JP2004278287A - 透水性鋼管山留め式擁壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼管杭を用いて構築される擁壁構造において、擁壁への作用外力の増加を防ぐために別途設置しなければならない透水層を省略する。
【解決手段】 回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって、所定間隔をおいて一列に鋼管杭２を埋設して築造される鋼管山留め式擁壁構造１であって、前記擁壁構造の背面側における鋼管杭２，２相互の各間隙部分に、鋼管杭２よりも小径で、かつ前記間隙部分よりも大径に設定された継手部鋼管３、または、鋼管杭の直径よりも幅が狭く、かつ前記間隙部分よりも幅が広い継手部鋼材を、鋼管杭２，２相互の間隙を塞ぐ状態でそれぞれ埋設配置したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設工事における切り土や盛り土などの土工部分の安定を保つために用いられる擁壁について、透水性を向上させた鋼管山留め式擁壁構造に関する。

従来から都市内の道路の建設工事を進めていく際には、切り土や盛り土などが日常的に行なわれている。このとき、用地確保や地形などの制約によって土の斜面では安定を保ち得ない場合や掘削が困難であるなど、通常のコンクリート擁壁の設置が困難な箇所に代替形式として、近接施工や現況交通、周辺環境への悪影響などの施工条件の厳しい箇所では、山留め式擁壁構造を選定することが多い。

ここで山留め式擁壁構造の部材に鋼管矢板７を用いる場合には、鋼管間の背面土砂流出を防ぎ、止水性を保持するとともに施工時のガイドとして、継手８を嵌合させて連結する鋼管矢板を用いるのが一般的である（図４参照）。このとき、必要に応じて継手部内に低強度モルタル等の止水材９を充填する場合もあるが、別途、排水工も設置する必要があり、本構造の場合、一般に排水工の設計施工が不十分となり易いため、排水工の構造、施工法を十分検討した上で構造形式を決定しなければならない。

また、鋼管杭を単体として山留め式擁壁構造に適用する事例としては、実施例はないものの、特許文献１や特許文献２などの先行特許文献が存在する。これらの先行特許文献では、鋼管杭相互の間隙を塞いで止水性を保持するべく、水膨潤性樹脂を被覆した金属棒やソイルセメント柱を、鋼管杭に接するように設置する工法が開示されている。

しかし、山留め式擁壁構造では、擁壁の背面土に雨水や地下水などが浸透して含水量が増大すると、（１）土の単位体積重量の増加、（２）有効応力減少による土の強度低下、（３）粘土の吸水膨張などによる土圧増大、（４）水圧の作用、などの事態が起こると考えられ、擁壁の安定性が損なわれる。

そのため、上記先行技術文献による山留め式擁壁構造では、擁壁の背面側の作用土圧や水圧を低下させるために、図５に示すように壁面コンクリート１０の背面側に透水材１２、仮土留材１３、水抜き孔１１を設けることが必要となる。例えば、道路土工／擁壁工指針（非特許文献１）には、上記先行技術文献の例において、透水材からなる透水層等と、水抜き孔を一定間隔で設置する必要がある旨が記載されている。

したがって、上記先行技術文献の構造を山留め式擁壁構造に適用した場合には、透水層および水抜き孔の設置で施工手間がかかり、かつコスト高となる。この点を考慮すると、上記先行技術文献の構造は、止水を必要とする土留め壁構造等に適用する方が効果的である。

一方、通水性土留め壁としては、透水性コンクリート杭を列設して構成された土留め壁（特許文献３）や、多少用途は異なるものの、鋼管矢板に開孔を設けた透水性鋼管矢板（特許文献４）がある。

山留め式擁壁構造について、特許文献３のようにコンクリート材料等で透水性を向上させることは可能であるが、その部材に鋼管杭を用いる場合には、鋼材に透水性を持たせることは不可能である。また、特許文献４のように鋼管本体に開孔を設けた場合には鋼管の断面欠損が問題となり、土留め壁としての曲げ剛性が低下し、過大な背面地盤の変形を起こすおそれがあるとともに、それに対応するために鋼管断面の増大に繋がってしまう点で改善の余地がある。
実願昭６０−５００７２号明細書 特開平６−２２０８４１号公報 特開平７−２３８５５４号公報 特開２００２−２９４６９２公報 「道路土工／擁壁工指針」 日本道路協会 平成１１年３月

本発明は上記従来技術の欠点を除くためにされたものであり、その目的は、鋼管杭を用いて構築される擁壁構造において、土留壁としての機能を保持しつつ、擁壁部からの透水を許容できる構造とすることで、擁壁への作用外力の増加を防ぐために別途設置しなければならない透水層等の排水工を省略することである。

上記目的を達成するため、本発明では以下の構成を要旨とする。すなわち、本発明は、回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって、所定間隔をおいて一列に鋼管杭２を埋設して築造される鋼管山留め式擁壁構造１であって、前記擁壁構造の背面側における鋼管杭２，２相互の各間隙部分に、鋼管杭２よりも小径で、かつ前記間隙部分よりも大径に設定された継手部鋼管３、または鋼管杭２の直径よりも幅が狭く、かつ前記間隙部分よりも幅が広い継手部鋼材１６を、鋼管杭２，２相互の間隙を塞ぐ状態でそれぞれ埋設配置したことを特徴とする。継手部鋼材には、等辺山形鋼、不等辺山形鋼、Ｉ形鋼またはＣＴ形鋼を用いることができる。

また本発明の鋼管山留め式擁壁構造１では、継手部鋼管３の先端部に掘削刃４を固着し、前記継手部鋼管３を回転圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって埋設配置してもよい。継手部鋼管３の換わりに継手部鋼材１６を用いる場合は圧入工法によって埋設配置する．さらに、継手部鋼管３または継手部鋼材１６に水抜き開口５を設け、前記水抜き開口５には擁壁構造背面側の土砂吸出しを防止するフィルター６を張設してもよい。さらにまた、継手部鋼管３の内部には透水材を充填してもよい。

本発明では、土留壁としての機能を保持しつつ、透水を許容する構造とすることで、土留壁本体と同様の施工手順で透水部材も設置できる。そのため、鋼管杭を用いた従来の擁壁構造に必要とされる透水層等の排水工の設置を省略でき、施工面・コスト面で有利である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の鋼管山留め式擁壁構造１を示す図である。本発明では複数の鋼管杭２を埋設配置し、この鋼管杭２，２相互の間隙部分に継手部鋼管３を埋設配置することで鋼管山留め式擁壁構造１が構築される。

第１実施形態の鋼管山留め式擁壁構造１の構築では、まず回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって、所定間隔をおいて鋼管杭２を一列に埋設配置する。次に、擁壁構造の背面側において、継手部鋼管３をそれぞれ埋設配置して、擁壁の構築が完了する。この継手部鋼管３の外径は、鋼管杭２よりも小径で、かつ前記間隙部分よりも大径となるように設定されている。第１実施形態では、２つの鋼管杭２，２と継手部鋼管３とがほぼ接触するように近接し、かつ鋼管杭２，２相互の各間隙部分を塞ぐような状態で継手部鋼管３が埋設配置される。

また継手部鋼管３の施工は、圧入工法、回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法のいずれの工法によってもよい。このとき、継手部鋼管３の先端に掘削刃４を固着して、この継手部鋼管３を回転圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって埋設する場合には施工性が向上し、継手部鋼管３の埋設時における鉛直精度の確保が容易になる。

以上のように構成された第１実施形態の擁壁構造１では、擁壁背面地盤の含水量が増大した場合、鋼管杭２と継手部鋼管３とのわずかな隙間を通って、水は擁壁前面側に流出する。その一方で、土砂は鋼管杭２と継手部鋼管３との隙間で目詰まりするため、擁壁背面側からの土砂の流出は抑制される。すなわち本発明では、土留壁としての機能を保持しつつ、透水を許容する構造とすることで、土留壁本体と同様の施工手順で透水部材も設置できる。そのため、鋼管杭を用いた従来の擁壁構造に必要とされる透水層等の排水工の設置を省略でき、施工面・コスト面で有利である。

＜第２実施形態＞
図２は第２実施形態の鋼管山留め式擁壁構造を示す斜視図である。なお、第２実施形態で第１実施形態と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態は継手部鋼管３の擁壁背面側に水抜き開口５を設け、継手部鋼管３に透水層および水抜き孔の機能を兼用させて、透水性を向上させた例である。継手部鋼管３の水抜き開口５には、擁壁構造背面側の土砂吸出しを防止するフィルター６が張設されており、土砂が流出しないように構成されている。なお、前記地盤下端部に水抜き用パイプ１４、排水溝１５（図３参照）を設置するほか、継手部鋼管３の内部に排水用のドレンパイプ（図示を省略する）などの排水手段を挿入して、継手部鋼管３内の水抜きが行なわれるようにする。

また、継手部鋼管３の内部に切込砕石や栗石などの透水材を充填した場合には、さらなる透水性の向上を期待することができ、擁壁の背面地盤に対する集水性が高まる。なお、継手部鋼管３内の土砂による閉塞を防止し、継手部鋼管３からの透水性を確保するためには、第２実施形態においても、継手部鋼管３の先端に掘削刃４を固着して、継手部鋼管３を圧入することが望ましい。

なお、図２では継手部鋼管の水抜き開口５の形状を丸孔とした例を示したが、本発明の水抜き開口の形状は、例えば、縦長の溝状や斜めに傾斜した溝状のスリットであってもよく（図示を省略する）、図示の例に限定するものではない。

＜第３実施形態＞
図６は第３実施形態の鋼管山留め式擁壁構造を示す図である。本実施形態においては、第１実施形態における継手部鋼管３に換えて継手部鋼材１６を埋設配置する。継手部鋼材には、等辺山形鋼、不等辺山形鋼、Ｉ形鋼またはＣＴ形鋼を用いることができる。

第３実施形態の鋼管山留め式擁壁構造の構築では、まず回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって、所定間隔をおいて鋼管杭２を一列に埋設配置する。次に、擁壁構造の背面側において、継手部鋼材１６をそれぞれ埋設配置して、擁壁の構築が完了する。この継手部鋼材１６の幅は、鋼管杭２の直径よりも狭く、かつ前記間隙部分よりも広くなるように設定されている。第３実施形態では、２つの鋼管杭２，２と継手部鋼材１６とがほぼ接触するように近接し、かつ鋼管杭２，２相互の各間隙部分を塞ぐような状態で継手部鋼材１６が埋設配置される。継手部鋼材１６の施工は、圧入工法によって行う。

以上のように構成された第３実施形態の擁壁構造では、第１実施形態の擁壁構造と同様に、擁壁背面地盤の含水量が増大した場合、鋼管杭２と継手部鋼材１６とのわずかな隙間を通って、水は擁壁前面側に流出する。その一方で、土砂は鋼管杭２と継手部鋼材１６との隙間で目詰まりするため、擁壁背面側からの土砂の流出は抑制される。すなわち本発明の第３実施形態の擁壁構造においても、第１実施形態の擁壁構造と同様の作用があり、同様の効果を持つものである。

＜第４実施形態＞
図７は第４実施形態の鋼管山留め式擁壁構造を示す斜視図である。本実施形態においては、第２実施形態における継手部鋼管３に換えて継手部鋼材１６を埋設配置する。

第４実施形態は継手部鋼材１６の擁壁背面側に水抜き開口５を設け、継手部鋼材１６に透水層および水抜き孔の機能を兼用させて、透水性を向上させた例である。継手部鋼材１６の水抜き開口５には、擁壁構造背面側の土砂吸出しを防止するフィルター６が張設されており、土砂が流出しないように構成されている。なお、第２実施形態と同様に、前記地盤下端部に水抜き用パイプ、排水溝を設置して、継手部鋼材１６の擁壁背面側からの水抜きが行なわれるようにする。（図示を省略する）

なお、図７では継手部鋼管の水抜き開口５の形状を丸孔とした例を示したが、本発明の水抜き開口の形状は、例えば、縦長の溝状や斜めに傾斜した溝状のスリットであってもよく（図示を省略する）、図示の例に限定するものではない。

また本発明において、継手部鋼管にフィルター付きの水抜き開口を設けた場合には、擁壁背面地盤からの透水性がより向上する。このとき、継手部鋼管の内部に切込砕石や栗石などの透水材を充填した場合には、さらなる透水性の向上を期待できる。

（ａ）は第１実施形態の鋼管山留め式擁壁構造における背面側からの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 第２実施形態の鋼管山留め式擁壁構造における背面側からの斜視図である。 （ａ）は第２実施形態の鋼管山留め式擁壁構造の水抜き構造を示す側面図であり、（ｂ）はその平面図である。 従来の鋼管矢板による山留め式擁壁構造を示した図である。 従来の排水工の例を示した図である。 第３実施形態の鋼管山留め式擁壁構造における背面側からの斜視図である。 第４実施形態の鋼管山留め式擁壁構造における背面側からの斜視図である。

符号の説明

１ 鋼管山留め式擁壁構造
２ 鋼管杭
３ 継手部鋼管
４ 掘削刃
５ 水抜き開口
６ フィルター
７ 鋼管矢板
８ 継手
９ 止水材
１０ 壁面コンクリート
１１ 水抜孔
１２ 透水材
１３ 仮土留材
１４ 水抜きパイプ
１５ 排水溝
１６ 継手部鋼材

Claims (6)

1. 回転圧入工法、中掘り圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって、所定間隔をおいて一列に鋼管杭を埋設して築造される鋼管山留め式擁壁構造であって、前記擁壁構造の背面側における鋼管杭相互の各間隙部分に、鋼管杭よりも小径で、かつ前記間隙部分よりも大径に設定された継手部鋼管を、鋼管杭相互の間隙を塞ぐ状態でそれぞれ埋設配置したことを特徴とする透水性鋼管山留め式擁壁構造。
2. 継手部鋼管の先端部に掘削刃を固着し、前記継手部鋼管を回転圧入工法または中掘り併用回転圧入工法によって埋設配置したことを特徴とする請求項１に記載の透水性鋼管山留め式擁壁構造。
3. 継手部鋼管には水抜き開口が設けられており、前記水抜き開口には擁壁構造背面側の土砂吸出しを防止するフィルターが張設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透水性鋼管山留め式擁壁構造。
4. 継手部鋼管の内部に透水材を充填したことを特徴とする請求項３に記載の透水性鋼管山留め式擁壁構造。
5. 継手部鋼管に換えて、継手部鋼材を用いることを特徴とする請求項１または３記載の透水性鋼管山留め式擁壁構造。
6. 継手部鋼材は、等辺山形鋼、不等辺山形鋼、Ｉ形鋼またはＣＴ形鋼であり，圧入施工によって埋設配置したことを特徴とする請求項５に記載の透水性鋼管山留め式擁壁構造。

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