(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に安定泥水を満たした溝状壁体を削孔し、該溝状壁体内にケーシングを沈設保持し、安定泥水で満たされた該ケーシング内に、気密性が確保される炭素繊維補強プラスチック成形筒からなる中空筒状体を沈埋し、前記溝状壁体内に充填固化材を満たし、該充填固化材の固化前に前記ケーシングを引き抜き、それにより生じた前記中空筒状体と該ケーシングのあった場所との間の空間に充填材を充填して前記中空筒状体を前記地盤に対して安定させ、安定した該中空筒状体の上端を閉塞して筒内に加圧ガスを充填し、加圧ガスが充填された該中空筒状体を隣接して順次構築し、前記溝状壁体内に列状をなして埋設されている中空柱列壁体を構築したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造。
【請求項２】
振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に土留め壁で画成された土留め空間内にケーシングを立設保持し、該ケーシング内に気密性が確保される炭素繊維補強プラスチック成形筒からなる中空筒状体を挿入埋設し、前記土留め空間を地盤固化材あるいは埋戻し土で満たして溝状壁体とするとともに、前記ケーシングを引き抜き、それにより生じた前記中空筒状体と該ケーシングのあった場所との間の空間に充填材を充填して前記中空筒状体を前記地盤に対して安定させ、安定した該中空筒状体の上端を閉塞して筒内に加圧ガスを充填し、加圧ガスが充填された該中空筒状体を隣接して順次構築し、前記溝状壁体内に列状をなして埋設されている中空柱列壁体を構築したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤振動伝播抑制構造に係り、特に工場等の加工装置等の振動発生源や、鉄道振動や道路交通等の振動源から地盤を介して伝播する振動を効果的に低減し、近隣家屋等の既存施設への悪影響を抑えることのできる地盤振動伝播抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動公害は、工場等の事業所に設置されたプレス機等の稼働時に発生する振動や、鉄道の列車通過時、道路の車両通行等における振動が地盤を伝播して、近隣家屋等に低周波の振動による悪影響を生じさせるものとして知られている。たとえば、振動発生源の近隣住民は、直接伝わる振動に加え、室内の物が揺れるという間接的な振動も体感し、多くの者が感覚的、生理的な不快感、苦痛を感じる。
【０００３】
このような振動源からの低周波振動が地盤を伝播するのを遮断するために、振動源と受振側である住宅等施設との間を仕切るように、図８各図に示したような、防振溝５５を構築する対策がとられることがある。図（ａ）において、工場５０内に設置されたプレス機等の振動発生源５１からは、一例として模式的に破線で示したような振動が地盤内を伝播して周囲に広がる。図示した振動伝播対策工では、設けられた防振溝５５内は空あるいは水５７を満たすことにより、振動が伝播する地盤を遮断するような媒質層を設け、水平方向へのせん断波（横波）の伝播を遮断し、周辺民家６０等に振動が及ばない対策が施されている。
【０００４】
最近では、地盤中に地中溝を形成して、その内部をゴムや発泡スチロールビーズ等の体積弾性率が小さく、粗密波とせん断波を伝達しにくい充填材料を混合した、地盤振動の伝播を抑制する地中壁構造が提案されている（特許文献１）。また、空溝の振動遮断効果に近い状態を実現するために、所定形状のバルーンにガスを封入したガスクッションを溝内に挟在させる構造も提案されている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−９８５７４公報参照。
【非特許文献１】株式会社不動テトラ，“ガスクッションを用いたハイブリッド（三重構造）振動遮断壁工法を開発・実用化”，［online］,２００６年，［平成１９年８月２４日］，＜URL：http://www.fudotetra.co.jp/release/fudo/news20040728.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図８各図に示した防振溝５５では、山留め壁間に何も充填しない空間を形成させる場合にも切梁等が多段に配置されるので、それら切梁を介して振動が伝播してしまうおそれがある。そのため、山留めアンカー等でそれぞれの側の山留め壁を自立させる必要がある。したがって、アンカー打設作業等が可能となるだけの空間を確保しなくてはならず、防振性能のみを考慮した場合に比べて、溝の規模が大きくなるという問題がある。また、水５７を満たす場合には、帯水層中に施工、あるいは遮水性山留め壁を施工しなければならず、ポンプ（図示せず）を稼働させて防振溝５５内の水量管理等を行う必要がある。また、水５７を媒質として満たされた防振溝５５は、せん断波の水平方向への伝播はスロッシング等によるエネルギー吸収が見込まれ振動抑制を達成できるが、疎密波（縦波）は非圧縮性流体としての水中をそのまま伝播しまうので、振動抑制の効果を得ることはできない。
【０００６】
特許文献１に開示された発泡スチロール（ＥＰＳ）ビーズを混合した壁構造では、ＥＰＳビーズの比重が小さいため、マトリックスとなるソイルセメントとの均一な混合が難しく、ソイルセメントに所定の粘性を持たせた人工粘土材を調製する必要があり、またＥＰＳビーズの添加量等の決定等、壁材料の配合決定が難しい上、実際の壁体造成時におけるＥＰＳビーズの分離防止対策が問題となる。
【０００７】
また、非特許文献１に開示されたガスクッションを用いた振動遮断壁では、鋼矢板と、ソイルセメント壁と、ガスクッションとからなるハイブリッド三重構造によって、振動数１０ヘルツ以下の低周波域において４〜１０dB程度（振幅比3/5〜1/3程度）の振動低減効果を得ている。しかし、鋼矢板、ソイルセメント壁で形成された溝内の定位置に浮力を有するガスクッションを固定するために、あらかじめ施工された鋼矢板あるいはソイルセメント壁の一部に固定する必要があり、さらに使用時においても土水圧によりクッションの体積が減少し、孔壁保持が必要となったり、長期的効果が低減するおそれがある。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、比較的剛性の高い円筒形容器構造を用いて、その内部に所定圧のガスを充填し、これらの容器構造を柱列状に地盤中に並列配置し、擬似的な空溝に相当する空洞部を形成して疎密波の地盤内伝播を確実に阻止できるようにした地盤振動伝播抑制構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
地盤振動伝播抑制構造として機能する中空柱列壁体の構築方法として、振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に所定径のケーシングを、該ケーシングの内部を掘削しながら埋設し、該ケーシング内の空間を安定泥水で満たし、安定泥水内で満たされたケーシング内に中空筒状体を沈埋し、ケーシングの引き抜きに伴い、前記中空筒状体とケーシングの引き抜かれた空間に充填材を充填して前記中空筒状体を安定させ、該安定した中空筒状体の上端を閉塞してガスを注入し、該ガス注入された中空筒状体を隣接位置に、順次構築して中空柱列壁体を構築したことを特徴とする。
【００１２】
地盤振動伝播抑制構造として、振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に安定泥水を満たした溝状壁体を削孔し、該溝状壁体内にケーシングを沈設保持し、安定泥水で満たされた該ケーシング内に、気密性が確保される炭素繊維補強プラスチック成形筒からなる中空筒状体を沈埋し、前記溝状壁体内に充填固化材を満たし、該充填固化材の固化前に前記ケーシングを引き抜き、それにより生じた前記中空筒状体と該ケーシングのあった場所との間の空間に充填材を充填して前記中空筒状体を前記地盤に対して安定させ、安定した該中空筒状体の上端を閉塞して筒内に加圧ガスを充填し、加圧ガスが充填された該中空筒状体を隣接して順次構築し、前記溝状壁体内に列状をなして埋設されている中空柱列壁体を構築したことを特徴とする。
【００１３】
他の構造として、振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に土留め壁で画成された土留め空間内にケーシングを立設保持し、該ケーシング内に気密性が確保される炭素繊維補強プラスチック成形筒からなる中空筒状体を挿入埋設し、前記土留め空間を地盤固化材あるいは埋戻し土で満たして溝状壁体とするとともに、前記ケーシングを引き抜き、それにより生じた前記中空筒状体と該ケーシングのあった場所との間の空間に充填材を充填して前記中空筒状体を前記地盤に対して安定させ、安定した該中空筒状体の上端を閉塞して筒内に加圧ガスを充填し、加圧ガスが充填された該中空筒状体を隣接して順次構築し、前記溝状壁体内に列状をなして埋設されている中空柱列壁体を構築したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に設けられた溝状壁体内に、複数本の気密性が確保される炭素繊維補強プラスチック成形筒からなる中空筒状体を列状に埋設し、気密状態で加圧ガスを充填してなる中空柱列壁体を、地盤振動伝播抑制構造として機能させることで、伝播振動エネルギー吸収を図り、前記振動発生源から周辺施設等への振動伝播を確実に減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の地盤振動伝播抑制構造を構築するための施工手順について、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の地盤振動伝播抑制構造としての中空柱列壁体の一実施例の構築例を模式的に示した概略斜視図である。同図に示したように、たとえば工場等に設置されたプレス機等の振動発生源１に対して、その近隣に建っている既存建物６０との間に、所定の幅にわたり、地盤振動伝播抑制構造としての中空柱列体１０が構築されている。同図には、模式的に振動発生源１からの振動の地盤３内の伝播の状態が模式的な同心円（半球）状に示されている。このように、発生振動は地盤３内を伝播し、既存建物６０との間に位置する地盤振動伝播抑制構造としての中空柱列壁体１１により、振動がほとんど吸収され、中空柱列壁体１１の外側に位置する既存建物６０への振動の影響を最小限にすることができる。
【００１８】
本実施例では、振動発生源１と既存建物６０と間が８０ｍ程度離れており、筒状体が並列した中空柱列壁体１１の構築範囲は、振動発生源１から約６０ｍの位置の地盤内の幅Ｗ＝８０ｍ，筒状体径Ｄ＝０．３m、柱列体長（深さ）Ｌ＝１２mの規模からなる。この中空柱列壁体１１の規模（延長（幅）、壁厚、壁体長）は、一般に、発生振動の振動レベルと、振動発生源１と近隣住戸等の既存建物６０との間において、振動が伝播する地盤３の地盤特性とを考慮して、かつ壁体の端部での回折の影響が最小になるような規模で、かつ既存建物６０の敷地を侵さないように構築する。
【００１９】
以下、地盤振動伝播抑制構造としての各種の中空柱列壁体１１及び単体としての中空筒状体１２の構成について、図１（ｂ），図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明する。
図１（ｂ）は、同図（ａ）の中空柱列壁体１１を構成する１本の中空筒状体１２を拡大して示した斜視図である。
【００２０】
中空筒状体１２の本体は、図１（ｂ）に示した形状からなり、筒状体１２は炭素繊維補強プラスチック製成形筒からなり、直径Ｄは約０．３mとした。本実施例では、筒長は上述のようにＬ＝１２mであるが、その長さは、上述の振動発生源と既存建物との間の位置関係等をもとにその遮断効果が果たせる長さに設定することが好ましい。この炭素繊維補強プラスチック成形筒は、ＰＡＮ系炭素繊維からなる所定厚の織物マットを、所定直径、長さの型材に巻き付け、マトリクスとしてのエポキシ樹脂を、筒状体が所定の均一厚さになるように含浸して養生した工場成形品である。底部１２ａは、図示したように、略半球状の丸底形状をなし、筒状体の沈設および後述する封入ガスの耐圧性能を高めている。さらに、図１（ａ）、（ｂ）に示した設置状態においては、上部蓋１３は、筒状体の上端に形成された雌ネジ部に対して螺着させるキャップ状の蓋１３で構成されている。上部蓋１３は、螺着時の耐圧性、上部からの載荷重を考慮して非腐食性の金属製品を用いるか、樹脂製品を金属部材で補強することがことが好ましい。また、図示しないが、この上部蓋には、施工時に送気管、排泥水管が貫通する孔が設けられるが、完成後は気密保持した状態に閉塞される。
【００２１】
以下、単体の中空筒状体１２を、振動発生源１（図１参照）に対して所定の距離において、地盤に溝状壁体内に列状をなして埋設して施工された柱列壁体１１を構成した例について、図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明する。
【００２２】
図２（ａ）は、中空筒状体１２を、地盤内に一列をなすように、連続配置して埋設して構築した中空柱列壁体１１の施工手順の一例を示した斜視図である。中空筒状体１２は、同図に示したように、埋設された地盤３内において、その周面にグラウト層１５が形成されている。このグラウト層１５は、後述するように、溝状壁体内に中空筒状体を施工する際に、中空筒状体と孔壁保護用のケーシング５があった場所（図３（ａ））との間に充填形成される。したがって、各中空筒状体１２間は数cm〜１０cm程度となり、グラウト層１５でその間隔が保持されるようになっている。
【００２３】
図２（ｂ）は、一実施例として、あらかじめ所定幅の地中連続壁２０を帯状に掘削可能な溝掘削機用いて掘削された溝状壁体内に上述の中空筒状体１２の埋設ガイド管としてのケーシング５を配置し、その後、この埋設ガイド管内に中空筒状体１２を設置し、設置後にケーシング５を撤去した中空柱列壁体１１の構成を示している。この場合には、施工面においては、地中連続壁２０内に中空柱列壁体１１が列設されていることから、アースオーガー等による個々の埋設ガイド管の掘削を要しない。また、埋設のガイド管としてのケーシング５の設置も安定泥水１４（図３（ａ））内に位置保持させるだけで容易に行える。さらに、壁体構築のために、安定泥水１４を、所定強度を発現する壁体構造体に置換することにより、構築された壁体内に沿って配列された中空柱列壁体１１を、より安定した状態で保持することできる。
【００２４】
図２（ｃ）は、他の実施例として、あらかじめ所定壁厚の溝状壁体が得られるように、鋼矢板２５で土留め壁を構築し、所定壁厚をなすように対向した土留め空間２６の掘削を行い、軸力を導入可能な切梁（図示せず）を所定間隔で配置し、その間に所定ピッチでガイド管としてのケーシング５を立設する。そして順次、ケーシング５内に本発明の中空筒状体１２を挿入する。その後、中空筒状体１２が列状に並んでケーシング５に収容された状態で土留め空間２６を埋戻し土２７等（図５（ｂ））で埋め戻す。その後、ケーシング５を引き抜き、ケーシング５のあった場所と埋戻し土２７との間に生じた空間に充填材としてのグラウトを充填し、中空筒状体１２の周囲にグラウト層１５を形成し、作用土圧への抵抗性を高めた実施例を示している。本実施例では、振動を発生させる工事の施工中は、鋼矢板で構成された土留め壁により中空柱列壁体１１へ作用する土荷重に抵抗することができる。また、土留め空間２６を埋戻し土２７あるいは低強度の充填材で埋戻して鋼矢板を撤去した後は、埋戻し土２７あるいは充填材で保持された壁状の中空柱列壁体１１が永久構造物として地盤内に存置される。
【００２５】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示した中空筒状体１２を施工する手順を示した施工順序図である。図３（ａ）には、破線で示したように、地盤３内に想定された溝状壁体を構成する範囲４内に、複数本の中空筒状体１２を列状に構築することで、略壁状をなすように配置された中空柱列壁体１１が示されている。その端部において、まずケーシング圧入ドライバーを装備し、あらかじめ孔壁保護管として地山に圧入されたケーシング５の内部地山を削孔可能なオーガーを備えた公知の円溝孔削孔機（図示せず）を用いて、図３（ａ）に示したように、中空柱列壁体１１の端部位置にケーシング５を圧入して内部地山を掘削して内部を、安定泥水１４で満たす。そして、そのケーシング５内に図３（ａ）〜（ｂ）に示したように、上述した中空筒状体１２を挿入し、安定泥水１４内を沈設する。このとき、ケーシング５と中空筒状体１２との直径差があるため、その隙間から安定泥水１４を排出することが好ましい。その際、必要に応じて排水排土ポンプ（図示せず）を用いることが好ましい。また、図３（ｂ）に示したように、ケーシング５内の安定泥水１４を排除して効率よく中空筒状体１２を沈埋させるために、中空筒状体１２内に注水し、中空筒状体１２の全体質量を増すように制御することも好ましい。次いで、図３（ｃ）に示したように、中空筒状体１２を保持していたケーシング５を引き抜くとともに、ケーシング５と中空筒状体１２との間に生じた隙間に充填材を充填する。本実施例では、充填材として、地上でモルタルと発生現場土を調整して混合したソイルモルタルを製造し、圧送ポンプ３０を介して、孔底から確実に中空筒状体１２の周囲の空間にグラウト等の充填材１７を充填し、この充填材は後に中空筒状体１２の周面のグラウト層１５を構成する。このとき、中空筒状体１２内には水１６が貯留され十分な質量が確保されており、周囲の地下水位等に対しても、孔内に安定した状態で保持されている。中空筒状体１２の周囲のグラウト層１５が固化した段階で、中空筒状体１２の上部蓋を取り付ける。この上部蓋１３は内部に加圧空気を充填した際にも気密性が保持されるように、中空筒状体１２の上部に螺着されるが、その際に、ネジ部の清掃を行い、ネジ部での密着の保持を図ることが好ましい。次いで、図３（ｅ）に示したように、送気ポンプ３１と排水ポンプ３２を地上に設置して、それぞれの配管を中空筒状体１２内に延設し、中空筒状体１２内の水を除去しつつ、内部に圧縮空気を供給する。圧縮空気は、２気圧（約２００kPa）程度とすることで、内部水１６の排水を促進することができる。その後、中空筒状体１２内の内部水１６が完全排水され、圧縮空気で満たされた状態で、上部蓋１３の各配管を閉塞して、内部が圧縮空気で満たされた状態とすることで、１本の中空筒状体１２の施工が完了する。同様の手順で図３（ｆ）に示したように、隣接した位置に中空筒状体１２を列状に施工することで、所定の壁状をなす中空柱列壁体１１を地盤内に構築することができる。この中空柱列壁体１１が振動伝播抑制構造としての機能を発揮する。
【００２６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は一実施例として図２（ｂ）に示した溝状壁体内に中空柱列壁体１１を構築した例を示した概略の施工順序図である。この実施例においては、まず、安定泥水１４で満たされた壁体２０を造成し、その壁体の端部から順にケーシング５に保持された中空筒状体１２を沈埋していき、ケーシング５の引き抜きに合わせてケーシング５内周部分にグラウト材を充填して、中空筒状体１２を保護するグラウト層１５を形成する（図４（ｂ））。同様に隣接位置に順次、中空筒状体１２を沈埋して、最終的に図４（ｃ）に示したように、永久構造物としての中空柱列壁体１１を構築する。
【００２７】
図５（ａ），図５（ｂ）は、他の実施例として、図２（ｃ）に示した、鋼矢板２５で土留め壁を構築した溝状壁体内に中空柱列壁体１１を構築した例を示した概略の施工順序図である。この実施例においては、まず、土留め壁で画成された土留め空間２６内にガイド管としてのケーシング５を立設し、ケーシング５が列設された周囲の土留め空間２６を埋戻し土２７等で埋め戻す。そして、ケーシング５内に中空筒状体１２を沈埋していく。その後、ケーシング５の引き抜きに合わせてケーシング５内周部分の中空筒状体１２との間に生じた空間にグラウト等の充填材を充填して、中空筒状体１２周面を保護するグラウト層１５を形成する（図４（ｂ）。土留め空間２６は埋戻し土２７あるいは低強度充填材で埋め戻されているので、鋼矢板２５を撤去して、最終的に図５（ｂ）に示したような、永久構造物としての列状をなす中空柱列壁体１１を構築することができる。
【００２８】
図６，図７は地盤内に仮設として設置されたケーシング５内に中空筒状体１２を挿入するための手段を示した概略説明図である。図６に示した中空筒状体１２の設置方法では、ケーシング５内が安定泥水１４で満たされており、比重が小さく浮力のある中空筒状体１２をケーシング５内に沈設させることを想定している。この方法では、ケーシング５の底部１２ａの内周位置と地上とにプーリー３５，３６を設置し、これらプーリー３５，３６に中空筒状体１２の底部の定着部１２ｂから、図６に示したように、ロープ３７を掛け渡し、地上の巻取装置３８によってロープ３７を巻き取ることにより、ケーシング５内の安定泥水１４内に中空筒状体１２を沈めることができる。その後、安定泥水１４を排出し、ケーシング５との間にグラウト材を充填することで中空筒状体１２を地盤内の定位置に保持させることができる。
【００２９】
図７に示した中空筒状体１２の設置方法では、中空筒状体１２の底部１２ａに重錘３９を取り付けておき、中空筒状体１２の浮力低減を図るとともに、ケーシング５内の安定泥水１４を、地上の排水ポンプ３３を用いて、中空筒状体１２の沈設と合わせて排水することで、工程の短縮を図ることができる。また、重錘３９は中空筒状体１２の底部位置に残置されるが、グラウト層１５内に埋設されるので、中空筒状体１２に対して障害となることはない。
【００３０】
以上に述べた実施例では、中空筒状体１２として炭素繊維補強プラスチック成形筒を用いた例を示したが、簡易な規模の振動伝播抑制構造を実現するためには、小径（１０cm程度）の既製品の塩化ビニル管や、ガラス繊維補強プラスチック（ＧＦＲＰ）成形筒を用いることも可能である。一方、大直径の中空筒状体１２を想定する場合には、炭素繊維マットを積層したり、アラミド繊維マット等の高強度材料を使用することも可能である。これらの材料は、中空筒状体自体の強度に加え、周面がグラウト層１５で覆われているため、作用土圧に対しての力学的な抵抗性や化学抵抗性も確保されるため、耐久性に富んだ構造として使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の振動伝播抑制構造としての中空柱列体の配置構成例とその振動伝播状態、及び中空筒状体の構成を模式的に示した説明図。
【図２】振動伝播抑制構造壁体としての中空柱列体の構成例を示した壁体斜視図。
【図３】溝状壁体内に列状をなして埋設された中空筒状体からなる中空柱列体の施工手順を示した作業手順フロー図。
【図４】中空柱列体の一実施例の施工手順を示した作業手順フロー図。
【図５】中空柱列体の他の実施例の施工手順を示した作業手順フロー図。
【図６】中空筒状体のケーシング内への設置方法の一実施例を示した概略斜視図。
【図７】中空筒状体のケーシング内への設置方法の他の実施例を示した概略斜視図。
【図８】従来の振動伝播抑制構造としての防振溝の構成及びその振動の伝播状態を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１  振動発生源
３  地盤
５  ケーシング
１０  振動伝播抑制構造
１１  中空柱列壁体
１２  中空筒状体
１３  上部蓋
１４  安定泥水
１５  グラウト層
【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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