JP2013036301A - 振動低減構造および振動低減構造の構築方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軟弱地盤である地山3の上に剛性補強体5を配置する。剛性補強体5の上に、路盤13、道床15を構築し、道床15の上に枕木17、レール19を設置して鉄道の軌道とする。剛性補強体5は、面状補強材7と、面状補強材7の上面に格子状に配置された筒体9と、筒体9の内部に充填された流動性固化材11とからなる。筒体9は、レール19の進行方向に沿って配置される縦断筒体9aと、縦断筒体9aと略直角方向に配置される横断筒体9bとを含む。縦断筒体9a同士の間隔27は、枕木17の長さ21以下に設定する。
【選択図】図1
Description
なお、上記の砕石層は、例えば砕石(日本工業規格JIS A 5001)を転圧して構築される。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが2.0m×2.0m程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
さらに、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマット、あるいは力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のような振動減衰部材を配置してもよい。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが2.0m×2.0m程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
また、上下の縦断筒体と横断筒体の接触面に力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のごとき振動減衰部材を配置して、振動時の縦断筒体と横断筒体の摺動等において振動エネルギーを吸収させ、周辺への地盤振動伝播を低減させることができる。
まず、図1、図2を参照して、本発明の第1の実施形態である振動低減構造1の構成について説明する。図1は、振動低減構造1を示す鉛直方向の断面図である。図2は、剛性補強体5を地山3に設置した状態を示す図である。図1に示すように、本実施形態の振動低減構造1は、鉄道の軌道に適用される。
レール19は、枕木17の上面に、水平面においてレール軸方向と直交する方向に所定の間隔で1対設置される。
この状態を示す断面の例が図3(a)である。
面状補強材7や筒体9は、可撓性の高い織布等で構成され、折り畳むあるいは巻き取る等した状態で施工現場まで運搬し、施工現場ではこれを広げて配置できるので、運搬および設置の作業が容易でありこれを迅速に行なうことができる。
即ち、振動低減構造1を撤去する際には、まず、図3(d)に示すように、レール19、枕木17、道床15、路盤13を除去する。路盤13は、砕石を取って除去する。
VAL=20log10(a/a0)…(1)
振動加速度レベル(VAL)に対し周波数ごとに人間の感度に応じた重み付け係数(相対レスポンス)を用いた人体感覚補正を行なって、振動レベル(db)を算出した。なお、式(1)でa0は基準加速度値であり、例えばa0=10−5(m/s2)である。
図5より、振動低減構造1を用いた領域では、従来の改良体41を用いた領域と比較して、6〜8(db)の振動低減効果が平均的に得られているという知見が得られた。
これに対し、一般的なセメント安定処理による改良体41は上記の路盤13の砕石等よりは単位重量が小さく、軌道下が軽量な構造となりやすい。この点、振動低減構造1では、比較的薄厚の構造で振動低減に必要な下部構造の質量を得ることができる。加えて、改良体41は下部の地盤と完全に縁が切れることもないので、振動エネルギーが外部に伝播しやすいものと考えられる。
本実施形態では、間隔27は約1.0mであり、間隔29は約1.5mである。両間隔はこれに限ることもないが、振動低減等の効果を高めるためには、筒体9により形成される格子の大きさが縦2.0m×横2.0m程度もしくはこれより小さいことが望ましい。軌道下部構造の重量をより大きなものとできるためである。
次に、本発明の第2の実施形態として、軟弱地盤である地山50に剛性補強体5と砕石層51を設けた振動低減構造48を形成した。そして振動低減構造48について加振実験を行い、その振動計測結果を、セメント改良体による構造と比較した。以下、図6、図7を用いて、この加振実験について説明する。なお、第1の実施形態と略同様の構成を有する要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
図6(a)は、地山50を0.7m掘削して剛性補強体5を設置し、その上部に前記の路盤13と同様、砕石層51を配置して振動低減構造48とした条件Aを示す。砕石層51の砕石厚は0.3mである。砕石としては、粒度0〜40mmの再生砕石RC−40を用いた。
図6(b)に示す条件Bは、上記条件Aと同様の振動低減構造48であるが、砕石層51の砕石厚が異なり、条件Bでは0.7mである。
図6(c)は、図6(b)に示す条件Bの振動低減構造48の周囲に空溝52を形成した条件Cを示す。空溝52は素掘りの側溝であり、地表面から0.7mの深さである。
図6(e)は、条件Dの0.5m厚の改良体53の上部に砕石厚0.2mの砕石層51を設けた条件Eを示す。
なお、条件A〜Eの振動低減構造48および改良体53等の平面は縦3.0m×横4.0mの大きさであり、剛性補強体5において筒体9は縦1.0m×横2.0mの格子状に配置されている。これらの横方向は図の横方向に対応する。
また、図6(f)は振動低減構造48や改良体53等を設けない地山50である条件Fであり、加振実験では、比較のため地山50のみの条件についても同様の加振実験を行っている。
結果を図7に示す。図7の各データは、上記手順にて、図6(a)〜(f)の条件A〜Fについて100回加振した100波についての変位応答の平均値をとり、図6(f)の条件Fの結果に対する変位応答比(各条件A〜Fの変位応答÷条件Fの変位応答)をとったものである。
3、50、101………地山
5………剛性補強体
7………面状補強材
9………筒体
9a………縦断筒体
9b………横断筒体
11………流動性固化材
13………路盤
15、105………道床
17、107………枕木
19、109………レール
22a、22b………井桁構造
26、52………側溝
27、29………間隔
30………地面
31………底面
32………掘削部
41、53、103………改良体
51………砕石層
Claims (13)
- 周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造であって、
地盤上に配置される、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体と、
前記剛性補強体の上に設けられる所定の厚さの砕石層と、
を具備することを特徴とする振動低減構造。 - 前記所定の厚さが、0.3m以上であることを特徴とする請求項1記載の振動低減構造。
- 前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動低減構造。 - 鉄道の軌道の下方に設けられ、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の振動低減構造。 - 前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項4記載の振動低減構造。 - 前記筒体により形成される格子の大きさが2.0m×2.0m程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の振動低減構造。
- 周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造の構築方法であって、
面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体を、地盤上に配置する工程(a)と、
前記剛性補強体の上に所定の厚さの砕石層を構築する工程(b)と、
を具備することを特徴とする振動低減構造の構築方法。 - 前記所定の厚さが、0.3m以上であることを特徴とする請求項7に記載の振動低減構造の構築方法。
- 前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の振動低減構造の構築方法。 - 前記砕石層、前記剛性補強体を撤去する工程(c)を更に具備し、前記剛性補強体を撤去する際、前記剛性補強体を切断することを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
- 前記剛性補強体は鉄道の軌道の下方に配置され、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。 - 前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項11に記載の振動低減構造の構築方法。 - 前記筒体により形成される格子の大きさが2.0m×2.0m程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項7から請求項12のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
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