(57)【要約】【課題】土間コンクリートや床スラブ等の平面積が大きな床部材を備えた構造物に対して好適に液状化による被害を防止する（軽減させる）ことを可能にした構造物の液状化対策構造を提供する。【解決手段】液状化層Ｇ１を有する地盤Ｇ上に床部材３を設けて構築される構造物１の液状化対策構造Ａであって、粒状体４ａを敷設して形成され、床部材３の直下に配設された透水構造４と、透水構造４の内部あるいは透水構造４の直下に水平方向に配設され、且つ一端部６ｂ側を床部材３の直下から外側に延出させて配設された複数の貫通孔６ａを有する排水管６を具備してなる排水構造５とを備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化層を有する地盤上に床部材を設けて構築される構造物の液状化対策構造であって、
粒状体を敷設して形成され、前記床部材の直下に配設された透水構造と、
前記透水構造の内部あるいは前記透水構造の直下に水平方向に配設され、且つ一端部側を前記床部材の直下から外側に延出させて配設された複数の貫通孔を有する排水管あるいは一体形成された多孔質状の透水材を具備してなる排水構造とを備えて構成されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
【請求項２】
請求項１記載の構造物の液状化対策構造において、
前記地盤を掘削して形成した掘削孔に前記粒状体を敷設して前記透水構造が構成されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
【請求項３】
請求項１記載の構造物の液状化対策構造において、
前記地盤上に前記粒状体を盛土して前記透水構造が構成されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の構造物の液状化対策構造において、
前記排水管あるいは前記透水材の一端部側とともに前記透水構造を前記床部材の直下から外側に延出させて構成されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
【請求項５】
液状化層を有する地盤上に床部材を設けて構築される構造物の液状化対策構造であって、
粒状体を敷設して形成され、前記床部材の直下に配設された透水構造を備えて構成されており、
前記粒状体として高透水性の多孔質材料を用いるとともに、
前記透水構造が少なくとも一部を前記床部材の直下から外側に延出させて構成されていることを特徴とする構造物の液状化対策構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に液状化する地盤上に構築される構造物の液状化被害を低減するための構造物の液状化対策構造に関し、特に、工場や配送センターなどの大規模な土間コンクリート等（床部材）を備える構造物に用いて好適な液状化対策構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
緩い砂層などの液状化層が存在する地盤は、地震時に液状化層が液状化し、地盤が軟化するとともに、噴砂が生じたり、液状化層より上の地盤（上層の非液状化層など）や構造物に沈下、不陸、傾斜といった大きな変位を生じるケースが多々ある。
【０００３】
また、特に、工場や配送センターなど、大規模な土間コンクリートや床スラブ、捨てコンクリート等の床部材を備えた構造物が液状化地盤上に構築されている場合には、床部材によって液状化時の噴砂の逃げ道がない。このため、液状化した地盤の水圧（噴出圧）により床部材の接合部や柱との取り合い部などの弱点部分に集中的に水圧が作用し、この部分の床部材を割って噴砂が構造物内に流れ込み、大きな被害を招くケースがある。
【０００４】
これに対し、砂杭を造成して液状化地盤を締め固めて密度を上げたり、セメント系固化材などを用いて地盤改良を行う液状化対策が多用されている。また、セメント系固化材などを用いて地盤改良を行う液状化対策には、地盤内に格子状の壁を地盤改良によって造成する手法があり、この対策では、地震時にこの格子状壁によって地盤の変形（せん断変形）を小さくすることで液状化を抑止し、構造物に与える影響を軽減させることができる。
【０００５】
しかしながら、上記の砂杭や地盤改良による対策においては、一般に、構造物の基礎や床部材の下の液状化層を全層にわたって、また全面にわたって改良を行うため、比較的小規模な構造物に採用すると、改良ボリュームが大きくなって規模に対して費用が高額になり、その採用が困難になる。このため、小規模構造物などに対しては、例えば図１２（（ｂ）：（a）のＸ１−Ｘ１矢視図）に示すように、構造物１の下の地盤Ｇ（液状化層Ｇ１）に礫を敷設し、礫の間隙を通じて液状化時の噴砂、水を礫層２を通じて分散、導出させることによって、液状化に伴う沈下は生じるものの、過大な傾斜などの被害を生じさせないようにする対策が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２８９８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２０３９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、上記従来の構造物の下に礫を敷設する液状化対策は、地盤の液状化によって構造物下に生じた水圧を構造物の周囲から外側に導出して逃がし、液状化による被害を低減するものであるため、構造物の下から周囲の外側に水圧を導出させることが可能な距離（有効範囲）に限界がある。
【０００８】
このため、低コストで有効な対策であるが、工場や配送センターなど、大規模な土間コンクリートや床スラブ等の平面積が大きな床部材を備えた構造物の液状化対策としては、やはりその適用が困難であった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、土間コンクリートや床スラブ等の平面積が大きな床部材を備えた構造物に対しても、好適に液状化による被害を防止する（軽減させる）ことを可能にする構造物の液状化対策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】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の構造物の液状化対策構造は、液状化層を有する地盤上に床部材を設けて構築される構造物の液状化対策構造であって、粒状体を敷設して形成され、前記床部材の直下に配設された透水構造と、前記透水構造の内部あるいは前記透水構造の直下に水平方向に配設され、且つ一端部側を前記床部材の直下から外側に延出させて配設された複数の貫通孔を有する排水管あるいは一体形成された多孔質状の透水材を具備してなる排水構造とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の構造物の液状化対策構造においては、前記地盤を掘削して形成した掘削孔に前記粒状体を敷設して前記透水構造が構成されていることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の構造物の液状化対策構造においては、前記地盤上に前記粒状体を盛土して前記透水構造が構成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の構造物の液状化対策構造においては、前記排水管あるいは前記透水材の一端部側とともに前記透水構造を前記床部材の直下から外側に延出させて構成されていることがより望ましい。
【００１５】
本発明の構造物の液状化対策構造は、液状化層を有する地盤上に床部材を設けて構築される構造物の液状化対策構造であって、粒状体を敷設して形成され、前記床部材の直下に配設された透水構造を備えて構成されており、前記粒状体として高透水性の多孔質材料を用いるとともに、前記透水構造が少なくとも一部を前記床部材の直下から外側に延出させて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構造物の液状化対策構造においては、地震時に液状化が発生した場合に、構造物の床部材の直下に設けた透水構造で液状化に伴い発生した水を導水し、排水構造で構造物の直下から外側に順次排出することができる。
【００１７】
これにより、面積の大きい工場や配送センターなどの大規模な土間コンクリートや床スラブ等の床部材を備えて構造物が構築されていても、液状化時に水圧によって床部材が割れ、構造物内に噴砂や水が流れ込むなどの被害を確実に防止できる。
【００１８】
また、従来の対策のように液状化層を全て改良する必要がないため、液状化対策に要するコストを大幅に低減することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の構造物の液状化対策構造においては、透水構造の直下に排水構造を設けた場合においても、すなわち、排水管もしくは透水材を地中に埋設して排水構造を構築し、その上に粒状体を敷設して透水構造を構築して構造物の液状化対策構造を構成した場合においても、地震時に液状化が発生した際に、構造物の床部材の直下に設けた透水構造で液状化に伴い発生した水を導水し、排水構造で構造物の直下から外側に順次排出することができる。
【００２０】
これにより、面積の大きい床部材を備えて構造物が構築されていても、液状化時に水圧によって床部材が割れ、構造物内に噴砂や水が流れ込むなどの被害を確実に防止できる。さらに、このように構成した場合には、透水構造の厚さを薄くすることができ、さらなる低コスト化を図ることが可能になる。
【００２１】
また、礫などの粒状体で盛土を造成して透水構造を構築し、この透水構造の内部や直下に排水管もしくは透水材を埋設して排水構造を構築して構造物の液状化対策構造を構成した場合には、構造物（床部材）が透水構造の盛土によって周辺地盤よりも高くなる。このため、排水管もしくは透水材の一端部側を透水構造の外側に延出するだけで水を構造物の直下から外側に排出することができ、集水設備を不要にすることができる。
【００２２】
さらに、構造物の周辺地盤の少なくとも一部を掘削して盤下げし、盤下げして形成した空間に開口するように排水管もしくは透水材の一端部側を延出させて構造物の液状化対策構造を構成した場合には、構造物（床部材）、透水構造及び排水構造を盤下げした周辺地盤よりも相対的に高くすることができる。これにより、やはり、排水管もしくは透水材の一端部側を透水構造の外側に延出するだけで水を構造物の直下から外側に排出することができ、集水設備を不要にすることができる。
【００２３】
また、透水構造を構造物の直下から外側に延出させて構造物の液状化対策構造を構成した場合には、液状化時に、透水構造や排水構造の排水管もしくは透水材を通じて構造物の直下から外側の地表面に水（水圧）を排出させることができる。よって、集水設備を不要にすることができる。
【００２４】
また、透水構造の粒状体としてポーラスコンクリート等の極めて排水性（透水性）が高い多孔質材料を用いて構造物の液状化対策構造を構成した場合には、透水構造を排水構造として兼用することができる。また、このとき、透水構造の少なくとも一部を床部材よりも外側に延出させて構造物の液状化対策構造を構成することにより、地震時に液状化が発生した場合に、構造物の床部材の直下に設けた透水構造で液状化に伴い発生した水を導水しつつ構造物の直下から外側に順次排出することができる。
【００２５】
これにより、面積の大きい工場や配送センターなどの大規模な土間コンクリートや床スラブ等の床部材を備えて構造物が構築されていても、液状化時に水圧によって床部材が割れ、構造物内に噴砂や水が流れ込むなどの被害を確実に防止できる。
【００２６】
また、従来の対策のように液状化層を全て改良する必要がないため、液状化対策に要するコストを大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造を示す図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の優位性を確認する実験で用いた模擬地盤、実験条件を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の優位性を確認する実験の結果を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の変更例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の変更例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の変更例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の変更例を示す図である。
【図９】図８のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造の変更例を示す図であり、透水構造が排水構造を兼用するように構成した構造物の液状化対策構造を示す図である。
【図１１】図１０のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図１２】従来の構造物の液状化対策構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１から図１１を参照し、本発明の一実施形態に係る構造物の液状化対策構造について説明する。本実施形態は、地震時の地盤の液状化による構造物の被害を防止あるいは軽減させるための構造物の液状化対策構造に関し、特に、工場や配送センターなどの大規模な土間コンクリート等を備える構造物に用いて好適な液状化対策構造に関するものである。
【００２９】
本実施形態の構造物１は、工場や配送センターなどであり、図１及び図２に示すように、液状化層Ｇ１を有する地盤Ｇ上に構築されるとともに、地盤Ｇ上に例えば幅ｔ１が数十〜百ｍを超えるような平面積が大きい土間コンクリートや床スラブ等の床部材３を備えて構築されている。
【００３０】
そして、本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａは、構造物１の床部材３の直下の地盤Ｇに形成される透水構造４と、透水構造４に集水した水を排出するための排水構造５とを備えて構成されている。
【００３１】
本実施形態の透水構造４は、例えば構造物１の構築前に構造物１の床部材３の直下の地盤Ｇを全面的に掘削し、形成した掘削孔に礫等の粒状体４ａを充填して構築されている。また、例えば、液状化による地盤Ｇの沈下量が１０ｃｍ程度以下であると想定される場合には、透水構造４の厚さｔ２を２０〜３０ｃｍ程度として構築される。
【００３２】
一方、本実施形態において、排水構造５は、複数の貫通孔６ａを所定の数量、位置に備えてなる排水管（有孔管）６を透水構造４の掘削孔内に粒状体４ａに埋設するように敷設して構成されている。また、このとき、排水管６は、略水平に配設されるとともに、平面視で、その一端部６ｂ側を構造物１の床部材３よりも外側に延出させて配設されている。そして、本実施形態では、複数の排水管６が例えば１５〜２５ｍ程度の間隔で配設されるとともに、それぞれの一端部６ｂ側を地盤Ｇに埋設した集水枡、集水タンクなどの集水設備７に接続して設けられている。
【００３３】
また、構造物１の床部材３よりも低い位置に集水設備７内の水位があり、排水管６は、この集水設備７内の水位よりも排水管６内の水位が低くなるように配設されている。さらに、排水管６は、透水構造４の粒状体４ａ等が内部に入り込まないように貫通孔６ａにフィルタを取り付けて形成されている。
【００３４】
なお、排水管６の本数や配置（間隔）、口径、貫通孔６ａの数や大きさなどは、例えば、本願の出願人（発明者）によって既に特許出願を行った「特開２０１３−２８９８１号公報」の明細書の段落番号００２７から００３１に記載の手法に基づいて設定・設計すればよい。
【００３５】
そして、上記のように構成した本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａにおいては、地震時に地盤Ｇの液状化層Ｇ１が液状化した場合に、噴砂や水（地下水）が透水構造４に入り込み、これとともに、順次水が排水管６を通じて集水設備７に排出される。
【００３６】
これにより、例えば工場や配送センターなど、大規模な土間コンクリートや床スラブ等の平面積が大きな床部材３を備えた構造物１を液状化層Ｇ１を有する地盤Ｇ上に構築した場合であっても、本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａにより、円滑に構造物１の外側に水が導水して排出され、液状化に伴い発生した水で床部材３に大きな水圧が作用することがなくなる。
【００３７】
ここで、図３に示すように液状化地盤Ｇを人工的に作成し、この模擬地盤Ｇに本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａを設置した場合と、設置しなかった場合（Ｂ）の液状化時の水圧の差異を確認する実験を行った。この模擬実験により、図４に示すように、本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａを備えることで、液状化に伴う水圧を半分近くに低減させる効果（１０ｋＰａ近い水圧の低減効果）が得られることが実証された。
【００３８】
したがって、本実施形態の構造物の液状化対策構造Ａにおいては、地震時に液状化が発生した場合に、構造物１の床部材３の直下に設けた透水構造４で液状化に伴い発生した水を導水し、排水構造５で構造物１の直下から外側に順次排出することができる。
【００３９】
これにより、面積の大きい工場や配送センターなどの大規模な土間コンクリートや床スラブ等の床部材３を備えて構造物１が構築されていても、液状化時に水圧によって床部材３が割れ、構造物１内に噴砂や水が流れ込むなどの被害を確実に防止できる。
【００４０】
また、従来の対策のように液状化層Ｇ１を全て改良する必要がないため、液状化対策に要するコストを大幅に低減することが可能になる。
【００４１】
一方で、図５に示すように、排水管６を地中に埋設して排水構造５を構築し、その上に粒状体４ａを敷設して透水構造４を構築して構造物１の液状化対策構造Ａを構成するようにしてもよい。そして、この場合においても、地震時に液状化が発生した際に、構造物１の床部材３の直下に設けた透水構造４で液状化に伴い発生した水を導水し、排水構造５で構造物１の直下から外側に順次排出することができる。これにより、面積の大きい床部材３を備えて構造物１が構築されていても、液状化時に水圧によって床部材３が割れ、構造物１内に噴砂や水が流れ込むなどの被害を確実に防止できる。
【００４２】
さらに、このように構成した場合には、本実施形態の液状化対策構造Ａと比較し、透水構造４の厚さｔ２を薄くすることができ、さらなる低コスト化を図ることが可能になる。
【００４３】
また、図６に示すように、礫などの粒状体４ａで盛土を造成して透水構造４を構築し、この透水構造４の内部に排水管６を埋設して排水構造５を構築し、構造物１の液状化対策構造Ａを構成するようにしてもよい。この場合には、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になるとともに、構造物１（床部材３）が透水構造４の盛土（４ａ）によって周辺地盤Ｇよりも高くなる。このため、排水管６の一端部６ｂ側を透水構造４の外側に延出するだけで水を構造物１の直下から外側に排出することができ、集水設備７を不要にすることができる。
【００４４】
さらに、図７に示すように、図６に示した構造物の液状化対策構造Ａと逆に、構造物１の周辺地盤Ｇの少なくとも一部を掘削して盤下げし、盤下げして形成した空間Ｈに開口するように排水管６の一端部６ｂ側を延出させることで、図６と同様に構造物１（床部材３）、透水構造４及び排水構造５を盤下げした周辺地盤Ｇよりも相対的に高くすることができる。これにより、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になるとともに、排水管６の一端部６ｂ側を透水構造４の外側に延出するだけで水を構造物１の直下から外側に排出することができ、集水設備７を不要にすることができる。
【００４５】
また、図８及び図９に示すように、液状化による地盤Ｇの沈下量が小さいと判断される場合には、透水構造４を構造物１の直下から外側に延出させ、排水構造５の排水管６の一端部６ｂ側を透水構造４内に納めるようにして、構造物の液状化対策構造Ａを構成してもよい。この場合には、液状化時に、透水構造や排水構造の排水管を通じて構造物の直下から外側の地表面に水（水圧）を排出させることができる。よって、集水設備を不要にしつつ、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になる。
【００４６】
また、図１０及び図１１に示すように、透水構造４の粒状体４ａとしてポーラスコンクリート等の極めて排水性（透水性）が高い高排水性材（多孔質材料）を用いた場合には、透水構造４を排水構造５として兼用することができ、この場合であっても、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になる。このため、排水管６を備えずに構造物の液状化対策構造Ａを構成するようにしてもよい。また、このとき、透水構造４の一部を床部材３よりも外側に延出させて構造物の液状化対策構造Ａを構成すれば、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４７】
以上、本発明に係る構造物の液状化対策構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４８】
例えば、本実施形態では、排水構造５が複数の貫通孔６ａを所定の数量、位置に備えてなる排水管（有孔管）６を用いて構成されているものとしたが、本発明に係る排水構造は、例えば、一体に形成され、排水管６と同等の排水性能を有する多孔質状の透水材を用いて構成してもよい。そして、この場合においても、本実施形態の排水管６を備えてなる排水構造５と同様の作用効果を得ることが可能である。
また、透水構造４の透水係数は１×１０−２ｃｍ／ｓ程度以上、透水材を用いた排水構造５の透水係数は１ｃｍ／ｓ程度以上とし、透水構造４と排水構造５の透水係数に２オーダー以上の差を設けて透水構造４と排水構造５が形成されていることが望ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１      構造物
２      礫層
３      床部材
４      透水構造
４ａ    粒状体
５      排水構造
６      排水管
６ａ    貫通孔
６ｂ    一端部
７      集水設備
Ｇ      地盤
Ｇ１    液状化層
【図１】
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【図２】
2015048641.tif 000004
【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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