JP5408235B2

JP5408235B2 - 振動低減工法

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Publication number: JP5408235B2
Application number: JP2011266537A
Authority: JP
Inventors: 謹治竹内; 春行山本
Original assignee: 謹治竹内
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: JP2013119702A

Description

本発明は、振動源から伝播される地盤振動を低減する機能を有する地盤改良構造体及び振動源から伝播される地盤振動を低減する工法に関するものである。

国土が狭く過密な社会が構成されている日本においては、交通に起因する地盤振動又は工場等における設備の稼働に起因する地盤振動が住宅に伝わって住民に不快感をもたらす環境問題が古くから存在する。
また、地震国である日本においては、地震に起因する地盤振動による構造物の破壊を抑制する技術の必要性が高く、地震による振動エネルギーを構造物が受けても破壊しないように強度を高める耐震技術及び地震による振動エネルギーの構造物への伝播を抑制することにより破壊を防止する免震技術が進んでいる。

前記耐震技術における既設構造物の耐震性を向上させるための補強構造として、既設構造物（既設建築物）の周囲の地盤に地中連続壁を設け、既設構造物の基礎と地中連続壁との間の地盤を改良するもの（例えば、特許文献１参照。）、既設構造物（既設杭基礎構造物）の基礎の周囲を取り囲む地盤改良体を、基礎フーチングから外方向へ離間させて配設し、地盤改良体と基礎フーチングとを強固に連結する複数の連結部材を横設したもの（例えば、特許文献２参照。）等がある。
また、前記免震技術に関連する振動源から構造物への振動エネルギーの伝播を抑制する防振工法として、振動源と構造物との間に、（１）予め柱状とした周辺地盤よりも剛性の高い硬質材を並べて埋設してハニカム形状等の閉じた形状とし、その内側に廃タイヤの粉砕物であるゴム弾性材を埋設した基本ユニットの複数を並設するもの（例えば、特許文献３の図１〜６参照。）、（２）前記柱状の硬質材を埋設して直線状に並べた列を複数形成し、これら列の間に前記ゴム弾性材を埋設するもの（例えば、特許文献３の図７参照。）、振動源である橋又は高架等の支柱の周囲を前記ハニカム形状等の閉じた形状の硬質材の列で包囲し、これらの硬質材の内側に前記ゴム弾性材を埋設するもの（例えば、特許文献３の図１０〜１２参照。）等がある。

特許第３６９０４２９号公報特許第４３４４７３３号公報特許第４２２２８１２号公報

特許文献１及び２のような耐震補強構造は、既設構造物に対して耐震補強を行うことができるものであるが、既設構造物の周囲を取り囲む地中連続壁又は地盤改良体を設けて、既設構造物の基礎と一体化する施工（中間部全体の地盤改良又は鉄筋コンクリート製の連結部材の施工）に手間が掛かる場合があるとともに、交通に起因する地盤振動若しくは工場等における設備の稼働に起因する地盤振動又は地震による地盤振動を低減した状態としてから構造物に伝えて、地盤振動により住民が感じる不快感や精密工場における製品の製造への影響等を、安価で簡便かつ効率良く抑制又は低減するという観点からは改良の余地がある。
これに対して特許文献３の防振工法は、前記地盤振動を低減してから構造物に伝えるように振動エネルギーの伝播を抑制することができることから、地盤振動により住民が感じる不快感や精密工場における製品の製造への影響等を抑制又は低減することができるものである。
しかしながら、特許文献３の防振工法は、柱状の周辺地盤よりも剛性の高い硬質材を製作する工程、多数の前記硬質材を並べて埋設してハニカム形状等の形状にする工程、廃タイヤを収集してロール破砕法等により破砕物にして埋設する工程が必要であるため、工程が多いことや現場における施工時間が長くなることにより施工コストが嵩むという問題点がある。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、交通に起因する地盤振動若しくは工場等における設備の稼働に起因する地盤振動又は地震による地盤振動を低減してから構造物に伝えるように振動エネルギーの伝播を抑制することができる構成でありながら、施工コストが嵩むことがない振動低減工法を提供する点にある。

本発明に係る振動低減工法は、前記課題解決のために、振動源と該振動源から地盤振動が伝播される構造物との間に振動低減機能を有する地盤改良構造体を形成する振動低減工法であって、前記構造物側から見て外方に位置する外側地盤改良体及び前記構造物側から見て前記外側地盤改良体から内方へ離間した内側地盤改良体を、これらの間の形状が、矩形波状、三角波状又は鋸波状であるように地盤改良装置により形成する工程を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、地盤改良装置により外側地盤改良体及び内側地盤改良体を形成する工程により地盤改良構造体が完成するため、施工コストをより低減することができる。
その上、平面視における外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の形状（振動減衰体の形状）が矩形波状である場合には、外側地盤改良体と振動減衰体との境界、及び、振動減衰体と内側地盤改良体との境界が凹凸形状になることから、また、平面視における外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の形状（振動減衰体の形状）が三角波状又は鋸波状である場合には、現地盤と外側地盤改良体との境界、外側地盤改良体と振動減衰体との境界、振動減衰体と内側地盤改良体との境界、及び、内側地盤改良体と現地盤との境界が凹凸形状になることから、これらの凹凸形状の境界により入射及び反射方向を散乱させることができるため、地盤改良構造体による地盤振動の減衰効果が大きくなる。
よって、地盤振動により住民が感じる不快感や精密工場における製品の製造への影響等を、簡便かつ効率良く抑制又は低減することができる。

ここで、前記外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の土を掘削する工程と、前記外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間を、砕石若しくは合成樹脂ペレットにより埋める工程、又は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めたものを積層して埋める工程とを備えてなると好ましい。
このような構成によれば、外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の土を掘削する工程の後、砕石若しくは合成樹脂ペレットにより埋める工程、又は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めたものを積層して埋める工程を行うので、このような外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の振動減衰体により振動減衰効果がさらに高くなる。

以上のように、本発明に係る振動低減工法によれば、現地盤と外側地盤改良体とのインピーダンスの差、外側地盤改良体と振動減衰体とのインピーダンスの差、振動減衰体と内側地盤改良体とのインピーダンスの差、及び、内側地盤改良体と現地盤とのインピーダンスの差により、地盤振動を効果的に減衰させることができるとともに、平面視における前記外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の形状が、矩形波状、三角波状又は鋸波状であるので、凹凸形状の境界により入射及び反射方向を散乱させることができることから、さらに地盤振動を効果的に減衰させることができるので、地盤振動を低減してから構造物に伝えるように振動エネルギーの伝播を抑制することができるため、地盤振動により住民が感じる不快感や精密工場における製品の製造への影響等を、簡便かつ効率良く抑制又は低減することができ、地盤改良構造体が、外側地盤改良体、内側地盤改良体及び振動減衰体からなる簡素な構成であるため、施工コストが嵩むことがない、という顕著な効果を奏する。

（ａ）は本発明の実施の形態１に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体の構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ１−Ｘ１縦断面図である。本発明の実施の形態２に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体の構造を示す平面図である。（ａ）は本発明の実施の形態３に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体の構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ３−Ｘ３縦断面図である。本発明の実施の形態４係る振動低減機能を有する地盤改良構造体の構造を示す平面図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。

実施の形態１．
図１（ａ）の平面図及び図１（ｂ）の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態１に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体１は、振動源側Ａから構造物側Ｂへ伝播される地盤振動を低減させる（減衰させる）ものであり、平面視において振動源側Ａから構造物側Ｂへ向かう方向に交差する方向（略直交する方向）に長い、構造物側Ｂから見て外方（振動源側Ａに近づく方向）に位置する外側地盤改良体２、構造物側Ｂから見て外側地盤改良体２から内方（構造物側Ｂへ近づく方向）へ離間した内側地盤改良体３、及び、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間を埋める振動減衰体４により構成される。
ここで、振動減衰体４は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレット又はこれらを土のう袋に詰めて積層したものであり、いずれも振動減衰体４を構成する材料の摩擦による振動エネルギーの消費等による振動減衰効果を有する。
また、砕石の外径は０〜４０ｍｍ程度、合成樹脂ペレットの素材はポリアセタール又はポリプロピレン等であり、土のう袋のサイズは、幅４０ｃｍ、奥行き４０ｃｍ、高さ１０ｃｍ程度のものとする。

図１（ａ）に示すように、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）は、矩形波状（方形波状）であり、外側地盤改良体２と振動減衰体４との境界、及び、振動減衰体４と内側地盤改良体３との境界が凹凸形状になっている。
なお、本発明における「矩形波状」には、厳密な矩形波だけでなく、一部を曲線としたような矩形波に近い形状も含まれる。

本実施の形態における地盤改良構造体１は、図１（ａ）のように平面視において振動源側Ａから構造物側Ｂへ向かう方向に交差する方向（略直交する方向）に長く、全体として細長い形状に形成されるため、例えば、交通量の多い道路に沿って、その側方に形成して地盤振動を低減させる用途に好適である。
なお、地盤改良構造体１の寸法（サイズ）は、図１（ａ）における地盤改良構造体１の短手方向長さａを約５ｍ、外側地盤改良体２の幅ｃ１、内側地盤改良体３の幅ｃ２及び振動減衰体４の幅ｃ３を約１ｍとし、図１（ｂ）における地盤改良構造体１の高さ（深さ）ｂを約４〜８ｍ程度にしているが、地盤改良構造体１の寸法は、このような寸法に限定されるものではない。

次に、地盤改良構造体１を形成する振動低減工法（地盤改良構造体１の施工方法）について説明する。
外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３は、現地盤Ｓの所定位置を地盤改良装置により地盤改良して形成されるものであり、例えば、ベースマシンにより支持された混合攪拌装置を現地盤Ｓに挿入し、セメント系固化材等の固化材及び水を注入しながら攪拌翼を回転することにより、所定の深さにわたって形成され、このような作業を繰り返しながら所定の平面形状に形成する。
ここで、図１（ａ）のように外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３が連結（接続）されている場合は、これらを連続して地盤改良装置により形成することができ、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３が分離している場合は、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の一方を地盤改良装置により形成した後に、他方を地盤改良装置により形成する。

振動減衰体４が土である場合は、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３を形成して、これらの間の現地盤Ｓを残すことにより、この現地盤Ｓがそのまま振動減衰体４になる。
また、振動減衰体４が、砕石若しくは合成樹脂ペレット、又は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めたものである場合は、上述のように外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３を形成した後に、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の土を掘削する工程と、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間を、砕石若しくは合成樹脂ペレットにより埋める工程、又は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めたものを積層して埋める工程とを行う。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体１を示す図２の平面図において、実施の形態１の図１と同一符号は同一又は相当部分を示しており、図２における矢視Ｘ２−Ｘ２断面図は、図１（ｂ）と同じ形状になる。
図２の地盤改良構造体１は、実施の形態１と同様に、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）を、矩形波状としており、構造物側Ｂの周りを囲む構成であるため、地盤改良構造体１により、例えば、住宅若しくは住宅群、教育施設、精密工場又は病院等を囲むことにより振動源側Ａからの構造物側Ｂへ伝播される地盤振動を低減させる用途に好適である。
また、このような構成は、地盤改良構造体１により振動源である構造物の周囲を囲うことにより外方へ伝播させる地盤騒動を低減させる用途、例えば、交通量の多い橋又は高架等の支柱の周囲を囲んで地盤騒動を低減させる用途にも適している。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体１を示す図３（ａ）の平面図及び図３（ｂ）の縦断面図において、実施の形態１の図１と同一符号は同一又は相当部分を示しており、実施の形態１と同じ用途に好適なものである。
本発明の実施の形態３に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体１は、振動源側Ａから構造物側Ｂへ伝播される地盤振動を低減させるものであり、平面視において振動源側Ａから構造物側Ｂへ向かう方向に交差する方向に長い、構造物側Ｂから見て外方に位置する外側地盤改良体２、構造物側Ｂから見て外側地盤改良体２から内方へ離間した内側地盤改良体３、及び、外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間を埋める振動減衰体４により構成され、図３（ａ）の寸法ｄは約３ｍである。
また、図３（ａ）のように、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）は、三角波状であり、現地盤Ｓと外側地盤改良体２との境界、外側地盤改良体２と振動減衰体４との境界、振動減衰体４と内側地盤改良体３との境界、及び、内側地盤改良体３と現地盤Ｓとの境界が凹凸形状になっている。
なお、本発明における「三角波状」には、厳密な三角波だけでなく、一部を曲線としたような三角波に近い形状も含まれ、三角波状ではなく、鋸波状であってもよい。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る振動低減機能を有する地盤改良構造体１を示す図４の平面図において、実施の形態３の図３と同一符号は同一又は相当部分を示しており、図４における矢視Ｘ４−Ｘ４断面図は、図３（ｂ）と同じ形状になる。
図４の地盤改良構造体１は、実施の形態３と同様に、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）を三角波状にしており、構造物側Ｂの周りを囲む構成であるため、実施の形態２と同じ用途に好適なものである。

以上のような地盤改良構造体１の構成によれば、現地盤Ｓと外側地盤改良体２とのインピーダンスの差、外側地盤改良体２と振動減衰体４とのインピーダンスの差、振動減衰体４と内側地盤改良体３とのインピーダンスの差、及び、内側地盤改良体３と現地盤Ｓとのインピーダンスの差により、地盤振動を効果的に減衰させることができる。
また、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）が図１及び図２のように矩形波状である場合には、外側地盤改良体２と振動減衰体４との境界、及び、振動減衰体４と内側地盤改良体３との境界が凹凸形状になることから、また、平面視における外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３の間の形状（振動減衰体４の形状）が図３及び図４のように三角波状である場合には、現地盤Ｓと外側地盤改良体２との境界、外側地盤改良体２と振動減衰体４との境界、振動減衰体４と内側地盤改良体３との境界、及び、内側地盤改良体３と現地盤Ｓとの境界が凹凸形状になることから、これらの凹凸形状の境界により入射及び反射方向を散乱させることができるため、さらに地盤振動を効果的に減衰させることができる。
よって、地盤振動により住民が感じる不快感や精密工場における製品の製造への影響等を、簡便かつ効率良く抑制又は低減することができる。
さらに、地盤改良構造体１が、外側地盤改良体２、内側地盤改良体３及び振動減衰体４からなる簡素な構成であるため、施工コストが嵩むことがない。

さらにまた、振動減衰体４が土である場合には、地盤改良装置により外側地盤改良体２及び内側地盤改良体３を形成することにより地盤改良構造体１が完成するため、施工コストをより低減することができ、振動減衰体４が砕石又は合成樹脂ペレットである場合には、それらの比較的大きい摩擦による振動エネルギーの消費によって振動減衰効果がより大きくなり、振動減衰体４が土、砕石又は合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めて積層したものである場合には、土のう袋内の土等の摩擦による振動エネルギーの消費に加え、土のう積層体の微小な伸縮性（しなやかさ）及び個別性により、振動減衰効果がさらに大きくなる。

Ａ振動源側
Ｂ構造物側
Ｓ現地盤
１地盤改良構造体
２外側地盤改良体
３内側地盤改良体
４振動減衰体

Claims

振動源と該振動源から地盤振動が伝播される構造物との間に振動低減機能を有する地盤改良構造体を形成する振動低減工法であって、
前記構造物側から見て外方に位置する外側地盤改良体及び前記構造物側から見て前記外側地盤改良体から内方へ離間した内側地盤改良体を、これらの間の形状が、矩形波状、三角波状又は鋸波状であるように地盤改良装置により形成する工程を備えたことを特徴とする振動低減工法。
前記外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間の土を掘削する工程と、前記外側地盤改良体及び内側地盤改良体の間を、砕石若しくは合成樹脂ペレットにより埋める工程、又は、土、砕石若しくは合成樹脂ペレットを土のう袋に詰めたものを積層して埋める工程とを備えてなる請求項１記載の振動低減工法。