(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物の側方から基礎地盤を挟むように形成された一対の鉛直地中壁と、
前記鉛直地中壁同士の間に形成された斜め地中壁と、を備える液状化対策構造であって、
前記斜め地中壁は、前記既設構造物の側方から当該既設構造物の下方に向けて形成されており、他の構造物とは構造上独立していることで、前記斜め地中壁の上側の地盤が液状化すると、前記上側の地盤の泥水圧が前記斜め地中壁の自重とともに下側の地盤に作用することを特徴とする、液状化対策構造。
【請求項２】
前記既設構造物が盛土であることを特徴とする、請求項１に記載の液状化対策構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中壁を利用した液状化対策構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状化の恐れがある既設構造物の基礎地盤に対しては、薬液注入や噴射撹拌により地盤改良を行うのが一般的である。これらの地盤改良は、基礎地盤を面的に固化することで、液状化の発生を防止するものである。ところが、薬液注入や噴射撹拌は、対象地盤の性状や施工時の地盤変状等が懸念されるため、適用可能な条件が限られている。
【０００３】
適用可能な地盤の性状が限定されず、かつ、地盤改良に要する材料費や手間の低減化を図ることが可能な液状化対策構造として、基礎地盤に対して格子状の地盤改良体を形成する場合がある（例えば、特許文献１参照）。かかる液状化対策構造によれば、地盤改良体により囲まれた領域内の地盤のせん断変形を小さくして過剰間隙水圧の上昇を抑制するとともに、過剰間隙水圧が高い周辺領域と隔離することで、基礎地盤の液状化抑制効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
格子状地盤改良体を既設構造物の基礎地盤に適用すると、既設構造体を避けつつ施工する必要があるため、格子間隔が大きくなる傾向がある。格子間隔が大きいと、大きな地震が生じた際に格子状地盤改良体により囲まれた領域内で液状化が発生する恐れがある。
【０００６】
このような観点から、本発明は、既設構造物の基礎地盤に対する液状化対策構造であって、対象地盤の性状が限定されず、比較的簡易かつ安価に液状化抑制効果を期待することができる液状化対策構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の液状化対策構造は、既設構造物の側方から基礎地盤を挟むように形成された一対の鉛直地中壁と、前記鉛直地中壁同士の間に形成された斜め地中壁と、を備える液状化対策構造であって、前記斜め地中壁は、前記既設構造物の側方から当該既設構造物の下方に向けて形成されており、他の構造物とは構造上独立していることで、前記斜め地中壁の上側の地盤が液状化すると、前記上側の地盤の泥水圧が前記斜め地中壁の自重とともに下側の地盤に作用することを特徴としている。
【０００８】
斜め地中壁の上側の地盤と下側の地盤とを比較すると、上側の地盤の方が土被りおよび地中壁（鉛直地中壁および斜め地中壁）による拘束効果が小さいため液状化しやすい。そのため、一対の鉛直地中壁間の地盤が液状化する場合には、斜め地中壁の上側の地盤の方が下側の地盤よりも早く液状化する。上側の地盤が液状化すると、過剰間隙水圧の増加に伴う有効応力の低下により当該地盤の泥水圧が斜め地中壁に作用するが、斜め地中壁は他の構造物に固定されておらず構造上独立しているため、上方から作用した泥水圧を自重とともに下側の地盤に作用させることができる。このように、下側の地盤を抑え込む力（拘束力）が増加すると、当該地盤が液状化し難くなるため、液状化抑制効果を期待することができる。
また、斜め地中壁は、既設構造物の側方から施工することができるため、既設構造物に影響を及ぼすことなく液状化対策工を行うことができる。
【０００９】
また、前記既設構造物が盛土であることを特徴としている。一対の前記斜め地中壁が断面視Ｖ字状または逆ハ字状に形成されていれば、一対の鉛直地中壁間の地盤の不等沈下の発生を抑制することができる。
前記斜め地中壁の下端が、非液状化層に接していれば、過剰間隙水圧の増加に伴う地下水が斜め地中壁の下側から流入することが防止されるため、斜め地中壁の下側の地盤の液状化抑制効果がより高まる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液状化対策構造によれば、対象地盤の性状に限定されることなく適用可能で、比較的簡易かつ安価に液状化抑制効果を期待することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る液状化対策構造を模式的に示す横断図である。
【図２】図１の液状化対策構造のメカニズムを模式的に示す横断図である。
【図３】液状化対策工がなされていない地盤における液状化のメカニズムを模式的に示す横断図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る液状化対策構造を模式的に示す横断図である。
【図５】図４の液状化対策構造のメカニズムを模式的に示す横断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、図１に示すように、既設構造物２の下方の地盤（基礎地盤）３に形成された液状化対策構造１について説明する。
本実施形態では、既設構造物２が盛土の場合について説明するが、既設構造物２の構造は限定されるものではなく、例えば建物等であってもよい。
【００１３】
液状化対策構造１は、一対の鉛直地中壁１１，１１と、斜め地中壁１２とを備えている。
一対の鉛直地中壁１１，１１は、既設構造物２の直下の地盤（基礎地盤）３を既設構造物２の横断方向の左右から挟むように形成されている。鉛直地中壁１１は、既設構造物２から側方に形成する。なお、既設構造物２と鉛直地中壁１１との間隔は限定されるものではない。
【００１４】
本実施形態の鉛直地中壁１１は、セメント系の固化材と原地盤とを撹拌混合する地盤撹拌改良工法により形成された柱列式の地盤改良体である。鉛直地中壁１１の下端は、非液状化層３０にまで到達（根入れ）している。また、鉛直地中壁１１の上端は、地下水位ＷＬ以浅に位置している。
一対の鉛直地中壁１１，１１を形成することにより、既設構造物２の下方の地盤３は、第一領域３１および第二領域３２と、それ以外の周囲の地盤（第三領域）３３とに分割されている。
【００１５】
鉛直地中壁１１の構造は、第一領域側（図２内の左側）は第一領域の液状化に伴う側方流動抑止に必要な剛性を有し、第二領域側（同図右側）は斜め地中壁への泥水圧作用に伴う拘束力の増加により著しく変形することのない剛性を有していればよく、例えば、壁式地中壁や柱列式地中壁等の連続地中壁または鋼矢板壁や鋼管矢板壁等であってもよい。なお、鉛直壁に液状化対策における格子状地盤改良としての機能を期待するのであれば、その要件を満たしていればよい。また、地盤撹拌改良工法に使用する固化材はセメントに限定されるものではなく、例えば、石灰系固化材であってもよい。
【００１６】
斜め地中壁１２は、一対の鉛直地中壁１１，１１の間の地盤に形成されている。斜め地中壁１２の上端は、一対の鉛直地中壁１１，１１のうちの一方の鉛直地中壁１１側に位置し、斜め地中壁１２の下端は、他方の鉛直地中壁１１側に位置している。斜め地中壁１２は、既設構造物２の側方から既設構造物２の下方に向けて形成されている。
斜め地中壁１２を形成することにより、既設構造物２の下方の地盤３１，３２（一対の鉛直地中壁１１の間の地盤）は、斜め地中壁１２の上側の地盤（第一領域）３１と斜め地中壁１２の下側の地盤（第二領域）３２に分割される。
【００１７】
斜め地中壁１２は、既設構造物２の下方を横断するように形成されている。斜め地中壁１２の上端は既設構造物２と一対の鉛直地中壁のうちの一方の鉛直地中壁１１（図面において右側の鉛直地中壁１１）との間に位置しており、斜め地中壁１２の下端は既設構造物２と他方の鉛直地中壁１１（図面において左側の鉛直地中壁１１）との間に位置している。すなわち、斜め地中壁１２は、既設構造物２の一方の側方（図面右側）から他方の側方（図面左側）に向けて、斜め下向きに形成されている。
【００１８】
斜め地中壁１２は、鉛直地中壁１１や既設構造物２等の他の構造物とは接合されておらず、構造上独立している。
本実施形態では、斜め地中壁１２の上端が地表面に面している場合について説明するが、斜め地中壁１２の上端は、地下水位ＷＬ以浅に位置していれば地表面に面している必要はない。
また、斜め地中壁１２の下端は、非液状化層３０に当接あるいはわずかに挿入されている。
【００１９】
本実施形態の斜め地中壁１２は、セメント系の固化材と原地盤とを撹拌混合する地盤撹拌改良工法により形成された柱列式の地盤改良体である。本実施形態では、地中拡翼型の地盤撹拌改良工法を採用し、既設構造物２の側方から斜め下向きに施工を行う。
【００２０】
斜め地中壁１２の構造は、上下の領域（第一領域３１と第二領域３２）間における地下水の移動を抑制することが可能であれば限定されるものではなく、例えば、鋼矢板壁や鋼管矢板壁等であってもよい。また、地盤撹拌改良工法に使用する固化材はセメントに限定されるものではなく、例えば、石灰系固化材であってもよい。
【００２１】
斜め地中壁１２の傾斜角θ（水平面に対する角度）は、液状化層の層厚（地下水位ＷＬから非液状化層３０までの深さ）Ｈと、鉛直地中壁１１の壁芯同士の間隔Ｌとから求めた角度よりも大きくなるように設定する（式１参照）。なお、斜め地中壁１２の傾斜角θの設定方法は限定されるものではなく、例えば、水平面に対して３０°〜６０°の範囲内で設定してもよい。
ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ）＜θ  ・・・  式１
【００２２】
本実施形態の液状化対策構造１によれば、大きな地震が起きた場合であっても、地震により既設構造物２が沈下する等の被害を最小限に抑えることができる（図２参照）。その理由は次の通りである。
液状化対策が施されていない構造物２の基礎地盤が地震により液状化すると、（１）液状化による地盤の過剰間隙水圧の増加・消散による基礎地盤自身の圧縮沈下、（２）液状化による基礎地盤の剛性低下に伴う構造物の沈み込み、（３）基礎地盤の剛性低下による側方流動、などのメカニズムにより構造物２は沈下する。このうち、構造物の沈下被害としては（３）の側方流動による影響が最も大きく、図３に示すように、構造物２の重量によって構造物２直下の地盤３が側方に流出し、構造物２に沈下が生じる。
一方、本実施形態の液状化対策構造１によれば、図２に示すように、既設構造物２の直下の地盤３（基礎地盤）を挟むように設けられた一対の鉛直地中壁１１，１１により地盤３（土砂）が側方に流れ出すことが防止されているため、地盤３の流出による既設構造物２の沈下が抑制されている。
【００２３】
また、鉛直地中壁１１同士の間の地盤３１，３２が非常に大きな地震の発生などにより万が一液状化した場合であっても、本実施形態の液状化対策構造１によれば、既設構造物２に生じる被害を最小限に抑えることができる。その理由は次の通りである。
地盤３の地盤性状が同一であると仮定して、斜め地中壁１２の上側の地盤（第一領域３１）と下側の地盤（第二領域３２）とを比較すると、第一領域３１の方が土被りおよび地中壁（鉛直地中壁１１および斜め地中壁１２）による拘束効果が小さいため液状化しやすい。そのため、地震時には、第一領域３１の方が第二領域３２によりも早く液状化する。
【００２４】
第一領域３１が液状化すると、図２に示すように、第一領域３１の泥水圧が斜め地中壁１２に作用する。斜め地中壁１２は、他の構造物（鉛直地中壁１１や既設構造物２等）に固定されておらず構造上独立しているため、第一領域３１の泥水圧が作用すると、斜め地中壁１２が下端を支点に回転（変位）して、第二領域を押圧する。つまり、第一領域３１が液状化すると、第一領域３１の泥水圧と斜め地中壁１２の自重が第二領域３２に作用するようになる。そのため、鉛直地中壁１１および斜め地中壁１２により囲まれた第二領域３２を抑え込む力（拘束力）が増加し、第二領域３２が液状化し難くなる。
【００２５】
すなわち、直接基礎の接地圧に伴う抑え効果によって直接基礎直下の地盤が周辺地盤よりも液状化し難くなるメカニズムと同様に、斜め地中壁１２の抑え効果（押圧力）により第二領域３２が液状化し難くなる。言い換えれば、ある領域の液状化は許容しながらも、残された領域の液状化を出来るだけ回避することにより、鉛直地中壁１１間の地盤全体が完全に液状化した場合よりも被害の発生を大幅に低減させることができる。
【００２６】
また、鉛直地中壁１１および斜め地中壁１２は、既設構造物２の側方から施工することができるため、既設構造物２に影響を及ぼすことなく液状化対策構造１を構築することができる。
【００２７】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態に係る液状化対策構造１は、図４に示すように、一対の鉛直地中壁１１，１１の間に、逆ハ字状（Ｖ字状）に対向する一対の斜め地中壁１２，１２が形成されている点で、第一の実施形態の液状化対策構造と異なっている。
本実施形態では、既設構造物２が建物の場合について説明するが、既設構造物２は建物に限定されるものではなく、例えば盛土等であってもよい。
【００２８】
鉛直地中壁１１の構成は、第一の実施形態で示した鉛直地中壁１１と同様なため、詳細な説明は省略する。
各斜め地中壁１２は、既設構造物２の側方から既設構造物２の下方に向けて形成されている。一対の斜め地中壁１２を形成することにより、既設構造物２の下方の地盤は、斜め地中壁１２，１２の上側の地盤（第一領域）３１と各斜め地中壁１２の下側の地盤（第二領域）３２，３２との３つの領域に分離される。
【００２９】
斜め地中壁１２の上端は既設構造物２と鉛直地中壁１１との間に位置しており、斜め地中壁１２の下端は既設構造物２の下方中央部に位置している。斜め地中壁１２は、他方の斜め地中壁１２、鉛直地中壁１１、既設構造物２等の他の構造物とは接合されておらず、構造上独立している。
【００３０】
斜め地中壁１２の上端は、地表面に面している。なお、斜め地中壁１２の上端の位置は、地下水位ＷＬ以浅であれば、限定されない。
また、斜め地中壁１２の下端は、非液状化層３０に当接あるいはわずかに挿入されている。なお、本実施形態では、斜め地中壁１２の下端同士が離間していて、第一領域３１が断面視逆台形状を呈している場合について説明するが、斜め地中壁１２，１２が断面Ｖ字状に形成されていて、第一領域３１が逆三角形状を呈していてもよい。また、本実施形態では、一対の斜め地中壁１２，１２が左右対称に形成されている場合ついて説明するが、一対の斜め地中壁１２，１２は、必ずしも左右対称である必要はなく、例えば、各斜め地中壁１２の傾斜角θの大きさが異なっていてもよい。
【００３１】
本実施形態の斜め地中壁１２は、地盤撹拌改良工法により形成された柱列式の地盤改良体からなる。本実施形態では、地中拡翼型の地盤撹拌改良工法を採用し、既設構造物２の側方から斜め下向きに施工を行う。
【００３２】
斜め地中壁１２の構造は、隣り合う領域（第一領域３１と第二領域３２）間における地下水の移動を抑制することが可能であれば限定されるものではなく、例えば、鋼矢板壁や鋼管矢板壁等であってもよい。また、地盤撹拌改良工法に使用する固化材はセメントに限定されるものではなく、例えば、石灰系固化材であってもよい。
【００３３】
斜め地中壁１２の傾斜角θ（水平面に対する角度）は、液状化層の層厚（地下水位ＷＬから非液状化層３０までの深さ）Ｈと、鉛直地中壁１１の壁芯同士の間隔Ｌとから求めた角度よりも大きく、層厚Ｈと既設構造物２の幅Ｗとから求めた角度よりも小さくなるように設定する（式２参照）。なお、斜め地中壁１２の傾斜角θの設定方法は限定されるものではなく、例えば、水平面に対して３０°〜６０°の範囲内で設定してもよい。
ｔａｎ−１（Ｈ／０．５Ｌ）＜θ＜ｔａｎ−１（Ｈ／０．５Ｗ）  ・・・  式２
【００３４】
本実施形態の液状化対策構造１によれば、鉛直地中壁１１同士の間の地盤に万が一液状化が発生した場合であっても、鉛直地中壁１１同士の間の地盤全体が液状化することを防ぐことができる。また、一対の斜め地中壁１２，１２が左右対称の場合、第一領域３１の液状化により既設構造物２に沈下が生じた場合であっても、不等沈下の発生を回避することができる。一方、一対の斜め地中壁１２，１２が左右対称でない場合についても、液状化による基礎地盤の側方流動抑制により、沈下の大幅な低減効果が期待できる。
この他の第二の実地形態の液状化対策構造１による作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【００３６】
例えば、前記実施形態では、対向する一対の鉛直地中壁が形成されている場合について説明したが、鉛直地中壁は、平面視格子状に形成されていてもよい。
また、前記実施形態では、既設構造物２の側方（図面において左右）から斜め地中壁１２を形成する場合について説明したが、斜め地中壁１２は、既設構造物２の周囲（四方）から既設構造物２を囲むように（すり鉢状または逆錐台状に）形成してもよいし、既設構造物２の前後（図面において奥行き方向）に形成されていてもよい。
【００３７】
前記各実施形態では、斜め地中壁１２の下端が非液状化層３０に挿入あるいは当接している場合について説明したが、斜め地中壁１２の下端は非液状化層３０から離間させてもよい。この場合、斜め地中壁１２に第一領域３１の泥水圧が作用すると、斜め地中壁１２が全体的に変位するようになるので、第二領域３２への拘束力を増加させることができる。
【００３８】
前記各実施形態では、第一領域３１が液状化して、斜め地中壁１２に泥水圧が作用して斜め地中壁１２に変位が生じることで、第二領域３２の拘束力が増加する場合について説明したが、第一領域３１の泥水圧が作用することで、斜め地中壁１２に変位が生じない場合であっても、第二領域３２の拘束力は増加する。
【符号の説明】
【００３９】
１    液状化対策構造
１１  鉛直地中壁
１２  斜め地中壁
２    既設構造物
３    地盤
３０  非液状化層
３１  第一領域
３２  第二領域
３３  第三領域
ＷＬ  地下水位
θ    傾斜角
【図１】
0006628492.tif 000002
【図２】
0006628492.tif 000003
【図３】
0006628492.tif 000004
【図４】
0006628492.tif 000005
【図５】
0006628492.tif 000006