(57)【要約】      （修正有）【課題】地震時に地盤が液状化し、構造物が沈下や倒壊することがある。そこで従来から地盤の液状化対策が考えられてきた。しかし、基礎杭の周辺に砂利等のドレーン材を使用する工法に関しては、砂利等と土が混ざらないようにすることに困難を伴い、安定した水みちの構築が難しい等の問題がある。基礎杭の側面にドレーン材を捲装する工法に関しては、ドレーン材の固定に時間を要する等の問題がある。上記問題点を解決する地盤液状化対策手段を備えた基礎杭及び同基礎杭を使用した建築物の基礎構造を提供する。【解決手段】ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体２と、同筒状体の側面を覆う透水性部材１とからなる液状化防止手段を杭の側面に備えたことを特徴とする液状化対策基礎杭６、及び同基礎杭を用いた基礎構造。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体と、
筒状体の側面を覆う透水性部材とからなる液状化防止手段を杭の側面に備えたことを特徴とする液状化対策基礎杭
【請求項２】
液状化防止手段を備えた杭が、
鋼管と、
鋼管の内側側面に取り付けた耐衝撃性硬質ビニール管と、
耐衝撃性硬質ビニール管の中に注入される少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料とからなることを特徴とする請求項１記載の液状化対策基礎杭
【請求項３】
地盤の液状化対策のための基礎構造であって、
請求項１又は請求項２のいずれか記載の液状化対策基礎杭と、
透水性部材で覆われたポリプロピレンからなる立体網目構造体の排水溝とから構成され、
液状化対策基礎杭を地盤に打設し、
排水溝を基礎砕石の下に地表と略水平に敷設して、液状化対策基礎杭と連結させ、
液状化対策基礎杭の筒状体の中を上昇する地盤中の過剰な間隙水を排水溝へ流し、排水溝を通して地表と略水平方向に過剰な間隙水を排水する液状化対策基礎構造
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化対策を兼ねる建物の基礎杭、及び同基礎杭を用いた液状化対策の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震時に地盤が液状化し、地盤としての支持力を失い、建築物が沈下し、あるいは倒壊することがある。そこで従来、地盤の液状化防止のため、液状化対策工法が考えられてきた。その代表例として、過剰間隙水を排水する手段として基礎杭の周辺に骨材（砕石、砂利、鉱碎等）を使用し、水みち（水の通路）を構築するもの、基礎杭の周りにドレーン材を捲装して液状化対策を行うものがある。地表と水平方向の排水処理を考えた工法としては、地盤内に砕石層を地表と水平に設けて排水溝とするものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７９９６１５号公報
【特許文献２】特許第平３−４８９６２号公報
【特許文献３】特公平６−５１９６７号公報
【特許文献４】特公平７−２６３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、過剰間隙水を排水する手段として基礎杭の周辺に骨材（砕石、砂利、鉱碎等）を使用し、水みちを構築する工法に関しては、施行箇所が軟弱地盤や砂質土の所が多いため掘削した穴が崩壊する危険がある、骨材と土が混ざらないように細心の注意を払わなければならなく、安定した水みちの構築が難しい、材料を無駄にしてしまう可能性が大きい等、品質管理、施行管理上の問題点が多い。
【０００５】
基礎杭の周りにドレーン材を捲装して液状化対策を行う工法に関しては、基礎杭の周りにドレーン材を固定するのに時間を費やす、小口径の一般住宅の基礎杭へのドレーン材の捲装は、ドレーン材の材質によってはかなり難しく、時間を費やす等の問題点がある。
【０００６】
地表と水平方向の排水処理を考えた工法（砕石層を設けるもの）に関しては、砕石層の場合、施工時および雨水時等に、目詰まりする可能性が大きく、水は弱いところに逃げる特性があるため、どこで水が吹き出るか予測不可能であり、建物の基礎に大きなダメージを与える危険性がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決した液状化対策基礎杭、及び同基礎杭を使用した液状化対策基礎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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のような手段をとった。第１の手段は、地盤の液状化対策のための基礎杭であって、ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体と、同筒状体の（外側）側面を覆う透水性部材とからなる液状化防止手段（ドレーン部材）を杭の側面に備えた（取り付けた、装着した）ことを特徴とする液状化対策基礎杭である。
【０００９】
第２の手段は、液状化防止手段（ドレーン部材）を備えた杭が、鋼管と、鋼管の内側側面に取り付けた耐衝撃性硬質ビニール管と、耐衝撃性硬質ビニール管の中に注入される少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料とからなることを特徴とする第１の手段記載の液状化対策基礎杭である。この基礎杭は、透水性部材、筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管、セメント含有硬化材料の５層構造になっているが、セメント含有硬化材料以外の４層は事前に一体化した基礎杭として製造し、地盤に打設する。セメント含有硬化材料は、同基礎杭の地盤打設後に注入する。
【００１０】
第３の手段は、地盤の液状化対策のための基礎構造であって、第１の手段又は第２の手段のいずれか記載の液状化対策基礎杭と、透水性部材で覆われたポリプロピレンからなる立体網目構造体の排水溝とから構成され、液状化対策基礎杭を地盤に打設し、排水溝を基礎砕石の下に地表と略水平に敷設して、液状化対策基礎杭と連結させ、液状化対策基礎杭を構成する筒状体の中を上昇する地盤中の過剰な間隙水を排水溝へ流し、さらに排水溝を通して地表と略水平方向に過剰な間隙水を排水（排出）する液状化対策基礎構造である。本手段では、透水性部材で覆われたポリプロピレンからなる立体網目構造体を排水溝として敷設するため、排水溝が目詰まりせず、地表と略水平方向にも確実に水みち（排水の通路）を確保できる。
【００１１】
上記構成において、ポリプロピレンからなる立体網目構造体は、ドレーン部材としての作用効果があり、水を吸い上げ、又は地表と略水平方向に排水することにより過剰間隙水圧を低下させる。立体網目構造体を覆う透水性部材は、ドレーン部材である立体網目構造体への土砂などの混入を防ぎ、立体網目構造体の目詰まりをなくす作用を果たす。
【００１２】
液状化対策基礎杭は、セメント含有硬化材料と土が混ざると発生する六価クロムの発生の心配がない。
【００１３】
第２の手段記載の液状化対策基礎杭は、筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管の３層構造により垂直加重やせん断加重に対応し、垂直加重やせん断加重に対する十分な強度をもつ。また、同液状化対策基礎杭は、撤去や解体時に筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管、セメント含有硬化材料に分けやすく、撤去やリサイクルがしやすい。さらに、筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管は軽量のため運搬しやすく、作業性が非常によい。
【発明の効果】
【００１４】
地盤が液状化した場合、ポリプロピレンからなる立体網目構造体がドレーン部材として作用する。このため、液状化対策基礎杭の透水性部材で覆われた筒状体を過剰間隙水が上昇し、その後透水性部材で覆われた立体網目構造体からなる排水溝を過剰間隙水が通り、排水することができる。その際、液状化対策基礎杭や排水溝は透水性部材で覆われているため、土砂等が混入せず、目詰まりもせず、確実な水みちを確保することができる。  
【００１５】
透水性部材、筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管、セメント含有硬化材料の５層構造になっている液状化対策基礎杭には以下のような効果もある。筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管の３層構造により垂直加重やせん断加重に対応し、垂直加重やせん断加重に対する十分な強度をもつ。撤去や解体時に筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管、セメント含有硬化材料に分けやすく、撤去やリサイクルがしやすい。筒状体、鋼管、耐衝撃性硬質ビニール管は軽量のため運搬しやすく、作業性が非常によい。さらに、鋼管と耐衝撃性硬質ビニール管を組み合わせることにより、用途によっては鋼管を薄くすることも可能であり、材料費、施工費を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】透水性部材で覆われた、ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体（液状化防止手段、排水溝）
【図２】図１の縦断面図
【図３】液状化対策基礎杭の実施例（斜視図）
【図４】図３の縦断面図
【図５】液状化対策基礎杭の他の実施例（斜視図）
【図６】図５の縦断面図
【図７】ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体
【図８】地中孔
【図９】セメント含有硬化材料注入前の基礎杭を地中孔へ打設した図
【図１０】基礎杭へのセメント含有硬化材料の注入図
【図１１】マット状（略直方体状）に成型されたポリプロピレンからなる立体網目構造体
【図１２】透水性部材で覆われた図１１記載の立体網目構造体（排水溝）
【図１３】液状化対策基礎杭と排水溝の関係を示す図
【図１４】液状化対策基礎杭と排水溝と雨水排水枡の関係を示す縦断面図
【図１５】液状化対策基礎杭と排水溝と雨水排水枡の関係を示す横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図３は、本願発明に係る液状化対策基礎杭６の一つである。基礎杭２１とポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体２と不織布などの透水性部材１から構成されている。基礎杭２１の側面を筒状体２が覆い、筒状体の（外側）側面を透水性部材１が覆っている。基礎杭２１の種類に限定はなく、コンクリート杭(RC杭)，プレストレストコンクリート杭(PC杭)，高強度コンクリート杭(AC杭)でも、鋼管杭でもよい。図４は、図３の液状化対策基礎杭の縦断面図である。
【００１８】
ポリプロピレンからなる立体網目構造（体）とは、例えば、インスタントラーメンの麺（ゆでる前の麺）、又はヘチマのように、線状、繊維状、又は紐状にしたポリプロピレンが絡み合いポーラス状（多孔質）になった構造（体）であるが、線状、繊維状、又は紐状にしたポリプロピレンが絡み合いポーラス状（多孔質）になり、且つそれが立体的になっていれば、どのような網目構造でもよい。線状、繊維状、又は紐状にしたポリプロピレンを立体網目構造（体）にしたものの例として、株式会社ココムから「ヌードルン」、新光ナイロン株式会社から「ヘチマロン」（登録商標）がそれぞれ販売されているが、これらに限るものではない。線状、繊維状、又は紐状にしたポリプロピレンを絡み合わせてポーラス状の立体網目構造（体）に成型した上でさらに筒状にした筒状体２（図７）にはドレーン部材としての作用効果がある。この筒状体２の（外側）側面を不織布などの透水性部材１で覆ったもの（図１）が、本願発明の液状化対策基礎杭の液状化防止手段である。図２は、図1の縦断面図である。
【００１９】
図５は、本願発明に係る液状化対策基礎杭６の他の形態である。ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体２の内側側面に鋼管３があり、鋼管３の内側側面に耐衝撃性硬質ビニール管４があり、耐衝撃性硬質ビニール管４の中にセメント含有硬化材料５を注入したもので、筒状体２が不織布などの透水性部材１で覆われている。図６は、図５の縦断面図である。この液状化対策基礎杭６は、透水性部材１で覆われた筒状体２の内側側面に鋼管３を取り付け、さらにその内側側面に耐衝撃性硬質ビニール管４を取り付ける。この透水性部材１、筒状体２、鋼管３、耐衝撃性硬質ビニール管４の４層構造の結合体を地盤に打設後、耐衝撃性硬質ビニール管４の内側にセメント含有硬化材料５を注入する。セメント含有硬化材料５にはコンクリート、モルタル、セメントミルクなどがある。
【００２０】
図１３の中の⇒（矢印）で示すとおり、地盤７が液状化した場合、過剰間隙水は、液状化対策基礎杭６を覆う透水性部材１を通過して筒状体２の中に入り、筒状体２の中を下から上に向かって上昇する。
【００２１】
基礎杭の杭頭には杭頭を覆うようにキャップ１１をつける（杭頭処理キャップ）。キャップの側面には筒状体２の中を上昇してきた過剰間隙水を通す穴１２があり、上昇してきた過剰間隙水はその穴１２から外へ出る仕組みになっている。その過剰間隙水の流れは、図１３の⇒で示すとおりである。
【００２２】
ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体２の中に耐衝撃性硬質ビニール管４を結合し、その中にセメントミルク５を注入した基礎杭について、その強度を試験したところ、平均値が５１．６Ｎ／ｍ2であった。一般住宅の場合、必要な強度は６．５Ｎ／ｍ2以上であるから、強度は十分である。筒状体２と耐衝撃性硬質ビニール管４の間に鋼管３を結合させれば、より強度を増すものであるから、透水性部材１、筒状体２、鋼管３、耐衝撃性硬質ビニール管４、セメント含有硬化材料５の５層構造になっている液状化対策基礎杭６（図５）の強度に問題はない。
【００２３】
次に、本願発明に係る液状化対策基礎杭６の打設工法を説明する。まず図８に示すように、掘削装置を用いて地中孔８を垂直に掘削する。掘削装置は、公知の掘削装置を用いて行うことができる。掘削する地中孔８の内径は、本発明に係る液状化対策基礎杭６の外径よりも１センチメートル程度大きいものでよい。その後、透水性部材１で覆われたポリプロピレンの立体網目構造体からなる筒状体２（図１）を地中孔に打ち込み、最後に筒状体２の中空部（内側）にＰＣ杭や鋼管杭等の杭２１を打ち込むことにより液状化対策基礎杭６の打設ができる。あるいは、予め透水性部材１と筒状体２とＰＣ杭等の杭２１を結合させて液状化対策基礎杭６を完成させておき、地中孔の掘削後、液状化対策基礎杭６を打設してもよい。
【００２４】
透水性部材１、筒状体２、鋼管３、耐衝撃性硬質ビニール管４、セメント含有硬化材料５の５層構造になっている液状化対策基礎杭６の打設工法については、以下のとおりである。地中孔８を掘削した後、図９に示すように、地中孔８に不織布等の透水性部材１で覆われた筒状体２、鋼管３、耐衝撃性硬質ビニール管４を予め一体化（結合）しておいた基礎杭２４を打ち込む。この打ち込み作業も、公知の打ち込み装置を用いて行うことができる。
【００２５】
その後、図１０に示すように、セメント含有硬化材料５を注入するための注入パイプ９を地中孔８に埋め込んだ基礎杭２４の耐衝撃性硬質ビニール管４の中に設置し、同注入パイプ９を通じてセメント含有硬化材料５を注入する。図１０中の⇒は、セメント含有硬化材料５が注入される向きを示している。この注入作業も、公知の装置を用いて行うことができる。このセメント含有硬化材料５が固化すれば、液状化対策基礎杭６が完成する。
【００２６】
以上のようにして液状化対策基礎杭６を地盤７に打設した後、図１３に示すように、液状化対策基礎杭６の杭頭に同処理キャップ１１を設置する。これは、基礎杭が自重沈下するのを防止する役割がある。杭頭処理キャップ１１は鉄筋コンクリート１３、１５と結合させる。この基礎構造において、液状化対策基礎杭６が建造物の荷重を支持する。地震時などにおいて横揺れすると、基礎杭に大きな力が作用するが、前記のとおり、本願発明に係る基礎杭はせん断や垂直加重に強い。
【００２７】
さらに、液状化対策基礎杭６の液状化防止手段２０（透水性部材１で覆われた筒状体２、図１）を通って上昇する過剰間隙水を地表近くで地表に沿って略水平に移動させ、雨水排水枡１７に流すため、地盤中の地表近くに排水溝１８、１９を敷設する（図１３から図１５）。排水溝１８、１９は、ポリプロピレンからなる立体網目構造体（図７、図１１）を透水性部材で覆ったものである（図１、図１２）。その形状に限定はないが、実施例では２種類を使用している。一つは、長くて薄いマット状（略直方体状）のものであり、地表と略水平に排水溝として敷設した場合の縦断面の寸法は、幅３００ｍｍ、高さ３０ｍｍである（図１２）。もう一つは、筒状体のものである（図１）。透水性部材１で覆われた立体網目構造体（排水溝）１８、１９は、液状化対策基礎杭６の筒状体２を通って上昇する過剰間隙水の水みち（排水路）となり、地盤と略水平方向に過剰間隙水を排水する。排水溝１８、１９の上には基礎砕石１４を敷き、その上には建物の基礎のコンクリート１５を敷く（図１３、図１４）。
【００２８】
図１４は、建物を建築する場合の建物と液状化対策基礎杭６と排水溝１８、１９と雨水排水枡１７の位置関係を示す縦断面図である。地盤７中に打設された液状化対策基礎杭６の液状化防止手段２０（透水性部材１で覆われた筒状体２、図１）を通って過剰間隙水が地表に向かって上昇する。その流れは、⇒で示したとおりである。排水溝１８の位置まで上昇した過剰間隙水は、排水溝１８に移動する。排水溝１８に移動した過剰間隙水は、排水溝１８を通り雨水枡１７に流れる。その水の流れは、⇒で示したとおりである。雨水排水枡１７と直接つながる排水溝、及び建物の外周に沿ってその外側を通る排水溝２３（図１５参照）は、筒状体の排水溝１９（図１）であるが、図１４におけるそれ以外の排水溝はすべて薄いマット状の排水溝１８（図１２）である。
【００２９】
図１５は、基礎部分の横断面図である。上側から見た排水溝１８、１９と液状化対策基礎杭６と雨水排水枡１７と建物の外周２２の位置関係を示している。排水溝１８、１９は、液状化対策基礎杭６と連結され、液状化対策基礎杭６と他の液状化対策基礎杭６をつないでいる。こうして、液状化対策基礎杭６の液状化防止手段２０（透水性部材１で覆われた筒状体２、図１）を通って上昇した過剰間隙水が排水溝１８、１９を通って地表と略水平に排水される。排水溝は、すべて薄いマット状のもの１８（図１２）でもよいが、建物の１階の外周２２（図１５の破線部分）に沿ってその外側を通る排水溝２３、及び雨水排水枡１７に直接通じる排水溝は、筒状体の排水溝１９（図１）が適切である。建物の１階の外周２２に沿ってその外側を通る排水溝２３は、最終的に雨水排水枡１７に連結され、液状化した過剰間隙水を排水溝１８、１９から雨水排水枡１７に排水する。
【００３０】
本願発明に係る液状化対策基礎杭及び同基礎杭を使用した液状化対策基礎構造は、新築の建物に広く利用できる。
【００３１】
本発明の実施例は上記のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限り様々な実施例が考えられる。
【符号の説明】
【００３２】
１  透水性部材  ２  ポリプロピレンからなる立体網目構造体を筒状に成型した筒状体  ３  鋼管  ４  耐衝撃性硬質ビニール管  ５  セメント含有硬化材料  ６  液状化対策基礎杭  ７  地盤  ８  地中孔  ９  注入パイプ  １０  ポリプロピレンからなる立体網目構造体（薄いマット状のもの）  １１  杭頭処理キャップ  １２  穴  １３  鉄筋  １４  基礎砕石  １５  コンクリート  １６  建物  １７  雨水排水枡  １８  排水溝（マット状体）  １９  排水溝（筒状体）  ２０  液状化防止手段（ドレーン部材）  ２１  杭  ２２  建物の外周  ２３  建物外周に沿って通る排水溝  ２４  セメント含有硬化材料注入前の液状化対策基礎杭
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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