地盤補強構造

【課題】廃タイヤを切片状に切断破砕したタイヤ破砕ゴム片（タイヤシュレッズ）の弾力特性により、各種壁部の壁面に対する水平圧力を低減することができる地盤補強構造を提供する。
【解決手段】壁部Ａの壁面に対して、破砕ゴム片層２を用いて裏込め材１が形成され、該裏込め材１の周囲が裏込め土４で締め固められている地盤補強構造である。裏込め材１が、破砕ゴム片層２上に覆土層３が積層されて形成されていることが好ましく、また、破砕ゴム片層２と土層３とが交互に積層されていることが好ましい。さらに、裏込め材１の、裏込め土４と接している面を傾斜状に形成することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強構造に関し、詳しくは、廃タイヤを切片状に切断破砕したタイヤ破砕ゴム片（タイヤシュレッズ）の弾力特性により、壁部の壁面に対する水平圧力を低減することができる地盤補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃タイヤまたはタイヤチップを用いて交通振動を低減しようとする試みがなされている。例えば、特許文献１では、振動を発するかまたは振動を受ける構造物の周辺に伝播する振動を防止、低減するための防振工法として、構造物の直下または周辺に、周辺地盤よりも剛性の高い硬質材とゴム弾性材とを隣接させて埋設する工法が提案されている。また、タイヤシュレッズを軽量土として用いる試みも米国で行われている。
【特許文献１】特開２００４−１５６２５９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の廃タイヤまたはタイヤ破砕ゴム片を用いた地盤補強構造は、河川の岸壁や橋脚の壁部、山の斜面の擁壁等の各種壁部に対する水平圧力を低減するには、工法および効果の面で、なお改良の余地があった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解消し、タイヤ破砕ゴム片の弾力特性により、壁部の壁面に対する水平圧力を低減することができる地盤補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、壁部の壁面に対して、裏込め材として破砕ゴム片層を用いることにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明の地盤補強構造は、壁部の壁面に対して、破砕ゴム片層を用いて裏込め材が形成され、該裏込め材の周囲が裏込め土で締め固められていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の地盤補強構造においては、前記裏込め材が、破砕ゴム片層上に覆土層が積層されて形成されていることが好ましく、また、前記破砕ゴム片層と土層とが交互に積層されていることが好ましい。また、前記裏込め材の、前記裏込め土と接している面を好適に傾斜状に形成することができる。さらに、前記壁部を河川の岸壁、橋脚の壁部、トンネルの壁部、建築物の地下壁部、または、山の斜面の擁壁とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の地盤補強構造によれば、タイヤ破砕ゴム片の弾力特性により、各種壁部の壁面に対する水平圧力を低減することができる。また、タイヤ破砕ゴム片の使用により高い透水性が得られるとともに軽量で作業の効率性が良好となる。さらに、廃棄材料である廃タイヤを再利用することにより二酸化炭素の削減等、環境面においても優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る地盤補強構造の概略断面斜視図である。
【００１０】
図示する本発明の好適実施形態に係る地盤補強構造においては、壁部Ａの壁面に対して、裏込め材として破砕ゴム片層２が施工され、その上層部は、充分な密度を有する土などの高密度地盤材の覆土層３で、好適には厚さ０．３ｍ以上にて覆われている。このようにして、裏込め材１が造成され、この裏込め材１の周囲は裏込め土４で締め固められている。かかる地盤補強構造においては、タイヤ破砕ゴム片の弾力特性により、壁部Ａの壁面に対する水平圧力を低減することができる。また、破砕ゴム片層２の上層に覆土層３があることで、荷重がかかったときにその荷重に対し支持力が働き、層自体の沈下が抑制され、結果として地盤補強構造体の上に重荷重の構造物等が載ってもその荷重に耐え得る構造になる。
【００１１】
破砕ゴム片層２に用いられるタイヤ破砕ゴム片は、廃タイヤを機械的な処理により破砕したもので、廃タイヤの種類は、トラックバス用タイヤ、乗用車用タイヤ、オフロード用タイヤなど、いずれの種類のタイヤでもよく、また、その性状としては、ランダム破砕品、カット品、例えば、１／１６カット品、１／３２カット品、扇形カット品など、いずれの性状であってもよい。さらに、タイヤ破砕ゴム片のサイズは、長径が略１〜３００ｍｍ、好ましくは１５〜１５０ｍｍ、更に好ましくは２０〜６０ｍｍであり、５０ｍｍスクリーン通過品を好適に用いることができる。
【００１２】
また、覆土層３の高密度地盤材の材質は砂、土、礫、砕石等からなり、経済性の観点から現場発生土が望ましい。
【００１３】
壁部Ａは、例えば、大河の岸壁の場合、打ち寄せる波のエネルギーを海側へ反射させる重力式護岸構造物として、地上で鉄筋コンクリート箱型の基礎を造り、底部の土砂を掘削・排出して、所定の位置に沈めていくことにより形成される。
【００１４】
裏込め材１が壁部Ａの壁面に対して造成され、その壁面に対して現場発生土等を積み上げた裏込め土４が配設されることにより、タイヤ破砕ゴム片の弾力特性が有効に作用し、壁部Ａは水平圧力低減機能を発揮することができる。なお、裏込め材１の背後のみならず、周囲を裏込め土４で締め固めることにより、より強力に水平圧力低減機能を発揮することも可能である。
【００１５】
図２は、本発明の他の一実施の形態に係る地盤補強構造の概略断面斜視図である。図示する本発明の好適実施形態に係る地盤補強構造においては、壁部Ａの壁面に対して裏込め材として破砕ゴム片層２が施工され、その後、充分な密度を有する土などの高密度地盤材の層を被せ、好適には厚さ０．３ｍ以上の覆土層３を形成する。これを繰り返すことにより（図示する例では１回）、裏込め材１が造成されている。尚、覆土層３の種類や構造は、図１に示すものと同じであり、また、基本的に各層においても同一で、静圧として被覆する土の層の厚みは壁の深さにより変化するが、好適には０．３ｍ以上とする。このように破砕ゴム片層２と土層３とを交互に積層することにより、裏込め材１に荷重がかかったときにその荷重に対し十分な支持力が働き、層自体の沈下を良好に抑制することが可能となる。
【００１６】
また、裏込め材１に配設される破砕ゴム片層２の数は、図示する例では２層であるが、１〜５層の範囲内であれば好適である。また、各破砕ゴム片層２の厚みは、圧密後で０．３〜１．５ｍの範囲内が好ましく、より好ましくは０．５〜１ｍである。なお、破砕ゴム片層２は下層になるほど荷重が大きくなるため、厚めに施工する必要がある。
【００１７】
さらに、本発明の地盤補強構造においては、図２に示すように、裏込め材１の、裏込め土４と接している面を傾斜状に形成することで、裏込め土４を配設した場合に、壁部Ａの壁面に対する裏込め材１の保持力を高めることができる。
【００１８】
上述の本発明の地盤補強構造は、図３に示すような橋脚の壁部Ａの地盤補強構造として、また、図４に示すような地下鉄のトンネルの壁部Ａの地盤補強構造として好適に用いることができ、これにより、かかる壁部Ａに対する水平圧力を軽減し、その耐久年数を延ばすことが可能となる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実験例に基づき説明する。
（実施例１、比較例１）
実施例１として、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図５に示す円筒状容器Ａ（高さ６００ｍｍ、直径５００ｍｍ）に充填し、土圧計を夫々下（底）−中心付近１０、下−壁付近１１、上（高さ３００ｍｍの箇所）−中心付近１２、上−壁付近１３の４箇所に配置した。しかる後、図示するように、充填されたタイヤ破砕ゴム片の上面から圧力を加え、各土圧計の圧力を測定した。加えた垂直圧力とともに、測定した各圧力を図６に示す。また、比較例１として、実施例１において使用したタイヤ破砕ゴム片の代わりに砂を用いた以外は実施例１と同様にして、４箇所の土圧計の圧力を測定した。加えた垂直圧力とともに、測定した各圧力を図７に示す。
【００２０】
図６と図７に示す圧力測定結果から明らかなように、タイヤ破砕ゴム片を使用した場合、砂を使用した場合に比べ、下−壁付近および上−壁付近の圧力が低減されており、タイヤ破砕ゴム片を裏込め材として使用した場合には水平圧力が低減され、各種埋設壁部に対する負荷を軽減することができることがわかる。
【００２１】
（実施例２、比較例２）
実施例２として、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図８に示す直方体状容器Ｂ（１０００ｍｍ×５００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が３００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍとなるように充填した。その際、土圧計を底面の短辺の中央付近１６に配置した。しかる後、図示するように、充填されたタイヤ破砕ゴム片の上面から載荷板１７（５００ｍｍ×２５０ｍｍ）にて圧力２３．５、７０．５、１１７．５、１６４．５ｋＰａをそれぞれ加え、底面中央の１４の位置と底面の短辺の中央付近１６における圧力を測定した。また、比較例２として、実施例２において使用したタイヤ破砕ゴム片の代わりに砂を用いた以外は実施例２と同様にして、同位置における圧力を測定した。底面中央の１４の位置に対する、底面の短辺の中央付近１６の位置の圧力減少（＝（１４の圧力）−（１６の圧力））の結果を図９に示す。
【００２２】
図９に示す圧力減少の結果から明らかなように、ゴム層および砂層の厚みが増すほど圧力減少が低下することがわかる。また、層厚が同じであれば、ゴム層のほうが砂層よりもその効果は顕著であることがわかる。
【００２３】
（実施例３、比較例３）
実施例３として、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図８に示す直方体状容器Ｂ（１０００ｍｍ×５００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が３００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍとなるように充填した。その際、土圧計を底面の短辺の中央付近１６に配置した。しかる後、図示するように、充填されたタイヤ破砕ゴム片の上面から載荷板１７（５００ｍｍ×２５０ｍｍ）にて圧力を順次加え、底面の短辺の中央付近１６における圧力を測定した。また、比較例３として、実施例３において使用したタイヤ破砕ゴム片の代わりに砂を用いた以外は実施例３と同様にして、同位置における圧力を測定した。結果を図１０に示す。
【００２４】
図１０に示すように、印加圧力が大きくなるほど、圧力減少が大きくなることがわかる。また、ゴム層、砂層ともに層が薄いほど圧力減少が大きく、ゴム層と砂層を比較すると、層厚が同じであれば、ゴム層のほうが圧力減少が大きいことがわかる。
【００２５】
（実施例４）
実施例４として、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図８に示す直方体状容器Ｂ（１０００ｍｍ×５００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が３００ｍｍとなるように充填した。その際、土圧計を底板の中央付近１４、長辺の中央付近１５、および短辺の中央付近１６、の３点に配置した。しかる後、載荷板１７（５００ｍｍ×２５０ｍｍ）にて、充填されたタイヤ破砕ゴム片の上面から一定時間ごとに加圧し、各土圧計の圧力を測定した。結果を図１１に示す。
【００２６】
図１１より、載荷板真下においては印加圧力とほぼ同じ圧力が検出されたが、圧力印加地点から遠くなるほど、検出された圧力は小さくなっていることがわかる。
【００２７】
次に、破砕ゴム片層上に覆土層として砂が積層されている場合の地盤補強構造について以下の試験を行った。
【００２８】
（実施例５）
実施例５として、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図１２に示す直方体状容器Ｃ（２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が８００ｍｍとなるように充填し、次いでその上に覆土層として砂を２００ｍｍの層厚となるように充填した。その際、土圧計を底面の短辺の中央付近１１６に配置した。しかる後、充填されたタイヤ破砕ゴム片の上面から載荷板１１７（５００ｍｍ×２５０ｍｍ）にて圧力を１時間毎に順次加え、載荷板１１７における沈下量を測定し、初期の層厚さから充填層の圧縮率を算出した。結果を図１３に示す。
【００２９】
図１３に示すように、印加圧力が大きくなるに従い、充填層の圧縮率が大きくなることがわかる。
【００３０】
（実施例６）
実施例５と同様に、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図１２に示す直方体状容器Ｃ（２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が８００ｍｍとなるように充填し、次いでその上に覆土層として砂を２００ｍｍの層厚となるように充填した場合（Ｂ）と、タイヤ破砕ゴム片のみで層厚が８００ｍｍとなるように充填した場合（Ａ）とにおいて、印加圧力を図１３に示すように変えて底面の各位置の圧力を測定した。その際、土圧計を図１２に示すように直方体状容器Ｃの底面１１４に配置した。
【００３１】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、（Ａ）と（Ｂ）とで同じ圧力を印加した場合、（Ａ）の場合よりも（Ｂ）の場合の方が充填層の圧力が夫々の測定箇所において小さくなることがわかる。
【００３２】
（実施例７）
実施例６と同様に、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図１２に示す直方体状容器Ｃ（２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が８００ｍｍとなるように充填し、次いでその上に覆土層として砂を２００ｍｍの層厚となるように充填した場合（Ｂ）と、タイヤ破砕ゴム片のみで層厚が８００ｍｍとなるように充填した場合（Ａ）とにおいて、印加圧力を（Ａ）の場合は７０ｋＰａ、（Ｂ）の場合は１１７ｋＰａとして、図１６に示す直方体状容器Ｃの各測定箇所で充填層の圧力を測定したところ、（Ａ）の場合に比べ（Ｂ）の場合の方が印加圧力は３７ｋＰａも大きいのにもかかわらず、夫々の箇所で（Ａ）と（Ｂ）の圧力がほぼ同等となることがわかる。
【００３３】
（実施例８）
実施例７と同様に、本発明の地盤補強構造に使用するタイヤ破砕ゴム片を図１２に示す直方体状容器Ｃ（２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）に層厚が８００ｍｍとなるように充填し、次いでその上に覆土層として砂を２００ｍｍの層厚となるように充填した場合（Ｂ）と、タイヤ破砕ゴム片のみで層厚が８００ｍｍとなるように充填した場合（Ａ）とにおいて、印加圧力を図１７に示すように変えて載荷板１１７の位置の沈下量を測定し、初期の厚さから圧縮率を算出した。
【００３４】
図１７に示すように、印加圧力が大きくなっても、（Ａ）よりも（Ｂ）の充填層の圧縮率の方が常に小さくなることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る地盤補強構造の概略断面斜視図である。
【図２】本発明の他の一実施の形態に係る地盤補強構造の概略断面斜視図である。
【図３】本発明の地盤補強構造の適用例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の地盤補強構造の他の適用例を示す概略断面図である。
【図５】土圧低減性能評価の試験方法を示す説明図である。
【図６】実施例１における土圧低減性能評価の試験結果を示すグラフである。
【図７】比較例１における土圧低減性能評価の試験結果を示すグラフである。
【図８】他の土圧低減性能評価の試験方法を示す説明図である。
【図９】圧力減少と層厚みの関係を示すグラフである。
【図１０】圧力減少と印加圧力の関係を示すグラフである。
【図１１】印加圧力地点と検出地点の距離の関係を示すグラフである。
【図１２】更に他の土圧低減性能評価の試験方法を示す説明図である。
【図１３】実施例５における印加圧力と充填層の圧縮率との関係を経時的に示すグラフである。
【図１４】実施例６における（Ａ）と（Ｂ）との場合における各測定箇所と充填層の圧縮率との関係を示す図である。
【図１５】実施例６における（Ａ）と（Ｂ）との場合における各測定箇所と充填層の圧縮率との関係を示す図である。
【図１６】実施例７における（Ａ）と（Ｂ）とにおいて印加圧力を変えた場合における各測定箇所における充填層の圧縮率の関係を示す図である。
【図１７】実施例８における（Ａ）と（Ｂ）との場合における印加圧力と充填層の圧縮率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１裏込め材
２破砕ゴム片層
３（覆）土層
４裏込め土
Ａ壁部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部の壁面に対して、破砕ゴム片層を用いて裏込め材が形成され、該裏込め材の周囲が裏込め土で締め固められていることを特徴とする地盤補強構造。
【請求項２】
前記裏込め材が、破砕ゴム片層上に覆土層が積層されて形成されている請求項１記載の地盤補強構造。
【請求項３】
前記破砕ゴム片層と土層とが交互に積層されている請求項２記載の地盤補強構造。
【請求項４】
前記裏込め材の、前記裏込め土と接している面が傾斜状に形成されている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項５】
前記壁部が河川の岸壁である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項６】
前記壁部が橋脚の壁部である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項７】
前記壁部がトンネルの壁部である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項８】
前記壁部が建築物の地下壁部である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項９】
前記壁部が山の斜面の擁壁である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。

【図１】