液状化対策装置
【課題】設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できるとともに、地震発生時に液状化層の不飽和化を即座に行って、液状化現象を軽減させることできる液状化対策装置を提供する。
【解決手段】透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地震を検出する地震検出手段３と、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えているので、地盤に液状化が生じる程度の地震が発生すると、破断手段によって膨張部材２が瞬時に破断されて、埋設管内部に間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【解決手段】透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地震を検出する地震検出手段３と、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えているので、地盤に液状化が生じる程度の地震が発生すると、破断手段によって膨張部材２が瞬時に破断されて、埋設管内部に間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震発生時に液状化現象を軽減させる液状化対策装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、地盤の液状化とは、含水率の高い地盤が地震により衝撃や振動を受けて変形することに伴い、土粒子間に飽和状態で存在している間隙水の水圧が急激に上昇し、その結果、土粒子間の摩擦抵抗が消失して地盤があたかも液体のように挙動して耐力を失ってしまう現象をいう。
そのような液状化を防止するための液状化防止方法の一例として、グラベルドレーン工法と呼ばれるものがある。この工法は、地盤中に設けられたドレーン柱に地下水を吸収させることで、周囲の土中で発生した間隙水圧の上昇を抑制し地盤液状化を抑止するといった工法である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１５８０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のグラベルドレーン工法では、形成されたドレーン柱内の間隙部（例えば充填されている礫同士の間隙）に周辺地盤の細粒分が流入して、係るドレーン柱の透水性を低下させ、地震時に発生が予想される過剰間隙水圧を吸収することが困難となってしまう問題がある。
つまり、施工後に時間が経過するほどドレーン柱の特性は失われて、当初考えられていた液状化防止効果を発揮することが難しくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できるとともに、地震発生時に液状化層の不飽和化を即座に行って、液状化現象を軽減させることできる液状化対策装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、
この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって、前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、破断手段によって膨張部材が瞬時に破断される。これによって埋設管内には、膨張部材によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管内部にその外周部に形成された孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材によって、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、例えば図４〜図６に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、
この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材２内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって膨張部材内の内圧が瞬時に減圧されて、膨張部材が収縮する。これによって埋設管内には、膨張部材によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管内部にその外周部に形成された孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材によって、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、例えば図７に示すように、請求項２に記載の液状化対策装置において、
前記埋設管１は、その外周部に複数の孔１ａが形成されることによって透水性を有し、
前記埋設管１の内側から取り付けられて、膨張している前記膨張部材２によって前記埋設管１の内面に押圧されることで、前記複数の孔１ａを閉塞する閉塞部材１５を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって膨張部材内の内圧が瞬時に減少されて、膨張部材が収縮する。したがって、埋設管の孔を閉塞していた閉塞手段は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、緩むかまたは外れるので、埋設管内部に孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、閉塞手段によって、孔からの埋設管内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、例えば図８および図９に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔１ａが形成された埋設管１と、
前記埋設管１の内側からそれぞれ取り付けられ、当該埋設管１内に封入された圧縮空気の圧力によって前記埋設管１の内周面に密着して前記複数の孔１ａを塞ぐ閉塞部材１５と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記埋設管１内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって埋設管内の内圧が瞬時に減少される。したがって、埋設管の孔を閉塞していた閉塞手段は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、緩むかまたは外れるので、埋設管内部に孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、閉塞手段によって、孔からの埋設管内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液状化対策装置において、前記埋設管１を複数備え、これら埋設管１が平面視において前記地盤に構築された建物５の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、複数の埋設管が平面視において前記地盤に構築された建物の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されているので、これら埋設管の内側にある地盤の液状化現象を確実に軽減させることができ、この結果、建物を保持できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地盤に液状化が生じる程度の地震が発生すると、埋設管内にその外周部に形成せれた孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る液状化対策装置の第１の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図２】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【図３】同、埋設管を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る液状化対策装置の第２の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図５】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【図６】同、埋設管を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る液状化対策装置の第２の実施の形態の変形例を示すもので、埋設管を示す斜視図である。
【図８】同、埋設管の孔およびその近傍を示す要部の拡大断面図であり、（ａ）は孔を栓部材によって閉塞した状態を示す図、（ｂ）は孔から栓部材が外れた状態を示す図である。
【図９】同、抜出防止部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る液状化対策装置の第３の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図１１】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係る液状化対策装置の実施の形態について説明する
（第１の実施の形態）
図１〜図３は第１の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図１に示すように、本実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えている。
【００１９】
前記埋設管１は、図３に示すように、例えば硬質の円筒状のポリエチレン管によって形成されており、その下端部は閉塞されている。また、埋設管１の上端部は開放しておいてもよいし、蓋をしてもよい。埋設管１の外周部には多数の孔１ａが形成されている。多数の孔１ａは、埋設管１の軸方向に所定間隔で形成されるともに、周方向にも所定間隔で形成されている。これら多数の孔１ａが形成されることによって埋設管１は透水性を有している。
そして、埋設管１は、地盤に構築された建物５の周囲を取り囲むようにして配置され、地盤にほぼ鉛直に埋設されるか、あるいは鉛直方向に対して若干傾斜させて埋設されている。埋設管１を地盤に埋設する場合、打設機によって、液状化の可能性のある地盤に打ち込むようにして打設するか、あるいはボーリングマシンによって地盤に孔を掘削し、この孔に挿入してもよい。埋設管１を地盤に打設によって埋設する場合、埋設管１の下端部を尖った形状にするのが好ましい。なお、地盤の地下水位は埋設管１の上端部付近となっている。
埋設管１の長さは特に限定するものではないが、例えば、通常の住宅等の建物５の周囲に埋設管１を１ｍ〜２ｍ程度の所定間隔で埋設する場合、７ｍ〜１０ｍ程度が望ましい。
【００２０】
膨張部材２は柔軟なゴム等によって円筒の袋状に形成されており、内部に圧縮空気が封入されることで弾性的に膨張している。この膨張した状態で膨張部材２は、埋設管１の内面（底面、内周面、蓋がある場合は上面）に、当該内面を押圧するようにして密着しており、これによって、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞され、地盤からの地下水の侵入を防止している。
なお、膨張部材２は、膨張した状態で埋設管１の内面、特に孔１ａが形成されている内周面に密着しているのが望ましいが、若干、隙間があってもよい。若干隙間がある場合、この隙間に若干量の地下水が流入して溜まる可能性があるが、膨張部材２によって、埋設管１の内部の殆どが占有されているので、埋設管１の内部全体に地下水が溜まることはない。
【００２１】
地震検出手段３としては、例えば加速度センサが使用される。この加速度センサによる地震検出手段３は、建物５の近傍の地盤に設置されており、破断手段４に電気的に接続されている。地震検出手段３は、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出した際に前記破断手段４に検出信号を出力するようになっている。
なお、地震検出手段３は、加速度センサに限らず、これに加えてまたは代えて、緊急地震速報を受信可能な手段を採用してもよい。
【００２２】
破断手段４は、図１に示すように、各埋設管１の上端部にそれぞれ設置されており、前記膨張部材２を突き破ることが可能な針部材４ａを備えている。この針部材４ａは下端部が尖っており、図示しないバネやソレノイド等によって、下降して埋設管１の上端部内側に突出して、膨張部材２を突き破るようになっている。
【００２３】
針部材４ａがバネによって下降する場合、バネを圧縮した状態で針部材４ａをストッパ等の規制部材によって、埋設管１の上端部近傍に保持しておき、地震検出手段３から検出信号が破断手段４に入力されると、ストッパによる規制が外れて、バネの復元力によって、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させるようになっている。
【００２４】
また、針部材４ａがソレノイドによって下降する場合、バネを埋設管１の上端部近傍に保持しておき、地震検出手段３から検出信号が破断手段４に入力されると、ソレノイドによって、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させるようになっている。
なお、埋設管１の上端部に蓋がされている場合、この蓋に針部材４ａが貫通可能な貫通孔を形成しておくのが望ましい。
【００２５】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号を破断手段４に入力する。すると、図２に示すように、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させる。
これによって埋設管１内には、膨張部材２が破裂した跡である破断片２ａが残るが、膨張していた膨張部材２によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管１内部に、その外周部に形成された孔１ａから間隙水Ｓを取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００２６】
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材２が埋設管１の内面に密着して、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・が閉塞されているので、地盤からの埋設管１内への地下水の侵入を防止できる。したがって、埋設管内に流入して溜まる地下水の量をほぼ無くすることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００２７】
なお、地震時に埋設管１内に取り込んだ間隙水（地下水）は、例えば、図３に示すように、埋設管１の上端部にサイフォン管６を接続し、このサイフォン管６から排水して、建物５の周囲の地盤に設けられている排水枡等を介して、下水管に排水すればよい。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図４〜図６は第２の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図４に示すように、第２の実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に空気が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えている。
【００２９】
第２の実施の形態の液状化対策装置は、埋設管１、膨張部材２、地震検出手段３等については前記第１の実施の形態の液状体対策装置と同様であるので、同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
図６に示すように、埋設管１の上端部は蓋によって閉塞されており、この蓋に配管７が取り付けられ、この配管７の下端部に前記膨張部材２の上端部が取り付けられている。配管７の内部と膨張部材２の内部は連通しており、配管７を介して、膨張部材２内に圧縮空気が充填されるようになっている。
【００３０】
図４に示すように、建物５の近傍の地盤には、空気供給装置１１が設置されており、この空気供給装置１１の空気供給管１１ａが連結配管１２に接続されている。
連結配管１２は、建物５の周囲を取り囲むようにして配置された前記複数の埋設管１・・・の上端部を繋ぐようにして水平環状に配置されており、当該連結配管１２にそれぞれ前記埋設管１の配管７の上端部が接続されている。
したがって、空気供給装置１１からの空気は、空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通して、埋設管１内の膨張部材２内に供給されるようになっている。そして、膨張部材２はその内部に空気が供給されて弾性的に膨張し、この膨張した状態で膨張部材２は、埋設管１の内面（底面、内周面、上面）に、当該内面を押圧するようにして密着しており、これによって、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞され、地盤からの地下水の侵入を防止している。
【００３１】
減圧手段１０は、前記空気供給管１１ａに取り付けられたリリーフ弁１０によって構成されている。このリリーフ弁１０には、地震検出手段３が電気的に接続されており、地震検出手段３は、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出した際に前記リリーフ弁（減圧手段）１０に検出信号を出力し、これによって、リリーフ弁１０が開放されるようになっている。リリーフ弁１０が開放されると、膨張部材２、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａ内の空気が大気に放出され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少されるようになっている。
【００３２】
なお、リリーフ弁１０には、圧力センサが設けられており、この圧力センサによって、膨張部材２および連結配管１２の内圧を検出し、この検出値が所定値以下になると、膨張部材２内の空気が自然減少したと判断して、空気供給装置１１を起動して、空気を空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通させて、埋設管１内の膨張部材２内に供給して、膨張部材２の内圧を所定の値に保持する。
また、リリーフ弁１０は、空気供給管１１ａに代えてまたは加えて、連結配管１２に設けてもよい。
【００３３】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって埋設管１内には、図５に示すように、膨張部材２が収縮した跡である収縮片２ｂが残るが、膨張していた膨張部材２によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管１内部に、その外周部に形成された孔１ａから間隙水Ｓを取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００３４】
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材２が埋設管１の内面に密着して、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞されているので、地盤からの埋設管１内への地下水の侵入を防止できる。したがって、埋設管１内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
さらに、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び膨張部材２に空気を充填し、当該膨張部材２を弾性的に膨張させることにより、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
【００３５】
（変形例）
図７〜図９は、第２の実施の形態の液状化対策装置の変形例を示すものである。この変形例では、埋設管１に形成された複数の孔１ａを閉塞する閉塞部材１５を備えている点が、第２の実施の形態の液状化対策装置と異なる。
閉塞部材１５としては、前記孔１ａに取り付けられる栓部材１５が使用されている。この栓部材１５は、円板部１５ａと、この円板部１５ａの中央部に立設された軸部１５ｂと、この軸部１５ｂの周囲に設けられたバネ（コイルバネ）１５ｃとによって構成されている。
【００３６】
このような栓部材１５は、埋設管１の内周面に、当該埋設管１の内側から孔１ａに軸部１５ｂを挿入することによって取り付けられている。軸部１５ｂを孔１ａに挿入した状態において、バネ１５ｃは圧縮されて、孔１ａの内面の段部に当接されている。さらに、栓部材１５の円板部１５ａは、膨張している膨張部材２によって埋設管１の内周面に直接または後述する抜出防止部材１６のフランジ部１７ｂを介して押圧されることで、孔１ａを閉塞している。したがって、膨張部材２内の内圧は、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きくなっている。
【００３７】
また、前記栓部材１５は、抜出防止部材１６によって、孔１ａからの完全な抜け出しが防止されている。この抜出防止部材１６はゴム製のものであり、図９に示すように、円筒状に形成されて、前記孔１ａに装着される装着部１７と、前記栓部材１５の円板部１５ａが当接される当接部１８と、この当接部１８を前記装着部１７に接離可能に接続する接続部１９とで構成されている。
【００３８】
前記装着部１７の先端部（図９において右端部）と基端部（図９において左端部）にはそれぞれ、外側に張り出すリング状のフランジ部１７ａ,１７ｂが形成されている。このような装着部１７は、図８に示すように、孔１ａに埋設管１の内側から挿入されて、先端のフランジ部１７ａが埋設管１の外周面の孔１９ａの周囲に係止され、基端のフランジ部１７ｂが埋設管１の内周面の孔１９ａの周囲に係止されることにより、孔１９ａに抜け出が防止された状態で取り付けられている。
前記当接部１８はリング状に形成されており、この当接部１８の内径は、栓部材１５の円板部１５ａ外径より小さくなっている。
前記接続部１９は、フランジ部１７ｂおよび当接部１８の外周方向に所定間隔で複数配置された帯状のものであり、その両端部がそれぞれ前記フランジ部１７ｂと当接部１８の外周縁部に連結されている。
上記のような抜出防止部材１６は、図８（ａ）に示すように、栓部材１５の軸部１５ｂが孔１９ａに挿入されて、前記膨張部材２が膨張している状態において、接続部１９が外側に張り出すようにして折り曲げられ、当接部１８が円板部１５ａを押圧した状態で、当該円板部１５ａに当接している。
【００３９】
このような変形例による液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）を検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、膨張部材２、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａ内の空気が大気に放出され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって、図８（ｂ）に示すように、膨張している膨張部材２によって埋設管１の孔１ａを閉塞していた栓部材１５は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力とバネ１５ｃによる圧力によって、孔１ａから外れる（栓部材１５の軸部１５ｃの先端部が孔１ａに残った状態で円板部１５ａが埋設管１の内周面から離れる）ので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、間隙水の圧力やバネ１５ｃによって栓部材１５が孔１ａから完全に外れようとすると、図８（ｂ）に示すように、抜出防止部材１６の接続部１９が真っすぐに伸びて当接部１８の移動を規制するとともにこの当接部１８に円板部１５ａが当接するので、栓部材１５のそれ以上の孔１ａからの抜け出を防止できる。したがって、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び膨張部材２に空気を充填し、当該膨張部材２を弾性的に膨張させることにより、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、孔１ａから外れていた栓部材１５を再び孔１ａに挿入して、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
なお、本実施の形態において、栓部材１５はバネ１５ｃを備えていなくてもよい。この場合、膨張部材２内の内圧を、地盤の地下水による自然水圧より大きく設定すればよい。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図１０および図１１は第３の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図１０に示すように、第３の実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔１ａが形成された埋設管１と、埋設管１の内側からそれぞれ取り付けられて、当該埋設管１内に封入された圧縮空気の圧力によって前記複数の孔１ａを塞ぐ閉塞部材１５と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって地盤に液状化が生じる程度の地震の揺れを検出した際に、埋設管１内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えている。
【００４１】
第３の実施の形態の液状化対策装置は、埋設管１、地震検出手段３、減圧手段１０、空気供給装置１１、連結配管１２等については前記第２の実施の形態の液状体対策装置と同様であるので、同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、第２の実施の形態で使用されていた膨張部材２を使用せず、埋設管１の上端部に配管７が接続され、この配管７が連結配管１２に接続されている。したがって、複数の埋設管１の内部と連結配管１２とは配管７を介して連通している。
【００４２】
前記閉塞部材１５は、第２の実施の形態における栓部材１５と同様の構成となっている。
このような栓部材１５は、埋設管１の内周面に、当該埋設管１の内側から孔１ａに軸部１５ｂを挿入することによって取り付けられている。軸部１５ｂを孔１ａに挿入した状態において、バネ１５ｃは圧縮されて、孔１ａの内面の段部に当接されている。さらに、栓部材１５の円板部１５ａは、埋設管１内に封入されている圧縮空気の圧力によって、埋設管１の内周面に押圧されることで、孔１ａを閉塞している。したがって、埋設管１の内圧は、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きくなっている。
また、栓部材１５は前記変形例と同様に、前記抜出防止部材１６によって、孔１ａからの完全な抜け出しが防止されている。
なお、本実施の形態において、栓部材１５はバネ１５ｃを備えていなくてもよい。この場合、埋設管１内の内圧を、地盤の地下水による自然水圧より大きく設定すればよい。
【００４３】
埋設管１内に圧縮空気を封入するには、埋設管１の孔１ａに栓部材１５の軸部１５ｃを挿入しておき、この状態で、空気供給装置１１を起動させることによって、この空気供給装置１１から圧縮空気を、空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通させて、埋設管１内に所定の内圧（大気圧以上でかつ、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きい圧力）となるように供給する。そして、この圧縮空気の圧力によって閉塞部材１５の円板部１５ａが押圧されて埋設管１の内周面に密着し、これによって複数の孔１ａが閉塞される。
なお、この状態において、各埋設管１、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａは等しい内圧となっている。
【００４４】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって、図９に示すように、孔１ａを閉塞していた栓部材１５は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力とバネ１５ｃによる圧力によって、孔１ａから外れるので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、栓部材１５によって、孔１ａからの埋設管１内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
また、間隙水の圧力やバネ１５ｃによって栓部材１５が孔１ａから完全に外れようとすると、抜出防止部材１６の接続部１９が真っすぐに伸びて当接部１８の移動を規制するとともにこの当接部１８に円板部１５ａが当接するので、栓部材１５のそれ以上の孔１ａからの抜け出を防止できる。したがって、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び埋設管１内に圧縮空気を充填することによって、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、孔１ａから外れていた栓部材１５を再び孔１ａに挿入して、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
【００４５】
なお、閉塞部材１５としては、前記栓部材１５に限らず、例えば、埋設管１の内周面に当接されたリング状の閉塞部材で構成してもよい。このリング状の閉塞部材は、例えば、埋設管１の軸方向に所定間隔で配置されることで、周方向に所定間隔で形成されている複数の孔１ａを一体的に閉塞するものである。
このようなリング状の閉塞部材は、埋設管１内の圧縮空気によって埋設管１の孔１ａを閉塞しているが、埋設管１内の内圧が減圧されると、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、内側に撓むようにして緩んで、孔１ａと閉塞部材との間に隙間が形成されるので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００４６】
なお、上記複数の実施の形態では、本発明に係る液状化対策装置を、住宅等の建物の周囲の地盤に設置する場合を例にとって説明したが、本発明は、これに限ることなく、例えばビル等の大型建物やその他の大型構造物の周囲の地盤に設置してもよく、さらには、建物や構造物に存在非存在に拘わらず、液状化の可能性が高い地盤に設置してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 埋設管
１ａ 孔
２ 膨張部材
３ 地震検出手段
４ 破断手段
５ 建物
１０ 減圧手段
１５ 閉塞部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震発生時に液状化現象を軽減させる液状化対策装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、地盤の液状化とは、含水率の高い地盤が地震により衝撃や振動を受けて変形することに伴い、土粒子間に飽和状態で存在している間隙水の水圧が急激に上昇し、その結果、土粒子間の摩擦抵抗が消失して地盤があたかも液体のように挙動して耐力を失ってしまう現象をいう。
そのような液状化を防止するための液状化防止方法の一例として、グラベルドレーン工法と呼ばれるものがある。この工法は、地盤中に設けられたドレーン柱に地下水を吸収させることで、周囲の土中で発生した間隙水圧の上昇を抑制し地盤液状化を抑止するといった工法である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１５８０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のグラベルドレーン工法では、形成されたドレーン柱内の間隙部（例えば充填されている礫同士の間隙）に周辺地盤の細粒分が流入して、係るドレーン柱の透水性を低下させ、地震時に発生が予想される過剰間隙水圧を吸収することが困難となってしまう問題がある。
つまり、施工後に時間が経過するほどドレーン柱の特性は失われて、当初考えられていた液状化防止効果を発揮することが難しくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できるとともに、地震発生時に液状化層の不飽和化を即座に行って、液状化現象を軽減させることできる液状化対策装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、
この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって、前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、破断手段によって膨張部材が瞬時に破断される。これによって埋設管内には、膨張部材によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管内部にその外周部に形成された孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材によって、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、例えば図４〜図６に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、
この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材２内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって膨張部材内の内圧が瞬時に減圧されて、膨張部材が収縮する。これによって埋設管内には、膨張部材によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管内部にその外周部に形成された孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材によって、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、例えば図７に示すように、請求項２に記載の液状化対策装置において、
前記埋設管１は、その外周部に複数の孔１ａが形成されることによって透水性を有し、
前記埋設管１の内側から取り付けられて、膨張している前記膨張部材２によって前記埋設管１の内面に押圧されることで、前記複数の孔１ａを閉塞する閉塞部材１５を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって膨張部材内の内圧が瞬時に減少されて、膨張部材が収縮する。したがって、埋設管の孔を閉塞していた閉塞手段は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、緩むかまたは外れるので、埋設管内部に孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、閉塞手段によって、孔からの埋設管内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、例えば図８および図９に示すように、液状化対策装置であって、
液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔１ａが形成された埋設管１と、
前記埋設管１の内側からそれぞれ取り付けられ、当該埋設管１内に封入された圧縮空気の圧力によって前記埋設管１の内周面に密着して前記複数の孔１ａを塞ぐ閉塞部材１５と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段３と、
この地震検出手段３によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記埋設管１内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、地震検出手段によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出すると、減圧手段によって埋設管内の内圧が瞬時に減少される。したがって、埋設管の孔を閉塞していた閉塞手段は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、緩むかまたは外れるので、埋設管内部に孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、閉塞手段によって、孔からの埋設管内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液状化対策装置において、前記埋設管１を複数備え、これら埋設管１が平面視において前記地盤に構築された建物５の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、複数の埋設管が平面視において前記地盤に構築された建物の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されているので、これら埋設管の内側にある地盤の液状化現象を確実に軽減させることができ、この結果、建物を保持できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地盤に液状化が生じる程度の地震が発生すると、埋設管内にその外周部に形成せれた孔から間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、埋設管内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る液状化対策装置の第１の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図２】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【図３】同、埋設管を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る液状化対策装置の第２の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図５】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【図６】同、埋設管を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る液状化対策装置の第２の実施の形態の変形例を示すもので、埋設管を示す斜視図である。
【図８】同、埋設管の孔およびその近傍を示す要部の拡大断面図であり、（ａ）は孔を栓部材によって閉塞した状態を示す図、（ｂ）は孔から栓部材が外れた状態を示す図である。
【図９】同、抜出防止部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る液状化対策装置の第３の実施の形態を示すもので、液状化対策装置の概略構成図である。
【図１１】同、地震が発生した場合の液状化対策装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係る液状化対策装置の実施の形態について説明する
（第１の実施の形態）
図１〜図３は第１の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図１に示すように、本実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２を瞬時に破断させる破断手段４とを備えている。
【００１９】
前記埋設管１は、図３に示すように、例えば硬質の円筒状のポリエチレン管によって形成されており、その下端部は閉塞されている。また、埋設管１の上端部は開放しておいてもよいし、蓋をしてもよい。埋設管１の外周部には多数の孔１ａが形成されている。多数の孔１ａは、埋設管１の軸方向に所定間隔で形成されるともに、周方向にも所定間隔で形成されている。これら多数の孔１ａが形成されることによって埋設管１は透水性を有している。
そして、埋設管１は、地盤に構築された建物５の周囲を取り囲むようにして配置され、地盤にほぼ鉛直に埋設されるか、あるいは鉛直方向に対して若干傾斜させて埋設されている。埋設管１を地盤に埋設する場合、打設機によって、液状化の可能性のある地盤に打ち込むようにして打設するか、あるいはボーリングマシンによって地盤に孔を掘削し、この孔に挿入してもよい。埋設管１を地盤に打設によって埋設する場合、埋設管１の下端部を尖った形状にするのが好ましい。なお、地盤の地下水位は埋設管１の上端部付近となっている。
埋設管１の長さは特に限定するものではないが、例えば、通常の住宅等の建物５の周囲に埋設管１を１ｍ〜２ｍ程度の所定間隔で埋設する場合、７ｍ〜１０ｍ程度が望ましい。
【００２０】
膨張部材２は柔軟なゴム等によって円筒の袋状に形成されており、内部に圧縮空気が封入されることで弾性的に膨張している。この膨張した状態で膨張部材２は、埋設管１の内面（底面、内周面、蓋がある場合は上面）に、当該内面を押圧するようにして密着しており、これによって、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞され、地盤からの地下水の侵入を防止している。
なお、膨張部材２は、膨張した状態で埋設管１の内面、特に孔１ａが形成されている内周面に密着しているのが望ましいが、若干、隙間があってもよい。若干隙間がある場合、この隙間に若干量の地下水が流入して溜まる可能性があるが、膨張部材２によって、埋設管１の内部の殆どが占有されているので、埋設管１の内部全体に地下水が溜まることはない。
【００２１】
地震検出手段３としては、例えば加速度センサが使用される。この加速度センサによる地震検出手段３は、建物５の近傍の地盤に設置されており、破断手段４に電気的に接続されている。地震検出手段３は、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出した際に前記破断手段４に検出信号を出力するようになっている。
なお、地震検出手段３は、加速度センサに限らず、これに加えてまたは代えて、緊急地震速報を受信可能な手段を採用してもよい。
【００２２】
破断手段４は、図１に示すように、各埋設管１の上端部にそれぞれ設置されており、前記膨張部材２を突き破ることが可能な針部材４ａを備えている。この針部材４ａは下端部が尖っており、図示しないバネやソレノイド等によって、下降して埋設管１の上端部内側に突出して、膨張部材２を突き破るようになっている。
【００２３】
針部材４ａがバネによって下降する場合、バネを圧縮した状態で針部材４ａをストッパ等の規制部材によって、埋設管１の上端部近傍に保持しておき、地震検出手段３から検出信号が破断手段４に入力されると、ストッパによる規制が外れて、バネの復元力によって、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させるようになっている。
【００２４】
また、針部材４ａがソレノイドによって下降する場合、バネを埋設管１の上端部近傍に保持しておき、地震検出手段３から検出信号が破断手段４に入力されると、ソレノイドによって、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させるようになっている。
なお、埋設管１の上端部に蓋がされている場合、この蓋に針部材４ａが貫通可能な貫通孔を形成しておくのが望ましい。
【００２５】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号を破断手段４に入力する。すると、図２に示すように、針部材４ａが下降して、埋設管１の上端部内側に突出し、膨張部材２の上端部を突き破って、当該膨張部材２を瞬時に破裂（破断）させる。
これによって埋設管１内には、膨張部材２が破裂した跡である破断片２ａが残るが、膨張していた膨張部材２によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管１内部に、その外周部に形成された孔１ａから間隙水Ｓを取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００２６】
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材２が埋設管１の内面に密着して、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・が閉塞されているので、地盤からの埋設管１内への地下水の侵入を防止できる。したがって、埋設管内に流入して溜まる地下水の量をほぼ無くすることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
【００２７】
なお、地震時に埋設管１内に取り込んだ間隙水（地下水）は、例えば、図３に示すように、埋設管１の上端部にサイフォン管６を接続し、このサイフォン管６から排水して、建物５の周囲の地盤に設けられている排水枡等を介して、下水管に排水すればよい。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図４〜図６は第２の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図４に示すように、第２の実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管１と、この埋設管１内に設けられ、内部に空気が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材２と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、膨張部材２内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えている。
【００２９】
第２の実施の形態の液状化対策装置は、埋設管１、膨張部材２、地震検出手段３等については前記第１の実施の形態の液状体対策装置と同様であるので、同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
図６に示すように、埋設管１の上端部は蓋によって閉塞されており、この蓋に配管７が取り付けられ、この配管７の下端部に前記膨張部材２の上端部が取り付けられている。配管７の内部と膨張部材２の内部は連通しており、配管７を介して、膨張部材２内に圧縮空気が充填されるようになっている。
【００３０】
図４に示すように、建物５の近傍の地盤には、空気供給装置１１が設置されており、この空気供給装置１１の空気供給管１１ａが連結配管１２に接続されている。
連結配管１２は、建物５の周囲を取り囲むようにして配置された前記複数の埋設管１・・・の上端部を繋ぐようにして水平環状に配置されており、当該連結配管１２にそれぞれ前記埋設管１の配管７の上端部が接続されている。
したがって、空気供給装置１１からの空気は、空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通して、埋設管１内の膨張部材２内に供給されるようになっている。そして、膨張部材２はその内部に空気が供給されて弾性的に膨張し、この膨張した状態で膨張部材２は、埋設管１の内面（底面、内周面、上面）に、当該内面を押圧するようにして密着しており、これによって、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞され、地盤からの地下水の侵入を防止している。
【００３１】
減圧手段１０は、前記空気供給管１１ａに取り付けられたリリーフ弁１０によって構成されている。このリリーフ弁１０には、地震検出手段３が電気的に接続されており、地震検出手段３は、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出した際に前記リリーフ弁（減圧手段）１０に検出信号を出力し、これによって、リリーフ弁１０が開放されるようになっている。リリーフ弁１０が開放されると、膨張部材２、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａ内の空気が大気に放出され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少されるようになっている。
【００３２】
なお、リリーフ弁１０には、圧力センサが設けられており、この圧力センサによって、膨張部材２および連結配管１２の内圧を検出し、この検出値が所定値以下になると、膨張部材２内の空気が自然減少したと判断して、空気供給装置１１を起動して、空気を空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通させて、埋設管１内の膨張部材２内に供給して、膨張部材２の内圧を所定の値に保持する。
また、リリーフ弁１０は、空気供給管１１ａに代えてまたは加えて、連結配管１２に設けてもよい。
【００３３】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって埋設管１内には、図５に示すように、膨張部材２が収縮した跡である収縮片２ｂが残るが、膨張していた膨張部材２によって占有されていた部分が無くなるので、埋設管１内部に、その外周部に形成された孔１ａから間隙水Ｓを取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００３４】
また、地震発生前の状態では、膨張した状態の膨張部材２が埋設管１の内面に密着して、埋設管１に形成された多数の孔１ａ・・・は閉塞されているので、地盤からの埋設管１内への地下水の侵入を防止できる。したがって、埋設管１内に流入する地下水の量をほぼ無くするか、または減少させることができるので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
さらに、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び膨張部材２に空気を充填し、当該膨張部材２を弾性的に膨張させることにより、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
【００３５】
（変形例）
図７〜図９は、第２の実施の形態の液状化対策装置の変形例を示すものである。この変形例では、埋設管１に形成された複数の孔１ａを閉塞する閉塞部材１５を備えている点が、第２の実施の形態の液状化対策装置と異なる。
閉塞部材１５としては、前記孔１ａに取り付けられる栓部材１５が使用されている。この栓部材１５は、円板部１５ａと、この円板部１５ａの中央部に立設された軸部１５ｂと、この軸部１５ｂの周囲に設けられたバネ（コイルバネ）１５ｃとによって構成されている。
【００３６】
このような栓部材１５は、埋設管１の内周面に、当該埋設管１の内側から孔１ａに軸部１５ｂを挿入することによって取り付けられている。軸部１５ｂを孔１ａに挿入した状態において、バネ１５ｃは圧縮されて、孔１ａの内面の段部に当接されている。さらに、栓部材１５の円板部１５ａは、膨張している膨張部材２によって埋設管１の内周面に直接または後述する抜出防止部材１６のフランジ部１７ｂを介して押圧されることで、孔１ａを閉塞している。したがって、膨張部材２内の内圧は、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きくなっている。
【００３７】
また、前記栓部材１５は、抜出防止部材１６によって、孔１ａからの完全な抜け出しが防止されている。この抜出防止部材１６はゴム製のものであり、図９に示すように、円筒状に形成されて、前記孔１ａに装着される装着部１７と、前記栓部材１５の円板部１５ａが当接される当接部１８と、この当接部１８を前記装着部１７に接離可能に接続する接続部１９とで構成されている。
【００３８】
前記装着部１７の先端部（図９において右端部）と基端部（図９において左端部）にはそれぞれ、外側に張り出すリング状のフランジ部１７ａ,１７ｂが形成されている。このような装着部１７は、図８に示すように、孔１ａに埋設管１の内側から挿入されて、先端のフランジ部１７ａが埋設管１の外周面の孔１９ａの周囲に係止され、基端のフランジ部１７ｂが埋設管１の内周面の孔１９ａの周囲に係止されることにより、孔１９ａに抜け出が防止された状態で取り付けられている。
前記当接部１８はリング状に形成されており、この当接部１８の内径は、栓部材１５の円板部１５ａ外径より小さくなっている。
前記接続部１９は、フランジ部１７ｂおよび当接部１８の外周方向に所定間隔で複数配置された帯状のものであり、その両端部がそれぞれ前記フランジ部１７ｂと当接部１８の外周縁部に連結されている。
上記のような抜出防止部材１６は、図８（ａ）に示すように、栓部材１５の軸部１５ｂが孔１９ａに挿入されて、前記膨張部材２が膨張している状態において、接続部１９が外側に張り出すようにして折り曲げられ、当接部１８が円板部１５ａを押圧した状態で、当該円板部１５ａに当接している。
【００３９】
このような変形例による液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）を検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、膨張部材２、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａ内の空気が大気に放出され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって、図８（ｂ）に示すように、膨張している膨張部材２によって埋設管１の孔１ａを閉塞していた栓部材１５は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力とバネ１５ｃによる圧力によって、孔１ａから外れる（栓部材１５の軸部１５ｃの先端部が孔１ａに残った状態で円板部１５ａが埋設管１の内周面から離れる）ので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、間隙水の圧力やバネ１５ｃによって栓部材１５が孔１ａから完全に外れようとすると、図８（ｂ）に示すように、抜出防止部材１６の接続部１９が真っすぐに伸びて当接部１８の移動を規制するとともにこの当接部１８に円板部１５ａが当接するので、栓部材１５のそれ以上の孔１ａからの抜け出を防止できる。したがって、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び膨張部材２に空気を充填し、当該膨張部材２を弾性的に膨張させることにより、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、孔１ａから外れていた栓部材１５を再び孔１ａに挿入して、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
なお、本実施の形態において、栓部材１５はバネ１５ｃを備えていなくてもよい。この場合、膨張部材２内の内圧を、地盤の地下水による自然水圧より大きく設定すればよい。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図１０および図１１は第３の実施の形態に係る液状化対策装置を示すものである。
図１０に示すように、第３の実施の形態の液状化対策装置は、液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔１ａが形成された埋設管１と、埋設管１の内側からそれぞれ取り付けられて、当該埋設管１内に封入された圧縮空気の圧力によって前記複数の孔１ａを塞ぐ閉塞部材１５と、地盤の地震を検出する地震検出手段３と、この地震検出手段３によって地盤に液状化が生じる程度の地震の揺れを検出した際に、埋設管１内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段１０とを備えている。
【００４１】
第３の実施の形態の液状化対策装置は、埋設管１、地震検出手段３、減圧手段１０、空気供給装置１１、連結配管１２等については前記第２の実施の形態の液状体対策装置と同様であるので、同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、第２の実施の形態で使用されていた膨張部材２を使用せず、埋設管１の上端部に配管７が接続され、この配管７が連結配管１２に接続されている。したがって、複数の埋設管１の内部と連結配管１２とは配管７を介して連通している。
【００４２】
前記閉塞部材１５は、第２の実施の形態における栓部材１５と同様の構成となっている。
このような栓部材１５は、埋設管１の内周面に、当該埋設管１の内側から孔１ａに軸部１５ｂを挿入することによって取り付けられている。軸部１５ｂを孔１ａに挿入した状態において、バネ１５ｃは圧縮されて、孔１ａの内面の段部に当接されている。さらに、栓部材１５の円板部１５ａは、埋設管１内に封入されている圧縮空気の圧力によって、埋設管１の内周面に押圧されることで、孔１ａを閉塞している。したがって、埋設管１の内圧は、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きくなっている。
また、栓部材１５は前記変形例と同様に、前記抜出防止部材１６によって、孔１ａからの完全な抜け出しが防止されている。
なお、本実施の形態において、栓部材１５はバネ１５ｃを備えていなくてもよい。この場合、埋設管１内の内圧を、地盤の地下水による自然水圧より大きく設定すればよい。
【００４３】
埋設管１内に圧縮空気を封入するには、埋設管１の孔１ａに栓部材１５の軸部１５ｃを挿入しておき、この状態で、空気供給装置１１を起動させることによって、この空気供給装置１１から圧縮空気を、空気供給管１１ａ、連結配管１２、配管７を順次流通させて、埋設管１内に所定の内圧（大気圧以上でかつ、地盤の地下水による自然水圧にバネ１５ｃによる圧力を加えた圧力より大きい圧力）となるように供給する。そして、この圧縮空気の圧力によって閉塞部材１５の円板部１５ａが押圧されて埋設管１の内周面に密着し、これによって複数の孔１ａが閉塞される。
なお、この状態において、各埋設管１、配管７、連結配管１２、空気供給管１１ａは等しい内圧となっている。
【００４４】
上記のような液状化対策装置では、地震検出手段３によって、地盤に液状化が生じる程度の地震（例えば震度５以上）の揺れを検出すると、この地震検出手段３が検出信号を出力して、当該検出信号をリリーフ弁（減圧手段）１０に入力する。すると、リリーフ弁１０が開放され、これによって、膨張部材２内の内圧が瞬時に減少される。
これによって、図９に示すように、孔１ａを閉塞していた栓部材１５は、地盤から流入しようとする間隙水の圧力とバネ１５ｃによる圧力によって、孔１ａから外れるので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
また、地震発生前の状態では、栓部材１５によって、孔１ａからの埋設管１内への地下水の流入を防止しているので、設置後の時間経過に拘わらず液状化防止効果を確実に発揮できる。
また、間隙水の圧力やバネ１５ｃによって栓部材１５が孔１ａから完全に外れようとすると、抜出防止部材１６の接続部１９が真っすぐに伸びて当接部１８の移動を規制するとともにこの当接部１８に円板部１５ａが当接するので、栓部材１５のそれ以上の孔１ａからの抜け出を防止できる。したがって、地震による揺れが収まった際は、空気供給装置１１を起動して再び埋設管１内に圧縮空気を充填することによって、埋設管１内に溜まっている地下水を孔１ａを通して地盤に戻すことができるとともに、孔１ａから外れていた栓部材１５を再び孔１ａに挿入して、液状化対策装置を元の状態に戻すことができる。
【００４５】
なお、閉塞部材１５としては、前記栓部材１５に限らず、例えば、埋設管１の内周面に当接されたリング状の閉塞部材で構成してもよい。このリング状の閉塞部材は、例えば、埋設管１の軸方向に所定間隔で配置されることで、周方向に所定間隔で形成されている複数の孔１ａを一体的に閉塞するものである。
このようなリング状の閉塞部材は、埋設管１内の圧縮空気によって埋設管１の孔１ａを閉塞しているが、埋設管１内の内圧が減圧されると、地盤から流入しようとする間隙水の圧力によって、内側に撓むようにして緩んで、孔１ａと閉塞部材との間に隙間が形成されるので、埋設管１内部に孔１ａから間隙水を取り込み、埋設管近辺の土質を不飽和化させて、地盤の液状浄化現象を軽減させることができる。
【００４６】
なお、上記複数の実施の形態では、本発明に係る液状化対策装置を、住宅等の建物の周囲の地盤に設置する場合を例にとって説明したが、本発明は、これに限ることなく、例えばビル等の大型建物やその他の大型構造物の周囲の地盤に設置してもよく、さらには、建物や構造物に存在非存在に拘わらず、液状化の可能性が高い地盤に設置してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 埋設管
１ａ 孔
２ 膨張部材
３ 地震検出手段
４ 破断手段
５ 建物
１０ 減圧手段
１５ 閉塞部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管と、
この埋設管内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって、前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材を瞬時に破断させる破断手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項２】
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管と、
この埋設管内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項３】
前記埋設管は、その外周部に複数の孔が形成されることによって透水性を有し、
前記埋設管の内側から取り付けられて、膨張している前記膨張部材によって前記埋設管の内面に押圧されることで、前記複数の孔を閉塞する閉塞部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の液状化対策装置。
【請求項４】
液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔が形成された埋設管と、
前記埋設管の内側からそれぞれ取り付けられ、当該埋設管内に封入された圧縮空気の圧力によって前記埋設管の内周面に密着して前記複数の孔を塞ぐ閉塞部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記埋設管内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項５】
前記埋設管を複数備え、これら埋設管が平面視において前記地盤に構築された建物の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液状化対策装置。
【請求項１】
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管と、
この埋設管内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって、前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材を瞬時に破断させる破断手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項２】
液状化の可能性のある地盤に埋設される透水性を有する埋設管と、
この埋設管内に設けられ、内部に気体が封入されることで弾性的に膨張している膨張部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記膨張部材内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項３】
前記埋設管は、その外周部に複数の孔が形成されることによって透水性を有し、
前記埋設管の内側から取り付けられて、膨張している前記膨張部材によって前記埋設管の内面に押圧されることで、前記複数の孔を閉塞する閉塞部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の液状化対策装置。
【請求項４】
液状化の可能性のある地盤に埋設され、外周部に複数の孔が形成された埋設管と、
前記埋設管の内側からそれぞれ取り付けられ、当該埋設管内に封入された圧縮空気の圧力によって前記埋設管の内周面に密着して前記複数の孔を塞ぐ閉塞部材と、
前記地盤の地震を検出する地震検出手段と、
この地震検出手段によって前記地盤に液状化が生じる程度の地震を検出した際に、前記埋設管内の内圧を瞬時に減圧させる減圧手段とを備えていることを特徴とする液状化対策装置。
【請求項５】
前記埋設管を複数備え、これら埋設管が平面視において前記地盤に構築された建物の周囲を取り囲むようにして、所定間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液状化対策装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０８２５３（Ｐ２０１３−１０８２５３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２８０６（Ｐ２０１１−２５２８０６）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５１１０４４２１６）フジミコンサルタント株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５１１０４４２１６）フジミコンサルタント株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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