JP4915580B2 - 地盤振動伝播抑制構造の造成方法 - Google Patents

Description

本発明は地盤振動伝播抑制構造の造成方法に係り、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を効率よく造成する方法に関する。

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。

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の間を仕切るように、図５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。

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）。
特開２００１−９８５７４公報参照。 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６月２４日］＜URL：http://www.fudotetra.co.jp/release/fudo/news20040728.html＞

ところで、図５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。

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。

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、浮力を有するガスクッションを溝内の定位置に固定するために、あらかじめ施工された鋼矢板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、引き抜き可能な芯材を溝内に並列配置して、ソイルセメント壁体を構築し、ソイルセメントの固化後に芯材を除去し、並列した空溝を溝内に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の造成方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は振動発生源と、その影響を受ける施設との間の地盤の所定範囲に掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、個別の袋状部に円筒形芯材を収容可能な袋状シートを前記連続溝の延長方向に面状に設けて前記各袋状部に円筒形芯材を収容し、前記固化材が自立強度に達した後に、前記円筒形芯材を前記袋状部から引き抜き、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形空隙を列設したことを特徴とする。

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掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、円筒形芯材を収容した袋状シートを前記連続溝の延長方向に並べて沈埋し、前記固化材が自立強度に達した後に、前記円筒形芯材を前記袋状部から引き抜き、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形空隙を列設したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造の造成方法。

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掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、円筒形芯材を収容した袋状シートを前記連続溝の延長方向に並べて沈埋して前記円筒形芯材を前記袋状シートから引き抜く際に発生する空隙に低弾性充填材を置換充填し、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形低弾性充填体を列設したことを特徴とする。

前記袋状シートは、巻き取り状態で前記連続溝の固化材内に沈埋され、固化材内を前記連続溝の延長方向に沿って展開させることが好ましい。

前記円筒形空隙に、低弾性充填材が充填して地盤振動伝播抑制構造壁体を構築することが好ましい。

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地中壁に、簡易な施工法により地盤振動伝播抑制構造としての空溝を形成することができ、この空溝による伝播振動エネルギー吸収により、前記振動発生源から施設等への振動伝播を確実に減衰させることができる。

以下、本発明の地盤振動伝播抑制構造の造成方法を実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の地盤振動伝播抑制構造としての地中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地中壁体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地中壁体１０により、その振動がほとんど吸収され、地中壁体１０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。

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、地中壁体１０は振動発生源１から約６０ｍの位置に、幅Ｗ＝８０ｍ，壁厚Ｂ＝１m、壁体長Ｌ＝１２mの規模からなる。この地中壁体１０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１０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。

以下、地盤振動伝播抑制構造としての地中壁体１０の施工方法の第１実施例について、図２（ａ），（ｂ）、図３各図を参照して説明する。
図２（ａ）は、本実施例によって施工された空溝１１を連続配置した地盤振動伝播抑制構造の地中壁体１０の表面の一部を示した部分斜視図である。同図に示したように、円筒形状をなした空溝１１の周面には、隣接する空溝１１を連続するように埋設された樹脂製袋状シート１２が密着した状態にあり、地盤振動の伝播を抑制するとともに、壁体１０に遮水効果が付加されている。図２（ｂ）は図２（ａ）に示した空溝１１内に低弾性充填材としてのＥＰＳビーズを充填した地盤振動伝播抑制構造壁体の表面の一部を示した部分斜視図である。これらの地盤振動伝播抑制構造壁体の施工手順について、以下説明する。

図３（ａ）は、公知の地中壁体構築工法により造成されたソイルセメント壁体の一部を地盤面で鉛直な面で切って模式的に示した地盤断面図である。この種の工法では、所定壁体１０となる溝掘削を行うのと並行して、掘削した土質材料にセメント系固化材を混入させた未固化材料（以下、本実施例ではソイルセメント１４で代表する。）を、掘削装置の掘削刃部が回転して掘削された領域に戻る部分に供給され、この混合物が溝で硬化することにより、溝内を安定液等で保持することなく、溝掘削と同時に連続した地中壁体１０を構築することができる。次いで、ソイルセメント１４が固化する前に、図３（ｂ）に示したようなロール状に巻かれていた樹脂製袋状シート１２をソイルセメント１４内に巻きを解くようにして横引きして展開する。この樹脂製袋状シート１２の横引き展開には、公知技術としての「ラテナビウォール工法」で使用されるシート展開装置を用いることができる。

この樹脂製袋状シート１２は図３（ｃ）に展開した状態を示したように、所定の高さ（深さ）を確保した２枚の原反シートを所定間隔に熱溶着した合着部１２ａで仕切ることで、筒状部が横方向に連続した袋状シート１２で、本実施例では、各部は有底筒状になっている。素材としては、袋状を成形可能な熱可塑性樹脂であって、強度、耐久性を有する、低密度ポリエチレン系ポリオレフィンシートが用いられているが、ポリウレタン系シート、ポリプロピレン系ポリオレフィンシートも好適である。

樹脂製袋状シート１２は、所定間隔をあけて合着部１２ａで袋状部が仕切られた連続シートとして製造されるが、各袋状部は、図３（ｄ）に示したような円筒形芯材が余裕をもって挿入できるような円周長となる幅に設定されている。シート高さ（深さ）は、地中壁体１０の壁体高さ（溝深さ）とほぼ等しく設定されている。本実施例では、５本の円筒形芯材２０を挿入可能なシート全長が示されているが、その長さは地中壁体１０の壁体長に合わせて適宜設定できる。また、図３（ｂ）に示したように、当初形状はロール状に巻き取りしておいてもよいし、袋の幅単位で蛇腹状に折り畳んだ状態にしておき、地中壁体１０内に沈埋して図３（ｃ）に示したように横引き展開することが好ましい。なお、円筒形芯材２０を地中壁体１０の厚さ方向のほぼ中心位置に保持可能であれば、樹脂製袋状シート１２の底部を閉じない筒状体としてもよい。

図３（ｃ）に示したように、地中壁体１０内に袋状シート１２が展開された状態で、円筒形芯材２０を各袋状部に挿入する。この円筒形芯材２０は、本実施例では、一般構造用円形鋼管が用いられている。鋼管の底部先端は円錐形状に加工されており、硬化していないソイルセメント１４の側圧を受けて密着した状態にある袋状部を押し広げて円筒形芯材２０を挿入しやすいようになっている。円筒形芯材２０としては、未硬化状態のソイルセメント１４の側圧に対して変形しない程度の強度を有するつる巻き管や耐水性ボイド管等を使用することも可能である。

図３（ｄ）には、３本目の円筒形芯材２０が挿入されている状態が示されているが、全部の袋状部に円筒形芯材２０を挿入し、ソイルセメント１４の硬化まで養生する。その後、円筒形芯材２０を除去する。このとき、ソイルセメント１４が硬化しているので、円筒形芯材２０には側圧が作用せず、また袋状シート１２でソイルセメント１４と円筒形芯材２０とは縁が切られているので、円筒形芯材２０の自重分の引き上げ力を有する揚重装置で円筒形芯材２０をソイルセメント１４地中壁体１０から抜き取ることができる。図３（ｅ）は円筒形芯材２０の最後の１本を撤去する状態を示している。最終的に図３（ｆ）に示したように、円筒形芯材２０が引き抜かれた袋状部には、周囲のソイルセメント１４が硬化した壁体１０の延長方向に沿って列状に配置された空溝１１が形成される。このようにして連続した空溝１１が形成された地中壁体１０は、この空溝１１部分の構成により、地盤を伝播する粗密波を有効に遮断可能な地盤振動伝播抑制構造として機能する。

なお、空溝１１を有することで地盤振動伝達抑制構造として機能するが、空溝１１内に低弾性充填材１３を満たすことも好ましい。低弾性充填材１３としては、直径１mm〜１０cmの各種寸法からなる略小球状に成形された発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）ビーズ、合成ゴムビーズ等を用いることができる。このときの直径の異なるビーズを適当な比率で混合することで、各ビーズ間の隙間を小さな直径のビーズが塞ぐので、低弾性充填材１３の充填密度を高めることができる。このとき低弾性充填材１３は、ビーズ状体でなく、所定の粒度分布で混合された、不整形な発泡ポリウレタン材や発泡ポリスチレン材料を使用することも好ましい。この場合、角張った形状で、様々な寸法（粒度分布）の不整形材料を混在させることにより、各部材間のインタラクション（噛み合い）効果によって、自立性が向上する。その後、充填材の上面を覆うように客土することにより、地中壁体１０はメンテナンスフリー構造体として供用することができる。

以下、地盤振動伝播抑制構造としての地中壁体１０の施工方法の第２実施例について、図３各図を参照して説明する。図２（ｃ）は、第２実施例によって施工された地盤振動伝播抑制構造の地中壁体１０の表面の一部を示した部分斜視図である。本実施例の方法では、同図に示したように、地中壁体１０内に独立して形成された円筒形状空溝１１内に低弾性充填材１３が密実に充填された構成からなる。以下、この地盤振動伝播抑制構造壁体１０の施工手順について説明する。
図４（ａ）は、図３（ａ）と同じく、公知の地中壁体構築工法により造成された地中壁体１０の一部を地盤面で鉛直な面で切って模式的に示した地盤断面図である。本実施例では、次いで、地中壁体１０が固化する前に、図４（ｂ）に示したような、円筒形芯材２０を収容した樹脂製袋状シート１５を、地中壁体１０内に、その全体が位置するように沈埋する。

この樹脂製袋状シート１５は、図４（ｂ）内で示したように、所定の高さ（深さ）のシートの端部を袋状となるように熱溶着した有底筒状袋状シート１５である。樹脂製袋状シート１５は、それぞれ１本の円筒形芯材２０が余裕をもって挿入できるような円周長となるように幅が設定された封筒状に製造されている。シート高さ（深さ）は、地中壁体１０の壁体高さ（溝深さ）とほぼ等しく設定されている。そして、図４（ｂ），（ｃ）に示したように、地中壁体１０の全長にわたり、各円筒形芯材２０は所定本数が並べられたときに、図示しない位置保持治具を介してそれぞれの間隔が保持されるようにすることが好ましい。本実施例では、地中壁体１０内に５本の円筒形芯材２０を沈埋したが、図４（ｂ）は、その４本目の円筒形芯材２０を沈埋している状態を示している。シートの素材としては、第１実施例と同様に、成形可能な熱可塑性樹脂であって、強度、耐久性を有する、低密度ポリエチレン系ポリオレフィンシートが用いられているが、ポリウレタン系シート、ポリプロピレン系ポリオレフィンシートも好適である。

本実施例では、第１実施例と異なり、空溝１１内を低弾性充填材１３を満たした地盤振動伝達抑制構造とした。その低弾性充填材１３を充填する工程に関して、ソイルセメント１４の固化状態に応じた２パターンの施工手順を想定している。

第１の手順では、図４（ｃ−１），（ｄ−１）に示したように、地中壁体１０内に沈埋された５本の円筒形芯材２０の周囲のソイルセメント１４が固化し、自立強度に達した状態で、樹脂製袋状シート１５内から円筒形芯材２０のみを引き抜く。このとき樹脂製袋状シート１５はソイルセメント１４と一体となり、壁体１０中に残置され、第１実施例で示したものと同様の空溝１１が形成される。さらに自立した各空溝１１内に低弾性充填材１３を密実に充填することにより、地盤振動伝達抑制構造壁体１０が完成する。なお、この施工例の場合には、空溝１１の形成時にすでにソイルセメント１４が自立強度に達しているので、地盤振動伝播抑制構造壁体１０として空溝１１をそのまま残した構造としてもよいことはいうまでもない。

第２の手順では、図４（ｃ−２），（ｄ−２）に示したように、地中壁体１０内に沈埋された５本の円筒形芯材２０の周囲のソイルセメント１４が固化しないうちに、樹脂製袋状シート１５内から円筒形芯材２０のみを引き抜く。この芯材の引き抜き作業と並行して円筒形芯材２０が引き抜かれて形成されたシート内の空間に低弾性充填材１３を置換するように充填していく。このとき低弾性充填材１３は比較的高密度に充填し、未固化のソイルセメント側圧に十分抵抗し、円筒形芯材２０によって形成された空溝形状が確保されるようにする。そして円筒形芯材２０が完全に引き抜かれると、各空溝１１は低弾性充填材１３で置換され、低弾性充填材１３が密実に充填された地盤振動伝達抑制構造壁体１０が完成する。

本発明の振動伝播抑制構造の造成方法により設けられた振動伝播抑制構造壁体の配置構成例とその振動伝播状態を模式的に示した説明図。 図１に示した振動伝播抑制構造壁体の地中壁体の構成例を示した壁体部分斜視図。 第１実施例による地中壁体の施工手順を示した作業手順フロー図。 第２実施例による地中壁体の施工手順を示した作業手順フロー図。 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

１ 振動発生源
３ 地盤
１０ 振動伝播抑制部材（地中壁体）
１１ 空溝
１２，１５ 樹脂製袋状シート
１３ 低弾性充填材
２０ 円筒形芯材

Claims (5)

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掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、個別の袋状部に円筒形芯材を収容可能な袋状シートを前記連続溝の延長方向に面状に設けて前記各袋状部に円筒形芯材を収容し、前記固化材が自立強度に達した後に、前記円筒形芯材を前記袋状部から引き抜き、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形空隙を列設したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造の造成方法。
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掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、円筒形芯材を収容した袋状シートを前記連続溝の延長方向に並べて沈埋し、前記固化材が自立強度に達した後に、前記円筒形芯材を前記袋状部から引き抜き、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形空隙を列設したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造の造成方法。
3. 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掘削された連続溝内に固化材を満たして壁体を造成する際に、該固化材が未固化状態のうちに、円筒形芯材を収容した袋状シートを前記連続溝の延長方向に並べて沈埋して前記円筒形芯材を前記袋状シートから引き抜く際に発生する空隙に低弾性充填材を置換充填し、前記壁体内に壁体の延長方向に複数の円筒形低弾性充填体を列設したことを特徴とする地盤振動伝播抑制構造の造成方法。
4. 前記袋状シートは、巻き取り状態で前記連続溝の固化材内に沈埋され、固化材内を前記連続溝の延長方向に沿って展開されることを特徴とする請求項１に記載の地盤振動伝播抑制構造の造成方法。
5. 前記円筒形空隙に、低弾性充填材が充填されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤振動伝播抑制構造の造成方法。

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