(57)【要約】【課題】地盤改良体による液状化が十分に抑制されない場合でも構造物の沈下を抑制する。【解決手段】地盤改良体１００は、平面視において地盤１０に構築された構造物２０を囲むように液状化層１２に構築されると共に下端部１１０Ａが液状化層１２の下の非液状化層１４に根入れされた縦壁状地盤改良部１１０と、縦壁状地盤改良部１１０の上端部１１０Ｂと接合され構造物２０側に延在した横壁状地盤改良部１２０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視において、地盤上に構築された構造物を囲むように、液状化層に構築されると共に、下端部が前記液状化層の下の非液状化層に根入れされた縦壁状地盤改良部と、
前記縦壁状地盤改良部の上端部と接合され、前記構造物側に延在した横壁状地盤改良部と、
を備えた地盤改良体。
【請求項２】
前記縦壁状地盤改良部の下端部は、壁厚部が構築されている、
請求項１に記載の地盤改良体。
【請求項３】
前記横壁状地盤改良部は、前記縦壁状地盤改良部の上端部の両側に延在している、
請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体。
【請求項４】
前記横壁状地盤改良部の上端部には、前記横壁状地盤改良部よりも単位体積当たりの質量が大きい錘部材が設けられている、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地盤改良構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、複数の住宅が構築された住宅地盤と道路が構築された道路地盤とに連結された複数の壁状改良体を形成して液状化層を区画して囲むように地盤改良体を構築している。
【０００３】
特許文献２には、地盤の液状化防止方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、建物直下の地盤部分を周辺地盤から遮断し、かつこの地盤部分にウェイトをかけて地盤拘束力を高めると共に、建物自身の重量を用いて地盤を拘束している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１８４６０号公報
【特許文献２】特許５０７１９３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液状化層を地盤改良体で囲んで拘束することで、地震時における液状化層のせん断変形が抑制され、この結果、液状化が抑制される。しかし、地盤改良体が囲む範囲が広い場合や巨大地震等により、液状化が十分に抑制されない場合があり、構造物が沈下する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記事実を鑑み、地盤改良体による液状化が十分に抑制されない場合でも構造物の沈下を抑制することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様は、平面視において、地盤上に構築された構造物を囲むように、液状化層に構築されると共に、下端部が前記液状化層の下の非液状化層に根入れされた縦壁状地盤改良部と、前記縦壁状地盤改良部の上端部と接合され、前記構造物側に延在した横壁状地盤改良部と、を備えた地盤改良体である。
【０００８】
第１態様では、縦壁状地盤改良部で囲まれた液状化層が液状化した際には、構造物の沈下による液状化した土の盛り上がりを、横壁状地盤改良部で蓋をすることで抑制し、液状化した土の移動を抑制する。このように、液状化した土の移動が抑制されることで、構造物の沈下は、土の圧縮による沈下成分だけとなり、構造物の沈下が抑制される。
【０００９】
なお、液状化した土の盛り上がりを横壁状地盤改良部で蓋をすることで、地盤改良体（横壁状地盤改良部）を上昇させる力が生じるが、縦壁状地盤改良部の下端部は非液状化層に根入れされているので、摩擦による抵抗力によって浮き上がりが抑制される。
【００１０】
このように、地盤改良体による液状化が十分に抑制されない場合でも構造物の沈下が抑制される。
【００１１】
第２態様は、前記縦壁状地盤改良部の下端部は、壁厚部が構築されている、第１態様に記載の地盤改良体である。
【００１２】
第２態様では、縦壁状地盤改良部の下端部は、壁厚部が構築されているので、摩擦抵抗力が増加する。よって、地盤改良体の上昇が更に抑制される。
【００１３】
第３態様は、前記横壁状地盤改良部は、前記縦壁状地盤改良部の上端部の両側に延在している、第１態様又は第２態様に記載の地盤改良体である。
【００１４】
第３態様では、構造物の左右で押し込み方向と引抜き方向に荷重が作用し、沈下と浮き上がりが発生する場合に、横壁状地盤改良部の一方側に生じる上昇する力及び他方側が沈もうとする力とも非液状化層に根入れされた改良体の摩擦抵抗力で抑えられる。よって、構造物の不同沈下が抑制される。
【００１５】
第４態様は、前記横壁状地盤改良部の上端部には、前記横壁状地盤改良部よりも単位体積当たりの質量が大きい錘部材が設けられている、第１態様〜第３態様のいずれか１項に記載の地盤改良体である。
【００１６】
第４態様では、横壁状地盤改良部の上端部に、横壁状地盤改良部よりも単位体積当たりの質量が大きい錘部材が設けられているので、地盤改良体の上昇が更に抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地盤改良体による液状化が十分に抑制されない場合でも構造物の沈下を抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の地盤改良体が構築された地盤のＸ方向に沿った縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の地盤改良体が構築された地盤の平面図である。
【図３】図１の要部の縦断面図である。
【図４】図３の要部を拡大した拡大縦断面図である。
【図５】第一変形例の地盤改良体が構築された地盤の図３に対応する縦断面図である。
【図６】第二変形例の地盤改良体が構築された地盤の図３に対応する縦断面図である。
【図７】第三変形例の地盤改良体が構築された地盤の図３に対応する縦断面図である。
【図８】第四変形例の地盤改良体が構築された地盤の図３に対応する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態の地盤改良体について説明する。
【００２０】
［構造］
先ず、本実施形態の地盤改良体１００の構造について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。
【００２１】
図１及び図３に示すように、地盤１０は、液状化する可能性のある軟弱な地盤の液状化層１２と、その液状化層１２の下の液状化する可能性の殆どない非液状化層１４と、を有している。なお、図示していないが、地盤１０における液状化層１２の上には、地表層が形成されている。また、地盤１０上（地表１０Ａ）には、ビル等の構造物２０が構築されている。本実施形態の構造物２０は、地盤１０に構築された布基礎やベタ基礎等の基礎２２に支持されている。そして、地盤１０には、地盤改良体１００が構築されることで地盤改良され、液状化層１２の液状化が抑制されている。なお、本実施形態では、構造物２０が構築されている地盤１０に後から地盤改良体１００を構築して地盤改良している。
【００２２】
図１〜図３に示すように、地盤改良体１００は、縦壁状地盤改良部１１０と横壁状地盤改良部１２０とを有している。縦壁状地盤改良部１１０は、図２に示すように平面視において、地盤１０に構築された構造物２０を囲むように、格子状に構成されている。
【００２３】
図１及び図３に示すように、縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａは、非液状化層１４に深く根入れされている。
【００２４】
地盤改良体１００の横壁状地盤改良部１２０は、縦壁状地盤改良部１１０の上端部１１０Ｂと接合され、上端部１１０Ｂの両側（構造物２０側とその反対側）に水平方向に略Ｔ字状に延在している。
【００２５】
別の観点から説明すると、横壁状地盤改良部１２０は、縦壁状地盤改良部１１０と構造物２０との間の地盤１０に蓋をするように設けられている（図２及び図４も参照）。
【００２６】
なお、横壁状地盤改良部１２０の端部１２０Ａは、基礎２２に密着させることが望ましい。しかし、本実施形態のように、後から横壁状地盤改良部１２０を施工する場合は、端部１２０Ａを基礎２２に密着させることは難しい。よって、本実施形態では、図４に示すように、横壁状地盤改良部１２０の端部１２０Ａを基礎２２との間に隙間をあけて施工し、そのあとに地盤１０上から掘り下げて、隙間に充填材１９０を充填している。充填材１９０は、土や水が通らない材料、例えば、モルタル等を用いることができる。
【００２７】
また、図４に示すように、本実施形態における地盤改良体１００の横壁状地盤改良部１２０は、上面レベル１２０Ｕが地盤１０の地表１０Ａの地表レベル１０ＡＵ以下になるように構築されている。また、構造物２０の基礎２２の底面の基礎底レベル２２Ｌは、横壁状地盤改良部１２０の上面レベル１２０Ｕ以下且つ下面レベル１２０Ｌ以上に位置するように構築されている。
【００２８】
また、本実施形態における地盤改良体１００の縦壁状地盤改良部１１０の壁厚は１ｍであり、その間隔（縦壁状地盤改良部１１０の対向する壁面の間隔）は３０ｍであり、下端部１１０Ａの根入り深さは５ｍである。また、本実施形態における地盤改良体１００の横壁状地盤改良部１２０の厚みは２ｍである。なお、これらの数値は、一例であって、限定されるものではない。
【００２９】
なお、本実施形態の地盤改良体１００の縦壁状地盤改良部１１０は、機械撹拌式工法や高圧噴射式工法により改良杭をラップさせて施工し、連続した改良壁とすることで、構築される。また、横壁状地盤改良部１２０は、各改良杭の上端部を拡径して円盤状とし、この円盤を連続してラップさせることで、構築される。よって、実際には、縦壁状地盤改良部１１０及び横壁状地盤改良部１２０の壁面は、平面でなく、凹凸がある。
【００３０】
［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３１】
本実施形態の地盤改良体１００の縦壁状地盤改良部１１０の間隔は３０ｍと、囲む範囲が広いので、液状化層１２の拘束力が小さく、その分液状化の抑制効果も小さい。よって、地震の大きさによっては、液状化層１２の液状化が十分に抑制されない場合がある。
【００３２】
ここで、構造物２０の沈下は、構造物２０が液状化した液状化層１２にめり込むことにより土を周囲に押しのけることで進行する。
【００３３】
しかし、本実施形態では、地盤改良体１００の縦壁状地盤改良部１１０で囲まれた液状化層１２が液状化した際には、構造物２０の沈下により周囲に押しのけた土の盛り上がりを、横壁状地盤改良部１２０で蓋をすることで抑制し、液状化した土の移動を抑制する。つまり、構造物２０が液状化した液状化層１２にめり込むことによる周囲への土の押しのけを抑制する。そして、このように、液状化した土の移動が抑制されることで、構造物２０の沈下は、土の圧縮による沈下成分だけとなり、構造物２０の沈下が抑制される。
【００３４】
なお、液状化した土の盛り上がりを横壁状地盤改良部１２０で蓋をすることで、地盤改良体１００（横壁状地盤改良部１２０）に上昇させる力（以降「上昇力」と記す）が生じるが、縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａは非液状化層１４に根入れされているので、摩擦による抵抗力によって浮き上がりが抑制される。
【００３５】
また、隣接する一方の構造物２０が沈下する場合では、横壁状地盤改良部１２０における縦壁状地盤改良部１１０よりも構造物２０側の一方側部分１２１Ａ（図３参照）に生じる上昇力が、他方側部分１２１Ｂ（図３参照）が沈もうとする際に発生する抵抗力で抑えられる。よって、地盤改良体１００の浮き上がりが更に抑制される。
【００３６】
このように、地盤改良体１００による液状化層１２の液状化が十分に抑制されない場合でも、構造物２０の沈下が抑制される。
【００３７】
また、既設の構造物２０を撤去したり移設したりすることなく、構造物２０の周囲に縦壁状地盤改良部１１０及び横壁状地盤改良部１２０を構築して、構造物２０の沈下を抑制することができる。なお、本実施形態では、構造物２０が構築されている地盤１０に後から地盤改良体１００を構築して地盤改良しているが、これに限定されない。地盤改良体１００を構築して地盤改良した地盤１０上に後から構造物２０を構築してもよい。
【００３８】
なお、前述したように、構造物２０の沈下は、構造物２０が液状化した液状化層１２にめり込むことにより土を周囲に押しのけることで進行する。そして、構造物２０の沈下により周囲に押しのけた土の盛り上がりを横壁状地盤改良部１２０で抑制することで、構造物２０の沈下を抑制している。
【００３９】
よって、構造物２０の基礎２２の底面の基礎底レベル２２Ｌが、横壁状地盤改良部１２０の上面レベル１２０Ｕよりも浅い位置にあって、両者の間に隙間がある場合は、横壁状地盤改良部１２０よりも上にも押しのけた土が移動するので、構造物２０の沈下が効果的に抑制されないので好ましくない。
【００４０】
本実施形態では、構造物２０の基礎２２の底面の基礎底レベル２２Ｌは、横壁状地盤改良部１２０の上面レベル１２０Ｕ以下に位置するように構築されているので、構造物２０の沈下が効果的に抑制されるので、好適である。
【００４１】
また、横壁状地盤改良部１２０の上面レベル１２０Ｕが、地盤１０の地表１０Ａの地表レベル１０ＡＵよりも高いと、横壁状地盤改良部１２０の構築方法が複雑になり好ましくない。
【００４２】
本実施形態では、地盤改良体１００の横壁状地盤改良部１２０は、上面レベル１２０Ｕが地盤１０の地表１０Ａの地表レベル１０ＡＵ以下になるように構築されているので、好適である。
【００４３】
ここで、前述のように、液状化層１２が液状化し、構造物２０が沈下しようとする際に、液状化層１２の土が押しのけられて盛り上がることを、横壁状地盤改良部１２０が蓋をして抑制することで、構造物２０の沈下を抑制している。
【００４４】
よって、横壁状地盤改良部１２０が蓋として機能させるためには、横壁状地盤改良部１２０（地盤改良体１００）を上昇させないことが重要である。そして、本実施形態では、地盤改良体１００の上昇を、縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａを非液状化層１４に根入れさせた部分の摩擦抵抗力によって抑えている。したがって、地盤改良体１００を上昇させる上昇力よりも、下端部１１０Ａの根入れ部分の抵抗力を大きくする必要がある。よって、次に、この上昇力に対抗するために必要な抵抗力について説明する。
【００４５】
まず、液状化層１２が液状化することによって、地盤改良体１００には浮力Ｆ１が発生する。更に、前述したように、構造物２０が沈下することよって、構造物２０が押しのけた液状化層１２の土が横壁状地盤改良部１２０を押し上げる押上力Ｆ２が作用する。
【００４６】
Ｆ１は、液状化層１２中にある地盤改良体１００の体積Ｖ（ｍ３）に比重Ｓ（ｋＮ/ｍ３）を乗じた値となる。
【００４７】
Ｆ２は、構造物２０が押しのけた液状化層１２の土の体積分の圧力に補正係数αを乗じた値と考えられる。具体的には、構造物２０の接地圧Ｐ（Ｎ）に液状化した液状化層１２のポアソン比Ｔと補正係数αを乗じた値と考えられる。
【００４８】
そして、これらＦ１とＦ２との和である上昇力よりも、縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａの非液状化層１４への根入れによる摩擦による抵抗力が大きくなるように、下端部１１０Ａの根入れ深さを設定すればよい。
【００４９】
前述したように、本実施形態では、縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａの非液状化層１４への根入れ深さは５ｍである。そして、計算された摩擦による抵抗力は、Ｆ１とＦ２との和よりも大きいので、浮き上がり防止される。
【００５０】
（第一変形例）
つぎに本実施形態の第二変形例について説明する。
【００５１】
［構造］
先ず本変形例の構造について説明する。
【００５２】
図５に示すように、第一変形例の地盤改良体１０２の縦壁状地盤改良部１１０における非液状化層１４に根入れした下端部１１０Ａには、壁厚部１１８が構築されている。縦壁状地盤改良部１１０の壁厚部１１８は、改良杭の下端部を拡径することで構築される。
【００５３】
［作用及び効果］
次に本変形例の作用及び効果について説明する。
【００５４】
縦壁状地盤改良部１１０の下端部１１０Ａに壁厚部１１８を構築することで、抵抗力等が大きくなるので、地盤改良体１０２の上昇を更に抑制することができる。
【００５５】
（第二変形例）
つぎに本実施形態の第一変形例について説明する。
【００５６】
［構造］
先ず本変形例の構造について説明する。
【００５７】
図６に示すように、第二変形例の地盤改良体１０４は、横壁状地盤改良部１２０の端部１２０Ａから構造物２０の基礎２２の下に延在する延在部１２２が構築されている。
【００５８】
［作用及び効果］
次に本変形例の作用及び効果について説明する。
【００５９】
地盤改良体１０４の横壁状地盤改良部１２０に構築された延在部１２２によって、構造物２０の基礎２２を支えるので、構造物２０の不同沈下を抑制することができる。
【００６０】
（第三変形例）
つぎに本実施形態の第三変形例について説明する。
【００６１】
［構造］
先ずに本変形例の構造について説明する。
【００６２】
図７に示すように、第三変形例の地盤改良体１０６の横壁状地盤改良部１２０の上端部には、錘部材の一例としての鉄板１５０が設けられている。なお、鉄板１５０は、本変形例では、平面視において、横壁状地盤改良部１２０と同じ又は略同じ大きさである。また、鉄板１５０は、その一部又は全部が地盤１０から露出していてもよい。
【００６３】
［作用及び効果］
次に本変形例の作用及び効果について説明する。
【００６４】
地盤改良体１０６の横壁状地盤改良部１２０の上端部に設けた鉄板１５０が錘として機能することで、地盤改良体１０６の上昇を更に抑制することができる。
【００６５】
・その他
なお、鉄板１５０の厚み及び大きさは、適宜設定すればよい。例えば、図８に示す第四変形例の地盤改良体１０９の鉄板１５２のように、平面視において横壁状地盤改良部１２０よりも小さいが、鉄板１５０（図７参照）よりも厚く、横壁状地盤改良部１２０の上端部に一部が埋設していてもよい。また、図示は省略するが、横壁状地盤改良部１２０の上端部に、複数の鉄板が設けられていてもよい。
【００６６】
また、横壁状地盤改良部１２０の上端部に設ける錘部材は、鉄板以外、例えば、コンクリートで構成された板材であってもよい。更に、錘部材は、板状以外の形状であってもよい。要は、横壁状地盤改良部１２０の上端部に設ける錘部材は、横壁状地盤改良部１２０よりも単位体積当たりの質量が大きい材料で構成されていればよく、またその大きさや形状もどのようなものであってもよい。
＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６７】
例えば、上記実施形態及び変形例では、縦壁状地盤改良部１１０と横壁状地盤改良部１２０とは、一体となって構築されていたが、これに限定されない。縦壁状地盤改良部１１０の上端部１１０Ｂに、別途作製した横壁状地盤改良部１２０を接合してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態及び変形例の地盤改良体１００、１０４、１０６、１０９の縦壁状地盤改良部１１０は、平面視矩形状であったが、これに限定されない。矩形以外の多角形（三角形、平行四辺形及び六角形等）であってもよいし、その他の形状（平面視Ｌ字状、Ｔ字状及び曲線で形成された形状）であってもよい。また、縦壁状地盤改良部１１０は、平面視において格子状に区画したが、これに限定されない。矩形以外の形状が連続した構成であってもよい。
【００６９】
更に、縦壁状地盤改良部１１０は連続しておらず、単体で構築されていてもよい。その場合、横壁状地盤改良部１２０は、構造物２０側（内側）にのみ延在した構成（垂直断面が逆Ｌ字状）であってもよい。但し、両側に延在（垂直断面がＴ字状）した構成である方が、横壁状地盤改良部１２０における縦壁状地盤改良部１１０よりも構造物２０側の一方側部分１２１Ａ（図３参照）に生じる上昇力が、他方側部分１２１Ｂ（図３参照）が沈もうとする際に発生する抵抗力で抑えられるので、好適である。
【００７０】
更に、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。また、実施形態及び複数の変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。
【００７１】
＜参考例＞
次に、参考例について説明する。
【００７２】
参考例の地盤改良体は、構造物２０側の一方側部分１２１Ａを有しておらず、縦壁状地盤改良部１１０が構造物２０の基礎２２と近接又は接触している。なお、縦壁状地盤改良部１１０が構造物２０の基礎２２に近接している場合は、その隙間に充填材１９０を充填することが望ましい。また、構造物２０と反対側に延在する他方側部分１２１Ｂを有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００７３】
そして、地盤改良体１００の縦壁状地盤改良部１１０で囲まれた液状化層１２が液状化しても、縦壁状地盤改良部１１０は基礎２２に近接又は接触しているので、構造物２０の沈下により周囲に押しのけた土の盛り上がりが抑制される。よって、構造物２０の沈下が抑制される。
【符号の説明】
【００７４】
１０      地盤
１２      液状化層
１４      非液状化層
２０      構造物
１００      地盤改良体
１０２      地盤改良体
１０４      地盤改良体
１０６      地盤改良体
１０９      地盤改良体
１１０      縦壁状地盤改良部
１１０Ａ    下端部
１１０Ｂ    上端部
１１８      壁厚部
１２０      横壁状地盤改良部
１２０Ａ    端部
１２２      延在部
１５０      鉄板（錘部材の一例）
１５２      鉄板（錘部材の一例）
【図１】
2019090306.tif 000003
【図２】
2019090306.tif 000004
【図３】
2019090306.tif 000005
【図４】
2019090306.tif 000006
【図５】
2019090306.tif 000007
【図６】
2019090306.tif 000008
【図７】
2019090306.tif 000009
【図８】
2019090306.tif 000010