根入れ式双設基礎の設計法の開発
［要約］
軟弱地盤上の漁港施設に適用するコスト縮減型の基礎として，根入れ式双設基礎の開発を行った。模型への載荷試験を実施して，外力に対する抵抗性および土圧分布を把握し，それらに基づき設計法を構築したのち，試設計を実施して，現実の地盤，地震動・波浪条件下での適用性を確認した。
水産工学研究所・水産土木工学部・漁港施設研究室
連絡先 0479-44-5940
推進会議 水産工学
専門 水産土木
対象
分類 研究
【背景・ねらい】
重力式の漁港構造物は，水平方向の波圧や地震力に自重で抵抗する。そのため自重が大きくなり，地盤が軟弱な場合はセメントを混合する等の地盤改良が必要となり建設コストが高くなる。しかし基礎の形状に工夫を加えれば，小さい自重でも水平荷重への抵抗性を持ち，地盤改良を省略してコストを縮減できる。本研究ではこうした基礎形状を考案し，その設計手法の開発を行うこととした。
【成果の内容・特徴】
- 漁港の親水施設，防波堤等に適用することを想定して，新たな基礎形式として「根入れ式双設基礎」を考案した。これは，法線に平行に2列の根入れを行うものであり，軽量であっても水平抵抗の発現が期待できる（参照図1）。
- 遠心力場において，この基礎の縮小模型を用いて載荷試験を実施した（参照写真1）。その結果，根入れが深いほど，また根入れ間隔が広いほど，大きな水平抵抗力が現れることが解った（参照図2）。
- 2の試験時に測定した基礎まわりの圧力分布をモデル化した。このモデルを利用して，滑動・転倒・支持力に対する安定検討手法を構築した。
- 根入れ式双設基礎を適用した桟橋を仮設計した（参照図3）。根入れ間隔・根入れ深さは，2で得られた知見を参考にして決めた。自重は，上部コンクリート版の厚さ及び根入れの中詰材の材質を変え，値を大小様々に設定した。それぞれのケースについて，現実の荷重条件（地震，波浪）下での安定性を，3の手法によって検討した（参照表1）。その結果，次のことが解った。
（1）自重が軽量過ぎる場合は転倒が発生する。（表1中の「ケース1」）
（2）自重が大きすぎる場合，底面に地盤の支持力を超過する圧力が発生する。（ケース2）
（3）自重を両者の中間的なものとすると，全ての安定検討項目を満たす。（ケース3）
- 上記の（3）構造では，自重による地盤の圧密沈下量が，桟橋の高さの約5％と算出された。（表1の最下段）
【成果の活用面・留意点】
この基礎は，軟弱土の堆積した，波高や地震力の比較的小さい水域に適用できる。
上記の安定計算手法を用いて設計が可能だが，より厳密には現地地盤の諸元を用い有限要素解析を行うことも有効と考えられる。今後現地への適用が期待されるが，自重の適切な設定と，圧密沈下の発生には留意が必要である。
将来的には，軽量であることを活かし，利用状況に応じて移設・撤去が容易な仮設的な漁港施設の開発も期待される。
【具体的データ】
- 自重が軽量過ぎる場合は転倒が発生する。（表1中の「ケース1」）
- 自重が大きすぎる場合，底面に地盤の支持力を超過する圧力が発生する。（ケース2）
- 自重を両者の中間的なものとすると，全ての安定検討項目を満たす。（ケース3）
【その他】
研究課題名：根入れ式及びスカート付き基礎の設計法の開発
予算区分 ：漁港漁村・経常
研究期間 ：平成10～12年度
発表論文 ：(1)根入れ式双設基礎の偏心傾斜載荷試験：第35回地盤工学研究発表会論文集，2000.
(2)軟弱地盤上の根入れ式双設基礎の支持力特性：水産工学研究所技報第23号，2001.
