JP4468138B2 - 地盤振動遮断構造及び地盤振動遮断工法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、列車、自動車、及び、機械基礎等を震源とする振動を遮断する地盤振動遮断構造及び地盤振動遮断工法に関する。

この種の従来の地盤振動遮断構造として、地盤中に気密室を形成し、この気密室内に空気等の気体を充填したものがある。ここで、気密室は、内部に気体を充填した単一のクッション体を地盤中に埋設することによって形成されたものがある。

また、図１４に示すように、気密室１００は、地盤１０１中に形成した孔１０２に強度の高い材質からなる耐圧板１０３を配置し、耐圧板１０３と、この耐圧板１０３の上下面をゴム蓋体１０４で取り囲むことによって形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１３４９４５号公報

しかしながら、上記前者の場合には、単一のクッション体であるため土圧に応じた形態に変形した。即ち、深度の浅い箇所に比べて深度の深い箇所が小さい体積の形状に変形した。このように気密室の体積が深度によって異なると、地盤の上下方向の全域において所望の振動遮断効果が得られなかった。

上記後者の場合には、気密室１００が耐圧板１０３によって被われているため土圧によって気密室１００が変形することはないが、地盤１０１に穴１０２を形成し、この穴１０２に耐圧板１０３等を配置する施工作業が必要であるため、気密室１００の施工が非常に煩雑であった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、地盤の上下方向の全域において所望の地盤振動遮断効果が得られ、且つ、施工作業が簡単な地盤振動遮断構造及び地盤振動遮断工法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、内部に流体が充填された複数のクッション体を地盤中の上下方向に埋設し、この埋設の深度或いは前記地盤中の圧力に従って前記各クッション体の内部圧力を調整自在にした地盤振動遮断構造であって、前記複数のクッション体の外周に振動吸収材を共に埋設したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の地盤振動遮断構造であって、前記複数のクッション体は相互に連結され、最下位置のクッション体にアンカーを取り付けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、複数のクッション体を地盤中に埋設した地盤振動遮断工法において、内部に流体が充填された前記複数のクッション体を相互に連結された状態でケーシングパイプ内の軸方向に収容し、次に、このケーシングパイプの下端にアンカーを取り付けると共に、最下位置のクッション体に該アンカーを連結し、次に、これらアンカー及びケーシングパイプを地盤中に貫入し、次に、この貫入したケーシングパイプの下端から前記アンカーを取り外して該ケーシングパイプのみを前記地盤中より引き抜くことにより前記複数のクッション体を該地盤中に残置して埋設することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の地盤振動遮断工法であって、前記複数のクッション体は外袋に入れた状態で前記ケーシングパイプ内に収容したことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３記載の地盤振動遮断工法であって、前記ケーシングパイプ内で、且つ、前記複数のクッション体の外周に振動吸収材を共に収容したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、地盤中の上下方向に配置された各クッション体は、土圧の変動に拘わらずほぼ同じ体積を保持して地盤中に配置されるため、地盤の上下方向の全域において所望の地盤振動遮断効果が得られる。また、複数のクッション体を上下方向に埋設すれば良いため、施工作業が簡単である。さらに、クッション体が単一である場合には気密漏れが発生すると、地盤振動遮断効果が地盤中の上下方向の全域で失われるが、本発明の場合には、クッション体が上下方向に複数であるため、仮に１つのクッション体に気密漏れが発生しても当該クッション体のエリアのみで地盤振動遮断効果が失われるだけであり、他のエリアでは地盤振動遮断効果が維持される。特に、クッション体では減衰できない周波数帯の振動を振動吸収材によって減衰できるため、振動遮断できる周波数帯を広げることができる。

請求項２の発明によれば、地盤中に配置された複数のクッション体を所定の位置に確実に固定できる。従って、各クッション体の内部に空気より軽い流体が充填されている場合に、浮力によってクッション体が所定の深度より浮上するのを防止できる。

請求項３の発明によれば、複数のクッション体を収容したケーシングパイプ及びアンカーを地盤中に貫入し、この貫入したケーシングパイプのみを地盤中より引き抜くだけで地盤中に複数のクッション体を埋設できるため、簡単な施工作業によって複数のクッション体を埋設できる。そして、このようにして埋設した複数のクッション体は土圧の変動に拘わらずほぼ同じ体積を保持するため、地盤の上下方向の全域において所望の地盤振動遮断効果が得られる。特に、地盤中に埋設された複数のクッション体はアンカーによって所定の位置に確実に固定される。従って、各クッション体の内部に空気より軽い流体が充填されている場合に、浮力によってクッション体が所定の深度より浮上するのを防止できる。

請求項４の発明によれば、各クッション体は外袋によってケーシングパイプの内周面に直接接触しないため、各クッション体がケーシングパイプによって損傷する事故を防止できる。

請求項５の発明によれば、各クッション体の外周に振動吸収材も共に埋設され、各クッション体では減衰できない周波数帯の振動を振動吸収材によって減衰できるため、振動遮断できる周波数帯を広げることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の第１実施形態を示し、図１は地盤振動遮断構造の構成図、図２は積層クッション連結体の正面図、図３は積層クッション連結体の分解斜視図、図４は外袋の装着構造を示す拡大図、図５は積層クッション連結体をケーシングパイプ内に収容した状態を示す断面図、図６はアンカーとケーシングパイプの嵌合構造を示す側面図、図７（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ積層クッション連結体の埋設作業工程を説明する図である。

図１に示すように、地盤１中の上下方向には、積層クッション連結体２Ａと、この積層クッション連結体２Ａの下端に連結されたアンカー３とが埋設されている。この積層クッション連結体２Ａは、互いに密接され、一列に連結された複数のクッション体４ａ〜４ｄと、この複数のクッション体４ａ〜４ｄの最上位置の上端面と最下位置の下端面に固定された吊り部材５，６と、複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周を被う外袋７とから主に構成されている。

図２及び図３に示すように、複数のクッション体４ａ〜４ｄは、上下に隣接するクッション体４ａ〜４ｄ同士が溶接等によって固定されている。各クッション体４ａ〜４ｄは、ポリエチレン材、若しくは、ポリエチレンにアルミニュームをラミネートした材料にて形成され、可撓性で、且つ、不透水性を有している。さらに、各クッション体４ａ〜４ｄは注入口１０を有し、この注入口１０より流体である気体（例えば、空気、二酸化炭素）を注入することによって内部に気体が充填されている。そして、各注入口１０は、気体の注入後に溶接等によって塞がれるようになっている。

また、各クッション体４ａ〜４ｄは、気体の内部圧によって円筒形を有し、該各クッション体４ａ〜４ｄの内部圧は深度が深くなるに従って大きな圧力にそれぞれ設定されている。具体的には、土水圧は深度が深くなればなるほど大きくなるため、各クッション体４ａ〜４ｄの埋設深度の土水圧と同等かそれよりやや高めの内圧に設定されている。これにより、地盤１中の上下方向に配置された複数の各クッション体４ａ〜４ｄがほぼ同じ体積を有するように設定されている。

吊り部材５，６は、溶接等によって最上位置と最下位置のクッション体４ａ，４ｄに固定されている。

外袋７は、耐摩耗性を有する合成繊維又は天然繊維製のメッシュ材にて形成され、可撓性で、且つ、透水性を有している。また、外袋７は、各クッション体４ａ〜４ｄの外径とほぼ同一径の円筒形を有し、円筒形の両端面が開口されている。さらに、外袋７は、上記開口を利用して複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周を包みこむように被せられている。図４に示すように、外袋７の両端開口部分は、クッション体４ａ〜４ｄの外径より小さい径の環状金具１１とＣ形止め輪１２によってクッション体４ａ，４ｄより抜けないように装着されている。

図１に示すように、アンカー３は、適所に突起刃１３ａが突設された円錐形のアンカー本体１３と、このアンカー本体１３の中心軸に沿って立設された円筒状の連結部１４とを有する。この連結部１４の上面にはフック１５が突設され、このフック１５がクッション体４ａ〜４ｄの最下位置の吊り部材６に掛けられている。アンカー本体１３の内周側にはケーシングパイプ２１の下端部が挿入する凹部１３ｂが形成されていると共に、この凹部１３ｂに突出する嵌合突起１３ｃが設けられている。

図７に示すように、圧入引き抜き装置２０は、円筒形のケーシングパイプ２１と、このケーシングパイプ２１を回転させつつ昇降できる強制昇降装置（図示せず）と、ケーシングパイプ２１内に水を注入する水注入手段（図示せず）とを備えている。図５に示すように、ケーシングパイプ２１の下端部の内部には環状溝２２が形成され、この環状溝２２にはチューブ式シール部材２３が取り付けられている。このチューブ式シール部材２３は、空気圧送手段（図示せず）から供給される空気によって内周側に向かって膨脹し、内部の空気が抜かれると環状溝２２内に収納される状態に収縮するようになっている。また、図６に示すように、ケーシングパイプ２１の下端部には、下端面に開口する嵌合溝２４が設けられている。

次に、前記地盤振動遮断構造の施工方法（地盤振動遮断工法）を説明する。

先ず、図２に示すように、積層クッション連結体２Ａを組み付ける。次に、ウインチ（図示せず）のワイヤ及びその先端のフックをケーシングパイプ２１の上方より内部に通し、このケーシングパイプ２１の下方より抜けたワイヤの先端のフックを積層クッション連結体２Ａの吊り部材５に掛ける。そして、ウインチを巻き取り、積層クッション連結体２Ａをケーシングパイプ内２１に吊り上げることによって積層クッション連結体２Ａを圧入引き抜き装置２０のケーシングパイプ２１内に収容する。

図５に示すように、圧入引き抜き装置２０のケーシングパイプ２１内には、複数のクッション体４ａ〜４ｄが軸方向に沿って一列に収容される。複数のクッション体４ａ〜４ｄは、外袋７に入った状態でケーシングパイプ２１内に収容され、この外袋７によって複数のクッション体７ａ〜７ｄは直接にケーシングパイプ２１の内壁に接触することがない。

次に、積層クッション連結体２Ａを収容したケーシングパイプ２１を埋設位置に移動し、予め埋設位置にセットされたアンカー３上にケーシングパイプ２１を位置させる。そして、ケーシングパイプ２１を徐々に降下させ、ケーシングパイプ２１の下端部をアンカー３の凹部１３ｂに挿入し、且つ、ケーシングパイプ２１の嵌合溝２４にアンカー３の嵌合突起１３ｃを挿入すると共に最下位置の吊り部材６にアンカー３のフック１５を引っ掛ける。

次に、ケーシングパイプ２１のチューブ式シール部材２３に空気を圧送してチューブ式シール部材２３を膨脹させ、この膨脹によってチューブ式シール部材２３の内周面をアンカー３の連結部１４の外周面に密着させる。これにより、ケーシングパイプ２１内は、その下端側に対して気密保持状態となる。また、ケーシングパイプ２１内に水を注入する。水の注入により各クッション体４ａ〜４ｄに地盤設置時と同程度の水圧が作用するようにする。これにより、地盤１中で急激な浮力が作用しないようにする。

次に、図７（ａ）に示すように、圧入引き抜き装置２０の強制昇降装置を作動させ、ケーシングパイプ２１を回転させつつ降下させると、図７（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ２１の回転によってアンカー３も共に回転し、ケーシングパイプ２１を地盤１中に貫入する。そして、図７（ｃ）に示すように、ケーシングパイプ２１を所定の深度まで貫入すると、停止する。尚、このケーシングパイプ２１の貫入動作は、ケーシングパイプ２１を回転させることなく行っても良い。

次に、ケーシングパイプ２１のチューブ式シール部材２３の空気を抜き、チューブ式シール部材２３を収縮させると、チューブ式シール部材２３によるアンカー３への把持が解除される。その後、強制昇降装置を上昇動作させ、ケーシングパイプ２１を回転させることなく地盤１中より引き抜く。そして、図７（ｄ）に示すように、ケーシングパイプ２１が上昇すると、ケーシングパイプ２１のみが地盤１中より引き抜かれ、地盤１より抵抗を受けるアンカー３及びこれに連結された積層クッション連結体２Ａは地盤１中に取り残される。次に、図７（ｅ）に示すように、ケーシングパイプ２１を地盤１中より全て引く抜けば、図１に示すような地盤振動遮断構造が形成される。

この地盤振動遮断構造及びその施工方法によれば、地盤１中の上下方向に配置された各クッション体４ａ〜４ｄは、土圧の変動に拘わらずほぼ同じ体積を保持して地盤１中に配置されるため、地盤１の上下方向の全域において所望の地盤振動遮断効果が得られる。

また、複数のクッション体４ａ〜４ｄを上下方向に埋設すれば良いため、前述したように施工作業が極めて簡単である。さらに、クッション体が単一である場合には気密漏れが発生すると、地盤振動遮断効果が地盤１中の上下方向の全域で失われるが、本実施形態の場合には、クッション体４ａ〜４ｄが上下方向に複数であるため、仮に１つのクッション体４ａ〜４ｄに気密漏れが発生しても当該クッション体のエリアのみで地盤振動遮断効果が失われるだけであり、他のエリアでは地盤振動遮断効果が維持される。

また、複数のクッション体４ａ〜４ｄは相互に連結され、最下位置のクッション体４ｄにアンカー３を取り付けたので、地盤１中に配置された複数のクッション体４ａ〜４ｄを所定の位置に確実に固定できる。特に、各クッション体４ａ〜４ｄの内部に空気より軽い流体が充填されている場合において、浮力によってクッション体４ａ〜４ｄが所定の深度より浮上するのを防止できる。

さらに、複数のクッション体４ａ〜４ｄは、外袋７に入れた状態でケーシングパイプ２１内に収容したので、各クッション体４ａ〜４ｄは外袋７によってケーシングパイプ２１の内周面に直接接触しないため、各クッション体４ａ〜４ｄがケーシングパイプ２１によって損傷する事故を防止できる。

尚、前記第１実施形態では、各クッション体４ａ〜４ｄの内部に気体を充填したが、液体（例えば水、泥水）を充填しても良い。また、各クッション体４ａ〜４ｄの注入口１０からは、ドライアイスのように昇華して気体になるものや、氷のように液化して液体になるものを注入しても良い。この注入後には、注入口１０を溶接等によって塞ぎ、クッション体４ａ〜４ｄの内部の密閉性を保つようにする。

図８（ａ）〜（ｅ）はそれぞれクッション体４の上下方向の配列パターンを示す図である。

図８（ａ）は前記第１実施形態で適用したパターンであり、複数のクッション体４が上下方向に１列に配置されたパターンである。図８（ｂ）は、上下方向に一列配列されたクッション体４が３組三角形状に密接されたパターンである。図８（ｃ）は、上下方向に一列配列され、且つ、上下方向に隣接するクッション体４同士が離間されたパターンである。図８（ｄ）は上下方向に一列配列されたクッション体４が３組水平方向に一直線上に密接に配置されたパターンである。図８（ｅ）は、上下方向に一列に配列されたクッション体４と、この一列のクッション体４の左右に２つのクッション体４が隣接されたパターンである。

図９（ａ）〜（ｅ）はそれぞれクッション体４の上方から見た配置パターンを示す図である。

図９（ａ）は複数のクッション体４が二列状に隙間無く密接して配置されている。図９（ｂ）は複数のクッション体４が互いに所定の隙間をあけて配置されている。図９（ｃ）は複数のクッション体４が二列状でシフトして隙間無く密接して配置されている。図９（ｄ）は複数のクッション体４が一列に隙間無く密接して配置されている。図９（ｅ）は一列に密接に配置された複数のクッション体４によって１つのブロックを構成し、このブロックをクッション体４の幅だけ交互にシフトさせて配置されている。

図１０及び図１１は本発明の第２実施形態を示し、図１０は地盤振動遮断構造の構成図、図１１は積層クッション連結体をケーシングパイプ内に収容した状態を示す断面図である。

図１０において、前記第１実施形態と比較して、積層クッション連結体２Ｂは、一列に連結された複数のクッション体４ａ〜４ｄと、この最上位置及び最下位置の各クッション体４ａ，４ｄに固定された吊り部材５，６とから構成されている。即ち、複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周が外袋で被われていない。そして、この積層クッション連結体２Ｂの外周には振動吸収材２５が共に埋設されている点が相違する。この振動吸収材２５は、自然材料の砂、人工材料の発泡ビーズ、再生材料のタイヤチップ等である。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

次に、前記地盤振動遮断構造の施工方法（地盤振動遮断工法）を説明する。前記第１実施形態の施工方法と比較して、ケーシングパイプ２１内で、且つ、クッション体２Ｂの外周に振動吸収材２５が充填されている点が相違する。他の説明は前記第１実施形態と略同様であるため、重複説明は省略する。

この第２実施形態の地盤振動遮断構造では、複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周に振動吸収材２５を共に埋設したので、クッション体４ａ〜４ｄでは減衰できない周波数帯の振動を振動吸収材２５によって減衰できるため、振動遮断できる周波数帯を広げることができる。

尚、前記第２実施形態では、ケーシングパイプ２１内に複数のクッション体４ａ〜４ｄが配置されている状態では、その外周に振動吸収材２５が配置されるため複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周を外袋で被っていないが、前記第１実施形態と同様に複数のクッション体４ａ〜４ｄの外周を外袋で被うようにしても良い。このようにすれば、複数のクッション体４ａ〜４ｄをケーシングパイプ２１内に収容する過程における損傷を防止でき、好ましい。

図１２及び図１３は積層クッション連結体の変形例を示し、図１２は積層クッション連結体の正面図、図１３は積層クッション連結体の平面図である。

図１２及び図１３に示すように、積層クッション連結体２Ｃは、２枚のクッションプレート部材３０，３０を溶接などで固定することによって形成されている。各クッションプレート部材３０は、細長いプレート体３１と、このプレート体３１の上下方向に間隔をおいて形成された半円筒体３２とから成り、互いに対向する半円筒体３２，３２によってクッション体４ａ〜４ｄが構成されている。各クッション体４ａ〜４ｄには注入口３３が付設されている。また、プレート体３１の上端部と下端部には吊り孔３４，３５がそれぞれ形成されている。

このような積層クッション連結体２Ｃを使用しても前記各実施形態と同様な作用・効果が得られる。

尚、前記各実施形態では、積層クッション連結体２Ａ，２Ｂの下端にアンカー３を取り付けたが、積層クッション体２Ａ，２Ｂにアンカー３を取り付けることなく地盤１中に埋設しても良い。また、圧入引き抜き装置２０を用いて積層クッション連結体２Ａ，２Ｂの埋設作業を行ったが、打設装置等を用いて行うこともできる。さらに、積層クッション連結体２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、４つのクッション体４ａ〜４ｄを有するが、２つ、又は、３つ、又は、５つ以上のクッション体を有するものであっても良いことは勿論である。さらに、複数のクッション体の埋設の深度が深くなるに従って該各クッション体の内部圧を大きく設定したが、地盤中の圧力に従って各クッション体の内部圧力を調整自在にして、各クッション体の体積を維持できるように調整するようにしても良い。

本発明の第１実施形態を示し、地盤振動遮断構造の構成図である。 本発明の第１実施形態を示し、積層クッション連結体の正面図である。 本発明の第１実施形態を示し、積層クッション連結体の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、外袋の装着構造を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態を示し、積層クッション連結体をケーシングパイプ内に収容した状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、アンカーとケーシングパイプの嵌合構造を示す側面図である。 本発明の第１実施形態を示し、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ積層クッション連結体の埋設作業工程を説明する図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれクッション体の上下方向の配列パターンを示す図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれクッション体の上方から見た配置パターンを示す図である。 本発明の第２実施形態を示し、地盤振動遮断構造の構成図である。 本発明の第２実施形態を示し、積層クッション連結体をケーシングパイプ内に収容した状態を示す断面図である。 積層クッション連結体の変形例の正面図である。 積層クッション連結体の変形例の平面図である。 従来の地盤振動遮断構造の断面図である。

符号の説明

１ 地盤
３ アンカー
４ａ〜４ｄ クッション体
７ 外袋
２１ ケーシングパイプ
２５ 振動吸収材

Claims (5)

1. 内部に流体が充填された複数のクッション体を地盤中の上下方向に埋設し、この埋設の深度或いは前記地盤中の圧力に従って前記各クッション体の内部圧力を調整自在にした地盤振動遮断構造であって、
   前記複数のクッション体の外周に振動吸収材を共に埋設したことを特徴とする地盤振動遮断構造。
2. 請求項１記載の地盤振動遮断構造であって、
   前記複数のクッション体は相互に連結され、最下位置のクッション体にアンカーを取り付けたことを特徴とする地盤振動遮断構造。
3. 複数のクッション体を地盤中に埋設した地盤振動遮断工法において、
   内部に流体が充填された前記複数のクッション体を相互に連結された状態でケーシングパイプ内の軸方向に収容し、次に、このケーシングパイプの下端にアンカーを取り付けると共に、最下位置のクッション体に該アンカーを連結し、次に、これらアンカー及びケーシングパイプを地盤中に貫入し、次に、この貫入したケーシングパイプの下端から前記アンカーを取り外して該ケーシングパイプのみを前記地盤中より引き抜くことにより前記複数のクッション体を該地盤中に残置して埋設することを特徴とする地盤振動遮断工法。
4. 請求項３記載の地盤振動遮断工法であって、
   前記複数のクッション体は外袋に入れた状態で前記ケーシングパイプ内に収容したことを特徴とする地盤振動遮断工法。
5. 請求項３記載の地盤振動遮断工法であって、
   前記ケーシングパイプ内で、且つ、前記複数のクッション体の外周に振動吸収材を共に収容したことを特徴とする地盤振動遮断工法。

Images