JP2004197474A

JP2004197474A - 防振盛土構造

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Publication number: JP2004197474A
Application number: JP2002368959A
Authority: JP
Inventors: Misao Suzuki; 操鈴木; Hiroshi Abe; 大志安部; Toshihiko Nanbu; 俊彦南部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】振動遮断対策と耐震対策を同時に１回の工事で行うことができ、敷地、費用、工期的の面で社会的な負荷が少ない防振盛土構造及び施工方法を提供する。
【解決手段】下端部が地盤２内に設置され、地上部が型枠として機能する鋼製壁材１，３と、鋼製壁材１，３の地下部に設けられた振動遮断部材５と、鋼製壁材１，３内に打設された混合土７とを備えてなる。
また、振動遮断部材５は、鋼製壁材１，３に対向して所定間隔離して設置された壁材１１，１３と、壁材１１，１３と鋼製壁材１，３との間に設けられた防振材１５とを備え、防振材１５は、鋼製壁材面方向の剛性が前記鋼製壁材面直角方向の剛性より小さく設定されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は盛土上を通過する車両等による地盤振動を防止する防振盛土構造及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道盛土、道路盛土などの車両通行による地盤振動を遮断する構造として、従来より、地盤振動の伝達径路に溝または壁構造物を設置する方法がある（例えば、特許文献等１参照）。
また、他の例として、粉砕した弾性体を混入させた流動化処理土を地盤に連続的に打設して振動低減連続地中壁がある（例えば、特許文献等２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５１−１３１１０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５６６６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、盛土上の車両交通による地盤振動の問題は、盛土が軟弱地盤に設けられたときに生じやすい。
また、軟弱地盤に設けられた盛土は、地震時に被災しやすい。そして、盛土高さが高くなるほど被災の程度は大きく、盛土とその周辺地盤にすべり、亀裂が発生し、鉄道、道路としての機能を失ってしまうこともある。
つまり、地盤振動遮断が必要な盛土では、同時に耐震対策が必要になる場合が多い。
【０００５】
しかしながら、上記いずれの従来例も地盤振動遮断に対しての効果は期待されるものの、耐震対策にはなり得ず、別途耐震対策が必要となる。
このため、振動遮断対策と耐震対策をそれぞれに行う必要があり、これらの場所の確保、それぞれの工事に係わる費用と工期が必要となり、社会的な負荷が大きくなっている。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、振動遮断対策と耐震対策を同時に１回の工事で行うことができ、敷地、費用、工期的の面で社会的な負荷が少ない防振盛土構造及び施工方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る防振盛土構造は、下端部が地盤内に設置され、地上部が型枠として機能する鋼製壁材と、該鋼製壁材の地下部に設けられた振動遮断部材と、前記鋼製壁材内に打設された混合土とを備えてなるものである。
【０００８】
また、振動遮断部材は、鋼製壁材に対向して所定間隔離して設置された壁材と、該壁材と前記鋼製壁材との間に設けられた防振材とを備え、該防振材は、前記鋼製壁材面方向の剛性が前記鋼製壁材面直角方向の剛性より小さく設定されているものである。
【０００９】
また、本発明に係る防振盛土構造の施工方法は、下端部に振動遮断部材が設置された鋼製壁材を型枠用途として地盤に設置し、該鋼製壁材内に混合土を打設することを特徴とするものである。
【００１０】
また、混合土は、固化材と土砂と水を混合することにより製造され、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の防振盛土構造の説明図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。まず、図１、図２に基づいて完成状態について説明する。本実施の形態の防振盛土構造は鉄道盛土に関するものであり、下端部が地盤２内に設置され、地上部が型枠として機能する鋼製壁材１，３と、鋼製壁材１，３の地下部に設けられた振動遮断部材５と、鋼製壁材１，３内に打設された混合土７と、混合土７の上部に設けられた路盤９とを備えてなる。
【００１２】
振動遮断部材５は、鋼製壁材１，３に対向して所定間隔離して設置された壁材１１，１３と、壁材１１，１３と鋼製壁材１，３との間に設けられた防振材１５とを備えている。そして、この防振材１５は、鋼製壁材面方向（紙面直交方向）の剛性が鋼製壁材面直角方向（紙面左右方向）の剛性より小さく設定されている。
なお、振動遮断部材５の長さは、要求される遮断振動レベルにより、または、必要な盛土とその周辺地盤のすべりに対する安定性から決めればよい。概略、振動波の波長の１／２〜１の長さとすれば、振動レベルで５〜１０ｄＢ遮断される。
また、鋼製壁材１，３、壁材１１，１３には鋼矢板、鋼鈑などを使用することができる。
【００１３】
防振材１５の剛性をこのように設定した理由は以下の通りである。つまり、鋼製壁材面方向（紙面直交方向）については土圧に対して耐える必要があるのに対して、鋼製壁材面直角方向（紙面上下左右方向等）については振動によるエネルギー吸収をするためである。
なお、防振材１５の近傍には、図３に示すように、ストッパ１７が設けられている。ストッパ１７を設けることにより、地震時など盛土に水平方向の大きな変位が生じて防振材１５が大きく圧縮された場合に互いに向き合う壁材どうしがストッパ１７を介して力の伝達を行うようになる。これによって、防振材１５に過度の圧縮力が作用するのを防止して、防振材１５を保護することができる。
【００１４】
混合土７は、固化材と、水と、土を混合して製造され、流動性及び水硬性を有する混合土が硬化したものである。そして、混合時のスランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上のものである。
ここで、混合土７の性状として、スランプフローを３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満とし、２８日後の一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ²以上とした根拠について説明する。
【００１５】
まず、スランプフローについて説明すると、スランプフローを３５０ｍｍ以上とすることで、適度な流動性を確保でき、施工時において、鋼製壁材１，３を型枠として先に設置し、ついで、混合土を一気に打設することが可能となる。これによって、施工の効率化、短工期化が図られ、施工コスト低減が実現される。
他方、スランプフローが１０００ｍｍ以上になると、混合土の材料分離の程度が大きくなりすぎて、強度が大きくばらつくことになるので適切でない。
また、スランプフローが３５０ｍｍ未満では盛土施工時に流動性が不足し、混合土均しの作業を必要とするため、施工の手間がかかる。
【００１６】
なお、スランプフロー値（ｍｍ）の測定は以下のようにして行う。
試験用具としてスランプコーンを用いる。スランプコーンは、上端内径１０ｃｍ、下端内径２０ｃｍ、高さ３０ｃｍの鉄製のものを用い、適当な位置に取っ手をつけている。
試験方法は、内面を湿布などで拭き、水平に設置した水密性平板上に置き、試料を詰める。上端を均した後、直ちにスランプコーンを引き上げる。引き上げる時間は、高さ３０ｃｍで２〜３秒とする。広がった試料の長径とその直角方向の径を測定し、その平均値をスランプフロー値（ｍｍ）とする。
【００１７】
次に、混合土の強度として、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上であることとした点について説明する。
土、水、固化材を混合した混合土と、埋戻し用の良質な山砂を資料土として、自動車走行を想定した繰り返し載荷試験を行い、前記混合土と前記山砂とを比較した。
【００１８】
具体的には以下の実験を行った。
内径１５ｃｍ、高さ１７．５ｃｍの鋼製モールドに試料土を１２．５ｃｍの深さまで詰め、試料土の中心に直径５ｃｍの円柱棒で繰り返し載荷をし、そのときの円柱棒の貫入量を測定した。繰り返し載荷は、１回／１秒の正弦波載荷とし、荷重は５０ｋＮ／ｍ²とした。
混合土の試料土は、固化材と土砂（関東ローム土）と水を混合させてモールドにいれ、２８日間室内養生し、作製した。
また、埋戻し用の良質砂質土の試料土は、最適含水比でＪＩＳＡ１２１０により３層５５回の突き固め方法で作製した。
【００１９】
繰り返し載荷１０万回後の貫入量をそれぞれ測定し、その結果を、
（貫入量比）＝（混合土の貫入量）／（埋戻し用の良質な山砂の貫入量）
で求め、この値が１以上あれば盛土構造としての機能を有するものとして評価した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１より、混合土の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上あれば盛土構造としての機能を有するものとした。
【００２２】
以上のように、混合土として備えるべき性状を規定したとして、次に、上記性状になるために、固化材と土砂と水をいかなる割合で混合すればよいかにつき、鋭意研究した。以下、この点について説明する。
【００２３】
現実の施工現場で想定できる土砂には、その粒径等種々のものがある。そこで、発明者は、全ての土砂について実験することは不可能であることから、地盤工学会基準に定義される５種類の土についての実験を行い、その実験値をもって現実の土砂に代用できると考えた。
【００２４】
実験は、固化材と水の混合割合を種々変更して混合土を製造し、直ちに前述した方法でスランプフロー試験を行いスランプフローを求め、また２８日後にＪＩＳＡ１２１６−１９９８「土の一軸圧縮試験方法」により圧縮試験を行い混合土の一軸圧縮強さを求めた。
【００２５】
資料として用いた土は、火山灰質粘性土、粘土、シルト、砂、細粒分質砂の５つに分類されるものを用いた。この５分類の土の性状を以下に示す。
（１）火山灰質粘性土：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上の火山灰土
（２）粘土：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上で、土の塑性指数が
「０．７３×（含水比−２０）」以下の土
（３）シルト：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上で、土の塑性指数が
「０．７３×（含水比−２０）」を超える土
（４）砂：粒径０.０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土が５０％を超え、０．０７５ｍｍ以下の土が１５％を超える土
（５）細粒分質砂：粒径０.０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土が５０％を超え、
０．０７５ｍｍ以下の土が１５％以下の土
【００２６】
実験の結果を表２に示す。
【表２】

【００２７】
表２の結果を整理してグラフ化したものを図４〜図６に示す。
図４は、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含むもの（火山灰質粘性土、粘土、シルト）を対象に、縦軸に一軸圧縮強さｑｕ（ｋＮ／ｍ²）を、横軸にセメント量Ｃ（ｋｇ）を取って整理している。
図４から、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含むものにおいては、一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ²以上とするために、セメントを混合土１ｍ³あたり１２０ｋｇ以上必要であることが分かる。
【００２８】
図５は、粒径が０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量含むもの（砂、細粒分質砂）を対象に、縦軸に一軸圧縮強さｑｕ（ｋＮ／ｍ²）を、横軸にセメント量Ｃ（ｋｇ）を取って整理している。
図５から、粒径が０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量含むものにおいては、一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ²以上とするために、セメントを混合土１ｍ³あたり６０ｋｇ以上必要であることが分かる。
【００２９】
図６は、全ての土を対象として、縦軸にスランプフローＦ（ｍｍ）を、横軸に水量Ｗ（ｋｇ）を取って整理している。
図６から、全ての土においてスランプフロー値を３５０ｍｍ以上１０００未満にするために、水を混合土１ｍ³あたり３００ｋｇ以上、４００ｋｇ以下にする必要があることが分かる。
【００３０】
結局、以上、図４〜図６から、全ての土において、スランプフローを３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満とし、２８日後の一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ²以上とするための具体的な要件の一つとして下記のものが見いだされた。
混合土１ｍ³あたり、水は３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下で、セメントは、土が粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、土が粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上であること。
【００３１】
逆に言えば、混合土の配合を上記のようにすれば、ほとんど全ての土に対して、スランプフローを３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満とし、２８日後の一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ²以上とすることができる。
これによって、建設工事で発生する掘削土を利用することができるようになる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態の防振盛土構造においては、鋼製壁材１，３の地盤根入れ部分に振動遮断部材５を設けたので、この鋼製壁材１，３が振動遮断機能と耐震機能を併せ持つこととなり、敷地の最小化、費用低減と工期短縮を可能とする。
また、鋼製壁材１，３内に打設する混合土７を上記の混合割合とするようにしたので、建設工事で発生する掘削土を利用することができ、環境負荷低減に寄与できる。
さらに、鋼製壁材１，３が型枠としての機能を有することから、盛土の勾配をほぼ鉛直にすることができ、これによって、敷地の最小化を図り、用地取得費を抑えることができる。
【００３３】
次に上述した防振盛土構造の施工方法を説明する。
予め鋼製壁材１，３の下端部に振動遮断部材５を取り付けておく。このようにしたものを現場に搬入する。現場では、振動遮断部材５が取り付けられた鋼製壁材１，３が設置できるような溝を掘る。溝を掘ったあとで、鋼製壁材１，３を建て込む。建て込む深さは、施工中及び完成後に鋼製壁材１，３に作用する力に対して構造的に安定する条件、及び振動遮断に必要な長さを考慮して決定する。
なお、構造的な安定性を増すために、鋼製壁材１，３を建て込んだ後、対向する鋼製壁材同士をタイロッド１９（図１参照）で結んでもよい。このようにすれば、外力に対する抵抗力が増す。
【００３４】
また、構造的な安定性を増す方法として、鋼製壁材１，３の内面に突起を複数設けるようにしてもよい。このような突起を設けることで、鋼製壁材１，３と混合土７とが一体となり、外力に対する抵抗力が増す。
【００３５】
次に、前記説明した混合割合で、土、セメント、水を混合して混合土を製造する。混合土の具体例としては、例えば、固化材として普通ポルトランドセメントを使用した場合であれば、混合土１ｍ³あたり固化材を１００ｋｇ以上、土砂を０．６ｍ³以上、水を２５０ｋｇ以上４５０ｋｇ以下とする。このような混合割合であればほとんどの場合にスランプフロー及び一軸圧縮強さが所定の範囲に入る性状の混合土を製造することができる。
【００３６】
混合土製造後、混合土を鋼製壁材１，３間に打設する。打設の方法としては、例えばミキサー車で混合する場合には、ミキサー車を打設場所に移動して打設してもよいし、スクリューポンプなどの混合土輸送装置を使って混合装置の混合土を打設場所まで輸送して打設してもよい。
【００３７】
以上のようにして、打設が完了すると、混合土の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上になった時点で、路盤９を構築し、線路などの敷設工事を行う。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、下端部に振動遮断部材５を取り付けた鋼製壁材１，３を建て込むようにしたので、この鋼製壁材１，３を建て込む作業工程だけで振動遮断対策と耐震対策を同時に施工でき、作業工程を大幅に少なくでき、費用低減と工期短縮を実現できる。
また、混合土として、現場発生土を含むあらゆる土砂が使用可能となり、この点からも費用低減が実現される。
【００３９】
また、鋼製壁材と水硬性を有する混合土からなる盛土構造としたことで、耐雨性、耐震性に優れた構造となり、保守、維持を省力化できるため、ライフサイクルコスト低減に寄与することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、鋼製壁材の地盤根入れ部分に振動遮断部材を設けたので、この鋼製壁材が振動遮断機能と耐震機能を併せ持つこととなり、敷地の最小化、費用低減と工期短縮を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の防振盛土構造の説明図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１の一部を拡大して示す拡大図である。
【図４】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【符号の説明】
１、３鋼製壁材
５振動遮断部材
７混合土
１１、１３壁材
１５防振材

Claims

下端部が地盤内に設置され、地上部が型枠として機能する鋼製壁材と、該鋼製壁材の地下部に設けられた振動遮断部材と、前記鋼製壁材内に打設された混合土とを備えてなることを特徴とする防振盛土構造。
振動遮断部材は、鋼製壁材に対向して所定間隔離して設置された壁材と、該壁材と前記鋼製壁材との間に設けられた防振材とを備え、該防振材は、前記鋼製壁材面方向の剛性が前記鋼製壁材面直角方向の剛性より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の防振盛土構造。
下端部に振動遮断部材が設置された鋼製壁材を型枠用途として地盤に設置し、該鋼製壁材内に混合土を打設することを特徴とする防振盛土構造の施工方法。
混合土は、固化材と土砂と水を混合することにより製造され、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ²以上であることを特徴とする請求項３記載の防振盛土構造の施工方法。