(57)【要約】      （修正有）【課題】地震動による縦ずれ断層及び横ずれ断層が生成されても建造物には大きな被害を出さないようにすると共に、地盤の液状化による被害を防止するＰＣ人工地盤を提供する。【解決手段】ＰＣ人工地盤１は、基礎杭によって支持される一辺１００ｍで、面積１ｈａの大きさのものを４分割にしたＰＣマット基礎ブロック１０が緊張材２０で圧着接合されて相互に回転可能であり、水平縦横方向にプレストレスが導入されている。接合部２は、凹凸形状であり、噛み合った状態で接合され、水平方向には一体となって抵抗する。全素線塗装型ＰＣ鋼より線の緊張材２０が接合部２に曲線状に跨って配設され、接合部２において断面中立軸に位置し、緊張材２０を緊張してＰＣ圧着接合されて相互に回転可能であり、断層の生成による地盤の変動を吸収してＰＣマット基礎ブロック１０の内部応力が過大となるのを阻止する。【選択図】図１
2014084688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持地盤に達する複数の杭に支持されたＰＣコンクリート造人工地盤であって、該人工地盤は、複数のブロックに分割して回転可能に接合されており、分割されたＰＣマット基礎ブロックは一辺５０ｍの矩形であって水平方向縦横にプレストレスが導入されており、ＰＣマット基礎ブロックの接合部は凹凸に形成されて相互に噛み合わせてあり、接合部に跨って曲線状に配設された緊張材によって緊張定着され、接合されたＰＣマット基礎ブロックが相互に回転可能に圧着接合されたＰＣ人工地盤。
【請求項２】
請求項１において、ＰＣ人工地盤の外周部には、少なくとも基礎杭の直径の２倍の長さの拘束壁が地中方向に設けてあるＰＣ人工地盤。
【請求項３】
請求項１または２において、ＰＣマット基礎ブロックを接合する緊張材は全素線塗装型のＰＣ鋼より線であるＰＣ人工地盤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのＰＣ人工地盤上の接合部に跨って構築されるラーメン構造物の建造物であって、接合部に跨る構造部材がピン接合としてある建造物。
【請求項５】
請求項４において、ＰＣ人工地盤に免震装置を介して構築されている建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活断層が存在すると考えられる地域に構築する大規模なＰＣ人工地盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本には、数多くの活断層が存在することが指摘されているが、国土が狭く、利用価値の高い地域が限定されており、活断層を避けてインフラとなる建造物を構築することは困難である。
一般に、活断層とは、「最近数十万年間に概ね千年から数万年の間隔で繰り返し活動し、その痕跡が地形に現れ、今後も活動を繰り返すと考えられる断層」であり、ここ１００年間における内陸直下型地震のうち、１９２７年北丹後地震（Ｍ７．３），１９３０年北伊豆地震（Ｍ７．３），１９４３年鳥取地震（Ｍ７．２），１９４５年三河地震（Ｍ６．８），１９７４年伊豆半島沖地震（Ｍ６．９），１９９５年兵庫県南部地震（Ｍ７．２）は、活断層を震源断層として発生したものであり、断層線に沿って地表にずれが出現したが、原子力発電所等の重要構造物を除いて活断層にあまり注意が払われていなかった。
しかしながら、２０１１年３月の東日本大地震の後、特に大地震の被害地にあっては建造物の構築を躊躇することが多くなり、復興速度を減速させる要因となっている。
【０００３】
そこで、地震の発生によって活断層にずれが生じたとしても構築した建造物が崩壊して使用不可の状態となることがないように人工地盤を構築し、この人工地盤の上に建造物を構築することによって断層の影響や、地震動にともなう地盤の液状化の影響を排除することが考えられている。
【０００４】
特許文献１（特開２００８−０３８４２０号公報）には、杭３で支持された人工地盤１上に免震層を介して建造物を構築するものであり、図６に示すように、人工地盤１は、地盤Ｇの上方に突出させた基礎杭３と、これらの基礎杭３の杭頭部に杭の相対変位を拘束する相対変位拘束部材３１及び積層ゴムとダンパーとからなる免振装置５で人工地盤１を免震化することが開示されている。
また、特許文献２（特開２００８−３０３５８４号公報）には、原地盤上に構築される床版と、床版を支持する原地盤中に造成された地盤改良体からなり、この地盤改良体の上部を鋼板により巻き立てて鋼板の上端部を床版内に突出させて定着させ、鋼板を介して地盤改良体と床版を結合し、かつ鋼板により地盤改良体の上部を外側から拘束した人工地盤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０３８４２０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
断層には上下方向にずれる縦ずれ断層と水平方向にずれる横ずれ断層がある。従来の人工地盤といわれるものは、上部構造部に伝達される地震動による揺れを緩和したり、地盤の沈下に対応することを目的とするものであり、地震動による断層のずれに対しては対処することを想定しておらず、断層が生じた場合にはその人工地盤に大きな不同沈下や水平方向にずれが生じ、人工地盤上の建造物にも大きな被害が生ずるものであった。
また、液状化しやすい地盤では、地震動が長時間継続すると、地盤が液状化して人工地盤の大きな変形を引き起こすことになるので、液状化による被害を最小限にとどめることが望まれていた。
【０００７】
更に、直下型地震では、地表に近い地盤が軟弱地盤で地下水位が高いと液状化が起こり、地盤沈下の可能性が高いものとなる。また、支持地盤上に厚い堆積層が生成された地域では、横ずれ断層が地表面に表出する場合が多い。
本発明は、地震動によって断層が生じても、建造物には大きな被害を出さないようにすると共に、地盤の液状化による被害を防止する人工地盤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
支持地盤に達する複数の杭に支持されたＰＣコンクリート造人工地盤であって、該人工地盤は、複数のブロックに分割して回転可能に接合されており、分割されたＰＣマット基礎ブロックは一辺５０ｍの矩形であって水平方向縦横にプレストレスが導入されており、ＰＣマット基礎ブロックの接合部は凹凸に形成されて相互に噛み合わせてあり、接合部に跨って曲線状に配設された緊張材によって緊張定着されて接合されたＰＣマット基礎ブロックが相互に回転可能に圧着接合されたＰＣ人工地盤である。
ＰＣ人工地盤の外周には、少なくとも杭の直径の２倍の長さの拘束壁が地中に向かって設けてあり、人工地盤下の地盤を拘束し、地震動による地下水圧の上昇によって土砂が流動化するのを阻止するものである。
更に、拘束壁にはフィルター及び一方向弁が設置された穴が設けてあり、水圧が上昇した地下水を人工地盤下部より外側に流出させることによってＰＣ人工地盤が水圧によって浮き上がるのを阻止するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＰＣ人工地盤は、複数のＰＣマット基礎ブロックに分割されて回転可能に接合され、各ＰＣマット基礎ブロック相互が凹凸に形成されると共に接合部に跨ってブロック断面の中立軸近傍に配設された緊張材を緊張することによって回転可能にＰＣ圧着接合されているため、地震動によって断層が生成されてもＰＣ人工地盤に横ずれが生じることなく一体性が確保されると共に、ＰＣマット基礎ブロック接合部が回転連結機構であり、断層の生成による支持層の縦ずれによる杭体の傾斜の影響を大幅に軽減させることができ、断層による地盤反力の変動で発生した過大な内部応力を小さくすることができる。また、ＰＣ人工地盤全体としての傾斜や破壊といった被害を小さくすることができ、ＰＣ人工地盤上の建造物の破壊を極力小さくすることが可能である。
ＰＣ人工地盤の外周部には、地中方向に向かう支持杭の径の２倍以上の長さの拘束壁を設けることによって、液状化現象を防止し、地表面の横ずれによる杭頭部損傷を防止することができる。
更に、建造物を免震装置を介してＰＣ人工地盤上に構築することによって倒壊などの被害を抑制することが可能であり、ＰＣマット基礎ブロックの接合部に跨って構築される建造物の場合、接合部を跨ぐ部分の構造材をピン接続とすることによって建造物の使用が不可能となるような重大な破壊が生ずるのを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のＰＣ人工地盤の平面図。
【図２】本発明のＰＣ人工地盤の断面図。
【図３】ＰＣ人工地盤上に構築する建造物の一例。
【図４】ＰＣ人工地盤上に構築する建造物の他の例。
【図５】鉛直地盤アンカーを設けたＰＣ人工地盤の断面図。
【図６】従来の人工地盤一例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２は、本発明のＰＣ人工地盤の平面図と断面図である。ＰＣ人工地盤１は、鋼杭またはＰＣコンクリート杭からなる支持地盤Ｂに達する基礎杭３で支持されるもので、一辺１００ｍで、面積１ｈａの大きさのものを４分割にしたＰＣマット基礎ブロック１０が、接合部に跨って曲線状に配設された緊張材２０で圧着接合されたものである。緊張材２０は、接合面においては、ＰＣマット基礎ブロック１０の断面の中立軸近傍に位置するように配設され、ＰＣマット基礎ブロック１０の接合面における両方向の回転に対応できるようにしてある。
建造物の接合部に跨る部材をピン接合構造に限定することなく種々の建造物が建てられるようにすること、及びＰＣ人工地盤１の内部応力を小さく抑えることの両方を満足する大きさとして、５０ｍ×５０ｍが最も適当な大きさであるから、１ｈａの人工地盤１を４分割にしてＰＣマット基礎ブロックは一辺５０ｍの矩形とすることが好ましい。
各ＰＣマット基礎ブロック１０は、縦横方向にＰＣ鋼材１２によってプレストレスが導入されている。ＰＣマット基礎ブロック１０の接合部２は凹凸形状としてあり、噛み合った状態で接合されており、水平方向には一体となって抵抗するようにしてある。
ＰＣマット基礎ブロック１０は、接合部２に跨って曲線状に配設された緊張材２０を緊張することによってＰＣ圧着接合されて相互に回転可能としてあり、一体化されて広大な面積のＰＣ人工地盤１となっている。
ＰＣマット基礎ブロック１０を接合する緊張材２０は、素線の全周に防錆被膜が形成してある全素線塗装型ＰＣ鋼より線を使用するのが、長期の防錆効果が期待できるので好ましい。
【００１２】
接合部２は、必要に応じて鋼板等で補強してある。接合部２がＰＣ圧着工法で接合してあるため、断層が生じた場合でも接合部２が相対的に回転することによって損傷が大きくなるのが防止され、修復不可能となる破壊に至らないようにしてあり、復旧を容易にしている。なお、接合部２にはＰＣ圧着工法で使用されている弾性目地材などを適宜使用し、接合部の変形エネルギーを吸収してＰＣマット基礎ブロック本体に大きな破壊が及ばないようにしてある。
【００１３】
図２〜４において、Ｓは想定横滑り面を示す。想定横滑り面ＳをＰＣ人工地盤１の下面より杭径の２倍の深さに設定し、ＰＣ人工地盤１の外周部には、地中方向に想定横滑り面より深い位置に先端部が達する拘束壁１１、即ち、基礎杭３の直径の２倍以上の長さの拘束壁１１が形成されており、ＰＣ人工地盤下の土砂が液状化してもＰＣ人工地盤領域から外部に流出しないように人工地盤の領域内に拘束するようにしてある。土砂をＰＣ人工地盤内の領域内に拘束することによって人工地盤１の下部に空洞が生成されるのを防止する。
横ずれによる地層のすべり面を拘束壁の下端に設定することで、ＰＣ人工地盤直下の地盤全体を横すべりさせることになり、杭頭部の直接せん断破壊が避けることができる。
【００１４】
ＰＣマット基礎ブロック１０、または、拘束壁１１の適宜の個所にフィルター及び一方向弁を設けた水抜き穴（図示しない）が形成してあり、地震等によって地下水圧が上昇した際にＰＣマット基礎ブロック１０の底面に作用する揚圧力を逃がし、フィルターによって土砂が人工地盤面に噴出するのを防止している。
ＰＣ人工地盤１を複数のＰＣマット基礎ブロック１０相互をＰＣ圧着工法で回転可能に接合することによって、人工地盤１の下に断層ができたとしても、ＰＣマット基礎ブロック１０が相互に回転し、ＰＣ人工地盤の変形を接合部２で吸収し、ＰＣマット基礎ブロック１０の内部に過大な応力が発生して破壊されるのを防止している。
【００１５】
図３は、ＰＣ人工地盤１の上に、接合部２に跨って建造物６を構築する場合を示すものであり、ラーメン構造の建造物６を免震装置５で支持すると共にＰＣマット基礎ブロック１０の接合部２を跨いて設置される梁部材６１の一端、若しくは両端をピン接合６２で連結し、ＰＣマット基礎ブロック１０の変位が建造物６に大きな影響を与えないようにしている。ピン接合６２であるため構造部材の破壊を局所的に押さえることができ、建造物６が使用不可能になる大きな被害を受けることがなく、連結部分を復旧することによって正常な状態に戻すことができるので復旧作業を短時間でコストをかけることなく行うことができる。
また、人工地盤１が変形した場合であっても、ＰＣマット基礎ブロック１０が回転可能に接合されていることから変位が小さなものとなり内部応力を抑制することができる。
【００１６】
図４に示す例は、ＰＣ人工地盤１には予め柱の台座を設置するためのアンカーボルトまたはＰＣ鋼棒が所定の間隔で配設してあり、台座をアンカーボルトで固定するか、または、ＰＣ鋼棒で台座を人工地盤面に圧着して一体化し、この台座に柱を立ち上げて建造物６を構築するものである。
この建造物の場合も、ＰＣマット基礎ブロック１０の接合部２を跨ぐ梁部材６１の連結部は、少なくとも一方の連結部がピン接合６２としてある。
【００１７】
図５に示す例は、ＰＣ人工地盤１が基礎杭３で支持されていると共にＰＣ人工地盤１を上に押上げる力、すなわち、基礎杭３に対して引抜き力が作用する場合、ＰＣマット基礎ブロック１０に鉛直地盤アンカー３５を設置することによって、地震によってＰＣ人工地盤１が浮き上がるのを防止するものであり、ＰＣ人工地盤１の耐震性能を向上させることができる。特に、直下型巨大地震による引抜力に対しては、鉛直地盤アンカー３５が有効である。
鉛直地盤アンカー３５は、接合部２におけるＰＣマット基礎ブロックの回転を許容するため、接合部の近傍に設けない。
【符号の説明】
【００１８】
１    ＰＣ人工地盤
１０  ＰＣマット基礎ブロック
１１  拘束壁
１２  ＰＣ鋼材
２    接合部
２０  緊張材（全素線塗装型ＰＣ鋼より線）
３    基礎杭
３５  鉛直地盤アンカー
６    建造物
６１  梁部材
６２  ピン接合
Ｂ    地盤支持層
Ｓ    想定横滑り面
【図６】
2014084688.tif 000003
【図１】
2014084688.tif 000004
【図２】
2014084688.tif 000005
【図３】
2014084688.tif 000006
【図４】
2014084688.tif 000007
【図５】
2014084688.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月12日(2013.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持地盤に達する複数の杭に支持されたＰＣコンクリート造人工地盤に建設された建造物であって、該人工地盤は、複数のブロックに分割して相互に回転可能に接合されており、分割されたＰＣマット基礎ブロックは一辺５０ｍの矩形であって水平方向縦横にプレストレスが導入されており、ＰＣマット基礎ブロックの接合部は凹凸に形成されて相互に噛み合わせてあり、接合部に跨って曲線状に配設された緊張材によって緊張定着され、接合されたＰＣマット基礎ブロックが相互に回転可能に圧着接合されたＰＣ人工地盤であり、建造物は、ＰＣ人工地盤上の接合部に跨って構築されたラーメン構造物の建造物であって、接合部に跨る構造部材がピン接合としてあることを特徴とする建造物。
【請求項２】
請求項１において、建造物は、ＰＣ人工地盤に免震装置を介して構築されていることを特徴とする建造物。