JPH09242100A - 液状化対策工法および液状化対策用鋼矢板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物の周囲に、排水機能を付与した非対称
Ｕ型鋼矢板による壁体を構築し、地盤の変形や流動によ
る壁体の変形量を小さく抑えるとともに、構造物に生じ
る有害な変形や破損を効率よく防止する液状化対策工法
および液状化対策用鋼矢板を提供する。 【解決手段】 直線状に結合することが可能な非対称Ｕ
型鋼矢板１のウェブ２にフィルターを有する多数の排水
孔３を設ける。これらの排水孔３を覆うように、ウェブ
２の片面に溝形鋼４を取り付け、中空閉断面の排水路５
を形成する。このように構成された液状化対策用鋼矢板
を、液状化の可能性のある地盤上または地盤中の構造物
を取り囲むように、構造物に近接させて打設し、液状化
抑止機能を備えた鋼矢板壁を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、液状化の可能性
のある地盤中または地盤上の構造物の液状化対策のため
の液状化対策工法および同工法に用いるための液状化対
策用鋼矢板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液状化の可能性のある地盤または地盤上
に構造物を構築する場合、もしくは既存の構造物に液状
化対策工を施す場合には、従来、表１（安田進：液状化
の調査から対策工まで）に紹介されている各種工法が採
用されている。

【０００３】

【表１】

【０００４】このうち、締固め工法などのように構造物
周辺地盤を液状化しないように改良する地盤改良工法
は、構造物の液状化対策として幅広く採用されている工
法である。しかし、同工法では周辺地盤をかなり広い領
域にわたって改良する必要があるため用地確保が必要な
ことや、確実な効果を確保するためには、構造物直下地
盤を改良することが肝要である。しかし、そのためには
既設構造物の場合、一旦、構造物を撤去し、地盤を改良
した後に再び構造物を設置しなければならない等の理由
により、適用の制限を受けることも多い。

【０００５】また、工法によっては、多大な工期、工費
を必要とするばかりか、振動締固めにも見られるよう
に、振動・騒音を発生するものもあり、これによっても
適用が制限されている。

【０００６】これに対し、安価で低振動・低騒音の工法
として、例えば特開昭５５−１４２８１５号公報や特開
昭５６−１１６４３４号公報に開示されているグラベル
ドレーン工法など、間隙水圧の消散を目的とした液状化
抑止工法が見られる。

【０００７】しかし、同工法においても液状化を抑止で
きる領域がグラベル柱周辺の局所的な地盤に限られるこ
とから、確実な効果を発揮させるためには、かなり密な
ピッチで、かつかなり広い領域にわたってグラベル柱を
打設する必要があり、前記地盤改良工法と同様に構造物
周辺の用地確保が前提となる。

【０００８】また、地震中に地盤の側方流動やすべり、
不等沈下によってグラベル柱がずれて柱を形成しなくな
り効果を失することも少なくない。さらに、地震時には
間隙水が地盤の細粒分を伴って、グラベル柱中へ流入す
ることから、これによってグラベル材の間隙に細砂が入
り込んで目詰まりを起こし、効果が低下する心配もあ
る。

【０００９】そこで、用地確保が難しい場合や、地盤の
すべり、流動などを抑止できる安価な液状化対策とし
て、構造物を取り囲むように鋼矢板壁などの連続壁を構
築し、構造物下の地盤のせん断変形を抑止するととも
に、構造物の沈下や浮上がりの原因となる構造物周辺地
盤と構造物直下地盤の間の地盤の流動やすべりを阻止す
る工法が開発されている（中野，中村他：「地中構造物
の液状化対策に関する模型実験と解析」、フジタ技術研
究所報第２９号、１９９３年）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、構造物
周辺に地盤改良などの対策を施すのに十分な領域を確保
できない場合や、地盤の流動やすべりを阻止する必要が
ある場合に、構造物を取り囲むように鋼矢板などによる
連続壁を構築する工法が見られる。

【００１１】しかし、同工法においては、周辺地盤の液
状化の発生そのものを抑止する効果は小さい上に、連続
壁が鋼矢板壁などの撓性の壁体の場合、地盤の変形や流
動力に追随して壁体が変形するため、地盤液状化時に
は、後に詳述するように、図８に示すような液状化地盤
より見かけ比重の小さな構造物の浮き上がりや、図１０
に示すような液状化地盤より見かけ比重の大きな構造物
の沈下を完全に抑止し得ないという問題点が残る。

【００１２】さらに、図１１のごとく連続壁で構造物を
囲い込む工法においては、構造物と壁体の間隔が小さい
ほど、その効果が高くなることが知られている（上記、
中野，中村他：「地中構造物の液状化対策に関する模型
実験と解析」、フジタ技術研究所報第２９号、１９９３
年）。すなわち、同じ断面性能を有する壁体であれば、
構造物の近くに設置すればするほど効率のよい対策とな
るわけである。

【００１３】しかしながら、市街地等の狭隘な場所や住
宅地の近隣での施工の場合には、振動や騒音が問題とな
るため、一般に鋼矢板圧入工法等が採用されるが、この
場合、施工機械の制約等により、施工に必要なスペース
として構造物から１〜２ｍの空間が必要であり、構造物
と連続壁の間に間隔が開いてしまうという問題点があ
る。

【００１４】本願発明は、鋼矢板に排水機能を付与する
ことで、地震時に周辺地盤の液状化を抑止し、矢板自身
の曲げ剛性の他に、周辺地盤のせん断強度をも期待する
ことによって連続壁のみかけ上の剛性を高め、地盤の変
形や流動による壁体の変形量を小さく抑えるとともに、
構造物との間に間隔をあけずに壁体を構築することによ
って、構造物に生じる有害な変形や破損を効率よく防止
できる液状化対策工法および同工法に用いる液状化対策
用鋼矢板を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明の液状化対策工
法（請求項１）は、横断面中央部の形状がＵ型の鋼矢板
であって、両端の継手形状が左右非対称で、横断面形状
を同一方向にそろえて直線上に結合可能とした非対称Ｕ
型鋼矢板と一体に、土砂の侵入を阻止する通水性のある
フィルターを取り付けた多数の排水孔を配した中空閉断
面の排水路を形成してなる液状化対策用鋼矢板を用い、
この液状化対策用鋼矢板を液状化の可能性のある地盤上
または地盤中の構造物を取り囲むように地盤内に打設し
て連続壁を構築することを特徴とするものである。

【００１６】本願発明の液状化対策用鋼矢板（請求項
２）は、上記の液状化対策工法に用いることができるも
のであり、横断面中央部の形状がＵ型の鋼矢板であっ
て、両端の継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一
方向にそろえて直線上に結合可能とした非対称Ｕ型鋼矢
板と一体に、土砂の侵入を阻止する通水性のあるフィル
ターを取り付けた多数の排水孔を配した中空閉断面の排
水路を形成したことを特徴とする。

【００１７】本願発明で用いる非対称Ｕ型鋼矢板は、例
えば特開平５−１４０９２８号公報に記載されているよ
うなものであり、継手部が矢板壁厚方向端部に位置して
いるため、従来のＵ型鋼矢板のような継手による断面性
能の低下がなく、また同一直線上に打設が可能であるこ
とから、施工性にも優れている。

【００１８】さらに、市街地等で騒音や振動を避けるた
め、圧入工法を適用せざるを得ない場合でも、矢板壁厚
内に圧入マシンのチャックを収め、継手部とフランジ部
との間の腕部を把持して圧入することにより、隣接構造
物や隣地境界ぎりぎりに矢板壁を構築することができる
ことから、従来の圧入工法のように施工機械の制約から
必要であったスペースが不要となる。

【００１９】従って、本願発明の液状化対策用鋼矢板を
用い、これによって構造物を取り囲むように壁体を構築
すれば、構造物との間に間隔を開けることなく連続壁を
構築することが可能なため、構造物と壁体の間の土粒子
が構造物の下側に回り込んだり、構造物直下の土粒子が
構造物と壁体の間に回り込んだりすることがなくなり、
前述した図１１から明らかなように、従来の鋼矢板壁の
場合に比べて効率的な対策工となる。

【００２０】また、この非対称Ｕ型鋼矢板に一体に形成
された排水路によって、地震時に地盤中に発生する過剰
間隙水圧を速やかに消散させることができるため、構造
物の周辺地盤の液状化が抑止され、構造物の浮き上がり
や不等沈下等の有害な変状を防止する効果が期待でき
る。

【００２１】さらに、この液状化抑止機能によって、矢
板周辺の地盤強度が保持されていることから、地盤の変
形や流動圧に対して矢板壁の曲げ剛性のほかに、周辺地
盤の抵抗も期待できるため、構造物の浮き上がりや沈下
の原因となる矢板壁の変形を小さく抑えることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
願発明の液状化対策用鋼矢板およびそれを用いた液状化
対策工法について説明する。

【００２３】図１は、第１の実施形態による本願発明の
液状化対策用鋼矢板の斜視図であり、横断面形状を同一
方向にそろえて直線状に結合することが可能な非対称Ｕ
型鋼矢板１のウェブ２に土砂の侵入を阻止する通水性の
あるフィルターを取り付けた多数の排水孔３を設け、か
つ前記多数の排水孔３を覆うように、ウェブ２の片面に
溝形鋼４を取り付けることによって、中空閉断面の排水
路５を形成した場合を例示したものである。

【００２４】図２は、図１に示す本願発明の液状化対策
用鋼矢板６を用いて連続壁を構築した場合を示したもの
である。図２に示すように本願発明の液状化対策用鋼矢
板６からなる鋼矢板壁においては、継手部７が矢板壁厚
方向端部に位置しているため、従来のＵ型鋼矢板のよう
な継手による断面性能の低下がなく、打設後にコーピン
グ等によって断面性能を確保する必要がない。

【００２５】さらに、市街地等で騒音や振動を避けるた
め、圧入工法を適用せざるを得ない場合でも、矢板壁厚
内に圧入マシンのチャックを収め、継手部とフランジ部
との間の腕部８を把持して圧入することにより、隣接構
造物や隣地境界ぎりぎりに矢板壁を構築することができ
る。

【００２６】また、矢板本体と一体に形成された排水路
５によって、地震時に地盤中に発生する過剰間隙水圧を
速やかに消散できるため、周辺地盤の液状化抑止機能を
兼ね備えている。

【００２７】図３は、第２の実施形態による本願発明の
液状化対策用鋼矢板の斜視図であり、横断面形状を同一
方向にそろえて直線状に結合することが可能な非対称Ｕ
型鋼矢板１のウェブ２の片面に、土砂の侵入を阻止する
通水性のあるフィルターを取り付けた多数の排水孔３を
配した溝形鋼９を取り付けることによって、中空閉断面
の排水路５を形成した場合を例示したものである。

【００２８】本実施形態の液状化対策鋼矢板において
も、図１の第１の実施形態と同様に、継手部７が矢板壁
厚方向端部に位置しているため、従来のＵ型鋼矢板のよ
うな継手による断面性能の低下がなく、隣接構造物や隣
地境界ぎりぎりに矢板壁を構築することができ、一体に
形成された排水路５によって、地震時に地盤中に発生す
る過剰間隙水圧を速やかに消散できるため、周辺地盤の
液状化抑止機能を兼ね備えている。

【００２９】次に、図４は本願発明の液状化対策用鋼矢
板の第３の実施形態を示した斜視図であり、横断面形状
を同一方向にそろえて直線状に結合することが可能な非
対称Ｕ型鋼矢板１のフランジ１０間に、土砂の侵入を阻
止する通水性のあるフィルターを取り付けた多数の排水
孔３を配した有孔板１１を取り付けることによって中空
閉断面の排水路５を形成した場合を例示したものであ
る。

【００３０】本実施形態の液状化対策用鋼矢板において
も、図１の第１の実施形態と同様に、継手部７が矢板壁
厚方向端部に位置しているため、従来のＵ型鋼矢板のよ
うな継手による断面性能の低下がなく、隣接構造物や隣
地境界ぎりぎりに矢板壁を構築することができ、一体に
形成された排水路５によって、地震時に地盤中に発生す
る過剰間隙水圧を速やかに消散できるため、周辺地盤の
液状化抑止機能を兼ね備えている。

【００３１】図５は、本願発明の液状化対策用鋼矢板の
第４の実施形態を示したものであり、横断面形状を同一
方向にそろえて直線状に結合することが可能な非対称Ｕ
型鋼矢板１のウェブ２の両面に、土砂の侵入を阻止する
通水性のあるフィルターを取り付けた多数の排水孔３を
配した溝形鋼９を取り付けることによって、矢板ウェブ
２の両面に中空閉断面の排水路５を形成した場合を例示
したものである。

【００３２】本実施形態の液状化対策用鋼矢板によって
構成される連続壁は壁両面側に排水機能を有することか
ら、壁の構造物側だけでなく反対側地盤に対しても液状
化抑止効果を発揮し、壁体の見かけ上の曲げ剛性をより
高めることができる。

【００３３】図７は、本願発明の液状化対策用鋼矢板を
用いて、構造物１３側の壁面のみに排水機能を有する連
続壁を構築してなる液状化対策工法の適用例を示したも
のであり、比較的見かけ比重の小さな既設構造物の液状
化対策に適用した場合を示している。また、図８は従来
の鋼矢板壁１２を用いた場合の同様の構造物に対する液
状化対策工を示している。

【００３４】図８に示すように、従来の工法では、施工
機械の作業スペース等の制約により、鋼矢板壁１２は構
造物１３との間にある程度の間隔をあけて設置されるこ
とが一般的である。同工法の場合、地震時に地盤の液状
化を防止する効果はほとんど期待できないため、地盤液
状化時には構造物１３と矢板壁１２の間の土粒子１４が
構造物１３の直下へ回り込み、これが構造物１３の浮上
り変位１５の一因になる。

【００３５】さらに、構造物１３直下は周辺地盤に比べ
て上載圧が小さくなっているため、地盤液状化時には、
周辺地盤が構造物１３直下へ回り込もうとすることによ
る力が作用し、矢板壁１２が構造物１３側へ曲げ変形を
起こす。図に示すように、これも構造物１３が浮上り変
位１５を起こす一因となる。

【００３６】一方、図７に示す本願発明の液状化対策工
法によれば、構造物１３との間隔をあけずに、本願発明
の液状化対策用鋼矢板による連続壁としての鋼矢板壁１
６を構築できるため、構造物１３と矢板壁１６間の土粒
子の移動が構造物１３に悪影響を及ぼす心配はない。

【００３７】さらに、間隙水の排水による液状化抑止効
果によって矢板壁１６および構造物１３周辺地盤の強度
が保持されていることから、構造物に有害な変位が生じ
にくいことに加え、矢板壁１６周辺の非液状化地盤が矢
板壁１６の変形に対して抵抗力を発揮するため、矢板壁
１６の曲げ変形量が図７の従来工法の場合よりも小さく
なる。

【００３８】以上の効果によって、本願発明の液状化対
策用鋼矢板を用いた液状化対策工法によれば、従来工法
に比べて構造物の変位を大幅に低減することが可能にな
る。

【００３９】図９は、本願発明の液状化対策用鋼矢板を
用いて、壁面両側に排水機能を有する連続壁を構築して
なる液状化対策工法に例を示したものであり、比較的見
かけ比重の大きな地上構造物への適用例を示したもので
ある。また、図１０は従来の鋼矢板壁を用いた場合の同
様の構造物に対する液状化対策工を例示したものであ
る。

【００４０】図１０に示す従来工法によれば、構造物１
７周辺地盤の液状化を防止する効果が期待できないため
に、矢板壁１８の外側の平地盤部が地震時に液状化して
地盤強度を失い、構造物直下地盤１９が液状化した場合
には、構造物１７と矢板壁１８の間から構造物１７の上
載圧を受けた直下地盤が噴砂等によって上昇する。以上
の結果、構造物１７が沈下や傾斜等の有害な変形を起こ
すことになる。

【００４１】一方、図９に示す本願発明の液状化対策用
鋼矢板を用いた対策工では、鋼矢板壁２０周辺地盤の液
状化を抑止することから、構造物１７の直下地盤１９の
外側へのはらみ出しを低減し、かつ矢板の変形に対して
地盤からの抵抗をも期待できることから、矢板壁２０の
外側への変形を小さく抑えることができる。

【００４２】また、構造物のすぐ際に矢板壁２０が設置
できること、矢板壁２０周辺地盤の液状化を抑止するこ
とから、構造物１７直下地盤１９が噴砂等によって上昇
することはない。

【００４３】以上の結果、従来の工法に比べて構造物１
７の沈下や傾斜などの有害な変形を効率的に防止するこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】液状化地盤上の構造物を構築する場合
や、既に存在している構造物に対する液状化対策工法の
一つに、構造物を取り囲むように鋼矢板などの連続壁を
構築する工法が見られるが、この工法の欠点として以下
の２点が問題になっていた。

【００４５】(1) 施工機械の作業スペース確保等の施工
上の制約によって、構造物と鋼矢板壁の間に間隔があく
ため、液状化時に構造物と鋼矢板壁の間の土粒子が構造
物の下側に回り込んだり、構造物と矢板壁の間に構造物
直下地盤が回り込んだり、矢板壁面や構造物壁面に沿っ
て噴砂したりすることによって、構造物に浮き上がりや
沈下等の変状が生じてしまう。

【００４６】(2) 鋼矢板壁のように撓性の壁体は地盤中
で、液状化による地盤の流動力やすべり等によって変形
するため、構造物直下地盤にも変形が生じ、これが構造
物の浮上りや沈下を引き起こす。

【００４７】これに対し、本願発明の液状化対策工法お
よび液状化対策用鋼矢板では、以下のような効果が得ら
れる。

【００４８】鋼矢板壁を既設構造物や隣地境界ぎりぎ
りに、かつ低振動・低騒音で構築することができること
から、構造物と矢板壁の間隔を極めて小さくすることが
可能となり、矢板壁と構造物の間の地盤が構造物直下へ
回り込んだり、構造物直下地盤が構造物と矢板壁の間に
回り込んだりすることによる構造物の浮上りや沈下等の
変状が起こらない。

【００４９】地震時に地盤中に発生する過剰間隙水圧
を速やかに消散することができるため、構造物の周辺地
盤液状化を抑止し、構造物の浮上りや沈下等の変状を防
止することができる。

【００５０】地震時に地盤中に発生する過剰間隙水圧
を速やかに消散することができるため、鋼矢板壁周辺の
地盤の液状化が防止され、地盤強度が保持されているこ
とから、矢板壁の変形を小さく抑えることができる。そ
の結果、構造物直下地盤の変形も小さくなり、従来工法
に比べて構造物の浮上りや沈下等の変状を低減すること
ができる。

【００５１】鋼矢板壁周辺や構造物周辺の地盤の液状
化が抑止されることから、鋼矢板壁面や構造物壁面に沿
った噴砂が生じない。

【００５２】従来のＵ型鋼矢板のような継手による断
面性能の低下がないことから、打設後にコーピング等を
することなしに、地盤の流動力や土圧等に対し、その断
面性能をフルに発揮できる。

【００５３】以上によって、従来工法で問題となってい
た上記(1) 、(2) の問題点を同時に解決できるほか、構
造物壁面に沿った噴砂等の構造物に及ぼす他の要因も防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の液状化対策用鋼矢板の第１の実施形
態を示す斜視図である。

【図２】本願発明の液状化対策用鋼矢板によって構成さ
れる鋼矢板壁の平面図である。

【図３】本願発明の液状化対策用鋼矢板の第２の実施形
態を示す斜視図である。

【図４】本願発明の液状化対策用鋼矢板の第３の実施形
態を示す斜視図である。

【図５】本願発明の液状化対策用鋼矢板の第４の実施形
態を示す斜視図である。

【図６】本願発明の液状化対策用鋼矢板を構成する非対
称Ｕ型鋼矢板の一例を示す平面図である。

【図７】本願発明の液状化対策工法の一実施形態（比較
的見かけ比重の小さな既設構造物に適用した場合）を示
す鉛直断面図である。

【図８】従来のＵ型鋼矢板による液状化対策工法の例
（比較的見かけ比重の小さな既設構造物に適用した場
合）を示す鉛直断面図である。

【図９】本願発明の液状化対策工法の一実施形態（比較
的見かけ比重の大きな既設構造物に適用した場合）を示
す鉛直断面図である。

【図１０】従来のＵ型鋼矢板による液状化対策工法の例
（比較的見かけ比重の大きな既設構造物に適用した場
合）を示す鉛直断面図である。

【図１１】構造物と鋼矢板壁との間隔と、対策効果の関
係図である。

【符号の説明】

１…非対称Ｕ型鋼矢板、２…ウェブ、３…排水孔、４…
溝形鋼、５…排水路、６…液状化対策用鋼矢板、７…継
手部、８…腕部、９…溝形鋼、１０…フランジ部、１１
…有孔板、１２…矢板壁（従来）、１３…構造物、１４
…土粒子、１５…浮上り変位、１６…矢板壁、１７…構
造物、１８…矢板壁（従来）、１９…構造物直下地盤、
２０…矢板壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 敏聡 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 安戸 賢一 茨城県鹿嶋市大字光３番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面中央部の形状がＵ型の鋼矢板であ
   って、両端の継手形状が左右非対称で、横断面形状を同
   一方向にそろえて直線上に結合可能とした非対称Ｕ型鋼
   矢板と一体に、土砂の侵入を阻止する通水性のあるフィ
   ルターを取り付けた多数の排水孔を配した中空閉断面の
   排水路を形成してなる液状化対策用鋼矢板を、液状化の
   可能性のある地盤上または地盤中の構造物を取り囲むよ
   うに地盤内に打設して前記液状化対策用鋼矢板による連
   続壁を構築することを特徴とする液状化対策工法。
2. 【請求項２】 横断面中央部の形状がＵ型の鋼矢板であ
   って、両端の継手形状が左右非対称で、横断面形状を同
   一方向にそろえて直線上に結合可能とした非対称Ｕ型鋼
   矢板と一体に、土砂の侵入を阻止する通水性のあるフィ
   ルターを取り付けた多数の排水孔を配した中空閉断面の
   排水路を形成したことを特徴とする液状化対策用鋼矢
   板。