JPH10131209A - 地盤液状化による地中構造物の変位防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストかつ短い工期の施工によって、地震
発生時の地盤液状化による地中構造物の浮上や沈下を有
効に防止可能とする。 【解決手段】 地表から軟弱地盤１に、地中構造物３の
両側壁３ｂと平行かつその延長方向に所定間隔で並んだ
状態で複数の杭４を打設し、この杭４の下端部４ａを前
記軟弱地盤１の下側の下層支持地盤２内にグラウト等の
固結材５によって定着する。地中構造物３の左右両側と
対応する位置に沿って軟弱地盤１の表層部を溝状に掘削
し、この掘削部にコンクリートによって剛体基盤６を施
工し、各杭４の上端部４ｄを、この剛体基盤６に一体的
に埋設・接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震発生時の軟弱
地盤の液状化現象によって、この地盤中の構築物が沈下
あるいは浮上するといった変位を受けるのを防止するた
めの技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】埋立地の地盤や、大量の砂や粘土分等を
含む砂質の土層からなり土粒子間が水で飽和された軟弱
地盤は、土粒子同士の咬み合いによる摩擦力が小さいた
め、水平変位に対する剪断抵抗力が小さく、したがって
大地震の発生時には、地盤が大きく水平変位されてその
土粒子間に過剰間隙水圧が発生し、この過剰間隙水圧に
よって、地盤の液状化現象が起こることがある。そし
て、このような軟弱地盤中に構築された例えば地下鉄の
トンネルや、下水道あるいはマンホール等の地中構造物
は、前記液状化に伴う地盤中の砂が地下水と共に流動す
ることによって、沈下、浮上あるいは傾斜といった変位
を受ける恐れがある。

【０００３】従来、このような地盤液状化による地中構
造物の沈下、浮上等の変位防止対策としては、前記地中
構造物周辺の軟弱地盤を広い範囲に亘って十分に締め固
める方法や、ドレン材の埋設等によって地震発生時の地
盤中の過剰間隙水圧を吸収する方法や、固化材の混合に
よって軟弱地盤を固結してその強度を増大させる方法等
が、地盤の性状や、地中構造物の大きさ、荷重等に応じ
て選択されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による
と、次のような問題が指摘される。 (1) いずれの方法を選択した場合も、広い範囲での大規
模な工事となるため、工期が長くかかり、したがってこ
れらの工事に伴って発生する振動や騒音等の悪影響を、
周辺地域に長期間に亘って及ぼし続けることになる。 (2) 固化材等は、ある程度広い領域で大量に混合しなけ
ればならないため、施工コストが上昇する。 (3) 工事が大規模であるため、施工領域の周辺の地盤に
歪み変位を生じる恐れがある。

【０００５】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、低コスト
かつ短い工期の施工によって、地震発生時の地盤液状化
による地中構造物の沈下あるいは浮上等の変位を有効に
防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術的課
題を有効に解決するための手段として、本発明に係る地
盤液状化による地中構造物の変位防止工法は、軟弱地盤
にその下側の下層支持地盤内に達する複数の杭を所定間
隔で並んで打設し、前記軟弱地盤中の地中構造物の躯体
を前記杭と一体的に接合することによって、前記地中構
造物を複数の杭を介して下層支持地盤に拘束すると共
に、前記軟弱地盤の水平剪断抵抗を増大させるものであ
る。このため、大地震の際に地中構造物周囲の軟弱地盤
が液状化しても、複数の杭による拘束力によって前記地
中構造物の沈下や浮上等を有効に防止することができ
る。

【０００７】なお、ここでいう「軟弱地盤」とは、埋立
地の地盤や、大量の砂や粘土分等を含む砂質の地盤のよ
うに、地震によって液状化現象を発生する恐れのある地
盤のことであり、「下層支持地盤」とは、液状化現象を
発生することのない、例えば岩盤等のような剛性の高い
下層地盤をいう。

【０００８】また、従来の技術的課題を有効に解決する
ための他の手段として、本発明に係る地盤液状化による
地中構造物の変位防止工法は、地表から軟弱地盤に複数
の杭を前記軟弱地盤中の地中構造物の側壁に沿って並ん
だ状態に打設し、この杭の下端部を前記軟弱地盤の下側
の下層支持地盤内に定着すると共に、上端部を前記地中
構造物の側壁に沿って前記軟弱地盤の表層部に形成した
剛体基盤と一体的に接合するものである。このため、前
記地中構造物の近傍の地盤、すなわち複数の杭の列に挟
まれた領域及びその近傍の軟弱地盤の水平剪断抵抗が増
大し、大地震の際の液状化が抑制されるので、前記地中
構造物の沈下や浮上等を有効に防止することができる。

【０００９】また、上述の各工法において、一層好まし
くは、地中構造物を下層支持地盤に拘束する複数の杭あ
るいは地中構造物の左右両側に沿って並んだ状態に設け
る複数の杭は、筋交い状に互いに異なる方向へ斜めに打
設する。このようにすれば、各杭が地中構造物と下層支
持地盤との間あるいは剛体基盤と下層支持地盤との間で
筋交いのように機能するので、地中構造物近傍の軟弱地
盤の水平剪断抵抗を一層増大させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る地盤液状化
による地中構造物の変位防止工法の第一の実施形態を示
すもので、参照符号１は砂質土等からなり多量の地下水
で飽和された軟弱地盤、２はこの軟弱地盤１の下側にあ
る剛性の大きい下層支持地盤、３は前記軟弱地盤１中に
構築され図の断面に対して直交する方向に延びる地下鉄
トンネル等の地中構造物である。

【００１１】この実施形態においては、大地震の際の軟
弱地盤１の液状化現象に伴う砂の流動による地中構造物
３の沈下や浮上を防止するため、前記軟弱地盤１中に、
下端が下層支持地盤２に達する複数の杭４を、前記地中
構造物３の底壁３ａから所定間隔で打設する。杭４とし
ては、例えば直径 100〜300mm のコンクリート製あるい
は鋼材製のものが用いられ、その下端部４ａをグラウト
等の固結材５によって前記下層支持地盤２に定着すると
共に、上端部４ｂを前記底壁３ａに図示されていない固
結材によって一体的に接合する。

【００１２】上述の方法によれば、地中構造物３の直下
の領域では、杭４自体の剛性及びこの杭４と軟弱地盤１
との摩擦力によって、軟弱地盤１の水平剪断抵抗が極め
て大きくなる。このため、前記領域における軟弱地盤１
の水平剪断変形及びこれによって発生する過剰間隙水圧
による地盤液状化が抑制される。また、大地震の際に前
記領域における軟弱地盤１に液状化減少が発生しても、
地中構造物３が杭４によって下層支持地盤２に拘束され
た状態にある。したがって、地中構造物３の直下の狭い
領域のみでの施工にも拘らず、地盤液状化に伴う地盤中
の砂の流動による地中構造物３の沈下や浮上や変形を有
効に防止することができる。

【００１３】上記第一の実施形態による工法によれば、
杭４の長さや地中構造物３の内部空間の大きさ等の条件
によっては、地中構造物３の底壁３ａから杭４を打設で
きないことがある。このような場合は、図２に示す第二
の実施形態を適用することが有効である。すなわちこの
第二の実施形態による工法においては、地表から軟弱地
盤１に、地中構造物３の両側壁３ｂに沿ってこの地中構
造物３の延長方向に所定間隔で並んだ状態で複数列の杭
４を打設し、この杭４の下端部４ａを前記軟弱地盤１の
下側の下層支持地盤２内にグラウト等の固結材５によっ
て定着すると共に、地中構造物３の左右両側に位置する
部分４ｃを、この地中構造物３の両側壁３ｂにグラウト
等の固結材５’によって接合する。

【００１４】この実施形態においても、地中構造物３が
杭４によって下層支持地盤２に拘束された状態となるた
め、第一の実施形態と同様の効果が実現される。

【００１５】次に図３は、本発明に係る地盤液状化によ
る地中構造物の変位防止工法の第三の実施形態を示すも
のである。この実施形態においては、上述の第二の実施
形態と同様、地表から軟弱地盤１に、地中構造物３の両
側壁３ｂに沿ってこの地中構造物３の延長方向に所定間
隔で並んだ状態で複数の杭４を打設し、この杭４の下端
部４ａを前記軟弱地盤１の下側の下層支持地盤２内にグ
ラウト等の固結材５によって定着する。また、前記杭４
の各列と対応する位置に沿って軟弱地盤１の表層部を溝
状に掘削し、この掘削部にコンクリートによって剛体基
盤６を施工し、各杭４の上端部４ｄを、この剛体基盤６
に一体的に埋設・接合する。

【００１６】この第三の実施形態によれば、地中構造物
３は、左右両側に沿って打ち込んだ複数の杭４を介して
下層支持地盤２に拘束されるものではないが、前記杭４
は、剛体基盤６と下層支持地盤２との間に固定されてい
るので、左右両側の杭４に挟まれ地中構造物３の直下を
含む領域において、軟弱地盤１が前記杭４との摩擦力に
よってその水平剪断抵抗が増大する。したがって前記領
域内では、大地震時の軟弱地盤１の液状化による間隙水
や砂の流動が有効に防止され、このため地中構造物３の
浮上や沈下が防止される。

【００１７】また、上記第一〜第三の実施形態を示す図
１〜図３の各断面においては、杭４が、地中構造物３の
延長方向に延びる略鉛直な面に沿って打設されている
が、例えば図３におけるＡ−Ａ’線位置で切断した断面
図である図４に示すように、前記略鉛直な面と直角な方
向から見た場合、これらの杭４が互いに菱眼状に交差す
るように互いに異なる方向へ傾斜した状態に打設するこ
とも好ましい。このようにすれば、前記地中構造物３の
延長方向に対する軟弱地盤１の水平剪断抵抗を著しく増
大することができる。勿論これは図３に示す第三の実施
形態に限定的に適用されるものではなく、先の第一ある
いは第二の実施形態についても同様に適用可能である。

【００１８】なお、本発明は、上述の各実施形態で説明
した地中構造物３のような既設の地中構造物に限らず、
この種の地中構造物を新たに造成する際に、それに先行
あるいは並行して実施することもできる。すなわち、例
えば図１又は図２の実施形態の場合、まず先に杭４を先
行打設してから地中構造物３の躯体工事を行い、これを
前記杭４と一体化しても良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明の地盤液状化による地中構造物の
変位防止工法によると、次のような効果が実現される。 (1) 地中構造物が複数の杭を介して軟弱地盤の下側の下
層支持地盤に拘束されるので、地震時の軟弱地盤の液状
化による地中構造物の沈下や浮上や変形を有効に防止す
ることができる。 (2) 地中構造物の近傍の軟弱地盤を挟むように杭を打設
して水平剪断抵抗を増大させることによって、前記軟弱
地盤の液状化を防止し、これによって地中構造物の沈下
や浮上等を有効に防止することができる。 (3) 地中構造物に沿った狭い領域で施工可能であるた
め、従来工法に比較して工期を著しく短縮し、施工コス
トを低減することができる。 (4) 施工が地中構造物の直下あるいはその近傍の狭い領
域で行われるため、施工時の振動や騒音が小さく、周辺
地盤の歪み変位等の悪影響も抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地盤液状化による地中構造物の変
位防止工法の第一の実施形態を概略的に示す鉛直断面図
である。

【図２】本発明に係る地盤液状化による地中構造物の変
位防止工法の第二の実施形態を概略的に示す鉛直断面図
である。

【図３】本発明に係る地盤液状化による地中構造物の変
位防止工法の第三の実施形態を概略的に示す鉛直断面図
である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ’線に沿って切断した鉛直
断面図である。

【符号の説明】

１ 軟弱地盤 ２ 下層支持地盤 ３ 地中構造物 ４ 杭 ５ 固結材 ６ 剛体基盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤にその下側の下層支持地盤内に
   達する複数の杭を所定間隔で並んで打設し、 前記軟弱地盤中の地中構造物の躯体を前記杭と一体的に
   接合することを特徴とする地盤液状化による地中構造物
   の変位防止工法。
2. 【請求項２】 地表から軟弱地盤に複数の杭を前記軟弱
   地盤中の地中構造物の側壁に沿って並んだ状態に打設
   し、 この杭の下端部を前記軟弱地盤の下側の下層支持地盤内
   に定着すると共に、上端部を前記地中構造物の側壁に沿
   って前記軟弱地盤の表層部に形成した剛体基盤と一体的
   に接合することを特徴とする地盤液状化による地中構造
   物の変位防止工法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の記載において、 複数の杭は筋交い状に互いに異なる方向へ傾斜して打設
   することを特徴とする地盤液状化による地中構造物の変
   位防止工法。