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

地盤振動遮断構造及び地盤振動遮断工法 Download PDF

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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、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。
請求項の発明は、請求項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。
請求項の発明は、請求項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、
    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、下位置のクッション体にアンカーを連結し、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
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