(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部分が地中に埋設された構造物の地中の部分と、その周囲の地盤との間の摩擦を低減するため、前記構造物の地中の部分とその周囲の前記地盤との間に配置される低摩擦部材において、
２枚の硬質樹脂シート又はプレートと、
前記２枚の硬質樹脂シート又はプレートの間に配置されたフッ素樹脂シート又はプレートと、を備えたことを特徴とする低摩擦部材。
【請求項２】
前記フッ素樹脂シート又はプレートは、前記２枚の硬質樹脂シート又はプレートの一方に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の低摩擦部材。
【請求項３】
前記２枚の硬質樹脂シート及びフッ素樹脂シートが巻回されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の低摩擦部材。
【請求項４】
少なくとも一部分が地中に埋設された構造物の地中の部分と、その周囲の地盤との間の摩擦を低減するため、前記構造物の地中の部分とその周囲の前記地盤との間に配置される低摩擦部材において、
一定以上の強度及び一定の容積を有し且つ完全密封された柔軟な袋に、流動物又は軟質物が封入されて塊状に形成され、
前記構造物の地中の部分とその周囲の前記地盤との間に、前記構造物に沿って多数並べて配置されることを特徴とする低摩擦部材。
【請求項５】
前記軟質物は軟弱地盤であることを特徴とする請求項４に記載の低摩擦部材。
【請求項６】
構造物の少なくとも一部分が地中に埋設され、前記構造物の地中の部分と周囲の地盤との間に、請求項１〜５の何れかに記載の低摩擦部材を配置することにより、前記地盤が前記構造物に対して相対移動したときに前記構造物と前記地盤との間の摩擦が低減され、前記構造物に作用するせん断土圧が低減されることを特徴とする低摩擦部材を用いた構造物
のせん断土圧低減方法。
【請求項７】
前記構造物は前記地盤に完全に埋設された地中構造物であり、前記地中構造物の少なくとも上面に前記低摩擦部材を配置し、前記低摩擦部材の上に上載土を埋め戻すことにより、地震時に前記上載土が相対移動したときに前記地中構造物と前記上載土との摩擦が低減され、前記地中構造物に作用するせん断土圧が低減されることを特徴とする請求項６に記載の低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法。
【請求項８】
前記構造物は建造物の地下部分であり、前記地下部分の側面と前記地盤との間に前記低摩擦部材を配置することにより、前記地盤の沈下時に前記地下部分と前記地盤との摩擦が低減され、前記地下部分に作用するせん断土圧が低減されることを特徴とする請求項６に記載の低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低摩擦部材及びこの低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法に関し、更に詳細には、道路下の共同溝、地下鉄の開削トンネル、発電所の取水路、放水路などの地中構造物、建物の地下部分などに好適な低摩擦部材及びこの低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば開削トンネルは、地中に掘った穴に構築されるのが普通である。図１６は、矩形状の地中構造物１を地中に掘った穴Ｈに構築したものの従来例を示している。図１６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。
【０００３】
これらの土や砂等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１６及び図１７中の符号１ｂは地中構造物１内の空間部であって、この中を車や電車など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内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。
【０００５】
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の重量はかなり重くなる。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。
【０００６】
地中構造物１を含む地盤が、例えば地震によって図１７の矢印４で示すような横揺れをすると、上載土２は地中構造物１に対して相対的に位置ずれを起こす。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に作用する以外に、せん断土圧（矢印４方向に上スラブ１ａを水平方向に引っ張る力）としても作用してしまう。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】
また、せん断土圧は、上述のように地震時に上載土２が水平方向に相対移動したときの他に、地下構造物１の側方の地盤が沈下したときにも、地下構造物１の側面に発生する。
【０００８】
そこで、従来は、地中構造物１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することにより地中構造物１の強度を高め、これによって地中構造物１が地震時に損傷を受けるのを防止してきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の地中構造物１においては、上述のように鉄筋の数やコンクリートの使用量を増やすことにより、強度を上げる必要があるので、コストアップになるという問題があった。
【００１０】
このような問題は、地下鉄の開削トンネルに限らず、道路下の共同溝、発電所の取水路、放水路などの地中構造物、建物の地下部分などにも、同様に発生する問題である。
【００１１】
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、地震や地盤沈下によって、地中に埋設されている構造物に大きなせん断土圧が発生するのを防止でき、これにより構造物の強度を増大させる必要がなく、コストアップを従来より抑えることが可能な低摩擦部材及びこの低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は低摩擦部材及びこれを用いた構造物のせん断土圧低減方法であり、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、本発明は、相対移動可能な２つの物体間の摩擦を低減するため、前記２つの物体間に配置される低摩擦部材において、２枚の硬質樹脂シート又はプレートと、前記２枚の硬質樹脂シート又はプレートの間に配置されたフッ素樹脂シート又はプレートと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、相対移動可能な２つの物体間の摩擦を低減するため、前記２つの物体間に配置される低摩擦部材において、一定以上の強度及び一定の容積を有する柔軟な袋と、前記袋に封入された流動物又は軟質物と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の低摩擦部材を用いた建造物のせん断土圧低減方法は、構造物と周囲の地盤との間に上述の低摩擦部材を配置することにより、前記地盤が相対移動したときに前記構造物と前記地盤との摩擦によって前記構造物に作用するせん断土圧を低減することを特徴とする。
【００１５】
次に、各構成要素について説明する。
（硬質樹脂シート又はプレート）
２つの物体の対向面に応じた大きさとし、厚さは使用条件に応じて適宜選択できる。硬質樹脂シートとフッ素樹脂シートとを積層した状態で巻回することができ、これにより、長尺な低摩擦部材をコンパクトにまとめることができるので、取り扱いが容易になる。
（フッ素樹脂シート又はプレート）
フッ素樹脂は摩擦係数が非常に小さいので、これを２枚の硬質樹脂シート又はプレートの間に挟むことによって、２枚の硬質樹脂シート又はプレート間の摩擦係数を非常に小さくできる。このフッ素樹脂シート又はプレートは、硬質樹脂シート又はプレートに応じた大きさとし、その厚さは適宜選択できる。フッ素樹脂シート又はプレートは、２枚の硬質樹脂シート又はプレートの一方に固定してもよく、また、固定しなくてもよい。
（袋）
例えばポリエチレンやビニールなどの高分子材料を利用して柔軟で防水性を有する袋を形成する。この柔軟な袋に流動物又は軟質物を封入することにより、大きな荷重がかかった場合でも、流動物又は軟質物が潰されることなく一定の厚さが保持されるので、柔軟性を保持することができる。
（流動物）
流動物としては、水，空気，各種の気体又は液体を使用できる。
（軟質物）
軟質物としては、例えば軟弱な地盤などを使用でき、この場合には、水分が抜けると柔軟性がなくなるので、袋を完全に密封して水分が抜けるのを防止する。その他、土，高分子材料，ベントナイトなどを単独で若しくは混合して使用できる。
（構造物）
地中構造物や、多層階建造物の地下部分などに適用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る低摩擦部材及びこの低摩擦部材を用いた構造物のせん断土圧低減方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の低摩擦部材及びこの低摩擦部材を用いた建造物のせん断土圧低減方法を、地中構造物１に適用した場合について説明する図である。この地中構造物１は断面がほぼ矩形であり、その内部には例えば地下鉄などを通すために矩形の中空部１ｂ，１ｂが形成されている。地中構造物１の上スラブ１ａの上面は平坦であり、その上には土や砂などの上載土２が埋め戻されている。また、地中構造物１の上スラブ１ａと上載土２との間には、低摩擦部材５が配置されている。なお、図１中の符号Ｈは穴、３は周辺埋設土である。
【００１７】
低摩擦部材５は、図２（Ａ）にも示すように、２枚の例えば塩化ビニールなどの硬質樹脂シート５１，５３と、これらの硬質樹脂シート５１，５３間に配置された例えばテフロン（商標名）などのフッ素樹脂シート５２とを有している。フッ素樹脂シート５２は、図２（Ｂ）に示すように、下側、ここでは上スラブ１ａ側に配置される硬質樹脂シート５３に固定されている。フッ素樹脂シート５２は摩擦係数が非常に小さいため、その両側にある硬質樹脂シート５１，５３が相対移動するときの摩擦係数は、非常に小さくなる。
【００１８】
なお、フッ素樹脂シート５２は、図３（Ａ）に示すように、上側の硬質樹脂シート５１に固定してもよく、また、図３（Ｂ）に示すように、いずれにも固定しなくてもよい。更に、この低摩擦部材５は、２枚の硬質樹脂シート５１，５３と、フッ素樹脂シート５２とを積層した状態で巻回しておき、使用時に巻き出すことができる。これにより、長尺な低摩擦部材５をコンパクトにまとめることができるので、取り扱いが容易になる。また、硬質樹脂シート５１，５３及びフッ素樹脂シート５２は、厚さを厚くしてプレート状にすることもできる。
【００１９】
次に、このせん断土圧低減方法の作用を説明する。いま、図４に示すように、例えば地震等の振動によって、上載土２に矢印４方向の横荷重が作用すると、上載土２が横移動して地中構造物１との間に位置ずれが生じる。
【００２０】
このとき、地中構造物１と上載土２との間には、低摩擦部材５が配置されているので、この低摩擦部材５の上載土２側の硬質樹脂シート５１がフッ素樹脂シート５２上を滑って、上載土２と一緒に相対移動する。これによって、地中構造物１と上載土２との間の摩擦力が非常に小さくなる。そのため、上載土２から地中構造物１に作用するせん断土圧（矢印４方向に上スラブ１ａを引っ張る力）Ｆが非常に小さくなる。
【００２１】
したがって、地中構造物本体１の強度を従来ほど増大することなく、すなわち、地中構造物本体１に使用する鉄筋やコンクリートの使用量を従来ほど増やすことなく低コストで、地中構造物本体１の地震時の損傷を防止することができる。
【００２２】
なお、図５に示すように、低摩擦部材５の両端を地中構造物１より外側に突出させて配置することができる。この場合は、低摩擦部材５の端部５ａが地中構造物１より離れているので、低摩擦部材５の端部５ａに発生した地盤応力が周辺埋設土３に分散し、地中構造物１に作用するのを防止できる。
【００２３】
また、図６に示すように、地中構造物１の両側に周辺埋設土３より軟らかい例えばゴムなどの軟質材６を配置することができる。これにより、周辺埋設土３から地中構造物１に作用する直土圧Ｑを軟質材６によって吸収できるので、地中構造物１の強度を必要以上に高くする必要がなくなる。
【００２４】
更に、図７に示すように、軟質材６を上載土２の両側に配置することもできる。この場合には、軟質材６の厚さを適宜設定することにより、上載土２の変位を軟質材６で吸収することができる。この結果、上載土２から周辺埋設土３に伝達される地盤応力が極めて小さくなり、周辺埋設土３から地中構造物１の側面に作用する直土圧Ｑが増大するのを抑制できる。
（第２実施形態）
この第２実施形態は、図８に示すように、本発明を地下部分１１を有する多層階建造物１０に適用したものである。地下部分１１は周辺埋設土３に埋設されている。そして、地下部分１１の全周に亘って周辺埋設土３との間に上述と同様な低摩擦部材５が配置されている。
【００２５】
この場合には、図９に示すように、地盤沈下によって多層階建造物１０の周囲の周辺埋設土３が、相対的に下側に位置ずれした場合には、低摩擦部材５によって多層階建造物１０の地下部分１１と周辺埋設土３との摩擦力、すなわち、周辺埋設土３から地下部分１１に作用するせん断土圧Ｆが非常に小さくなる。従って、多層階建造物１０の地下部分１１及び基礎部分の強度をそれ程高くしなくても、損傷するのを防止できるので、コスト低減が可能になる。
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、図１の低摩擦部材５に代えて塊状の低摩擦部材１２が多数配置されており、それ以外は図１と同一である。
【００２６】
低摩擦部材１２は、図１１にも示すように、袋１３内に流動物又は軟質物１４が封入されている。袋１３は、一定以上の強度と一定の容積、及び防水性を有するものであり、例えばポリエチレンやビニールなどの高分子材料で柔軟に形成されている。
【００２７】
また、流動物としては、水など各種の液体、又は空気など各種の気体を使用できる。軟質物１４としては、所定の荷重がかかったときに自由に変形するものであればよく、例えば、軟弱地盤、土、高分子材料、ベントナイトなどを単独で、又は混合して使用することができる。
【００２８】
このような流動物又は軟質物１４を一定の容積を有する袋１３に充満させることによって、袋１３に一定以上の荷重がかかった場合でも袋１３が潰れてしまうのを防止でき、これによって、低摩擦部材１２としての柔軟性を保持できる。
【００２９】
本実施の形態では、軟質物として軟弱地盤を使用している。但し、軟弱地盤は圧密（圧力により土の隙間の中の水や空気が追い出されて密度が大きくなる現象）により、その剛性が大きくなってしまう可能性がある。そのため、ここでは、袋１３を完全密封して軟弱地盤中の水や空気が抜けるのを防止するようになっている。この低摩擦部材１２は、地中構造物１のスラブ１ａ上にほぼ隙間なく多数配置されている。
【００３０】
いま、図１２に示すように、地震などによって、上載土２に矢印４方向の横荷重がかかると、地中構造物１に対して位置ずれを起こす。このときには、低摩擦部材１２が変形するので、地中構造物１と上載土２の間の摩擦力が非常に小さくなる。したがって、地中構造物１に作用するせん断土圧Ｆも非常に小さくなる。従って、地中構造物１の強度を必要以上に高くする必要がなく、コスト低減が可能になる。
【００３１】
上述の低摩擦部材１２は、図１３に示すように、多層階建造物１０の地下部分１１の周囲に配置することができる。この場合は、図１４に示すように、地盤沈下によって周辺埋設土３が下側に相対移動したときに、低摩擦部材１２が変形するので、多層階建造物１０の地下部分１１と周辺埋設土３との摩擦力が非常に小さくなるため、地下部分１１に作用するせん断土圧が非常に小さくなる。
【００３２】
なお、低摩擦部材１２は、図１５に示すように、多段に重ねて配置することができる。この場合には、低摩擦部材１２の全体の変形量が大きくなる。
上述の実施の形態では、本発明を地中構造物１又は多層階建造物１０の地下部分１１に適用した場合について説明したが、本発明は、道路下の共同溝、地下鉄の開削トンネル、発電所の取水路、放水路などにも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、地震時や地盤沈下時に地中構造物又は構造物の地下部分に作用するせん断土圧を低減できるので、地中構造物又は構造物の地下部分の強度を従来ほど高くする必要がないため、鉄筋の数やコンクリートの使用量を従来に比べて低減でき、これによって、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の低摩擦部材を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の低摩擦部材を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の作用を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の別の例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の別の例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の別の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の作用を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の低摩擦部材を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の作用を説明する図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の作用を説明する図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の別の例を示す図である。
【図１６】従来の地中構造物を示す図である。
【図１７】従来の地中構造物に作用するせん断土圧を説明する図である。
【符号の説明】
１  地中構造物
２  上載土
５，１２  低摩擦部材
１１  建造物の地下部分
１３  袋
１４  軟質物
５１，５３  硬質樹脂シート
５２  フッ素樹脂シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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