面図および背面図、第４図は栓の他の実施例
における装着状態を示す鉛直断面図、第５１！１（ａ）
〜（Ｃ）はそれぞれ第４図の栓の側面図、正面図および
背面図、第６図は管内土砂吸引排出システムの概要を示
す鉛直断面図、第７図は栓のさらに他の実施例における
装着状態を示す鉛直断面図、第８図（ａ）〜（Ｃ）はそ
れぞれ第７図の栓の正面図、側面図および断面図、第９
図は栓のさらに他の実施例における装着状態を示す鉛直
断面図、第１０図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ第９図の
栓の側面図および断面図、第１１図は栓のさらに他の実
施例における装着状態を示す鉛直断面図、第１２図（ａ
）〜（Ｃ）はそれぞれ第１０図の栓の離脱防止部拡大前
の側面図、拡大後の側面図および拡大後の断面図、第１
３図（ａ）、（６）はそれぞれ先端に土砂侵入防止キャ
ップまたは蓋を設けた液状化対策管の例を示す斜視図、
第１４図（ａ）〜（ｄ）および第１５図（ａ）〜（Ｃ）
はそれぞれ本発明の液状化対策管の異なる実施態様にお
ける斜視図、第１６図は自由減衰波加振実験による過剰
間隙水圧比の経時変化を示すグラフ、第１７図は液状化
対策管の実験における加速度と管の変位比（５本配置）
を示すグラフ、第１８図は液状化対策管の実験における
水平抵抗と載荷板変位関係を示すグラフ、第１９図（ａ
）、　（ｂ）は液状化対策管の地盤への設置状況を示す
平面図および鉛直断面図、第２０図（ａ）、（ハ）はそ
れぞれ液状化地盤上に盛土がある場合の適用例を示す鉛
直断面図、第２１図は液状化対策管の頭部を結合した場
合の配置例を示す平面図および鉛直断面図、第２２図は
液状化対策管の地盤への打込み施工状況を示す鉛直断面
図、第２３図はケーソン護岸、岸壁への適用例を示す鉛
直断面図、第２４図は建物基礎への適用例を示す鉛直断
面図、第２５図は建物基礎および周辺地盤への適用を示
す鉛直断面図、第２６図は橋脚基礎への適用を示す鉛直
断面図、第２７図は橋脚基礎および周辺地盤への適用を
示す鉛直断面図、第２８図（ａ）〜（Ｃ）は従来の液状
化対策管の一例を示す斜視図、正面図（一部所面図）お
よび水平断面図である。１・・・液状化対策管、２・・・穿孔部、３・・・孔、
４・・・栓、５・・・軸部、６・・・貫通孔、７・・・
フィルター、８・・・フィルター防護部材、９，１０・
・・栓離脱防止部、１１・・・スリット、１２・・・注
入管、１３・・・キャップ、１４・・・土砂侵入防止蓋
、１５・・・リブ、１６・・・空気抜き孔、１７・・・
尖端部、１８・・・フィルター　１９・・・蓋、２０・
・・フィルター封栓、２１・・・チャック把持用治具、
２２・・・帯状平板、２３・・・螺旋状ひれ、２４・・
・土砂侵入防止蓋、２５−・・油圧ショベル、２６・・
・バイブロハンマー　３１・・・土砂吸引排出機、・・
・パイプ、３３・・・土砂、４１・・・液状化地盤、・
・・非液状化地盤、４３・・・盛土、４４・・・砕石層
、・・・結合材、４６・・・ケーソン、４７・・・マウ
ンド、・・・ケーソン背面地盤、４９・・・建物、５０
・・・橋５１・・・砕石部、５２・・・排水管第］図（ａ）第図第図（ｂ）（Ｃ）第図第図第図第１０図（ａ）第］１図（ａ）第図（ｂ）第図（ａ）（ｂ）＜ｃ＞（ａ）第］５図第］６図第］８図液状化対策管眠何或笈■δ（ｍｍ）第１９図（ａ）第２１図（ａ）第２゜図（ａ）（ｂ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管壁に多数の孔を穿設してなる管の前記各孔に栓
が取付けられており、該栓はその軸方向に貫通孔を有し
、該貫通孔内にフィルターを設けてあることを特徴とす
る液状化対策管。
（２）前記栓の貫通孔には、前記フィルターとともにフ
ィルターの損傷防止用の通水性のあるフィルター防護部
材を設けたことを特徴とする請求項１記載の液状化対策
管。
（３）軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔内にフィルター
が内設された栓を、前記管の各孔に嵌合し、固定するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の液状化対策管の
製作方法。
（４）軸方向に貫通孔を有する軸部と、前記貫通孔内に
設けたフィルターとからなることを特徴とする液状化対
策管の栓。
（５）前記軸部の貫通孔には、前記フィルターとともに
フィルターの損傷防止用の通水性のあるフィルター防護
部材を設けてあることを特徴とする請求項４記載の液状
化対策管の栓。
（６）前記軸部の両端部には前記管の孔の径よりも大き
い径を有する離脱防止部が形成されており、少なくとも
一端の離脱防止部は力を作用させることにより弾性的に
変形し、前記管の孔への装着を可能としてある請求項４
または５記載の液状化対策管の栓。