JPS63197724A - 既設構造物の耐震補強工法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、地震時に液状化する可能性のある砂質地盤上
にある既設ケーソン構造物を耐震補強する工法に関する
ものである。

（ロ）従来技術 一般に、水分を多く含む砂質地盤に地震外力が加えられ
たとき、砂、質地磐があたかも液体としての性状を呈す
る液状化現象が起ることは広く知られている。この現象
は、砂質地盤の局部せん断変形により砂粒子間の水圧が
急増し、水流を生じ、それに伴い砂粒子の流動が生じる
ことによって起るものである。

このような地震時に液状化する可能性のある砂質地盤上
に施工される構造物としては、海岸等の岸壁・護岸、陸
上の鉄道・道路等の盛土等がある。

このような地盤上にある既設構造物に対する従来の耐震
補強工法の代表例を第２図に示す。

第２図は、ケーソン構造物による護岸の一例の横断面図
である。支持地盤１上には、地震時に液状化する可能性
のある砂質地盤２がある。砂質地盤２上に捨石マウンド
３が設けられ、その上にケーソン４が置かれ、その内に
砂、石、土等が詰め込まれ、水面と反対側に裏込め土砂
５が盛られて護岸が形成される。

以下、説明の便宜上、土砂等を詰め込んだケーソン４お
よび捨石マウンド３等を含めて、ケーソン構造物４０と
呼ぶ。

耐震補強設計にさいしては、地震等の「すべり而」６が
設定される。砂質地盤２は、地震時に液状化する可能性
があるとすベリ力に対する抵抗が期待できない。裏込め
土砂５の範囲のみに抵抗力を期待することになるが、そ
れだけでは不十分である。

そこで、ケーソン構造物４０を補強するためにケーソン
４の前面側（海側）に、砕石、砂等による改良地盤７を
設ける。改良地盤７により、地震時に、砂質地５１！２
の過剰間隙水圧を抜けさせて余効地盤８の生成を期待す
る。改良範囲をし、余効範囲をｌとすれば、Ｌ＋ｆの範
囲が地震時のすベリ力に抵抗できることになる。そこで
、設計ではすべり力と抵抗力とが等しくなるように、Ｌ
の範囲を決定する。

しかし、Ｌの範囲は一般に長いものが必要となり、また
、ｌの範囲も不明な点が多く、置換の方法によっては特
定できない。

さらに、ケーソン構造物の前面の地盤改良をする方法と
して振動締固め方法がある。しがし、この方法では飽和
された砂層内の過剰間隙水圧が上昇するために、砂層の
剪断力が低下し、所定の地盤強さを達成しえない場合が
ある。

その他、液状化防止工法として、従来から種々の提案が
なされてきたが、施工性、経済性の点で一長一短があり
、効果については、定量的に把握されていないものが多
い。

また、従来の工法では、ケーソンの沈下、水平移動、傾
きを防止するのに十分でない。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、既設ケーソン構造
物を支持する直下地盤に対して、地震時の液状化防止お
よびすべり防止を図ることができ、ケーソン構造物の修
復を簡易にし、地震時のケーソンの水平移動を抑制でき
る簡便な耐震補強工法を得ることにある。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の既設構造物の耐震補強工法は、中間部に多数の
小孔を設けた中空杭を既設ケーソン構造物の所定箇所に
該ケーソン構造物の底面を貫通して支持地盤まで鉛直に
根入れすること、前記中空杭の小孔を設けた中間部を地
震時に液状化の可能性のある砂質地盤に定置すること、
該中空杭の上方部を該ケーソン直下のマウンド内に定置
した後、該ケーソン構造物を補強材によって修復するこ
と、該補強材と前記中空杭の上方部とを水平方向には相
互拘束はするが鉛直方向には相対移動自在に連結するこ
とによって、上記問題点を解決している。

（ホ）実施例 図面を参照して、本発明の耐震補強工法の具体的実施例
について説明する。

第１図に示すケーソン構造物４０による護岸の設置状況
は、第２図に示す護岸の設置状況と同じである。したが
って、同一参照番号は、同一のものを示す。

本発明の工法は、ケーソン構造物４０の直下の砂質地盤
２を主として耐震補強する。

本発明の工法においては、まず、第４図に概略示すよう
な中空杭１０を準備する。中空杭１０は鋼管等からつく
られ、その中間部１２に多数の小孔１３が設けられてい
る。小孔１３の形状は任意のものでよいが、応力集中、
加工難易の観点から円形のものが好ましい。また、その
孔明率（全孔面積／孔のある部位の全表面積）は３〜１
５％が好ましい。

次いで、第１図に示すように、既設ケーソン構造物４０
の所定箇所に、構造物４０を貫通させて支持地盤１まで
鉛直に中空杭１０を根入れする。その詳細な工程につい
ては後述する。

中空杭１０の所要本数、ケーソン平面上での貫通箇所は
ケーソン４の構造、地下の地層の深さ、杭１０の直径等
によって決定する。

中空杭１０を地中に根入れする際に、杭１０の小孔１３
を設けた中間部１２が、地震時に液状化の可能性のある
砂質地盤２に存在するように設定する。

中空杭１０の先端１１は、支持地盤１内に十分に根入れ
される。中空杭１０の上端は、後述するように、ケーソ
ン構造物４０の一部であるマウンド３内に存在するよう
に設定する。したがって、ケーソン４と中空杭１０とは
この時点では直接に連結はされていない。

次に、第３図（Ａ）〜（Ｄ＞を参照して、中空杭１０の
施工工程について説明する。

まず、（Ａ＞図に示すように、ケーソン４内の中詰め土
砂内にケーシング・パイプ２０をケーソン４の底面に密
着するまで押し込む。ゲージング・パイプ２０の内径は
、中空パイプ１０の外径よりも約１００肩夏程度大きい
ことが好ましい。

次いで、（Ｂ）図に示すように、ケーシング・パイプ２
０と同軸にパイプ２０内に中空杭１０を挿入し、回転圧
入をさせながら、ケーソン４の底を貫通させる。

このようにして、中空杭１０がなおも進行し、その先端
１１が砂質地盤２を貫通し支持地盤１まで十分に根入れ
されたときに、中空杭１０の回転圧入を停止する（（Ｃ
）図）。このとき、中空杭１０の小孔１３を設けた中間
部１２は砂質地盤２内に定置される。

中空杭１０の長さが足りないときには、補助杖（図示せ
ず）を継ぎ足してもよい。

次に、中空杭１０の上端がマウンド３内に残るようにす
る（（Ｃ）図）。

（Ｄ）図に示すように、ケーソン４の底面を補強・修復
すると同時に、ケーソン底面と中空杭１０の上方部とを
連結する。この補強・修復・連結の機能を果すために、
補強材の１つとして、第７図に示すような各種の円筒体
９を用いる。

円筒体９は、ボス部分９１とフランジ部分９２とからな
り（第７図（Ａ））、ケーソン４の底面４２の厚みｔ（
第５図）に相当する範囲に適当な貫通孔９３（（Ａ）。

（Ｂ）図）またはスリット９４（（Ｃ）図）を設けであ
る。

また、ボス部分９１には予め底板９８を、フランジ部分
９２の裏面には適当なバッキング９５（（Ｂ）図）を取
り付けてもよい。

第５図（Ａ）、（Ｂ）に最もよく示すように、ケーソン
４の底面４２およびマウンド３に明けられたままになっ
ている穴に円筒体９を挿入し、そのボス部分９１の先端
部を中空杭ｌＯの頂部に差し込む０円筒体９のフランジ
部分９２はケーソン４の底面の穴の縁に乗る。ボス部分
９１と中空杭１０ととは遊嵌状態で連結されることが好
ましい。その理由は、地震時には両者の水平方向相対移
動を拘束するが、鉛直方向相対移動は許すためである。

次に、円筒体９のボス部分９１に設けた貫通孔９３およ
びケーソン底面４２に設けた横穴４２１に棒Ｗ４９６を
差し込む。横穴４２１が棒鋼径より若干太き日程底の場
合は第５図（Ａ）および第６図（Ａ）に示すように、棒
ｗ４９６は円筒体９の内側より、棒！１Ｉ４９６の他端
を円筒体９内へ鉄筋径りの２０Ｄ〜３０Ｄ残してほぼ同
じ程度差し込み、ケーソン底面に既に配されている棒鋼
とラップされるように行うことが望ましい。

第５図（Ｂ）および第６図（Ｂ）に示すように、棒鋼９
６は、施工的に横穴４２１が大きくとれる場合は縦横に
直交させて差し込むことが好ましい。この際は棒鋼９６
の差し込みを容易にするために、横穴４２１に予め棒鋼
９６を入れておいてもよい。

横穴４２１および円筒体９とケーソン底面４２の縦穴と
の間隙ならびに円筒体９内にモルタル９７を充填しケー
ソン底版削孔部を補強するとともに円筒体９とケーソン
４とを固定する。

次に、ケーシング・パイプ２０を取り去り、残った穴に
土砂等を詰め込む。

このようにして、第１図に示すように、ケーソン構造物
４０の耐震補強工法が完成される。

ケーシング・パイプ２０、中空杭１０の圧入および掘削
土砂の排出は、本実施例に示すように、杭先端に穿孔刃
１１を収り付けて行う方法の他、慣用のオーガによる方
法等がある。

円筒体９のボス部分９１と中空杭１０との嵌合長さＷは
、ケーソン４の大小、中空杭１０の直径、地盤の状況等
によって決定する。

円筒体９内に慣用の鉄筋かごを挿入することによって、
耐力の向上を図ることもできる。

（へ）作　　用 本発明の耐震補強工法の１ヤ用について説明する。

第１図に示すように、中空杭１０がケーソン構造物４０
の一部であるマウンド３から支持地盤１まで根入れしで
あるので、すべり而６に対するすべり抵抗を発生してい
る。

さらに、中空杭１０の中間部１２に設けた小孔１３が、
地震時に砂質地盤２に生じた過剰間隙水圧を吸収し、中
空杭１０の上端からマウンド３を介して海中に排水する
。このようにして、砂質地盤２は、中空杭１０の付近の
Ｌ′範囲で液状化が防止される。

また、円筒体つと中空杭１０とは水平方向には結合され
ており、大地震時等でケーソン４が水平移動する際に中
空杭１０の水平抵抗を十分期待でき、ケーソン４の鉛直
方向移動に対しては相対移動をするので、ケーソン４に
かかる外力が直接に中空杭１０に伝達されない。これに
より、中空杭の経済設計が可能となる。

（ト）効　　果 本工法により下記の効果が発揮される。

（ａ）　　中空杭１０を支持地ａ１まで根入れし、ケー
ソン４直下のマウンド内に定置させることにより、すべ
りを抑止しうる。

（ｂ）　　中空杭１０は中間部に多数の小孔部１３を有
するため、この小孔でもって地震時に砂質地盤内に生じ
る過剰間隙水を吸収し中空杭１０の上端からマウンド３
内へ排水できるため、ケーソン直下の液状化を抑止しう
る。

（ｃ）　　中空杭１０を施工のために一部削孔されたコ
ンクリートケーソン４の底板は本工法により完全に補修
されるとともに、杭１０と底版補修を兼ねた円筒体９と
は鉛直方向に相対移動自在に連結されており、杭の水平
抵抗を期待でき、かつ杭の経済設計が可能となる。

（ｄ）　　以上、（ａ）〜（ｃ）の相乗効果により、今
迄全く着目されていなかった既設ケーソン４直下の地盤
の液状化やすべりを防止しうるのみならずケーソン４を
も完全に補修でき、かつ地震時ケーソンの水平耐力不足
分をも補いうる点、社会的、経済的効果からみて、工学
的価値が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の工法の概略説明図。第２図は従来の
工法の概略説明図。第３図は本発明の工法にもとづく中
空杭の施工工程を示す説明図。第４図は本発明の工法に
用いる中空杭の斜視図。第５図（Ａ）、（Ｂ）は中空杭
とケーソン底面との連結・修復状態を示す部分縦断面図
、第６図（Ａ）、（Ｂ）は第５図のＶｒＡ−■Ａ線およ
びＶＩＢ−ＶＩＢ線からみた底面図、第７図はケーソン
底面の補強材のうちの１つである円筒体の斜視図。 １：支持地盤　　　　２：砂質地盤 ３：捨石マウンド　　４：ケーソン ５：裏込め土砂　　　６：すべり面 ７：改良地盤　　　　８：余効地盤 １０：中空杭　　　　　１１：穿孔刃 １２：中間部　　　　　１３：小孔 ２０：ケーシング・パイプ ９：円筒体　　　　　９６：棒鋼 ９７：モルタル　　　　９８：円筒体の底板（外５名） 第１図 第６図 第７図 ６４ノ　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）　　　　
　　　　　　　　　　　（Ｃ）〜　　　、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中間部に多数の小孔をを設けた中空杭を既設ケーソン構
   造物の所定箇所に該ケーソン構造物の底面を貫通して支
   持地盤まで鉛直に根入れすること、前記中空杭の小孔を
   設けた中間部を地震時に液状化の可能性のある砂質地盤
   に定置すること、該中空杭の上方部を該ケーソン直下の
   マウンド内に定置させた後、該ケーソン構造物を補強材
   によって修復すること、該補強材と前記中空杭の上方部
   とを水平方向には相互拘束はするが鉛直方向に相対移動
   自在に連結することからなる既設構造物の耐震補強工法
   。