(57)【要約】【課題】地震時の地盤液状化による基礎に対する流動力を低下させ、杭基礎の破損およびこれに伴う被害を低減する。【解決手段】本発明工法は、地盤中にあって杭基礎１２に支持された基礎フーチング１０における、地盤液状化による側方流動Ａの方向との対向位置に、流線形をなした分流構造体１８を設けるものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中にあって杭基礎に支持された基礎フーチングにおける、地盤液状化による側方流動方向との対向位置に、流線形をなした分流構造体を設けることを特徴とする流動化対策工法。
【請求項２】
前記分流構造体の平面外形が流線形をなしていることを特徴とする請求項１記載の流動化対策工法。
【請求項３】
前記分流構造体の縦断面外形が流線形状をなしていることを特徴とする請求項１または２記載の流動化対策工法。
【請求項４】
前記分流構造体が基礎フーチングの全周に設けられていることを特徴とする請求項３記載の流動化対策工法。
【請求項５】
基礎フーチングが配置される地盤の流動力を算定するとともに、杭基礎のひずみあるいは断面力の限界値を算定し、前記分流構造体の基礎フーチングからの側方突出量と、基礎フーチングの厚みとの比から流動力低減率を割出し、この値が前記杭基礎の限界流動力以下となるように前記分流構造体の側方突出量とフーチング厚みの比を算定することを特徴とする流動化対策工法における分流構造体の突出量算定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震時などにおいて地盤液状化による被害を軽減するための工法およびこれに用いる分流構造体の突出量算定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震時などにおける地盤液状化による側方流動は、基礎杭を持つ構造物に対しては構造物に対し多大な被害を与えることがある。図７はその作用を示すもので、１は地盤中に埋設された基礎フーチング、２は基礎フーチング１を支持する複数の杭基礎である。地盤液状化により側方流動Ａが生ずると、その流動力によりフーチング１は押され、各杭２の剪断強度を越えた時点で、各杭２は破断し、破線で示すように、流動方向下流側に倒れ込み、基礎フーチング１とともに移動あるいは埋没し、大きな被害となる。
【０００３】
そこで従来では、次の方法が考えられている。
▲１▼地盤そのものの液状化を防止するために地盤改良を行う。
▲２▼流動力を低減させる。
▲３▼流動力を受ても壊れない断面性能をもたらす。といった各手法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、▲１▼の方法では基礎の施工範囲に対してかなり広範囲の地盤改良が必要であり、工事範囲が広がり、工費が高いものとなる。また、敷地境界の関係から改良範囲が確保できない場合もある。
▲２▼の方法は従来では定量的な評価が困難であるとされ、被害の低減度合が明確に示せなかった。
更に▲３▼の方法では基礎を支持する杭強度を相当上げる必要があり、同じく施工コストが高くなる原因となる。
【０００５】
また、基礎構造物に対する液状化流動方向の上流側に二つの分流壁を舟形配置し、これら分流壁と連続して基礎構造物の側部を囲う一対の側壁を構築する工法も存在する（特許文献１）。この工法は、▲２▼の方法の一種であり、流動力を分流壁により囲うことで基礎に対して直接流動力を作用させないようにしたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−４９２４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記文献に開示された工法は、基礎の周囲にこれを囲う防護体を必要とするため、用地が広く必要となる。また、防護体全体に流動力が作用するため、これに対抗する構造としなければならず、造成コストが高いものとなる。
【０００８】
更に、一般に地盤液状化による流動方向は、山側から海側に向く方向であり、その方向性は地形に応じて定っているものの、埋立てなどによる地形変動があると、流動方向が変化する場合もあり、このような場合には対応しがたいものとなる。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、基礎そのものに流動抵抗低減効果をもたらすことで、地震時の地盤液状化による基礎に対する流動力を低下させ、杭基礎の破損およびこれに伴う被害を低減できるようにした流動化対策工法およびこれに用いる分流構造体の突出量算定方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明工法は、地盤中にあって杭基礎に支持された基礎フーチングにおける、地盤液状化による側方流動方向との対向位置に、流線形をなした分流構造体を設けることを特徴とする。
【００１１】
したがって、本発明では地盤液状化に伴い発生する側方流動は分流構造体に接し、その流線形状により流動方向が基礎フーチングの周囲にそらされ、これによって、基礎フーチングに加わる流動圧力は減少し、側方流動による被害を減少できる。また、本発明工法では、既存の基礎に分流構造体を後付けして補強する場合、および新設基礎のいずれにも適用可能である。
【００１２】
また本発明では、前記分流構造体の平面外形が流線形をなしていることにより、側方流動は基礎フーチングの左右方向にそらされ、基礎フーチングに加わる流動力を低減する。
【００１３】
更に本発明では、前記分流構造体の縦断面外形が流線形状をなしていることにより、側方流動は基礎フーチングの上下方向にそらされ、基礎フーチングに対する流動力を低減する。
【００１４】
また更に、前記分流構造体が基礎フーチングの全周に設けられていることで、液状化による側方流動方向が特定できない場合にも対処可能である。
【００１５】
更に本発明による流動化対策工法における分流構造体の突出量算定方法によれば、基礎フーチングが配置される地盤の流動力を算定するとともに、杭基礎のひずみあるいは断面力の限界値を算定し、前記分流構造体の基礎フーチングからの側方突出量と、基礎フーチングの厚みとの比から流動力低減率を割出し、この値が前記杭基礎の限界流動力以下となるように前記分流構造体の側方突出量とフーチング厚みの比を算定するものである。したがって分流構造体を設置するにあたり、その最適な突出量を定めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は本発明工法を既存の基礎に適用した場合を示すものである。
【００１７】
図１（ａ）において、既存の基礎フーチング１０は、地盤中にあって複数の杭基礎１２により支持された状態で構築されたものである。なお、地盤中上半部は液状化層Ｅ１，下半部は非液状化層Ｅ２であり、液状化層Ｅ１が杭１２まで到達している場合を例示している。
【００１８】
以上の既存基礎フーチング１０の流動化対策工法は、先ず側方流動の方向に応じてそれと対向する面を図１（ｂ）に示すごとく掘削する。この掘削深さは、非液状化層Ｅ２に到達する高さとし、露出した基礎フーチング１２の側面にアンカー筋１４を配筋し、次いでこの位置に図１（ｃ）に示すように分流用型枠１６を配置する。この型枠１６は、その縦断面および平面ともに略三角形状で、その三角形の頂部が側方流動方向に向き上下方向底辺が基礎フーチング１０の上面および非液状化層Ｅ２に到達し、更に左右方向底辺が基礎フーチング１０の幅に等しい四角錐型の部材であって、例えば工場などでＦＲＰ捨て型枠として生産され、前記側方流動対向面に据付けられる。
【００１９】
その後は、型枠１６内にコンクリートを打設して基礎フーチング１０の側面に一体に固定した後、（ｄ）に示すように埋め戻しすることで、分流構造体１８として機能する。
【００２０】
以上の構成において、地震およびこれに伴う地盤の液状化により図２および図３に矢印に示すように、側方流動Ａが分流構造体１８に向けて生ずると、側方流動Ａは分流構造体１８の頂部から上下および左右に振分けられつつ分流構造体１８の傾斜面に沿って流動し、その流れにより基礎フーチング１０に対する流動力をそらすため、基礎フーチング１０に対する流動圧力は極めて小さなものとなり、液状化現象による基礎フーチングの移動埋没や、杭１２の破損を防止することになる。
【００２１】
次に図４は、液状化層Ｅ１が基礎フーチング１０の深さまでの場合の第二実施形態を示すもので、分流構造体１８の上下方向底辺の長さは基礎フーチング１０の厚みに等しく設定されている。また図示しないが、左右方向底辺の長さは基礎フーチング１０の幅寸法と同じである。
【００２２】
更に図５は、第三実施形態を示すもので、この実施形態では基礎フーチング１０の四周に分流構造体１８を配置した場合を示している。この実施形態では、液状化による側方流動方向が特定されない場合、あるいは将来の地形変動に対応して全方位での側方流動に対応できる構造となる。
【００２３】
なお、以上の各実施形態では既存の基礎フーチング１０に対する流動化対策工法として示したが、新築時においても当初から基礎フーチング１０に対して分流構造体１８を付加する構造とすればよい。
【００２４】
また、以上の分流構造体１８の設置にあたり、分流構造体１８の突出長さが長いほど基礎フーチング１２に対する流動圧力が低減するが、その分充分な敷地面積が必要となり、不経済なものとなる一方で、杭基礎１２がひずんだり、断面力の限界値を超えた流動圧力が加わってしまったら分流構造体１８を付加する意味がないものとなる。
【００２５】
したがって分流構造体１８を設置するにあたり、その突出量の設計法は次のように行う。
▲１▼該当する地盤の流動変位量を予め取得する：既往指針による算定を行う（流動力を算定している指針では不要としてもよい）。
▲２▼地震時におけるバネの算定を行う：非液状化層と液状化層との地盤バネを算定し、そのバネ定数に▲１▼の流動変位量を乗ずることで、流動力を算定する。流動力が評価できる指針の場合は直接流動力を算定する。
▲３▼限界流動力の設定：杭基礎のひずみあるいは断面力の限界値を設定する。
▲４▼流動力低減率を設定する：▲２▼と▲３▼の比を必要低減率とする。
▲５▼低減率と分流構造体１８との流線形状関係を割出す：図３に示す分流構造体１８の突出量ａと、基礎フーチング１０の厚みｂとの比、すなわち、低減率と流線形状との関係から▲４▼に必要なｂ／ａを算定する。この関係を図５に示す。
【００２６】
図において、例えば、ｂ／ａが２：１の場合、非液状化層の剛性が柔であれば、流動力低減率は１に近く、非液状化層の剛性が普通であれば、低減率はこれより低く、非液状化層の剛性が剛の場合には、低減率は更に低くいものとなる。
【００２７】
したがって、流動力低減率に応じて厚みｂに対する突出量ａを推定するとともに、杭のひずみあるいは断面力の限界値以下である限界流動力以下の範囲を設定することで、最適低減率となる分流構造体の突出量を算定できることになる。すなわち予め基礎フーチングが配置されている液状化地盤の地質、杭強度などを把握しておくことにより、分流構造体の最適突出量を得ることができる。
【００２８】
なお、実際の低減率測定にあたっては、模型実験などにより、各種粘性流体中におかれた四角形の抵抗体とこれに付設された適宜な突出量の分流構造体の抵抗荷重を比較測定することにより容易に算出できる。更に本実施形態では、断面および平面とも直線的三角形状の四角錐型としているが、模型実験などにより更に好ましい流線形を見出すことができたならば、そのような形状を採用することが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による流動化対策工法によれば、基礎そのものに流動抵抗低減効果をもたらすことで、地震時の地盤液状化による基礎に対する流動力を低下させ、杭基礎の破損及びこれに伴う被害を低減できる。
【００３０】
また、本発明にあっては、本工法に用いる分流構造体の突出量を定めるにあたっては、液状化地盤の地質、杭強度などを予め知悉しておくことにより定量的に最適突出量を算定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明工法の第一実施形態による造成手順を示す断面図である。
【図２】同完成状態を示す断面図である。
【図３】同平面図である。
【図４】本発明の第二実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態を示す断面図である。
【図６】流動力低減率と分流構造体の突出量／基礎フーチング厚みの比との関係を示すグラフおよび同比を示す模式的断面図である。
【図７】従来の基礎フーチングに地震時の地盤液状化による側方流動力が生じた場合の不具合を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０  基礎フーチング
１２  杭基礎
１８  分流構造体
ａ  分流構造体の突出量
ｂ  基礎フーチングの厚み
【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】
2004270207.tif 000007
【図６】
2004270207.tif 000008
【図７】
2004270207.tif 000009