(57)【要約】      （修正有）【課題】地盤改良体の施工ボリュームを低減した構造物の支持構造を提供する。【解決手段】地盤１６中の液状化層２０に設けられた、平面視にて枠状の第１地盤改良体１２と、第１地盤改良体１２上に間隔をあけて設けられ、構造物１８を支持する柱状又は壁状の第２地盤改良体１４と、を有する構造物の支持構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中の液状化層に設けられた、平面視にて枠状の第１地盤改良体と、
前記第１地盤改良体上に間隔をあけて設けられ、構造物を支持する柱状又は壁状の第２地盤改良体と、
を有する構造物の支持構造。
【請求項２】
前記第１地盤改良体は、該第１地盤改良体により囲まれた前記液状化層の液状化を抑制可能な強度を有し、前記第２地盤改良体は、前記構造物の鉛直荷重を支持可能な強度を有する請求項１に記載の構造物の支持構造。
【請求項３】
前記第１地盤改良体は、平面視にて格子状とされている請求項１又は２に記載の構造物の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に構築されて液状化層の液状化を防ぐ地盤改良体を有して構成される構造物の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤中に構築された格子状地盤改良体により、この軟弱地盤の変形を抑制して液状化の発生を防ぐ液状化対策技術がある。例えば、特許文献１には、噴射式撹拌深層混合処理工法と機械式撹拌深層混合処理工法とによって施工する格子状地盤改良体の施工方法が開示されている。
【０００３】
しかし、地表から離れた深い位置に液状化層が形成され、地表部に非液状化層が形成されている地盤においては、格子状地盤改良体を液状化層から地表部までの広範囲に渡って構築しなければならない。
【０００４】
よって、本来地盤改良すべき液状化層のボリュームに対して多くのボリュームの地盤改良体を施工しなければならず、大幅なコストアップになってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６５４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、地盤改良体の施工ボリュームを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様の発明は、地盤中の液状化層に設けられた、平面視にて枠状の第１地盤改良体と、前記第１地盤改良体上に間隔をあけて設けられ、構造物を支持する柱状又は壁状の第２地盤改良体と、を有する構造物の支持構造である。
【０００８】
第１態様の発明では、地盤中の液状化層に設けられた枠状の第１地盤改良体により、この第１地盤改良体に囲まれた液状化層の液状化を抑制することができる。また、第１地盤改良体上に設けられた第２地盤改良体により構造物を支持することができる。
【０００９】
また、第２地盤改良体は、第１地盤改良体上に間隔をあけて設けられているので、第２地盤改良体へ作用する、地盤の水平方向の慣性力が小さくなる。さらに、第２地盤改良体へ作用する、構造物の水平方向の慣性力の一部が地盤へ流れる。これらにより、第２地盤改良体から第１地盤改良体へ伝達される水平力を低減することができる。
【００１０】
さらに、枠状の第１地盤改良体を地盤の地表部まで構築するのに比べて、地盤改良体の施工ボリュームを低減することができる。
【００１１】
第２態様の発明は、第１態様の構造物の支持構造において、前記第１地盤改良体は、該第１地盤改良体により囲まれた前記液状化層の液状化を抑制可能な強度を有し、前記第２地盤改良体は、前記構造物の鉛直荷重を支持可能な強度を有する。
【００１２】
第２態様の発明では、第１地盤改良体と第２地盤改良体の強度を、それぞれの役割りに応じた強度とすることにより、第１地盤改良体及び第２地盤改良体の形成に用いる固化材の添加量を減らすことができ、施工コストを低減することができる。
【００１３】
第３態様の発明は、第１又は第２態様の構造物の支持構造において、前記第１地盤改良体は、平面視にて格子状とされている。
【００１４】
第３態様の発明では、格子状の第１地盤改良体の周面摩擦力及び底面の先端抵抗力によって、大きな鉛直支持力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、地盤改良体の施工ボリュームを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る構造物の支持構造を示す立面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る構造物の支持構造を示す斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る改良杭の施工手順の一例を示す平面断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る第２地盤改良体の配置のバリエーションを示す平面断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る第２地盤改良体の配置のバリエーションを示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る第２地盤改良体の配置のバリエーションを示す平面断面図である。
【図８】図８（ａ）は、心材が設けられた改良杭を示す平面断面図、図８（ｂ）は、断面を大きくした改良杭を示す平面断面図、図８（ｃ）は、４つの円柱状改良体によって形成された改良杭を示す平面断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る構造物の支持構造のバリエーションを示す立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る構造物の支持構造について説明する。
【００１８】
図１の立面図に示すように、本実施形態の構造物の支持構造１０は、第１地盤改良体１２と、第２地盤改良体としての地中柱１４とを有して構成され、地盤１６上に建てられた構造物としての低層建物１８を支持する。低層建物１８は、可燃性物質、高圧ガスなどの危険物を取り扱う工場となっている。
【００１９】
図１、図２の斜視図、及び図１のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、第１地盤改良体１２は、地盤１６中の深部に形成された液状化層２０（地震時に液状化する可能性のある地盤１６の層）に、平面視にて格子状(複数の枠状)に設けられている。図２には、第１地盤改良体１２と地中柱１４（第２地盤改良体）のみが示されている。以下の説明において、液状化層２０のうちの第１地盤改良体１２で囲まれた部分をそれぞれ液状化層２０Ａとする。
【００２０】
第１地盤改良体１２は、機械式撹拌深層混合処理工法、噴射式撹拌深層混合処理工法等の深層混合処理工法により、地盤１６中に改良杭２２、２４をラップさせて施工することにより形成されている。
【００２１】
平面視にて格子状の第１地盤改良体１２の交点に配置された改良杭２２は、液状化層２０の下面から、低層建物１８の基礎２６の下面へ達するように形成されている。改良杭２２の上部は、液状化層２０上に形成された表層２８に配置されて地中柱１４を構成している。改良杭２２の下部は、液状化層２０に配置されている。
【００２２】
隣り合う改良杭２２同士の間に配置された改良杭２４は、液状化層２０の下面から、液状化層２０の上面へ達するように形成されている。
【００２３】
第１地盤改良体１２及び地中柱１４（第２地盤改良体）を構築する際には、例えば、図４（ａ）〜（ｇ）の平面断面図に順に示すように、改良長の短い改良杭２４を先行して施工した後に、改良長の長い改良杭２２を施工する。
【００２４】
地中柱１４は、第１地盤改良体１２上に間隔をあけて設けられて第１地盤改良体１２に支持されている。また、地中柱１４の直上には低層建物１８の基礎２６が配置され、低層建物１８（基礎２６）が地中柱１４によって支持されている。すなわち、第１地盤改良体１２が人工地盤となって、低層建物１８を支持している。
【００２５】
第１地盤改良体１２は、この第１地盤改良体１２により囲まれた液状化層２０Ａの液状化を抑制可能な、格子間隔（枠の大きさ）と強度を有している。また、地中柱１４（第２地盤改良体）は、低層建物１８の鉛直荷重を支持可能であり、さらに、低層建物１８の鉛直荷重を第１地盤改良体１２へ流し、低層建物１８の水平荷重を地盤１６へ流すことが可能な強度を有している。すなわち、第１地盤改良体１２の強度と、地中柱１４（第２地盤改良体）の強度が異なる場合には、改良杭２２の上部と下部の強度が異なるように、改良杭２２の施工を行う。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に係る構造物の支持構造の作用と効果について説明する。
【００２７】
本実施形態の構造物の支持構造１０では、図１に示すように、地盤１６中の液状化層２０に設けられた枠状の第１地盤改良体１２により、この第１地盤改良体１２に囲まれた液状化層２０Ａの液状化を抑制することができる。また、第１地盤改良体１２上に設けられた地中柱１４（第２地盤改良体）により低層建物１８を支持することができる。
【００２８】
また、図１及び図２に示すように、地中柱１４（第２地盤改良体）は、第１地盤改良体１２上に間隔をあけて設けられているので、地中柱１４（第２地盤改良体）へ作用する、地盤１６の水平方向の慣性力が小さくなる。さらに、地中柱１４（第２地盤改良体）へ作用する、低層建物１８の水平方向の慣性力の一部が地盤１６へ流れる。これらにより、地中柱１４（第２地盤改良体）から第１地盤改良体１２へ伝達される水平力を低減することができる。
【００２９】
さらに、枠状の第１地盤改良体１２を地盤１６の地表部まで構築するのに比べて、地盤改良体の施工ボリュームを低減することができる。
【００３０】
また、第１地盤改良体１２と地中柱１４（第２地盤改良体）の強度を、それぞれの役割りに応じた強度とすることにより、第１地盤改良体１２及び地中柱１４（第２地盤改良体）の形成に用いる固化材の添加量を減らすことができ、施工コストを低減することができる。
【００３１】
さらに、格子状の第１地盤改良体１２の周面摩擦力及び底面の先端抵抗力によって、第１地盤改良体１２は大きな鉛直支持力を得ることができる。すなわち、強固な支持層が地盤中に形成されていなくても、第１地盤改良体１２の周面摩擦力を大きくとれる地盤（例えば、粘性土地盤）があれば、第１地盤改良体１２は十分な鉛直支持力を得ることができる。
【００３２】
また、このように第１地盤改良体１２は十分な鉛直支持力を有しているので、設備機器、防火壁、障壁などの配置や、建物（本例では、低層建物１８）の形状等によって建物の荷重が偏在している場合においても、この建物を確実に支持することができる。
【００３３】
本実施形態の低層建物１８のような危険物を扱う建物では、地盤の液状化による建物被害が大きくなることが懸念されるので、万全な液状化対策が求められている。しかし、本実施形態の低層建物１８のように建物が低層の場合、建物の重量も小さくなるので、建物の建設コストの内の液状化対策に掛かるコストの占める割合が大きくなってしまう。特に、地表から離れた深い位置に液状化層が形成されている地盤においては、格子状地盤改良体を液状化層から地表部までの広範囲に渡って構築しなければならないので、大幅なコストアップになってしまう。
【００３４】
これに対して、本実施形態の構造物の支持構造１０は、第１地盤改良体１２と、第２地盤改良体としての地中柱１４とを有して構成されているので、地震時において所定の支持力を発揮するとともに、低コストで構築することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態に係る構造物の支持構造について説明した。
【００３６】
なお、本実施形態では、図１及び図２に示すように、第２改良体を地中柱１４とした例を示したが、図５〜７の平断面図に示すように、第２地盤改良体を、第１地盤改良体１２上に間隔をあけて設けられて低層建物１８を支持する壁状の地盤改良体３２、３４、３６としてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、図３に示すように、平面視にて格子状の第１地盤改良体１２の交点の位置に地中柱１４（第２改良体）を配置した例を示したが、第２改良体は、平面視にて格子状の第１地盤改良体１２の交点以外の位置に配置してもよい。
【００３８】
さらに、本実施形態では、図３に示すように、平面視にて格子状の第１地盤改良体１２の交点の位置に地中柱１４（第２改良体）を配置した例を示したが、低層建物１８から作用する鉛直荷重が偏心荷重となる場合、例えば、大きな偏心荷重を受ける基礎２６の領域には、地中柱１４（第２改良体）の数を増やしたり、強度を大きくしたりしてもよい。また、例えば、比較的軽微な軸力（鉛直荷重）しか作用しない基礎２６の領域には、地中柱１４（第２改良体）を配置しない、又は、その領域に配置する地中柱１４（第２改良体）の強度を小さくしてもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、図１及び図２に示すように、改良杭２２の下部の強度を第１地盤改良体１２の仕様に基づいた強度とし、改良杭２２の上部の強度を地中柱１４（第２地盤改良体）の仕様に基づいた強度とした例を示したが、改良杭２２の上部及び下部を、第１地盤改良体１２の仕様に基づいた強度と、地中柱１４（第２地盤改良体）の仕様に基づいた強度との大きい方の強度にしてもよい。
【００４０】
改良杭２２、２４の強度を高める方法としては、改良杭２２、２４の形成に用いる固化材の添加量を増やす方法や、図８（ａ）の平面断面図に示すように、内部にＨ形鋼等の心材３０を配置する方法や、図８（ｂ）、（ｃ）の平面断面図に示すように、断面を大きくする方法が挙げられる。図８（ｃ）では、４つの円柱状改良体３８によって改良杭２２、２４が形成されている例が示されている。
【００４１】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、液状化層２０の下面から、液状化層２０の上面へ達するように改良杭２４を形成した例を示したが、図９の立面図に示すように、基礎２６の下面との間に隙間を有するようにして基礎２６の下面付近へ達するように改良杭２４を形成してもよい。このようにすれば、地中柱１４（第２地盤改良体）にせん断抵抗を付与することができる。
【００４２】
また、本実施形態の構造物の支持構造１０では、この構造物の支持構造１０により支持される構造物を低層建物１８とした例を示したが、例えば、構造物は、集合住宅、オフィスビル、高層建物等の他の建物であってもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態の構造物の支持構造１０では、第１地盤改良体１２を平面視にて格子状（複数の枠状）の地盤改良体により構成した例を示したが、第１地盤改良体は、平面視にて１つの枠状の地盤改良体により構成してもよい。
【００４４】
また、本実施形態の構造物の支持構造１０は、地盤１６上に新たな構造物を建てる際に適用してもよいし、既に構造物が建てられた地盤の地盤改修に適用してもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  構造物の支持構造
１２  第１地盤改良体
１４  地中柱（第２地盤改良体）
１６  地盤
１８  低層建物（構造物）
２０  液状化層
【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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