利用檔土鋼板樁對地下建筑物液狀化的對策工法

                                   --新名古屋火電廠7號取水道的設(shè)計與模型振動實驗

地震時的防液狀化對策的費用在火力發(fā)電廠的建設(shè)費中所占比例較大。本公司在新名古屋火力發(fā)電廠7號系列取水路及煤氣導(dǎo)管工程中，為消減防液狀化對策的費用，采用了利用檔土鋼板樁對地下建筑物的液狀化對策的工法采用本工法，在設(shè)計上還有若干不確定事項，所以實施了取水路的模型振動實驗，進行了驗證。對其結(jié)果.設(shè)計方法及本工法的有效性提供了理論依據(jù)。

1開發(fā)的背景

本公司新名古屋火力發(fā)電廠是建在名古屋港臨海工業(yè)帶的液狀化發(fā)生可能性很高的填海地基上，新增建的7號取水路等的防液狀化對策費用會相當(dāng)龐大。作為地震時的防液狀化對策一般采用防止液狀化發(fā)生的對策即使周邊地域產(chǎn)生液狀化也可通過結(jié)構(gòu)上的對策使設(shè)施的被害減到最小的經(jīng)濟性的對策，因此本公司以削減液狀化對策費用為目標(biāo)進行了研討利用臨時檔土用的鋼板樁.開發(fā)了地下建筑物防液狀化對策的工法，并在新名古屋火力7號系列取水路及部分煤氣導(dǎo)管隧道予以采用。

2工法的基本考慮方法

伴隨地震時地基的液狀化對地下建筑物的損害主要考慮液狀化時地下建筑物的上浮和液狀化終結(jié)后的地基沉降。地下建筑物的上浮的要因是周邊地基和建筑物下方的水及砂子的回轉(zhuǎn)運動所帶來的較大影響因此如圖1所示，使用鋼板樁將建筑物與周邊地域隔斷的方式可以有效地阻斷水和砂子的供給，是有效的上浮防止對策。

對于液化狀終結(jié)后的地基沉降，如果將鋼板樁作為樁進行處理后可有效防止建筑物的沉降。

3設(shè)計的想法

設(shè)定以下條件進行了設(shè)計。

·用鋼板樁圍起的地下建筑物底部的液化狀層發(fā)生了液狀化。

·液狀化時土質(zhì)泥土化。（泥土壓、動水壓、靜水壓和過剩間隙水壓產(chǎn)生的反向壓力等對地下建筑物在作用）

·作用于鋼板樁的靜水壓是考慮伴隨液狀化的過剩間隙水壓的上升，擴展Westergaard的動水壓公式。

·液狀化后地中建筑物底部的液狀化層沉降。

4振動模型實驗的結(jié)果

用縮尺1/30的振動模型實驗驗證了設(shè)計方法以及利用檔土鋼板樁防止地下建筑物液狀化發(fā)生的對策的有效性。實驗是使用東海大學(xué)的大型振動土槽，進行了正弦波加振。加速度增加到設(shè)定最大的加速度200gal為止，并且在最大加速度到達(dá)后維持20秒的加振。計測裝置如圖2，實驗結(jié)果的一部分如圖3所示。

總結(jié)實驗結(jié)果如下。可以驗證利用檔土鋼板樁對地中建筑物的液狀化防止對策工法的有效性。

·根據(jù)加振條件，被鋼板樁圍起的地中建筑物底部松軟砂層發(fā)生液狀化。

·松軟砂層液狀化時的間隙水壓達(dá)到加人建筑物的單位體積重量的有效應(yīng)力（有效上載壓）。

·周邊地基達(dá)到液狀化時剪斷變形的傳播就變小鋼板樁的振動也變小。

·伴隨液狀化對地中建筑物由過剩間隙水壓產(chǎn)生的反向壓力起作用，其結(jié)果對鋼板樁產(chǎn)生上浮力。

·伴隨地基的液狀化土壓變化為液壓。

·液狀化終結(jié)后地中建筑物底部松軟的砂層產(chǎn)生沉降。

·液狀化終結(jié)后，比液狀化前狀態(tài)更大的向下的力作用之后回到液狀化發(fā)生前的狀態(tài)。

5今后的展望

利用鋼板樁對地下建筑物的液狀化防止對策工法在新名古屋火力發(fā)電廠7號系列取水路及部分煤氣導(dǎo)管隧道子以采用。于平成6年10月實施了工程。本工法根據(jù)所采用的地方和地基比舊工法有很經(jīng)濟的場合.在新名古屋火力發(fā)電廠削減了3.5億日元的建設(shè)費。

今后作為防止液狀化對策工法之一（防止液狀化損害的工法），在其他的項目也會積極地采用。

（王東松整理）