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

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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