(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設小規模の半永久的常設地下構造物の周囲地盤（遮水壁で仕切られる場合を除く）の強化方法であって、
少なくとも構造物本体を備える上記半永久的常設地下構造物の頂部および／または内部に、起振機が設けられ、当該起振機の振動により上記半永久的常設地下構造物を振動媒体として振動させることを特徴とする既設小規模の半永久的常設地下構造物の周囲地盤の強化方法（地盤液状化対策を目的として、石油備蓄設備等の既存設備構造物の基礎地盤を遮水壁の限定した枠内の水分を強制的に排除するために、上記遮水壁の限定した枠内の上記基礎地盤に、起振機が設けられた地下構造物である鋼管が配置された集水井を設け、上記起振機で共鳴振動を与えて上記鋼管周辺の残留水を鋼管内に導入して排水した後、上記鋼管を撤去する場合を除く）。
【請求項２】
前記地下構造物は、地上への開口部を有するマンホールであることを特徴とする請求項１に記載の既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【請求項３】
前記地下構造物は、さらに、当該地下構造物の外側に液状化に伴う過剰間隙水を流通するための誘導経路部を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【請求項４】
前記地下構造物は、さらに、当該地下構造物の下端側の周壁に内外に貫通させた貫通孔にその地下構造物の外の前記過剰間隙水を流通するための吸水装置が設けられ、
前記誘導経路部は、当該地下構造物の内側に設けられ、下端側に当該地下構造物の外へ通じる第一開口部と、上端側に当該地下構造物の内へ通じる第二開口部とを有し、  
上記第一開口部と上記吸水装置とを接続することを特徴とする請求項３に記載の既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【請求項５】
前記第二開口部は、地下水面より上に位置させることを特徴とする請求項４に記載の既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【請求項６】
前記吸水装置は、前記誘導経路部に流通する前記過剰間隙水を濾過する濾過部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設小規模の半永久的常設地下構造物の周囲地盤の強化方法に関し、特に、地震時における地盤の液状化に伴う半永久的常設地下構造物の浮上を抑制するために利用される既設小規模の半永久的常設地下構造物（以下、単に、「地下構造物」と略す場合がある）の周囲地盤の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の大地震において、既設小規模の地下構造物に多大な被害が生じている。特に、既設小規模の地下構造物の一例として、下水道施設であるマンホールの浮上により、交通障害および下水流下機能障害等の問題が起こっている。これは、マンホール等の体積比重の小さい小規模の地下構造物が液状化した地盤の浮力によって浮上するためである。地盤の液状化は、地震発生時に、地盤がほぼ非排水状態で繰り返し剪断変形を受け、過剰間隙水圧の上昇により地盤が液体に近い状態になる現象である。
【０００３】
従来から、既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法は、例えば、次のような方法で行われている。地中に構築される埋設構造物の両側に、地震時に地盤内に発生する過剰間隙水圧を逸散させるための排水機能を有する所要長さの液状化抑止矢板を、埋設構造物両側面から所定間隔をおいて設置する (例えば、特許文献１を参照)。
【０００４】
また、既設小規模の地下構造物の周囲地盤中に、振動ロッドを備える振動機を挿入し、地盤に振動を与えることによって地盤の液状化を生じせしめる。同時に発生した過剰間隙水を前記ロッドに沿って挿入させた排水管を通じて排出する地盤締固め工法が知られている(例えば、特許文献２を参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２５５９４１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平０４−２７２３１４号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法には、次のような問題がある。それは、液状化抑止矢板により囲まれた区域で過剰間隙水圧が局所的に高くなり、地震後の過剰間隙水圧を低減することが難しいという問題である。また、この方法では、既設小規模の地下構造物の周囲道路を大きく開削するので、大型の施工設備が必要である。このため、コストアップに加え工期が長くなると共に、既設小規模の地下構造物の周囲に地表の配管あるいは地上の電線もしくは電話線等が配置された場合に、工事を行うのが困難であるという問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２に開示される地盤締固め工法の場合には、上述した特許文献１に開示される方法と同様の問題がある。また、このような従来の工法では、振動ロッドの直径によって、既設小規模の地下構造物の周囲地盤を振動できる範囲が限定され、既設小規模の地下構造物の周囲地盤の全体に対して、振動エネルギーの伝達の効率が良くない。このため、確実に地盤を締固める効果が得ることが難しくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、大型の施工設備を必要とせず、低コストにて、かつ振動エネルギーの伝達効率に優れる既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、既設小規模の半永久的常設地下構造物の周囲地盤（遮水壁で仕切られる場合を除く）の強化方法であって、少なくとも構造物本体を備える地下構造物の頂部および／または内部に、起振機が設けられ、当該起振機の振動により地下構造物を振動媒体として振動させる既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法（地盤液状化対策を目的として、石油備蓄設備等の既存設備構造物の基礎地盤を遮水壁の限定した枠内の水分を強制的に排除するために、遮水壁の限定した枠内の基礎地盤に、起振機が設けられた地下構造物である鋼管が配置された集水井を設け、起振機で共鳴振動を与えて鋼管周辺の残留水を鋼管内に導入して排水した後、鋼管を撤去する場合を除く）としている。
【００１０】
これによれば、大型の施工設備を用いる必要がなく、低コストで既設小規模の地下構造物の周囲地盤を強化できる。起振機が地下構造物の頂部および／または内部に設けられることによって、起振機の横方向の水平振動により既設小規模の地下構造物を振動媒体として振動させる。このため、従来技術と比べて振動ロッドを既設小規模の地下構造物の周囲地盤に貫入しないので、地盤を大きく開削する必要がない。したがって、大型の施工設備を必要とせず、既設小規模の地下構造物の周囲に地表の配管あるいは地上の電線もしくは電話線等が配置された場合においても工事を行うことができる。その結果、コストダウンと工期短縮が可能になる。
【００１１】
また、別の本発明は、先の発明に加え、地下構造物は、地上への開口部を有するマンホールである既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法としている。
【００１２】
これによれば、地震による地盤液状化を発生した際に、既設小規模の地下構造物の具体例として、下水道施設であるマンホールの浮上により交通障害および下水流下機能障害等の問題が生じるのを解消することが可能になる。
【００１３】
また、別の本発明は、先の発明に加え、地下構造物は、さらに、当該地下構造物の外側に液状化に伴う過剰間隙水を流通するための誘導経路部を設ける既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法としている。
【００１４】
地下構造物の全体を振動媒体として振動するため、このように地下構造物による振動を行う時に、その振動によって地下構造物の周囲地盤に過剰間隙水が発生するが、この過剰間隙水圧は、誘導経路部を介して排出される。このため、地下構造物の周囲の液状化が防止され、地下構造物の振動エネルギーが有効に伝達されて確実に地下構造物の周囲地盤の強化が行われる。
【００１５】
また、別の本発明は、先の発明に加え、地下構造物は、さらに、当該地下構造物の下端側の周壁に内外に貫通させた貫通孔にその地下構造物の外の過剰間隙水を流通するための吸水装置が設けられ、誘導経路部は、当該地下構造物の内側に設けられ、下端側に当該地下構造物の外へ通じる第一開口部と、上端側に当該地下構造物の内へ通じる第二開口部とを有し、第一開口部と吸水装置とを接続する既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法。
【００１６】
吸水装置が設けられることによって、起振機による地下構造物自身の振動により地下構造物の周囲地盤の液状化が生じて過剰間隙水が発生した場合に、地下構造物周囲の過剰間隙水は、迅速に吸水装置で誘導管を介して地下構造物内部に吸引される。このため、地下構造物周囲に過剰間隙水が溜まらず、地下構造物からの周囲地盤に対する振動エネルギー伝達効率を高める。その結果、地下構造物の周囲地盤を効率良く強化できる。
【００１７】
また、別の本発明は、先の発明に加え、第二開口部は、地下水面より上に位置させる既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法としている。
【００１８】
これによれば、地下構造物周囲に発生した過剰間隙水がより迅速に地下構造物内部に排入される。このため、地下構造物周囲に過剰間隙水が溜まらず、地下構造物からの周囲地盤に対する振動エネルギー伝達効率を高める。その結果、地下構造物の周囲地盤をより確実に強化できる。
【００１９】
また、別の本発明は、先の発明に加え、吸水装置が、誘導経路部に流通する過剰間隙水を濾過する濾過部材を備える既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法としている。
【００２０】
これによれば、吸水装置に濾過部材が設けられることによって、過剰間隙水に含まれる土砂または泥等の浮遊物を効率良く除去することができる。このため、下水管に土砂または泥等が流入せず、管内の閉塞を防止できる。
【００２１】
本発明に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用する構造物は、小規模であり、構造物の全部あるいはその一部が地中に埋設されるものであれば特に限定されるものではなく、マンホールの他、例えば、小型トンネルまたは地下タンク等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、大型の施工設備を必要とせず、低コストにて、かつ振動エネルギーの伝達効率に優れる既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法の好適な各実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００２４】
(第１の実施の形態)
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホール１００を示す断面図である。
【００２５】
図１に示すように、マンホール１００は、地中に埋設され、円筒形状にコンクリートによって形成されて、上端側に地上への開口部を有するマンホール本体５と、当該マンホール本体５の下端側の周壁に内外に貫通させた貫通孔に接続され、マンホール本体５の内外の汚水流通を行うための排水管６０とを備える。マンホール本体５の上端に形成された開口部には、金属製のマンホール蓋２０が着脱自在に備えられており、開口部の周囲は舗装が施されている。
【００２６】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法について説明する。
【００２７】
図２は、図１に示したマンホール１００に起振機１０を取り付けた図である。
【００２８】
図２に示すように、起振機１０は、取り付部３０を介してマンホール１００の頂部に取り付けられた。起振機１０は、マンホール１００に水平力を加え、マンホール１００を地中で振動させるものである。起振機１０は、マンホール１００の大きさおよび地盤の状況に応じて公知のものを好適に選択して用いることができる。例えば、偏心回転体とその駆動源である油圧モータもしくは電動モータとを内装してなる起振機１０が挙げられる。その偏心回転体の偏心回転運動に応じて横方向振動を発生し、この振動はマンホール１００に付与することにより、マンホール１００を振動媒体として振動させる。そして、マンホール１００を介して振動エネルギーが周囲地盤に伝達され、当該周囲地盤にせん断力が作用し、過剰間隙水圧が発生し易くなる。このため、マンホール１００の周囲地盤の強化が確実に行われる。
【００２９】
起振機１０の取り付方法は、特に限定せず、公知の方法を採用しても良い。特に、起振機１０とマンホール１００との間に脱着自在に装着できる方法が好ましい。
【００３０】
図３は、別の形態を有する図１に示したマンホール１００に起振機１０を取り付けた図である。
【００３１】
図３に示すように、上述の形態と異なり、起振機１０は、取り付部３０を介してマンホール１００の底部に取り付けられても良い。また、必要に応じて、マンホール１００の頂部および底部に両方に起振機３０を設けても良い。以上のように、起振機１０がマンホール１００の頂部および／または内部に設けられることによって、従来技術と比べて振動ロッドをマンホール１００の周囲地盤に貫入する必要がない。このため、地盤を大きく開削する必要がない。したがって、大型の施工設備を必要とせず、マンホール１００の周囲に地表の配管あるいは地上の電線もしくは電話線等が配置された場合においても工事を行うことができる。その結果、コストダウンと工期短縮が可能になり、地震発生の際に、マンホール１００の浮上により、交通障害および下水流下機能障害等の問題が生じるのを防止できる。
【００３２】
(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホール２００について説明する。
【００３３】
第２の実施の形態に係るマンホール２００は、先に説明した第１の実施の形態に係るマンホール１００と共通の部分を有している。なお、以後、第２の実施の形態以降の実施の形態の説明において、各共通の部分については、第１の実施の形態と同じ符号にて示し、重複する説明を省略する。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホール２００を示す断面図である。図５は、図４に示すマンホール２００のＡ−Ａ線断面図である。
【００３５】
図４および図５に示すように、マンホール２００は、地中に埋設され、円筒形状にコンクリートによって形成されて、上端側に地上への開口部を有するマンホール本体５と、当該マンホール本体５の下端側の周壁に内外に貫通させた貫通孔に接続され、マンホール本体５の内外の汚水流通を行うための排水管６０とを備える。マンホール本体５の上端に形成された開口部には、金属製のマンホール蓋２０が着脱自在に備えられており、開口部の周囲は舗装が施されている。
【００３６】
また、マンホール２００は、マンホール本体５の周壁の内周面側に設けられた地震時の地盤の液状化に伴う過剰間隙水をマンホール本体５の内へ導入する誘導経路部４０と、吸水装置５０とを備える。吸水装置５０は、その側面にシールを介して排水管６０の外周面を接続し、その天面に誘導経路部４０が取り付けられる。誘導経路部４０は、誘導管から構成され、マンホール本体５の下端側にあってマンホール本体５の外に通じるように吸水装置５０の天面に接続される第一開口部４１と、地上側にあってマンホール本体５内へ通じる第二開口部４２とを有する。なお、誘導管としては、鋼管、多孔管または人工材料のドレーンパイプ等各種の管を用いることができる。第二開口部４２は、地下水面より上に位置させて設けられる。このため、通常時に地下水をマンホール本体５内に導入せず、振動時にマンホール２００の周囲に発生した過剰間隙水が吸水装置５０を介して迅速にマンホール２００の内部に排出される。その結果、マンホール２００の周囲に過剰間隙水が溜まらず、マンホール２００からの周囲地盤に対する振動エネルギー伝達効率を高めることができ、マンホール２００の周囲地盤を確実に強化できる。
【００３７】
また、吸水装置５０は、誘導経路部４０に流通する過剰間隙水を濾過する濾過部材を備えている。このように構成することによって、過剰間隙水に含まれる土砂または泥等の浮遊物を効率良く除去することができるので、下水管に土砂または泥等が流入せず、管内の閉塞を防止できる。
【００３８】
吸水装置５０に装着される濾過部材としては、例えば、河川・湖沼の堆積廃土等の粘性土に木材の粉もしくは籾殻と植物の茎等を混合・焼成した多孔質の素焼き、比較的荒い砂利もしくは砕石、多孔質セラミック、あるいは人工軽量骨材等の濾過材料が挙げられる。これらの濾過材料のうち、低強度を有すること等の点から、特に、人工軽量骨材を用いるのがより好ましい。このため、振動を発生する時に、マンホール本体５及び排水管６０に揺れが生じた場合に、濾過部材が破損、損傷することによって、濾過部材が揺れを吸収して、マンホール本体５及び排水管６０の破損、損傷を防止することができる。ただし、上述の濾過材料は一例に過ぎず、他の濾過材料を採用しても良い。なお、上記のような一種類の濾過材料でも、二種類以上の濾過材料の混合物でも良い。
【００３９】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法について説明する。
【００４０】
図６は、図４に示したマンホール２００に起振機１０を取り付けた図である。
【００４１】
図６に示すように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、起振機１０は、取り付部３０を介してマンホール２００の頂部に取り付けられた。起振機１０は、マンホール２００に水平力を加え、マンホール２００を振動媒体として振動させる。そして、マンホール２００を介して振動エネルギーが周囲地盤に伝達され、当該周囲地盤にせん断力が作用し、過剰間隙水圧が発生し易くなる。また、発生した過剰間隙水圧は、吸水装置５０に吸収され、誘導経路部４０を介してマンホール２００内部へ排出される。このため、マンホール２００の周囲の液状化を防止でき、マンホール１００の周囲地盤の強化がより確実に行われる。
【００４２】
以上、本発明実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホール１００，２００について説明したが、本発明に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホール１００，２００は、上述の各実施の形態に限定されず、種々変形した形態にて実施可能である。
【００４３】
例えば、地下構造物の本体に液状化に伴う過剰間隙水を導入するための穴部を設け、その穴部の形状、構成、大きさ、配置の位置あるいは数は、必要に応じて適切に変更することが可能である。
【００４４】
また、地下構造物の外側に液状化に伴う過剰間隙水を流通するための誘導経路部を当該地下構造物の外側に設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、既設小規模の地下構造物の周囲地盤を強化する産業において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホールを示す断面図である。
【図２】図１に示したマンホールに起振機を取り付けた図である。
【図３】別の形態を有する図１に示したマンホールに起振機を取り付けた図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る既設小規模の地下構造物の周囲地盤の強化方法に適用するマンホールを示す断面図である。
【図５】図４に示すマンホールのＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４に示したマンホールに起振機を取り付けた図である。
【符号の説明】
【００４７】
５…マンホール本体
１０…起振機
２０…マンホール蓋
３０…取り付部
４０…誘導経路部
４１…第一開口部
４２…第二開口部
５０…吸水装置
６０…排水管
１００，２００…マンホール
【図１】
0005223079.tif 000002
【図２】
0005223079.tif 000003
【図３】
0005223079.tif 000004
【図４】
0005223079.tif 000005
【図５】
0005223079.tif 000006
【図６】
0005223079.tif 000007