(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物と地盤との間の複数箇所に収縮状態で配置され、膨張することにより建物を下方から支持可能な複数の空気袋と、
地盤沈下した位置の空気袋を膨張させる膨張手段とを備え、
各空気袋の近傍に、水分を吸収することにより膨張する高吸水性部材を設けた
ことを特徴とする建物支持装置。
【請求項２】
前記膨張手段を、空気袋内に所定の圧力だけ空気を充填することにより空気袋を膨張させるように構成した
ことを特徴とする請求項１記載の建物支持装置。
【請求項３】
前記膨張手段を、膨張させた空気袋内の圧力が前記所定圧力としての第１の圧力よりも低い所定の第２の圧力以下になると、第１の圧力になるまで空気袋内に空気を充填するように構成した
ことを特徴とする請求項２記載の建物支持装置。
【請求項４】
前記各空気袋に対応する位置の地盤沈下をそれぞれ検知する地盤沈下検知手段を備え、
地盤沈下検知手段によって地盤沈下が検知された位置の空気袋を膨張させるように構成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の建物支持装置。
【請求項５】
前記地盤沈下検知手段を、互いに異なった検知方法で地盤沈下を検知する複数の地盤沈下検知手段によって構成し、
各地盤沈下検知手段の少なくとも一つによって地盤沈下が検知されると空気袋を膨張させるように構成した
ことを特徴とする請求項４記載の建物支持装置。
【請求項６】
前記地盤沈下検知手段を、空気袋に対応する位置に設けた検知部材が地盤沈下によって下方に移動したことを検知するように構成した
ことを特徴とする請求項４または５記載の建物支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤沈下による建物の傾斜を防ぐための建物支持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば地震による液状化現象で地盤沈下を生じた場合、家屋やビル等の建物の一部が地盤沈下を生じた空洞に沈下して建物が傾くといった被害を受ける場合がある。このような場合には、例えば沈下した建物の基礎を油圧ジャッキ等によって押し上げるとともに、鋼管等の支柱で支持し、沈下した地盤をコンクリート等によって埋め戻すことにより、建物を元の水平状態に戻す修復工事が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、地盤沈下により傾いた建物を修復するためには、前述のように油圧ジャッキ等を用いて建物を押し上げるなどの大掛かりな修復工事が必要となるため、修復までに長期間を要するとともに、修復に要する経済的な負担も大きくなる。また、建物を水平状態に修復した場合であっても、一旦大きく傾いた建物は、梁、柱、建具等に歪みが残る場合が多く、完全に元の状態に戻すことは困難であった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地盤沈下が生じた場合でも建物の傾斜を抑制することのできる建物支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の建物支持装置は、前記目的を達成するために、建物と地盤との間の複数箇所に収縮状態で配置され、膨張することにより建物を下方から支持可能な複数の空気袋と、地盤沈下した位置の空気袋を膨張させる膨張手段とを備え、各空気袋の近傍に、水分を吸収することにより膨張する高吸水性部材を設けている。
【０００７】
これにより、建物の地盤に地盤沈下による空洞が生じた場合には、地盤沈下した位置の空気袋が膨張することにより、膨張した空気袋によって建物が下方から支持されることから、地盤沈下による建物の傾斜が抑制される。また、各空気袋の近傍に高吸水性部材が設けられることから、液状化現象による地盤沈下の場合、地中の水分を吸収して膨張した高吸水性部材により地中の突起物等から空気袋が保護される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、地盤沈下による建物の傾斜を空気袋によって抑制することができるので、傾斜した建物を修復するための大掛かりな工事を必要とせず、しかも建物の傾斜による梁、柱、建具等の歪みを生ずることがなく、地盤沈下による建物への被害を少なくすることができる。また、沈下した地盤を修復する場合でも、建物が空気袋によって水平状態に保持されているので、従来のように建物を油圧ジャッキ等で押し上げる必要がない分、地盤の修復工事を容易に行うことができる。また、液状化現象による地盤沈下の場合、地中の水分を吸収して膨張した高吸水性部材により地中の突起物等から空気袋を保護することができるので、空気袋の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の建物支持装置を備えた建物の一実施形態を示す斜視図
【図２】建物支持装置を備えた建物の側面図
【図３】建物の基礎部分を示す平面図
【図４】建物支持装置の要部側面図
【図５】制御系を示すブロック図
【図６】建物支持装置の動作を示す要部側面図
【図７】制御部の動作を示すフローチャート
【図８】建物支持装置の動作を示す建物の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、地盤沈下による建物の傾斜を抑制するための建物支持装置を示すものである。
【００１１】
同図に示す建物１は、例えば木造建築物からなる建物本体２を鉄筋コンクリート構造の耐圧盤３の上に建造してなり、耐圧盤３は地盤上に形成されている。耐圧盤３の上面には布基礎４が設けられ、布基礎４には建物本体２の土台２ａが載置されている。
【００１２】
本実施形態の建物支持装置１０は、建物本体２の耐圧盤３と地盤との間に配置される複数の空気袋１１を備え、各空気袋１１には、空気袋１１を膨張させる膨張手段としての空気ボンベ１２と、空気袋１１に対応する位置の地盤沈下を検知する地盤沈下検知手段としての検知部材１３、第１の検知部１４及び第２の検知部１５と、空気ボンベ１２の動作を制御ずる制御部１６と、空気袋の下面側を覆う高吸水性部材１７がそれぞれ設けられている。
【００１３】
各空気袋１１は、気密性及び耐久性の高い可撓性の生地によって袋状に形成され、内部に空気を充填することにより膨張するようになっている。この場合、各空気袋１１は、ゴム等の伸縮性を有する素材によって形成してもよい。各空気袋１１はそれぞれ収縮状態で折り畳まれて耐圧盤３の下方に設置され、図３に示すように建物１の前後方向及び幅方向に複数ずつ配列されている。
【００１４】
空気ボンベ１２は、内部に圧縮空気を封入可能な耐圧性の容器からなり、建物１の布基礎３内に配置されている。空気ボンベ１２は、耐圧盤３を貫通する空気供給管１２ａを介して空気袋１１に接続され、空気供給管１２ａを介して圧縮空気を空気袋１１内に供給するようになっている。空気供給管１２ａには電磁弁１２ｂが設けられ、電磁弁１２ｂによって空気供給管１２ａが開閉されるようになっている。また、空気供給管１２ａには、電磁弁１２ｂの下流側に第１の圧力センサ１２ｃが設けられ、第１の圧力センサ１２ｃによって空気袋１１内の空気の圧力が検出されるようになっている。更に、空気ボンベ１２には第２の圧力センサ１２ｄが設けられ、第２の圧力センサ１２ｄによって空気ボンベ１２内の空気の圧力が検出されるようになっている。また、空気ボンベ１２は圧縮機１２ｅを備え、圧縮機１２ｅによって空気ボンベ１２内に空気を供給可能になっている。
【００１５】
検知部材１３は、例えば金属製、コンクリート製の平板状部材からなり、空気袋１１の上方に位置するように耐圧盤３の下方に配置されている。検知部材１３には耐圧盤３を貫通して耐圧盤３の上方まで延びる支軸１３ａが設けられ、支軸１３ａは耐圧盤３に上下方向に移動自在に支持されている。また、支軸１３ａの上端には、第１の検知部１４によって検知される被検知部１３ｂが設けられている。
【００１６】
第１の検知部１４は、例えば発光部及び受光部を有する周知の光学式位置センサからなり、検知部材１３の被検知部１３ｂに検知光を照射することにより、被検知部１３ｂを非接触で検知するようになっている。即ち、第１の検知部１４では、検知部材１３が下方に移動し、検知部材１３の被検知部１３ｂが検知光の照射範囲外に移動したことを検知することにより、地盤沈下を検知するようになっている。
【００１７】
第２の検知部１５は、レバー１５ａの回動によりオン／オフする周知の機械式スイッチからなり、レバー１５ａは、耐圧盤３を貫通するワイヤ１５ｂを介して検知部材１３の上面に連結されている。即ち、第２の検知部１５では、検知部材１３が下方に移動し、検知部材１３に連結されたワイヤ１５ｂによってレバー１５ａが引き下げられることにより、地盤沈下を検知するようになっている。
【００１８】
制御部１６は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、電磁弁１２ｂ、第１の圧力センサ１２ｃ、第２の圧力センサ１２ｄ、圧縮機１２ｅ、第１の検知部１４及び第２の検知部１５に接続されている。
【００１９】
高吸水性部材１７は、高分子吸水性ポリマーを含有する多孔質または繊維質の吸収体からなり、水分を吸収することにより膨張するようになっている。高吸水性部材１７は可撓性の袋に収容され、空気袋１１の下方に配置されている。
【００２０】
ここで、図７のフローチャートを参照し、制御部１６の動作について説明する。まず、第１の検知部１４及び第２の検知部１５の少なくとも一方によって地盤沈下が検知されると（Ｓ１，Ｓ２）、電磁弁１２ｂを開放する（Ｓ３）。これにより、空気ボンベ１２内の圧縮空気が空気供給管１２ａを介して空気袋１１内に充填され、地盤沈下によって生じた空洞内に空気袋１１が膨張する。次に、第１の圧力センサ１２ｃによって検出される空気袋１１内の圧力Ｐが所定の第１の圧力Ｐ1 以上になると（Ｓ４）、電磁弁１２ｂを閉鎖する（Ｓ５）。この場合、第１の圧力Ｐ1 は、例えば、空気袋１１に加わる建物１からの荷重と、空気袋１１が建物１を下方から押し上げる力が釣り合う圧力に設定されている。ここで、前述のように空気ボンベ１２内の圧縮空気が空気袋１１内に充填されたことにより、第２の圧力センサ１２ｄによって検出される空気ボンベ１２内の圧力Ｑが所定の第１の圧力Ｑ1 以下になっている場合は（Ｓ６）、圧縮機１２ｅを作動する（Ｓ７）。これにより、空気ボンベ１２内に圧縮空気が補給される。この後、空気ボンベ１２内の圧力Ｑが所定の第２の圧力Ｑ2 （＞Ｑ1 ）以上に達すると（Ｓ８）、圧縮機１２ｅを停止する（Ｓ９）。この場合、第１の圧力Ｑ1 は、例えば空気袋１１に供給するための圧縮空気が不足しない程度の圧力に設定され、第２の圧力Ｑ2 は、例えば空気ボンベ１２の容量に応じた上限圧力に設定されている。次に、更なる地盤沈下が生じ、地盤沈下による空洞が拡大すると、空気袋１１の容積が増加し、その分だけ空気袋１１の圧力が低下する。これにより、第１の圧力センサ１２ｃによって検出される空気袋１１内の圧力Ｐが所定の第２の圧力Ｐ2 （＜Ｐ1 ）以下になった場合は（Ｓ１０）、ステップＳ３に戻り、電磁弁１２ｂを開放する。これにより、空気袋１１内に空気ボンベ１２の圧縮空気が再度充填され、地盤沈下による空洞の拡大に応じて空気袋１１が更に膨張する。そして、第１の圧力センサ１２ｃの検出圧力Ｐが再び第１の圧力Ｐ1 以上になると（Ｓ４）、電磁弁１２ｂを閉鎖する（Ｓ５）。即ち、ステップＳ３〜Ｓ１０の動作を繰り返すことにより、地盤沈下の進行に応じて空気袋１１を膨張させる。その際、ステップＳ６において、第２の圧力センサ１２ｄの検出圧力Ｑが第１の圧力Ｑ1 以下でない場合は、ステップＳ７〜Ｓ９の動作を行わずにステップＳ１０に移行する。
【００２１】
即ち、前記建物支持装置１０においては、例えば地震による液状化現象で地盤沈下が発生し、建物１の地盤に空洞が生じた場合には、地盤沈下が検知された位置の空気袋１１が前述のように膨張することにより、膨張した空気袋１１によって建物１が下方から支持され、地盤沈下による建物１の傾斜が抑制される。その際、建物１に対する地盤の沈下量が複数箇所で異なる場合でも、図８(a) に示すように複数の空気袋１１がそれぞれ地盤の沈下量の程度に応じて膨張する。また、液状化現象による地盤沈下の場合、地中の水分が高吸水性部材１７によって吸収されると、高吸水性部材１７が空気袋１１の下面側を覆うように膨張する。これにより、膨張した高吸水性部材１７が地中の砕石等の突起物の間に入り込むように広がり、このような突起物から空気袋１１が保護される。この場合、高吸水性部材１７を通水性を有する柔軟な袋、または地盤沈下によって破断しやすい袋に収容するようにすれば、高吸水性部材１７の吸水及び膨張が容易になる。更に、地盤沈下が進行した場合でも、図８(b) に示すように地盤沈下の進行に応じて空気袋１１が更に膨張し、建物１の傾斜が抑制される。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、建物１と地盤との間の複数箇所にそれぞれ空気袋１１を収縮状態で配置し、地盤沈下した位置の空気袋１１を膨張させることにより建物１を下方から支持するようにしたので、地盤沈下による建物１の傾斜を空気袋１１によって抑制することができ、建物１を水平状態に保つことができる。これにより、傾斜した建物を修復するための大掛かりな工事を必要とせず、しかも地盤沈下によって建物が大きく傾くことがないので、建物の傾斜による梁、柱、建具等の歪みを生ずることがなく、地盤沈下による建物への被害を少なくすることができる。また、沈下した地盤を修復する場合でも、建物１が空気袋１１によって水平状態に保持されているので、従来のように建物を油圧ジャッキ等で押し上げる必要がない分、地盤の修復工事を容易に行うことができる。
【００２３】
更に、空気袋１１内に所定の第１の圧力Ｐ1 だけ空気を充填することにより空気袋１１を膨張させるようにしたので、例えば第１の圧力Ｐ1 を建物１からの荷重と釣り合う圧力に設定することにより、空気袋１１の過剰な膨張を防止することができ、建物１を水平状態に保つ上で極めて有利である。
【００２４】
この場合、膨張させた空気袋１１内の圧力が所定の第１の圧力Ｐ1 よりも低い第２の圧力Ｐ2 以下になると、第１の圧力Ｐ1 になるまで空気袋１１内に空気を充填するようにしたので、更なる地盤沈下が生じて空気袋１１の圧力が低下した場合でも、空気袋１１を更に膨張させることができ、地盤沈下の進行に対して建物１の傾斜を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、各空気袋１１に対応する位置の地盤沈下をそれぞれ検知し、地盤沈下が検知された位置の空気袋１１を膨張させるようにしたので、建物１に対する地盤の沈下量が複数箇所で異なる場合でも、地盤沈下が検知された位置の空気袋１１を地盤の沈下量に応じて膨張させることができ、地盤沈下の状態に応じて的確に建物１を支持することができる。
【００２６】
この場合、空気袋１１に対応する位置に設けた検知部材１３が地盤沈下によって下方に移動したことを地盤沈下として検知するようにしたので、各空気袋１１に対応する位置の地盤沈下をそれぞれ個別に検知する上で極めて有利である。
【００２７】
また、互いに異なった検知方法で地盤沈下を検知する地盤沈下検知手段として、検知部材１３の下方への移動を非接触で検知する第１の検知部１４と、検知部材１３に連結された状態で検知部材１３の下方への移動を検知する第２の検知部１５とを備え、各検知部１４，１５の少なくとも一方によって地盤沈下が検知されると空気袋１１を膨張させるようにしたので、各検知部１４，１５の一方の故障や不動作を生じた場合でも、他方によって地盤沈下を検知することができ、地盤沈下検知の信頼性を高めることができる。
【００２８】
更に、各空気袋１１の近傍（下方）に、水分を吸収することにより膨張する高吸水性部材１７をそれぞれ設けたので、液状化現象による地盤沈下の場合、地中の水分を吸収して膨張した高吸水性部材１７により地中の突起物等から空気袋１１を保護することができ、空気袋１１の損傷を防止することができる。
【００２９】
尚、前記実施形態では、空気袋１１に対応する位置に設けた検知部材１３が下方に移動したことを地盤沈下として検知するようにしたものを示したが、例えば建物の傾斜を検知する傾斜センサによって地盤沈下を検知するなど、他の地盤沈下検知手段を用いることも可能である。
【００３０】
また、前記実施形態では、検知部材１３及び各検知部１４，１５によって地盤沈下を検知すると、地盤沈下した位置の空気袋１１を自動で膨張させるようにしたものを示したが、地盤沈下検知手段を用いず、例えば地盤沈下した位置の空気袋１１に手動で空気ボンベ１２の空気を充填することにより、建物１の傾斜を修正するようにしてもよい。
【００３１】
この場合、空気ボンベ１２を建物１に設置せずに、建物１の所定位置に各空気袋１１の空気充填口を設けておけば、地盤沈下による建物１の傾斜が生じた際、別途用意した空気ボンベを地盤沈下した位置の空気袋１１の空気充填口に接続して空気を充填するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…建物、１０…建物支持装置、１１…空気袋、１２…空気ボンベ、１３…検知部材、１４…第１の検知部、１５…第２の検知部、１６…制御部。
【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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