特許 7574372 地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置及び圧縮方法並びに岩盤と一体化された地下構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置及び圧縮方法並びに岩盤と一体化された地下構造物

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20241021BHJP

   E02D 27/50 20060101ALI20241021BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D27/50

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023134109

(22)【出願日】2023-08-21

(62)【分割の表示】P 2019236083の分割

【原出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2023144137

(43)【公開日】2023-10-06

【審査請求日】2023-08-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】高橋 直樹

(72)【発明者】

【氏名】春日 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】渕山 美怜

(72)【発明者】

【氏名】春名 久美子

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０９６１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８４３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０２５６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０７６４２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１７４５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１４０６００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／１２

Ｅ０２Ｄ ２７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは、前記地下構造物の上側半分の領域だけに設けられている、地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置。

【請求項2】

前記複数のストランドは前記地下構造物から水平方向に延び、前記複数のストランドの一端は岩盤または前記地下構造物に定着され、前記複数の定着具は、前記複数のストランドの他端側に位置する前記地下構造物または岩盤に設けられている、請求項１に記載の圧縮装置。

【請求項3】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは前記地下構造物から水平方向に延び、前記複数のストランドの一端は岩盤または前記地下構造物に定着され、前記複数の定着具は、前記複数のストランドの他端側に位置する前記地下構造物または岩盤に設けられ、
前記複数のストランドの前記外側端部より内側の岩盤の内部を鉛直に延びる複数の他のストランドと、前記複数の他のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの前記外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の他の定着具と、を有する、地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置。

【請求項4】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは前記地下構造物から水平方向に延び、前記複数のストランドの一端は岩盤または前記地下構造物に定着され、前記複数の定着具は、前記複数のストランドの他端側に位置する前記地下構造物または岩盤に設けられ、
前記地下構造物の側方の岩盤に設けられ、前記定着具を収容するピットを有する、地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置。

【請求項5】

前記地下構造物の側方の岩盤に設けられ、前記定着具を収容するピットを有する、請求項３に記載の圧縮装置。

【請求項6】

前記複数のストランドは、前記地下構造物に支持される地上構造部から斜め下方に、前記地下構造物から離れる方向に延び、前記複数のストランドの下端は岩盤に定着され、前記複数の定着具は前記地上構造部に設けられている、請求項１に記載の圧縮装置。

【請求項7】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは、前記地下構造物に支持される地上構造部から斜め下方に、前記地下構造物から離れる方向に延び、前記複数のストランドの下端は岩盤に定着され、前記複数の定着具は前記地上構造部に設けられ、
前記地上構造部に設けられた前記複数のストランドの支持部と、前記支持部に円周方向のプレストレスを加えるプレストレス付与手段と、を有する、地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置。

【請求項8】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは、前記地下構造物に支持される地上構造部から斜め下方に、前記地下構造物から離れる方向に延び、前記複数のストランドの下端は岩盤に定着され、前記複数の定着具は前記地上構造部に設けられ、
前記地上構造部に設けられた前記複数のストランドの支持部を有し、前記支持部は前記ストランド毎に周方向に分割されている、地下構造物の周囲岩盤の圧縮装置。

【請求項9】

岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドを設けることと、
複数の定着具によって前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させることと、を有し、
前記複数のストランドは、前記地下構造物の上側半分の領域だけに設けられる、地下構造物の周囲岩盤の圧縮方法。

【請求項10】

前記複数のストランドを緊張させる前に岩盤の亀裂にグラウト材を注入する、請求項９に記載の圧縮方法。

【請求項11】

岩盤と、
前記岩盤に埋め込まれた地下構造物と、
前記岩盤の内部を前記地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、
前記複数のストランドを緊張させ、前記複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有し、
前記複数のストランドは、前記地下構造物の上側半分の領域だけに設けられている、岩盤と一体化された地下構造物。

【請求項12】

前記地下構造物に支持された地上構造物に水平荷重を加えたときに、前記地下構造物の前記上側半分の領域の周囲の岩盤と前記上側半分の領域の変位差が、前記地下構造物の下側半分の領域の周囲の岩盤と前記下側半分の領域の変位差より小さい、請求項１１に記載の地下構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は地下構造物の周囲岩盤を圧縮する装置と方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地下構造物の周囲の地盤を基礎と一体化することで基礎の耐震性を高める技術が知られている。特許文献１には基礎の周囲に放射状に穿孔を形成し、穿孔に補強材を定着させ、補強材の端部を基礎本体に定着させる、地盤補強型の基礎形成方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特公平５－４００８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された方法によれば、補強材を介して地盤を基礎と一体化することができる。従って、基礎を実質的に拡張し、大きな支持力を得ることができる。地下構造物の種類によっては、周辺地盤の遮水性の向上が求められることもある。このような様々な要求に対し、地下構造物の周囲の岩盤を圧縮させることが解決策の一つとなることがあり得る。本発明は、地下構造物の周囲の岩盤を圧縮させるための装置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】

【0005】

本発明の一態様によれば、この装置は岩盤の内部を地下構造物から放射状に延びる複数のストランドと、複数のストランドを緊張させ、複数のストランドの外側端部より内側の岩盤を圧縮させる複数の定着具と、を有する。複数のストランドは、地下構造物の上側半分の領域だけに設けられている。

【発明の効果】

【0006】

本発明の装置によれば、地下構造物の周囲の岩盤を圧縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の参考形態の概念図である。

【図2】第１の参考形態に係る地下構造物とストランドの斜視図である。

【図3】第１の参考形態の変形例の概念図である。

【図4】第２の参考形態の概念図である。

【図5】第３の参考形態の概念図である。

【図6】第３の参考形態の変形例の概念図である。

【図7】第４の参考形態の概念図である。

【図8】第４の参考形態の変形例の概念図である。

【図9】第４の参考形態のさらなる変形例の概念図である。

【図10】第１の実施形態の概念図である。

【図11】第１の実施形態の変形例の概念図である。

【図12】第２の実施形態の概念図である。

【図13】第２の実施形態の変形例の概念図である。

【図14】第２の実施形態のさらなる変形例の概念図である。

【図15】第３の実施形態の概念図である。

【図16】岩盤の３次元ＦＥＭ解析結果である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の地下構造物の周囲岩盤を圧縮する装置と方法のいくつかの実施形態及び参考形態について説明する。以下の説明は、特記なき場合、既設の地下構造物を対象とするが、新設の地下構造物に適用することも可能である。

【0009】

（第１の参考形態）
本参考形態では、地下構造物として、地中深くまで施工される深礎杭を例に説明する。地下構造物に支持される地上構造物は橋脚であるが、建物などの建築物であってもよい。深礎杭は岩盤に埋め込まれた概ね円筒形の地下構造物である。図１は本参考形態の概念図を示している。図１（ａ）は地下構造物１の平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図を示している。図２（ａ）は地下構造物１と地上構造物２とストランドＳの斜視図を、図２（ｂ）はストランドＳの斜視図を示している。地下構造物１の周囲に沿って、複数のストランドＳが設けられている。ストランドＳは地下構造物１から径方向に離れた位置を周回しており、ストランドＳと地下構造物１との間には岩盤Ｒが介在している。ストランドＳは、岩盤Ｒに掘削された案内孔（図示せず）の内部を延びている。ストランドＳはＰＣ鋼材（ＰＣケーブル）からなるが、アラミド繊維や炭素繊維などからなるケーブルであってもよい。ストランドＳは、岩盤Ｒの複数の深さレベルに、概ね等間隔で水平に設けられている。各深さレベルのストランドＳは、地下構造物１の全周を円状に取り囲む複数の分割ストランドＳ１，Ｓ２で構成されている。本参考形態では、各深さレベルに地下構造物１の周囲を半周する２本の分割ストランドＳ１，Ｓ２が設けられている。分割ストランドの数は限定されず、分割ストランドの長さが互いに異なっていてもよい。地下構造物１の全周を１本のストランドＳが周回していてもよい。すなわち、各深さレベルにおいて、地下構造物１の側面に沿って少なくとも一つのストランドＳが設けられ、ストランドＳが地下構造物１の全周を円状に取り囲んでいる限り、ストランドＳの数や長さは限定されない。

【0010】

分割ストランドＳ１，Ｓ２は定着具１０で相互に連結され、且つ緊張されている。定着具１０は分割ストランドＳ１，Ｓ２と同数設けられ、分割ストランドＳ１，Ｓ２の互いに対向する端部同士を連結している。定着具１０の種類は特に限定されないが、一例として特許第３４３９４０３号記載の定着具を用いることができる。この定着具１０はＰＣ鋼材の端部を保持する２つのスリーブを一体化したもので、コンクリートに埋め込まれることによってＰＣ鋼材の緊張力をコンクリートに伝達することができるようにされている。定着具１０の設置及び緊張のため、地下構造物１の側方の岩盤Ｒに定着具１０を収容するピット３が設けられている。ピット３は１８０°間隔で２箇所設けられ、地上に開口している。ストランドＳと定着具１０は本参考形態の地下構造物の周囲岩盤を圧縮する装置１００を構成する。

【0011】

装置１００の施工は以下の手順で行われる。まず、定着具１０を収容するピット３を掘削する。次にピット３の側面から案内孔を掘削する。案内孔はいずれかのピット３を起点に自在ボーリングによって掘削する。これによって、地下構造物１の全周を周回する案内孔が形成される。次に各案内孔にストランドＳを挿入する。各ピット３内で２本のストランドＳ１，Ｓ２の端部同士を対向させ、定着具１０でこれらの端部を連結する。その後、定着具１０でストランドＳ１，Ｓ２を緊張させる。

【0012】

定着具１０はストランドＳに緊張力を加える。緊張力によりストランドＳがたがを締めるように機能し、地下構造物１とストランドＳとの間の岩盤Ｒが圧縮され、図１に白抜き矢印で示すように、地下構造物１が岩盤Ｒに向けて径方向に押し付けられる。岩盤Ｒに作用する圧縮力のため、岩盤Ｒが地下構造物１に抱き込まれ、あるいは地下構造物１と一体化される。換言すれば、地下構造物１を径方向内側に押し付ける圧縮力を岩盤Ｒに加えることによって、地下構造物１とストランドＳとの間に、地下構造物１と一体化された環状の岩盤領域ないし抱き込み領域（以下、一体化領域Ｒ１という）が形成され、岩盤Ｒがあたかも地下構造物１の一部として挙動する。

【0013】

本参考形態によれば、基礎自体を拡張するのと同様の効果が期待でき、耐震補強工事が合理化される。従来は、基礎自体を拡張する場合、周辺の岩盤を掘削し、鉄筋コンクリートの基礎を新たに構築し、既設の基礎と一体化する必要があった。これに対し、本参考形態では、上述の施工手順でストランドＳを設置するだけでよいため、大規模な掘削や鉄筋コンクリート構造物の設置が不要であり、施工コストの削減や工期短縮が可能となる。

【0014】

本参考形態は新設の地下構造物１にも適用できる。この場合、最初に地下構造物１を構築してからストランドＳを設置することが好ましい。これによって、地下構造物１の周囲の岩盤Ｒの一体化領域Ｒ１をより確実に形成することができる。ただし、地下構造物１と周囲の岩盤Ｒの一体性、密着性が充分に確保できる場合は先にストランドＳを設置するか、ストランドＳと地下構造物１を同時に施工することも可能である。

【0015】

図３は第１の参考形態の変形例を示す図１と同様の図である。本変形例では深礎杭が省略され、橋脚が岩盤Ｒに埋め込まれている。従って、本変形例では、地下構造物１は橋脚である。橋脚の周囲の岩盤Ｒを橋脚と一体化することで、橋脚の周囲に基礎を設けたのと同様の効果が得られる。本変形例では深礎杭を省略できるため、施工コストの削減や工期短縮が可能となる。

【0016】

（第２の参考形態）
図４（ａ）は、第２の参考形態における地下構造物１と地上構造物２とストランドＳの斜視図を、図４（ｂ）はストランドＳの斜視図を示している。ここでは第１の参考形態との違いを中心に説明する。説明を省略した構成、効果等は第１の参考形態と同様である。ストランドＳは、地下構造物１の周囲をらせん状に延びている。図示は省略するが、ストランドＳの両端は岩盤Ｒに支持された定着具１０に固定され、緊張されている。ストランドＳの一端を線１１で示すようにピット３の外側の岩盤Ｒまで延長し、端部をグラウトで固定してもよい。ストランドＳの両端は鉛直方向にみて同じ角度位置にあるため、一つのピット３を設けるだけでよい。ストランドＳの両端の角度位置は互いに異なっていてもよい。例えば、ストランドＳの両端の角度位置が１８０度異なっていれば、第１の参考形態と同様、２つのピット３が設けられる。ストランドＳの巻き数は第１の参考形態におけるストランドＳの段数にほぼ相当し、必要とされる耐震性やコスト、工期を勘案して適宜設定することができる。本参考形態はストランドＳの巻き数に拘わらず２つの定着具１０があればよいため、定着具１０の数を減らすことができる。また、ピット３も一つでいいため、施工コストの削減が可能である。

【0017】

図４（ｃ）は第２の参考形態の変形例を示す図４（ｂ）と同様の図である。ストランドＳは、地下構造物１の周囲をらせん状に取り囲むらせん部１２と、らせん部１２の上端に接続されて斜め下方に延びる上部接続部１３と、らせん部１２の下端に接続されて斜め上方に延びる下部接続部１４とを有している。定着具１０はピット３に設けられ、上部接続部１３の下端と下部接続部１４の上端とを連結している。本変形例ではストランドＳの両端が一つの定着具１０で連結されるため、定着具１０の数をさらに減らすことができる。

【0018】

（第３の参考形態）
図５（ａ）は、第３の参考形態における地下構造物１と地上構造物２とストランドＳの斜視図を、図５（ｂ）はストランドＳの斜視図を、図５（ｃ）はストランドＳの平面図を示している。図５（ｃ）では上段部のストランドＳは全長に渡って示されているが、中段部と下段部のストランドＳは両側の端部領域１６だけが示されている。各ストランドＳは、地下構造物１の全周を円状に取り囲んでいる。各ストランドＳは交差部１５で交差し、交差部１５から両端１７までの端部領域１６は、地上に位置する両端１７に向けて斜め上方に延びている。端部領域１６は鉛直方向にみて概ね直線状に延びている。ストランドＳの両端１７はそれぞれ定着部１０に支持されている。つまり、定着部１０はストランドＳの総数の２倍の数設けられている。定着部１０は地上の岩盤や支持構造物に支持されている。両側の定着部１０でストランドＳを緊張させることによって、地下構造物１を径方向内側に押し付ける圧縮力が岩盤Ｒに加えられ、第１の参考形態と同様の効果が得られる。また、本参考形態ではピット３を設ける必要がないため、施工コストの削減及び工期の短縮が可能である。

【0019】

本参考形態では、互いに深さレベルの異なる３つのストランドＳが設けられている。鉛直方向にみて、３つのストランドＳの地下構造物１を取り囲む部分は平面的に同一経路を辿っており、地下構造物１の中心Ｃからの半径は同じである。交差部１５は互いに１２０度ずれており、定着部１０同士の干渉が防止されている。ストランドＳの数は３つに限定されないが、交差部１５は等間隔で配置することが好ましい。第１の参考形態と同様、ストランドＳは、地下構造物１の上側半分の領域だけに設けることが好ましい。端部領域１６の長さ、すなわち交差部１５から両端１７までの長さはストランドＳの設置深さレベルによって異なる。具体的には、深い位置に設置されたストランドＳほど、端部領域１６が長くされている。これによって、端部領域１６の勾配をストランドＳ間で揃えることができる。

【0020】

施工は以下の手順で行われる。まず、地上から案内孔を掘削する。案内孔は自在ボーリングによって掘削する。案内孔は、地上から所定の深さレベルまで下り勾配で延び、地下構造物１の周囲を全周に渡って周回し、さらに上り勾配で地上に達する。次に、各案内孔にストランドＳを挿入する。ストランドＳの両端１７を地上に露出させ、両端１７を定着具１０に連結する。その後、定着具１０でストランドＳを緊張させる。

【0021】

図６は、第３の参考形態の変形例を示す図５と同様の図である。各ストランドＳは地下構造物１のほぼ全周を円状に取り囲んでいる。ただし、第３の参考形態と異なり、各ストランドＳは構造物１の周囲を完全に取り囲んではいない。３つのストランドＳは互いに１２０度ずれて配置されているため、地下構造物１はその中心Ｃに関しどの角度位置においても、少なくとも２つのストランドＳで取り囲まれている。端部領域１８は、各ストランドＳの構造物１の周囲を取り囲んでいる部分の端部から、地上に位置する両端１７に向けて斜め上方に延びている。定着具１０は、各ストランドＳの両端１７で共用されている。端部領域１８は定着具１０の同じ側に設けられている。換言すれば、端部領域１８は地下構造物１と定着具１０との間に位置している。これによって、地下構造物１のストランドＳによって取り囲まれない部分を最小化するとともに、ストランドＳの敷設距離を最小化することができる。第３の参考形態と同様、深い位置に設置されたストランドＳほど、端部領域１８が長くされている。本変形例では第３の参考形態と比べて定着具１０の数が減るため、一層のコストダウンが可能である。

【0022】

（第４の参考形態）
図７は、第４の参考形態の図５と同様の図である。ここでは第１の参考形態との違いを中心に説明する。説明を省略した構成、効果等は第１の参考形態と同様である。本参考形態では、３つのストランドＳが設けられている。各ストランドＳは地下構造物１を周方向に部分的に取り囲み、両端１７が地上に設置されている。各ストランドＳは地下構造物１を１２０度の範囲で弧状に取り囲む弧状部１９を有しており、３つのストランドＳは互いに１２０度ずれている。従って、地下構造物１の全周は３つのストランドＳによって取り囲まれている。ストランドＳの数は３つに限定されず、２つまたは４つ以上でもよい。図示は省略するが、複数のストランドＳを複数の深さレベルにそれぞれ設けてもよい。各ストランドＳは、弧状部１９の両端に接続された端部領域２０を有している。端部領域２０は弧状部１９の端部から、地上に位置する両端１７に向けて斜め上方に延びている。端部領域２０は鉛直方向にみて概ね直線状に延びている。定着具１０は、ストランドＳの両端１７にそれぞれ設けられている。本参考形態でも、端部領域２０の長さはストランドＳの設置深さレベルによって異なる。深い位置に設置されたストランドＳほど、端部領域２０が長くされている。これによって、端部領域２０の勾配をストランドＳ間で揃えることができる。本参考形態では第３の参考形態と比べて各ストランドＳの長さが短く、ストランドＳが湾曲する範囲も限定されているため、案内孔の掘削やストランドＳの設置が容易である。また、３つのストランドＳは並行して施工できるため、工期短縮上有利である。なお、岩盤Ｒに均等に圧縮力を加えるため、３つのストランドＳの緊張作業は同時に行うことが好ましい。

【0023】

図８は、第４の参考形態の変形例の図７と同様の図である。ストランドＳは異なる深さレベルに設けられている。各深さレベルのストランドＳの構成は第４の参考形態と同様である。第３の参考形態の変形例と同様、定着具１０は、３つのストランドＳの両端１７で共用されている。定着具１０の数が減るため、一層のコストダウンが可能である。また、ストランドＳの段数が増えても、定着部１０の数は一定であるため、地上における定着部１０同士の干渉を防止することが容易である。

【0024】

図９は、第４の参考形態のさらなる変形例を示す概念図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は地下構造物１と２本のストランドＳだけを示した平面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。本参考形態では地下構造物１は矩形である。各ストランドＳは地下構造物１の一辺とこれに隣接する二辺とをＵ字状に取り囲んでいる。４つのＵ字型のストランドＳが互いに９０度ずれて配置されている。各ストランドＳは、主に地下構造物１とＵ字の曲線部で囲まれた半円形の領域を圧縮する。従って、図９（ａ）に示すように、地下構造物１の各辺に、中央部で径方向に広く、角部で径方向に小さい半円状の一体化領域Ｒ１が形成される。図９（ｃ）に示すように、複数段のストランドＳが設けられており、各深さレベルのストランドＳの構成は同一である。端部領域２１は第３、第４の参考形態と同様、地上に向けて傾斜している。ストランドＳの地上に位置する端部が定着具１０で支持され、定着具１０によってストランドＳが緊張されている。本参考形態によれば、矩形の地下構造物１でも円形の地下構造物１と同様の効果を奏することができる。地下構造物１の形状は矩形に限定されず、多角形の地下構造物１に適用できる。

【0025】

（第１の実施形態）
図１０は、第１の実施形態を示す概念図であり、図１０（ａ）は地下構造物１の平面図を、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図を示している。ここでは第１の参考形態との違いを中心に説明する。説明を省略した構成、効果等は第１の参考形態と同様である。異なる深さレベルに水平に延びる複数のストランドＳが設けられている。各深さレベルでは、８本のストランドＳが地下構造物１から水平方向に延び、合計４段のストランドＳが設けられている。８本のストランドＳは、地下構造物１を中心に等間隔で放射状に延びている。地下構造物１の側壁に沿って、各段のストランドＳと同数（本実施形態では８つ）のピット３が設けられている。定着具１０は地下構造物１に固定されている。ストランドＳの他端はピット３の側壁から掘削された案内孔（図示せず）に挿入され、グラウトＧにより岩盤Ｒに定着されている。本実施形態では上述の各参考形態と異なり、ストランドＳの緊張によるたが効果ではなく、ストランドＳの圧縮力で岩盤Ｒを圧縮する。第１の参考形態と同様、一体化領域Ｒ１は地下構造物１と概ね同心の環状の領域となる。ピット３が地下構造物１の側壁に沿って設けられるため、本実施形態は敷地面積が限定されている場合に有利である。

【0026】

図１１は、第１の実施形態の変形例を示す図１０と同様の図である。本実施形態では地下構造物１は矩形である。各ストランドＳは地下構造物１の各辺から直交する方向に延びており、さらに地下構造物１の４つの角部からもこれらのストランドＳに対して４５度の角度をなして延びている。ストランドＳの長さは一定であるため、一体化領域Ｒ１は角部が丸められた矩形形状となる。

【0027】

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態を示す概念図であり、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。ここでは第１の参考形態との違いを中心に説明する。説明を省略した構成、効果等は第１の参考形態と同様である。複数のストランドＳは、地下構造物１に支持される地上構造部２から斜め下方に、地下構造物１から離れる方向に延びている。地下構造物１の頂部に橋脚の周囲を覆う円形の支持部３１が設けられ、複数の定着具１０が地上構造部２の一部である支持部３１に設けられている。ストランドＳの下端はグラウトＧによって岩盤Ｒに定着され、ストランドＳは定着具１０によって緊張されている。岩盤Ｒには緊張力の水平成分が地下構造物１を中心に放射状に加えられる。この緊張力の水平成分によって、地下構造物１の周囲の岩盤Ｒが地下構造物１に向けて圧縮され、第１の実施形態と同様の効果を奏する。本実施形態では、複数段のストランドＳを設けなくても鉛直方向の広い領域に圧縮力を加えることができるため、ストランドＳと定着具１０の数を減らすことができる。

【0028】

地上構造部２は、支持部３１に円周方向のプレストレスを加えるプレストレス付与手段３２を有している。支持部３１はストランドＳの緊張力により径方向外側を向く力を受ける。この力に対抗するため、支持部３１の内部に支持部３１に沿って延びる円形のＰＣ鋼線が配置され、ＰＣ鋼線に定着具（図示せず）によって緊張力が加えられる。支持部３１の径は地下構造物１の径より大きく、定着具１０は地下構造物１の側面より径方向外側に配置されている。このため、ストランドＳをより鉛直方向に近い角度で配置することができ、岩盤Ｒが深いレベルにある場合でもストランドＳを岩盤Ｒに定着させることができる。また、ストランドＳは地震時の転倒モーメントに対して抵抗するため、耐震性を向上させることができる。

【0029】

図１３は、第２の実施形態の変形例を示す図１２と同様の図である。本変形例は支持部３１の径が地下構造物１の径より小さいことを除き、第２の実施形態と同様である。支持部３１が小さいため、敷地に余裕がない場合であってもストランドＳの施工が可能である。

【0030】

図１４は、第２の実施形態のさらなる変形例を示す図１２と同様の図である。本変形例は支持部３１がストランドＳ毎に周方向に分割されていることを除き、第２の実施形態と同様である。本変形例では支持部３１の物量を削減することができる。

【0031】

（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態を示す概念図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。本実施形態では、地下構造物１は例えば円筒形の地下タンクであり、ストランドＳは主にタンクの周辺の岩盤Ｒの遮水性を高める目的で設置される。本実施形態では、地下構造物は新設であり、ストランドＳとともに設けられる。タンクの構造は限定されないが、例えば岩盤を掘削して形成した地下空洞に鉄筋コンクリート製の躯体または金属製のライナを施工したものが挙げられる。本実施形態では、水平に延びる複数のストランドＳが、異なる深さレベルに、複数段（本実施形態では合計４段）設けられている。各段には複数（本実施形態では８本）のストランドＳが等間隔で設けられている。ストランドＳの一端はグラウトＧで岩盤Ｒに定着され、ストランドＳの他端は定着具１０に接続されている。定着具１０は地下構造物１の内部に設けられているが、地下構造物１の外部に設けられてもよい。

【0032】

施工は以下の手順で行われる。まず、岩盤Ｒを掘削し、タンクとなる円筒形の空洞を形成する。次に、空洞の側壁から案内孔を水平且つ放射状に掘削する。次に、ストランドＳを案内孔に挿入する。岩盤Ｒの内部を空洞から放射状に延びる複数のストランドＳを設ける。次に、案内孔にグラウトＧを注入し、ストランドＳの先端部をグラウトＧで岩盤Ｒに定着させる。次に、空洞の側壁に定着具１０を設け、ストランドＳを緊張させる。これによって、ストランドＳの径方向外側端部より内側の岩盤Ｒが径方向に圧縮する。岩盤Ｒには節理などの不連続面や亀裂が極めて多く分布する。このため、このような構造のタンクでは、タンク内部の液体がタンクの側壁から漏洩し、岩盤Ｒに浸透、拡散する可能性がある。岩盤Ｒに圧縮力を加えることで岩盤Ｒ内の不連続面や亀裂を閉じ、遮水性を向上させることができる。複数のストランドＳを緊張させる前に岩盤Ｒの亀裂にグラウト材を注入してもよい。これによって、岩盤Ｒの遮水性がさらに向上する。

【0033】

さらに、本実施形態では鉛直に延びる複数の他のストランド（以下、鉛直ストランドＳ３という）と、鉛直ストランドＳ３を緊張させる第２の定着具３３と、が設けられている。鉛直ストランドＳ３はストランドＳの径方向外側端部より内側の岩盤Ｒの内部を鉛直に延びている。鉛直ストランドＳ３の下端はグラウトＧによって岩盤Ｒに定着されている。複数の第２の定着具３３は地上構造物２に設けられ、複数の鉛直ストランドＳ３を緊張させる。これによってストランドＳの下側端部より上部の岩盤Ｒを圧縮させる。水平方向に延びるストランドＳは岩盤Ｒに径方向の圧縮力を作用させるため、鉛直方向に延びる不連続面や亀裂に対しては有効であるが、水平方向に延びる不連続面や亀裂に対しては、これらを閉じる方向の圧縮力が効率的に作用しない。鉛直ストランドＳ３は岩盤Ｒを鉛直方向に圧縮するため、水平方向に延びる不連続面や亀裂に対して有効である。鉛直ストランドＳ３の施工手順は以下の通りである。まず、地上から案内孔を鉛直に掘削する。次に、ストランドＳを案内孔に挿入する。次に、案内孔にグラウトＧを注入し、ストランドＳの先端部をグラウトＧで岩盤Ｒに定着させる。次に、地上に第２の定着具３３を設け、ストランドＳを緊張させる。これによって、ストランドＳの下側端部より上部の岩盤Ｒが鉛直方向に圧縮される。

【0034】

図１５（ｃ）はタンクが既設の場合のストランドＳと、鉛直ストランドＳ３と、ピット３の配置を示す。ストランドＳの一端は地下構造物１に固定され、定着具１０はストランドＳの径方向外側端部に設けられている。これは、タンクが既設の場合、定着具１０をタンクの側面に配置することが困難であるためである。本変形例の施工手順は以下の通りとなる。まず、タンクの径方向外側にピット３を設け、ピット３の側壁から案内孔を掘削する。次に、案内孔にストランドＳを挿入し、ストランドＳの端部をグラウトＧでタンクの側面に定着させる。次に、ピット３の側方に定着具１０を設け、ストランドＳを緊張させる。これによって、ストランドＳの径方向外側端部より内側の岩盤Ｒが径方向に圧縮する。鉛直ストランドＳ３は上述の方法で施工する。

【0035】

図示は省略するが、ストランドＳと鉛直ストランドＳ３を地下構造物１より深い深度まで設置することもできる。地下構造物１の直下の岩盤Ｒが圧縮されるため、地下構造物１の底部からの液体の漏洩の可能性を低減することができる。

【0036】

（解析例）
図１０に示す第１の実施形態について、岩盤Ｒの３次元ＦＥＭ解析を行った。図１６（ａ）は地下構造物１と、地下構造物１に支持された地上構造物２と、岩盤Ｒの３次元ＦＥＭ解析モデルを示している。地上構造物２に図示の位置で水平方向の荷重を加え、地上構造物２、地下構造物１及び岩盤Ｒの水平変位を求めた。水平方向の力は地震時の水平力を模擬している。解析は、ストランドＳを配置しない場合（比較例）、地下構造物１の上部から下部に渡って１０段のストランドＳを配置した場合（実施例１）、地下構造物１の上部のみに５段のストランドＳを配置した場合（実施例２）について実施した。図１６（ｂ）は実施例１における変位のコンター図であり、薄い色は変位が大きく、濃い色は変位が小さいことを示している。これより、地下構造物１の周囲の岩盤Ｒが地下構造物１とほぼ同じ挙動を示すことがわかる。これは、上述の通り、岩盤Ｒに作用する圧縮力のため、岩盤Ｒが地下構造物１に抱き込まれ、あるいは地下構造物１と一体化されたためであると考えられる。他の実施形態及び参考形態についても同様の結果が得られると考えられる。

【0037】

図１６（ｃ）は比較例と実施例１，２における水平荷重と変位の関係を示している。変位は地下構造物１の頂部の中央における水平変位である。実施例１，２では比較例と比べて変位が減少しており、基礎の耐震性能が向上していることが分かる。一方、実施例１と実施例２では大きな差異はない。実施例２はストランドＳや定着具１０の数が減るだけでなく、ピット３の深さも半減するため、施工コストの削減や工期短縮の点で実施例１より有利である。従って、ストランドＳは、地下構造物１の上側半分の領域だけに設けることが好ましい。

【符号の説明】

【0038】

１ 地下構造物
２ 地上構造物
３ ピット
１０，３３ 定着具
１２ らせん部
１３ 上部接続部
１４ 下部接続部
３２ プレストレス付与手段
１００ 圧縮装置
Ｇ グラウト
Ｒ 岩盤
Ｓ ストランド
Ｓ１，Ｓ２ 分割ストランド
Ｓ３ 他のストランド（鉛直ストランド）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】