JP7474616B2 - 防振構造物 - Google Patents

Description

本発明の一実施形態は、防振構造物に関する。

一般に、工事現場で発生する振動や車両等の移動によって発生する振動に対する対策として、振動源と防振対象物との間の地盤に、空の溝を設けて振動の伝播を軽減する技術が知られている。しかしながら、空の溝を放置しておくと、時間とともに溝周囲の地盤が崩れるなどの不具合が生じ得る。その対策として、例えば、特許文献１には、振動源の周囲に溝を設け、その溝の中に間隔保持材を挿入した構造物が開示されている。間隔保持材は、溝の両側の壁面に接する抑え板と、両側の抑え板に介在させて配置した横断材とを備えている。

特開２００６－１２５１５１号公報

特許文献１に記載の防振構造物は、間隔保持材が抑え板と横断材との一体物で構成されているため、地中の振動を抑制するには、地中深くに間隔保持材を設置しなければならず、施工性が悪いという問題がある。また、両側の抑え板の間は、複数の横断材で接続されているため、振動が横断材を介して伝播してしまうという問題もある。

本発明の課題の一つは、振動の伝播を抑制しつつ施工性の高い防振構造物を提供することにある。

本発明の一実施形態における防振構造物は、地盤に埋設された第１板状部材と、前記第１板状部材と向かい合わせに、前記地盤に埋設された第２板状部材と、前記第１板状部材から前記第２板状部材に亘って前記地盤に設けられた空溝と、を有し、前記第１板状部材は、前記第２板状部材よりも深い位置まで埋設される。

前記第１板状部材、前記第２板状部材及び前記空溝は、振動源と防振対象物とを結ぶ直線上に配置され、前記第１板状部材は、前記振動源に近い側に配置されてもよい。

前記第２板状部材は、前記第１板状部材よりも剛性が低いものであってもよい。

前記第１板状部材の前記空溝に露出する面とは反対側の面は、掘削現場に面していてもよい。このとき、前記第１板状部材は、前記掘削現場の深さよりも深い位置まで埋設されていてもよい。

前記防振構造物は、前記空溝を覆う蓋部材をさらに有していてもよい。その際、前記蓋部材と前記第１板状部材及び前記第２板状部材との間には、緩衝部材が介在していてもよい。

前記第１板状部材及び前記第２板状部材は、シートパイルであってもよい。

本発明の第１実施形態の防振構造物の構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の防振構造物の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の防振構造物の構成を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態の変形例における防振構造物の構成を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態の変形例における防振構造物の構成を示す拡大図である。 本発明の第２実施形態の防振構造物の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例における防振構造物の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本明細書中において、「振動源」とは、地盤に振動を生じさせる領域を指す。振動源には、例えば、建築工事や土木工事が行われる建設現場、又は、道路、飛行場のような車両等の走行に伴う振動が発生する施設（交通機関）も含まれる。なお、振動源は、建設現場のような比較的広い領域を指す場合もあるし、杭打ち作業が行われている領域のように局所的に振動を生じる領域を指す場合もある。

本明細書中において、「防振対象物」とは、地盤を介して伝播する振動から保護する対象となる構造物を指す。防振対象物には、例えば、建築物、又は、遺跡等が含まれる。典型例としては、病院、マンション等の多数の人の居住空間となっている建築物や、精密機器が動作する工場等が挙げられる。

本明細書中において、「空溝」とは、地盤中に形成された空洞の溝、具体的には、振動源と防振対象物との間の地盤を物理的に離隔させる溝を意味する。したがって、溝の中に充填物が存在する場合は、「空溝」には含まれない。

本明細書中において、「掘削現場」とは、掘削作業を伴う建設現場を指す。例えば、基礎工事における掘削作業によって地盤に形成された窪み（掘削穴）も掘削現場に含まれる。掘削作業には、建設作業及び土木作業に伴う掘削作業が含まれる。

〔第１実施形態〕
［防振構造物の構成］
図１は、本発明の第１実施形態の防振構造物１０の構成を示す平面図である。図２は、本発明の第１実施形態の防振構造物１０の構成を示す断面図である。具体的には、図２は、図１に示す防振構造物１０をＡ－Ａ線で切った断面図に相当する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の防振構造物１０は、地盤１の上に位置する振動源２と防振対象物３との間に配置される。本実施形態において、振動源２は、工事現場で建設機械が作業する領域であり、防振対象物３は、マンションである。振動源２では、地盤１に対して振動が発生する。図２に示すように、振動源２で発生した振動は、地盤１の表面を進行する表面波２ａ及び地盤１の内部（地中）を進行する実体波２ｂとして地盤１を伝播する。本実施形態において、特に遮断することが望ましい振動は、周波数が２０Ｈｚ以下（好ましくは１０Ｈｚ以下）の振動、すなわち、人が不快に感じやすい振動である。

防振構造物１０は、地盤１に埋設された第１板状部材１１及び第２板状部材１２、第１板状部材１１と第２板状部材１２との間に設けられた空溝１３、並びに空溝１３を覆う蓋部材１４を含む。防振構造物１０は、振動源２から発生する振動が防振対象物３へ伝播することを抑制するための構造物である。図１に示すように、本実施形態の防振構造物１０は、振動源２に近い側の第１板状部材１１が、防振対象物３に近い側の第２板状部材１２よりも深い位置まで埋設された構成となっている。第２板状部材１２は、土圧によって空溝１３内に倒れ込むことがない位置（例えば、空溝１３の深さの倍程度の位置）まで、埋設されている。

第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、地盤１よりも剛性の高い材料で構成される部材である。本実施形態において、第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、シートパイル（鋼矢板）である。ただし、この例に限らず、土壁の山留に利用可能な部材であれば他の部材を用いてもよい。第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、振動源２と防振対象物３との間に、互いに向かい合わせに配置される。このとき、空溝１３の内部には、第１板状部材１１と第２板状部材１２とを連結するような部材が存在しない。すなわち、空溝１３は、第１板状部材１１から第２板状部材１２に亘って地盤１に設けられている。

第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、ともに空溝１３よりも深い位置まで埋設されている。また、第１板状部材１１は、第２板状部材１２よりもさらに深い位置まで埋設されている。すなわち、本実施形態では、第１板状部材１１の高さ（鉛直方向の長さ）が第２板状部材１２の高さよりも大きい。このように、振動源２に近い側の第１板状部材１１として、第２板状部材１２よりも高さのある部材を用いることにより、より深い範囲まで実体波２ｂの伝播を抑制することができる。

空溝１３は、第１板状部材１１と第２板状部材１２との間に設けられた溝である。本実施形態では、空溝１３の深さは２ｍであるが、この例に限られるものではない。空溝１３は、第１板状部材１１と第２板状部材１２とを向かい合わせに埋設した後、それらの間を掘削することにより形成される。そのため、図２に示すように、第１板状部材１１の一部及び第２板状部材１２の一部は、空溝１３に対して露出する。しかし、前述のとおり、第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、ともに空溝１３よりも深い位置まで埋設されているため、土圧によって空溝１３内に倒れ込むことはない。

図１に示すように、防振構造物１０は、細長い矩形形状（スリット形状）を有している。空溝１３の長手方向の長さは、特に制限はないが、空溝１３の端部における表面波２ａの廻り込みを防ぐのに十分な長さであることが望ましい。空溝１３の幅（長手方向に直交する方向の長さ）も、特に制限はなく、本実施形態では、略１ｍである。空溝１３の幅は、第１板状部材１１の空溝１３への露出面と第２板状部材１２の空溝１３への露出面との間の最短距離で近似してもよい。

本実施形態では、空溝１３を構成する土壁（側壁）のうち、振動源２と防振対象物３とを結ぶ直線上に位置する土壁に第１板状部材１１及び第２板状部材１２を設けた例を示している。しかし、この例に限らず、空溝１３の土壁すべてに板状部材を設けることも可能である。

蓋部材１４は、空溝１３を覆うように、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の上に設けられる。蓋部材１４は、空溝１３の中に人や車両等が転落しないようにする保護部材として機能する。また、蓋部材１４は、防振構造物１０の上に他の構造物を建設するための床材として機能させることもできる。そのため、蓋部材１４としては、人や車両等が乗っても十分に耐えられる程度の剛性を有していることが望ましい。本実施形態では、蓋部材１４は、鉄板である。しかし、この例に限らず、蓋部材１４の材質は、タイル、コンクリート、樹脂、金属、合金、木材等であってもよいし、これらを組み合わせてもよい。

図３は、本発明の第１実施形態の防振構造物１０の構成を示す拡大図である。図３（Ａ）は、防振構造物１０の平面拡大図であり、図３（Ｂ）は防振構造物１０の断面拡大図である。本実施形態では、蓋部材１４を介した振動の伝播を軽減するために、第１板状部材１１と蓋部材１４との間、及び、第２板状部材１２と蓋部材１４との間に、それぞれ第１緩衝部材１５ａ及び第２緩衝部材１５ｂを介在させている。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の頂部は、ほぼ地表面と同じ位置で切断されている。第１板状部材１１の頂部には第１緩衝部材１５ａが配置され、第２板状部材１２の上には第２緩衝部材１５ｂが配置される。蓋部材１４は、第１緩衝部材１５ａと第２緩衝部材１５ｂとの間に跨って配置される。これにより、蓋部材１４を用いて空溝１３を覆うことができる。

このように、防振構造物１０は、第１板状部材１１に伝わる振動が、第１緩衝部材１５ａによって直接的に蓋部材１４に伝達されない構成となっている。また、多少の振動が蓋部材１４を介して伝播したとしても、第２板状部材１２と蓋部材１４との間にも第２緩衝部材１５ｂが介在しているため、蓋部材１４から第２板状部材１２に伝わる振動を大幅に軽減することができる。

本実施形態では、第１緩衝部材１５ａ及び第２緩衝部材１５ｂとして、ゴム等の弾性部材を用いる。しかし、この例に限らず、第１緩衝部材１５ａ及び第２緩衝部材１５ｂとして、合成樹脂で構成される発泡緩衝材、エアークッション等の気泡緩衝材、ダンパー等の緩衝装置等を設けてもよい。なお、蓋部材１４は、必須の構成ではなく、必要に応じて省略してもよい。その場合は、当然のことながら第１緩衝部材１５ａ及び第２緩衝部材１５ｂも不要である。その場合、空溝１３に落ちないためのバリケード等を設けてもよい。

以上のとおり、本実施形態の防振構造物１０は、第１板状部材１１と第２板状部材１２とで空溝１３を挟んだ構造を有し、振動源２に近い側の第１板状部材１１が、第２板状部材１２よりも深い位置まで埋設されている。また、空溝１３の内部には、第１板状部材１１から第２板状部材１２に振動を伝達する部材が存在しない。このように、本実施形態の防振構造物１０は、少なくとも２枚の板状部材（具体的には、シートパイル）を地盤１の中に埋設した後、両者の間の地盤１を掘削するだけで形成することができるため、施工性に優れている。

また、空溝１３の内部を介した振動の伝達がないため、防振性能が高い上に、相対的に深くまで埋設された第１板状部材１１によって地中を伝播する実体波も大幅に抑制することができる。これにより、防振対象物３に伝播する振動レベル（ＪＩＳで定義する振動レベル）を、例えば５５ｄＢ以下（好ましくは５０ｄＢ以下）まで低減することが可能である。したがって、本実施形態によれば、振動の伝播を抑制しつつ施工性の高い防振構造物を提供することができる。

（変形例１）
本実施形態では、第１板状部材１１及び第２板状部材１２を同一の部材（具体的には、同一断面のシートパイル）とした例を示したが、この例に限らず、材料や断面の変更によって、第２板状部材１２を、第１板状部材１１よりも剛性の低い部材としてもよい。振動源２から遠い側の第２板状部材１２は、空溝１３の崩れを防ぐことができる程度の剛性があれば足りるからである。

（変形例２）
変形例２では、第１板状部材１１及び第２板状部材１２と蓋部材１４との間の緩衝部材の構成を、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した構成とは異なるものとした例について説明する。

図４は、本発明の第１実施形態の防振構造物１０ａの構成を示す拡大図である。図４（Ａ）は、防振構造物１０ａの平面拡大図であり、図４（Ｂ）は防振構造物１０ａの断面拡大図である。本変形例では、蓋部材１４を介した振動の伝播を軽減するために、第１板状部材１１及び第２板状部材１２と蓋部材１４との間に緩衝部材１５ｃを介在させている。

本変形例では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第１板状部材１１と第２板状部材１２との間に緩衝部材１５ｃを掛け渡し、その緩衝部材１５ｃの上に蓋部材１４が配置される。このとき、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の頂部を地盤１から僅かに突出させ、その突出部に跨るように緩衝部材１５ｃを被せる。これにより、蓋部材１４や緩衝部材１５ｃに対して横方向の力が加わっても、緩衝部材１５ｃの横方向へのずれを防止することができる。また、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の頂部が地盤１から突出しているため、空溝１３の内部への土砂やごみ等の侵入を防ぐことができる。

（変形例３）
変形例３では、第１板状部材１１及び第２板状部材１２と蓋部材１４との間の緩衝部材の構成を、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した構成とは異なるものとした例について説明する。

図５は、本発明の第１実施形態の防振構造物１０ｂの構成を示す拡大図である。図５（Ａ）は、防振構造物１０ｂの平面拡大図であり、図５（Ｂ）は防振構造物１０ｂの断面拡大図である。本変形例では、蓋部材１４ａを介した振動の伝播を軽減するために、第１板状部材１１及び第２板状部材１２と蓋部材１４との間に緩衝部材１５ｄ及び１５ｅを介在させている。

本変形例では、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、蓋部材１４ａにおける第１板状部材１１の上方に位置する部分に対し、緩衝部材１５ｄを設けておく。同様に、蓋部材１４ａにおける第２板状部材１２の上方に位置する部分に対し、緩衝部材１５ｅを設けておく。本実施形態では、蓋部材１４ａに対して、緩衝部材１５ｄ及び１５ｅを接着している。変形例２と同様に、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の頂部は地盤１から僅かに突出させてあり、その突出部に跨るように緩衝部材１５ｄ及び１５ｅを被せる。これにより、蓋部材１４ａや緩衝部材１５ｄ及び１５ｅに対して横方向の力が加わっても、緩衝部材１５ｄ及び１５ｅの横方向へのずれを防止することができる。また、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の頂部が地盤１から突出しているため、空溝１３の内部への土砂やごみ等の侵入を防ぐことができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態では、第１実施形態とは異なる構成を有する防振構造物２０について説明する。具体的には、本実施形態の防振構造物２０は、第１板状部材２１が、掘削現場の山留部材を兼ねている。本実施形態において、第１実施形態と同じ要素については同じ符号を用いることにより詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態の防振構造物２０の構成を示す断面図である。本実施形態の防振構造物２０は、第１板状部材２１、第２板状部材２２、空溝２３及び蓋部材２４を含む。本実施形態では、防振構造物２０に隣接して掘削現場４が存在し、第１板状部材２１が、掘削現場４の山留部材を兼ねている。つまり、第１板状部材２１は、掘削現場４と空溝２３との間の仕切り部材としても機能する。

掘削現場４は、第１板状部材２１と山留部材２５とで山留を構成している。図示は省略するが、図面の奥行き方向における掘削現場４の土壁にも板状部材が設けられている。つまり、掘削現場４を囲む山留部材のうち、少なくとも１つが防振構造物２０の第１板状部材２１と共通である。この場合、掘削現場４を囲む山留部材として、すべて同一サイズ（同一の高さ）のシートパイルを用いることができ、そのうちの１枚を防振構造物２０の第１板状部材２１に転用することができる。

図６に示すように、本実施形態において、掘削現場４の深さは、空溝２３の深さよりも深い。そのため、第１板状部材２１の空溝２３に露出する第１面２１ａとは反対側の第２面２１ｂは、第１面２１ａよりも大きな面積が掘削現場４に面している。この場合においても、第１板状部材２１は、掘削現場４の山留部材として機能できる深さまで埋設されている。言い換えると、第１板状部材２１は、掘削現場４の深さよりも深い位置まで埋設されているため、掘削現場４の山留部材として機能する。

以上のように、本実施形態の防振構造物２０の第１板状部材２１は、隣接する掘削現場４の山留部材を兼ねることができる。そのため、第１板状部材２１として、掘削現場４に用いるシートパイルを転用することができ、施工コストを低減することが可能である。

（変形例１）
図７は、本発明の第２実施形態の変形例１における防振構造物３０の構成を示す断面図である。本変形例の防振構造物３０は、第１板状部材３１、第２板状部材３２、空溝３３及び蓋部材３４を含む。本変形例では、図６に示す例とは異なり、空溝３３の深さの方が、掘削現場４ａの深さよりも深い。この場合においても、第１板状部材３１は、掘削現場４ａの山留部材を兼ねることができる。

図７に示す例では、空溝３３の方が掘削現場４ａよりも深いため、例えば、第１板状部材３１、第２板状部材３２及び山留部材３５を同一サイズ（同一の高さ）とすることができる。そのため、掘削現場４ａと防振構造物３０とに使用するシートパイルを共通化することができ、施工コストをさらに低減することが可能である。

本発明の実施形態及びその変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。上述した実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１…地盤、２…振動源、２ａ…表面波、２ｂ…実体波、３…防振対象物、４、４ａ…掘削現場、１０、１０ａ、２０、３０…防振構造物、１１、２１、３１…第１板状部材、１２、２２、３２…第２板状部材、１３、２３、３３…空溝、１４、２４、３４…蓋部材、１５ａ…第１緩衝部材、１５ｂ…第２緩衝部材、１５ｃ、１６…緩衝部材、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２５、３５…山留部材

Claims (7)

1. 地盤に埋設された第１板状部材と、
   前記第１板状部材と向かい合わせに、前記地盤に埋設された第２板状部材と、
   前記第１板状部材から前記第２板状部材に亘って前記地盤に設けられた空溝と、
   前記第１板状部材と前記第２板状部材との間に架け渡された緩衝部材と、
   前記緩衝部材の上に配置され、前記空溝を覆う蓋部材と、
   を有し、
   前記第１板状部材及び前記第２板状部材は、前記地盤から突出する突出部を有し、
   前記緩衝部材は、弾性部材、発泡緩衝材、気泡緩衝材、及び緩衝装置のいずれかであるとともに、前記突出部に跨るように被せられている、防振構造物。
2. 前記第１板状部材は、前記第２板状部材よりも深い位置まで埋設される、請求項１に記載の防振構造物。
3. 前記第１板状部材、前記第２板状部材及び前記空溝は、振動源と防振対象物とを結ぶ直線上に配置され、
   前記第１板状部材は、前記振動源に近い側に配置される、請求項１又は２に記載の防振構造物。
4. 前記第２板状部材は、前記第１板状部材よりも剛性が低い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の防振構造物。
5. 前記第１板状部材の前記空溝に露出する面とは反対側の面は、掘削現場に面している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の防振構造物。
6. 前記第１板状部材は、前記掘削現場の深さよりも深い位置まで埋設される、請求項５に記載の防振構造物。
7. 前記第１板状部材及び前記第２板状部材は、シートパイルである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の防振構造物。

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