(57)【要約】【課題】長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造および免震方法を提供する。【解決手段】周辺地盤１２と構造物１４との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁１６を設けた地盤変位吸収免震構造１００において、地中壁１６の地表側上端部１６ａに電解質濃度の低い水Ｗを貯水する貯水層１８を設けるようにする。ここで、貯水層１８の水位ＷＬを周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬよりも高くすることが好ましい。このようにすれば、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。【選択図】図１
2014211073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けた地盤変位吸収免震構造において、
前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設けたことを特徴とする地盤変位吸収免震構造。
【請求項２】
前記貯水層の水位を前記周辺地盤の地下水位よりも高くしたことを特徴とする請求項１に記載の地盤変位吸収免震構造。
【請求項３】
前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の地盤変位吸収免震構造。
【請求項４】
前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の地盤変位吸収免震構造。
【請求項５】
前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の地盤変位吸収免震構造。
【請求項６】
周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、
前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に電解質濃度の低い水を供給することによって、前記粘土系材料の乾燥を抑制して、水で飽和した前記粘土系材料の剛性を維持することを特徴とする免震方法。
【請求項７】
周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、
前記地中壁の地表側上端部に前記周辺地盤の地下水よりも電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に前記電解質濃度の低い水を供給することによって、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制するとともに、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする免震方法。
【請求項８】
前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置し、前記多孔管を介して前記貯水層からの前記電解質濃度の低い水を前記地中壁を構成する粘土系材料に供給することを特徴とする請求項６または７に記載の免震方法。
【請求項９】
前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の免震方法。
【請求項１０】
前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の免震方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時の開削トンネルなどの地中構造物への応力低減を図るための地盤変位吸収免震構造および免震方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、開削トンネルなどの地中構造物への地震時の応力低減を目的とした地中免震壁として、地中構造物に接する形で延長方向に連続的に設置することが一般的であり、この設置位置であれば、地中構造物の建設時に同時に構築することができる。このような地震時の地中構造物への応力低減を目的とする地中免震壁として、ポリマー改良土を打設した地盤変位吸収工法が例えば特許文献１に提案されている。
【０００３】
一方、開削トンネルなどの地中構造物に対する地中免震壁として、地中構造物の延長方向に連続的に設置しない構造のものが例えば非特許文献１に開示されている。この非特許文献１では、地中に鉛直円柱状のポリマー改良土を地中構造物に沿って飛び飛びに断続的に配置している。
【０００４】
しかしながら、上記の従来の地中免震壁では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１で開示されるようなポリマー改良土を打設する工法では、常時の土圧などの影響によりポリマー免震材が大きく圧縮変形する。そのため、施工時に設定した所定の地中免震壁の壁厚は、初期の壁厚を長期的に保持できず、場合によっては免震壁が潰れてしまう懸念があった。このような免震壁厚の変化は、ポリマー材免震壁の変位吸収性能が低下して地中免震壁による地盤変位吸収効果が十分に発揮されず、地震時の地中構造物の応力低減効果が低下するという問題があった。
【０００５】
この対応として、地中免震壁を開削トンネルなどの地中構造物に沿って連続的に配置することを避け断続的な配置とした非特許文献１が検討される。しかし、連続して配置されない地中免震壁では、周辺地盤と構造物とが土で繋がっているため、本来の目的である変位を十分に吸収するという免震効果が著しく低下するという欠点があった。
【０００６】
また、ポリマー材は、地下水位が存在する地盤においては、ポリマー材が水に溶けてしまうため、施工が容易ではないという問題もあった。さらに、ポリマー免震材には、所定の加強剤を添加しなければならないが、環境上の配慮から高価な加強剤が必要とされ、コストがかかるという問題があった。
【０００７】
このように、開削トンネルのような地中構造物に沿って地中免震壁を設ける場合には、地中免震壁に作用する土圧に対して十分に抵抗でき長期的安定性が確保できる材料である一方で、免震効果を発揮するためには、材料の剛性が小さいことが望ましいとされ、この両者がバランスよく設けられる地中免震壁が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００８】
このような問題点を解決するための構造として、本願発明者は既に特許文献２の地盤変位吸収免震構造を提供している。この構造は、地中免震壁の長期安定性を確保できるうえ、地震時の開削トンネルなどの地中構造物への応力低減を図ることができるものであり、下記の（１）〜（４）の工夫を施して実現されている。
【０００９】
（１）図８に示すように、周辺地盤１と地中構造物２との間に吸水膨潤性の粘土系材料で連続した壁状の地中免震壁３（地中壁）を設置する。
（２）地中壁は、ベントナイトと水の混合物あるいはベントナイトと骨材（砂礫等の土質材料あるいはガラスビーズ等の長期変質しにくい人工材料）と水の混合物からなる。
（３）地中壁を構成する粘性土系材料におけるベントナイトと水の混合物からなる材料で満たされている領域は、ベントナイト乾燥密度で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
（４）地中壁を構成する粘性土系材料におけるベントナイトと骨材と水の混合物からなる材料において、ベントナイトと水で満たされている領域（骨材領域を除いた領域を満たしているベントナイトと水の混合物）は、ベントナイト乾燥密度で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１１２１８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０３１６６２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】室野剛隆、館山勝、桐生郷史、小林正介著、「ポリマー免震壁による既設開削トンネルの補強」、基礎工、２００７．３、Ｐ６９−７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の特許文献２に記載の地盤変位吸収免震構造では、連続する地中壁でありながら、土圧に抵抗できる膨潤圧（吸水膨張圧）を発揮する吸水膨張性粘土（例えばベントナイト）を使うことによって、地中壁の構造形態を維持するところに特徴があった。
【００１３】
具体的な例として、上記の特許文献２では下記のような例を示している。すなわち、ベントナイトと水で満たされている領域がベントナイト有効乾燥密度の値で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３の範囲であるので、この密度範囲であれば、特許文献２に記載の図２（本願の図９）に示すように、吸水膨潤圧が０．０３〜０．３ＭＰａとなる。そのため、地盤の水中質量を約１ｇ／ｃｍ３と仮定して、側方土圧が土被り圧の１倍とすると、深さ３０ｍまでの土圧に耐えることができる。地中免震壁の設置する深さに応じて、材料の密度を適宜調整して構築することでより効果的にできる。
【００１４】
ここで、地中壁の周辺地盤の間隙には地下水が存在している。わが国では地下水位が地表面付近まで存在していることが普通であり、かつ、地下水の水質は淡水系であることが一般的であるので、地下水の水質による地中壁構造体（吸水膨張性粘土）の構造安定性への影響を配慮する必要はほとんど生じない。
しかし、地下水条件によっては、以下の問題が懸念材料となる。
【００１５】
（地下水条件１）
周辺の地盤が完全に乾燥していない湿潤状態であれば、ベントナイトの保水能力が維持されるので、地中壁の厚さと材料密度を長期間維持できる。しかし、著しく地下水位が地表面から低く、地中壁を構成する粘土が乾燥収縮する可能性がある場合には、地中壁が乾燥収縮し、厚さが減少するとともに、地中壁の剛性が大きくなるため、変位吸収能力が減じ、結果として免震性能が低下する。
【００１６】
（地下水条件２）
地下水の水質の電解質濃度が高い場合、例えば海岸付近の埋め立て地のように海水に近い水質である場合には、図１０に示すように、吸水膨張圧は低下する。その結果、地中壁に作用する土圧に抵抗できる吸水膨張圧を発揮できなくなり、地中壁は土圧を受けて変形し、厚さを減じるとともに、間隙水が排水されて地中壁を構成する粘土の密度が増加し、剛性が大きくなる。このような現象となった場合には、地中壁の変位吸収能力が減じるので、免震性能が低下する。
【００１７】
上記の特許文献２では図２にベントナイト有効乾燥密度と膨潤圧の関係を図示していたが、この関係は間隙水が純水の場合の特性である。図９に、特許文献２に記載の図２を示す。一方、図１０は、吸水膨張性粘土であるベントナイトの有効粘土密度（乾燥密度）と吸水膨張圧（膨潤圧）との関係を、間隙水が純水の場合とＮａＣｌ濃度１ｗｔ％の場合とで比較したものである。ベントナイトの膨潤特性は、ベントナイトの主要成分であるモンモリロナイトという粘土鉱物の平板状の結晶からなる層構造の間に、電気的な力で取り込まれている陽イオンの存在により、浸透圧作用で周囲の間隙から水分子を粘土鉱物結晶層の中に吸水する特性が原因で吸水膨張することにより発揮される。したがって、地中壁の周辺地盤の地下水の水質の電解質濃度が高い場合には、地中壁を構成する粘土の間隙水の水質も次第に電解質濃度が上昇し、やがては図１０に矢印で示したように、純水環境での膨張圧から電解質濃度の高い環境での膨張圧に減じることになる。
【００１８】
このため、従来の地盤変位吸収免震構造において、長期安定性を確保することが求められていた。
【００１９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造および免震方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る地盤変位吸収免震構造は、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けた地盤変位吸収免震構造において、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造は、上述した発明において、前記貯水層の水位を前記周辺地盤の地下水位よりも高くしたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造は、上述した発明において、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造は、上述した発明において、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造は、上述した発明において、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置したことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る免震方法は、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に電解質濃度の低い水を供給することによって、前記粘土系材料の乾燥を抑制して、水で飽和した前記粘土系材料の剛性を維持することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る他の免震方法は、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に前記周辺地盤の地下水よりも電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に前記電解質濃度の低い水を供給することによって、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制するとともに、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る他の免震方法は、上述した発明において、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置し、前記多孔管を介して前記貯水層からの前記電解質濃度の低い水を前記地中壁を構成する粘土系材料に供給することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る他の免震方法は、上述した発明において、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る他の免震方法は、上述した発明において、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る地盤変位吸収免震構造によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けた地盤変位吸収免震構造において、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設けたので、地中壁により周辺地盤から受ける常時の土圧に抵抗でき、地震時の開削トンネルなどの地中構造物への応力低減を図ることができるという、免震構造としての基本的な作用効果を奏するのはもちろんのこと、地中壁の上端部に設けた貯水層から地中壁に常に水を供給することにより、地中壁を構成する吸水膨潤性の粘土系材料の保水能力が維持されるので、地中壁の厚さとその構成材料密度を長期間一定に維持することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記貯水層の水位を前記周辺地盤の地下水位よりも高くしたので、地中壁の上端部から電解質濃度の低い水を常に供給することによって、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の電解質濃度が上昇することを抑制できる。したがって、例えば粘土系材料をベントナイトと水の混合物あるいはベントナイトと骨材と水の混合物で構成した場合には、この材料は所定の膨潤圧を発揮するため、この材料からなる地中壁により周辺地盤から受ける常時の土圧に抵抗できるとともに、電解質濃度の低い水を常に供給することで地中壁の厚さの変化と構成材料の密度の変化が抑制される。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置したので、前記貯水層に貯水される電解質濃度の低い水を多孔管を通じてより確実に地中壁全体に供給することができ、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより安定的に維持することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。また、遮水部材は地中壁内部に設けられるので、遮水部材の施工がし易くなるという効果を奏する。
【００３５】
また、本発明に係る免震方法によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に電解質濃度の低い水を供給することによって、前記粘土系材料の乾燥を抑制して、水で飽和した前記粘土系材料の剛性を維持する。このため、仮に、周辺地盤の地下水位が地表面から著しく低く、地中壁を構成する粘土系材料が乾燥収縮するおそれがある場合であっても、上方からの電解質濃度の低い水の供給によって地中壁の乾燥収縮が抑制されて厚さが一定に維持されるので、地中壁の剛性が小さい状態に維持される。したがって、長期安定して所要の免震性能を発揮することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に前記周辺地盤の地下水よりも電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に前記電解質濃度の低い水を供給することによって、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制するとともに、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持する。このため、仮に、周辺地盤の地下水の電解質濃度が海水のように比較的高い場合であっても、地中壁上方からの電解質濃度の低い水の供給によって地中壁の剛性が小さい状態に維持される。したがって、長期安定して所要の免震性能を発揮することができるという効果を奏する。
【００３７】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置し、前記多孔管を介して前記貯水層からの前記電解質濃度の低い水を前記地中壁を構成する粘土系材料に供給するので、電解質濃度の低い水をより確実に地中壁全体に供給することができ、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより安定的に維持することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができるという効果を奏する。また、遮水部材は地中壁内部に設けられるので、遮水部材の施工がし易くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明に係る地盤変位吸収免震構造の実施例１を示す正面断面図である。
【図２】図２は、図１の貯水層の部分拡大図である。
【図３−１】図３−１は、周辺地盤の地下水位が低い場合の地中壁の乾燥収縮のイメージを示す図である。
【図３−２】図３−２は、周辺地盤の地下水位が低い場合に、貯水層から地中壁に電解質濃度の低い水が浸透するイメージを示す図である。
【図３−３】図３−３は、周辺地盤の地下水位が低い場合に、貯水層から浸透する電解質濃度の低い水により、地中壁が常に水で飽和されているイメージを示す図である。
【図４−１】図４−１は、周辺地盤の地下水水質の電解質濃度が高い場合の図であり、地中壁の間隙水の電解質濃度上昇に伴う地中壁の形態変化のイメージを示す図である。
【図４−２】図４−２は、貯水層から浸透する電解質濃度の低い水により、地中壁の間隙水が常に電解質濃度の低い水で維持されているイメージを示す図である。
【図５−１】図５−１は、本発明に係る地盤変位吸収免震構造の実施例２を示す概略斜視図である。
【図５−２】図５−２は、図５−１の貯水層の部分拡大図である。
【図５−３】図５−３は、図５−２において、地中壁に電解質濃度の低い水が浸透するイメージを示す図である。
【図６−１】図６−１は、本発明に係る地盤変位吸収免震構造の実施例３を示す概略斜視図である。
【図６−２】図６−２は、図６−１の地中壁の上端部の部分拡大図である。
【図６−３】図６−３は、図６−２において、地中壁に電解質濃度の低い水が浸透するイメージを示す図である。
【図７−１】図７−１は、本発明に係る地盤変位吸収免震構造の実施例４を示す概略斜視図である。
【図７−２】図７−２は、図７−１の貯水層の部分拡大図である。
【図７−３】図７−３は、本発明に係る地盤変位吸収免震構造の実施例４の変形例の貯水層の部分拡大図である。
【図８】図８は、従来の地盤変位吸収免震構造を示す概略斜視図である。
【図９】図９は、特許文献２の図２に記載のベントナイト有効乾燥密度と膨潤圧の関係を示す図である。
【図１０】図１０は、ベントナイト有効乾燥密度と膨潤圧の関係について、間隙水が純水の場合とＮａＣｌ濃度１ｗｔ％の場合とで比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明に係る地盤変位吸収免震構造および免震方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００４２】
まず、本発明に係る地盤変位吸収免震構造および免震方法の基本的な構成について説明する。
図１に示すように、本発明に係る地盤変位吸収免震構造１００は、周辺地盤１２に設けられる開削トンネルなどの地中構造物１４に作用する地震時の応力を低減するためのものである。地中構造物１４は、ボックスカルバートなどの鉄筋コンクリート製の構造物であり、上層地盤１２Ａに埋設された状態で所定方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びて構築されている。地中構造物１４が埋設される上層地盤１２Ａは、弾性波速度Ｖｓが例えば１００〜２００ｍ／ｓの軟弱地盤であり、弾性波速度Ｖｓが例えば３００〜５００ｍ／ｓの下層地盤１２Ｂ上に存在している。
【００４３】
地中構造物１４と周辺地盤１２の上層地盤１２Ａとの間には、吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中免震壁１６（地中壁）が設置されている。地中免震壁１６は、所定の壁幅Ｄ（厚さ：図１参照）を有し、地中構造物１４の左右両側に接した状態で配置され、地中構造物１４の延長方向に連続する壁状体である。この地中免震壁１６は、上層地盤１２Ａ内に配置されており、地表部分から地中構造物１４の下端と略同じ深さまで設けられている。なお、地中免震壁１６は、延設される地中構造物１４の全長にわたって設けられることに限定されず、延長方向で部分的に設けられていてもよい。
【００４４】
地中免震壁１６を構成する粘土系材料として、ベントナイトと水の混合物（以下、「第１混合物」という）、あるいはベントナイトと骨材と水との混合物（以下、「第２混合物」という）が用いられる。このような粘土系材料は、地震時に繰り返し応力がかかると、履歴減衰によって地震エネルギーを吸収して塑性変形し、地震が終わると元に戻る特性を有している。
【００４５】
第１混合物からなる材料で満たされている領域は、ベントナイト有効乾燥密度で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。また、第２混合物からなる材料において、ベントナイトと水で満たされている領域は、ベントナイト有効乾燥密度（ベントナイトと骨材を混合した材料の場合で、骨材間隙を満たしているベントナイト部分の密度を乾燥密度で示した値）で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。なお、第２混合物の骨材とは、砂や砂礫などの土質材料、あるいはガラスビーズなどの長期変質しにくい人工材料を採用することができる。また、上述した第１混合物で骨材が入っていない材料の場合は、ベントナイト密度のみなのでベントナイト乾燥密度であるが、ここでは「ベントナイト有効乾燥密度」として以下統一して用いる。
【００４６】
また、地中免震壁１６の壁幅Ｄは、０．２〜２．５ｍであることが好ましく、より好ましくは０．２５〜１．０ｍとするのがよい。なお、一般的な施工装置の使用が可能なため壁幅Ｄは０．５〜１．０ｍとしてもよい。
【００４７】
上記構成の地盤変位吸収免震構造１００および免震方法の基本的作用について説明する。
図１に示すように、地盤変位吸収免震構造１００では、地中免震壁１６として粘土系材料を用いれば連続した壁状にできることから、地中構造物１６への応力低減効果を大きくすることができる。そして、粘土系材料は周囲の上層地盤１２Ａに比べて例えば０．６倍以下の剛性とすることで、地中構造物１４のせん断力低減効果が得られ、地震時の地盤の変形を緩和することができ、免震効果を発揮することができる。
【００４８】
また、地中免震壁１６の粘土系材料がベントナイトと水の第１混合物、あるいはベントナイトと骨材と水の第２混合物である場合には、ベントナイト有効乾燥密度を調整することにより、所定の膨潤圧を発揮することができるため、周囲の地盤から受ける常時の土圧に抵抗する反力を確保することができる。
【００４９】
そして、第１混合物の場合には、ベントナイトと水で満たされている領域がベントナイト有効乾燥密度の値で３００〜１２００ｋｇ／ｍ３の範囲であるので、この密度範囲であれば、図９に示すように吸水膨潤圧が０．０３〜０．３ＭＰａとなる。そのため、地盤（上層地盤１２Ａ）の水中質量を約１ｇ／ｃｍ３と仮定して、側方土圧が土被り圧の１倍とすると、深さ３０ｍまでの土圧に耐えることができる。地中免震壁１６の設置する深さに応じて、材料の密度を適宜調整して構築することでより効果的にできる。
【００５０】
また、ベントナイトのせん断剛性も同様にベントナイト有効乾燥密度によって異なる特性を有している。これは、骨材体積が材料中に占める割合が５割以下である場合には、骨材粒子相互が接触して相互に応力を伝達する粒子構造とはならずに、骨材と骨材との間にベントナイトゲル（ベントナイトと水の混合物）が介在しているので、材料のせん断特性はベントナイトゲルの特性によって主として決まるからである。したがって、ベントナイト有効乾燥密度を調整することにより、当接材料のせん断剛性を周囲の地盤より小さくすることができ、地震時の繰り返し変形により地盤変形を吸収し、躯体への悪影響を軽減して、外力を吸収する効果が期待できる。
【００５１】
また、ベントナイトの吸水膨張特性を十分に活用することを特徴としているため、地下水位が高い地盤環境下においても施工が容易である。つまり、周囲の地盤が完全に乾燥していない湿潤状態であれば、ベントナイトの保水能力が維持されるので、壁幅Ｄと材料密度を長期間維持することができる。さらに、地中免震壁１６として、無機系の天然鉱物である粘土系材料を用いるので、周囲への環境上の影響を懸念する必要がない。
【００５２】
ここで、地中免震壁１６の材料は、豊浦砂の結果と比較して剛性はかなり小さいことが知られている（例えば、特許文献２の図３を参照）。また、地中免震壁１６の材料の非線形特性は、地震時（繰り返しせん断時）にはヒステリシスを描くので、エネルギー吸収による履歴減衰材料（ダンパー材料）として適していることが知られている（例えば、特許文献２の図４を参照）。この履歴減衰効果は、ベントナイトに砂を混入することで、大きくすることができる。したがって、拘束圧依存性は、地盤材料ほど大きくなく、ベントナイト有効乾燥密度を適宜調整することができる。
【００５３】
また、ベントナイトは吸水膨張する特性を有しており、ひび割れや何らかの損傷が生じたとしても、地下水が浸透してくる条件下ではその損傷を自己修復することができる。つまり、周囲の地盤からの土圧によって地中免震壁１６の壁幅Ｄが減少することがない利点がある。さらに、地中免震壁１６を構成する粘土系材料は天然の無機質鉱物材料であるから変質がなく、保水状態も変化し難いのでメンテンスが不要になるという効果を奏する。
【００５４】
また、地中免震壁１６の壁幅Ｄが０．２〜２．５ｍの範囲であれば、せん断力低減率（地中免震壁１６を設けた場合の地中構造物１４に生じるせん断力を地中免震壁１６が無い場合の地中構造物に生じるせん断力で除した値）が１より小さくなり、地中構造物１４のせん断力を低減する効果がある。これは、鉛直円柱状のポリマー改良土を地中に飛び飛びに配置して施工した場合の従来のポリマー工法よりも対策範囲（地中免震壁１６を配置する平面領域）が小さくなることから、大きな低減効果を得ることができ、コストダウンを図ることも可能となる。
【００５５】
そして、新規に地中構造物１４を構築する際に、それに接するようにして地中免震壁１６を構築しているが、このような場合に地中構造物１４の周囲に必要な構築空間を小さくすることができる。また、既設の地中構造物１４の近傍の地中に対して、後に地中免震壁１６を構築する場合も想定されるが、地中免震壁１６の壁幅Ｄが小さくても効果があることから、隣接した地中構造物が存在する狭隘な場所や狭い敷地の中で地中構造物の外側に、既設構造物の免震対策として設置することも可能である。さらに、耐震基準を満足しない地中構造物１４に対する耐震補強工事においても、この地盤変位吸収免震構造１００を用いることにより、既存構造物では耐震補強し難いとされている地中構造物１４の補強に有効に活用できる。
【００５６】
次に、本発明に係る地盤変位吸収免震構造および免震方法の特徴的な構成について説明する。
【００５７】
（実施例１）
まず、本発明の実施例１について説明する。
図１に示すように、本発明の実施例１に係る地盤変位吸収免震構造１００は、地中免震壁１６の地表ＧＬ側の上端部１６ａの上に、電解質濃度の低い水Ｗを貯水する貯水層１８をさらに備えている。
【００５８】
貯水層１８は、図２に示すように、２つの鉛直壁１８ａとその各下端どうしを繋ぐ底板１８ｂとからなるＵ字溝状を呈しており、その天端部分は蓋板１８ｃで覆われている。底板１８ｂは透水性構造であり、貯水層１８内に貯水された電解質濃度の低い水Ｗは底板１８ｂを透過してその下方にある地中免震壁１６の上端部１６ａに浸透可能となっている。貯水層１８内の電解質濃度の低い水Ｗの水位ＷＬは、周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬ（不図示）よりも高くなるように設定してあり、周辺地盤１２の地下水が貯水層１８内部に流入しないようになっている。また、底板１８ｂの幅Ｅは、地中免震壁１６の壁幅Ｄよりも大きい寸法に設定してあり、底板１８ｂからの電解質濃度の低い水Ｗの浸透流の及ぶ範囲が地中免震壁１６の上端部１６ａ上面全体を覆うようになっている。
【００５９】
上記構成の動作および作用について説明する。
まず、周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬが著しく低い場合の動作および作用について説明する。
【００６０】
図３−１〜図３−３は、周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬが著しく低い場合の図である。図３−１は、電解質濃度の低い水Ｗの浸透がない場合の地中免震壁１６の乾燥収縮のイメージ、図３−２は、貯水層１８から地中免震壁１６に電解質濃度の低い水Ｗが浸透するイメージ、図３−３は、貯水層１８から浸透する電解質濃度の低い水Ｗにより、地中免震壁１６が常に水で飽和されているイメージを示している。
【００６１】
図３−１に示すように、周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬが著しく低く、電解質濃度の低い水Ｗの浸透がない場合には、地下水位ＧＷＬよりも上方の地中免震壁１６を構成する粘土系材料が乾燥収縮することにより、地中免震壁１６の上方部分は乾燥収縮して壁幅Ｄが減少するとともに剛性が大きくなるため、地中免震壁１６に作用する側方土圧に対する変位吸収能力が減じ、結果として免震性能は低下してしまう。
【００６２】
これに対し、図３−２および図３−３に示すように、地中免震壁１６の上端部１６ａに常に貯水層１８からの下向きの浸透流による電解質濃度の低い水Ｗの供給がある場合には、地中免震壁１６を構成する吸水膨潤性の粘土系材料は常に水で飽和して保水能力が維持されるので、地中免震壁１６は乾燥収縮することなく、地中免震壁１６の壁幅Ｄとその構成材料密度を長期間一定に維持し、地中免震壁１６の剛性を小さい状態に保持することができる。この結果、地中免震壁１６の変位吸収能力は維持されるので、免震性能の低下を招くおそれはない。したがって、本発明の実施例１によれば、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００６３】
次に、周辺地盤１２の地下水水質の電解質濃度が高い場合の動作および作用について説明する。
図４−１および図４−２は、周辺地盤１２の地下水水質の電解質濃度が高い場合の図である。図４−１は、電解質濃度の低い水Ｗの浸透がない場合における地中免震壁１６の間隙水の電解質濃度上昇に伴う形態変化のイメージ、図４−２は、貯水層１８から浸透する電解質濃度の低い水Ｗにより、地中免震壁１６の間隙水が常に電解質濃度の低い水で維持されているイメージを示している。
【００６４】
図４−１に示すように、周辺地盤１２の地下水水質の電解質濃度が高い場合（例えば海岸付近の埋め立て地のように海水に近い水質である場合）には、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水の電解質濃度が上昇し、吸水膨張圧は低下する（図１０を参照）。その結果、地中免震壁１６に作用する側方土圧に抵抗できる吸水膨張圧を発揮できなくなり、地中免震壁１６は土圧を受けて変形し、壁幅Ｄが減少するとともに間隙水が排水されて構成材料の密度は増加し、剛性が大きくなる。この場合には、地中免震壁１６の変位吸収能力が減じるので、結果として免震性能は低下してしまう。さらに、地中壁周辺の地盤は側方に変形し、地表面沈下が発生する懸念が生じる。
【００６５】
これに対し、図４−２に示すように、地中免震壁１６の上端部１６ａに常に貯水層１８からの下向きの浸透流による電解質濃度の低い水Ｗ（周辺地盤１２の地下水よりも電解質濃度の低い水）の供給がある場合には、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水は常に電解質濃度の低い水で飽和され、周辺地盤１２の地下水の浸透による地中免震壁１６の間隙水の電解質濃度の上昇が抑制される。電解質濃度の低い水で飽和した粘土系材料の膨潤圧は一定に維持されるので、地中免震壁１６の壁幅Ｄとその構成材料の密度の変化を抑制して、地中免震壁１６の剛性を小さい状態に保持することができる。この結果、地中免震壁１６の変位吸収能力は維持されるので、免震性能の低下を招くおそれはない。また、地中壁周辺の地盤変形や地表面沈下は生じなくなる。このため、周辺地盤１２の地下水の電解質濃度が海水のように比較的高い場合であっても、長期安定して所要の免震性能を発揮することができる。
【００６６】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。
図５−１および図５−２に示すように、本発明の実施例２に係る地盤変位吸収免震構造２００は、上記の実施例１の地盤変位吸収免震構造１００と同様の構造であり、地中免震壁１６の地表ＧＬ側の上端部１６ａの上に、電解質濃度の低い水Ｗを貯水する貯水層２０を設けるとともに、この貯水層２０の下側に多孔管２２を配置したものである。
【００６７】
貯水層２０は、上記の実施例１の貯水層１８と類似の構造をしており、図５−２に示すように、２つの鉛直壁２０ａとその各下端どうしを繋ぐ底板２０ｂとからなるＵ字溝状を呈し、その天端部分は蓋板２０ｃで覆われている。底板２０ｂの幅方向中央部には多孔管２２と連通する開口２４が設けてある。
【００６８】
多孔管２２は、管胴部分に多数の孔が開けられた管であり、貯水層２０の底板２０ｂから鉛直方向下方に延びる態様で地中免震壁１６の内部に設けられ、貯水層２０の延在方向に沿って所定の間隔で複数配置される。ここで、貯水層２０内の電解質濃度の低い水Ｗの水位ＷＬは、周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬ（不図示）よりも高くなるように設定してあり、周辺地盤１２の地下水が貯水層２０内部に流入しないようになっている。
【００６９】
この構成によれば、貯水層２０内に貯水された電解質濃度の低い水Ｗは底板２０ｂの開口２４から多孔管２２に入ってその周囲の地中免震壁１６に浸透可能であることから、電解質濃度の低い水Ｗは多孔管２２を通じてより確実に地中免震壁１６の内部全体に供給され得る。このため、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより確実かつ安定的に維持することができる。したがって、本発明の実施例２によれば、より長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００７０】
次に、周辺地盤１２の地下水水質の電解質濃度が高い場合の動作および作用について説明する。
図５−３は、貯水層２０の下側の多孔管２２から浸透する電解質濃度の低い水Ｗにより、地中免震壁１６の間隙水が常に電解質濃度の低い水で維持されているイメージを示している。
【００７１】
図５−３に示すように、地中免震壁１６の内部で多孔管２２からの浸透流による電解質濃度の低い水Ｗ（周辺地盤１２の地下水よりも電解質濃度の低い水）の供給がある場合には、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水は常に電解質濃度の低い水で飽和され、周辺地盤１２の地下水の浸透による地中免震壁１６の間隙水の電解質濃度の上昇が抑制される。電解質濃度の低い水で飽和した粘土系材料の膨潤圧は一定に維持されるので、地中免震壁１６の壁幅Ｄとその構成材料の密度の変化を抑制して、地中免震壁１６の剛性を小さい状態に保持することができる。この結果、地中免震壁１６の変位吸収能力は維持されるので、免震性能の低下を招くおそれはない。また、地中壁周辺の地盤変形や地表面沈下は生じなくなる。地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより確実かつ安定的に維持することができるので、周辺地盤１２の地下水の電解質濃度が海水のように比較的高い場合であっても、長期安定して所要の免震性能を発揮することができる。
【００７２】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。
図６−１および図６−２に示すように、本発明の実施例３に係る地盤変位吸収免震構造３００は、上記の実施例２の地盤変位吸収免震構造２００と類似の構造であり、地中免震壁１６の上端部１６ａに、通水または貯水する電解質濃度の低い水Ｗを地中免震壁１６に供給するための供給管２６を設けるとともに、この供給管２６の下側に多孔管２８を配置したものである。
【００７３】
供給管２６は、基本的には上記の実施例２の貯水層２０と同様の機能を有しており、地中免震壁１６の上端部１６ａに埋設され、地中免震壁１６に沿って水平方向に延在する円形断面の管路である。供給管２６の下側部分には多孔管２８と連通する開口３０が設けてある。なお、地中免震壁１６の上端部１６ａは蓋板３２で被覆されている。
【００７４】
多孔管２８は、管胴部分に多数の孔が開けられた管であり、供給管２６の開口３０から鉛直方向下方に延びる態様で地中免震壁１６の内部に設けられ、供給管２６の延在方向に沿って所定の間隔で複数配置される。ここで、供給管２６の水は周辺地盤１２の地下水位ＧＷＬよりも高い水圧に維持されるように設定するので、周辺地盤１２の地下水は地中免震壁１６に流入しない。
【００７５】
この構成によれば、供給管２６内に通水または貯水された電解質濃度の低い水Ｗは開口３０から多孔管２８に入ってその周囲の地中免震壁１６に浸透可能であることから、電解質濃度の低い水Ｗは多孔管２８を通じてより確実に地中免震壁１６の内部全体に供給され得る。このため、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより確実かつ安定的に維持することができる。したがって、本発明の実施例３によれば、より長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００７６】
次に、周辺地盤１２の地下水水質の電解質濃度が高い場合の動作および作用について説明する。
図６−３は、供給管２６の下側の多孔管２８から浸透する電解質濃度の低い水Ｗにより、地中免震壁１６の間隙水が常に電解質濃度の低い水で維持されているイメージを示している。
【００７７】
図６−３に示すように、地中免震壁１６の内部で多孔管２８からの浸透流による電解質濃度の低い水Ｗ（周辺地盤１２の地下水よりも電解質濃度の低い水）の供給がある場合には、地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水は常に電解質濃度の低い水で飽和され、周辺地盤１２の地下水の浸透による地中免震壁１６の間隙水の電解質濃度の上昇が抑制される。電解質濃度の低い水で飽和した粘土系材料の膨潤圧は一定に維持されるので、地中免震壁１６の壁幅Ｄとその構成材料の密度の変化を抑制して、地中免震壁１６の剛性を小さい状態に保持することができる。この結果、地中免震壁１６の変位吸収能力は維持されるので、免震性能の低下を招くおそれはない。また、地中壁周辺の地盤変形や地表面沈下は生じなくなる。地中免震壁１６を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより確実かつ安定的に維持することができるので、周辺地盤１２の地下水の電解質濃度が海水のように比較的高い場合であっても、長期安定して所要の免震性能を発揮することができる。
【００７８】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。
図７−１および図７−２に示すように、本発明の実施例４に係る地盤変位吸収免震構造４００は、上記の実施例１の地盤変位吸収免震構造１００の構造において、地中免震壁１６内部の周辺地盤１２側と、構造物１４側とに対して面状の遮水シート３４（遮水部材）を設けたものである。
【００７９】
遮水シート３４は、地中免震壁１６の側面全体を覆うように設けることが好ましく、ゴム系または高分子系材料などの遮水性材料を用いて構成することが望ましい。このように、面状の遮水シート３４で地中免震壁１６を両側から挟み込む構造とすることで、貯水層１８からの電解質濃度の低い水Ｗを地中免震壁１６に対して効率的に供給することができ、地中免震壁１６の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。水で飽和した地中免震壁１６の粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、地中免震壁１６の厚さおよび密度の変化を抑制して、地中免震壁１６の剛性を小さく維持することができる。したがって、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することが可能となる。なお、遮水シート３４の施工方法としては、例えば、特許第４４０５９３６号公報や特許第４７７１１５７号公報に記載の方法を適用すればよい。このような方法を用いることにより、遮水シート３４の施工を比較的容易に行なうことができる。
【００８０】
なお、貯水層１８の鉛直壁１８ａおよび底板１８ｂと周辺地盤１２との境界面に対して、遮水シート３４と同一の材質からなる面状の遮水シート３６を設けてもよい。こうすることで、貯水層１８から周辺地盤１２への直接的な水Ｗの漏洩を抑制し、貯水層１８からより集中的に地中免震壁１６に電解質濃度の低い水Ｗを供給することが可能となる。
【００８１】
また、上記の実施例２のように、貯水層２０から鉛直下方に延びる多孔管２２を複数配置した構造（図５−２を参照）に対して、本実施例４の遮水シート３４、３６を適用してもよい。同様に、上記の実施例３のように、供給管２６から鉛直下方に延びる多孔管２８を複数配置した構造（図６−２を参照）に対して、本実施例４の遮水シート３４を適用してもよい。
【００８２】
（実施例４の変形例）
次に、本発明の実施例４の変形例について説明する。
図７−３に示すように、本発明の実施例４の変形例に係る地盤変位吸収免震構造４０１は、上記の実施例４の地盤変位吸収免震構造４００の構造において、面状の遮水シート３４ａ（遮水部材）を地中免震壁１６と周辺地盤１２との境界面、地中免震壁１６と構造物１４との境界面に設けたものである。
【００８３】
遮水シート３４ａは、上記の実施例４で説明した遮水シート３４と同様に、地中免震壁１６の側面全体を覆うように設けることが好ましく、ゴム系または高分子系材料などの遮水性材料を用いて構成することが望ましい。このように、面状の遮水シート３４で地中免震壁１６を両側から挟み込む構造とすることで、上記の実施例４と同様に、貯水層１８からの電解質濃度の低い水Ｗを地中免震壁１６に対して効率的に供給することができ、地中免震壁１６の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。水で飽和した地中免震壁１６の粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、地中免震壁１６の厚さおよび密度の変化を抑制して、地中免震壁１６の剛性を小さく維持することができる。したがって、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することが可能となる。
【００８４】
なお、上記の実施例４と同様に、貯水層１８の鉛直壁１８ａおよび底板１８ｂと周辺地盤１２との境界面に対して、遮水シート３４ａと同一の材質からなる面状の遮水シート３６ａを設けてもよい。また、上記の実施例４と同様に、貯水層２０から鉛直下方に延びる多孔管２２を複数配置した構造（図５−２を参照）に対して遮水シート３４、３６を適用したり、供給管２６から鉛直下方に延びる多孔管２８を複数配置した構造（図６−２を参照）に対して遮水シート３４を適用してもよい。
【００８５】
以上説明したように、本発明に係る地盤変位吸収免震構造によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けた地盤変位吸収免震構造において、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設けたので、地中壁により周辺地盤から受ける常時の土圧に抵抗でき、地震時の開削トンネルなどの地中構造物への応力低減を図ることができるという、免震構造としての基本的な作用効果を奏するのはもちろんのこと、地中壁の上端部に設けた貯水層から地中壁に常に水を供給することにより、地中壁を構成する吸水膨潤性の粘土系材料の保水能力が維持されるので、地中壁の厚さとその構成材料密度を長期間一定に維持することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００８６】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記貯水層の水位を前記周辺地盤の地下水位よりも高くしたので、地中壁の上端部から電解質濃度の低い水を常に供給することによって、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の電解質濃度が上昇することを抑制できる。したがって、例えば粘土系材料をベントナイトと水の混合物あるいはベントナイトと骨材と水の混合物で構成した場合には、この材料は所定の膨潤圧を発揮するため、この材料からなる地中壁により周辺地盤から受ける常時の土圧に抵抗できるとともに、電解質濃度の低い水を常に供給することで地中壁の厚さの変化と構成材料の密度の変化が抑制される。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００８７】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置したので、前記貯水層に貯水される電解質濃度の低い水を多孔管を通じてより確実に地中壁全体に供給することができ、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより安定的に維持することができる。
【００８８】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００８９】
また、本発明に係る他の地盤変位吸収免震構造によれば、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。また、遮水部材は地中壁内部に設けられるので、遮水部材の施工がし易くなる。
【００９０】
また、本発明に係る免震方法によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に電解質濃度の低い水を供給することによって、前記粘土系材料の乾燥を抑制して、水で飽和した前記粘土系材料の剛性を維持する。このため、仮に、周辺地盤の地下水位が地表面から著しく低く、地中壁を構成する粘土系材料が乾燥収縮するおそれがある場合であっても、上方からの電解質濃度の低い水の供給によって地中壁の乾燥収縮が抑制されて厚さが一定に維持されるので、地中壁の剛性が小さい状態に維持される。したがって、長期安定して所要の免震性能を発揮することができる。
【００９１】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、周辺地盤と構造物との間に吸水膨潤性を有する粘土系材料からなる連続した壁状の地中壁を設けることによる前記構造物の免震方法であって、前記地中壁の地表側上端部に前記周辺地盤の地下水よりも電解質濃度の低い水を貯水する貯水層を設け、前記地中壁を構成する粘土系材料に前記貯水層を介して上方から常に前記電解質濃度の低い水を供給することによって、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制するとともに、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持する。このため、仮に、周辺地盤の地下水の電解質濃度が海水のように比較的高い場合であっても、地中壁上方からの電解質濃度の低い水の供給によって地中壁の剛性が小さい状態に維持される。したがって、長期安定して所要の免震性能を発揮することができる。
【００９２】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記貯水層から前記地中壁の内部下方に延びる多孔管を複数配置し、前記多孔管を介して前記貯水層からの前記電解質濃度の低い水を前記地中壁を構成する粘土系材料に供給するので、電解質濃度の低い水をより確実に地中壁全体に供給することができ、地中壁を構成する粘土系材料の間隙水の水質をより安定的に維持することができる。
【００９３】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面、または、前記地中壁と前記周辺地盤との境界面に加え前記地中壁と前記構造物との境界面に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。
【００９４】
また、本発明に係る他の免震方法によれば、前記地中壁内部の前記周辺地盤側、または、前記地中壁内部の前記周辺地盤側に加え前記地中壁内部の前記構造物側に面状の遮水部材を設けることによって、前記地中壁の乾燥を抑制するとともに、前記周辺地盤の地下水の浸透による前記地中壁の間隙水の電解質濃度の上昇を抑制し、水で飽和した前記粘土系材料の膨潤圧を一定に維持し、前記地中壁の厚さおよび密度の変化を抑制して、前記地中壁の剛性を維持するので、遮水部材によって地中壁の乾燥および間隙水の電解質濃度上昇をより効果的に防止することができる。このため、長期安定性に優れた地盤変位吸収免震構造を提供することができる。また、遮水部材は地中壁内部に設けられるので、遮水部材の施工がし易くなる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のように、本発明に係る地盤変位吸収免震構造および免震方法は、地震時の開削トンネルなどの地中構造物への応力低減を図るのに有用であり、特に、地盤変位吸収免震構造において長期安定性を確保するのに適している。
【符号の説明】
【００９６】
１００  地盤変位吸収免震構造（実施例１）
２００  地盤変位吸収免震構造（実施例２）
３００  地盤変位吸収免震構造（実施例３）
４００  地盤変位吸収免震構造（実施例４）
４０１  地盤変位吸収免震構造（実施例４の変形例）
１２  周辺地盤
１４  地中構造物
１６  地中免震壁（地中壁）
１６ａ  上端部
１８，２０  貯水層
１８ａ，２０ａ  鉛直壁
１８ｂ，２０ｂ  底板
１８ｃ，２０ｃ，３２  蓋板
２２，２８  多孔管
２４，３０  開口
２６  供給管
３４，３４ａ  遮水シート（遮水部材）
３６，３６ａ  遮水シート
Ｗ  電解質濃度の低い水
ＧＬ  地表
ＷＬ  水位
ＧＷＬ  地下水位
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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