JP2014012971A - 補強土壁およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】擁壁材の事前加工をなくすとともに、擁壁材の取付け資材数を削減し、補強土壁の安定性を向上すること。
【解決手段】盛土構造体３０の法面を擁壁で覆った補強土壁であって、事前加工をしていない複数の原木１０により擁壁２０を構成し、盛土構造体３０の法面に段積みした原木１０の間に略クランク形を呈する掛止ピン４０を介在し、盛土構造体３０に埋設して法面に突出させた掛止ピン４０の一部４３に原木１０を着脱自在に搭載し、掛止ピン４０を介して原木１０と盛土構造体３０とを一体に連結する。
【選択図】図２

Description

本発明は擁壁に原木を用いた補強土壁およびその構築方法に関する。

例えば、山岳地帯に工事用道路を建設する際に発生する間伐材を擁壁に活用して補強土壁を構築することが、特許文献１，２により知られている。
特許文献１に記載の補強土壁は、盛土構造物の法面に間隔を隔てて支承材となる縦材を配置し、縦材と間伐材の交点をクランプで固定しながら、縦材の前面に複数の間伐材を横積して間伐材製の擁壁を構築している。
特許文献２では、間伐材を縦方向に二分した後、断面半円形の間伐材に薬液を注入して防腐、防蟻処理を施し、さらに固定用のボルト穴を穿設する等の事前加工を施した間伐材を使用し、間伐材と縦材の交差部はボルトを貫挿して固定している。

特開２００１-３１１１７２号公報（図１，３） 特開２００２-２７５８９９号公報（図１，２）

上記した従来技術にはつぎのような問題点がある。
＜１＞従来は原木をそのまま擁壁材に使用できなかった。原木を擁壁材として使用するためには、原木を均一径に削り取ることで、まず間伐材を製造し、さらにこの間伐材を盛土構造体に取り付けるために穿孔作業や薬液注入処理等の多くの事前加工を施す必要があった。
そのため、間伐材の事前加工に多くの時間と手数がかかり、資材コストが嵩むといった問題がある。
＜２＞間伐材の取付け手段として、金属製のＬ形壁面材、Ｌ形壁面材に固定して立設する複数の縦材、間伐材と縦材の間を連結する複数のクランプやボルト等の固定金具、および盛土から反力を得て間伐材を支持する支持部材といった多くの資材や金具を使用する必要があり、間伐材の取付けにも多くの時間と手数がかかるといった問題がある。
＜３＞盛土の転圧時に間伐材を支える支持力が不足するため、間伐材の背面に近い位置の盛土を十分に締め固めることができなかった。
そのため、完成後に法面側の盛土が変形するおそれがあるだけでなく、さらに急勾配の施工には不向きである。
＜４＞間伐材は数年程度で腐食するが、腐食した間伐材を交換することが困難である。
間伐材が腐食すると間伐材による土留機能が弱体化して、盛土構造体が不安定な状態に陥る。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところはつぎの少なくともひとつの補強土壁およびその構築方法を提供することにある。
＜１＞擁壁材の事前加工をなくすとともに、擁壁材の取付け資材数を削減すること。
＜２＞擁壁材の取付け作業を短時間で簡易に行えること。
＜３＞補強土壁の安定性が向上すること。

本発明は、盛土構造体の法面を擁壁で覆った補強土壁であって、事前加工をしていない複数の原木により擁壁を構成し、前記盛土構造体の法面に段積みした前記原木の間に略クランク形を呈する掛止ピンを介在し、前記盛土構造体に埋設して法面に突出させた前記掛止ピンの一部に原木を着脱自在に搭載し、前記掛止ピンを介して原木と盛土構造体とを一体に連結したことを特徴とする。
前記盛土構造体は、階層的に形成する複数の土塊層と、各土塊層の法面側を略コ字形に巻き返して拘束するジオグリッドとを具備する。
さらに本発明は、階層的に構築した盛土中にジオグリッドを敷設して盛土構造体を構築しつつ、盛土構造体の法面に複数の擁壁材を段積みして行う補強土壁の構築方法であって、敷設したジオグリッドを貫通して略クランク形を呈する掛止ピンの基端を地中に貫入する工程と、前記掛止ピンの自由端に、事前加工をしていない原木を搭載して設置する工程と、前記ジオグリッド上で原木を成形用型枠として、該原木の背面の盛土を転圧して分割土塊層を構築する工程と、前記複数の分割土塊層をジオグリッドで巻き返す工程を経て土塊層を構築し、前記原木の間に介在させた掛止ピンを介して土塊層の法面を覆う原木と該土塊層とを一体に連結したことを特徴とする。
前記土塊層を構築する工程を所定の高さまで繰り返し行う。
前記掛止ピンは、直線状の竿部と、該竿部の末端近くを直角に折曲し、前記土塊層に貫入して固定するアンカー部と、前記竿部の先端近くをアンカー部と逆向きで直角に折曲し、前記原木の飛び出しを規制する掛止部とを具備している。
土塊層の上面に巻き返したジオグリッドは掛止ピンのアンカー部で固定するとよい。

本発明は少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
＜１＞径の大小にかかわらず原木を掛止ピンに載置するだけで位置決めできるので、擁壁材として事前加工をしていない安価な原木を使用できる。
したがって、多くの事前加工を必要とする間伐材を使用する場合と比較して、擁壁材のコストの低減が図れるだけでなく、原木の固定を掛止ピンだけで行えるので、間伐材の取付けに多くの資材を要した従来技術と比べて、原木を取り付けるための資材数を大幅に削減できる。
＜２＞掛止ピンを設置作業と、掛止ピンの一部に原木を搭載するだけの簡易な作業で以て原木を盛土構造体に連結できる。
＜３＞原木を盛土の成形用型枠に活用して盛土を十分に締め固めて土塊層を構築でき、さらに盛土の不等沈下や法面のはらみ出し等の変形を確実に防止できるように、ジオグリッドが土塊層を拘束するので、盛土構造物の安定性が非常に高くなる。
したがって、補強土壁の法面の垂直施工や急勾配施工が可能となる。
＜４＞原木は掛止ピンに着脱自在に搭載してあるだけであるから、老朽化した原木を容易に交換することができる。
仮に盛土構造体３０の前面のすべての原木が消失しても、盛土構造体は高い安定性を維持できる。
＜５＞原木の取付け部材である掛止ピンをジオグリッドの固定具として兼用することで、ジオグリッドの抜け出し防止効果が高くなる。

実施例１に係る補強土壁の全体図 補強土壁の縦断面 補強土壁の施工法の説明図 補強土壁の施工法の説明図 補強土壁の施工法の説明図 掛止ピンを使用して原木を横積みした補強土壁の施工法の説明図

以下図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。

＜１＞補強土壁の概要
図１，２に壁面材に原木１０を用いた補強土壁の全体図を示す。
本発明に係る補強土壁は、事前加工をしていない複数の原木１０を横積みして構成する擁壁２０と、ジオグリッド３１を使用して擁壁２０の背面側に盛土して構築した盛土構造体３０と、盛土構造体３０に反力を得て各原木１０を掛止して係留する掛止ピン４０とを具備する。

従来は伐採した樹木を切削加工などの多くの事前加工、事前処理を施した間伐材を使用するのに対し、本発明では伐採した樹木を切断して原木１０をそのまま使用する。
掛止ピン４０は略クランク形を呈していて、盛土構造体３０の法面に段積みした各原木１０の間に位置し、その大半を盛土構造体３０に埋設し、法面から突出した掛止ピン４０の一部に原木１０を着脱自在に搭載し得るようになっている。
以降に各部材について詳しく説明する。

＜２＞原木
原木１０は擁壁２０を構成する部材で、本例では原木１０が盛土構造体３０の法面を保護する土留材として機能することの他に、盛土転圧時の盛土成形型枠としても機能する。

本発明では掛止ピン４０を使用することで、伐採した原木１０に何らの加工をせずにそのまま使用することが可能である。
原木１０に対してボルト穴の穿設や薬液注入等の事前加工は一切不要であり、自然のままの状態で使用する。
原木１０には径の異なるものや、多少曲りのあるものも使用できるので、伐採した樹木の有効活用が図れる。
原木１０の全長は不揃いであってもよいが、全長をほぼ均一に揃えると施工がし易くなる。

後述するように、本発明では原木１０の高さ（径）単位で盛土することから、原木１０の径は、例えば２０ｃｍ〜３０ｃｍであることが望ましい。
また原木１０は一本ものに限定されず、複数の小径原木を直径３０ｃｍ程度に束ねた集合体を含むものである。

＜３＞盛土構造体
盛土構造体３０は、階層的に形成する複数の土塊層３０ａ，３０ｂ・・・と、複数の土塊層３０ａ，３０ｂ・・・を抱持して拘束するジオグリッド３１と、各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・の法面側に配置する吸出防止シート３２とを有する。
各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・は、後述するように複数の分割土塊層の積層体で構成する。
水平に敷設したジオグリッド３１はその延出部を法面側で略コ字形に巻き返して各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・を抱持して拘束する。
すなわち本発明では、原木１０を成形用型枠に利用して各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・を複数の分割土塊層に小分けして十分な締め固めを行い、さらに複数の分割土塊層の積層体の法面側をジオグリッド３１でまとめて抱持して拘束することで、各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・の変形抑止性能を高め、盛土構造体３０全体として高い安定性を付与するようにした。

＜４＞掛止ピン
掛止ピン４０は盛土構造体３０に水平に埋設して反力を得て、その先端に原木１０を搭載して係留するための治具であるとともに、原木１０と盛土構造体３０とを一体に連結するための治具を兼ねている。
本例で示した掛止ピン４０について説明すると、掛止ピン４０は直線状の竿部４１と、竿部４１の末端近くを直角に折曲して形成したアンカー部４２と、竿部４１の先端近くをアンカー部４２と逆向きで直角に折曲して形成した掛止部４３とを有する。
アンカー部４２は掛止ピン４０全体を盛土構造体３０に固定するためのスパイクとして機能し、掛止部４３は載置した原木１０の飛び出しを規制するストッパとして機能し、竿部４１はアンカー部４２と掛止部４３の間の荷重伝達部材として機能する。

本例では、掛止ピン４０を一本の鋼棒等の棒材をクランク形に折曲して形成する場合について示すが、これに限定されるものではない。
また本例では掛止部４３を逆Ｕ字形に形成した形態を示すが、掛止部４３はこの形状に限定されるものではなく、逆Ｌ字形等の種々の形状を適用でき、要は原木１０の飛び出しを規制できる形状であればよい。

［施工方法］
つぎに補強土壁の施工方法について説明する。

＜１＞一段目の土塊層と擁壁の構築
図１，２に示した一段目の土塊層３０ａは以下の作業を繰り返し行って構築する。

＜１．１＞一層目の分割土塊層の構築

＜１．１．１＞掛止ピンの設置（図３Ａ（Ａ））
原木１０の設置方向に対して交差方向に向けた掛止ピン４０を地盤５０に固定する。
所定の間隔を隔てて並列に設置した各掛止ピン４０の掛止部４３を原木１０の設置予定位置に合わせる。
このようにアンカー部４２を地盤５０へ打ち込むことで、各掛止ピン４０が自立し、掛止部４３は起立状態を維持する。

＜１．１．２＞原木の設置（図３Ａ（Ｂ））
複数の掛止ピン４０に跨るように、掛止ピン４０の上に原木１０を横向きにして載置する。
事前加工を一切加えていない自然状態のままの原木１０を使用する。
掛止ピン４０の竿部４１に載置した原木１０は掛止部４３側に偏倚させておく。

なお、本例では掛止ピン４０に対して一本の原木１０を載置する場合について説明するが、前後方向に二本以上の原木１０を平行に並べて載置することも可能である。

＜１．１．３＞ジオグリッドの敷設（図３Ａ（Ｂ））
つぎに掛止ピン４０と原木１０が隠れるように、所定の長さのジオグリッド３１を水平に敷設し、さらにジオグリッド３１の巻込み範囲に亘って吸出し防止シート３２を敷設する。
ジオグリッド３１の全長は、少なくとも盛土構造体への水平敷設長に巻込長を加えた長さを有する。
ジオグリッド３１の巻込み開始位置がずれないように、カスガイ等の固定具４５を使用してジオグリッド３１の途中を原木１０に仮固定しておくとよい。
また原木１０の抜け出しを規制するため、原木１０と掛止部４３の間にカスガイを打ち込む場合がある。

＜１．１．４＞盛土の転圧（図３Ａ（Ｃ））
原木１０の背面側に位置するジオグリッド３１および防止シート３２の上面に土砂を撒き出し、原木１０の高さまで転圧して一層目の分割土塊層３０ａ₁を形成する。
転圧する際、矢印で示すような原木１０に向けた転圧力が作用する。原木１０に作用した転圧力は掛止ピン４０の掛止部４３を通じて竿部４２へ伝わり、最終的にアンカー部４２に反力を得て掛止部４３と原木１０で支持される。
原木１０は掛止ピン４０で位置決めされて移動しないので、盛土の法面成形用の型枠として機能する。
したがって、原木１０の背面近くを含めて十分に締め固めをすることができる。

＜１．２＞二層目以降の分割土塊層の構築
＜１．２．１＞掛止ピンの設置（図３Ｂ（Ｄ），図４）
二層目以降は吸出防止シート３２にカッタ等で貫挿用の切込３３を入れ、ジオグリッド３１および防止シート３２を貫挿させて掛止ピン４０を配置し、アンカー部４２を下位の分割土塊層３０ａ₁に打ち込んで固定する。

＜１．２．２＞原木の設置（図３Ｂ（Ｅ），図４）
一層目と同様に、ジオグリッド３１から外部に突出する掛止ピン４０の竿部４２と掛止部４３の間に二本目の原木１０を載置する。

＜１．２．３＞盛土の転圧（図３Ｂ（Ｅ）、図３Ｃ）
一層目の分割土塊層３０ａ₁の上面に土砂を撒き出し、二本目の原木１０を成形用型枠として二本目の原木１０の高さまで転圧して二層目の分割土塊層３０ａ₂を形成する。
二本目の原木１０の重量は、二層目の分割土塊層３０ａ₂に埋設した掛止ピン４０と、一本目の原木１０で支持する。

＜１．２．４＞作業の繰り返し（図３Ｃ）
上記した掛止ピン４０の設置、原木１０の設置、及び盛土の転圧を繰り返して三層目以降の分割土塊層３０ａ₃，３０ａ₄を構築する。
一段段目の土塊層３０ａの高さまで複数の分割土塊層３０ａ₁，３０ａ₂・・・を形成したら、最後に、ジオグリッド３１と吸出防止シート３２を土塊層３０ａの前面および上面を巻き込むように敷設する。
段積みした複数の原木１０は土塊層３０ａの前面、すなわち法面を被覆して保護する。

＜２＞二段目以降の土塊層と擁壁の構築（図２）
最下段の土塊層３０ａの上面を基盤として、既述した一段目以降の土塊層３０ａと同様に作業を繰り返し行って、二段目以降の土塊層３０ｂ，３０ｃ，・・・と、複数の原木１０による擁壁２０を上方へ向けて増設する。

図５に示すように、下段の土塊層３０ａの法面側に巻き付けたジオグリッド３１の上部面は、上段の土塊層３０ｂとの間に挟持されるだけでなく、掛止ピン４０のアンカー部４２がジオグリッド３１の上部面を貫通して固定する。
したがって、アンカー部４２で固定しない場合と比べて、ジオグリッド３１の抜け出し防止効果が高くなる。

＜３＞補強土壁の法面形状と勾配
本例では、係止ピン４０の設置位置を任意に設定できるので、補強土壁を構成する盛土構造体３０の法面、および複数の原木１０の積層体からなる擁壁２０を階段状に形成した場合について説明したが、補強土壁の法面を段差のない垂直面、または段差のない傾斜面に形成することも可能である。
本発明では、係止ピン４０の設置位置を調整することで、補強土壁の前面形状と勾配を自由に設定することができる。

[補強土壁の特性]

＜１＞補強土壁の変形性について
本発明に係る補強土壁盛土構造体３０を構成する各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・は、単に盛土したのではなく、原木１０を盛土の法面成形用の型枠として利用して各分割土塊層を十分に締め固めてあり、さらにこれら複数の分割土塊層の積層体をジオグリッド３１で抱持して拘束してあることにより、不等沈下や法面のはらみ変形を確実に防止することができる。
すなわち、盛土構造体３０の法面に接する原木１０に土圧が作用すると、土圧は掛止ピン４０の掛止部４３を通じて竿部４２へ伝わり、最終的にアンカー部４２が貫入した盛土構造体３０で効果的に支持される。
このように、横積みした複数の原木１０よりなる擁壁２０は、盛土構造体３０単独の自立性にくわえて土留材として機能するため、補強土壁全体の安定性が格段に向上する。

＜２＞原木の他の機能について
原木１０は盛土成形用型枠および土留材として機能することにくわえ、以下の複数の機能を発揮する。
原木１０は盛土構造体３０の法面全域を覆って各土塊層３０ａ，３０ｂ・・・に巻き付けたジオグリッド３１を隠すため、景観性をよくする木製化粧材として機能する。
さらに複数の原木１０は、ジオグリッド３１を紫外線等から守る劣化抑制部材としても機能する。

＜３＞原木の交換について
原木１０は掛止ピン４０の先端部に搭載して掛止されているだけである。
そのため、一部の原木１０が腐食や棄損したときは、古い原木１０を取り除き、掛止ピン４０の正面、または側方から新たな原木１０を挿し込むだけの簡単な操作で以て原木１０を交換することが可能である。

＜４＞原木を消失したときの補強土壁の安定性について
大量の原木１０が消失した場合の補強土壁の安定性について検討する。
本発明の補強土壁は、既述したように盛土構造体３０自身がジオグリッド３１により拘束されていて、はらみ出し等の変形が拘束されている。
そのため、仮に盛土構造体３０の前面のすべての原木１０が消失しても、盛土構造体３０は高い安定性を維持できる。

１０・・・・・原木
２０・・・・・擁壁
３０・・・・・盛土構造体
３０ａ〜３０ｄ・・・・土塊層
３０ａ₁〜３０ｄ₄・・・分割土塊層
３１・・・・・ジオグリッド
４０・・・・・掛止ピン
４１・・・・・掛止ピンの竿部
４２・・・・・掛止ピンのアンカー部
４３・・・・・掛止ピンの掛止部

Claims (8)

1. 盛土構造体の法面を擁壁で覆った補強土壁であって、
   事前加工をしていない複数の原木により擁壁を構成し、
   前記盛土構造体の法面に段積みした前記原木の間に略クランク形を呈する掛止ピンを介在し、
   前記盛土構造体に埋設して法面に突出させた前記掛止ピンの一部に原木を着脱自在に搭載し、
   前記掛止ピンを介して原木と盛土構造体とを一体に連結したことを特徴とする、
   補強土壁。
2. 前記盛土構造体が階層的に形成する複数の土塊層と、各土塊層の法面側を略コ字形に巻き返して拘束するジオグリッドとを具備することを特徴とする、請求項１に記載の補強土壁。
3. 前記掛止ピンが直線状の竿部と、該竿部の末端近くを直角に折曲し、前記土塊層に貫入して固定するアンカー部と、前記竿部の先端近くをアンカー部と逆向きで直角に折曲し、前記原木の飛び出しを規制する掛止部とを具備することを特徴とする、請求項１または２に記載の補強土壁。
4. 土塊層の上面に巻き返したジオグリッドを前記掛止ピンのアンカー部で固定したことを特徴とする、請求項３に記載の補強土壁。
5. 階層的に構築した盛土中にジオグリッドを敷設して盛土構造体を構築しつつ、盛土構造体の法面に複数の擁壁材を段積みして行う補強土壁の構築方法であって、
   敷設したジオグリッドを貫通して略クランク形を呈する掛止ピンの基端を地中に貫入する工程と、
   前記掛止ピンの自由端に、事前加工をしていない原木を搭載して設置する工程と、
   前記ジオグリッド上で原木を成形用型枠として、該原木の背面の盛土を転圧して分割土塊層を構築する工程と、
   前記複数の分割土塊層をジオグリッドで巻き返す工程を経て土塊層を構築し、
   前記原木の間に介在させた掛止ピンを介して土塊層の法面を覆う原木と該土塊層とを一体に連結したことを特徴とする、
   補強土壁の構築方法。
6. 前記土塊層を構築する工程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項５に記載の補強土壁の構築方法。
7. 前記掛止ピンが直線状の竿部と、該竿部の末端近くを直角に折曲し、前記土塊層に貫入して固定するアンカー部と、前記竿部の先端近くをアンカー部と逆向きで直角に折曲し、前記原木の飛び出しを規制する掛止部とを具備することを特徴とする、請求項５または６に記載の補強土壁の構築方法。
8. 土塊層の上面に巻き返したジオグリッドを前記掛止ピンのアンカー部で固定したことを特徴とする、請求項７に記載の補強土壁の構築方法。

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