JP2013015015A - 山留壁の構造と構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも狭い用地で山留壁１を構築する。
【解決手段】山留壁１と、山留壁１よりも地山の外側に設置した控え杭２と、両者間を水平方向に連結する継ぎ梁３とによって構成する。控え杭２は、開削深さＤのほぼ半分の距離だけ、山留壁１の外側に設置した控え杭２である。継ぎ梁３は、控え杭２と山留壁１とを水平方向に剛結合４する継ぎ梁３である。山留壁１と継ぎ梁３と控え杭２とでラーメンを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は山留壁の構造とその構築方法に関するものである。

山留工法は地下工事などで地盤を掘削、開削する場合に、土圧のバランスを保ちながら山留壁の変形を抑制するための方法であり、例えば特許文献１記載のような工法が知られている。

特許４９１４０６２号公報

前記した特許文献１記載の山留壁の構造を図８で示すと外側山留壁ａとその外側の控え杭ｂとの間をタイロッドｃで連結する構造である。
あるいは内側山留壁ｄとその外側の外側山留壁ａとの間を連結材ｅで連結する構造である。
その場合に特許文献１の実施例には外側山留壁ａと控え杭ｂとの連結は切梁形式による支保工を採用してもよいとの記載があり［００２１］、内側山留ｄと外側山留壁ａとの連結材ｅとして鉄骨を選定することも可能である、との記載がある。［００２０］
このような従来の山留壁の構造と構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ タイロッドや切梁形式や鉄骨で支持する場合にも、控え杭自体が大きく変形しないために、控え杭は地盤の滑り線の外側に打設して変形抑制効果を発揮させる必要がある。すべり面より上の地盤には、控え杭を拘束する働きをあまり期待できないからである。
＜２＞ ところで地盤の滑り線は通常、開削底と山留壁の交点から４５°で引いた直線であるから、控え杭の打設位置は、掘削深さとほぼ同一の距離だけ掘削外側へ後退させなければならない。
＜３＞ そのために掘削外側に十分な利用範囲が確保されていることが条件となるが、都市部では敷地に余裕がないために利用が困難な場合が多い。

上記のような課題を解決する本発明の山留壁の構造は、鉛直に構築した山留壁の内側を開削する山留壁の構造であって、山留壁と、山留壁よりも地山の外側に設置した控え杭と、両者間を水平方向に連結する継ぎ梁とによって構成し、控え杭は、開削深さのほぼ半分の距離だけ、山留壁の外側に設置した控え杭であり、継ぎ梁は、控え杭と山留壁とを水平方向に剛結合する継ぎ梁であり、山留壁と継ぎ梁と控え杭とでラーメンを構成することを特徴とするものである。
また本発明の構築方法は、鉛直に構築した山留壁の内側を開削する場合において、山留壁を構築し、山留壁よりも地山の外側で、開削深さのほぼ半分の距離だけ、山留壁の外側に控え杭を設置し、控え杭と山留壁とを水平方向の継ぎ梁で剛結合し、山留壁と継ぎ梁と控え杭とでラーメンを構成することを特徴とするものである。

本発明の山留壁の構造と構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 控え杭は、開削深さのほぼ半分の距離だけ、山留壁の外側に設置した控え杭であるから、従来の類似の構造や方法に比較して約半分の距離で構成することができる。したがって用地の確保が困難な都市部においても有効に利用できる山留壁の構造と構築方法である。
＜２＞ その理由は控え杭と山留壁とを水平方向の継ぎ梁で剛結合し、山留壁と継ぎ梁と控え杭とでラーメンを構成するからである。
＜３＞ その場合に、控え杭の上半分が滑り線の上に位置していて拘束効果が減少することになるが、それでも山留壁の上部に曲げ反力が生じることによる変形抑止効果の方が勝って、十分に山留壁の変形を阻止することができる。
＜４＞ さらに従来の構造に比較して、控え杭が約半分近くに山留壁に接近しているから、両者を連結する継ぎ梁の長さが半分になり、その結果継ぎ梁の剛性が高くなる。この構成も、山留壁の変形抑制のひとつに貢献するものである。

本発明の山留壁の構造の実施例の説明図。 構築に際して山留壁と控え杭を設置した状態の説明図。 山留壁と控え杭を継ぎ梁で剛結合した状態の説明図。 継ぎ梁の溝を埋め戻した状態の説明図。 山留壁の内側を掘削底まで掘削した状態の説明図。 完成状態の平面図。 本発明の構造と従来の構造の応力と変形を比較した図。 従来の山留壁の構造の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の山留壁の構造と構築方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成
本発明の山留壁の構造は、山留壁１とその外側の控え杭２と、両者を連結する継ぎ梁３とで構成し、それらの部材を剛結合することによってラーメン構造を形成するものである。

＜２＞山留壁
山留壁１はＨ形鋼や鋼管を並べて設置した柱列壁であるが、その他の鉄筋コンクリートの地中壁、柱列混練壁、鋼矢板壁などの他の公知の壁も対象とすることができる。
これらの山留壁１の構築方法は膨大な工法が開発されて公知であるから、詳細な説明は行わない。
地山の内部に鉛直にかつ、平面的に一列に山留壁１を構築したら、その一側を一定深さだけ開削し、山留壁１の内側にコンクリート構造物を構築する。
よって本発明の明細書等では、山留壁１の開削側を「内側」、開削しない地山側を「外側」と称する。

＜３＞控え杭
山留壁１よりも外側に控え杭２を設置する。
この控え杭２はＨ形鋼や鋼管、コンクリート杭など、やはり公知の多くの杭を利用することができる。
この控え杭２の設置方法、打設方法も、膨大な工法が開発されて公知であるから、詳細な説明は行わない。

＜４＞控え杭の設置位置
山留壁１はその内側の開削により、外側からの土圧によって変形を生じるが、その変形に影響を与える範囲の境界線が地盤の滑り線ｍである。
この地盤の滑り線ｍは一般に、開削底面と山留壁１の交点から４５°の直線と想定されている。
そのために従来の控え杭は、地表面から開削底面までの高さ、すなわち開削深さとほぼ等しい距離だけ外側の位置において設置を行っていた。
しかし本発明の構造では控え杭２は、開削深さＤのほぼ半分の距離だけ、外側の位置に設置できることを特徴のひとつとする。
そのような位置に控え杭２を設置すれば、その上半分は滑り線ｍよりも上に位置するから、地盤が控え杭２を拘束する作用をあまり行わないことになる。
しかし本発明の構造では後述する控え杭２と山留壁１とを剛性の高い継ぎ梁３によって剛結合４する。
その結果、山留壁１頭部に曲げ反力が生じることによる変形抑制効果が、控え杭２の拘束効果の減少を十分に補うことができるものである。

＜５＞継ぎ梁
山留壁１と控え杭２との間を水平方向に連結する継ぎ梁３とによって連結する。
なお本明細書等で「水平方向」とは、「鉛直方向」に対して使用する用語であって、精密な水平面を意味するものではない。
この継ぎ梁３は、Ｈ形鋼など剛性の高い長尺部材である。
この継ぎ梁３と控え杭２、および継ぎ梁３と山留壁１とを、ピン結合ではなく、溶接やボルトで剛結合４する。
その結果、山留壁１と継ぎ梁３と控え杭２の部材によってラーメンを構成することができる。

＜６＞構築方法
次の上記の部材を使用した山留壁１の構築方法を説明する。

＜７＞山留壁の構築
山留壁１は、地表面から鉛直方向に削孔し、その内部に鋼材を挿入するなどの方法で構築する。

＜８＞頭繋ぎ材
山留壁１を、Ｈ形鋼などの多数の独立した部材で構成する場合には、その頭部の内側に水平に頭繋ぎ材５を配置する。
この頭繋ぎ材５で複数本の独立したＨ形鋼などの鋼材を水平方向で繋いでおくと、隣接する鋼材への外力の伝達を行うことができる。
そのために、後述する継ぎ梁３をすべての鋼材と剛結合４することなく間隔を介して一部の鋼材と剛結合４しても、剛結合４していない鋼材の変形を均一化することができる。

＜９＞控え杭の構築
山留壁１の構築と前後して、その外側に控え杭２を構築する。
その構築位置は、山留壁１の内側の開削予定の深さＤのほぼ半分の距離だけ、山留壁１の外側に設置する。
したがって従来の方法と比較して、山留壁１の外側に確保する用地の距離はほぼ半分で足りることになる。
山留壁１は柱列状態に連続して構築するが、控え杭２は適宜の位置に、適宜の数だけ構築すればよいから、山留壁１と控え杭２とが平行した２列の柱列を構成することはない。

＜１０＞継ぎ梁の構築
繋ぎ梁３の構築のために、控え杭２と山留壁１の間に溝を掘削する。
この溝の深さが、継ぎ梁３の設置作業をするための深さとなる。
溝を掘削したらその内部にＨ形鋼などの継ぎ梁３を吊りおろし、その一端を控え杭２に、他端を山留壁１に剛結合４する。
その場合にブラケットなどを介在させて剛結合４することもできる。
なお図１の実施例では継ぎ梁３を２本１組として間隔をあけて配置した構成を示しているが、この構造に限定するものではなく、状況に応じて１本でも３本以上でもよい。
継ぎ梁３の両端の剛結合４が終わったら、図４に示すように溝内を埋戻土６で埋め戻すが、その際に山留壁１の内側が掘削中であれば、その掘削土砂を溝内に投入して利用することもできる。
継ぎ梁３を、控え杭２と山留壁１の最上端だけに剛結合４する場合であって、控え杭２と山留壁１の上端が地上に露出している場合には溝の掘削は不要である。

＜１１＞ラーメンの構成
以上の工程で、控え杭２と山留壁１とを継ぎ梁３で剛結合４することによってラーメンを構成することができる。
その場合に継ぎ梁３を、控え杭２と山留壁１の最上部だけに設置する場合には、側面視の形状は「門型」となる。
継ぎ梁３を複数段にわたって設置する場合には、側面視の形状は「梯子型」となる。
また継ぎ梁３を、控え杭２と山留壁１の途中だけに１本を設置する場合には、側面視の形状は「Ｈ型」となる。
あるいは、継ぎ梁３を１本の鋼材で構成せずとも、継ぎ梁３部分が全体として１本の鋼材と同様の構造的な機能を発揮できればよい。
したがって、より細い鋼材をピン結合したトラス梁や三次元的に組み立てた立体トラスを使用することもできる。

＜１２＞従来の構造との比較（図７）
従来の構造として、山留壁１と控え杭２との間をタイバックアンカーによって結合した場合と本発明の構造を比較する。
従来の構造（ａ）では控え杭は滑り線ｍの外側に位置しており、一方本発明の構造（ｂ）では控え杭２の中間を滑り線ｍが横断している。
そのような本発明の構造では、滑り線ｍよりも上の地盤は控え杭２を拘束する働きが乏しいために、控え杭２自体が変形するとも考えられる。
しかし本発明では山留壁１と控え杭２を剛性の高い継ぎ梁３で剛結合４しているから、控え杭２が従来のタイバックアンカー工法での距離の半分程度であっても、山留壁１の頭部に曲げ反力が生じることによる変形抑止効果が、控え杭２の拘束効果の減少を十分に補うことができる。
その結果、従来の半分の用地の確保によって、同程度の山留壁１を構築することが可能となった。

１：山留壁
２：控え杭
３：継ぎ梁
４：剛結合
５：頭繋ぎ材

Claims (2)

1. 鉛直に構築した山留壁の内側を開削する山留壁の構造であって、
   山留壁と、
   山留壁よりも地山の外側に設置した控え杭と、
   両者間を水平方向に連結する継ぎ梁とによって構成し、
   控え杭は、開削深さのほぼ半分の距離だけ山留壁の外側の位置に設置した控え杭であり、
   継ぎ梁は、控え杭と山留壁とを水平方向に剛結合する継ぎ梁であり、
   山留壁と継ぎ梁と控え杭とでラーメンを構成することを特徴とする、
   山留壁の構造。
2. 鉛直に構築した山留壁の内側を開削する場合において、
   山留壁を構築し、
   山留壁よりも地山の外側で、開削深さのほぼ半分の距離だけ山留壁の外側の位置に控え杭を設置し、
   控え杭と山留壁とを水平方向の継ぎ梁で剛結合し、
   山留壁と継ぎ梁と控え杭とでラーメンを構成することを特徴とする、
   山留壁の構築方法。

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