JPS62260919A - 基礎地盤の耐震補強方法 - 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】 ＬｌＬ些孔肚列川 本用明は、ボックス・掘δ；１道路等の半地下ｔ＋１７
造物や浄化槽・下水管等の中空埋設物などの土木捕遺物
あるいは地上の１！！築構造物を地下水位の比較的高い
砂質地盤に安全に構築するための基礎地盤の耐震補強方
法に関するものである。

Ａ製Δ皮凱 一般に、砂・砂れき・埋立地・しゅんせつ地盤等で・地
下水位が比較的高い砂質地盤では、地震時に液状化現象
が生じ易くて地盤が破壊する恐れがあり、震災時の交通
輸送路を確保する必要から、この上うな砂質地盤に主要
幹線掘割道路を構築する場合には、第１２図に示すよう
１こ、例えば道路幅力弓５〜４ｆ）ｍ″Ｃ−深さが５〜
１０ｍ程度の鉄筋コンクリート製の道路２では、そのコ
ンクリート路床２ａの厚みを１　、５　ｔｎ程度にする
と共に、側壁から外方に相当突出せしめるように耐震設
計することが義務づけられている。

しかし、このような構造では路床厚や突出幅が大きくて
大量の鉄筋やコンクリート資材を必要とするだけでなく
、工期が良くて施工費が高くなる等の問題、τ気があり
、その改善が要請されていた。

この要請に応えるため、第１３図に示すように道床下方
の砂質土中に液剤やセメント１０を混入して固化したり
、第１４図に示すように道路２の両性側に連続壁１１を
設ける等の固化方法による改善案があった。

また、第１５図に示すように道路２の下側及び両側部の
地盤１を締固める方法や、さらにＰｔ５１６図に示すよ
うに砂やれき等から成る排水杭１２を打設する工法があ
った。

免ル嵩′　しようとするも　、綿 しかしながら、上記固化方法では、例乏ばソイルモルタ
ル不軌等には引張強度がなくて地震により容易にせん断
されてしまったり、連続壁１１では路床２ａの中央部に
沈下が生じ易い等の問題点があり、また上記締固め方法
では、施工範囲が広くて工事が大型になり、工期が良く
なったり施工費が高くつく等の問題点があり、さらに排
水抗力法では水平水頭差がない部分での排水：上行われ
ず、しかも道路２の浮上りは防止できても排水による沈
下が生じてしまう等の問題点があった。

１囚１す■σ 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、その目的とするところは、安価で短期間に施工
することが出来るだけでなく、補強効果の高い基礎地盤
の耐震補強方法を提供することにある。

１亀６　ａγ決士るｒこめの−・ｐ１ 本発明の基礎地盤の耐震補強方法は、剛性が高い芯材の
周囲に砂との摩擦力が大きい摩擦材を付着せしめた補強
不軌を土木構造物あるいは建築構造物の下方または側方
の基礎地盤中に群打設することを特徴とするものであり
、該基礎地盤が地下水１ケの比較的高い砂質地盤であり
、また上記補強不軌をｊγを換率灼７％で均等に群打設
することを待量とし、さら（こ該補強不軌の杭頭な構造
物から離間せしめることを特徴とするものである。

また、本：傾の第２の発明の耐震補強方法は、剛性が高
い芯Ｈの周囲に砂とのｒ−担力が大きく地盤中の過剰間
隙）ｉ（！−ｆｉを消散させる徘ボ摩擦材を定心せしめ
た排水補強小杭を土木構造物あるいは建築構造物の下方
または側方の基礎地盤中に群打設することを１、！Ｆ徴
とするものである。

禾１■性 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説Ｕ
月する。

第１図において、１は地下水位ＷＬの比較的高い砂質地
盤であって、その中に鉄筋コンクリート製の掘割道路２
が構築されている。

該掘削道路２の下側および外側近傍の砂質地盤１中には
多数の補強不軌３がほぼ均等間隔で群打設されている。

各補強不軌３の太さ・打設本数・間隔等は、後述するよ
うに本発明者の実験によると、ｎ　ＥＡ／Ａｓ　（Ｋｇ
　ｆ　／ｃ　ｍ　２）　［ただし、＋１は補強不軌の本
数、Ｅはヤング率、Ａは１本の補強不軌の断面積、Ａｓ
は施工地盤の底面積で・ある。１というパラメーターで
決定されることが解ると共に、その置換率（Ａ　Ｘｎ　
／　Ａ！３）　Ｘ　１００は７９６程度が効果的で・あ
り、それ以下では沈下して構造物が破壊−ｒるおそれが
あり、それ以北でも効果は変わらず無意味であることか
解った。

該補強手拭３は、１＠２図に示すように芯材３ａとその
外表面に付着された摩擦材３らから構成されている。

該芯材３ａは、例えばＰＣ棒・鉄筋棒・アルミ今金棒・
鉄筋かご等の金属材料あるいは合成ＯＩ脂等の非金属材
料で引張り・圧縮・曲げ・座屈等に強い剛性を有する材
質であって、ヤング率Ｅ≧１０”ｋｇｆ／ａｍ２のもの
あれば、いずれでもよく、その直径は５〜１（ｌｏ＋ｏ
−程度のものが好ましい。

また、上記摩擦材３ｂは、直径５〜２０ｍｍ程度の荒目
砂等の粒状体であって、例えばエポキン系接着剤等の合
成！［ｌ接着剤により上記芯材３ａの外表面に強固に接
着され、周囲の砂との間で摩擦係合できるようになって
いる。この砂との摩擦力は砂の内部摩擦力よりも大きく
なっている。尚、芯材３ａの外表面に凹凸加工または多
数の棒状、扱状等の小突出物を形成または固着して、上
記摩擦材３ｂとしてもよい。

再び第１図において、上記補強不軌３は砂質地盤１の下
方の支持層４にわずかに（例えば１０ｃｍ程度）差込ん
だり根固めしてもよく、あるいは支持層４の表面上に単
に置いた状態にしてもよく、さらに支持Ｊｒ４４の表面
から多少離して浮かせた状態に設置してもよい。

一方、補強手拭３の杭頭部は掘割道路２の路床２ａの下
面に固定することなく、これから離間しておく。尚、路
床２ａの下面にグラベルマ・／トを敷設し、この中に上
記抗頭を自由に挿入してもより１゜ 本実施例は以上のように構成されているので、例えばｆ
５３図（Ａ）に示すように上記地盤１に地震によるせん
断応力τが発生して、第３図（Ｂ）に示すようにせん断
変形を生じてもこれと同一の挙動をする補強手拭３は相
当高い引張剛性を有するので、上記変形に伴って該補強
不軌３内には打力Ｔが生じ、その反力として補強手拭３
の周囲の砂質土には、第３図（Ｃ）に示すような、拘束
力′Ｆ′が生じて地盤１を締固めることが理解される。

また、第４図＜Ａ）に示すように、地盤１に掘割道路２
等の荷重による圧縮力Ｐが働くと、補強手拭３にも圧縮
応力Ｒが生ずるが、該補強手拭３は相当高い圧ｍ剛性を
示すので、その反力として補強手拭３の周囲の砂質土に
第４図（Ｂ）に示すような拘束力Ｒ′が生じ、上記圧縮
力Ｐに抵抗して地盤１の沈下が抑８１１することが理解
される。

第５図は本願１２の発明の実施例を示すもので、掘割道
路２の下側および外側の地盤１中には２０〜３０ｃｍ程
度の直径を有する多数の排水補強手拭５がほぼ均等に群
打設されている。

上記排水補強手拭５は、第６図に示すように芯材５ａと
その外周部に定着された排水摩擦材５ｂから構成されて
いる。該芯材５ａは上記実施例の芯材３ｕとほぼ同じ剛
性と外径寸法を有すると共に、その外周部には排水摩擦
材５ｂの定着効果を高めるための表面加工・処理が施さ
れている。

また、上記排水摩擦材５ｂは、例えば、れきや砂利等を
セメントで固めたものであるが、多数の連通した空隙を
有すると共に、周囲の砂と摩擦係合することが出来、上
記芯材５ａに確実に定着できるものであればいずれの材
料でもよい。

再び第５図において、上記排水補強小杭５の下端部は支
持層４に根固めしてもしなくてもよく、またその枕頭は
地表面および掘削道路２の外周部に敷設されたグラベル
マツトロ内に自由１こ差込まれている。該グラベルマノ
トロは、例えば砂利またはポーラスコンクリート等によ
り５０〜１００ｃｍ程度の厚さに構成されている。

従って、本実施例では地震が生じた場合、上記第３図お
よび第４図で説明した補強手拭３と同様の挙動を示して
地盤１を強化すると共に、排水摩擦材５ｂを通じて杭周
辺の地盤１内に生°二た過剰間隙水を吸水して上昇せし
め、−上記グラベルマント６を通じて排水することも出
来る。しかし、本発明の排水補強手拭５は、単に杭周辺
て゛の過剰間隙水圧を消散させる程度のものであって、
地盤沈下の原因になる排水効果は積極的；こｐＨ待して
いな次に、上記排水補強手拭５の打設方法について説明
する。

まず、１７Ａ図に示ｔようにケーシング７内でアースオ
ー〃−８を回転させて土砂を掘削しながら排出し、ケー
シング７を地盤１中に打込む。

例えば、ｎＥＡ／Ａｓ　＝５０００とすると、掘削径３
０ｃ１１１、杭中心の打設間隔１．５−２．０Ｉ＋＋ど
なる。

次に、アースオー７ｙ−８を引抜いて、？ｌ５７Ｂ図に
示すように排水摩擦材５ｂをケーンング７内に投入する
。この排水摩擦材５ｂは、図示のように細粒分を取り除
いて粒径を均一にした砂利または砕石とセメントとを混
合して、がらねすしたらのである。

続いて、第７Ｃ図に示すように芯材５ａをバイブロ又は
打込みで挿入し、その後、第７Ｄ図に示すように上記ケ
ーシング７を引抜き、最後に、第７ＦＪｌに示すように
排水補強手枕５の上部に水平に砂利９を敷き均す。この
とき、上記排水補強手枕５の杭頭を２０ｃｍ程度砂利９
中に挿入する。このように、芯材５ａの周囲にポーラス
な排水摩擦材５ｂが形成され、しかも砂利がセメントに
より芯材５ａに定着されている。

第８図は、曲述のパラメーターｎＥＡ／Ａｓ値と地盤の
地震せん断強度の増加率との関係を示すグラフであり、
これによりｎＥＡ／Ａｓ値が地震せん断強度のパラメー
タとなることが理解て゛きる。

第９図は、地震時のせん断応力比と鉛直方向の変形量を
示すグラフであり、パラメーターｎＥＡ／Ａｓが増加す
るにしたがって変形しにくいことが解る。

！５１０図およＶ第１１図は、地震力と過剰間隙水圧比
とを示すグラフであり、地震力が大きくなっても過剰間
隙水圧がそれほど大きくならないことが解る。

４哩へ飢及 （１）地震時のせん断ひずみに伴って、不軌が地盤と同
一の単純せん断変形して、その摩擦材により周囲の砂質
土が締固められるので、地盤が補強され、制置および砂
腹状化抵抗等の効果がある。

（２）施工が簡単で材料費や施工費が安く、工期が短縮
できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１発明方法の一実施例を示す説明図、第
２図（Ａ）は補強小杭の一部拡大斜視図、（Ｂ）はその
平断面図、第３図（Ａ）〜（Ｃ）および第４図（Ａ）（
Ｂ）はそれぞれ補強小杭の作用の説明図、第５図は本願
１２発明の一実施例を示す説明図、第６図の（Ａ＞は排
水補強手枕の一部拡大斜視図、ＣＢ）はその平断面図、
第７Ａ図〜第７Ｅ図は排水補強手枕の施工作業を順次示
す説明図、ｆ：ｔＳ８図はパラメーターｎＥＡ／Ａｓ値
と地盤の地震せん断強度の増加率との関係を示すグラフ
、第９図は地震時のせん斯応力比と鉛直方向の変形量を
示すグラフ、第１０図および第１１図は地震力と過剰間
隔水圧比とを示すグラフ、第１２図〜第１６図は従来の
耐震施工例を示す図である。 １・・砂質地盤、２・・・掘側道路、３・・・補強小杭
、３ｄ・・・芯材、３ｂ−摩擦材、４・・・支持層、５
・・・排水補強手枕、５ａ・・・芯材、５ｔ＋・・・排
水摩擦材、６・・・グラベルマットっ 第１図 第２回 （Ａ） （Ｂ） 第５図 員８図 ｎＥＡ、／Ａｓ（Ｋｇｆ／ｃｍ２） ＼ハｓ　’　　Ｑ’！ａ＜＄１：するべｊＣＨ（Ｃｍ’
）第９図 第１１図 シ球−ン郵（１ぐ３る七＝ム、邊γｒγＮ−力。 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）剛性が高い芯材の周囲に砂との摩擦力が大きい摩
   擦材を付着せしめた補強小杭を土木構造物あるいは建築
   構造物の下方または側方の基礎地盤中に群打設すること
   を特徴とする基礎地盤の耐震補強方法。
2. （２）上記基礎地盤が地下水位の比較的高い砂質地盤で
   あることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載
   の基礎地盤の耐震補強方法。
3. （３）上記補強小杭を置換率約７％で均等に群打設する
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の基礎地盤の耐震補強方法。
4. （４）上記補強小杭の杭頭を構造物から離間せしめるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれかの項に記載の基礎地盤の耐震補強方法。
5. （５）剛性が高い芯材の周囲に砂との摩擦力が大きく地
   盤中の過剰間隙水圧を消散させる排水摩擦材を定着せし
   めた排水補強小杭を土木構造物あるいは建築構造物の下
   方または側方の基礎地盤中に群打設することを特徴とす
   る基礎地盤の耐震補強方法。
6. （６）上記基礎地盤が地下水位の比較的高い砂質地盤で
   あることを特徴とする前記特許請求の範囲第５項に記載
   の基礎地盤の耐震補強方法。
7. （７）上記排水補強小杭を置換率約７％で均等に群打設
   することを特徴とする前記特許請求の範囲第５項または
   第６項に記載の基礎地盤の耐震補強方法。
8. （８）上記補強小杭の杭頭を構造物から離間せしめるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第５項ないし第７項
   のいずれかの項に記載の基礎地盤の耐震補強方法。