JP6681115B2 - Method for designing the structure for countermeasures against liquefaction of ground - Google Patents
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Description
本開示は、既存あるいは新設の共同住宅などの敷地のうち、駐車場や軽微な建物の支持地盤といった本体建物の支持地盤以外の外構部に好適な地盤の液状化対策構造及びその設計方法に関する。 The present disclosure relates to a liquefaction countermeasure structure of a ground suitable for an external part other than a supporting ground of a main building, such as a parking lot or a supporting ground of a small building, in a site such as an existing or new apartment house, and a design method thereof. .
地盤を構成する土は土粒子と間隙から構成される。通常、間隙には水または空気が存在しており、地盤の地下水位以下の部分では、間隙は水で満たされている。土粒子(液状化が生じる緩い砂地盤の場合は砂)が緩く結合している場合、地震により地盤に振動が伝わると、土粒子(砂)のかみ合わせが崩れ、間隙を含んだ土の体積が小さくなろうとする。このとき、間隙は水で満たされているので、水圧が増加する。この水圧は、過剰間隙水圧と呼ばれる。地盤上に設けられた構造物の荷重は、土粒子(砂)で伝達される力と間隙水で伝達される力の合計で地盤深部に伝達される。土粒子(砂)で伝達される応力は有効応力と呼ばれる。地震で地盤に振動が与えられると、上述のように間隙水の圧力が増加するため、相対的に土粒子(砂)で伝達される力(有効応力)が減少する。この有効応力の減少により土の剛性が低下し、土が流動化した状態になることが、砂地盤の液状化と呼ばれる現象である。 The soil that constitutes the ground consists of soil particles and voids. Usually, water or air is present in the pores, and the pores are filled with water in a portion of the ground below the groundwater level. When soil particles (sand in the case of loose sand ground that causes liquefaction) are loosely bound, when vibration is transmitted to the ground due to an earthquake, the meshing of soil particles (sand) collapses, and the volume of soil including gaps is reduced. Trying to get smaller. At this time, since the gap is filled with water, the water pressure increases. This water pressure is called excess pore water pressure. The load of the structure provided on the ground is transmitted to the deep part of the ground by the total of the force transmitted by the soil particles (sand) and the force transmitted by the pore water. The stress transmitted by soil particles (sand) is called effective stress. When the ground is vibrated by an earthquake, the pressure of pore water increases as described above, so that the force (effective stress) transmitted by soil particles (sand) relatively decreases. It is a phenomenon called liquefaction of the sand ground that the rigidity of the soil is reduced due to the reduction of the effective stress and the soil becomes fluidized.
このような液状化を発生する液状化層が存在する地盤にマンションやオフィスビルといった比較的大きな建物を建築する場合、本体建物に対しては、支持層に達する支持杭を構築したり、支持杭の構築とともに建物直下に締固め砂杭を構築したりするなどの十分な液状化対策が施されることが多い。一方、このような液状化対策には費用がかかるため、駐車場や軽微な建築物(マンションやオフィスビルといった比較的大きな建物以外の建築物であって、例えば、建築基準法第6条第1項第4号に規定される建築物(いわゆる4号建物)。)などの外構部の地盤に対しては十分な液状化対策が行われないことが多い。
When constructing a relatively large building such as an apartment or office building on the ground where a liquefaction layer that causes such liquefaction exists, for the main building, construct a support pile that reaches the support layer or In many cases, sufficient liquefaction measures such as building compacted sand piles directly under the building will be taken with the construction of. On the other hand, since such measures against liquefaction are costly, parking lots and light buildings (buildings other than relatively large buildings such as condominiums and office buildings, for example, Building Standard
地盤の液状化対策工法としては、液状化対象層に砂杭を造成し、砂地盤を締め固める方法(静的締め固め工法(SAVE工法)、サンドコンパクションパイル工法)や、液状化対象地盤を格子状に区画し、その区画の土のせん断変形を抑制する工法(TOFT工法)、透水性の良好な砕石柱を地盤中に形成し、液状化対象層の過剰間隙水圧を消散させるグラベルドレーン工法、浅層の液状化対象層の土とセメント系固化材などを混合して地盤改良する浅層混合処理工法などがある。 As a liquefaction countermeasure method for the ground, sand piles are created in the layer to be liquefied and the sand ground is compacted (static compaction method (SAVE method), sand compaction pile method), or the ground to be liquefied is gridded. -Like construction, a method of suppressing shear deformation of soil in the division (TOFT method), a gravel drain construction method of forming crushed stone columns with good permeability in the ground and dissipating excess pore water pressure of the liquefaction target layer, There is a shallow layer mixing treatment method that improves soil by mixing the soil in the shallow layer to be liquefied with cement-based solidifying material.
グラベルドレーン工法は、液状化対象層全長にわたりグラベルドレーンを設けるため、重機が大型となり敷地条件から施工が難しい場合がある。また、グラベルドレーン工法は、液状化の発生を防止するという設計思想に基づくため、グラベルドレーンのピッチが小さくなりコストが高くなるうえ、液状化対象層が深い場合にはグラベルドレーンの造成が困難な場合がある。さらに、外構部や駐車場などは、あまり重要度が高くない施設と考えられている一方、グラベルドレーン工法は、設計思想上、液状化の発生防止が目的になっているため、工事が大掛りでコストが高くなり、守ろうとする対象とそれを実現するための施工コストとのコストバランスが悪い。 In the gravel drain method, since the gravel drain is installed over the entire length of the layer to be liquefied, the heavy machinery becomes large and construction may be difficult due to site conditions. Further, since the gravel drain method is based on the design concept of preventing the occurrence of liquefaction, the pitch of the gravel drain is small and the cost is high, and it is difficult to create the gravel drain when the liquefaction target layer is deep. There are cases. In addition, the exterior part and parking lot are considered to be less important facilities, while the gravel drain method is designed to prevent liquefaction from occurring due to its design concept. The cost is high, and the cost balance between the object to be protected and the construction cost for realizing it is poor.
一方、浅層混合処理工法は、セメント系固化材などの固結材料と現地盤の土を混合するので、固結材料を用いて地盤改良した箇所と、地盤改良をしていない箇所の境界など(建設敷地の境界などを含む)から水が噴出し、その水の流れが液状化対象層の砂を地表面に流出させることがある。この現象は噴砂と呼ばれており、噴砂が大量に流出する場合、地表面は地盤改良によって液状化していなくても、不同沈下が発生したり、噴砂によって車両動線の機能などが失われたりすることがある。加えて、浅層混合処理では、原理的に過剰間隙水圧の逃げ場がなく、弱点に噴砂が生じる可能性が避けられない。 On the other hand, the shallow layer mixing method mixes the solidifying material such as cement-based solidifying material with the soil of the local soil, so that the boundary between the area where the soil is improved by using the solidifying material and the area where the soil is not improved. Water may gush out (including the boundary of the construction site), and the flow of water may cause the sand of the liquefaction target layer to flow out to the ground surface. This phenomenon is called sand-blowing, and when a large amount of sand-sand flows out, even if the ground surface is not liquefied due to ground improvement, differential subsidence occurs, and the function of the vehicle flow line is lost due to sand-sand. I have something to do. In addition, in the shallow layer mixing process, there is in principle no escape point for excess pore water pressure, and the possibility that sand is generated at the weak points is inevitable.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、比較的コストが低く施工が容易であり、地震時に不同沈下および噴砂を防止することで、地盤としての機能の損失を防止できる地盤の液状化対策構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, the cost is relatively low and construction is easy, and by preventing uneven settlement and sand blast during an earthquake, it is possible to prevent the loss of the function of the ground. The purpose is to provide a liquefaction countermeasure structure.
上記課題を解決するために、本発明は、表層または表層近くに液状化層(13)が存在する対象地盤(10)の液状化対策構造(20、30、40)であって、対象領域(3〜7)の全域にわたって形成される、路盤(24)および舗装(23、25)からなる舗装層(26)と浅層改良層(21)との少なくとも一方と、前記対象領域(3〜7)に分散配置され、下端が前記液状化層(13)の下端に至らない所定の深さ(H1)をもって略鉛直に形成されるグラベルドレーン(22)とを有する構成の液状化対策構造を提供する。 MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention is a liquefaction countermeasure structure (20,30,40) of the target ground (10) in which the liquefaction layer (13) exists in the surface layer or near the surface layer, Comprising: 3-7) and at least one of a pavement layer (26) formed of a roadbed (24) and pavement (23, 25) and a shallow improvement layer (21), and the target region (3-7). ), A liquefaction countermeasure structure having a gravel drain (22) which is distributed vertically and has a lower end that does not reach the lower end of the liquefaction layer (13) and is formed substantially vertically with a predetermined depth (H1). To do.
このような構成とすることにより、グラベルドレーンを液状化層の下端まで形成する必要がないため、大型の重機を用いることなく施工できるうえ、コストを低減することができる。そして、グラベルドレーンが形成された液状化層の上部では、過剰間隙水がグラベルドレーンに流入して過剰間隙水圧比の上昇が抑えられるため、液状化が防止される。すなわち液状化層の上部が非液状化層となる。なお、この際、過剰間隙水の排水によって地盤沈下が発生し得るが、非液状化層の上方に舗装層と浅層改良層との少なくとも一方が存在するため、不同沈下の発生が防止され、地盤としての機能は維持される。一方、液状化層におけるグラベルドレーンよりも下方では液状化が発生しうるが、上方に非液状化層が存在するため、液状化の影響が地表に及ぶこと、すなわちこの液状化による地盤沈下の発生や噴砂の発生により地上に液状化被害が発生することが低減される。 With such a configuration, it is not necessary to form the gravel drain up to the lower end of the liquefied layer, so that the construction can be performed without using a large heavy machine and the cost can be reduced. Then, in the upper part of the liquefaction layer in which the gravel drain is formed, excess pore water flows into the gravel drain to suppress an increase in excess pore water pressure ratio, so that liquefaction is prevented. That is, the upper part of the liquefied layer becomes the non-liquefied layer. At this time, ground subsidence may occur due to drainage of excess pore water, but since at least one of the pavement layer and the shallow layer improvement layer exists above the non-liquefied layer, the occurrence of differential subsidence is prevented, The function as the ground is maintained. On the other hand, liquefaction can occur below the gravel drain in the liquefaction layer, but since there is a non-liquefaction layer above the liquefaction layer, the effect of liquefaction extends to the ground surface, that is, the occurrence of ground subsidence due to this liquefaction. The occurrence of liquefaction damage on the ground due to the generation of sand and sand is reduced.
また、本発明の一側面によれば、前記所定の深さ(H1)は、前記液状化層(13)の下端までの深さ(H)に応じて設定される構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the predetermined depth (H1) may be set according to the depth (H) to the lower end of the liquefaction layer (13).
この構成によれば、グラベルドレーンの深さを液状化層の深さに応じて適切に設定することで、液状化層におけるグラベルドレーンよりも下方で発生する液状化の影響が地表に及ぶことを低減したうえで、コストを低減することができる。 According to this configuration, by appropriately setting the depth of the gravel drain according to the depth of the liquefaction layer, the influence of liquefaction occurring below the gravel drain in the liquefaction layer on the ground surface can be prevented. The cost can be reduced after the reduction.
また、本発明の一側面によれば、前記舗装層(26)と前記浅層改良層(21)との少なくとも一方の下方に前記対象領域(3〜7)の全域にわたって形成されるグラベルマット(31)を更に有する構成とする。 Further, according to one aspect of the present invention, a gravel mat (formed over the entire target region (3 to 7) below at least one of the pavement layer (26) and the shallow improvement layer (21). 31) is further provided.
グラベルドレーンが形成された液状化層の上部においても、地震時には過剰間隙水圧比が一時的に大きくなるが、このような構成とすることにより、地震時に上昇した過剰間隙水圧比を早期に低下させることができ、液状化被害をより確実に防止することができる。 Even in the upper part of the liquefied layer where the gravel drain is formed, the excess pore water pressure ratio temporarily increases during an earthquake, but with such a structure, the excess pore water pressure ratio increased during an earthquake can be reduced early. It is possible to prevent liquefaction damage more reliably.
また、本発明の一側面によれば、少なくとも前記舗装層(26)を有し、前記舗装(23、25)には貫通孔(23a、25a)が形成され、当該貫通孔(23a、25a)には前記液状化層(13)の過剰間隙水圧の上昇時に過剰間隙水を地表に排水する蓋部材(27)が装着されている構成とすることができる。 Moreover, according to one aspect of the present invention, at least the pavement layer (26) is provided, and through holes (23a, 25a) are formed in the pavement (23, 25), and the through holes (23a, 25a) are formed. A lid member (27) for draining excess pore water to the surface of the surface when the excess pore water pressure of the liquefied layer (13) rises can be attached to the above.
この構成によれば、地震時の過剰間隙水の排水を担保しつつ、美観やメンテナンス性を向上させることができる。 According to this configuration, it is possible to improve the appearance and maintainability while ensuring the drainage of excess interstitial water during an earthquake.
また上記課題を解決するために、本発明は、表層または表層近くに液状化層(13)が存在する対象地盤(10)に構築され、対象領域(3〜7)の全域にわたって形成される、路盤(24)および舗装(23、25)からなる舗装層(26)と浅層改良層(21)との少なくとも一方と、前記対象領域(3〜7)に分散配置され、下端が前記液状化層(13)の下端に至らない所定の深さ(H1)をもって略鉛直に形成されるグラベルドレーン(22)とを有する液状化対策構造(20、30、40)の設計方法であって、表層に存在する表層非液状化層(51)の下方に深部液状化層(52)が存在するモデル地盤(50)において、地震により前記深部液状化層(52)が液状化した時に液状化の影響が当該モデル地盤(50)の地表に及ばなくなるために必要な前記表層非液状化層(51)の厚さ(H51)が、当該モデル地盤(50)の前記地表から前記深部液状化層(52)の下端までの深さ(H50)が大きいほど大きくなる所定の関係(図6)に従って、前記所定の深さ(H1)を、前記対象地盤(10)の地表から前記液状化層(13)の下端までの深さ(H)に応じた前記表層非液状化層(51)の前記厚さ(H51)の値に設定することを特徴とする液状化対策構造の設計方法を提供する。 Moreover, in order to solve the said subject, this invention is constructed | assembled in the target ground (10) in which the liquefaction layer (13) exists in the surface layer or near the surface layer, and is formed over the whole target area (3-7), At least one of the pavement layer (26) consisting of the roadbed (24) and the pavement (23, 25) and the shallow layer improvement layer (21), and the target region (3 to 7) are dispersedly arranged, and the lower end is the liquefaction. A method for designing a liquefaction countermeasure structure (20, 30, 40) having a gravel drain (22) formed substantially vertically with a predetermined depth (H1) not reaching the lower end of the layer (13), the surface layer In the model ground (50) in which the deep liquefaction layer (52) exists below the surface non-liquefaction layer (51) present in the ground, the influence of liquefaction when the deep liquefaction layer (52) is liquefied by an earthquake Is the surface of the model ground (50) The thickness (H51) of the surface non-liquefaction layer (51) required to reach the depth is the depth (H50) from the surface of the model ground (50) to the lower end of the deep liquefaction layer (52). In accordance with a predetermined relationship (FIG. 6) in which the larger is, the predetermined depth (H1) is set to the depth (H) from the ground surface of the target ground (10) to the lower end of the liquefaction layer (13). Provided is a method for designing a liquefaction countermeasure structure, which is characterized by setting the value of the thickness (H51) of the surface non-liquefaction layer (51) accordingly.
また、本発明の一側面によれば、前記モデル地盤(50)において、地震により前記深部液状化層(52)が液状化した時に液状化の影響が当該モデル地盤(50)の前記地表に及ばなくなるために必要な前記表層非液状化層(51)の前記厚さ(H51)が、地震の最大加速度が大きいほど大きくなる所定の関係(図6)に従って、前記所定の深さ(H1)を、前記対象地盤(10)において液状化の影響を前記地表に及ぼさなくする地震の最大加速度の設計値に応じた前記表層非液状化層(51)の前記厚さ(H51)の値に設定する構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, in the model ground (50), when the deep liquefaction layer (52) is liquefied due to an earthquake, the influence of liquefaction affects the ground surface of the model ground (50). The thickness (H51) of the surface non-liquefied layer (51) required to disappear is set to the predetermined depth (H1) according to a predetermined relationship (FIG. 6) that increases as the maximum acceleration of the earthquake increases. , Setting the value of the thickness (H51) of the surface non-liquefaction layer (51) according to the design value of the maximum acceleration of the earthquake that does not influence the liquefaction on the ground surface in the target ground (10) It can be configured.
このように本発明によれば、比較的コストが低く施工が容易であり、地震時に噴砂を防止することで地盤としての機能の損失を防止できる地盤の液状化対策構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a ground liquefaction countermeasure structure which is relatively low in cost, easy to construct, and capable of preventing the loss of the function as the ground by preventing sand blast during an earthquake.
以下、本発明に係る液状化対策構造20のいくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, some embodiments of the
≪第1実施形態≫
まず、図1〜図7を参照して本発明の第1実施形態について説明する。図1に示すように、敷地1には、本体建物であるマンション2のほか、駐輪場3や電気室4、ごみ置場5といった軽微な建物が建設されている。敷地1内には、マンション2やこのような軽微な建物の敷地のほか、マンション2のエントランスおよび駐輪場3への接続通路であるアプローチ6、駐車場7が外構部として存在している。
«First embodiment»
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, in addition to a
図2に示すように、敷地1は液状化層13が表層近くに存在する液状化地盤10であり、支持層11の上方に非液状化層12および液状化層13がこの順に堆積している。なお、図2は、液状化対策構造20の施工後の液状化地盤10を示しており、施工前は液状化層13が地表面まで存在するものである。この液状化地盤10は、本発明に係る液状化対策構造20を構築する対象となる対象地盤である。
As shown in FIG. 2, the
液状化層13は、含水状態の砂質土からなり、地震時には振動によって砂粒の間に飽和していた水が流動し、砂粒の粒間結合が破られて液体のようにふるまうことで支持力を失う層である。液状化層13が液状化すると、流動化した間隙水の水圧が急上昇し、過剰間隙水が発生する。
The
ここでは敷地1のうち、駐輪場3や電気室4、ごみ置場5といった軽微な建物の敷地、並びにアプローチ6および駐車場7として利用される敷地を含む外構部を対象領域として、液状化地盤10(対象地盤)に液状化対策構造20を構築する。各対象領域(駐輪場3、電気室4、ごみ置場5、アプローチ6および駐車場7)に対する液状化対策構造20は、液状化層13の上部を対象領域の全域にわたって改良することで液状化層13の上方に形成された浅層改良層21と、地表面から浅層改良層21を貫通して液状化層13の上部に略鉛直に延在するように形成された複数のグラベルドレーン22とを有している。
Here, of the
浅層改良層21は、地表面近くの比較的浅い地盤(例えば、地表から1mの液状化層13)を改良した浅層改良地盤層であり、例えば粉体系またはスラリー系の固化材を液状化層13に攪拌、混合し、転圧により締め固めて固化させることにより形成される。浅層改良層21は、駐輪場3、電気室4、ごみ置場5の支持地盤となり、アプローチ6および駐車場7の路床となる。
The
グラベルドレーン22は、地震時に発生する液状化層13の過剰間隙水を上方向に排水するための砕石柱状体である。図1に示すように、グラベルドレーン22は、液状化地盤10の対象領域の全域に対して平面視で所定の間隔(水平方向間隔)をもって分散配置されている。本実施形態では、水平面上で直交する2方向に概ね一定の間隔をもって格子状にグラベルドレーン22が配置されている。他の実施形態では、合同な2つの正三角形を組み合わせて連続配置した斜方形の頂点にグラベルドレーン22を配置する千鳥配置としてもよい。なお、グラベルドレーン22には、空隙が多く排水能力の高い単粒度砕石を用いるとよい。
The
図3は、図1中のアプローチ6の地盤の拡大断面図である。アプローチ6にはタイル舗装23が施されている。タイル舗装23は、路盤24の上にサンドクッションを敷設し、その上にブロックやタイルを敷き詰めて目地を砂で充填して形成されている。図示は省略するが、駐輪場3や電気室4、ごみ置場5といった軽微な建物の支持地盤にグラベルドレーン22が位置する箇所では、建物の基礎下に路盤24を敷設してグラベルマットとして機能させ、過剰間隙水が路盤24を通って水平方向に排水されることにより地表に排水される。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the ground of the
図4は、図1中の駐車場7部分の拡大断面図である。駐車場7にはアスファルト舗装25が施されている。アスファルト舗装25は、非透水性のアスファルトからなり、浅層改良層21の上方に敷設した砕石からなる路盤24の上に形成されている。本明細書では、路盤24とタイル舗装23またはアスファルト舗装25とを含めて舗装層26と呼ぶものとする。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
舗装23、25のグラベルドレーン22が形成される部分には貫通孔23a、25aが形成されており、グラベルドレーン22を上昇する過剰間隙水が貫通孔23a、25aを通って舗装23、25上に排水されるようになっている。この貫通孔23a、25aは、グラベルドレーン22が露出するように開放されていてもよいが、過剰間隙水圧を排水し得る蓋部材27が取り付けられてもよい。貫通孔23a、25aに蓋部材27を取り付けることで、美観やメンテナンス性を向上させることができる。
Through
貫通孔23a、25aおよび蓋部材27は、例えば図5(A)に示すように、貫通孔23a、25aを画成する円筒枠28と円筒枠28に装着される蓋部材27とからなるマンホール状の蓋組立体29を路盤24上(グラベルドレーン22の上端)に設置し、その周囲にタイル舗装23を敷き詰める、あるいはアスファルト舗装25を施すことで設置することができる。他の実施形態として、図5(B)に示すように、型抜きまたはコア抜きによってタイル舗装23やアスファルト舗装25に貫通孔23a、25aを直接形成し、この貫通孔23aに適合する蓋部材27を嵌装させることで設置することもできる。いずれの形態であっても、グラベルドレーン22内の過剰間隙水圧に応じ、過剰間隙水圧よって舗装23、25が破損する水圧よりも小さな水圧で蓋部材27が開蓋し、過剰間隙水が貫通孔23a、25aから噴出できるようにする。図示は省略するが、更に他の実施形態として、蓋部材27をメッシュ状に形成して舗装23、25に取り付け、過剰間隙水がいつでも排水し得るように構成してもよい。
The through
図3および図4のいずれにおいても、グラベルドレーン22は、液状化層13の厚さ(地表面から液状化層13の下端(下面)までの深さ)Hよりも小さい深さH1(地表面から下端までの深さ)を有するように形成されている。したがって、液状化層13の下部には、グラベルドレーン22が形成されない厚さH2(H2=H−H1)の非処理層14(液状化対策処理が施されておらず、地震時に液状化する層)が存在し、液状化層13の上部、すなわち非処理層14の上方部分が、グラベルドレーン22の形成という液状化対策処理が施された、グラベルドレーン22の深さH1と同じ厚さを有する処理層15(見かけ上の非液状化地盤である液状化防止層)とされている。
3 and 4, the
ここで、グラベルドレーン22の設計深さ(所定の深さH1)について説明する。図6は、石原研而氏が提案する、液状化の発生に関する表層の非液状化層(以下、表層非液状化層51という)の厚さと深部の液状化層(以下、深部液状化層52という)の厚さとの関係図である。この地盤は、液状化対策構造20の構築対象である図2に示される液状化地盤10とは異なるものであり、液状化地盤10に構築する液状化対策構造20の設計時のモデルになる地盤である。以下、この地盤をモデル地盤50という。この図は、モデル地盤50における表層非液状化層51の厚さをH51とし、表層非液状化層51の下方に存在する深部液状化層52の厚さをH52としたときに、地表で液状化が発生する両者の関係を最大加速度に応じて示している。つまり、地震時に深部液状化層52で液状化が発生しても、液状化の影響がモデル地盤50の地表に及ばなくなる表層非液状化層51の厚さH51を示している。モデル地盤50の地表から深部液状化層52の下端までの深さH50は、表層非液状化層51の厚さH51と深部液状化層52の厚さH52とを足し合わせた値である。
Here, the design depth (predetermined depth H1) of the
例えば、深部液状化層52の厚さH52が3mある場合、200galでも液状化の影響がモデル地盤50の地表に及ばなくなるためには3m弱の厚さH51を有する表層非液状化層51が必要となり、300galでも液状化の影響がモデル地盤50の地表に及ばなくなるためには約4.5mの厚さH51を有する表層非液状化層51が必要となり、400〜500galでも液状化の影響がモデル地盤50の地表に及ばなくなるためには約7.5mの厚さH51を有する表層非液状化層51が必要となる。
For example, when the
そこで、本実施形態では、図6の関係図を参照し、図3および図4の液状化対策処理前の液状化層13の厚さHに応じてグラベルドレーン22の深さH1を設定する。例えば、液状化層13の厚さHが10mある場合、200galでも液状化の影響が液状化地盤10の地表に及ばなくなるように設計する際には処理層15の厚さ(グラベルドレーン22の深さH1)を3m程度に設定し、300galでも液状化の影響が液状化地盤10の地表に及ばなくなるように設計する際には処理層15の厚さ(H1)を6m弱以上に設定し、400〜500galでも液状化の影響が液状化地盤10の地表に及ばなくなるように設計する際には処理層15の厚さ(H1)を7m強に設定する。
Therefore, in the present embodiment, the depth H1 of the
このように、図6の関係図を参照して液状化層13の厚さHに応じてグラベルドレーン22の深さを設定することにより、グラベルドレーン22を液状化層13の下端まで形成する必要がないため、大型の重機を用いることなく施工できるうえ、コストを低減することができる。
As described above, it is necessary to form the
液状化地盤10のグラベルドレーン22が形成された処理層15では、地震時に過剰間隙水がグラベルドレーン22に流入し、地表に排出される。そのため処理層15では、過剰間隙水圧比の上昇が抑えられ、液状化が防止される。一方、非処理層14では液状化が発生しうるが、上方に処理層15が存在するため、液状化の影響が地表に及ぶこと、すなわちこの液状化による地盤沈下の発生や噴砂の発生により地上に液状化被害が発生することが防止される。つまり、地震発生時には液状化層13の下部での液状化の発生を許容しつつ、液状化の影響が地表に及ぶことを防止できる。
In the
他方、地震時に処理層15の過剰間隙水がグラベルドレーン22に排水されると、処理層15が凝縮することで地盤沈下を発生させ得るが、処理層15の上方に舗装層26や浅層改良層21が存在するため、多少の地盤沈下が発生したとしても不同沈下の発生は防止される。このようなことから、駐車場7などの地盤としての機能は維持される。
On the other hand, if excess pore water in the
なお、本願発明者らは、本実施形態の液状化対策構造20の作用効果を確認するため、模型を用いて振動実験を行った。以下にその概要および結果を示す。
The inventors of the present application conducted a vibration experiment using a model in order to confirm the operation effect of the
実験用に、縮尺率を1/10とし、500mmの厚さの液状化層13の表層25mmにモルタルを混ぜて改良体を形成した模型を用意した。模型は、ドレーン長の影響を確認するため、ドレーンなしのケースA、液状化層13の厚さの1/2の深さのドレーンを形成したケースB、および液状化層13の厚さの全体にドレーンを形成したケースCの3つのケースについて作製した。振動実験では、10Hzの正弦波を入力波として、最大加速度を200gal、最大加速度での加振時間を6秒間として重力場で液状化層13を加振した。実験中、地表から液状化層13の厚さの1/4の間隙水圧を測定するとともに、噴砂の量を計測した。
For the experiment, a model was prepared in which mortar was mixed with the
図7は、計測した各ケースA〜Cの過剰間隙水圧比の推移を示している。過剰間隙水圧比は、間隙水圧を初期の有効土被り圧で除して算出しており、時刻歴波形は移動平均を行っている。図7より、ケースBの過剰間隙水圧比は、ケースCに比べて消散時間が長いものの、ケースAに比べて大幅に消散時間が短くなっている。このことから、グラベルドレーン22の存在によって処理層15の液状化が有効に防止されることがわかる。
FIG. 7 shows the transition of the measured excess pore water pressure ratio in each of the cases A to C. The excess pore water pressure ratio is calculated by dividing the pore water pressure by the initial effective soil cover pressure, and the time history waveform is a moving average. From FIG. 7, the excess pore water pressure ratio of Case B is longer than that of Case C but is much shorter than that of Case A. From this, it is understood that the presence of the
各ケースの噴砂の量は以下の通りであった。
このように、液状化対策構造20は、従来のグラベルドレーン工法に比べて深さが浅く設計されているため、大型の重機を用いることなく比較的容易にかつ低コストで施工できる。そのため、液状化地盤10の敷地1のうち、軽微な建物やアプローチ6、駐車場7などの外構部の敷地に対して好適である。
As described above, the
≪第2実施形態≫
次に、図8および図9を参照して本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成や作用効果についての説明は省略する。以下の実施形態においても同様とする。
«Second embodiment»
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. It should be noted that description of the same configurations and effects as those of the first embodiment will be omitted. The same applies to the following embodiments.
本実施形態の液状化対策構造30では、図8に示すように、第1実施形態の浅層改良層21の下方にグラベルマット31が付設されている。グラベルマット31は、地震時に発生する液状化層13の過剰間隙水を水平方向に排水するための砕石層である。グラベルマット31には、グラベルドレーン22と同様に空隙が多く排水能力の高い単粒度砕石を用いるとよい。
In the
第1実施形態で説明したように、グラベルドレーン22が形成された処理層15においても、地震時には過剰間隙水圧比が一時的に大きくなるが、液状化対策構造30がこのような構成とされることにより、地震時に上昇した過剰間隙水圧比が早期に低下するため、液状化被害がより確実に防止される。
As described in the first embodiment, even in the
なお、本願発明者らは、本実施形態の液状化対策構造30の作用効果を確認するため、第1実施形態で説明したものと同様の模型を用いて振動実験を行った。以下にその概要および結果を示す。
The inventors of the present application conducted a vibration experiment using a model similar to that described in the first embodiment in order to confirm the operation and effect of the
この実験においても、ドレーン長の影響を確認するため、ドレーンなしのケースD、液状化層13の厚さの1/2の深さのドレーンを形成したケースE、および液状化層13の厚さの全体にドレーンを形成したケースFの3つのケースについて模型を作製し、液状化層13を加振して、地表から液状化層13の厚さの1/4の間隙水圧を測定するとともに、噴砂の有無を確認した。
In this experiment as well, in order to confirm the influence of the drain length, the case D without the drain, the case E in which a drain having a depth of 1/2 of the thickness of the
図9は、計測した各ケースD〜Fの過剰間隙水圧比の推移を示している。図9より、図7に示した第1実施形態の対応するケースA〜Cに比べて、すべてのケースD〜Fにおいて過剰間隙水圧比の消散時間が短くなっている。このことから、グラベルドレーン22の存在により、大きな過剰間隙水圧比が維持される時間が短くなることがわかる。また、第1実施形態と同様に、ケースEの過剰間隙水圧比は、ケースFに比べて消散時間が長いものの、ケースDに比べて大幅に消散時間が短くなっており、グラベルドレーン22の存在が処理層15の液状化を有効に防止することがわかる。
FIG. 9 shows the transition of the measured excess pore water pressure ratio in each of the cases D to F. From FIG. 9, the dissipation time of the excess pore water pressure ratio is shorter in all the cases D to F than in the corresponding cases A to C of the first embodiment shown in FIG. 7. From this, it is understood that the presence of the
この実験では、すべてのケースD〜Fで噴砂の発生は見られなかった。このことから、浅層改良層21と処理層15との間にグラベルマット31が敷設されたことにより、大きな過剰間隙水圧比が維持される時間の短縮に加え、噴砂が流出し難くなることがわかる。
In this experiment, in all cases D to F, no sand generation was observed. From this, the
≪第3実施形態≫
最後に、図10を参照して本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の液状化対策構造40では、第1実施形態の浅層改良層21の代わりに、舗装層26の下方にグラベルマット31が付設されている。液状化対策構造40がこのような構成とされることによっても、過剰間隙水を排水する際の一時的な液状化時には、処理層15が凝縮することで地盤沈下が発生し得るが、処理層15の上方に舗装層26やグラベルマット31が存在するため、不同沈下が防止される。
<< Third Embodiment >>
Finally, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、表層に液状化層13が存在している液状化地盤10に対して液状化対策構造20、30、40を構築しているが、液状化層13の上に非液状化層が堆積した液状化地盤10に適用することもできる。この場合には、表層の非液状化層を浅層混合処理して浅層改良層21を形成すればよい。また、上記実施形態では、駐車場7の舗装としてアスファルト舗装25を採用しているが、コンクリート舗装などを採用してもよく、舗装層26の下方に浅層改良層21やグラベルマット31を設けない形態とすることもできる。また、上記実施形態では、過剰間隙水がグラベルドレーン22を通って地表に排水されるようにしているが、グラベルドレーン22の上端に透水性の排水溝を設け、過剰間隙水を排水溝に排水するようにしてもよい。また、上記第3実施形態では、グラベルマット31の上方に舗装層26を形成しているが、グラベルマット31を路盤24とみなし、グラベルマット31の上に直接舗装を形成してもよい。さらに、グラベルドレーン22やグラベルマット31の内部に有孔管を設置する形態なども可能である。この他、各要素の具体的寸法や、配置、材料などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した本発明に係る液状化対策構造20、30、40の各要素は、必ずしも全てが必須ではなく、適宜取捨選択可能である。
Although the specific embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above-described embodiment, the
3 駐輪場(対象領域)
4 電気室(対象領域)
5 置場(対象領域)
6 アプローチ(対象領域)
7 駐車場(対象領域)
10 液状化地盤(対象地盤)
13 液状化層
14 非処理層
15 処理層
20、30、40 液状化対策構造
21 浅層改良層
22 グラベルドレーン
23 タイル舗装
23a 貫通孔
24 路盤
25 アスファルト舗装
25a 貫通孔
26 舗装層
27 蓋部材
31 グラベルマット
50 モデル地盤
51 表層非液状化層
52 深部液状化層
H 液状化層13の厚さ(地表から液状化層13の下端までの深さ)
H1 グラベルドレーン22の深さ(処理層15の厚さ)
H2 非処理層14の厚さ
H50 モデル地盤50の地表から深部液状化層52の下端までの深さ
H51 表層非液状化層51の厚さ
H52 深部液状化層52の厚さ
3 Bicycle parking lot (target area)
4 Electric room (target area)
5 Place (target area)
6 Approach (target area)
7 parking lot (target area)
10 Liquefied ground (target ground)
13
50 model ground
51 surface non-liquefied layer
52 Deep Liquefaction Layer H Thickness of Liquefaction Layer 13 (depth from the ground surface to the lower end of the liquefaction layer 13)
Depth of H1 gravel drain 22 ( thickness of processing layer 15 )
Thickness of H2
Depth from the ground surface of the H50 model ground 50 to the lower end of the
H51 Thickness of surface non-liquefied layer 51
H52 Thickness of
Claims (1)
表層に存在する表層非液状化層の下方に深部液状化層が存在するモデル地盤において、地震により前記深部液状化層が液状化した時に液状化の影響が当該モデル地盤の地表に及ばなくなるために必要な前記表層非液状化層の厚さが、当該モデル地盤の前記地表から前記深部液状化層の下端までの深さが大きいほど大きく、かつ地震の最大加速度が大きいほど大きくなる所定の関係に従って、前記所定の深さを、前記対象地盤の地表から前記液状化層の下端までの深さ及び前記対象地盤において液状化の影響を前記地表に及ぼさなくする地震の最大加速度の設計値に応じた前記表層非液状化層の前記厚さの値に設定することを特徴とする液状化対策構造の設計方法。 At least one of a pavement layer consisting of roadbed and pavement and a shallow improvement layer, which is constructed on the target ground where a liquefaction layer exists on the surface layer or near the surface layer, and is formed over the entire target area, and distributed arrangement in the target area And a method for designing a liquefaction countermeasure structure having a gravel drain that is formed substantially vertically with a lower end having a predetermined depth that does not reach the lower end of the liquefaction layer,
In the model ground where the deep liquefaction layer exists below the surface non-liquefaction layer existing in the surface layer, when the deep liquefaction layer liquefies due to an earthquake, the influence of liquefaction does not reach the surface of the model ground. According to a predetermined relationship, the required thickness of the surface non-liquefaction layer increases as the depth from the surface of the model ground to the lower end of the deep liquefaction layer increases and increases as the maximum earthquake acceleration increases. , The predetermined depth according to the depth from the ground surface of the target ground to the lower end of the liquefaction layer and the design value of the maximum acceleration of the earthquake that does not influence the liquefaction on the ground surface in the target ground A method for designing a liquefaction countermeasure structure, characterized in that the thickness of the surface non-liquefaction layer is set to the value of the thickness.
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