JP3583181B2

JP3583181B2 - 盛土の造成方法

Info

Publication number: JP3583181B2
Application number: JP04144995A
Authority: JP
Inventors: 伸二福島
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08209704A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、盛り立て高さが高くかつ安定した急勾配の盛土を造成するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
盛土を造成する場合、従来の造成方法においては、土砂等の一般土材からなる盛土材料を盛り立てて所定の密度に締め固め圧密することによって発揮される強度を基にして安定計算を行い、これによって、所定の安全率を満足するのに必要な法面勾配となるように、あるいは良質土であるかローム等の軟弱土であるかといった盛土材料の土質によって経験的に定められた法面勾配となるように、盛土材料を撒き出し締め固めながら、前記所定勾配の法面を有する盛土が造成されている。この場合、盛土材料には強度向上のための土質改良や補強等を施すことなく、締め固めによる圧密のみを行いながら造成するのが一般的であるが、特に、法面を急勾配にして高盛土を造成する場合は、盛土内の一定層厚毎に、引っ張りに強い合成高分子材料からなる補強材（所謂ジオテキスタイル）を敷設して盛土して行く補強土工法等が採用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の造成方法のうち、盛土材料の締め固めのみを行う通常の方法によって、盛土材料が本来発揮し得る強度のみを与える場合は、急勾配の高盛土を造成することができず、すなわち、高盛土を造成するには法面をある程度緩勾配としなければならないことから、広い造成用地を取得する必要がある。
【０００４】
また、上記従来の造成方法のうち、盛土内に補強材を埋設する補強土工法によれば、急勾配の高盛土の造成が可能であるといった利点はあるが、盛土の高さが高いものであるほど、補強材の埋設間隔を狭めて大量の補強材が必要になることに加え、補強材自体が高価なものであるため、大規模な土木工事には不向きであり、したがって、造成可能な盛土の高さが制限される問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、施工コストが高騰することなく、安定勾配よりも急勾配の法面をもつ高い盛土を造成可能な方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る盛土の造成方法は、一般土材又は岩砕材料からなる盛土材料を撒き出し締め固めて法面を有する所定層厚の盛土本体部を盛り立て、前記法面から適宜間隔離れて堰板が前記法面側へ傾斜した型枠を組み立て、前記型枠と前記法面との間にセメント、ベントナイト、砂及び水を適宜割合で混合させた低強度・高変形性モルタルを打設して前記盛土材料と同程度の変形性を有する補強領域を形成する工程からなるものである。
この造成方法において一層好ましくは、盛り立てた盛土本体部の法面に排水材からなるフィルタ層を形成し、前記フィルタ層の表面に防水シートを敷設し、低強度・高変形性モルタルを型枠と前記防水シートとの間に打設する。また、低強度・高変形性モルタルには、現地発生土や補強用繊維を混合させても良い。
【０００７】
【作用】
すなわち本発明の造成方法は、盛土の法面表層部のある一定の厚さの領域を、土砂あるいは岩砕材のような盛土材料と同程度の変形性と、法面の安定に必要な強度をもつ補強領域として、その他の部分である盛土本体部は、従来と同様の改良又は補強を講じない盛土材料のみで造成することで、従来工法による安定勾配よりも急勾配の高い盛土の造成を可能とするものである。
【０００８】
前記補強領域は、この補強領域を含む盛土法面全体が所定の安全率を満足して安定な状態であるための強度を備えている必要がある。したがって、前記補強領域の形成には、盛土法面全体を安定させるのに十分な強度を有すると共に、盛土地盤の沈下変形や剪断変形にも追従できる変形性を有する低強度・高変形性モルタルを用いる。この低強度・高変形性モルタルは、例えば一般に土留め壁やダム基礎部の遮水壁などに使用されている、ベントナイト、砂及び水を適宜割合で混合させたモルタルであり、前記ベントナイト、砂及び水のほか更に現地発生土を加えたソイルセメントや、クラック等に対する耐久性を向上させるために前記モルタル又はソイルセメントに鋼繊維又はプラスチック繊維を混合させた繊維補強モルタル又は繊維補強ソイルセメントなどが好適に使用される。
【０００９】
このような低強度・高変形性モルタルは、通常のコンクリートに比較すると低強度ではあるが、粘着力による所要の靭性を備えた固結体である。一方、盛土材料として用いられる土砂等の一般土材や岩砕材料は、粒子相互の粘着力が小さく内部摩擦角が大きい粒状集合体であるから、このような盛土材料により盛り立てられた無補強の盛土の地盤は、法面近傍の地盤内部に円弧面状のすべり面を形成するような浅いすべり破壊が最も発生しやすい。したがって、このような盛土材料により盛り立てられる盛土の法面に、粘着力による靭性に優れた低強度・高変形性モルタルで補強領域を形成することが、前記すべり破壊を防止するのに極めて有効であり、このため、前記法面を通常の盛土における安定勾配よりも急勾配にすることができる。
【００１０】
本発明の好ましい例において、盛土本体部と補強領域の間に介在させるフィルタ層は、降雨等による盛土本体部からの間隙水の排水を促すと共に、前記盛土本体部の法面の部分的な変形を吸収して、補強領域への局部的な圧力負荷の増大を緩和する作用を発揮する。また、フィルタ層の表面に敷設する防水シートは、低強度・高変形性モルタルの打設の際にこのセメントがフィルタ層へ流出して前記排水機能等が低下しないようにするものである。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明に係る盛土の造成方法の第一の実施例を工程順に示すものである。すなわちこの実施例の方法においては、まず基礎地盤又は岩盤１を整地した後、図１（イ）に示すように、前記基礎地盤又は岩盤１上に適当な層厚ΔＨの高さまで、所定勾配θ_２の法面２ａ_１を有する第１層目の無補強の盛土本体部２_１を盛り立てると共に、前記法面２ａ_１に沿って礫あるいは小粒径の砕石等の排水材を適当な厚さに配することによって、フィルタ層３_１を形成する。盛土本体部２_１の盛り立てにおいては、例えば現地の地山を切土することによって発生した一般土を盛土材料として、１回の締め固めに適した厚さ分だけ撒き出し、転圧により締め固めてからその上に再び前記盛土材料を撒き出すといった作業が所要回数繰り返される。フィルタ層３_１は、その下端部が基礎地盤又は岩盤１に形成された排水層（図示省略）に連続したものとなっており、このフィルタ層３_１の外側には、後述する補強領域６_１を形成するための、図中一点鎖線で示す打設空間Ｓ_１が設定される。
【００１２】
次に、図１（ロ）に示すように、打設空間Ｓ_１の端部となる位置、すなわち盛土本体部２_１の法面２ａ_１から適宜離れた位置に型枠４を組み立て、フィルタ層３_１の表面に防水シート５_１を敷設する。型枠４は、堰板４１とこれを固定・支持する支保４２とからなり、堰板４１は前記法面２ａ_１とほぼ対応した傾斜状態に設けられる。また、堰板４１及び防水シート５_１は盛土本体部２_１の層厚ΔＨ以上の高さを有する。
【００１３】
次に、図１（ハ）に示すように、型枠４の堰板４１と防水シート５_１によって画成された打設空間Ｓ_１に、セメント、ベントナイト、砂及び水を適宜割合で混合させた低強度・高変形性モルタル６’を打設する。この低強度・高変形性モルタル６’は、打設後所定時間を経過して硬化することによって、適当な粘性強度（靭性）を発現し、これによって、図１（ニ）に示すような第１層目の補強領域６_１が形成される。
【００１４】
第１層目の盛土本体部２_１及び補強領域６_１が造成されたら、造成工事をその上層に移し、再び図１（イ）からの一連の工程を繰り返して行う。すなわち、図１（ニ）に示すように、前記第１層目の盛土本体部２_１の上に、第２層目の補強領域を形成するための打設空間Ｓ_２を残して、第１層目の盛土本体部２_１の法面２ａ_１と連続した法面２ａ_２を有する層厚ΔＨの第２層目の盛土本体部２_２を盛り立てると共に、前記法面２ａ_２に沿って、第１層目のフィルタ層３_１と連続したフィルタ層３_２を形成し、補強領域６_１における法面６ａと連続した面を形成する堰板を有する型枠（図示省略）を組み立てると共に、第２層目のフィルタ層３_２の表面に防水シート（図示省略）を敷設してから、前記打設空間Ｓ_２に低強度・高変形性モルタル６’を打設して硬化させることによって、第２層目の造成を行う。以下、ｎ層まで同様の工程を順次繰り返して行うことにより、図２に盛土の造成完了状態を示すように、高さＨ＝ｎ・ΔＨであって、無補強の盛土材料からなる盛土本体部２と、その法面表層部に形成されたフィルタ層３及び補強領域６とを有する盛土が造成される。
【００１５】
補強領域６の水平方向の厚さＬは、造成しようとする盛土の高さＨ、法面勾配、盛土材料を締め固めることによる盛土本体部２の強度から所定の安定計算を行うことによって、盛土全体が所定の安全率を満足して安定であるために必要な補強領域６のモルタル強度との組み合わせから求められ、高さＨに対する一定の割合すなわちＬ＝ｍ・Ｈに設定される。
【００１６】
この実施例によれば、補強領域６の形成によって盛土法面の安定性が向上し、すべり破壊に対する盛土地盤の剪断強度が増大するので、図３に一点鎖線で示すように、実線で示す従来の盛土よりも法面を急勾配にした盛土を造成することができる。したがって、法面部分に取られる用地面積ａが少なくて済むので、図３（イ）に示すように、同じ事業用地面積であっても盛土上面の利用可能面積を増大することができ、あるいは図３（ロ）に示すように、所要の上面面積を有する盛土を造成するための事業用地面積を節約することができる。
【００１７】
この実施例方法によって造成される盛土は、盛土本体部２の法面勾配θ_２と補強領域６の外側法面の勾配θ_６が同一であり、補強領域６の厚さＬは上下にほぼ均一となっているが、盛土の断面内に占める補強領域６の断面の割合が同じでも、図４に示すように、補強領域６の上端の厚さＬ_Ｔよりも下端の厚さＬ_Ｂが大きくなるようにすることによって、すなわち、次式
Ｌ_Ｔ＜Ｌ_Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（Ｌ_Ｔ＋Ｌ_Ｂ）／２＝ｍ・Ｈ・・・・・・（２）
となるように、Ｌ_ＴとＬ_Ｂの比を種々検討して適切な値を決定し、補強領域６の厚さをＬ_ＴとＬ_Ｂの間で高さに応じて漸次変化させることによって、盛土法面の安定性を一層有効に高めることができる。これは、盛土法面のすべり崩壊の際のすべり面ＬＳは、図４に一点鎖線で示すように、補強領域６における外側法面の下端の法尻Ａ及び盛土本体部２の法肩Ｃを通り点Ｏを中心とする円弧状に発生するため、破線で示すように上下均一の厚さＬ（＝ｍ・Ｈ）とした場合は、補強領域６内におけるすべり面ＬＳの長さがＡ〜Ｐ_１であるのに対し、補強領域６の厚さを上端の厚さＬ_Ｔよりも下端の厚さＬ_Ｂが大きくなるように変化させることによって、補強領域６内におけるすべり面ＬＳの長さがＡ〜Ｐ_２に拡大されると共に無補強領域である盛土本体部２内におけるすべり面ＬＳの長さがＰ_１〜ＢからＰ_２〜Ｂへ縮小されるからである。
【００１８】
補強領域６を含む法面全体の安定性の評価は、図５に示すように、前記すべり面ＬＳとなる部分に沿った剪断強度、すなわち補強領域６における低強度・高変形性モルタル６’の剪断強度τ_Ｃと、無補強領域である盛土本体部２における盛土材料の剪断強度τ_Ｓ（＝ｃ＋σ_Ｎ・ｔａｎφ，ここで、ｃ；盛土材料の粘着力、φ；盛土材料の内部摩擦角）を、すべり面ＬＳにおけるＡ〜Ｐ及びＰ〜Ｂに沿って積分したすべり抵抗力を算出する安定計算によって行われる。そして、このすべり抵抗力が盛土法面全体の安定に有効に作用するには、補強領域６内における剪断強度τ_Ｃと盛土本体部２内における剪断強度τ_Ｓが同時に発揮される必要があり、このため、補強領域６を、盛土法面全体を安定させるのに十分な強度を有すると共に盛土材料と同等の変形性を有する低強度・高変形性モルタル６’で形成しているのである。このため、低強度・高変形性モルタル６’としては、先に述べたようなセメントにベントナイト、砂及び水を混合したもののほか、盛土本体部２の盛土材料の特性等に応じて、例えば現地の地山を切土して盛土材料として用いられる一般土の一部を混合したソイルセメントや、鋼繊維又はプラスチック繊維を混合した繊維補強モルタル、あるいは前記ソイルセメントに鋼繊維又はプラスチック繊維を混合した繊維補強ソイルセメントが好適に用いられる。
【００１９】
上記図５のような構造の盛土の造成においては、例えば図２に示す盛土本体部２の法面勾配θ_２よりも、補強領域６の外側法面の勾配θ_６すなわち型枠４の堰板４１の傾斜角度が緩勾配となるようにし、低強度・高変形性モルタル６’の打設空間の幅を、工事が上層へ移行するに伴って漸次狭めて行く。
【００２０】
なお、本発明は、図示の実施例に限定されるものではない。例えば、補強領域６の水平方向厚さ（図４における平均厚さ）Ｌは、Ｌ＞ｍ・Ｈとすることによって、すべり崩壊に対する強度を一層向上させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によると、次のような効果が実現される。
１．盛土法面のすべり破壊に対する強度が増大するので、法面勾配を急勾配にした高盛土を造成することができ、このため、盛土上の用地面積の拡大又は造成に必要な事業用地面積の節約を図ることができる。
２．盛土造成用の特殊な補強材を不要にして施工コストを低下させることができる。
３．盛土本体部の法面表層部に、低強度・高変形性モルタルによって盛土材料と同程度の変形性と法面の安定に必要な強度をもつ補強領域を形成するため、地盤の沈下変形や剪断変形にも追従でき、降雨等による法面の侵食が起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る盛土の造成方法の第一の実施例を工程順に示す説明図である。
【図２】上記実施例の造成方法により造成された盛土を示す断面図である。
【図３】上記実施例の造成方法による効果を説明するための図である。
【図４】造成された盛土の補強領域の厚さによる剪断強度の変化を説明するための図である。
【図５】造成された盛土に発生するすべり面に沿った剪断強度の変化を説明するための図である。
【符号の説明】
１基礎地盤又は岩盤
２，２_１，２_２ …２_ｎ盛土本体部
２ａ_１，２ａ_２法面
３，３_１，３_２フィルタ層
４型枠
４１堰板
５，５_１防水シート
６，６_１補強領域
６’ 低強度・高変形性モルタル

Claims

一般土材又は岩砕材料からなる盛土材料を撒き出し締め固めて法面を有する所定層厚の盛土本体部を盛り立て、
前記法面から適宜間隔離れて堰板が前記法面側へ傾斜した型枠を組み立て、
前記型枠と前記法面との間にセメント、ベントナイト、砂及び水を適宜割合で混合させた低強度・高変形性モルタルを打設して前記盛土材料と同程度の変形性を有する補強領域を形成する工程からなることを特徴とする盛土の造成方法。
盛り立てた盛土本体部の法面に排水材からなるフィルタ層を形成し、
前記フィルタ層の表面に防水シートを敷設し、
低強度・高変形性モルタルを型枠と前記防水シートとの間に打設することを特徴とする請求項１に記載の盛土の造成方法。
低強度・高変形性モルタルに現地発生土を混合させることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛土の造成方法。
低強度・高変形性モルタルに補強用繊維を混合させることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の盛土の造成方法。