'18/10/3
液状化層を利用した免震設計 目次
吉見 吉昭
改良深さを変えて行った模型振動実験
西田橋

 新潟地震(1964年)や東日本大震災(2011年)で多く見られた液状化に起因する建物の沈下・傾斜は当然被害として認識されましたが,一方で建物自体の構造的被害が少なく,死傷者がなかったことが特徴的でした。さらに阪神淡路大震災(1995年)やトルコ・コジャエリ地震(1999年)でも,液状化が起った場所のほうが,建物の被害や墓石の転倒が少なかったことから,液状化層の“免震効果”が注目されるようになりました。液状化対策としてよく用いられる地盤改良を,液状化の恐れある地層の全深さにわたって適用すれば,建物の沈下量を小さくすることはできますが,その代り構造物の地震応答が大きくなることが,模型振動実験(右上図)や解析によって確かめられています。液状化層が深い場合は,改良深さを制限して工費を節減すると同時に,改良層の下の液状化層を免震装置の“アイソレーター”として利用することによって,構造物の地震応答を軽減できるはずです。このとき問題となる沈下については,構造物全体をべた基礎に支持させて,構造物の変形を防ぐことができます。しかし東日本大震災のような巨大地震で地震動が異常に長い場合には傾斜が起こる恐れがあります。それに備えて,傾斜に敏感な住宅ではジャッキアップなどによって傾斜を補正できるように予め準備しておくことが推奨されます。以下,実施例を一つ紹介しましょう。

 
1846年に造られた鹿児島市の西田橋(写真に示す石造4連アーチ橋)は歴史的建造物として移築保存されていますが,この橋は2008年1月に放映が始まったNHK大河ドラマ“篤姫”の天璋院も渡ったと言われています。移築先には地震時に液状化する恐れがある厚さ19メートルの地層があります。組積造(そせきぞう)である石橋は耐震補強が難しく,かつ橋の上または付近の不特定多数の観光客への強震の影響を考慮しなければならないので,加速度応答を減らすことが重要です。また,人が常住する建物と違って,多少の傾斜は問題になららないという特徴もあります。改良深さをいろいろに変えた場合について解析1)を行った結果,橋全体を1枚の鉄筋コンクリート版に載せ,その直下の地盤の上部9メートル(図の“改良領域”に相当)を改良し,その下を液状化層として残す案が採用されました2)。こうすることによって,橋の上での地震加速度を低くおさえ,沈下量を許容できる範囲におさえる他に,工事費を節減することができました。


  1. 福武毅芳ほか:「西田橋基礎の地震応答シミュレーション―沖積地盤上の石造アーチ橋の移設計画―」,『第18回土木史研究発表会』,1998,395~410
  2. 吉見吉昭・福武毅芳:『地盤液状化の物理と評価・対策技術』,技報堂,2005,290~298

    地盤と建築基礎