JP2009185556A - 自立山留め壁工法 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の自立山留め壁に比較して深い深度まで掘削ができ、山留め壁の背面側地盤が狭い場合でも施工が可能であり、アンカーを用いる場合に水平分力を山留め壁全体に伝達できて山留め壁の変位を大幅に抑えることができ、さらに、掘削完了後に地下を構築するような場合にも地下構築時に過大な変位の発生を防止できる自立山留め壁工法を得る。
【解決手段】山留め壁１を背面側地盤２に向けてわずかに傾斜させて施工し、この山留め壁１の頭部に設けた腹起しなどによる連結部材を介してアンカー５を鉛直に設置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地盤を掘削する場合、周辺地盤の崩壊を防ぐために行う自立山留め壁工法に関するものである。

建物の建築工事、トンネルなどの土木工事での掘削工事では、ある程度の深度までは山留め壁は切梁などの水平支保工を設置することなく自立状態で背面側地盤を留めることができる。しかし、掘削深度が深くなると、山留め壁の変位が大きくなるため、切梁等を設置する必要がある。

その場合、その後の掘削工事や地下躯体工事に切梁等が邪魔となり、工期・工費に影響を及ぼす。深い掘削工事でも自立山留め壁が採用できれば、工期短縮・コストダウンを図ることが可能となる。

そこで、深い掘削工事で自立山留め壁を採用したものとして、従来、例えば、特許文献１に示すものがある。これは、山留め壁を背面側に傾斜させて施工し、山留め壁頭部を背面側の主働破壊線外側に設置した定着体と連結したものであり、土圧の低減と定着体の抵抗力により山留め壁の変位を低減させている。

また、特許文献２には、ソイルセメント壁を鉛直に施工し、壁の背面側に沿わせて鉛直にアンカーを施工し、頭部でＲＣにより壁とアンカーとを連結する技術が記載されており、アンカーに緊張力を与え、壁に圧縮力を与えることによって土圧に対する抵抗力を高めている。

特許文献３には、山留め背面側に硬質地盤層を設けて、アンカーの定着層としたものが記載されており、通常の山留め＋アンカー工法に比べてアンカーの長さを短くできる利点がある。
特開２０００−３０３４６７号公報 特開平７−３４４４９号公報 特開平４−３３６１１７号公報

特許文献１に記載の従来技術は、定着体を主働破壊線外（山留め壁の外側の地盤の主働すべり領域の外側の地表に近い地中）に設置する必要があるため、山留め壁の背面側地盤が狭い場合には施工が不可能となることがある。また、土圧を低減させるため山留め壁の傾斜を大きくすると、掘削面積が大きくなって掘削土量が増加する。

特許文献２に記載の従来技術は、山留め壁とアンカーとがともに鉛直に施工されるため、水平方向の抵抗力がなく、山留め壁だけの場合に比較してそれほど大きな変位抑止効果は期待できない。

特許文献３に記載の従来技術は、山留め壁の後方域の土中に硬化剤を注入して硬質地盤層を形成するものであり、工期・コストがかかるという問題がある。

本発明は前記従来例の不都合を解消するものとして、通常の自立山留め壁に比較して深い深度まで掘削ができ、山留め壁の背面側地盤が狭い場合でも施工が可能であり、アンカーを用いる場合に水平分力を山留め壁全体に伝達できて山留め壁の変位を大幅に抑えることができ、さらに、掘削完了後に地下を構築するような場合にも地下構築時に過大な変位の発生を防止できる自立山留め壁工法を提供する。

請求項１記載の本発明は、山留め壁を背面側地盤に向けてわずかに傾斜させて施工し、この山留め壁の頭部に設けた連結部材を介してアンカーを鉛直に設置することを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、山留め壁とアンカーとの設置角度がわずかに異なるため、水平方向の分力が生じ、アンカーに緊張力を導入したこと、または、山留め壁が水平方向に押されることでアンカーの水平分力が山留め壁全体に伝達でき、山留め壁の変位を大幅に抑えられる。

また、アンカーは山留め壁の頭部に設置するため、掘削完了後に地下を構築する場合にもアンカー解体の作業が最後になり、地下構築時にも大きな変位が生じることを防げる。

請求項２記載の本発明は、連結部材は、腹起しとしてのＨ形鋼を山留め壁の頭部の側面に設置し、山留め壁頂部に滑車を設置し、滑車を介して鉛直に設置されるＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記Ｈ形鋼に定着することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、腹起しとしてのＨ形鋼が山留め壁を水平方向に押すことで、アンカーの水平分力を山留め壁全体に伝達できる。この場合、Ｈ形鋼は山留め壁の頭部の側面に設置されているから、山留め壁を側方から水平方向に押すことになり、大きな水平分力を確実に伝達できる。

請求項３記載の本発明は、連結部材は、腹起しとしての山形鋼を山留め壁の頭部に設置し、この山形鋼にＰＣ鋼線などのアンカーの端部を定着することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、腹起しとしての山形鋼が山留め壁の頭部に設置され、これがアンカーで鉛直方向に引っ張られることで、山形鋼と山留め壁との摩擦および山形鋼とで、山留め壁が水平方向に押され、アンカーの水平分力を山留め壁全体に伝達できる。この場合は、請求項２の方法に比較して施工が容易である。

請求項４記載の本発明は、連結部材は、腹起しとしての山形鋼と平鋼とを山留め壁の頭部に隙間を設けて併設し、ＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記隙間を通して山形鋼と平鋼とに定着することを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、山形鋼および平鋼と山留め壁との摩擦および山形鋼とで、山留め壁が水平方向に押され、アンカーの水平分力を山留め壁全体に伝達できる。この場合は、平鋼を加えることで請求項３の方法に比較してより大きな水平分力を山留め壁に伝達できる。

請求項５記載の本発明は、連結部材は、腹起しとしてのＨ形鋼を２本、山留め壁の頭部に隙間を設けて併設し、ＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記隙間を通してＨ形鋼に定着することを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、Ｈ形鋼と山留め壁との摩擦によってアンカーの水平分力を山留め壁全体に伝達できる。この場合は、前記請求項３，４の方法に比較して山留め壁の頂部に２本のＨ形鋼が大きく突出するが、より大きな水平分力を山留め壁に伝達できる。

以上述べたように本発明の自立山留め壁工法は、通常の自立山留め壁に比較して深い深度まで掘削ができ、背面側地盤へ向ける山留め壁の傾斜角度はわずかであるから、山留め壁の背面側地盤が狭い場合でも施工が可能であり、アンカーを用いる場合に水平分力を山留め壁全体に伝達できて山留め壁の変位を大幅に抑えることができ、さらに、アンカーは山留め壁の頭部に設置したから掘削完了後に地下を構築するような場合にも地下構築時に過大な変位の発生を防止できるものである。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の自立山留め壁工法の実施形態を示す全体説明図で、本発明の自立山留め壁工法の基本構成から説明する。

本発明の自立山留め壁工法は、ソイルセメント山留め壁、親杭横矢板山留め壁などの山留め壁１を掘削側地盤３から背面側地盤２の方向に傾斜させて施工する。傾斜角度は例えば５度程度のわずかなものとする。

そして、山留め壁１の頭部からアンカー５を鉛直に施工し、アンカー５には緊張力を与え、山留め壁１とアンカー５とは山留め壁１の頭部で腹起しなどの連結部材で連結する。

このように山留め壁１とアンカー５の設置角度がわずかに違うため、水平方向の分力が作用する。水平分力は鉛直方向に比べて１０％弱であるが、緊張力の導入により山留め壁１の変位を大幅に抑えることができる。

また、アンカー５を山留め壁１の頭部に施工するものであるため、掘削完了後に地下を構築する場合にも、アンカー５の解体が最後の工程となるため、地下構築時も過大な変位の発生を防止できる。

以下、山留め壁１とアンカー５との連結部材について、詳細に説明する。図２、図３は第１実施形態を示し、芯材４の掘削側地盤３の側面を必要深度まで掘り出し、芯材４が地表面下にある場合は、芯材４の頭部を露出させる。

芯材４の側面に腹起しとしてのＨ形鋼６を、アンカー５の設置位置では端部間に隙間７をあけて設置する。

腹起しであるＨ形鋼６は、充填材１２を介して一方の側（内側）のフランジが芯材４に接合される。

芯材４の頭部に平鋼９を接合し、この平鋼９の上に滑車８を設置する。一方、腹起しであるＨ形鋼６の外側のフランジの外側部に台座１０を固定し、この台座１０に一端を定着したアンカー５であるＰＣ鋼線１１またはＰＣ鋼より線を、隙間７を通して滑車８に巻回し、鉛直に施工する。かかるアンカー５は複数を所定間隔で配設する。

なお、Ｈ形鋼６の位置は、掘削側と背面側とを逆にしてもよく、その場合は、最初に背面側地盤２を必要深度まで掘り出す。

以上の構造により、緊張力を与えられたアンカー５により、腹起しであるＨ形鋼６が芯材４すなわち山留め壁１を水平方向に押すことになり、一定の間隔で配設された複数のアンカー５の水平分力を山留め壁１全体に伝達できる。この第１実施形態の場合は、Ｈ形鋼６が芯材４を側方から押すから大きな水平分力を山留め壁１に確実に伝達できる。

図４、図５は第２実施形態を示し、腹起しとして山形鋼１３を使用するもので、芯材４の掘削側地盤３の側面と背面側地盤２の側面とを必要深度まで掘り出し、芯材４が地表面下にある場合は、芯材４の頭部を露出させる。

芯材４の頭部に腹起しとしての山形鋼１３を、アンカー５の設置位置では端部間に隙間７をあけて設置する。

腹起しである山形鋼１３は、充填材１２を介して一方の側（上側）が芯材４の頂部に接合される。充填材１２は芯材４と腹起しとの接触を円滑にするためのものである。

アンカー５であるＰＣ鋼線１１またはＰＣ鋼より線を腹起しである山形鋼１３の端部間に形成した隙間７を通して台座１０と定着板によって腹起しである山形鋼１３に一端を定着させて他端を鉛直に施工する。かかるアンカー５は複数を所定間隔で配設する。

台座１０の背面側地盤２の側に位置させて芯材４の頭部に別の山形鋼１４を設置し、この山形鋼１４により台座１０のズレを防止する。

なお、山形鋼１３の位置は、掘削側と背面側とを逆にしてもよく、その場合は、最初に背面側地盤２を必要深度まで掘り出す。

以上の構造により緊張力を与えられたアンカー５によって、腹起しである山形鋼１３と山留め壁の芯材４の摩擦および山形鋼１３が山留め壁を水平方向に押すことになり、一定の間隔で配設された複数のアンカー５の水平分力を山留め壁１全体に伝達できる。この第２実施形態は第１実施形態に比較して施工が容易である。

図６、図７は第３実施形態を示し、腹起しとして山形鋼１５と平鋼１６を使用するもので、芯材４の掘削側地盤３の側面と背面側地盤２の側面とを必要深度まで掘り出し、芯材４が地表面下にある場合は、芯材４の頭部を露出させる。

芯材４の頭部に腹起しとしての山形鋼１５と平鋼１６を隙間７をあけて平行に設置する。

腹起しである山形鋼１５の一方の側（上側）と平鋼１６は、充填材１２を介して芯材４の頂部に接合される。

アンカー５であるＰＣ鋼線１１またはＰＣ鋼より線を腹起しである山形鋼１５と平鋼１６の間に形成した隙間７を通して台座１０と定着板によって腹起しである山形鋼１５と平鋼１６に一端を定着させて他端を鉛直に施工する。かかるアンカー５は複数を所定間隔で配設する。

台座１０の背面側地盤２の側に位置させて平鋼１６の上に別の山形鋼１４を設置し、この山形鋼１４により台座１０のズレを防止し、また、前記平鋼１６の背面側地盤２の側に位置させてブラケット１７を設置して平鋼１６のズレを防止する。

なお、山形鋼１５と平鋼１６の位置は、掘削側と背面側とを逆にしてもよく、その場合は、最初に背面側地盤２を必要深度まで掘り出す。

以上の構造により緊張力を与えられたアンカー５によって、腹起しである山形鋼１５および平鋼１６と山留め壁の芯材４の摩擦および山形鋼１５が山留め壁を水平方向に押すことになり、一定の間隔で配設された複数のアンカー５の水平分力を山留め壁１全体に伝達できる。この第３実施形態は第２実施形態に比較してより大きな水平分力を山留め壁に伝達できる。

図８、図９は第４実施形態を示し、腹起しとして２本のＨ形鋼１８を使用するもので、芯材４の掘削側地盤３の側面と背面側地盤２の側面とを必要深度まで掘り出し、芯材４が地表面下にある場合は、芯材４の頭部を露出させる。

芯材４の頭部に腹起しとしての２本のＨ形鋼１８を隙間７をあけて平行に設置する。この場合、Ｈ形鋼１８はフランジを上下に位置させ、下側のフランジは、充填材１２を介して芯材４の頂部に接合される。

芯材４の掘削側地盤３側の側面にブラケット１９を設置し、芯材４よりも腹起しであるＨ形鋼１８の幅が大きくＨ形鋼１８のフランジが芯材４よりも外方に突出する場合に、このブラケット１９でＨ形鋼１８の荷重を支持する。

アンカー５であるＰＣ鋼線１１またはＰＣ鋼より線を腹起しである２本のＨ形鋼１８，１８の間に形成した隙間７を通して台座１０と定着板によって腹起しであるＨ形鋼１８，１８に一端を定着させて他端を鉛直に施工する。かかるアンカー５は複数を所定間隔で配設する。

台座１０および台座１０の背面側に位置するＨ形鋼１８は、背面側地盤２の側に設置した山形鋼２０とブラケット２１によってズレを拘束する。この場合、山形鋼２０は背面側地盤２の側のＨ形鋼１８のフランジの上面に設置され、ブラケット２１は芯材４の背面側地盤２の側の側面に設置される。

以上の構造により緊張力を与えられたアンカー５によって、腹起しである２本のＨ形鋼１８と山留め壁の芯材４に摩擦が生じ、一定の間隔で配設された複数のアンカー５の水平分力を山留め壁１全体に伝達できる。この第４実施形態は第２実施形態、第３実施形態に比較してより芯材４の頭部から腹起しが大きく突出するが、より大きな水平分力を山留め壁に伝達できる。

図１０は、変位抑制効果のモデルケースによる試算例を示し、モデル地盤は、地表面から８ｍまでがＮ値１０の砂層、８ｍ以深がＮ値３０の砂層とし、掘削深度は５ｍとし、３ケースの解析を行った。

ケース１は切梁やアンカーなどの支保工がない場合、ケース２はケース１の山留め壁の芯材の仕様を大きくした場合、ケース３はケース１と同じ山留め壁を５度傾斜させ、鉛直アンカーを４ｍピッチで設置した場合である。

ケース１では山留め壁の変位が１５ｃｍ以上生じており、切梁の設置や芯材仕様を大きくすることなどによって変位を抑える必要がある。

ケース２では変位が３．５ｃｍ程度にケース１に比較して小さくはなるが、やや大きい。

これに対して、本発明のケース３では変位が２ｃｍ程度となってケース１の１／７程度となっており、鉛直アンカーの変位抑止効果が大きいことが判る。また、芯材仕様を大きくするよりも大きな変位抑止効果得られていることから、自立山留め壁として有効な工法といえる。

本発明の自立山留め壁工法の実施形態を示す全体説明図である。 本発明の自立山留め壁工法の第１実施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第１実施形態を示す要部の平面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第２実施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第２実施形態を示す要部の平面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第３実施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第３実施形態を示す要部の平面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第４施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明の自立山留め壁工法の第４実施形態を示す要部の平面図である。 本発明の自立山留め壁工法による変位抑止効果を示すグラフである。

符号の説明

１ 山留め壁 ２ 背面側地盤
３ 掘削側地盤 ４ 芯材
５ アンカー ６ Ｈ形鋼
７ 隙間 ８ 滑車
９ 平鋼 １０ 台座
１１ ＰＣ鋼線 １２ 充填材
１３ 山形鋼 １４ 山形鋼
１５ 山形鋼 １６ 平鋼
１７ ブラケット １８ Ｈ形鋼
１９ ブラケット ２０ 山形鋼
２１ ブラケット

Claims (5)

1. 山留め壁を背面側地盤に向けてわずかに傾斜させて施工し、この山留め壁の頭部に設けた連結部材を介してアンカーを鉛直に設置することを特徴とする自立山留め壁工法。
2. 連結部材は、腹起しとしてのＨ形鋼を山留め壁の頭部の側面に設置し、山留め壁頂部に滑車を設置し、滑車を介して鉛直に設置されるＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記Ｈ形鋼に定着する請求項１記載の自立山留め壁工法。
3. 連結部材は、腹起しとしての山形鋼を山留め壁の頭部に設置し、この山形鋼にＰＣ鋼線などのアンカーの端部を定着する請求項１記載の自立山留め壁工法。
4. 連結部材は、腹起しとしての山形鋼と平鋼とを山留め壁の頭部に隙間を設けて併設し、ＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記隙間を通して山形鋼と平鋼とに定着する請求項１記載の自立山留め壁工法。
5. 連結部材は、腹起しとしてのＨ形鋼を２本、山留め壁の頭部に隙間を設けて併設し、ＰＣ鋼線などのアンカーの端部を前記隙間を通してＨ形鋼に定着する請求項１記載の自立山留め壁工法。

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