振動低減構造および振動低減構造の構築方法
【課題】軟弱地盤等でも適用可能な、交通路などの騒音・振動対策を実施できる振動低減構造等を提供する。
【解決手段】軟弱地盤である地山３の上に剛性補強体５を配置する。剛性補強体５の上に、路盤１３、道床１５を構築し、道床１５の上に枕木１７、レール１９を設置して鉄道の軌道とする。剛性補強体５は、面状補強材７と、面状補強材７の上面に格子状に配置された筒体９と、筒体９の内部に充填された流動性固化材１１とからなる。筒体９は、レール１９の進行方向に沿って配置される縦断筒体９ａと、縦断筒体９ａと略直角方向に配置される横断筒体９ｂとを含む。縦断筒体９ａ同士の間隔２７は、枕木１７の長さ２１以下に設定する。
【解決手段】軟弱地盤である地山３の上に剛性補強体５を配置する。剛性補強体５の上に、路盤１３、道床１５を構築し、道床１５の上に枕木１７、レール１９を設置して鉄道の軌道とする。剛性補強体５は、面状補強材７と、面状補強材７の上面に格子状に配置された筒体９と、筒体９の内部に充填された流動性固化材１１とからなる。筒体９は、レール１９の進行方向に沿って配置される縦断筒体９ａと、縦断筒体９ａと略直角方向に配置される横断筒体９ｂとを含む。縦断筒体９ａ同士の間隔２７は、枕木１７の長さ２１以下に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通路などの振動低減構造および振動低減構造の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道沿線等においては、車両の通行に伴う振動や騒音への対策が重要とされている。このような対策としては、（１）床版とバラストとの間に不凍性の粘性液状体を封入した遮音マットを設け、鉄道車両の走行時にレール側から床版側に伝播されるエネルギーを減衰させて騒音を減少させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
他に、（２）タイヤチップを充填した下部容器本体に蓋体を被せた後、容器上に覆土帽子層を形成し、さらに覆土帽子層上に道路基礎層や鉄道軌道を形成して、車両や電車から発せられる交通振動を低減するものがある（例えば、特許文献２参照）。また、（３）土のうを地中に配置し、これにより振動を減衰させる方法などもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０８５３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３３６４２号公報
【特許文献３】特許第３７８３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、軟弱地盤上に鉄道のレール等の交通路を構築する際、軟弱地盤を補強して路盤支持力を確保し、その上に道床を設ける構造が用いられる場合がある。図８に示す例では、軟弱地盤である地山１０１の所定深さをセメント等により固化させるセメント安定処理工法等により改良し、所定厚さの改良体１０３を形成する。そして、改良体１０３の上に道床１０５を構築し、道床１０５上に枕木１０７を設置する。さらに、枕木１０７上にレール１０９を敷設する。
【０００６】
しかしながら、この方法は、軟弱地盤を改良しその路盤支持力を確保できるものの、振動や騒音については考慮されていない。軟弱地盤上に鉄道のレール等の交通路を構築する場合であっても、鉄道等車両の通過に伴う振動や騒音を低減することは重要である。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、軟弱地盤等でも適用可能な振動低減機能を有する構造の構築方法により、交通路などの騒音・振動対策を実施できる振動低減構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造であって、地盤上に配置される、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体と、前記剛性補強体の上に設けられる所定の厚さの砕石層と、を具備することを特徴とする振動低減構造である。
【０００９】
前記所定の厚さは、０．３ｍ以上であることが望ましい。
なお、上記の砕石層は、例えば砕石（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５００１）を転圧して構築される。
【００１０】
また、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマット、あるいは力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のような振動減衰部材を配置してもよい。
【００１１】
第１の発明の振動低減構造は、例えば鉄道の軌道の下方に設けられ、前記砕石層の上に道床が設けられ、前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１２】
第２の発明は、周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造の構築方法であって、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体を、地盤上に配置する工程（ａ）と、前記剛性補強体の上に所定の厚さの砕石層を構築する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とする振動低減構造の構築方法である。
【００１３】
また、前記所定の厚さは、０．３ｍ以上であることが望ましい。
さらに、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマット、あるいは力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のような振動減衰部材を配置してもよい。
【００１４】
上記の振動低減構造を仮設のものとする場合、第２の発明の振動低減構造の構築方法は、前記砕石層、前記剛性補強体を撤去する工程（ｃ）を更に具備し、前記剛性補強体を撤去する際、前記剛性補強体を切断する。
【００１５】
例えば、前記剛性補強体は鉄道の軌道の下方に配置され、前記砕石層の上に道床が設けられ、前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１６】
上記の構成により、地盤の上部に剛性補強体を配置することで、流動性固化材が充填された筒体、および面状補強材を通じて剛性補強体上の構造の荷重が偏ることなく広く地盤に分散支持されるので、軟弱地盤であっても地盤の支持力を確保でき、剛性補強体上の構造を質量の大きなものとすることができる。そのため、振動時には質量の大きな構造体を揺らすこととなり、振動エネルギーが消費されるとともに、剛性補強体とその下部の地盤とは縁が切れているため、振動時には、剛性補強体の上部層が下部の地盤に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーを低減することができる。
【００１７】
また、剛性補強体の上部の砕石層としては、０．３ｍ以上の厚さとすることが望ましく、これにより剛性補強体とその上部の砕石層により振動低減効果を発揮させることができる。砕石層の厚さを０．７ｍ以上とした場合には、さらに顕著な振動低減効果が表れる。
また、上下の縦断筒体と横断筒体の接触面に力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のごとき振動減衰部材を配置して、振動時の縦断筒体と横断筒体の摺動等において振動エネルギーを吸収させ、周辺への地盤振動伝播を低減させることができる。
【００１８】
振動低減構造は例えば鉄道の軌道の下部構造として適用することができ、その場合枕木およびレールにより上段の井桁構造が形成される。また、横断筒体および縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。上段の井桁構造および下段の井桁構造による上載荷重の分散に起因する高い支持性能が得られ、軌道下部構造の質量を大きくし、剛性補強体による振動低減効果を高めることができる。また、縦断筒体同士の配置間隔を、枕木の長さ以下に設定することで、車両の通過時に伝播する応力を多くの縦断筒体で分担させ広く荷重を分散させ軌道下部構造の質量を大きくし、剛性補強体による振動低減効果を高めることができる。さらに、剛性補強体の設置位置がレール軸方向に直交する方向にずれた場合にも、縦断筒体で上部荷重を確実に分散させることができる。上記の観点からは、格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の振動低減構造は本設の構造として適用できる他、仮設の構造とすることができる。剛性補強体はこれを切断して細かく分割し撤去、運搬ができるので、撤去作業を容易かつ迅速に行なうことができる。剛性補強体は切断により撤去できるので、騒音や粉塵の問題も生じない。さらに、面状補強材および筒体は、可撓性を有するので、折り畳んだり巻き取ったりした状態で現場まで運搬し、これを広げて設置できるので、運搬、施工作業も容易である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軟弱地盤等でも適用可能な、交通路などの騒音・振動対策を実施できる振動低減構造等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】振動低減構造１の鉛直方向の断面図
【図２】剛性補強体５を地山３に設置した状態を示す図
【図３】振動低減構造１の構築方法を示す図
【図４】振動の計測状況を示す図
【図５】振動レベルの算出結果を示す図
【図６】加振実験の条件を示す図
【図７】加振実験の結果を示す図
【図８】従来の交通路の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の振動低減構造等の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
まず、図１、図２を参照して、本発明の第１の実施形態である振動低減構造１の構成について説明する。図１は、振動低減構造１を示す鉛直方向の断面図である。図２は、剛性補強体５を地山３に設置した状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態の振動低減構造１は、鉄道の軌道に適用される。
【００２４】
図１に示すように、振動低減構造１は、地山３の上に配置され、剛性補強体５、路盤１３等からなる。振動低減構造１は鉄道の軌道下部に適用されており、図１に示すように、路盤１３の上には、道床１５、枕木１７、レール１９等が設けられる。
【００２５】
地山３は、図２等に示すように、地面３０を所定深さ溝状に掘削した掘削部３２の下部の地盤であり、本実施形態では軟弱地盤である。
【００２６】
図１、図２に示すように、剛性補強体５は、地山３の上に配置される。剛性補強体５は、面状補強材７、筒体９、流動性固化材１１等からなる。剛性補強体５は、例えば、掘削部３２の幅に合わせた幅で配置される。
【００２７】
面状補強材７は、透水性および可撓性を有するシートやネット等の面状の部材であり、例えば合成繊維の織布によるシートを用いることができる。
【００２８】
筒体９は、面状補強材７の上面に格子状に配置される。筒体９は可撓性を有し、例えば合成繊維の筒状織物などが用いられる。筒体９は、例えば面状補強材７の上面側にコードやベルト等の結合部材（不図示）で結び付けられ取り付けられるが、予め面状補強材７の上面側に縫合されていてもよい。
【００２９】
図２に示すように、筒体９は、縦断筒体９ａと横断筒体９ｂを含み、これらが格子状に配置される。縦断筒体９ａは、交通路の進行方向に沿って、即ち、図１に示すレール１９の軸方向に沿って配置される。横断筒体９ｂは、水平面において縦断筒体９ａと略直角方向に、すなわち、水平面において図１に示すレール１９の軸方向と略直交する方向に配置される。図２では縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの交差部で縦断筒体９ａが横断筒体９ｂを乗り上げるように配置されているが、横断筒体９ｂが縦断筒体９ａを乗り上げるように配置されていてもよい。これらの場合には、振動に伴い縦断筒体９ａと横断筒体９ｂとが摺動等するが、その上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体等の振動減衰性能の高い振動減衰部材（不図示）を配置してもよい。なお、上記の交差部で縦断筒体９ａと横断筒体９ｂを内部空間同士が連通するようにつなぎ合わせてもよい。
【００３０】
縦断筒体９ａ同士が配置される間隔２７は、レール１９を走行する車両の車輪間隔程度、すなわち図１に示す枕木１７の長さ２１以下に設定される。また、横断筒体９ｂ同士が配置される間隔２９は、縦断筒体９ａ同士の間隔２７より大きく設定される。本実施形態では、間隔２７は約１．０ｍであり、間隔２９は約１．５ｍである。なお、間隔２７の設定では掘削部３２の幅を考慮し、例えば掘削部端部に配置される筒体９の設置間隔は必ずしも他と等しくなくともよい。
【００３１】
流動性固化材１１は、例えばモルタルであり、筒体９の内部に充填された後、固化する。流動性固化材１１が固化すると、筒体９が剛性を有することになり、剛性補強体５上の荷重を筒体９および面状補強材７を通じて地山３に広く分散させ伝達させることができるようになる。
【００３２】
路盤１３は、剛性補強体５の上に所定の厚みで構築される。路盤１３は、転圧により締め固めた砕石（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５００１）等で形成される砕石層である。その厚みは、振動低減の目的に応じて、０．３ｍ以上となるように定める。砕石層の厚さについては後述する。ただし、上記の振動低減部材を配置する際には、砕石層の厚さを０．３ｍ未満とすることも可能である。
【００３３】
道床１５は、路盤１３の直上に形成される。道床１５は、砕石や砂利等で構築される。
【００３４】
枕木１７は、道床１５の上部に設置される。
レール１９は、枕木１７の上面に、水平面においてレール軸方向と直交する方向に所定の間隔で１対設置される。
【００３５】
振動低減構造１では、下から順に、面状補強材７、筒体９（横断筒体９ｂ、縦断筒体９ａ）、路盤１３（砕石）、道床１５、枕木１７、レール１９が配置され、筒体９（横断筒体９ｂと縦断筒体９ａ）により下段の井桁構造２２ｂが、枕木１７とレール１９とで上段の井桁構造２２ａが形成される。
【００３６】
次に、振動低減構造１を適用した軌道の構築方法について、図２、図３を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すような、振動低減構造１を適用した軌道を構築するには、まず、図２に示すように、地面３０を所定の深さおよび幅で溝状に掘削して掘削部３２を形成する。掘削部３２の下方の地山３は軟弱地盤である。次に、面状補強材７を、掘削部３２の底面３１に敷設する。その後、筒体９を面状補強材７の上面に格子状に配置し面状補強材７と結び付け、筒体９の内部に流動性固化材１１を充填する。なお、筒体９を構成する上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの接触面に、ゴムマット等の振動減衰性能の高い振動減衰部材（不図示）を配置してもよい。
この状態を示す断面の例が図３（ａ）である。
面状補強材７や筒体９は、可撓性の高い織布等で構成され、折り畳むあるいは巻き取る等した状態で施工現場まで運搬し、施工現場ではこれを広げて配置できるので、運搬および設置の作業が容易でありこれを迅速に行なうことができる。
【００３８】
筒体９の内部に流動性固化材１１を充填して所定の日時が経過し、流動性固化材１１の固化が完了すれば、図３（ｂ）に示すように、剛性補強体５の上部に、砕石等による路盤１３を構築する。砕石等は転圧し締め固められる。
【００３９】
そして、図３（ｃ）に示すように、路盤１３上に、砕石や砂利等により道床１５を構築し、道床１５の上部に枕木１７を設置し、枕木１７上にレール１９を敷設する。この状態が図１に対応する。振動低減構造１を、本設の軌道に適用する場合は、このようにして振動低減構造１の構築を完了する。
【００４０】
振動低減構造１は、この他仮設の軌道にも適用でき、その撤去も容易である。
即ち、振動低減構造１を撤去する際には、まず、図３（ｄ）に示すように、レール１９、枕木１７、道床１５、路盤１３を除去する。路盤１３は、砕石を取って除去する。
【００４１】
その後、図３（ｅ）に示すように、剛性補強体５を撤去する。剛性補強体５は切断して細かく分割して撤去する。従って、剛性補強体５の撤去が容易かつこれを迅速に行なうことができ、騒音や粉塵も生じない。そして、撤去後の剛性補強体５の運搬等も容易である。例えばセメント安定処理を行った改良体を撤去する際には、これをブレーカー等で破砕する必要があり、時間やコストが掛かり騒音や振動が発生するなどの問題があるが、剛性補強体５は上記のように撤去が容易な点等でも有利である。
【００４２】
次に、振動低減構造１を適用した軌道における振動計測の実験結果について説明する。図４は、振動の計測状況を示す図である。図４の（ａ）図は、振動低減構造１を適用した領域における計測状況を示す図、図４の（ｂ）図は、従来のセメント安定処理による改良体４１を適用した領域における計測状況を示す図である。
【００４３】
図４の（ａ）図に示す振動低減構造１を適用した領域と、図４の（ｂ）図に示す改良体４１を適用した領域は、同じ軌道に沿った区間であり、レール間隔方向にほぼ同じ幅である。振動低減構造１および改良体４１の下方の地盤は、軟弱地盤である。振動計測は、両領域に対して同じ位置関係の、ホーム２４下方の計測地点２３、３７で行なわれた。なお、枕木１７の下方の道床１５の厚さは０．４ｍであり、道床１５の側方には、側溝２６が位置する。
【００４４】
図４の（ａ）図に示す領域では、レール１９および枕木１７が設置された道床１５の直下に振動低減構造１が構築される。路盤１３の厚さは０．４ｍであり、計測地点２３と軌道（一対のレール１９間の中央部）との離隔２５は、４．０ｍである。
【００４５】
図４の（ｂ）図に示す領域では、レール１９および枕木１７が設置された道床１５の直下に改良体４１が構築される。改良体４１は、従来のセメント安定処理工により構築される。改良体４１の厚さは１．０ｍであり、計測地点３７と軌道との離隔３９は、上記と同様に、４．０ｍである。
【００４６】
振動の計測は、鉄道車両の通過時に、図４の（ａ）図に示す計測地点２３、図４の（ｂ）図に示す計測地点３７において、加速度計とデータレコーダを用いて行なった。そして、加速度計で計測した（鉛直方向の）振動加速度の実効値ａ（ｍ／ｓ２）より下記式（１）で振動加速度レベル（ＶＡＬ）を算出し、
ＶＡＬ＝２０ｌｏｇ１０（ａ／ａ０）…（１）
振動加速度レベル（ＶＡＬ）に対し周波数ごとに人間の感度に応じた重み付け係数（相対レスポンス）を用いた人体感覚補正を行なって、振動レベル（ｄｂ）を算出した。なお、式（１）でａ０は基準加速度値であり、例えばａ０＝１０−５（ｍ／ｓ２）である。
【００４７】
図５は、振動レベルの算出結果を示す図である。横軸は振動レベルの値、縦軸は各振動レベルが観測された頻度を示す。データ３３は、図４の（ａ）図に示す、剛性補強体５（振動低減構造１）が設置された区間での結果を示す。データ３５は、図４の（ｂ）図に示す、従来の改良体４１が設置された区間での結果を示す。
図５より、振動低減構造１を用いた領域では、従来の改良体４１を用いた領域と比較して、６〜８（ｄｂ）の振動低減効果が平均的に得られているという知見が得られた。
【００４８】
振動低減構造１を用いたことにより、軌道下部の路盤１３等の構造を質量の大きなものとできたため、車両通過時に質量の大きな構造体を揺らすこととなり、これにより振動エネルギーが消費される。また、剛性補強体５とその下部の地盤とは縁が切れているため、振動時には剛性補強体５の上部層が下部の地盤に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。上記の結果は、このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーが低減されたためと考えることができる。
これに対し、一般的なセメント安定処理による改良体４１は上記の路盤１３の砕石等よりは単位重量が小さく、軌道下が軽量な構造となりやすい。この点、振動低減構造１では、比較的薄厚の構造で振動低減に必要な下部構造の質量を得ることができる。加えて、改良体４１は下部の地盤と完全に縁が切れることもないので、振動エネルギーが外部に伝播しやすいものと考えられる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の振動低減構造１では、剛性補強体５を地山３の上に配置することにより、下部の地山３が軟弱な地盤であっても、軌道下部構造の荷重を分散して支持させることができる。また、上段の井桁構造２２ａおよび下段の井桁構造２２ｂによる上載荷重の分散に起因して、高い支持性能が得られるので、路盤１３等の軌道下部構造を質量の大きなものとすることができる。そのため、車両通過時に質量の大きな構造体を揺らすこととなり、振動に係るエネルギーが消費される。また、剛性補強体５とその下部の地山３とは縁が切れているため、振動時には、剛性補強体５の上部層が下部の地山３に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーを低減することができる。
【００５０】
また、縦断筒体９ａ同士の間隔２７を枕木１７の長さ２１以下とするので、鉄道車両の通過時に枕木１７から伝播する応力を、多くの縦断筒体９ａで分担させ広く荷重を分散させて軌道下の構造の質量を大きくし、剛性補強体５による振動低減効果を高めることができる。さらに、剛性補強体５の設置位置がレール軸方向に直交する方向にずれた場合にも、縦断筒体９ａで上部荷重を確実に分散させることができる。
本実施形態では、間隔２７は約１．０ｍであり、間隔２９は約１．５ｍである。両間隔はこれに限ることもないが、振動低減等の効果を高めるためには、筒体９により形成される格子の大きさが縦２．０ｍ×横２．０ｍ程度もしくはこれより小さいことが望ましい。軌道下部構造の重量をより大きなものとできるためである。
【００５１】
さらに、本実施形態の振動低減構造１においては、上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂとの接触面に力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のごとき振動減衰性能の高い振動減衰部材を配置して、振動エネルギーを吸収させ、周辺への地盤振動伝播をさらに低減させることができる。
【００５２】
また、剛性補強体５は、折り畳む、あるいは巻き取る等した状態で施工現場まで運搬し、施工現場ではこれを広げて配置できるので、運搬および設置の作業が容易で、迅速にこれを行なうことができる。また、振動低減構造１を仮設とした場合の撤去作業も、剛性補強体５を切断して分割して撤去できるので、容易かつこれを迅速に行なうことができ、撤去後の剛性補強体５の運搬等も容易である。そのため、短期間での設置や撤去が可能となり、施工コストも低減できる。従来のセメント安定処理工等による改良体は、撤去時にはブレーカー等で破砕する必要があり、粉塵や騒音の発生という問題もあったが、剛性補強体５は切断等して撤去できるので、そのような問題も生じない。
【００５３】
なお、本実施の形態では、振動低減構造１を鉄道の軌道下に設ける場合を例示したが、振動低減構造は、他の交通路にも適用できる。例えば、自動車等の車両が通過する本設の道路や、仮設の道路にも適用可能である。道路に適用する場合、道床１５の上部をアスファルト等により舗装する。また、交通路のみならず、振動を発する設備の基礎構造における振動低減構造としても適用できる。
【００５４】
道路に適用した場合の振動低減構造としては、剛性補強体として、面状補強材の上面側に、車両の走行方向に沿って縦断筒体が配置され、縦断筒体の上方に、縦断筒体と略直交する方向に横断筒体が配置されたものを用いることができる。例えば、縦断筒体同士の間隔を２．０ｍ程度、横断筒体同士の間隔を１．０ｍ程度とする。ただし、筒体同士の間隔は、交通量、支持性能の関係も考慮し、適宜変更することができる。
【００５５】
振動低減構造を道路に適用した場合、路面の沈下量やアスファルトのひび割れ率が上記のセメント安定処理を行った場合よりも小さいことが、計算により確認されている。このように、振動低減構造を適用した道路や軌道では、路面等の平坦性が高い性能で維持されることが期待でき、これも交通振動の低減に寄与する。
【００５６】
また、本実施の形態では、剛性補強体５の筒体９を、レール１９に沿った方向に配置される縦断筒体９ａと、レール１９と略直交する方向に配置される横断筒体９ｂとで構成したが、筒体９の設置方向は、上述したものに限らず、振動低減の目的に応じて任意に設定できる。例えば、筒体９は、レール１９に対して所定の角度を成して配置される第１の筒体と、第１の筒体に対して所定の角度を成して配置される第２の筒体とで構成することも可能である。
【００５７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態として、軟弱地盤である地山５０に剛性補強体５と砕石層５１を設けた振動低減構造４８を形成した。そして振動低減構造４８について加振実験を行い、その振動計測結果を、セメント改良体による構造と比較した。以下、図６、図７を用いて、この加振実験について説明する。なお、第１の実施形態と略同様の構成を有する要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図６（ａ）〜（ｂ）は、加振実験を行った各条件を示す図である。
図６（ａ）は、地山５０を０．７ｍ掘削して剛性補強体５を設置し、その上部に前記の路盤１３と同様、砕石層５１を配置して振動低減構造４８とした条件Ａを示す。砕石層５１の砕石厚は０．３ｍである。砕石としては、粒度０〜４０ｍｍの再生砕石ＲＣ−４０を用いた。
図６（ｂ）に示す条件Ｂは、上記条件Ａと同様の振動低減構造４８であるが、砕石層５１の砕石厚が異なり、条件Ｂでは０．７ｍである。
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示す条件Ｂの振動低減構造４８の周囲に空溝５２を形成した条件Ｃを示す。空溝５２は素掘りの側溝であり、地表面から０．７ｍの深さである。
【００５９】
図６（ｄ）は、地山５０に前述の改良体４１、１０３と同様の改良体５３を設けた条件Ｄを示す。改良体５３の厚さは０．５ｍである。
図６（ｅ）は、条件Ｄの０．５ｍ厚の改良体５３の上部に砕石厚０．２ｍの砕石層５１を設けた条件Ｅを示す。
なお、条件Ａ〜Ｅの振動低減構造４８および改良体５３等の平面は縦３．０ｍ×横４．０ｍの大きさであり、剛性補強体５において筒体９は縦１．０ｍ×横２．０ｍの格子状に配置されている。これらの横方向は図の横方向に対応する。
また、図６（ｆ）は振動低減構造４８や改良体５３等を設けない地山５０である条件Ｆであり、加振実験では、比較のため地山５０のみの条件についても同様の加振実験を行っている。
【００６０】
図６（ａ）〜（ｆ）の各条件で示す構造について、平面中央部を起振地点６１とし、起振地点６１において起振機にて一定の起振力にて起振周波数を変えつつ振動を加え、起振地点６１から横に７．０ｍ離れた計測地点６３に設置した速度計にて速度を計測し、これより計測地点６３での変位応答を求めた。
結果を図７に示す。図７の各データは、上記手順にて、図６（ａ）〜（ｆ）の条件Ａ〜Ｆについて１００回加振した１００波についての変位応答の平均値をとり、図６（ｆ）の条件Ｆの結果に対する変位応答比（各条件Ａ〜Ｆの変位応答÷条件Ｆの変位応答）をとったものである。
【００６１】
図より、鉛直方向の振動に対する人間の振動感度が特に高い３〜１０Ｈｚ程度の周波数帯では、条件Ａ（剛性補強体＋砕石厚０．３ｍ）にて条件Ｆ（無対策時）に対する振動低減効果が表れ始め、条件Ｂ（剛性補強体＋砕石厚０．７ｍ）および条件Ｃ（剛性補強体＋砕石厚０．７ｍ＋空溝）では、人間の振動感度が高い３〜２０Ｈｚ付近の周波数帯で、条件Ｆ、および条件Ｄ（改良体０．５ｍ）、条件Ｅ（改良体０．５ｍ＋砕石厚０．２ｍ）に対して振動低減効果が表れる。
【００６２】
これより、振動低減の観点からは、剛性補強体５の上方に０．３ｍ以上の砕石厚の砕石層を設けることが望ましく、砕石厚を０．７ｍ以上とすると、より顕著な振動低減効果が得られることがわかる。ただし、前述したように、剛性補強体５に前述の振動減衰部材などを配置した場合には、砕石厚をより薄くすることも考えられる。
【００６３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６４】
１、４８………振動低減構造
３、５０、１０１………地山
５………剛性補強体
７………面状補強材
９………筒体
９ａ………縦断筒体
９ｂ………横断筒体
１１………流動性固化材
１３………路盤
１５、１０５………道床
１７、１０７………枕木
１９、１０９………レール
２２ａ、２２ｂ………井桁構造
２６、５２………側溝
２７、２９………間隔
３０………地面
３１………底面
３２………掘削部
４１、５３、１０３………改良体
５１………砕石層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通路などの振動低減構造および振動低減構造の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道沿線等においては、車両の通行に伴う振動や騒音への対策が重要とされている。このような対策としては、（１）床版とバラストとの間に不凍性の粘性液状体を封入した遮音マットを設け、鉄道車両の走行時にレール側から床版側に伝播されるエネルギーを減衰させて騒音を減少させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
他に、（２）タイヤチップを充填した下部容器本体に蓋体を被せた後、容器上に覆土帽子層を形成し、さらに覆土帽子層上に道路基礎層や鉄道軌道を形成して、車両や電車から発せられる交通振動を低減するものがある（例えば、特許文献２参照）。また、（３）土のうを地中に配置し、これにより振動を減衰させる方法などもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０８５３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３３６４２号公報
【特許文献３】特許第３７８３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、軟弱地盤上に鉄道のレール等の交通路を構築する際、軟弱地盤を補強して路盤支持力を確保し、その上に道床を設ける構造が用いられる場合がある。図８に示す例では、軟弱地盤である地山１０１の所定深さをセメント等により固化させるセメント安定処理工法等により改良し、所定厚さの改良体１０３を形成する。そして、改良体１０３の上に道床１０５を構築し、道床１０５上に枕木１０７を設置する。さらに、枕木１０７上にレール１０９を敷設する。
【０００６】
しかしながら、この方法は、軟弱地盤を改良しその路盤支持力を確保できるものの、振動や騒音については考慮されていない。軟弱地盤上に鉄道のレール等の交通路を構築する場合であっても、鉄道等車両の通過に伴う振動や騒音を低減することは重要である。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、軟弱地盤等でも適用可能な振動低減機能を有する構造の構築方法により、交通路などの騒音・振動対策を実施できる振動低減構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造であって、地盤上に配置される、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体と、前記剛性補強体の上に設けられる所定の厚さの砕石層と、を具備することを特徴とする振動低減構造である。
【０００９】
前記所定の厚さは、０．３ｍ以上であることが望ましい。
なお、上記の砕石層は、例えば砕石（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５００１）を転圧して構築される。
【００１０】
また、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマット、あるいは力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のような振動減衰部材を配置してもよい。
【００１１】
第１の発明の振動低減構造は、例えば鉄道の軌道の下方に設けられ、前記砕石層の上に道床が設けられ、前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１２】
第２の発明は、周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造の構築方法であって、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体を、地盤上に配置する工程（ａ）と、前記剛性補強体の上に所定の厚さの砕石層を構築する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とする振動低減構造の構築方法である。
【００１３】
また、前記所定の厚さは、０．３ｍ以上であることが望ましい。
さらに、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマット、あるいは力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のような振動減衰部材を配置してもよい。
【００１４】
上記の振動低減構造を仮設のものとする場合、第２の発明の振動低減構造の構築方法は、前記砕石層、前記剛性補強体を撤去する工程（ｃ）を更に具備し、前記剛性補強体を撤去する際、前記剛性補強体を切断する。
【００１５】
例えば、前記剛性補強体は鉄道の軌道の下方に配置され、前記砕石層の上に道床が設けられ、前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。
このとき、前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることが望ましい。
また、前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１６】
上記の構成により、地盤の上部に剛性補強体を配置することで、流動性固化材が充填された筒体、および面状補強材を通じて剛性補強体上の構造の荷重が偏ることなく広く地盤に分散支持されるので、軟弱地盤であっても地盤の支持力を確保でき、剛性補強体上の構造を質量の大きなものとすることができる。そのため、振動時には質量の大きな構造体を揺らすこととなり、振動エネルギーが消費されるとともに、剛性補強体とその下部の地盤とは縁が切れているため、振動時には、剛性補強体の上部層が下部の地盤に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーを低減することができる。
【００１７】
また、剛性補強体の上部の砕石層としては、０．３ｍ以上の厚さとすることが望ましく、これにより剛性補強体とその上部の砕石層により振動低減効果を発揮させることができる。砕石層の厚さを０．７ｍ以上とした場合には、さらに顕著な振動低減効果が表れる。
また、上下の縦断筒体と横断筒体の接触面に力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のごとき振動減衰部材を配置して、振動時の縦断筒体と横断筒体の摺動等において振動エネルギーを吸収させ、周辺への地盤振動伝播を低減させることができる。
【００１８】
振動低減構造は例えば鉄道の軌道の下部構造として適用することができ、その場合枕木およびレールにより上段の井桁構造が形成される。また、横断筒体および縦断筒体により下段の井桁構造が形成される。上段の井桁構造および下段の井桁構造による上載荷重の分散に起因する高い支持性能が得られ、軌道下部構造の質量を大きくし、剛性補強体による振動低減効果を高めることができる。また、縦断筒体同士の配置間隔を、枕木の長さ以下に設定することで、車両の通過時に伝播する応力を多くの縦断筒体で分担させ広く荷重を分散させ軌道下部構造の質量を大きくし、剛性補強体による振動低減効果を高めることができる。さらに、剛性補強体の設置位置がレール軸方向に直交する方向にずれた場合にも、縦断筒体で上部荷重を確実に分散させることができる。上記の観点からは、格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の振動低減構造は本設の構造として適用できる他、仮設の構造とすることができる。剛性補強体はこれを切断して細かく分割し撤去、運搬ができるので、撤去作業を容易かつ迅速に行なうことができる。剛性補強体は切断により撤去できるので、騒音や粉塵の問題も生じない。さらに、面状補強材および筒体は、可撓性を有するので、折り畳んだり巻き取ったりした状態で現場まで運搬し、これを広げて設置できるので、運搬、施工作業も容易である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軟弱地盤等でも適用可能な、交通路などの騒音・振動対策を実施できる振動低減構造等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】振動低減構造１の鉛直方向の断面図
【図２】剛性補強体５を地山３に設置した状態を示す図
【図３】振動低減構造１の構築方法を示す図
【図４】振動の計測状況を示す図
【図５】振動レベルの算出結果を示す図
【図６】加振実験の条件を示す図
【図７】加振実験の結果を示す図
【図８】従来の交通路の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の振動低減構造等の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
まず、図１、図２を参照して、本発明の第１の実施形態である振動低減構造１の構成について説明する。図１は、振動低減構造１を示す鉛直方向の断面図である。図２は、剛性補強体５を地山３に設置した状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態の振動低減構造１は、鉄道の軌道に適用される。
【００２４】
図１に示すように、振動低減構造１は、地山３の上に配置され、剛性補強体５、路盤１３等からなる。振動低減構造１は鉄道の軌道下部に適用されており、図１に示すように、路盤１３の上には、道床１５、枕木１７、レール１９等が設けられる。
【００２５】
地山３は、図２等に示すように、地面３０を所定深さ溝状に掘削した掘削部３２の下部の地盤であり、本実施形態では軟弱地盤である。
【００２６】
図１、図２に示すように、剛性補強体５は、地山３の上に配置される。剛性補強体５は、面状補強材７、筒体９、流動性固化材１１等からなる。剛性補強体５は、例えば、掘削部３２の幅に合わせた幅で配置される。
【００２７】
面状補強材７は、透水性および可撓性を有するシートやネット等の面状の部材であり、例えば合成繊維の織布によるシートを用いることができる。
【００２８】
筒体９は、面状補強材７の上面に格子状に配置される。筒体９は可撓性を有し、例えば合成繊維の筒状織物などが用いられる。筒体９は、例えば面状補強材７の上面側にコードやベルト等の結合部材（不図示）で結び付けられ取り付けられるが、予め面状補強材７の上面側に縫合されていてもよい。
【００２９】
図２に示すように、筒体９は、縦断筒体９ａと横断筒体９ｂを含み、これらが格子状に配置される。縦断筒体９ａは、交通路の進行方向に沿って、即ち、図１に示すレール１９の軸方向に沿って配置される。横断筒体９ｂは、水平面において縦断筒体９ａと略直角方向に、すなわち、水平面において図１に示すレール１９の軸方向と略直交する方向に配置される。図２では縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの交差部で縦断筒体９ａが横断筒体９ｂを乗り上げるように配置されているが、横断筒体９ｂが縦断筒体９ａを乗り上げるように配置されていてもよい。これらの場合には、振動に伴い縦断筒体９ａと横断筒体９ｂとが摺動等するが、その上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの接触面に、力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体等の振動減衰性能の高い振動減衰部材（不図示）を配置してもよい。なお、上記の交差部で縦断筒体９ａと横断筒体９ｂを内部空間同士が連通するようにつなぎ合わせてもよい。
【００３０】
縦断筒体９ａ同士が配置される間隔２７は、レール１９を走行する車両の車輪間隔程度、すなわち図１に示す枕木１７の長さ２１以下に設定される。また、横断筒体９ｂ同士が配置される間隔２９は、縦断筒体９ａ同士の間隔２７より大きく設定される。本実施形態では、間隔２７は約１．０ｍであり、間隔２９は約１．５ｍである。なお、間隔２７の設定では掘削部３２の幅を考慮し、例えば掘削部端部に配置される筒体９の設置間隔は必ずしも他と等しくなくともよい。
【００３１】
流動性固化材１１は、例えばモルタルであり、筒体９の内部に充填された後、固化する。流動性固化材１１が固化すると、筒体９が剛性を有することになり、剛性補強体５上の荷重を筒体９および面状補強材７を通じて地山３に広く分散させ伝達させることができるようになる。
【００３２】
路盤１３は、剛性補強体５の上に所定の厚みで構築される。路盤１３は、転圧により締め固めた砕石（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５００１）等で形成される砕石層である。その厚みは、振動低減の目的に応じて、０．３ｍ以上となるように定める。砕石層の厚さについては後述する。ただし、上記の振動低減部材を配置する際には、砕石層の厚さを０．３ｍ未満とすることも可能である。
【００３３】
道床１５は、路盤１３の直上に形成される。道床１５は、砕石や砂利等で構築される。
【００３４】
枕木１７は、道床１５の上部に設置される。
レール１９は、枕木１７の上面に、水平面においてレール軸方向と直交する方向に所定の間隔で１対設置される。
【００３５】
振動低減構造１では、下から順に、面状補強材７、筒体９（横断筒体９ｂ、縦断筒体９ａ）、路盤１３（砕石）、道床１５、枕木１７、レール１９が配置され、筒体９（横断筒体９ｂと縦断筒体９ａ）により下段の井桁構造２２ｂが、枕木１７とレール１９とで上段の井桁構造２２ａが形成される。
【００３６】
次に、振動低減構造１を適用した軌道の構築方法について、図２、図３を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すような、振動低減構造１を適用した軌道を構築するには、まず、図２に示すように、地面３０を所定の深さおよび幅で溝状に掘削して掘削部３２を形成する。掘削部３２の下方の地山３は軟弱地盤である。次に、面状補強材７を、掘削部３２の底面３１に敷設する。その後、筒体９を面状補強材７の上面に格子状に配置し面状補強材７と結び付け、筒体９の内部に流動性固化材１１を充填する。なお、筒体９を構成する上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂの接触面に、ゴムマット等の振動減衰性能の高い振動減衰部材（不図示）を配置してもよい。
この状態を示す断面の例が図３（ａ）である。
面状補強材７や筒体９は、可撓性の高い織布等で構成され、折り畳むあるいは巻き取る等した状態で施工現場まで運搬し、施工現場ではこれを広げて配置できるので、運搬および設置の作業が容易でありこれを迅速に行なうことができる。
【００３８】
筒体９の内部に流動性固化材１１を充填して所定の日時が経過し、流動性固化材１１の固化が完了すれば、図３（ｂ）に示すように、剛性補強体５の上部に、砕石等による路盤１３を構築する。砕石等は転圧し締め固められる。
【００３９】
そして、図３（ｃ）に示すように、路盤１３上に、砕石や砂利等により道床１５を構築し、道床１５の上部に枕木１７を設置し、枕木１７上にレール１９を敷設する。この状態が図１に対応する。振動低減構造１を、本設の軌道に適用する場合は、このようにして振動低減構造１の構築を完了する。
【００４０】
振動低減構造１は、この他仮設の軌道にも適用でき、その撤去も容易である。
即ち、振動低減構造１を撤去する際には、まず、図３（ｄ）に示すように、レール１９、枕木１７、道床１５、路盤１３を除去する。路盤１３は、砕石を取って除去する。
【００４１】
その後、図３（ｅ）に示すように、剛性補強体５を撤去する。剛性補強体５は切断して細かく分割して撤去する。従って、剛性補強体５の撤去が容易かつこれを迅速に行なうことができ、騒音や粉塵も生じない。そして、撤去後の剛性補強体５の運搬等も容易である。例えばセメント安定処理を行った改良体を撤去する際には、これをブレーカー等で破砕する必要があり、時間やコストが掛かり騒音や振動が発生するなどの問題があるが、剛性補強体５は上記のように撤去が容易な点等でも有利である。
【００４２】
次に、振動低減構造１を適用した軌道における振動計測の実験結果について説明する。図４は、振動の計測状況を示す図である。図４の（ａ）図は、振動低減構造１を適用した領域における計測状況を示す図、図４の（ｂ）図は、従来のセメント安定処理による改良体４１を適用した領域における計測状況を示す図である。
【００４３】
図４の（ａ）図に示す振動低減構造１を適用した領域と、図４の（ｂ）図に示す改良体４１を適用した領域は、同じ軌道に沿った区間であり、レール間隔方向にほぼ同じ幅である。振動低減構造１および改良体４１の下方の地盤は、軟弱地盤である。振動計測は、両領域に対して同じ位置関係の、ホーム２４下方の計測地点２３、３７で行なわれた。なお、枕木１７の下方の道床１５の厚さは０．４ｍであり、道床１５の側方には、側溝２６が位置する。
【００４４】
図４の（ａ）図に示す領域では、レール１９および枕木１７が設置された道床１５の直下に振動低減構造１が構築される。路盤１３の厚さは０．４ｍであり、計測地点２３と軌道（一対のレール１９間の中央部）との離隔２５は、４．０ｍである。
【００４５】
図４の（ｂ）図に示す領域では、レール１９および枕木１７が設置された道床１５の直下に改良体４１が構築される。改良体４１は、従来のセメント安定処理工により構築される。改良体４１の厚さは１．０ｍであり、計測地点３７と軌道との離隔３９は、上記と同様に、４．０ｍである。
【００４６】
振動の計測は、鉄道車両の通過時に、図４の（ａ）図に示す計測地点２３、図４の（ｂ）図に示す計測地点３７において、加速度計とデータレコーダを用いて行なった。そして、加速度計で計測した（鉛直方向の）振動加速度の実効値ａ（ｍ／ｓ２）より下記式（１）で振動加速度レベル（ＶＡＬ）を算出し、
ＶＡＬ＝２０ｌｏｇ１０（ａ／ａ０）…（１）
振動加速度レベル（ＶＡＬ）に対し周波数ごとに人間の感度に応じた重み付け係数（相対レスポンス）を用いた人体感覚補正を行なって、振動レベル（ｄｂ）を算出した。なお、式（１）でａ０は基準加速度値であり、例えばａ０＝１０−５（ｍ／ｓ２）である。
【００４７】
図５は、振動レベルの算出結果を示す図である。横軸は振動レベルの値、縦軸は各振動レベルが観測された頻度を示す。データ３３は、図４の（ａ）図に示す、剛性補強体５（振動低減構造１）が設置された区間での結果を示す。データ３５は、図４の（ｂ）図に示す、従来の改良体４１が設置された区間での結果を示す。
図５より、振動低減構造１を用いた領域では、従来の改良体４１を用いた領域と比較して、６〜８（ｄｂ）の振動低減効果が平均的に得られているという知見が得られた。
【００４８】
振動低減構造１を用いたことにより、軌道下部の路盤１３等の構造を質量の大きなものとできたため、車両通過時に質量の大きな構造体を揺らすこととなり、これにより振動エネルギーが消費される。また、剛性補強体５とその下部の地盤とは縁が切れているため、振動時には剛性補強体５の上部層が下部の地盤に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。上記の結果は、このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーが低減されたためと考えることができる。
これに対し、一般的なセメント安定処理による改良体４１は上記の路盤１３の砕石等よりは単位重量が小さく、軌道下が軽量な構造となりやすい。この点、振動低減構造１では、比較的薄厚の構造で振動低減に必要な下部構造の質量を得ることができる。加えて、改良体４１は下部の地盤と完全に縁が切れることもないので、振動エネルギーが外部に伝播しやすいものと考えられる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の振動低減構造１では、剛性補強体５を地山３の上に配置することにより、下部の地山３が軟弱な地盤であっても、軌道下部構造の荷重を分散して支持させることができる。また、上段の井桁構造２２ａおよび下段の井桁構造２２ｂによる上載荷重の分散に起因して、高い支持性能が得られるので、路盤１３等の軌道下部構造を質量の大きなものとすることができる。そのため、車両通過時に質量の大きな構造体を揺らすこととなり、振動に係るエネルギーが消費される。また、剛性補強体５とその下部の地山３とは縁が切れているため、振動時には、剛性補強体５の上部層が下部の地山３に対し水平方向にも摺動し、振動エネルギーの一部が摺動に伴う摩擦エネルギーに変換される。このような理由により、外部に伝播する振動エネルギーを低減することができる。
【００５０】
また、縦断筒体９ａ同士の間隔２７を枕木１７の長さ２１以下とするので、鉄道車両の通過時に枕木１７から伝播する応力を、多くの縦断筒体９ａで分担させ広く荷重を分散させて軌道下の構造の質量を大きくし、剛性補強体５による振動低減効果を高めることができる。さらに、剛性補強体５の設置位置がレール軸方向に直交する方向にずれた場合にも、縦断筒体９ａで上部荷重を確実に分散させることができる。
本実施形態では、間隔２７は約１．０ｍであり、間隔２９は約１．５ｍである。両間隔はこれに限ることもないが、振動低減等の効果を高めるためには、筒体９により形成される格子の大きさが縦２．０ｍ×横２．０ｍ程度もしくはこれより小さいことが望ましい。軌道下部構造の重量をより大きなものとできるためである。
【００５１】
さらに、本実施形態の振動低減構造１においては、上下の縦断筒体９ａと横断筒体９ｂとの接触面に力学的減衰性能が高いゴムマットや力学的緩衝性能が高いポリエチレン発泡体のごとき振動減衰性能の高い振動減衰部材を配置して、振動エネルギーを吸収させ、周辺への地盤振動伝播をさらに低減させることができる。
【００５２】
また、剛性補強体５は、折り畳む、あるいは巻き取る等した状態で施工現場まで運搬し、施工現場ではこれを広げて配置できるので、運搬および設置の作業が容易で、迅速にこれを行なうことができる。また、振動低減構造１を仮設とした場合の撤去作業も、剛性補強体５を切断して分割して撤去できるので、容易かつこれを迅速に行なうことができ、撤去後の剛性補強体５の運搬等も容易である。そのため、短期間での設置や撤去が可能となり、施工コストも低減できる。従来のセメント安定処理工等による改良体は、撤去時にはブレーカー等で破砕する必要があり、粉塵や騒音の発生という問題もあったが、剛性補強体５は切断等して撤去できるので、そのような問題も生じない。
【００５３】
なお、本実施の形態では、振動低減構造１を鉄道の軌道下に設ける場合を例示したが、振動低減構造は、他の交通路にも適用できる。例えば、自動車等の車両が通過する本設の道路や、仮設の道路にも適用可能である。道路に適用する場合、道床１５の上部をアスファルト等により舗装する。また、交通路のみならず、振動を発する設備の基礎構造における振動低減構造としても適用できる。
【００５４】
道路に適用した場合の振動低減構造としては、剛性補強体として、面状補強材の上面側に、車両の走行方向に沿って縦断筒体が配置され、縦断筒体の上方に、縦断筒体と略直交する方向に横断筒体が配置されたものを用いることができる。例えば、縦断筒体同士の間隔を２．０ｍ程度、横断筒体同士の間隔を１．０ｍ程度とする。ただし、筒体同士の間隔は、交通量、支持性能の関係も考慮し、適宜変更することができる。
【００５５】
振動低減構造を道路に適用した場合、路面の沈下量やアスファルトのひび割れ率が上記のセメント安定処理を行った場合よりも小さいことが、計算により確認されている。このように、振動低減構造を適用した道路や軌道では、路面等の平坦性が高い性能で維持されることが期待でき、これも交通振動の低減に寄与する。
【００５６】
また、本実施の形態では、剛性補強体５の筒体９を、レール１９に沿った方向に配置される縦断筒体９ａと、レール１９と略直交する方向に配置される横断筒体９ｂとで構成したが、筒体９の設置方向は、上述したものに限らず、振動低減の目的に応じて任意に設定できる。例えば、筒体９は、レール１９に対して所定の角度を成して配置される第１の筒体と、第１の筒体に対して所定の角度を成して配置される第２の筒体とで構成することも可能である。
【００５７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態として、軟弱地盤である地山５０に剛性補強体５と砕石層５１を設けた振動低減構造４８を形成した。そして振動低減構造４８について加振実験を行い、その振動計測結果を、セメント改良体による構造と比較した。以下、図６、図７を用いて、この加振実験について説明する。なお、第１の実施形態と略同様の構成を有する要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図６（ａ）〜（ｂ）は、加振実験を行った各条件を示す図である。
図６（ａ）は、地山５０を０．７ｍ掘削して剛性補強体５を設置し、その上部に前記の路盤１３と同様、砕石層５１を配置して振動低減構造４８とした条件Ａを示す。砕石層５１の砕石厚は０．３ｍである。砕石としては、粒度０〜４０ｍｍの再生砕石ＲＣ−４０を用いた。
図６（ｂ）に示す条件Ｂは、上記条件Ａと同様の振動低減構造４８であるが、砕石層５１の砕石厚が異なり、条件Ｂでは０．７ｍである。
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示す条件Ｂの振動低減構造４８の周囲に空溝５２を形成した条件Ｃを示す。空溝５２は素掘りの側溝であり、地表面から０．７ｍの深さである。
【００５９】
図６（ｄ）は、地山５０に前述の改良体４１、１０３と同様の改良体５３を設けた条件Ｄを示す。改良体５３の厚さは０．５ｍである。
図６（ｅ）は、条件Ｄの０．５ｍ厚の改良体５３の上部に砕石厚０．２ｍの砕石層５１を設けた条件Ｅを示す。
なお、条件Ａ〜Ｅの振動低減構造４８および改良体５３等の平面は縦３．０ｍ×横４．０ｍの大きさであり、剛性補強体５において筒体９は縦１．０ｍ×横２．０ｍの格子状に配置されている。これらの横方向は図の横方向に対応する。
また、図６（ｆ）は振動低減構造４８や改良体５３等を設けない地山５０である条件Ｆであり、加振実験では、比較のため地山５０のみの条件についても同様の加振実験を行っている。
【００６０】
図６（ａ）〜（ｆ）の各条件で示す構造について、平面中央部を起振地点６１とし、起振地点６１において起振機にて一定の起振力にて起振周波数を変えつつ振動を加え、起振地点６１から横に７．０ｍ離れた計測地点６３に設置した速度計にて速度を計測し、これより計測地点６３での変位応答を求めた。
結果を図７に示す。図７の各データは、上記手順にて、図６（ａ）〜（ｆ）の条件Ａ〜Ｆについて１００回加振した１００波についての変位応答の平均値をとり、図６（ｆ）の条件Ｆの結果に対する変位応答比（各条件Ａ〜Ｆの変位応答÷条件Ｆの変位応答）をとったものである。
【００６１】
図より、鉛直方向の振動に対する人間の振動感度が特に高い３〜１０Ｈｚ程度の周波数帯では、条件Ａ（剛性補強体＋砕石厚０．３ｍ）にて条件Ｆ（無対策時）に対する振動低減効果が表れ始め、条件Ｂ（剛性補強体＋砕石厚０．７ｍ）および条件Ｃ（剛性補強体＋砕石厚０．７ｍ＋空溝）では、人間の振動感度が高い３〜２０Ｈｚ付近の周波数帯で、条件Ｆ、および条件Ｄ（改良体０．５ｍ）、条件Ｅ（改良体０．５ｍ＋砕石厚０．２ｍ）に対して振動低減効果が表れる。
【００６２】
これより、振動低減の観点からは、剛性補強体５の上方に０．３ｍ以上の砕石厚の砕石層を設けることが望ましく、砕石厚を０．７ｍ以上とすると、より顕著な振動低減効果が得られることがわかる。ただし、前述したように、剛性補強体５に前述の振動減衰部材などを配置した場合には、砕石厚をより薄くすることも考えられる。
【００６３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６４】
１、４８………振動低減構造
３、５０、１０１………地山
５………剛性補強体
７………面状補強材
９………筒体
９ａ………縦断筒体
９ｂ………横断筒体
１１………流動性固化材
１３………路盤
１５、１０５………道床
１７、１０７………枕木
１９、１０９………レール
２２ａ、２２ｂ………井桁構造
２６、５２………側溝
２７、２９………間隔
３０………地面
３１………底面
３２………掘削部
４１、５３、１０３………改良体
５１………砕石層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造であって、
地盤上に配置される、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体と、
前記剛性補強体の上に設けられる所定の厚さの砕石層と、
を具備することを特徴とする振動低減構造。
【請求項２】
前記所定の厚さが、０．３ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の振動低減構造。
【請求項３】
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動低減構造。
【請求項４】
鉄道の軌道の下方に設けられ、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の振動低減構造。
【請求項５】
前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項４記載の振動低減構造。
【請求項６】
前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動低減構造。
【請求項７】
周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造の構築方法であって、
面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体を、地盤上に配置する工程（ａ）と、
前記剛性補強体の上に所定の厚さの砕石層を構築する工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とする振動低減構造の構築方法。
【請求項８】
前記所定の厚さが、０．３ｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項９】
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１０】
前記砕石層、前記剛性補強体を撤去する工程（ｃ）を更に具備し、前記剛性補強体を撤去する際、前記剛性補強体を切断することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１１】
前記剛性補強体は鉄道の軌道の下方に配置され、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１２】
前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１３】
前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１】
周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造であって、
地盤上に配置される、面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体と、
前記剛性補強体の上に設けられる所定の厚さの砕石層と、
を具備することを特徴とする振動低減構造。
【請求項２】
前記所定の厚さが、０．３ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の振動低減構造。
【請求項３】
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動低減構造。
【請求項４】
鉄道の軌道の下方に設けられ、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の振動低減構造。
【請求項５】
前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項４記載の振動低減構造。
【請求項６】
前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動低減構造。
【請求項７】
周囲の地盤に伝播する振動を低減させる振動低減構造の構築方法であって、
面状補強材と、前記面状補強材の上面側に格子状に取り付けられた筒体と、前記筒体の内部に充填された流動性固化材とからなる剛性補強体を、地盤上に配置する工程（ａ）と、
前記剛性補強体の上に所定の厚さの砕石層を構築する工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とする振動低減構造の構築方法。
【請求項８】
前記所定の厚さが、０．３ｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項９】
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、
上下の前記縦断筒体と前記横断筒体の接触面に、振動減衰部材が配置されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１０】
前記砕石層、前記剛性補強体を撤去する工程（ｃ）を更に具備し、前記剛性補強体を撤去する際、前記剛性補強体を切断することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１１】
前記剛性補強体は鉄道の軌道の下方に配置され、前記砕石層の上に道床が設けられ、
前記道床の上方に枕木が、前記枕木の上に一対のレールが設けられ、前記枕木および前記レールにより上段の井桁構造が形成され、
前記筒体が、縦断筒体と、前記縦断筒体と交差して配置された横断筒体とを含み、前記横断筒体および前記縦断筒体により下段の井桁構造が形成されることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１２】
前記縦断筒体は前記軌道の進行方向に沿って配置され、前記横断筒体は前記縦断筒体と略直角方向に配置され、
前記縦断筒体同士の配置間隔が、前記枕木の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動低減構造の構築方法。
【請求項１３】
前記筒体により形成される格子の大きさが２．０ｍ×２．０ｍ程度、もしくはそれより小さく設定されることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれかに記載の振動低減構造の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３６３０１（Ｐ２０１３−３６３０１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５７２０（Ｐ２０１１−１７５７２０）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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