JP3244324B2 - 山留め工法 - Google Patents

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。