(57)【要約】【課題】解析容易であり、低コストで、かつ振動を確実に低減できる防振壁および防振方法を提供すること。【解決手段】防振壁２０は、振動源１２から地中を伝播して建物１１に到達する振動を低減する。防振壁２０は、振動源１２と建物１１との間の地中に設けられ、振動源１２から建物１１に向かう方向に積層配置される複数の壁部２１を備え、これら複数の壁部２１は、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部２１１と、土およびベントナイトを主成分とするスラリー壁部２１２と、で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源から地中を伝播して対象物に到達する振動を低減する防振壁であって、
前記振動源と前記対象物との間の地中に設けられ、前記振動源から前記対象物に向かう方向に積層配置される複数の壁部を備え、
これら複数の壁部は、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部と、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリー壁部と、で構成されることを特徴とする防振壁。
【請求項２】
前記複数の壁部は、前記ソイルセメント壁部、前記スラリー壁部、前記ソイルセメント壁部の順に積層された３層構造であることを特徴とする請求項１に記載の防振壁。
【請求項３】
前記複数の壁部は、前記ソイルセメント壁部および前記スラリー壁部が積層された２層構造であることを特徴とする請求項１に記載の防振壁。
【請求項４】
前記振動源側には、前記スラリー壁部が配置され、前記対象物側には、前記ソイルセメント壁部が配置されることを特徴とする請求項３に記載の防振壁。
【請求項５】
振動源から地中を伝播して対象物に到達する振動を低減する防振方法であって、
前記振動源から前記対象物に向かう方向に、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部と、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリー壁部とを、積層配置することを特徴とする防振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防振壁および防振方法に関する。詳しくは、振動源から地中を伝播して対象物に到達する振動を低減する防振壁および防振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、精密機械の生産施設や研究施設では、地中に防振壁が設けられる場合がある。これは、敷地内や敷地外の道路を大型車両が通行することで振動が発生するため、この振動によって製品の生産や開発に支障をきたさないように、建物に伝わる振動をできるだけ低減する必要があるからである。
また、線路沿いの建物や高速道路沿いの建物についても、車両の運行に伴って振動が発生するため、防振壁を設けて、住民の生活環境が悪化するのを防止する場合がある。
【０００３】
これらの防振壁は、地盤のインピーダンス（剛性と質量の積）と、防振壁のインピーダンス（剛性と質量の積）との差分が大きいほど、地中を伝播する波動が反射される、という波動の性質を利用して、振動を低減する。
【０００４】
以上の防振壁を用いた防振方法としては、以下のようなものが提案されている。
（ａ）地盤の柱状改良や山留壁としてソイルセメント連続地中壁が知られているが、このソイルセメント連続地中壁を防振壁として利用する。
（ｂ）山留壁として用いられる鋼矢板（シートパイル）や鋼管杭を、防振壁として利用する（特許文献１参照）。
（ｃ）プレキャストコンクリートからなるプレキャスト擁壁を、防振壁として利用する。
（ｄ）（ｂ）のシートパイルと風船状のエアチューブとを組み合わせて、防振壁として利用する。
【特許文献１】特開平１１−２００３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上の提案には、次のような問題点がある。
（ａ）〜（ｃ）の方法では、既存の施工機械を利用して施工できるため、低コストであるが、せいぜい数ｄＢ程度の振動低減効果であり、しかも、人間が感じやすい数Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の低振動数域では、低減効果が期待できない場合が多い。
また、（ｄ）の方法では、防振壁の施工に際して、精度の高い解析を行うことにより、振動低減効果を事前に評価するが、エアチューブをモデル化することが困難であり、解析精度が低下するおそれがある。また、エアチューブの施工には、特殊な施工機械が必要であり、コスト高となる。
【０００６】
本発明は、解析容易であり、低コストで、かつ振動を確実に低減できる防振壁および防振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】
【０００７】
（１）  振動源から地中を伝播して対象物に到達する振動を低減する防振壁であって、前記振動源と前記対象物との間の地中に設けられ、前記振動源から前記対象物に向かう方向に積層配置される複数の壁部を備え、これら複数の壁部は、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部と、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリー壁部と、で構成されることを特徴とする防振壁。
【０００８】
ここで、ベントナイトとは、粘土状の物質であり、粘土鉱物を含むものである。
この発明によれば、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部と、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリー壁部とを、積層配置して防振壁を形成した。
土およびセメントを主成分とするソイルセメントは、地盤よりも剛性が高く、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリーは、地盤よりも剛性が低い。そのため、ソイルセメント壁部、スラリー壁部、および地盤は、互いにインピーダンスが異なることとなる。よって、地盤とソイルセメント壁部との境界面、ソイルセメント壁部とスラリー壁部との境界面、および、スラリー壁部と地盤との境界面、の３種類の境界面において、波動を反射できる。
したがって、防振壁を単一の壁部で形成した場合に比べて、境界面を多く形成できるから、振動源から伝播する振動を確実に低減できる。
【０００９】
また、セメント、ベントナイト、およびポリマーは、土と攪拌されて、液状化対策工法における半液体（スラリー）状のスラリーウォール連続壁に利用されるほか、山留め工事のＳＭＷ工法におけるソイルセメント連続壁にも利用される。
このように、セメント、ベントナイト、およびポリマーは既存の他の工法に利用されるため、既存の施工機械を利用して施工でき、コストを低減できる。
【００１０】
また、ソイルセメント壁部やスラリー壁部は、有限要素法や薄層法による振動予測解析が可能であるため、解析が容易である。
【００１１】
（２）  前記複数の壁部は、前記ソイルセメント壁部、前記スラリー壁部、前記ソイルセメント壁部の順に積層された３層構造であることを特徴とする（１）に記載の防振壁。
【００１２】
この発明によれば、防振壁を、前記ソイルセメント壁部、前記スラリー壁部、前記ソイルセメント壁部の順に積層された３層構造とした。よって、インピーダンスが変化する境界面を多数形成でき、振動源から伝播する振動をより確実に低減できる。
【００１３】
（３）  前記複数の壁部は、前記ソイルセメント壁部および前記スラリー壁部が積層された２層構造であることを特徴とする（１）に記載の防振壁。
【００１４】
この発明によれば、防振壁を、ソイルセメント壁部およびスラリー壁部を積層して構成したので、地盤とソイルセメント壁部との境界面、ソイルセメント壁部とスラリー壁部との境界面、および、スラリー壁部と地盤との境界面、の３種類の境界面を全て形成できるから、幅広い帯域で波動を低減できる。
【００１５】
（４）  前記振動源側には、前記スラリー壁部が配置され、前記対象物側には、前記ソイルセメント壁部が配置されることを特徴とする（３）に記載の防振壁。
【００１６】
（５）  振動源から地中を伝播して対象物に到達する振動を低減する防振方法であって、前記振動源から前記対象物に向かう方向に、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部と、土、および、ベントナイトまたはポリマーを主成分とするスラリー壁部とを、積層配置することを特徴とする防振方法。
【００１７】
この発明によれば、上述の（１）と同様の効果がある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地盤とソイルセメント壁部との境界面、ソイルセメント壁部とスラリー壁部との境界面、および、スラリー壁部と地盤との境界面、の３種類の境界面において、波動を反射できる。したがって、防振壁を単一の壁部で形成した場合に比べて、境界面を多く形成できるから、振動源から伝播する振動を確実に低減できる。
また、セメント、ベントナイト、およびポリマーは既存の他の工法に利用されるため、既存の施工機械を利用して施工でき、コストを低減できる。
また、ソイルセメント壁部やスラリー壁部は、有限要素法や薄層法による振動予測解析が可能であるため、解析が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
［第１実施形態］
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る防振壁が埋設された敷地１０の断面図および平面図である。
図１中、敷地１０の右側には、対象物としての建物１１が設置され、敷地１０の左側には、振動源１２がある。この振動源１２は、具体的には、例えば、道路と車両であり、車両の通行により振動を発生する。
振動源１２と建物１１との間の地中には、防振壁２０が埋設されている。この防振壁２０は、振動源１２から地中を伝播して建物１１に到達する振動を低減する。
【００２０】
図３は、防振壁２０の斜視図である。
防振壁２０は、振動源１２から建物１１に向かう方向に積層配置される複数の壁部２１を備える。
これら複数の壁部２１は、土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部２１１と、土およびベントナイトを主成分とするスラリー壁部２１２と、からなる。なお、このスラリー壁部２１２は、土およびポリマーを主成分として形成してもよい。
具体的には、本実施形態では、複数の壁部２１は、ソイルセメント壁部２１１、スラリー壁部２１２、ソイルセメント壁部２１１の順に積層された３層構造である。
【００２１】
ソイルセメント壁部２１１は、土およびセメントを主成分とするソイルセメントで形成され、地盤よりも剛性が高い。これに対し、スラリー壁部２１２は、土およびベントナイトを主成分とするスラリーで形成され、地盤よりも剛性が低い。そのため、ソイルセメント壁部、スラリー壁部、および地盤は、互いにインピーダンスが異なる。
【００２２】
ソイルセメント壁部２１１と地盤との境界面を、境界面２２Ａとし、ソイルセメント壁部２１１とスラリー壁部２１２との境界面を、境界面２２Ｂとし、スラリー壁部２１２と地盤との境界面を、境界面２２Ｃとすると、これら３種類の境界面２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃにおいて、インピーダンスが変化する。
防振壁２０は、振動源１２側から順に、境界面２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｂ、２２Ｃの４つの境界面を有し、これら４つの境界面において、地中を伝わる波動を反射して、振動を低減する。
【００２３】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）土およびセメントを主成分とするソイルセメント壁部２１１と、土およびベントナイトを主成分とするスラリー壁部２１２とを、積層配置して防振壁２０を形成した。
したがって、防振壁２０を単一の壁部で形成した場合に比べて、境界面を多く形成できるから、振動源から伝播する振動を確実に低減できる。
【００２４】
また、セメントやベントナイトは、土と攪拌されて、液状化対策工法における半液体（スラリー）状のスラリーウォール連続壁に利用されるほか、山留め工事のＳＭＷ工法におけるソイルセメント連続壁にも利用される。
このように、セメントやベントナイトは既存の工法に利用されるため、既存の施工機械を利用して施工でき、コストを低減できる。
【００２５】
また、ソイルセメント壁部やスラリー壁部は、有限要素法や薄層法による振動予測解析が可能であるため、解析が容易である。
【００２６】
（２）防振壁２０を、ソイルセメント壁部２１１、スラリー壁部２１２、ソイルセメント壁部２１１の順に積層された３層構造とした。よって、インピーダンスが変化する境界面を多数形成でき、振動源から伝播する振動をより確実に低減できる。
【００２７】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る防振壁２０Ａが埋設された敷地１０の断面図である。
本実施形態では、複数の壁部２１Ａは、ソイルセメント壁部２１１およびスラリー壁部２１２が積層された２層構造である点が、第１実施形態と異なる。
具体的には、振動源１２側には、スラリー壁部２１２が配置され、建物１１側には、ソイルセメント壁部２１１が配置される。
【００２８】
防振壁２０Ａは、振動源１２側から順に、境界面２２Ｃ、２２Ｂ、２２Ａの３種類の境界面を有し、これら３種類の境界面において、地中を伝わる波動を反射して、振動を低減する。
【００２９】
本実施形態によれば、上述の（１）の効果に加え、以下のような効果がある。
（３）防振壁２０Ａを、ソイルセメント壁部２１１およびスラリー壁部２１２を積層して構成したので、地盤とソイルセメント壁部２１１との境界面２２Ａ、ソイルセメント壁部２１１とスラリー壁部２１２との境界面２２Ｂ、および、スラリー壁部２１２と地盤との境界面２２Ｃの３種類の境界面を全て形成できるから、幅広い帯域で波動を低減できる。
【００３０】
［実施例］
上述のような防振壁について、振動予測解析を行った。解析条件は、以下の通りである。
地盤は、軟弱なシルト質の表層（層厚１０ｍ）と、表層より下の強固な砂礫層とからなる２層地盤とする。振動源は、地表面に配置された点加振源とし、この点加振源を１０Ｈｚで上下振動させる。防振壁は、深さは１１ｍ、長さは３２ｍの連続地中壁とし、点加振源から水平距離１０ｍの位置に配置する。
【００３１】
図５は、防振壁の振動予測解析結果を示す。
図５において、縦軸は、振動加速度レベルであり、横軸は、加振源からの距離である。防振壁をソイルセメント壁のみで構成した場合、未対策である場合に比べて、加振源より１０ｍ以上離れた地点（すなわち、連続地中壁より遠方の地点）では、２、３ｄＢ程度、振動が低減している。一方、防振壁を２層あるいは３層にした場合は、未対策である場合に比べて、ほぼ１０ｄＢ以上、振動が低減している。
したがって、防振壁を２層や３層にした場合は、ソイルセメント壁のみとした場合に比べて、大幅に振動を低減できることが判る。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第２実施形態では、振動源１２側にスラリー壁部２１２を配置し、建物１１側にソイルセメント壁部２１１を配置したが、これに限らず、振動源１２側にソイルセメント壁部を配置し、建物１１側にスラリー壁部を配置してもよく、ソイルセメント壁部とスラリー壁部の組合せや配置は、有限要素法や薄層法等による振動予測解析を行うことで、適宜決定してよい。
また、上述の第１、２実施形態では、防振壁を平面視で直線状としたが、これに限らず、曲線状や波型状としてもよいし、その他複雑な形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る防振壁が埋設された敷地の断面図である。
【図２】前記実施形態に係る敷地の平面図である。
【図３】前記実施形態に係る防振壁の斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る防振壁が埋設された敷地の断面図である。
【図５】本発明の防振壁の振動予測解析結果である。
【符号の説明】
【００３４】
２０、２０Ａ    防振壁
２１、２１Ａ    壁部
２１１    ソイルセメント壁部
２１２    スラリー壁部
【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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