JP2010209528A - 側方流動対策構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地震による地盤の液状化に伴う側方流動の構造物への被害を防止できて、コストの削減や労力を軽減させることができる。
【解決手段】護岸１３と建築物１５との間の背後地盤１４内に、護岸１３の法線と平行な方向の複数の地中壁２が護岸１３の側面に沿った方向に所定の間隔ｄをあけて配設されて、複数の地中壁２の中央部と直交し、下端部３ａが非液状化層１２に根入れされた配設壁３が構築される。地中壁２には下端部２ａが地盤内の非液状化層１２に達して十分に根入れされている非液状化層根入れ地中壁２１と、下端部２ａが地盤内の液状化層１１にある液状化層内地中壁２２とがあり、交互に配列される。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震による地盤の液状化に伴う側方流動の構造物への被害を低減させるための側方流動対策構造に関する。

周知のように、東海、東南海、南海地震や首都圏直下型地震の危険性が叫ばれており、臨海部の埋立地盤に立地する、例えば電力、石油プラントや工場などでは、地震による地盤の液状化に伴う側方流動による建物や基礎の被害を低減させるための対策が行われている。
地震による液状化に伴う護岸近傍の側方流動は、海底地盤が液状化し支持力が喪失して護岸が海側へ変位することに伴い、その背後の液状化地盤が海側へ流動化する現象である。そこで、護岸が崩壊してもその影響が背後の建物に及ばないように対策を行うことで、建物や基礎の被害を低減させることが可能である。

そこで、護岸の背後地盤の側方流動対策として、例えば背後地盤にサンドコンパクションパイルのような地盤の密度を増加し改良する密度増加工法や、グラベルドレーンのような過剰間隙水圧消散工法、また、背後地盤へセメント系材料や薬液を注入する固化工法などが行われている。
しかし、サンドコンパクションパイルのような密度増加工法では、改良に伴い施工地盤の***など周辺の地盤に変位が生じることがあるので、既設構造物周辺での適用が困難であり、また、グラベルドレーンのような過剰間隙水圧消散工法では、地震入力が設計値を少しでも超えると急激に水圧抑制効果がなくなるので、想定以上の地震が発生した場合にその効果が期待できない。また、固化工法による全面的な改良では、コストや労力がかかるという問題があった。

そこで、特許文献１によれば、構造物の周囲の地盤へ構造物の側面に直交する方向で、非液状化層に根入れされた複数の地中壁を、構造物の側面に沿った方向に所定の間隔をあけて配設して、地震による地盤の液状化によって護岸が崩壊しても、構造物に側方流動の被害が及ぶことを防止できる地盤側方流動対策構造が提案されている。また、護岸の水側の下方の地盤へ護岸に直交する方向で、非液状化層に根入れされた複数の地中壁を、護岸に沿った方向に所定の間隔をあけて配設して、地震による地盤の液状化によって護岸が水側へ変位するのを防止する側方流動対策護岸構造も提案されている。地中壁は、例えば地盤改良工法で壁状に形成された地盤改良体などである。
このように、地盤中に非液状化層に根入れされた複数の地中壁を所定の間隔をあけて配設する構造では、地盤を全面的に改良する固化工法に比べて改良体積を少なくすることができるので、コスト削減や労力の軽減を行うことができる。

特開平１０−２１９６７６号公報

しかしながら、従来の特許文献１による地盤側方流動対策構造や、護岸の水側の下方の地盤へ複数の地中壁を配設する側方流動対策護岸構造などの複数の地中壁を非液状化層に十分に根入れさせる構造においても、更なるコストの削減や労力の軽減が望まれている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地震による地盤の液状化に伴う側方流動の構造物への被害を低減できて、コスト削減や労力の軽減を実現できる側方流動対策構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る側方流動対策構造は、護岸と、護岸の背後地盤に配置された構造物との間の地盤内に、護岸の法線と平行な複数の第一の地中壁が護岸の側面に沿った方向に所定の間隔をあけて配列され、第一の地中壁と交差する方向に第二の地中壁が複数の第一の地中壁の配設された範囲に亘って配設されて、第一の地中壁と第二の地中壁の一部はその下端部が非液状化層に根入れされて、その他はその下端部が非液状化層に根入れされていないことを特徴とする。
本発明では、護岸と構造物の間の地盤内に配設された第一の地中壁と第二の地中壁の一部はその下端部が非液状化層に根入れされていることにより、非液状化層に支持された構造となるので、護岸が水側に変位し側方流動が生じた場合にも、構造物の護岸側の地盤は第一及び第二の地中壁に拘束され、構造物の変位を防止できて、構造物に生じる被害を低減させることができる。
第一の地中壁と第二の地中壁の一部とは、複数の第一の地中壁の一部または複数の第一の地中壁の全部または第二の地中壁または複数の第一の地中壁の一部と第二の地中壁を示す。
また、全ての地中壁の下端部を非液状化層へ根入れする従来の側方流動対策構造と比べて、下端部が非液状化層に根入れされた第一の地中壁と第二の地中壁の一部以外はその下端部が非液状化層に根入れされず、地中壁の総体積を少なくすることができるので、コスト削減や労力の軽減を行うことができる。

また、本発明に係る側方流動対策構造では、複数の第一の地中壁は、下端部が非液状化層に根入れされた第一の地中壁と下端部が液状化層内にある第一の地中壁とが交互に配列されている構成としてもよい。
本発明では、下端部が非液状化層に根入れされた第一の地中壁と下端部が液状化層内にある第一の地中壁とが交互に配列されていることにより、構造物の変位を防げると共に、第一の地中壁の総体積を少なくすることができて、コスト削減や労力の軽減を行うことができる。

また、本発明に係る側方流動対策構造では、第二の地中壁は複数の第一の地中壁の中央に直交して配設されていてもよい。
本発明では、第二の地中壁は複数の第一の地中壁の中央に直交することにより、複数の第一の地中壁を拘束するので、地盤の流動を抑制することができる。

また、本発明に係る側方流動対策構造では、第二の地中壁は第一の地中壁の構造物側の側方に配設されていてもよい。
本発明では、側方流動による背後地盤側から護岸へ向かう方向の外力に対して、第二の地中壁が複数の第一の地中壁に補強された構造となるので、構造物の護岸側の地盤は拘束され、構造物の変位を防止できて、構造物に生じる被害を低減させることができる。

また、本発明に係る側方流動対策構造では、第一及び第二の地中壁は地盤改良工法により形成された地盤改良体であることが好ましい。
本発明では、第一及び第二の地中壁は地盤内の液状化層及び非液状化層と一体化した地盤改良体であるので、地中壁周辺の液状化層の変位を拘束すると共に、非液状化層に根入れされた地中壁は非液状化層に強固に支持されるので、側方流動により構造物に生じる被害を低減させることができる。

本発明によれば、護岸と構造物の間の地盤内に配設された複数の第一の地中壁の一部、または全部、または第二の地中壁のうち少なくとも１つは地中壁の下端部が非液状化層に根入れされているので、地震による地盤の液状化に伴う側方流動で護岸が変位しても第一及び第二の地中壁によって構造物と護岸との間の地盤を拘束できて、構造物の変位を防いで側方流動により構造物に生じる被害を低減させることができ、地中壁の総体積を少なくすることができて、コスト削減や労力の軽減ができる側方流動対策構造を実現することができる。

（ａ）は本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す側方流動対策構造の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す側方流動対策構造の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す側方流動対策構造の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す側方流動対策構造の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第二の実施の形態による側方流動対策構造の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第二の実施の形態による側方流動対策構造の他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態による側方流動対策構造の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態による側方流動対策構造の他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態による側方流動対策構造の更に他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態による側方流動対策構造の他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態による側方流動対策構造の更に他の変形例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図である。

以下、本発明の第一の実施の形態による側方流動対策構造について、図１（ａ）乃至（ｃ）に基づいて説明する。
図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、表層部に液状化層１１が存在し、その下方に非液状化層１２が存在する地盤にある海や河川などの水Ｗの際に、既設の矢板式の護岸１３が設けられている。護岸１３は、水Ｗと背後地盤１４との境界部分に沿って長く形成された壁状の鋼矢板式構造物で、上端部が水Ｗの液面よりも高く、下端部が水Ｗの底の地層に続く非液状化層１２へ達している。護岸１３の近傍には既設の建築物１５が配設されており、建築物１５は杭基礎１６を備え、杭基礎１６の下端部は非液状化層１２へ達している。
第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａは、護岸１３と建築物１５との間の背後地盤１４内に構築された、バットレス状の複数の地中壁２と、地中壁２と交差する配設壁３とから概略構成される。

地中壁２は、地盤改良によって形成された壁状のセメント系改良体からなり、護岸１３の法線に平行な向きに配列される。地中壁２には、下端部２ａが地盤内の非液状化層１２に達して十分に根入れされている非液状化層根入れ地中壁２１と、下端部２ａが地盤内の液状化層１１にある液状化層内地中壁２２とがあり、非液状化層根入れ地中壁２１と液状化層内地中壁２２は交互に配列され、隣り合う非液状化層根入れ地中壁２１と液状化層内地中壁２２との間には、護岸１３の側面に沿った方向に所定の間隔ｄが設けられている。
そして、これらの地中壁２は、建築物１５の護岸１３の側面に沿った方向の幅よりも広い範囲に亘って配列される。また、地中壁２は、護岸１３および建築物１５の間にそれぞれ間隔があけられていて、上端部２ｂは背後地盤１４の表面付近に達している。

配設壁３は、地盤改良によって形成された壁状のセメント系改良体からなり、地中壁２の中央部に直交して、配列された複数の地中壁２を結ぶ長さに延びている。配設壁３は、下端部３ａが非液状化層１２に十分に根入れされて、上端部３ｂは背後地盤１４の表面付近に達している。

次に、上述した第一の実施の形態による側方流動対策構造の作用効果について図面を用いて説明する。
第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａでは、複数の地中壁２は配設壁３によって拘束されて、非液状化層根入れ地中壁２１および配設壁３が非液状化層１２に根入れされて非液状化層１２に支持された安定した状態なので、護岸１３と建築物１５との間の地盤を強固に拘束することができて、地震による地盤の液状化で護岸１３が水Ｗ側へ変位し側方流動が生じても、建築物１５の変位を防ぎ、建築物１５に生じる被害を低減させることができる作用効果を奏する。

また、地中壁や配設壁をすべて非液状化層１２へ根入れする従来の側方流動対策構造と比べて、第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａでは、非液状化層根入れ地中壁２１と液状化層内地中壁２２とを交互に配列しているので、地中壁２および配設壁３の総体積を少なくできて、コスト削減と施工軽減による工期短縮を実現することができる。

次に、第二の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の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、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂでは、図１に示す第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａに備える配設壁３に代えて、地中壁２の建築物１５側の側面２ｃに地盤改良によって形成された壁状のセメント系改良体の側壁３１を配設する。
側壁３１は、下端部３１ａが非液状化層１２へ根入れされて、配列された複数の地中壁２の両端を結ぶ長さに延びて、地中壁２の側面２ｃと接して配設されている。

第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂでは、側方流動による背後地盤１４側から護岸１３へ向かう方向の外力に対して、側壁３１は非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２に補強された構造となるので、建築物１５の護岸１３側の地盤は拘束され、建築物１５周辺の地盤の変位を防いで建築物１５に生じる被害を低減させることができる作用効果を奏する。
また、第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａと同様に、地中壁２および側壁３１の総体積を少なくできて、コスト削減と施工軽減による工期短縮を実現することができる。

次に、第三の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の各実施の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、各実施の形態と異なる構成について説明する。
図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第三の実施の形態による側方流動対策構造１０ｃでは、図１に示す第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａの配設壁３に代えて、下端部３２ａが非液状化層１２へ根入れされずに液状化層１１内へ配設される配設壁３２を配設する。

第三の実施の形態による側方流動対策構造１０ｃでは、配設壁３２は非液状化層１２へ根入れされていないが非液状化層根入れ地中壁２１が非液状化層１２に根入れされているので、第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａと同様の作用効果を奏する。
また、液状化層内地中壁２２および配設壁３２は非液状化層１２へ根入れせず液状化層１１までの高さとするので、地盤改良の量を少なくできて、コスト削減と施工軽減による工期短縮実現することができる。

次に、第四の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の各実施の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、各実施の形態と異なる構成について説明する。
図４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第四の実施の形態による側方流動対策構造１０ｄでは、図２に示す第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂの側壁３１に代えて、下端部３３ａが非液状化層１２へ根入れされずに液状化層１１内へ配設される側壁３３を配設する。

第四の実施の形態による側方流動対策構造１０ｄでは、側壁３３は非液状化層１２へ根入れされていないが、非液状化層根入れ地中壁２１が非液状化層１２に根入れされているので、第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂと同様の作用効果を奏する。

また、液状化層内地中壁２２および側壁３３は非液状化層１２へ根入れせず液状化層１１までの高さとするので、地盤改良の量を少なくできて、コスト削減と施工軽減による工期短縮を実現することができる。

次に、上述した各実施の形態の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の各実施の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、実施の形態と異なる構成について説明する。

図５（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｅでは、第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、中央部と両端に非液状化層根入れ地中壁２１を配設し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図６（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｆでは、第一の実施の形態による側方流動対策構造１０ａに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、両端に非液状化層根入れ地中壁２１を設置し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。

図７（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｇでは、第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、中央部と両端に非液状化層根入れ地中壁２１を配設し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図８（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｈでは、第二の実施の形態による側方流動対策構造１０ｂに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、両端に非液状化層根入れ地中壁２１を設置し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。

図９（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｉでは、第三の実施の形態による側方流動対策構造１０ｃに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、中央部と両端に非液状化層根入れ地中壁２１を配設し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図１０（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｊでは、第三の実施の形態による側方流動対策構造１０ｃに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、両端に非液状化層根入れ地中壁２１を設置し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図１１（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｋでは、第三の実施の形態による側方流動対策構造１０ｃに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、地中壁２を全て非液状化層根入れ地中壁２１とする構成である。

図１２（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｌでは、第四の実施の形態による側方流動対策構造１０ｄに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、中央部と両端に非液状化層根入れ地中壁２１を配設し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図１３（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｊでは、第四の実施の形態による側方流動対策構造１０ｄに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を交互に配列せずに、両端に非液状化層根入れ地中壁２１を設置し、その間に液状化層内地中壁２２を配列した構成である。
図１４（ａ）および（ｂ）に示す側方流動対策構造１０ｋでは、第四の実施の形態による側方流動対策構造１０ｄに備える非液状化層根入れ地中壁２１および液状化層内地中壁２２を、交互に配列せずに、地中壁２を全て非液状化層根入れ地中壁２１とする構成である。
上述した各側方流動対策構造は、護岸１３や建築物１５、背後地盤１４などの形状や耐力などの諸条件により選択される。

以上、本発明による側方流動対策構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、上記の第一の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｅおよび第二の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｇ、第三の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｉおよび第四の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｌでは、複数の地中壁の中央部と両端に非液状化層根入れ地中壁２１を配設し、その間に液状化層内地中壁２２を配列しているが、護岸１３や建築物１５、背後地盤１４などの形状や耐力などにあわせて、非液状化層根入れ地中壁２１を任意の場所に配置し、それ以外の部分に液状化層内地中壁２２を配列してもよい。
また、上記の第一の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｆおよび第二の実施の形態の変形例による側方流動対策構造１０ｈに備える地中壁２を、すべて液状化層内地中壁２２としてもよい。
また、上記の実施の形態では、地中壁２、配設壁３、３２、側壁３１、３３は壁状の地盤改良体としているが、例えば、柱状の地盤改良体を壁状に配列してもよく、また、地盤改良体に変わって壁状のシートパイルなどとしてもよい。
要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

２ 地中壁
２ａ 下端部
２ｃ 側面
３、３２ 配設壁
３ａ、３２ａ 下端部
１０ａ 側方流動対策構造
１１ 液状化層
１２ 非液状化層
１３ 護岸
１４ 背後地盤
１５ 建築物
２１ 非液状化層根入れ地中壁
２２ 液状化層内地中壁
３１、３３ 側壁
３１ａ、３３ａ 下端部
ｄ 間隔
Ｗ 水

Claims (5)

1. 護岸と、前記護岸の背後地盤に配置された構造物との間の地盤内に、前記護岸の法線と平行な複数の第一の地中壁が前記護岸の側面に沿った方向に所定の間隔をあけて配列され、前記第一の地中壁と交差する方向に第二の地中壁が前記複数の第一の地中壁の配列された範囲に亘って配設されて、
   前記第一の地中壁と前記第二の地中壁の一部はその下端部が非液状化層に根入れされて、その他はその下端部が非液状化層に根入れされていないことを特徴とする側方流動対策構造。
2. 前記複数の第一の地中壁は、下端部が非液状化層に根入れされた前記第一の地中壁と下端部が液状化層内にある前記第一の地中壁とが交互に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の側方流動対策構造。
3. 前記第二の地中壁は前記複数の第一の地中壁の中央に直交して配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の側方流動対策構造。
4. 前記第二の地中壁は前記第一の地中壁の前記構造物側の側方に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の側方流動対策構造。
5. 前記第一及び第二の地中壁は地盤改良工法により形成された地盤改良体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の側方流動対策構造。

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