(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震時に液状化を生じる懸念のある原地盤を対象として、該原地盤が液状化を生じた際に地表への噴砂を防止するための構造であって、
前記原地盤の表面を、表層とその下層の路盤層とによる舗装面によって被覆するとともに、前記路盤層を通水性を有する礫層として形成し、
前記舗装面の要所に、底部が前記原地盤に達する深さに形成されて液状化発生時に該原地盤からの過剰間隙水を前記路盤層としての礫層に導くための通水路となる溝部を所定間隔で設けて、
前記溝部内に、液状化発生時に前記原地盤から前記溝部内への過剰間隙水の流入を許容して前記原地盤での間隙水圧を速やかに低下せしめ、かつ砂の流入を阻止する礫材を少なくとも前記礫層に連なる位置まで充填してなり、
前記溝部の上部において、液状化発生時に前記原地盤から前記溝部内に流入した過剰間隙水を該溝部から地表に溢水させるように構成されていることを特徴とする噴砂防止構造。
【請求項２】
請求項１記載の噴砂防止構造であって、
前記溝部の上部に、通水性を有する蓋体を装着してなることを特徴とする噴砂防止構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の噴砂防止構造であって、
前記溝部の周囲に、通水性を有しかつ砂の通過を阻止する濾材としてのジオテキスタイルを設けてなることを特徴とする噴砂防止構造。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の噴砂防止構造であって、
前記溝部の底部からその下方の原地盤に向けて、液状化発生時に該原地盤からの過剰間隙水を前記溝部に流入させるための鉛直ドレーンを設けてなることを特徴とする噴砂防止構造。
【請求項５】
請求項１，２，３または４記載の噴砂防止構造であって、
前記溝部を、前記原地盤に設置される構造物の地中外周部に一体に設けてなることを特徴とする噴砂防止構造。
【請求項６】
請求項５記載の噴砂防止構造であって、
前記溝部内に、通水性を有しかつ砂の通過を阻止する濾材としてのジオテキスタイルを設けて、該ジオテキスタイルの縁部を前記溝部内において前記構造物の地中外周部に対して一体に固着してなることを特徴とする噴砂防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化地盤を対象とする噴砂防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、緩い砂層が堆積するような地盤では地震時に液状化による噴砂が生じて大きな不陸や沈下が生じたり、地表への大量の砂が排出されることで地震後の施設の利用に大きな障害となることがある。
【０００３】
したがって、建物や各種構造物を設置するための原地盤がそのような液状化地盤である場合には、原地盤を締め固めたり地盤改良を施す等の対策により液状化の発生を防止することが行われ、そのための様々な工法や構造が提案されている。
【０００４】
また、特許文献１には液状化の発生自体を防止するのではなく、液状化が発生した際の地盤の不陸や地表面への噴砂を防止するために、地盤全体を覆う蓋材として機能する床版やシート等の版状の地表構造物を地盤の表層部に設置するという構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、液状化の発生自体を確実に防止するためには原地盤全体を広範囲にわたって十分に締め固めたり格子状の地盤改良を施して地震時の地盤変形を小さくする必要があり、そのためには多大なコストを要するものである。そのため、この種の工法は主要構造物の直下のみを対象として限定的に実施されるに留まり、駐車場や道路等の地盤全体を対象として広範囲に適用するようなことは現実的ではない。
【０００７】
また、特許文献１に示される構造は、地表構造物自体の不陸を防止するためにその地表構造物自体を十分に高剛性の構造体として形成しなければならず、したがってそのために多大なコストを要するばかりでなく、液状化発生時には地表構造物自体が沈下したり浮き上がって傾斜を生じてしまうことも想定され、広く普及するに至っていない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は液状化発生時における噴砂を確実かつ簡易に防止し得る有効適切な構造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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、地震時に液状化を生じる懸念のある原地盤を対象として、該原地盤が液状化を生じた際に地表への噴砂を防止するための構造であって、前記原地盤の表面を、表層とその下層の路盤層とによる舗装面によって被覆するとともに、前記路盤層を通水性を有する礫層として形成し、前記舗装面の要所に、底部が前記原地盤に達する深さに形成されて液状化発生時に該原地盤からの過剰間隙水を前記路盤層としての礫層に導くための通水路となる溝部を所定間隔で設けて、前記溝部内に、液状化発生時に前記原地盤から前記溝部内への過剰間隙水の流入を許容して前記原地盤での間隙水圧を速やかに低下せしめ、かつ砂の流入を阻止する礫材を少なくとも前記礫層に連なる位置まで充填してなり、前記溝部の上部において、液状化発生時に前記原地盤から前記溝部内に流入した過剰間隙水を該溝部から地表に溢水させるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の噴砂防止構造であって、前記溝部の上部に、通水性を有する蓋体を装着してなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の噴砂防止構造であって、前記溝部の周囲に、通水性を有しかつ砂の通過を阻止する濾材としてのジオテキスタイルを設けてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１，２または３記載の噴砂防止構造であって、前記溝部の底部からその下方の原地盤に向けて、液状化発生時に該原地盤からの過剰間隙水を前記溝部に流入させるための鉛直ドレーンを設けてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３または４記載の噴砂防止構造であって、前記溝部を、前記原地盤に設置される構造物の地中外周部に一体に設けてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の噴砂防止構造であって、前記溝部内に、通水性を有しかつ砂の通過を阻止する濾材としてのジオテキスタイルを設けて、該ジオテキスタイルの縁部を前記溝部内において前記構造物の地中外周部に対して一体に固着してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、原地盤を舗装面により被覆した上で舗装面の要所に噴砂に対する弱点となる溝部を敢えて設けておき、液状化発生時にはその溝部を通して原地盤から過剰間隙水を積極的に排水することにより、原地盤での間隙水圧を速やかに低下せしめて噴砂が生じることを有効に防止することが可能である。
したがって本発明によれば、原地盤に液状化が発生しても舗装面に大きな不陸や沈下、浮き上がりが生じて長期にわたって使用不能になるといった最悪の事態を未然に回避し得るものとなり、液状化の発生自体を防止する場合に比べて遙かに簡便かつ低コストで重大な液状化被害を有効に防止することが可能であるし、特に広大な敷地全体を対象とする場合等において現実的かつ合理的な液状化対策として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態である噴砂防止構造を示す平面図および断面図である。
【図２】同、溝部の構成例を示す拡大断面図である。
【図３】同、溝部の他の構成例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態である噴砂防止構造を示す平面図および断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態である噴砂防止構造における溝部の構成例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図２に本発明の一実施形態を示す。
これは、建物や各種構造物を設置するための原地盤１が、表層１ａの下層に液状化しやすいを液状化層１ｂを有していて地震時には液状化を生じる懸念のある液状化地盤である場合において、その原地盤１が仮に液状化した場合においても地表に噴砂が生じることまでは防止するためのもので、原地盤１の表面を舗装面２により全面的に舗装したうえで、その舗装面２の要所に液状化発生時に原地盤１から過剰間隙水を積極的に排水することで噴砂の発生を防止するための機構を設けたことを主眼とする。
【００１８】
具体的には、原地盤１の表面を表層２ａとその下層の路盤層２ｂとによる舗装面２によって全面的に被覆するが、その路盤層２ｂを礫による通水性を有する礫層として形成し、その舗装面２の要所に複数の溝部３を所定間隔で設ける。溝部３は図１（ａ）に示すように互い平行な状態で一方向に沿うように設けることでも良いし、破線で示すようにそれに直交する方向にも設けて全体として格子状をなすように縦横に設けることでも良い。
舗装面２の仕様としては通常の車道の場合と同等程度で良く、たとえば通常のアスファルト舗装ないしコンクリート舗装程度で十分である。
また、溝部３の幅寸法や相互間隔は原地盤１や舗装面２の状況その他の条件を考慮して任意に設定すれば良いが、図１に示すように幅寸ｗはたとえば50cm程度、溝部３間の相互間隔Ｄはたとえば10〜30m程度とすると良い。
なお、図示例では溝部３を原地盤１の表層１ａの範囲に形成しているが、溝部３をさらに深くして液状化層１ｂに達するように形成することでも良い。
【００１９】
上記の溝部３は、図２にその断面を詳細に示すように、底部が原地盤１の表層１ａに達する深さに形成されて、その内部には礫材４が充填されているものであって、液状化発生時には溝部３内に充填された礫材４と上記の舗装面２における路盤層２ｂとしての礫層とが連なって原地盤１において発生する過剰間隙水を排水するための一連の通水路を形成するものである。
そのため、溝部３内における礫材４の粒度やその充填密度は、液状化発生時に原地盤１において発生する過剰間隙水の通水路として機能し得るような十分な透水性を有するように、かつ原地盤１から溝部３への砂の流入は阻止して溝部３を通しての地表への噴砂が生じることを防止し得るように、適切に設定されている。
【００２０】
なお、溝部３に充填する礫材４としては、路盤層２ｂとしての礫層を形成するための礫材と同等のものをそのまま使用することでも良い。また、礫材４を溝部３内に単に充填することでも良いが、礫材４をたとえばジオテキスタイル等の透水材による袋体に収納して土嚢を形成し、それを溝部３内に敷き詰めることでも良い。
また、溝部３の上部は単に開放しておいて礫材４を地表面に露出させておくことでも支障はないが、図示例のように蓋体５を装着しても良いし、蓋体５を設ける場合にはそれに通水孔を設ける等して通水性を有するものとしておくことも好ましい。
【００２１】
上記のように、原地盤１を舗装面２により被覆したうえで、その要所に所定間隔で溝部３を設けたことによって、原地盤１が液状化した際には溝部３が弱点となって溝部３を通して地表部に過剰間隙水の噴出や噴砂が生じようとする。
その際、原地盤１において発生した過剰間隙水は図２に細矢印で示すように原地盤１から溝部３内に流入し、溝部３内に充填されている礫材４中を上昇して路盤層２ｂとしての礫層に達するとその礫層内において水平各方向に流れて広範囲に拡散してしまい、それによって原地盤１での間隙水圧は速やかに散逸させることが可能である。
この場合、上記のように溝部３に通水性を有する蓋体５を設けておけば、原地盤１から溝部３内に流入した過剰間隙水の一部が破線矢印で示すように蓋体５を通して地表に溢水するので、間隙水圧をより早期に散逸せしめることができる。
【００２２】
一方、そのように過剰間隙水が溝部３を通して排水されることに伴い、原地盤１中の砂も図中の太矢印で示すように溝部３を通して地表に噴出しようとするが、溝部３には礫材４が充填されているので溝部３への砂の流出は自ずと阻止されてしまい、したがって溝部３を通して地表に噴砂が生じることは有効に防止される。
【００２３】
すなわち、本発明の構造は原地盤１の液状化の発生自体を有効に防止するものではなく、噴砂に対する弱点となるような溝部３を敢えて設けておいてそこで積極的に過剰間隙水の排水を促進することにより、液状化が発生した場合においても噴砂の発生には至らずにそれを有効に防止することを可能としたものであり、それにより液状化が発生しても舗装面２に大きな不陸や沈下、浮き上がりが生じて長期にわたって使用不能になるといった最悪の事態を未然に回避し得るものとなる。
したがって本発明によれば、液状化の発生自体を防止する場合に比べて遙かに簡便かつ低コストで重大な液状化被害を有効に防止することが可能であり、特に広大な敷地全体を対象とする場合等において現実的かつ合理的な液状化対策として有効である。
【００２４】
以上で本発明の基本的な実施形態について説明したが、以下に変形例や応用例を示す。
図３（ａ）〜（ｃ）は溝部３の他の構成例を示す。
図３（ａ）に示すものは、溝部３の上部両側に壁部６を設けるとともに、礫材４を溝部３内の底部にのみ充填してその上部を路盤層２ｂ（礫層）に通じるようにしたうえで、溝部３の上部は空洞部としたものであり、原地盤１から溝部３に流入した過剰間隙水を礫材４の上部から路盤層２ｂに拡散せしめて間隙水圧を散逸させるようにしたものである。
この場合、蓋体５のみならず壁部６にも通水孔を設けてそれらに通水性を持たせておくことにより、溝部３の上部に確保した空洞部から蓋体５および壁部６を通して地表および路盤層２ｂに対して過剰間隙水を有効に散逸させることが可能である。
なお、このような壁部６を設けるためには、一般的なＵ字溝の底面の一部を切除してそれを地表部に配置することが考えられ、それにより両側の壁部６を溝部３の上部に容易に設置することができる。
【００２５】
図３（ｂ）、（ｃ）に示すものは、溝部３の周囲に通水性を有しかつ砂の通過を阻止する濾材としてのジオテキスタイル７を設けたもので、（ｂ）はジオテキスタイル７を溝部３の周囲に全面的に設けたもの、（ｃ）はジオテキスタイル７を溝部３の底部の原地盤１との境界部および原地盤１と路盤層２ｂとの境界部に設けたものであり、いずれもジオテキスタイル７によって溝部３への砂の流入ひいては地表部への噴砂をより確実に防止することが可能である。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）は、溝部３の底部からその下方の原地盤１に向けて、液状化発生時に原地盤１から過剰間隙水を溝部３に積極的に流入させるための鉛直ドレーン８を所定間隔で設けたものである。この場合、鉛直ドレーン８は液状化の発生を防止する目的で設置するのではなく、あくまで液状化発生時の過剰間隙水の排水を目的とするものであり、したがって鉛直ドレーン８は原地盤１の深部に至るようにその全体にわたって設置する必要はなく、溝部３の底部周辺から過剰間隙水を効率的に集水し得るように設置することで十分である。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）は溝部３を建物等の構造物９の地中外周部に一体に設けたものである。
すなわち、原地盤１を被覆する舗装面２と構造物９との取り合い部は噴砂に対する弱点となりやすいことから、図５に示すように溝部３を構造物９の地中外周部に隣接させて設けてその内部に礫材４を地中外周部に密着させた状態で充填することにより、液状化発生時には舗装面２と構造物９との間において溝部３を通して過剰間隙水が積極的に排水されてそこでの噴砂を有効に防止することが可能となる。
その場合、図５（ｂ）に示すように溝部３内にジオテキスタイル７を設けてその縁部を溝部３内において構造物９の地中外周部に対して一体に固着しておくと、溝部３と構造物９との間に隙間が生じることをより確実に防止することが可能である。
【００２８】
以上で本発明の基本的な実施形態とその変形例や応用例について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、すなわち原地盤を被覆する舗装面の要所に礫材を充填した溝部を設けて、その溝部を通して過剰間隙水の排水を促進することにより噴砂を防止する構造とする限りにおいて、本発明は上記の各構成例を任意に組み合わせることも含めてさらに様々な設計的変更や応用が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１  原地盤（液状化地盤）
１ａ  表層
１ｂ  液状化層
２  舗装面
２ａ  表層
２ｂ  路盤層（礫層）
３  溝部
４  礫材
５  蓋体
６  壁部
７  ジオテキスタイル
８  鉛直ドレーン
９  構造物
【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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