JP2021152313A - 盛土補強構造及び盛土構造 - Google Patents

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幸司 飯塚
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Abstract

【課題】盛土構造内部の排水を可能にしつつ盛土構造を補強できる盛土補強構造及びその盛土補強構造が適用された盛土構造を提供する。【解決手段】本発明の盛土補強構造及び盛土構造は、盛土地盤に打設される排水パイプと、盛土地盤に沿って配置される鋼製の直方体形状の籠体と、を備え、排水パイプの一方の端部は、盛土地盤から突出し、少なくとも一部が籠体の内部に位置し、籠体は、当該籠体を構成する複数の側壁を有し、複数の側壁のうち少なくとも1つの側壁は、排水パイプを挿通自在に形成されており、籠体の内部に充填材が充填される。【選択図】図1

Description

本発明は、盛土補強構造と盛土構造に関し、特に籠体と排水管を組み合わせた盛土補強構造及びその盛土補強構造が適用された盛土構造に関する。
従来の鉄道、道路、堤防、宅地、擁壁等に適用される盛土構造では、大地震の影響による盛土内部の抵抗力の低下や、集中豪雨などによる地下水の上昇により盛土構造に地下水が浸透して地盤強度の低下を招き、崩壊が生じるおそれがある。これに対する盛土補強構造としては、例えば斜面地山に積層された盛土材を、下部の基礎ブロックに積み重ねられた壁面パネルを連結部材で接合されて形成された擁壁により保持する構造が知られている。擁壁は、斜面地山に打設されたグラウンドアンカーにより固定されている。また、擁壁は複数のパネルから構成され、複数のパネルは接合ロッド等により互いに接合されている(例えば特許文献1を参照)。
特許第4599423号公報
特許文献1に開示された盛土補強構造は、グラウンドアンカーを強度の高い斜面地山に打設することにより盛土を支持する擁壁を固定していた。擁壁は、盛土構造の内部に浸透した地下水を排出しにくく、内部の盛土が軟弱化し易いという課題があった。また、グラウンドアンカーを打設する強度の高い斜面地山が存在しない盛土構造、例えば、平地に盛土材を積み上げて形成された鉄道の軌道を支持する盛土構造などにおいては、擁壁を支持する地山等の支持層が存在せず、グラウンドアンカーの打設ができず、擁壁を設置できないという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、盛土構造内部の排水を可能にしつつ盛土構造を補強できる盛土補強構造及びその盛土補強構造が適用された盛土構造を提供することを目的とする。
本発明に係る盛土補強構造は、盛土地盤に打設される排水パイプと、前記盛土地盤に沿って配置される鋼製の直方体形状の籠体と、を備え、前記排水パイプの一方の端部は、前記盛土地盤から突出し、少なくとも一部が前記籠体の内部に位置し、前記籠体は、当該籠体を構成する複数の側壁を有し、前記複数の側壁のうち少なくとも1つの側壁は、前記排水パイプを挿通自在に形成されており、前記籠体の内部に充填材が充填される。
本発明に係る盛土構造は、上記の盛土補強構造を備え、前記盛土補強構造は、前記盛土地盤の側方に配置される。
本発明によれば、充填材が内部に配置された籠体と、盛土構造に挿入された排水管とが一体となっている。そのため、盛土との摩擦力により抜け方向の変位を抑制され、かつ土圧により上下左右の変位が抑制された排水管により籠体の転倒及び滑動が抑制される。籠体は、盛土構造の法尻を保持し、かつ排水管からの排水及び盛土構造の上面から流れる水を通すことができる。これにより、盛土補強構造は、盛土構造の崩壊の原因となる地下水及び表層を流れる水の排水を阻害せず、盛土構造を強固に保持することができる。
実施の形態1に係る盛土構造100及び盛土補強構造50の模式図である。 比較例としての盛土構造1100の断面図である。 実施の形態1に係る盛土構造100の変形例である盛土構造100aの模式図である。 実施の形態1に係る盛土構造100及び100aの側面図である。 実施の形態1に係る盛土構造100の変形例である盛土構造100bの模式図である。
以下に、本発明に係る盛土構造100及び盛土補強構造50の実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る盛土構造100及び盛土補強構造50の模式図である。図1は、盛土構造100の断面構造を示している。図1のx方向は地山表面91に沿った方向、y方向は高さ方向、z方向はxy平面の垂直方向である。実施の形態1に係る盛土構造100は、土、砂利及び石等、又はこれらの混合物により形成された盛土材を積み上げて形成した盛土地盤80と盛土補強構造50とを組み合わせた構造である。盛土構造100は、図1に示された断面構造がz方向に連続的に形成されているものである。
盛土地盤80は、地山90の表面である地山表面91の上に盛土材を積み上げて形成されている。盛土地盤80の上面81は、例えば鉄道の軌道又は道路が敷設できるように形成されている。図1に示す断面構造において、上面81の端から法面82及び83が形成されている。法面82及び83は、崩壊しないように安定した勾配に設定されている。安定勾配は、盛土材の種類により適宜設定される。
実施の形態1に係る盛土構造100の法面82の下部である法尻84には、盛土補強構造50が設置されている。盛土補強構造50は、籠体10と排水パイプ20とから構成される。籠体10は、法面82の一部を削り、法面82の勾配に沿うように階段状に3段に積み重ねられている。ただし、籠体10の積み重ね段数は、図1に示すものに限定されず、更に多くの段数で形成されていても良い。また、籠体10がx方向に並べられる数量も図1のように1列だけに限定されず、2列以上並べられていても良い。
籠体10は、底面及び天面が矩形になっている直方体形状に形成されている。籠体10は、平面視において矩形となるように形成されている。なお、籠体10は、平面視又は正面視において台形等となるように形成することもできる。この場合、籠体10自体の変形が抑えられる。また、複数の籠体10を盛土地盤80に沿って並べたときに、複数の籠体10が曲線状に並べられる場合は、各籠体10同士の隙間を低減させることができるという利点がある。
実施の形態1に係る盛土構造100は、法面82の下部に排水パイプ20が埋め込まれている。排水パイプ20は、一方の端部21が盛土地盤80の内部に位置し、他方の端部22が籠体10の内部に位置している。なお、図1において、排水パイプ20の他方の端部22は、籠体10を貫通するように配置されているが、籠体10の中央部に位置していても良い。つまり、排水パイプ20の他方の端部22の少なくとも一部は、籠体10の内部に位置している。なお、排水パイプ20が籠体10を貫通している場合、排水パイプ20の内部の点検が容易に行えるという利点がある。籠体10は、複数の側壁11を備える。複数の側壁11のうち少なくとも1カ所は、排水パイプ20を挿通自在に形成されている。例えば、側壁11は、格子状に形成されており、排水パイプ20をその格子の間から内部に挿通させても良い。または、側壁11の一部に孔を設けて排水パイプ20を挿通させても良い。排水パイプ20が籠体10を貫通するように構成される場合は、側壁11の対向する側壁も排水パイプ20を挿通できる構造にする必要がある。
籠体10の内部には、栗石などの充填材が充填される。排水パイプ20の他方の端部22は、充填材との摩擦力により籠体10と一体に接続される。排水パイプ20は、盛土地盤80に打設されており、盛土材とパイプ本体24とが密着する。これにより、排水パイプ20と盛土地盤80との間に周面摩擦力が働き、排水パイプ20は盛土地盤80に固定される。また、排水パイプ20が盛土地盤80に打ち込まれることにより、盛土地盤80は、締め固められ、補強される。
排水パイプ20は、一方の端部21と他方の端部22とが同じ高さ、又は盛土地盤80の内部にある一方の端部21が他方の端部22よりも高くなるように設定される。例えば、排水パイプ20は、0°〜5°程度の水勾配をつけて施工される。排水パイプ20は、パイプ本体24に多数の孔が空いており、盛土地盤80の内部に含まれる水が孔からパイプ本体24の内部に流れ込む。水は、パイプ本体24を通じて他方の端部22から盛土地盤80の外部に排出される。
排水パイプ20は、筒状体に複数の孔が設けられたパイプ本体24と、パイプ本体24の開放端を閉塞する先端部材23と、を備える。先端部材23は、円錐形状又は扁平形状であり、パイプ本体24を盛土地盤80に打設し易い形状となっている。また、先端部材23のパイプ本体24との連接部の外形寸法は、パイプ本体24の外径寸法よりも大きくなっている。
図1において、最も下に位置する籠体10aは、下部の一部が地山90に埋め込まれるように配置されている。なお、籠体10aは、地山90に杭などにより固定されていても良い。籠体10aの上に配置された籠体10b及び10cは、内部に排水パイプ20の端部22が配置されており、排水パイプ20と一体に接続されている。また、最も下に位置する籠体10aにも排水パイプ20を設置しても良い。
図2は、比較例としての盛土構造1100の断面図である。盛土構造1100は、降雨時には地山表面91付近の盛土地盤80の飽和度が上昇する。つまり、盛土地盤80の内部の間隙に水が浸入する。これにより盛土地盤80のせん断強度が低下する。また、降雨時には地山90及び盛土地盤80の地下水位も上昇する。図2に示す破線Wは、地下水位を模式的に表している。盛土地盤80の法尻84においては、上面81から法面82及び83を流れ落ちる流水pと地下水位の上昇により、飽和度が上がりせん断強度が低下する。
また、図2に示す実線Lは、盛土地盤80のすべり面を示している。一般的に、盛土地盤80のすべりに対する抵抗力成分の大部分は、すべり面の角度が水平に近くなる法尻84で発揮される。図2においては、降雨等により盛土地盤80のせん断強度が低下しており、盛土地盤80の強度上重要な法尻84において、最もせん断強度が低下し易い状況になっている。そのため、比較例における盛土構造1100においては、盛土構造1100の崩壊のリスクが高まっている。
一方、図1に示す実施の形態1に係る盛土構造100においては、法尻84に排水パイプ20が設置されているため、降雨等により地下水位が上昇しても、盛土地盤80の内部の水は、外部に排出されるため、地下水位が低下する。
図3は、実施の形態1に係る盛土構造100の変形例である盛土構造100aの模式図である。盛土構造100aにおいては、盛土補強構造50を法面82及び83の両方の下部に設けたものである。図3に示すように、盛土補強構造50により、法面82及び83の両方の法尻84に排水パイプ20が打設されているため、法尻84は、破線Wで示される地下水位が低下する。よって、法尻84における盛土地盤80のせん断強度の低下が抑えられる。
また、法尻84には籠体10が配置されている。また、籠体10と排水パイプ20とは、籠体10の内部の充填材と排水パイプ20の外周面との間の周面摩擦力及び受働抵抗力により一体になっている。また、排水パイプ20と盛土地盤80とは、排水パイプ20の外周面と盛土地盤80の盛土材との間の周面摩擦力により一体となっている。従って、仮に盛土地盤80の強度が低下し、盛土地盤80からすべり方向に籠体10に荷重が掛かっても、籠体10は、転倒及び滑動が生じにくい。従って、盛土地盤80は、盛土補強構造50により強度が向上する。
また、籠体10の内部には栗石又は砕石などの透水し易い材料を充填されているため、法尻84から水を排出し易い。よって、盛土補強構造50は、降雨時等に法尻84の水の排出を阻害することがなく、盛土構造100及び100aの強度低下を抑制することができる。
排水パイプ20は、パイプ本体24の両端にねじ等の継手部が形成され、複数つなぎ合わせることができる。これにより、排水パイプ20は、盛土地盤80の内部深くまで打設できる。これにより、排水パイプ20は盛土地盤80の補強材としても機能するため、盛土構造100は強度が向上する。なお、複数のパイプ本体24は、それぞれをつなぎ合わせながら盛土地盤80に打設される。そのため、盛土構造100及び100aの後背地が狭い場合であっても設置することができる。
盛土補強構造50は、盛土地盤80が新設のものであっても既設のものであっても設置することができる。例えば、盛土補強構造50は、鉄道の軌道が設置された既設の盛土地盤80にも容易に設置することができる。既設の盛土地盤80の法尻84を削りとった後に、排水パイプ20を打設し、籠体10を設置する。そして、籠体10の内部に充填材を充填することにより盛土補強構造50の一部が完成する。それをy方向に複数段設けることにより、盛土構造100及び100aの強度を適宜変更することができる。
図4は、実施の形態1に係る盛土構造100及び100aの側面図である。盛土補強構造50は、盛土地盤80に沿って設けられている。籠体10は、z方向及びy方向に複数並べられていても良い。つまり籠体10は、重力方向及び横方向に複数並べられてもよい。また、排水パイプ20は、籠体10の1つについて1つ設置されていても良いし、間隔をおいて設置されていても良い。また、1つの籠体10に複数の排水パイプ20が設置されていても良い。さらに、隣合う籠体10同士は、シャックル等の連結部材(図示せず)により連結されていても良い。これにより、一部の籠体10に盛土地盤80から大きな荷重を受けた場合であっても、周辺の他の籠体10及び排水パイプ20により、荷重を受けた一部の籠体10の転倒及び滑動を抑制することができる。従って、盛土補強構造50は、盛土地盤80の強度をさらに向上させることができる。
図5は、実施の形態1に係る盛土構造100の変形例である盛土構造100bの模式図である。盛土構造100bは、盛土補強構造50の上方において法面82を抑える受圧板70と、受圧板70を盛土地盤80に固定する棒状補強部材71と、を備える。棒状補強部材71は、盛土地盤80に打設されている。このように、盛土構造100bは、盛土補強構造50と、その上方で法面82を補強する受圧板70を設けても良い。受圧板70は、地震に対する強度を高めるものであり、盛土補強構造50が設けられた後で盛土構造100又は100aを更に補強する構造として適用することができる。盛土地盤80の安定化を図る盛土補強構造50と、受圧板70とは、2段階で施工することができるため、工期を柔軟に設定することができるという利点がある。
10 籠体、10a 籠体、10b 籠体、10c 籠体、11 側壁、20 排水パイプ、21 端部、22 (他方の)端部、23 先端部材、24 パイプ本体、50 盛土補強構造、70 受圧板、71 棒状補強部材、80 盛土地盤、81 上面、82 法面、84 法尻、90 地山、91 地山表面、100 盛土構造、100a 盛土構造、100b 盛土構造、1100 盛土構造、L 実線、W 破線、p 流水。

Claims (9)

  1. 盛土地盤に打設される排水パイプと、
    前記盛土地盤に沿って配置される鋼製の籠体と、を備え、
    前記排水パイプの一方の端部は、
    前記盛土地盤から突出し、少なくとも一部が前記籠体の内部に位置し、
    前記籠体は、
    当該籠体を構成する複数の側壁を有し、
    前記複数の側壁のうち少なくとも1つの側壁は、
    前記排水パイプを挿通自在に形成されており、
    前記籠体の内部に充填材が充填される、盛土補強構造。
  2. 前記排水パイプの前記盛土地盤中に位置する他方の端部は、
    重力方向において前記一方の端部以上の高さに位置する、請求項1に記載の盛土補強構造。
  3. 前記排水パイプは、
    筒状体に複数の孔が設けられたパイプ本体と、
    前記盛土地盤中に位置する前記パイプ本体の開放端を閉塞する先端部材と、を備え、
    前記先端部材は、
    前記パイプ本体との連接部の外径寸法が前記パイプ本体の外径寸法よりも大きい、請求項1又は2に記載の盛土補強構造。
  4. 前記先端部材は、
    円錐形状又は扁平形状である、請求項3に記載の盛土補強構造。
  5. 前記パイプ本体は、
    複数のパイプ本体を含み、両端に継手部を備え、
    前記複数のパイプ本体は、
    それぞれ前記継手部を接続して一体にされている、請求項3又は4に記載の盛土補強構造。
  6. 前記籠体は、
    複数の籠体を含み、
    前記複数の籠体は、
    重力方向及び横方向に並べられ、互いに連結部材により連結される、請求項1〜5の何れか1項に記載の盛土補強構造。
  7. 請求項1〜6の何れか1項に記載の盛土補強構造を備え、
    前記盛土補強構造は、
    前記盛土地盤の側方に配置される、盛土構造。
  8. 前記盛土地盤は、
    平地に積み上げられた盛土材により形成される、請求項7に記載の盛土構造。
  9. 前記盛土補強構造の上方において法面を抑える受圧板と、
    前記受圧板を前記盛土地盤に固定する棒状補強部材と、を備え、
    前記棒状補強部材は、
    前記盛土地盤に打設されている、請求項7又は8に記載の盛土構造。
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