単粒度骨材からなる構造物の基礎及びその施工方法
【課題】施設を建設するときに施工する構造物の基礎において簡単で、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能な構造物の基礎及びその施工方法を提供する。
【解決手段】骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎は、地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、を備える。互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係から構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【解決手段】骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎は、地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、を備える。互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係から構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設を建設するときに施工する構造物の基礎及びその施工方法に関し、詳しくは、単粒度骨材を突固めたり締め固めて施工する構造物の基礎及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、施設を建設する地盤の表面上に骨材となる砕石を載積し、転圧して締め固めることにより基礎を施工し、その表面上に構造物を施工する方法が一般に採用されている。
例えば、鉄道の軌道を建設するときには、地盤の表面上に骨材としてバラストと称する砕石等を載積して締め固めることにより軌道の基礎としての道床を施工し、その表面上に枕木及びレールを施工する。この道床は、初期には列車走行により振動した上方の砕石が下方の砕石の間に存在する間隙に徐々に落ち込む過程（圧密過程）で沈下が生じ、その後は列車振動により枕木下の砕石が側方に移動する過程（側方流動過程）で沈下が生ずる。この道床の沈下を抑制する対策として、本発明者らは、特許文献１及び２に示すように、アスファルト系構造材料を砕石の間に存在する間隙に充填して砕石を固定する施工方法につき、特許を取得している。しかし、砕石への材料の注入が困難な場合が発生することや、コスト高等の理由により普及していないのが実情である。
【０００３】
また、舗装道路を建設するときには、地盤の表面上に骨材として砕石、玉砕、砂利、鉄鋼スラグ、砂、等を載積し、転圧して締め固めることにより舗装道路の基礎としての路盤を施工し、その表面上に加熱アスファルト混合物等による基層及びアスファルト舗装又はコンクリート舗装等による表層を施工する。ここで、骨材を締め固めるには何度も転圧機によって締め固めることが必要である。このため、時間とコストがかかる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７１９９９号公報
【特許文献２】特許第３８０８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、施設を建設するときに施工する構造物の基礎において簡単で、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能な構造物の基礎及びその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎は、地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、を備えることを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、互いに異なる骨材の形状の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体は、外壁面の少なくとも一つの面が平面であることを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ、外壁面の少なくとも一つの面が平面の特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、稜角を有する単粒度骨材と構造体の平面部との相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体の少なくとも一つの平面は、細かな凹凸を有することを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ少なくとも一つの平面が細かな凹凸を有する特定形状の構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、単粒度骨材の稜角と構造体の平面部の細かな凹凸とから生じる摩擦抵抗によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００９】
請求項４に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体は、一層において表面積当たり５パーセント以上混合されている。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることにより、単粒度骨材と、前記単粒度骨材の中で前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体との混合する位置の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項５に記載の発明によると、骨材を締め固めて施工される構造物の基礎の施工方法は、地盤の表面上に単粒度骨材を載積する工程と、前記単粒度骨材に特定形状を有する構造体を混合する工程と、を含む。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧して締め固めることにより、互いに異なる形状を有する骨材の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の技術的範囲は
各実施形態に限定して解釈されるものではなく、あくまで特許請求の範囲に記載した発明によって解釈されるべきものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。施設として軌道１を建設する場合、地盤２の表面上に骨材としてバラストと称される砕石３を載積し、基礎としての道床４を施工する。この道床４は、砕石３の中に特定形状を有する構造体５を混合して、その特定形状を有する構造体５の混合する砕石３の表面上から固める。道床４の表面上に枕木６、レール７等の構造物を施工する。これにより軌道１となる。
【００１２】
砕石３は粒度範囲１９．１から６３．５ｍｍの玄武岩、安山岩、石英粗面岩、硬質砂岩、硬質石灰岩またはこれ等に準ずる材質を有する岩石若しくは玉石から成る単粒度砕石である。
特定形状を有する構造体５の形状は、立方体、直方体、三角錐、テトラポット形等の、外壁面の少なくとも一つの面が平面であって、好ましくは前記平面がざらつきのある構造体である。
また、特定形状を有する構造体５は、道床４に適量の個数を混合することが可能な大きさであって、かつ砕石３との摩擦抵抗を有する範囲の大きさであれば、いかなる大きさの構造体であってもよく、いかなる形状の構造体であってもよい。砕石３との相関関係により、例えば一辺が８ｃｍの立方体、または一辺が６ｃｍの立方体、または一辺が４ｃｍの立方体、またはそれ以下の１ｃｍ程度の立方体であってもよく、これらに類する直方体、三角錐、テトラポット形状等であってもよい。
また、特定形状を有する構造体５の材質は、例えば、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよく、前記平面に細かな凹凸を有する材質であれば好適である。
セメントコンクリートの圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を高める方法としては、セメントコンクリートの成形するときに軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、炭素、ガラス系材料、ＡＢＳ樹脂やアラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）等の合成樹脂材料、麻等の植物性材料、及び動物性材料の少なくともいずれか一つの材料からなる繊維を均一な分散状態で混合する方法が考えられる。また、軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、カルシウム系材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、陶磁系材料、雲母（マイカ）等の無機質鱗片状物、炭素（グラファイト）、ガラス系材料、及びＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料の少なくともいずれか一つの材料からなる粉末または小径の混入部材を均一な分散状態で混入する方法が考えられる。セメントコンクリートの圧縮強度は８０Ｎ／ｍｍ2以上であれば好適である。
また、特定形状を有する構造体５は砕石３の中に、好ましくは道床４の上面からａの範囲の深さに位置する。ここで、ａの範囲は０〜３００ｍｍである。上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法や、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法等が考えられる。構造体５はいかなる割合で混合してもよい。枕木の下に重点的に混合してもよく、レールのカーブする箇所に混合してもよい。特定形状を有する構造体５の位置相互の相関関係によって道床４の沈下が抑制される。尚、ｂの範囲は２００ｍｍから３００ｍｍである。なぜなら、ＪＲの場合、道床４の厚みは路線の等級（列車の通過頻度や荷重）ごとに定められ、新幹線では３００ｍｍ、１等線と２等線では２５０ｍｍ、３等線と４等線では２００ｍｍ、となっているからである。ここで、道床４の厚みは、枕木６の下面と地盤２の表面までの深さをいう。
【００１３】
本発明の第１実施形態では、砕石３と、砕石３とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体５と、を混合する骨材を突固めることにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって道床４の沈下が抑制される。このため、道床４は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。
【００１４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図２に基づいて説明する。施設として透水性舗装道路１１を建設する場合、地盤１２の表面上に骨材として単粒度骨材１３を載積して、基礎としての路盤１４を施工する。この路盤１４は、単粒度骨材１３の中に特定形状を有する構造体１５を混合して、その特定形状を有する構造体１５の混合する単粒度骨材１３の表面上から転圧をし、締め固め、沈下が抑制される。路盤１４の表面上に加熱アスファルト混合物等による基層１６、透水性アスファルト舗装又は透水性コンクリート舗装等の表層１７を施工する。これにより透水性舗装道路１１となる。
ここで、路盤１４が上層路盤と下層路盤に分けて施工される場合には、特定形状を有する構造体１５は上層路盤に混合されてもよく、また下層路盤に混合されてもよい。
【００１５】
単粒度骨材１３は粒度範囲２．５から８０ｍｍの砕石、クラッシャラン、玉砕、砂利、鉄鋼スラグ、砂、等の単粒度骨材である。特定形状を有する構造体１５の形状は、立方体、直方体、三角錐、テトラポット形等の、外壁面の少なくとも一つの面が平面であって、好ましくは前記平面に細かな凹凸のざらつきを有する構造体である。
また、特定形状を有する構造体１５は、路盤１４に適量の個数を混合することが可能な大きさであって、かつ単粒度骨材１３との摩擦抵抗を有する範囲の大きさであれば、いかなる大きさの構造体であってもよく、いかなる形状の構造体であってもよい。単粒度骨材１３との相関関係により、例えば一辺が８ｃｍの立方体、または一辺が６ｃｍの立方体、または一辺が４ｃｍの立方体、またはそれ以下の１ｃｍ程度の立方体であってもよく、これらに類する直方体、三角錐、テトラポット形状等であってもよい。
また、特定形状を有する構造体１５の材質は、例えば、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよく、前記平面に細かな凹凸を有する材質であれば好適である。
セメントコンクリートの圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を高める方法としては、セメントコンクリートの成形するときに軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、炭素、ガラス系材料、ＡＢＳ樹脂やアラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）等の合成樹脂材料、麻等の植物性材料、及び動物性材料の少なくともいずれか一つの材料からなる繊維を均一な分散状態で混入する方法がある。また、軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、カルシウム系材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、陶磁系材料、雲母（マイカ）等の無機質鱗片状物、炭素（グラファイト）、ガラス系材料、及びＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料の少なくともいずれか一つの材料からなる粉末または小径の混入部材を均一な分散状態で混入する方法がある。セメントコンクリートの圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ2以上であれは好適である。
また、特定形状を有する構造体１５は単粒度骨材１３の中に、好ましくは路盤１４の上面からａの範囲の深さに位置する。ここで、ａの範囲は０〜３００ｍｍである。上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法、が考えられ、いかなる割合で混合してもよい。
【００１６】
本発明の第２実施形態では、単粒度骨材１３と、単粒度骨材１３とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体１５と、を混合する骨材を転圧し締め固めることにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって路盤１４の沈下が抑制される。このため、路盤１４は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。さらに、路盤１４を転圧機によって転圧する回数を減らすことが可能となり、路盤１４の施工が簡単に、かつ、コストをかけることなくできる。
【００１７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図３に基づいて説明する。第２実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付して説明を省略する。
第３実施形態では、アスファルト舗装等の表層１７および基層１６のいずれか一方又は両方に特定形状を有する構造体７５を混合する。路盤１４を施工した後、特定形状を有する構造体７５の混合されたアスファルト混合物を戴積し、転圧して締め固めることで透水性舗装道路を施工する。特定形状を有する構造体７５は特定形状を有する構造体をアスファルト混合物にあらかじめ混合した後に戴積してもよいし、アスファルト混合物を戴積した後にその上から混合し、さらにアスファルト混合物を戴積してもよい。または、アスファルト混合物の上層面に戴積して混合してもよい。
特定形状を有する構造体は加熱アスファルト混合物等による基層１６に混合してもよいし、透水性アスファルト舗装又は透水性コンクリート舗装の表層１７に混合してもよい。または、基層１６および表層１７の両方に混合してもよい。
特定形状を有する構造体７５をアスファルト混合物等の骨材に混合することにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって、空隙率の高い単粒度骨材による舗装において沈下が抑制される。また、透水性コンクリート舗装に特定形状を有する構造体７５を混合することにより、多孔質な舗装において沈下が抑制される。このため、透水性舗装は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。さらに、舗装を転圧機によって転圧する回数を減らすことが可能となり、舗装の施工が簡単に、かつ、コストをかけることなくできる。
【００１８】
特定形状を有する構造体７５の大きさは、表層１７又は基層１６に用いられる単粒骨材の大きさとの相関関係によって、例えば一辺が３０ｍｍから５ｍｍ程度であり、また、その形状は立方体、直方体等、外壁面の少なくとも一つの面が平面を有する構造体であって、好ましくは前記平面に細かな凹凸を有する構造体である。材質については第２実施形態と同様に、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよい。
また、特定形状を有する構造体は骨材の中に、舗装の上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法が考えられ、いかなる割合で混合してもよい。
なお、本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲でアスファルト混合物またはコンクリートによる一般的な舗装構成にも適応可能であり、各種の舗装道路又は駐車場等、種々の舗装構成に適応可能である。
【００１９】
本発明の第１実施形態から第３実施形態について、図１から図３を参照して説明したが、本発明の適応範囲は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で一般的なアスファルト舗装、コンクリート舗装、駐車場、堤防、貯水槽、中低層建築物などを建設する際に施工される基礎等における種々の実施形態に適応することが可能である。
【００２０】
以下、本発明を具現化した実施例１、比較例１、実施例２、比較例２、および実施例３について、平板載荷試験を行った。これらの試験結果を対比して説明する。
（実施例１）
本発明を具現化した実施例１を図４に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石２３は、地盤としてのコンクリート版２２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体２５は、単粒度砕石表面２７から約１００ｍｍの深さにランダムな向きで一層になるように混合する。直方体形状を有する構造体２５が混合する位置と単粒度砕石表面２７との間には、さらに単粒度砕石２３を戴積しており、基礎２４を形成する。単粒度砕石２３の上面となる単粒度砕石表面２７は水平としている。
単粒度砕石２３の粒度範囲は１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体２５はＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントと砂と水と混和材から成るセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体２５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体２５が１６個、ほぼ均等間隔に混合する。つまり、直方体形状を有する構造体２５は表面積当たり約２５％から約３０％混合することとなる。
【００２１】
この実施例１について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板２８は、直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎２４は当初、転圧をしていない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板２８を用いて単粒度砕石表面２７から基礎２４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎２４の沈下量を測定した。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎２４の沈下量を測定した。
【００２２】
試験例の試験結果を図５及び図６に基づいて説明する。
図５は平板載荷試験の試験結果を表す。ここで、地盤支持力係数Ｋ値は、測定した基礎の沈下量から算出した。Ｋ値とは平板載荷試験から求める地盤の支持力を表わす地盤のばね定数、地盤支持力係数である。図６は、図５の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
載荷時の沈下量をみると、第１回では１０００ｋｇを超えた時点で大きく沈下したが、第２回以降は２０００ｋｇまで安定して沈下した。第４回の荷重３０００ｋｇにおける最大沈下量は０．１０３ｃｍであった。第４回の試験でそのまま荷重を４０００ｋｇまでかけ続けたが基礎２４は降伏しなかった（図示しない。）。
第２回から第４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で３６．３ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で３８．３ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で３５．５ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎２４が強硬であることを示した。
【００２３】
（比較例１）
本発明を具現化した実施例１と比較する比較例１を図７に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石３３は、地盤としてのコンクリート版３２の上に厚さ３００ｍｍ戴積し、基礎３４を形成する。単粒度砕石３３の上面となる単粒度載積表面３７は水平としている。単粒度砕石２３の粒度範囲は実施例１と同じ１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体は混合していない。
【００２４】
この比較例１について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板３８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎３４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板３８を用いて単粒度砕石表面３７から基礎３４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎３４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎３４が単粒度砕石３３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように荷重をかけ、基礎３４の沈下量を測定した。
【００２５】
試験例の試験結果を図８及び図９に基づいて説明する。
図８は平板載荷試験の試験結果を表す。図９は、図８の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
載荷時の沈下量をみると、１０００ｋｇまで安定して沈下し、２０００ｋｇを越えた時点で降伏した。
４回の荷重２０００ｋｇにおける最大沈下量は０．３１３ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で２３．５ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で１５．６ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎３４が軟弱であることを示した。
【００２６】
実施例１の試験例の試験結果と、比較例１の試験例の試験結果とを比較すると、実施例１の試験例では、第２回以降、第４回まで沈下が小さく、基礎２４が安定しているのに対し、比較例１の試験例では、第１回から第４回まで、１０００ｋｇを超えると沈下量が大きく基礎３４が安定しない。また、実施例１の試験例における第４回のＫ値は、３５．５〜３９．２ｋｇ／ｃｍ3であり、高い地盤支持力係数を示したのに対し、比較例１の試験例における第４回のＫ値は、１５．６〜２２．０ｋｇ／ｃｍ3であり、低い地盤支持力係数を示した。
【００２７】
（実施例２）
本発明を具現化した実施例２を図１０に示す。単粒度骨材としての豆砂利４３は、地盤としてのコンクリート版４２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体４５は、豆砂利表面４７から約１００ｍｍの深さにランダムな向きで一層になるように混合する。直方体形状を有する構造体４５が混合する位置と豆砂利表面４７との間には、さらに豆砂利４３を戴積しており、基礎４４を形成する。豆砂利の上面となる豆砂利表面４７は水平としている。
豆砂利４３の粒度範囲は約２０ｍｍから約３０ｍｍである。直方体形状を有する構造体４５は試験例１で使用したものと同じＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体４５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体４５が１６個、ほぼ均等間隔に混合する。つまり、直方体形状を有する構造体４５は表面積当たり約２５％から約３０％混合することとなる。
【００２８】
この実施例２について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板４８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎４４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板を用いて豆砂利表面４７から基礎４４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎４４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎４４が豆砂利４３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎４４の沈下量を測定した。
【００２９】
試験例の試験結果を図１１及び図１２に基づいて説明する。
図１１は平板載荷試験の試験結果を表す。図１２は、図１１の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
荷重時の沈下量をみると１回では１０００ｋｇを超えた時点で大きく沈下したが、２回以降は１５００ｋｇまで安定して沈下した。
第４回の荷重３０００ｋｇにおける最大沈下量は０．１８６ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で２５．９ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で２４．７ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で１３．７ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎４４が実施例１ほどではないが強硬となることを示した。
【００３０】
（比較例２）
本発明を具現化した実施例２と比較する比較例２を図１３に示す。単粒度骨材としての豆砂利５３は、地盤としてのコンクリート版５２の上に厚さ３００ｍｍ戴積し、基礎５４を形成する。豆砂利５３の上面となる豆砂利表面５７は水平としている。豆砂利５３の粒度範囲は実施例２と同じ約２０ｍｍから約３０ｍｍである。直方体形状を有する構造体は混合していない。
【００３１】
この比較例２について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板５８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎５４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板５８を用いて豆砂利表面５７から基礎５４に対し、１０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎５４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎５４が豆砂利５３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように荷重をかけ、基礎５４の沈下量を測定した。
【００３２】
試験例の試験結果を図１４及び図１５に基づいて説明する。
図１４は平板載荷試験の試験結果を表す。図１５は、図１４の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
荷重時の沈下量をみると、５００ｋｇまで安定して沈下し、１０００ｋｇを越えた時点で降伏した。
２回の荷重１０００ｋｇにおける最大沈下量は０．０９６ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で１９．０ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎５４が軟弱であることを示した。
【００３３】
図１０の実施例２の試験例の試験結果と、比較例２の試験例の試験結果とを比較すると、実施例２の試験例では、第２回以降において１５００ｋｇを超えるまでは沈下が安定しており、基盤４４が安定しているのに対し、比較例２の試験例では、５００ｋｇを超えると沈下量が大きく基礎５４が安定しない。また、実施例２の試験例における１０００ｋｇの２〜４回の平均Ｋ値は、２５．９ｋｇ／ｃｍ3であり、実施例１ほどではないが比較的高い地盤支持力係数を示したのに対し、比較例２の試験例における１０００ｋｇの２〜４回の平均Ｋ値は、１９．０ｋｇ／ｃｍ3であり、非常に低い地盤支持力係数を示した。
【００３４】
図１６は、実施例１、比較例１、実施例２、および比較例２の平板載荷試験の比較表である。
実施例１の試験例の試験結果と比較例１の試験例の試験結果とを比較する。
ここで、Ｋ値の測定は、平板載荷試験を繰返し行い測定した２回目、３回目、及び４回目の平均値を表す。
安定な荷重値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２倍の荷重値を示した。
最大支持力は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２倍の支持力を示した。
１０００ｋｇ荷重のＫ値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約１．５倍の値を示した。
２０００ｋｇ荷重のＫ値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２．４倍の値を示した。
【００３５】
実施例２の試験例の試験結果と比較例２の試験例の試験結果とを比較する。
ここで、Ｋ値の測定は、平板載荷試験を繰返し行い測定した２回目、３回目、及び４回目の平均値を表す。
安定な荷重値は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約３倍の荷重値を示した。
最大支持力は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２．５倍の支持力を示した。
１０００ｋｇ荷重のＫ値は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約１．４倍の値を示した。
【００３６】
上記平板載荷試験の結果、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合することで、側方流動の抵抗強度及び圧縮強度が格段に向上して安定的な荷重支持力が得られ、基礎の沈下を抑制することが判明した。
また、豆砂利においても、直方体形状を有する構造体を混合することで、側方流動の抵抗強度及び圧縮強度が格段に向上して安定的な荷重支持力が得られ、基礎の沈下を抑制することが判明した。
【００３７】
本発明を具現化した実施例３を図１７に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石６３は、地盤としてのコンクリート版６２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体６５は、単粒度砕石表面６７から約５０ｍｍ〜２００ｍｍの深さにランダムな向きで二層になるように混合する。直方体形状を有する構造体６５が混合する位置と単粒度砕石表面６７との間には、さらに単粒度砕石６３を戴積しており、基礎６４を形成する。単粒度砕石６３の上面となる単粒度砕石表面６７は水平としている。
単粒度砕石６３の粒度範囲は実施例１と同じ１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体６５も実施例と同じＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントと砂と水と混和材から成るセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体６５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体６５が１６個づつ二層に、ほぼ均等間隔に混合する。
【００３８】
この実施例３について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板６８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎６４は当初、転圧をしていない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板６８を用いて単粒度砕石表面６７から基礎６４に対し、３０００ｋｇ（第４回目では３５００ｋｇ）までの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎６４の沈下量を測定した。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎６４の沈下量を測定した。
【００３９】
試験例の試験結果を図１８及び図１９に基づいて説明する。
図１８は平板載荷試験の試験結果を表す。図１９は、図１８の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
第２回から第４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で３２．４ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で３７．６ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で３６．９ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎６４が実施例１とほぼ同等に強硬であることを示した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態における軌道の断面図。
【図２】本発明の第２実施形態における透水性舗装道路の断面図。
【図３】本発明の第３実施形態における透水性舗装道路の断面図。
【図４】本発明の実施例１を示す断面図。
【図５】実施例１の試験例における試験結果を示す表。
【図６】実施例１の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図７】本発明の比較例１を示す断面図。
【図８】比較例１の試験例における試験結果を示す表。
【図９】比較例１の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例２を示す断面図。
【図１１】実施例２の試験例における試験結果を示す表。
【図１２】実施例２の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１３】本発明の比較例２を示す断面図。
【図１４】比較例２の試験例における試験結果を示す表。
【図１５】比較例２の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１６】実施例１、比較例１、実施例２、および比較例２における試験結果の比較表。
【図１７】本発明の実施例３を示す断面図。
【図１８】実施例３の試験例における試験結果を示す表。
【図１９】実施例３の試験例における試験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１：軌道、２：地盤、３：砕石（バラスト）、４：道床、５：特定形状を有する構造体、６：枕木、７：レール、１１：透水性舗装道路、１２：地盤、１３：単粒度骨材、１４：路盤、１５：特定形状を有する構造体、１６：基層、１７：表層、２２：コンクリート版、２３：単粒度砕石、２４：基礎、２５：直方体形状を有する構造体、２７：単粒度砕石表面、２８：載荷板、３２：コンクリート版、３３：単粒度砕石、３４：基礎、３７：単粒度砕石表面、３８：載荷板、４２：コンクリート版、４３：豆砂利、４４：基礎、４５：特定形状を有する構造体、４７：豆砂利表面、４８：載荷板、５２：コンクリート版、５３：豆砂利、５４：基礎、５７：豆砂利表面、５８：載荷板、６２：コンクリート版、６３：単粒度砕石、６４：基礎、６５：直方体形状を有する構造体、６７：単粒度砕石表面、６８：載荷板、７５：特定形状を有する構造体、１１６，１１７：骨材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設を建設するときに施工する構造物の基礎及びその施工方法に関し、詳しくは、単粒度骨材を突固めたり締め固めて施工する構造物の基礎及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、施設を建設する地盤の表面上に骨材となる砕石を載積し、転圧して締め固めることにより基礎を施工し、その表面上に構造物を施工する方法が一般に採用されている。
例えば、鉄道の軌道を建設するときには、地盤の表面上に骨材としてバラストと称する砕石等を載積して締め固めることにより軌道の基礎としての道床を施工し、その表面上に枕木及びレールを施工する。この道床は、初期には列車走行により振動した上方の砕石が下方の砕石の間に存在する間隙に徐々に落ち込む過程（圧密過程）で沈下が生じ、その後は列車振動により枕木下の砕石が側方に移動する過程（側方流動過程）で沈下が生ずる。この道床の沈下を抑制する対策として、本発明者らは、特許文献１及び２に示すように、アスファルト系構造材料を砕石の間に存在する間隙に充填して砕石を固定する施工方法につき、特許を取得している。しかし、砕石への材料の注入が困難な場合が発生することや、コスト高等の理由により普及していないのが実情である。
【０００３】
また、舗装道路を建設するときには、地盤の表面上に骨材として砕石、玉砕、砂利、鉄鋼スラグ、砂、等を載積し、転圧して締め固めることにより舗装道路の基礎としての路盤を施工し、その表面上に加熱アスファルト混合物等による基層及びアスファルト舗装又はコンクリート舗装等による表層を施工する。ここで、骨材を締め固めるには何度も転圧機によって締め固めることが必要である。このため、時間とコストがかかる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７１９９９号公報
【特許文献２】特許第３８０８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、施設を建設するときに施工する構造物の基礎において簡単で、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能な構造物の基礎及びその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎は、地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、を備えることを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、互いに異なる骨材の形状の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体は、外壁面の少なくとも一つの面が平面であることを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ、外壁面の少なくとも一つの面が平面の特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、稜角を有する単粒度骨材と構造体の平面部との相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体の少なくとも一つの平面は、細かな凹凸を有することを特徴とする。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ少なくとも一つの平面が細かな凹凸を有する特定形状の構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることで、単粒度骨材の稜角と構造体の平面部の細かな凹凸とから生じる摩擦抵抗によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【０００９】
請求項４に記載の発明によると、前記特定形状を有する構造体は、一層において表面積当たり５パーセント以上混合されている。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧し締め固めることにより、単粒度骨材と、前記単粒度骨材の中で前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体との混合する位置の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項５に記載の発明によると、骨材を締め固めて施工される構造物の基礎の施工方法は、地盤の表面上に単粒度骨材を載積する工程と、前記単粒度骨材に特定形状を有する構造体を混合する工程と、を含む。
単粒度骨材と、前記単粒度骨材とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体と、を混合する骨材を突固めたり転圧して締め固めることにより、互いに異なる形状を有する骨材の相関関係によって構造物の基礎の沈下が抑制される。このため、構造物の基礎は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の技術的範囲は
各実施形態に限定して解釈されるものではなく、あくまで特許請求の範囲に記載した発明によって解釈されるべきものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。施設として軌道１を建設する場合、地盤２の表面上に骨材としてバラストと称される砕石３を載積し、基礎としての道床４を施工する。この道床４は、砕石３の中に特定形状を有する構造体５を混合して、その特定形状を有する構造体５の混合する砕石３の表面上から固める。道床４の表面上に枕木６、レール７等の構造物を施工する。これにより軌道１となる。
【００１２】
砕石３は粒度範囲１９．１から６３．５ｍｍの玄武岩、安山岩、石英粗面岩、硬質砂岩、硬質石灰岩またはこれ等に準ずる材質を有する岩石若しくは玉石から成る単粒度砕石である。
特定形状を有する構造体５の形状は、立方体、直方体、三角錐、テトラポット形等の、外壁面の少なくとも一つの面が平面であって、好ましくは前記平面がざらつきのある構造体である。
また、特定形状を有する構造体５は、道床４に適量の個数を混合することが可能な大きさであって、かつ砕石３との摩擦抵抗を有する範囲の大きさであれば、いかなる大きさの構造体であってもよく、いかなる形状の構造体であってもよい。砕石３との相関関係により、例えば一辺が８ｃｍの立方体、または一辺が６ｃｍの立方体、または一辺が４ｃｍの立方体、またはそれ以下の１ｃｍ程度の立方体であってもよく、これらに類する直方体、三角錐、テトラポット形状等であってもよい。
また、特定形状を有する構造体５の材質は、例えば、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよく、前記平面に細かな凹凸を有する材質であれば好適である。
セメントコンクリートの圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を高める方法としては、セメントコンクリートの成形するときに軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、炭素、ガラス系材料、ＡＢＳ樹脂やアラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）等の合成樹脂材料、麻等の植物性材料、及び動物性材料の少なくともいずれか一つの材料からなる繊維を均一な分散状態で混合する方法が考えられる。また、軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、カルシウム系材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、陶磁系材料、雲母（マイカ）等の無機質鱗片状物、炭素（グラファイト）、ガラス系材料、及びＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料の少なくともいずれか一つの材料からなる粉末または小径の混入部材を均一な分散状態で混入する方法が考えられる。セメントコンクリートの圧縮強度は８０Ｎ／ｍｍ2以上であれば好適である。
また、特定形状を有する構造体５は砕石３の中に、好ましくは道床４の上面からａの範囲の深さに位置する。ここで、ａの範囲は０〜３００ｍｍである。上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法や、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法等が考えられる。構造体５はいかなる割合で混合してもよい。枕木の下に重点的に混合してもよく、レールのカーブする箇所に混合してもよい。特定形状を有する構造体５の位置相互の相関関係によって道床４の沈下が抑制される。尚、ｂの範囲は２００ｍｍから３００ｍｍである。なぜなら、ＪＲの場合、道床４の厚みは路線の等級（列車の通過頻度や荷重）ごとに定められ、新幹線では３００ｍｍ、１等線と２等線では２５０ｍｍ、３等線と４等線では２００ｍｍ、となっているからである。ここで、道床４の厚みは、枕木６の下面と地盤２の表面までの深さをいう。
【００１３】
本発明の第１実施形態では、砕石３と、砕石３とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体５と、を混合する骨材を突固めることにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって道床４の沈下が抑制される。このため、道床４は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。
【００１４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図２に基づいて説明する。施設として透水性舗装道路１１を建設する場合、地盤１２の表面上に骨材として単粒度骨材１３を載積して、基礎としての路盤１４を施工する。この路盤１４は、単粒度骨材１３の中に特定形状を有する構造体１５を混合して、その特定形状を有する構造体１５の混合する単粒度骨材１３の表面上から転圧をし、締め固め、沈下が抑制される。路盤１４の表面上に加熱アスファルト混合物等による基層１６、透水性アスファルト舗装又は透水性コンクリート舗装等の表層１７を施工する。これにより透水性舗装道路１１となる。
ここで、路盤１４が上層路盤と下層路盤に分けて施工される場合には、特定形状を有する構造体１５は上層路盤に混合されてもよく、また下層路盤に混合されてもよい。
【００１５】
単粒度骨材１３は粒度範囲２．５から８０ｍｍの砕石、クラッシャラン、玉砕、砂利、鉄鋼スラグ、砂、等の単粒度骨材である。特定形状を有する構造体１５の形状は、立方体、直方体、三角錐、テトラポット形等の、外壁面の少なくとも一つの面が平面であって、好ましくは前記平面に細かな凹凸のざらつきを有する構造体である。
また、特定形状を有する構造体１５は、路盤１４に適量の個数を混合することが可能な大きさであって、かつ単粒度骨材１３との摩擦抵抗を有する範囲の大きさであれば、いかなる大きさの構造体であってもよく、いかなる形状の構造体であってもよい。単粒度骨材１３との相関関係により、例えば一辺が８ｃｍの立方体、または一辺が６ｃｍの立方体、または一辺が４ｃｍの立方体、またはそれ以下の１ｃｍ程度の立方体であってもよく、これらに類する直方体、三角錐、テトラポット形状等であってもよい。
また、特定形状を有する構造体１５の材質は、例えば、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよく、前記平面に細かな凹凸を有する材質であれば好適である。
セメントコンクリートの圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を高める方法としては、セメントコンクリートの成形するときに軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、炭素、ガラス系材料、ＡＢＳ樹脂やアラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）等の合成樹脂材料、麻等の植物性材料、及び動物性材料の少なくともいずれか一つの材料からなる繊維を均一な分散状態で混入する方法がある。また、軟鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、カルシウム系材料、炭化物や窒化物等のセラミックス系材料、石英等の岩石鉱物系材料、陶磁系材料、雲母（マイカ）等の無機質鱗片状物、炭素（グラファイト）、ガラス系材料、及びＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料の少なくともいずれか一つの材料からなる粉末または小径の混入部材を均一な分散状態で混入する方法がある。セメントコンクリートの圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ2以上であれは好適である。
また、特定形状を有する構造体１５は単粒度骨材１３の中に、好ましくは路盤１４の上面からａの範囲の深さに位置する。ここで、ａの範囲は０〜３００ｍｍである。上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法、が考えられ、いかなる割合で混合してもよい。
【００１６】
本発明の第２実施形態では、単粒度骨材１３と、単粒度骨材１３とは異質の特性を持つ特定形状を有する構造体１５と、を混合する骨材を転圧し締め固めることにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって路盤１４の沈下が抑制される。このため、路盤１４は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。さらに、路盤１４を転圧機によって転圧する回数を減らすことが可能となり、路盤１４の施工が簡単に、かつ、コストをかけることなくできる。
【００１７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図３に基づいて説明する。第２実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付して説明を省略する。
第３実施形態では、アスファルト舗装等の表層１７および基層１６のいずれか一方又は両方に特定形状を有する構造体７５を混合する。路盤１４を施工した後、特定形状を有する構造体７５の混合されたアスファルト混合物を戴積し、転圧して締め固めることで透水性舗装道路を施工する。特定形状を有する構造体７５は特定形状を有する構造体をアスファルト混合物にあらかじめ混合した後に戴積してもよいし、アスファルト混合物を戴積した後にその上から混合し、さらにアスファルト混合物を戴積してもよい。または、アスファルト混合物の上層面に戴積して混合してもよい。
特定形状を有する構造体は加熱アスファルト混合物等による基層１６に混合してもよいし、透水性アスファルト舗装又は透水性コンクリート舗装の表層１７に混合してもよい。または、基層１６および表層１７の両方に混合してもよい。
特定形状を有する構造体７５をアスファルト混合物等の骨材に混合することにより、互いに異なる形状または大きさを有する骨材の相関関係によって、空隙率の高い単粒度骨材による舗装において沈下が抑制される。また、透水性コンクリート舗装に特定形状を有する構造体７５を混合することにより、多孔質な舗装において沈下が抑制される。このため、透水性舗装は簡単、かつ、コストをかけずに沈下を抑制することができる。さらに、舗装を転圧機によって転圧する回数を減らすことが可能となり、舗装の施工が簡単に、かつ、コストをかけることなくできる。
【００１８】
特定形状を有する構造体７５の大きさは、表層１７又は基層１６に用いられる単粒骨材の大きさとの相関関係によって、例えば一辺が３０ｍｍから５ｍｍ程度であり、また、その形状は立方体、直方体等、外壁面の少なくとも一つの面が平面を有する構造体であって、好ましくは前記平面に細かな凹凸を有する構造体である。材質については第２実施形態と同様に、セメントコンクリート、セラミックス、プラスチックス、自然石等、一定の圧縮強度、曲げ強度、弾性率等を有すればどのような材質でもよい。
また、特定形状を有する構造体は骨材の中に、舗装の上面から所定の深さに一層、二層、三層等に混合する方法、所定の範囲全体にほぼ的一に混合する方法が考えられ、いかなる割合で混合してもよい。
なお、本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲でアスファルト混合物またはコンクリートによる一般的な舗装構成にも適応可能であり、各種の舗装道路又は駐車場等、種々の舗装構成に適応可能である。
【００１９】
本発明の第１実施形態から第３実施形態について、図１から図３を参照して説明したが、本発明の適応範囲は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で一般的なアスファルト舗装、コンクリート舗装、駐車場、堤防、貯水槽、中低層建築物などを建設する際に施工される基礎等における種々の実施形態に適応することが可能である。
【００２０】
以下、本発明を具現化した実施例１、比較例１、実施例２、比較例２、および実施例３について、平板載荷試験を行った。これらの試験結果を対比して説明する。
（実施例１）
本発明を具現化した実施例１を図４に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石２３は、地盤としてのコンクリート版２２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体２５は、単粒度砕石表面２７から約１００ｍｍの深さにランダムな向きで一層になるように混合する。直方体形状を有する構造体２５が混合する位置と単粒度砕石表面２７との間には、さらに単粒度砕石２３を戴積しており、基礎２４を形成する。単粒度砕石２３の上面となる単粒度砕石表面２７は水平としている。
単粒度砕石２３の粒度範囲は１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体２５はＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントと砂と水と混和材から成るセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体２５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体２５が１６個、ほぼ均等間隔に混合する。つまり、直方体形状を有する構造体２５は表面積当たり約２５％から約３０％混合することとなる。
【００２１】
この実施例１について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板２８は、直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎２４は当初、転圧をしていない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板２８を用いて単粒度砕石表面２７から基礎２４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎２４の沈下量を測定した。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎２４の沈下量を測定した。
【００２２】
試験例の試験結果を図５及び図６に基づいて説明する。
図５は平板載荷試験の試験結果を表す。ここで、地盤支持力係数Ｋ値は、測定した基礎の沈下量から算出した。Ｋ値とは平板載荷試験から求める地盤の支持力を表わす地盤のばね定数、地盤支持力係数である。図６は、図５の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
載荷時の沈下量をみると、第１回では１０００ｋｇを超えた時点で大きく沈下したが、第２回以降は２０００ｋｇまで安定して沈下した。第４回の荷重３０００ｋｇにおける最大沈下量は０．１０３ｃｍであった。第４回の試験でそのまま荷重を４０００ｋｇまでかけ続けたが基礎２４は降伏しなかった（図示しない。）。
第２回から第４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で３６．３ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で３８．３ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で３５．５ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎２４が強硬であることを示した。
【００２３】
（比較例１）
本発明を具現化した実施例１と比較する比較例１を図７に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石３３は、地盤としてのコンクリート版３２の上に厚さ３００ｍｍ戴積し、基礎３４を形成する。単粒度砕石３３の上面となる単粒度載積表面３７は水平としている。単粒度砕石２３の粒度範囲は実施例１と同じ１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体は混合していない。
【００２４】
この比較例１について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板３８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎３４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板３８を用いて単粒度砕石表面３７から基礎３４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎３４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎３４が単粒度砕石３３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように荷重をかけ、基礎３４の沈下量を測定した。
【００２５】
試験例の試験結果を図８及び図９に基づいて説明する。
図８は平板載荷試験の試験結果を表す。図９は、図８の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
載荷時の沈下量をみると、１０００ｋｇまで安定して沈下し、２０００ｋｇを越えた時点で降伏した。
４回の荷重２０００ｋｇにおける最大沈下量は０．３１３ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で２３．５ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で１５．６ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎３４が軟弱であることを示した。
【００２６】
実施例１の試験例の試験結果と、比較例１の試験例の試験結果とを比較すると、実施例１の試験例では、第２回以降、第４回まで沈下が小さく、基礎２４が安定しているのに対し、比較例１の試験例では、第１回から第４回まで、１０００ｋｇを超えると沈下量が大きく基礎３４が安定しない。また、実施例１の試験例における第４回のＫ値は、３５．５〜３９．２ｋｇ／ｃｍ3であり、高い地盤支持力係数を示したのに対し、比較例１の試験例における第４回のＫ値は、１５．６〜２２．０ｋｇ／ｃｍ3であり、低い地盤支持力係数を示した。
【００２７】
（実施例２）
本発明を具現化した実施例２を図１０に示す。単粒度骨材としての豆砂利４３は、地盤としてのコンクリート版４２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体４５は、豆砂利表面４７から約１００ｍｍの深さにランダムな向きで一層になるように混合する。直方体形状を有する構造体４５が混合する位置と豆砂利表面４７との間には、さらに豆砂利４３を戴積しており、基礎４４を形成する。豆砂利の上面となる豆砂利表面４７は水平としている。
豆砂利４３の粒度範囲は約２０ｍｍから約３０ｍｍである。直方体形状を有する構造体４５は試験例１で使用したものと同じＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体４５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体４５が１６個、ほぼ均等間隔に混合する。つまり、直方体形状を有する構造体４５は表面積当たり約２５％から約３０％混合することとなる。
【００２８】
この実施例２について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板４８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎４４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板を用いて豆砂利表面４７から基礎４４に対し、３０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎４４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎４４が豆砂利４３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎４４の沈下量を測定した。
【００２９】
試験例の試験結果を図１１及び図１２に基づいて説明する。
図１１は平板載荷試験の試験結果を表す。図１２は、図１１の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
荷重時の沈下量をみると１回では１０００ｋｇを超えた時点で大きく沈下したが、２回以降は１５００ｋｇまで安定して沈下した。
第４回の荷重３０００ｋｇにおける最大沈下量は０．１８６ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で２５．９ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で２４．７ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で１３．７ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎４４が実施例１ほどではないが強硬となることを示した。
【００３０】
（比較例２）
本発明を具現化した実施例２と比較する比較例２を図１３に示す。単粒度骨材としての豆砂利５３は、地盤としてのコンクリート版５２の上に厚さ３００ｍｍ戴積し、基礎５４を形成する。豆砂利５３の上面となる豆砂利表面５７は水平としている。豆砂利５３の粒度範囲は実施例２と同じ約２０ｍｍから約３０ｍｍである。直方体形状を有する構造体は混合していない。
【００３１】
この比較例２について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板５８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎５４は当初、転圧をしない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板５８を用いて豆砂利表面５７から基礎５４に対し、１０００ｋｇまでの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎５４の沈下量を測定した。ただし、一回の測定は、基礎５４が豆砂利５３の側方流動と共に大きく沈下し、降伏したところまでとした。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように荷重をかけ、基礎５４の沈下量を測定した。
【００３２】
試験例の試験結果を図１４及び図１５に基づいて説明する。
図１４は平板載荷試験の試験結果を表す。図１５は、図１４の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
荷重時の沈下量をみると、５００ｋｇまで安定して沈下し、１０００ｋｇを越えた時点で降伏した。
２回の荷重１０００ｋｇにおける最大沈下量は０．０９６ｃｍであった。
２回から４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で１９．０ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎５４が軟弱であることを示した。
【００３３】
図１０の実施例２の試験例の試験結果と、比較例２の試験例の試験結果とを比較すると、実施例２の試験例では、第２回以降において１５００ｋｇを超えるまでは沈下が安定しており、基盤４４が安定しているのに対し、比較例２の試験例では、５００ｋｇを超えると沈下量が大きく基礎５４が安定しない。また、実施例２の試験例における１０００ｋｇの２〜４回の平均Ｋ値は、２５．９ｋｇ／ｃｍ3であり、実施例１ほどではないが比較的高い地盤支持力係数を示したのに対し、比較例２の試験例における１０００ｋｇの２〜４回の平均Ｋ値は、１９．０ｋｇ／ｃｍ3であり、非常に低い地盤支持力係数を示した。
【００３４】
図１６は、実施例１、比較例１、実施例２、および比較例２の平板載荷試験の比較表である。
実施例１の試験例の試験結果と比較例１の試験例の試験結果とを比較する。
ここで、Ｋ値の測定は、平板載荷試験を繰返し行い測定した２回目、３回目、及び４回目の平均値を表す。
安定な荷重値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２倍の荷重値を示した。
最大支持力は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２倍の支持力を示した。
１０００ｋｇ荷重のＫ値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約１．５倍の値を示した。
２０００ｋｇ荷重のＫ値は、単粒度砕石のみの施工方法に対して、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２．４倍の値を示した。
【００３５】
実施例２の試験例の試験結果と比較例２の試験例の試験結果とを比較する。
ここで、Ｋ値の測定は、平板載荷試験を繰返し行い測定した２回目、３回目、及び４回目の平均値を表す。
安定な荷重値は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約３倍の荷重値を示した。
最大支持力は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約２．５倍の支持力を示した。
１０００ｋｇ荷重のＫ値は、豆砂利のみの施工方法に対して、豆砂利に直方体形状を有する構造体を混合した施工方法では約１．４倍の値を示した。
【００３６】
上記平板載荷試験の結果、単粒度砕石に直方体形状を有する構造体を混合することで、側方流動の抵抗強度及び圧縮強度が格段に向上して安定的な荷重支持力が得られ、基礎の沈下を抑制することが判明した。
また、豆砂利においても、直方体形状を有する構造体を混合することで、側方流動の抵抗強度及び圧縮強度が格段に向上して安定的な荷重支持力が得られ、基礎の沈下を抑制することが判明した。
【００３７】
本発明を具現化した実施例３を図１７に示す。単粒度骨材としての単粒度砕石６３は、地盤としてのコンクリート版６２の表面上に厚さ３００ｍｍ戴積する。直方体形状を有する構造体６５は、単粒度砕石表面６７から約５０ｍｍ〜２００ｍｍの深さにランダムな向きで二層になるように混合する。直方体形状を有する構造体６５が混合する位置と単粒度砕石表面６７との間には、さらに単粒度砕石６３を戴積しており、基礎６４を形成する。単粒度砕石６３の上面となる単粒度砕石表面６７は水平としている。
単粒度砕石６３の粒度範囲は実施例１と同じ１９．１ｍｍから６３．５ｍｍである。直方体形状を有する構造体６５も実施例と同じＷ６０ｍｍ×Ｄ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍのサイズにセメントと砂と水と混和材から成るセメントコンクリートから形成される。この直方体形状を有する構造体６５が位置する表層面の水準には、直径約５００ｍｍの円周内において直方体形状を有する構造体６５が１６個づつ二層に、ほぼ均等間隔に混合する。
【００３８】
この実施例３について平板載荷試験を行なった。その試験例の試験条件について説明する。
平板載荷試験に使用した測定器の載荷板６８は、実施例１についての平板載荷試験で使用したものと同じ直径３０ｃｍの円形の鋼製円板である。
第１回の平板載荷試験では基礎６４は当初、転圧をしていない条件下で行った。一回の平板載荷試験では、載荷板６８を用いて単粒度砕石表面６７から基礎６４に対し、３０００ｋｇ（第４回目では３５００ｋｇ）までの荷重をかけ、５００ｋｇの荷重ごとに基礎６４の沈下量を測定した。
第２回から第４回の平板載荷試験は、再度同じ位置において、第１回と同じように繰り返し荷重をかけ、基礎６４の沈下量を測定した。
【００３９】
試験例の試験結果を図１８及び図１９に基づいて説明する。
図１８は平板載荷試験の試験結果を表す。図１９は、図１８の表に示すデータについて、沈下量を縦軸に、荷重を横軸にプロットし、折れ線グラフとして表したものである。
第２回から第４回の平均のＫ値は１０００ｋｇの荷重で３２．４ｋｇ／ｃｍ3、２０００ｋｇの荷重で３７．６ｋｇ／ｃｍ3、３０００ｋｇの荷重で３６．９ｋｇ／ｃｍ3であり、基礎６４が実施例１とほぼ同等に強硬であることを示した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態における軌道の断面図。
【図２】本発明の第２実施形態における透水性舗装道路の断面図。
【図３】本発明の第３実施形態における透水性舗装道路の断面図。
【図４】本発明の実施例１を示す断面図。
【図５】実施例１の試験例における試験結果を示す表。
【図６】実施例１の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図７】本発明の比較例１を示す断面図。
【図８】比較例１の試験例における試験結果を示す表。
【図９】比較例１の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例２を示す断面図。
【図１１】実施例２の試験例における試験結果を示す表。
【図１２】実施例２の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１３】本発明の比較例２を示す断面図。
【図１４】比較例２の試験例における試験結果を示す表。
【図１５】比較例２の試験例における試験結果を示すグラフ。
【図１６】実施例１、比較例１、実施例２、および比較例２における試験結果の比較表。
【図１７】本発明の実施例３を示す断面図。
【図１８】実施例３の試験例における試験結果を示す表。
【図１９】実施例３の試験例における試験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１：軌道、２：地盤、３：砕石（バラスト）、４：道床、５：特定形状を有する構造体、６：枕木、７：レール、１１：透水性舗装道路、１２：地盤、１３：単粒度骨材、１４：路盤、１５：特定形状を有する構造体、１６：基層、１７：表層、２２：コンクリート版、２３：単粒度砕石、２４：基礎、２５：直方体形状を有する構造体、２７：単粒度砕石表面、２８：載荷板、３２：コンクリート版、３３：単粒度砕石、３４：基礎、３７：単粒度砕石表面、３８：載荷板、４２：コンクリート版、４３：豆砂利、４４：基礎、４５：特定形状を有する構造体、４７：豆砂利表面、４８：載荷板、５２：コンクリート版、５３：豆砂利、５４：基礎、５７：豆砂利表面、５８：載荷板、６２：コンクリート版、６３：単粒度砕石、６４：基礎、６５：直方体形状を有する構造体、６７：単粒度砕石表面、６８：載荷板、７５：特定形状を有する構造体、１１６，１１７：骨材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎において、
地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、
前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、
を備えることを特徴とする構造物の基礎。
【請求項２】
前記特定形状を有する構造体は、外壁面の少なくとも一つの面が平面であることを特徴とする請求項１に記載の構造物の基礎。
【請求項３】
前記特定形状を有する構造体の少なくとも一つの前記平面は、細かな凹凸を有することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の基礎。
【請求項４】
前記特定形状を有する構造体は、一層において表面積当たり５パーセント以上混合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物の基礎。
【請求項５】
骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎の施工方法において、
地盤の表面上に単粒度骨材を載積する工程と、
前記単粒度骨材に、特定形状を有する構造体を混合する工程と、
を含むことを特徴とする構造物の基礎の施工方法。
【請求項１】
骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎において、
地盤の表面上に載積する単粒度骨材と、
前記単粒度骨材に混合される特定形状を有する構造体と、
を備えることを特徴とする構造物の基礎。
【請求項２】
前記特定形状を有する構造体は、外壁面の少なくとも一つの面が平面であることを特徴とする請求項１に記載の構造物の基礎。
【請求項３】
前記特定形状を有する構造体の少なくとも一つの前記平面は、細かな凹凸を有することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の基礎。
【請求項４】
前記特定形状を有する構造体は、一層において表面積当たり５パーセント以上混合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物の基礎。
【請求項５】
骨材を突固めたり締め固めて施工される構造物の基礎の施工方法において、
地盤の表面上に単粒度骨材を載積する工程と、
前記単粒度骨材に、特定形状を有する構造体を混合する工程と、
を含むことを特徴とする構造物の基礎の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図６】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図６】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−５２３２０（Ｐ２００９−５２３２０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２０９６２（Ｐ２００７−２２０９６２）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（３９３０３１５７５）東洋道路興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（３９３０３１５７５）東洋道路興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]