JPH10131207A - 土構造物の直下地盤の液状化防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストかつ短い工期の施工によって、地震
発生時に土構造物の下側地盤の液状化を有効に防止可能
とする。 【解決手段】 軟弱地盤１中に、土構造物である堤体３
の法尻近傍から複数の杭４を、前記法尻近傍を通りこの
法尻と平行かつ略鉛直な面に沿って所定間隔で打設す
る。また、前記法尻近傍から、堤体３の直下の領域に向
けて適当な傾斜角度で複数の杭４’を堤体３の直下位置
で互いに交差するように打設する。前記法尻に沿って軟
弱地盤１の表層部にコンクリートからなる剛体基盤６を
施工し、各杭４及び４’の上端部４ｂ，４ｂ’を、剛体
基盤６に一体的に埋設・接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震発生時の軟弱
地盤の液状化現象によって、その上に造成された盛土や
堤体等の土構造物が滑り破壊されるのを防止するための
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】埋立地の地盤や、大量の砂や粘土分等を
含む砂質の土層からなり土粒子間が水で飽和された軟弱
地盤は、土粒子同士の咬み合いによる摩擦力が小さいた
め、水平変位に対する剪断抵抗力が小さく、したがって
大地震の発生時には、地盤が大きく水平変位されてその
土粒子間に過剰間隙水圧が発生し、この過剰間隙水圧に
よって、地表へ土砂や地下水が噴き上げるといった地盤
の液状化現象が起こることがある。そして、大地震の際
に盛土造成地盤や堤体等の既設土構造物が受ける被害
は、上述のような土層からなる周辺地盤の液状化に伴う
滑り破壊によるものが殆どである。

【０００３】従来、このような地盤液状化による既設土
構造物の破壊防止対策としては、前記土構造物周辺の地
盤を広い範囲に亘って十分に締め固める方法や、サンド
コンパクションパイルを地盤中に一定間隔で挿入するこ
とによって、地震発生時の地盤中の過剰間隙水圧を吸収
する方法や、杭やシートパイルを一定間隔で打設するこ
とによって地盤の水平剪断変位を抑制する方法や、ある
いは固化材の混合によって地盤を固結してその強度を増
大させる方法等が、地盤の性状や、土構造物の大きさ、
荷重等に応じて選択されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による
と、次のような問題が指摘される。 (1) いずれの方法を選択した場合も、広い範囲での大規
模な工事となるため、工期が長くかかり、したがってこ
れらの工事に伴って発生する振動や騒音等の悪影響を、
周辺地域に長期間に亘って及ぼし続けることになる。 (2) 杭やシートパイル、サンドコンパクションパイル等
はある程度密に打設する必要があり、固化材も広い範囲
の地盤に大量に混合しなければならないため、施工コス
トが上昇する。 (3) 工事が大規模であるため、施工領域の周辺の地盤に
歪み変位を生じる恐れがある。

【０００５】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、低コスト
かつ短い工期の施工によって、地震発生時に土構造物の
下側地盤の液状化を有効に防止可能とすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る土構造物の直下地盤の液状化防止方法は、
土構造物の法尻近傍を通りこの法尻と平行かつ略鉛直な
面に沿って前記土構造物の下側の軟弱地盤中に複数の杭
を所定間隔で打設し、前記各杭の下端部を前記軟弱地盤
の下側の下層支持地盤内に定着し、上端部を前記土構造
物の法尻に沿って前記軟弱地盤の表層部に形成した剛体
基盤と一体的に接合することによって、前記土構造物の
直下及びその近傍の限定された領域で、この土構造物に
対する軟弱地盤の支持力を増強すると共に、前記軟弱地
盤を拘束してその水平剪断抵抗を増大させるものであ
る。このため、大地震が発生した時の前記土構造物の下
側の軟弱地盤の水平剪断変位による過剰間隙水圧の発生
が抑制され、前記土構造物の滑り破壊や変形を防止する
ことができる。

【０００７】なお、ここでいう「軟弱地盤」とは、埋立
地の地盤や、大量の砂や粘土分等を含む砂質の地盤のよ
うに、地震によって液状化現象を発生する恐れのある地
盤のことであり、「下層支持地盤」とは、液状化現象を
発生することのない、例えば岩盤等のような剛性の高い
下層地盤をいう。

【０００８】本発明において一層好ましくは、土構造物
にタイロッドを貫通し、このタイロッドを介して前記土
構造物の周囲の剛体基盤同士を連結する。このようにす
ることによって、前記土構造物の水平変位に対する拘束
力が増大し、しかも土構造物の荷重の一部が前記タイロ
ッド及び剛体基盤を介して杭で支持されるので、土構造
物の安定性が高められる。

【０００９】また、上述の複数の杭に加え、土構造物の
法尻近傍から他の複数の杭を、前記法尻近傍を通りこの
法尻と平行かつ略鉛直な面に対して傾斜した方向に所定
間隔で打設する。このようにすれば、傾斜方向に打ち込
まれた杭は、土構造物の法尻に沿って軟弱地盤表面部に
形成した剛体基盤と下層支持地盤との間で一種の筋交い
のように機能するので、前記土構造物の下側の軟弱地盤
に対する拘束力が増大し、前記土構造物の法尻と直交す
る方向への水平剪断抵抗を一層増大させることができ
る。

【００１０】また、土構造物の法尻近傍を通る略鉛直な
面に沿って所定間隔で打設される杭は、前記面に沿って
互いに異なる方向に傾斜させ、例えば地中で互いに交差
するように打設すれば、この杭も筋交いのように機能
し、前記法尻と平行な方向に対する軟弱地盤の水平剪断
抵抗を増大させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る土構造物の
直下地盤の液状化防止方法の第一の実施形態を示すもの
で、参照符号１は砂質土等からなり多量の水で飽和され
た軟弱地盤、２はこの軟弱地盤１の下側にある剛性の大
きい下層支持地盤、３は前記軟弱地盤１の上に造成され
た盛土による堤体である。

【００１２】この実施形態においては、大地震の際の軟
弱地盤１の液状化現象による堤体３の滑り破壊を防止す
るため、前記軟弱地盤１中に、下端が下層支持地盤２に
達する複数の杭４を、前記堤体３の法尻３ａ近傍を通り
この法尻３ａと平行かつ略鉛直な面に沿って所定間隔で
打設する。杭４としては、例えば直径 100〜300mm のコ
ンクリート製あるいは鋼材製のものが用いられ、その打
設においては、例えばプレボーリングによる方法、すな
わち予めスパイラルオーガー等によって下層支持地盤２
内に達する孔を削孔してからこの孔に杭４を挿入し、そ
の下端部４ａをグラウト等の固結材５によって前記下層
支持地盤２に定着するといった方法を適用することがで
きる。また、堤体３の法尻３ａに沿って軟弱地盤１の表
層部を溝状に掘削し、この掘削部にコンクリートによっ
て剛体基盤６を施工し、各杭４の上端部４ｂを、この剛
体基盤６に一体的に埋設・接合する。

【００１３】上述の方法によれば、堤体３の直下及び杭
４の周囲の領域では、杭４自体の剛性及びこの杭４と軟
弱地盤１との摩擦力によって、堤体３による上載荷重に
対する支持力が増大する。また、地震による水平変位を
受けた場合に、各杭４との摩擦力によって前記領域にお
ける軟弱地盤１の水平剪断抵抗が極めて大きくなり、そ
の水平剪断変形が抑制される。したがって、堤体３の法
尻３ａに沿った狭い領域のみでの施工にも拘らず、大地
震時の地盤液状化現象の直接の要因である過剰間隙水圧
の発生が有効に防止され、ひいては堤体３の滑り破壊や
変形を防止することができる。

【００１４】次に図２は、本発明に係る土構造物の直下
地盤の液状化防止方法の第二の実施形態を示すものであ
る。この実施形態においては、堤体３の下部に、この堤
体３の延在方向（図示の断面と直交する方向）所定間隔
で複数のタイロッド７を略水平に貫設する。また、先に
述べた第一の実施形態と同様にして杭４を打設してから
堤体３の法尻３ａに沿って軟弱地盤１の表層部に施工す
る剛体基盤６には、地表から適当な高さの立ち上がり部
６ａを形成し、前記法尻３ａから突出したタイロッド７
の両端を前記立ち上がり部６ａに一体的に埋設・接合状
態とする。

【００１５】上記第二の実施形態によれば、タイロッド
７を介して互いに連結された剛体基盤６によって堤体３
が両側から拘束され、しかも前記タイロッド７と堤体３
の盛土材との摩擦力も付与されるので、地震時における
軟弱地盤１上での相対的な堤体３の水平変位に対する拘
束力が増大する。また、堤体３の荷重の一部は前記タイ
ロッド７及び剛体基盤６を介して各杭４が負担するの
で、堤体３の直下の軟弱地盤１による荷重負担が小さく
なり、その沈下変形が抑制されて、堤体３の安定性が向
上する。

【００１６】次に図３は、本発明に係る土構造物の直下
地盤の液状化防止方法の第三の実施形態を示すものであ
る。この実施形態においては、上述の第一及び第二の実
施形態と同様、複数の杭４を、堤体３の法尻近傍を通り
この法尻と平行かつ略鉛直な面に沿って所定間隔で打設
すると共に、前記法尻付近から、前記杭４とは別の複数
の杭４’を所定間隔で、堤体３の直下の領域に向けて斜
めに打設する。一方の法尻付近から斜めに打設された杭
４’と、他方の法尻付近から斜めに打設された杭４’は
堤体３の直下位置で互いに交差し、その下端部４ａ’
を、鉛直面に沿った杭４の下端部４ａと同様、それぞれ
グラウト等の固結材５を介して下層支持地盤２に定着す
ると共に、上端部４ｂ’を、鉛直面に沿った杭４の上端
部４ｂと共に、堤体３の法尻に沿って軟弱地盤１の表層
部に施工する剛体基盤６に一体的に埋設・接合する。ま
た、第二の実施形態と同様、タイロッドを堤体３に貫設
してその両端を剛体基盤６に結合しても良い。

【００１７】この第三の実施形態によれば、互いに異な
る傾斜方向に打ち込まれた杭４’が、剛体基盤６、下層
支持地盤２及び両側の杭４，４との間で一種の筋交いの
ように機能することによって、堤体３の直下の領域にお
ける軟弱地盤１の水平剪断抵抗が一層増大する。しかも
前記杭４’は堤体３の直下を斜め（非鉛直）に延在され
ていることから、堤体３の直下地盤に作用する鉛直荷重
に対する支持力も一層向上される。なお、図３において
は堤体３の両側の法尻から斜めに延びる杭４’が互いに
交差しているが、堤体３の幅や杭４’の傾斜角度によっ
ては必ずしも交差しない。

【００１８】また、上記第一〜第三の実施形態において
は、杭４を、前記堤体３の法尻３ａ近傍を通りこの法尻
３ａと平行かつ略鉛直な面に沿って打設すると説明した
だけで、前記略鉛直な面と直角な方向から見た杭４の打
設角度については特に規定していないが、これを、例え
ば図３におけるＡ−Ａ’線位置で切断した断面図である
図４に示すように、前記略鉛直な面に沿って菱眼状に交
差するように打設することも好ましい。このようにすれ
ば、前記堤体３の延長方向に対する軟弱地盤１の水平剪
断抵抗も著しく増大することができる。勿論これは図３
に示す第三の実施形態に限定的に適用されるものではな
く、先の第一あるいは第二の実施形態についても同様に
適用可能である。

【００１９】なお、本発明は、堤体３以外の、例えば盛
土造成地等の土構造物の滑り破壊防止対策においても同
様に実施可能である。また、上述の各実施形態で説明し
た堤体３のような既設の土構造物に限らず、この種の土
構造物を造成する際に、それに先行あるいは並行して実
施することもできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の土構造物の直下地盤の液状化防
止方法によると、次のような効果が実現される。 (1) 土構造物の法尻に沿って打設した杭によって、前記
土構造物直下の軟弱地盤の水平剪断抵抗が増大するの
で、地震時の前記直下地盤の液状化による土構造物の滑
り破壊や変形を有効に防止することができる。 (2) 土構造物の法尻に沿って打設した杭によって、前記
土構造物直下の軟弱地盤の鉛直支持力が補強されるの
で、土構造物が安定する。 (3) 土構造物の法尻に沿った狭い領域で施工可能である
ため、従来工法に比較して工期を著しく短縮し、施工コ
ストを低減することができる。 (4) 施工が土構造物の直下あるいはその近傍の狭い領域
で行われるため、施工時の振動や騒音が小さく、周辺地
盤の歪み変位等の悪影響も抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る土構造物の直下地盤の液状化防止
方法の第一の実施形態を概略的に示す鉛直断面図であ
る。

【図２】本発明に係る土構造物の直下地盤の液状化防止
方法の第二の実施形態を概略的に示す鉛直断面図であ
る。

【図３】本発明に係る土構造物の直下地盤の液状化防止
方法の第三の実施形態を概略的に示す鉛直断面図であ
る。

【図４】図３におけるＡ−Ａ’線に沿って切断した鉛直
断面図である。

【符号の説明】

１ 軟弱地盤 ２ 下層支持地盤 ３ 堤体（土構造物） ３ａ 法尻 ４，４’ 杭 ５ 固結材 ６ 剛体基盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土構造物の法尻近傍を通りこの法尻と平
   行かつ略鉛直な面に沿って前記土構造物の下側の軟弱地
   盤中に複数の杭を所定間隔で打設し、 前記各杭の下端部を前記軟弱地盤の下側の下層支持地盤
   内に定着すると共に、上端部を前記土構造物の法尻に沿
   って前記軟弱地盤の表層部に形成した剛体基盤と一体的
   に接合することを特徴とする土構造物の直下地盤の液状
   化防止方法。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 土構造物にタイロッドを貫通し、このタイロッドを介し
   て前記土構造物の周囲の剛体基盤同士を連結することを
   特徴とする土構造物の直下地盤の液状化防止方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の記載において、 土構造物の法尻近傍を通りこの法尻と平行かつ略鉛直な
   面に沿って前記土構造物の下側の軟弱地盤中に打設する
   杭とは別に、 前記法尻近傍から前記軟弱地盤中に前記面に対して傾斜
   した方向に複数の杭を所定間隔で打設し、 前記各杭の下端部を下層支持地盤内に定着すると共に上
   端部を剛体基盤と一体的に接合することを特徴とする土
   構造物の直下地盤の液状化液状化防止方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかの記載におい
   て、 土構造物の法尻近傍を通りこの法尻と平行かつ略鉛直な
   面に沿って所定間隔で打設される杭が、前記面に沿って
   互いに異なる方向に傾斜して打設されることを特徴とす
   る土構造物の直下地盤の液状化防止方法。