JP2008274553A

JP2008274553A - 斜面の安定化工法

Info

Publication number: JP2008274553A
Application number: JP2007115719A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Oka; 憲二郎岡
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: JP4716134B2

Abstract

【課題】引張り、曲げ、せん断等に対する耐力確保が十分であることはもちろん、地下水に起因する斜面の崩落対策としても十分な斜面の安定化工法を提供する。
【解決手段】先端部と後端部とに螺旋状回転翼１９Ａ，１９ｂを設けた小口径の逆止弁付き鋼管１２と後端部に螺旋状回転翼１９Ｃを設けた、ドレーン管として機能する小口径の孔明き鋼管１４とを用意する。そして、逆止弁付き鋼管１２に孔明き鋼管１４をカップリング１５を介して継ぎ足しながら両鋼管１２、１４を地中に回転圧入し、逆止弁付き鋼管１２を地中内の不動層Ｂに貫入させると共に、孔明き鋼管１４を前記不動層Ｂの上部の移動層Ｃに位置させる。その後、逆止弁付き鋼管１２の内部から逆止弁を開いて該鋼管１２の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入して、鋼管１２を不動層Ｂに定着させ、この状態で、孔明き鋼管１４の開口から移動層Ｃ内の地下水を排水する。
【選択図】図１

Description

本発明は、盛土斜面、切り土斜面等の斜面を安定化するための安定化工法に関する。

斜面の安定化工法としては、地盤に削孔した孔内に鉄筋を挿入すると共に、硬化材グラウトを注入して鉄筋を地盤に定着させる鉄筋補強土工法、ケーシングを用いて地盤に削孔した後、ケーシング内にアンカーを挿入して、前記ケーシングを引抜き、しかる後に孔内に硬化材グラウトを注入してアンカーを地盤に定着させるグランドアンカー工法が従来より知られている。

しかしながら、上記鉄筋補強土工法によれば、小径（20〜30ｍｍ程度）の鉄筋を使用することに加え、削孔径、削孔長共にかなり小さく（削孔径：40〜60ｍｍ程度、削孔長：５ｍ程度）、グラウト定着層の厚さもわずかとなり、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力はそれほど期待できず、小規模の斜面安定化対策に限定されるという問題があった。また、上記グランドアンカー工法によれば、引張りに対する耐力は十分となるものの、曲げおよびせん断に対する耐力は期待できず、その上、アンカーに大きなプレストレスを付与するため、支圧板として剛性の高い大型の法枠や十字ブロックが必要となり、それらの打設に多くの工数と時間とを要して施工が面倒になるという問題があった。

そこで最近、上記鉄筋補強土工法やグランドアンカー工法に代わる斜面安定化工法の開発が推し進められている。例えば、特許文献１には、１００〜３００ｍｍの小口径の逆止弁付き鋼管を地中に貫入した後、該鋼管の内部から前記逆止弁を開いて該鋼管の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入して、該鋼管を定着させる工法が開示されている。また、特許文献２には、先端部に回転具（螺旋状回転翼）を設けると共に、安定処理材（硬化材グラウト）の噴射口を設けた補強材（鋼管）を、前記噴射口から安定処理材を噴射させながら地盤中に回転圧入し、補強材の周囲に柱状の安定処理層（定着層）を形成してアンカーとする工法が開示されている。これら工法によれば、鋼管が周囲の定着層と一体となって引張り、曲げ、せん断等に対する大きな耐力を発揮するので、斜面の安定化に大きく寄与するものとなる。

ところで、斜面の崩壊は、浸透水や湧水等の地下水によって地中の移動層（主働領域）がゆるむことにより起こることが多く、特に盛土斜面でその傾向が顕著なる。そして、この地下水に起因する斜面崩落に関しては、上記した新たな工法によっても十分な対策とならず、このため、地下水の多い斜面特に盛土斜面の補強に際しては、別途、水抜き工を施工する必要があり、その分、施工期間の延長並びに施工コストの上昇が避けられないようになる。

なお、例えば、特許文献３には、地中にオーガ先端から固結材を吐出させながら掘進して補強柱体を構築し、この補強柱体内に先端に集水孔を有する中空芯材を挿入して、その先端部を地中に突出させ、芯材を通じて排水する斜面補強工法が記載されている。しかし、この工法によれば、中空芯材の周囲に不透過の補強柱体が配置されるため、補強柱体の先端側からだけの水抜きとなり、上記地下水に起因する斜面の崩落対策としては不十分である。

特開２００２−２７５９０７号公報特開２００４−１６２４１７号公報特開平７−１８９２６４号公報

本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力確保が十分であることはもちろん、地下水に起因する斜面の崩落対策としても十分な斜面の安定化工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも先端部に螺旋状回転翼を設けた小口径の逆止弁付き鋼管とドレーン管として機能する小口径の孔明き鋼管とを用意し、前記逆止弁付き鋼管に前記孔明き鋼管を継ぎ足しながら両鋼管を地中に回転圧入して、該逆止弁付き鋼管を地中内の不動層に貫入させると共に、該孔明き鋼管を前記不動層の上部の移動層に位置させ、しかる後、前記逆止弁付き鋼管の内部から前記逆止弁を開いて該鋼管の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入し、該鋼管を前記不動層に定着させることを特徴とする。

このように行う斜面の安定化工法においては、逆止弁付き鋼管を不動層まで貫入し、その周りに硬化材グラウトを加圧注入して該鋼管を不動層に定着させるので、引張り、曲げ、せん断等に対して大きな耐力を発揮する。また、地下水の影響でゆるみが生じ易い移動層にはドレーン機能を有する孔明き鋼管を位置させるので、地下水が該孔明き鋼管を通じて外部へ排水され、地下水の影響で移動層がゆるむこともなくなる。

本発明において、上記逆止弁付き鋼管および孔明き鋼管としては、１００ｍｍ以下の小口径のものを用いるのが望ましい。これは、盛土斜面は、一般的に狭隘な環境に存在することが多く、小型の施工機械による施工を可能にするためである。ただし、口径があまり小さいと、曲げ耐力、せん断耐力が不足するので、小さくても７０ｍｍとするのが望ましい。

本発明は、上記逆止弁付き鋼管の後端部または孔明き鋼管の先端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、硬化材グラウトの移動層側への流動を抑える遮蔽板として用いるようにしてもよい。この場合は、硬化材グラウトが孔明き鋼管の周りに浸入するのが抑えられるので、孔明き鋼管のドレーン機能が損なわれることはなくなる。

本発明はまた、孔明き鋼管の後端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、斜面の表面を押える支圧板として用いるようにしてもよい。この場合は、別途支圧板を設ける工程が不要になるので、施工コストが低減する。

本発明に係る斜面の安定化工法によれば、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力確保が十分であることはもちろん、地下水に起因する斜面の崩落対策としても十分となり、地下水の多い斜面特に盛土斜面の補強に向けて極めて有用となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る安定化工法を実施した後の斜面の状態を示したものである。本実施の形態は、盛土斜面１を対象になされたもので、同図には、盛土斜面１の法面２から地中に打設された複数の抑止杭１０が示されている。盛土斜面１は、その法面２の背後にすべり面Ａを有し、該すべり面Ａよりも深い側が不動層（定着領域）Ｂ、該すべり面Ａよりも法面２側が移動層（主働領域）Ｃとなっている。各抑止杭１０は、水平軸Ｌに対して所定の角度θ（θ＝０〜３０度）だけ傾斜する状態で、前記すべり面Ａより十分深く打設されている。

図２および図３にも示すように、各抑止杭１０は、管壁に円周方向および軸方向に等配して多数の逆止弁１１を設けた逆止弁付き鋼管１２と同じく管壁に円周方向および軸方向に等配して多数の開口１３を設けた孔明き鋼管１４とをカップリング１５を介して連結した中空杭体１６と、この中空杭体１６を構成する逆止弁付き鋼管１２の周りに形成されたグラウト定着層１７とからなっている。中空杭体１６は、逆止弁付き鋼管１２と孔明き鋼管１４との境界部分（カップリング１５）がほぼすべり面Ａ上に位置するように地中に打設され、これによって逆止弁付き鋼管１２はその全体が前記浮動層Ｂ内に配置され、かつ孔明き鋼管１４はその全体が移動層Ｃ内に配置されている。本実施形態において、逆止弁付き鋼管１２並びに孔明き鋼管１４としては、口径が７０〜１００ｍｍの小口径鋼管が用いられている。また、逆弁付き鋼管１２としては、その軸方向に多数の節１８を有する節付き鋼管が用いられている。

ここで、孔明き鋼管１４の開口１３は、細長い矩形の孔となっている。この開口１３は、一例として、幅１〜３ｍｍ程度、長さ１４ｍｍ程度の大きさとなっており、これにより開口１３から鋼管１４内への土砂の浸入は阻止されるが、水の浸入は許容されるようになっている。すなわち、孔明き鋼管１４はドレーン管として機能するようになっている。

本実施形態において、上記逆止弁付き鋼管１２には、その先端部と後端部との二箇所に螺旋状回転翼１９Ａ、１９Ｂが設けられ、一方、孔明き鋼管１４には、その後端部に同様の螺旋状回転翼１９Ｃが設けられている。各回転翼１９Ａ〜Ｃは、鋼管１２、１４の外径に比して十分大きな直径（一例として、鋼管径の１．５〜３．０倍）となるようにその大きさが設定されている。また、各回転翼１９Ａ〜Ｃは、各鋼管１２、１４の時計方向への回転に応じて地中に食込むようにその螺旋向きが設定されている。

本安定化工法の実施に際しては、盛土斜面１の周辺の段部３に図示を略す施工機械を乗入れ、先ず、逆止弁付き鋼管１２を先頭に、これを盛土斜面１の法面２から地中に回転圧入し、逆止弁付き鋼管１２が適当深度貫入したところで、カップリング１５を介して孔明き鋼管１４を継足し、その回転圧入を続ける。このとき、逆止弁付き鋼管１２の先端部に設けた螺旋状回転翼１９Ａの食込みにより各鋼管１２、１４（中空杭体１６）の回転圧入が進行するので、土砂の排出はなく、したがって、排土処理は不要になる。また、各鋼管１２、１４は小口径鋼管（口径７０〜１００ｍｍ）となっているので、施工機械は小型のもので足り、したがって、施工機械を乗入れる段部３は幅の狭い小段でもよく、狭隘な環境でも無理なく施工を行うことができる。

そして、先頭の逆止弁付き鋼管１２のほぼ全長が盛土斜面１の不動層Ｂ内に貫入したら、中空杭体１６の回転圧入を停止し、図４に示すように逆止弁付き鋼管１２の内部に注入機２０を挿入する。この注入機２０は、シングルパッカーと呼称されるもので、空気圧により膨出する１つの膨出体２１と吐出ノズル２２とを備えており、膨出体２１には地上の圧縮空気源から延ばしたエアホース２３が、吐出ノズル２２には地上のグラウト供給源から延ばしたグラウト管２４がそれぞれ接続されている。

上記注入機２０は、最初、逆弁付き鋼管１２の先端部付近まで挿入し、その位置でエアホース２３を通じて膨出体２１に圧縮空気を送ってこれを膨出させ、逆止弁付き鋼管１２に対してその位置を固定する。続いて、グラウト管２４を通じて吐出ノズル２２にグラウトセメントミルク、セメントモルタル等の硬化材グラウトを圧送する。すると、この硬化材グラウトは、吐出ノズル２２から吐出して鋼管１２の先端部に充填され、その圧力で、充填域に対応する逆止弁１１が開いて硬化材グラウトが逆止弁付き鋼管１２の周辺へ放射状に噴出し、鋼管１２の周りの地中に加圧注入される。

このようにして、逆止弁付き鋼管１２の周りには、周辺土砂と硬化材グラウトとが混合した前記グラウト定着層１７が形成され、このグラウト定着層１７は、注入機２０を、逆止弁１１の配列ピッチに相当するピッチで引上げながら、前記硬化材グラウトの吐出を繰返すことで次第に上方へ拡大する。このとき、逆止弁付き鋼管１２の後端部には螺旋状回転翼１９Ｂが存在するので、該回転翼１９Ｂによって移動層Ｃ側、すなわち孔明き鋼管１４の周りへの硬化材グラウトの浸入が抑えられ、この結果、孔明き鋼管１４の開口１３が硬化材グラウトによって閉塞されることはなくなる。したがって、該回転翼１９Ｂは、硬化材グラウトの移動層Ｃ側への流動を抑える遮蔽板として機能している。

上記した硬化材グラウトの加圧注入は、逆止弁付き鋼管１２のほぼ全長わたって実施し、これにより逆止弁付き鋼管１２のほぼ全長がグラウト定着層１７を介して盛土斜面１の不動層Ｂに強固に定着され、中空杭体１６とグラウト定着層１７とが一体となった抑止杭１０の打設が終了する。このように打設された抑止杭１０は、先頭側の逆止弁付き鋼管１２がグラウト定着層１７を介して盛土斜面１の不動層（定着領域）Ｂに定着されかつ大径の螺旋状回転翼１９Ａによって抜け方向に拘束されているので、引張り、曲げ、せん断等に対して大きな耐力を発揮するものとなる。本実施形態においては特に、逆止弁付き鋼管１２として外周面に節１８を有する節付き鋼管を用いているので、該鋼管１２の引抜抵抗が増大し、抑止杭１０の支持力はより一層増大する。

一方、盛土斜面１の移動層（主働領域）Ｃには、ドレーン管として機能する孔明き鋼管１４が埋設されているので、浸透水や湧水等の地下水は開口１３から鋼管１４内に流入し、該鋼管１４内を通して外部へ排出される。したがって、地下水によって移動層Ｃがゆるむことはなくなり、盛土斜面１の崩落が未然に防止される。本実施形態においては特に、中空杭体１６を水平軸Ｌに対してわずかの傾斜角度（０〜３０度）で傾斜させているので、孔明き鋼管１４を通じて円滑に排水が進み、移動層Ｃのゆるみはより一層抑制される。

ここで、孔明き鋼管１４は、その後端部に設けた螺旋状回転翼１９Ｃが土中にわずか埋込まれるようにその長さが設定されており、これにより該回転翼１９Ｃは、盛土斜面１の法面２を押える支圧板として機能し、この結果、移動層Ｃからの土砂の抜け出しが防止され、盛土斜面１はより一層安定する。換言すれば、別途支圧板を設ける工程が不要になり、その分、施工コストが低減する。

なお、上記孔明き鋼管１４の開口１３は、土砂の流入を防ぐフィルタを付設した構造としてもよく、この場合は、開口１３の大きさ、形状は任意である。また、この孔明き鋼管１４は、鋼管と同等の強度を有する他のドレーン管に代えることができる。

また、上記実施形態においては、逆止弁付き鋼管１２に対し、その先端部と後端部とに螺旋状回転翼１９Ａ、１９Ｂを設けたが、後端側の螺旋状回転翼１９Ｂは、逆止弁付き鋼管１２に代え、孔明き鋼管１４の先端部またはカップリング１５に設けるようにしてもよいものである。

さらに、上記実施形態においては、硬化材グラウトを加圧注入する注入機２０として、１つの膨出体２１を備えたシングルパッカーを用いたが、該注入機２０としては、２つの膨出体を備えた、いわゆるダブルパッカー形式のものを用いてもよいものである。この場合は、２つの膨出体の間の空域が圧力室となり、この圧力室を経て硬化材グラウトが逆止弁１１から噴出されることになる。

本発明の一つの実施形態である安定化工法を実施した後の斜面の状態を模式的に示す断面図である。本安定化工法で打設された抑止杭の打設状態を示す断面図である。本安定化工法で打設される抑止杭を構成する逆止弁付き鋼管と孔明き鋼管の構造を示す側面図である。逆止弁付き鋼管から注入機を用いて硬化材グラウトを加圧注入する実施状況を示す断面図である。

符号の説明

１盛土斜面
２法面
１０抑止杭
１１逆止弁
１２逆止弁付き鋼管
１３開口
１４孔明き鋼管
１６中空杭体
１７グラウト定着層
１９Ａ〜Ｃ螺旋状回転翼

Claims

少なくとも先端部に螺旋状回転翼を設けた小口径の逆止弁付き鋼管とドレーン管として機能する小口径の孔明き鋼管とを用意し、前記逆止弁付き鋼管に前記孔明き鋼管を継ぎ足しながら両鋼管を地中に回転圧入して、該逆止弁付き鋼管を地中内の不動層に貫入させると共に、該孔明き鋼管を前記不動層の上部の移動層に位置させ、しかる後、前記逆止弁付き鋼管の内部から前記逆止弁を開いて該鋼管の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入し、該鋼管を前記不動層に定着させることを特徴とする斜面の安定化工法。
逆止弁付き鋼管および孔明き鋼管の口径が、７０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の斜面の安定化工法。
逆止弁付き鋼管の後端部または孔明き鋼管の先端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、硬化材グラウトの移動層側への流動を抑える遮蔽板として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の斜面の安定化工法。
孔明き鋼管の後端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、斜面の表面を押える支圧板として用いることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の斜面の安定化工法。