(57)【要約】【課題】対象地盤が直接基礎を介して構造物を支えている場合でも、構造物に不同沈下を生じさせない液状化防止装置を提供する。【解決手段】直接基礎を介して構造物１０ａを支えている対象地盤１０における地下水位を、地下水面をほぼ水平に維持しながら、目標値まで低下させる地下水位低下手段１と、地下水位低下手段１の動作を制御することにより、低下した地下水位を目標値に維持する地下水位維持手段２とを備えた液状化防止装置である。地下水位低下手段１の動作を制御することにより、構造物１０ａの不同沈下を防止する不同沈下防止手段３を備えてもよい。低下した地下水位を回復させる復水手段４を備え、不同沈下防止手段３が、復水手段４の動作をも制御することにより、構造物１０ａの不同沈下を防止してもよい。対象地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁を備えてもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接基礎を介して構造物を支えている対象地盤における地下水位を、地下水面をほぼ水平に維持しながら、目標値まで低下させる地下水位低下手段と、
前記地下水位低下手段の動作を制御することにより、低下した地下水位を目標値に維持する地下水位維持手段とを備えたことを特徴とする液状化防止装置。
【請求項２】
前記地下水位低下手段の動作を制御することにより、前記構造物の不同沈下を防止する不同沈下防止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液状化防止装置。
【請求項３】
低下した地下水位を回復させる復水手段を備え、前記不同沈下防止手段が、該復水手段の動作をも制御することにより、前記構造物の不同沈下を防止することを特徴とする請求項２に記載の液状化防止装置。
【請求項４】
前記対象地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液状化防止装置。
【請求項５】
前記地下水位低下手段は、前記対象地盤において上下方向に埋設され、内部に地下水を流入させるためのストレーナーを設けたケーシング管と、前記ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、前記ストレーナー及び前記通水孔を通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液状化防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油タンクが設置される地盤のような、直接基礎を介して構造物を支えている地盤が、大きな地震力の作用によって液状化の可能性があり、液状化を防止すべき対象地盤に該当している場合に用いられる液状化防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液状化防止装置としては、例えば対象地盤における地下水位を目標値まで低下させる地下水位低下手段と、低下した地下水位が目標値に維持されるように、前記地下水位低下手段の動作を制御する制御手段とを備えたものが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
ここで、地盤に液状化が生じるには、地盤がゆるい砂質土からなること、地盤が地下水で飽和されていること及び地盤に対してある強さ以上の地震力が作用することが必要条件とされる。このような液状化防止装置によれば、地盤が地下水で飽和されないこととなるので、液状化の必要条件の一部を欠くことになり、対象地盤の液状化が確実に防止されることになる。
【０００３】
【非特許文献１】
足立紀尚、林田師照、安川郁夫、中野毅、森本浩行著，「土質力学」，実教出版，平成１０年２月２５日，ｐ１２３．−ｐ．１２４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば石油タンクが設置されている地盤のように、直接基礎を介して構造物を支えている地盤が、ゆるい砂質土からなり、地下水で飽和されており、液状化を防止すべき対象地盤に該当している場合も多い。
したがって、従来の液状化防止装置に対しては、このような場合においても、構造物に不同沈下を生じさせないで対象地盤の液状化防止をなし得ることが要請されている。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、対象地盤が直接基礎を介して構造物を支えている場合でも、構造物に不同沈下を生じさせない液状化防止装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る液状化防止装置は、直接基礎を介して構造物を支えている対象地盤における地下水位を、地下水面をほぼ水平に維持しながら、目標値まで低下させる地下水位低下手段と、地下水位低下手段の動作を制御することにより、低下した地下水位を目標値に維持する地下水位維持手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような液状化防止装置によれば、対象地盤における地下水位を地下水面をほぼ水平に維持しながら低下させる地下水位低下手段を備えるので、地下水位が低下する過程での地下水面がほぼ水平に維持されることになり、対象地盤に発生する有効応力はほぼ均等に保たれ、構造物の各点が同じ量だけ沈下することになる。
【０００８】
したがって、対象地盤が直接基礎を介して構造物を支えている場合でも、構造物に不同沈下を生じさせない。
【０００９】
このような技術的手段において、「ほぼ水平」とは、対象地盤中の有効応力がほぼ均等に保たれ、構造物に不同沈下を防止し得る程度の水平さがあればよく、その限度において地下水位が多少の勾配を有する場合も包含する。
【００１０】
また、対象地盤、直接基礎や構造物の状態などに起因する不測の事態に対応し得ることとして、より確実に構造物に不同沈下を生じさせないようにする観点からすれば、地下水位低下手段の動作を制御することにより、構造物の不同沈下を防止する不同沈下防止手段を備えたことが好ましい。
【００１１】
この場合において、かかる不測の事態により積極的に対応し得ることとして、より一層確実に構造物に不同沈下を生じさせないようにする観点からすれば、低下した地下水位を回復させる復水手段を備え、不同沈下防止手段が、復水手段の動作をも制御することにより、構造物の不同沈下を防止することが好ましい。
【００１２】
さらに、周辺地盤の沈下をも積極的に防止しようとする観点からすれば、対象地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁を備えたことが好ましい。
【００１３】
さらにまた、一の地下水位低下手段で広範囲にわたる地下水面の水平性が得られることとして、本発明を平面積の広い構造物に確実に適用し得るようにする観点からすれば、地下水位低下手段は、対象地盤において上下方向に埋設され、内部に地下水を流入させるためのストレーナーを設けたケーシング管と、ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、ストレーナー及び通水孔を通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置とを備えたことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
［液状化防止装置］
図１は本発明の一実施の形態に係る液状化防止装置の全体構成を示す平面図、図２は同液状化防止装置の部分構成を示す断面図である。
【００１６】
なお、図１において、止水壁５の表示を省略している。
【００１７】
本実施の形態において、液状化防止装置は、図１及び図２に示すように、直接基礎を介して構造物たる石油タンク１０ａを支えている地盤１０を対象としている。
【００１８】
ここで、石油タンク１０ａを支えている地盤１０は、ゆるい砂質土からなり、地下水で飽和されているので、ある強さ以上の地震力が作用すると、地盤１０の液状化現象を生じてしまう。このような地盤１０は、地下水位を人工的に低下させることで地下水で飽和されない状態として地盤１０の液状化を確実に防止する必要がある。
【００１９】
そして、この液状化防止装置は、これらの図に示すように、地下水位低下手段１と、地下水位維持手段２と、不同沈下防止手段３と、復水手段４と、止水壁５とを備えたものとして構成されている。
【００２０】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００２１】
（１）地下水位低下手段１
地下水位低下手段１は、直接基礎を介して石油タンク１０ａを支えている地盤１０における地下水位を、地下水面をほぼ水平に維持しながら、目標値まで低下させる役割を果たす（図３参照）。
【００２２】
すなわち、このような地下水位低下手段１によれば、地下水位が低下する過程での地下水面がほぼ水平に維持されることになっており、これにより、地盤１０に発生する有効応力はほぼ均等に保たれ、石油タンク１０ａの各点が同じ量だけ沈下することになっている。
【００２３】
ここで、地下水位低下手段１は、図２に示すように、地盤１０において上下方向に埋設され、内部に地下水を流入させるためのストレーナーを設けたケーシング管１１と、ケーシング管１１の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管１２と、ストレーナー及び通水孔を通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置１３とを備えている。
【００２４】
具体的には、この吸引排出装置１３は、内筒管１２に接続した真空吸引ポンプ１３ａと、内筒管１２内のほぼ真空な領域を確保するための排水を行う排水ポンプ１３ｂとからなっている。
【００２５】
すなわち、内筒管１２によりストレーナーの内側が仕切られており、地下水は通水孔からのみ流入するので、例えば地下水位がストレーナーの上端部より下側にあったとしても通水孔よりも上側にあれば、エアーは内筒管１２の内部に吸引されず、ケーシング管１１の内部にエアーが混入する事態が有効に回避される。よって、吸引排出装置１３による吸引効果が減殺されない。
【００２６】
したがって、このような吸引排出装置１３によれば、一の地下水位低下手段１で広範囲にわたる地下水面の水平性が得られることになり、その結果、本発明を平面積の広い石油タンク１０ａに確実に適用できることになっている。
【００２７】
なお、このような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、地下水面に対してのみならず地盤１０に対しても大気圧が載荷重として有効に付与されることとなり、地盤載荷手段としての機能もが発揮され、液状化を防止する役割を果たしている。
【００２８】
（２）地下水位維持手段２
地下水位維持手段２は、図１及び図２に示すように、地下水位検出装置２１を含んで構成される。そして、この地下水位維持手段２は、地下水位低下手段１の動作を制御することにより、低下した地下水位を目標値に維持する役割を果たす。
【００２９】
具体的には、この地下水位維持手段２は、地下水位低下手段１の動作結果としての地下水位を予め設定された目標値と比較して、それらを一致させるような訂正動作を行う役割を果たすものとして構成されている。ここで、制御量である地下水位は、予め地中に埋設された地下水位検出装置２１によって検出する。
【００３０】
（３）不同沈下防止手段３
不同沈下防止手段３は、図１及び図２に示すように、沈下量検出装置３１を含んで構成される。そして、この不同沈下防止手段３は、地下水位低下手段１の動作を制御することにより、石油タンク１０ａの不同沈下を防止する役割を果たす。
【００３１】
具体的には、この不同沈下防止手段３は、地下水位低下手段１の動作結果としての構造物の各点の不同沈下量を予め設定された目標値と比較して、それらを一致させるような訂正動作を地下水位低下手段１にさせる役割を果たすものとして構成されている。ここで、制御量である構造物の各点の不同沈下量は、予め構造物の各点に設けられた沈下量検出装置３１によって検出する。
【００３２】
すなわち、このような不同沈下防止手段３によれば、地盤１０、直接基礎や石油タンク１０ａの状態などに起因する不測の事態に対応し得ることになり、これにより、より確実に石油タンク１０ａに不同沈下を生じさせないことになっている。
【００３３】
ここで、不同沈下防止手段３は、後記する復水手段４の動作をも制御することにより、石油タンク１０ａの不同沈下を防止する役割を果たすものとして構成されている。
【００３４】
これにより、かかる不測の事態により積極的に対応できることになり、その結果、より一層確実に石油タンク１０ａに不同沈下を生じさせないことになっている。
【００３５】
（４）復水手段４
復水手段４は、低下した地下水位を部分的に回復させる役割を果たす（図１参照）。
【００３６】
具体的には、この復水手段４は、地下水位低下手段１と構造物が同じものとして構成されている。これにより、広範囲に低圧でのリチャージが可能となっており、その結果、より効率的な復水が可能となっている。
【００３７】
すなわち、このような復水手段４によれば、地盤１０、直接基礎や石油タンク１０ａの状態などに起因する不測の事態により積極的に対応できることになり、これにより、より一層確実に石油タンク１０ａに不同沈下を生じさせないことになっている。
【００３８】
（５）止水壁５
止水壁５は、地盤１０の外側から内側への地下水の浸入を阻止する役割を果たす（図２参照）。
【００３９】
すなわち、このような止水壁５によれば、周辺地盤１０の沈下をも積極的に防止することが可能となっている。
【００４０】
なお、止水壁５としては、周辺地盤１０の沈下を防止し得る程度の止水性を備えていればよく、完全な止水性を備えている必要はない。
【００４１】
上記したように、このような液状化防止装置によれば、地盤１０における地下水位を地下水面をほぼ水平に維持しながら低下させる地下水位低下手段１を備えるので、地下水位が低下する過程での地下水面がほぼ水平に維持されることになり、地盤１０に発生する有効応力はほぼ均等に保たれ、石油タンク１０ａの各点が同じ量だけ沈下することになる。
【００４２】
したがって、地盤１０が直接基礎を介して石油タンク１０ａを支えている場合でも、石油タンク１０ａに不同沈下を生じさせないこととなっている。
【００４３】
［液状化防止方法］
図３は本実施の形態に係る液状化防止方法を説明するためのプロセス図である。
【００４４】
本実施の形態において、液状化防止方法は、上記したような液状化防止装置を用いて行うものであり、直接基礎を介して構造物たる石油タンク１０ａを支えている地盤１０が大きな地震力の作用によって液状化の可能性があり、液状化を防止すべき地盤１０に当している場合に用いられる方法として構成されている。
【００４５】
そして、この液状化防止方法は、地下水位低下工程、地下水位維持工程及び不同沈下防止工程の各工程により構成されている。以下、図３を参照にしながら、各工程について説明する。
【００４６】
（１）地下水位低下工程
これは、直接基礎を介して構造物を支えている地盤１０における地下水位を、地下水面をほぼ水平に維持しながら、目標値まで低下させる工程である。
【００４７】
具体的には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に順次示すように、地下水位低下手段１を用いることにより、地下水面がほぼ水平に維持されるようにしながら、地下水位を低下させる態様となる。
【００４８】
このとき、地盤１０に発生する有効応力はほぼ均等に保たれることになり、その結果、石油タンク１０ａの各点が同じ量だけ沈下することになる。
【００４９】
（２）地下水位維持工程
これは、地下水位低下工程に用いた地下水位低下手段１の動作を制御することにより、低下した地下水位を目標値に維持する工程である。
【００５０】
（３）不同沈下防止工程
これは、地下水位低下工程に用いられる地下水位低下手段１の動作を制御することにより、構造物の不同沈下を防止する工程である。
【００５１】
この不同沈下防止工程は、構造物の不同沈下を防止する目的の達成にとって適合的となるタイミングで行われることになり、地下水位低下工程を行っている間に行われる場合が多いが、地下水位維持工程を行っている間にも、適宜タイミングで行われる。
【００５２】
この不同沈下防止工程は、低下した地下水位を回復させるための復水手段４の動作をも制御することにより、構造物の不同沈下を防止する工程を含んで構成される。
【００５３】
すなわち、このような液状化防止方法によれば、地下水位低下工程を含んで構成されるので、地下水位が低下する過程で地下水面がほぼ水平に維持されることになり、地盤１０に発生する有効応力はほぼ均等に保たれるため、石油タンク１０ａの各点が同じ量だけ沈下することになる。
【００５４】
したがって、地盤１０が直接基礎を介して石油タンク１０ａを支えている場合でも、石油タンク１０ａに不同沈下を生じさせないことになる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係る液状化防止装置によれば、対象地盤が直接基礎を介して構造物を支えている場合でも、構造物に不同沈下を生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液状化防止装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る液状化防止装置の部分構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る液状化防止方法を説明するためのプロセス図である。
【符号の説明】
１  地下水位低下手段
２  地下水位維持手段
３  不同沈下防止手段
４  復水手段
５  止水壁
１０  地盤
１０ａ  石油タンク
１１  ケーシング管
１２  内筒管
１３  吸引排出装置
１３ａ  真空吸引ポンプ
１３ｂ  排水ポンプ
２１  地下水位検出装置
３１  沈下量検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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