(57)【要約】【課題】簡便な施工によって、盤状の地盤改良体の下に発生する過剰間隙水圧を消散し易くすることで地盤の液状化による被害を抑制する。【解決手段】液状化対策構造１０は、液状化対策の対象の地盤２に構築され、構造物１を支持する盤状の地盤改良体２０にその底面から上面まで延びるように形成された複数の排水路２２と、地盤改良体２０の上面に形成され排水路２２を通って上がった水を排出する排水層２４とを備え、複数の排水路２２にはドレーン材が充填され、砂を止めるフィルター材が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化対策の対象の地盤に構築された盤状の地盤改良体にその底面から上面まで貫通するように形成された複数の排水路と、
前記地盤改良体の上面に形成され前記排水路を通って上昇した水を排出する排水層とを備え、
前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方は、砂を止める砂止機能を備える液状化対策構造。
【請求項２】
液状化対策の対象の地盤に構築され、構造物を支持する盤状の地盤改良体にその底面から上面まで貫通するように形成された複数の排水路と、
前記地盤改良体の上面に形成され前記排水路を通って上昇した水を排出する排水層とを備え、
前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方は、砂を止める砂止機能を備える液状化対策構造。
【請求項３】
前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方には、水は透過するが砂は止めるフィルター材が設けられるか、もしくは、水は透過するが砂は止めるドレーン材が充填されている請求項１又は請求項２に記載の液状化対策構造。
【請求項４】
前記地盤改良体の下の地盤を囲む地中壁を備える請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の液状化対策構造。
【請求項５】
前記地中壁には通水孔が形成されている請求項４に記載の液状化対策構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化対策構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水で飽和された砂地盤等の液状化層の上位層やその上の表層にマットスラブ等の盤状の基礎や盤状の地盤改良体を構築する場合に、基礎や地盤改良体に鉛直に貫通する複数の孔を形成し、表層から基礎や地盤改良体の孔を通して液状化層内に複数のドレーンパイプを鉛直に挿入し、基礎や地盤改良体の上面にドレーンパイプの上部が連通する排水層を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、地震時に液状化層内の間隙水をドレーンパイプで集水して排水層まで汲み上げることにより液状化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８５５１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記盤状の地盤改良体又は基礎を液状化層の上位層やその上の表層に構築した場合、その地盤改良体又は基礎の下の過剰間隙水圧が消散しづらく液状化が発生し易い状態になったり、または液状化状態が長く続くことになったりするという課題が生じるが、特許文献１に記載の技術によれば、間隙水を地盤改良体又は基礎の下に溜めることなく地盤改良体又は基礎の上面の排水層まで汲み上げることができるため、当該課題を解決することができる。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の技術では、ドレーン工法により液状化を抑制することを目的として、ドレーンパイプを、地盤改良体又は基礎を貫通させて液状化層の深部まで挿入し、液状化層内の間隙水を集水して排水層まで汲み上げるようにしているが、過剰間隙水圧が地盤改良体の下に発生し難いようにできれば十分に目的が果たされるような場合には、過剰な施工となり、過剰な施工コストを要することになる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便な施工によって、盤状の地盤改良体の下に発生する過剰間隙水圧を消散し易くすることで地盤の液状化による被害を抑制することを課題にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る液状化対策構造は、液状化対策の対象の地盤に構築された盤状の地盤改良体にその底面から上面まで貫通するように形成された複数の排水路と、前記地盤改良体の上面に形成され前記排水路を通って上昇した水を排出する排水層とを備え、前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方は、砂を止める砂止機能を備える。
【０００８】
また、本発明に係る液状化対策構造は、液状化対策の対象の地盤に構築され、構造物を支持する盤状の地盤改良体にその底面から上面まで貫通するように形成された複数の排水路と、前記地盤改良体の上面に形成され前記排水路を通って上昇した水を排出する排水層とを備え、前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方は、砂を止める砂止機能を備える。
【０００９】
前記液状化対策構造において、前記複数の排水路と前記排水層との少なくとも一方には、水は透過するが砂は止めるフィルター材が設けられるか、もしくは、水は透過するが砂は止めるドレーン材が充填されてもよい。
【００１０】
前記液状化対策構造は、前記地盤改良体の下の地盤を囲む地中壁を備えてもよい。また、前記液状化対策構造において、前記地中壁には通水孔が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡便な施工によって、盤状の地盤改良体の下に発生する過剰間隙水圧を消散し易くすることで地盤の液状化による被害を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図１の３−３断面図である。
【図４】排水路の概略構成を示す図である。
【図５】液状化発生時における液状化対策構造の作用を示す立断面図である。
【図６】降雨時における液状化対策構造の作用を示す立断面図である。
【図７】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図８】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図９】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図１０】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図１２】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【図１３】他の実施形態に係る液状化対策構造の概略を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る液状化対策構造１０の概略を示す立断面図であり、図２は、図１の２−２断面図（平断面図）であり、図３は、図１の３−３断面図（平断面図）である。図１に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造１０は、住宅等の構造物１を支える液状化対策の対象の地盤に構築されている。当該地盤では、表層２より深い層に液状化対象層３が存在する。
【００１４】
液状化対策構造１０は、構造物１を支持する盤状の地盤改良体２０と、地盤改良体２０の上面の周囲に設けられ雨水処理等の排水設備に接続された排水パイプ３０とを備えている。この液状化対策構造１０では、地表面から数ｍの基礎底部や液状化対象層３の深さに基づいて設定される深さから深方に現地土を固化系材料で地盤改良することにより地盤改良体２０を構築することで、液状化対象層３の液状化に伴う構造物１の沈下もしくは不同沈下を抑制している。
【００１５】
地盤改良体２０には、鉛直方向に延びる複数の排水路２２と、地盤改良体２０の上面に設けられた排水層２４とが設けられている。複数の排水路２２は、地盤改良体２０の底面から上面まで延びている。また、図２に示すように、複数の排水路２２は、平面視にて縦横に所定間隔おきに配されている。
【００１６】
また、排水層２４は、例えば、図３に示すように、縦横の溝の交点に排水路２２の上端が接続されてなる平面視にて格子状の溝となっている。また、排水層２４の各溝の端部は排水パイプ３０に接続されている。なお、排水層２４の上に構造物１を構築する際には、排水層２４の溝に砕石等のドレーン材を充填し、その上にコンクリートを打設する等すればよい。また、排水層２４は、格子状の溝で構成することは必須ではなく、全面に砕石や砂利を敷設する等して構成してもよい。
【００１７】
図４は、排水路２２の概略構成の一例を示す図である。この図に示すように、排水路２２は、外管材２２Ａと、外管材２２Ａの中に充填されたドレーン材２２Ｂと、外管材２２Ａの両端に配されたフィルター材２２Ｃとを備えている。外管材２２Ａは、塩化ビニル管、ボイド管（段ボール管）、単管パイプ等の地盤改良体２０に貫通孔を形成するための管材である。また、ドレーン材２２Ｂは、砕石、タイヤや木片等の廃材、ポーラスチップ等の透過性の良い充填材である。また、フィルター材２２Ｃは、化学繊維網や金属網や自然繊維網等の水は透過させるが砂は止める材料である。なお、排水路２２の構成は、水を通しやすく砂は通しにくい排水路としての性能が確保された構造であれば必ずしも上記の構成どおりでなくともよい。
【００１８】
ここで、排水路２２の施工手順としては、例えば、現地を掘削した後に排水路２２を構成する外管材２２Ａ、ドレーン材２２Ｂ及びフィルター材２２Ｃを設置し、その後、流動化処理土等を打設するという手順、表層混合攪拌処理を実施した後に、排水路２２を構成する外管材２２Ａ、ドレーン材２２Ｂ及びフィルター材２２Ｃを設置するという手順等が挙げられる。
【００１９】
図５は、液状化発生時における液状化対策構造１０の作用を示す立断面図である。この図に示すように、地震が発生して地盤２における地盤改良体２０より下側の液状化対象層３に液状化が発生すると、この液状化した液状化対象層３内に生じた過剰間隙水圧により、間隙水が、地盤改良体２０の底面から排水路２２を通って地盤改良体２０の上面の排水層２４まで上昇し、排水層２４から排水パイプ３０を通って雨水処理等の排水設備へ流出する。即ち、液状化した液状化対象層３内に生じた過剰間隙水圧は、過剰に水圧が上がった間隙水が、地盤改良体２０の下に溜まらずに排水路２２、排水層２４及び排水パイプ３０を通って下水道等の排水設備に排水されることにより、容易に消散される。従って、液状化対象層３の強度が液状化により低下している時間を短縮することができ、構造物１や地盤改良体２０の荷重によりその下の液状化対象層３が側方に押し出されて地盤改良を施した地盤が沈下もしくは不同沈下することを抑制することができる。
【００２０】
ここで、排水路２２は、透水性の良いドレーン材２２Ｂが外管材２２Ａに充填され、水は透過するが砂は止める砂止機能を備えるフィルター材２２Ｃが上下両端に設けられた構成になっているため、過剰間隙水圧により液状化対象層３から上昇しようとする砂が、フィルター材２２Ｃにより止められる。これにより、液状化対象層３の過剰間隙水圧の上昇を抑制することができると共に、砂の流出を抑制することができるため、構造物の沈下や基礎直下からの砂の移動に伴う空洞の発生等、液状化に伴う構造物の不具合の発生を抑制することができる。
【００２１】
図６は、降雨時における液状化対策構造１０の作用を示す立断面図である。この図に示すように、降雨時には、表層２に浸み込んだ雨水が、地盤改良体２０の上面の排水層２４から排水路２２を通って地盤改良体２０の底面まで下がり、その下層に浸透する。即ち、表層２に浸み込んだ雨水は、地盤改良体２０の上に溜まらずに排水層２４及び排水路２２を通って地盤改良体２０の下層に排水される。従って、地盤改良体を構築することによって生じる表層２の水はけの悪化を緩和することができる。
【００２２】
以上説明したように本実施形態に係る液状化対策構造１０では、ドレーンパイプを地盤改良体２０を貫通させて液状化層の深部まで挿入するというドレーン工法のような大掛かりな施工ではなく、地盤改良体２０にその底面から上面まで延びる複数の排水路２２を形成するという、上記ドレーン工法に比して簡便な施工により、地盤改良体２０の下の液状化対象層３の過剰間隙水圧が消散し易いようにしている。また、排水路２２に水は通すが砂は止める砂止機能を与えることにより、砂が過剰間隙水圧により上昇することを抑制している。従って、施工コストを抑えたうえで、地盤改良体２０の下の液状化対象層３を、液状化の発生し難い状態にし、または液状化した状態が長く続かないようにし、液状化層３の液状化による被害を抑制することが可能になる。
【００２３】
図７は、他の実施形態に係る液状化対策構造１００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造１００では、地盤改良体２０の上面のみならず底面にも排水層２４が設けられている。また、排水パイプ３０に替えて、構造物１の地下部分を囲むように表層２に設けられた砕石層１４０が設けられている。このため、地盤改良体２０の下側の液状化対象層３に生じた過剰間隙水圧により、間隙水が、地盤改良体２０の底面で水平方向に広がり、地盤改良体２０の底面から排水路２２を通って地盤改良体２０の上面の排水層２４まで上昇し、排水層２４から砕石層１４０を通って雨水処理等の排水設備へ流出する。
【００２４】
図８は、他の実施形態に係る液状化対策構造２００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造２００は、地盤改良体２０の下の地盤を囲うように構築された地中壁２３０を備えている。この地中壁２３０の上端は、地盤改良体２０の底面より上側に配されており、地盤改良体２０を囲っている。なお、地中壁２３０は、構造物１の下の地盤の移動を拘束し得る剛性を備えていればよく、その材料は適宜選択すればよい。
【００２５】
これにより、液状化発生時に、地盤改良体２０の下の地盤が側方へ流動することを抑制できるため、地盤の沈下を抑制する効果を高めることができる。
【００２６】
図９は、他の実施形態に係る液状化対策構造３００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造３００は、地盤改良体２０の下の地盤を囲うように構築された地中壁３３０を備えている。この地中壁３３０の上端は、地盤改良体２０の底面より上側に配されており、地盤改良体２０を囲っている。なお、地中壁３３０は、構造物１の下の地盤の移動を拘束し得る剛性を備えていればよく、その材料は適宜選択すればよい。
【００２７】
ここで、地中壁３３０には、複数の通水孔３３１が水平方向と高さ方向とに間隔を空けて形成されている。これにより、上記実施形態に係る液状化対策構造２００に比して、地中壁３３０の内外の通水が容易となり、地中壁３３０で囲んだ液状化対象層３の過剰間隙水圧をより一層速やかに消散させることができる。また、常時においても、地中壁３３０の内外の地下水位差を緩和させる効果を期待できる。
【００２８】
図１０は、参考例に係る液状化対策構造４００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本参考例に係る液状化対策構造４００は、構造物１を支持する盤状の地盤改良体４２０と、構造物１の地下部分を囲むように設けられた砕石層４４０と、地盤改良体４２０の下の地盤を囲うように構築された地中壁３３０とを備えている。地中壁３３０には、複数の通水孔３３１が水平方向と高さ方向とに間隔を空けて形成されている。
【００２９】
ここで、地中壁３３０の上端が地盤改良体４２０の外周部から離して配されることにより、地中壁３３０と地盤改良体４２０との間に排水経路４１０が確保されている。これにより、液状化発生時の過剰間隙水を地盤改良体４２０の下の地盤から地中壁３３０と地盤改良体４２０との間の排水経路４１０を通して砕石層４４０まで排水することができる。さらに、降雨時には、砕石層４４０及び排水経路４１０を通して地盤改良体４２０の下の地盤まで排水させることができる。なお、本参考例に係る液状化対策構造４００において、上述の排水経路２２と排水経路４１０とを併用してもよい。
【００３０】
図１１は、他の実施形態に係る液状化対策構造５００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造５００は、構造物１（図１等参照）が存在しない道路、通路、広場、外構、盛土などの下に構築されており、地盤改良体２０は構造物１ではなく、道路、通路、広場、外構、盛土等を支持している。
【００３１】
図１２は、他の実施形態に係る液状化対策構造６００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造６００は、上述の実施形態に係る液状化対策構造１０（図１参照）に対して、複数の杭６１０を追加した構成である。この複数の杭６１０は、地盤改良体２０やその上の構造物１等の荷重が各杭６１０に均等にかかるように配されており、液状化発生時に地盤改良体２０やその上の構造物１等の不同沈下を抑制する。
【００３２】
図１３は、他の実施形態に係る液状化対策構造７００の概略を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る液状化対策構造７００は、上述の実施形態に係る液状化対策構造２００（図８参照）に対して、地中壁７３０を追加した構成である。この地中壁７３０は、地盤改良体２０を囲むように構築された地中壁２３０の内側に構築されている。この地中壁２３０は複数列構築されてもよく、また、平面視にて十字状に形成されてもよい。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上述の実施形態では、盤状の地盤改良体を、現地土と固化系材料とを攪拌混合することにより造成する地盤改良体としたが、現地土を掘削し、流動化処理土やラップルコンクリート等のコンクリート類に置換することにより造成する地盤改良体としてもよい。また、盤状の地盤改良体を、軽量セメント固化土等で構築された平板としてもよい。このように、盤状の地盤改良体を軽量化することによって、液状化対象地盤への鉛直応力を低減することで地盤改良体の沈下を抑制する効果が期待できる。ここで、軽量セメント固化土等としては、例えば、原料土(砂質土)とセメントと水と気泡とを混合した気泡混合軽量土等を用いて生成されたもの（ＦＣＢ工法：気泡混合軽量盛土工法）等が挙げられる。
【００３４】
また、上述の実施形態では、排水路２２に水は透過するが砂は止めるフィルター材２２Ｃを設置することにより、間隙水と共に砂が上昇することを抑えたが、粒径の小さな砕石等のフィルター材２２Ｃと同様に砂止機能を有するドレーン材を排水路２２や排水層２４に充填することにより、間隙水と共に砂が上昇することを抑えるようにしてもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、排水路２２を地盤改良体２０の全体に等間隔で配置し、排水路２２の径も一定としたが、構造物１の接地圧の分布等の特性に応じて、排水路２２を設ける範囲と設けない範囲とを設定したり、排水路２２の間隔や径を異ならせる等してもよい。
【００３６】
また、上述の地中壁３３０への通水孔３３１の形成方法としては、矢板（シートパイル）により地中壁を構築する場合に、矢板の間隔を空けることによりスリットを形成して該スリットを通水孔とする方法や、ソイルセメント柱列壁を地中壁として構築する場合に、ソイルセメント柱の間隔を空けることによりスリットを形成して該スリットを通水孔とする方法等を採用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  構造物、２  表層、３  液状化対象層、１０  液状化対策構造、２０  地盤改良体、２２  排水路、２２Ａ  外管材、２２Ｂ  ドレーン材、２２Ｃ  フィルター材、２４  排水層、３０  排水パイプ、１００  液状化対策構造、１４０  砕石層、２００  液状化対策構造、２３０  地中壁、３００  液状化対策構造、３３０  地中壁、３３１  通水孔、４００  液状化対策構造、４１０  排水経路、４２０  地盤改良体、４４０  砕石層、５００  液状化対策構造、６００  液状化対策構造、６１０  杭、７００  液状化対策構造、７３０  地中壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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