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技術 構造物の基礎構造

出願人 清水建設株式会社
発明者 社本康広桂豊三宅紀治
出願日 2002年8月29日 (16年0ヶ月経過) 出願番号 2002-251354
公開日 2004年3月25日 (14年5ヶ月経過) 公開番号 2004-092049
状態 特許登録済
技術分野 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化 基礎
主要キーワード 建設投資 ドレーンパイプ 表層地盤改良 排水機構 騒音振動 基礎版 液状化現象 マッド
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この項目の情報は公開日時点(2004年3月25日)のものです。
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図面 (5)

課題

本発明は、施工性が良く、低コスト液状化による被害を抑制できる構造物基礎構造を提供する。

解決手段

低層構造物5は、マットスラブ8と、ドレーンパイプ9により構成される基礎6を有している。マットスラブ8は、上層排水層10が設けられ、ドレーンパイプ9が貫通する孔8aが平面視で並列配置をなすように複数設けられている。孔8aを貫通するドレーンパイプ9は、その上端部が前記マットスラブ8の排水層10に位置するまで、孔8aから液状化地盤1の内方に鉛直に挿入され、排水層10とドレーンパイプ9により連通される。上述する基礎6は、地震等により周辺液状化層1内に生じた過剰間隙水をドレーンパイプ9により集水した上で、マットスラブ8の上面に設けられた排水層10までくみ上げることにより、過剰間隙水圧の上昇を抑制し、液状化現象の発生を防止するものである。

概要

背景

地下水飽和された砂地盤等の液状化層支持層として構造物構築した場合、地震発生時には液状化層に液状化現象が生じることにより、構造物を支える十分な支持力喪失し、構造物が沈下する等の現象が起こりやすい。このような液状化現象に対応すべく、液状化層の密度強制的に高めて地盤強度を増大する、または鉛直ドレーンによりせん断変形による過剰間隙水圧発生を防止する等の地盤改良工法が採用されている。

概要

本発明は、施工性が良く、低コスト液状化による被害を抑制できる構造物の基礎構造を提供する。低層構造物5は、マットスラブ8と、ドレーンパイプ9により構成される基礎6を有している。マットスラブ8は、上層排水層10が設けられ、ドレーンパイプ9が貫通する孔8aが平面視で並列配置をなすように複数設けられている。孔8aを貫通するドレーンパイプ9は、その上端部が前記マットスラブ8の排水層10に位置するまで、孔8aから液状化地盤1の内方に鉛直に挿入され、排水層10とドレーンパイプ9により連通される。上述する基礎6は、地震等により周辺の液状化層1内に生じた過剰間隙水をドレーンパイプ9により集水した上で、マットスラブ8の上面に設けられた排水層10までくみ上げることにより、過剰間隙水圧の上昇を抑制し、液状化現象の発生を防止するものである。 

目的

本発明は、施工性が良く、低コストで液状化による被害を抑制できる構造物の基礎構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
4件

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請求項1

下層を構成する非液状化層と、上層を構成する液状化層と、その上面に位置する表層とを有する地盤上に構築される低層構造物を支持する構造物基礎構造であって、前記液状化層の上位層あるいは表層に設けられて、前記低層構造物の最下床部と基礎版の両者を兼ねるマットスラブと、前記表層から前記液状化層内に鉛直に挿入される複数のドレーンパイプとにより構成されており、前記マットスラブには、上面に排水層が設けられるとともに、前記ドレーンパイプが貫通される複数の孔が平面視で並列配置されており、該孔に前記ドレーンパイプが挿入されるとともに、ドレーンパイプの上部が、前記排水層に連通していることを特徴とする構造物の基礎構造。

請求項2

請求項1に記載の構造物の基礎構造において、前記マットスラブの外周部近傍には、該マットスラブを取り囲むように前記ドレーンパイプが所定の間隔をもって、離間配置されることを特徴とする構造物の基礎構造。

請求項3

請求項1または2に記載の構造物の基礎構造において、前記マットスラブに代わり、表層地盤改良により構築される人工地盤が用いられて、該人工地盤の上方に低層構造物が構築されており、該人工地盤の上面には、排水層が設けられることを特徴とする構造物の基礎構造。

技術分野

0001

本発明は、施工性が良く、低コスト液状化による被害を抑制できる構造物基礎構造に関する。

0002

地下水飽和された砂地盤等の液状化層支持層として構造物を構築した場合、地震発生時には液状化層に液状化現象が生じることにより、構造物を支える十分な支持力喪失し、構造物が沈下する等の現象が起こりやすい。このような液状化現象に対応すべく、液状化層の密度強制的に高めて地盤強度を増大する、または鉛直ドレーンによりせん断変形による過剰間隙水圧発生を防止する等の地盤改良工法が採用されている。

背景技術

0003

この他にも、図4(a)に示すように、液状化層3を有する液状化地盤1の地下水11を常時低下させる方法や、図4(b)に示すように、十分な支持力を有する安定地盤14まで杭基礎12を根入れし、構造物13を杭基礎12で支える方法など、様々な地盤改良工法が採用されているものの、何れも工期が長期化するとともに、コスト高となりやすい。このため、上述する地盤改良工法により構築される基礎は、多少の沈下や傾斜も許容できないような、重要構造物に対して適用されている。

0004

一方で、上述するような地盤改良工法を採用するには建設投資額が見合わない状況下において、構築したい構造物13が、低層構造物であり、かつ建築物面積が比較的大きい場合には、所定の範囲内における沈下や傾斜を許容することも考えられる。しかし、このような状況下における有効な構造物13の基礎が存在しなかった。

発明が解決しようとする課題

0005

記事情に鑑み、本発明は、施工性が良く、低コストで液状化による被害を抑制できる構造物の基礎構造を提供することを目的としている。

0006

請求項1に記載の構造物の基礎構造は、下層を構成する非液状化層と、上層を構成する液状化層と、その上面に位置する表層とを有する地盤上に構築される低層構造物を支持する構造物の基礎構造であって、前記液状化層の上位層あるいは表層に設けられて、前記低層構造物の最下床部と基礎版の両者を兼ねるマットスラブと、前記表層から前記液状化層内に鉛直に挿入される複数のドレーンパイプとにより構成されており、前記マットスラブには、上面に排水層が設けられるとともに、前記ドレーンパイプが貫通される複数の孔が平面視で並列配置されており、該孔に前記ドレーンパイプが挿入されるとともに、ドレーンパイプの上部が、前記排水層に連通していることを特徴としている。

0007

請求項2に記載の構造物の基礎構造は、前記マットスラブの外周部近傍には、該マットスラブを取り囲むように前記ドレーンパイプが所定の間隔をもって、離間配置されることを特徴としている。

課題を解決するための手段

0008

請求項3に記載の構造物の基礎構造は、前記マットスラブに代わり、表層地盤改良により構築される人工地盤が用いられて、該人工地盤の上方に低層構造物が構築されており、該人工地盤の上面には、排水層が設けられることを特徴としている。

0009

本発明に係る構造物の基礎構造の基本構成図1から図3に示す。本実施の形態では、沈下や傾斜がある所定の範囲内で許容されるような建築物面積の大きい低層構造物に用いる基礎を示すものである。

0010

(第1の発明の実施の形態)
図1(a)に示すように、下層を構成する非液状化層2と、上層を構成する液状化層3と、表層4により構成される液状化地盤1には、建築物面積が比較的大きく高さの低い低層構造物5が前記表層4に直接支持されて構築されている。ここで、前記表層4は、通常時において前記低層構造物5の荷重に耐えうる強度を有している。

0011

前記低層構造物5は、最下床部に床版と基礎版の両者の機能を兼ね備えるマットスラブ8と、ドレーンパイプ9により構成される基礎6を有している。前記マットスラブ8は、前記表層4中に直接コンクリート打設するいわゆる直接基礎工法により成形されるもので、通常時及び地震発生時にも前記低層構造物5の荷重に耐えうる強度を有するものである。また、図1(b)に示すように、該マットスラブ8は、その上層に排水層10が設けられるとともに、前記ドレーンパイプ9が貫通する孔8aが平面視で並列配置をなすように複数設けられている。

0012

該孔8aを貫通する前記ドレーンパイプ9は、一般に用いられている外周面フィルターが配された樹脂性等によりなる排水管であり、その上端部が前記マットスラブ8の排水層10に位置するまで、前記孔8aから液状化地盤1の内方に鉛直に挿入されるものである。なお、前記ドレーンパイプ9と前記排水層10は、図示しない配管により連通されているとともに、ドレーンパイプ9は、前記マットスラブ8の上面から前記液状化層3の下位層に達する程度の挿入深さを有している。

0013

上述する構成による前記基礎6は、地震等により周辺の液状化層1内に生じた過剰間隙水を前記ドレーンパイプ9により集水した上で、前記マットスラブ8の上面に設けられた排水層10までくみ上げることにより、過剰間隙水圧の上昇を抑制し、液状化現象の発生を防止するものである。

0014

なお、本実施の形態では、前記基礎6が前記表層4に支持されるが、これに限るものではなく、前記液状化層3が通常時において前記低層構造物5及び前記基礎6の荷重に耐えうる強度を有している場合には、該液状化層3の上位層に支持させてもよい。

0015

(第2の発明の実施の形態)
図2に示すように、下層を構成する非液状化層2と、上層を構成する液状化層3と、表層4により構成される液状化地盤1には、建築物面積が比較的大きく高さの低い低層構造物5が基礎6に支持されて構築されている。該基礎6は、人工地盤7と前記ドレーンパイプ9により構成され、該ドレーンパイプ9は、第1の発明の実施の形態において用いたものと同様のものを用いている。

0016

前記人工地盤7は、地盤改良材を前記表層4の土と混ぜ合わせ、これらを締め固めることにより形成される表層地盤改良により構築され、平板状に成形されている。該人工地盤7を構成する地盤改良材にはセメント系材料が用いられており、通常時及び地震発生時にも前記低層構造物5の荷重に耐えうる強度を有するものである。該人工地盤7には、前記マットスラブ8と同様に、前記低層構造物5が載置されている上面に排水層10が設けられるとともに、前記ドレーンパイプ9が貫通する孔7aが平面視で並列配置をなすように複数設けられている。

0017

なお、前記ドレーンパイプ9と前記排水層10は、図示しない配管により連動されているとともに、ドレーンパイプ9は、前記人工地盤7の上面から前記液状化層3の下位層に達する程度の挿入深さを有している。

0018

上述する構成による前記基礎6は、地震等により周辺の液状化層1内に生じた過剰間隙水を前記ドレーンパイプ9により集水した上で、前記人工地盤7の上面に設けられた排水層10までくみ上げることにより、過剰間隙水圧の上昇を抑制し、液状化現象の発生を防止するものである。

0019

なお、前記基礎6は、前記液状化層3の上位層に支持されるが、該液状化層3は通常時において前記低層構造物5及び前記基礎6の荷重に耐えうる強度を有している。

0020

上述する第1及び第2の発明の実施の形態の両者について、前記基礎6に配置する前記ドレーンパイプ9の本数や前記液状化層3に対する挿入深さは、前記低層構造物5の建築物面積や荷重、または前記液状化地盤の液状化強度に応じて、自在に調整するものであり、本数を増やすとともに挿入深さを深く取れば、前記低層構造物5は安定し、地震等が生じた際の液状化現象に伴う沈下や傾斜を小さく抑えることが可能となるものである。

0021

また、図3(a)(b)に示すように、前記人工地盤7、及び前記マットスラブ8の外周部近傍で、これらを取り囲むようにして、所定の配置間隔をもって前記ドレーンパイプ9を新たに配置すれば、前記低層構造物5が設けられる近傍の液状化地盤1における液状化の防止効果が一層高まることとなる。

0022

このとき、前記ドレーンパイプ9は、人工地盤7、及び前記マットスラブ8の上部に設けられる排水層10と連動させて過剰間隙水を排水しても、別途排水機構を設けてもどちらでも良い。

0023

上述する構成によれば、液状化地盤1にマッドスラブ8を有する前記低層構造物5を直接支持し、前記マッドスラブ8に複数のドレーンパイプ9を装備する、もしくは前記低層構造物5を液状化地盤1に設けた人工地盤7により支持するとともに、複数のドレーンパイプ9を装備したことから、杭基礎等が不要なため工期短縮コスト低減等、施工性を向上することが可能となる。

0024

また、地下水位低下工法サンドコンパクションパイル工法などのような液状化対策が不要であるため、地下水位低下工法の場合に発生しうる地下水位低下に伴う周辺地域地盤沈下や、サンドコンパクションパイル工法の施工時に生じる騒音振動等が生じることなく周辺環境面でも有利であり、住宅密集地等でも施工を行うことが可能となる。

0025

前記基礎6にマットスラブ8を用いると、前記低層構造物5の建築物面積の範囲内で液状化対策が施すことができることから、敷地面積が狭く、構造物面積を広く取りたい場合にも適用することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0026

また、前記人工地盤7、及び前記マットスラブ8の外周部近傍で、これらを取り囲むようにして、所定の配置間隔をもって前記ドレーンパイプ9を新たに配置することにより、前記低層構造物5が設けられる近傍の液状化地盤1における液状化の防止効果を一層高めることが可能となる。

0027

請求項1に記載の構造物の基礎構造によれば、下層を構成する非液状化層と、上層を構成する液状化層と、その上面に位置する表層とを有する地盤上に構築される低層構造物を支持する構造物の基礎構造であって、前記液状化層の上位層あるいは表層に設けられて、前記低層構造物の最下床部と基礎版の両者を兼ねるマットスラブと、前記表層から前記液状化層内に鉛直に挿入される複数のドレーンパイプとにより構成されており、前記マットスラブには、上面に排水層が設けられるとともに、前記ドレーンパイプが貫通される複数の孔が平面視で並列配置されており、該孔に前記ドレーンパイプが挿入されるとともに、ドレーンパイプの上部が、前記排水層に連通していることから、杭基礎等が不要なため工期短縮やコスト低減等、施工性を向上することが可能となる。

0028

また、前記基礎は、前記低層構造物の建築物面積の範囲内で液状化対策が施すことができることから、敷地面積が狭く、構造物面積を広く取りたい場合にも適用することが可能となる。

0029

さらに、地下水位低下工法やサンドコンパクションパイル工法などのような液状化対策が不要であるため、地下水位低下工法の場合に発生しうる地下水位低下に伴う周辺地域の地盤沈下や、サンドコンパクションパイル工法の施工時に生じる騒音振動等が生じることなく周辺環境面でも有利であり、住宅密集地等でも施工を行うことが可能となる。

発明の効果

0030

請求項2に記載の構造物の基礎構造によれば、前記マットスラブの外周部近傍には、該マットスラブを取り囲むように前記ドレーンパイプが所定の間隔をもって、離間配置されることから、前記低層構造物が設けられる近傍の液状化地盤における液状化の防止効果を一層高めることが可能となる。

図面の簡単な説明

0031

請求項3に記載の構造物の基礎構造によれば、前記マットスラブに代わり、表層地盤改良により構築される人工地盤が用いられて、該人工地盤の上方に低層構造物が構築されており、該人工地盤の上面には、排水層が設けられることから、杭基礎等が不要なため工期短縮やコスト低減等、施工性を向上することが可能となる。

図1
本発明に係るマットスラブによる低層構造物の基礎を示すものである。
図2
本発明に係る人工地盤による低層構造物の基礎を示すものである。
図3
本発明に係る低層構造物の基礎の他の事例を示すものである。
図4
従来の液状化対策工法を示すものである。
【符号の説明】
1 液状化地盤
2 非液状化層
3 液状化層
4 表層
5 低層構造物
6 基礎
7 人工地盤
8 マットスラブ
9 ドレーンパイプ
10 排水層
11 地下水
12 杭基礎
13 構造物
14 安定地盤

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