杭 基 礎 構 造 物 の 耐 震 補 強 の た め の 地 盤 改 良 の 適 用 性 の 検 討
木 村 亮
* 1 . 研 究 の 目 的 脆 弱 地 盤 （ 超 軟 弱 地 盤 や 液 状 化 地 盤 ） の 特 殊 条 件 下 で は , 通 常 の 杭 基 礎 設 計 法 が 成 立 し な い 場 合 が あ る 。こ れ は 上 下 部 工 反 力 が 極 端 に 過 大 な 橋 梁 基 礎 に お い て , 杭 の 許 容 水 平 変 位 量（ 一 般 に 杭 径 1 %）の 確 保 が 難 し い ケ ー ス で 生 じ る 。つ ま り , 杭 基 礎 挙 動 は 通 常 弾 性 変 形 内 に 安 定 さ せ る 必 要 が あ る が , 脆 弱 地 盤 中 の 杭 基 礎 で は 躯 体 荷 重 な ど の 関 係 で 水 平 力 が 過 大 と な っ た 際 に , 多 数 の 杭 が 必 要 と な る 。 こ の 際 に 杭 列 数 が 極 端 に 増 加 し た 場 合 に は , フ ー チ ン グ は 剛 性 を 確 保 す る た め に 厚 く な り , 今 度 は 杭 鉛 直 支 持 力 も 不 足 し , 更 に 杭 増 加 の 繰 り 返 し で 杭 基 礎 設 計 法 の 不 成 立 が 起 こ り 得 る 。 そ こ で , こ の よ う な 脆 弱 地 盤 の 特 殊 条 件 下 に お け る 新 た な 杭 基 礎 形 式 と し て , 杭 周 辺 に 主 に 固 化 改 良 体 に よ る 複 合 地 盤 を 併 設 し , 地 盤 改 良 に よ り 増 加 し た せ ん 断 強 度 を 杭 反 力 と し て 反 映 す る こ と で , 同 時 に 杭 基 礎 の 耐 震 性 確 保 を 図 る 設 計 施 工 法 が 開 発 さ れ 複 合 地 盤 杭 基 礎 と 命 名 さ れ た 1 )。 実 際 の 予 備 設 計 事 例 と し て , 高 規 格 道 路 に 施 工 す る 橋 梁 基 礎 で 躯 体 が 非 常 に 高 い 実 現 場 の 脆 弱 地 盤 に お け る 従 来 設 計 法 と 複 合 地 盤 杭 基 礎 を 対 比 し て い る 1 )。 従 来 設 計 法 で は 場 所 打 ち 杭 が 1 0 列 以 上 必 要（ フ ー チ ン グ 剛 性 は 無 視 ）に な る の に 対 し て , 同 現 場 に 複 合 地 盤 杭 基 礎 を 採 用 し た 場 合 , 杭 は 2 列 と な り 下 部 工 と 躯 体 も 大 き く 縮 小 す る 。 本 研 究 で は 、 複 合 地 盤 杭 基 礎 の 設 計 の 考 え 方 を 援 用 し 、 既 設 杭 基 礎 の 耐 震 補 強 技 術 を 新 た に 提 案 す る 。 2 . 研 究 の 方 法 現 況 に お い て , 既 設 杭 基 礎 の 代 表 的 な 耐 震 補 強 技 術 は , 増 杭 , フ ー チ ン グ 補 強 , 地 中 連 続 壁 増 設 , 鋼 管 矢 板 基 礎 増 設 , ケ ー ソ ン 基 礎 増 設 な ど と さ れ て い る 。 た だ し こ れ ら の 補 強 技 術 は , 既 設 杭 基 礎 に 補 強 部 材 を 接 合 す る た め 土 被 り 撤 去 や 交 通 遮 断 が 必 要 で 現 場 条 件 が 限 定 さ れ る 。 ま た , 現 在 の 既 設 杭 基 礎 を 複 合 異 種 構 造 に 変 更 さ せ る た め 動 的 挙 動 が 煩 雑 と な り , 高 度 な 設 計 照 査 法 を 必 要 と す る 。 そ こ で , 地 震 時 に 応 答 変 位 卓 越 が 懸 念 さ れ る 超 軟 弱 地 盤 や 液 状 化 地 盤 中 の 既 設 杭 基 礎 に 対 し て , 複 合 地 盤 杭 基 礎 の 考 え 方 を 応 用 し , 既 設 杭 周 辺 に 低 強 度 の 改 良 体 を 併 設 す る こ と で 大 規 模 地 震 時 の 杭 応 答 変 位 を 抑 制 す る 新 た な 耐 震 補 強 技 術 を 提 案 す る（ 図 - 1 ）。狭 隘 の 制 約 条 件 下 に お い て も 対 応 可 能 な 本 耐 震 補 強 技 術 を コ ン ポ ジ ッ ト パ イ ル 工 法 と 称 す る 。 つ ま り コ ン ポ ジ ッ ト パ イ ル 工 法 は , 杭 周 辺 の 脆 弱 地 盤 を 改 善 し 地 震 時 の エ ネ ル ギ ー 吸 収 を 図 り , 既 設 杭 基 礎 の 相 対 剛 性 を 向 上 さ せ , さ ら に は 橋 梁 全 体 の 耐 震 性 を 確 保 さ せ る 点 で は 複 合 地 盤 杭 基 礎 と 同 様 の 設 計 概 念 で あ る 。 *京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 ・ 教 授図 - 1 コ ン ポ ジ ッ ト パ イ ル 工 法 3 . 得 ら れ た 成 果 代 表 的 な 加 振 実 験 成 果 2 )の 分 析 と 検 討 に よ り , 超 軟 弱 地 盤 お よ び 液 状 化 地 盤 に お け る 既 設 杭 基 礎 に 対 し て , コ ン ポ ジ ッ ト パ イ ル 工 法 を 補 強 対 策 と し た 場 合 、 耐 震 性 向 上 効 果 を 検 証 し 工 学 的 な 有 用 性 を 確 認 し た 。 4 . 謝 辞 本 研 究 は ， 株 式 会 社 不 動 テ ト ラ よ り 委 託 さ れ た も の で あ り ， 関 係 各 位 に 謝 意 を 表 す ． 参 考 文 献 1 ) K o i c h i To m i s a w a a n d S e i i c h i M i u r a ： M e c h a n i c a l b e h a v i o r o f p i l e f o u n d a t i o n c o n s t r u c t e d i n c o mp o s i t e g r o u n d a n d i t s e v a l u a t i o n , S o i l s a n d F o u n d a t i o n s , Vo l . 4 7 , N o . 5 , p p . 9 6 1 - 9 7 2 , 2 0 0 7 . 2 ) K o i c h i To mi s a w a , S a t o s h i N i s h i mo t o a n d M a k o t o K i mu r a ： S e i s m i c s t r e n g t h e n i n g t e c h n i q u e f o r e x i s t i n g p i l e f o u n d a t i o n i n s o f t a n d l i q u e f i a b l e g r o u n d , 1 9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e re n c e o n S o i l M e c h a n i c s a n d G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g , C D - R O M , 2 0 1 7 ( i n p r e s s ) .
