(57)【要約】      （修正有）【課題】長周期地震動による下層地盤液状化圧力を活用し固液分離を図り、地上所定箇所に放水する泥状化現象防止対策は、脱水による地盤圧密強化ともなる再度の液状化再発を防ぐ脱水工法を提供する。【解決手段】樹脂繊維等ろ過材で構成された透水筒１を、ハザードマップで示された地域下層地盤に必要数埋設し、長周期地震動による液状化圧力を活用し固液分離を図る透水筒１を埋設し、透水筒１を貫通して分離水を地上に導水する管路１５に液状化圧力を感知して開となる自動圧力弁１３を設ける構成の泥状化現象防止の脱水工法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長周期地震動で発生する高含水比下層地盤の液状化圧力を活用して脱水する方法において、樹脂繊維等ろ過材で構成された固液分離の透水筒を下層地盤に埋設し、透水筒を貫通し上方に延長され排水溝等に連結する導水管路に、液圧を感知して開となる自動圧力弁を設けた構成の、泥状化現象防止と脱水圧密による安定地盤造成工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】海洋埋立地や湿地埋立地など地下水位が高いか高含水比の軟弱地盤表層部を改良して安定地盤として住宅や工場を建設してきた地域は、長周期地震で発生すさせ地下構造物を浮上させるなど甚大な被害を与えることを東日本大地震によって実証された。こうした泥状化現象の要因は繰り返し起る地震動によって含水比の高い下層地盤が流動化し、流体圧力により上層地盤の亀裂や弱い部分が支えきれずに地上に噴出する現象であり、地震国日本に於いては液状化を可能とする地帯が無数に存在している。最近の新聞やＴＶ報道では東京直下地震や東南海地震が近い将来に起こると専門家は指摘しているが、東日本大地震による被害の大きさから泥状化現象防止対策は急務な課題となっている。既に、液状化防止対策として様々な工法が公表されているが、殆んどが従来工法が基本になっていることから、人口密集地では施工的に不向きとされる。また、土中壁で地震波を押さえる工法なども公表されているが、震源地によっては効果的でないし、広域を囲むほどの土中壁を構築するには施工的にも難がある。【０００２】長周期地震動の繰り返しの揺れで生じる高含水比下層地盤の液状化は、流体圧力が生じ無作為に土砂水を地上に噴出する不同沈下を起し、構築物の転倒や地下構造物を浮上させる等の被害が発生する、当然、インフラ設備やライフライン等も致命的な被害を受けることは東日本大地震で経験済みである。こうした被害を復元するには膨大な費用が必要となり、地域経済を停滞させ日本経済にも影響を与えかねないのである。既に大地震に備えてハザードマップなども整備されつつあるが、泥状化現象の被害は住宅密集地や工場地帯で発生すれば致命的であり、個人であれ企業であれ復元するための自己負担は計り知れない。こうした広範囲で起こる泥状化現象は個人や企業が対応しようとしても対応しきれないのが実情であれば、インフラ設備やライフラインの安全対策として少なくともハザードマップに示された地域に関しては、民間による対策よりは寧ろ公共事業的要素が強いことから、国の施策として事前措置を取ることも選択肢である。
【技術背景】
【０００３】東日本大震災は広範囲に於いて泥状化現象が発生し、民間及び公共施設に甚大な被害を与えた。泥状化現象の要因は軟弱地盤上層部を地盤改良して安定地盤とし構築物を建てたことによるものであり、殆んどは軟弱地盤改良地に発生していることである、当然、インフラ設備やライフラインも巻き込んでの被害であり泥状化現象の防御対策に課題を残した。報道によれば近い将来、東日本大地震と同様規模の地震が関東地区や東南海地方に発生すると言われているが、泥状化現象に対する防御的な対策は取られてないし、実際に対応する工法も公的には公表されてはいない。一部の報道では士中壁や現場造成杭などが効果的であるとされているが、ハザードマップに示されているような広大な地域に対しての対応が可能であるかは課題である。こうした広範囲に無作為に発生する泥状化現象の防御対策は、従来工法では施工技術として可能であるかどうか疑問である。実現するには完全に発想を変えた工法の開発が必要である、一般にこうした被害は個々の防御対策で解決しようとするが、インフラ設備やライフラインなどを考慮すれば全域を対象とした防御対策を取らなければ解決しない。そのための費用の課題もあり個人的に解決しようとしても無理である。少なくともハザードマップに示された地域での防御対策は公的資金の投入も必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】泥状化現象は高含水比の下層地盤が長周期地震により繰り返し揺すらされることで液状化し液圧力により、土砂水を地上に噴出させて空洞が生じ不同沈下を起す現象であり、構造物密集地域では建屋の傾斜や転倒及び地下構造物浮上など被害を起す。こうした無作為に発生する泥状化現象を防止するには長周期地震動によって生じる液状化圧力を人為的に計画的に放出させること以外にない、即ち、「ガス抜き」の理である。一般的に検討されている工法としては、前記、軟弱地盤改良工事時点で行われてきた脱水工法であり、或いはそうした工法の応用工法であるが、広範囲に構築物密集した地域では殆んど困難すぎる工法である。本発明工法は、長周期地震動による液状化圧力を活用して脱水する工法であり比較的容易に施工できる工法である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】広範囲にわたって構築物が密集地する地域での泥状化現象防止は、従来工法及び類似工法では難しい、また、地震動を土中壁で遮断しようとする工法にして文字震源によっては効果がないかもしれないし、地域全体を囲むなどは至難な施工となる、勿論、必要な小範囲を囲むのであれば効果的であるが、目標がハザードマップに示された範囲に於いて解決しようとすることが課題であれば、問題の解決にはならない。そこで広範囲に亘って同時に下層地盤から均等に脱水する、即ち『ガス抜き』理で解決しようとすれば、長周期地震動で起る下層地盤の液状化圧力を利用して固液分離して脱水法することである、固液分離には樹脂繊維等で構成した透水筒を下層地盤に埋設する、この場合、透水筒は地肌に触れさせず埋設する特殊重機が必要となる。特殊重機には狭い空間を走行作業する小型重機と、広い空間を走行する大型重機の２種類に分けることが効率的である。広範囲に満遍なく透水筒を埋設することが肝心であるが、多少ランダムな埋設であっても泥状化現象には影響はない。前記、狭い空間とは一般に密集住宅地や工業地域を対象とするもので、広い空間とは幹線道路や飛行場などである。【０００６】小型重機とは一般アーム付き汎用重機のアームにガイドレールを架装し、透水筒を挿入して保護して埋設するつば付き鋼管上端部に連結したモーターフレームをガイドレールに嵌合した形態であり。また、大型重機は汎用オーガー式重機のオーガーとつば付き鋼管とを取り替えれば即使用できるなど、従来の汎用重機を利用することができる。このようにつば付き鋼管に保護されて埋設される透水筒は、つば付き鋼管を架装する重機に耐える直径とするために、挿入する透水筒の直径も決められるとすれば、長さが一定であれば透水筒の比表面積は決まり施工面積に対して必要な透水筒数は算出できる。埋設配分は本数が決まれば多少ランダムであってもそれほど脱水効果に影響はない。このように施工区域に万遍なく透水筒を埋設して置くことで長周期地震時の泥状現象を防止することができる。但し、固液分離の脱水法は処理する液状土質や粒度分布によって透水筒の濾過機能を変える必要があるため、事前に土質調査をしてろ材の選択を決めることになる。【０００７】  また、固液分離水を地上所定箇所に放水するプロセスに於いて、透水筒を貫通して下端部に掘進版を設ける導水管は貫通部分に無数の吸水孔を穿ち、上方に延長され集約管に連結される、導水管には自動圧力弁を設け液状化圧力を感知して開となるシステムを組む。このように施工全域に埋設した透水筒は長周期地震動により一斉に脱水を開始することで、脱水量に見合うだけ上層地盤は均等に沈下するが沈下の程度は僅かで構築物への影響はない。また、脱水により地盤は安定し、再度の長周期地震に見舞われても泥状化現象は起こらない安定地盤となる。【０００８】また、透水筒埋設には、透水筒を挿入したつば付き鋼管を地面に垂直に立て上端部装着のモーターを回転させると、つば付き鋼管下端部に設けた切り欠き溝が掘進盤面上に設けた突起物とに掛け合わされて土中に掘進し、所定の深さに達したらモーターを逆回転すると掛け合いは外れ透水筒を土中に残してつば付き鋼管は上昇する。
【発明の効果】
【０００９】長周期地震動によって発生する液状化を抑え泥状化現象を防止する脱水安定地盤造成工法である。液状化を防止の工法は多岐に亘るが構築物密集地では適応する工法は殆んどないか施工が困難である。本発明工法は、東日本大地震によって泥状化現象を体験し被害の深刻さを学習した結果、予想される大地震の泥状化現象防御対策が如何に重要なことであるかを認識した。近々発生するであろうと予測される長周期地震の泥状化現象に備える手段としたは、泥状化現象を阻止する対策が必要であり、しかも長周期地震の予想範囲を示したハザードマップによれば、都市部が主であり泥状化現象の発生によって都市が壊滅的な打撃を被ることになり、液状化圧力を活用し、要所要所の防御対策策は国の施策として実現することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】透水筒で固液分離した水は導水管を経て集約管に集められ排水に達する経路としたが、透水筒を整然と配列することが難しい場合には集約管に接続しないで、近くの排水溝や側溝に直接放水する方法をとっても構わない。埋設する地域環境によっては透水筒の埋設がランダムになっても脱水効果に変わりはなく泥状化現象防止には影響はない。但し、導水管等管類の材質によっては目的を達する前に腐蝕や破損のないような処置が必要である。また、下層地盤に達するまでの上層地盤の掘孔は強度的な問題があるので、先行して汎用オーガーで掘削してからつば付き鋼管の作動に入ること、即ち、つば付き鋼管の先端部掘進翼は透水筒と一体化して使い捨てであることから、強度的に軟弱地盤用に製作されているためである。また、下層地盤の土質によっては粒度分布に変化があることから固液分離のメッシュを替えた透水筒にする必要がある。必ず、事前に土の粒度分布を調査をしておく必要がある。
【実施例】
【００１１】図１は、長周期地震動による下層地盤の液状化圧力を利用し、固液分離し所定の箇所に放流する透水筒１の小型埋設用重機２組立模式図である。図に於いて、透水筒１を貫通して下端部を円盤状掘削推進版３に連結した導水管４は、透水筒１貫通部分に複数の吸水穴を穿った構成となる。透水筒１を挿入保持して土中に埋設するつば付き鋼管５は、上端部に回転用モーター６を連結しモーター６架台を、汎用小型重機アーム７に架装されたガイドレール８に嵌合する。透水筒１埋設には透水筒１を挿入したつば付き鋼管５を所定位置に垂直に立てモーター６を回転すると、つば付き鋼管５下端部に設けた切り欠き部９が、透水筒１下端部掘削推進盤３面上に設けた突起物１０と掛け合わされて、透水筒１を埋設することができる。所定の位置に達したらモーター６を逆回転すると掛け合いは外れ、透水筒１を土中に残してつば付き鋼管５は上昇する。透水管１は埋設した時点で周囲の水を吸収し飽和状態となり、その状態を長周期地震が発生するまで保つ。【００１２】透水筒１埋設用小型重機２は、住宅地域地等狭い空間での施工に適し、工場地帯や飛行場及び幹線道路等の広い空間では、汎用大型オーガー式重機１１のオーガーと、つば付き鋼管５とを交換するだけで施工ができる。図５は、汎用大型オーガー式重機１１につば付き鋼管５を架装した全体組立図である。どちらの機種もつば付き鋼管５を搭載させた状態で公道を走行することができ、透水筒１は工場での大量生産既成品とする。【００１３】図３は、透水筒１が長周期地震動による下層地盤の液状化圧力により固液分離して排水溝１２（図示せず）に放流する概略プロセス斜視図である。図に於いて導水管４から排水溝１２に至る管路に自動圧力逆止弁１３を設け、長周期地震による液状化圧力を感知して自動圧力弁１３が開となる。圧力感知がないときは閉とする。また、自動圧力弁１３の吐出部に逆支弁（図示せず）を装着するのは、自動圧力弁１３の補修等により取り外し時に、排水溝１２からの汚水が逆流するのを防ぐためである。一旦、逆流すると透水筒は目詰まりを起し、ろ過機能を損なうことになる。また、自動圧力逆止弁１３は点検修理を容易にするためにマンホール１４内に設置する。その他、導水管４及び集約管１５等は埋設管となる。【００１４】図４のＡ図及びＢ図は、透水管１の埋設プロセス説明図である、Ａ図は上層地盤を掘進するためには、つば付き鋼管５先端部の推進版３は消耗品となるために材質及び強度を落とした製品とする場合、上層地盤は汎用オーガーで余掘してからつば付き鋼管５の掘進に入る。Ｂ図は余掘りのあとつば付き鋼管５を掘進させる模式図であり、所定の位置に達したらモーター６を逆回転させつば付き鋼管５を上昇させると、透水筒１は土中に残る模式図である。
【産業の利用可能性】
【００１５】東日本大地震による泥状化現象は広域に亘って発生し甚大な被害を与えた。民間の被害も甚大であったが、特に、インフラ設備やライフラインも容易に復元できないほどの損害を被った。最近、こうした大地震の予測が報道されており、例えば、東京直下地震や東南海地震が主力である、既に、ハザードマップも整備されつつあるが、泥状化防止対策に就いての公的な工法は決められていない。但し、ハザードマップは整備されつつあるのであれば、それに伴って効果的な防御対策を講じて置かなければ不安が募るばかりである。本発明は、こうした現状に即し、広域を対象に泥状化現象を防止する工法を提案するものである。前記、長周期地震動によって起こる液状化圧力を活用した脱水法である。長周期地震の泥状化被害は広範囲に無作為に発生するために、地域ごとに防備体制をとることであり、個々の建物を守る民間優先では、地域が崩壊すれば個々が助かってもそれほどのメリットはないとすれば、優先するべきは地域全体を対象に防備体制をとることである。その中にはインフラ設備やライフラインも含まれるのであるから、安全対策は公共的仕事として取り組む必要がある。地域を守れば生活環境が変わるわけではなく生産工場も被害を受けないわけですから、産業・経済にとっても泥状化現象の防止対策は必須な事案なのです。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】汎用小型重機のアームにつば付き鋼管を架装した全体模式図。
【図２】透水筒の断面模式図。
【図３】透水筒埋設の二段掘削法の説明図。
【図４】透水筒から排水溝放水までの導水管経路模式図。
【図５】汎用オーガー式重機につば付き鋼管装着図。
【符号の説明】
【００１７】  １  透水筒
２  小型埋設重機
３  掘削推進版
４  導水管
５  つば付き鋼管
６  回転モーター
７  アーム
８  ガイドレール
９  切欠部
１０  突起物
１１  大型オーガー式埋設重機
１２  排水溝
１３  自動圧力逆止弁
１４  マンホール
１５  集約管
【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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