JPS6248008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状化し易い砂層地盤を改良し、地震
時にも安全な基礎地盤を得、かつ、支持力の大な
る基礎杭を造築するための基礎地盤の液状化防止
構造に関する。

地震時に砂層地盤が液状化し、地盤としての支
持力を失い、構造物が沈下、倒壊した例は既に多
く知られている。上記液状化の原因は、水で飽和
した砂層地盤の間隙水圧が地震時にせん断応力を
受けることにより急上昇し、その結果、過剰間隙
水圧が発生して砂層地盤の支持力を失わしめるも
のとされており、一般には地盤の密度、粒径、地
下水位等に関連し、水で飽和したゆるい砂層地盤
や細かい砂層地盤で液状化の危険性が有るとされ
ている。

従来より、上記液状化を防止する対策として、
砂地盤の相対密度を上げること（Ｎ値を上げるこ
と）あるいは液状化し難い粒径の砂に置き換える
ことの目的から、コムポーザー工法、バイブロ工
法等により、砂杭を打設し、地盤を改良する方法
が、一般に行なわれているが、この砂杭を打設す
る工法は、地震時に生じる間隙水圧の急上昇を防
止し、消散させるものではなく、地震の強弱に拘
らず液状化の危惧が存する。

殊に、地上の構築物は、直接基礎（杭を打設し
ない基礎）であれ、杭基礎であれ、基礎地盤によ
る支持力により支えられているが、地震時に液状
化の虞れのある砂層地盤が液状化すると、基礎地
盤の支持力、基礎杭の支持力を失わしめることと
なる。

そこで、本発明は、液状化の主因である過剰間
隙水圧の発生が地盤の透水係数（砂：10^-2〜10^-3
cm／sec、砂利や礫：10^-1〜10^-2cm＼sec）に関連
し、透水性のよい砂利あるいは礫では過剰間隙水
圧が発生しないことに着目し、液状化の虞れのあ
る砂層地盤に砂利、細石、鉱滓その他の材料から
なる透水性の良い所定長のドレーン柱を打設し、
このドレーン柱の透水性の高い点を利用して、地
震時の間隙水圧の急上昇を防止、消散しようとし
たものであり、特に本発明においては、散在状に
配して打設された各ドレーン柱の上部においてド
レーン柱と同材料よりなりかつドレーン柱より横
方向に延びる張出し部を設けることにより、地震
時に急上昇せんとする間隙水圧の消散を一層効果
的に行なえるようなし、基礎地盤の液状化及び基
礎杭周囲地盤の液状化防止効果をさらに高めて構
築物の安全を図るとともに、間隙水の地上への流
出、溢出をも防止するようにしたことを特徴とす
るものである。

次に本発明の具体的実施態様を図面に基き説明
する。

実施例 〔〕 第１図および第２図は基礎型式が杭を用いない
直接基礎（ベタ基礎）に於ける実施例を示してお
り、地上構築物下部の基礎地盤１に、構築物を略
囲む範囲内で、液状化のおそれのある砂層５の低
部まで達するドレーン柱３を散在状に配して打設
するとともに、前記ドレーン柱３の頭部を同材料
により拡径し、該拡径部分を横方向への張出し部
４ａとして形成している。この場合前記張出し部
を有するため地震時に発生する過剰間隙水圧をよ
り有効に消散できるとともに、間隙水の地上への
流出・溢出を防止できる。前記ドレーン柱３の上
端は地表もしくは地表近傍にあるよう設けられ
る。

実施例 〔〕 第３図および第４図は基礎型式が杭を用いる杭
基礎に於ける実施例を示し、構築物下部の基礎地
盤１に基礎杭２の打設部を除いて、上部に拡径に
よる張出し部４ａを設けたドレーン柱３を液状化
のおそれのある砂層内に散在状に配して打設して
いる。

実施例 〔〕 第５図は実施例〔〕および〔〕に於いて、
ドレーン柱３を等間隔ａに配して打設した場合を
示している。

実施例 〔〕 第６図は実施例〔〕および〔〕に於いてド
レーン柱３を基礎杭２の周辺地盤において特に密
状に配した実施例で、基礎杭２とドレーン柱３間
を他のドレーン柱３，３間の間隔に比し近接して
打設している。この場合基礎杭周辺地盤の液状化
防止に一層効果的である。

実施例 〔〕 第７図および第８図は実施例〔〕〜〔〕に
於ける基礎地盤１に打設したドレーン柱３の頭部
拡径による張出し部４ａに代えて、該頭部を連接
するように横方向に延びた壁状（溝状）の張出し
部４ｂを設けた実施例を示している。この場合そ
れぞれのドレーン柱３を壁状の張出し部４ｂで連
接してあるから、集水および排水が容易でかつ過
剰間隙水圧消散の効果も大きい。

実施例 〔〕 第９図および第１０図は、実施例〔〕に於い
て、ドレーン柱３を構築物の下部相当地盤１′内
に配して打設するとともに、各ドレーン柱３上部
を地表周辺部で連接する壁状の張出し部４ｂを前
記下部相当地盤１′内全体に網目状に形成した実
施例であり、特に同図のように前記透水ピツト４
ｂの端部４b′を構築物の下部相当地盤１′外に導
出しておくと、実施例〔〕の効果が更に大きく
地盤耐力も増加する。

実施例 〔〕 第１１図〜第１３図は、実施例〔〕〜〔〕
と同様に打設されたドレーン柱３上部のより横方
向に延びる張出し部として、地表周辺部でドレー
ン柱３上部を連接するように層状の張出し部４ｃ
を基礎地盤１全面に形成した実施例を示し、この
場合にも間隙水の集水、排水が容易でかつ過剰間
隙水圧消散の効果がさらに大きく、地盤耐力が増
加する。

上記のドレーン柱３の造成は、第１４図〜第１
６図に示すように、打込時に閉蓋し、引き抜き時
に自重で吊下して開く開閉自在な蓋１１を先端部
に設けたケーシング１０を、バイブロハンマー等
の起振機１２で地盤所定個所に打設し、所定長打
込み後、ケーシング１０内に砂利、細石、鉱滓そ
の他のドレーン柱造成用の材料１３を投入しなが
らケーシング１０を引き抜けば、適宜に締め固ま
つたドレーン柱３が地盤中に造成されるものであ
る。１４はドレーン柱造成用材料の投入口を示
す。なお、実施例〔〕〜〔〕のごとく頭部拡
径による張出し部４ａを設けたドレーン柱３は、
上記ケーシング１０に代えて上部を拡径したケー
シング１０′を用いれば造成でき（第１７図参
照）、また実施例〔〕のごとくドレーン柱３上
部を連接する壁状（溝状）の張出し部４ｂは、ド
レーン柱造成後掘削機で掘溝し、該溝にドレーン
柱造成用材料を投入すれば造成できる。

さらに本発明におけるドレーン柱３の断面形状
は、円形、方形の何れでもよく、それぞれに合つ
た断面形状のケーシングを用いればよい。

本発明は上記の構成よりなり、地震時に地盤が
せん断応力を受けて間隙水圧が急上昇せんとして
も、本発明においては基礎地盤の液状化のおそれ
のある砂層地盤に、砂よりもはるかに透水性のよ
い砂利や礫等のドレーン柱３が打設されているた
め、間隙水が前記ドレーン柱３を通じて排出さ
れ、急上昇せんとする間隙水圧が直ちに消散する
もので、特にドレーン柱３の上部において同材料
よりなる横方向に延びる張出し部が設けられてい
るために、この上部張出し部の集水、排水効果に
よつて過剰間隙水圧の消散が迅速かつ確実に効果
的に行なわれ、地震時の過剰間隙水圧の発生その
ものを確実に防止し得て、基礎地盤の液状化を完
全に防止でき、また消散過程で生じるドレーン柱
内の間隙水の流れを速める一方、地上への噴出を
も併せて防止でき、以つて地震時にも全く安全な
支持力を持つた基礎地盤を得ることができる等、
下記のごとき従来方法にはない優れた効果を奏す
る。

従来の砂地盤の締め固めあるいは置き換えに
よる液状化防止方法では、地震の強度により液
状化の危惧を残すが、本発明では上記したよう
にドレーン柱とその上部より横方向への張出し
部とにより間隙水圧の上昇そのものを防止する
ものであるから、地震時においてもその強弱に
拘らず液状化のおそれは全くなく、充分な支持
力をもつた地盤を確保でき、地震時にも構造物
は全く安全である。

地震時に直接影響する構築物下部の基礎地盤
ほぼ全面に透水性のよいドレーン柱を散在させ
て打設するから、下部地盤の液状化のおそれは
全くなくかつ安全である。

ドレーン柱を地盤に造成することにより、周
辺地盤を締め固めるとともに、粒径の置き換え
により基礎地盤の剛性を増し、またドレーン柱
自体も液状化し難く、地盤改良の効果がある。

特にドレーン柱の上部拡径による張出し部あ
るいはドレーン柱上部を互に連接せる壁状の張
出し部の存在により、間隙水圧がドレーン柱を
通じて消散する際に間隙水が地上に流出したり
溢出することがなく、間隙水圧の消散が一層効
果的に行なわれ、地盤の液状化防止効果が一層
高められる。特に前記壁状の張出し部の端部を
敷地地盤外部へ導出した場合には構築物外部へ
の集水、排水が容易である。

ドレーン柱を等間隔で打設すると、過剰間隙
水圧の消散効果が一様で構築物下部地盤が一様
に安定する。また基礎杭周辺にドレーン柱を密
状に配して打設すれば、杭周辺地盤すなわち構
築物荷重を支える基礎杭周囲の地中応力範囲内
地盤の液状化防止により一層効果的となる。

地表周辺地盤においてドレーン柱頭部を連接
するように張出し部を層状に全面的に設ける
と、上記の効果がさらに大きく地盤耐力も増
加する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであり、第１図
および第２図は杭を用いない直接基礎における実
施例を示す略示平面図と縦断面図、第３図および
第４図は杭基礎における実施例を示す略示平面図
と縦断面図、第５図はドレーン柱を等間隔で配し
た場合の実施例を示す略示平面図、第６図はドレ
ーン柱を基礎杭周辺部で密状に配した実施例を示
す略示平面図、第７図および第８図はドレーン柱
上部を連接する壁状の張り出し部を設けた場合の
略示平面図と縦断面図、第９図および第１０図は
壁状の透水ピツトの端部を構築物の敷地地盤外へ
導出した実施例を示す略示平面図と縦断面図、第
１１図〜第１３図は層状の張出し部を設けた場合
の略示平面図と、同図１２−１２線および１３−
１３線の縦断面図、第１４図〜第１７図はドレー
ン柱の造成方法を例示する縦断面図である。 １……地盤、１′……構築物の下部相当地盤、
２……基礎杭、３……ドレーン柱、拡径による張
出し部、４ｂ……壁状の張出し部、４ｃ……層状
の張出し部、５……液状化のおそれのある砂層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構築物を支える基礎地盤内の液状化のおそれ
   のある砂層地盤内に、砂利、細石、礫および鉱滓
   ならびに金属、合成樹脂等の材料よりなるドレー
   ン柱を散在状に打設し、各ドレーン柱の上部にお
   いてドレーン柱と同材料よりなりかつドレーン柱
   より横方向に延びる張出し部を設けたことを特徴
   とする基礎地盤の液状化防止構造。 ２ ドレーン柱の頭部を拡径形成して張出し部と
   なした特許請求の範囲第１項記載の基礎地盤の液
   状化防止構造。 ３ 張出し部が、ドレーン柱上部を連接するよう
   に延びた壁状をなす特許請求の範囲第１項記載の
   基礎地盤の液状化防止構造。 ４ ドレーン柱を構築物の下部相当地盤内全体に
   配して打設し、各ドレーン柱を連接する壁状の張
   出し部の端部を構築物の下部相当地盤外へ導出し
   た特許請求の範囲第３項記載の基礎地盤の液状化
   防止構造。 ５ 張出し部が、地表周辺地盤においてドレーン
   柱上部を連接するように基礎地盤全面に層状に設
   けられてなる特許請求の範囲第１項記載の基礎地
   盤の液状化防止構造。