(57)【要約】【課題】  浸水時に浮上させて被害を回避し、水位低下後に安全に降下する浮上構築物の基礎構造を提供する。【解決手段】  外殻杭に内挿した可動杭に結合した構築物を、浸水時の水位の上昇時に浮力を得て外殻抗から可動杭と共に引き出して浮上し、前記水位の低下時に、前記外殻抗に前記可動杭を係止して前記構築物を固定する浮上構築物の基礎構造。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻杭に内挿した可動杭に結合した構築物を、浸水時の水位の上昇時に浮力を得て外殻抗から可動杭と共に引き出して浮上し、前記水位の低下時に、前記外殻抗に前記可動杭を係止して前記構築物を固定することを特徴とする浮上構築物の基礎構造。
【請求項２】
可動杭の外殻杭への係止は、外殻杭より突出したストッパーと、外殻杭上端部に設けたストッパー受け部とを係合すること特徴とする請求項１記載の構築物の基礎構造。
【請求項３】
可動杭は上端部を封止した、浸水時に浸入した水によって浮力を発生する内部空間を備え、浸水時の浮力の発生と、水位の低下時の可動杭の低下時の下降速度を低下したことを特徴とする請求項１または２に記載の浮上構築物の基礎杭構造。
【請求項４】
請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の基礎杭構造を備えることを特徴とする浮上構築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波、洪水等の浸水時に浮力により浮上する構築物の基礎杭構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災とそれに付随した大津波の発生は、多数の遭難者・犠牲者を出すとともに、住戸や業務施設、工場、倉庫、公共施設、防災施設等に甚大な被害をもたらし、その復興には長い時間と膨大な官民の費用を要するものとなった。
【０００３】
とりわけ、地震国であるわが国は世界に類を見ない厳しい建築物等への耐震基準が定められてきたものの、想定をはるかに上回る大規模な津波による流水及び浸水によって、沿岸域の建築物のみならず集落や街区などの面域が壊滅的に破壊されることとなり、堤防等の防災施設のみならず建築物・工作物等（以下、本願では「構築物」という。）の津波等の大規模浸水時における安全性をどう図っていくかが問われることとなった。
【０００４】
震災の被害においては、急速な水位上昇により構築物が水没して被害を与えたもの、内陸への浸水拡大に伴う流水により構築物が倒壊し被害を与えたもの、さらには構築物や瓦礫類が上げ潮下げ潮の水流により漂流して他の構築物等に被害を与えたものがあり、構築物の構造強度を図るのみならず、流水に対する耐性或いは対応力を構築物がどのように備えるのかついて、各方面で技術的な取り組みが活発化している。
【０００５】
津波や洪水、高潮等による急激な水位上昇を伴った自然災害の場合、最低限生命の安全を守るためには速やかな一次緊急避難が求められる。このため、高い場所への移動避難が求められるが、上述の大震災においては避難途上で津波に巻き込まれる被害が続出した。
【０００６】
このため、一次緊急避難としては構築物等の上層部への避難が有効であるが、これについても上述の大震災では、構築物自体の損壊、或いは想定を超えた水位上昇により当該構築物の上層部も水没或いは流水侵入がみられ、多くの構築物で人的な被害につながった。
【０００７】
これに対しては、上述の大震災の発生以前より、急速な浸水水位の上昇に対して構築物が浮上して一次緊急避難への対応を図る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２２３０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６０６８号公報
【特許文献３】特開２００６−２６６０７０号公報
【特許文献４】特開２００６−３２２３１１号公報
【特許文献５】特開２０１２−２１９５３４号公報
【特許文献６】特開２０１２−２２５０３２号公報
【特許文献７】特開２００６−１１２０８９号公報
【特許文献８】特開２００６−１１２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
洪水・津波等での著しい浸水時に構築物を浮上させて一次緊急避難対応させるためには、前記浸水面上昇に速やかに浮力を生じさせる構築物のフロート構造が重要であるだけでなく、転覆や衝突、流出の危険性が高い漂流型ではなく、設置していた土地からの漂流防止するアンカー性が重要である。
【００１０】
また、アンカー性に加えて、中小規模程度の浸水時に構築物が原状土地より容易に移動した場合、合理的復旧が著しく困難になる等から、浸水が解消したときの元の土地への構築物の容易な復旧性（原状回復性）も実用的に必要とされる。
【００１１】
これらの観点から、浸水時に構築物の浮力により浮上したときに、支柱が速やかに伸張して構築物を上昇（上方向の移動）させ、かつ浸水の流れ方向に対して構築物を護持（水平方向の耐性）する構造が検討されている（特許文献１乃至特許文献７参照）。
【００１２】
特許文献１乃至特許文献６の公知の技術は、建物基礎側に伸縮する支柱を備え、建物基礎側と縁切りされた土地側の基礎構造（台座）に支柱を嵌入する穴（ポール穴）を備え、浸水時には建物の浮上と支柱の伸長により流れ方向の耐性を実現しようとするものであった。
【００１３】
しかしながら、建物基礎が建物側と土地側で縁切り分割され、かつその間に伸縮する支柱を内蔵する構造は、構築物施工上著しい困難性があるとともに、台座側の基礎については、分割構造とは別に求められる耐震基礎構造とする必要があって特別な施工費用の上昇が懸念されるものとなっていた。
【００１４】
また、本発明者らが東北大震災や近年の洪水等による構築物被害の状況を検討した結果、漂流物やがれき、流砂れきが大量に運ばれてきており、構築物が浮上した後、浸水水位の低下に応じて構築物が下降着地した場合、安全性の確認されていない漂着物（燃料容器や自動車類、遭難者等）の上に構築物が水位の成り行きで載置されることとなり、危険性や場合により加害性が高いものとなることが判明した。
【００１５】
上記の状況は、特許文献１乃至特許文献７を見ても、開示或いは示唆されていない技術的な課題であって、浸水時に構築物を浮上させて緊急避難措置する技術思想に対して、構築物上昇後の地表部の安全性が十分に確認されないうちは構築物を下降着地させない安全技術思想が強く求められることが判明した。
【００１６】
一方、特許文献８の公知の技術は、構築物の浮上を油圧ジャッキ方式とするものであって、浮上した構築物は浸水水位の下降とは無関係で上昇させたままとすることができるものではあるが、文献中には上記のように安全確保されるまで構築物を上昇位置で保持する技術思想は全く示唆されておらず、そのことも予定されたものではなかった。
【００１７】
また、急速な浸水水位の上昇に対して油圧式では上昇速度に懸念があること、油圧を発生させるための動力機構を構築物に特別に備えておく必要があること、などから実用的には困難性の高いものとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、津波や洪水等の著しい浸水を想定した浮上構築物の実現を、甚大な災害を踏まえた新たな安全技術思想に基づいて鋭意検討研究した結果、浮上構築物の基礎杭構造に浮上追従する伸長性と構築物浮上後の所定の揚上位置での構築物保持性を機械的に実現することで、浮上構築物による浸水時の緊急避難性と、災害後の安全確保性を実用的に担保できることを見出した。
【００１９】
すなわち、浸水水位に応じて浮上する構築物の基礎杭構造であって、基礎杭は、外殻杭と外殻杭に内挿された可動杭からなり、可動杭は構築物の基礎に固定されて、浸水時には水位に応じて浮力を得て浮上する構築物とともに外殻杭より引き出され、水位の低下時には所定の引き出し位置で地中に残置される外殻杭に重量方向に対して係止されて、構築物を浮上位置で固定する前記の浮上構築物の基礎杭構造とするものである。
【００２０】
さらに、可動杭の外殻杭への係止は、外殻杭より引き出された可動杭の露出部位よりストッパーが突出して、外殻杭上端部に設けたストッパー受け部と係合することによるものであることを前記の浮上構築物の基礎杭構造とするものである。
【００２１】
加えて、可動杭は少なくとも上端部が封止された内部空間を備えて、浸水時には、外殻杭と可動杭の隙間より侵入する水によって可動杭自体にも浮力が生起して、水位の低下時には、外殻杭内部に残留した水が外殻杭と可動杭との隙間より排出される流体抵抗となって構築物の下降加速度を緩和するようにしてなる前記の浮上構築物の基礎杭構造とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
津波、洪水等の際に浮上する浮上構築物による浸水時の緊急避難性と、災害後の安全確保性を実用的に担保できる構築物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の基礎杭構造を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の基礎杭構造を備えた浮上構築物の動作を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の基礎杭構造の動作を説明する図である。
【図４】図４は、可動杭のストッパーの突出による係止を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の浮上構築物の基礎杭構造を説明する図である。
本発明は、浮上構築物の基礎杭構造であって構造設計上及び関係法令上求められる性能を全体として具有している。また、本願の基礎杭は、支持杭と摩擦杭のいずれの支持方式であってもよい。
【００２５】
本発明の基礎杭構造１は、外殻杭５と外殻杭５に内挿された可動杭からなる二重杭構造であって、外殻杭５と可動杭３は、外殻杭５の内面壁に、可動杭３の周面壁に形成された複数の突起部或いは線、曲線状の突起部７により接触して水平方向には固定されている。一方、垂直方向には、外殻杭の内面壁を可動杭が垂直方向に滑動できるようにされている。
【００２６】
可動杭３は、構築物９の基礎梁（地中梁）やベタ基礎、布基礎と固定化されており、その可動杭３が外殻杭に内挿されて一体化し外殻杭と可動杭によって構築物を支持するようになっている。
【００２７】
構築物９は浸水水位１１に応じて生じた浮力によって浮上する構造を有している。浮力発生の機構は、構築物の基礎或いは地中部（地階）に浮力発生空間を形成されるものでもよいし、地上部においても浸水に即応して構築物に密閉空間をする機構を備えるものでもよい。ただし、本発明では構築物の断面及び平面での重心と浮心が考慮して設計したものであって、構築物９が浸水水位に伴って浮上しても構築物が安定的に浮上するものである。
【００２８】
本発明の外殻杭５と可動杭３は、可動性を確保できる構成であれば、材質は鋼材でもコンクリートであってもよい。また、断面形状は円であっても多角形であってもよい。洪水等による浸水・流水の方向が必ずしも一定方向とはならないことを考慮すれば円筒・円柱であることが有効である。
【００２９】
上述のような構造を実際の構築物９で実現するためには、外殻杭５の形成、可動杭３を作製した後、可動杭３を構築物９の基礎と一体化させて構築物を築造する手順となるが、外殻杭、可動杭ともに現場での施工・形成でもよいし、現場外での形成物を搬入設置してもよい。また、外殻杭５と可動杭３を同時に作製する方法を採用してもよい。
【００３０】
構築物９と一体に固定する可動杭３については、杭自体が浸水時に浮力を生起させるもの、例えば、上端部を密封して上端部の空気が存在する空間を浮力生起空間としたものを挙げることができる。
これによって、水位低下、浸水が収まった後にも外殻杭の内部空間に侵入した水が残留するため、浮上構築物が浮上位置より降下するときに外殻杭と可動杭の隙間から排出される水の流体抵抗によって、構築物の急激な落下を防止と下降加速度を緩和するショックアブソーバ（緩衝器）の機能を発揮するものとなる。
【００３１】
また、本発明の基礎杭構造は、浸水水位が低下した場合には、構築物を浮上した位置で固定するものであるため、可動杭の基礎杭としての構造強度に加え、鉛直方向、水平方向に対しての構造強度を備えている。
【００３２】
図２は、本願の基礎杭構造の浮上構築物の動作を示したものである。まず平時においては、本願の基礎杭構造は構築物（本図では建物）を支持するものとなる。
【００３３】
図２Ａに示す構築物９は、洪水や津波、高潮によって著しい浸水が発生したときは、図２Ｂに示すように浸水水位１１に応じて構築物の浮力が生起して構築物９は浮上を開始する。市民の一次緊急避難への対応を考慮すれば、少なくとも構築物の地上一層、すなわち一階が浸水・水没する程度の水位上昇が生じたときには構築物９が浮上を開始するような浮力発生の構造計算がなされていなければならないが、浸水による被害の発生見込みを考慮して浮力発生水位を設定してもよい。
【００３４】
逆に、容易に想定される大雨等による床下浸水などの低水位の浸水程度で浮力が発生すると、構築物の配管類、架電設備類等の外構接続設備類の損傷が容易に生じてしまうので、構築物の浮力発生の基準を設計するうえで、構築物の用途や浸水損害の程度を十分に検討する必要がある。
【００３５】
本発明の基礎構造は、図２Ｃに示す様に、浸水水位が低下した後にも、浮上した構築物をその状態で固定するものである。これにより、浸水・流水により構築物直下に漂着堆積した瓦礫類上に構築物が降下する危険性を回避するとともに、構築物降下の前に瓦礫類を撤去することが可能となる。
もちろん、構築物が浮上した状態でも緊急救出を要する市民をヘリコプターや避難梯子等による救出には支障を生じることはない。
【００３６】
図３は、本発明の構築物の上下動に対応した可動杭の動作を説明する図である。
図３Ａは浸水前の状態を説明する図であり、外殻杭５は可動杭３を内部に収容している。浸水に応じて構築物が浮上するにつれ外殻杭５より可動杭３が引き出される。
次いで、予め設定した引き出し位置、すなわち構築物の安全な浮上位置に達する可動杭よりストッパーが突出する。
一方、浸水水位が低下し始めると構築物も水位に応じて降下し、それに伴い可動杭も外殻杭に内挿されて収容されるが、ストッパーの突出位置に至ったところで外殻杭５の上端部に設けたストッパー受け部に係合して、可動杭と一体化した構築物を重力に抗して係止し、さらに水位が低下しても構築物は可動杭の係止位置に応じた浮上位置で固定される。
【００３７】
突出するストッパーは、可動杭の所定の引き出し位置に配される。ストッパーが配される所定の位置は、構築物の基礎底面が地上面より十分な高さに保持される位置であって、構築物の基礎底面直下に漂着堆積した瓦礫類に安全性が未確認のまま載り上げることのないように、また瓦礫類の撤去のための作業空間を確保できるように設定することができる。
【００３８】
ストッパーは、可動杭の長手方向に多段階的に複数個を設けていてもよい。例えば、浸水被害の想定に応じて引き出し１ｍ位置、３ｍ位置、５ｍ位置にストッパーが突出するようにすることができる。浸水被害や漂着堆積瓦礫の規模の想定により低位、中位、高位の如く段階的な構築物の係止位置を設計することで、浸水災害の予想水位のみならず、想定外とされる水災害に対しても、予め対応が可能な構築物を実現することができる。
【００３９】
浸水状態が解消し、構築物直下の瓦礫類を撤去し、さらには構築物の基礎底面や構築物を再び載置する地面の整備を完了したうえで、仮設的に配したジャッキを構築物と地面との間に装着して、可動杭の係止を解除して徐々に構築物を安全に降下することができる。ストッパーはこのとき可動杭側に押し戻して、可動杭を外殻杭に内挿収容して原状に復元する。
【００４０】
可動杭は上述のとおり、外殻杭から引き出した状態で地面より浮上した構築物を支持するものとなり、引き出された可動杭に単体で構造強度が必要であるとともに、外殻杭と外殻杭に残る可動杭との水平方向での嵌合強度が必要とされる。可動杭の周面部に配され外殻杭内面に点接触・線接触する接触支持部位の配置は、こうした構造強度を踏まえて設計されるものとなる。
【００４１】
ストッパーの突出の機構については、種々のばね機構や圧力機構等の機械的な機構で実施することができるが、機構自体が単純なものであることがコスト上、メンテナンス上必要とされる。また、平時に突出圧が外殻杭からの引き出し時に強い接触抵抗とならないこと、等が考慮される必要がある。
【００４２】
図４は、可動杭の係止の機構を説明する図である。
可動杭７と外殻杭５の係止部を示しており、図４Ａは、水平に切断した断面図であり、図４Ｂは杭の中心を長手方向に沿って切断した断面図である。
図で示す可動杭３は、底面に開口を有し、上端部位が密閉されたものである。したがって、浸水によって水が外殻杭５に流入すると、可動杭７は、水位１２の上昇に伴って上部を気密封止した内部の空気が漸次加圧され、その圧力によってストッパー１５が押し出される。
【００４３】
図ではストッパー１５は４個を図示しているが、可動杭７の大きさに応じて周囲の均等な位置に複数個を配置することができる。また、ストッパー１５を配置する位置は、外殻杭５の上端部の端面等に設けた受け部から突出させることで、重力方向に可動杭が下降することを阻止することができる。
また、ストッパー１５の大きさ、配置個数，形状、材質等は、外殻杭の受け部と可動杭との間での剪断力や耐久強度を考慮して決定することができる。
【００４４】
ストッパー１５を押し出す圧力は、浸水解消により構築物の復旧に取りかかる際に、可動杭の密封空気を抜気することで内部圧力を低下させれば、構築物をジャッキなどで保持したうえで、容易に可動杭内に押し戻すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明の浮上構築物の基礎杭構造によれば、津波や洪水等での急速な浸水水位上昇の発生時に、浮上構築物を速やかに浮上させたうえで一次緊急避難に対応するとともに、浸水の水位低下時も浮上位置で構築物が保持されて、予め瓦礫類の撤去等の必要とされる安全確保、復旧整備を図ったうえで構築物を下降させて原状に復元することができ、浸水災害に対応した実用的な需要に応えることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・基礎杭構造、３・・・可動杭、５・・・外殻杭、７・・・突起部、９・・・構築物、１１・・・浸水水位、１５・・・ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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