JP2011149239A - 法面補強構造及び法面補強用受圧板 - Google Patents

Abstract

【課題】 受圧板がプラスチック製である場合にも変形や応力集中が生じにくい構造にし、強度の面でより信頼性の高い法面補強工事を可能にする。
【解決手段】 地盤３内に埋設された杭体による圧力を受圧板１が受けることで地盤３の法面を保護する。杭体としてのロックボルト４は、係合体としてのナット６によって受圧板１に係合している。受圧板１の中央には、ロックボルト４を挿通させた杭体用孔１０が形成され、杭体用孔１０の周縁には、半球面状の表面を有する受圧凹部１４が形成されている。ナット６は、半球状部６１を有しており、半球状部６１は受圧凹部１４に嵌り込んでいる。
【選択図】 図４

Description

本願の発明は、各種造成工事等で行われる地盤法面の補強工事に関するものである。

道路造成や宅地造成等においては、丘陵地等を切り開いて形成された法面の崩壊を防止するため、コンクリート張り工事や各種吹き付け工事等の保護工事が行われている。このような保護工事の際に行われる補強工法として、グランドアンカー工法やロックボルト工法と呼ばれる工法が知られている。これらの工法は、地中の岩盤等の安定部と、法面に形成した保護用又は補強用の構造物（以下、表面構造物と総称する）とを、アンカー又はロックボルト等の杭（以下、杭体と総称する）によって力学的に連結し、法面の崩落等を抑止する工法である。グランドアンカー工法とロッックボルト工法との区別は明確ではないが、本明細書では、杭体としてボルトを用い表面構造物にナットで締結する工法をロックボルト工法とし、それ以外の杭体を用いた工法をグランドアンカー工法とする。

グランドアンカー工法やロックボルト工法においては、表面構造物としては、現場打ちコンクリート枠、吹付法コンクリート枠、コンクリート張り、擁壁等が知られているが、最近では、受圧板を使用する工法も多く採用されるようになってきている。受圧板工法は、杭体の圧力に対して反力をもたらす板状の部材（受圧板）を法面に設け、受圧板を通してアンカーを打つことで受圧板と安定部とを連結する工法である。受圧板は、各杭体に一つずつ施工されるが、独立型（相互の受圧板が連結されていないタイプ）のものも多く、受圧面積の大きな独立のものが多くなってきている。受圧板としては、プレキャスト又は鋼製のものが多いが、最近では、プラスチック製の受圧板も開発されている。

特開平８−３０２６９３号公報

プラスチック製の受圧板は、プレキャストや鋼製の受圧板に比べて重量が格段に軽いので、施工が容易であるという長所がある。大規模な法面補強工事では、受圧板をある程度高いところまで持っていってアンカーを打つ必要があるが、プレキャストや鋼製の受圧板では、重量が重いため、作業者の人力では難しく、重機が必要になってしまう。
プラスチック製の受圧板では、上記のような問題はないが、反面、強度の点で信頼性に欠ける問題がある。即ち、杭体の圧力に対する耐久力がプレキャストや鋼製のものに比べて劣っていたり、地震等の災害時における法面補強強度の信頼性が若干低かったりする問題がある。特に、プラスチック製の受圧板の場合、剛性が低いため、施工時に変形が生じたり、応力が集中し易かったりする問題がある。
本願の発明は、上記のような問題を解決するために為されたものであり、受圧板がプラスチック製である場合にも変形や応力集中が生じにくい構造にし、強度の面でより信頼性の高い法面補強工事を可能にすることを目的としている。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、地盤の法面を保護する法面保護構造であって、地盤内に埋設された杭体と、杭体による圧力を受ける受圧板とを備えており、
杭体と受圧板とは、係合体によって係合しており、
受圧板の中央には、杭体を挿通させた杭体用孔が形成されており、
杭体用孔の周縁には、半球面状の表面を有する受圧凹部が形成されており、
係合体は、杭体に固定された部材であるか又は杭体と一体に形成された部位であり、
係合体は、半球状の部位を有するか又は全体が半球状であって受圧凹部に嵌り込んでいるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記受圧板は、プラスチック製であることという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記杭体用孔は長尺な形状であり、その長さ方向が前記地盤の表面に沿った上下方向となるよう前記受圧板が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、地盤の法面を保護する法面保護工法に使用される受圧板であって、
地盤内に埋設された杭体が挿通される杭体用孔が中央に形成されており、
杭体用孔の周縁には、半球面状の受圧凹部が形成されており、
受圧凹部は、杭体に固定された半球状の係合体が嵌り込むものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記受圧板は、プラスチック製であることという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項４又は５の構成において、前記受圧板は、二枚重ねて配置して使用されることが可能な形状であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項４、５又は６の構成において、前記杭体用孔は長尺な形状であるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願発明によれば、受圧板の半球面状の受圧凹部に半球状の係合体が嵌り込むので、杭体が法面に対して斜めに設けられてしまった場合でも、杭体によ力が均一に受圧板に作用する。このため、受圧板の変形や応力集中が無く、信頼性の高い法面補強構造となる。

本願発明の法面補強用受圧板の斜視概略図である。 （１）は、図１に示す法面補強用受圧板の平面図であり、（２）は正面断面図である。 実施形態の受圧板１を複数重ねて配置した状態を示す正面断面概略図である。 法面補強構造の発明の実施形態について示した断面概略図である。 別の実施形態に係る法面補強構造の断面概略図である。 別の実施形態に係る受圧板の平面概略図である。 図６に示す受圧板１を使用した場合のメリットについて示した図であり、図４と同様にロックボルトを使用した法面補強構造の断面概略図である。

次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の法面補強用受圧板の斜視概略図である。また、図２の（１）は、図１に示す法面補強用受圧板の平面図であり、（２）は正面断面図である。
図１及び図２に示す受圧板１は、補強すべき法面に沿って敷設される。この際、図１及び図２に示す受圧板１の下側の面が法面の地盤側になり、上側の面がそれとは反対側（法面の外側）になるよう敷設される。尚、図１では、二つの受圧板１が上下に重ねられて配置された状態が描かれている。

図１及び図２に示すように、受圧板１は、全体としては八角形状の輪郭を有するものである。受圧板１は、正八角形状の枠を成す外周部１１と、中央に位置した主部１２と、外周部１１と主部１２をつなぐリブ部１３とから成る形状である。
リブ部１３は、外周部１１の各角の部分と主部１２とをつなぐようにして形成されており、したがって全部で八つのリブ部１３が形成されている。
主部１２には、杭体用孔１０が形成されている。杭体用孔１０は、図１及び図２に示すように、円形の貫通孔であって、受圧板１全体の中心と同心の位置に形成されている。杭体用孔１０の周縁には、受圧凹部１４が形成されている。

より具体的に説明すると、主部１２は、円環状の上面１２１を有する。杭体用孔１０の上縁は、上面１２１よりも低い位置にある。受圧凹部１４は、主部１２のうち、上面１２１と杭体用孔１０の上縁とつないだ部位である。そして、受圧凹部１４の表面は、半球面状となっている。「半球面状」とは、厳密な意味での半球面ということでなく、完全な球面ではないという程度の意味である。図１及び図２から解るように、受圧凹部１４は、半球面の下端部を中心軸に垂直な面に沿って少しカットしたような形状である。

受圧凹部１４の半球面の寸法の一例について示すと、弧の角度（図２（２）にθで示す）は、５〜４５°程度、曲率半径ｒは、５０〜１５０ｍｍ程度である。尚、杭体用孔１０の直径は、施工する杭体の太さにもよるが、例えば２０〜８０ｍｍ程度である。また、受圧板１全体の大きさについて一例を示すと、外周部１１の対向する辺の間隔（図２（１）にｗで示す）は、５００〜１５００ｍｍ程度である。

また、本実施形態の受圧板１は、複数重ねて配置して用いることができるようになっている。この点について、図１、図２及び図３を使用して説明する。図３は、実施形態の受圧板１を複数重ねて配置した状態を示す正面断面概略図である。
前述したように、主部１２は円環状の部位であるが、片側半分では、図２（２）に示すように、Ｖ字を上下逆にしたような形状となっている。即ち、上面１２１は平坦面であるが、下面１２２は、逆さＶ字状の凹面となっている。凹面が円周状に連なっているので、下面はＶ溝が円周状に形成された面であるということもできる。また、外周部１１においても、上面は平坦面であるが、下面は逆さＶ字状の凹面であり、これが外周部１１の延びる方向に沿って正八角形状に延びている。
また、図２に示すように、外周部１１には、固定用のボルト孔１１１が形成されている。ボルト孔１１１は、外周部１１の各角部の間のちょうど真ん中の位置に形成されている。

図１に示すように、二つの受圧板１を重ねて配置する場合、下側の受圧板１の各角部と上側の受圧板１の各角部がちょうど重なるようにして配置する。このようにすると、図３に示すように、下側の受圧板１の主部１２が上側の受圧板１の主部１２の下面のＶ溝に嵌り込み、下側の受圧板１の外周部１１が上側の受圧板１の外周部１１の下面のＶ溝に嵌り込む。この状態で、ボルト孔１１１に不図示のボルトを通してボルトで固定する。尚、詳細な説明は省略するが、各リブ部１３も下面が凹面になっており、重ねた際、下側の受圧板１の各リブ部１３が上側の受圧板１の各リブ部１３の下面に嵌り込むようになっている。

上述した形状を持つ本実施形態の受圧板１は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の各種プラスチックで形成することができる。廃プラスチックのリサイクルで得られた材料を使用することもできる。製造方法としては、射出成型等の型を用いた方法による。
尚、図３には、二枚の受圧板１を重ねた例が示されているが、三枚、四枚、もしくはそれ以上の枚数重ねても良い。
また、受圧板１の全体の形状としては、正八角形以外の形状でもよく、正六角形、正十二角形等、他の正多角形でもよい。また、円形や菱形等のような正多角形以外の形状とされることもある。

次に、上記受圧板１を用いた法面補強構造について説明する。図４は、法面補強構造の発明の実施形態について示した断面概略図である。
図４に示す法面補強構造は、地盤３内に埋設された杭体と、杭体による圧力を受ける受圧板１とを備えたものである。このような法面補強構造は、前述したように、各種グランドアンカー工法やロックボルト工法によって実現されており、これらいずれの工法によっても本実施形態の法面補強構造は実現することができる。
図４では、一例としてロックボルト工法を採用した場合が示されており、杭体としてロックボルト４が採用されている。ロックボルト４の周囲には、グラウト５１が注入されている。

ロックボルト４は、受圧板１の杭体用孔１０に挿通されている。そして、ロックボルト４と受圧板１とは、係合体によって係合している。係合体は、地盤３内の安定部と表面構造物８の連結のために受圧板１に係合する部位又は部材である。図４に示す例ではロックボルト工法であるため、係合体としてナット６が採用されている。ロックボルト４は、頭部が受圧板１より突出しており、この部分にナット６が締結されている。

係合体としてナット６は、半球状の部位（以下、半球状部）６１を有している。ここでの「半球」も、球体の一部を切断して得た形状という程度の意味である。半球状部６１は、ロックボルト４に締結される際に前側に位置する部位である。半球状部６１の曲率半径は、受圧板１の受圧凹部１４の曲率半径と適合したものとなっており、半球状部６１が受圧凹部１４に嵌り込んでいる。「適合した」とは、半球状部６１の曲率半径と受圧凹部１４の曲率半径が一致しているか、半球状部６１の曲率半径の方が僅かに小さく、互いの球面が接触した状態で嵌り合うことを言う。

図４に示す法面補強構造は、基本的には従来と同様の工法で施工できる。即ち、まず、補強すべき法面にコンクリート枠やコンクリート張りのような表面構造物８を施工する。そして、ロックボルト４を打つべき箇所をボーリングして所定の深さ削孔する。そして、削孔内にロックボルト４を挿入した後、グラウト注入を行う。グラウト５１は、セメントミルク又は合成樹脂等である。グラウト５１を硬化させた後、ロックボルト４にナット６を締結し、ロックボルト４を受圧板１に固定する。その後、ロックボルト４の頭部及びナット６が位置する空間にセメントペースト４０を充填し、雨水の浸入や錆び付きを防止する。

上記工法において、ナット６をロックボルト４に締結した際、図３から解るように、ナット６の半球状部６１が半球面状の受圧凹部１４に嵌りこみ、均一に密着する。このため、ナット６による締結力が受圧板１に均一に作用し、受圧板１の変形や応力の集中などが生じない。特に、法面に対してロックボルト４が垂直に打ち込まれずに少し斜めに打ち込まれた場合でも、接合面が球面であるため、受圧板１の変形や応力集中は生じない。従来の受圧板１を使用した場合、ナット６と受圧板１とは互いに平坦面で接合するので、ロックボルト４が斜めに打ち込まれると、ナット６による締結力が局所的に強く作用し、受圧板１の変形や応力集中が生じ易い。受圧板１の変形や応力集中が生じると、受圧板１が破損し易くなったり、ロックボルト４がずれ易くなったりすることがあり、地震や豪雨等の自然災害の際に法面を十分に補強できないことも起こり得る。したがって、従来の構造と比較すると、本実施形態の構造は、法面補強の信頼性の高い構造となっている。
尚、ロックボルト４の周囲には、防錆用のシースで覆う場合も多く、また樹脂コーティングされたロックボルト４を使用する場合もある。

次に、別の工法を使用した法面補強構造の実施形態について説明する。図５は、別の実施形態に係る法面補強構造の断面概略図である。図５に示す構造は、グランドアンカー工法を使用した例である。図５に示す法面補強構造も、地盤３内に埋設された杭体と、杭体による圧力を受ける受圧板１とを備えており、杭体としてアンカー７が採用されている。受圧板１は、上述した実施形態のものと同様で良い。

杭体としてのアンカー７は、例えば、先端にパイロットキャップ７１を設けた鋼製ワイヤーやストランド（以下、連結筋と呼ぶ）７２の周囲にグラウト７３を注入して固めた構造のものが採用される。同様に防錆のため、ステンレス又はポリエチレン等の形成されたシース７０でアンカー７の周囲を覆われている。樹脂コーティングされた連結筋が使用されることもある。
アンカー７を構成する連結筋７２は、法面に近いところから複数に分岐しアンポンド７２１となっている。各アンポンド７２１の端部は法面から露出しており、係合体によって受圧板１に係合している。より具体的に説明すると、図５に拡大して示すように、各アンポンド７２１が、受圧板１の杭体用孔１０に挿通されており、受圧板１の外側（地盤３とは反対側）に突出している。係合体としては、アンカーヘッド７４が用いられている。アンカーヘッド７４は、各アンポンド７２１の突出した部分（以下、筋頭部と呼ぶ）をくさび（符号省略）によって固定したものである。

アンカーヘッド７４のうち、受圧板１に対向する部位は、図５に示すように半球状部７４１となっている。この半球状部７４１も、受圧板１の受圧凹部１４の曲率半径に適合したものとなっており、受圧凹部１４に嵌り込んでいる。
尚、アンカーヘッド７４は、周縁部分において受圧板１に杭７５で固定されている。また、筋頭部やアンカーヘッド７４を覆うようにしてプラスチック製のオイルキャップ７６が設けられており、オイルキャップ７６内には防錆用のオイルが充填されている。

図５に示す法面補強構造も、工法的には従来のものとほぼ同様にできる。即ち、表面構造物を敷設した後、アンカー７を打つ部分にボーリングで削孔をし、削孔にグラウトホースを挿入してグラウト注入をする。次に、連結筋７２を挿入した後、グラウトを再度注入して加圧する。そして、連結筋７２をジャッキで引っ張りながら、係合体としてアンカーヘッド７４を受圧板１に係合させ、その状態で筋頭部をくさびによってアンカーヘッド７４に固定する。その後、オイルキャップ７６を被せて防錆用のオイルを充填すれば、工事は完了である。
この実施形態の法面補強構造においても、受圧板１とアンカーヘッド７４とが球面接合しているので、アンカー７が斜めに打たれてしまった場合でも、アンカー７による引っ張り力（又は圧縮力）が均一に受圧板１に作用する。このため、受圧板１の変形や応力集中が無く、信頼性の高い法面補強構造となる。

図４及び図５に示す法面補強構造では、一つの杭体４，７について一枚の受圧板１が使用されているが、前述したように受圧板１を複数重ねて配置し、一つの杭体４，７からの圧力を受ける構造としても良い。複数重ねて配置することで、全体としての剛性を高めることができるので、杭体４，７からの圧力に抗する力をより高めることができる。この構成は、受圧板１をプラスチック製とし、軽量化のメリットを享受しようとした場合、より顕著となる。

次に、別の実施形態に係る受圧板について説明する。図６は、別の実施形態に係る受圧板の平面概略図である。
図６に示す受圧板１は、図１〜図３に示す受圧板と杭体用孔１０の形状が異なるのみで、他は基本的に同様である。図６に示すように、この受圧板１は、長尺な（ある方向に長い）杭体用孔１０を有している。この例では、杭体用孔１０は、長円状（長方形の両端に半円を延設したような形状）となっている。この実施形態でも、主部１２の上面１２１と杭体用孔１０の縁との間が、受圧凹部１４となっており、受圧凹部１４は半球面状となっている。

この実施形態の受圧板１によれば、上記と同様に、受圧凹部１４が半球面状であるため、均一に圧力を受け、受圧板１の変形や応力集中が無く、信頼性の高い法面補強構造が得られる。この他、この実施形態の受圧板１では、杭体用孔１０が長尺であるので、ロックボルトやアンカーを打つ際に、打ち込みの角度を多少変更して調整をすることができるというメリットがある。この点について、図７を使用して説明する。図７は、図６に示す受圧板１を使用した場合のメリットについて示した図であり、図４と同様にロックボルトを使用した法面補強構造の断面概略図である。
この図７に示す構造でも、ロックボルト４は受圧板１の杭体用孔１０に挿通されて地盤３に打ち込まれており、ナット６で頭部が締結されている。ナット６は全体が半球状であり、受圧凹部１４に球面接合している。受圧板１とナット６は、固定部材６２で固定されている。

図７において、受圧板１は、杭体用孔１０の長さ方向が地盤３の表面（法面）３１に沿った上下方向になるよう配設される。ロックボルト４は、前述したように表面構造物８を施工して受圧板１を配設した後に打ち込まれる。ロックボルト４は、前述したように表面３１に対して垂直になるよう打ち込まれるが、打ち込んだ後に多少角度を変更して調整することが必要な場合がある。即ち、図７に誇張して示すように、ロックボルト４’又はロックボルト４”のようにすることが必要な場合がある。

この場合、図１〜図３に示すような円形の杭体用孔１０の場合、ロックボルト４と杭体用孔１０との隙間があまり大きく取れないため、角度変更が少ししかできない問題がある。一方、図７に示すような長尺な杭体用孔１０を有する受圧板１を使用し、その長尺方向を法面３の上下方向に沿って配設すれば、隙間が大きく取れるので、比較的大きな角度変更が可能となる。図６に示す例では杭体用孔１０は長円状であったが、楕円状や長方形状等であっても良い。

上記各実施形態において、係合体は杭体４，７とは別に設けられた部材であったが、係合体を杭体４，７の一つの部位として設けることも可能である。例えば、図４に示すロックボルト４において、ナット６に相当する形状の部位をロックボルト４に一体に設け、受圧板１に係合させても良い。
また、上記各実施形態において、係合体の一つの部位が半球状であったが、全体が半球状である係合体を用いることもある。例えば、図４に示す実施形態において、ナット６の形状は通常のものとし、半球状の部材を係合部として用い、これをナット６の前面側に介在させて受圧凹部１４に嵌り込ませても良い。この場合、半球状の部材は、単に挟み込まれるだけで固定されることもあり得る。

１ 受圧板
１０ 杭体用孔
１４ 受圧凹部
４ 杭体としてのロックボルト
６ 係合体としてのナット
６１ 半球状部
７ 杭体としてのアンカー
７４ 係合体としてのアンカーヘッド
７４１ 半球状部

Claims (7)

1. 地盤の法面を補強する法面補強構造であって、地盤内に埋設された杭体と、杭体による圧力を受ける受圧板とを備えており、
   杭体と受圧板とは、係合体によって係合しており、
   受圧板の中央には、杭体を挿通させた杭体用孔が形成されており、
   杭体用孔の周縁には、半球面状の表面を有する受圧凹部が形成されており、
   係合体は、杭体に固定された部材であるか又は杭体と一体に形成された部位であり、
   係合体は、半球状の部位を有するか又は全体が半球状であって受圧凹部に嵌り込んでいることを特徴とする法面補強構造。
2. 前記受圧板は、プラスチック製であることを特徴とする請求項１記載の法面補強構造。
3. 前記杭体用孔は長尺な形状であり、その長さ方向が前記地盤の表面に沿った上下方向となるよう前記受圧板が設けられているとを特徴とする請求項１又は２に記載の法面補強構造。
4. 地盤の法面を補強する法面補強に使用される受圧板であって、
   地盤内に埋設された杭体が挿通される杭体用孔が中央に形成されており、
   杭体用孔の周縁には、半球面状の受圧凹部が形成されており、
   受圧凹部は、杭体に固定された半球状の係合体が嵌り込むものであることを特徴とする法面補強用受圧板。
5. 前記受圧板は、プラスチック製であることを特徴とする請求項４記載の法面補強用受圧板。
6. 前記受圧板は、二枚重ねて配置して使用されることが可能な形状であることを特徴とする請求項４又は５記載の法面補強用受圧板。
7. 前記杭体用孔は長尺な形状であることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の法面補強用受圧板。

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