JP3595422B2 - 耐震性地中構造物及びその形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐震性地中構造物及びその形成方法に関し、更に詳細には開削トンネルや地下鉄を設けるために地中に掘った穴に埋設される耐震性地中構造物及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、開削トンネルや地下鉄を設けるために地中に掘った穴には、地中構造物が埋め込まれる。
【０００３】
図３は、矩形状の地中構造物１を地中に掘った穴Ｈに埋め込んだものの一例を示している。図３において、地中構造物１の上スラブ１ａには、地中構造物１を埋設状態におくための土や砂等２が隙間なく被せられている。これら土や砂等２は、地中構造物１の上スラブ１ａに載せられるので、以下「上載土２」ということにし、地中構造物１の上スラブ１ａ以外の外壁面に対応する穴Ｈの土や砂のことを「周辺埋設土３」と便宜上いうことにする。なお、図２に符号１ｂで示すものは、地中構造物１内の空間部であって、この中を車や電車が通れるようになっている。
【０００４】
地中構造物１は矩形状であるからその上スラブ１ａは平面形状をしている。このような平面形状の上スラブ１ａを有する地中構造物１を穴Ｈに構築してから上載土２を被せて埋設すると、上載土２は、上スラブ１ａで受け止められる。そして、地中構造物１は、通常、地中深く埋設されるので、上スラブ１ａに掛かる上載土２の重量はかなり重い。このため、地中構造物１は、上スラブ１ａを介して上載土２によって下方に押圧される。すなわち、上載土２は、その重量が土圧として地中構造物１の上スラブ１ａに直接作用する。
【０００５】
一方、地中構造物１はコンクリートでできているため、一般には、地中構造物１周りにある上載土２や周辺埋設土３よりも剛性が高い。したがって、地中構造物１を含む地面が、例えば地震によって図３の矢印４で示すような横揺れをすると、そのときの慣性力によって、上載土２は、図４で示すように、地中構造物１に対して相対的に位置ずれを起こす。
【０００６】
このような位置ずれを生じると、上載土２の重量は、単なる土圧として上スラブ１ａに作用するのではなく、せん断土圧（矢印４の方向に上スラブ１ａを引っ張る力）として作用してしまう。このため、上載土２と上スラブ１ａとの間では、大きな摩擦力を生ずる。この摩擦力が、地中構造物１に大きなせん断変形を生じさせてしまう虞れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、これまでは、地中構造物に用いられる鉄筋の数を増やしたりコンクリートの使用量を増やしたりして、地中構造物の強度を高め、これによって地中構造物のせん断変形に抵抗させるようにしてきた。
【０００８】
しかしながら、上記のように鉄筋の数やコンクリートの使用量を増やせば、当然、コストアップの原因となる。
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、地中構造物の強度を従来のように高める必要がなく、しかも地中構造物と上載土に位置ずれを生じさせてしまうほどの大きな揺れがあった場合でも、地中構造物に大きなせん断変形を生じさせないようにできる耐震性地中構造物およびその形成方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は耐震性地中構造物およびその形成方法であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の耐震性地中構造物は、埋設状態にある地中構造物本体と、この地中構造物本体の少なくとも上スラブ上に布設された低摩擦材からなる滑り部とから構成され、前記滑り部を構成する前記低摩擦材が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合にこの上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を前記地中構造物本体との間で生じる材料で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、低摩擦材としては、主にフッ素樹脂からなるシート材が好適であるが、これに限定されるものではない。要は、低摩擦材を前記地中構造物の少なくとも上スラブに布設したときの低摩擦材と地中構造物本体（上スラブ）との間で生じる摩擦力が、低摩擦材を地中構造物本体（上スラブ）に布設しなかったときの、すなわち地中構造物本体と上載土との間で生じる摩擦力よりも小さくなるような材料で形成されたものであればよい。このような低摩擦材からなる滑り部を備えた状態で地中構造物本体を埋設すれば、地中構造物本体と上載土に位置ずれを生じさせるほどの大きな揺れがあった場合でも、上スラブで生じる摩擦力が、極端に大きくならない。なお、いつそのような揺れが生じるかは定かではないので、低摩擦材は、長期間、地中でも存在し得るように、熱や寒さ、湿気その他の外的要因に耐え得る材質でできたものであることが好ましい。
【００１１】
更に、本発明の耐震性地中構造物の形成方法は、常法に従って地中構造物本体を形成すること、形成された前記地中構造物本体の上スラブ上に低摩擦材をシート状に形成してなる滑り部を布設すること、この滑り部の布設された前記地中構造物本体を地中に設けた穴に構築後、その上から上載土を敷設することから構成され、前記滑り部を構成する前記低摩擦材が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合にこの上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を前記地中構造物本体との間で生じる材料で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
ここで、低摩擦材としては、本発明の耐震性地中構造物の場合と同様の条件を満たすものであることが好適である。
このような本発明の耐震性地中構造物の形成方法によって形成された耐震性地中構造物を埋設しておけば、地中構造物本体に布設される滑り部は、この滑り部を構成する低摩擦材が、地中構造物本体に上載土を直接載せた場合にこの上載土と地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を地中構造物本体との間で生じる材料で形成されているので、例えば地震の発生によって位置ずれを生じるほどに地中構造物と地面が揺れても、上スラブと滑り部との間で生じる摩擦力は抵摩擦材を介在しないときよりも小さくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の耐震性地中構造物およびその形成方法を図１に示される第１の実施形態と図２に示す第２の実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に示す本実施形態の耐震性地中構造物Ａ１は、従来の技術の項で述べた地中構造物１と同じである地中構造物本体１と、その上スラブ１ａの上面に配置され低摩擦材からなるシート材（滑り部）５とから構成されており、地中構造物本体１はシート材５とともに埋設される。ここでいう低摩擦材は、地中構造物本体１に上載土２を直接載せた場合にこの上載土２と地中構造物本体１との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を地中構造物本体１との間で生じる材料で形成されたものである。
【００１４】
このように、本実施形態の耐震性地中構造物Ａ１が従来技術と異なる点は、地中構造物本体１の上スラブ１ａにシート材５を被せた状態で地中構造物本体１を埋設した点にある。したがって、他の構成は図３に示された従来の地中構造物１の場合と同一であるので、同一部分については図３で用いた符号と同じ符号を付して説明を省略する。
【００１５】
シート材５は、フッ素樹脂でできており、上スラブ１ａの全面を覆うようにその大きさおよび形状が定められている。
また、このシート材５は、埋設状態にある地中構造物本体１が例えば地震等の振動によって上載土２と位置ずれを生じた際に、シート材５とこのシート材５が被される上スラブ１ａとの間で生ずる摩擦力がシート材５を上スラブ１ａに被せなかったときの摩擦力、すなわち上スラブ１ａに上載土２を直接被せたときに両者間で生ずる摩擦力よりも小さくなるように、上スラブ１ａとの間の摩擦係数が、すなわちシート材５の材質やその状態（表面がデコボコか、なめらかかなど）が、設定されたものであればよく、上記のようにフッ素樹脂を材料としたシート材に限定されるものではない。
【００１６】
また、シート材５は、長期間、地中で存在しなければならないものであるので、熱や寒さ、湿気その他の外的要因に耐え得るようになっている。
このような耐震性地中構造物Ａ１を地中に埋設すると、その構成部材の一つであるシート材５が低摩擦材であるフッ素樹脂から形成されていることから、このシート材５と地中構造物本体１との間で生じる摩擦力の方が、地中構造物本体１と上載土２との間で生じる摩擦力よりも小さくなる。その結果、例えば地震の発生によって横方向への位置ずれを生じるほどに耐震性地中構造物Ａ１が揺れて、そのときの慣性力の影響で地中構造物本体１がその周囲の上載土２や周辺埋設土３に対して位置ずれを生じたとしも、上スラブ１ａとシート材５との間で生じる摩擦力は小さく、地中構造物本体１への大きなせん断変形の発生を防止することができる。このため、地中構造物本体１の鉄筋の数やコンクリートの使用量を常法のように増やすことなく、実質上、地中構造物本体１の強度を高めたと同じにできるので、コストダウンを図ることができる。
【００１７】
また、その形成方法も地中構造物本体１の上スラブ１ａにシート材５を被せただけの簡単なものであるから、その工事も容易である。
（第２の実施形態）
図２に本実施形態の耐震性地中構造物Ａ２を示す。この第２の実施形態に係る耐震性地中構造物Ａ２が第１の実施形態に係る耐震性地中構造物Ａ１と異なる点は、滑り部と滑り部の設置方法にある。したがって、このような異なる構成部分についてのみ説明し、他の同一部分または相当部分には図１で用いた符号と同じ符号を付して説明を省略する。
【００１８】
第１の実施形態では、滑り部に抵摩擦材としてフッ素樹脂でできたシート材５を使用し、このシート材５を地中構造物本体１に布設してから上載土２をその上から被せて地中構造物Ａ１を埋設していたのに対し、第２の実施形態は、既に埋設されている状態の地中構造物１（第１の実施形態の地中構造物本体１に相当）に後から滑り部を設けるようにしている。
【００１９】
詳しくは、液状をした滑材を既設の地中構造物１の上スラブ１ａと上載土２との境界部分に図示しないパイプ等で注入することによって、第１の実施形態で述べた滑り部５と同じ作用をする滑り部７を上スラブ１ａ上に形成した。
【００２０】
滑材は、これが注入された後で自然に上スラブ１ａ上を広がって行き、やがて固化してシート状化するように、その流動性や粘性等が定められている。また、滑材は、これがシート状化することで、上載土２と上スラブ１ａとの間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を地中構造物本体１との間で生じるような材料でできている。このように、滑材は、これが当初液状であっても、後に固化して上スラブ１ａ上でシート状になるので、結果として第１の実施形態に係るシート材を最初から配設していたと同じといえるので、第１の実施形態と実質上同様の作用効果を奏する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の耐震性地中構造物によれば、埋設状態にある地中構造物と周辺地面間に位置ずれを生じさせてしまうほどの大きな揺れが生じた場合でも、地中構造物に上載土２からの大きな摩擦力が伝わることがないので、地中構造物に大きなせん断変形を生じさせないようにできる。したがって、地中構造物の強度を鉄筋の数やコンクリートの使用量を増やすことなく、実質上高めたと同じといえるので、コストダウンを図ることができる。またその形成方法も簡単であるから工事も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐震性地中構造物の埋設状態を示す第１の実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明に係る耐震性地中構造物の埋設状態を示す第２の実施形態の概略断面図である。
【図３】従来技術を説明するための図である。
【図４】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ１ 耐震性地中構造物
１ 地中構造物本体
１ａ 上スラブ
２ 上載土
５ 滑り部（シート材）
Ａ２ 耐震性地中構造物
７ 滑り部

Claims (4)

1. 埋設状態にある地中構造物本体と、この地中構造物本体の上スラブの上面に被せられた低摩擦材からなるシート材とから構成され、前記シート材を構成する前記低摩擦材が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合にこの上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を前記地中構造物本体との間で生じる材料で形成されていることを特徴とする耐震性地中構造物。
2. 前記シート材が、フッ素樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震性地中構造物。
3. 耐震性地中構造物の形成方法であって、常法に従って地中構造物本体を形成すること、形成された前記地中構造物本体の上スラブの上面に低摩擦材からなるシート材を被せること、このシート材を被せた前記地中構造物を地中に設けた穴に構築後、その上から上載土を敷設することから構成され、前記シート材を構成する前記低摩擦材が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合にこの上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を前記地中構造物本体との間で生じる材料で形成されていることを特徴とする耐震性地中構造物の形成方法。
4. 前記シート材が、フッ素樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の耐震性地中構造物の形成方法。

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