JP4278135B2 - 地盤の防振構造及びその構築方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道や道路などから発生する振動が周辺に伝播するのを低減させる地盤の防振構造及びその構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道や道路を走行する車両から発生する振動は、地盤内部を伝播して周辺部に広がっていく。このため、鉄道などの沿線に建つ建物は長時間にわたって振動を受けることになるため、その振動を低減する対策が従来から行われている。
振動低減対策は大きく３つに分けることができ、（１）振動源で防振する方法、（２）振動伝播経路である地盤に防振壁や防振溝を設ける方法、（３）振動が伝達される建物基礎や躯体で防振する方法がある。
この中で（２）の防振壁を設ける方法は、地盤において振動伝播経路を遮断する方法である。すなわち、防振壁と周囲の地盤の波動インピーダンス比を大きく又は小さくとり、伝播する振動を防振壁で反射させてそれ以上遠くまで振動が伝わらないようにする方法である。防振壁には、コンクリート製の地中壁を適用することが多く、地中壁の深さを伝播振動の波長よりも大きくし、壁厚を大きくとるに従い振動低減効果は増加する。このため、地中壁は大規模なものが構築される。
また、振動源ｂから離隔した地盤ｃ内部にコンクリート製の平板ブロックａを設置する平板ブロック工法（図７、特許文献１参照）が知られている。さらに、間隔を開けて対になる防振ブロックを斜めに配置して、振動源ｂから伝播されてくる振動を防振ブロックの間から地盤の深部へ逃がす方法が特許文献２に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８５０１８７号明細書
【特許文献２】
特開２０００−２７３８９０号公報（図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の地盤の防振構造は、以下のような課題がある。
＜イ＞地中壁を構築する方法では、地盤の深部まで構築しないと地中壁をすり抜ける回折波が多くなり、遮断効果が低下するため、大規模な地中壁を構築することになる。このため、工事費が高価になる上に、地盤深部に地下鉄や共同溝がある場合など実施が難しくなる場合がある。
＜ロ＞地盤中に溝を掘削して振動を絶縁させる方法は理想的な方法ではあるが、溝が深くなると形状を保持することが難しくなる。また、溝の形状を保持するために柔らかい充填材を注入する方法も考えられるが、充填材を伝播する振動が出てくるため防振効果は低下する。
＜ハ＞平板ブロック工法は、振動し難い平板ブロックａを設置して地盤全体を制振する方法であるが、剛性の高いコンクリート製の平板ブロックａを伝播する振動もあり、平板ブロックａの端部から周辺に向けて振動ｂ２が伝播するおそれがある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、振動源から地盤に伝播した振動を限られた区域にのみ伝播させることで、周辺への振動の広がりを低減できる地盤の防振構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
また、供用中の鉄道や道路などの下にも構築できる地盤の防振構造の構築方法を提供することを目的とする。
さらに、経済的に構築でき、効果の高い防振性能を有する地盤の防振構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の地盤の防振構造は、地盤上の振動源から地盤を伝播する振動の周辺への広がりを低減させる地盤の防振構造であって、前記振動源から下方に離隔した位置に構築する地盤改良体と、前記地盤改良体の端部に接続して、上面が地表に接続する伝播抑制壁と、からなり、前記振動源から地盤に伝播する振動は、前記地盤改良体と前記伝播抑制壁に囲まれた地盤内で減衰することを特徴とするものである。ここで、前記地盤改良体は前記振動源の下方を最下点として、平面的に振動源中心から離れるに従って上方に配置される斜体に形成することができる。
また、上記した地盤の防振構造において、前記地盤改良体は地盤に固化材を添加し撹拌して一体に構築する高剛性体あるいは地盤を掘削した隙間にコンクリート若しくはモルタルを打設して一体に構築する高剛性体とし、前記伝播抑制壁は、空洞にするか又は低剛性体によって構築することを特徴としたものである。
【０００７】
また、本発明の地盤の防振構造は、地盤上の振動源から地盤を伝播する振動の周辺への広がりを低減させる地盤の防振構造であって、前記振動源の下方を最下点として、平面的に振動源中心から離れるに従って上方に配置される複数の斜体の下端を互いに接続させるとともに、該斜体の上端を地表に接続させて、前記振動源を平面的に囲むように連続させて一体とした地盤改良体を構築し、前記振動源から地盤に伝播する振動は地盤改良体に囲まれた地盤内で減衰することを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明の地盤の防振構造の構築方法は、上記のいずれかに記載した地盤の防振構造を構築する構築方法であって、固化材を添加しながら地盤を撹拌すること、あるいは地盤を掘削した隙間にコンクリート若しくはモルタルを打設することによって前記地盤改良体を構築し、前記振動源から離れた位置の地表から前記地盤改良体の端部に向けて前記伝播抑制壁を構築する方法である。
また、上記のいずれかに記載した地盤の防振構造を構築する構築方法であって、前記振動源から離れた位置の地表から下方に地盤を掘削して溝又は立坑を構築し、前記溝又は立坑の内部から前記振動源の真下方向に向けて前記地盤改良体を構築し、前記溝又は立坑に前記伝播抑制壁を構築する方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
＜イ＞地盤の防振構造
本発明でいう地盤の防振構造とは、地盤４上の振動源３から地盤４を伝播する振動の周辺への広がりを低減させる構造をいう。
振動源３には様々なものが挙げられるが、例えば鉄道や道路などの交通車両の通過に伴って発生する振動、工場に設置した機械から発生する機械振動などが代表的な振動源３といえる。
振動源３は必ずしも地表４１にある必要はなく、地表４１に盛土した上にあっても、地表４１を掘削した掘削面にあっても地盤４上に該当する。
また、本発明の地盤の防振構造は、振動を地盤４に伝播させないものではなく、振動源３から地盤４に伝播した振動を限られた区域にのみ伝播させることで周辺への振動の広がりを低減するものである。すなわち、本発明では、振動源３と接する地盤４を、地盤改良体１、又は地盤改良体１と伝播抑制壁２で囲い込み、振動が囲まれた区域から漏れないようにすることによって、周辺への振動の広がりを低減するものである。
【００１１】
＜ロ＞地盤改良体
地盤改良体１は、現地地盤４と剛性の異なる部分となる。地盤４中に剛性の異なる連続体が存在すると、地盤４を伝播した振動がその連続体との境界で反射することから、本発明では連続した地盤改良体１を地盤４の内部に構築する。このため、現地盤４が軟弱地盤であれば、剛性が大きく、重量の重い地盤改良体１を構築すればよい。例えば、セメントなどの固化材を添加しながら原位置の地盤４を撹拌することで地盤改良体１を構築できる。あるいは地盤を掘削した隙間にコンクリート若しくはモルタルを打設することで地盤改良体１を構築できる。地盤改良体１は、固化材によって強度が増加し、連続体として構築されることで体積及び重量が増すので、振動を受けた地盤改良体１自体は振動し難くなり、振動の伝播を低減することができる。
地盤改良体１は、振動源３から離隔した位置に構築する。本発明では振動源３から発生した振動３１を、一旦、地盤４に伝播させて地盤改良体１で反射させるため、地盤改良体１と振動源３が直接、連結されてはいけない。例えば、振動源３の真下を最下点として、平面的に振動源３中心から離れるに従って上方に配置される斜体の地盤改良体１を構築する（図１参照）。このように振動源３の真下付近が最も低くなるように斜めに形成すれば、振動源３から伝播した振動３１は振動源３の方向に跳ね返るようになるため、振動が周辺に発散し難くなる。
【００１２】
図４は、中央部付近が最も低くなるように斜めに地盤改良体１を構築した実施例である。この実施例では、地盤改良体１の端部１２が地表４１に露出するところまで構築されているため、振動源３から地盤４に伝播した振動は、地盤改良体１に囲まれた地盤４内に閉じ込められ、周辺に伝わり難くなる。また、地盤改良体１の振動は端部１２を通って地上に発散されるので、地盤４内の振動の伝播は途切れることになる。
【００１３】
＜ハ＞伝播抑制壁
伝播抑制壁２は、地盤改良体１の端部１２に配置し、地盤改良体１の端部１２から発生する振動が周辺に拡散しないように抑制するための壁体である。伝播抑制壁２は、振動が吸収されて伝播し難いように水を充填した柔らかい低剛性体にするのが好ましい。また、形状が維持できる程度の深さであれば、中空の溝とすることもできる。
地盤改良体１を剛性の高い材料で構築すると、振動源３から地盤４を伝播して地盤改良体１に到達した振動３１が、連続した地盤改良体１の内部でも伝播して端部１２から周辺地盤に向けて振動３１が発散されるおそれがある。このため、地盤改良体１の端部１２からの振動３１の漏れを無くすために伝播抑制壁２を構築する。伝播抑制壁２は、地盤改良体１の端部１２に接続する深さまで構築するだけでもよいが、効果を高めるためにより深部まで構築することもできる。
振動３１は伝播抑制壁２よりも振動源３側の地盤４で伝播され、振動源３の反対側の地盤４にはほとんど伝播されなくなる。
【００１４】
低剛性体としては、図５に示すようなプラスチック製の貯水ブロック２２を、掘削した溝内に積み上げて中空のまま構成する、又は水を注水したり、雨水を貯留したりして構成することができる。また、箱型のプラスチックを溝内に挿入して溝の形状を維持することもできる。箱の外周を遮水シートで覆って、箱の内部を中空に保つこともできるし、箱の内部に水が充填されるように透水シートで箱を覆うこともできる。
【００１５】
また、円柱状の中空パイプ２３を千鳥配置などで地盤４に挿入して伝播抑制壁２とすることもできる。中空パイプ２３の断面形状は、円形に限定されるものではなく、四角形、多角形が採用できる。中空パイプ２３は、合成樹脂材料やメッシュ状の金属材料などで製作できる。
また、中空パイプ２３の内部には、何も充填せずに空のままにしておくことができるが、タイヤチップ、発泡スチロール、ジェル、水封ラバーチューブ、比重の大きい泥水などの柔らかい低剛性材料を充填してもよい。また、中空パイプ２３の縦断方向に切れ目を入れて変形し易くすることもできる。
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の地盤の防振構造の構築方法について説明する。
【００１７】
＜イ＞地表から地盤改良体を構築する方法（図２、４）
地盤改良体１を構築する方法には、公知の地盤改良工法が適用できる。例えば、固化材を注入しながら地盤を撹拌する高圧噴射撹拌工法や機械式撹拌工法が適用できる。固化材としてセメント、石灰など公知の固化材が使用できる。
図２は、地表４１から地盤４内部にむけて柱状改良部１１を連続して構築することで、地盤改良体１を構築する方法である。例えば、高圧撹拌噴射をおこなうオーガー掘削機を地表４１に設置して、所定の深さにのみ部分的に柱状改良部１１を構築する。柱状改良部１１を横方向に少しずつラップして構築することで、連続した地盤改良体１を構築することができる。また、チェーンカッタで地盤を切削して撹拌する方法も適用できる。
【００１８】
また、セメントを添加しながら地盤を斜めに掘削・撹拌してアンカー体を構築する公知の方法も適用できる。この場合、柱状のアンカー体が構築されるので、アンカー体が連続するように複数打設して一体の地盤改良体１を構築する。地表４１から斜めに複数のアンカー体を打設すると、図４に示すような形状の地盤改良体１が構築される。
また、地表４１面から振動源３の真下方向に向けて地盤改良体１を構築した後に、地盤改良体１の振動源３から最も離れた場所を掘削して、貯水ブロック２２などを積み上げて伝播抑制壁２を完成させる、あるいはその後、溝２１内に注水または余剰雨水を流入させて伝播抑制壁２を完成させることができる。
【００１９】
＜ロ＞地盤内から地盤改良体を構築する方法（図３）
まず、伝播抑制壁２を構築する位置に溝２１又は立坑を掘削する。そして、掘削された溝２１又は立坑の内部から振動源３の真下方向に向けて地盤改良体１を構築する。上記したアンカー体を構築する方法であれば、掘削して形成した狭い空間であっても作業が可能である。
地盤改良体１を構築した後は、溝２１内に貯水ブロック２２などを積み上げて伝播抑制壁２を完成させる、あるいはその後、溝２１内に注水または余剰雨水を流入させて伝播抑制壁２を完成させる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の地盤の防振構造及びその構築方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞地盤改良体と伝播抑制壁、又は地盤改良体で囲まれた地盤内に振動を閉じ込める。このため、振動源から地盤に伝播した振動は限られた区域にのみ伝播され、周辺への振動の広がりを低減できる。
＜ロ＞振動源の側方から振動源の直下に向けて地盤改良体を構築する方法であれば、供用中の鉄道や道路などの下にも地盤の防振構造を構築できる。
＜ハ＞振動の伝播する区域を限定すればよいため、構築物の規模を小さくすることも可能である。このため、経済的に構築することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤の防振構造の実施例の説明図。
【図２】柱状改良部で地盤改良体を構築した地盤の防振構造の実施例の断面図。
【図３】地盤の防振構造の構築方法の実施例の説明図。
【図４】地盤改良体のみで構築した地盤の防振構造の実施例の断面図。
【図５】伝播抑制壁に設置する貯水ブロックの実施例の斜視図。
【図６】伝播抑制壁に設置する中空パイプの実施例の斜視図。
【図７】従来の地盤の防振構造の実施例の説明図。
【符号の説明】
１・・・地盤改良体
２・・・伝播抑制壁
２１・・溝
３・・・振動源
３１・・振動
４・・・地盤

Claims (6)

1. 地盤上の振動源から地盤を伝播する振動の周辺への広がりを低減させる地盤の防振構造であって、
   前記振動源から下方に離隔した位置に構築する地盤改良体と、
   前記地盤改良体の端部に接続して、上面が地表に接続する伝播抑制壁と、からなり、
   前記振動源から地盤に伝播する振動は、前記地盤改良体と前記伝播抑制壁に囲まれた地盤内で減衰することを特徴とする、
   地盤の防振構造。
2. 請求項１記載の地盤の防振構造において、
   前記地盤改良体は前記振動源の下方を最下点として、平面的に振動源中心から離れるに従って上方に配置される斜体であることを特徴とする、
   地盤の防振構造。
3. 請求項１又は２記載の地盤の防振構造において、
   前記地盤改良体は地盤に固化材を添加し撹拌して一体に構築する高剛性体、あるいは地盤を掘削した隙間にコンクリート若しくはモルタルを打設して一体に構築する高剛性体とし、
   前記伝播抑制壁は、空洞にするか又は低剛性体によって構築することを特徴とした、
   地盤の防振構造。
4. 地盤上の振動源から地盤を伝播する振動の周辺への広がりを低減させる地盤の防振構造であって、
   前記振動源の下方を最下点として、平面的に振動源中心から離れるに従って上方に配置される複数の斜体の下端を互いに接続させるとともに、該斜体の上端を地表に接続させて、前記振動源を平面的に囲むように連続させて一体とした地盤改良体を構築し、
   前記振動源から地盤に伝播する振動は地盤改良体に囲まれた地盤内で減衰することを特徴とする、
   地盤の防振構造。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の地盤の防振構造を構築する構築方法であって、
   固化材を添加しながら地盤を撹拌すること、あるいは地盤を掘削した隙間にコンクリート若しくはモルタルを打設することによって前記地盤改良体を構築し、
   前記振動源から離れた位置の地表から前記地盤改良体の端部に向けて前記伝播抑制壁を構築する、
   地盤の防振構造の構築方法。
6. 請求項１乃至３のいずれかに記載の地盤の防振構造を構築する構築方法であって、
   前記振動源から離れた位置の地表から下方に地盤を掘削して溝又は立坑を構築し、
   前記溝又は立坑の内部から前記振動源の真下方向に向けて前記地盤改良体を構築し、
   前記溝又は立坑に前記伝播抑制壁を構築する、
   地盤の防振構造の構築方法。

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