(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高地下水位地盤を掘り込んで通水性壁体を設け、周囲地盤の地下水と連通する地下水を貯水したプール内に前記地下水の水位の変動に追従して昇降可能に周囲地盤の一部に係留された函体基礎を浸漬して浮かせたことを特徴とする浮体式免震構造。
【請求項２】
前記函体基礎は、弾性変形可能な係留部材を介して前記プールの周囲地盤の一部に係留されたことを特徴とする請求項１記載の浮体式免震構造。
【請求項３】
前記通水性壁体は、複数の開口が形成されたプレキャストコンクリート矢板であることを特徴とする請求項１記載の浮体式免震構造。
【請求項４】
前記通水性壁体は、内部に高空隙率で充填材が満たされたスクリーン部材であることを特徴とする請求項１記載の浮体式免震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浮体式免震構造に係り、地下水の流入出が可能なプールに函体基礎を浮かせ、周囲地盤との絶縁を図った浮体式免震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物基礎に組み込まれる免震構造の概念として、地盤からの入力地震力を構造物に伝えないようにした絶縁方式の免震構造が提案されている。この絶縁方式の免震構造の一例として、構造物本体あるいは基礎部分を開放液面を有する流体内に浮かべる浮体式免震構造によって免震効果を得る方法がある。この種の浮体式免震構造では、特に水平方向入力地震波に対して高い免震効果を期待できる。図７は浮体式免震構造５０の一例のモデル図を示している。同図に示したように、この浮体式免震構造５０は水密構造の函体５１を水等の液体５２で満たされたプール（水槽）５３に浸漬して浮かせた状態にある。
【０００３】
また、函体５１は、風などによる長周期の水平力に対して過度の変位が生じるのを規制してその位置を保持するために、公知のゴム製等のフェンダー５４を介して周辺地盤の係留柱５５に弾性支持されている。このような係留は、函体５１の質量に比べて十分に柔らかいものとすることにより（質量に比べて係留のバネ定数が小さい）、固有周期を地震の周期帯域よりもかなり長周期に設定できるため、地震力による函体５１の応答変位は極めて小さくなる。
【０００４】
図８は、この浮体式免震構造５０を、連続橋６０の橋脚基礎に適用した例を示した縦断面図である。同図に示したように、例えば橋脚基礎位置に所定規模のプール５３が構築されている。このプール５３内に水等の液体５２を所定深さまで満たし、そのプール５３内にフーチングの役割を果たす函体基礎５１を浸漬させている。このような構成の橋梁基礎構造とすることにより連続橋の基礎構造にも免震構造を適用することが期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した浮体式免震構造において、プールを構成する容器構造は、常時においては函体を浮かせた状態で底面に作用する水圧に抵抗できる底版厚を有し、さらに地震時にひび割れによる漏水が生じないように確実な水密性を有する強固な耐震構造に設計する必要がある。また、プールに満たされた水等は、経時的に蒸発することが考えられる。その場合、プール内での水位を保持するために、水位観測手段やポンプ施設等の附属施設を備える必要がある。
【０００６】
このように、従来の浮体式免震構造では、免震構造部分を支持するプールを強固な耐震構造としたり、水回り設備を備えなければならず、建設コストが高くなってしまう。また水回り設備を定期的に運転させる必要があり、高いランニングコストやメンテナンスコストが見込まれる。
【０００７】
また、図８に示した連続橋６０の橋脚基礎の場合、各函体基礎５０上に立設された橋脚６１の上部における沓座高さを一致させる必要がある。このための対策として図示したようにプール５３間に連通管６２を配管し、各プール５３内の水面制御を行う必要があり、付帯の運転設備を必要とする。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、安価に構築できるプールで構成され、メンテナンス設備もほとんど必要としない浮体式免震構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は高地下水位地盤を掘り込んで通水性壁体を設け、周囲地盤帯水層の地下水と連通する地下水を貯水したプール内に前記地下水の水位の変動に追従して昇降可能な形式で周囲地盤の一部に係留された函体基礎を浸漬して浮かせたことを特徴とする。
【００１０】
前記函体基礎は、弾性変形可能な係留部材を介して前記プールの周囲地盤の一部に係留されるようにすることが好ましい。
【００１１】
前記通水性壁体は、複数の開口が形成されたプレキャストコンクリート矢板としたり、内部に高空隙率で充填材が満たされたスクリーン部材とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の浮体式免震構造の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は浮体式免震構造１０の概念を示したモデル図である。この浮体式免震構造１０のモデルでは、函体部分のみを示しているが、この函体部分をフーチングに相当する基礎部分（以下、函体基礎と呼ぶ。）として用い、橋脚等の構造物の一部とすることを想定している。図２は、連続橋１の橋脚基礎２のフーチング３として以下の函体基礎１１を用い、各橋脚基礎２において浮体式免震構造１０を適用した例を示している。
【００１３】
図１，図２に示したように、本発明の函体基礎１１は、図７に示した従来の浮体式免震構造１０と同様の構成からなる。本実施の形態では、内部の鋼製フレーム（図示せず）が外殻鋼板で覆われた高剛性を有する函体で構成されている。鋼製フレームは形鋼あるいは鉄骨コンクリート等の合成構造からなる骨組ラーメン構造やセル構造からなる。外殻鋼板は水密性を保持するように互いに接合され、鋼製フレームに取り付けられている。函体基礎１１としては立設される橋脚、上部工荷重及び浮かせた状態での外水圧を想定した設計がなされている。また、函体基礎１１の高さは、函体基礎１１自重及び函体基礎１１が鉛直荷重を受けた状態でプール（後述）に浸漬させ、浮かせた状態で浮体の安定が確保できる乾舷が確保できる高さを持ち、プールの水深も函体基礎１１の喫水を考慮して設計されている。函体基礎１１は所定の浮力が確保できれば鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、フェロセメント等の合成構造体として構築することができる。
【００１４】
さらに本発明では、函体基礎１１を浸漬させるプール１３を構成するように底版１５と壁体１６とからなる容器構造１４を通水性構造で構成している。ここで、通水性構造とは同図に示したように、地表面近くに地下水自由水面が位置するような高地下水位地盤において、周囲地盤の地下水位の変動に応じてプール１３の水位が完全追従する十分な通水性を有する構造をさし、容器構造内の水位と周囲地盤の地下水位との水位差はほとんど生じない。
【００１５】
なお、図１の地盤モデルにおいて、帯水層が、プール１３を構成する容器構造１４の底版１５より深い位置まで達している場合、底版１５も通水構造とすることでプール１３内の周囲地盤との間の水の出入りをさらに促進できるので、周囲地盤の地下水位とプール１３内の水位との水位差を確実に解消できる。
【００１６】
また、プール１３部分としての地下空間を確保するために、容器構造１４の壁体１６は背面地盤の土水圧に抵抗する山留め機能を備える必要がある。そのため通水性を有し、所定の剛性を備えた壁体構造が採用されている。本実施の形態では、通水性壁体として図３に示したプレキャストコンクリート矢板１６が用いられている。このプレキャストコンクリート矢板１６の表面には多数の円孔１７が縦横に所定間隔をあけて形成され、壁体内外の地下水の通水性が確保されているので、背面地盤の水圧に抵抗でき、通水性が確保されていない従来工法に比べて剛性が低くて済む。なお、円孔１７は、背面地盤の土粒子が通過しないように、フィルター機能を具備している。
【００１７】
図４は、比較的自立性の高い砂礫層において、通水性能を重視した壁体としてスクリーン部材２０を用いた変形例を示している。同図に示した変形例では掘削壁面に沿って所定の剛性を有する篭状の鋼製枠体２１を設置し、その中に所定粒径以上の粗骨材２２を充填材として充填し、高空隙を確保して所定の通水性が得られるようになっている。なお、充填材としては、所定径の樹脂部材等の人工材料からなるもの使用してもよい。また、付加的なメンテナンス装置として充填材間の目詰まり改善のためにブロア管２３を所定深さまで設置し、目詰まりを防止することも好ましい。
【００１８】
また、函体基礎１１の規模によっては、親杭横矢板等の通水性土留め壁を本設構造として用いることもできる。この場合、横矢板等には耐久性を考慮してプレキャストコンクリート板等を用いることが好ましい。
【００１９】
さらに、壁体として透水性コンクリート壁を適用することもあり、この場合必要に応じて目詰まり防止のために前述のブロア管を設けることができる。
【００２０】
以上に述べた函体基礎１１は、常時において、地下水位の変化に完全追従して上下に昇降する。このため、函体基礎１１の滑らかな昇降を実現できるような係留方式を設ける必要がある。この係留装置は、水平方向に柔らかいバネ効果を持つため、水平動の固有周期は地震波に比べて非常に長くなる。したがって、地震力に対しては函体はほとんど振動することはない。しかし、風のように長周期の成分を含む外力が作用する場合には、函体はゆっくりと水平に動こうとする。このときの函体基礎１１の水平動を規定変位量内に制限する必要がある。そこで函体基礎１１をプール１３内に確実に保持するための係留部材３０が設けられている（図１）。本実施の形態では、図５に示したように、プール１３の縁の地盤に立設された支持柱３１に対して弾性変形可能なフェンダー３２を係留部材として、その函体基礎１１の位置が保持されている。この種のフェンダー３２としては公知の各種形状の合成ゴム防舷材等を用いることができる。また、図６に示したように、断面外形が曲線形状をなす合成ゴム加工部材を地盤側と函体基礎１１側とに掛け渡すように取り付け、固定する構造のフェンダー３３を用いてもよい。このフェンダー３３は、函体基礎１１の外周全部を囲むように取り付けてもよいし、函体基礎１１の偏心を生じないような位置に、部分的に取り付けてもよい。
【００２１】
上述のプール１３は水面が気中に露出した構造になっているが、水の蒸発が著しい場合には、必要に応じてプール１３水面に蒸発防止膜を設置することが好ましい。蒸発防止膜としては浮力と水密性を有する合成繊維シート、合成ゴムシートが好適である。函体基礎１１と通水性壁体との間の水面にシートを浮かせることで水面を完全に覆って水位変化に完全追従することが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に述べたように、上部構造物の荷重を負担する函体基礎を、周囲地盤からの地下水が通水性壁体を介して流入出可能な通水性を有する容器構造からなるプール内に浸漬させて浮かせたことにより、函体基礎に簡単な構造で効果的な免震効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による浮体式免震構造の一実施の形態を示した部分断面図。
【図２】図１の浮体式免震構造を連続橋梁の橋脚に適用した一例を示した縦断面図。
【図３】プレキャストコンクリート製通水性壁体の例を示した部分斜視図。
【図４】充填材で満たされたスクリーン部材の通水性壁体の例を示した部分斜視図。
【図５】係留部材の一実施の形態を示した部分断面図。
【図６】係留部材の変形例を示した部分断面図。
【図７】従来の浮体式免震構造の一例を示した部分断面図。
【図８】図７の浮体式免震構造を連続橋梁の橋脚に適用した一例を示した縦断面図。
【符号の説明】
１０  浮体式免震構造
１１  函体基礎
１３  プール
１４  容器構造
１６  通水性壁体
２０  スクリーン部材
３０  係留部材
３２  フェンダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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