地中構造物の直下地盤の液状化対策設備並びに盛土の直下地盤の液状化対策設備及び工法
【課題】 地盤の液状化によって地中構造物の沈下・浮き上がりや盛土の崩壊を、過剰間隙水圧の消散効果と地盤補強効果によって、地盤の液状化で生じる土の回り込みを効果的に抑制して防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができる地中構造物の直下地盤、更に盛土の直下地盤の液状化対策設備を提供すること。
【解決手段】 地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７から、又は盛土３４の長手方向におけるのり尻３９部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管１１と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管１２とが対を成して構成されている。
【解決手段】 地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７から、又は盛土３４の長手方向におけるのり尻３９部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管１１と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管１２とが対を成して構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の液状化による地中構造物の浮き上がりを防止する対策としての地中構造物の直下地盤の液状化対策設備及び工法、更に地盤の液状化による盛土の崩壊を防止する対策としての盛土の直下地盤の液状化対策設備及び工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
兵庫県南部地震を契機として、社会資本による耐震性の向上が強く求められている。下水道施設などの地中構造物の地震の被害は、地盤の液状化によるものが最も多いため、地盤の液状化による被害を軽減するための対策が求められている。
【０００３】
また、兵庫県南部地震、新潟中越地震などの巨大地震において、盛土は、甚大な被害を受けた。震災調査報告書には、道路の崩壊箇所には盛土の部分が多数存在し、その崩壊箇所の周辺は、地下水位が高く、水分を多く含んだ状態であったと報告されている。これまでの盛土の設計は、復旧の容易性やコスト面から、耐震設計がなされていなかったが、盛土に対しても、緊急時の物資輸送や避難経路を確保する等の理由から、液状化対策を含む十分な耐震性を持たせることが重要であると考えられている。
【０００４】
ここで、道路の補強に関する最重要課題は、最小限の費用で必要とされる機能を発揮する工法及び設備の選定である。道路の性質上、１箇所が崩壊していれば、他の箇所が崩壊していなかったとしても、緊急輸送の道路としての機能に大きな障害が生じるため、経路全体に少なくとも最小限の補強が必要だからである。これは鉄道においても同様である。従って、耐震強度が不足している盛土の耐震補強を簡易かつ安価に実施可能である工法及び設備が、地震の防災対策を推進する点で望まれる。
【０００５】
一般に地盤の液状化現象とは、地震時に地盤の間隙水圧が上昇すると共に、地盤が剪断変形して地盤が流動化する現象を意味している。地下水で緩く飽和していた砂層等の地盤が地震動によって激しくゆらされた場合、砂の粒子のかみ合わせがはずれて砂の粒子が浮遊した液体状態となり、間隙水圧が上昇する（過剰間隙水圧）ことによって、砂や水が地表に噴出し、地表面が沈下して、種々の被害が発生する。
【０００６】
地盤の液状化対策として、従来から様々な方法が提案されているが、これらの原理を大別すると、地盤が液状化しても構造物が安全なように設計する対策と、地盤の液状化の発生を防止する対策に分類される。前者の液状化しても構造物が安全なように設計する方法の代表例として、液状化の程度を考慮した杭基礎工法等が挙げられる。一方後者については、液状化の原理に基いていくつかの対策が提案されている。このうち、既設の地中構造物や盛土を対象とした場合の代表例としては、鋼矢板等で地盤を囲み、地震時あるいは液状化時の地盤のせん断変形を抑制する鋼矢板壁工法等が挙げられる。
【０００７】
また、特許文献１には、構造物のフーチングに、その上面から下面に抜けるように設けた貫通孔と、この貫通孔からフーチングの直下地盤に挿入され、フーチングの直下地盤の液状化予測層からフーチングの上面に達するドレーンを形成する透水性の排水管とを備えたことを特徴とする構造物直下地盤の液状化対策装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５４５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、鋼矢板壁工法では、地震時に矢板に作用する土圧に対して矢板が健全であることが前提となるが、巨大地震にも対処し得る状態にすると、矢板の曲げ剛性及び支持地盤への貫入長が大きくなるため、経済性が損なわれてしまう問題がある。また、路面下の地中構造物を対象とした場合においては、鋼矢板壁工法では、地上部まで鋼矢板が残置するため、この撤去作業に多くの時間とコストがかかり、交通規制による渋滞を引き起こすという問題がある。
【００１０】
また、鋼矢板壁工法の浮き上がり量は、矢板内での回り込みによる浮き上がり量と矢板たわみによる浮き上がり量の和で予測されるため、構造物との離隔と矢板の剛性が対策効果の決め手となるが、地中構造物の場合には、通常マンホール、枝管等があり、所々で矢板壁の欠損箇所が生じるため、対策効果が十分発揮されないことも生じ得る問題がある。
【００１１】
また、自立式の鋼矢板壁工法は、施工が容易で経済的な工法であるが、矢板壁が自立式となるため、巨大地震に対しては、矢板の曲げ剛性および支持地盤への貫入長を大きくする必要が生じることから、経済性が損なわれる場合がある。また、鋼矢板壁を補強するためにタイロッドを併用する工法では、自立式の鋼矢板壁工法に比べ、矢板の曲げ剛性および支持地盤への貫入長を小さくすることができるが、既設盛土ののり尻を水平方向に貫通させるため、施工性に課題が残る。さらに、いずれの場合も盛土のせん断変形による沈下の被害を抑えることはできない問題がある。
【００１２】
一方、特許文献１に記載された発明においては、地盤の液状化によって地盤が流動することによる地中構造物の沈下・浮き上がりの問題について、更に地盤液状化による盛土の崩壊の問題については全く考慮されていない。
【００１３】
本発明の目的は、地盤の液状化によって地盤が流動することによる地中構造物の沈下・浮き上がりや盛土の崩壊を、過剰間隙水圧の消散効果と地盤補強効果によって、地盤の液状化で生じる土の回り込みを効果的に抑制して防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができると共に、施工の効率化及び建設費の低減に寄与する地中構造物の直下地盤の液状化対策設備及び工法、更に盛土の直下地盤の液状化対策設備及び工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備は、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
共同溝、下水道管、専用配線管等のライフライン等の構造物を地中に設置する場合、地中にはこれら地中構造物を確実に固定する手段がなく、孤立した状態となる。地盤が流動しなければ、地中構造物の移動は起こりえないが、巨大地震による地盤の液状化によって地中に存在する土の移動が起こると、この土の移動に起因して、地中構造物の浮き上がりや沈下が発生する。
【００１６】
本発明によれば、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管とで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００１７】
また、本発明によれば、従来の鋼矢板工法では大型の施工機械が必要となり、近接施工も困難な場合が多いが、鋼矢板を用いずに、ドレーン管を用いるため、小型機械での施工及び近接施工が可能となるだけでなく、低振動、低騒音となり、周辺環境への影響が少なく、民家等が近い箇所でも施工することが可能となる。さらに、局限的な適用性も高くなることから、施工の効率化及び建設費の低減に寄与するのに加え、マンホール、枝管等により、矢板壁の場合には欠損箇所が生じる場所であっても、過剰間隙水圧の消散効果を簡易かつ経済的に得ることができるようになる。さらに、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も当該ドレーン管を用いたことにより容易であるため、将来の他の工事計画などに支障が生じない。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１の態様において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第１の態様による作用効果に加えて、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が交互に千鳥状に配列されているため、前記液状化しない壁を効率的に形成することができ、以て一層効果的に液状化地盤の地中構造物下方への回り込みが抑制されるようになる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１又は第２の態様において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第１又は第２の態様による作用効果に加えて、ドレーン管の打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されているため、引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより強固となる。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１から第３のいずれかの態様において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、第１から第３のいずれかの態様による作用効果に加えて、ドレーン管は補強材により補強されているため、巨大地震においても地盤補強効果が確実に発揮され、液状化地盤の回り込みも一層抑制されるようになる。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策工法の発明は、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設する鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設する傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とするものである。
本発明に係る工法によれば、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
本発明の第６の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、盛土ののり尻部分から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーンとで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
【００２４】
すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によってのり尻がしっかり抑えられて、のり尻の崩落が抑制される。従って、地盤の液状化による盛土の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。このように本発明によれば、従来の盛土のみ又は液状化対策のみを対象とした場合と異なって、地盤の液状化対策と盛土の安定化を同時に行うことができる。
【００２５】
また、本発明によれば、鋼矢板の代わりに、ドレーン管を用いるため、小型機械での施工及び近接施工が可能となり、盛土近傍に厳しい用地制限がある場合であっても、のり面上での小型機械の施工が可能となって、用地制限内での施工が可能となることに加え、低振動、低騒音となり、周辺環境への影響が少なく、民家等が近い箇所でも施工することができる。
【００２６】
さらに、局限的な適用性が高く、盛土の軸方向に直交するボックスカルバート、管渠等の近傍や橋台背面、切盛境等の路面沈下の生じやすく段差が問題となる箇所に、限定して適用することもできることから、施工の効率化及び建設費の低減に寄与する。さらに、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も容易であるため、将来の計画などに支障が生じない。
【００２７】
本発明の第７の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６の態様において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第６の態様による作用効果に加えて、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が交互に千鳥状に配列されているため、前記液状化しない壁を効率的に形成することができ、以て一層効果的に盛土の崩落が防止されるようになる。
【００２８】
本発明の第８の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６又は第７の態様において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第６又は第７の態様による作用効果に加えて、ドレーン管の打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されているため、引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより強固となる。
【００２９】
本発明の第９の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６から第８のいずれかの態様において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、第６から第８のいずれかの態様による作用効果に加えて、ドレーン管は補強材により補強されているため、巨大地震においても地盤補強効果が確実に発揮され、地盤の回り込みも一層抑制されて、盛土本体がさらに安定する。
【００３０】
本発明の第１０の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策工法の発明は、盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とするものである。
本発明に係る工法によれば、第６の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備または工法によれば、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管とで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００３２】
本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備または工法によれば、盛土ののり尻部分から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーンとで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によってのり尻がしっかり抑えられて、のり尻の崩落が防止される。従って、地盤の液状化による盛土の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１と同じ液状化対策設備の平面図である。図３は、本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略図である。図４は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＡ−Ａ線断面図である。図５は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＢ−Ｂ線断面図である。図６は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＣ−Ｃ線断面図である。である。
【００３４】
図１に示すように、地中構造物の直下地盤の液状化対策設備１０は、地盤における透水層１５に配設されている地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７に溝９を設け、該溝９の底部から、所定間隔毎に、鉛直ドレーン管１１と地中構造物１４の外側下方に傾斜した傾斜ドレーン管１２が、図２に示したように交互に千鳥状に打設されている。鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２は透水層１５内で交差する位置関係で配設されているが、最上部が大きく離間せず略同じ位置にあれば両ドレーン１１と１２は必ずしも交差していなくてもよい しかし、図１のように両ドレーン１１と１２を交差構造に配置するのが好ましい。
ここで、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とを対を成して打設するのは、同じ本数のドレーン管を鉛直方向のみ打設した場合に比べ、地盤の液状化が生じた際に、地盤の流動を機械的に抑制するに際して、より効果的だからである。
【００３５】
鉛直ドレーン管１１は真に鉛直である必要は無く、ほぼ鉛直であれば足りる。本実施の形態では、傾斜ドレーン１２の傾きは鉛直方向に対して５〜６０度、望ましくは３０〜４５度であり、各ドレーン管１１と１２の隣り合う間隔は、５００〜１５００ｍｍである。鉛直ドレーン管１１及び傾斜ドレーン管１２は、その先端（下端）が透水層１５を貫通して不透水層１６に到達するように設けられている。各ドレーン管１１，１２を地盤中に打設した後は、前記溝９に砕石１３が敷設されて排水路６が形成される。
【００３６】
鉛直ドレーン管１１及び傾斜ドレーン管１２は、図３（ａ）に示すように、先端に打込みヘッド２１が設けられ、打込みヘッド２１の後方に螺旋状の溝穴２２ｃを有する排水部としてのスクリーン管２２が設けられ、スクリーン管２２の後方に無孔鋼管の開口端２３が設けられた構造となっている。打込みヘッド２１の先端付近は、本実施の形態では平面視で菱形形状部２１ａとなっており、この形状に基づく引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより増大した状態となっている。尚、引き抜き抵抗力を高める形状は、上記菱形に限定されず、銛形状等の他の形状でもよい。排水部としてのスクリーン管２２は、図３（ｂ）に示すように、円形を成すように複数本が配列された円形断面の芯材２２ｂの外周に、断面三角形の線材２２ａが頂部を内側にして螺旋状に巻かれて一体化された構成となっている。線材２２ａは、螺旋状に巻かれて隣り合う線材間に溝穴２２ｃが形成されている。スクリーン管２２の内径は、５０〜１５０ｍｍである。
【００３７】
スクリーン管２２としては、図４（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂが円形では無く頂部を有する形状であり、線材２２ａが断面円形のものであってもよい。また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂの内側にストレーナ処理された有孔管２２ｆが補強材として配置されていてもよく、図６（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂの内側に十字形鋼２２ｈが補強材として配置されていてもよい。スクリーン管２２の両端部には、雌ねじ２２ｄと雄ねじ２２ｅが切られ、有効管又は十字形鋼と溶接により接合されている。無孔鋼管の開口端２３は、スクリーン管２２とねじで接合されている関係上、容易に分離可能であるため、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も容易であり、将来の計画などに支障が生じないようになっている。
【００３８】
ドレーン管２０は、図３（ａ）に示すように、打込みヘッド２１が不透水層１６に配置され、排水部としてのスクリーン管２２が透水層１５及び排水路６としての砕石１３の層に配置され、開口端２３が埋戻し部２７に配置される。
【００３９】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。本実施の形態によれば、地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７から、排水部（２２）を有する鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
【００４０】
すなわち、ドレーン管１１，１２の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁７の働きと、更に該ドレーン管１１，１２自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物１４の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物１４の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００４１】
更に具体的に説明すると、各ドレーン管１１，１２におけるスクリーン管２２の周囲に存在する水は、液状化層となる透水層１５に接するスクリーン管２２の螺旋状の溝穴２２ｃからドレーン管２０の中に浸入する。ドレーン管２０に浸入した水は、ドレーン管２０の内部を通過して、排水路６としての砕石１３の層に接するスクリーン管２２の螺旋状の溝穴２２ｃから溢れ出て、排水路６から排出される。それ故、スクリーン管２２で挟まれた領域８は、最も水が排出されやすくなるため、最も液状化が起こりにくい部分となり、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって、巨大地震の際に、矢示１８で示した方向の液状化した土が流れることを阻止する。
【００４２】
すなわち本実施の形態では、両ドレーン管１１，１２自体と、これら鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２の間に挟まれた液状化されにくい地盤とによって強固な壁７が形成されていると言うことになる。これにより、該壁７が液状化地盤の流動を阻止し、地盤の液状化により地中構造物１４が沈下したり浮き上がるのを効果的に防止する。
【００４３】
なお、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備は、共同溝、下水道管、専用配線管等のライフライン等に適用可能であるが、局限的な適用性が高いため、例えば、下水道施設、水道施設、下水処理場施設、浄水場などにも有効である。
【００４４】
次に、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態について説明する。上述した地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の実施形態と同様の構成部分については同一符合を付してその説明は省略する。図７は、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。図８は、図７と同じ液状化対策設備の平面図である。図９は、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の他の一実施形態を示す正面図である。
【００４５】
図７に示すように、盛土の直下地盤の液状化対策設備３０は、盛土３４の長手方向におけるのり尻３９部分から、長手方向に沿って所定間隔毎に、鉛直ドレーン管１１と盛土３４の内側に傾斜した傾斜ドレーン管１２とが、交互に千鳥状に打設されている（図８）。鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。両ドレーン管１１，１２を地盤中に打設した後は、排水路６としての砕石１３が敷設され、掘削土等で地表面まで埋め戻される（埋戻し部、不図示）。
【００４６】
次に作用を説明する。盛土３４ののり尻３９近傍から、排水部（２２）を有する鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、各ドレーン管１１，１２の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁７の働きと、更に該ドレーン管１１，１２自体の地盤補強効果によってのり尻３９がしっかり抑えられて、のり尻３９の崩落が防止される。従って、地盤の液状化による盛土３４の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００４７】
なお、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備は、局限的な適用性が高く、図９に示すように、盛土３４の長手（軸）方向に直交するボックスカルバート３８、管渠等の近傍や橋台背面、切盛境等の路面沈下の生じやすく段差が問題となる箇所に、限定して適用することもできる。
【００４８】
本発明は上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本願発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１と同じ液状化対策設備の平面図である。
【図３】本発明に用いられるドレーン管の一例を示す図であり、（ａ）はドレーン管を打設した後の側面図、（ｂ）はドレーン管の排水部としてのスクリーン管の一部切欠の要部拡大斜視図を示す。
【図４】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面の断面図を示す。
【図５】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面の断面図を示す。
【図６】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）は、Ｃ−Ｃ断面の断面図を示す。
【図７】本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。
【図８】図７と同じ液状化対策設備の平面図である。
【図９】本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の他の一実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
６ 排水路、７ 壁、８ 液状化されにくい領域、１０ 地中構造物の液状化対策設備、１１ 鉛直ドレーン管、１２ 傾斜ドレーン管、１３ 砕石、１４ 地中構造物、
１５ 透水層、１６ 不透水層、１７ 地表側、２１ 打込みヘッド、２１ａ 銛形状部２２ スクリーン管、２２ａ 線材、２２ｂ 芯材、２２ｃ 溝穴、２２ｄ 雌ねじ、
２２ｅ 雄ねじ、２２ｆ 有孔管、２２ｈ 十字形鋼、２３ 開口端、２７ 埋戻し部、
３０ 盛土の液状化対策設備、３４ 盛土、３８ ボックスカルバート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の液状化による地中構造物の浮き上がりを防止する対策としての地中構造物の直下地盤の液状化対策設備及び工法、更に地盤の液状化による盛土の崩壊を防止する対策としての盛土の直下地盤の液状化対策設備及び工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
兵庫県南部地震を契機として、社会資本による耐震性の向上が強く求められている。下水道施設などの地中構造物の地震の被害は、地盤の液状化によるものが最も多いため、地盤の液状化による被害を軽減するための対策が求められている。
【０００３】
また、兵庫県南部地震、新潟中越地震などの巨大地震において、盛土は、甚大な被害を受けた。震災調査報告書には、道路の崩壊箇所には盛土の部分が多数存在し、その崩壊箇所の周辺は、地下水位が高く、水分を多く含んだ状態であったと報告されている。これまでの盛土の設計は、復旧の容易性やコスト面から、耐震設計がなされていなかったが、盛土に対しても、緊急時の物資輸送や避難経路を確保する等の理由から、液状化対策を含む十分な耐震性を持たせることが重要であると考えられている。
【０００４】
ここで、道路の補強に関する最重要課題は、最小限の費用で必要とされる機能を発揮する工法及び設備の選定である。道路の性質上、１箇所が崩壊していれば、他の箇所が崩壊していなかったとしても、緊急輸送の道路としての機能に大きな障害が生じるため、経路全体に少なくとも最小限の補強が必要だからである。これは鉄道においても同様である。従って、耐震強度が不足している盛土の耐震補強を簡易かつ安価に実施可能である工法及び設備が、地震の防災対策を推進する点で望まれる。
【０００５】
一般に地盤の液状化現象とは、地震時に地盤の間隙水圧が上昇すると共に、地盤が剪断変形して地盤が流動化する現象を意味している。地下水で緩く飽和していた砂層等の地盤が地震動によって激しくゆらされた場合、砂の粒子のかみ合わせがはずれて砂の粒子が浮遊した液体状態となり、間隙水圧が上昇する（過剰間隙水圧）ことによって、砂や水が地表に噴出し、地表面が沈下して、種々の被害が発生する。
【０００６】
地盤の液状化対策として、従来から様々な方法が提案されているが、これらの原理を大別すると、地盤が液状化しても構造物が安全なように設計する対策と、地盤の液状化の発生を防止する対策に分類される。前者の液状化しても構造物が安全なように設計する方法の代表例として、液状化の程度を考慮した杭基礎工法等が挙げられる。一方後者については、液状化の原理に基いていくつかの対策が提案されている。このうち、既設の地中構造物や盛土を対象とした場合の代表例としては、鋼矢板等で地盤を囲み、地震時あるいは液状化時の地盤のせん断変形を抑制する鋼矢板壁工法等が挙げられる。
【０００７】
また、特許文献１には、構造物のフーチングに、その上面から下面に抜けるように設けた貫通孔と、この貫通孔からフーチングの直下地盤に挿入され、フーチングの直下地盤の液状化予測層からフーチングの上面に達するドレーンを形成する透水性の排水管とを備えたことを特徴とする構造物直下地盤の液状化対策装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５４５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、鋼矢板壁工法では、地震時に矢板に作用する土圧に対して矢板が健全であることが前提となるが、巨大地震にも対処し得る状態にすると、矢板の曲げ剛性及び支持地盤への貫入長が大きくなるため、経済性が損なわれてしまう問題がある。また、路面下の地中構造物を対象とした場合においては、鋼矢板壁工法では、地上部まで鋼矢板が残置するため、この撤去作業に多くの時間とコストがかかり、交通規制による渋滞を引き起こすという問題がある。
【００１０】
また、鋼矢板壁工法の浮き上がり量は、矢板内での回り込みによる浮き上がり量と矢板たわみによる浮き上がり量の和で予測されるため、構造物との離隔と矢板の剛性が対策効果の決め手となるが、地中構造物の場合には、通常マンホール、枝管等があり、所々で矢板壁の欠損箇所が生じるため、対策効果が十分発揮されないことも生じ得る問題がある。
【００１１】
また、自立式の鋼矢板壁工法は、施工が容易で経済的な工法であるが、矢板壁が自立式となるため、巨大地震に対しては、矢板の曲げ剛性および支持地盤への貫入長を大きくする必要が生じることから、経済性が損なわれる場合がある。また、鋼矢板壁を補強するためにタイロッドを併用する工法では、自立式の鋼矢板壁工法に比べ、矢板の曲げ剛性および支持地盤への貫入長を小さくすることができるが、既設盛土ののり尻を水平方向に貫通させるため、施工性に課題が残る。さらに、いずれの場合も盛土のせん断変形による沈下の被害を抑えることはできない問題がある。
【００１２】
一方、特許文献１に記載された発明においては、地盤の液状化によって地盤が流動することによる地中構造物の沈下・浮き上がりの問題について、更に地盤液状化による盛土の崩壊の問題については全く考慮されていない。
【００１３】
本発明の目的は、地盤の液状化によって地盤が流動することによる地中構造物の沈下・浮き上がりや盛土の崩壊を、過剰間隙水圧の消散効果と地盤補強効果によって、地盤の液状化で生じる土の回り込みを効果的に抑制して防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができると共に、施工の効率化及び建設費の低減に寄与する地中構造物の直下地盤の液状化対策設備及び工法、更に盛土の直下地盤の液状化対策設備及び工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備は、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
共同溝、下水道管、専用配線管等のライフライン等の構造物を地中に設置する場合、地中にはこれら地中構造物を確実に固定する手段がなく、孤立した状態となる。地盤が流動しなければ、地中構造物の移動は起こりえないが、巨大地震による地盤の液状化によって地中に存在する土の移動が起こると、この土の移動に起因して、地中構造物の浮き上がりや沈下が発生する。
【００１６】
本発明によれば、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管とで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００１７】
また、本発明によれば、従来の鋼矢板工法では大型の施工機械が必要となり、近接施工も困難な場合が多いが、鋼矢板を用いずに、ドレーン管を用いるため、小型機械での施工及び近接施工が可能となるだけでなく、低振動、低騒音となり、周辺環境への影響が少なく、民家等が近い箇所でも施工することが可能となる。さらに、局限的な適用性も高くなることから、施工の効率化及び建設費の低減に寄与するのに加え、マンホール、枝管等により、矢板壁の場合には欠損箇所が生じる場所であっても、過剰間隙水圧の消散効果を簡易かつ経済的に得ることができるようになる。さらに、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も当該ドレーン管を用いたことにより容易であるため、将来の他の工事計画などに支障が生じない。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１の態様において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第１の態様による作用効果に加えて、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が交互に千鳥状に配列されているため、前記液状化しない壁を効率的に形成することができ、以て一層効果的に液状化地盤の地中構造物下方への回り込みが抑制されるようになる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１又は第２の態様において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第１又は第２の態様による作用効果に加えて、ドレーン管の打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されているため、引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより強固となる。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第１から第３のいずれかの態様において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、第１から第３のいずれかの態様による作用効果に加えて、ドレーン管は補強材により補強されているため、巨大地震においても地盤補強効果が確実に発揮され、液状化地盤の回り込みも一層抑制されるようになる。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策工法の発明は、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設する鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設する傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とするものである。
本発明に係る工法によれば、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
本発明の第６の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、盛土ののり尻部分から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーンとで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
【００２４】
すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によってのり尻がしっかり抑えられて、のり尻の崩落が抑制される。従って、地盤の液状化による盛土の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。このように本発明によれば、従来の盛土のみ又は液状化対策のみを対象とした場合と異なって、地盤の液状化対策と盛土の安定化を同時に行うことができる。
【００２５】
また、本発明によれば、鋼矢板の代わりに、ドレーン管を用いるため、小型機械での施工及び近接施工が可能となり、盛土近傍に厳しい用地制限がある場合であっても、のり面上での小型機械の施工が可能となって、用地制限内での施工が可能となることに加え、低振動、低騒音となり、周辺環境への影響が少なく、民家等が近い箇所でも施工することができる。
【００２６】
さらに、局限的な適用性が高く、盛土の軸方向に直交するボックスカルバート、管渠等の近傍や橋台背面、切盛境等の路面沈下の生じやすく段差が問題となる箇所に、限定して適用することもできることから、施工の効率化及び建設費の低減に寄与する。さらに、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も容易であるため、将来の計画などに支障が生じない。
【００２７】
本発明の第７の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６の態様において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第６の態様による作用効果に加えて、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が交互に千鳥状に配列されているため、前記液状化しない壁を効率的に形成することができ、以て一層効果的に盛土の崩落が防止されるようになる。
【００２８】
本発明の第８の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６又は第７の態様において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、第６又は第７の態様による作用効果に加えて、ドレーン管の打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されているため、引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより強固となる。
【００２９】
本発明の第９の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策設備の発明は、第６から第８のいずれかの態様において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、第６から第８のいずれかの態様による作用効果に加えて、ドレーン管は補強材により補強されているため、巨大地震においても地盤補強効果が確実に発揮され、地盤の回り込みも一層抑制されて、盛土本体がさらに安定する。
【００３０】
本発明の第１０の態様に係る盛土の直下地盤の液状化対策工法の発明は、盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とするものである。
本発明に係る工法によれば、第６の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備または工法によれば、地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管とで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００３２】
本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備または工法によれば、盛土ののり尻部分から、排水部を有する鉛直ドレーン管と傾斜ドレーン管が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管と傾斜ドレーンとで挟まれた（囲まれた）領域は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域が液状化されずに一種の壁となって存在し続け、この壁の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、ドレーン管の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁の働きと、更に該ドレーン管自体の地盤補強効果によってのり尻がしっかり抑えられて、のり尻の崩落が防止される。従って、地盤の液状化による盛土の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１と同じ液状化対策設備の平面図である。図３は、本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略図である。図４は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＡ−Ａ線断面図である。図５は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＢ−Ｂ線断面図である。図６は、本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す両端の一部を断面で示した平面図（ａ）とＣ−Ｃ線断面図である。である。
【００３４】
図１に示すように、地中構造物の直下地盤の液状化対策設備１０は、地盤における透水層１５に配設されている地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７に溝９を設け、該溝９の底部から、所定間隔毎に、鉛直ドレーン管１１と地中構造物１４の外側下方に傾斜した傾斜ドレーン管１２が、図２に示したように交互に千鳥状に打設されている。鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２は透水層１５内で交差する位置関係で配設されているが、最上部が大きく離間せず略同じ位置にあれば両ドレーン１１と１２は必ずしも交差していなくてもよい しかし、図１のように両ドレーン１１と１２を交差構造に配置するのが好ましい。
ここで、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とを対を成して打設するのは、同じ本数のドレーン管を鉛直方向のみ打設した場合に比べ、地盤の液状化が生じた際に、地盤の流動を機械的に抑制するに際して、より効果的だからである。
【００３５】
鉛直ドレーン管１１は真に鉛直である必要は無く、ほぼ鉛直であれば足りる。本実施の形態では、傾斜ドレーン１２の傾きは鉛直方向に対して５〜６０度、望ましくは３０〜４５度であり、各ドレーン管１１と１２の隣り合う間隔は、５００〜１５００ｍｍである。鉛直ドレーン管１１及び傾斜ドレーン管１２は、その先端（下端）が透水層１５を貫通して不透水層１６に到達するように設けられている。各ドレーン管１１，１２を地盤中に打設した後は、前記溝９に砕石１３が敷設されて排水路６が形成される。
【００３６】
鉛直ドレーン管１１及び傾斜ドレーン管１２は、図３（ａ）に示すように、先端に打込みヘッド２１が設けられ、打込みヘッド２１の後方に螺旋状の溝穴２２ｃを有する排水部としてのスクリーン管２２が設けられ、スクリーン管２２の後方に無孔鋼管の開口端２３が設けられた構造となっている。打込みヘッド２１の先端付近は、本実施の形態では平面視で菱形形状部２１ａとなっており、この形状に基づく引き抜き抵抗力による地盤補強効果がより増大した状態となっている。尚、引き抜き抵抗力を高める形状は、上記菱形に限定されず、銛形状等の他の形状でもよい。排水部としてのスクリーン管２２は、図３（ｂ）に示すように、円形を成すように複数本が配列された円形断面の芯材２２ｂの外周に、断面三角形の線材２２ａが頂部を内側にして螺旋状に巻かれて一体化された構成となっている。線材２２ａは、螺旋状に巻かれて隣り合う線材間に溝穴２２ｃが形成されている。スクリーン管２２の内径は、５０〜１５０ｍｍである。
【００３７】
スクリーン管２２としては、図４（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂが円形では無く頂部を有する形状であり、線材２２ａが断面円形のものであってもよい。また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂの内側にストレーナ処理された有孔管２２ｆが補強材として配置されていてもよく、図６（ａ）（ｂ）に示すように、芯材２２ｂの内側に十字形鋼２２ｈが補強材として配置されていてもよい。スクリーン管２２の両端部には、雌ねじ２２ｄと雄ねじ２２ｅが切られ、有効管又は十字形鋼と溶接により接合されている。無孔鋼管の開口端２３は、スクリーン管２２とねじで接合されている関係上、容易に分離可能であるため、従来工法では困難である路面から下２．５ｍ以内の撤去作業も容易であり、将来の計画などに支障が生じないようになっている。
【００３８】
ドレーン管２０は、図３（ａ）に示すように、打込みヘッド２１が不透水層１６に配置され、排水部としてのスクリーン管２２が透水層１５及び排水路６としての砕石１３の層に配置され、開口端２３が埋戻し部２７に配置される。
【００３９】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。本実施の形態によれば、地中構造物１４の長手方向の側面近傍の地表側１７から、排水部（２２）を有する鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。
【００４０】
すなわち、ドレーン管１１，１２の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁７の働きと、更に該ドレーン管１１，１２自体の地盤補強効果によって、液状化地盤が地中構造物１４の下側へ回り込むことを効果的に防止し、以て地中構造物１４の浮き上がりや沈下を防止し、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００４１】
更に具体的に説明すると、各ドレーン管１１，１２におけるスクリーン管２２の周囲に存在する水は、液状化層となる透水層１５に接するスクリーン管２２の螺旋状の溝穴２２ｃからドレーン管２０の中に浸入する。ドレーン管２０に浸入した水は、ドレーン管２０の内部を通過して、排水路６としての砕石１３の層に接するスクリーン管２２の螺旋状の溝穴２２ｃから溢れ出て、排水路６から排出される。それ故、スクリーン管２２で挟まれた領域８は、最も水が排出されやすくなるため、最も液状化が起こりにくい部分となり、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって、巨大地震の際に、矢示１８で示した方向の液状化した土が流れることを阻止する。
【００４２】
すなわち本実施の形態では、両ドレーン管１１，１２自体と、これら鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２の間に挟まれた液状化されにくい地盤とによって強固な壁７が形成されていると言うことになる。これにより、該壁７が液状化地盤の流動を阻止し、地盤の液状化により地中構造物１４が沈下したり浮き上がるのを効果的に防止する。
【００４３】
なお、本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備は、共同溝、下水道管、専用配線管等のライフライン等に適用可能であるが、局限的な適用性が高いため、例えば、下水道施設、水道施設、下水処理場施設、浄水場などにも有効である。
【００４４】
次に、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態について説明する。上述した地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の実施形態と同様の構成部分については同一符合を付してその説明は省略する。図７は、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。図８は、図７と同じ液状化対策設備の平面図である。図９は、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の他の一実施形態を示す正面図である。
【００４５】
図７に示すように、盛土の直下地盤の液状化対策設備３０は、盛土３４の長手方向におけるのり尻３９部分から、長手方向に沿って所定間隔毎に、鉛直ドレーン管１１と盛土３４の内側に傾斜した傾斜ドレーン管１２とが、交互に千鳥状に打設されている（図８）。鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。両ドレーン管１１，１２を地盤中に打設した後は、排水路６としての砕石１３が敷設され、掘削土等で地表面まで埋め戻される（埋戻し部、不図示）。
【００４６】
次に作用を説明する。盛土３４ののり尻３９近傍から、排水部（２２）を有する鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン管１２が対を成して地盤中に打設されているため、鉛直ドレーン管１１と傾斜ドレーン１２とで挟まれた（囲まれた）領域８は、最も水が排出されやすくなることから、最も液状化が起こりにくい部分となる。巨大地震の際には、この領域８が液状化されずに一種の壁７となって存在し続け、この壁７の両側（周囲）の液状化した土の流れを阻止する働きをする。すなわち、各ドレーン管１１，１２の過剰間隙水圧の消散作用に基づく前記壁７の働きと、更に該ドレーン管１１，１２自体の地盤補強効果によってのり尻３９がしっかり抑えられて、のり尻３９の崩落が防止される。従って、地盤の液状化による盛土３４の崩壊が効果的に防止され、巨大地震時における対策地盤の安定性を十分確保することができるようになる。
【００４７】
なお、本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備は、局限的な適用性が高く、図９に示すように、盛土３４の長手（軸）方向に直交するボックスカルバート３８、管渠等の近傍や橋台背面、切盛境等の路面沈下の生じやすく段差が問題となる箇所に、限定して適用することもできる。
【００４８】
本発明は上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本願発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の地中構造物の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１と同じ液状化対策設備の平面図である。
【図３】本発明に用いられるドレーン管の一例を示す図であり、（ａ）はドレーン管を打設した後の側面図、（ｂ）はドレーン管の排水部としてのスクリーン管の一部切欠の要部拡大斜視図を示す。
【図４】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面の断面図を示す。
【図５】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面の断面図を示す。
【図６】本発明に用いられるドレーン管における排水部としてのスクリーン管の更に他の一例を示す図であり、（ａ）は両端の一部を断面で示した平面図、（ｂ）は、Ｃ−Ｃ断面の断面図を示す。
【図７】本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の一実施形態を示す縦断面図である。
【図８】図７と同じ液状化対策設備の平面図である。
【図９】本発明の盛土の直下地盤の液状化対策設備の他の一実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
６ 排水路、７ 壁、８ 液状化されにくい領域、１０ 地中構造物の液状化対策設備、１１ 鉛直ドレーン管、１２ 傾斜ドレーン管、１３ 砕石、１４ 地中構造物、
１５ 透水層、１６ 不透水層、１７ 地表側、２１ 打込みヘッド、２１ａ 銛形状部２２ スクリーン管、２２ａ 線材、２２ｂ 芯材、２２ｃ 溝穴、２２ｄ 雌ねじ、
２２ｅ 雄ねじ、２２ｆ 有孔管、２２ｈ 十字形鋼、２３ 開口端、２７ 埋戻し部、
３０ 盛土の液状化対策設備、３４ 盛土、３８ ボックスカルバート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項２】
請求項１において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材が設けられていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項５】
地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設する鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設する傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策工法。
【請求項６】
盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項７】
請求項６において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材が設けられていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項１０】
盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策工法。
【請求項１】
地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項２】
請求項１において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材が設けられていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項５】
地中構造物の長手方向の側面近傍の地表側から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設する鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設する傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策工法。
【請求項６】
盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管が地盤中に打設されていると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成して構成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項７】
請求項６において、前記鉛直ドレーン管と前記傾斜ドレーン管とが交互に千鳥状に配列されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記ドレーン管は、その先端に位置する打込みヘッドの先端付近が平面視で菱形形状に形成されていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項において、前記ドレーン管には、前記ドレーン管を補強する補強材が設けられていることを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策設備。
【請求項１０】
盛土の長手方向におけるのり尻部分から、前記長手方向に沿って所定間隔毎に、排水部を有するドレーン管を地盤中に打設すると共に、該ドレーン管は鉛直方向に打設された鉛直ドレーン管と鉛直方向と一定角度をなす傾斜方向に打設された傾斜ドレーン管とが対を成すように構成することを特徴とする地中構造物の直下地盤の液状化対策工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２９９６０５（Ｐ２００６−２９９６０５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２１１２９（Ｐ２００５−１２１１２９）
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
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