JP2007107233A - 土留構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地表面が傾斜している施工箇所であっても、所要の施工精度で土留構造物の構築をすることができ、安全、短期間でしかも低コストでの地山掘削工事を可能にする土留構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】 Ｈ型鋼の一方のフランジ２４ａ外面に、両端縁部に連結部が形成された鋼矢板２６が、連結部が一方のフランジ２４ａの幅方向両端縁部より外方に位置するように固定した杭２０を地山に複数本、鋼矢板２５が側が上になるように打ち込み、鋼矢板２６が外側となるように所要間隔をおいて輪状に隣接するものどうし、連結部が直接又は他の連結材３０で連結してリング状強度壁４０を形成する工程と、Ｈ型鋼の内側のフランジ２４ｂを連結板６０で連結する工程と、連結板６０で連結された強度壁４０の内側の地山を所要深さ掘削する工程と、掘削穴内壁に、強度壁４０と一体化するコンクリート壁５０を形成する工程を具備することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は土留構造物の構築方法に関し、より詳細には、傾斜地において好適に用いられるいわゆる竹割り型の土留構造物の構築方法に関する。

地山に橋脚等の建造物を構築するには、地山に、土留構造物を設置して、地山を補強した状態で掘削する必要がある。このような地山掘削工法として、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１における地山掘削工法は、傾斜地における地表面に、鉄筋コンクリートまたは鋼製の梁によりリングビームを形成し、このリングビームをグランドアンカー又はロックボルトで地山に固定した後、リングビームの内側を段階的に掘削しながら、掘削穴の内表面にコンクリート壁を順次構築するものである。
特許第３５１６３９１号公報

しかしながら、特許文献１記載の地山掘削工法におけるリングビームと逆巻き壁（コンクリート壁）との接続構造は信頼性が低く、リングビームに取り付けられたグランドアンカーおよびリングビームと逆巻き壁との一体化が困難になる。すなわち、リングビームと逆巻き壁はそれぞれ別体としてみなさなければならず、土留構造物としての安定性が低くなってしまい、リングビームと逆巻き壁の水平変位が大きくなり、安全な掘削作業に支障をきたすおそれがあるという課題がある。
また、土留構造物の一体化が不十分であることから、設計手法の確立が困難であり、掘削作業を安全に行うためには過剰な設計になる傾向が強く、経済的な施工を妨げることがあるといった課題もある。

そこで、本発明は、地表面から突出する部分と、地表面下に形成されるコンクリート壁を確実に一体化させた土留構造物を構築することが可能になると共に、経済的で安全な掘削作業が可能な土留構造物の構築方法を提供することを目的としている。

本発明は、Ｈ型鋼の一方のフランジの一端側の外面に、両端縁部に連結部が形成された鋼矢板が、該両端縁部の連結部が前記一方のフランジの幅方向両端縁部よりも外方に位置するようにして固定された杭を、地山に複数本、鋼矢板が固定された側が上になるように打ち込んで、かつ鋼矢板が外側となるように、所要間隔をおいて輪状に、隣接するものどうし、鋼矢板の連結部が直接もしくは他の連結材を介して連結することによりリング状の強度壁を形成する工程と、前記Ｈ型鋼の内側のフランジを連結板によって連結する工程と、該連結板で連結された強度壁の内側の地山を所要深さ掘削する工程と、掘削穴内壁に、前記強度壁と一体化するコンクリート壁を形成する工程とを具備することを特徴とする土留構造物の構築方法である。

また、前記地山は地表面が傾斜している箇所であることを特徴とする。
また、前記鋼矢板と、連結材の間にコンクリートを充てんする工程を含んでいることを特徴とする。
また、前記強度壁に、グランドアンカーを固定する工程を含んでいることを特徴とする。
また、前記コンクリート壁に、ロックボルトを固定する工程を含んでいることを特徴とする。
また、前記杭の下端部に第２のロックボルトを固定する工程を含んでいることを特徴とする。
これらにより、さらに安定した条件下での地山掘削が可能になり、安全な地山掘削作業が可能になる。

本発明にかかる土留構造物の構築方法によれば、強度壁と、コンクリート壁の構造信頼性が高く、確実に一体化した土留構造物を構築することができる。このように強度壁とコンクリート壁が確実に一体化されていることにより、構造解析が容易になり、設計根拠のある適切な設計方法の確立が可能になる。これにより、適切な土留構造物の構築ができ、施工コストを低減させることが可能になる。
さらには、強度壁の変位を少なくすることができるため、きわめて安全な地山掘削作業が可能になる。

以下、本発明にかかる土留構造物の構築方法の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態においては、傾斜面に橋脚を建設する際において、地山を鉛直方向に掘削するための土留構造物の構築方法について説明する。
図１は、本実施の形態で構築する土留構造物を示す側面図である。図２は、土留構造物の強度壁を構成する杭の平面図である。図３は、杭の一端部側における側面図である。図４は、杭と連結材の配設状態を示す説明図である。図５〜図８はそれぞれ、図１中のＡ−Ａ線〜Ｄ−Ｄ線における断面図である。
本実施の形態における土留構造物１０は、原地盤（地山）Ｇに打設した杭２０と、杭２０、２０・・・を連結する連結材３０とにより形成された筒状の強度壁４０と、強度壁４０に一体に形成されたコンクリート壁５０とを有している。

本実施の形態で用いる杭２０は、図２、図３に示すようにＨ型鋼２２の一方の端部側における一方のフランジ２４ａに直線形鋼矢板２６を溶接により固定されたものである。直線形鋼矢板２６の両端部には連結部２６ａが設けられている。直線形鋼矢板２６は、連結部２６ａがフランジ２４ａの両端部よりもはみ出した状態となるようにフランジ２４ａに取り付けられている。フランジ２４ａの両端部からの連結部２６ａのはみ出し量はそれぞれ等しくなっている。直線形鋼矢板２６は、リング状の強度壁４０の径寸法に応じて幅寸法が適宜選択されている。
本実施の形態においては、複数種類の長さの杭２０Ａ、２０Ｂが用いられている。

以下に、傾斜地に橋脚等を建設するための土留構造物を構築する工事について説明する。
まず、施工対象箇所の伐採・除根を行い原地盤（地山）Ｇをあらわす。原地盤に輪状となるように杭２０Ａ、２０Ｂの打設位置をマークし、各々のマーク位置に杭２０Ａ、２０Ｂを所要間隔で輪状に打設する。杭２０Ａ、２０Ｂは直線形鋼矢板２６が取り付けられている側の端部を上側にし、かつ、直線形鋼矢板２６が外側になるようにして打設する。杭２０Ａ、２０Ｂの打設深さは、地山表面からの杭２０Ａ、２０Ｂの突出部分が直線形鋼矢板２６の取り付け部分と等しくなるように打設される。杭２０Ａ、２０Ｂの打設に際しては、先行掘削が行われ、ダンザホールハンマ等の打撃系掘削機が好適に用いられる。
杭２０Ａ、２０Ｂは、杭２０Ａまたは２０Ｂと連結材３０を交互に連結しながら地山表面に輪状に打設する。地山に打設した杭２０Ａと杭２０Ｂをセメント系又はポリマー系の接着剤（グラウト剤）により根固めすれば、杭２０Ａ、２０Ｂを確実に地山に固定することができるため好適である。

連結材３０は、Ｈ型鋼３２の一方のフランジ３４ａの外側面に全体にわたって直線形鋼矢板３６が取り付けられている。また、連結材３０のＨ型鋼３２は地表面からの杭２０Ａ、２０Ｂの突出高さと等しい長さに形成されており、地山には打設されてはいない。
このように形成された連結材３０の連結部３６ａと、杭２０Ａ、２０Ｂの連結部２６ａをそれぞれ連結して輪状にし、リング４１ａを形成する。このようにして形成されたリング４１ａは、地表面からの突出高さが略一定になる。

続いて、杭２０Ａ、２０Ｂおよび連結材３０の内側のフランジ２４ｂおよび３４ｂの隣接する端部どうしに連結板６０を溶接し、内側リング４１ｂを形成する。内側リング４１ｂもまた、地表面からの突出高さはほぼ一定となっている。このようにして、地山表面には、地山表面から突出した２重のリング４１ａ、４１ｂが形成される（図４）。
リング４１ａと内側リング４１ｂの隙間部分に、コンクリートＣを充てん（打設）する。これにより、鋼材からなる杭２０Ａ、２０Ｂおよび連結板６０と、コンクリートＣからなる強度壁４０が形成される。
なお、コンクリートＣの打設前に、２重のリング４１ａ、４１ｂの隙間部分と地山に図示しないアンカー用の鉄筋を打ち込んでおけば、後に説明するコンクリート壁５０を強度壁４０に一体化させる際に好都合である。

強度壁４０を形成した後、強度壁４０の内側の地山を所要深さまで掘削する。掘削穴は掘削穴の外周面が杭２０Ａ、２０ＢのＨ型鋼のウェブＷの中央部分に差し掛かる程度の径寸法で掘削する。一回目の地山掘削が完了した後、掘削穴の内壁にコンクリート壁５０を形成する。コンクリート壁５０は、吹付コンクリートにより形成する。その後、杭２０Ａ、２０Ｂの他方のフランジ２４ｂに腹起し４２を取り付ける。腹起し４２は平面視略半円形に取り付けられる。
腹起し４２を取り付けた後、グランドアンカー４４を配設する。グランドアンカー４４の一端側は、くさび形定着具の他ボルトおよびナット等を用いて腹起し４２に固定する。グランドアカー４４は腹起し４２を起点にしてコンクリート壁５０を貫通させた後に地山方向に打ち込む。グランドアンカー４４の地山に打設されている部分はセメント系やポリマー系の接着剤（グラウト剤）によって固定する（図５）。このようにして複数本グランドアンカー４４が地山に打設される。

強度壁４０における２重のリング４１ａ、４１ｂの隙間部分（コンクリートＣを充てんした部分）には、一端側が十分な定着長を有するようにして固定したアンカー用鉄筋が配設されているので、コンクリート壁５０を強度壁４０に確実に付着させ、強度壁４０とコンクリート壁５０を一体の土留構造物１０にすることができる。このようにしてコンクリート壁５０を形成した後、支持地盤があらわれるまで、強度壁４０の内側部分の地山掘削と、コンクリート壁５０の形成を繰り返し行う。
また、コンクリート壁５０にはコンクリート壁５０の内周面から地山方向に向けて放射状にロックボルト５２を打設する（図６、図８）。ロックボルト５２はセメント系またはポリマー系の接着剤（グラウト剤）により地山に固定する。

掘削穴の掘削深さが杭２０Ａの先端部分の深さにさしかかった場合には、掘削穴を杭２０Ａの外側のフランジ２４ａとウェブＷの境界部分まで拡径して掘削する。そして隣接する杭２０Ａ、２０Ａのフランジ２４ａ、２４ａどうしを連結部材７０により連結する。連結部材７０とフランジ２４ａの連結は、互いが重複している部分を溶接することにより成る。
次に、連結部材７０に第２のロックボルト４６を取り付ける（図７）。第２のロックボルト４６は、コンクリート壁５０に配設したロックボルト５２よりも大型のものが用いられる。第２のロックボルト４６は、一端側がボルトナットにより連結部材に固定され、地山に打ち込まれている部分は、ロックボルト５２と同様にセメント系やポリマー系の接着剤（グラウト剤）で地山に固定する。
ここに、連結部材７０の杭２０Ａへの取り付け高さ位置は、掘削穴の断面における対称の位置で互いにそろえられているため、強度壁４０は、第２のロックボルト４６により地山にバランスがよい状態で保持されている。
このようにして土留構造物１０を構築するのである。

以上に説明した土留構造物１０の構築は、コンクリート壁５０が支持地盤に到達するまで繰り返される。コンクリート壁５０が支持地盤に到達した後には、コンクリート壁５０と一体になる底板コンクリート５４を打設する。コンクリート壁５０と、底板コンクリート５４の一体化には、図示しない鉄筋や、金網等が用いられる。底板コンクリート５４が硬化した後、底板コンクリート５４の上に構造物である橋脚（図示せず）を構築する。構造物の構築が完了した後、コンクリート壁５０と構造物との隙間部分に土砂を埋め戻しして、橋脚の建設が完了する。
なお、橋脚の建設が完了した後には、土留構造物１０が地表面から突出している部分に防錆加工しておくことが好ましい。

本実施の形態における土留構造物１０は以上のようにして形成されているが、本発明により形成される土留構造物１０の形態は、本実施の形態に限定されるものではない。例えば、土留構造物１０の構築に用いられている杭２０は、２種類の長さのものを用いて、それぞれを所要間隔で地山に打設しているが、より多種類の長さの杭２０を採用することもできる。この反面、１種類の杭２０のみを用いることももちろん可能である。
また、地山の状態によっては、杭２０は連結材３０を介さずに連続的に打設することも十分ありうる。
本実施の形態においては、コンクリート壁５０はロックボルト５２のみで補強されているが、必要に応じて支保工を配設することもでき、さらに支保工には、ロックボルト５２を取り付ける形態とすることも可能である。

本実施の形態で構築する土留構造物を示す側面図である。 土留構造物の強度壁を構成する杭の平面図である。 杭の一端部側における側面図である。 杭と連結材の配設状態を示す説明図である。 図１中のＡ−Ａ線における断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１中のＣ−Ｃ線における断面図である。 図１中のＤ−Ｄ線における断面図である。

符号の説明

１０ 土留構造物
２０Ａ、２０Ｂ 杭
２４ａ、２４ｂ フランジ
２６、３６ 直線形鋼矢板
２６ａ、３６ａ 連結部
３０ 連結材
４０ 強度壁
４１ａ、４１ｂ リング
４２ 腹起し
４４ グランドアンカー
４６ 第２のロックボルト
５０ コンクリート壁
５２ ロックボルト
６０ 連結板
Ｃ コンクリート
Ｇ 原地盤

Claims (6)

1. Ｈ型鋼の一方のフランジの一端側の外面に、両端縁部に連結部が形成された鋼矢板が、該両端縁部の連結部が前記一方のフランジの幅方向両端縁部よりも外方に位置するようにして固定された杭を、地山に複数本、鋼矢板が固定された側が上になるように、かつ鋼矢板が外側となるように、所要間隔をおいて輪状に打ち込んで、隣接するものどうし、鋼矢板の連結部が直接もしくは他の連結材を介して連結することによりリング状の強度壁を形成する工程と、
   前記Ｈ型鋼の内側のフランジを連結板によって連結する工程と、
   該連結板で連結された強度壁の内側の地山を所要深さ掘削する工程と、
   掘削穴内壁に、前記強度壁と一体化するコンクリート壁を形成する工程とを具備することを特徴とする土留構造物の構築方法。
2. 前記地山は地表面が傾斜している箇所であることを特徴とする請求項１記載の土留構造物の構築方法。
3. 前記鋼矢板と、連結材の間にコンクリートを充てんする工程を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の土留構造物の構築方法。
4. 前記強度壁に、グランドアンカーを固定する工程を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の土留構造物の構築方法。
5. 前記コンクリート壁に、ロックボルトを固定する工程を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の土留構造物の構築方法。
6. 前記杭の下端部に第２のロックボルトを固定する工程を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項記載の土留構造物の構築方法。

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