JPH0465164B2 - - Google Patents

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
震時にも液状化のおそれのない安全な基礎地盤を
得、かつ支持力の大なるフーチングおよび基礎杭
を造築するための基礎地盤の液状化防止構造に関
する。

地震時に砂層地盤が液状化し、地盤としての支
持力を失い、構築物が沈下、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、
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、コムポーザー工法、バイブロ工
法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。

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：10^-2〜10^-3cm／sec、
砂利や礫：10^-1〜10^-2cm／sec）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
る。

一般に、基礎地盤にフーチングを設けた基礎に
あつては、図面に示すように、地上の構築物を支
える基礎杭１が、そのうち支持杭については第２
図のように地盤の深部の支持層３まで、また摩擦
杭については第３図のように上部層へ打設され、
これらの基礎杭１の上部にフーチングが増築され
て地上の構築物が支承されている。前記基礎杭１
が液状化のおそれのある砂層４を貫通している場
合（第２図）や液状化のあそれのある砂層４にあ
る場合（第３図）のいずれにおいても、地震時に
砂層地盤時に構築物を支えるフーチングの下方地
盤が液状化すると、フーチングの支持力、基礎杭
の支持力を全く失わしめることとなる。しかも構
造物荷重を支えるフーチングの下方地盤内では上
記荷重により応力が発生して地震時以外の通常時
でも地震を拘束し、従つて地震時での間隙水圧の
急上昇防止および消散は困難である。

本発明では、構築物を支承するフーチング下方
の液状化のおそれのある砂層地盤に、前記フーチ
ングのほぼ外周に沿つて上記した透水性のよい材
料よりなるドレーン柱５を打設し、地震時に急上
昇せんとする間隙水圧を消散させるものであり、
特に本発明においては、前記のドーレン柱５の上
部におけるフーチング側方の略同高さ位置に、前
記材料よりなる側方への張出し逃水部を設けるこ
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、フーチン
グ下方の砂層地盤の液状化防止の効果をさらに高
め、構築物を支えるフーチングの支持力および基
礎杭の支持力の低下、喪失を防ぎ、構築物の安全
を図るとともに、間隙水の地上への流出、溢出を
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様態を図示例により説
明する。

実施例 第１図〜第３図は、構築物を支承するフーチン
グが、基礎地盤における構築物の下部担当地盤ａ
の要所に複数配した独立フーチング２ａである場
合を示しており、基礎杭１の上部に造築されるフ
ーチング２ａのほぼ外周壁面に沿つて全周に亘り
液状化のおそれのある砂層４中の底部まで達する
ドレーン柱５を適当間隔で配列打設するととも
に、前記ドレーン柱５の頭部を例えば図のように
フーチングの外周にほぼ対応する位置で拡径し、
害拡径部分を張出し逃水部５ａとして形成してい
る。この場合、拡径部分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、溢水を防止でき
る。ドレーン柱５の上端は地表もしくは地表近傍
にあるように設けられる。

実施例 第４図および第５図は基礎地盤に配されたフー
チングが連続フーチング２ｂであるものにおい
て、該フーチング２ｂの長手方向両壁面に沿つて
上部に拡径した張出し逃水部５ａを有するドレー
ン柱５を一定間隔で列状に打設した場合を示して
いる。この場合にもドレーン柱５は通常液化状の
おそれのある砂層４の底部まで打設される。

実施例 第６図および第７図は、上記実施例［］およ
び［］におけるフーチング２の外周に沿つて打
設されたドレーン柱５頭部の拡径した張出し逃水
部５ａに代えて、該頭部を例えばフーチングの外
周にほぼ対応する地表周辺部で壁状（溝状）に連
接し、該連接部分を張出し逃水部５ｂとして形成
した実施例を示している。この実施例の場合、実
施例［］［］と同様の目的を達成できる上に、
各ドレーン柱５が張出し逃水部５ｂで連接されて
いるため集水および排水が一層容易になる。

尚、上記に於ける各実施例はフーチング下面に
基礎杭を用いる場合の実施例であるが、基礎杭を
用いない所謂ベタ基礎においてもフーチング１０
のほぼ外周に沿つて上部に張出し逃水部を有する
ドレーン柱５を打設することは上記と同様に行な
え、この場合第８図および第９図に示すようにフ
ーチング１０の下面にドレーン柱５を基礎杭に代
り打設することも可能である。この実施例の場
合、フーチング下方地盤において、地震地に急上
昇する間隙水圧の消散を効果的に行なえる。

上記ドレーン柱５の製造方法は、第１０図〜第
１２図に示すように、内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１１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で地盤所定箇所に打設し、所定長打
込後ケーシング１０内に砂利、細石、鉱滓その他
のドレーン柱造成用の材料を投入しながらケーシ
ング１０を引き抜けば、適宜に締め固まつたドレ
ーン柱５が地盤柱に造成されるものである。１３
はドレーン柱造成用材料の投入口を示す。なお、
実施例［］［］のごとく頭部に拡径した張出
し逃水部５ａを有するドレーン柱５は、上記ケー
シング１０に代えて上部を拡径したケーシング１
０′を用いれば造成でき（第１３図参照）、また実
施例［］のごとくドレーン柱５上部を連接する
壁状（溝状）張出し逃水部５ｂは、ドレーン柱造
成後掘削機で掘溝し、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５の断面形状は円形、方形の何れで
もよく、夫々に合つ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、地震時にフーチ
ング下方の地盤がせん断応力を受けて間隙水圧が
急昇せんとしても、本発明においてはフーチング
下方の液状化のおそれのある砂層地盤に、フーチ
ングの外周に沿つて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５が打設されているた
め、間隙水が前記ドレーン柱５を通じて排出さ
れ、急上昇せんとする間隙水圧が消散するもの
で、基礎地盤内要所のフーチングに沿つて打設さ
れている前記ドレーン柱により、建築物荷重を支
えるフーチング下方の地盤の地中応力範囲（フー
チングが前記荷重を支えることによつて生じる地
盤の応力範囲）において、上記過剰間隙水圧の消
散が効果的に行なわれる。また構築物が広大な敷
地を要する大構造物ある場合にも、フーチングに
沿つて列状にドレーン柱を打設することで、敷地
内地盤の中心部に造築したフーチングの下方地盤
でも過剰間隙水圧の消散が効果的に行なわれ、そ
のフーチングの支持力を失わせることがない。し
かもその上、ドレーン柱５がその上部におけるフ
ーチング側方の略同高さ位置に、張出し逃水部を
有するがために、この上部張出し逃水部の集水、
排水効果によつて過剰間隙水圧の消散が迅速かつ
確実にさらに効果的に行なわれ、これらが相まつ
て地震時のフーチング下方地盤での過剰間隙水圧
の発生そのものを確実に防止し得て、フーチング
下方およびその周辺地盤の液状化を完全に防止で
きるとともに、フーチングの支持力を低下、喪失
させることがなく、また前記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、以つて地震時にも安
全な支持力をもつたフーチングを無駄なく得るこ
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
に上部に張出し逃水部を有するドレーン柱によ
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、充分な支持力をもつ
た地盤およびフーチングを確保でき、地震時に
も構造物は全く安全である。

ドレーン柱は地震時に直接影響するフーチン
グ下方の基礎杭周囲の地盤にのみ造成するもの
であるから無駄がなく、きわめて経済的でかつ
基礎杭にとつて安全である。

フーチング外周に沿つてドレーン柱を列状に
打設するので、フーチング下方の砂層地盤すな
わち構築荷重を支えるフーチング下方の地中応
力周囲の液状化を完全に防止でき、フーチング
自体も安全性が高いものとなり、フーチングお
よび基礎杭の支持力も低下、喪失することがな
い。その上、フーチング外周近傍に存在するド
レーン柱の剛性つまりドレーン柱の構成材料で
ある砂利、細石、鉱滓その他の剛性により、フ
ーチングの水平耐力も増強される。

ドレーン柱を地盤に造成することにより、そ
の周辺地盤を締め固めるとともに粒径の置き換
えの効果があり、ドレーン柱自体が液状化し難
く地盤改良の効果もある。

特にドレーン柱上部の拡径した張出し逃水部
あるいはドレーン柱上部を互に連接せる壁状の
張出し逃水部の存在により、間隙水圧がドレー
ン柱を通じて消散する際に地上に流出したり溢
出することがなく、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。前記壁状の張出し逃水部の場合には
構築物外部への集水、排水が容易である。

【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
は独立フーチングの場合の実施例を示す略示平面
図、第２図および第３図は基礎杭を異にした同上
の縦断面図、第４図および第５図は連続フーチン
グの場合の実施例を示す略示平面図と縦断面図、
第６図および第７図はドレーン柱上部を連接する
張出し逃水部を設けた場合の実施例を示す略示平
面図と縦断面図、第８図および第９図はベタ基礎
の場合の実施例を示す略示平面図と縦断面図、第
１０図〜第１３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……基礎杭、２ａ……独立フーチング、２ｂ
……連続フーチング、４……液状化のおそれのあ
る砂層、５……ドレーン柱、５ａ，５ｂ……透水
ピツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構築物を支承するフーチング下方の液状化の
   おそれのある砂層地盤に、前記フーチングのほぼ
   外周に沿つて砂利、砕石、礫、鉱滓、金属や合成
   樹脂片等の材料よりなる所定長のドレーン柱を列
   状に打設するとともに、ドレーン柱上部における
   フーチング側方の略同高さ位置に、前記材料より
   なる側方への張出し逃水部を設けたことを特徴と
   する基礎地盤の液状化防止構造。 ２ ドレーン柱上部を拡径して張出し逃水部とし
   て形成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 ドレーン柱上部を壁状に連接して張出し逃水
   部となした特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の基礎地盤の液状化防止構造。