(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化する可能性のある表層地盤中若しくは軟弱な表層地盤中に、原地盤土と固化材が攪拌・混合されて形成された複数の地盤改良体がそれぞれ壁状に構築され、該地盤改良体は平面上少なくとも縦方向と横方向に、互いに接しないように間隙をおいて存在し、かつそれらの地盤改良体の延長線が交差する部分に上部構造物の荷重を負担する杭が前記地盤改良体に接しないように存在し、前記地盤改良体の上部に地中梁が存在し、かつ該地中梁と前記地盤改良体との間に衝撃緩和材または空隙部が存在してなること特徴とする構造物の基礎構造。
【請求項２】
平面上、縦方向と横方向にそれぞれ配列された地盤改良体が存在し、かつそれらの地盤改良体の延長線が交差する部分に上部構造物の荷重を負担する杭が前記地盤改良体に接しないように存在することを特徴とする請求項１記載の構造物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状化する可能性がある表層地盤中若しくは軟弱な表層地盤中に建築された構造物の基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液状化する可能性がある表層地盤中若しくは軟弱な表層地盤中に、原地盤土と固化材が攪拌・混合されて形成された地盤改良体が壁状でかつ平面視で格子状に構築されていると共に、その格子の交点部に上部構造物の荷重を負担する杭が存在する基礎構造が特願平１−２９０８２４号公報で知られている。
【０００３】
しかし、この構造では杭の上部は地盤改良体と一体となっているので、施工性の面から格子状の地盤改良体の格子で囲まれた中心部に杭を配する基礎構造を特許第２６４５８９９号公報は提案している。このように、格子状の地盤改良体の格子で囲まれた中心部に杭を配する基礎構造に関しては特開２０００−１１０１７７号公報でも提案されている。
【０００４】
また、格子状の地盤改良体における格子部の交点部に杭を設ける場合、杭と地盤改良体を接することがないように、交点部の地盤改良体が杭を囲むように構築するようにした基礎構造が特開平１１−２００３８１号公報で提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらの杭と併用する地盤改良体は、いずれも壁状でかつ平面視で格子状に構築されたものであった。
【０００６】
一方、当出願人は、壁状でかつ平面視で格子状に構築された構造の地盤改良体よりも壁状改良体にスリットを形成して実質的に複数の壁に分断されている構造とした方が、地震時における壁状の地盤改良体の脆性破壊を防止することができることを特許第２９１８５５０号公報に示した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１−２９０８２４号公報の基礎構造は、格子状の地盤改良体を用いると共に、格子の交点に杭を設けた構造であり、地震時に生じる地盤の揺れを地盤改良体の剛性により押さえる効果があり、その結果、格子状で囲まれた地盤の液状化を防止できる。
【０００８】
しかし、このように液状化を防止できるということは、地盤改良体が地盤の揺れに抵抗していることであり、大きな水平力が格子状に構成された地盤改良体に作用しており、地中梁と地盤改良体が繋がっていると、この大きな水平力が上部構造物に伝達されることになる。従って、上部構造物を設計する際に、この大きな水平力を考慮せねばならないという不利な点があった。
【０００９】
このように、地震動（地震波）による入力を上部構造物へ大きく伝達する構造になっているばかりでなく、地盤改良体に更に大きな水平力が加わると脆性破壊を起こす恐れがなくはない構造であった。
【００１０】
また、上述したその他の公報に提案された地盤構造、即ち、杭を格子状の地盤改良体とは直接接触しない地盤構造でも地盤改良体とその上部のコンクリート部材との間は、特開平１１−２００３８１号公報の第１図に示されているように、一体化されていた。
【００１１】
このように杭と地盤改良体を併用することが開示されている何れの基礎構造も、大きな地震時に地盤改良体にも大きな水平力が加えられることが避けられず、地盤改良体が脆性破壊し易い構造であり、かつ地震動（地震波）による入力を上部構造物へ大きく伝達する構造になっていることには代わりがなかった。
【００１２】
また、先に述べた壁状改良体にスリットを形成して実質的に複数の壁に分断されている構造とした方が、地震時に壁状の地盤改良体の脆性破壊を防止することができることを開示した特許第２９１８５５０号公報においては、杭との関係を開示しなかったし、上部構造物への地震動の入力についても言及しなかった。
【００１３】
本発明の目的は、杭と地盤改良体とを併用して、同時に地震時に壁状の地盤改良体の脆性破壊を防止することができると共に、上部構造物への地震動（地震波）の入力を減少できるようにした構造物の基礎構造を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構造物の基礎構造は、液状化する可能性のある表層地盤中若しくは軟弱な表層地盤中に、原地盤土と固化材が攪拌・混合されて形成された複数の地盤改良体がそれぞれ壁状に構築され、該地盤改良体は平面上少なくとも縦方向と横方向に、互いに接しないように間隙をおいて存在し、かつそれらの地盤改良体の延長線が交差する部分に上部構造物の荷重を負担する杭が前記地盤改良体に接しないように存在し、前記地盤改良体の上部に地中梁が存在し、かつ該地中梁と前記地盤改良体との間に衝撃緩和材または空隙部が存在してなること特徴とするものである。
【００１５】
本発明の構造物の基礎構造においては、杭は壁状に構築された地盤改良体に接しないように配置されていればよい。また、地盤改良体と地中梁との間に存在させる衝撃緩和材としては、地盤改良体と地中梁との間で地震時の衝撃が緩和されて伝達できる緩和材、所謂ダッシュポットであれば良く、具体的には粘土やゴム、あるいは弾性プラスチック等の粘性材料である。
【００１６】
また、この場合、地盤改良体の上部に突起を設け、その上部に粘土やゴムなどの粘性材料を敷く一方、地中梁の下部に突起を設けるとともに地中梁側の突起が地盤改良体や地盤改良体側の突起に直接接しないようにし、かつ地盤改良体側の突起が地中梁や地中梁側の突起に直接接しないようにし、さらに地中梁側の突起と地盤改良体側の突起を千鳥配置にすることにより、地震時の衝撃を粘土やゴムなどの粘性材料を介して緩和する性能を調制できるようにしてもよい。
【００１７】
なお、衝撃緩和材としての粘性材料の粘性度や硬さにより、ダッシュポットによる緩和度を調節することもできる。
【００１８】
また、地震時の衝撃が地中梁と地盤改良体との間で伝達し難くする衝撃緩和材の他の例として、例えば二枚の金属製の板材を使用し、該板材の一枚を地盤改良体の上部に置き、その上に残る１枚の板材を置き、さらにその上に地中梁を設けることにより、板材間の滑りにより地中梁と地盤改良体との間で地震時の衝撃が伝達し難い構造とすればよい。
【００１９】
更に、地中梁と地盤改良体との間に空隙部を設けることにより地中梁と地盤改良体とを互いに分離させた構造とすることである。このように地中梁と地盤改良体とを分離させることにより、地中梁と地盤改良体との間で地震時に加わる衝撃が互いに伝わらない構造とすることができる。
【００２０】
なお、地中梁と地盤改良体との間に空隙部を設ける代わりに衝撃緩和材を設けて、地震時に発生する衝撃を互いに適度に伝達し合えるような構造とすることが、適度に応力分散させる際には好ましい。また、急激に応力分散させる際には空隙部を設ける構造とすることが好ましい。
【００２１】
請求項２記載の構造物の基礎構造は、請求項１記載の構造物の基礎構造において、壁状に構築された地盤改良体として、平面上、縦方向と横方向にそれぞれ配列された地盤改良体が存在し、かつそれらの地盤改良体の延長線が交差する部分に上部構造物の荷重を負担する杭が前記地盤改良体に接しないように存在することを特徴とするものである。
【００２２】
このような位置に杭が配置された構造とすることにより、周辺部に杭を設けることができ、また上部構造物の周辺部に杭を存在させることも、周辺部に地中梁を存在させることも可能になる。
【００２４】
なお、分断された壁状に構築された各地盤改良体の長さが短いと、壁状に構築された地盤改良体の端部側、即ち次の壁状に構築された地盤改良体側に応力が集中し易いが、壁状に構築された地盤改良体の杭に面する側が平面視でＴ字状になっていることで、この応力集中を緩和できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の構造物の基礎構造を図面を用いながら具体的に説明すると、図１（ａ），（ｂ）は本発明の基礎構造の一例を示したものであり、図１（ａ）に示すように、支持層イの上に非液状化層ロが存在し、最上部に液状化層ハが存在する地盤に基礎構造が設けられている。
【００２６】
このような液状化する可能性がある液状化層（表層地盤）ハ中に、図１（ａ）に示すように、原地盤土と固化材が攪拌・混合されて構築された地盤改良体１（以下「地盤改良体１」という。）が壁状に構築されている。
【００２７】
この地盤改良体１の下端は液状化層ハの下端まで達している。また、この地盤改良体１は、地盤改良体１と杭２の平面的な配置状態を示す図１（ｂ）に示すように、平面上、二方向以上に配列してなり、地盤改良体１同士は互いに間隙ニをおいて存在している。
【００２８】
この間隔ニ内に双方の地盤改良体１に接することなく上部構造物の荷重を負担する杭２を存在させる。この杭２は、図１（ａ）に示すように、支持層イにまで到達させている。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、各杭２の上部に作られたフーチング３の相互間に地中梁４が構築される。このようにして地盤改良体１の上部に地中梁４が存在した構造にする。なお、図１（ａ），（ｂ）に示すように地盤改良体１と地中梁４との間に衝撃緩和材５を存在させている。また、図２に示すように、地盤改良体１と地中梁４との間に空隙部６を設けた構造とすることもできる。
【００３０】
このように図１（ａ），（ｂ）に示した衝撃緩和材５を使用した基礎構造と、図２（ａ），（ｂ）に示した空隙部６を設けた基礎構造と、地盤改良体１の上部に地中梁４が地盤改良体１と接着一体化して形成された、比較例の基礎構造（図省略）について、上部構造物に加わる地震による水平加速度がどのような状態になるかを調べた。
【００３１】
その結果、比較例の場合は、上部構造物に加わる加振方向の加速度は、４００ガルとなり、図５（ｂ）に示すようになかなか減少しない。空隙部６を設けた場合は、上部構造物に加わる加振方向の加速度が一瞬３００ガル程度になるが、図５（ａ）に示すように急激に１００ガルまでに低下する。
【００３２】
また、衝撃緩和材５を設けた場合は、上部構造物に加わる加振方向の加速度が一瞬３００ガル程度から４００ガルになるが、徐々に低下して１００ガル程度までに低下する。勿論、これらの低下傾向は使用する衝撃緩和材５の特性によって異なる。
【００３３】
なお、地盤改良体１と地中梁４との間に衝撃緩和材５を存在させた場合、例えば図３に示すように、地盤改良体１の上部に突起７を、地中梁４の下部に突起８をそれぞれ設けるとともに、梁側の突起８を地盤改良体１や地盤改良体１側の突起７に直接接しないようにし、かつ地盤改良体１側の突起７が梁４や梁側の突起８に直接接しないようにし、更に梁側の突起８と地盤改良体１側の突起７を相互に間隔が開いた千鳥配置にし、これらの間に衝撃緩和材５を配置する構造にしても良い。
【００３４】
更に、壁状地盤改良体１と杭２の平面的な配置状況を示す図４（ａ）に見られるように、壁状に構築された地盤改良体１の杭２に面する側が平面視でＴ字状になっている構造としても良い。
【００３５】
この構造の場合でも、地中梁４と地盤改良体１との間に衝撃緩和材５を存在させるか、図２の例のように空隙部６を設けてもよく、また図３のように突起７，８と衝撃緩和材５を存在させた構造にしても良い。
【００３６】
なお、地盤改良体１の杭２に面する側が平面視でＴ字状になっている構造とした場合は、分断された地盤改良体１の長さが短いと、地盤改良体１の端部側、即ち次の地盤改良体１側に応力が集中し易いが、地盤改良体１の杭２に面する側が平面視でＴ字状になっていることで、この応力集中を緩和でき、地盤改良体１が地震時により崩壊し難くすることが可能になる。
【００３７】
最後に、本発明のように、地盤改良体１は、平面上、二方向以上に配列してなり、地盤改良体１同士は互いに間隙をおいて存在した場合に、液状化防止効果が奏せられることを示す。
【００３８】
地盤改良体１が存在せず、単に杭２のみが存在する場合の地震時における過剰間隙水圧比（過剰間隙水圧比とは、通常の地盤状態において地盤深さにおける間隙水圧がある値を示している場合、地震時発生時にその深さにおいて示す間隙水圧から、通常時の間隙水圧を引いた値、即ち過剰間隙水圧を通常時の間隙水圧で割った比率である。過剰間隙水圧が零の場合は、過剰間隙水は存在しなく通常の地盤状態と変わらず、過剰間隙水圧比が１．０になると通常の問隙水圧の２倍の間隙水圧となることを示す。この過剰間隙水圧が大きくなると液状化現象をおこす可能性が高いことを示す。）の加振時からの時間経過と、地盤改良体１が二方向以上に存在し、かつ地盤改良体１同士が互いに間隙をおいて存在した場合の地震時における過剰間隙水圧比の加振時からの時間経過とを図６（ａ），（ｂ）に示す。
【００３９】
それぞれの場合について大型振動台を使用しての液状化実験により過剰間隙水比を求めた。この結果は次のようであった。
【００４０】
図６（ｂ）に実験値を示すように、地盤改良体１が存在せず、単に杭２のみが存在する場合は、過剰間隙水圧比が上昇し、地震時に液状化現象が起こる可能性があることを示したが、地盤改良体１が二方向以上に存在し、かつ地盤改良体１同士が互いに間隙ニをおいて存在した場合は、図６（ａ）に示すように、過剰間隙水圧比の上昇が抑えられ、液状化現象の発生を抑制できることを示した。
【００４１】
このように、本発明の構造物の基礎構造では、液状化現象を起こす地盤の場合でも、液状化現象の発生を抑制できることが立証された。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の構造物の基礎構造は次の効果を併せ持つことができる。
▲１▼杭が地盤改良体と独立して設けられているために、杭と地盤改良体とが一体化されている場合に比べて、杭上部にかかる曲げ応力の集中を防止できる。
▲２▼杭が地盤改良体と独立して設けられているために、杭と地盤改良体とが一体化されている場合に比べて施工しやすい。また、杭と地盤改良体とが一体化されている場合は、地盤改良体が未硬化のうちに杭を沈設するなどの特別の作業工程とすることが必要になり、施工に手間がかかり、それ故高価になるが、本発明の場合はそのような施工上の配慮をする必要がない。
▲３▼図５を用いて説明したように、上部構造物の地震時の振動を少なくすることができる。即ち、地震波入力に対して、上部構造物の加速度応答の振幅を小さくできる。言葉を換えると、上部構造物への地震導入力を低減できる。
▲４▼一方、地震動による上部構造物の慣性力を地盤へ逸散させる効果が良くなる。
なお、衝撃緩和材の粘性材料の粘性度や硬さにより、ダッシュポットによる緩和度を調節することができ、上記▲３▼の効果も▲４▼の効果も適度に調節することができる。
【００４３】
また、請求項２に記載したように、壁状に構築された地盤改良体として、平面上、縦方向に配列された地盤改良体と横方向に配列された地盤改良体とが存在し、それらの地盤改良体の延長線が交差する部分に壁状に構築された地盤改良体に接することなく上部構造物の荷重を負担する杭が存在するような配置構造とすることにより、周辺部分に杭を設けることが可能となり、上部構造物の周辺部に杭を存在させることや周辺部に地中梁を存在させることも可能になる。
【００４４】
なお、壁状に構築された地盤改良体の杭に面する側が平面視でＴ字状になっている基礎構造であることがより好ましい。分断された壁状に構築された地盤改良体の長さが短いと、壁状に構築された地盤改良体の端部側、即ち次の壁状に構築された地盤改良体側に応力が集中し易いが、壁状に構築された地盤改良体の杭に面する側が平面視でＴ字状になっていることで、この応力集中を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造物の基礎構造の一例を示す図であり、(a) は深さ方向の配置状態を示す縦断面図、(b) は平面視で杭と地盤改良体の配置構造を示す平面図、(c) は地盤改良体と地中梁の配置状態を(a) の断面方向から見た状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の構造物の基礎構造の他の例を示す図であり、(a) は深さ方向の配置状態を示す縦断面図、(b) は平面視で杭と地盤改良体の配置構造を示す平面図、(c) は地盤改良体と地中梁の配置状態を(a) の断面方向から見た状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の構造物の基礎構造の他の例を示す図であり、(a) は深さ方向の配置状態を示す縦断面図、(b) は平面視で杭と地盤改良体の配置構造を示す平面図、(c) は地盤改良体と地中梁の配置状態を(a) の断面方向から見た状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の構造物の基礎構造の他の例を示す図であり、(a) は深さ方向の配置状態を示す縦断面図、(b) は平面視で杭と地盤改良体の配置構造を示す平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、地震時に上部構造物に加わる加振力の応答加速度を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は過剰間隙水圧比の時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
イ  支持層
ロ  非液状化層
ハ  液状化層
ニ  間隙（地盤改良体間の間隙）
１  地盤改良体（壁状に構築された地盤改良体）
２  杭
３  フーチング
４  地中梁
５  衝撃緩和材
６  空隙部
７  突起
８  突起
【図１】
0004707287.tif 000002
【図２】
0004707287.tif 000003
【図３】
0004707287.tif 000004
【図４】
0004707287.tif 000005
【図５】
0004707287.tif 000006
【図６】
0004707287.tif 000007