(57)【要約】【課題】地盤の強非線形化や液状化による直接基礎構造物の被害を抑制しつつ、構造物に入力する加速度を低減する軟弱地盤を利用した地盤免震構造を実現する。【解決手段】硬質地盤１よる下層と、液状化地盤である軟弱地盤２による上層とにより構成される地盤上の構造物３の基礎に対して、前記軟弱地盤に未改良層ｈ１を厚さ方向に残しつつ、地盤改良体４を用いて改良する軟弱地盤を利用した地盤免震構造において、前記地盤改良体は、上面に構造物が配置される平板部６と、該平板部の下面に取り付けられて平板部の各辺に垂直に設けられた脚板からなる底面がない枠組み７とを有し、前記地盤改良体と前記下層との間に前記未改良層が介在している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質地盤による下層と、液状化地盤である軟弱地盤による上層とにより構成される地盤上の構造物の基礎に対して、前記軟弱地盤に未改良層を厚さ方向に残しつつ、地盤改良体を用いて改良する軟弱地盤を利用した地盤免震構造において、前記地盤改良体は、上面に構造物が配置される平板部と、該平板部の下面に取り付けられて平板部の各辺に垂直に設けられた脚板からなる底面がない枠組みとを有し、前記地盤改良体と前記硬質地盤による下層との間に前記未改良層が介在していることを特徴とする軟弱地盤を利用した地盤免震構造。
【請求項２】
請求項１記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造において、前記地盤改良体における枠組みの内部には、前記平板部の下面で格子状に垂直に取り付けられた格子板を有し、該格子板と前記硬質地盤による下層との間に前記未改良層が介在していることを特徴とする軟弱地盤を利用した地盤免震構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造において、前記地盤改良体は、ＲＣ床版と他の地盤改良体を併用することを特徴とする軟弱地盤を利用した地盤免震構造。
【請求項４】
請求項３記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造であって、前記ＲＣ床版の上面には、重心が中心になるとともに、分散的に配置された構造物群を設けることを特徴とする軟弱地盤を利用した地盤免震構造。
【請求項５】
請求項４記載の地盤免震構造であって、前記構造物群を立設する際に生じる前記地盤改良体の排土重量と、前記構造物群の重量とを等しくすることを特徴とする軟弱地盤を利用した地盤免震構造。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の強非線形化や液状化による直接基礎構造物の被害を抑制しつつ、構造物に入力する加速度を低減する軟弱地盤を利用した地盤免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤が液状化したり、超軟弱地盤が大きな地震力を受けると、地盤からの大きな強制変形により、構造物の基礎などに被害をもたらす。そこで、このような軟弱地盤の地盤に直接基礎の構造物を構築する場合、地盤改良を行い地盤の強非線形化や液状化を防止していた。これらの対策は、沈下や傾斜などの被害を軽減するものである。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし一方で、地盤剛性が強くなることにより、構造物に入力する地震加速度は大きくなり、地盤改良したためにかえって構造物が慣性力で被害を生じる場合がある。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は軟弱地盤を全深度にわたり改良するのではなく、未改良部分を残す地盤免震構造において、コスト縮減、工期短縮が可能であるとともに、安定性の高い地盤免震構造を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、硬質地盤による下層と、液状化地盤である軟弱地盤による上層とにより構成される地盤上の構造物の基礎に対して、前記軟弱地盤に未改良層を厚さ方向に残しつつ、地盤改良体を用いて改良する軟弱地盤を利用した地盤免震構造において、前記地盤改良体は、上面に構造物が配置される平板部と、該平板部の下面に取り付けられて平板部の各辺に垂直に設けられた脚板からなる底面がない枠組みとを有し、前記地盤改良体と前記硬質地盤による下層との間に前記未改良層が介在していることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記地盤改良体における枠組みの内部には、前記平板部の下面で格子状に垂直に取り付けられた格子板を有し、該格子板と前記硬質地盤による下層との間に前記未改良層が介在していることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記地盤改良体が、ＲＣ床版と他の地盤改良体を併用することを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記ＲＣ床版の上面に、重心が中心になるとともに、分散的に配置された構造物群を設けることを特徴としている。
【０００９】
請求項５記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記構造物群を立設する際に生じる前記地盤改良体の排土重量と、前記構造物群の重量とを等しくすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、硬質地盤による下層と、液状化地盤である軟弱地盤による上層とにより構成される地盤上の構造物の基礎に対して、前記軟弱地盤に未改良層を厚さ方向に残しつつ、地盤改良体を用いて改良する地盤免震構造において、前記地盤改良体は、上面に構造物が配置される平板部と、該平板部の下端に取り付けられて平板部の各辺に垂直に設けられた脚板からなる底面のない枠組みとを有することから、地盤改良体としての剛性や安定性を十分に維持したままで、地盤改良体自身の体積を減少できるため、物量の減少に伴うコスト削減や工期短縮等、施工性のよい構造とすることが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記地盤改良体における枠組みの内部には、前記平板部の下面で格子状に垂直に取り付けられた格子板を有することから、上記と同様に地盤改良体としての剛性や安定性を十分に維持したままで、地盤改良体自身の体積を減少できるため、物量の減少に伴うコスト削減や工期短縮等、施工性のよい構造とすることが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記地盤改良体が、ＲＣ床版と他の地盤改良体を併用することから、基礎の沈下が一様でなく、場所により異なった沈下を起こすといった不同沈下を抑制する効果を有するとともに、全体が沈下した際にはＲＣ床版の下面にジャッキアップや薬液注入を行う等の修復作業を施すことが可能である。
【００１３】
請求項４記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記ＲＣ床版の上面に、重心が中心になるとともに、分散的に配置された構造物群や橋脚群を設けることから、地盤の強非線形化や液状化が起こった場合にも局所的な不同沈下を抑制することが可能となり、配管や橋桁等の相対変位がなく、構造物や配管施設等への被害を最小限に押さえることを可能にするものである。
【００１４】
請求項５記載の軟弱地盤を利用した地盤免震構造は、前記構造物群を立設する際に生じる前記地盤改良体の排土重量と、前記構造物群の重量とを等しくすることから、構造物群と地盤改良体を併せた重量が、構造物群を配置しない場合の地盤改良体の重量に等しくなるため、地盤改良体の安定性は一層増すこととなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の基本構成である地盤免震構造を示す図である。
【図２】本発明に係る剛性の高い地盤改良材を用いた地盤改良体の構造の変形例を示した図である（第１の実施の形態）。
【図３】本発明に係るＲＣ床版と他の地盤改良材を用いた地盤改良体の構造を示す図である（第２の実施の形態）。
【図４】本発明に係るＲＣ床版を用いた地盤免震構造を示した図である（第３の実施の形態）。
【図５】地盤改良体の形状の変形例を示した図である（第４、第５の実施の形態）。
【図６】本発明に係る地盤改良体の補助工法を示した図である（第１、第２の参考例）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に、本発明に係る軟弱地盤を利用した地盤構造の基本構成を示す。図１より明らかなように、硬質地盤１よりなる下層と、軟弱地盤２よりなる上層とより構成される地盤上に設けられた構造物３は、その基礎部が地盤改良体４により改良されているが、前記軟弱地盤２の下方には一部の深度に対して未改良部分ｈ１を残している。
【００１７】
地盤における軟弱地盤２が液状化すると、地震加速度の振幅が小さくなるため、剛性低下及び履歴減衰を引き起こすこととなり、該軟弱地盤２の上面に位置する構造物３にとっては、免震効果を発揮するものである。本発明の基本構成となる地盤免震構造は、この原理を活用し、軟弱地盤２の全深度Ｈ１のうち、下方に未改良部分ｈ１を残すことにより、未改良部分ｈ１が、強非線形化または液状化することにより、構造物３への地震入力加速度を低減するものである。
【００１８】
なお、本発明の基本構成となる地盤免震構造における必要条件としては、地盤改良体４が軟弱地盤２に比べて十分な剛性を有していること、硬質地盤１よりなる下層も十分な剛性を有していることが挙げられる。また、前記未改良部分ｈ１の厚さは、要求される耐震性能に応じて自由に設定することが可能である。
【００１９】
基本構成となる地盤免震構造は、直接基礎の構造物でアスペクト比があまり大きくなく、慣性力に対して泥弱な建築物に適した構造である。
【００２０】
ここで用いられる地盤改良体４は、締固めた砂（サンドコンパクションパイル工法等による）、ソイルセメント系（深層混合処理）改良体、発泡スチロール、土嚢（ソイルパックバッグ）、ＲＣ床版５等が考えられるが、これにこだわるものではなく、液状化や強比線形化を防止することの出来る地盤改良材であれば、いずれでもよい。
【００２１】
ただし、このような地盤改良体４は、コストが高く設計条件に合わない場合が多い。このため、特にソイルセメント系（深層混合処理）改良体やＲＣ床版５等、剛性を有する地盤改良材であれば、図２に示すように該地盤改良体４の構造を工夫し、体積を減少させて適用させればよい。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図２（ａ）に示す地盤改良体４は、上面に構造物３が配置された平板部６と、該平板部６の下面に取り付けられて、平板部の各辺に垂直に設けられた脚板からなる枠組み７とを有している。
【００２３】
これら、枠組み７とその上面に設けられた平板部６による箱体は、底面がなく、内部７ａは空洞であり、軟弱地盤２が充填されている。これら該枠組み７に囲まれた軟弱地盤２は、非線形化しづらいため、従来より用いられている長方体の地盤改良体４と同じ効果を有することとなる。
【００２４】
また、図２（ｂ）に示すように、前記内部７ａにさらに枠組み７と同様の厚さおよび長さを有する格子板８を用いて格子を設けることにより、前記地盤改良体４の平板部６は、前記構造物３の荷重によるたわみ等の変形に対する強度を増し、基礎構造としての強度、及び安定性が高まることとなる。
【００２５】
上述する構成により、地盤改良体４としての剛性や安定性を十分に維持したままで、地盤改良体４自身の体積を減少できるため、物量の縮減に伴うコスト縮減や工期短縮等、施工性のよい構造とすることが可能となる。
【００２６】
なお、前記平板部６と前記枠組み７に、同一の地盤改良材を用いてもよいが、平板部６に前記ＲＣ床版５、枠組み７に他の地盤改良材を用いる、といったように複数の地盤改良材を併用してもよい。
【００２７】
（第２の実施の形態）
その他の地盤改良体４の構造においても、前記地盤改良体４に複数の地盤改良材を組み合わせて併用することが可能である。一例として図３に、前記ＲＣ床版５の上面に構造物３を配置し、前記ＲＣ床版５の周囲には他の地盤改良材を併用するような地盤改良体４の構造を示す。
【００２８】
ＲＣ床版５を用いる地盤改良体４の構造による効果は、ＲＣ床版５に構造物３を立設することにより、基礎の沈下が一様でなく、場所により異なった沈下を起こすといった現象である不同沈下を抑制する効果を有するとともに、全体が沈下した際にはＲＣ床版５の下面にジャッキアップや薬液注入を行う等の修復作業を施すことが可能である。
【００２９】
（第３の実施の形態）
前記ＲＣ床版５を適用した地盤免震構造の一例として、ＲＣ床版５の上面に配置する構造物３には、図４に示すように、工場施設群のような広い構造物群１１や橋脚群を適用することが可能である。ただし、これらの構造物群１１や橋脚群は、全体としてアスペクト比が小さいことが必要条件であり、前記地盤改良体４に対して荷重が偏心してかからないよう、前記構造物群１１や橋脚群の荷重の重心を地盤改良体４の中心に位置させる必要がある。
【００３０】
これら地盤免震構造の効果は、構造物３どうしが配管や橋桁等により連結されるような広い構造物群１１全体を前記ＲＣ床版５上に配置することによって、地盤の強非線形化や液状化が起こった場合にも局所的な不同沈下を抑制することが可能となり、配管や橋桁等の相対変位がなく、構造物や配管施設等への被害を最小限に押さえることを可能にするものである。
【００３１】
なお、前記構造物群１１や橋脚群を地盤改良体４に配置する際に、構造物群１１や橋脚群の荷重と等しい重量だけ地盤改良体４を掘削し、構造物群１１と地盤改良体４を併せた重量が、構造物群１１や橋脚群を配置しない場合の地盤改良体４の重量に等しくなるように施工すると、地盤改良体４の安定性は一層増すこととなる。
【００３２】
（第４の実施の形態）
ところで、本実施の形態のように構造物３の基礎に地盤改良体４を用いた場合には、先にも述べた不同沈下が起こりやすい。特に、前記地盤改良体４の上面に立設された構造物３について、地盤改良体４の中心部に荷重の重心がかからないような偏心荷重の構造物３に地盤改良体４による基礎を設ける場合には、不同沈下や傾斜が起こりやすい。このような場合には、図５（ａ）に示すように、重心の偏っている側の前記地盤改良体４を他の側より厚くし、重心の偏っている側の未改良部分ｈ１２をその他の側の未改良部分ｈ１１より薄くすればよい。
【００３３】
（第５の実施の形態）
図５（ｂ）に示すように、前記構造物３は偏心荷重ではないが、地盤の硬質地盤１よりなる下層が不整形地盤の場合にも、前記地盤改良体４の下面において未改良部分ｈ１の厚さが部分的に異なることにより、地震時の加速度振幅に差が生じ、不同沈下を生じる原因となりやすい。このため、未改良部分ｈ１の厚さが均一となるよう、前記地盤改良体４の下面を硬質地盤１よりなる下層と平行になるように設ければよい。
【００３４】
これにより、地盤改良体４の下面全域に対して未改良部分ｈ１が同じ厚さを保つため、入力される地震加速度の低減量が一定となり、これら地盤改良体４の安定性が一層増すこととなる。
【００３５】
（第１の参考例）
また、地盤改良体４に係る補助工法としては、不同沈下を防止することを目的とした工法として、図６に示すように、前記地盤改良体４と硬質地盤１よりなる下層とを複数の棒材９を介して連結すればよい。前記地盤改良体４と硬質地盤１よりなる下層とそれぞれに対して垂直に前記棒材９を設けることにより、前記地盤改良体４が不同沈下を起こそうとして生じる圧縮力に対して、前記棒材９が逆らうことにより、不同沈下を防ぐものである。
【００３６】
（第２の参考例）
さらに、前記地盤改良体４の側面からの地震加速度の入力を低減することを目的とした場合には、図６に示すように、地盤改良体４の側面に粘性材やクッション材などの側面入力低減材１０を設ける。該側面入力低減材１０としては、アスファルトやエラストマー（ゴム）等の部材が考えられるが、粘性を有する材料であればこれにこだわるものではない。
【００３７】
上述するような補助工法を実施することにより、前記地盤改良体４を安定させて、不同沈下や傾斜などの被害を抑制しつつ、構造物３に入力される地震加速度を低減することが可能となる。
【００３８】
なお、これまでに示したすべての実施の形態について、前記地盤改良体４は、単一の地盤改良材を用いてもよいし、複数の地盤改良材を併用して用いてもかまわない。
【００３９】
このように、本実施の形態はあくまでも一部の事例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本実施の形態に減退されずにいかなる形態をも採用しうることは、言うまでもない。 
【符号の説明】
【００４０】
１…硬質地盤  ２…軟弱地盤  ３…構造物  ４…地盤改良体  ５…ＲＣ床版  ６…平板部  ７…枠組み  ７ａ…内部  ８…格子板  ９…棒材  １０…側面入力低減材  １１…構造物群  ｈ１…未改良部分（未改良層）
【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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