JP3244324B2 - 山留め工法 - Google Patents

山留め工法

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JP3244324B2 JP02968093A JP2968093A JP3244324B2 JP 3244324 B2 JP3244324 B2 JP 3244324B2 JP 02968093 A JP02968093 A JP 02968093A JP 2968093 A JP2968093 A JP 2968093A JP 3244324 B2 JP3244324 B2 JP 3244324B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、杭を建て込み当該杭を
支柱として地山崩落防止用の壁面を形成しつつ掘削を行
い地山下方に至る地山掘削における山留め工法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、高い地山の上部に道路や宅地を建
設し、地山を掘削して急勾配の法面工を形成しようとす
る工事の場合などでは、地山上部から鋼管等の杭を建て
込み、この杭を支柱とし、土砂用のアンカーやロックア
ンカー等のグラウンドアンカーを施工しつつ腹起こしを
設け、山留め板材等により地山の崩壊を防止しつつ法面
下方に向かって地山掘削を行い法尻に至る、という工法
が一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の支
柱杭式の山留め工法においては、支柱杭は平面的には線
状をなすように配設されるので地山と接する山留め部分
はほぼ平面であり、剛性がそれほど高くない。従って、
高低差が非常に大きく土圧の強大な場所での施工の場合
には、支柱となる杭の断面寸法を大きくとる必要がある
ほか、杭の打設ピッチを非常に密にしたり、グラウンド
アンカー等の補助工法を全面的に併用する必要があり、
その施工は大がかりでかつ慎重さが要求された。従っ
て、安全性を十分確保しつつ施工の簡素化が図れれば工
期、工費の低減に大きく寄与する。また、上記従来の山
留め工法を用いて急勾配法面の施工を行う場合には、そ
の施工方法から、法面表面には法面枠程度の凹凸しか形
成できず、大規模な植生等の処理が必要な場合には、鋼
杭や山留め部材に予め特殊加工等を施しておき、山留め
工本来の強度上は不要な棚等の突出部分を別途形成し土
砂を保持させなければならず、施工上も強度的にも不経
済であった。本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、山留め部分の剛性強度が高く、植
生等の処理に必要な突出部分を形成可能な山留め工法を
提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る山留め工法は、地山の上部から杭を建
て込み、当該杭を支柱として地山崩落防止用の壁面を形
成しつつ掘削を行い地山下方に至る地山掘削における山
留め工法であって、千鳥状に平面配置された杭孔を地山
上部から下方に向け掘削する杭孔掘削工程と、次いで当
該杭孔内に鋼杭を建て込む杭建込み工程と、次いで当該
建て込まれた鋼杭の根固めを行う杭根固め工程と、次い
でグラウンドアンカーを併用して地山掘削を段階的に行
い、各掘削段階での前記鋼杭の露出部分をその平面形状
が地山側を頂部とする略三角形状となるように連結し、
当該略三角形部分に床版を形成し、地山下方に向かう掘
削により生じる略三角柱状空間の地山に接する2つの面
に壁面を形成する地山掘削工程と、を有して構成され
る。
【0005】
【作用】上記構成を有する本発明によれば、地山の上部
から複数の杭を建て込むに当り、杭を千鳥状に平面配置
し、地山掘削を段階的に行う場合に、各掘削段階での鋼
杭の露出部分をその平面形状が地山側を頂部とする略三
角形状(一種のトラス構造)となるように連結し、か
つ、地山下方に向かう掘削により生じる略三角柱状空間
の地山に接する2つの面に壁面を形成するので、杭を単
に線状に並べる従来工法に比べ、杭自体及び山留め部材
の剛性強度が高くなる。また、本発明は、その施工方法
から、及びその強度を増すために、必然的に、鋼杭の露
出部分を連結した当該略三角形部分に床版を形成するこ
ととなり、この床版部分が略三角形状の棚を形成するの
で、これを利用すれば、容易に植生等の処理を行うこと
ができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図にもとづいて説明
する。図1に示すように、この山留め工法は、まず最初
に、掘削を行う地山Gの山の上部から下方に向け、杭孔
掘削機31により杭孔1の掘削を行う杭孔掘削工程を施
工する(図1(A))。杭孔1の掘削角度は、形成する
法壁面の斜度によって決定されるが、地山が良好な場合
には、垂直方向とすることも可能である。図2ないし図
5については、杭角度を垂直とした例を図示している。
【0007】この場合、各杭孔の平面配置は、図2また
は図6に示すように、いわゆる「千鳥状」に配置され
る。杭孔1の径は、後述する鋼杭2が容易に挿入できれ
ばよく、鋼杭2の後述するブラケット径より若干大きな
径程度でよい。杭建て込み後には、根固め工を施すの
で、杭を打ち込んで「摩擦杭」とする必要はない。杭孔
掘削機31としては、地山が土砂の場合はアースオーガ
ー機、地山が岩の場合にはパーカッション式掘削機、全
周回転式オールケーシング掘削機、ロックドリル機等が
使用される。
【0008】杭孔1の掘削が完了したら、次に、杭孔1
の底部に杭先端が到達するまで鋼杭2を杭建込機32に
より挿入し杭建て込みを行う杭建込み工程を施工する
(図1(B)、または図2)。本実施例では、杭孔1の
断面を円形とし、鋼杭2は中空円形鋼管杭とした例を示
した。
【0009】鋼杭2は、中空円形鋼管以外の断面形状を
有するもの、例えば、中空角形鋼管、あるいは大型H型
鋼等であってもかまわない。また、杭は、継手のない1
本ものの長尺杭でもよいし、現場で高力ボルト継手等に
より接合しつつ杭孔1内に延長させていく形式のもので
あってもよい。鋼杭2には、図2または図6に示すよう
に、相互連結用の複数のブラケット21が予め工場溶接
等により形成されている。このブラケット21は、杭相
互の連結金具としての役割のほか、杭孔1内に杭を挿入
した場合に、孔壁と略一定の空隙を確保するためのスペ
ーサーとしての役割も果たす。本実施例では、ブラケッ
ト21は鋼杭2の円周上に4個設けられた例について説
明したが、この数は何個であってもかまわない。また、
ブラケット21は、鋼杭2の長手方向に連続している必
要はなく、後述する連結部にのみ設けられていてもかま
わない。また、このブラケット21には、後述する杭連
結用のボルト穴を開けておく。また、鋼杭2の建て込み
時には、図3または図6に示すように、各杭の対応する
ブラケット21が各自対向するように配慮して建て込ん
でおく。
【0010】この杭建て込みは、通常は、杭を単に落し
込めばよいので、杭建込み機32としては、通常のクレ
ーン機等が使用される。施工現場の高低差が非常に高く
杭孔1が途中で曲ったり、地山の崩落性が強く杭孔1の
孔壁の肌落ちが多いような場合等では、杭孔1に沿って
鋼杭2を強制的に挿入する必要がある場合も考えられる
ので、バイブロハンマー機や圧入機等を使用してもよ
い。
【0011】鋼杭2が杭孔1の底部まで挿入されたら、
次に、杭孔1の底部あるいは鋼杭2先端部から上方に向
かって、鋼杭2の周囲または鋼管内部にセメントミル
ク、モルタル、あるいはコンクリート等を注入機33に
より注入して杭の根固めを行う杭根固め工程を施工する
(図1(C)、または図3)。
【0012】このコンクリート等の注入は、通常は、コ
ンクリート等を単に重力落下により杭孔1内または鋼管
中空部内に流し込めばよいので、注入機33としては、
通常のコンクリートポンプ機等が使用される。施工現場
の高低差が非常に高く杭孔1が途中で曲ったり、地山の
崩落性が強く杭孔1の孔壁の肌落ちが多いような場合等
では、杭孔1に沿ってコンクリート等を強制的に圧入す
る必要がある場合も考えられるので、専用の圧入機等を
使用してもよい。
【0013】なお、本実施例では、鋼杭2の下方先端部
から上方の地山Gの地表面付近までコンクリート等を注
入して鋼杭2を全面的に根固めする例について説明した
が、これは、鋼杭2の下方先端部付近の必要部分のみに
コンクリート等を注入し、鋼杭2の下方先端部付近のみ
根固めを行い、当該根固め部より上方の杭孔1と鋼杭2
との間の部分が空洞状となるようにしてもよい。このよ
うに施工すれば、コンクリートをはつらなくてもよい。
そして、鋼杭2をそのまま、あるいは塗装等を行い、仮
設あるいは永久構造の山留め工として使用することも可
能である。
【0014】鋼杭2の根固め工が完了したら、次に、地
山掘削工程に入る。地山掘削工程としては、まず、地山
Gの上部をわずかに(数10cm程度)掘り下げ、鋼杭
2を掘り出す。次に、上記のブラケット21の周囲のコ
ンクリート等をはつり、除去してブラケット部分を露出
させる。そして、図3または図6に示すように、その平
面形状が地山G側に頂部が位置する略三角形形状となる
ように、千鳥配置された各鋼杭2の相互間に連結部材4
をわたし、上記のブラケット21を介して高力ボルト等
により強固に連結する。これが、第1段鋼杭連結工であ
る(図1(D)または図3)。上記の連結部材4として
は、山型鋼や小型のH型鋼等が用いられる。このように
構成すれば、鋼杭2の頂部が一種のトラス構造で連結さ
れたことになり、通常の線状配置の支柱杭の場合に比べ
て剛性強度が増加する。
【0015】第1段鋼杭連結工が完了したら、次に、第
1段水平床版工に入る。第1段水平床版工では、千鳥配
置された各鋼杭2の相互間にわたされた連結部材4によ
り形成された略三角形形状の部分に配力鉄筋28等を配
置し、コンクリートを現場打設して、略三角形形状の水
平床版5を形成する(図1(D)または図4)。このよ
うに構成することにより、鋼杭2の頂部剛性はさらに強
化される。
【0016】上記の水平床版5は、場所打ちコンクリー
トによって形成するほか、工場製作のプレキャストコン
クリートパネルを上記のブラケット21を利用して高力
ボルト等により強固に連結し、鋼杭2や連結鋼材4との
間の空隙にモルタル等の充填を行うなどして形成しても
かまわない。
【0017】上記の水平床版5の形成時には、上記の連
結部材4のうち、地山に接する側の2つの連結部材(図
3における4a,4b)以外の連結部材(図3における
4c)は、この連結部材4cに配力鉄筋等を配設し場所
打ちコンクリートで略矩形断面形状に巻いて鉄骨鉄筋コ
ンクリート梁である第1段水平梁12を構成する。この
ように構成することにより、強度が増加する上、美観も
向上する(図4)。なお、上記において、連結部材4c
を場所打ちコンクリートで巻いて形成する鉄骨鉄筋コン
クリート梁の断面は、矩形断面のみには限定されず、円
形や楕円形等の他の断面形状であってもかまわない。あ
るいはまた、連結部材4cは、場所打ちコンクリートで
巻かずに、そのままで梁として用いてもかまわない。
【0018】上記の場合において、図3または図6に示
すように、地山G側に三角形の頂部が位置するように、
千鳥配置された鋼杭2相互間を連結することに加え、地
山G側の三角形頂部どうしを連結してもよい。このよう
にすれば、鋼杭2の頂部は完全なワーレントラス構造で
連結されたことになり、上記の連結の場合より剛性強度
が一段と増加する。そして、この部分にもコンクリート
等により水平床版を形成し、上記のワーレントラス構造
の枠内を全て床版とすれば、鋼杭2頂部の剛性強度は飛
躍的に高まる。
【0019】上記の第1段水平床版工が完了したら、次
に、第1段山留め壁面工に入る。第1段山留め壁面工で
は、ブルドーザ等の地山掘削機34により、地山Gの下
方の第1段掘削面11まで地山を掘削し、その掘削によ
り千鳥配置された各鋼杭2の間に生じた略三角柱状空間
の地山Gに接する2つの面に第1段の山留め壁面6を形
成する(図1(E)または図4)。この山留め壁面6
は、それ自体が地山Gの土圧を支えるほか、掘削された
地山Gの切り土面の肌落ちを防止する役目も担ってい
る。
【0020】この第1段山留め壁面工では、千鳥配置さ
れた各鋼杭2により形成される垂直面(又は斜面)のう
ち、地山Gに接する側の部分に配力鉄筋29等を配置
し、コンクリートを現場打設して、略長方形形状の壁面
6を形成する(図1(E)または図4)。
【0021】上記の山留め壁面6は、場所打ちコンクリ
ートによって形成するほか、工場製作のプレキャストコ
ンクリートパネルを上記の鋼杭2のブラケット21を利
用して高力ボルト等により強固に連結し、地山との背面
空隙や鋼杭2や連結鋼材4との間の空隙にモルタル充填
を行うなどして形成してもかまわないし、あるいは、地
山法面にラス金網を固定し、その上にモルタルや粒径の
小さい骨材を用いたコンクリート等を吹き付けることに
より形成してもよい。上記の山留め壁面形成時には、上
記の鋼杭2のうち、地山に向けて三角形の頂部をなす鋼
杭(図5における2a)以外の鋼杭(図5における2
b,2c)は、配力鉄筋27等を配設した後、この鋼杭
2b,2cを場所打ちコンクリートで略矩形断面形状に
巻いて鉄骨鉄筋コンクリート柱である第1段角柱13を
構成する。このように構成することにより、強度が増加
する上、美観も向上する(図4)。なお、上記におい
て、鋼杭2b、2cを場所打ちコンクリートで巻いて形
成する鉄骨鉄筋コンクリート柱の断面は、矩形断面のみ
には限定されず、円形や楕円形等の他の断面形状であっ
てもかまわない。あるいはまた、鋼杭2b、2cは、場
所打ちコンクリートで巻かずに、そのままで柱として用
いてもかまわない。
【0022】上記の第1段山留め壁面版工が完了した
ら、次に、第2段鋼杭連結工を行う(図1(F)又は図
4)。第2段鋼杭連結工は、上述した第1段鋼杭連結工
と同様である。この第2段鋼杭連結工が完了したら、次
に、第1段アンカー工を行う(図1(F)又は図4)。
【0023】第1段アンカー工では、まず、地山Gの第
1段掘削面11上から地山内部に向け、アンカー孔掘削
機35によりグラウンドアンカー8用の孔を掘削する
(図1(F))。アンカー孔の掘削角度は、地山の種類
や掘削深度、法壁面の斜度等によって決定されるが、地
山が良好な場合には、アンカー角度を寝かせて(水平に
近い角度で)施工することが可能である。この場合、ア
ンカー孔掘削機35としては、地山が土砂の場合はアー
スオーガー機、地山が岩の場合にはロックドリル機等が
使用される。
【0024】アンカー孔の掘削が終了したら、次にグラ
ウンドアンカー8の打設、アンカーの緊張及び地山への
定着作業を行う(図1(G))。グラウンドアンカー8
は、PC鋼線24を地山中へ深く挿入し、鋼線先端から
終端に向かってモルタルや高分子材料等を注入して固化
させ、地山中に細長い球根状部分を形成し、PC鋼線2
4に高張力をかけてそのまま定着させ、山留め工を地山
にいわば縫いつけるものである。
【0025】本実施例の山留め工法では、図4ないし図
6に示すように、PC鋼線24を略三角形形状のアンカ
ー反力部材25にアンカー定着具26により定着するよ
うに構成している。そして、アンカー反力部材25は、
鋼杭2のうちの地山側の(地山Gに向いた三角形の頂部
に位置する)鋼杭に反力をとっている。これは、上記以
外の鋼杭にアンカー反力をとることも可能である。地山
土圧が強大な場合には、このような処置も必要となって
くる。上記のグラウンドアンカー8の定着は、センター
ホールジャッキ等のアンカー緊張定着機36を使用して
行われる(図1(G))。
【0026】上記説明においては、グラウンドアンカー
の施工を第1段掘削面11から行う例について説明した
が、これは、第1段鋼杭連結工施工後に、地山頂部から
行ってもかまわない。このような施工を行えば、地山土
圧に対する抵抗力が飛躍的に増大し、本実施例の場合に
比べ、第1段掘削深度を非常に大きくとることが可能と
なる。
【0027】上記の第1段グラウンドアンカー工が完了
したら、次に、第2段水平床版工を行う(図1(H)又
は図5)。第2段水平床版工は、上述した第1段水平床
版工と基本的には同様であるが、上記の第1段グラウン
ドアンカーの定着部分に防護キャップ(図示せず)をは
めた後、場所打ちコンクリート打設時に第2段水平床版
9内に一緒に埋め殺してもよい。防護キャップ部分を第
2段水平床版9に埋め殺さず外部に出しておいてもかま
わない。
【0028】上記の第2段水平床版工が完了したら、次
は、上記と同様にして第2段掘削面14までの地山掘削
を行いつつ第2段山留め壁面10を形成する(図1
(H)又は図5)。以下、同様にして、床付け面(最終
根切り位置)までの掘削を行いつつ山留め壁面を形成す
る。
【0029】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0030】上記実施例においては、本実施例の山留め
工法は、永久構造物としての法面工を建設するための山
留め工法として説明したが、これは、仮設構造としての
山留め工法として用いる場合であってもかまわない。仮
設工として利用する場合は、上述したアンカー工のほ
か、通常の根切り工事で用いられる腹起こしや切り梁支
保工により土圧を支持してもよい。
【0031】また、上記実施例においては、地山の土圧
等を押えるため、グラウンドアンカーを併用する例につ
いて説明したが、掘削する地山の高さが低い場合や、地
山が非常に強固な場合等では、グラウンドアンカーを打
設せず、鋼杭の根入れのみで支持することも可能であ
る。したがって、グラウンドアンカー工は、必要にによ
り、併設してもよいし、併設しなくてもかまわない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、地山の上部から複数の杭を建て込むに
当り、杭を千鳥状に平面配置し、地山掘削を段階的に行
う場合に、各掘削段階での鋼杭の露出部分をその平面形
状が地山側を頂部とする略三角形状(一種のトラス構
造)となるように連結し、かつ、地山下方に向かう掘削
により生じる略三角柱状空間の地山に接する2つの面に
壁面を形成するので、杭を単に線状に並べる従来工法に
比べ、杭自体及び山留め部材の剛性強度が高くなる。そ
の結果、例えば、高低差30m以上もある高い山留め壁
面の建造も可能となり、山岳地帯の崖面の工事等も容易
に施工可能である。あるいは、山留め壁面の法面勾配が
非常に急であっても容易に施工が行え、山留め工背面の
敷地を有効に活用できる、という利点を有している。ま
た、本発明は、その施工方法から、及びその強度を増す
ために、必然的に、鋼杭の露出部分を連結した当該略三
角形部分に床版を形成することとなり、この床版部分が
略三角形状の棚を形成するので、これを利用すれば、大
規模に植生等の処理を行うことができ、その自由度も高
い、という利点も有している。従来の山留め壁面では、
せいぜい張芝程度であったが、本発明によれば、例え
ば、上記の棚面を活用して花や灌木等を植えることも可
能である。すなわち、本発明では、山留め工の強度と美
観を経済的に達成することができるのである。さらに、
鋼杭の配置、スパン割りを調整することにより、あるい
は、使用資材として鋼材のほかプレキャストコンクリー
ト製品を適切に活用することにより、設計上も、工期・
工費の点でも従来工法に比べ有利となる可能性を秘めて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である山留め工法の手順を施
工順序図である。
【図2】図1に示す山留め工法における杭建て込み工施
工後の状態を示す斜視図である。
【図3】図1に示す山留め工法における根固め工及び第
1段鋼杭連結工施工後の状態を示す斜視図である。
【図4】図1に示す山留め工法における第1段水平床版
工、第1段山留め壁面工、第2段鋼杭連結工及び第1段
アンカー工施工後の状態を示す斜視図である。
【図5】図1に示す山留め工法における第1段水平床版
工、第1段山留め壁面工、第2段鋼杭連結工及び第2段
アンカー工施工後の状態を示す斜視図である。
【図6】図4及び図5に示す山留め壁面及びグラウンド
アンカーのさらに詳細な構成を示す平面図である。
【図7】図4及び図5に示す山留め壁面及び水平床版の
さらに詳細な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 杭孔 2 鋼杭 3 根固めコンクリート 4 連結部材 5 第1段水平床版 6 第1段山留め壁面 7 連結部材 8 第1段アンカー 9 第2段水平床版 10 第2段山留め壁面 11 第1段掘削面 12 第1段水平梁 13 第1段角柱 14 第2段掘削面 15 第2段水平梁 16 第2段角柱 17 連結部材 18 第2段アンカー 21 ブラケット 24 PC鋼線 25 アンカー反力部材 26 アンカー定着具 27〜29 鉄筋 31 杭孔掘削機 32 杭建込機 33 注入機 34 地山掘削機 35 アンカー孔掘削機 36 アンカー緊張定着機 G 地山
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 17/04 E02D 17/20 106

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地山の上部から複数の杭を建て込み、当
    該杭を支柱として地山崩落防止用の壁面を形成しつつ掘
    削を行い地山下方に至る地山掘削における山留め工法で
    あって、 千鳥状に平面配置された杭孔を地山上部から下方に向け
    掘削する杭孔掘削工程と、 次いで当該杭孔内に鋼杭を建て込む杭建込み工程と、 次いで当該建て込まれた鋼杭の根固めを行う杭根固め工
    程と、 次いでグラウンドアンカーを併用して地山掘削を段階的
    に行い、各掘削段階での前記鋼杭の露出部分をその平面
    形状が地山側を頂部とする略三角形状となるように連結
    し、当該略三角形部分に床版を形成し、地山下方に向か
    う掘削により生じる略三角柱状空間の地山に接する2つ
    の面に壁面を形成する地山掘削工程と、 を有することを特徴とする山留め工法。
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