JP2018021382A - 地盤補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】橋台によって支持された地盤の中に、土砂と固化剤とを混合、固化させてなる改良体が埋設された地盤補強構造において、手間をかけることなく、橋台に土圧が直接作用しにくくする。【解決手段】地盤補強構造１の地盤支持体５は、橋台２２の背面近傍に、橋台２２と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第１壁部５１と、橋台２２の背面近傍であって第１壁部５１から水平方向に所定距離離れた箇所に、橋台２２と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第２壁部５２と、第１壁部５１の橋台２２側端部と第２壁部５２の橋台２２側端部との間に、橋台２２に沿って橋台２２の上端近傍から橋台２２の下端近傍まで広がるように、かつ、両側端部が、第１壁部５１および第２壁部５２とそれぞれ結合するよう形成された第３壁部５３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、橋台により支持されるとともに、土砂と固化剤とを混合、固化させてなる改良体が埋設された地盤の構造に関する。

橋りょうの端部において上部構造を支持する橋台は、同時に背後の地盤も支持しているので、常に地盤からの土圧を受けている。地震等によって地盤が揺れると、橋台に作用する土圧は大きくなっていき、上部構造、および橋台の慣性力と土圧の合力が橋台基礎の支持力を上回ると、橋台が前面側（地盤が存在しない側）に変位してしまうことがある。橋台が変位すると、背後の地盤は沈下してしまうので、背後の地盤の上に設けられている軌道や道路は、大きく損傷し、列車や自動車の通行が困難な状態になってしまう。このような事態になるのを防ぐため、橋台の背後の地盤には、橋台が変位しにくくなるような対策が必要である。

橋台の変位を防ぐ方法としては、従来、土砂と固化材とを混合、固化させてなる改良体を、軌道の両側方に、軌道の延設方向に沿って壁状に設ける（特許文献１参照）といったものや、橋台の背面に改良体からなる改良地盤を設け、更に橋台の前面から鉄筋補強材を挿入して改良地盤に定着させることで、橋台と改良地盤とを一体化する（特許文献２参照）といったものが提案されている。

特開２０１５−０３１１１９号公報 特開２０１０−０５３６４４号公報

特許文献１に記載された補強構造は、改良体と改良体の間に存在する地盤が橋台に接しているので、地震の際には比較的大きな土圧が橋台に直接作用することになる。また、特許文献２に記載された補強構造は、橋台と補強地盤とが一体化したものなので、補強地盤が背後から受ける土圧は、実質的に橋台が直接受けるものと同じである。勿論、特許文献１，２の何れの補強構造も、改良体が設けられていない場合に比べれば作用する土圧を低下させることは可能であるが、土圧が直接作用する以上、橋台が変位してしまう可能性は依然として残ってしまう。
特に、特許文献２に記載された補強構造では、橋台の前面から鉄筋補強材を挿入したり、法面から盛土補強材を設けたりする必要があり、補強対象の地盤の周囲に施工のための広いスペースが必要となる。このため、都市部の鉄道用盛土のように、周囲に住宅等が密集している箇所においては適用が困難である。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、橋台により支持された地盤の中に、土砂と固化剤とを混合、固化させてなる改良体が埋設された地盤補強構造において、手間をかけることなく、橋台に土圧が直接作用しにくくすることを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明は、橋台により支持された地盤の中に、土砂と固化剤とを混合、固化させた改良体からなる地盤支持体が埋設された地盤補強構造であって、前記地盤支持体は、前記橋台の背面近傍に、前記橋台と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第１壁部と、前記橋台の背面近傍であって前記第１壁部から水平方向に所定距離離れた箇所に、前記橋台と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第２壁部と、前記第１壁部の前記橋台側端部と前記第２壁部の前記橋台側端部との間に、前記橋台に沿って前記橋台の上端近傍から前記橋台の下端近傍まで広がるように、かつ、両側端部が、前記第１壁部および前記第２壁部とそれぞれ結合するよう形成された第３壁部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、橋台の背後に存在する地盤が三方から地盤支持体に囲まれるので、その中の土砂は容易には崩れなくなる。また、地震等が発生し、橋台の存在する方向に向かって強い土圧が生じても、その土圧は第３壁部が受けることになる。第３壁部は、前記橋台の上端と同程度の高さから下と同程度の高さまで広がっているし、両側端部が第１，第２壁部と結合している。また、第１，第２壁部は、広い側面で地盤と接しているので、きわめて変位しにくいものとなっている。このため、第３壁部が受けた土圧は第１，第２壁部によって負担され、土圧が橋台には直接作用しなくなる。その結果、橋台は容易には変位しなくなる。
また、本発明は、地盤の中に側方から設ける定着体のようなものが不要であり、地盤の上面から施工するだけ設けることができるので、例えば、周囲に住宅等が存在し、地盤の周囲に施工のためのスペースを確保できない場合であっても施工することが可能となる。

なお、上記発明において、前記橋台は、鉄道用の橋りょうの上部構造を支持するものであり、
前記上部構造と、前記地盤のうち前記第１壁部と前記第２壁部との間に挟まれた地盤上を通過するようにレールが敷設されているものとしてもよい。
このようにすれば、橋台が変位しにくくなる上、軌道を支持する地盤が容易には沈下しなくなるので、軌道が列車を通行させることが困難な状態になってしまうのを防ぐことができる。
また、第３壁部は、枕木と枕木との間、或いは、軌道の側方からでも施工することができるので、既に敷設されている軌道を撤去することなく、列車運行していない夜間作業等において第３壁部を設けることができる。このため、施工の際に列車の通行を制限する必要がなくなる。

また、上記発明において、前記第１壁部および前記第２壁部の、前記橋台と直交する方向の長さは、前記橋台の高さと同程度以下となっているものとしてもよい。
このようにすれば、コストをかけ過ぎることなく、橋台の高さと同程度の高さの地盤を崩れにくくすることができる。

また、上記発明において、前記地盤支持体は、柱状をなす複数の前記混合固化物が、一部重なった状態で一体化したものとする。

本発明によれば、手間をかけることなく、橋台に土圧を直接作用しにくくすることができる。

本発明の実施形態に係る地盤補強構造の平面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）図１のIII−III断面図であり、（ｂ）は同実施形態の地盤補強構造を構成する第３壁部の他の一例を示した縦断面図である。 同実施形態の変形例に係る地盤補強構造の平面図である。 同実施形態の変形例に係る地盤補強構造の平面図である。 同実施形態の変形例に係る地盤補強構造の平面図である。 同実施形態の変形例に係る地盤補強構造の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る地盤補強構造について説明する。図１は本実施形態の地盤補強構造１の平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、図３（ａ）は図１のIII−III断面図、（ｂ）は本実施形態の地盤補強構造１を構成する第３壁部の他の一例を示した縦断面図である。なお、図１，２には、側面に橋りょう２の上部構造２１を支持する橋台２２が設けられた地盤３であって、上に軌道４が敷設されたものを例示したが、本発明はこれに限られるものでは無く、単に地盤を支持するだけの擁壁の背後にある地盤３等にも適用可能である。
本実施形態の地盤補強構造１は、図１，２に示したように、橋台２２の背後の地盤３の中に、地盤支持体５が設けられたものとなっている。

軌道４は、橋りょう２の上部構造２１と地盤３の上面とを通過するように敷設されている。なお、軌道４は、図３（ａ）に示したように、バラストを道床４３とするバラスト軌道であってもよいし、図３（ｂ）に示したように、スラブや、バラストをモルタルなどで固めたものを道床４３とする省力化軌道であってもよい。また、軌道４の代わりに道路が設けられていてもよい。

地盤支持体５は、土砂とセメントスラリー等の固化材とを混合、固化させた改良体からなり、平面視の形状が橋台２２の背面方向に開放されたコ字状となるように形成されている。地盤支持体５は、橋台２２の背面近傍であって、軌道４の一側方に設けられた第１壁部５１と、橋台２２の背面近傍であって軌道４の他側方に、第１壁部５１から軌道４の幅と同程度離間して設けられた第２壁部５２と、第１壁部５１と第２壁部５２との間に設けられた第３壁部５３と、からなる。なお、図１には、第１，第２壁部５１，５２として、枕木４１よりも側方に位置したものを例示したが、軌道４側の端部が枕木４１やレール４２の下方に位置するようにしてもよい。

第１〜第３壁部５１〜５３は、何れも柱状の改良体５ａを一部が重なるように複数連続的に形成し、最終的に一体化させたものとなっている。なお、状況に応じて、一の工法のみで形成することが困難な場合には、第１〜第３壁部５１〜５３の一部をこのような方法で形成するようにしてもよい。
また、図示は省略するが、地盤支持体５を構成する複数の改良体５ａの少なくとも一部の中に鋼材等の芯材を定着させるようにしてもよい。

第１，第２壁部５１，５２は、図１，２（ａ）に示したように、橋台２２と直交する鉛直平面に沿って広がるように形成されている。第１，第２壁部５１，５２を構成する各改良体５ａの形成の仕方は特に限定されるものではないが、各改良体５ａの軸が鉛直方向に平行となるように設けるのが好ましい。
なお、図２（ａ）には、第１壁部５１の上端が地盤３の上面よりも下にある（全体が埋設されている）ものを例示したが、軌道４と干渉しない範囲であれば、上端部が地盤３の上面に露出するようにしてもよい。

また、図２（ａ）には、第１壁部５１を構成する改良体５ａの下端の高さが、橋台２２の下端の高さで揃えられたものを例示したが、地盤３は、橋台２２から、橋台２２の背面が向く方向に向かうに従って崩れにくくなるので、第１，第２壁部５１，５２を構成する改良体５ａを、橋台２２から遠ざかるに従って短くなる（上端を揃えた状態で下端が上がっていく、または下端を揃えた状態で上端が下がっていく）ようにしてもよい。このようにすれば、改良に用いる固化材を少なくすることができるので、施工コストを下げることができる。
なお、ここで、第１壁部５１について述べたことは、第２壁部５２についても同様である。

第１，第２壁部５１，５２の軌道４の延設方向（橋台２２と直交する方向）の長さは、橋台２２の高さと同程度以下にするのが好ましい。第１，第２壁部５１，５２は、軌道４の延設方向の長さを大きくするほど変位しにくくなるとともに、地盤３との摩擦力が高まる（土砂をすり抜けさせにくくなる）ことが知られている。つまり、第１，第２壁部５１，５２を軌道４の延設方向に向かって長くするほど、地盤補強構造１の効果は高いものとなる。一方、改良体５ａを多く設けるほどコストがかかってしまうし、地盤３は橋台２２から離れるほど崩れにくくなるので改良体５ａの効果が薄れてくる。そこで、上述したようにすれば、コストをかけ過ぎることなく、橋台２２の高さと同程度の高さの地盤３を崩れにくくすることができる。

第３壁部５３は、図１に示したように、第１壁部５１の橋台２２側端部と第２壁部５２の橋台２２側端部との間に、橋台２２の背面に沿って広がるように、かつ軌道４の下を横断するように形成されている。
第３壁部５３の上端は、図２（ｂ）に示したように、橋台２２の上端と同程度の高さに位置し、下端は、橋台２２の下端と同程度の高さに位置している。すなわち、第３壁部５３は、全体が橋台２２の背面と対向している。
また、第３壁部５３の両側端部は、第１，第２壁部５１，５２と一体化することによって結合している。

第３壁部５３を構成する各改良体５ａは、上にある軌道４の種類によってその形成方法が異なってくる。
まず、軌道４がバラスト軌道である場合は、枕木４１と枕木４１との間のバラストから下方に向かってノズルを鉛直に挿入し、地盤３の改良を行うことによって、図３（ａ）に示したように、各改良体５ａが鉛直方向に平行となるように形成するとよい。なお、改良を行う際、枕木の間隔が狭くてノズルの差し込みが困難な場合には、一時的に枕木４１をずらしてもよい。

一方、軌道４が省力化軌道である場合は、軌道４の真上からノズルを地盤に挿入することが困難なので、軌道４の側方からノズルを、下方に向かうに従って軌道４に近づく方向へ傾斜させて挿入し、ノズルを傾けた状態で改良を行うことにより、軸が傾斜した改良体５ａを形成する。このような形の改良体５ａを、ノズルの角度を変えながら順次形成していくことにより、図３（ｂ）に示したように、傾斜角度の異なる複数の改良体５ａが一体化してできたものとなるように形成するとよい。

地盤３の端部を上述したような地盤補強構造１とすれば、橋台２２の背後に存在するとともに軌道４の下方に存在する地盤３が三方から地盤支持体５に囲まれるので、その中の土砂は容易には崩れなくなる。また、地震等が発生し、橋台２２の存在する方向に向かって強い土圧が生じても、その土圧は第２壁部が受けることになる。第３壁部５３は、橋台２２の上端と同程度の高さから下端と同程度の高さまで広がっているし、両側端部が第１，第２壁部５１，５２と結合している。また、第１，第２壁部５１，５２は、広い側面で地盤と接しているので、きわめて変位しにくいものとなっている。このため、第３壁部５３が受けた土圧は第１，第２壁部５１，５２によって負担され、土圧が橋台２２には直接作用しなくなる。その結果、橋台２２は容易には変位しなくなる。

また、本実施形態の地盤補強構造１は、地盤３の中に側方から設ける定着体のようなものが不要であり、地盤３の上面から施工するだけ設けることができるので、例えば、周囲に住宅等が存在し、地盤３の周囲に施工のためのスペースを確保できない場合であっても施工することが可能となる。
また、第３壁部５３は、枕木４１と枕木４１との間、或いは、軌道４の側方からでも施工することができるので、既に敷設されている軌道４を撤去することなく、比較的短期間で第３壁部５３を設けることができる。このため、施工の際に列車の通行を制限する必要がなくなる。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、地盤３の上に軌道４が一本だけ設けられた（単線の）場合について説明したが、複数の軌道４が平行に設けられている（複線の）場合には、図４に示した地盤補強構造１Ａのようにするとよい。

具体的には、まず、第１壁部５１を、軌道４と軌道４の間に形成する。次に、一対の第２壁部５２を、各軌道４の、他方の軌道４が存在する側と反対側の側方にそれぞれ形成する。そして、第３壁部５３を、第１壁部５１と各第２壁部５２との間にそれぞれ形成する。すなわち、平面視櫛歯状（Ｅ字状）の地盤支持体５Ａを形成する。このようにすれば、上に軌道４が複数敷設されていても、地盤３を上記実施形態と同様に崩れにくい構造とすることができる。
なお、軌道４と軌道４の間が狭い場合には、軌道４と軌道４の間の第１壁部５１を設けなくてもよい。その場合、第１壁部５１を挟んでいた一対の第２壁部５２の何れかが第１壁部になる。反対に、軌道４と軌道４の間が広い場合には、図１に示したような平面視コ字状の地盤支持体５を各軌道４にそれぞれ設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、地盤３が橋台２２に接している場合について説明したが、橋台２２の背後に支障物（大きな石や、橋りょう建設時に設けた仮土留め等）が存在している場合には、図５に示した地盤補強構造１Ｂのようにするとよい。
具体的には、支承物６の背後に、上記実施形態と同様の地盤支持体５、もしくは、上記変形例の地盤支持体５Ａを、支承物６の幅の分だけ、橋台２２の背面方向にずらして設けるようにする。このようにすれば、橋台２２の背後に支承物６が存在していても、地盤３を上記実施形態と同様に崩れにくい構造とすることができる。

また、上記実施形態では、地盤支持体５の第３壁部５３を、橋台２２の背面に接するように設けた場合について説明したが、例えば、枕木４１の位置等の影響により、枕木４１と枕木４１との間から改良を行った場合に、改良体５ａを橋台２２の背面に接した状態とすることが困難である場合には、図６に示した地盤補強構造１Ｃのように、第３壁部５３を、橋台２２から所定距離離間させた地盤支持体５Ｃとしてもよい。このようにすると、橋台２２の背面に地盤３の一部が直接接することになるが、量はわずかであり、この一部の地盤３が橋台２２に及ぼす土圧は微々たるものなので、橋台２２と第３壁部５３とに挟まれた地盤３による橋台２２の変位は小さい。よって、このようにしても、地盤３を上記実施形態と同様に崩れにくい構造とすることができる。

また、上記実施形態では、橋台２２の背面が軌道４の延設方向と直交している場合について説明したが、橋台２２が軌道４の延設方向に対し角度をなしている場合には、図７に示したような地盤補強構造１Ｄ，１Ｅにするとよい。
具体的には、図７（ａ）に示したように、第３壁部５３を第１壁部５１の延設方向と直交する方向に延設することにより、一端部が橋台２２に近く、他端部が橋台２２から離間した地盤支持体５Ｄを設ける。この場合も、図６に示した場合と同様に、橋台２２の背面に地盤３の一部が直接接することになるが、量はわずかであるため、地盤３を上記実施形態と同様に崩れにくい構造とすることができる。
また、図７（ｂ）に示したように、第３壁部５３が、橋台２２の背面に沿って（軌道４の延設方向に対し角度をなすように）延設された地盤支持体５Ｅを設ける。このようにすれば、地盤３を上記実施形態と同様に崩れにくい構造とすることができる。

１，１Ａ〜１Ｅ 地盤補強構造
２ 橋りょう
２１ 上部構造
２２ 橋台
３ 地盤
４ 軌道
４１ 枕木
４２ レール
４３ 道床
５，５Ａ，５Ｃ〜５Ｅ 地盤支持体
５ａ 改良体
５１ 第１壁部
５２ 第２壁部
５３ 第３壁部
６ 支承物

Claims (4)

1. 橋台によって支持された地盤の中に、土砂と固化剤とを混合、固化させた改良体からなる地盤支持体が埋設された地盤補強構造であって、
   前記地盤支持体は、
   前記橋台の背面近傍に、前記橋台と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第１壁部と、
   前記橋台の背面近傍であって前記第１壁部から水平方向に所定距離離れた箇所に、前記橋台と略直交する鉛直平面に沿って広がるように形成された第２壁部と、
   前記第１壁部の前記橋台側端部と前記第２壁部の前記橋台側端部との間に、前記橋台に沿って前記橋台の上端近傍から前記橋台の下端近傍まで広がるように、かつ、両側端部が、前記第１壁部および前記第２壁部とそれぞれ結合するよう形成された第３壁部と、を有することを特徴とする地盤補強構造。
2. 前記橋台は、鉄道用の橋りょうの上部構造を支持するものであり、
   前記上部構造と、前記地盤のうち前記第１壁部と前記第２壁部との間に挟まれた部分の上面と、を通過するようにレールが敷設されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤補強構造。
3. 前記第１壁部および前記第２壁部の、前記橋台と直交する方向の長さは、前記橋台の高さと同程度以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤補強構造。
4. 前記地盤支持体の一部は、柱状をなす複数の前記混合固化物が、一部重なった状態で一体化したものであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の地盤補強構造。

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