JP2014163094A - 基礎版強化構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】重要施設の建屋直下の断層が滑動して段差が発生しても、建屋の健全性を確保する。
【解決手段】建屋３が敷設される基礎版２の下面に、基礎版強化構造体である骨組み構造体１０を配置する。骨組み構造体１０は複数の梁１１を連結して組み合わせ格子状になった面状部材である。断層Ｒが滑動して段差Ｂが発生しても、骨組み構造体１０の剛性支持により、基礎版２及び建屋３の安全性及び健全性を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は基礎版強化構造体に関し、断層の滑動などにより地盤が変形して段差が発生しても、建屋の安全性や健全性を確保することができるように工夫したものである。

建屋の直下の活断層が地震発生時に滑動した場合には、地盤の変形によって、基礎版及び建屋が変形・破壊したり、建屋全体が傾いたりする恐れがある。
このため、原子力発電所などの重要施設となる建屋は、活断層の真上には設置しないことになっている。しかし、活断層かどうかを判別しにくい破砕帯についての取り扱いについては、十分な議論がされていない。
この対応として、重要施設となる建屋については、破砕帯も活断層と位置づけて地盤の変形に対しても追従できる構造とするのが好ましい。
なお、活断層はボーリング調査等によって、概ね把握できると仮定する。

なお、特許文献１（特開2003-119765号公報）に示す技術は、断層が滑動した場合であっても、地表面付近に生じる剪断層（段差）を緩和するように地盤を改良するものである。
また特許文献２（特開2010-270569号公報）に示す技術は、建屋と基礎版との間に配置する免震構造に関するものである。
特許文献１，２は、断層が滑動して地表（地盤）表面に段差が発生した場合において、基礎版や建屋の健全性等を確保できるものではない。

特開2003-119765号公報 特開2010-270569号公報

ところで、建屋の直下に、滑動する恐れのある破砕帯（断層のようなもの）がある場合には、地盤の変形によって建屋の健全性が損なわれる可能性がある。このような状況にあることが判明した場合には、現在設置されている重要施設の建屋などは、今後の使用が認められなくなる可能性があり、そのようなときには大きな経済的損失を生じる。

地震の発生に伴い断層が滑動して地盤が変形し、建屋の健全性が損なわれる事態を、図１２及び図１３を参照して説明する。

図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、地盤１の上に基礎版２が敷設され、基礎版２の上に建屋３が構築される。この場合、建屋３が構築された基礎版２の直下に断層Ｒが存在したとする。
地震の発生に伴い断層Ｒが上下に滑動することにより地盤１が変形し、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生した場合には、図１２（ｂ）に示すように基礎２及び建屋３が崩壊したり、図１３（ｂ）に示すように基礎２及び建屋３が傾いてしまったりする恐れがある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、断層が滑動して地盤が変形し段差が発生しても、建屋の安全性や健全性を確保することができる、基礎版強化構造体を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
建屋が敷設される基礎版の下面に、
複数の直線状の支持体を互いに連結して組み合わせて構成され面状となっている骨組み構造体を、前記基礎版の下面に配置したことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記支持体は、梁、またはアーチ、またはトラスであることを特徴とする。

また本発明の構成は、
建屋が敷設される基礎版の下面に、
前記基礎版の下面から下方に伸びて下端が地盤に接地して前記基礎版及び前記建屋の荷重の一部を負担すると共に、前記地盤が沈降した際に沈降量に応じて延伸することにより前記基礎版及び前記建屋の荷重の一部を負担し続ける複数の延伸体を配置したことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記延伸体は、流体が供給されることにより延伸する流体圧ジャッキ、または、圧縮ばねであることを特徴とする。

また本発明の構成は、
建屋が敷設される基礎版の下面に、
上面が地盤の表面に対して傾斜する傾斜面になっていると共に、地盤の表面に沿い移動可能な三角ペデスタルと、
前記基礎版の下面に固定されると共に、下面が前記三角ペデスタルの上面の傾斜面に接触する傾斜面になっている基礎側ペデスタルと、
前記三角ペデスタルの移動により前記基礎側ペデスタルを上方に押し付けるように、前記三角ペデスタルの移動方向に沿い前記三角ペデスタルを付勢する付勢手段と、
を有する可動ペデスタル体を配置したことを特徴とする。

また本発明の構成は、
建屋が敷設される基礎版の下面に、
前記基礎版の下面から上方に向かい形成された孔と、
前記孔の中に充填された粒子状の充填材と、
地盤上に配置されると共に、上方から前記基礎版が載置され、しかも前記孔を塞ぐ位置に配置される支持台と
前記支持台の周囲を囲む状態で前記地盤上に配置される筒状体と、
を有する充填支持体を配置したことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記基礎版強化構造体に、さらに、免震装置が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、建屋が敷設される基礎版の支持状態を強化する基礎版強化構造体を採用するため、断層が上下に滑動して建屋直下の地盤の表面に段差が発生したとしても、基礎版の支持状態を確保でき、建屋の安全性や健全性を確保することができる。

本発明の実施例１の第１の具体例を示す構成図。 本発明の実施例１の第２の具体例を示す構成図。 本発明の実施例１の第３の具体例を示す構成図。 本発明の実施例２の第１の具体例を示す構成図。 本発明の実施例３を示す構成図。 本発明の実施例４を示す構成図。 本発明の実施例１の第１の具体例に免震装置を備えた例を示す構成図。 本発明の実施例１の第１の具体例に免震装置を備えた例を示す構成図。 本発明の実施例２の第１の具体例に免震装置を備えた例を示す構成図。 本発明の実施例３に免震装置を備えた例を示す構成図。 本発明の実施例４に免震装置を備えた例を示す構成図。 従来技術を示す構成例。 従来技術を示す構成例。

以下、本発明に係る基礎版強化構造体を、実施例に基づき詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１は、基礎版の下面に骨組み構造体を配置した基礎版強化構造体である。骨組み構造体は、直線状の複数の支持体（梁や、アーチや、トラス）を互いに格子状や網目状に連結して組み合わせて面状にしたものである。
以下に実施例１の各種具体例を説明する。

実施例１の具体例１を、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、地盤１の上に基礎版２が敷設され、基礎版２の上に建屋３が構築される。この場合、建屋３が構築された基礎版２の直下に断層Ｒが存在したとする。

実施例１の具体例１では、骨組み構造体１０を基礎版２の下面に接触して追加配置している。この骨組み構造体１０は、図１（ａ）のＡ―Ａ矢視図である図１（ｂ）に示すように、複数本の梁１１を、互いに格子状や網目状に連結して組み合わせて面状にしたものである。梁１１は、コンクリート製でも、鋼製でも、樹脂製でもよい。
このような骨組み構造体１０は、基礎版２の健全性を維持するために必要な剛性及び強度を有している。このような骨組み構造体１０が基礎版２の下面に配置されることにより、基礎版２の剛性を増大させることができる。

地震の発生に伴い断層Ｒが上下に滑動することにより地盤１が変形し、図１（ｃ）に示すように、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生し、地盤１の表面と基礎版２との間の一部に隙間Ｇが発生した場合であっても、骨組み構造体１０が基礎版２を支えるため、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

実施例１の具体例２を、図２を参照して説明する。
この具体例では、骨組み構造体２０を基礎版２の下面に接触して追加配置している。この骨組み構造体２０は、複数本のアーチ２１を、互いに格子状や網目状に連結して組み合わせて面状にしたものである。アーチ２１は、コンクリート製でも、鋼製でも、樹脂製でもよい。

このような骨組み構造体２０は、基礎版２の健全性を維持するために必要な剛性及び強度を有している。このような骨組み構造体２０が基礎版２の下面に配置されることにより、基礎版２の剛性を増大させることができる。

建屋３の直下の地盤１の表面に段差が発生し、地盤１の表面と基礎版２との間の一部に隙間が発生した場合であっても、骨組み構造体１０と同様に骨組み構造体２０が基礎版２を支えるため、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

実施例１の具体例３を、図３を参照して説明する。
この具体例では、骨組み構造体３０を基礎版２の下面に接触して追加配置している。この骨組み構造体３０は、複数本のトラス３１を、互いに格子状や網目状に連結して組み合わせて面状にしたものである。トラス３１は、コンクリート製でも、鋼製でも、樹脂製でもよい。

このような骨組み構造体３０は、基礎版２の健全性を維持するために必要な剛性及び強度を有している。このような骨組み構造体３０が基礎版２の下面に配置されることにより、基礎版２の剛性を増大させることができる。

建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生し、地盤１の表面と基礎版２との間の一部に隙間が発生した場合であっても、骨組み構造体１０と同様に骨組み構造体３０が基礎版２を支えるため、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

〔実施例２〕
実施例２は、基礎版の下面に複数本の延伸体（流体圧ジャッキや、圧縮ばね）を配置した基礎版強化構造体である。延伸体は、基礎版の下面から下方に向かって伸びており、延伸体の下端が地盤に接地することにより、基礎版及び建屋の荷重の一部を負担している。しかも、地盤が沈降した際には地盤の沈降量に応じて延伸することにより、基礎版及び建屋の荷重の一部を負担し続ける機能を有している。
以下に実施例２の各種具体例を説明する。

実施例２の具体例１を、図４を参照して説明する。
図４（ａ）に示すように、地盤１の上に基礎版２が敷設され、基礎版２の上に建屋３が構築される。この場合、建屋３が構築された基礎版２の直下に断層Ｒが存在したとする。基礎版２の下面には、この基礎版２と一体となった複数の基礎ブロック２ａが形成されており、この基礎ブロック２ａが地盤１に接地して、建屋３及び基礎版２の荷重を負担している。

基礎版２の下面には、延伸体としての複数本の油圧ジャッキ５０が配置されている。油圧ジャッキ５０は、その上端が基礎版２の下面に固定されている。この油圧ジャッキ５０は、基礎版２の下面から下方に向かって伸びており、油圧ジャッキ５０の下端が地盤１に接地している。この油圧ジャッキ５０には、圧油供給部（図示省略）から圧油が供給されているため、油圧ジャッキ５０が延伸しており、油圧ジャッキ５０により、基礎版２及び建屋３の荷重の一部を負担している。

地震の発生に伴い断層Ｒが上下に滑動することにより地盤１が変形し段差Ｂが発生した場合には、図４（ｂ）に示すように、地盤１の沈降量に応じて、沈降部位に配置している油圧ジャッキ５０が延伸して、基礎版２及び建屋３の荷重の一部を負担し続ける。

このため、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生しても、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

なお、地盤１の沈降量に応じて油圧ジャッキ５０を延伸させる機能を発揮させる手法としては、次のような手法がある。

第１の手法では、地盤１の沈降を検出する変位計を配置し、地盤１の沈降が発生したことを検出したら、沈降部位に配置している油圧ジャッキ５０に、直ちに圧油を追加供給して油圧ジャッキ５０を延伸させる。

第２の手法では、ジャッキ支持荷重を検出する荷重検出器を配置し、ジャッキ支持荷重が規定値よりも低減したら、ジャッキ支持荷重が低減している油圧ジャッキ５０に、直ちに圧油を追加供給して油圧ジャッキ５０を延伸させる。

第３の手法では、すべての油圧ジャッキ５０に、支持荷重以下の油圧（例えば支持荷重の８割）を常時作用するようにしておき、更に、油圧ジャッキ５０内に供給された圧油が油圧ジャッキ５０外に逆流するのを阻止する逆止弁を備える構造とする。
この場合には、地盤１の沈降が発生すると、沈降部位に配置している油圧ジャッキ５０が自動的に延伸することができる。このため、検出器は不要になる。

実施例２の第２の具体例では、延伸体として空気圧式のジャッキを採用する。
または、空気を薬剤の爆発作用等を利用して急速に送気するエアバッグを設置するようにしてもよい。
なお、空気圧式のジャッキやエアバッグは、いずれも支持荷重を地盤１に伝達できればよく、基礎版２及び建屋３に過大変形を生じさせない程度の変形のみ許容する構造である。

実施例２の第３の具体例では、延伸体として圧縮ばね（例えば、さらばね）を採用する。地盤１の沈降時には、圧縮ばねが伸びて、支持荷重を地盤に伝達することができる。

実施例２の第２の具体例及び第３の具体例においても、、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生しても、基礎版２の健全性が確保でき、その結果、建屋３の安全性及び健全性を確保することができる。

〔実施例３〕
本発明の実施例３に係る基礎版強化構造体を、図５を参照して説明する。
実施例３では、図５（ａ）に示すように、地盤１と基礎版２の間に複数の可動ペデスタル体６０を配置して基礎版強化構造体としている。
可動ペデスタル体６０は、三角ペデスタル６１と、基礎側ペデスタル６２と、付勢手段としてのばね６３により構成されている。

三角ペデスタル６１は、その上面が地盤１の表面に対して傾斜する傾斜面になっており、地盤１の表面に沿い水平移動可能となっている。
基礎側ペデスタル６２は、その上端が、基礎ブロック２ａを介して基礎版２の下面に固定されている。この基礎側ペデスタル６２の下面は、三角ペデスタル６１の上面の傾斜面に接触する傾斜面になっている。
ばね６３は、三角ペデスタル６１の移動方向に沿い三角ペデスタル６１を付勢する。このとき、ばね６３の付勢により三角ペデスタル６１が移動すると、基礎側ペデスタル６２が上方に押し付けられるようになっている。

地震の発生に伴い断層Ｒが上下に滑動することにより地盤１が変形し段差Ｂが発生した場合には、図５（ｂ）に示すように、段差Ｂにより地盤１が沈降している側（右側）の可動ペデスタル６０では、ばね６３が伸びて三角ペデスタル６１が水平方向に移動する。
この三角ペデスタル６１の水平移動により基礎側ペデスタル６２が上方に押し付けられ、その反力により、三角ペデスタル６０が、地盤１の沈降量に相当する量だけ相対的に下方に移動する。
つまり、可動ペデスタル６０が全体として、地盤１の沈降量に応じて延伸したことになり、可動ペデスタル６０により、基礎版２及び建屋３の荷重を負担し続けることができる。

このため、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生しても、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

〔実施例４〕
本発明の実施例４に係る基礎版強化構造体を、図６を参照して説明する。
実施例４では、図６（ａ）に示すように、地盤１と基礎版２の間に複数の充填支持体７０を配置して基礎版強化構造体としている。
充填支持体７０は、孔７１と、充填材７２と、支持台７３と、筒状体７４により構成されている。

孔７１は、基礎版２の下面から上方に向かい形成されている。
この孔７１内には充填材７２が充填されている。充填材７２としては、金属球などを採用している。
支持台７３は、地盤１上に配置されており、この支持台７３の上に基礎版２が載置されている。この支持台７３は、孔７１を塞ぐ位置に配置されている。このため、通常時では図６（ａ）に示すように、支持台７３が孔７１の下端開口を塞ぎ、孔７１内に充填した充填材７２が漏れ出ることはない。
筒状体７４は、支持台７３の周囲を囲む状態で地盤１上に配置されている。筒状体７４としては、例えば鋼管などを採用することができる。

地震の発生に伴い断層Ｒが上下に滑動することにより地盤１が変形し段差Ｂが発生した場合には、図６（ｂ）に示すように、段差Ｂにより地盤１が沈降している側（右側）の充填支持体７０では、支持台７３が下方に移動して孔７１の下端開口が開放され、孔７１内の充填材７２が下方に流下して筒状体７４の内部に溜まる。
筒状体７４内に溜まった充填材７２が、地盤１と基礎版２との間に堆積・充填され充填材７２による支柱が構成されることにより、この充填材７２により基礎版２を支持することができる。

このため、建屋３の直下の地盤１の表面に段差Ｂが発生しても、基礎版２の健全性が確保され、その結果、建屋３の安全性及び健全性も確保される。

〔実施例５〕
次に、上述した各種の基礎版強化構造体に免震装置を付加した各種例を、まとめて実施例５として説明する。
免震装置を付加・配置することにより、断層が水平移動した場合であっても、その水平移動を免震装置で吸収することにより、建屋の安全性や健全性を確保することができる。

なお、免震装置は、基礎版強化構造体（骨組み構造体１０、油圧ジャッキ５０、可動ペデスタル体６０、充填支持体７０）の上側に配置しても、下側に配置してもよい。
免震装置は、滑り可能な構造を有しており、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）材等を用いた摺動面や、リニアガイド・スプラインなどを用いた滑り案内機構などにより、滑り可能な構造を形成する。

図７は、図１に示す骨組み構造体１０の下側に、免震装置１００及びペデスタル１０１を配置したものである。
図８は、図１に示す骨組み構造体１０と基礎版２の間に、免震装置１００及びペデスタル１０１を配置したものである。

図９は、図４に示す油圧ジャッキ５０の下側に、免震装置１００及びペデスタル１０１を配置したものである。
図１０は、図５に示す可動ペデスタル体６０の下側に、免震装置１００及びペデスタル１０１を配置したものである。
図１１は、図６に示す充填支持体７０の下側に、免震装置１００及びペデスタル１０１を配置したものである。

本発明の基礎版強化構造体は、原子力発電所などの重要施設となる建屋のみならず、安全性を確保する必要がある各種の建屋に利用することができる。

１ 地盤
２ 基礎版
２ａ 基礎ブロック
３ 建屋
１０、２０、３０ 骨組み構造体
１１ 梁
２１ アーチ
３１ トラス
５０ 油圧ジャッキ
６０ 可動ペデスタル体
６１ 三角ペデスタル
６２ 基礎側ペデスタル
６３ ばね
７０ 充填支持体
７１ 孔
７２ 充填材
７３ 支持台
７４ 筒状体
１００ 免震装置
１０１ ペデスタル

Claims (7)

1. 建屋が敷設される基礎版の下面に、
   複数の直線状の支持体を互いに連結して組み合わせて構成され面状となっている骨組み構造体を、前記基礎版の下面に配置したことを特徴とする基礎版強化構造体。
2. 請求項１において、
   前記支持体は、梁、またはアーチ、またはトラスであることを特徴とする基礎版強化構造体。
3. 建屋が敷設される基礎版の下面に、
   前記基礎版の下面から下方に伸びて下端が地盤に接地して前記基礎版及び前記建屋の荷重の一部を負担すると共に、前記地盤が沈降した際に沈降量に応じて延伸することにより前記基礎版及び前記建屋の荷重の一部を負担し続ける複数の延伸体を配置したことを特徴とする基礎版強化構造体。
4. 請求項３において、
   前記延伸体は、流体が供給されることにより延伸する流体圧ジャッキ、または、圧縮ばねであることを特徴とする基礎版強化構造体。
5. 建屋が敷設される基礎版の下面に、
   上面が地盤の表面に対して傾斜する傾斜面になっていると共に、地盤の表面に沿い移動可能な三角ペデスタルと、
   前記基礎版の下面に固定されると共に、下面が前記三角ペデスタルの上面の傾斜面に接触する傾斜面になっている基礎側ペデスタルと、
   前記三角ペデスタルの移動により前記基礎側ペデスタルを上方に押し付けるように、前記三角ペデスタルの移動方向に沿い前記三角ペデスタルを付勢する付勢手段と、
   を有する可動ペデスタル体を配置したことを特徴とする基礎版強化構造体。
6. 建屋が敷設される基礎版の下面に、
   前記基礎版の下面から上方に向かい形成された孔と、
   前記孔の中に充填された粒子状の充填材と、
   地盤上に配置されると共に、上方から前記基礎版が載置され、しかも前記孔を塞ぐ位置に配置される支持台と
   前記支持台の周囲を囲む状態で前記地盤上に配置される筒状体と、
   を有する充填支持体を配置したことを特徴とする基礎版強化構造体。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項において、
   前記基礎版強化構造体に、さらに、免震装置が備えられていることを特徴とする基礎版強化構造体。

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