(57)【要約】【課題】本発明は、簡略な構成で、安価な構造物の沈下低減構造を提供する。【解決手段】地盤１は、地震の発生に伴い液状化を生じやすい砂層等により構成される表層３と、表層３の直下に位置し、粘性土等の非液状化地盤により構成される中間層２を備えている。また、地盤１の液状化層により構成される表層３には、構造物４の鉛直同軸上に地盤改良体６が構築されている。地盤改良体６の形状は、少なくとも前記構造物４の構築面積を内包する平面視断面を有するとともに、地震等が発生して表層３が一様に液状化し、これに伴い一様な体積ひずみが生じて地盤１全体が表層３の層厚に比例して沈下した際にも、地盤改良体６の構築位置では、地盤１の沈下に伴う構造物４の沈下量を許容範囲内に収めることのできる層厚を有する大きさに成形されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層、もしくは該表層の直下に位置する中間層の何れかが、地震時に液状化する可能性のある液状化層により構成されている地盤の、上部に構築される構造物の沈下低減構造であって、
少なくとも構造物の構築面積を内包する平面視断面と、前記液状化層の液状化後に地盤が沈下した際にも、前記構造物を許容沈下量に抑えることのできる層厚を有する地盤改良体が、前記構造物の鉛直同軸上で、液状化層中に水平に構築されることを特徴とする構造物の沈下低減構造。
【請求項２】
請求項１に記載の構造物の沈下低減構造において、
前記地盤改良体が、複数層に鉛直分割されて、前記液状化層内で所定の離間間隔をもって層状に構築されることを特徴とする構造物の沈下低減構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の沈下低減構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表層、あるいは表層の直下に位置する中間層が砂層等の液状化の可能性がある層により構成されている地盤に、構造物を構築すると、地震等の発生に伴い表層もしくは中間層に液状化が生じ、その後地盤が沈下して構造物に不具合が発生することが考えられる。そこで、例えば、特許文献１に示すように、液状化そのものの発生を防止する対策が取られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０５−０５９７１７号公報（第２図参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述する構成は、液状化の発生を完全に抑制することが困難な場合もあり、また、構造物の規模や液状化を生じる層の層厚が大きくなるに従い、工期の長期化や工費が膨大になるなど、様々な課題が生じていた。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成で、安価な構造物の沈下低減構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構造物の沈下低減構造は、表層、もしくは該表層の直下に位置する中間層の何れかが、地震時に液状化する可能性のある液状化層により構成されている地盤の、上部に構築される構造物の沈下低減構造であって、少なくとも構造物の構築面積を内包する平面視断面と、前記液状化層の液状化後に地盤が沈下した際にも、前記構造物を許容沈下量に抑えることのできる層厚を有する地盤改良体が、前記構造物の鉛直同軸上で、液状化層中に水平に構築されることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の構造物の沈下低減構造は、前記地盤改良体が、複数層に鉛直分割されて、前記液状化層内で所定の離間間隔をもって層状に構築されることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る構造物の沈下低減構造を図１から図７に示す。本発明の構造物の沈下低減構造は、表層、もしくは表層の直下に位置する中間層の何れかが地震時に液状化する可能性のある液状化層により構成されている地盤において、液状化層の内方で、前記構造物の鉛直同軸上に、所定の大きさを有する地盤改良体を構築することにより、液状化による地盤沈下が生じた際にも、構造物が位置する領域における地盤沈下量を、他の領域と比較して低減させ、地盤沈下に伴う構造物の沈下量を許容範囲内に収めるものである。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、地盤１は、地震の発生に伴い液状化を生じやすい砂層等の液状化層により構成される表層３と、該表層３の直下に位置し、粘性土等の非液状化地盤により構成される中間層２を備えている。また、このような構成の地盤１の上部に構築されている構造物４は、地盤１に対して基礎５を介して支持されており、本実施の形態では、該基礎５に一般的な構造物の基礎として知られている基礎スラブが用いられているが、基礎５の構造は必ずしもこれにこだわるものではない。
【００１０】
また、前記地盤１の表層３には、前記構造物４の鉛直同軸上に地盤改良体６が構築されており、該地盤改良体６は、地盤改良を行う際に一般に用いられるセメント系の固化材料、または液状化対策として用いられている水ガラス系薬液注入材料等により構成されている。これら地盤改良体６の形状は、少なくとも前記構造物４の構築面積を内包する平面視断面を有するとともに、地震等が発生して表層３が一様に液状化し、これに伴い一様な体積ひずみが生じて地盤１全体が表層３の層厚に比例して沈下した際にも、地盤改良体６の構築位置では、地盤１の沈下に伴う構造物４の沈下量を許容範囲内に収めることのできる層厚を有する大きさに成形されている。
【００１１】
したがって、地盤改良体６を構築する際には、あらかじめ地震等の発生に伴う液状化による地盤１の沈下量を予測しておく必要がある。液状化による地盤１の沈下量の算定には、様々な予測手法が検討されているが、その一事例を、以下に詳述する。なお、液状化による地盤１の沈下量の算定に係る予測手法は、精度良く沈下量を予測できる手法であれば、これに限るものではない。
【００１２】
地震等により生じる液状化の後に発生する液状化層の体積ひずみの大きさ（間隙比の変化）は、液状化時に発生した最大せん断ひずみの大きさγｍａｘに依存することが知られている（図３を参照）。このことから、液状化後の砂要素の残留体積ひずみの最大値（εｖｒ）ｍａｘ  は、（１）式で示すことができる。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
ここで、砂の真の最小間隙比ｅ＊ｍｉｎ は（２）式で表すことができる。ここで、砂の最大、最小間隙比ｅｍｉｎ、ｅｍａｘ は、最小・最大密度試験より求めることが望ましいが、経験的には、細粒分含有率ＦＣより、各々（３）（４）の式を用いて求めることができる。
【００１５】
【数２】
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【数３】
2005023671.tif 000005
【数４】
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【００１６】
一方、液状化前の砂の間隙比ｅ０は、砂の最大、最小間隙比ｅｍｉｎ、ｅｍａｘ より（５）式で表すことができる。なお、砂の相対密度Ｄｒは、原位置の砂の密度より求められるが、経験的には（７）式に示す地盤の補正Ｎ値Ｎａを用いて（６）式より計算できる。
【００１７】
【数５】
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【数６】
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【数７】
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【００１８】
ところで、液状化時に発生する最大せん断ひずみは、有効応力解析等の手段により求めることができるが、簡易的には、地震時に地盤の各深さに発生する等価繰り返しせん断力比（τｄ／σ’ｚ）と補正Ｎ値より、図５に示す液状化時の最大せん断ひずみの予測チャートを用いて求めることができる。ここで、等価繰り返しせん断応力比（τｄ／σ’ｚ）は、（８）式より計算できる。
【００１９】
【数８】
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【００２０】
以上の手順により、液状化後の砂の残留体積ひずみの最大値（εｖｒ）ｍａｘ  を求められる。砂の細粒分含有率Ｆｃに応じて、補正Ｎ値Ｎａと等価繰り返しせん断応力比（τｄ／σ’ｚ）から、容易に液状化後の砂の残留体積ひずみの最大値（εｖｒ）ｍａｘ  を読みとれるようにした、液状化後の最大残留体積ひずみの予測チャートを図６に示す。
したがって、液状化後の地盤１の沈下量Ｄｓは、（９）式に示すように、液状化後の砂の残留体積ひずみの最大値（εｖｒ）ｍａｘ  に液状化層の層厚Ｈを乗じることにより予測できる。
【００２１】
【数９】
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【００２２】
上述する方法により算定された、地震等の発生に伴う液状化により生じる地盤１の予測沈下量を考慮し、地盤１の沈下に伴う構造物４の沈下量を、許容範囲内に収めるように層厚を決定された地盤改良体６は、図１に示すように、前記表層３内で構造物４の直下に構築されている。しかし、その高さ位置は、必ずしもこれにこだわるものではなく、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記構造物４と鉛直方向の同軸上に位置し、液状化層より構成される表層３中に配置されていれば、何れの高さ位置に配置されても良い。
【００２３】
さらに、該地盤改良体６は、図２（ｃ）に示すように、これを２層に鉛直分割した上で、所定の離間間隔をもって表層３中に層状に構築する構成としても良い。これらは、必ずしも２層に分割する必要はなく、足し合わせた層厚が、地盤１の沈下に伴う構造物４の沈下量を、許容範囲内に収めることのできる層厚を確保していれば、複数に鉛直分割して構築しても良い。
つまり、液状化層より構成される前記表層３中で、かつ前記構造物４の構築位置に対して鉛直方向で同軸上に位置していれば、地盤改良体６をどのように構築しても良い。
【００２４】
このように、構造物４の沈下低減構造は、構造物４が構築されている地盤１の液状化層よりなる表層３の内方で、構造物４と鉛直方向で同軸上となる位置に、構造物４の構築面積を内包する平面視断面と、前記表層３の液状化後に地盤１が沈下した際にも、前記構造物４の沈下を許容沈下量に抑えることのできる層厚を有する地盤改良体６が、構築される構成である。
【００２５】
これにより、地震等により表層３で一様な液状化が発生して体積ひずみが生じ、表層３の層厚に比例した量の地盤１の沈下が全域にわたり生じた場合にも、構造物４が位置する領域における地盤１の沈下量を、他の領域と比較して低減させることができるため、地盤１の沈下に伴う構造物４の沈下量を許容範囲内に収めることができるものである。
また、液状化層よりなる表層３の内方で、構造物４と鉛直方向で同軸上となる位置に、他の領域と比較して剛性の高い前記地盤改良体６が配置されていることから、該地盤改良体６を介して構造物４の鉛直荷重が均等化されるため、構造物４にとって有害な不同沈下を抑制できるものである。
【００２６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、表層３が液状化層により形成されている場合を例に取り、構造物４の沈下低減構造を詳述したが、本構造を適用する地盤１は、必ずしもこれにこだわるものではない。
例えば、図７（ａ）に示すように、非液状化層よりなる表層３と、該表層３の直下に位置し、地震の発生に伴い液状化を生じやすい砂層等の液状化層により構成される中間層２を備える地盤１上に、構造物４を構築する際にも、前記地盤改良体６を、構造物４の鉛直方向の同軸上で前記中間層２内に構築すればよい。
これら地盤改良体６は、前述した平面視断面及び層厚を満足していれば良く、また、その配置高さも、図７（ａ）から（ｃ）に示すように、中間層２の内方であれば、上端部近傍、中間部、下端部近傍の何れでも良い。さらに図７（ｄ）に示すように、地盤改良体６を複数層に鉛直分割して、所定の離間間隔をもって前記中間層２の内方に層状に配置しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の構造物の沈下低減構造は、表層、もしくは該表層の直下に位置する中間層の何れかが、地震時に液状化する可能性のある液状化層により構成されている地盤の、上部に構築される構造物の沈下低減構造であって、少なくとも構造物の構築面積を内包する平面視断面と、前記液状化層の液状化後に地盤が沈下した際にも、前記構造物を許容沈下量に抑えることのできる層厚を有する地盤改良体が、前記構造物の鉛直同軸上で、液状化層中に水平に構築される。
もしくは、前記地盤改良体が、複数層に鉛直分割されて、前記液状化層内で所定の離間間隔をもって層状に構築される。
これにより、地震等により液状化層に一様な液状化が発生して体積ひずみが生じ、液状化層の層厚に比例した量の地盤の沈下が全域にわたり生じた場合にも、構造物が位置する領域における地盤の沈下量を、他の領域と比較して低減させることができるため、地盤の沈下に伴う構造物の沈下量を許容範囲内に収めることが可能となる。
また、液状化層の内方で、構造物と鉛直方向で同軸上となる位置に、他の領域と比較して剛性の高い前記地盤改良体が配置されていることから、該地盤改良体を介して構造物の鉛直荷重が均等化されるため、構造物にとって有害な不同沈下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤の沈下低減工法を示す図である。
【図２】本発明に係る地盤の沈下低減工法の他の事例を示す図である。
【図３】本発明に係る砂の相対圧縮指数の最大せん断ひずみ依存性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る細粒分含有率とＮ値の補正係数を示すグラフである。
【図５】本発明に係る液状化時に発生する最大せん断ひずみの予測チャートを示すグラフである。
【図６】本発明に係る液状化後の最大体積ひずみ予測チャートを示す図である。
【図７】本発明に係る地盤の沈下低減工法の他の事例を示す図である。
【符号の説明】
１  地盤
２  中間層
３  表層
４  構造物
５  基礎
６  地盤改良体
【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】
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【図６】
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【図７】
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