JPH11280087A - 制振及び液状化防止のための地盤固結工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱状固結体による制振及び液状化防止のため
の地盤固結工法で、改良容積比率を小さくしたまま、地
盤に振動が与えられたとき、各固結体が単独で振動する
のを防止する。 【解決手段】 固結地盤２を構成する各固結体３を、隣
合う固結体と連結させて互いに連続させる。連結は、隣
合う固結体は少なくとも一部分が水平方向又は鉛直方向
で結合、当接、連結部材で連結させることで行う。固結
体が単独で振動せず固結地盤としての剛性が高められ、
地盤振動に対する制振及び液状化防止の効果が高められ
る。又、上部荷重を固結地盤全体で受け持たせるので、
地盤支持力の増大、不等沈下の防止が可能となる。さら
に改良容積比率を小さいまま行うので、コスト低減、工
期の短縮が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばプレス機
等を設置した基礎構造物や鉄道構造物などの周辺の地表
面への振動伝播、及び振動の伝播による、基礎構造物に
設置された建物等の構造物の振動を抑制し、地盤の液状
化を防止するための工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、機械振動や交通振動によって構造
物周辺への振動障害が多発しており、振動障害を防ぐ対
策が強く望まれている。とくに軟弱地盤上の杭基礎の場
合、振動が軟弱層内へ伝播されてその周辺の地表面への
影響が大きく、又表層地盤の卓越振動が誘発されること
もある。さらに軟弱地盤が地震や他の振動によって液状
化して、構造物に大きな被害を及ぼすことがあり、液状
化防止の対策も要望されている。

【０００３】振動障害を防止する一方法として、振動を
発する基礎構造物の周囲にトレンチを設ける場合があ
る。しかしこの方法では、完全なトレンチを保持するこ
とは実際には不可能なため、土留や支保部材を設置する
必要があるが、土留などによって制振効果が減少するう
え、トレンチ部分の土地利用ができなくなる欠点があ
る。

【０００４】又、剛性の高い地中鉛直壁を、振動を発す
る基礎構造物の周囲に設置する方法もある。しかしこの
方法も水道管などの地中埋設物への対策の必要や、コス
トが嵩むなどの欠点がある。

【０００５】本出願人は、上記従来方法の欠点を解消す
るため、発明の名称を「埋設平板ブロックによる制振方
法」として先に特許出願をした（特開平７−３８２
９）。その特徴は、「振動を発する又は振動を受ける基
礎構造物の直下或いは基礎構造物の周囲の地下に、周辺
地盤より剛性の高い平板ブロックを設ける」ことにあ
る。前記方法は、解析結果や試験結果から、平板ブロッ
クが鉛直壁に比べて制振効果が高いことが判明した。

【０００６】しかしながら前記方法では、高圧噴射攪拌
工法を使用する場合は、土被りが少ないため注入圧によ
り上部が乱れ、機械攪拌工法を使用する場合は、地表面
より攪拌を行うためやはり上部が乱れて、いずれの場合
も土被り部の乱れを生じる。その結果、地表沈下の発生
や、トラフィカビリティの確保が困難で作業性が悪い問
題が生じた。

【０００７】又、平板ブロックを一段のみ設置すると、
とくに軟弱層が深い場合、下層部に対する振動抑制効果
が少ない、即ち下層部の振動が大となって液状化が発生
するおそれがあった。

【０００８】前記欠点を解消するため本出願人は、発明
の名称を「制振及び液状化防止の地盤固結工法」として
特許出願をした（特願平８−７４２８１）。この発明
は、「振動を発する又は振動を受ける基礎構造物の下方
或いは周囲の地中若しくは内部に、地盤固結工法により
周辺地盤より高強度の固結地盤を造成し、固結地盤の上
層の土被り部を、固結地盤より低強度で改良する」こと
に特徴がある。

【０００９】この固結工法によると、土被り部を低強度
改良により制振効果を損なうことなく、地表面沈下の防
止とともにトラフィカビリティを確保でき、コスト減、
工期短縮を図ることができた。

【００１０】しかし前記固結工法は、改良容積比率をで
きるだけ小さくし、固結地盤を構成する各固結体、例え
ば柱状固結体は、互いに接することなく間隔をおいて造
成されていたので、地盤に振動が与えられると、各柱状
固結体がそれぞれ単独に振動する。そのため、コスト高
にはなるが改良率１００％の完全に連続した平板ブロッ
クに比べて、制振効果が劣るうえ、地盤支持力が弱く不
等沈下発生などの危険性があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、改良容積比率を小さくしたまま、地盤に
振動が与えられたとき，各柱状固結体が単独で振動する
ことを防止するとともに、地盤支持力を増大させて構造
物や地盤の不等沈下を防止することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は次の特徴を有
する。即ち、振動を発する又は振動を受ける基礎構造物
の下方の地中、或いは基礎構造物の周囲の地中、若しく
は基礎構造物の内部に、周辺地盤より高強度の固結地盤
を造成する地盤固結工法に於いて、固結地盤を構成する
個々の柱状の固結体は、隣合う固結体と連結されて互い
に連続している。

【００１３】まず、固結地盤は、機械攪拌工法による地
盤改良によって形成でき、又はセメント系混合地盤改良
高圧噴射攪拌工法、薬液注入工法によっても形成でき
る。高強度とは、固結強度が１０Ｋｇｆ／ｃｍ² 以上を
いい、剪断波速度で周辺地盤の３〜５倍以上である。又
低強度とは、固結強度が１０Ｋｇｆ／ｃｍ² 以下で、周
辺地盤強度と同程度をいう。

【００１４】固結地盤を構成する柱状の固結体は、対象
地盤の性状によって傾斜させて形成しても鉛直に形成し
てもよい。隣合う固結体の連結方法には、少なくとも固
結体の一部分を、結合させる、当接させる、他の部材で
ある連結部材で連結させるなどの方法がある。結合と
は、固結体の一部分が互いに重なりあって一体となるこ
とである。

【００１５】傾斜した固結体は、隣合う固結体の上端部
及び又は下端部で結合させるか、当接させて互いに連続
させる。コンクリ−トスラブや型鋼などの連結部材で固
結体を連結させる場合は、施工しやすいよう、固結体の
上端面に連結部材を設け、固結体に埋め込んだ鉄筋、形
鋼などの継手と連結部材とを連結固定する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は、基礎構造物１
の下方に固結地盤２を造成する例を示す。この場合、固
結地盤２を構成する個々の柱状の固結体３は、４本を１
組として上端部（図３で実線で示す）を結合させて斜設
され、下端部（図３で想像線で示す）は正方形の各頂点
に位置する。各組の上端部も又正方形の頂点に位置し、
隣合う固結体３の下端部も互いに結合している。従っ
て、各固結体３は上端部と下端部とが水平方向に互いに
連結されている。各固結体３の上端部を、ハニカム形状
の頂点に位置させることもできる。

【００１７】多数の固結体３の組のうち、任意の組、例
えば固結地盤２が長方形の場合には、頂点に位置する組
を下方へ延出させて基盤層４に固定させると、より振動
抑制効果が高く、地盤支持力を増大させ地盤沈下を防止
できる。５は土被り部である。

【００１８】図４は、鉛直方向に設けた固結体３をハニ
カム形状に配設したもので、隣合う固結体３は互いに当
接する。固結体３の一部は下方へ延出させて、図示しな
い基盤層に固定する。

【００１９】図５、図６は、２本１組の固結体３のＶ字
状に造成し、下端部を結合させた例を示す。この場合、
１組の固結体３と横方向で隣合う１組の固結体との間に
処定間隔をおいた組合せを１列とし、縦方向に並ぶ複数
列を１列ずつ横方向にずらして、隣合う列を当接させ
る。図示例では、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列の３列を１段とし
て、複数段を縦方向に並べて固結地盤２を構成してい
る。

【００２０】前記構成により、縦方向に並ぶ固結体３の
当接部が、一つの水平面上に並ぶ固結体とみなすことが
できるため、振動抑制効果が高まる。又、例えば図示し
ない杭基礎の下端から発せられる振動のように、斜め下
方から入射する振動などに対しても抑制効果が高まる。

【００２１】図７及び図８は、互いに等間隔に鉛直方向
へ造成した柱状の固結体３の上端部に鉄筋の継手６を埋
め込んで固結地盤２を造成し、固結地盤２の上に連結部
材７としてコンクリ−トスラブを打設した例を示す。こ
の場合も、一部の固結体３を下方へ延出して基盤層４に
固定している。これにかわり連結部材７に形鋼、例えば
みぞ形鋼を井桁状に組み、各固結体３の上端部に埋め込
んだ継手６の山形鋼とみぞ形鋼とをボルト・ナットで連
結固定することもできる。

【００２２】図９、図１０は、基礎構造物１が軌道など
を設置する盛土である場合を示す。固結地盤２を造成す
るため、柱状の固結体３を盛土の左右側面から１０°の
角度で斜降させて、隣合う固結体３を当接させている。
固結体３の上端部は固結体３に埋め込んだ山形鋼とみぞ
鋼とで造成した固結体を連結し、それを埋め込んで仕上
げコンクリ−ト８を打設しておく。なお、固結体３を上
下に設けてもよい。

【００２３】この発明の制振効果を示す実験例を説明す
る。実験地には、地表面の下０．７〜０．８ｍの範囲に
埋土、その下方にＮ値０の軟弱な粘性土が分布し、ＧＬ
−１２．０ｍ付近よりＮ値５０以上の砂礫が存在してい
る。そして、ＧＬ−１．０ｍに図１ないし図３で示す、
高さ１．５ｍ、縦５．６０ｍ、横４．４０ｍの固結地盤
２が機械攪拌工法により造成されている。又、固結地盤
２から５０ｍ離れた位置に、ＧＬ−１．０ｍに高さ１．
５０ｍ、縦５．６０ｍ、横４．４０ｍの連続性のない対
照固結地盤が、直径０．８０ｍの１８本の柱状固結体
（機械攪拌工法による）によって形成されている。

【００２４】振動の発生は、ヒンジ構造のア−ム（約７
０ｃｍ）の先端に取付けた重錘（約４０Ｋｇ）による衝
撃載荷とし、サ−ボ型速度計を用いた。波動伝播の測定
は、固結地盤２及び対照固結地盤の中心直上に設置した
フ−チングを加振した場合と、両固結地盤の中間点を加
振した場合に於ける、両固結地盤直上の地表面の速度応
答を計測した。

【００２５】制振の結果を図１１、図１２に示す。図１
１は両固結地盤の直上鉛直加振による両固結地盤直上の
鉛直応答結果を、図１２は両固結地盤の中間点鉛直加振
による両固結地盤直上の鉛直応答結果を示す。両図と
も、縦軸にフ−リエスペクトル比（固結地盤造成後のフ
−リエスペクトル／固結地盤造成前のフ−リエスペクト
ル）を、横軸に振動数（Ｈｚ）をとっている。図中ａは
本発明の固結地盤２の、又ｂは対照固結地盤のそれぞれ
直上計測結果を示す。両図から、人が振動を感じやすい
振動数２０Ｈｚ以下で、本発明の固結地盤２の制振効果
が明らかである。

【００２６】なお、この発明は土被りを設けないで、基
礎構造物の直下にそれと接してこの発明の固結地盤を造
成することにより、基礎構造物に対する地盤支持力の増
大、並びに不等沈下の抑制にも利用することができる。

【００２７】

【発明の効果】改良容積比率を小さいまま行うので、コ
ストの低減と工期の短縮が図られ、又、固結地盤として
の剛性が高められるので、地盤振動に対する制振効果、
並びに地盤液状化の防止効果が高められる。

【００２８】固結体を連結することにより、上部荷重を
固結地盤全体で受け持たせることにより、荷重分散を図
り、地盤支持力の増大や不等沈下の防止が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４本１組の固結体を連結した例の側面図で、模
型的に示す。

【図２】図１の斜視図である。

【図３】図１の要部平面図である。

【図４】鉛直方向に設けた固結体をハニカム状に配設し
た斜視図である。

【図５】２本の固結体をＶ字状に連結した例の平面図で
ある。

【図６】図５の側面図である。

【図７】鉛直方向に設けた固結体を連結部材で連結した
例の側面図である。

【図８】図７の平面図である。

【図９】固結地盤が盛土である場合の側面図である。

【図１０】図９の平面図である。

【図１１】本発明の固結地盤と対照固結地盤の、それぞ
れ直上鉛直加振による両固結地盤直上のフ−リエスペク
トル比と振動数との関係図である。

【図１２】本発明の固結地盤と対照固結地盤との中間点
に於ける鉛直加振による両固結地盤直上のフ−リエスペ
クトル比と振動数との関係図である。

【符号の説明】

１ 基礎構造物 ２ 固結地盤 ３ 固結体 ７ 連結部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成瀬 龍一郎 岡山県岡山市惣爪136番地の１ (72)発明者 橋本 光則 岡山県岡山市津島新野２丁目２番20号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動を発する又は振動を受ける基礎構造
   物の下方の地中、或いは基礎構造物の周囲の地中、若し
   くは基礎構造物の内部に、周辺地盤より高強度の固結地
   盤を造成する地盤固結工法に於いて、固結地盤を構成す
   る個々の柱状の固結体は、隣合う固結体と連結されて互
   いに連続していることを特徴とする制振及び液状化防止
   のための地盤固結工法。
2. 【請求項２】 隣合う固結体は、少なくとも一部分が水
   平方向で結合又は当接されている請求項１の制振及び液
   状化防止のための地盤固結工法。
3. 【請求項３】 隣合う固結体は、少なくとも一部分が鉛
   直方向で結合又は当接されている請求項１の制振及び液
   状化防止のための地盤固結工法。
4. 【請求項４】 一部の固結体は、下方に延出して基盤層
   に固定されている請求項１ないし３の制振及び液状化防
   止のための地盤固結工法。
5. 【請求項５】 隣合う固結体は、連結部材で連結されて
   いる請求項１の制振及び液状化防止のための地盤固結工
   法。
6. 【請求項６】 固結地盤は、基礎構造物の少なくとも一
   部に当接している請求項１の制振及び液状化防止のため
   の地盤固結工法。