JP2021080729A - 土留構造物の安定化方法および安定化構造 - Google Patents

Abstract

【課題】土留構造物の安定化に寄与する技術を提供すること。【解決手段】壁体または杭体からなる長尺体１０と、長尺体１０の前面側に位置する土留体２０とを少なくとも有し、長尺体１０と土留体２０との間の地盤高さに対し、土留体２０の前面側の地盤高さが低い状態とした土留構造物に対する安定化方法であって、土留体２０の前面側から長尺体１０の背面側を貫くようにプレストレス導入具３０を設置し、プレストレス導入具３０の先端を長尺体１０の背面側で拡径させてなる拡径部３１でもって長尺体１０から抜け出し不能とする工程と、プレストレス導入具３０でもって長尺体１０と土留体２０との間の地盤にプレストレスを導入する工程を有することにより、土留体２０の変形を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、地下構造物の建設工事等の際に構築する多段土留壁などを含む土留構造物の安定性を高めるための方法および構造に関する。

土留構造物の一例として多段土留壁がある。
多段土留壁は、地下構造物の構築等において、掘削底面に段差が存在する場合や、一時的な作業スペースを確保したい場合、緩衝掘削によってリバウンド対策を施したい場合などに用いる土留構造物であり、先行して構築した土留壁（一次土留壁）内の掘削空間に更に土留壁（二次土留壁）を構築するものである。
この多段土留壁において土留壁の変形を抑制するための発明として、以下の特許文献１，２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の山留め工法では、外周山留め壁の脚部から内周山留め壁の頭部の間に水平ＲＣ梁を設けることで、内周山留め壁の頭部の移動を抑制している。
また、特許文献２に記載の二段土留壁では、外側山留め壁と内側山留め壁との間を、鉄筋、鉄骨、鉄筋コンクリートや、既設の基礎底版などから選択される連結材で連結することで、内側山留め壁の変形を抑制している。

特開平６−２４８６５０号公報 特開２００７−１６２２６６号公報

本発明は、上記した従来技術と異なる態様で土留構造物の安定化に寄与する技術の提供を目的とする。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、壁体または杭体からなる長尺体と、前記長尺体の前面側に位置する土留体とを少なくとも有し、前記長尺体と前記土留体との間の地盤高さに対し、前記土留体の前面側の地盤高さが低い状態とした土留構造物に対する安定化方法であって、前記土留体の前面側から前記長尺体の背面側を貫くようにプレストレス導入具を設置し、前記プレストレス導入具の先端を前記長尺体の背面側で拡径させて、前記長尺体から抜け出し不能とする工程と、前記プレストレス導入具でもって、前記長尺体と前記土留体との間の地盤にプレストレスを導入する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記土留構造物が、前記長尺体を一次土留壁とし、前記土留体を二次土留壁とした多段土留壁であることを特徴とする。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記長尺体が、ソイルセメント壁であり、前記ソイルセメント壁を構成する芯材間の隙間に、前記プレストレス導入具が挿通してあることを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記拡径部の大きさを、前記芯材間の隙間よりも大きくしてあることを特徴とする。
また、本願の第５発明は、前記第１発明において、前記長尺体が、控え矢板壁および控え杭のうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする。
また、本願の第６発明は、前記第１発明乃至第５発明のうち何れか１つに記載の発明において、前記プレストレス導入具が、スプリッツアンカーおよびバルーン式アンカーのうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする。
また、本願の第７発明は、前記第１発明乃至第６発明のうち何れか１つに記載の発明において、対向する前記土留体の間に、切梁をさらに設けることを特徴とする。
また、本願の第８発明は、壁体または杭体からなる長尺体と、前記長尺体の前面側に位置する土留体とを少なくとも有し、前記長尺体と前記土留体との間の地盤高さに対し、前記土留体の前面側の地盤高さが低い状態とした土留構造物に対する安定化構造であって、前記土留体の前面側から前記長尺体の背面側に貫くように設置してある、プレストレス導入具を少なくとも具備し、前記プレストレス導入具の先端に、前記長尺体の背面側に位置して前記長尺体から抜け出し不能な大きさへと拡径した拡径部を設けており、
前記プレストレス導入具でもって、前記長尺体と前記土留体との間の地盤にプレストレスが導入されていることを特徴とする。

本発明によれば以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を奏する。
（１）変位抑制効果が向上する。
特許文献１に記載の水平ＲＣ梁や、特許文献２に記載の連結材は、あくまで内周山留め壁または内側山留め壁の頭部に設置され、内周山留め壁または内側山留め壁が内側に移動することを抑制するだけであり、各土留壁間の地盤に対して何らの作用も及ぼさないのに対し、本発明では、プレストレス導入具でもってプレストレスを導入することにより、土留体と長尺体の間（特許文献２における「一次土留壁と二次土留壁の間」に相当）の地盤を、両側から挟み込んで圧縮させて拘束することができる。
この拘束効果によって地盤の強度が向上し、土留体の変位量を小さく抑えることができる。
また、別途切梁を設ければ、さらに土留体の変位量を小さく抑えることもできる。
（２）施工期間の短縮に寄与する。
特許文献１に記載の山留め工法では、水平ＲＣ梁を構築するためのコンクリートの打設作業や強度発現までに時間を要するのに対し、本発明では、一次土留壁から抜け出し不能な大きさを呈する拡径部を設けたプレストレス導入具にプレストレスを導入した直後から、土留体の変形抑制効果が発揮されるため、施工期間の短縮化に繋がる。
（３）土留壁の設計自由度が向上する。
特許文献１に記載の水平ＲＣ梁の構築場所や、特許文献２に記載の連結材による連結箇所が、内周山留め壁または内側山留め壁の頭部に限られるのに対し、本発明では、土留体の長手方向の任意の場所からプレストレス導入具を取り付けることができるため、設計の自由度が高い。
（４）長尺体をプレストレス導入具の定着部として機能させることができる。
プレストレス導入具の先端に設けた拡径部が、長尺体に干渉するため、あたかも長尺体がプレストレス導入具の定着部のように機能する。
また、長尺体をソイルセメント壁からなる一次土留壁の内部に配置する芯材間の隙間に挿通したプレストレス導入具の先端を拡径部として前記隙間からの抜け出しを不能とすると、さらに定着性能の向上が見込める。

実施例１に係る安定化構造の全体構成を示す概略断面図。 使用するプレストレス導入具の一例を示す概略図。 拡径部と一次土留壁との関係性を従来技術と対比した参考図。 プレストレス導入後の拘束土壁のイメージを示す概略平面図。 実施例２に係るプレストレス導入具の挿通例を示す概略図。 実施例３に係る安定化構造の全体構成を示す概略図。 実施例４，５に係る安定化構造の全体構成を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

＜１＞全体構成（図１）
図１に、本発明に係る安定化構造を多段土留壁に適用した場合の全体構成を示す。
本実施例では、掘削底面Ｘ１，Ｘ２の高さが異なる一次土留壁と二次土留壁とで多段土留壁を構成している。したがって、一次土留壁が本発明における長尺体１０に相当し、二次土留壁が本発明における土留体２０に相当する。
なお、各土留壁の種類には、鋼矢板壁、柱列式連続壁、連続地中壁、泥水固化壁、控え矢板、ソイルセメント壁、などがあるが、本発明では特段限定しない。

本発明では、この長尺体１０（一次土留壁）と土留体２０（二次土留壁）との間を貫くように設置するプレストレス導入具３０を有している。
以下、各要素の詳細について説明する。

＜２＞長尺体
長尺体１０は、地盤内に設ける土留壁や控え材であって、後述するプレストレス導入具３０の拡径部３１を介して、プレストレス導入具３０の抜け出しを抑制するための機能をさらに発揮するための部材である。
長尺体１０は、地盤内に設ける土留壁や、控え材（控え杭、控え壁）を想定している。
本実施例では、長尺体１０として、多段土留壁における一次土留壁を想定しており、この一次土留壁には、ＣＳＭ壁（等壁厚ソイルセメント壁）やＳＭＷ壁（ソイルセメント柱列連続壁）などのソイルセメント壁を用いている。

＜３＞土留体
土留体２０は、地盤内で土留機能を発揮する構造物であり、さらに本発明においては、土留構造物のさらなる安定化のために、土圧による変形の抑止対象とされる部材である。
土留体２０には、地盤に構築する、鋼矢板壁、柱列式連続壁、連続地中壁、泥水固化壁、控え矢板、ソイルセメント壁などの公知の土留壁が含まれる。
本実施例では、土留体２０として、多段土留壁における二次土留壁を想定しており、この二次土留壁には、ＣＳＭ壁（等壁厚ソイルセメント壁）やＳＭＷ壁（ソイルセメント柱列連続壁）などのソイルセメント壁を用いている。

＜４＞プレストレス導入具（図１）
プレストレス導入具３０は、長尺体１０と土留体２０との間を貫くように地盤Ｙに挿通した状態で引張力を与えることで、長尺体１０と土留体２０との間の地盤Ｙに、プレストレスを導入するための部材である。
プレストレス導入具３０は、引張力を与えることが可能な、長尺状の鋼製部材などを用いることができる。
プレストレス導入具３０は、別途ドリルで削孔してから挿入するタイプや、先端に削孔部を設けた自穿孔タイプなどを用いることができる。

＜４．１＞プレストレス導入具の挿通方向（図１）
本発明において、プレストレス導入具３０の挿通方向は特段限定しない。
なお、図１では、プレストレス導入具３０の挿通後に注入するグラウドの充填性を向上させるために、プレストレス導入具３０の先端に向かって下向きとなる方向にプレストレス導入具３０を挿通している。

＜４．２＞先端形状（拡径部の形成）（図１）
プレストレス導入具３０の先端には、地盤Ｙへの挿入後、長尺体１０の背面側で、軸方向周囲に拡径可能な拡径部３１を設ける。
本実施例では、プレストレスの導入時に拡径部３１が長尺体１０に引っかかることでプレストレス導入具３０が長尺体１０から抜け出ることを防止することができる。

＜４．３＞プレストレス導入具の一例（図２）
本発明に係るプレストレス導入具３０で求められる、引張力の導入機能と、拡径部３１の形成機能とを実現するために適する部材として、拡孔型のグラウンドアンカーが好ましい。
この拡孔型のグラウンドアンカーとしては、図２に示すスプリッツアンカーや、バルーン式アンカーなどの公知製品を使用することができる。
各アンカーの構造について以下に説明する。
（１）スプリッツアンカー（図２（ａ））
軸方向略並行に畳んだ状態から周方向に展開可能な拡孔ビット３１１を先端に設け、拡孔部分にグラウトを注入することで拡径部３１を得ることができる。
（２）バルーン式アンカー（図２（ｂ））
アンカー先端近傍に鋼製チューブ３１２を設け、当該鋼製チューブ３１２の内部にグラウト材を注入して膨張させることで拡径部３１を得ることができる。

＜４．４＞拡径部の作用（図３、図４）
図３，４を参照しながら、本発明に係る拡径部３１の作用について説明する。
図３（ａ）に示す、一般的なグラウンドアンカーは、引張り材９１によって引っ張られる定着部９２の地盤９３との間の周面摩擦抵抗９４や支圧抵抗９５、またはこれらの組合せによって引張り力を地盤９３に伝える部材である。
一方、図３（ｂ）に示す、本発明に係るプレストレス導入具３０は、拡径部３１の周囲で作用する周面摩擦抵抗４０に加えて、拡径部３１が引っかかる長尺体１０の前面側で作用する支圧抵抗５０によって引張り力を地盤Ｙに伝える点で相違する。
そして、図４に示すように、長尺体１０と土留体２０との間の地盤Ｙは長尺体１０と土留体２０に挟み込まれて圧縮されることで、土が拘束した状態を呈する、拘束土壁Ｚを構築することができる。

＜５＞その他
なお、多段土留壁の段数が三段以上とした場合掘削工程の途中段階において、本発明が適用対象とする各土留壁の名称は遷移していく。
例えば、二段目の土留壁の構築時には、二段目の土留壁が一次土留壁、二段目の土留壁が二次土留壁となる。
また、三段目の土留壁の構築時には、一段目および二段目の土留壁のうち少なくとも何れか一方が一次土留壁となり、三段目の土留壁が二次土留壁となる。
したがって、本発明は、上記の前提で三段以上の多段土留壁にも適用することができる。

＜１＞芯材間への挿通
図５を参照しながら、本発明の実施例２について説明する。
本発明では、長尺体１０を、ＣＳＭ壁（等壁厚ソイルセメント壁）やＳＭＷ壁（ソイルセメント柱列連続壁）などのソイルセメント壁で構成した際に、これらのソイルセメント壁において所定の位置に挿入してある芯材１１間の隙間を挿通するように、プレストレス導入具３０を設置することができる。
なお、土留体２０をソイルセメント壁で構成した場合にも同様の挿通態様を採用することができる。
このような配置形態とすることで、各土留壁の芯材を破損させることなく、プレストレス導入具３０を、各土留壁を貫くように設置することができる。

＜２＞拡径部と芯材との干渉
さらに、プレストレス導入具３０の先端に設けた拡径部３１について、拡径前の段階では、拡径部３１の大きさを芯材間の隙間よりも小さい状態とすることで、当該隙間への挿通を可能とし、拡径後には拡径部３１の大きさを芯材１１間の隙間Ｌよりも大きい状態とすることで、プレストレスの導入後には、拡径部３１が、長尺体１０だけでなく内部の芯材１１にも干渉することで、より拡径部３１の定着効果を高めることができる。

図５（ａ）では、長尺体１０をＣＳＭ壁（等壁厚ソイルセメント壁）で構成しており、長尺体１０の壁厚は等長の状態であるため、芯材１１を、任意の位置に配置することができる。
この場合、予め規定されている芯材１１のピッチにあわせて拡径部３１のサイズを規定してもよいし、本発明を適用することを前提として、プレストレス導入具３０を配置する箇所の近傍両側に芯材１１を配置するように設計してもよい。

図５（ｂ）では、長尺体１０をＳＭＷ壁（ソイルセメント柱列連続壁）で構成しており、芯材１１は長尺体１０を構成する各ソイルセメント柱の略中央の位置に適宜配置される。
この場合においても、予め規定されている芯材１１のピッチにあわせて拡径部３１のサイズを特定したり、本発明を適用することを前提として、プレストレス導入具３０を配置する箇所の近傍両側に芯材１１を配置するように設計したりしてもよい。

図６を参照しながら、本発明の実施例３について説明する。
本発明では、前記したようにプレストレス導入具３０による拘束効果によって土留体２０の変形を抑止するものであるが、本構造以外の変形抑止構造を組合せることを除外するものではない。
例えば、図６に記載するように、対向する土留体２０間に別途切梁６０を設けておくことができる。
特に長尺体（一次土留壁）と土留体２０（二次土留壁）との間の水平距離が短い場合などには、土留体２０（二次土留壁の変位量が大きくなることが知られているため、本発明に係るプレストレス導入具３０と切梁６０とを組み合わせることで、上記のような厳しい施工条件においても、土留構造物をより安定化させることができる。

図７を参照しながら、本発明の実施例４について説明する。
本発明は、特許文献１，２に示すように掘削底面の高さが相対的に異なる、多段土留壁だけに限らず、護岸工事で使用される控え矢板方式や鋼矢板二重締切方式で用いる土留構造も含まれる。
例えば、図７（ａ）は、控え矢板方式の土留構造物であり、本発明における土留体２０は、水面と接する鋼矢板壁に相当し、本発明における長尺体１０は、前記鋼矢板壁の背面側で所定距離離隔した位置に構築する板状または杭状の控え材に相当する。
また、図７（ｂ）は、鋼矢板二重締切方式の土留構造物であり、本発明における土留体２０は、水面と接する鋼矢板壁に相当し、本発明における長尺体１０は、前記鋼矢板壁の背面側で所定距離離隔した位置に構築する鋼矢板壁に相当する。

１０：長尺体
１１：芯材
２０：土留体
３０：プレストレス導入具
３１：拡径部
３１１：拡孔ビット
３１２：鋼製チューブ
４０：周面摩擦抵抗
５０：支圧抵抗
６０：切梁
Ｌ：隙間
Ｘ１，Ｘ２：掘削底面
Ｙ：地盤
Ｚ：拘束土壁
９１：引張材
９２：定着部
９３：地盤
９４：周面摩擦抵抗
９５：支圧抵抗

Claims (8)

1. 壁体または杭体からなる長尺体と、前記長尺体の前面側に位置する土留体とを少なくとも有し、前記長尺体と前記土留体との間の地盤高さに対し、前記土留体の前面側の地盤高さが低い状態とした土留構造物に対する安定化方法であって、
   前記土留体の前面側から前記長尺体の背面側を貫くようにプレストレス導入具を設置し、
   前記プレストレス導入具の先端を前記長尺体の背面側で拡径させて、前記長尺体から抜け出し不能とする工程と、
   前記プレストレス導入具でもって、前記長尺体と前記土留体との間の地盤にプレストレスを導入する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする、
   土留構造物の安定化方法。
2. 前記土留構造物が、前記長尺体を一次土留壁とし、前記土留体を二次土留壁とした多段土留壁であることを特徴とする、
   請求項１に記載の土留構造物の安定化方法。
3. 前記長尺体が、ソイルセメント壁であり、
   前記ソイルセメント壁を構成する芯材間の隙間に、前記プレストレス導入具が挿通してあることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の土留構造物の安定化方法。
4. 前記拡径部の大きさを、前記芯材間の隙間よりも大きくしてあることを特徴とする、
   請求項３に記載の土留構造物の安定化方法。
5. 前記長尺体が、控え矢板壁および控え杭のうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする、
   請求項１に記載の土留構造物の安定化方法。
6. 前記プレストレス導入具が、スプリッツアンカーおよびバルーン式アンカーのうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする、
   請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の土留構造物の安定化方法。
7. 対向する前記土留体の間に、切梁をさらに設けることを特徴とする、
   請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の土留構造物の安定化方法。
8. 壁体または杭体からなる長尺体と、前記長尺体の前面側に位置する土留体とを少なくとも有し、前記長尺体と前記土留体との間の地盤高さに対し、前記土留体の前面側の地盤高さが低い状態とした土留構造物に対する安定化構造であって、
   前記土留体の前面側から前記長尺体の背面側に貫くように設置してある、プレストレス導入具を少なくとも具備し、
   前記プレストレス導入具の先端に、前記長尺体の背面側に位置して前記長尺体から抜け出し不能な大きさへと拡径した拡径部を設けており、
   前記プレストレス導入具でもって、前記長尺体と前記土留体との間の地盤にプレストレスが導入されていることを特徴とする、
   土留構造物の安定化構造。

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