(57)【要約】【課題】液状化の素因を複合的に低減して液状化対策の効率を高め、さらに、対策の効果を持続するとともに随時同様の対策を追加施工する液状化対策を提供する。【解決手段】液浄化対策が施された小規模建築物は、建物と、建物の下方にその縁に沿って配置された遮水壁と、排水装置とを備え、遮水壁が、建物の下方に位置する粘性土層まで達しており、さらに、排水装置が、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層から所定の位置まで地下水を排水するように構成されている。建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層に、土層の地下水の水位を計測するための水位計を備えるようにしてもよい。【選択図】図１
2008095352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物と、該建物の下方にその縁に沿って配置された遮水壁と、排水装置とを備え、前記遮水壁が、前記建物の下方に位置する粘性土層まで達しており、さらに、前記排水装置が、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する土層から所定の位置まで地下水を排水する、小規模建築物。
【請求項２】
建物と、該建物の下方にその縁に沿って配置された基礎と、該基礎に沿って該基礎の下方に配置された遮水壁と、排水装置とを備え、前記遮水壁が、前記建物の下方に位置する粘性土層まで達しており、さらに、前記排水装置が、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する土層から所定の位置まで地下水を排水する、小規模建築物。
【請求項３】
請求項１又は２の小規模建築物において、前記遮水壁が難透水性を有する、小規模建築物。
【請求項４】
請求項１又は２の小規模建築物において、さらに、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する前記土層に、該土層の地下水の水位を計測するための水位計を備える、小規模建築物。
【請求項５】
請求項１の小規模建築物において、前記遮水壁が前記建物の基礎の機能も備える、小規模建築物。
【請求項６】
請求項４の小規模建築物において、前記水位計が、地下水が所定の水位を越えたことを計測した場合に前記排水装置が起動して地下水の排水を行う、小規模建築物。
【請求項７】
請求項１又は２の小規模建築物において、前記遮水壁が、地盤改良によって形成される、小規模建築物。
【請求項８】
請求項１又は２の小規模建築物において、前記遮水壁が、鋼製の矢板を隙間なく連続的に配置することによって形成された、小規模建築物。
【請求項９】
請求項１又は２の小規模建築物において、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する前記土層が、砂質土層で約６ｍ程度の厚さである、小規模建築物。
【請求項１０】
建物の下方にその縁に沿って配置された基礎に沿うようにするとともに、前記建物の下方に位置する粘性土層まで達するように遮水壁を形成し、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する６ｍ程度の厚さの土層から所定の位置まで地下水を排水する、小規模建築物に対する液状化防止方法。
【請求項１１】
請求項１０の小規模建築物に対する液状化防止方法において、前記遮水壁が難透水性を有する、小規模建築物に対する液状化防止方法。
【請求項１２】
請求項１０の小規模建築物に対する液状化防止方法において、さらに、前記建物と該建物の下方に位置する前記粘性土層との間に位置する前記土層に、該土層の地下水の水位を計測するための水位計を備え、該水位計が、地下水が所定の水位を越えたことを計測した場合に前記排水装置を起動する、小規模建築物に対する液状化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化対策を施した小規模建築物に関する。より詳しくは、本発明は、表層に液状化しやすい砂質土層が６ｍ以下の厚さで存在するような地盤に液状化対策を施すことによって液状化の発生を防ぐことのできる小規模建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
緩い砂質土層は地震により液状化し易く、それにより、建物を支える支持力が完全に失われたり又は見かけの剛性が低下したりする。そのため、表層に緩い砂質土層が分布する地盤に建物が建てられている場合に、その緩い砂質土層に直接にその建物の基礎が置かれていると、液状化によってその建物の沈下と傾斜が引き起こされることになる。また、深い地盤まで達した杭によって建物を支えるような杭基礎を用いた場合であっても、表層の地盤の液状化により杭上部の水平方向における抵抗力が減少してしまって建物に大きな変位を生じさせることがある。
【０００３】
そのように、飽和砂地盤においては地震時において液状化が発生することにより建物に大きな被害が生じる可能性があるため、液状化の発生を適切な方法で評価してその発生を防止する必要がある。日本建築学会の建築基礎設計指針によると、液状化が発生する主要な素因は次のとおりである。
１．土層が飽和していること（地下水位より低い位置の土層が該当）。
２．土層が一般に地表面から２０ｍ程度の浅い位置に分布すること（沖積層が該当）。
３．粒度組成における細粒分含有率が３５％以下であること。
４．埋立あるいは盛土地盤において、粘土分(0.005mm以下の粒径を持つ土粒子)の含有率が１０％以下または塑性指数が１５％以下の土であること。
【０００４】
既存の液状化対策は、上記の素因を低減または取り除くことによって対象土層の液状化の発生の可能性を小さくしまたはなくすことを目的として行われている。
【特許文献１】特開平７−１５８０４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２５９１号公報  特許文献１には、地表から所望の深さまで不透気及び不透水の遮壁を構築し、その遮壁によって囲まれた地盤上部を脱気することにより地盤を締め固めて地盤を固化することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、液状化層を取り囲み密閉するように止水壁を構築し、その止水壁に囲まれた液状化層の中で、地震発生時に間隙水圧を低下させる間隙水圧低下装置を作動させることが開示されている。
【０００６】
このような従来の液状化対策は、液状化が起こり難いように液状化しやすい地盤の改良を目的とするものや、地震発生時に液状化を防止することを目的とするもので、大規模な施工を伴うものである。このため、小規模建築物においてはその施工性・経済性において難点がある。
【０００７】
また、従来の多くの液状化対策は、対象建物に対して個別に実施されることになるので、対策を実施していない隣接地では液状化の発生により生じた圧力の高い地下水が、対象建物の直下地盤に若干の時間遅れで流入してきて隣接地同様に当該地盤を液状化またはそれに近い状況に陥れることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来の課題の解消を図るもので、小規模建築物における液状化対策の施工性を考慮することにより小型の施工機械を用いて施工が可能な液状化対策が施された小規模建築物を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、液状化の素因を単一的のみならず複合的に低減することによって液状化対策の効率を高め、さらに、対策の効果を持続することができるとともに随時同様の対策を追加施工することができる液状化対策が施された小規模建築物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】
本発明は、上記の課題に鑑み、小規模建築物に適した液状化対策を提供するもので、本発明に係る小規模建築物は、建物と、建物の下方にその縁に沿って配置された遮水壁と、排水装置とを備え、遮水壁が、建物の下方に位置する粘性土層まで達しており、さらに、排水装置が、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層から所定の位置まで地下水を排水することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る小規模建築物は、建物と、建物の下方にその縁に沿って配置された基礎と、基礎に沿って基礎の下方に配置された遮水壁と、排水装置とを備え、遮水壁が、建物の下方に位置する粘性土層まで達しており、さらに、排水装置が、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層から所定の位置まで地下水を排水するようにしてもよい。
【００１２】
遮水壁は難透水性を有するもので形成されている。
【００１３】
さらに、本発明に係る小規模建築物は、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層に、この土層の地下水の水位を計測するための水位計を備えるようにしてもよい。
【００１４】
遮水壁が建物の基礎の機能も備えるようにしてもよい。
【００１５】
水位計は、地下水が所定の水位を越えたことを計測した場合に排水装置を起動して地下水の排水を行うことができる。
【００１６】
遮水壁を地盤改良によって形成してもよい。
【００１７】
遮水壁を鋼製の矢板を隙間なく連続的に配置することによって形成するようにしてもよい。
【００１８】
建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層は、砂質土層で約６ｍ程度の厚さである。
【００１９】
また、本発明に係る小規模建築物に対する液状化防止方法は、建物の下方にその縁に沿って配置された基礎に沿うようにするとともに、建物の下方に位置する粘性土層まで達するように遮水壁を形成し、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する６ｍ程度の厚さの土層から所定の位置まで地下水を排水することを特徴とする。
【００２０】
さらに、建物と建物の下方に位置する粘性土層との間に位置する土層に、土層の地下水の水位を計測するための水位計を備え、水位計が、地下水が所定の水位を越えたことを計測した場合に排水装置を起動するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、小規模建築物における液状化対策の施工性を考慮することにより小型の施工機械を用いて施工が可能であり、しかも液状化の素因を単一的のみならず複合的に低減することによって液状化対策の効率を高め、さらに、対策の効果を持続することができるとともに随時同様の対策を追加施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に沿って、本発明に係る液状化対策を施した小規模建築物について説明する。
【００２３】
[小規模建築物の概要]
図１から図３は、説明の明確のために、液状化対策に必要な基本的な構造を備える小規模建築物を示す。
【００２４】
図１は、基礎１４と、その基礎１４の上に建てられた建物１０と、基礎１４に沿ってその基礎の真下に連続的に設置された遮水壁１２と、排水装置２０とを備える小規模建築物１の一部断面側面図である。
【００２５】
建物１０は、小規模な建築物で、基礎１４を介して砂質土層１９の砂質土層１９−１上に建てられている。砂質土層１９の厚さ（深さ）は約６ｍ程である。その砂質土層１９の下方には、液状化しない粘性土層２８が存在する。
【００２６】
遮水壁１２は、詳しくは後述するように、難透水性の材料、例えば、ソイルセメントコラム工法で形成した複数のコラム（柱状体）１２ａを鉛直方向に隣接させて形成して、基礎１４に沿って連続的に設置したもので、基礎１４の真下から砂質土層１９−１を貫通して粘性土層２８まで達している。
【００２７】
図２は、図１に示す小規模建築物１から建物１及び基礎１４を省略して遮水壁１２を示す平面図である。また、図２において断面Ａ−Ａから見た図は、図１の遮水壁１２の部分の断面図に対応する。図２に示すように、基礎１４は建物１（図２から省略）の縁に沿って配置されており、また、遮水壁１２は、複数のコラム１２ａからなり、それらのコラムは、基礎１４に沿ってその真下に並列に密接して隙間なく配置されていて、概略「ロ」の字形を形成して、砂質土層１９−１を取り囲んでいる。
【００２８】
図３は、図１の小規模建築物１の正面図である。その図に示すように、建物１０は、基礎１４の上に建てられており、基礎１４は、遮水壁１２の上に配置されている。遮水壁１２は、図２に基づいて説明したように、複数のコラム１２ａからなるもので、複数のコラム１２ａは、コラム間に隙間がないように密接又はオーバーラップして配置されている。これにより、遮水壁１２は、遮水壁１２から囲まれた砂質土層１９−１に、その外側に位置する砂質土層１９−２から地下水が移動することを防ぐ。
【００２９】
また、図１に示すように、小規模建築物１には排水装置２０を設けている。排水装置２０は、地下水を排水するものであればどのような構造の装置でもよく、本実施例では、ポンプ２２とストレーナ２６とそれらを接続する配管２４とを備える。ストレーナ２６は砂質土層１９−１内の所定の場所に埋設されている。ポンプ２２を駆動すると、ストレーナ２６を通して砂質土層１９−１中の地下水を揚水して、砂質土層１９−１内の任意の位置まで地下水を排水することができる。また、砂質土層１９−１内の所定の深さに、地下水位計５０（又は間隙水圧計）を設けている。その地下水位計５０は配線５４を経由して制御装置５２に接続されており、制御装置５２は、排水装置２０のポンプ２２に電気的に接続されていて、設定に応じて、その地下水位計５０からの信号に基づいて、排水装置２０のポンプ２２の駆動又は停止の制御を行うことができる。制御装置５２には、地下水位計５０の示す地下水位を表示する表示装置（図示せず）を設けてもよく、また、制御装置にポンプ２２のＯＮ／ＯＦＦの状態を表示するランプを設けてもよい。
【００３０】
[液状化対策の概要]
液状化対策は、まず、図１において、建物１０の基礎１４を作る前に、図２に示すようにその基礎に沿って複数のコラム１２ａを隙間なく隣接して配置して連続した遮水壁１２を形成する。遮水壁１２は、また、基礎１４の真下から砂質土層１９を貫通して粘性土層２８まで達するようにする。そのように構成することで、遮水壁１２と粘性土層２８とによって建物１０の下方に位置する砂質土層１９−１を囲み、その砂質土層１９−１を建物１０の周囲にある砂質土層１９−２から分離することができる。それから、遮水壁１２に沿ってその上に基礎１４を形成し、その基礎の上に建物１０を建てる。また、建物１０を建てる前の適切な時期に、排水装置２０のストレーナ２６を砂質土層１９−１内の適切な位置に埋め込み、ポンプ２２を建物１０の外に設置する。
【００３１】
次に、ポンプ２２を作動して、遮水壁１２によって囲まれた砂質土層１９−１から地下水を汲み上げて排水する。地下水を汲み上げている際に、図１に示すように、その砂質土層１９−１内の地下水位が地下水位ライン１６の位置になった場合には、その地下水位ライン１６よりも上に位置する砂質土層１９−１の層１６ａは、不飽和状態になっているため液状化は生じなくなる。このように、地下水を排水すると地下水より上の土層は不飽和状態となり、液状化が発生しなくなるので、遮水壁１２と粘性土層２８とによって囲まれた砂質土層１９−１内の地下水をすべて排水することが望ましいが、建物１０の周囲に隣接する砂質土層１９−２内の地下水位と砂質土層１９−１内の地下水位との差が大きくなりすぎると、その隣接する砂質土層１９−２から遮水壁１２を通過して砂質土層１９−１に地下水が浸透しやすくなるという問題が生じる可能性がある。また、一方、詳しくは後述するとおり、砂質土層１９−１の層１６ｂについては、地下水位の上に位置する砂質土層１９−１の地下水位の変動分に対応する鉛直有効応力の増加が見込め、それにより、地下水位の下に位置する砂質土層１９−１の層１６ｂの液状化に対する抵抗力が増進してその危険度が低下するため、浸透性の問題と抵抗力の増進という利点とを比較考慮して水位を決定すると、液状化対策として効果は十分に発揮されることが分かる。このため、すべての地下水を排水しなくても、例えば、この実施例では、図１に示すように、地下水を地下水位ライン１６の位置まで排水する。地下水位ラインの設定方法については後述する。
【００３２】
その後、時間の経過とともに、砂質土層１９−２の地下水が遮水壁１２から砂質土層１９−１に染み出て、砂質土層１９−１内の地下水位が徐々に上昇してしまうことがある。そのように地下水位が上昇すると液状化対策としては不十分な状態になる。このため、例えば、図１に示すように、地下水位ライン１６が地下水位ライン１７まで上昇すると、ポンプ２２を起動して増加した地下水位を排水するように設定することができる。その設定は、制御装置５２によって行うことができ、その設定を行うと、地下水位がその地下水位ライン１７を越えると、地下水位計５０からそのことを示す信号が制御装置５２に送られ、制御装置５２が、ポンプ２２を起動して地下水の排水を開始する。その後、地下水が元の地下水位ライン１６まで減少するとポンプ２２が止められる。
【００３３】
このように、排水装置２０を設けていると、液状化対策の効果を持続させることができる。
【００３４】
［地下水位ラインの設定］
一般に、液状化発生に関する安全率Fiは各深さにおける土層について以下の式（１）により求められる。このFi値が１より大きくなる土層については液状化の発生はないものと判定される（「建築基礎構造設計指針」）。
【００３５】
Fi  ＝（τl/σ'z）/(τd/σ'z)            （１）
ここで、（τl/σ'z）は、飽和土層（砂質土層１９−１の層１６ｂが相当）の液状化抵抗比、(τd/σ'z)は、繰返しせん断応力比である。また、σ'zは、検討深さにおける有効土被り圧（鉛直有効応力）である。上記の安全率Fiを簡単に示せば、以下の式（２）に示すとおりである。
【００３６】
Fi  ＝  τl/τd                        （２）
ここで、τlは、飽和土層（砂質土層１９−１の層１６ｂが相当）の液状化抵抗、τdは、繰返しせん断応力である。
【００３７】
地下水位の低下前後で、対象となる飽和土層（砂質土層１９−１の層１６ｂが相当）の液状化抵抗比（τl/σ'z）は変化しないが、地下水位が例えば地下水位ライン１６までのように低下することにより、地下水位の低下後の検討深さにおける有効土被り圧σ'ｚが、低下前のσ'ｚよりも大きくなることに対応して液状化抵抗τlが増加する。一方、繰返しせん断応力τdは、一般的に局所的な地下水位低下の影響を受けずに地下水位低下の前後で同じ大きさである。その結果、式（２）から、液状化に対する安全率Fiは増大することが分かる。
【００３８】
その安全率Fiから逆算すると、地下水位以下の砂質土層が液状化しない地下水位を求めることができる。
【００３９】
上記の一実施例によると、液状化対策が実施されていない隣接地の砂質土層１９−２において液状化により地下水の圧力が当初よりも高くなった場合に、砂質土層１９−１は難透水性の遮水壁１２によって砂質土層１９−２から遮断されているため、地震発生やその後の短時間でその砂質土層１９−２から建物１０の直下の砂質土層１９−１に向かって地下水が流入することはなく、その建物１０の地盤は液状化対策の効果を保持することができる。
【００４０】
また、建物１０の外周に沿って連続的に設置した遮水壁１２は難透水性ではあるが、長期的には砂質土層１９−１とそれに隣接する砂質土層１９−２との地下水位の差によりその隣接地から地下水が染み込むことを完全に排除することは困難であるため、砂質土層１９−１の地下水位が徐々に上昇することがある。このため、排水装置２０によってその上昇した分の地下水を排出して、砂質土層１９−１の地下水位を所定の高さに維持することによって、地下水位を管理することにより液状化対策の効果を永続的に保持することができる。
【００４１】
地下水位の管理は、砂質土層１９−１中に地下水位計５０を設置してその砂質土層１９−１の地下水位が所定の水位を保持しているかの確認をおこなうことにより可能となる。その地下水位計に代えて間隙水圧計を用いてもよい。
【００４２】
［小規模建築物の他の実施例］
図４は、本発明に係る他の実施例の小規模建築物１００における遮水壁４２を示す平面図である。図２に示す実施例と同様に、遮水壁４２は複数のコラム４２ａからなり、それらのコラムは、基礎６４の形状に沿ってその真下に並列に密接して隙間なく配置されていて、基礎４２の真下から砂質土層１９を貫通して粘性土層２８まで達している。
【００４３】
また、遮水壁４２は、外周に形成された基礎６４に沿って配置された概略「ロ」の字形の外周部分４４と、その内側に突出する一部の基礎６４に沿って配置された隔壁４６とからなる。遮水壁４２の外周部分４４は、砂質土層１９−１を取り囲み、砂質土層１９−１の下方に位置する粘性土層２８とによって、砂質土層１９−１を建物の周囲にある砂質土層１９−２から分離している。
【００４４】
隔壁４６は、遮水性を有する必要がないため、コラムは連続的でなくてよい。
【００４５】
また、本実施例に係る小規模建築物１００は、砂質土層１９−１の地下水を排水するために排水装置７０を備えており、排水装置７０は、ポンプ７２と配管７４と複数のストレーナ７６とを備える。複数のストレーナ７６は、隔壁４６で囲まれた区域に１つずつ配置されていて、各区域内の地下水を効率よく排出するために用いられる。ただし、建物の平面的な大きさと砂質土層１９−１の透水性を考慮して、排水装置７０やストレーナの必要な数量を決定することができる。また、図示していないが、砂質土層１９−１内に地下水位計を設けていて、砂質土層１９−１内の地下水位を監視し、砂質土層１９−１の水位が既定の水位を越えた場合に排水装置７０を起動して、その水位を一定に保つようにしている。
【００４６】
［他の変形例］
上記の実施例では、遮水壁１２は、ソイルセメントコラム工法で形成した複数のコラムを鉛直方向に隣接させて設置したものとして説明したが、難透水性の材料であればどのようなものでもよく、例えば、他に、鋼製矢板を用いてもよく、また、ソイルセメントコラム工法とは異なる工法によって遮水壁１２に相当する部分の地盤を改良することによってその部分に難透水性をもたせるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記の実施例では、基礎１４と遮水壁１２とを別々に設けたが、それらを一体の基礎として形成して、その基礎に、難透水性を持たせるようにしてもよい。
【００４８】
また、排水装置２０は、砂質土層１９中の地下水を排水できるものであればどのような構成の装置でもよく、例えば、ストレーナ２６の位置に水中ポンプを配して配管２４を経由して地下水を排水するようにしてもよい。排水装置２０の数量や性能は、建物の平面的な大きさやその真下に位置する地盤の透水性を考慮して決定する。
【００４９】
さらに、排水装置２０、７０は、上記の実施例のように、所定の地下水位ラインを越えると駆動し、所定の地下水位ラインに達すると停止するように間欠的に駆動するものでもよく、又は、増加する地下水の量に応じて連続的にその量を排出して常に一定の地下水位を保つように連続的に駆動するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る小規模建築物の一部断面側面図である。
【図２】図２は、図１に示す小規模建築物から建物及び基礎を省略して遮水壁を示す平面図である。
【図３】図３は、図１に示す小規模建築物の正面図である。
【図４】図４は、本発明に係る小規模建築物の他の実施例における遮水壁４２を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１００          小規模建築物
１０                建築物
１２，４２          遮水壁
１４，６４          基礎
２０，７０          排水装置
１９                砂質土層
２８                粘性土層
【図１】
2008095352.tif 000003
【図２】
2008095352.tif 000004
【図３】
2008095352.tif 000005
【図４】
2008095352.tif 000006