液状化対策工法

液状化対策WIB工法

液状化対策WIB工法平成23年3月11日に発生した東日本大震災では、液状化現象が広範囲に渡って発生し、ライフラインや家屋に大きな被害を与えました。
液状化による地盤沈下などで家が傾くと、戸の開閉の不具合などの障害、また目まいや吐き気などの健康障害が生じ、住環境に悪影響を与えます。
液状化現象は、埋め立て地や干拓地、三角州や後背湿地など、水を多く含んだ緩い砂質土、いわゆる軟弱地盤に多く発生します。日本の都市の多くは軟弱地盤の上に発達しており、近く起こると予想されている南海トラフ地震でも、地震の揺れによる被害のみでなく液状化による被害も懸念されています。

地震力の低減と液状化の防止

液状化対策WIB工法は、このような地震および液状化による被害から建物を守ります。
液状化対策WIB工法の基本構造は、

  • 免振層として働く置き換え土、
  • 制振層として働く地盤改良杭、
  • 建物基礎を支える支持用の地盤改良杭

となっています。
制振層の地盤改良杭はセル状に構築されており、強く安定した複合地盤(非液状化層)を作ります。

地震発生時には、セル状に構築された地盤改良杭がセル内部の土を拘束し、地盤の歪みを抑制して地震動を低減します。またセル内部では液状化が起こらないため、下部の液状化した泥水の伝播を遮断して、表層の液状化を防止します。

 

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WIB工法による液状化時の杭基礎の耐震性向上

液状化時には地盤反力の低下が起こるため、水平方向の地震力に対する杭の曲げ抵抗が失われます。また杭が長尺になれば、杭頭付近が厳しい設計条件となります。杭上部にWIB工を配置することで地盤の液状化を防ぎ、杭の曲げ抵抗力を保持します。
また杭基礎とWIB工法の併用による抵抗力の増大により、杭本数を減らす、あるいは杭の等級を下げるなど、設計の合理化を図ることができ、コスト削減にも繋がります。

平面図 断面図

文献:地盤工学会誌 第61巻 第8号(2013)
「WIB工法による杭基礎の液状化時の耐震性向上と合理的設計」

対策工の設計

液状化対策WIB工の設計法には、簡易設計法と詳細設計法の2種類があります。

a.簡易設計法

地盤データに基づいて現地盤の液状化判定*)を行います。深度毎の液状化抵抗率FL値および地盤全体の液状化指数PL値から、現地の液状化危険度を判定します。
続いてWIB工を施工した場合の液状化判定を行い、液状化危険度が低い判定となるように、WIB工の改良深さ、改良長、設計強度、改良率等を決定します。

b.詳細設計法

上記の液状化判定に加えて、コンピュータ・シミュレーションによる地震解析**)を行います。対策前と対策後の地盤モデルでの解析結果を比較し、WIB工による対策効果(地震力の低減と液状化の防止)を確認します。

液状化判定 液状化シミュレーション

*)日本建築学会:「建築基礎構造設計指針」に基づく。
**)港湾空港技術研究所:「構造物被害予測プログラムFLIP」を使用。

WIB工法 振動対策・液状化対策

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