(57)【要約】【課題】  改良対象地盤を取り囲むように止水壁を設ける必要がなく、適切かつ確実で長期間にわたって液状化強度を向上させることが可能な地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法を提供する。【解決手段】  改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設けることなく、地盤中に揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）を設置し、当該揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）を用いて地盤中から地下水を揚水することにより、地盤を取り囲む範囲で地盤中の地下水位を低下させて、地盤を部分的に不飽和化し、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）による地下水の揚水を停止した後に、少なくとも地盤を取り囲む範囲で地盤の部分的不飽和化を維持して、地盤の液状化を防止する。【選択図】図１
2014084556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を部分的に不飽和化させることにより液状化を防止するための方法であって、
改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設けることなく、前記地盤中に揚水手段を設置し、
前記揚水手段を用いて地盤中から地下水を揚水することにより、前記地盤を取り囲む範囲で前記地盤中の地下水位を低下させて、前記地盤を部分的に不飽和化し、
前記揚水手段による地下水の揚水を停止した後に、少なくとも前記地盤を取り囲む範囲で前記地盤の部分的な不飽和化を維持して、前記地盤の液状化を防止することを特徴とする地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法。
【請求項２】
前記地盤を部分的に不飽和化させる範囲は、前記改良対象となる地盤の周辺部分及び上側部分であることを特徴とする請求項１に記載の地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法。
【請求項３】
地震動を検知する地震動検知手段と、
前記地震動検知手段により検知した地震動の大きさが基準値以上である場合に、前記揚水手段を稼働させる稼働指示手段と、を備え、
基準値以上の地震動が発生した場合に、前記揚水手段を稼働させて、前記改良対象となる地盤の地下水位を低下させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法に関するものであり、詳しくは、改良対象地盤を取り囲む範囲で地盤中の地下水位を低下させることにより地盤を部分的に不飽和化させ、当該不飽和化の状態を維持して液状化防止を行うための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋め立て地をはじめとして、地下水位が高い砂質地盤では、地震の震動により液状化現象が発生し、マンホールや下水管が押し上げられて地表面から突出したり、建造物が傾いたりする被害が発生している。このような液状化現象を未然に防止するためには、液状化が懸念される地盤に対して改良工事を行わなければならない。
【０００３】
従来から行われている液状化防止方法には種々の方法があるが、例えば、飽和状態の地盤中の地下水位を低下させることにより、地盤を不飽和化させて液状化を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、液状化を防止すべき地盤から地下水の揚水を行って地下水位を一時的に低下させることにより、地盤中の間隙水に気泡などの気相を混在せしめてその飽和度を低下せしめた後、地下水位の自然上昇に伴う飽和度の自然上昇の状況を監視しつつ、飽和度を設定値以下に維持するための再揚水を断続的に行う技術である。この地盤の液状化防止方法では、対象領域の地盤を取り囲むように止水壁を設けて周囲地盤からの地下水の流入を抑制する。また、対象領域の地盤の表層部に被覆層を設けて間隙水に混在せしめた気泡などの気相部分が地表から散逸して水と置換することを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５６５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された技術は、対象領域の地盤を取り囲むように止水壁を設けて周囲地盤からの地下水の流入を防止するものであり、従来の同様の技術においても、止水壁の設置は必須のものとなっている。
【０００７】
したがって、止水壁を設置するために、工事範囲が広範囲なものとなり、工期が長引くだけでなく、工事費用も嵩むという問題があった。さらに、住宅が密集している地域等では、止水壁を設置する場所を確保できないこともあり、この場合には、揚水による液状化対策を行うことができないため、他の工法を採用せざるを得ななかった。
【０００８】
なお、特許文献１には、地盤状況によって所望範囲の地下水位を所望のレベルまで容易に低下させることができる場合には、止水壁を省略することができる旨の記載がある。しかし、ここで述べられている止水壁の省略は、地下水位を所望のレベルまで低下させる点に着目したものであり、止水壁を省略した場合、地下水位を低下させた後に飽和状態を維持できるか否かについては何ら考慮されていない。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、改良対象地盤を取り囲むように止水壁を設ける必要がなく、適切かつ確実で長期間にわたって液状化強度を向上させることが可能な地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法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】
【００１０】
本発明の地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法は、地盤を部分的に不飽和化させることにより液状化を防止するための方法であって、改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設けることなく、地盤中に揚水手段を設置し、揚水手段を用いて地盤中から地下水を揚水することにより、地盤を取り囲む範囲で地盤中の地下水位を低下させて、地盤を部分的に不飽和化し、揚水手段による地下水の揚水を停止した後に、少なくとも地盤を取り囲む範囲で地盤の部分的な不飽和化を維持して、地盤の液状化を防止することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上述した地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法において、地盤を部分的に不飽和化させる範囲は、改良対象となる地盤の周辺部分及び上側部分とすることが可能である。
【００１２】
また、上述した地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法において、地震動を検知する地震動検知手段と、地震動検知手段により検知した地震動の大きさが基準値以上である場合に、揚水手段を稼働させる稼働指示手段とを備えることにより、基準値以上の地震動が発生した場合に、揚水手段を稼働させて、改良対象となる地盤の地下水位を低下させることが可能である。
【００１３】
このような構成からなる地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法では、改良対象となる地盤中に、重力排水又は負圧揚水等の揚水手段を設置して、地盤中から地下水を揚水する。この際、改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設ける必要はなく、揚水を終了した後に地盤中の地下水位が上昇しても、改良対象となる地盤における飽和度はほぼ一定値を保っている。また、改良対象となる地盤全体で不飽和化を行うのではなく、地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行う。すなわち、改良対象となる地盤には、液状化しない剛性の高い不飽和状態の地盤で取り囲まれた飽和状態の地盤が残存することになる。
【００１４】
また、予め地下水位の低下及び地盤の部分的不飽和化を行うのではなく、所定の基準値以上の地震動が発生した場合に、直ちに地下水位の低下及び地盤の部分的不飽和化を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法によれば、改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設ける必要がなく、改良対象となる地盤中の地下水位を低下させるための揚水装置を設置するだけでよいので、工事が容易かつ簡便なものとなり、工事費用を削減することができる。
【００１６】
さらに、改良対象となる地盤全体で不飽和化を行うのではなく、地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行うだけでよいため、さらに一層、工事が容易かつ簡便なものとなり、工事費用を削減することができる。すなわち、改良対象となる地盤の地質や、井戸を掘削する場所等が制限される場合であっても、有効な液状化防止対策を行うことができる。
【００１７】
このように、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行うだけであっても、飽和状態の地盤が、液状化しない剛性の高い不飽和状態の地盤に取り囲まれているため、飽和地盤の液状化強度を増加させて、改良対象となる地盤全体にわたって液状化を防止することができる。
【００１８】
また、地震の発生を検知して、地震動の大きさが基準値以上となった場合に、揚水手段を用いて地盤中から地下水を揚水する構成とした場合には、事前に改良対象となる地盤の地下水位を低下さないため、地盤沈下等のリスクを低減することができる。このような構成は、特に宅地等で好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法の説明図。
【図２】本発明の実施形態に係る地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法を適用した改良対象地盤を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法を適用した改良対象地盤の他の例を示す説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法で地震動を検知して揚水を行うための手段を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の地盤の部分的不飽和化による液状化防止方法（以下、液状化防止方法と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施形態に係る液状化防止方法を説明するもので、図１は液状化防止方法の説明図、図２及び図３は改良対象地盤の模式図、図４は地震動を検知して揚水を行うための手段を示す模式図である。また、図２は図１（ｃ）におけるＡ−Ａ矢視図であり、図３は図１（ｃ）に相当する図面である。
【００２１】
＜液状化防止方法の概要＞
我が国では、プレート境界型巨大地震の発生により地盤の液状化現象が発生し、これによる大規模な被害が予想されている。実際、東日本大震災では、埋立地、堤防や盛り土、護岸等で液状化現象が発生して、様々な被害をもたらした。このため、近い将来発生すると予測されている大規模地震に備えて、早急に液状化対策を行うことが望まれている。本発明の実施形態に係る液状化防止方法は、飽和地盤中の地下水位を低下させることにより、地盤を部分的に不飽和化させて、大規模な工事を行うことなく、適切かつ確実に液状化強度を向上させることを可能としたものである。
【００２２】
＜液状化防止方法の手順＞
本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、図１（ａ）に示すように、改良対象となる飽和地盤中に井戸１０を設けて、井戸１０から揚水を行う。この際使用する揚水装置２０は、井戸１０の底部に設置された重力排水型の揚水ポンプであってもよいし、井戸１０中に負圧を発生させて揚水を行う負圧ポンプであってもよい。なお、負圧ポンプを用いた場合の方が、より一層短時間で地下水位を低下させることができる。
【００２３】
このように、本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、井戸１０及び揚水装置２０が揚水手段として機能する。また、図４においては、井戸１０の上部に揚水装置２０を図示しているが、これは、揚水手段を模式的に示したもので、揚水装置２０は井戸１０の内部に設置されていることもある。なお、揚水手段は、井戸１０及び揚水装置２０に限られず、地盤中の地下水位を低下させることができれば、どのような手段を用いてもよい。
【００２４】
本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、地下水位を低下させ、地盤の部分的な不飽和状態を維持するために、改良対象となる飽和地盤の周囲に止水壁を設ける必要はない。すなわち、本発明の液状化防止方法は、改良対象となる飽和地盤の周囲に止水壁を設けなくとも、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）を用いて地下水位を低下させ、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）による揚水を停止した後であっても、地盤は不飽和化の状態を維持しているという実験結果に基づく知見により開発されたものである。
【００２５】
また、改良対象となる地盤全体で不飽和化を行うのではなく、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行うだけであっても、飽和状態の地盤が、液状化しない剛性の高い不飽和状態の地盤に取り囲まれているため、飽和地盤の液状化強度を増加させることができるという実験結果に基づく知見により開発されたものである。これにより、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行うだけで、改良対象となる地盤全体において液状化を防止することができる。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）により改良対象地盤の地下水位を所定位置まで低下させると、地盤が部分的に不飽和化する。これは、地盤中の地下水位を低下させたことにより、地盤中の間隙水に気泡等の気相が混在して、地盤の飽和度を低下させるためである。
【００２７】
なお、本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、井戸１０付近の地下水位が一番低く（深く）なり、井戸１０から離れた場所では、地下水位の低下が漸減して、地下水位が徐々に高く（浅く）なっている。したがって、地盤の不飽和化状態は、地下水位の低下状態にほぼ等しいものとなる。すなわち、本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で部分的に地盤中の地下水位が低下し、この範囲で地盤を部分的に不飽和化することができる。
【００２８】
その後、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）を停止して一定時間が経過すると、図１（ｃ）に示すように、地下水位は再び上昇する。しかし、地下水位が上昇したとしても、地盤中の間隙水に混在する気相は消滅しないため、不飽和化された状態が維持される。すなわち、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で地盤の部分的な不飽和化を維持することにより、地盤全体の液状化を防止することができる。図１（ｃ）及び図２に示すように、改良対象となる地盤には、不飽和状態の地盤で取り囲まれた飽和状態の地盤が残存するが、上述したように、飽和状態の地盤が、液状化しない剛性の高い不飽和状態の地盤に取り囲まれているため、飽和地盤の液状化強度を増加させて、地盤全体にわたって液状化を防止することができる。なお、上述したように、止水壁の存在は、地盤の不飽和化を維持するための重要な要素ではない。
【００２９】
＜地盤不飽和化の他の実施例＞
改良対象となる地盤の状態（土質、改良範囲、井戸１０の数等）によっては、図３に示すように、改良対象となる地盤の周辺部分及び上側部分において地下水位を低下させることができる場合がある。この場合には、改良対象となる地盤の周辺部分及び上側部分において部分的に不飽和化を行うことができ、当該不飽和化地盤がその下部に存在する飽和地盤を取り囲むため、図１（ｃ）及び図２に示す例と同様に、飽和地盤の液状化強度を増加させて、液状化を防止することができる。この場合にも、止水壁の存在は、地盤の不飽和化を維持するための重要な要素ではない。
【００３０】
＜地震動検知手段＞
また、本発明の実施形態に係る液状化防止方法では、地震動を検知する地震動検知手段３０と、地震動検知手段３０により検知した地震動の大きさが基準値以上である場合に、揚水手段（揚水装置２０）を稼働させる稼働指示手段４０とを備えることが好ましい。
【００３１】
地震動検知手段３０は、地震動の大きさを検知できればどのような装置であってもよく、例えば、機械式センサや電気式センサを用いた地震計や、地震発生時に管轄官庁等が発信する緊急地震速報を受信する受信器等を用いることができる。
【００３２】
また、稼働指示手段４０は、地震動検知手段３０で検知した地震動の大きさが所定の基準値以上である場合に、揚水手段（揚水装置２０）を稼働させるための手段であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ（マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ロジック回路等）の機能として実現することができる。すなわち、稼働指示手段４０は、地震動検知手段３０で検知した地震動の大きさが基準値以上となった場合に、揚水手段（揚水装置２０）に対して瞬時に稼働信号を送信する。これにより、揚水手段（揚水装置２０）が稼働して、改良対象となる地盤の地下水位が低下し、地盤を部分的に不飽和化することができる。
【００３３】
このような構成とした場合には、揚水手段（揚水装置２０）に対して稼働信号を送信してから、地下水位が所定値まで低下すると推定される所定時間経過後に、揚水手段（揚水装置２０）を停止する。この場合、稼働指示手段４０は、揚水手段（揚水装置２０）に対して稼働信号を送信してから所定時間経過後に、揚水手段（揚水装置２０）に対して稼働停止信号を送信すればよい。具体的には、揚水装置２０に対して電源をオン・オフする信号を送信することにより、揚水装置２０の稼働及び停止を行うことができる。
【００３４】
＜従来技術との比較＞
本発明の液状化防止方法は、止水壁を設けなくとも、揚水手段（井戸１０及び揚水装置２０）により地下水位を低下させた後に、飽和状態を長期間にわたって維持できるという知見、及び改良対象となる地盤全体で不飽和化を行うのではなく、改良対象となる地盤を取り囲む範囲で部分的に不飽和化を行うだけであっても、飽和状態の地盤が、液状化しない剛性の高い不飽和状態の地盤に取り囲まれているため、飽和地盤の液状化強度を増加させることができるという知見に基づいて開発した方法である。
【００３５】
このため、改良対象となる地盤の周囲に止水壁を設けない点、及び改良対象となる地盤全体で不飽和化を行うのではなく、改良対象となる地盤を取り囲む範囲のみで部分的に不飽和化を行うという点で、従来の地下水位の低下による地盤の不飽和化工法と比較して、工事が容易かつ簡便なものとなり、工事費用を減少することができる。
【００３６】
また、地盤の液状化が発生すると推定される所定の基準値以上の地震動を検知した場合に、緊急避難的に地下水を汲み上げて地盤を不飽和化させる構成とした場合には、従来の地下水位低下工法のように、恒久的な地盤沈下や地下水枯渇といった問題が発生するおそれがない。
【符号の説明】
【００３７】
１０  井戸
２０  揚水装置
３０  地震動検知手段
４０  稼働指示手段
【図１】
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【図２】
2014084556.tif 000004
【図３】
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【図４】
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