JP6163681B2

JP6163681B2 - 津波等災害対策用躯体支柱の支持構造

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Publication number: JP6163681B2
Application number: JP2011258248A
Authority: JP
Inventors: 藤原　充弘; 充弘藤原
Original assignee: 有限会社フジカ
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: JP2013100706A

Description

本発明は、津波等災害対策用躯体支柱の支持構造に関する。

津波や洪水などに対して近場の住民が即刻避難できるようにした鉄骨構造型津波避難施設は周知の技術である。この施設として、例えば、基盤に３個所以上をもって打設された鉄筋コンクリート製主基礎ブロックと、これら主基礎ブロック間をつなぐ主地中梁と、前記主基礎ブロック上に立設固定された複数本の支柱と、これら複数本の支柱上に固定された避難ステージと、基盤側と避難ステージとの間を連絡する登降手段とを備えたものがある。

特開２０１１−２１４３８９

特許文献１の津波避難施設に限らずこれまでの津波避難施設は、基盤に鉄筋コンクリート製の基礎ブロックやベタ基礎を埋設固定しその上を介して躯体支柱の基部を固定するようにしていた。こうした方式によると、基礎工事に手間が掛かり過ぎて工期が長くならざるを得ず、しかも工事の煩雑さが避けられないことに伴い工費を下げるにも一定の限界があった。

本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、基礎工事が簡略であることから工期を短くしかも安価なもとに行えるようにした津波等災害対策用躯体支柱の支持構造を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、地盤に建て込まれる金属製丸パイプでなる管杭と、この管杭の直上に同軸状をなして配置される金属製丸パイプでなる躯体支柱と、Ｈ形鋼材、四角鋼管材、鉄筋籠式部材、あるいは十字形材のうちいずれか１つの部材でなる一定長さの金属製内芯部材と、管杭の杭頭部から躯体支柱の基部の両外周に亘るように位置決め手段を介して一定位置に挿入される金属製丸パイプでなるとともに外周には地中梁の端部が連結される地中端材が突設された接合スリーブとを有し、前記管杭内には杭頭部内に一定の高さ分を残すようにして底充填材が入れられ、前記内芯部材は、下端が底充填材上に載り掛った状態で躯体支柱の基部と管杭の杭頭部との両内周に添って嵌り合うようにされるとともに、前記底充填材の上側に対応する内芯部材の外周空間には、躯体支柱内に対応するようにして上充填材が充填装備され、前記接合スリーブの地中端材には、地中梁が連結されてなることを特徴とする。

上述したように本発明は、地盤に建て込まれる金属製丸パイプでなる管杭と、この管杭の直上に同軸状をなして配置される金属製丸パイプでなる躯体支柱と、Ｈ形鋼材、四角鋼管材、鉄筋籠式部材、あるいは十字形材のうちいずれか１つの部材でなる一定長さの金属製内芯部材と、管杭の杭頭部から躯体支柱の基部の両外周に亘るように位置決め手段を介して一定位置に挿入される金属製丸パイプでなるとともに外周には地中梁の端部が連結される地中端材が突設された接合スリーブとを有し、前記管杭内には杭頭部内に一定の高さ分を残すようにして底充填材が入れられ、前記内芯部材は、下端が底充填材上に載り掛った状態で躯体支柱の基部と管杭の杭頭部との両内周に添って嵌り合うようにされるとともに、前記底充填材の上側に対応する内芯部材の外周空間には、躯体支柱内に対応するようにして上充填材が充填装備され、前記接合スリーブの地中端材には、地中梁が連結されてなることを特徴とするので、基礎工事が簡略であることから工期を短くしかも安価なもとに行えるようにした津波等災害対策用躯体支柱の支持構造を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す津波避難施設の正面図。図１の躯体支柱の支持構造例を示す拡大縦断面図。図２のＡ−Ａ線横断面図。図２の支持構造の施工第１段階を示す断面図。図２の支持構造の施工第２段階を示す断面図。図２の支持構造の施工第３段階を示す断面図。図２の支持構造の施工第４段階を示す断面図。他の支持構造例を示す縦断面図。他の支持構造例を示す縦断面図。他の実施形態を示す図１１のＢ−Ｂ線断面図。図１０の縦断面図。他の実施形態を示す津波避難施設の横断面図。他の実施形態を示す縦断面側面図。他の実施形態を示す図１５の平面図。図１４の施設側面図。他の提案例示す図１７の平面図。図１６の縦断面図。他の提案例を示す図１９の平面図。図１８の縦断面図。他の実施形態を示す平面図。他の実施形態を示す縦断面図。他の実施形態を示す縦断面図。図２２のＣ−Ｃ線断面図。

以下、本発明の一実施形態を説明する。各実施形態で説明する各案は関係する他の実施形態においても適用することができる。
図１は津波の襲来を想定しその際近場の住民が即刻避難し助かるように構築される津波避難施設の一例である。同図において、１は設置基盤で地盤であり、同基盤１における上からみて正方形など多角形の頂点位置には丸形鋼製パイプ（アルミ合金製パイプを含む）でなる支柱（躯体支柱）２が垂直に立設されている。これら支柱２には、互いに直角をなすように突出するＨ鋼製の端材（そでばり）３が上下数段にわたって溶接固着されており、これら端材３の相対向する間には、接合板４を介してＨ鋼製の地上梁５が止着固定されている。支柱２の高さ方向中途はフランジを介して接合するように構成することがある。

支柱２の上端にはフランジ６がそれぞれ設けられており、このフランジ６を介してステージ枠７が脱着可能に固定されている。ステージ枠７の上面には床板が敷設されて避難ステージ８になっている。９は防護手摺で、避難ステージ８の周りに立設されて仮に津波が襲来しても抵抗するような強度をもって設けられている。そのため支柱２は避難ステージ８を突き抜けて剛強な支持柱部とし同柱部を介して防護手摺９のコーナー支柱を連結支持することがある。１０は階段である登降手段である。避難ステージ８の高さは施設設置地域によって区々であるが１２〜１５ｍに設定される。

尚、支柱２の隣合う２面にガイドレール１２を突設し、このガイドレール１２に添ってローラー１３により昇降可能なフロート船１４を地上待機させて設けてもよい。１５は乗り込み架台で、地上待機する上面開放型フロート船１４に乗り込むためのスロープ付きの台で固定式である。津波が襲来してきて水位が上昇するとこのフロート船１４は避難者を乗せたまま浮上し、ステージ枠７に達したところで停止する。フロート船１４は高さが２ｍ程度の内高さになっているので、避難者が頭をぶつけることはない。フロート船１４の内壁に登降ステップを設けておけばさらに避難ステージ８までも避難することができる。このフロート船１４は他の支柱２に対して配備することがある。フロート船１４の外側に乗り込み用の登降手段（階段やスロープ）を取付装備しておくこともでき、また、フロート船１４の周壁に乗降用開閉扉を水密可能に設けておいて地盤からステップなどの登降手段なしに乗り込むことができるようにしてもよい。フロート船１４の底には発泡スチロールなどの樹脂浮上ブロック１６を装備したり底部を浮上用に中空状にすることもできる。ガイドレール１２は、地上梁５のない２面（角支柱の場合）に設ける。

１８は丸鋼管製（アルミ合金製も含む）の管杭で、図示しない範囲まで深さ１０〜１５ｍ前後に建て込まれ、その建て込み方式は、打撃工法・振動工法・埋め込み杭工法・中掘杭工法・回転貫入工法・鋼管杭先端拡大根固め工法など種々の工法を採用することができる。これら複数本の管杭１８は、前記支柱２の建て付け位置に対応する位置に例えば、限定されない４本をもってコンピュータ制御により精度よく垂直に打込まれる。

同実施形態では、地中端材１９と地中梁２０とを設ける場合について説明する。管杭１８が所定位置に建て込まれたあと、図４に示すように、地中梁２０を埋設することもあって管杭１８の杭頭部１８ａ周りを含み地中梁２０が通される個所も含めて全体に仮掘り２１を掘削しておく。地中梁２０を埋設しない場合は、杭頭部１８ａ周りのみを掘り下げれば済む。杭頭部１８ａは地表よりも１〜３ｍ前後深い位置にくるように調節される。管杭１８の外周には受フランジ２２が予め溶接固着されている。一方、管杭１８内には、土砂や砕石あるいはコンクリートや無収縮モルタルなどの底充填材２３が充填されている。

次に、図４に示すように、地中端材１９を直角向きに一対備えた丸鋼管製の接合スリーブ２４を降ろしてきて、図５に示すように管杭１８周りに嵌め合わされる。接合スリーブ２４は受フランジ２２に当ったところで受け止められる。この時点で、接合スリーブ２４を回して地中端材１９が隣合う管杭１８のある方向に向けられるように調整しておく。この接合スリーブ２４の方向調整は、例えば、限定されない４本のスリーブ２４についてそれぞれ実施される。接合スリーブ２４は、管杭１８側（受フランジ２２を含む）に仮あるいは本溶接しておいてもよい。尚、接合スリーブ２４は、図２に仮想線で示すように、地表より高く伸びた状態に長くして津波を二重管で受け止めるようにしてもよい。

次に、図５に示すように、支柱２を、その下端が杭頭部１８ａに当るまで各接合スリーブ２４内に差し込む。そのあと支柱２は、図１の端材３同士が所定の対向状態になるように向きが調整される。ここで、地上梁５…を一部あるいは全て架設しておいてもよい。また、向きを調整後の支柱２と接合スリーブ２４とは仮止め点２６を介して仮溶接したり本溶接しておく。支柱２は、図１のように長い１本もので上端が開放したものである場合と高さ中途においてフランジで上下接合するように短く上端開放したものである場合とがある。そのあと、支柱２内を通じて内芯部材２７を落とし込む。内芯部材２７は、底充填材２３上に当って留まるとともに支柱２と管杭１８の中に図３のように略接した状態とされる。

内芯部材２７は、図６に示すように、支柱２に対し仮止め点２６を通じて仮止め溶接しておいて支柱２とともに差し込むようにしてもよい。また、図７に示す矢印Ｙのように、接合スリーブ２４と支柱２、並びに接合スリーブ２４と受フランジ２２とを本溶接する。

次に、図７に示すように、支柱２内には、コンクリートやモルタルなどの上充填材２８を充填し支柱２と管杭１８および内芯部材２７が一体化するようにする。この上充填材２８は内芯部材２７を越える一定高さまで充填されるが、支柱２の上端近くまで充填してもよい。

その後、図７のように、地中端材１９と地中接合板２９を介して地中梁２０を接合し、次に図７の仮掘り２１を埋め戻すことにより図２のような埋設状態となる。尚、内芯部材２７は、図２に示すように、鉄筋籠式のものでもよい。また、図３に示すように、角筒状のものや十字形のものにしてもよい。さらに、支柱２が図３の右下欄のように角筒形とされる場合もある。また、図３に示すように、内芯部材２７の向きは、例えば、Ｈ鋼の場合には、津波の襲来想定方向Ｘに対し最も強度を発揮するようにフランジが前後に対応するように設定するのが好ましい。さらに、前記実施形態では、管杭１８の杭頭部１８ａが地中に没するまで建て込まれるようになっていたが、杭頭部１８ａは地上にくるようにしてもよく、この場合、図７に示すレベルＧＬが地表に相当する状態となる。

図８は他の実施形態を示し、管杭１８と支柱２とが異なる径で差し込み可能な関係にあるもので、特に、同実施形態の場合は、管杭１８が大径側で支柱２が小径側とされたものである。管杭１８が接合スリーブの役目を果たし、左欄のように差し込まれて支柱２内には上充填材が充填される。その他は前記と同様の構成であるので同じ符号を付して説明に代える。内芯部材２７はＨ鋼であるが、右欄のように角パイプでもよいし、管杭１８が角パイプで支柱２が丸パイプあるいは管杭１８が丸パイプで支柱２が角パイプであってもよい。

図９は他の実施形態を示し、管杭１８が大径側とされているので、地中梁２０を設けることができるが、同地中梁２０は省略することもある。内芯部材２７はＨ鋼であるが、右欄のように角パイプでもよいし、管杭１８が丸パイプで支柱２が角パイプあるいは管杭１８が角パイプで支柱２が丸パイプであってもよい。

図１０および図１１は他の実施形態を示し、同実施形態は、管杭１８と支柱２とが異なる径で差し込み可能な関係にあり、管杭１８が小径側で支柱２が大径側とされたものであって、特に、支柱２の基部外周には、四方など放射状をなして浮上防止梁３３…が突設されて埋設されている。この梁３３と支柱２間には斜め補強材３４を設けてもよい。
尚、図１０の右欄に示すように、浮上防止梁３３は津波襲来想定方向Ｘに対し斜め向きになるように放射配置すれば津波に有効に対向する施設となる。また、右下欄に示すように、浮上防止梁３３は六方へ伸ばしてもよい。

図１２は支柱２を三点配置するとともに同支柱２から地中梁２０および浮上防止梁３３を張り出した例を示す。支柱２は４本あるいはそれ以上の配置数でもよい。尚、地中梁２０にも１本あるいは複数本の浮上防止梁３３を張り出すことができる。この場合、浮上防止梁３３の基部は支柱２の外周に取付けてもよい。これら浮上防止梁２０は、その隣合う先端間を補助梁３５にて連結して更なる浮上防止効果が期待できるようにすることがある。また、図１２の右欄のように、地中梁２０から山形をなすように浮上防止梁２０を張り出してもよい。
尚、図１３のように、支柱２側を管杭１８よりも大径の側とする場合、同図下欄のように、両者間の隙間を大きくとりその間にコンクリートやモルタルなどの上充填材２８が入るようにすることができる。

図１３は他の実施形態を示し、同実施形態は、図１２の３本あるいは４本支柱２を配備し、その支柱２を管杭１８よりも大径側として差し入れて上充填材で充填固定したものにおいて、各支柱２から浮上防止梁３３を張り出すとともに、同浮上防止梁３３の津波Ｘ側へ延びた部分に緩衝杭３６を立設したものである。緩衝杭３６にも斜め補強材３７を備えてもよい。３８は拡大球根部である。
尚、図１に示すように、左方向から津波Ｘが襲来すると想定した場合、支柱２の少し前方に緩衝杭となる管杭１８を建て込み、同管杭１８内とステージ枠８との間に牽きワイヤ（ロット・リンクチエーンも可能）１１を牽設することで避難施設に掛かるであろう前浮き現象をワイヤ１１と管杭１８によって阻止するようにしてもよい。この場合、ワイヤ１１の下端は管杭１８上端に固定したアンカーブラケットに固定してもよいが、この図のように１個あるいは複数個のアンカー体ａ、ａをワイヤ１１下部まわりに備えておいてそれらをコンクリートやモルタルなどの充填材２８によって固着して止めるようにしてもよい。管杭１８は支柱２の前方に接近させて配置すれば津波Ｘが管杭１８で分流化するのでその後方の支柱２には津波流が負担しない形になり大きな負荷が解消される。管杭１８はステージ枠７近くまで達する程度に高くしてもよい。また、管杭１８と支柱２との前後間には図の左側に示すように側板ｂを付すと支柱２に掛かる負荷はなくなる。この場合、側板ｂは、管杭１８に取付けるが支柱２には取付関係なしとすると管杭１８から支柱２への伝達力は非常に少なくなる。

図１ないし図１３までに示した実施形態は、耐津波高床式集合住宅設備にも適用できる。同住宅設備は、支柱を互いに離間して縦横複数配置し、その１階部分は津波の通過空間とし、２階床部分を駐車床ステージとするとともに、３階床部分を複数戸の住宅用の設置ステージとしたもので、その躯体の外周りや躯体内空間を利用して駐車床ステージや設置ステージまで昇り降りできるスロープを設けたものとする。その躯体支柱のそれぞれに管杭との接合による方式とすることができる。

図１４および図１５は他の実施形態を示す。この実施形態は、高い津波が襲来しても損壊しないようにした主に一戸建て向けの津波対策設備の一例を示す。４１は設置基盤で、同基盤４１には、中央となるように丸鋼管である管杭４２が建て込まれるとともに、同管杭４２の杭頭部の外周を覆うようにして丸鋼管である中央支柱４３が立設されている。中央支柱４３と管杭４２の内部には、コンクリートやモルタルなどの充填材が充填されている。この充填材の内部には前記したＨ鋼や鉄筋籠などの内芯部材が装入されて補強されることもある。

中央支柱４３の上端には、底枠４４が連結固定されている。この底枠４４上を介して２階建て構造で強度のある住宅４５が脱着可能に載置固定されている。この住宅４５は移転可能なもので、店舗や事務所、簡易工場など使用目的は限定されない。前記中央支柱４３の地盤内の外周には、上からみて放射状をなすような浮上防止梁４６が張り出している。その防止梁４６上と底枠４４との間には、４点配置などとして囲い支柱４７が固定されている。これら囲い支柱４７と中央支柱４３および補助支柱４８を利用してラセン状の階段である登降手段４９が設けられ、地上と住宅４５との間を登降できるようになっている。この登降手段は折り返し式の階段でもよい。５０は牽きワイヤである。住宅４５との間で物を昇降させる手段を同住宅４５に備えてもよい。特に、同昇降手段や住宅用の電気・ガス・給排水などの必要設備は中央支柱４３内を利用して通すことができる。中央支柱４３内には簡易エレベータを構成してもよい。その電力は、図示しない屋上ソーラーや蓄電池などを使用できる。

図１６および図１７は他の実施形態を示す。地震が発生すると液状化現象や水圧作用などによりマンホールが地面より飛び出す現象が発生しそれに接続された上下水配管などの損壊によりインフラ混乱が起こる。マンホールＭは、図１６および１７に示すように、地盤５４内に埋設され、基礎砕石５５上の底版ブロック５６と躯体ブロック５７および直壁ブロック５８さらに斜壁ブロック５９とを有する。６０は調整リング、６１は調整金具、６２は受枠６３付きの蓋である。そして、同マンホールＭには、入側配管６４と出側配管６５とが設けられるとともに、内部にはインバートコンクリート６６が打設されている。

こうしたマンホールＭの飛び出しを防止するため、図１６、図１７に示すように、配管６４，６５の中心線を基準としてマンホールＭの外側対向位置に鋼管杭である管杭６９の一対を前記各種工法のいずれかにより垂直状（斜状でもよい）に建て込み、その上部間に浮上抑制盤７０を渡して押付具７１により固定したものである。浮上抑制盤７０の中央には押さえ口７２が明けられており、その押さえ口７２に弾性質の緩衝リング７３を介して斜壁ブロック５９の外周壁面に弾接状に押さえ込む状態にしてある。マンホールＭが既設の場合は、管杭６９の打込みと浮上抑制盤７０の掘削によるセットが必要であるが、マンホールＭが新設の場合は管杭６９と浮上抑制盤７０はマンホールＭとは同時掘削・埋設が可能である。マンホールＭを新設する場合は、管杭６９は斜めに向けて埋設すると抜け止め効果が高くなる。

図１８および図１９は他の実施形態を示す。同実施形態は、管杭６９の一対が、配管６４，６５の側脇に位置するようにマンホールＭの外側対向位置に建て込まれ、その上部間に浮上抑制盤７０を渡して押付具７１により固定したものである。浮上抑制盤７０の中央には押さえ口７２が明けられており、その押さえ口７２に弾性質の緩衝リング７３を介して斜壁ブロック５９の外周壁面に弾接状に押さえ込む状態にしてある。マンホールＭを新設する場合は、管杭６９は斜めに向けて埋設すると抜け止め効果が高くなる。管杭６９には通孔７４…が多数開設されているので、液状化の際、周りに含水分を抜き去ることができる。図１９の右上欄には通水可能な蓋７５が示す。
尚、図１９の右欄中段に示すように、マンホールＭに一体に浮上抑制受部７７を突設しておいてその穴を通じて管杭６９を通すようにしてもよい。また、右欄下段に示すように、管杭６９は、ボルトナットである止着具７８により管杭６９を取り付けてもよい。さらに、図２０に示すように、浮上抑制盤７０を楕円形としその長軸上に管杭６９の通穴を配置してもよい。

図２１は他の実施形態を示す。同実施形態は、新設タイプのマンホールＭについての液状化対策案を示す。この場合の管杭６９は、底版ブロック５６の通穴８０を通じて土中に建て込むとともに、その管上端口をマンホールＭ内に臨ませて含水分を噴出させるようにしたものである。管杭６９の底版ブロック５６上にくる高さの外周には十字など放射状をなす浮上抑制バー８１を突設してあることで地震時のマンホールＭの飛び出しを防ぐようになっている。このバー８１をパイプ製として管杭６９に連通させるとともにバー８１の先端から右欄のような噴出しパイプ８２を連通状に立設しておくこともできる。この噴出しパイプ８２は、あとで施工されるインバートコンクリート６６に形成される流水凹路８３を避けて立設されるので、同凹路８３内での流れに支障が出るおそれがない。

図２２および図２３は他の実施形態を示す。洪水や地震などの災害時にマンホールＭ内が水で一杯になって蓋６２が飛び外れたような場合、マンホールＭの上端開口は大きな穴８７となって濁水８８の下に隠れそこを通りかかる人には見えない状態となり落ち込むなど非常に危険である。そこで、足掛金物８９を利用してそれにガイド９０を付けておき、その孔を通して浮上竿９１を挿入するとともに、浮上竿９１にフロート９２を付しておくことにより濁水８８上に竿９１の上端が浮き上がって通りかかった人がそこにマンホールＭがあることを確認できるようにしたものである。

１…設置基盤２…支柱１８…管杭２７…内芯部材２８…上充填材。

Claims

地盤に建て込まれる金属製丸パイプでなる管杭と、この管杭の直上に同軸状をなして配置される金属製丸パイプでなる躯体支柱と、Ｈ形鋼材、四角鋼管材、鉄筋籠式部材、あるいは十字形材のうちいずれか１つの部材でなる一定長さの金属製内芯部材と、管杭の杭頭部から躯体支柱の基部の両外周に亘るように位置決め手段を介して一定位置に挿入される金属製丸パイプでなるとともに外周には地中梁の端部が連結される地中端材が突設された接合スリーブとを有し、前記管杭内には杭頭部内に一定の高さ分を残すようにして底充填材が入れられ、前記内芯部材は、下端が底充填材上に載り掛った状態で躯体支柱の基部と管杭の杭頭部との両内周に添って嵌り合うようにされるとともに、前記底充填材の上側に対応する内芯部材の外周空間には、躯体支柱内に対応するようにして上充填材が充填装備され、前記接合スリーブの地中端材には、地中梁が連結されてなることを特徴とする津波等災害対策用躯体支柱の支持構造。