特許 6497660 液状化対策構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6497660

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】液状化対策構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/34 20060101AFI20190401BHJP

   E02D 3/08 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   E02D27/34 Z

   E02D3/08

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-158025(P2015-158025)

(22)【出願日】2015年8月10日

(65)【公開番号】特開2017-36589(P2017-36589A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】眞野 英之

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７７８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５５５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２１３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２７／３４

Ｅ０２Ｄ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液状化地盤である原地盤に構築された構造物の液状化対策構造において、
前記構造物の基礎部の下方に形成された地盤改良体と、
前記基礎部の外周部全体のうちの少なくとも一部の側方および下方のそれぞれに礫材が敷設されることで形成され前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する礫層部と、を有し、
該礫層部は、前記基礎部の外周面および前記外周部の下面と接続されているとともに地盤改良体の上部側と接続されていることを特徴とする液状化対策構造。

【請求項2】

前記礫層部は、前記基礎部の外周部全体の側方および下方のそれぞれに礫材が敷設されることで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液状化対策構造。

【請求項3】

前記礫層部に連通するとともに該礫層部から鉛直方向の下方に延びて前記液状化地盤に到達し、前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する砕石ドレーンを有することを特徴とする請求項１または２に記載の液状化対策構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液状化地盤に構築される構造物の液状化対策構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、緩い砂層が堆積する地盤は、地震時に液状化が生じると構造物の近傍の地盤が噴砂によって緩み、強度・剛性が低下する。これにより、構造物に沈下や傾斜が生じることがある。
このような地盤の液状化対策工法としては、地盤を締め固めたり固結したりする方法が知られている。また、非液状化層に根入れされた杭で構造物を支持し、液状化が生じた際の構造物の沈下や傾斜を防止する方法も知られている。
また、構造物の基礎外周の直下の地盤、および基礎と連続する基礎の外方の地盤を排水機能を有する礫層に置換する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。このような方法では、液状化が生じた際にこの礫層を通して水のみが地上に排出され、構造物の基礎の外周直下の地盤の緩みが抑制されるため、液状化による被害を低減させることができる。
また、構造物を支持する地盤改良体に多数の排水孔を形成する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。このような方法では、液状化が生じた際に排水孔を通して地盤改良体の下方の地盤の水が地上に排出されるため、液状化による被害を低減させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−００１６１９号公報

【特許文献2】特開２０１４−０１２９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、地盤を締め固めたり固結したりする液状化対策工法や、構造物を杭で支持する液状化対策工法は、工費がかかるという問題がある。
また、構造物の直下の地盤にセメント改良などの地盤改良を行い、特許文献１のような礫層を形成する場合には、礫層を地盤改良体の外周全体を覆いさらに地盤改良体の下面の外周側を覆う形態とするため、多大な掘削を行う必要となり事実上施工が困難である。
また、特許文献２のような地盤改良体に排水孔を形成する方法では、排水孔の形成に労力がかかるという問題がある。

【0005】

そこで本発明は、施工が容易で、構造物の傾斜や沈下を抑制することができる液状化対策構造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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る液状化対策構造は、液状化地盤である原地盤に構築された構造物の液状化対策構造において、前記構造物の基礎部の下方に形成された地盤改良体と、前記基礎部の外周部全体のうちの少なくとも一部の側方および下方のそれぞれに礫材が敷設されることで形成され前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する礫層部と、を有し、該礫層部は、前記基礎部の外周面および前記外周部の下面と接続されているとともに地盤改良体の上部側と接続されていることを特徴とする。

【0007】

本発明では、地盤改良体以深の原地盤が液状化した場合に、基礎部の側方では礫層部の礫材の間隙を通して、水のみを地上に排出できるため、地盤の緩みを抑制することができる。また、礫層部のうちの基礎部の側方の部分と基礎部の下方の部分とのせん断抵抗によって、構造物の傾斜・転倒を防止することができる。
また、本発明では、地盤改良体の下方に礫層部を設ける必要がないため、原地盤の掘削量も少なく容易に施工することができる。
また、礫層部を基礎部の外周部全体に対して部分的に形成する場合は、礫層部を基礎部の外周部全体に対して形成する場合と比べて原地盤の掘削量を少なくすることができる。

【0008】

また、本発明に係る液状化対策構造では、前記礫層部は、前記基礎部の外周部全体の側方および下方のそれぞれに礫材が敷設されることで形成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、地盤改良体以深の地盤が液状化した場合に、水のみを基礎部の外周全体から効率よく地上に排出することができる。また、礫層部のうちの基礎部の側方の部分と基礎部の下方の部分とのせん断抵抗が基礎部の外周全体にわたって生じるため、構造物の傾斜・転倒をより防止することができる。

【0009】

また、本発明に係る液状化対策構造では、前記礫層部に連通するとともに該礫層部から鉛直方向の下方に延びて前記液状化地盤に到達し、前記原地盤よりも透水係数が大きい排水機能を有する砕石ドレーンを有することが好ましい。
このような構成とすることにより、地盤改良体以深の原地盤が液状化した場合に、構造物の近傍では砕石ドレーンを介して水のみが上昇するため、礫層部に到達する液状化層の砂が少なく、構造物近傍の原地盤の緩みをより抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、容易に施工することができるとともに、構造物の傾斜や沈下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態による液状化対策構造一例を示す平面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態による液状化対策構造一例を示す図である。

【図4】本発明の第３実施形態による液状化対策構造一例を示す図である。

【図5】本発明の第４実施形態による液状化対策構造一例を示す図である。

【図6】本発明の第５実施形態による液状化対策構造一例を示す図である。

【図7】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図8】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による液状化対策構造について、図１および図２に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、第１実施形態による液状化対策構造１Ａは、液状化地盤である原地盤１１に構築された構造物１２に対して設けられている。原地盤１１は、表層部に軟弱粘土層１３（図２参照）が形成されていて、軟弱粘土層１３の下側に液状化層１４（図２参照）が形成されている。構造物１２は、工場の付属構造物などの比較的軽量な構造物を想定している。
液状化対策構造１Ａは、構造物１２の基礎部１５の下方に形成された地盤改良体２Ａと、基礎部１５の側方および外周部の下方に形成された礫層部３Ａと、を有している。
基礎部１５のうち、平面視における外縁部を含む外縁部近傍を外周部１５Ａとし、この外周部１５Ａの内側を中央部１５Ｂとする。なお、基礎部１５の外周部１５Ａと中央部１５Ｂとは一体に形成されている。

【0013】

地盤改良体２Ａは、例えば、セメント系地盤改良工法や薬液注入工法など適宜の工法によって所定の強度に形成されている。地盤改良体２Ａは、下端部が構造物１２を安定した状態に支持可能な原地盤１１の層に到達するように形成されている。なお、本実施形態では、地盤改良体２Ａの下端部は液状化層１４に到達しているが、構造物１２の支持力が充分にある層に到達していれば必ずしも液状化層１４に到達していなくてもよい。
地盤改良体２Ａのうち、基礎部１５の中央部１５Ｂの下方に形成されている部分を第１地盤改良体２１とし、基礎部１５の外周部１５Ａの下方に形成されている部分を第２地盤改良体２２とする。なお、第１地盤改良体２１と第２地盤改良体２２とは一体に形成されている。

【0014】

第１地盤改良体２１の上面２１ａは、基礎部１５の下面１５ａと当接している。第２地盤改良体２２の上面２２ａは、基礎部１５の下面１５ａの下方に基礎部１５の下面１５ａと離間するように配置されている。第２地盤改良体２２の上面２２ａと基礎部１５の外周部１５Ａの下面１５ａとの間隔は、例えば３００ｍｍ以上に設定されている。
第１地盤改良体２１の上面２１ａは、第２地盤改良体２２の上面２２ａより上方に配置されており、地盤改良体２Ａの上面には、第１地盤改良体２１と第２地盤改良体２２との境界部に段部２３が形成されている。

【0015】

礫層部３Ａは、基礎部１５の外周部１５Ａの下面１５ａと第２地盤改良体２２の上面２２ａとの間の領域と、この領域および基礎部１５の側方の領域と、に砂利などの礫材が敷設されることで形成されている。礫層部３Ａは、原地盤１１よりも透水係数が大きくなるように形成されている。礫層部３Ａの礫材は、基礎部１５を支持可能な強度となるように転圧されている。

【0016】

礫層部３Ａのうち、基礎部１５の外周部１５Ａの下面と第２地盤改良体２２の上面との間の領域に形成された部分を第１礫層部３１とし、第１礫層部３１および基礎部１５の側方の領域に形成された部分を第２礫層部３２とする。なお、第１礫層部３１と第２礫層部３２とは一体に形成されている。第１礫層部３１の下面３１ａと第２礫層部３２の下面３２ａとは略面一で略同じ高さに配置されている。第２礫層部３２の上面３２ｂは、第１礫層部３１の上面３１ｂよりも上方で地表面近傍に配置されている。
礫層部３Ａは、基礎部１５の外周全体と地盤改良体２Ａの上部側の外周全体を囲繞するように設けられていて、基礎部１５および地盤改良体２Ａと接続されている。

【0017】

次に、第１実施形態による液状化対策構造１Ａの構築方法について説明する。
まず、基礎部１５の下方の原地盤１１に、セメント系地盤改良工法や薬液注入工法など適宜の工法によって地盤改良体２Ａを形成する地盤改良工程を行う。
地盤改良工程では、第１地盤改良体２１および第２地盤改良体２２の下端部がそれぞれ液状化層１４に達するように地盤改良体２Ａを形成する。また、第１地盤改良体２１の上面２１ａが第２地盤改良体２２の上面２２ａよりも上方となり、地盤改良体２Ａの上面に段部２３ができるように地盤改良体２Ａを形成する。

【0018】

続いて、礫層部３Ａを形成する礫層部形成工程を行う。
礫層部形成工程では、まず、礫層部３Ａが形成される原地盤１１の掘削を行う。続いて掘削した領域に、礫材を敷設して所定の強度および透水係数となるように転圧する。
このとき、第２地盤改良体２２の上部に第１礫層部３１を形成するとともに、第１礫層部３１の側方および基礎部１５の側方に第２礫層部３２を形成する。

【0019】

続いて、地盤改良体２Ａの上方かつ礫層部３Ａの内側に基礎部１５を構築し、基礎部１５の上方に構造物１２の上部構造部１６（図２参照）を構築する構造物構築工程を行う。構造物構築工程では、基礎部１５の外周部１５Ａの下面１５ａおよび外周面１５ｂが礫層部３Ａと接続するように構築する。

【0020】

次に、上述した第１実施形態による液状化対策構造１Ａの作用・効果について図面を用いて説明する。
第１実施形態による液状化対策構造１Ａでは、地盤改良体２Ａ以深の原地盤１１（液状化層１４）が液状化した場合に、基礎部１５の側方では礫層部３Ａの礫材の間隙を通して、水のみを地上に排出できるため、原地盤１１の緩みを抑制することができる。また、礫層部３Ａの第１礫層部３１と第２礫層部３２とのせん断抵抗によって、構造物１２の傾斜・転倒を防止することができる。
また、第１実施形態による液状化対策構造１Ａでは、地盤改良体２Ａの下方に礫層部３Ａを設ける必要がないため、原地盤１１の掘削量も少なく容易に施工することができる。

【0021】

また、礫層部３Ａは、基礎部１５の外周全体および地盤改良体２Ａの上部側の外周全体を囲繞するように設けられていることにより、地盤改良体２Ａ以深の原地盤１１が液状化した場合に、水のみを基礎部１５の外周全体から効率よく地上に排出することができる。また、礫層部３Ａの第１礫層部３１と第２礫層部３２とのせん断抵抗が基礎部１５の外周全体にわたって生じるため、構造物１２の傾斜・転倒をより防止することができる。

【0022】

（第２実施形態）
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図３に示すように、第２実施形態による液状化対策構造１Ｂでは、礫層部３Ａの第２礫層部３２の下方に砕石ドレーン４が設けられている。
砕石ドレーン４は、原地盤１１に形成された略鉛直方向に延びる孔部４１に砕石４２を充填した構造で、下端部が液状化層１４に達し、上端部が第２礫層部３２に達する杭状に形成されている。
第２実施形態では、複数の砕石ドレーン４，４…が基礎部１５の外周に沿って間隔をあけるようにして配列されている。

【0023】

第２実施形態による液状化対策構造１Ｂでは、液状化層１４が液状化した場合に構造物１２近傍では砕石ドレーン４を介して水のみが上昇するため、礫層部３Ａに到達する液状化層１４の砂が少なく、構造物１２近傍の原地盤１１の緩みをより抑制することができる。

【0024】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態による液状化対策構造について説明する。
図４に示すように、第３実施形態による液状化対策構造１Ｃでは、地盤改良体２Ｃが、基礎部１５の中央部の下方の領域に形成されている第１地盤改良体２１のみで構成され、図２に示す第１実施形態の地盤改良体２Ａのような第２地盤改良体２２が形成されていない。このため、礫層部３Ａの第１礫層部３１は、内周面が地盤改良体２Ｃの側面に接続されているが、下面が地盤改良体２Ｃの上面に接続されていない。
第３実施形態による液状化対策構造１Ｃでは、地盤改良体２Ｃが形成される領域が第１実施形態による液状化対策構造１Ａと比べて少なくなるため、第１実施形態と比べて基礎部１５の強度および剛性が大きく、地盤改良体２Ｃの強度も大きい場合に採用されている。

【0025】

第３実施形態による液状化対策構造１Ｃでは、第１実施形態による液状化対策構造１Ａと比べて、地盤改良体２Ｃを縮小できるとともに、地盤改良体２Ｃの上部に第１実施形態のような段部２３（図２参照）を形成しなくてよいため、施工が容易となる。

【0026】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態による液状化対策構造について説明する。
図５に示すように、第４実施形態による液状化対策構造１Ｄは、液状化対策がされていない構造物１２に対する液状化対策として構築されている。
基礎部１５は、既に構築されている既存基礎部１５１の側方に新規に構築された拡幅基礎部１５２が設けられている。
地盤改良体２Ｄは、既存基礎部１５１の下方の領域全体に液状化層１４に達するように形成されている。

【0027】

礫層部３Ｄは、地盤改良体２Ｄの側方かつ拡幅基礎部１５２の下側に配置された第１礫層部３１Ｄと、第１礫層部３１Ｄおよび拡幅基礎部１５２の側方に配置された第２礫層部３２Ｄと、を有している。第４実施形態による液状化対策構造１Ｄにおいても、礫層部３Ｄの第１礫層部３１Ｄと第２礫層部３２Ｄとのせん断抵抗によって、原地盤１１が液状化した場合に、構造物１２の傾斜・転倒を防止することができる。

【0028】

第４実施形態による液状化対策構造１Ｄによれば、既存の構造物１２に対する液状化対策として容易に施工することができる。

【0029】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態による液状化対策構造について説明する。
図６乃至図８に示すように、第５実施形態による液状化対策構造１Ｅは、礫層部３Ｅが基礎部１５の外周全体に設けられておらず、平面視において基礎部１５の外周に沿って間隔をあけるように部分的に設けられていて、平面視において基礎部１５の角部に相当する部分と、角部どうしの略中央部に設けられている。
地盤改良体２Ｅは、基礎部１５の下面１５ａ（図７および８参照）のうち礫層部３Ｅの第１礫層部３１（図８参照）が接続されている部分以外の下方に形成されている。
なお、隣り合う礫層部３Ｅの間隔や礫層部３Ｅの大きさは、原地盤１１や地盤改良体２Ｅの強度などによって設定されている。隣り合う礫層部３Ｅの間隔は、概ね１０〜１５ｍ以内とすることが好ましい。

【0030】

第５実施形態による液状化対策構造１Ｅによれば、礫層部３Ｅの施工範囲が少なくなるため、第１実施形態による液状化対策構造１Ａと比べて、掘削量が少なく工期を短縮できるとともに、工費を縮小することができる。

【0031】

以上、本発明による液状化対策構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第３乃至５実施形態による液状化対策構造において、第２実施形態のように砕石ドレーン４を設けてもよい。
また、第５実施形態において、地盤改良体２Ｅが礫層部３Ｅの第１礫層部３１下方にも形成されていてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１Ａ〜１Ｅ 液状化対策構造
２Ａ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 地盤改良体
３Ａ，３Ｄ，３Ｅ 礫層部
４ 砕石ドレーン
１１ 原地盤
１２ 構造物
１４ 液状化層
１５ 基礎部
１５Ａ 外周部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】