JP2015094199A - 法面補強構造及び法面補強工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】施工が容易で、高強度で耐震性に優れた法面補強構造を構築することができる技術を提供する。【解決手段】法面補強構造１０は、砕石、セメント系固化材（若しくは中性固化材）、団粒化剤及び水を含む混合物２１を透水性の袋体２２に充填して形成した複数の土嚢２０を、当該土嚢２０内の混合物２１が固化する前に堤体３０の法面３１に沿って積み上げ、その後、静置して土嚢２０中の混合物２１を固化させて形成した補強構造体５０を備えている。補強構造体５０において水平方向（前後左右方向）に隣り合う土嚢２０同士はそれぞれバンド２３によって連結され、補強構造体５０において鉛直方向（上下方向）に隣り合う土嚢２０の間には透水性の補強材である網状部材２４が介在されている。【選択図】図１
Description
本発明は、堤体、切土あるいは盛土によって作られた法面を補強するために構築される法面補強構造及び法面補強工法に関する。
堤体、切土あるいは盛土によって作られた斜面を補強するための法面構築技術については、従来、様々なものが提案されているが、本発明に関連するものとして、斜面に沿って土嚢を積み上げることによって法面を構築する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１には、法面等の遮水層形成部位の下面に土嚢固定シートの後端部寄りの部位を固定する土嚢固定シート設置工程と、その後に土嚢固定シートの後端部上に棒状の土嚢を隙間なく敷設する第１の土嚢敷設工程と、敷設された土嚢の上に土嚢緩衝材を介して棒状の土嚢を隙間なく敷設する第２の土嚢敷設工程と、この後に、土嚢固定シート設置工程で設置した土嚢固定シートの先端部側で土嚢を覆って固定して下部の遮水層を形成する土嚢固定シート固定工程と、この後に、下部の遮水層の上部に下部の遮水層と同構成の上部遮水層を１層以上設置する上部遮水層形成工程と、を備えた「法面等の遮水層の築造工法」が記載されている。
特許文献２には、土嚢の一端が法面表層部に位置し、該端から他端に向けて水平に対する俯角の傾斜をもって配置され、堤体または盛土に埋設されてなる地帯または盛土の補強構造において、土嚢の少なくとも一部を長尺土嚢としたものが記載されている。
特許文献１記載の「法面等の遮水層の築造工法」は地形によって工法を変えることなく、遮水層を築造することができる点において優れているが、所定の組成を有する人工粘土などの遮水土を土嚢シートで覆って形成された土嚢のほか、固定シート、アンカーピン及び人工粘土やベントナイトを基材とした土嚢緩衝材などの多種類の建設資材を必要とするだけでなく、施工作業も煩雑である。
また、特許文献１記載の「法面等の遮水層の築造工法」によって築造された法面等の遮水層は、地震発生時に土嚢中の遮水土が動いて土嚢が破れたり、土嚢自体が移動したりして遮水層が崩壊する可能性を否定できない。
一方、特許文献２記載の「堤体または盛土の補強構造」においては、長尺土嚢が間隔を空けて配列して設置され、これらの長尺土嚢の俯角の傾斜をもって配置された部分に続く部分が水平に配置されているので、背面土圧に対する提供力が高く、すべりに対する安定性が高く、地震発生時にもすべりに対する安定性が高いのであるが、比較的大きな地震が頻発している近年の状況下においては耐震性が不十分である。
本発明が解決しようとする課題は、施工が容易であり、高強度で耐震性に優れた法面補強構造を構築することができる技術を提供することにある。
本発明の法面補強構造は、砕石、セメント系固化材若しくは中性固化材、団粒化剤及び水を含む混合物を透水性の袋体に充填して形成した土嚢を前記混合物が固化する前に法面に沿って積み上げ、前記土嚢中の混合物を固化させて形成した補強構造体を備えたことを特徴とする。
前記構成のように、袋体に充填された混合物が未固化状態にある土嚢を法面に沿って積み上げると、積層された土嚢は法面の形状や隣り合う他の土嚢の形状に沿って変形し互いに隙間なく密着した状態となるので、土嚢中の混合物が固化すると複数の土嚢同士が隙間なく密着するとともに互いに拘束し合って一体化された強固かつ安定した補強構造体が形成される。従って、地震発生時に土嚢中の混合物が動いて袋体が破れたり、土嚢自体が移動したりして補強構造体が崩壊することがなくなり、高強度で耐震性に優れた法面補強構造を構築することができる。
また、砕石、セメント系固化材若しくは中性固化材、団粒化剤及び水を混合すると、団粒化剤に含まれているイオンの作用により、砕石の粒子とセメント系固化材若しくは中性固化材の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、混合物中に連続した空隙が発生した状態となった後、セメント系固化材若しくは中性固化材の作用によって固化するので、前記混合物が固化した後の土嚢は優れた強度と、適度の透水性及び保水性を兼備したものとなり、法面補強構造の強度及び耐震性を確保する上で有効である。なお、セメント系固化材、中性固化材は特に限定しないが、例えば、株式会社真人の商品名「エコパントＩ」などが好適である。
また、本発明の法面補強構造は、砕石、セメント系固化材若しくは中性固化材、団粒化剤及び水を含む混合物を透水性の袋体に充填して形成した土嚢を前記混合物が固化する前に法面に沿って積み上げ、土嚢中の混合物を固化させて補強構造体を形成するという比較的簡単な作業で構築することができるので、施工も容易である。
ここで、前記補強構造体において水平方向に隣り合う土嚢同士を連結することが望ましい。
このような構成とすれば、補強構造体を形成する複数の土嚢同士が互いに拘束された状態となるので、補強構造体の強度が高まり、耐震性の向上に有効である。
また、前記補強構造体において鉛直方向に隣り合う土嚢の間に透水性の補強材を介在させることもできる。
このような構成とすれば、鉛直方向に隣り合う土嚢同士の連結性が高まるので、耐震性がさらに向上する。
また、前記補強材の前記法面側に位置する部分を前記法面に係止することが望ましい。
このような構成とすれば、法面に対する補強構造体の結合力が高まるので、耐震性の向上に有効である。
さらに、前記補強材として網状部材を使用することができる。
このように補強材として網状部材を使用すれば、摩擦抵抗による引抜き抵抗力が生じるので、優れた補強効果を発揮することができる。
一方、前記団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものが望ましい。
このような成分の団粒化剤を用いれば、土嚢内の混合物中に強固な団粒構造を形成することができるため、外力や自重による土嚢の損傷や変形あるいは破壊を防止することができる。なお、団粒化剤は特に限定しないが、例えば、有限会社グローバル研究所の商品名「ＳＳ−Ｍ１」などが好適である。
次に、本発明の法面補強工法は、砕石、セメント系固化材、団粒化剤及び水を含む混合物を透水性の袋体に充填して土嚢を形成する工程と、前記土嚢中の混合物が固化する前に前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程と、前記土嚢中の混合物を固化させて補強構造体を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
このような構成とすれば、前述した理由により、施工が容易であり、高強度で耐震性に優れた法面補強構造を構築することができる。
ここで、前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程中に、水平方向に隣接する前記土嚢同士を連結する工程を設けることが望ましい。
また、前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程中に、鉛直方向に隣り合う前記土嚢の間に透水性の補強材を介在させる工程を設けることが望ましい。
さらに、前記補強材の前記法面側に位置する部分を前記法面に係止することができる。
また、前記補強材として網状部材を使用することができる。
一方、前記団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものが望ましい。
本発明により、施工が容易で、高強度で耐震性に優れた法面補強構造を構築することができる技術を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１，図２に示すように、本実施形態の法面補強構造１０は、砕石、セメント系固化材（若しくは中性固化材）、団粒化剤及び水を含む混合物２１を透水性の袋体２２に充填して形成した複数の土嚢２０を、当該土嚢２０内の混合物２１が固化する前に堤体３０の法面３１に沿って積み上げ、その後、静置して土嚢２０中の混合物２１を固化させて形成した補強構造体５０を備えている。
補強構造体５０において水平方向（前後左右方向）に隣り合う土嚢２０同士はそれぞれバンド２３によって連結されている。また、補強構造体５０において鉛直方向（上下方向）に隣り合う土嚢２０の間には透水性の補強材である網状部材２４が介在されている。網状部材２４において法面３１側に位置する部分２４ａを堤体３０内に埋設することによって網状部材２４が法面３１に係止されている。
ここで、図１，図２を参照しながら、本発明の実施形態である法面補強構造１０の施工方法（法面補強工法）について説明する。図１，図２に示す様に、本実施形態の法面補強工法は、砕石（平均粒径４０ｍｍ程度）、セメント系固化材（若しくは中性固化材）、団粒化剤及び水を含む混合物２１を透水性の袋体２２に充填して土嚢２０を形成する工程と、土嚢２０中の混合物２１が固化する前に複数の土嚢２０を法面３１に沿って積み上げる工程と、土嚢２０中の混合物２１を固化させて補強構造体５０を形成する工程と、を備えている。
砕石（平均粒径４０ｍｍ程度）、セメント系固化材（若しくは中性固化材）、団粒化剤及び水を含む混合物２１の組成は限定しないが、本実施形態では混合物２１の組成を以下のように設定している。即ち、砕石１立方メートルに対して、
セメント系固化材：６０ｋｇ〜１００ｋｇ
団粒化剤：１．０リットル〜２．０リットル
水：６０リットル〜１２０リットル
なお、前述した組成は一例を示すものであり、施工条件に応じて適宜変更することができる。また、セメント系固化材の代わりに中性固化材を使用することもできる。
セメント系固化材：６０ｋｇ〜１００ｋｇ
団粒化剤：１．０リットル〜２．０リットル
水：６０リットル〜１２０リットル
なお、前述した組成は一例を示すものであり、施工条件に応じて適宜変更することができる。また、セメント系固化材の代わりに中性固化材を使用することもできる。
本実施形態において、団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むもの（有限会社グローバル研究所の商品名「ＳＳ−Ｍ１」）を使用しているが、これに限定するものではない。
また、本実施形態の法面補強工法においては、土嚢２０を法面３１に沿って積み上げる工程中に、水平方向（前後左右方向）に隣接する土嚢２０同士をそれぞれバンド２３連結する工程と、鉛直方向（上下方向）に隣り合う土嚢２０の間に透水性の補強材である網状部材２４を介在させる工程とを設けている。さらに、網状部材２４の法面３１側に位置する部分を堤体３中に埋設することにより網状部材２４が法面３１に係止されている。
前述したように、袋体２２に充填された混合物２１が未固化状態にある土嚢２０を法面３１に沿って積み上げると、積層された土嚢２０は法面３１の形状や隣り合う他の土嚢２０の形状に沿って変形して互いに隙間なく密着した状態となるので（図２中の円形内の拡大図参照）、土嚢２０中の混合物２１が固化すると複数の土嚢２０同士が隙間なく密着するとともに、互いに拘束し合って一体化し、強固かつ安定した補強構造体５０が形成される。従って、地震発生時に土嚢２０中の混合物が動いて袋体２２が破れたり、土嚢２０自体が移動したりして補強構造体５０が崩壊することがなくなり、高強度で耐震性に優れた法面補強構造１０を構築することができる。
また、砕石、セメント系固化材、団粒化剤及び水を混合すると、団粒化剤に含まれているイオンの作用により、砕石の粒子とセメント系固化材の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、混合物２１中に連続した空隙が発生した状態となった後、セメント系固化材（若しくは中性固化材）の作用によって固化するので、混合物２１が固化した後の土嚢２０は優れた強度と、適度の透水性及び保水性を兼備したものとなり、法面補強構造１０の強度及び耐震性を確保する上で有効である。なお、本実施形態では、セメント系固化材として、 株式会社真人の商品名「エコパントＩ」を使用しているが、これに限定するものではなく、中性固化材を使用することもできる。
また、本実施形態の法面補強構造１０は、砕石、セメント系固化材（若しくは中性固化材）、団粒化剤及び水を含む混合物２１を透水性の袋体２２に充填して形成した土嚢２０を、混合物２１が固化する前に法面３１に沿って積み上げ、土嚢２０中の混合物を固化させて補強構造体５０を形成するという比較的簡単な作業で構築することができるので、施工も容易である。
また、補強構造体５０において水平方向に隣り合う土嚢２０同士をバンド連結しているため、補強構造体５０を形成する複数の土嚢２０同士が互いに拘束された状態となる結果、補強構造体５０の強度が高まり、耐震性の向上に有効である。
また、補強構造体５０において鉛直方向に隣り合う土嚢２０の間に透水性の補強材である網状部材２４を介在させているため、鉛直方向に隣り合う土嚢２０同士の連結性が高まり、耐震性をさらに向上させることができる。なお、法面補強構造１０においては、網状部材２４を省略した構成とすることもできる。
さらに、網状部材２４において法面３１側に位置する部分２４ａを法面３１から堤体３０に埋設することにより、当該部分２４ａを法面３１に係止しているため、法面３１に対する補強構造体５０の結合力が高く、耐震性の向上に有効である。また、網状部材２４を使用したことにより、摩擦抵抗による引抜き抵抗力を発揮するので、優れた補強効果を得ることができる。
一方、団粒化剤として、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものを用いたことにより、土嚢２０内の混合物２１中に強固な団粒構造を形成することができるため、外力や自重による土嚢２０の損傷や変形あるいは破壊を防止することができる。本実施形態では団粒化剤として有限会社グローバル研究所の商品名「ＳＳ−Ｍ１」を使用しているが、これに限定するものではない。
なお、図１，図２に基づいて説明した法面補強構造１０は本発明の一例を示すものであり、本発明に係る法面補強構造及び法面補強工法は前述した法面補強構造１０などに限定するものではない。
本発明に係る法面補強構造及び法面補強工法は、堤体、切土あるいは盛土によって作られた法面を補強する技術として、土木建設業などの産業分野において広く利用することができる。
１０ 法面補強構造
２０ 土嚢
２１ 混合物
２２ 袋体
２３ バンド
２４ 網状部材
３０ 堤体
３１ 法面
５０ 補強構造体
２０ 土嚢
２１ 混合物
２２ 袋体
２３ バンド
２４ 網状部材
３０ 堤体
３１ 法面
５０ 補強構造体
Claims (12)
- 砕石、セメント系固化材若しくは中性固化材、団粒化剤及び水を含む混合物を透水性の袋体に充填して形成した土嚢を前記混合物が固化する前に法面に沿って積み上げ、前記土嚢中の混合物を固化させて形成した補強構造体を備えたことを特徴とする法面補強構造。
- 前記補強構造体において水平方向に隣り合う土嚢同士を連結した請求項１記載の法面補強構造。
- 前記補強構造体において鉛直方向に隣り合う土嚢の間に透水性の補強材を介在させた請求項１または２記載の法面補強構造。
- 前記補強材の前記法面側に位置する部分を前記法面に係止した請求項３記載の法面補強構造。
- 前記補強材が網状部材である請求項３または４記載の法面補強構造。
- 前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものである請求項１〜５のいずれかに記載の法面補強構造。
- 砕石、セメント系固化材若しくは中性固化材、団粒化剤及び水を含む混合物を透水性の袋体に充填して土嚢を形成する工程と、前記土嚢中の混合物が固化する前に前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程と、前記土嚢中の混合物を固化させて補強構造体を形成する工程と、を備えたことを特徴とする法面補強工法。
- 前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程中に、水平方向に隣接する前記土嚢同士を連結する工程を設けた請求項７記載の法面補強工法。
- 前記土嚢を法面に沿って積み上げる工程中に、鉛直方向に隣り合う前記土嚢の間に透水性の補強材を介在させる工程を設けた請求項７または８記載の法面補強工法。
- 前記補強材の前記法面側に位置する部分を前記法面に係止する請求項９記載の法面補強工法。
- 前記補強材が網状部材である請求項９または１０記載の法面補強工法。
- 前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものである請求項７〜１１のいずれかに記載の法面補強工法。
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