特開 2015-101937 杭式液状化対策構造体およびその構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-101937(P2015-101937A)

(43)【公開日】2015年6月4日

(54)【発明の名称】杭式液状化対策構造体およびその構築方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/34 20060101AFI20150508BHJP

   E02D 27/12 20060101ALI20150508BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20150508BHJP

【ＦＩ】

   E02D27/34 Z

   E02D27/34 A

   E02D27/12 Z

   E02D3/12 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-245784(P2013-245784)

(22)【出願日】2013年11月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行者：公益社団法人地盤工学会、刊行物名：第４８回地盤工学研究発表会 平成２５年度発表講演集（ＤＶＤ−ＲＯＭ版） ９０８、刊行物の配布日：平成２５年６月 発行者：公益社団法人地盤工学会、刊行物名：第４８回地盤工学研究発表会 平成２５年度発表講演集（ＤＶＤ−ＲＯＭ版） ９０９、刊行物の配布日：平成２５年６月 Ｔｈｅ １８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣＨＡＬＬＥＮＧＥＳ ＡＮＤ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ ＩＮ ＧＥＯＴＥＣＨＮＩＣＳ，Ｐａｒｉｓ ２０１３、開催日：平成２５年９月２日〜６日 第１０回地盤工学会関東支部発表会 ＧｅｏＫａｎｔｏ２０１３、開催日：平成２５年１０月４日 発行者：公益社団法人地盤工学会、刊行物名：第１０回地盤工学会関東支部発表会ＧｅｏＫａｎｔｏ２０１３（講演集ＤＶＤ−ＲＯＭ版） Ａ０００９、刊行物の配布日：平成２５年１０月４日

(71)【出願人】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】501241911

【氏名又は名称】国立研究開発法人港湾空港技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 直樹

(72)【発明者】

【氏名】黒川 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】藤田 学

(72)【発明者】

【氏名】柴田 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】中森 純一郎

(72)【発明者】

【氏名】森川 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】小濱 英司

(72)【発明者】

【氏名】佐々 真志

(72)【発明者】

【氏名】高橋 英紀

(72)【発明者】

【氏名】東畑 郁生

【テーマコード（参考）】

2D040

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D040AB03

2D040AB05

2D040AC00

2D040AC02

2D040BD05

2D040CA01

2D040CB00

2D046CA01

2D046DA11

2D046DA17

(57)【要約】

【課題】特殊な材料を用いることなく、安価かつ容易に液状化層の側方流動を抑制することができる、地盤の杭式液状化対策構造体およびその構築方法を提供する。
【解決手段】液状化層５が存在する地盤Ｇに互いに離間するように構築される複数の杭３と、各杭３の頭部３ａを囲繞するように設けられた板状構造体６とを有し、各杭３の頭部３ａを所定の高さ（ｔ）にわたって板状構造体６に固定して杭式液状化対策構造体１とする。杭３を構築する際には、板状構造体６を設置した後に行う。このようにすべての杭３を頭部３ａの側面で板状構造体６により固定することにより、杭３の転倒が防止され、液状化層５の側方流動が抑制される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液状化層が存在する地盤に互いに離間するように構築される複数の杭と、
各杭の頭部を所定の高さにわたって囲繞するように設けられた板状構造体とを有し、
各杭の頭部が前記板状構造体に固定されたことを特徴とする杭式液状化対策構造体。

【請求項2】

前記板状構造体は、互いに連結され、かつ前記各杭の位置に対応して複数の孔が予め形成された複数の板片からなることを特徴とする、請求項１に記載の杭式液状化対策構造体。

【請求項3】

前記板状構造体と前記杭との間に充填された充填材によって前記各杭の頭部が前記板状構造体に固定されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の杭式液状化対策構造体。

【請求項4】

前記複数の杭は高圧噴射工法を少なくとも併用して形成された深層混合杭であり、
固化材を前記板状構造体の孔の内面に達するように噴射して杭頭を形成されたことにより、各杭が前記板状構造体に固定されたことを特徴とする、請求項２に記載の杭式液状化対策構造体。

【請求項5】

液状化層が存在する地盤上に板状構造体を設置するステップと、
前記板状構造体上に重機を搬入し、当該重機を用いて前記地盤中に互いに離間する複数の杭を構築するステップと、
各杭の頭部を所定の高さにわたって前記板状構造体に固定するステップと
を含むことを特徴とする杭式液状化対策構造体の構築方法。

【請求項6】

前記板状構造体を設置するステップでは、前記地盤上に複数の板片を敷き並べるとともに互いに隣接する板片同士を連結することで、互いに離間する複数の孔を有する板状構造体を設置し、
前記複数の杭を構築するステップでは、前記孔の位置に各杭を構築することを特徴とする、請求項５に記載の杭式液状化対策構造体の構築方法。

【請求項7】

前記各杭の頭部を前記板状構造体に固定するステップでは、前記板状構造体の孔と前記杭との間に充填材を充填することを特徴とする、請求項６に記載の杭式液状化対策構造体の構築方法。

【請求項8】

前記複数の杭を構築するステップでは、高圧噴射工法を少なくとも併用して深層混合杭を構築し、
前記各杭の頭部を前記板状構造体に固定するステップでは、固化材を前記板状構造体の孔の内面に達するように噴射して杭頭を形成することにより、各杭を前記板状構造体に固定することを特徴とする、請求項６に記載の杭式液状化対策構造体の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液状化層が存在する地盤に対する杭式液状化対策構造体およびその構築方法に係り、地震時における液状化層の側方流動を防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

液状化層が存在する地盤を改良するために、セメント系固化剤を撹拌混合して地盤を柱状に固化する深層混合処理工法が広く用いられている。深層混合処理工法は、施工中の振動や騒音が少ないことから、市街地での施工や既設構造物に近接する施工に対する適用性の高さが評価されている。深層混合処理工法の改良形式としては、図１３（Ａ）に示すような独立した複数の杭３を連続配置した正方形の頂点に配置する整列配置や、図１３（Ｂ）に示すような独立した複数の杭３を、合同な２つの正三角形を組み合わせて連続配置した斜方形の頂点に配置する千鳥配置等の杭式改良の他、図１３（Ｃ）に示すように、各列に配置された杭３をオーバーラップした状態で連設することで壁状の改良体を形成する壁式改良、図１３（Ｄ）に示すように、壁状の改良体を正方格子状に配置した格子式改良、および地盤全体を改良するブロック式改良が知られている。

【0003】

これら改良形式のなかでは、地盤の支持力向上や地盤の液状化防止などの改良効果は、ブロック式改良で最も高く、杭式改良で最も低いとされている。一方で、杭式改良は、杭のオーバーラップ部がないため、ブロック式改良や格子式改良に比べて施工効率が良く、且つ材料コストを低く抑えることができるという特長を有している。したがって、上部に重量構造物が構築されない港湾部などの地盤改良では、一定の有利性が杭式改良にはある。なお、このように互いに離間するように複数の杭を配置することで地盤改良を行う場合には、上記深層混合処理工法による改良杭（杭状改良地盤）だけでなく、既製杭や場所打ち杭を用いることも可能である。

【0004】

杭式改良による液状化防止効果を高める工法として、特許文献１には、改良対象区域の外周に沿って深層混合処理工法による壁状の改良体を環状に形成し、壁状の改良体に囲繞された改良対象区域内に、硬化の際に膨張するセメント系材料を用いて深層混合処理工法による杭式改良を行う液状化対策工法が提案されている。

【0005】

また、杭式改良では上記したように整列配置や千鳥配置が一般的であるが、このような配置では杭列間に未改良領域が存在し、この未改良領域が列方向に延在するように存在するために液状化しやすいことに着目し、複数の杭を一定の規則性をもって配置しつつも、あたかも無作為に配置したような配列とし、未改良領域の列方向の延在長さを短くして地盤の液状化を抑制するようにした杭の配置方法（特許文献２）も提案されている。特許文献２では、地盤の上部に改良層を構築し、改良層によって複数の杭の頭部を連結することによって地震時などにおける各杭の転倒防止を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３６２４５１４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１９６１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の液状化対策工法では、硬化の際に膨張する特殊な材料を用いるために材料コストが上昇する。また、同工法は杭の転倒を防止することはできないため、地盤が液状化した際には地盤の側方流動を抑制することは困難である。

【0008】

一方、特許文献２のように杭の頭部を連結するように改良層を構築したとしても、改良層と杭の上面との摩擦力を超える横方向の力に対しては杭の転倒を防止できない。そして、護岸部などの偏土圧が存在する地盤では、液状化によってこのような大きな力が発生することがあり、このような地盤で液状化が発生すると、杭がその上面を改良層に対して滑動させるように転倒し、液状化により大きくなった偏土圧および液状化した地盤の側方流動によって護岸壁が損傷を受ける虞がある。

【0009】

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、特殊な材料を用いることなく、安価かつ容易に液状化層の側方流動を抑制することができる、地盤の杭式液状化対策構造体およびその構築方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明に係る地盤の杭式液状化対策構造体（１）は、液状化層（５）が存在する地盤（Ｇ）に互いに離間するように構築される複数の杭（３）と、各杭の頭部（３ａ）を囲繞するように設けられた板状構造体（６）とを有し、各杭の頭部が所定の高さ（ｔ）にわたって前記板状構造体に固定された構成とする。

【0011】

この構成によれば、板状構造体が各杭の頭部を所定の高さにわたって固定するため、液状化層が液状化した際に杭の転倒を防止し、液状化した地盤の側方流動を抑制することができる。

【0012】

また、本発明の一側面によれば、前記板状構造体は、互いに連結され、かつ前記各杭の位置に対応して複数の貫通孔（１０）が予め形成された複数の板片（プレキャストコンクリート板７）からなる構成とすることができる。

【0013】

改良層によって板状構造体を構成する場合、地盤が液状化した際に杭の転倒を防止できる程度に杭の頭部を固定するためには、改良層の厚さを大きくしなくてはならないため、コストと手間がかかる。一方、この構成によれば、板状構造体を容易に構築できる。また、板状構造体を所定の強度を有するものとし、かつ予め地盤上に設置すれば、地盤が杭構築用の重機のために敷鉄板などの足場対策が必要な程度に軟弱であっても、このような対策をとることなく、杭構築用の重機を地盤上に搬入することができる。また、複数の貫通孔が予め板状構造体に形成されているため、板状構造体を定規として用いることができ、杭の位置出しを不要にできる。なお、位置出しを行う場合には、施工中に印がなくなって再度位置出しを行うまで施工が中断するような虞もあるが、貫通孔が杭の位置を示しており、その位置がわからなくなるようなことはないため、このような事態の発生も防止できる。

【0014】

また、本発明の一側面によれば、前記板状構造体と前記杭との間に充填された充填材（１３）によって前記各杭の頭部が前記板状構造体に固定された構成とすることができる。

【0015】

この構成によれば、杭の種類にかかわらず、杭の頭部を確実に板状構造体に固定することができる。

【0016】

また、本発明の一側面によれば、前記複数の杭（３）は高圧噴射工法を少なくとも併用して形成された深層混合杭であり、固化材を前記板状構造体の貫通孔の内面に達するように噴射して杭頭を形成されたことにより、各杭が前記板状構造体に固定された構成とすることができる。

【0017】

この構成によれば、板状構造体の貫通孔と前記杭との間に固化する充填材を充填することなく、杭の頭部を板状構造体に固定することができる。したがって、施工を容易にすることができる。

【0018】

また、上記課題を解決するために、本発明に係る地盤の杭式液状化対策構造体（１）の構築方法は、液状化層（５）が存在する地盤（Ｇ）上に板状構造体（６）を設置するステップと、前記板状構造体上において前記地盤中に互いに離間する複数の杭（３）を構築するステップと、各杭の頭部（３ａ）を所定の高さ（ｔ）にわたって前記板状構造体に固定するステップとを含む構成とする。

【0019】

この方法によれば、板状構造体を予め地盤上に設置することができるため、地盤が杭構築用の重機のために敷鉄板などの足場対策が必要な程度に軟弱であっても、このような対策をとることなく、杭構築用の重機を地盤上に搬入することができる。また、板状構造体が各杭の頭部を所定の高さにわたって固定するため、液状化層が液状化した際に杭の転倒を防止し、液状化した地盤の側方流動を抑制することができる。

【0020】

また、本発明の一側面によれば、前記板状構造体（６）を設置するステップでは、前記地盤上に複数の板片（プレキャストコンクリート板７）を敷き並べるとともに互いに隣接する板片同士を連結することで、互いに離間する複数の貫通孔（１０）を有する板状構造体を設置し、前記複数の杭（３）を構築するステップでは、前記貫通孔の位置に各杭を構築する構成とすることができる。

【0021】

改良層によって板状構造体を構成する場合、地盤が液状化した際に杭の転倒を防止できる程度に杭の頭部を固定するためには、改良層の厚さを大きくしなくてはならないため、コストと手間がかかる。一方、この方法によれば、板状構造体を容易に構築できる。また、この構成によれば、複数の貫通孔が予め板状構造体に形成されているため、板状構造体を定規として用いることができ、杭の位置出しを不要にできる。なお、位置出しを行う場合には、施工中に印がなくなって再度位置出しを行うまで施工が中断するような虞もあるが、貫通孔が杭の位置を示しており、その位置がわからなくなるようなことはないため、このような事態の発生も防止できる。

【0022】

また、本発明の一側面によれば、前記各杭の頭部（３ａ）を前記板状構造体に固定するステップでは、前記板状構造体の貫通孔（１０）と前記杭（３）との間に固化する充填材（１３）を充填する構成とすることができる。

【0023】

この方法によれば、杭の種類にかかわらず、杭の頭部を確実に板状構造体に固定することができる。

【0024】

また、本発明の一側面によれば、前記複数の杭（３）を構築するステップでは、高圧噴射工法を少なくとも併用して深層混合杭を構築し、前記各杭の頭部（３ａ）を前記板状構造体に固定するステップでは、固化材を前記板状構造体の貫通孔（１０）の内面に達するように噴射して杭頭（３ａ）を形成することにより、各杭を前記板状構造体に固定する構成とすることができる。

【0025】

この方法によれば、板状構造体の貫通孔と前記杭との間に固化する充填材を充填することなく、杭の頭部を板状構造体に固定することができる。したがって、施工を容易にすることができる。

【発明の効果】

【0026】

このように本発明によれば、特殊な材料を用いることなく、安価かつ容易に液状化層の側方流動を抑制することができる、地盤の杭式液状化対策構造体およびその構築方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る杭式液状化対策構造体の断面図

【図2】図１に示す杭式液状化対策構造体の平面図

【図3】図１に示す杭式液状化対策構造体の要部斜視図

【図4】図１に示す杭式液状化対策構造体の構築方法の説明図

【図5】図１に示す杭式液状化対策構造体の構築方法の説明図

【図6】変形例に係る杭式液状化対策構造体の要部断面図

【図7】他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体の要部斜視図）

【図8】他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体の平面図

【図9】他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体の要部断面図

【図10】他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体の杭伏図

【図11】図１０に示す杭式液状化対策構造体の平面図

【図12】他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体の平面図

【図13】従来技術に係る杭の配置例を示す杭伏図

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明に係る杭式液状化対策構造体１およびその構築方法について図面を参照しながら説明する。

【0029】

図１に示すように、本実施形態に係る杭式液状化対策構造体１は、護岸構造体２により区画された、非液状化層４の上に液状化層５が存在する地盤Ｇに適用されている。護岸構造体２は、陸地と海との境界に鉛直に設置された鋼矢板や鋼管矢板などから構成されており、所定の根入れ長Ｌ_１をもって非液状化層４に突入している。護岸構造体２としては、自立式であってもタイロッド式であってもよく、その他の形式であってもよい。護岸構造体２の上部には偏土圧が作用しており、液状化層５が液状化すると、偏土圧が大きくなって護岸構造体２が損傷する虞があることから杭式液状化対策構造体１が適用されている。

【0030】

杭式液状化対策構造体１は、地盤Ｇに構築された複数の杭３と、複数の杭３の頭部３ａを連結するように地盤Ｇの上部に構築された板状構造体６とを備える杭式構造体である。杭３は、本実施形態では既製杭を用いており、非液状化層４に所定の根入れ長Ｌ_２もって突入している。図２に併せて示すように、杭３はここでは水平面上を直交する２方向（以下、Ｘ方向およびＹ方向と称する。）に等間隔となる格子状に配置（整列配置）されている。杭３としては、例えば、コンクリート杭、鋼管杭、ＳＣ杭（Steel and Concrete Composite pile）などを用いることができる。

【0031】

なお、杭３として、深層混合処理により構築される深層混合杭を用いることもできる。杭３を深層混合杭とする場合、機械撹拌工法、機械撹拌併用型高圧噴射工法、および高圧噴射工法のいずれの工法によって深層混合杭を構築してもよい。

【0032】

板状構造体６は、複数のプレキャストコンクリート板７を連結機構８（連結手段）によって連結することで一体化されている。なお、最も護岸構造体２寄りのプレキャストコンクリート板７と護岸構造体２との間には、現場打ちコンクリートによる接続部９が構築されており、これにより、板状構造体６が護岸構造体２側（海側）へ移動しないようになっている。板状構造体６における杭３に対応する位置には、複数の貫通孔１０が形成されており、各貫通孔１０の内部に頭部３ａが収まるように杭３が構築されている。

【0033】

各プレキャストコンクリート板７は、平面視でＸ方向およびＹ方向にそれぞれ杭３の間隔Ｌ_３の２倍の寸法Ｌ_４を有する大きさの正方形とされており、すべてのプレキャストコンクリート板７が同一寸法および同一形状とされている。各プレキャストコンクリート板７には４つの貫通孔１０が形成されている。

【0034】

図３に示すように、プレキャストコンクリート板７の各辺の近傍には、上面に開口するように凹設され、その内面とプレキャストコンクリート板７の側面とに開口するボルト挿通孔１１を備えたボルトボックス１２（凹部）が２つずつ形成されている。すなわち、本実施形態では、互いに隣接するプレキャストコンクリート板７が、対峙するそれぞれのボルトボックス１２に設置される図示しない寸切りボルト（全ねじ）およびナットにより連結され、これらボルト、ナットおよびボルトボックス１２により連結機構８が構成されている。

【0035】

プレキャストコンクリート板７の貫通孔１０は、杭３（頭部３ａの外周面）とプレキャストコンクリート板７（貫通孔１０の内面）との間に隙間Ｓが生じるように、杭３の外径よりも大きな径とされ、ここでは断面形状が一定の円柱形状とされている。ただし、プレキャストコンクリート板７を製造する際の手間を考慮し、脱型の容易なテーパ形状としてもよい。

【0036】

貫通孔１０の内部に設置された杭３は、上端３ｂが板状構造体６の上面と面一になるように構築されている。そして、杭３とプレキャストコンクリート板７との隙間Ｓには、無収縮モルタルなどの充填材１３が充填されている。このように、板状構造体６は、その厚さｔの全体にわたって杭３の頭部３ａを囲繞し、下端が非液状化層４により固定されたすべての杭３の頭部３ａを連結するようにその厚さｔの全体で各杭３を固定している。プレキャストコンクリート板７の厚さｔは、５００ｍｍ以上かつ１０００ｍｍ未満とすることが好ましい。厚さｔが５００ｍｍよりも小さいと杭３の頭部固定の効果が低くなる一方、厚さｔが１０００ｍｍ以上になると、杭頭固定には有利になるもののコンクリート板７の取り扱いが煩雑になるからである。

【0037】

次に、図４および図５を参照して、杭式液状化対策構造体１の構築方法について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、護岸構造体２により区画された地盤Ｇを整地し、平坦にする。この際、地盤Ｇの高さを護岸構造体２の上端よりも低くし、構築する板状構造体６を護岸構造体２の側面に連結できるようにする。その後、地盤Ｇ上に構築する板状構造体６の位置出しを行う。なお、板状構造体６の位置出しは、角になる点を１つとその角を構成する１辺の方向だけを印せばよいが、４隅および４辺を印すとよい。

【0038】

次に、図４（Ｂ）に示すように、プレキャストコンクリート板７を所定の位置に敷設しながら隣接するプレキャストコンクリート板７同士を連結機構８（図３参照）により連結し、板状構造体６を構築する。すべてのプレキャストコンクリート板７を連結した後、最も護岸構造体２寄りのプレキャストコンクリート板７と護岸構造体２との間に、コンクリートを打設して接続部９を構築する。

【0039】

板状構造体６の構築後、図４（Ｃ）に示すように、板状構造体６上において、板状構造体６の貫通孔１０から地盤Ｇ中に杭３を構築する。なお、杭３は、圧入工法、打撃工法、プレボーリング工法、中掘工法、回転工法など、如何なる工法で構築してもよい。いずれの工法においても、杭３を構築する際には通常、重機を用いるが、板状構造体６を先に構築しているため、地盤Ｇ上にそのまま重機を搬入することができる。杭３は、非液状化層４に対して所定の根入れ長Ｌ_２を有し、上端３ｂが板状構造体６の上面に一致する長さとしておき、すべての貫通孔１０に杭３を構築する。

【0040】

杭３を構築した状態では、図５（Ｃ）に示すように、板状構造体６の貫通孔１０の内部に杭３の頭部３ａが収まり、杭３と板状構造体６（貫通孔１０の内面）との間には隙間Ｓが形成されている。あるいは、この隙間Ｓに地盤Ｇの土砂が侵入してきている場合には、土砂を取り除き、板状構造体６の厚さｔにわたって隙間Ｓを形成する。

【0041】

そして、図５（Ｄ）に示すように、この隙間Ｓに無収縮モルタルなどの充填材１３を充填する。これにより、充填材１３が固化すると、杭３と板状構造体６とが一体化され、すべての杭３の頭部３ａが板状構造体６によって固定される。

【0042】

なお、プレキャストコンクリート板７には、図３に想像線で示すように、上下に貫通するグラウト注入孔２１を適所に設けておくとよい。なお、グラウト注入孔２１は不使用時には詮により閉塞される。グラウト注入孔２１を設けておけば、プレキャストコンクリート板７と地盤Ｇとの間に生じる空隙を埋めたい場合などに、グラウト注入孔２１からグラウトを注入することができる。このような作業を行う場合には、図５（Ｄ）の充填材１３の充填作業の後に行うとよい。また、杭式液状化対策構造体１の構築時に板状構造体６の下面にグラウトを注入する必要がない場合であっても、グラウト注入孔２１を設けておけば、杭式液状化対策構造体１の構築後の地震による液状化によって板状構造体６の下に空洞が生じてしまった場合などに、この空洞にグラウトを充填するための注入孔として利用することができ、杭式液状化対策構造体１の復旧工事を容易にすることができる。

【0043】

このように構成ないし構築された杭式液状化対策構造体１によれば、杭３が平面視において間隔Ｌ_３および杭径に応じた所定の密度で設置されることによって液状化層５の液状化が抑制されるとともに、大きな揺れによって液状化層５が液状化したとしても、液状化した液状化層５の側方（海側）への流動が杭３によって抑制される。さらに、液状化した液状化層５は、杭３を転倒させながら側方流動しようとするが、杭３が頭部３ａ（側面）を板状構造体６によって固定されていることにより、杭３の転倒が防止されるため、液状化層５の側方流動を抑制することができる。

【0044】

また、本実施形態では、汎用品である既製杭を杭３に用いているため、容易に杭３を構築することができるうえ、安価に板状構造体６を構築することができる。また、複数のプレキャストコンクリート板７を連結して板状構造体６を構築するため、予め貫通孔１０が形成された板状構造体６を地盤Ｇ上に設置した後に杭３を構築でき、重機搬入のための敷鉄板などを敷設する必要がない。また杭３の位置出しを行う必要もない。加えて、位置出しを行う場合には施工中に印がなくなって再度位置出しを行うまで施工が中断するような虞があるが、貫通孔１０が杭３の位置を示しており、その位置がわからなくなるようなことはないため、このような事態は発生しない。したがって施工が容易である。

【0045】

本実施形態では、板状構造体６と杭３との間に充填材１３を充填して各杭３の頭部３ａを板状構造体６に固定しているため、杭３の種類にかかわらず、杭３の頭部３ａを確実に板状構造体６に固定することが可能である。

【0046】

なお、変形例を示す図６に示すように、板状構造体６の内面および杭３の頭部３ａの側面の少なくとも一方に凹凸１４を設けておくことにより、板状構造体６と杭３との結合強度を向上させることができる。

【0047】

次に、図７を参照して、他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体１について説明する。なお、上記実施形態と共通する部材や部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下に示す他の実施形態についても同様とする。

【0048】

本実施形態では、連結機構８として、ボルトナットの代わりにほぞ継ぎを用いている。すなわち、プレキャストコンクリート板７の対向する２辺の一方となる２つの辺には、平面視で先端に向けて拡幅するほぞ１５（突起）が設けられ、他方となる２つの辺には、平面視で溝底に向けて拡幅するほぞ溝１６（あり溝）が形成されている。ほぞ１５およびほぞ溝１６は、一定の断面形状を有して上下方向に延在しており、先に敷設されたプレキャストコンクリート板７のほぞ１５またはほぞ溝１６に、後から敷設するプレキャストコンクリート板７のほぞ溝１６またはほぞ１５を上方から嵌め込むことで、ほぞ１５およびほぞ溝１６が係合し、互いに隣接するプレキャストコンクリートが連結される。

【0049】

なお、図示の例では、プレキャストコンクリート板７の２辺のそれぞれにほぞ１５が２つ形成され、他の２辺のそれぞれにほぞ溝１６が２つ形成されているが、各辺にほぞ１５またはほぞ溝１６が１つまたは３つ以上形成される形態や、各辺にほぞ１５およびほぞ溝１６が形成される形態などにすることもできる。

【0050】

このように連結機構８としてほぞ継ぎを用いることにより、上記実施形態で必要であったボルトとナットとの締結作業を省略することができ、施工をより容易にすることができる。

【0051】

なお、連結機構８として上記ほぞ継ぎを用いる場合には、施工性の観点からほぞ１５とほぞ溝１６との係合部に遊びを設ける必要があり、互いに隣接するプレキャストコンクリート板７を密着させることは困難である。そこで、互いに隣接するプレキャストコンクリート板７の間隙に目地材を充填するとよい。目地材を充填しないときには、互いに隣接するプレキャストコンクリート板７は水平方向のみについて連結された状態であるが、目地材を充填することにより、互いに隣接するプレキャストコンクリート板７を上下方向についても連結された固定状態とすることができ、液状化層５が液状化したときの液状化層５の側方流動をより効果的に抑制することができる。

【0052】

更に、図８を参照して、他の実施形態に係る杭式液状化対策構造体１について説明する。本実施形態では、連結機構８として緊張材１７を用いている。各プレキャストコンクリート板７には、貫通孔１０を避けた位置に緊張材１７を挿通させるための図示しないシースをＸ方向およびＹ方向に埋設しておき、すべてのプレキャストコンクリート板７を敷設した後、連続したシースの内部に緊張材１７を挿通させ、各列のプレキャストコンクリート板７の両端で緊張材１７を緊張してポストテンションを付与することで、複数のプレキャストコンクリート板７を一体化させる。緊張材１７としては、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線、アラミド繊維などを用いることができる。緊張材１７は、シースにグラウトを注入することで定着させてもよく、板状構造体６の両端に図示しない定着具を設置して定着させてもよい。このように緊張材１７によって複数のプレキャストコンクリート板７を一体化させる場合には、板状構造体６の一部である接続部９については、すべてのプレキャストコンクリート板７を一体化させた後にコンクリートを打設するようにする。

【0053】

このように連結機構８として緊張材１７を用いることにより、複数のプレキャストコンクリート板７を一度に連結することができる。そのため、施工効率を向上させることができる。

【0054】

次に、図９を参照して、更に別の実施形態に係る杭式液状化対策構造体１およびその構築方法について説明する。本実施形態では、杭３として、機械撹拌併用型高圧噴射工法または高圧噴射工法により構築された深層混合杭を用いており、充填材１３を用いることなく杭３を板状構造体６に一体化させている。なお、板状構造体６の貫通孔１０には、杭３との結合強度を高めるために、その内面に凹凸１４が形成されている。杭３は、上記実施形態と同様に、板状構造体６を構築した後に構築される。

【0055】

以下、杭３の構築手順について説明する。杭３は、地盤Ｇ内に固化材を機械撹拌するか高圧噴射することにより、下端から上方に向けて構築される。ここでは、杭３の頭部３ａ以下の下部３ｃは、機械撹拌工法によって板状構造体６の貫通孔１０よりも小さな一定断面形状を有するように構築されている。一方、杭３の上部（頭部３ａ）は、少なくとも高圧噴射工法を併用し、械撹拌工法によって構築された下部３ｃよりも大きな断面形状を有するように構築されている。したがって、板状構造体６の貫通孔１０の内部では、貫通孔１０内の全領域が杭３とされており、板状構造体６の直下では、杭３の直径が貫通孔１０の直径よりも大きくなっている。

【0056】

杭３をこのように構築することにより、杭３は構築と同時（固化と同時）に板状構造体６と一体となり、杭３の構築後に杭３と板状構造体６との間に充填材１３を充填する必要がなく、施工が容易である。また、杭３の頭部３ａは、高圧噴射工法を併用して構築され、固化材の混入量が下部３ｃに比べて多くなることにより、下部３ｃよりも高い強度とされている。そのため、液状化層５の液状化によって転倒するような力が杭３に作用しても、応力が集中する板状構造体６の直下の部分で杭３が破損することも抑制される。

【0057】

次に、図１０および図１１を参照して、更に別の実施形態に係る杭式液状化対策構造体１およびその構築方法について説明する。本実施形態では、杭３があたかも無作為のように配置される。まず、図１０を参照して杭３の配置について説明する。最初に、改良対象となる地盤Ｇの平面上に任意のＸ方向と、Ｘ方向に所定の角度（ここでは９０度）をもって交差するＹ方向とを設定する。そして、任意に設定した点ｐ１に杭３を配置するとともに、点ｐ１からＸ方向へｄ１の距離をもつ点ｐ２、点ｐ１からＹ方向へｄ２（ここではｄ２＝ｄ１）の距離をもつ点ｐ３、および点ｐ２からＹ方向へｄ２の距離をもつ（点ｐ３からＸ方向へｄ１の距離をもつ）点ｐ４に杭３を配置し、これら４本の杭３を１つの杭群Ｐとする。なお、ｄ１の中心間距離をもってＸ方向にｍ列（ｍは２以上の整数。ここではｍ＝２）配置するとともに、ｄ２の中心間距離をもってＹ方向にｎ列（ｎは２以上の整数。ここではｎ＝２）配置したｍ×ｎ本の杭３から１つの杭群Ｐを構成すればよい。

【0058】

次に、杭群Ｐの中心、すなわち点ｐ１、点ｐ２、点ｐ４および点ｐ３を順に結んで形成される正方形の中心を群中心Ｃとする。そして、１つの杭群Ｐに対し、略Ｘ方向に別の杭群Ｐを隣接配置するとともに、略Ｙ方向に別の杭群Ｐを隣接配置する。なお、ここで云う「略」については後に説明する。以下、各杭群Ｐおよび各群中心Ｃについては、配置に応じた特定を行えるように、図中では、符号ＰおよびＣの後に括弧書きで略Ｘ方向，略Ｙ方向への配列番号を示す数字を付して、例えば、基準となる杭群Ｐを杭群Ｐ（１，１）と記し、その略Ｘ方向に隣接配置した杭群Ｐを杭群Ｐ（２，１）と記し、その略Ｙ方向に隣接配置した杭群Ｐを杭群Ｐ（１，２）と記す。また、任意の杭群Ｐを第１の杭群Ｐ（ｎ，ｎ）と称し、任意の杭群Ｐに対して略Ｘ方向に隣接配置した杭群Ｐを第２の杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ）と称し、任意の杭群Ｐに対して略Ｙ方向に隣接配置した杭群Ｐを第３の杭群Ｐ（ｎ，ｎ＋１）と称して説明する。

【0059】

上記各杭群Ｐの配置は、具体的には以下のように行う。まず、第１の杭群Ｐ（ｎ，ｎ）の群中心Ｃ（ｎ，ｎ）からＸ方向へｄ１×ｍ（ここではｄ１×２）の距離、およびＹ方向へｄ２×０．５の距離だけ離れた点がその群中心Ｃ（ｎ＋１，ｎ）となるように、第２の杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ）を構成するｍ×ｎ本（ここでは４本）の杭３を各点（ここではｐ１〜ｐ４）に配置する。このような所定の規則に則って０．５列分ずらした杭群Ｐの配置方向を、本説明では「略Ｘ方向」と称する。また、第１の杭群Ｐ（ｎ，ｎ）の群中心Ｃ（ｎ，ｎ）からＹ方向へｄ２×ｎ（ここではｄ２×２）の距離、およびＸ方向へｄ１×０．５の距離だけ離れた点がその群中心Ｃ（ｎ，ｎ＋１）となるように、第３の杭群Ｐ（ｎ，ｎ＋１）を構成するｍ×ｎ本（ここでは４本）の杭３を各点（ここではｐ１〜ｐ４）に配置する。このような所定の規則に則った杭群Ｐの配置方向を、本説明では「略Ｙ方向」と称する。

【0060】

この手順で、すべての杭群Ｐを第１の杭Ｐ（ｎ，ｎ）と仮定したうえで、略Ｘ方向に隣接する第２の杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ）および略Ｙ方向に隣接する第３の杭群Ｐ（ｎ，ｎ＋１）を配置する。すると、第２の杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ）に対して略Ｙ方向に隣接配置した杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ＋１）の群中心Ｃ（ｎ＋１，ｎ＋１）と、第３の杭群Ｐ（ｎ，ｎ＋１）に対して略Ｘ方向に隣接配置した杭群Ｐ（ｎ＋１，ｎ＋１）の群中心Ｃ（ｎ＋１，ｎ＋１）とは、ともに第１の杭群Ｐ（ｎ，ｎ）の群中心Ｃ（ｎ，ｎ）からＸ方向へｄ１×（ｍ＋０．５）、（ここではｄ１×２．５）の距離、およびＹ方向へｄ２×（ｎ＋０．５）、（ここではｄ２×２．５）の距離だけ離れた位置にくることとなり、互いに一致する。つまり、各杭群Ｐの群中心Ｃが平面格子の格子点となり、略Ｘ方向に２群および略Ｙ方向に２群の合計４群の杭群Ｐが重複しながら繰り返し現れる。このようにすべての杭群Ｐについて上記手順を行って順次ｍ×ｎ本（ここでは４本）の杭３を各点（ここではｐ１〜ｐ４）に配置することで、一定の規則に則りつつ地盤Ｇの改良対象区域のすべてに杭３があたかも無作為に配置したように配置される。なお、改良対象区域の外周縁近傍では、杭３の配置を適宜調整する。

【0061】

このようにして杭３を配置した杭式液状化対策構造体１では、杭３間に形成される未改良領域がＸ方向およびＹ方向に延在することが隣接する杭群Ｐの杭３によって阻止されるため、通常の方法で杭３を配置した同じ改良率の杭式の基礎構造体に比べて改良効果が高まる。

【0062】

次に、このように配置された杭３に対する板状構造体６について説明する。図１１に示すように、本実施形態においても、板状構造体６は、複数のプレキャストコンクリート板７を図示省略した連結機構８（連結手段）によって連結することで一体化されるが、各プレキャストコンクリート板７は矩形ではなく、矩形の一対の対角が直線で切除されたような６角形とされている。このような杭３の配置であっても、同一寸法および同一形状の複数のプレキャストコンクリート板７を同一の向きで順次配置することにより、全ての杭３の頭部３ａを固定する板状構造体６を構成することができる。

【0063】

さらに、図１２に示すように、Ｘ方向およびＹ方向のいずれか一方（ここではＸ方向）に杭群Ｐを配置する際に、いずれか他方（ここではＹ方向）へ０．５列分ずらす際に、ｄ×０．５（ここではｄ２×０．５）の距離と、ｄ×−０．５（ここではｄ２×−０．５）の距離とを交互に設定することで、杭３があたかも無作為のように配置された場合であっても、同一寸法および同一形状の複数のプレキャストコンクリート板７を交互に向きを変えながら配置するとにより、全ての杭３の頭部３ａを固定する板状構造体６を構成することができる。なお、このような配置の場合、各プレキャストコンクリート板７の突出する部分の形状は任意に設定できる。

【0064】

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態は組み合わせ可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

【0065】

例えば、上記実施形態では、杭３の上端３ｂを板状構造体６の上面の高さに合わせるようにしているが、杭３および板状構造体６のせん断耐力を確保できるのであれば、杭３の上端３ｂを板状構造体６の上面よりも低い位置にして、杭３の板状構造体６によって囲繞ないし固定される高さ寸法を板状構造体６の厚さｔよりも小さくしてもよい。このようにした場合には、貫通孔１０の上部（杭３の上方）にコンクリートを打設して杭３をコンクリートで覆うようにすれば、美観を向上させることができる。

【0066】

また、上記実施形態では、１つのプレキャストコンクリート板７にＸ方向およびＹ方向ともに２列、合計４つの貫通孔１０を形成しているが、両方向ともに２列に限定されるものではない。さらに、貫通孔１０を１つのプレキャストコンクリート板７に納まるように配置する必要はなく、例えば、プレキャストコンクリート板７の側縁に半円状の切欠きを形成しておき、２つのプレキャストコンクリート板７を連結した状態で貫通孔１０が形成されるようにしてもよい。また、上記実施形態では、杭３を格子状に配置しているが、一定の規則をもって配置すれば、例えば千鳥（三角形）や五角形、六角形に杭３を配置してもよい。この場合には、プレキャストコンクリート板７の平面形状は矩形ではなく、三角形や平行四辺形、五角形、六角形など、適切な形状にすればよい。また、接続部９は任意に設置することができる。

【0067】

また、上記実施形態では、板状構造体６をプレキャストコンクリートによりにより構成しているが、鋼板やＦＲＰ板、浅層混合処理による改良層などにより板状構造体６を構成してもよい。鋼板やＦＲＰ板を用いる場合には、コンクリート板の場合と同様に、複数の板片を用意しておき、これらを連結して板状構造体６を構成するとよい。一方、改良層により板状構造体６を構成する場合は、このような構築方法ではなく、一体の板状構造体６を構築すればよい。この場合、先に杭３を構築すると、杭３を損傷させることなく頭部３ａの周りに改良層を構築することは困難であるため、先に改良層を構築し、改良層を貫通するように杭３を後から構築するとよい。

【0068】

このほか、各要素の具体的形状や、配置、数量、寸法、および作業手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係る杭式液状化対策構造体１の各要素や作業手順は、必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択できる。

【符号の説明】

【0069】

１ 杭式液状化対策構造体
３ 杭
３ａ 頭部
５ 液状化層
６ 板状構造体
７ プレキャストコンクリート板（板片）
１０ 貫通孔
１３ 充填材
Ｇ 地盤
ｔ 板状構造体６の厚さ（所定の高さ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】