JP2008303582A - 盛土支持地盤の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低改良率の地盤改良により盛土支持地盤を有効に補強して充分な側方流動防止効果を得る。
【解決手段】盛土１の少なくとも周縁部を支持する単位長さの地盤改良体３を盛土支持地盤２中に築造するとともに、該地盤改良体を盛土の長さ方向に沿いかつその単位長さの中間部を盛土の内側に折れ曲がる折れ壁状としてその面外剛性を増強せしめる。複数の折れ壁状の地盤改良体を盛土の長さ方向に並べて築造するとともに、隣り合う地盤改良体の端部どうしを他の地盤改良体（地盤改良杭５）を介して連結する。折れ壁状の地盤改良体を盛土の対向する周縁部にそれぞれ築造し、双方の地盤改良体の上部にそれぞれ芯材を固着するとともに、双方の芯材の上部どうしを引張材により連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の、盛土支持地盤の安定化や側方流動の防止等のための補強構造に関する。

周知のように軟弱地盤上に盛土を造成したり構造物の基礎を設置する場合には、軟弱な原地盤に側方流動や液状化が生じることを防止するための対策が必要である。
そのための手法として、たとえば特許文献１には軟弱地盤中に多数の杭を格子状や連続壁状、井桁状に設けるととともに軟弱地盤と盛土との間に砂質盛土を設けるという側方流動防止構造が開示され、特許文献２には基礎構造物を側方流動から防護するための壁体を非液状化層に根入れして設けるという防護壁が開示されている。

また、軟弱地盤上に盛土を造成するに際してその支持地盤に単に地盤改良体を設けて補強することも広く行われており、その一事例を図３に示す。
これは、道路や鉄道あるいは堰堤のような所定幅で一方向に長い形態の盛土１を軟弱な盛土支持地盤２（原地盤）上に造成する場合の適用例であって、深層混合処理工法等による地盤改良体３を盛土１の両側の法面の下部において安定な支持層４に達するように築造し、それら地盤改良体３によって盛土１による上載荷重を支持するとともに盛土支持地盤２に生じる側方流動に対して抵抗するというものである。
特開平１０−２９２３６０号公報 特開平８−２８４１９１号公報

特許文献１に示される側方流動防止構造は大がかりな施工を必要とするし工費がかさむものであるので、軟弱な盛土支持地盤を対象とする補強手法としては現実的ではない。また、特許文献２に示される防護壁は橋梁等の基礎構造物を対象とする場合には好適と思われるが、これを盛土支持地盤の補強構造としてはそのまま適用できるものではない。

その点では図３に示すような地盤改良体３による軟弱地盤に対する補強手法は有利であると考えられるが、これにも次のような問題を残している。
すなわち、盛土支持地盤２に側方流動が生じる場合には、図３（ａ）に示すように深部よりも地表部で大きな地盤変位が生じ、したがって地盤改良体３の上部には側方流動圧による大きな曲げ荷重が作用して外側への曲げ変形が生じることが想定される。この場合、地盤改良体３は圧縮力に対しては充分な耐力を有するものの引張力に対しては充分な耐力はないことから、上記のような曲げ変形が生じた場合には引張側となる上部内側に比較的容易にひび割れが生じてしまい、側方流動圧に対する充分な抵抗力を発揮できないことが懸念される。

そのため、従来においては地盤改良体３に過大な引張応力が生じないようにその幅寸法（側方流動を受ける方向の幅寸法）を充分に大きくする必要があり、通常は図示しているように地盤改良体３の幅Ｗを長さＬに対して５０〜７０％程度にもする必要があるとされている。
このように、従来においては地盤改良体３による補強効果を充分に確保するためには幅の広い地盤改良体３を多数築造する必要があり、したがって盛土支持地盤２に対する改良率を充分に高くせざるを得ず、必然的にコスト削減や工期短縮にも自ずと限界があった。

上記事情に鑑み、本発明は盛土支持地盤を地盤改良体により補強する場合において、低改良率であっても充分な補強効果が得られて工費削減と工期短縮を充分に図ることのできる有効適切な補強構造を提供することを目的とする。

本発明は軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の盛土支持地盤の補強構造であって、盛土の少なくとも周縁部を支持する単位長さの地盤改良体を盛土支持地盤中に築造するとともに、該地盤改良体を盛土の長さ方向に沿いかつその単位長さの中間部を盛土の内側に折り曲げた折れ壁状に形成してその面外剛性を増強せしめてなることを特徴とする。

本発明においては、複数の折れ壁状の地盤改良体を盛土の長さ方向に並べて築造するとともに、隣り合う地盤改良体の端部どうしを他の地盤改良体を介して連結することが好ましい。
また、折れ壁状の地盤改良体を盛土の対向する周縁部にそれぞれ築造し、双方の地盤改良体の上部にそれぞれ芯材を固着するとともに、双方の芯材の上部どうしを引張材により連結することが考えられる。

本発明によれば、盛土の周縁部を支持する単位長さの地盤改良体を内側に折り曲げた折れ壁状に形成するので、単なる平面的な壁状とする場合に比べて自ずと面外剛性を向上させ得て側方流動圧に効果的に抵抗し得るものとなり、したがって改良率をさほど大きくせずとも優れた側方流動防止効果が得られて工費削減と工期短縮に大きく寄与し得る。

特に、複数の折れ壁状の地盤改良体を盛土の長さ方向に並べて設けて、それら地盤改良体どうしを他の地盤改良体を介して連結してそれらの全体で一連の地盤改良体を構成することにより、各地盤改良体に作用する側方流動圧が隣接する地盤改良体に順次伝達されていくので、それら一連の地盤改良体の全体によって側方流動防止効果がより確実に得られる。

また、盛土の両側にそれぞれ折れ壁状の地盤改良体を設けて双方の地盤改良体の上部に芯材を設け、それら芯材どうしを引張材により連結することによって、各地盤改良体は引張材によって後方から支持され、かつ一方の地盤改良体に作用する側方流動圧は引張材を介して他方の地盤改良体にも伝達され、しかも芯材は地盤改良体に対する曲げ補強材としても機能し、したがって双方の地盤改良体の面外剛性が相乗的に向上してそれらの全体で優れた側方流動防止効果が得られる。

本発明の第１実施形態を図１に示す。本実施形態は図３に示した従来の事例の補強構造と同様に、軟弱な盛土支持地盤（原地盤）２上に道路や鉄道あるいは堰堤のような所定幅で一方向に長い盛土１を造成する場合の適用例であって、盛土１の対向する両側の法面（周縁部）の下部に深層混合処理工法等による地盤改良体３を安定な支持層４に達するように築造し、その地盤改良体３によって盛土１による上載荷重を支持するとともに盛土支持地盤２に生じる側方流動等による水平変位に抵抗することを基本とするものであるが、本実施形態では平面視単位長さの地盤改良体３を盛土の長さ方向（周縁部の長さ方向でもある）に沿う壁状に形成し、かつその地盤改良体３の単位長さの中間部を内側に折り曲げた形態の折れ壁状に形成したことを主眼としている。

すなわち、図示例の地盤改良体３は、円形断面の７本の地盤改良杭を相互にラップさせて一体化することにより盛土１の長さ方向（縦断方向）に沿う単位長さの壁状の形態で築造されているが、それら７本の地盤改良杭のうち中心に位置するものが最も内側に配置され、その両側に位置するものが順次外側にずらされていることにより、全体として「く」の字状に折れ曲がった折れ壁状に形成されている。したがってこのような折れ壁状の地盤改良体３は、単なる平面的な壁状に形成される場合に比べて面外剛性が自ずと向上したものとなっている。なお、ここでは、全体として弧状をなすような形状も折れ壁状に含むものとする。

また、それら折れ壁状の地盤改良体３は盛土１の長さ方向に若干の間隙６をおいて複数設けられているが、隣り合う地盤改良体３の端部どうしの間には連結用の地盤改良体としての地盤改良杭５が設けられており、その連結用の地盤改良杭５を介して両側の地盤改良体３が構造的に一体に連結されたものとなっている。
したがって、各地盤改良体３と連結用の地盤改良杭５とは盛土１の長さ方向に連続したものとなっており、それらの全体で盛土１の周縁部を支持しかつ側方流動圧に抵抗する一連の地盤改良体が構成されたものとなっている。

本実施形態の補強構造によれば、各地盤改良体３が折れ壁状とされて面外剛性が向上したものとなっており、また各地盤改良体３がそれ自体でいわばアーチ作用により側方流動圧に対して有効に抵抗し得るものであり、したがって改良率をさほど大きくせずとも優れた側方流動防止効果が得られて工費削減と工期短縮に大きく寄与し得るものである。

しかも、隣り合う単位長さの地盤改良体３どうしが地盤改良杭５を介して相互に連結されているので、各地盤改良体３に作用する側方流動圧が隣接する他の地盤改良体３にも順次伝達されていき、それらの全体で確実かつ有効に側方流動防止効果が得られるものとなっている。

なお、連結用の地盤改良杭５は折れ壁状の地盤改良体３と同様に支持層４に達するものであっても良いが、その場合には盛土１の横断方向の地下水流が遮断されてしまうので、それが好ましくない場合には図１（ｂ）に示しているように地盤改良杭５を短くしてその下部に通水用の若干の間隙６を確保する。その場合には地盤改良体３どうしが上部のみで連結されることになるが、側方流動圧は主に地盤改良体３の上部に作用するので増強効果が大きく損なわれることはない。
そして、本第１実施形態では、盛土１周縁部の両側にある対向する連結用の地盤改良杭５の上部に芯材８を配し、芯材８の上部どうしを引張材７により、盛土１と盛土支持地盤２の層境付近で連結している。このようにしているので、より水平変位に対する抵抗力が高まるものとなっている。（引張材７と芯材８については以下の第２実施形態参照）

図２は本発明の第２実施形態を示す。これは第１実施形態における連結用の地盤改良杭５を省略して各地盤改良体３を独立に形成してそれらの間に間隙６を確保し、かつ第１実施形態と同様に盛土１の両側の地盤改良体３どうしを引張材７により連結したことを主眼とするものである。
すなわち、本第２実施形態では地盤改良体３を形成している９本の地盤改良杭のうち、両端側に位置しているものの頭部を含む上部にはたとえばＨ形鋼あるいは鋼管等の鋼材等からなる短尺の芯材８が挿入されて一体に固着され、それら芯材８の上部は盛土１中にやや突出してそこに引張材７が連結されており、これにより引張材７が芯材８を介して地盤改良体３に対して定着されたものとなっている。なお、この芯材８は所定の引張耐力を有するものであれば鋼材に限ることなく材質や剛性は適宜選択できる。
なお、地盤改良体３に対する芯材８の一体化強度を確保するために、芯材８にたとえばスタッドや突起等の適宜の定着力増強手段を設けておいても良い。

引張材７としては所望の引張強度を有する素材からなる棒材や線材、たとえば小断面の鉄骨材や鋼材、鉄筋やＰＣ鋼線、あるいは高強度繊維によるジオテキスタイルやロープ等、が好適に採用可能であり、必要に応じて耐久性確保のための防錆等の処理を施せば良い。
その引張材７は両端部がそれぞれ上記の芯材８を介して両側の地盤改良体３の上部に強固に定着されることにより両側の地盤改良体３の上部相互間に架設され、したがってこの引張材７がタイロッドと同様に機能して両側の地盤改良体３どうしを構造的に連結したものとなっている。
また、本第２実施形態では盛土の内部側にも他の地盤改良体９が両側の地盤改良体３の間に設けられていて、それら地盤改良体９によっても側方流動防止効果が得られるものとなっている。そして、上記の引張材７の中間部はそれら地盤改良体９の頭部によって下方から支持されており、これにより引張材７の中間部が下方に大きく撓んでしまったり、引張材７自体が盛土支持地盤２中に沈下してしまうことが防止されるようになっている。

なお、上記の地盤改良体９は必ずしも設けることはなく盛土１全体の幅が小さいような場合には省略しても差し支えない。
また、地盤改良体９を設ける場合には、必要であれば破線で示しているように一部あるいは全ての地盤改良体９の上部にも芯材８を固着して、引張材７の中間部もその芯材８を介して地盤改良杭９に対して連結しても良い。
さらに、図示例のように引張材７を盛土１と盛土支持地盤２の層境付近に配設する限り、その配設位置をやや下げて盛土支持地盤２の表層部に配設しても良く、その場合には芯材８の頭部を盛土１内に突出させる必要はない。
勿論、本第２実施形態においても、第１実施形態と同様に両側の地盤改良体３を連結用の地盤改良杭５を介して連結しても良い。

本第２実施形態によれば、盛土１の両側にそれぞれ設けた折れ壁状の地盤改良体３どうしを引張材７により連結することによって、各地盤改良体３は引張材７によって後方から支持され、かつ一方の地盤改良体３に作用する側方流動圧は引張材７を介して他方の地盤改良体３にも伝達され、しかも引張材７を地盤改良体３に定着するための芯材８は地盤改良体３に対する曲げ補強材としても機能し、したがって双方の地盤改良体３の面外剛性が相乗的に向上してそれらの全体で地盤改良体３の変位や曲げ変形を確実に拘束することができ、第１実施形態と同様に優れた側方流動防止効果が得られる。

以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な例に過ぎず、本発明は地盤改良体３の幅方向中間部を内側に折り曲げた形態の折れ壁状に形成すれば良く、そのような本発明の要旨を逸脱しない範囲であればその他の構成は任意であって様々な設計的変形や応用が可能であることはいうまでもない。
その他、各実施形態の単位長さの地盤改良体３にしても、円形断面の地盤改良杭全てが、安定な支持層４に達している必要はなく、その一部が支持層４に達していなくても、本発明の目的が達せられる範囲であれば差し支えない。
また、上記各実施形態における間隙６であるが、この大きさについては、この間隙から盛土支持地盤内の土砂が盛土支持地盤外に抜け出さないように設定する必要がある。具体的には軟弱地盤の粘着力や側方流動圧等を基に設定される。
それから、各実施形態において、盛土支持地盤の上に直接盛土が載荷される形態の他に、擁壁や補強壁等の基礎版や補強シートを介して盛土が載荷される形態であっても良い。
なお、第１実施形態と第２実施形態における引張材７は必須ではなく、必要に応じて設ければ良い。芯材８についても、地盤改良杭５や地盤改良体３，９の上部に引張材７を埋め込んだり、巻き付けたり、係止したりして、必要な定着力を得られる場合には不要である。
また、第１実施形態においても、第２実施形態と同様に、他の地盤改良体９を周縁部両側の地盤改良体３の間に配して引張材を支持したり連結したりしても勿論良い。
さらに、第１実施形態と第２実施形態において、盛土幅が広い場合には、一方の周縁部の地盤改良体３と他の地盤改良体９とを引張材７で連結することも考えられる。

本発明の盛土支持地盤の補強構造の第１実施形態を示す図である。 同、第２実施形態を示す図である。 従来の盛土支持地盤の補強構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ 盛土
２ 盛土支持地盤（軟弱地盤）
３ 地盤改良体
４ 支持層
５ 地盤改良杭（地盤改良体）
６ 間隙
７ 引張材
８ 芯材（鋼材）
９ 地盤改良体

Claims (3)

1. 軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の盛土支持地盤の補強構造であって、
   盛土の少なくとも周縁部を支持する単位長さの地盤改良体を盛土支持地盤中に築造するとともに、
   該地盤改良体を盛土の長さ方向に沿いかつその単位長さの中間部を盛土の内側に折り曲げた折れ壁状に形成してその面外剛性を増強せしめてなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。
2. 請求項１記載の盛土支持地盤の補強構造であって
   複数の折れ壁状の地盤改良体を盛土の長さ方向に並べて築造するとともに、隣り合う地盤改良体の端部どうしを他の地盤改良体を介して連結してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。
3. 請求項１または２記載の盛土支持地盤の補強構造であって
   折れ壁状の地盤改良体を盛土の対向する周縁部にそれぞれ築造し、双方の地盤改良体の上部にそれぞれ芯材を固着するとともに、双方の芯材の上部どうしを引張材により連結してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。

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