JPH02225710A - 液状化抑止杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液状化のおそれのある地盤に構造物を構築する
場合などに利用され、地震、波浪などの振動外力による
液状化を防止するとともに、地盤の側方流動やすべりを
抑止するだめの液状化抑止杭に関するものである。

〔従来の技術〕

現用の液状化抑止手段としては、従来から多用されてい
る地盤締固め工法や、砕石ドレーン工法（特開昭５６−
１００９１９号公報、実開昭５６−１１６４３４号公報
参照）があり、液状化の発生が予想される地盤に適用さ
れている。さらに、地盤内の間隙水を集排水する目的や
液状化対策として、バイブ周面にフィルターを設けた樹
脂パイプは従来から用いられていた。また、近年、地震
時などにおける地盤内の過剰間隙水を排水する目的で、
鋼管などからなる杭に多数の孔を穿設し、孔部に土砂の
侵入を阻止する通水性のあるフィルターを設け、排水効
果に加え杭の強度、剛性をも期待した中空孔あき杭（特
開昭６１−１４６９１０号公報参照）、多孔質コンクリ
ートパイル（特開昭６１−８３７１１号公報参照）など
が開発されている。この他、鋼矢板に排水用鉛直管を添
設したもの（特開昭６２−１４６３１５号公報参照）な
どもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

地盤締固め工法は施工時に有害な振動を引き起こすなど
の問題点があり、また砕石ドレーン工法は目詰まりなど
により排水効果が損なわれ、長期的な機能保持の保証が
ない。

また、特開昭６１−１４６９１０号の中空孔あき杭や、
特開昭６１−８３７１１号の多孔質コンクリートパイル
は、排水用の孔により、構造体としての杭本体の耐荷力
が低下することとなる。

パイプ本体に小孔を有する樹脂バイブは強度、剛性が小
さいため、地震などによる地盤の不可測の側方流動や、
すべりに抵抗することはほとんど期待できないし、パイ
プの鉛直方向への施工法としては、バイブ周囲のフィル
ターの損傷防止のために、従来砕石ドレーン工法で使わ
れているものと同じケーシングパイプを用いた方法によ
るなど施工法が限定される。

また、特開昭６２−１４６３１５号の鋼矢板に排水用鉛
直管を添設したものは、鉛直管の下端から上端へ向は排
水するのみであり、液状化のふそれのある地盤の厚さに
わたる排水機能は有してあらず、液状化対策としての排
水効果に疑問がある。

本発明は上述のような従来技術における問題点を解決す
ることを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は杭の軸方向、すなわち液状化のおそれのある地
盤の厚さ方向に、多数の開口部と土砂の排水用部材内へ
の侵入を防止するだめのフィルターを備えた排水用部材
を１条または複数条設けたものである。

また、排水用部材の開口部は円形の孔、スリットなどそ
の形状は問わないが、開口部の面積は排水用部材表面積
に対して所定の比率となっている。

いうまでもなく、上記フィルターは排水用部材の開口部
に取付けられるもので、取付は方法はいかなる方法でも
よく、本発明の杭を地中に設置する際に、フィルターが
損傷しないようなものであればよい。また、フィルター
を合成樹脂または金属からなる整形補強材により、排水
用部材の内面形状に合うよう整形し、排水用部材に容易
に装着することもできる。

排水用部材については、その断面形状（例えば円形、矩
形、三角形、コの字形、Ｕ字形他）、材質（！！材、ア
ルミ材、合成樹脂地）は特に限定されず、本発明の杭を
地中に設置する際に、損傷を受けないものであればよい
。

杭本体は鋼製のものが一般的であるが、杭または地盤の
耐震補強手段としての必要な強度を有するものであれば
、他の金属、合成樹脂、あるいはその他の材料からなる
ものでもよい。

〔作　用〕

地震時などに地盤内に生じる過剰間隙水は排水用部材の
開口部より侵入し、排水用部材内の間隙あるいは杭本体
と排水用部材間の間隙を通って排水され、杭周辺地盤の
液状化が抑止される。このとき、土砂の侵入は開口部の
フィルターにより阻止される。

また、杭本体の強度、剛性の低下もなく地盤を拘束し、
さらに地盤の側方流動やすべりなどにも抵抗することが
できる。

〔実施例〕

次に、図示した実施例について説明する。

第１図〜第４図は杭本体１として鋼管を用い、排水用部
材として多数の小孔３を有し、内面に面状の目詰まり防
止用フィルター４を設けた溝形鋼２を杭本体１に溶接し
た場合の例を示したものである。溝形８１１２の小孔３
を設けた部分の長さしは対象となる液状化層厚に対応す
る長さ以上とし、孔３は個々の孔３の面積の和が、孔を
穿けた部分の溝形鋼２の表面積の５％程度以上となるよ
う、均等に設けている。なお、第１図の例では小孔３を
排水用部材としての溝形鋼２のウェブ部およびフランジ
部の双方に設けているのに対し、第２図の例ではウェブ
部のみに設けている。

第５図は本発明に係る第１図の杭Ａを、軟弱地盤２０．
液状化のおそれのある地盤２１、支持地盤２２にて構成
された地盤に設置した場合の−例を示したものである。

地震の際に生じる液状化のおそれのある地盤２１中の過
剰間隙水圧の上昇により、地中水は排水用部材としての
溝形１２の小孔３からフィルター４を通って侵入し、溝
形鋼２と杭本体１との間に形成される排水路５へ流入し
て排水される。第５図中にはこの流れの経路を矢印で示
している。この作用により、本発明の杭Ａ近辺の液状化
のおそれのある地盤の過剰間隙水圧は低減し、地盤の液
状化が抑止される。フィルター４が排水路５内への砂の
流入を防ぐため、地震が繰返すごとに上記作用が働き、
その都度徐々に液状化のおそれのある地盤の強度を増加
させることができる。

第６図および第７図は排水用部材として、上述の溝形鋼
２に代え、角形鋼６に多数の小孔３を設け、角形鋼６の
内表面にフィルター４を設けたものを示したものである
。また、第８図および第９図は同じく手内部材７に多数
の小孔３を設け、その内表面にフィルター４を設けたも
のを示したものである。さらに、開口部は丸い小孔に限
らず、第１０図＄よび第１１図に示すように、手内部材
７ａに多数のスリブ）３ａを設けたものでもよい。

土砂流入防止用のフィルターとしては、合成繊維製のも
のや合成樹脂製のものが好ましく、例えばナイロン製、
ポリエチレンモノフィラメント製、ポリエステル製など
の経編布や、ポリプロピレン製、ポリエステル繊維製な
どの不織布などを用いることができる。また、合成繊維
どうし、合成樹脂どうし、あるいは合成繊維と合成樹脂
を組み合せたり、重ね合せたりして、フィルターとして
もよい。例えば、薄い経編布や不織布からなる合成繊維
製のフィルターの片面または両面に、この合成繊維製フ
ィルターより高い強度を持ち、メツシュの大きい合成樹
脂製のフィルター、または合成繊維製フィルターより高
い強度を持ち、そのメツシュより大きい小孔を多数有す
る合成樹脂製のネット（フィルター）を重ね合せて補強
したフィルターを用いることもできる。

フィルターとしての経編布や不織布などのメツシュ間隔
または間隙は、液状化防止などの対象とする地盤（一般
には砂地盤）の土の粒径分布を勘案して、土砂によるフ
ィルターの目詰まりを起こさないように設定するのがよ
い。このメツシュ間隔または間隙は、液状化の可能性の
ある地盤で、土の粒径が特別大きく、比較的均一に分布
している地盤では１〜３關程度に大きく設定することも
可能であるが、こうした地盤は少なく、液状化の可能性
のある一般的な地盤では１〜３ｍｍ程度よりかなり小さ
く設定するのがよい。

液状化対策におけるフィルターの透水係数は、液状化抑
止杭の設置地盤にもよるが、一般に１１０−２ａ／ｓｅ
ｃ〜１０−’ｅｍ／ｓｅｅ程度以上のものが好ましい。

フィルターは孔部分のみに装着してもよいが、孔は多数
穿設されているので、排水用部材の内側（排水路側）穿
孔部分に全面的に装着する方が合理的である。この装着
方法としては、エポキシ系接着剤などの合成樹脂系接着
剤でフィルターを貼付してもよい。

フィルターは排水用部材の内面形状に合うよう整形すれ
ば、必ずしも排水用部材の内側に合成樹脂系接着剤など
で貼付しなくてもよい。ただし、フィルターの整形には
何らかの整形補強材を用いるのがよい。整形補強材とし
ては、合成樹脂製のネットや金網などを用いることがで
きる。すなわち、合成樹脂製のネットや金網などの整形
補強材を排水用部材の形状に合うよう整形しておいて、
それを骨組として合成樹脂製のフィルターを整形補強材
に装着し、フィルターを整形することができる。

このように整形されたフィルターは、必ずしも全長にわ
たって排水用部材内面に設ける必要はなく、本発明の液
状化抑止杭の供用時には排水用部材の穿孔部の内面にで
きるだけ密着していて、運搬・施工時においても排水用
部材の穿孔部からフィルターがずれないようにすればよ
い。したがって、整形されたフィルターを排水用部材に
貼付によって固定しない場合には、第１２図に示すよう
に、留め金具９などによりフィルター整形補強材８の上
下端などを排水用部材内に固定し、運搬時、施工時など
にフィルター４がずれないようにすればよい。

なお、第１２図中、ｌＯは排水用部材としての溝形鋼２
の先端に設けた先端保護プレート、１１および１２は溝
形ａ２の上端に設け、上部からの土砂の侵入を阻止する
ためのフィルターおよびネットである。

フィルターの整形補強材を用いれば、フィルターの排水
用部材内への取り付けは、排水用部材の杭本体の取り付
は時に行うこともできるし、あらかじめ排水用部材を杭
本体に取り付けておき、その後、排水用部材き杭本体間
の空間にフィルターを挿入して行うこともできるので、
排水用部材の杭本体への取り付は方法に応じて、フィル
ターの排水用部材内への取り付は方法が柔軟に選択でき
る利点が得られる。

以下、具体的に合成樹脂のネットや金網などからなる整
形補強材にフィルターを装着した例を第１３図〜第１５
図に示す。

フィルターの整形補強材は第１３図に示すように平面状
のものでもよく、フィルター４は整形補強材８の片面に
装着してもよいし、その両面に装着してもよい。フィル
ター４をその片面に取り付け、ウェブ部のみ孔３の穿け
られた溝形鋼（第２図参照）に設けた一例が第１２図で
ある。

整形補強材８を溝形鋼内の空間より小さく立体的に組み
立て、フィルター４をその４面または３面に装着した例
を第１４図に示す。このフィルター４はウェブ部および
フランジ部に孔の穿けられた溝形鋼（第」図参照）に設
けるとよい。この場合も整形補強材８と一体となったフ
ィルター４は溝形鋼内に留め金具を利用して取り付けて
もよいし、整形補強材８が金網などの溶接可能な部材か
らなるときには、整形補強材８を溶接接合して、溝形鋼
に取り付けてもよい。

整形補強材８は第１５図に示すように、溝形鋼内の空間
より小さく、その−面（杭本体側の）の部材を省略して
立体的に組み立ててもよい。この場合も、フィルター４
は整形補強材８０４面または３面に装着することができ
る。この形式の整形補強材８と一体となったフィルター
４も上述の例と同様に、留め金具または溶接接合により
溝形鋼に取り付けてもよい。整形補強材８により整形補
強されたフィルター４を溝形鋼内に取り付けたときの溝
形ｌ１２の水平断面図を第１６図に示す。

第１３図〜第１５図においては、整形補強材８へのフィ
ルター４の装着要領を示すため、フィルター４は部分的
にしか図示されていないが、もちろん実際には排水用部
材（ここでは溝形鋼を例示）の穿孔部の長さ以上に装着
されている。

また、以上に述べた排水用部材の材質は、鋼のみならず
、ポリエチレンなどの合成樹脂、ステンレス、アルミな
どいずれでもよい。排水用部材の杭本体への取付けは、
溶接接合、接着剤による接着接合、ろう付けなどによる
ことができる。排水用部材は全長にわたって杭本体と接
合されている必要はなく、本発明の液状化抑止杭の地盤
への打設時に、排水用部材が杭本体から離脱しないよう
接合されていればよい。例えば、溝形鋼を杭本体に取付
ける場合、打設時の排水用部材の離脱という点からは、
少なくとも溝形鋼の上下端部を隅肉溶接しておけばよい
ことが多い。この場合、溝形鋼の中間部と杭本体の接触
面には両者の不整から隙間ができ易い。この隙間ができ
ると、ここから排水路内に地盤の土砂が流入して排水路
をふさぐ懸念が生じる。また、地盤の液状化時に、地盤
の間隙水が排水用部材内の排水路を通じて排出されると
き、間隙水の一部がこの間隙から流出し、排出水流に乱
れが生じ排水抵抗が太き（なるといった懸念もある。

この場合の間隙を防ぐため、溝形鋼と杭本体の接触面に
合成樹脂あるいはスチレンブタジェンゴムまたはアスフ
ァルトを主成分とする止水剤を塗布すれば、簡易に排水
機構として十分な水密性を保つことができる。

止水剤のうち、より高い水密性が得られるのは吸水膨潤
性の止水剤である。この種の止水剤は、特殊ウレタンな
どの合成樹脂を主成分とするもので、所定の部分にスプ
レーまたは刷毛で塗布するだけでよい。塗膜は淡水や海
水に浸漬することにより膨潤し、厚みが８倍〜１０倍程
度に増加する性質がある。液状化の可能性のある地盤に
は必ず水が存在するので、この吸水膨潤性が効果を発揮
することとなる。また、止水剤としてはこの他、粘弾性
的に固結した上記と同様の材質の吸水膨潤性を有する平
板状とした止水剤を、排水用部材と杭本体の接触面間に
用いることができる。この場合においても、上述の場合
と同様の止水効果が得られる。

止水剤としては、スチレンブタジェンゴムやアスファル
トを主成分とするものでも、排水用部材と杭の接触面の
水密性が得られる。この種の止水剤も所定の部分に塗布
し、その後、排水用部材を圧接して杭本体に取付ければ
よい。また、粘弾性的に固結した平板を排水用部材と杭
本体の接触面間に用い、その後、排水用部材を圧接して
杭本体に取り付けてもよい。上記の平板の材質は、ゴム
やアスファルトなどを主成分とする粘弾性を有するもの
が望ましいが、これと同様に水密性が得られるものなら
いずれの止水剤を用いてもよい。

要は、排水用部材は杭本体から施工時などに離脱しない
ように杭本体に取付けられていればよいのであって、排
水用部材と杭本体の接触面において止水性が懸念される
場合、必要な部分に止水剤を用いればよい。

以上の排水用部材の取付は方法を採用することによって
液状化抑止杭は合理的に製作され、製作コストの小さく
、かつ排水信頼性に富む液状化抑止杭を提供することが
できる。

以上に述べた本発明の液状化抑止杭の地盤の過剰間隙水
圧逸散効果を示す一例を第１７図に示す。

液状化抑止杭は過剰間隙水圧の上昇を抑止するので、通
常の杭に比べて極めて大きな耐震補強効果がある。

本発明の液状化抑止杭を地盤の耐震補強のために地盤に
設置した例を、第１８図および第１９図に示す。この例
では、地震時、地盤の不可測の側方移動に抵抗できる液
状化抑止杭Ａによって地盤２１の過剰間隙水圧を逸散さ
せることができ、耐震補強効果の高い地盤を提供するこ
とができる。

護岸、岸壁などとして供用されるケーソン構造物２３を
耐震補強した例を第２０図に示す。捨石マウンド２４下
の液状化のおそれのある地盤２１ａについては、円形す
べりなどに対処できるよう本発明の液状化抑止杭Ａを用
いているが、ケーソン構造物２３背面側の液状化のおそ
れのある地盤２１については、液状化抑止杭Ｂとして剛
性の小さい中空孔あき杭または孔あき管を用いてもよい
。

液状化抑止杭Ａ、　Ｂの配置は一例のみを示したもので
あり、他の配置としてケーソン構造物２３の周囲に適当
に液状化抑止杭を設けることもできる。

第２１図は建物２５０基礎杭として本発明の液状化抑止
杭Ａを用いた例を示したものである。この場合、排水用
部材を設けた排水対策を施した杭部分の長さは、少なく
とも液状化のおそれのある地盤２１の地層厚以上であれ
ばよい。またこの場合、第２２図に示すように液状化抑
止杭Ａを建物２５の基礎杭として使うだけでなく、建物
２５の周囲地盤に配設して建物２５を補強してもよい。

無論、建物の周囲地盤の杭Ｂと建物の基礎杭Ａは、杭径
、杭長などの仕様が異なってよい。

さらに、地盤の耐震補強のために建物周辺に設ける杭Ｂ
は、本発明の液状化抑止杭Ａと異なる構造の液状化抑止
杭を用いてもよい。すなわち、異なる構造の液状化抑止
杭としては、発明者が提案している、■管本体に多数の
小孔を有し、管内側または管外側に土砂流入防止のため
のフィルターを設けた中空孔あき杭または孔あき管、■
管本体に孔を穿けず、管周面に管と一体化して成る排水
部材を設けた液状化抑止管、■鋼棒などの周面に一体化
して成る排水部材を設けた液状化抑止部材などがある。

なお、この点は上述した第２０図の実施例におけるケー
ソン構造物背面側の杭についても同様である。

また、建物周辺地盤の耐震補強のためには従来の液状化
対策工法である、地盤を締固めるサンドコンパクション
パイル工法や振動締固め工法を用いてもよいし、砕石ド
レーン工法、セメントや石灰を使った深層混合処理工法
を用いてもよい。

橋梁の基礎杭として本発明の液状化抑止杭を適用した例
を第２３図に示す。この例においても、フーチング２６
の周囲地盤の耐震補強として、そこにも本発明の液状化
抑止杭Ａを用いて、橋梁の基礎の耐震補強性を高めても
よい。

さらに、第２４図に示すように、フーチングの周囲地盤
の補強として、上述した建物の耐震補強の場合と同様に
本発明の液状化抑止杭Ａと異なる構造の液状化抑止杭Ｂ
を併用してもよいし、従来の液状化対策工法を併用して
もよい。

〔発明の効果〕

■　開口部が液状化のおそれのある地盤全層に存在し、
目詰まり防止機能を有する特殊なフィルターを用いるた
め、地震が繰返してきても液状化抑止機能を失うことな
く効果が持続する。

■　杭本体とは別に排水用部材を取付けるため、杭本体
の強度、剛性が低下しないので、地震時の地盤の側方流
動防止、すべり防止に適確に対応でき、構造物の基礎杭
としても効果的に使用することができる。

■　排水用部材などの杭本体への取付けは容易に行える
ので、低コストの液状化抑止杭を提供することができる
。また、排水用部材と杭本体を一体化する際、全長にわ
たっては接合しない場合、少なくとも接合しない部分の
排水用部材と杭本体の間に止水剤を塗布または設けるこ
とにより、製作コストが低く、かつ排水信頼性に富む液
状化抑止杭を得ることができる。

■　フィルターの排水用部材内への取り付けは、整形補
強材を用いれば、排水用部材の杭本体の取り付は時に行
うこともできるし、あらかじめ排水用部材を杭本体に取
り付けておき、その後排水用部材と杭本体間の空間にフ
ィルターを挿入して行うこともでき、排水用部材の杭本
体への取り付は方法に応じて、柔軟に選択できる。

■　液状化抑止杭の地盤への設置には従来の杭の施工方
法がそのまま利用できるので、特殊な施工機械を設備す
る必要がない。

■　本発明の液状化抑止杭を基礎杭として用いる場合、
基礎杭周辺地盤を本発明の杭や従来工法を併用して耐震
補強することにより、地震に対して安全性の高い基礎構
造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の液状化抑止杭の一実施例
を示す斜視図、第３図はその鉛直断面図、第４図は同じ
く水平断面図、第５図は設置状況の一例を示す鉛直断面
図、第６図右よび第７図は排水部材として角形鋼を用い
た場合の水平断面図および斜視図、第８図および第９図
は排水用部材として半内部材を用いた場合の水平断面図
および斜視図、第１０図ふよび第１１図は排水用部材と
して半内部材を用い、開口部をスリットとした場合の水
平断面図および斜視図、第１２図は整形補強材を用いた
フィルターの固定方法を示す鉛直断面図、第１３図は平
面状の整形補強材へのフィルターの装着要領を示す正面
図、第１４図は立体的な整形補強材へのフィルターの装
着要領を示す斜視図、第１５図は整形補強材へのフィル
ターの装着要領のもう一つの例を示す斜視図、第１６図
は整形補強材により整形された排水用部材としての溝形
鋼の水平断面図、第１７図は液状化抑止杭の過剰間隙水
圧逸散効果を示すグラフ、第１８図および第１９図は本
発明の液状化抑止杭の液状化のおそれのある地盤への配
置例を示す平面図および鉛直断面図、第２０図〜第２４
図は本発明の液状化抑止杭を構造物の基礎杭などとして
兼用する場合の各種実施例を示す鉛直断面図である。 Ａ、　Ｂ・・・液状化抑止杭、 １・・・杭本体、２・・・溝形鋼、３・・・小孔、３ａ
・・・スリット、４・・・フィルター、５・・・排水路
、６・・・角形鋼、７，７ａ・・・半内部材、８・・・
整形補強材、９・・・留め金具、１０・・・先端保護プ
レート、１１・・・フィルター　１２・・・ネット、 ２０・・・軟弱地盤、２１．２１ａ・・・液状化の右そ
れのある地盤、２２・・・支持地盤、２３・・・ケーソ
ン構造物、２４・・・捨石マウンド、２５・・・建物、
２６・・・フーチング 第 図 第 図 Δ 第 図 第 囚 第 図 第 図 Ｏ 装板りｇ省田紫 第 図 第２１ 図 第 閏

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）杭の少なくとも液状化の発生するおそれのある地
   盤内に位置する所定区間に、該杭の長手方向に沿って、
   多数の開口部と前記地盤を構成する土砂の侵入を防ぐた
   めのフィルターを備えた排水用部材を設けたことを特徴
   とする液状化抑止杭。
2. （２）前記杭の本体と前記排水用部材とは必ずしも一体
   的に接合せず、少なくとも前記杭本体と排水用部材の接
   合部以外の接触位置には、止水剤を塗布または設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の液状化抑止杭。
3. （３）前記フィルターは合成樹脂または金属からなる補
   強材により、前記排水用部材の内面形状に合うよう整形
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の液
   状化抑止杭。