JPH02225711A - 基礎地盤の液状化防止構造 - 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】 本発明は、液状化し易い砂層地盤を改良し、地震時にも
安全な基礎地盤を得、かつ、支持力の大なる基礎杭を造
築するための基礎地盤の液状化防止構造に関する。

地震時に砂槽地盤が液状化し、地盤としての支持力を失
い、構造物が沈下、倒壊した例は既に多く知られている
。上記液状化の原因は、水で飽和した砂層地盤の間隙水
圧が地震時にせん断応力を受けることにより急上昇し、
その結果、過剰間隙水圧が発生して砂層地盤の支持力を
失わしめるものとされており、一般には地盤の密度、粒
径、地下水位等に関連し、水で飽和したゆるい砂層地盤
や細かい砂層地盤で液状化の危険性が有るとされている
。

従来より、上記液状化を防止する対策として、砂地盤の
相対密度を上げること（Ｎ値を上げること）あるいは液
状化し難い粒径の砂に置き換えることの目的からコムボ
ーザー工法、バイブロ工法等により砂杭を打設し、地盤
を改良する方法が一般に行なわれているが、この砂杭を
打設する工法は、地震時に生じる間隙水圧の急上昇を防
止し、消散させるものではなく、地震の強弱に拘らず液
状化の危惧が存する。

殊に、地上の構築物は、直接基１ｉ！３（抗を打設しな
い！１りであれ、杭基礎であれ、基礎地盤による支持力
により支えられているが、地震時に液状化の虞れのある
砂層地盤が液状化すると、基礎地盤の支持力、基礎杭の
支持力を失わしめることとなる。

そこで、本発明は、液状化の主因である過剰間隙水圧の
発生が地盤の透水係数（砂：ｘｏ−２〜１０　備／　ｓ
ｅｅ　ｓ砂利や礫：ｘｏ−’〜１０−２ｅｓ＋／５ｅｅ
）に関連し、透水性のよい砂利あるいは礫では過剰間隙
水圧が発生しないことに着目し、液状化の虞れのある砂
層地盤に砂利、細石、鉱滓その他の材料からなる透水性
の良い所定長のドレーン柱を打設し、このドレーン柱の
透水性の高い点を利用して、地震時の間隙水圧の急上昇
を防止、消散しようとしたものであり、特に本発明にお
いては、散在状に配して打設された各ドレーン柱の上部
においてドレーン柱と同材料よりなりかつドレーン柱よ
り横方向に延びる張出し部を設けることにより、地震時
に急上昇せんとする間隙水圧の消散を一層効果的に行な
えるようなし、基礎地盤の液状化及び基礎杭周囲地盤の
液状化防止効果をさらに高めて構築物の安全を図るとと
もに、間隙水の地上への流出、益田をも防止するように
したことを特徴とするものである。

次に本発明の具体的実施態様を図面に基き説明する。

実施例（Ｉｌ 第１図および第２図は基ｌｉ！！型式が抗を用いない直
接基ＩＩ（ベタ基礎）に於ける実施例を示しており、地
上構築物下部の基礎地盤（１）に、構築物を略囲む範囲
内で、液状化のおそれのある砂層（５）の低部まで達す
るドレーン柱（３）を散在状に配して打設するとともに
、前記ドレーン柱（３）の頭部を同材料により拡径し、
該拡径部分を横方向への張出し部（４ａ）として形成し
ている。この場合前記張出し部を有するため地震時に発
生する過剰間隙水圧をより有効に消散できるとともに、
間隙水の地上への流出・益田を防止できる。前記ドレー
ン柱（３）の上端は地表もしくは地表近傍にあるよう設
けられる。

実施例（ｎ） 第３図および第４図は基礎型式が杭を用いる杭基礎に於
ける実施例を示し、構築物下部の基礎地盤（１）に基礎
杭（２）の打設部を除いて、上部に拡径による張出し部
（４ａ）を設けたドレーン柱（３）を液状化のおそれの
ある砂層内に散在状に配して打設している。

実施例（ＩＩＩ） 第５図は実施例ＣＩ）および（ＩＩ）に於いて、ドレー
ン柱（３）を等間隔（ａ）に配して打設した場合を示し
ている。

実施例（ＩＶ） 第６図は実施例（１）および（ＩＩ）に於いてドレ７ン
柱（３）を基礎杭（２）の周辺地盤において特に書状に
配した実施例で、基礎杭（２）とドレーン柱（３）間を
他のドレーン柱（３）　、　（３）間の間隔に比し近接
して打設している。この場合基礎杭周辺地盤の液状化防
止に一層効果的である。

実施例（Ｖ） 第７図及び第８図は実施例〔１〕〜（ＩＶ）に於ける基
礎地盤（１）に打設したドレーン柱（３）の頭部拡径に
よる張出し部（４ａ）に代えて、該頭部を連接するよう
に横方向に延びた壁状（溝状）の張出し部（４ｂ）を設
けた実施例を示している。

この場合それぞれのドレーン柱（３）を壁状の張出し部
（４ｂ）で連接しであるから、集水および排水が容易で
かつ過剰間隙水圧消散の効果も大きい。

実施例（Ｖｒ） 第９図および第１０図は、実施例（Ｖ）に於いて、ドレ
ーン柱（３）を構築物の下部相当地盤（ｌ”）内に配し
て打設するとともに、各ドレーン柱（３）上部を地表周
辺部で連設する壁状の張出し部（４ｂ）を前記下部相当
地盤（ｌ゛）内金体に網目状に形成した実施例であり、
特に同図のように前記張出し部（４ｂ）の端部（４ｂ’
）を構築物の上部相当地ｆｆｉ　（１’）外に導出して
おくと、実施例（Ｖ）の効果が更に大きく地盤耐力も増
加する。

実施例〔■〕 第１１図〜第１３図は、実施例（Ｉ）〜ＥＶ）と同様に
打設されたドレーン柱（３）上部より横方向に延びる張
出し部として、地表周辺部でドレーン柱（３）上部を連
接するように層状の張出し部（４ｃ）を基礎地盤（１）
全面に形成した実施例を示し、この場合にも間隙水の集
水、排水が容易でかつ過剰間隙水圧消散の効果がさらに
大きく、地盤耐力が増加する。

上記のドレーン柱（３）の造成は、第１４図〜第１６図
に示すように、打込時に閉蓋し、引き抜き時に自重で吊
下して開く開閉自在な蓋（Ｉｔ）を先端部に設けたケー
シング（１０）を、バイブロハンマー等の起振機（１２
）で地盤の所定個所に打設し、所定長打込み後、ケーシ
ング（１０）内に砂利、細石、鉱滓その他のドレーン柱
造成用の材料（１３）を投入しなからケーシング（１０
）を引き抜けば、適宜に締め固まったドレーン柱（３）
が地盤中に造成されるものである。（１４）はドレーン
柱造成用の材料の投入口を示す。なお、実施例（１）〜
（ＩＶ）のごとく、頭部拡径による張出し部（４ａ）を
設けたドレーン柱（３）は、上記ケーシングＯＯ）に代
えて上部を拡径したケーシング（１０’）を用いれば造
成でき（第１７図参照）、また実施例（Ｖ）のごとくド
レーン柱（３）上部を連接する壁状（溝状）の張出し部
（４ｂ）は、ドレーン柱造成後掘削機で細溝し、該溝に
ドレーン柱造成用材料を投入すれば造成できる。

さらに本発明におけるドレーン柱（３）の断面形状は、
円形、方形の何れでもよく、それぞれに合った断面形状
のケーシングを用いればよい。

本発明は上記の構成よりなり、地震時に地盤がぜん断応
力を受けて間隙水圧が急上昇せんとしても、本発明にお
いては基礎地盤の液状化のおそれのある砂層地盤に、砂
よりもはるかに透水性のよい砂利や礫等のドレーン柱（
３）が打設されているため、間隙水が前記ドレーン柱（
３）を通じて排出され、急上昇せんとする間隙水圧が直
ちに消散するもので、特にドレーン柱（３）の上部にお
いて同材料よりなる横方向に延びる張出し部が設けられ
ているために、この上部張出し部の集水、排水効果によ
って過剰間隙水圧の消散が迅速かつ確実に効果的に行な
われ、地震時の過剰間隙水圧の発生そのものを確実に防
止し得て、基礎地盤の液状化を完全に防止でき、また消
散過程で生じるドレーン柱内の間隙水の流れを速める一
方、地上への噴出をも併せて防止でき、以て地震時にも
全く安全な支持力を持った基礎地盤を得ることができる
等、下記のごとき従来方法にはない優れた効果を奏する
。

■　従来の砂地盤の締め固めあるいは置き換えによる液
状化防止方法では、地震の強度により液状化の危惧を残
すが、本発明では上記したようにドレーン柱とその上部
より横方向への張出し部とにより間隙水圧の上昇そのも
のを防止するものであるから、地震時においてもその強
弱に拘らず液状化のおそれは全くなく、充分な支持力を
もった地盤を確保でき、地震時にも構造物は全く完全で
ある。

■　地震時に直接影響する構築物下部の基礎地盤はぼ全
面に透水性のよいドレーン柱を散在させて打設するから
、下部地盤の液状化のおそれは全くなくかつ安全である
。

■　ドレーン柱を地盤に造成することにより、周辺地盤
を締め固めるとともに、粒径の置き換えにより基礎地盤
の剛性を増し、またドレーン柱自体も液状化し難く、地
盤改良の効果がある。

■　特にドレーン柱の上部拡径による張出し部あるいは
ドレーン柱上部を互に連接せる壁状の張出し部の存在に
より、間隙水圧がドレーン柱を通じて消散する際に間隙
水が地上に流出したり益田することがなく、間隙水圧の
消散が一層効果的に行なわれ、地盤の液状化防止効果が
一層高められる。特に前記壁状の張出し部の端部を敷地
地盤外部へ導出した場合には構築物外部への集水、排水
が容易である。

■　ドレーン柱を等間隔で打設すると、過剰間隙水圧の
消散効果が一様で構築物下部地盤が一様に安定する。ま
た基礎杭周辺にドレーン柱を密状に配して打設すれば、
杭周辺地盤すなわち構築物荷重を支える基礎杭周囲の地
中応力範囲内地盤の液状化防止により一層効果的となる
。

■　地表周辺地盤においてドレーン柱頭部を連接するよ
うに張出し部を層状に全面的に設けると、上記■の効果
がさらに大きく地盤耐力も増加する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであり、第１図および第
２図は杭を用いない直接基礎における実施例を示す略示
平面図と縦断面図、第３図および第４図は杭基礎におけ
る実施例を示す略示平面図と縦断面図、第５図はドレー
ン柱を等間隔で配した場合の実施例を示す略示平面図、
第６図はドレーン柱を基礎杭周辺部で密状に配した実施
例を示す略示平面図、第７図および第８図はドレーン柱
上部を連接する壁状の張出し部を設けた場合の略示平面
図と縦断面図、第９図および第１０図は壁状の張出し部
の端部を構築物の敷地地盤外へ導出した実施例を示す略
示平面図と縦断面図、第１１図〜第１３図は層状の張出
し部を設けた場合の略示平面図と、同図１２−１２線お
よび１３−１３線の縦断面図、第１４図〜第１７図はド
レーン柱の造成方法を例示する縦断面図である。 （１）・・・・・・地盤、（ｌｏ）・・・・・・構築物
の下部）■当地盤、（２）・・・・・・基礎杭、（３）
・・・・・・ドレーン柱、（４ａ）・・・拡径による張
出し部、（４ｂ）・・・・・・壁状の張出し部、（４Ｃ
）・・・・・・層状の張出し部、（５）・・・・・・液
状化のおそれのある砂層。 Ｇｉｊ６．′＞１″？’課！　；”ｊ　’Ｌ’Ｌ’　　
二ＳＴＴ：２し）第１図 特許出願人　株式会社武智工務所 Ｇ 第３図 第５図 第９図 第１Ｏ図 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、構築物を支える基礎地盤内の液状化のおそれのある
   砂層地盤内に、砂利、細石、礫および鉱滓ならびに金属
   、合成樹脂等の材料よりなるドレーン柱を散在状に打設
   し、各ドレーン柱の上部において前記材料よりなりかつ
   ドレーン柱より横方向に延びる張出し部をを設けたこと
   を特徴と基礎地盤の液状化防止構造。 ２、張出し部が、ドレーン柱の頭部を拡径形成して張出
   し部となした特許請求の範囲第１項記載の基礎地盤の液
   状化防止構造。 ３、張出し部が、ドレーン柱上部を連接するように延び
   た壁状をなす特許請求の範囲第１項記載の基礎地盤の液
   状化防止構造。 ４、ドレーン柱を構築物の下部相当地盤内全体に配して
   打設し、各ドレーン柱を連接する壁状の張出し部の端部
   を構築物の下部相当地盤外へ導出した特許請求の範囲第
   ３項記載の基礎地盤の液状化防止構造。 ５、張出し部が、地表周辺地盤においてドレーン柱上部
   を連接するように基礎地盤全面に層状に設けられてなる
   特許請求の範囲第１項記載の基礎地盤の液状化防止構造
   。