JPH0552366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボツクス・掘割道路等の半地下構造
物や浄化槽・下水管等の中空埋設物などの土木構
造物あるいは地上の建築構造物を地下水位の比較
的高い砂質地盤に安全に構築するための基礎地盤
の耐震補強方法に関するものである。

従来の技術 一般に、砂・砂れき・埋立地・しゆんせつ地盤
等で地下水位が比較的高い砂質地盤では、地震時
に液状化現象が生じ易くて地盤が破壊する恐れが
あり、震災時の交通輸送路を確保する必要から、
このような砂質地盤に主要幹線掘割道路を構築す
る場合には、第１２図に示すように、例えば道路
幅が15〜40ｍで深さが５〜10ｍ程度の鉄筋コンク
リート製の道路２では、そのコンクリート路床２
ａの厚みを1.5ｍ程度にすると共に、側壁から外
方に相当突出せしめるように耐震設計することが
義務づけられている。

しかし、このような構造では路床厚や突出幅が
大きくて大量の鉄筋やコンクリート資材を必要と
するだけでなく、工期が長くて施工費が高くなる
等の問題点があり、その改善が要請されていた。

この要請に応えるため、第１３図に示すように
道床下方の砂質土中に液剤やセメント１０を混入
して固化したり、第１４図に示すように道路２の
両外側に連続壁１１を設ける等の固化方法による
改善案があつた。

また、第１５図に示すように道路２の下側及び
両側部の地盤１を締固める方法や、さらに第１６
図に示すように砂やれき等から成る排水杭１２を
打設する工法があつた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記固化方法では、例えばソイ
ルモルタル小杭等には引張強度がなくて地震によ
り容易にせん断されてしまつたり、連続壁１１で
は路床２ａの中央部に沈下が生じ易い等の問題点
があり、また上記締固め方法では、施工範囲が広
くて工事が大型になり、工期が長くなつたり施工
費が高くつく等の問題点があり、さらに排水杭方
法では水平水頭差がない部分での排水は行われ
ず、しかも道路２の浮上りは防止できても排水に
よる沈下が生じてしまう等の問題点があつた。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、安価
で短期間に施工することが出来るだけでなく、補
強効果の高い基礎地盤の耐震補強方法を提供する
ことにある。

問題点を解決するための手段 本発明の基礎地盤の耐震補強方法は、剛性が高
い芯材の周囲に摩擦材を付着せしめた補強小杭を
土木構造物あるいは建築構造物の下方または側方
の基礎地盤中に群打設することを特徴とするもの
であり、該補強小杭の杭頭を構造物から離間せし
めることを特徴とするものである。

また、本願の第２の発明の耐震補強方法は、剛
性が高い芯材の周囲に地盤中の過剰間〓水圧を消
散させる排水摩擦材を定着せしめた排水補強小杭
を土木構造物あるいは建築構造物の下方または側
方の基礎地盤中に群打設することを特徴とするも
のである。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図において、１は地下水位WLの比較的高
い砂質地盤であつて、その中に鉄筋コンクリート
製の掘割道路２が構築されている。

該掘割道路２の下側および外側近傍の砂質地盤
１中には多数の補強小杭３がほぼ均等間隔で群打
設されている。各補強小杭３の太さ・打設本数・
間隔等は、後述するように本発明者の実験による
と、nEA／As（kgf／cm²）［ただし、ｎは補強小杭
の本数、Ｅはヤング率、Ａは１本の補強小杭の断
面積、Asは施工地盤の底面積である。］というパ
ラメーターで決定されることが解ると共に、その
置換率（Ａ×ｎ／As）×100は７％程度が効果的
であり、それ以下では沈下して構造物が破壊する
おそれがあり、それ以上でも効果は変わらず無意
味であることが解つた。

該補強小杭３は、第２図に示すように芯材３ａ
とその外表面に付着された摩擦材３ｂから構成さ
れている。

該芯材３ａは、例えばPC棒・鉄筋棒・アルミ
合金棒・鉄筋かご等の金属材料あるいは合成樹脂
等の非金属材料で引張り・圧縮・曲げ・座屈等に
強い剛性を有する材質であつて、ヤング率Ｅ≧
10⁴kgf／cm²のものあれば、いずれでもよく、その
直径は５〜100mm程度のものが好ましい。

また、上記摩擦材３ｂは、直径５〜20mm程度の
荒目砂等の粒状体であつて、例えばエポキシ系接
着剤等の合成樹脂系接着剤により上記芯材３ａの
外表面に強固に接着され、周囲の砂との間で摩擦
係合できるようになつている。この砂との摩擦力
は砂の内部摩擦力よりも大きくなつている。尚、
芯材３ａの外表面に凹凸加工または多数の棒状、
板状等の小突出物を形成または固着して、上記摩
擦材３ｂとしてもよい。

再び第１図において、上記補強小杭３は砂質地
盤１の下方の支持層４にわずかに（例えば10cm程
度）差込んだり根固めしてもよく、あるいは支持
層４の表面上に単に置いた状態にしてもよく、さ
らに支持層４の表面から多少離して浮かせた状態
に設置してもよい。

一方、補強小杭３の杭頭部は掘割道路２の路床
２ａの下面に固定することなく、これから離間し
ておく。尚、路床２ａの下面にグラベルマツトを
敷設し、この中に上記杭頭を自由に挿入してもよ
い。

本実施例は以上のように構成されているので、
例えば第３図Ａに示すように上記地盤１に地震に
よるせん断力τが発生して、第３図Ｂに示すよう
にせん断変形を生じてもこれと同一の挙動をする
補強小杭３は相当高い引張剛性を有するので、上
記変形に伴つて該補強小杭３内には材力Ｔが生
じ、その反力として補強小杭３の周囲の砂質土に
は、第３図Ｃに示すような、拘束力T′が生じて
地盤１を締固めることが理解される。

また、第４図Ａに示すように、地盤１に掘割道
路２等の荷重による圧縮力Ｐが働くと、補強小杭
３にも圧縮応力Ｒが生ずるが、該補強小杭３は相
当高い圧縮剛性を示すので、その反力として補強
小杭３の周囲の砂質土に第４図Ｂに示すような拘
束力R′が生じ、上記圧縮力Ｐに抵抗して地盤１
の沈下が抑制することがで理解される。

第５図は本願第２の発明の実施例を示すもの
で、掘割道路２の下側および外側の地盤１中には
20〜30cm程度の直径を有する多数の排水補強小杭
５がほぼ均等に群打設されている。

上記排水補強小杭５は、第６図に示すように芯
材５ａとその外周部に定着された排水摩擦材５ｂ
から構成されている。該芯材５ａは上記実施例の
芯材３ａとほぼ同じ剛性と外径寸法を有すると共
に、その外周部には排水摩擦材５ｂの定着効果を
高めるための表面加工・処理が施されている。

また、上記排水摩擦材５ｂは、例えば、れきや
砂利等をセメントで固めたものであるが、多数の
連通した空隙を有すると共に、周囲の砂と摩擦係
合することが出来、上記芯材５ａに確実に定着で
きるものであればいずれの材料でもよい。

再び第５図において、上記排水補強小杭５の下
端部は支持層４に根固めしてもしなくてもよく、
またその杭頭は地表面および掘削道路２の外周部
に敷設されたグラベルマツト６内に自由に差込ま
れている。該グラベルマツト６は、例えば砂利ま
たはポーラスコンクリート等により50〜100cm程
度の厚さに構成されている。

従つて、本実施例では地震が生じた場合、上記
第３図および第４図で説明した補強小杭３と同様
の挙動を示して地盤１を強化すると共に、排水摩
擦材５ｂを通じて杭周辺の地盤１内に生じた過剰
間隙水を吸収して上昇せしめ、上記グラベルマツ
ト６を通じて排水することも出来る。しかし、本
発明の排水補強小杭５は、単に杭周辺での過剰間
隙水圧を消散させる程度のものであつて、地盤沈
下の原因になる排水効果は積極的に期待していな
い。

次に、上記排水補強小杭５の打設方法について
説明する。

まず、第７Ａ図に示すようにケーシング７内で
アースオーガー８を回転させて土砂を掘削しなが
ら排出し、ケーシング７を地盤１中に打込む。

例えば、nEA／As＝5000とすると、掘削径30
cm、杭中心の打設間隔1.5〜2.0ｍとなる。

次に、アースオーガー８を引抜いて、第７Ｂ図
に示すように排水摩擦材５ｂをケーシング７内に
投入する。この排水摩擦材５ｂは、図示のように
細粒分を取り除いて粒径を均一にした砂利または
砕石とセメントとを混合して、からねりしたもの
である。

続いて、第７Ｃ図に示すように芯材５ａをバイ
ブロ又は打込みで挿入し、その後、第７Ｄ図に示
すように上記ケーシング７を引抜き、最後に、第
７Ｅ図に示すように排水補強小杭５の上部に水平
に砂利９を敷き均す。このとき、上記排水補強小
杭５の杭頭を20cm程度砂利９中に挿入する。この
ように、芯材５ａの周囲にポーラスな排水摩擦材
５ｂが形成され、しかも砂利がセメントにより芯
材５ａに定着されている。

第８図は、前述のパラメーターnEA／As値と
地盤の地震せん断強度の増加率との関係を示すグ
ラフであり、これによりnEA／As値が地震せん
断強度のパラメータとなることが理解できる。

第９図は、地震時のせん断応力比と鉛直方向の
変形量を示すグラフであり、パラメーター
nEA／Asが増加するにしたがつて変形しにくい
ことが解る。

第１０図および第１１図は、地震力と過剰間隙
水圧比とを示すグラフであり、地震力が大きくな
つても過剰間隙水圧がそれほど大きくならないこ
とが解る。

発明の効果 (1) 地震時のせん断ひずみに伴つて、小杭が地盤
と同一の単純せん断変形して、その摩擦材によ
り周囲の砂質土が締固められるので、地盤が補
強され、制震および砂液状化抵抗等の効果があ
る。

(2) 施工が簡単で材料費や施工費が安く、工期が
短縮できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１発明方法の一実施例を示す説
明図、第２図Ａは補強小杭の一部拡大斜視図、Ｂ
はその平断面図、第３図Ａ〜Ｃおよび第４図Ａ，
Ｂはそれぞれ補強小杭の作用の説明図、第５図は
本願第２発明の一実施例を示す説明図、第６図の
Ａは排水補強小杭の一部拡大斜視図、Ｂはその平
断面図、第７Ａ図〜第７Ｅ図は排水補強小杭の施
工作業を順次示す説明図、第８図はパラメーター
nEA／As値と地盤の地震せん断強度の増加率と
の関係を示すグラフ、第９図は地震時のせん断応
力比と鉛直方向の変形量を示すグラフ、第１０図
および第１１図は地震力と過剰間隙水圧比とを示
すグラフ、第１２図〜第１６図は従来の耐震施工
例を示す図である。 １……砂質地盤、２……掘割道路、３……補強
小杭、３ａ……芯材、３ｂ……摩擦材、４……支
持層、５……排水補強小杭、５ａ……芯材、５ｂ
……排水摩擦材、６……グラベルマツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 剛性が高い芯材の周囲に摩擦材を付着せしめ
   た補強小杭を土木構造物あるいは建築構造物の下
   方または側方の基礎地盤中に群打設することを特
   徴とする基礎地盤の耐震補強方法。 ２ 上記補強小杭の杭頭を構造物から離間せしめ
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に
   記載の基礎地盤の耐震補強方法。 ３ 剛性が高い芯材の周囲に地盤中の過剰間〓水
   圧を消散させる排水摩擦材を定着せしめた排水補
   強小杭を土木構造物あるいは建築構造物の下方ま
   たは側方の基礎地盤中に群打設することを特徴と
   する基礎地盤の耐震補強方法。 ４ 上記補強小杭の杭頭を構造物から離間せしめ
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第３項に
   記載の基礎地盤の耐震補強方法。