JP2018127865A - 大型土嚢を用いた補強土壁及び大型土嚢を用いた土留め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型土嚢を用いて築造される本設構造物の耐震性を高める。【解決手段】補強土壁１１は、複数の大型土嚢２１と、地山２２と大型土嚢２１との間に形成される盛土２３と、大型土嚢２１を支える支圧板１２と、先端側が盛土２３に挿入されて基端側が支圧板１２に固定される軸材１３と、支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を埋める裏込材１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、大型土嚢を用いた補強土壁及び大型土嚢を用いた土留め方法に関する。

災害復旧のために仮設された大型土嚢を利用した本設構造物の一例として、積層された大型土嚢により構成される仮設土構造物の側面を砂利等で覆って緩衝層を形成し、さらに緩衝層の表面を擁壁で覆う本設土構造物がある（例えば、特許文献１）。

特許第５９１３７０１号公報

大型土嚢と擁壁の間に砂利等からなる粒体層を設けると、擁壁の固有周期と地震動の周期とのずれに起因して擁壁が前傾したときに、砂利等が下方に崩落して粒体層の上部が空洞になる。そうすると、擁壁の上部が空洞の方に折れて、本設土構造物が崩壊するおそれがある。本発明の課題は、大型土嚢を用いて築造される本設構造物の耐震性を高めることである。

上記課題を解決する補強土壁は、複数の大型土嚢と、地山と前記大型土嚢との間に形成される盛土と、前記大型土嚢を支える支圧板と、先端側が前記盛土に挿入されて基端側が前記支圧板に固定される軸材と、前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を埋める裏込材と、を備える。

本発明によれば、大型土嚢を用いて築造される本設構造物の耐震性を高めることができる。

大型土嚢を用いた補強土壁の第１実施形態を示す全体構成図。 支圧板と軸材との固定部分の断面図。 大型土嚢を用いた補強土壁の第２実施形態を示す全体構成図。 大型土嚢を用いた補強土壁の第１変更例を示す全体構成図。 大型土嚢を用いた補強土壁の第２変更例を示す全体構成図。

（第１実施形態）
まず、大型土嚢を用いた補強土壁の実施形態について説明する。
図１に示すように、補強土壁１１は、複数の大型土嚢２１と、地山２２と大型土嚢２１との間に形成される盛土２３と、大型土嚢２１を支える支圧板１２と、支圧板１２を支える軸材１３と、支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を埋める裏込材１４と、を備える。軸材１３は、先端側が盛土２３に挿入されて基端側が支圧板１２に固定される。軸材１３は、盛土２３を貫通して地山２２まで挿入してもよい。地山２２は、段切りしておくことが好ましい。

大型土嚢２１と盛土２３とは、仮設構造物２０を構成する。「大型土嚢」は、例えば標準的な土嚢寸法が高さ１３ｃｍ×幅３５ｃｍ×長さ４５ｃｍ程度であるのに対して、１ｍ^３程度の容量の土嚢袋に中詰め材を充填したものをいう。仮設構造物２０は、例えば災害時などに応急的に仮設するのに適している。仮設構造物２０は、予め計画された本設構造物の築造工程の一部として築造することもできる。

大型土嚢２１は、例えば袋状または筒状に形成された土嚢袋に土砂等の中詰め材を充填して構成される。大型土嚢２１は、上下に複数の段を形成するように階段状に積層すると、仮設構造物２０が安定する。最下段の大型土嚢２１の下には、砕石または改良土による根固め部２５を埋設することが好ましい。

大型土嚢２１を階段状に積層する場合、複数の大型土嚢２１が横方向に並んで形成する段ごとに、大型土嚢２１から盛土２３の中に延びる盛土補強材２４を敷設することが好ましい。奥行き方向（図１では左右方向）に並ぶ大型土嚢２１の数は、段ごとに、任意に変更することができる。盛土補強材２４を敷設すると、盛土補強材２４と盛土２３との間に生じる支圧抵抗力及び摩擦抵抗力によって、仮設構造物２０の耐震性が増す。盛土補強材２４は、段ごとの敷設に限らず、補強を要する任意の位置に敷設することができる。

盛土補強材２４は、例えば、鋼材、繊維またはプラスチックからなり、面状、網状または帯状に形成される。盛土補強材２４は、実質的に水平に敷設することが好ましい。盛土補強材２４は、大型土嚢２１の下に敷いてもよいし、横に並ぶ２つの大型土嚢２１の側面の間に挟んでもよい。あるいは、大型土嚢２１の中心に連通孔を設け、その連通孔に棒状の盛土補強材２４を通してもよい。盛土補強材２４は、異なる形状のものを組み合わせて用いることもできる。

盛土補強材２４が棒状をなす場合には、その延設方向に延びる板状部材（図示略）を取り付けたり、延設方向と交差する方向に延びる板状部材（図示略）を取り付けたりしてもよい。この構成によれば、盛土補強材２４の支圧抵抗力及び摩擦抵抗力を高めることができる。

支圧板１２は、例えば、鋼材、繊維強化プラスチックまたは超高強度繊維補強コンクリートで構成される。支圧板１２は、必ずしも大型土嚢２１の表面全体を覆う必要はない。ただし、支圧板１２による大型土嚢２１の被覆割合が高くなると、仮設構造物２０の変形を抑制する効果が高くなる。

軸材１３は、例えば、鋼材または繊維強化プラスチックなどで構成される。支圧板１２が正面視にて長方形の場合などには、１つの支圧板１２の長手方向に複数の軸材１３を配置してもよい。軸材１３は、築造された仮設構造物２０に対して所定の密度で挿入すればよく、必ずしも全てが大型土嚢２１を貫通する必要はない。そのため、一部の軸材１３が、隣接する２つの大型土嚢２１の間に挿入されることがあってもよい。一例として、仮設構造物２０の表面において２ｍ^２に１つ程度の軸材１３を設置するとよい。

軸材１３を仮設構造物２０に挿入するときには、有底の挿入穴１５を掘削しておき、その挿入穴１５に軸材１３と充填材１６を入れるとよい。充填材１６は、例えばセメントミルクまたはモルタル等である。この場合、挿入穴１５に軸材１３を支えるスペーサー（図示略）を入れて、軸材１３が挿入穴１５の中心付近に配置されるようにしてもよい。

軸材１３は、先端が水平面に対して下向きになるように配置するとよい。この場合、軸材１３の大型土嚢２１前面からの長さをＬ１とし、盛土補強材２４の大型土嚢２１前面からの長さをＬ２とし、軸材１３の水平に対する傾斜角度をαとすると、Ｌ１×ｃｏｓα≧Ｌ２であることが好ましい。盛土補強材２４を実質的に水平に敷設し、軸材１３を盛土補強材２４と同等またはそれ以上に深く盛土２３に挿入することによって、本設構造物の安定性を高めることができる。

裏込材１４は、例えばセメントベントナイトなど、支圧板１２と大型土嚢２１との間に配置するときには流動体であり、支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を埋めた状態で固化するものであることが好ましい。配置時に裏込材１４が流動することによって、支圧板１２と大型土嚢２１の間を隙間なく埋めることができる。裏込材１４が固化すると、支圧板１２は大型土嚢２１に対して定着し、変位が抑制される。裏込材１４は、例えば弾性変形可能なゴム板などに変更すると、設置時間を短縮することができる。

図２に示すように、支圧板１２には、軸材１３を挿通可能な貫通孔１２ａと、内底部に貫通孔１２ａが開口する凹部１２ｂとを設け、凹部１２ｂに軸材１３の基端を配置するとよい。そうすると、軸材１３が支圧板１２の表面から突出しない。支圧板１２に凹部１２ｂを設けない場合には、支圧板１２の表面から軸材１３及び固定部材１７が突出してもよい。

軸材１３の基端にねじ部１３ａを設けると、ねじ部１３ａに固定部材１７としてのナットを螺合させることができる。凹部１２ｂ内における貫通孔１２ａの開口との間に座金１８をかませて固定部材１７であるナットを締めると、軸材１３が支圧板１２と固定される。軸材１３と支圧板１２の固定方法は螺合に限らず、例えば嵌合または溶接など、他の方法で両者を固定してもよい。仮設構造物２０に挿入された軸材１３が支圧板１２に固定されると、支圧板１２は仮設構造物２０と一体化する。これにより、支圧板１２は大型土嚢２１を支える状態になる。

凹部１２ｂは、固定部材１７を隠すようにカバー（図示略）を嵌めたり、固定部材１７を隠すようにモルタル等で埋めたりすると、軸材１３と支圧板１２との固定部分を保護することができるとともに、美観に優れる。

次に、大型土嚢２１を用いた土留め方法の一実施形態について説明する。
まず、土嚢設置工程として、地山２２の前に複数の大型土嚢２１を置く。次に、盛土工程として、大型土嚢２１と地山２２の間に盛土２３を形成する。土嚢設置工程と盛土工程は、複数の大型土嚢２１を横並びにした段ごとに、交互に行うとよい。また、補強工程として、段ごとに盛土補強材２４を敷設するとよい。例えば、一段目の土嚢設置工程と盛土工程と補強工程とを行った後、一段目の上で、二段目の土嚢設置工程と盛土工程と補強工程とを行い、以降、段ごとに土嚢設置工程と盛土工程と補強工程とを繰り返す。これらの工程により、階段状の仮設構造物２０が築造される。

災害対策等として仮設構造物２０が応急的に仮設された場合、以降の工程は、所定期間の経過後、本設構造物の築造工事として行われる。仮設構造物２０の築造に係る土嚢設置工程、盛土工程及び補強工程を一次工程とし、本設構造物の築造に係る工程を二次工程とすると、二次工程には、配置工程、裏込工程、挿入工程及び固定工程が含まれる。予め計画された本設構造物の築造工程の一部として、階段状の仮設構造物２０を下段から築造していく場合には、下段の二次工程と上段の一次工程とを平行して行ってもよい。

配置工程では、大型土嚢２１の前に支圧板１２を配置する。大型土嚢２１が階段状に積層されている場合、段ごとに複数の支圧板１２を横に並べていくとよい。
裏込工程では、支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を裏込材１４で埋める。裏込材１４が配置時に流動体である場合、支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を型枠で囲っておき、その型枠の中に裏込材１４を流入し、裏込材１４の固化後に型枠を外すとよい。

挿入工程では、軸材１３の先端側を盛土２３に挿入する。挿入穴１５を掘削する場合、支圧板１２の貫通孔１２ａを通して掘削を行った後、挿入穴１５に軸材１３と充填材１６を入れるとよい。このように、支圧板１２を配置した後に貫通孔１２ａを通して掘削を行うと、貫通孔１２ａと軸材１３の位置がずれにくい。

裏込工程は、配置工程の後、挿入穴１５を掘削する前に行ってもよいし、掘削した挿入穴１５に軸材１３と充填材１６を入れた後に行ってもよい。挿入穴１５を掘削する前に裏込材１４を配置した場合、裏込材１４及び大型土嚢２１を貫通するように挿入穴１５を掘削するとよい。

固定工程では、軸材１３の基端側を支圧板１２に固定する。例えば、軸材１３の基端にねじ部１３ａが設けられている場合、貫通孔１２ａの開口との間に座金１８をかませて、ねじ部１３ａに螺合したナット（固定部材１７）を締める。固定工程は、裏込工程で裏込材１４が固化した後に行うとよい。

次に、本実施形態の補強土壁１１及び土留め方法の作用について説明する。
軸材１３は大型土嚢２１を貫通して盛土２３まで挿入されるので、地震動等により支圧板１２が変位しそうになると、軸材１３には、大型土嚢２１及び盛土２３との間に支圧抵抗力及び摩擦抵抗力が作用する。これにより、支圧板１２の変位が抑制されるので、本設構造物の崩壊が避けられる。

このように、地震動等により支圧板１２に作用する外力は、軸材１３を通じて大型土嚢２１及び盛土２３に分散して伝達される。そのため、補強土壁１１は、仮設構造物２０の前面に設置した擁壁によって土圧を直接支える場合と比較して、本設構造物の耐震性が高い。

本実施形態の補強土壁１１及び土留め方法によれば、以下の効果を得られる。
（１−１）支圧板１２は、軸材１３によって仮設構造物２０と一体化されるので、地震動が作用しても変位しにくい。したがって、大型土嚢２１を用いて築造される本設構造物の耐震性を高めることができる。

（１−２）応急的に仮設される大型土嚢２１を撤去することなく本設構造物を築造できる。
（１−３）縦横に並ぶ支圧板１２同士が離れているので、仮設構造物２０の表面形状に係わらず、大型土嚢２１を前側から支えることができる。例えば、大型土嚢２１が形成する段の高さや奥行きが段ごとに異なっても、その段に応じて支圧板１２を配置することができる。

（第２実施形態）
図３に示すように、本実施形態の補強土壁１１は、縦横にそれぞれ複数並ぶ支圧板１２が仮設構造物２０の表面全体を覆って本設構造物の壁面を構成している。支圧板１２と軸材１３との固定方法は、図２に示す第１実施形態と同様である。

複数の支圧板１２が縦横にそれぞれ並んで一の壁面を構成する場合、最下段の支圧板１２の下にコンクリート２６の基礎を埋設するとよい。最上段の支圧板１２の上に、コンクリート２６の天端を設置することもできる。支圧板１２の表面を化粧面とすると、美観を高めることができる。

第２実施形態の土留め方法では、裏込工程において、複数段の大型土嚢２１に対応する支圧板１２を縦横に並べた後、縦横にそれぞれ並ぶ複数の支圧板１２と仮設構造物２０との隙間を充填するように、流動状の裏込材１４を入れてもよい。このようにすれば、裏込工程の作業効率がよい。このように形成された裏込材１４は、複数の支圧板１２にまたがって固化するので、複数の支圧板１２が一体となって仮設構造物２０に定着する。

本実施形態の補強土壁１１及び土留め方法によれば、上記（１−１），（１−２）の効果に加えて、以下の効果を得られる。
（２−１）支圧板１２が仮設構造物２０の表面全体を覆うので、仮設構造物２０の変形を抑制する効果が高い。

（２−２）大型土嚢２１が外部に露出しないので、例えば土嚢袋が破れて中詰め材が流出するなど、仮設構造物２０の劣化が生じにくい。
（２−３）貫通孔１２ａを有する支圧板１２を隙間なく並べることによって、大型土嚢２１の配置にかかわらず、所定の密度で軸材１３を配置することができる。

（２−４）裏込材１４で支圧板１２と大型土嚢２１との隙間を埋めることによって、段差のある仮設構造物２０の前面に、複数の支圧板１２からなる斜面を形成することができる。

上記実施形態は、以下に示す変更例のように変更してもよい。上記実施形態に含まれる構成と下記変更例に含まれる構成とを任意に組み合わせてもよいし、下記変更例に含まれる構成同士を任意に組み合わせてもよい。

・図４に示す第１変更例及び図５に示す第２変更例のように、大型土嚢２１は、底部が水平面に対して下向きに傾斜するように配置してもよい。この構成によれば、大型土嚢２１の背面土圧に対する抵抗力が高くなるので、仮設構造物２０の安定性が高くなる。この場合、軸材１３は、大型土嚢２１と実質的に同じ角度で挿入してもよいし、大型土嚢２１と軸材１３とで水平に対する傾斜角度が異なってもよい。盛土補強材２４を敷設する場合、大型土嚢２１に沿う部分は大型土嚢２１に沿って傾斜させ、盛土２３中では実質的に水平に敷設すると、段毎に形成する盛土２３の造成が容易である。

・図５に示す第２変更例のように、大型土嚢２１と軸材１３とが実質的に同じ傾斜角度で配置されている場合、軸材１３は隣り合う大型土嚢２１の間に挿入されてもよい。
以下に、上述した実施形態から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。

［思想１］
複数の大型土嚢と、
地山と前記大型土嚢との間に形成される盛土と、
前記大型土嚢を支える支圧板と、
先端側が前記盛土に挿入されて基端側が前記支圧板に固定される軸材と、
前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を埋める裏込材と、
を備えることを特徴とする大型土嚢を用いた補強土壁。

この構成によれば、支圧板は軸材によって大型土嚢及び盛土と一体化されるので、地震動が作用しても支圧板が変位しにくい。したがって、大型土嚢を用いて築造される本設構造物の耐震性を高めることができる。

［思想２］
前記大型土嚢から前記盛土の中に延びる盛土補強材を備える
ことを特徴とする［思想１］に記載の大型土嚢を用いた補強土壁。

この構成によれば、盛土補強材と盛土との間に生じる支圧抵抗力及び摩擦抵抗力によって、仮設構造物２０の耐震性が増す。
［思想３］
前記軸材は、先端が水平面に対して下向きに配置され、前記軸材の前記大型土嚢前面からの長さをＬ１とし、前記盛土補強材の前記大型土嚢前面からの長さをＬ２とし、前記軸材の水平に対する傾斜角度をαとすると、Ｌ１×ｃｏｓα≧Ｌ２である
ことを特徴とする［思想２］に記載の大型土嚢を用いた補強土壁。

この構成によれば、軸材を盛土補強材と同等またはそれ以上に深く盛土に挿入することによって、本設構造物の安定性を高めることができる。
［思想４］
前記裏込材は、前記支圧板と前記大型土嚢との間に配置するときには流動体であり、
前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を埋めた状態で固化する
ことを特徴とする［思想１］から［思想３］のうちいずれか１つに記載の大型土嚢を用いた補強土壁。

この構成によれば、配置時に裏込材が流動することによって、支圧板と大型土嚢の間を隙間なく埋めることができる。裏込材が固化すると、支圧板と大型土嚢が一体化され、支圧板の変位が抑制される。したがって、本設構造物の耐震性を高めることができる。

［思想５］
地山の前に複数の大型土嚢を置くことと、
前記大型土嚢と前記地山の間に盛土をすることと、
前記大型土嚢の前に支圧板を配置することと、
前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を裏込材で埋めることと、
軸材の先端側を前記盛土に挿入することと、
前記軸材の基端側を前記支圧板に固定することと、
を含むことを特徴とする大型土嚢を用いた土留め方法。

この構成によれば、上記補強土壁と同様の作用効果を得ることができる。

１１…補強土壁、１２…支圧板、１２ａ…貫通孔、１２ｂ…凹部、１３…軸材、１３ａ…ねじ部、１４…裏込材、１５…挿入穴、１６…充填材、１７…固定部材、１８…座金、２０…仮設構造物、２１…大型土嚢、２２…地山、２３…盛土、２４…盛土補強材、２５…根固め部、２６…コンクリート。

Claims (5)

1. 複数の大型土嚢と、
   地山と前記大型土嚢との間に形成される盛土と、
   前記大型土嚢を支える支圧板と、
   先端側が前記盛土に挿入されて基端側が前記支圧板に固定される軸材と、
   前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を埋める裏込材と、
   を備えることを特徴とする大型土嚢を用いた補強土壁。
2. 前記大型土嚢から前記盛土の中に延びる盛土補強材を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の大型土嚢を用いた補強土壁。
3. 前記軸材は、先端が水平面に対して下向きに配置され、前記軸材の前記大型土嚢前面からの長さをＬ１とし、前記盛土補強材の前記大型土嚢前面からの長さをＬ２とし、前記軸材の水平に対する傾斜角度をαとすると、Ｌ１×ｃｏｓα≧Ｌ２である
   ことを特徴とする請求項２に記載の大型土嚢を用いた補強土壁。
4. 前記裏込材は、前記支圧板と前記大型土嚢との間に配置するときには流動体であり、
   前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を埋めた状態で固化する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の大型土嚢を用いた補強土壁。
5. 地山の前に複数の大型土嚢を置くことと、
   前記大型土嚢と前記地山の間に盛土をすることと、
   前記大型土嚢の前に支圧板を配置することと、
   前記支圧板と前記大型土嚢との隙間を裏込材で埋めることと、
   軸材の先端側を前記盛土に挿入することと、
   前記軸材の基端側を前記支圧板に固定することと、
   を含むことを特徴とする大型土嚢を用いた土留め方法。

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