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JP4824441B2 - Seismic isolation structure and seismic isolation device - Google Patents
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JP4824441B2 - Seismic isolation structure and seismic isolation device - Google Patents

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Description

本発明は、地盤を強制的に液状化させることで免震効果を発揮する免震構造及び免震装置に関する。   The present invention relates to a seismic isolation structure and a seismic isolation device that exhibit a seismic isolation effect by forcibly liquefying the ground.

埋立地や沖積の河川堆積地盤では比較的緩い砂が堆積していることが多いため、地震時に地盤が液状化して地盤の沈下や噴砂・噴水現象などが起こることがある。このような液状化の可能性のある地盤に直接基礎建物を建築すると、地震時には液状化によって地盤の支持力が喪失するので、建物の沈下や建物が傾斜するなどの被害が生じてしまう。   In landfills and alluvial river deposits, relatively loose sand often accumulates, so the ground may liquefy during an earthquake, causing ground subsidence, sand blowing, and fountain. If a foundation building is built directly on the ground where such liquefaction is possible, the support capacity of the ground will be lost due to liquefaction in the event of an earthquake, and damage such as settlement of the building or tilting of the building will occur.

このため、従来は、建物直下の地盤に対して、液状化の可能性のある地層の全てについて地盤改良などを行い、地盤の強度を増加させて建物の被害を防止する工法が採用されてきた。   For this reason, in the past, methods have been adopted to prevent damage to buildings by improving the ground for all liquefiable formations and increasing the strength of the ground directly below the ground. .

一方、液状化の可能性のある地盤や軟弱な粘性土地盤では、地震時に地盤の非線形性が顕著に現れるので、地盤のせん断ひずみが大きくなると共に減衰も大きくなる。この減衰は、地震による繰返しせん断に伴う地盤の履歴減衰であり、液状化するような地盤では発生するひずみも大きいので履歴減衰も大きくなる。   On the other hand, in the ground where liquefaction is possible and soft viscous ground, the ground nonlinearity appears remarkably at the time of an earthquake, so that the shear strain of the ground increases and the attenuation increases. This attenuation is the hysteresis attenuation of the ground due to repeated shearing due to the earthquake, and since the strain generated in the liquefied ground is large, the hysteresis attenuation is also increased.

よって、地盤の深部から入力される地震動が地表に伝わりにくくなる。つまり、地盤の液状化によって、地中部よりも地表の方が揺れにくくなるわけである。   Therefore, the earthquake motion input from the deep part of the ground is not easily transmitted to the ground surface. In other words, due to the liquefaction of the ground, the ground surface is less likely to shake than the underground part.

そして、この地盤の液状化の減衰効果により、地中部の振動加速度よりも地表の振動加速度の方が小さくなることは、阪神大震災の観測記録からも確認されている。   It has also been confirmed from the observation record of the Great Hanshin Earthquake that the vibration acceleration on the ground surface is smaller than the vibration acceleration in the ground due to the liquefaction attenuation effect of the ground.

そこで、地盤の液状化を利用した免震構造が提案されてきている。   Therefore, seismic isolation structures using liquefaction of the ground have been proposed.

特許文献1の地盤免震構造200では、図4に示すように、硬質地盤202上の軟弱地盤204上に構造物206が設けられており、この構造物206の下方の軟弱地盤204が、未改良部分208を残すように地盤改良体210によって改良されている。   In the ground seismic isolation structure 200 of Patent Document 1, as shown in FIG. 4, a structure 206 is provided on the soft ground 204 on the hard ground 202, and the soft ground 204 below the structure 206 is not yet formed. The ground improvement body 210 is improved so as to leave the improved portion 208.

よって、地震によって軟弱地盤204が液状化すると、履歴減衰を引き起こし、構造物206に対して免震効果を発揮することができる。   Therefore, when the soft ground 204 is liquefied by the earthquake, the history attenuation is caused and the seismic isolation effect can be exerted on the structure 206.

しかし、特許文献1は、強制的に液状化を発生させるものではなく、自然に液状化するものなので、地震によって確実に液状化する確証はない。よって、液状化を想定して構造物の強度設計を行うことは難しい。   However, since Patent Document 1 does not forcibly generate liquefaction but naturally liquefies, there is no confirmation that the liquefaction is surely caused by an earthquake. Therefore, it is difficult to design the strength of the structure assuming liquefaction.

特許文献2の免震構造212では、図5に示すように、支持地盤218上に建物216を支持する基礎杭214が設けられており、支持地盤218と建物216の間の地盤220中に、飽和した砂質土層222が形成されている。そして、開閉弁228を介して圧縮空気貯蔵タンク232に接続されている噴射管230が基礎杭214に沿って配管され、この噴射管230の噴射口234が砂質土層222と接する位置に設けられている。   In the seismic isolation structure 212 of Patent Document 2, as shown in FIG. 5, a foundation pile 214 for supporting the building 216 is provided on the support ground 218, and in the ground 220 between the support ground 218 and the building 216, A saturated sandy soil layer 222 is formed. An injection pipe 230 connected to the compressed air storage tank 232 via the on-off valve 228 is piped along the foundation pile 214, and the injection port 234 of the injection pipe 230 is provided at a position in contact with the sandy soil layer 222. It has been.

地震時には、地震計224からの信号により制御装置226が開閉弁228を開放して圧縮空気を噴射管230の噴射口234から噴射させ、この圧力で飽和した砂質土層222を強制的に液状化させて液状化層236を形成する。   In the event of an earthquake, the control device 226 opens the on-off valve 228 in response to a signal from the seismometer 224 to inject compressed air from the injection port 234 of the injection pipe 230, and the sandy soil layer 222 saturated by this pressure is forced to be liquid. To form a liquefied layer 236.

よって、この液状化層236が土の持っているせん断剛性を大幅に低減し、地盤220内を伝搬する鉛直上方への地震動を抑制することができる。   Therefore, this liquefied layer 236 can significantly reduce the shear rigidity of the soil, and can suppress the earthquake motion vertically upward propagating in the ground 220.

しかし、特許文献2の砂質土層222は、透水性の小さなもので囲まれてはいないので、砂質土層222内に圧力をかけても、発生する過剰間隙水圧がすぐに消散してしまうことが危惧される。   However, since the sandy soil layer 222 of Patent Document 2 is not surrounded by a small water-permeable material, even if pressure is applied to the sandy soil layer 222, the generated excess pore water pressure is immediately dissipated. It is feared that it will end up.

また、建物216は基礎杭214によって支持されているので、支持地盤218から基礎杭214に伝わったり、砂質土層222以外の地盤220から基礎杭214に伝わる地震動が建物216に伝搬してしまうことも考えられる。
特開2003−20659号公報 特開平6−108477号公報
In addition, since the building 216 is supported by the foundation pile 214, seismic motion transmitted from the supporting ground 218 to the foundation pile 214 or from the ground 220 other than the sandy soil layer 222 to the foundation pile 214 is propagated to the building 216. It is also possible.
JP 2003-20659 A JP-A-6-108477

本発明は係る事実を考慮し、所定の地震力を超える入力があったときに、地盤を確実に液状化させ、免震効果を発揮する免震構造及び免震装置を提供することを課題とする。   In view of such facts, the present invention has an object to provide a seismic isolation structure and a seismic isolation device that can reliably liquefy the ground and exhibit a seismic isolation effect when there is an input exceeding a predetermined seismic force. To do.

第1態様の発明は、軟弱地盤上の構造物の周囲を取り囲んで、前記軟弱地盤を囲み、硬質地盤又は不透水層に到達する遮水層と、前記遮水層によって囲まれた前記軟弱地盤内の水圧を上昇させる加圧手段と、を有することを特徴としている。 The invention according to the first aspect includes a water shielding layer surrounding the structure on the soft ground, surrounding the soft ground and reaching the hard ground or the impermeable layer, and the soft ground surrounded by the water shielding layer. And pressurizing means for increasing the water pressure inside.

第1態様の発明では、軟弱地盤上の構造物の周囲を取り囲んで、軟弱地盤を囲む遮水層が、硬質地盤又は不透水層に到達している。そして、遮水層によって囲まれた軟弱地盤内の水圧を加圧手段により上昇させる。 In the first aspect of the invention, the water shielding layer surrounding the structure on the soft ground and surrounding the soft ground reaches the hard ground or the impermeable layer. And the water pressure in the soft ground surrounded by the water shielding layer is raised by the pressurizing means.

これにより、所定の地震力を超える入力があったときに、構造物を支持する軟弱地盤を確実に液状化させることができ、免震効果を発揮して構造物への地震入力を低減することができる。   As a result, the soft ground supporting the structure can be liquefied reliably when there is an input exceeding the specified seismic force, and the seismic isolation effect can be exerted to reduce the seismic input to the structure. Can do.

また、地震力の大小を問わず、必要なときに強制的に軟弱地盤を液状化して構造物への地震入力を低減できるので、構造物の強度を落とした設計を可能とし、建設コストを削減できる。   Also, regardless of the magnitude of the seismic force, the soft ground can be liquefied forcibly when necessary to reduce the seismic input to the structure, enabling design with reduced structure strength and reducing construction costs. it can.

また、軟弱地盤は、構造物、遮水層、及び硬質地盤若しくは不透水層によって囲まれているので、液状化の際に発生する過剰間隙水圧がすぐに消散してしまうことを防ぐことができる。よって、より確実に液状化することができ、さらには液状化を早めることができる。   Moreover, since the soft ground is surrounded by the structure, the water-impervious layer, and the hard ground or impermeable layer, it is possible to prevent the excess pore water pressure generated during liquefaction from being immediately dissipated. . Therefore, it can liquefy more reliably and can further accelerate liquefaction.

第2態様の発明は、第1態様において、前記構造物と、前記硬質地盤又は前記不透水層との間に前記軟弱地盤の層を残すように、前記構造物の地下部、又は前記構造物の基礎部が設けられている、ことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the underground portion of the structure or the structure is formed such that the soft ground layer is left between the structure and the hard ground or the impermeable layer. It is characterized by the fact that there is a foundation part.

第2態様の発明では、構造物に、地下部又は基礎部が設けられている。但し、この構造物の地下部又は基礎部は、構造物と硬質地盤又は不透水層との間に軟弱地盤の層を残すように設けられている。 In the invention of the second aspect , the structure is provided with an underground part or a foundation part. However, the underground part or the foundation part of the structure is provided so as to leave a soft ground layer between the structure and the hard ground or impermeable layer.

これにより、地下部又は基礎部を設けない場合に比べて、構造物を支持する軟弱地盤の層の厚さが小さくなる。よって、地震が止んだ後、上昇した軟弱地盤の水圧を元に戻して軟弱地盤内の過剰間隙水圧が消散したときに、必要以上に構造物が沈下することを防ぐことができる。   Thereby, compared with the case where an underground part or a foundation part is not provided, the thickness of the layer of the soft ground which supports a structure becomes small. Therefore, it is possible to prevent the structure from sinking more than necessary when the water pressure of the raised soft ground is restored after the earthquake stops and the excess pore water pressure in the soft ground is dissipated.

第3態様の発明は、第1態様において、前記構造物と、前記硬質地盤又は前記不透水層との間に前記軟弱地盤の層を残すように、前記軟弱地盤の地盤改良層が設けられている、ことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, a ground improvement layer of the soft ground is provided so as to leave the soft ground layer between the structure and the hard ground or the impermeable layer. It is characterized by that.

第3態様の発明では、軟弱地盤の地盤改良層が設けられている。但し、この地盤改良層は、構造物と硬質地盤又は不透水層との間に軟弱地盤の層を残すように設けられている。 In the invention of the third aspect , the ground improvement layer of the soft ground is provided. However, this ground improvement layer is provided so as to leave a soft ground layer between the structure and the hard ground or impermeable layer.

これにより、地盤改良層を設けない場合に比べて、構造物を支持する軟弱地盤の層の厚さが小さくなる。よって、地震が止んだ後、上昇した軟弱地盤の水圧を元に戻して軟弱地盤内の過剰間隙水圧が消散したときに、必要以上に構造物が沈下することを防ぐことができる。   Thereby, the thickness of the layer of the soft ground which supports a structure becomes small compared with the case where a ground improvement layer is not provided. Therefore, it is possible to prevent the structure from sinking more than necessary when the water pressure of the raised soft ground is restored after the earthquake stops and the excess pore water pressure in the soft ground is dissipated.

第4態様の発明は、第3態様において、前記構造物が載せられ、構造物の外へ張り出す張出部を備えた支持部と、前記張出部と前記地盤改良層との間に設けられた、鉛直振動を吸収するダンパーと、を有し、前記ダンパーが、鉛直方向に伸縮するジャッキと交換可能である、ことを特徴としている。 Invention of the fourth aspect, in the third embodiment, the structure is mounted, and a support portion having a projecting portion projecting to the outside of the structure, between the ground improvement layer and the overhanging portion And a damper that absorbs vertical vibration, and the damper is replaceable with a jack that expands and contracts in the vertical direction.

第4態様の発明では、支持部の上に構造物が載せられている。そして、この支持部に備えられた張出部が、構造物の外へ張り出している。また、軟弱地盤の地盤改良層と張出部の間に、鉛直振動を吸収するダンパーが設けられている。さらに、このダンパーは、鉛直方向に伸縮可能なジャッキと交換可能である。 In the invention of the fourth aspect , the structure is placed on the support portion. And the overhang | projection part with which this support part was equipped overhangs out of the structure. Moreover, the damper which absorbs a vertical vibration is provided between the ground improvement layer and overhang | projection part of the soft ground. Further, the damper can be replaced with a jack that can be expanded and contracted in the vertical direction.

これにより、地震動により発生する、液状化した軟弱地盤上の構造物のロッキングが、ダンパーによって低減される。また、構造物が傾斜した場合には、ジャッキと交換し、構造物をジャッキアップすることによって構造物の傾斜を修正することができる。   Thereby, the rocking | rocking of the structure on the liquefied soft ground which generate | occur | produces by an earthquake motion is reduced by a damper. When the structure is inclined, the inclination of the structure can be corrected by replacing the jack with a jack and jacking up the structure.

第5態様の発明は、第1態様〜第4態様の何れかの免震構造に地震計が設けられ、前記地震計が地震時のP波を検知したときに、前記遮水層によって囲まれた前記軟弱地盤内の水圧を前記加圧手段により上昇させる、ことを特徴としている。 In the fifth aspect of the invention, a seismometer is provided in the seismic isolation structure of any one of the first to fourth aspects , and the seismometer is surrounded by the impermeable layer when it detects a P wave during an earthquake. The water pressure in the soft ground is raised by the pressurizing means.

第5態様の発明では、第1態様〜第4態様の何れかの免震構造に地震計が設けられている。そして、地震計が、地震時のP波を検知したときに、加圧手段を作動させ、遮水層によって囲まれた軟弱地盤内の水圧を上昇させる。 In the fifth aspect of the invention, the seismometer is provided in the seismic isolation structure of any of the first to fourth aspects . And when a seismometer detects the P wave at the time of an earthquake, a pressurizing means is operated and the water pressure in the soft ground surrounded by the water shielding layer is raised.

これにより、主要動のS波が到達したときに、地盤を確実に液状化させることが可能となる。   This makes it possible to reliably liquefy the ground when the S wave of the main motion arrives.

本発明は上記構成としたので、所定の地震力を超える入力があったときに、地盤を確実に液状化させ、免震効果を発揮することができる。   Since this invention set it as the said structure, when there exists an input exceeding predetermined | prescribed seismic force, the ground can be liquefied reliably and the seismic isolation effect can be exhibited.

図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る免震構造及び免震装置を説明する。なお、本実施形態では、RC造の集合住宅の例を説明するが、あらゆる建物への適用が可能である。   A seismic isolation structure and a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an example of an RC apartment house will be described, but it can be applied to any building.

まず、本発明の第1の実施形態の免震構造10及び免震装置11について説明する。図1には、本実施形態の免震構造10及び免震装置11が示されている。   First, the seismic isolation structure 10 and the seismic isolation device 11 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a seismic isolation structure 10 and a seismic isolation device 11 according to this embodiment.

硬質地盤18の上層にある軟弱地盤12上に、構造物としてのRC造の集合住宅14が、直接基礎によって支持されている。また、集合住宅14の直下には、液状化を防止する地盤改良層16が形成されている。地盤改良層16と硬質地盤18の間には、軟弱地盤12Aが未改良層として残されている。   The RC apartment house 14 as a structure is directly supported by the foundation on the soft ground 12 in the upper layer of the hard ground 18. In addition, a ground improvement layer 16 that prevents liquefaction is formed immediately below the housing complex 14. Between the ground improvement layer 16 and the hard ground 18, the soft ground 12A is left as an unimproved layer.

集合住宅14の周囲を取り囲むように、遮水層としてのRC連続壁26が構築されており、このRC連続壁26の下端部は硬質地盤18に到達している。そして、このRC連続壁26によって軟弱地盤12が囲まれている。また、地下水位付近に位置する、RC連続壁26と地盤改良層16の間の軟弱地盤12は、薬液注入工法によって遮水性を有する不透水層28に改良されている。よって、軟弱地盤12は、RC連続壁26、硬質地盤18、不透水層28、地盤改良層16によって囲まれ、概ね密閉された状態で、RC連続壁26の外側の軟弱地盤32と分断されている。   An RC continuous wall 26 as a water shielding layer is constructed so as to surround the apartment house 14, and the lower end portion of the RC continuous wall 26 reaches the hard ground 18. The soft ground 12 is surrounded by the RC continuous wall 26. In addition, the soft ground 12 between the RC continuous wall 26 and the ground improvement layer 16 located near the groundwater level is improved to a water-impermeable layer 28 having a water shielding property by a chemical injection method. Therefore, the soft ground 12 is surrounded by the RC continuous wall 26, the hard ground 18, the impermeable layer 28, and the ground improvement layer 16, and is separated from the soft ground 32 outside the RC continuous wall 26 in a generally sealed state. Yes.

また、スタンドパイプ20が、地上から未改良の軟弱地盤12Aの層に向って略垂直に配管されている。スタンドパイプ20の下端部には噴出口20Aが、未改良の軟弱地盤12Aの層と接する位置に設けられている。また、スタンドパイプ20の上端部は、ポンプ22に接続されており、このポンプ22を作動させることによって、集合住宅14の屋上に設けられた貯水タンク23の水をスタンドパイプ20に加圧注入し、スタンドパイプ20内の水圧を上昇させ、スタンドパイプ20の先端部に設けられた噴出口20Aから加圧された水を噴出させる。また、ポンプ22とスタンドパイプ20の上端部との間には、三叉の開閉弁25が設けられており、この開閉弁25の切り替えによって、ポンプ22とスタンドパイプ20との間の接続、遮断、開放の操作を行うことができる。開閉弁25の遮断操作時には、スタンドパイプ20と地上の外気との接続も断たれるようになっており、これによってRC連続壁26によって囲まれた軟弱地盤12内の圧力を一定に保つことができる。また、開閉弁25の開放操作時には、軟弱地盤12に注入された水を開閉弁25に接続された排出管27を介して、外部に設けられた排水タンク29に排出することができる。スタンドパイプ20の上端部にはフィルター(不図示)が取り付けられており、これによって水と一緒に土砂が排出されることを防いでいる。   Further, the stand pipe 20 is piped substantially vertically from the ground toward the unimproved soft ground 12A layer. At the lower end of the stand pipe 20, a spout 20 </ b> A is provided at a position in contact with the unimproved soft ground 12 </ b> A layer. The upper end of the stand pipe 20 is connected to a pump 22, and by operating the pump 22, water in a water storage tank 23 provided on the roof of the apartment house 14 is injected into the stand pipe 20 under pressure. Then, the water pressure in the stand pipe 20 is raised, and the pressurized water is ejected from the spout 20A provided at the tip of the stand pipe 20. Further, a three-pronged opening / closing valve 25 is provided between the pump 22 and the upper end of the stand pipe 20, and by switching the opening / closing valve 25, connection between the pump 22 and the stand pipe 20, disconnection, An opening operation can be performed. During the shut-off operation of the on-off valve 25, the connection between the stand pipe 20 and the outside air on the ground is also cut off, so that the pressure in the soft ground 12 surrounded by the RC continuous wall 26 can be kept constant. it can. Further, when the opening / closing valve 25 is opened, the water injected into the soft ground 12 can be discharged to the drain tank 29 provided outside via the discharge pipe 27 connected to the opening / closing valve 25. A filter (not shown) is attached to the upper end portion of the stand pipe 20 to prevent the earth and sand from being discharged together with water.

また、軟弱地盤32の地表面には、地震時のP波を検知する地震計30が置かれている。地震計30は制御装置24につながれており、制御装置24は、地震計30から送られてくるP波のデータからポンプ22を作動させるか否かの判断を行い、ポンプ22のオン・オフをコントロールする。   A seismometer 30 for detecting a P wave at the time of an earthquake is placed on the ground surface of the soft ground 32. The seismometer 30 is connected to the control device 24, and the control device 24 determines whether or not to operate the pump 22 from the P wave data sent from the seismometer 30, and turns the pump 22 on and off. To control.

次に、本発明の第1の実施形態に係る免震構造10及び免震装置11の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the seismic isolation structure 10 and the seismic isolation device 11 according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、地震が発生し、地震計30がP波を検知すると、そのP波の大きさによって、制御装置24が、ポンプ22を作動させるか否かの判断を行う。   As shown in FIG. 1, when an earthquake occurs and the seismometer 30 detects a P wave, the control device 24 determines whether or not to operate the pump 22 based on the magnitude of the P wave.

ある値以上の大きさのP波を検知した場合には、ポンプ22を作動し、貯水タンク23の水をスタンドパイプ20に加圧注入する。そして、スタンドパイプ20内の水圧を上昇させ、スタンドパイプ20の下端部に設けられた噴出口20Aから加圧された水を噴出させる。これによって、RC連続壁26によって囲まれた軟弱地盤12内の水圧、すなわち間隙水圧が上昇し、強制的に軟弱地盤12が液状化される。液状化が完了した後、軟弱地盤12内の水圧が低下しないように、ポンプ22とスタンドパイプ20の間に設けられた開閉弁25を遮断操作した後にポンプ22を止める。   When a P wave having a magnitude greater than a certain value is detected, the pump 22 is activated to inject water from the water storage tank 23 into the stand pipe 20 under pressure. And the water pressure in the stand pipe 20 is raised, and the pressurized water is ejected from the spout 20A provided in the lower end part of the stand pipe 20. As a result, the water pressure in the soft ground 12 surrounded by the RC continuous wall 26, that is, the pore water pressure rises, and the soft ground 12 is forcibly liquefied. After the liquefaction is completed, the pump 22 is stopped after the on-off valve 25 provided between the pump 22 and the stand pipe 20 is shut off so that the water pressure in the soft ground 12 does not decrease.

これにより、所定の地震力を超える入力があったときに、集合住宅14を支持する軟弱地盤12を確実に液状化させることで免震効果を発揮し、集合住宅14への地震入力を低減することができる。   As a result, when there is an input exceeding a predetermined seismic force, the soft ground 12 supporting the apartment house 14 is liquefied to exert a seismic isolation effect, and the earthquake input to the apartment house 14 is reduced. be able to.

また、地震力の大小を問わず、必要なときに強制的に軟弱地盤12を液状化して集合住宅14への地震入力を低減できるので、集合住宅14の強度を落とした設計を可能とし、建設コストを削減できる。   In addition, because the seismic force can be forcibly liquefied when necessary to reduce the seismic input to the apartment house 14 when necessary, it is possible to design the apartment house 14 with reduced strength and construction. Cost can be reduced.

また、軟弱地盤12は、RC連続壁26、硬質地盤18、不透水層28、地盤改良層16によって囲まれ、概ね密閉された状態になっている。よって、液状化の際に発生する過剰間隙水圧がすぐに消散してしまうことを防げるので、より確実に液状化することができ、さらには液状化を早めることができる。   Moreover, the soft ground 12 is surrounded by the RC continuous wall 26, the hard ground 18, the impermeable layer 28, and the ground improvement layer 16, and is in a generally sealed state. Therefore, since it is possible to prevent the excess pore water pressure generated during liquefaction from being immediately dissipated, it is possible to liquefy more reliably and further to accelerate liquefaction.

また、P波(初動)を検知した時点でポンプ22を作動させ、S波(主要動)が到達する前に液状化を開始させることができるので、軟弱地盤12の液状化が遅れて発生することを防ぐことができる。   In addition, since the pump 22 is activated when the P wave (initial motion) is detected and liquefaction can be started before the S wave (main motion) arrives, liquefaction of the soft ground 12 is delayed. Can be prevented.

地震が止んだ後は、ポンプ22とスタンドパイプ20の間に設けられた開閉弁25を開放操作すると、軟弱地盤12内の上昇した圧力により、ポンプ22によって注入した分の水が自然に排水タンク29に排出され、過剰間隙水圧が消散して軟弱地盤12は元の状態に戻る。   After the earthquake has stopped, when the on-off valve 25 provided between the pump 22 and the stand pipe 20 is opened, the water injected by the pump 22 is naturally drained by the increased pressure in the soft ground 12. 29, the excess pore water pressure is dissipated and the soft ground 12 returns to its original state.

このように、ポンプ22によって注入した分の水が排出されるので、過剰間隙水圧が消散した後に地盤は沈下しないが、もしもポンプ22によって注入した分の水の量よりも多くの量の水を排出してしまった場合であっても、地盤改良層16を設けることによって軟弱地盤12Aの層の厚さを小さくしているので、必要以上に集合住宅14が沈下することを防ぐことができる。   Thus, since the water injected by the pump 22 is discharged, the ground does not sink after the excess pore water pressure has been dissipated, but if the water injected by the pump 22 is larger than the amount of water injected Even if it has been discharged, since the thickness of the soft ground 12A is reduced by providing the ground improvement layer 16, the apartment house 14 can be prevented from sinking more than necessary.

なお、地盤改良層16は、ソイルセメント系改良体、サンドコンパクションパイル工法等により締固めた砂等が考えられるが、これに限るものではなく、液状化を防止できる地盤改良材であればよい。   The ground improvement layer 16 may be a soil cement-based improvement body, sand compacted by a sand compaction pile method, or the like, but is not limited thereto, and may be any ground improvement material that can prevent liquefaction.

また、軟弱地盤12を囲む遮水層としてRC連続壁26を示したが、遮水性を有するものであればよく、ソイルセメント壁、鋼矢板壁、鋼管矢板壁等を用いてもよい。   Moreover, although the RC continuous wall 26 was shown as a water-impervious layer surrounding the soft ground 12, a soil cement wall, a steel sheet pile wall, a steel pipe sheet pile wall, etc. may be used as long as it has a water-impervious property.

また、地下水位付近に形成された不透水層28は、RC連続壁26によって囲まれた軟弱地盤12内の水圧上昇時に圧力が逃げないようし、軟弱地盤12の密閉性をより高め、効果的に水圧を上昇させるものであるが、不透水層28がなくても液状化を確実に発生させることができる。   In addition, the impermeable layer 28 formed near the groundwater level prevents the pressure from escaping when the water pressure in the soft ground 12 surrounded by the RC continuous wall 26 rises, and improves the sealing performance of the soft ground 12 and is effective. Although the water pressure is increased, liquefaction can be reliably generated without the impermeable layer 28.

次に、本発明の第2の実施形態の免震構造34及び免震装置35について説明する。   Next, the seismic isolation structure 34 and the seismic isolation device 35 of the 2nd Embodiment of this invention are demonstrated.

第2の実施形態は、第1の実施形態において、RC連続壁26の下端部の位置に不透水層が形成されているものである。したがって、以下の説明において、第1の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。   In the second embodiment, an impermeable layer is formed at the position of the lower end portion of the RC continuous wall 26 in the first embodiment. Therefore, in the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and are appropriately omitted.

図2には、本実施形態の免震構造34及び免震装置35が示されている。集合住宅14の周囲を取り囲むように、遮水層としてのRC連続壁26が構築されており、このRC連続壁26の下端部は不透水層36に達している。そして、このRC連続壁26によって軟弱地盤12が囲まれている。不透水層36は、地上から不透水層36に到達するように略垂直に配管された注入孔38によって地上から薬液を注入し、軟弱地盤12を改良することにより形成されている。また、地下水位付近に位置するRC連続壁26と地盤改良層16の間の軟弱地盤12も、薬液注入工法によって遮水性を有する不透水層28に改良されている。よって、軟弱地盤12は、RC連続壁26、不透水層36、不透水層28、地盤改良層16によって囲まれ、概ね密閉された状態で、RC連続壁26の外側の軟弱地盤32と分断されている。   FIG. 2 shows the seismic isolation structure 34 and the seismic isolation device 35 of this embodiment. An RC continuous wall 26 as a water shielding layer is constructed so as to surround the apartment house 14, and the lower end portion of the RC continuous wall 26 reaches the impermeable layer 36. The soft ground 12 is surrounded by the RC continuous wall 26. The impermeable layer 36 is formed by improving the soft ground 12 by injecting a chemical solution from the ground through an injection hole 38 piped substantially vertically so as to reach the impermeable layer 36 from the ground. Further, the soft ground 12 between the RC continuous wall 26 and the ground improvement layer 16 located near the groundwater level is also improved to a water-impermeable layer 28 having a water-impervious property by a chemical solution injection method. Therefore, the soft ground 12 is surrounded by the RC continuous wall 26, the impermeable layer 36, the impermeable layer 28, and the ground improvement layer 16, and is separated from the soft ground 32 outside the RC continuous wall 26 in a generally sealed state. ing.

次に、本発明の第2の実施形態に係る免震構造34及び免震装置35の作用及び効果について説明する。   Next, operations and effects of the seismic isolation structure 34 and the seismic isolation device 35 according to the second embodiment of the present invention will be described.

第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の効果を得ることができ、また図2に示すように、深い位置に硬質地盤18が形成され、集合住宅14の下方の軟弱地盤層が厚い場合においても、不透水層36を形成することにより、地盤改良層16の厚さを大きくしなくても液状化させる軟弱地盤12Aの層厚を小さくできる。   In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and as shown in FIG. 2, the hard ground 18 is formed at a deep position, and the soft ground layer below the apartment house 14 is formed. Even when it is thick, by forming the water-impermeable layer 36, the layer thickness of the soft ground 12A to be liquefied can be reduced without increasing the thickness of the ground improvement layer 16.

これにより、地震が止んだ後に、もしもポンプ22によって注入した分の水の量よりも多くの量の水を排出してしまった場合であっても、不透水層36及び地盤改良層16を設けることによって軟弱地盤12Aの層の厚さを小さくしているので、必要以上に集合住宅14が沈下することを防ぐことができる。   Thus, after the earthquake has stopped, the water-impermeable layer 36 and the ground improvement layer 16 are provided even if a larger amount of water than the amount of water injected by the pump 22 is discharged. As a result, the thickness of the soft ground 12A layer is reduced, so that the apartment house 14 can be prevented from sinking more than necessary.

次に、本発明の第3の実施形態の免震構造40及び免震装置41について説明する。   Next, the seismic isolation structure 40 and the seismic isolation apparatus 41 of the 3rd Embodiment of this invention are demonstrated.

第3の実施形態は、第1の実施形態において、集合住宅14が載る支持部が設けられたものである。したがって、以下の説明において、第1の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。   In the third embodiment, a support portion on which the apartment house 14 is placed is provided in the first embodiment. Therefore, in the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and are appropriately omitted.

図3には、本実施形態の免震構造40及び免震装置41が示されている。集合住宅14が、支持部としての高剛性を有する1階の梁44上に載せられている。梁44の両端は集合住宅14の外側に張り出す張出部42を備えている。そして、張出部42と地盤改良層16上面との間に鉛直振動を吸収する油圧ダンパー46が設けられている。また、この油圧ダンパー46は、鉛直方向に伸縮する油圧ジャッキ(不図示)と交換可能になっている。   FIG. 3 shows a seismic isolation structure 40 and a seismic isolation device 41 of the present embodiment. The apartment house 14 is placed on a first-floor beam 44 having high rigidity as a support portion. Both ends of the beam 44 are provided with an overhanging portion 42 projecting outside the apartment house 14. And the hydraulic damper 46 which absorbs a vertical vibration is provided between the overhang | projection part 42 and the ground improvement layer 16 upper surface. The hydraulic damper 46 can be replaced with a hydraulic jack (not shown) that expands and contracts in the vertical direction.

次に、本発明の第3の実施形態に係る免震構造40及び免震装置41の作用及び効果について説明する。   Next, operations and effects of the seismic isolation structure 40 and the seismic isolation device 41 according to the third embodiment of the present invention will be described.

第3の実施形態では、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また図3に示すように、地震動により、液状化した軟弱地盤12上の集合住宅14がロッキングを起こすような場合においては、油圧ダンパー46が鉛直振動を減衰するので、集合住宅14のロッキングを低減することができる。   In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, as shown in FIG. 3, when the apartment house 14 on the liquefied soft ground 12 is rocked due to the earthquake motion, the hydraulic damper 46 attenuates the vertical vibration, so that the locking of the apartment house 14 is reduced. can do.

軟弱地盤12の液状化によって、集合住宅14が傾斜した場合には、軟弱地盤12の支持力が回復した後に油圧ダンパー46を外して、油圧ジャッキと交換する。そして、地盤改良層16を反力にして油圧ジャッキをジャッキアップさせ、集合住宅14の傾斜を修正することができる。   When the apartment house 14 is inclined due to liquefaction of the soft ground 12, the hydraulic damper 46 is removed and replaced with a hydraulic jack after the supporting force of the soft ground 12 is restored. The ground improvement layer 16 can be used as a reaction force to jack up the hydraulic jack, and the inclination of the apartment house 14 can be corrected.

なお、ダンパーとして、油圧ダンパー46を示したが、鉛直振動を減衰できるものであればよく、金属系ダンパー、粘弾性系ダンパー、防振ゴム等を用いてもよい。   In addition, although the hydraulic damper 46 was shown as a damper, what is necessary is just to be able to attenuate a vertical vibration, and a metal damper, a viscoelastic damper, a vibration-proof rubber, etc. may be used.

また、ジャッキとして、油圧ジャッキを示したが、集合住宅14を持ち上げて高さ調整ができるものであればよい。   Moreover, although the hydraulic jack was shown as a jack, what is necessary is just to lift the apartment house 14 and to adjust height.

なお、第1〜第3の実施形態では、集合住宅14の直下に地盤改良層16を形成することによって軟弱地盤12Aの層の厚さを小さくし、必要以上に集合住宅14が沈下することを防ぐ例を示したが、集合住宅14に設けられた地下部や基礎部の根入れ量によって、軟弱地盤12Aの層の厚さを調整してもよいし、もともと軟弱地盤12の厚さが小さい場合には、地盤改良層16を形成しなくてもよい。   In the first to third embodiments, the ground improvement layer 16 is formed directly under the apartment house 14 to reduce the thickness of the soft ground 12A layer, and the apartment house 14 sinks more than necessary. Although the example to prevent was shown, the thickness of the layer of the soft ground 12A may be adjusted according to the amount of basement or the foundation part provided in the apartment house 14, or the thickness of the soft ground 12 is originally small. In some cases, the ground improvement layer 16 may not be formed.

本発明の第1実施形態に係る免震構造及び免震装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seismic isolation structure and seismic isolation apparatus which concern on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る免震構造及び免震装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seismic isolation structure and seismic isolation apparatus which concern on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る免震構造及び免震装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seismic isolation structure and seismic isolation apparatus which concern on 3rd Embodiment of this invention. 従来の地盤免震構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional ground seismic isolation structure. 従来の免震構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional seismic isolation structure.

符号の説明Explanation of symbols

10 免震構造
11 免震装置
12 軟弱地盤
14 集合住宅(構造物)
16 地盤改良層
18 硬質地盤
20 スタンドパイプ(加圧手段)
22 ポンプ(加圧手段)
23 貯水タンク(加圧手段)
26 RC連続壁(遮水層)
30 地震計
34 免震構造
35 免震装置
36 不透水層
40 免震構造
41 免震装置
42 張出部
44 梁(支持部)
46 油圧ダンパー(ダンパー)
10 Seismic isolation structure 11 Seismic isolation system 12 Soft ground 14 Apartment house (structure)
16 Ground improvement layer 18 Hard ground 20 Stand pipe (pressurizing means)
22 Pump (Pressurizing means)
23 Water storage tank (Pressurizing means)
26 RC continuous wall (water shielding layer)
30 seismometer 34 base isolation structure 35 base isolation device 36 impermeable layer 40 base isolation structure 41 base isolation device 42 overhang 44 beam (support)
46 Hydraulic damper (damper)

Claims (5)

軟弱地盤上に直接支持された構造物の周囲を取り囲んで、前記軟弱地盤を囲み、硬質地盤又は不透水層に到達する遮水層と、
地震が発生したときに、前記遮水層によって囲まれた前記軟弱地盤内に水を送り込むことにより該軟弱地盤内の水圧を上昇させ該軟弱地盤を液状化させる加圧手段と、
を有することを特徴とする免震構造。
A water-impervious layer surrounding the structure directly supported on the soft ground, surrounding the soft ground, and reaching the hard ground or the impermeable layer;
When an earthquake occurs, and pressurizing means for Ru is liquefying soft weak soil to raise the water pressure soft weak in soil by feeding water into the soft ground surrounded by the water shield layer,
A seismic isolation structure characterized by having
前記構造物と、前記硬質地盤又は前記不透水層との間に前記軟弱地盤の層を残すように、前記構造物の地下部、又は前記構造物の基礎部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の免震構造。
The base of the structure or the base of the structure is provided so as to leave the soft ground layer between the structure and the hard ground or the impermeable layer.
The seismic isolation structure according to claim 1.
前記構造物と、前記硬質地盤又は前記不透水層との間に前記軟弱地盤の層を残すように、前記軟弱地盤の地盤改良層が設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の免震構造。
A ground improvement layer of the soft ground is provided so as to leave the soft ground layer between the structure and the hard ground or the impermeable layer.
The seismic isolation structure according to claim 1.
前記構造物が載せられ、該構造物の外へ張り出す張出部を備えた支持部と、
前記張出部と前記地盤改良層との間に設けられた、鉛直振動を吸収するダンパーと、
を有し、
前記ダンパーが、鉛直方向に伸縮するジャッキと交換可能である、
ことを特徴とする請求項3に記載の免震構造。
A support portion on which the structure is placed and provided with an overhanging portion projecting out of the structure;
A damper that absorbs vertical vibration, provided between the overhang portion and the ground improvement layer;
Have
The damper is replaceable with a jack that expands and contracts in the vertical direction.
The seismic isolation structure according to claim 3.
請求項1〜請求項4の何れかの免震構造に地震計が設けられ、
前記地震計が地震時のP波を検知したときに、
前記遮水層によって囲まれた前記軟弱地盤内の水圧を該軟弱地盤が液状化するように前記加圧手段により上昇させる、
ことを特徴とする免震装置。
A seismometer is provided in the base-isolated structure according to any one of claims 1 to 4.
When the seismometer detects a P wave during an earthquake,
The water pressure in the soft ground surrounded by the water shielding layer is raised by the pressurizing means so that the soft ground is liquefied .
A seismic isolation device characterized by that.
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