JP4120529B2 - 矢板構造、矢板構造の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、軟弱地盤上に盛土を造成する場合の地盤変状を抑制するための矢板構造に関する。

軟弱地盤上に盛土した場合には、盛土の荷重によって地盤の側方移動等の地盤変状が生ずるおそれがある。かかる地盤変状を防止するための対策として、例えば特許文献１に開示されるように、軟弱地盤上に施された盛土の法尻に矢板を打設することが行われている。特許文献１に開示される工法では、支持層まで打設した着底支柱の間に、軟弱層の途中まで挿入されたフローティング矢板を設け、それらの頭部を結合一体化している。
特開２００１−３１７０４３号公報

このように、従来は、少なくとも一部の矢板を支持層の深さまで打設するのが通常であった。これは、矢板を軟弱層の途中までしか打設しないと、地盤に大きな側方流動が生じた場合に、その側方流動を矢板で食い止めることができないからである。そのため、軟弱層の厚さが大きい場合には、矢板の打設深度が深くなって施工コストが増大するうえ、剛性の高い大型の矢板を用いることが必要となり、コストは益々嵩んでしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、矢板を支持層まで打設することなく盛土が造成される軟弱地盤の変状を効果的に抑制できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、軟弱地盤上の既設盛土に追加盛土を造成するにあたり前記軟弱地盤の地盤変状を抑制するための矢板構造であって、前記既設盛土の、前記追加盛土を造成する側の法尻位置、及び、前記追加盛土の法尻位置に、互いに対向する矢板の対を軟弱層の途中の深さまで打設し、これら矢板の上端部をタイロッドで互いに連結したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、追加盛土の盛土荷重による地盤の側方変形量が最も大きくなる地表付近において、打設した矢板の対がタイロッドにより互いに拘束される。このため、矢板を支持層まで打設しなくても、追加盛土に起因する軟弱地盤の変状を効果的に抑制できる。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の矢板構造において、前記矢板はその延長方向に間隔を開けて歯抜け状に打設されていることを特徴とする。このようにすれば、矢板の打設本数を削減して、工期短縮とコスト低減を図ることができる。
さらに、請求項３に記載された発明は、軟弱地盤上の既設盛土に追加盛土を造成するにあたり前記軟弱地盤の地盤変状を抑制するための矢板構造の施工方法であって、前記追加盛土の造成に先立って、前記既設盛土の、前記追加盛土を造成する側の法尻位置、及び、前記追加盛土の造成予定位置の法尻位置に、互いに対向する矢板の対を軟弱層の途中の深さまで打設し、これら矢板の上端部をタイロッドで互いに連結した後、前記追加盛土を造成することを特徴とする。

本発明によれば、矢板を支持層まで打設することなく、追加盛土が造成される軟弱地盤の変状を効果的に防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態では、軟弱地盤１０の上に設けられた既設盛土１２の片側（あるいは両側）に追加盛土１４を造成するものとし、この追加盛土１４の造成に起因する軟弱地盤１０の側方変形を抑制する。かかる目的のため、追加盛土１４の造成に先立って、既設盛土１２の法尻部と、追加盛土１４の造成予定位置の法尻部に、矢板１６，１８の対を互いに対向するように打設しておく。矢板１６，１８の打設深さは、支持地盤３０まで達しない、軟弱地盤１０の途中の深さまでとしている。なお、本実施形態では、矢板１６，１８は、その延長方向に間隔が開いた歯抜け状に打設している。矢板１６，１８の各対は、それらの上端部において、タイロッド２０により互いに連結されている。このような矢板１６，１８及びタイロッド２０からなる矢板構造を軟弱地盤１０に施工した後、追加盛土１４を造成する。なお、本実施形態では、矢板１６，１８として鋼矢板を用いるものとするが、これに限らず、例えばコンクリート製や木製の矢板を用いてもよい。

図２は、矢板１６，１８による軟弱地盤の側方変形防止の原理を説明するための図である。同図に示すように、軟弱地盤１０上に盛土を造成した場合、盛土荷重は、軟弱地盤１０の深度が大きくなるにつれて分散する。このため、盛土荷重に起因する軟弱地盤１０の側方変形量は、深度が浅いほど大きくなる。したがって、本実施形態では、側方変形量が最大となる地表面付近（すなわち矢板１６，１８の上端部）において矢板１６，１８をタイロッド２０で拘束することにより、地盤の側方変形を効果的に抑制できるのである。

図３は、本実施形態における矢板１６，１８及びタイロッド２０の設計指針を説明するための図である。一般に、盛土法面のような斜面で辷り破壊が生ずる場合、図３に示すように、その辷り面は円弧状になる。そこで、矢板１６，１８が円弧状の辷り面を通るように、矢板１６，１８の深さを設計する。また、タイロッド２０は、矢板１６，１８に作用する土圧の合力に抵抗できる強度となるように、その剛性、太さ等を設計する。このように矢板１６，１８及びタイロッド２０を設計することで、軟弱地盤１０の辷りによる側方変形をより確実に抑止することができる。なお、円弧状の辷り面は、追加盛土１４の荷重によって軟弱地盤１０に生ずるせん断応力を計算し、その値が軟弱地盤１０の発揮し得るせん断応力を超えるような辷り面を探し出すことにより求めることができる。

なお、本実施形態では、矢板１６，１８により、追加盛土１４の下の地盤と、周辺地盤との間が縁切りされるので、盛土荷重による地盤の沈下を抑える効果も期待することができる。

次に、図１に示す盛土構造の実験模型を製作し、軟弱地盤の側方移動の防止効果を確認するために行った実験について説明する。製作した実験模型では、軟弱地盤１０として、厚さ２６ｃｍ（遠心模型実験の適用によって実物換算で１３ｍに相当）の粘性土（カオリン系工業用粘土）の層を用い、その上に、高さ８ｃｍ（実物換算で４ｍに相当）の既設盛土１２及び追加盛土１４を造成した。また、矢板１６，１８として厚さ５ｍｍ、幅３ｃｍのアルミ板を用いて２ｃｍ間隔の歯抜け状に施工し、根入れ長は１３ｃｍとした。そして、矢板１６，１８及びタイロッド２０を施工した場合と、これらを施工しない無対策の場合とについて、軟弱地盤１０（粘性土層）の各深さでの側方変形（水平変位）を画像センサで測定し、また、法肩直下での沈下量の時間変化を変位センサで測定した。

図４は、上記模型実験における地盤の側方変形の測定結果を示す。同図において、縦軸は深度、横軸は水平変位であり、矢板及びタイロッドを設けた場合の結果を実線で、無対策の場合の結果を破線で夫々表している。同図の結果からわかるように、矢板１６，１８及びタイロッド２０を設けることで、無対策の場合に比べて地盤の側方変形が大幅に低減できることがわかる。なお、図３を参照して述べたように、地盤内の側方変形は浅いほど大きくなるが、このことは、図４の破線で示す無対策の場合の結果からも裏付けられている。

図５は、上記模型実験における地盤沈下量の測定結果を示す。同図において、縦軸は法肩直下での沈下量、横軸は盛土開始からの経過時間であり、矢板構造を設けた場合の結果を実線で、無対策の場合の結果を破線で夫々表している。同図の結果からわかるように、矢板１６，１８及びタイロッド２０からなる矢板構造を設けることで、地盤沈下量も大幅に低減できることがわかる。

以上説明したように、本実施形態では、既設盛土１２に追加盛土１４を造成するにあたり、既設盛土１２の法尻位置と、追加盛土１４の法尻位置に矢板１６，１８を打設し、その上端部をタイロッド２０で連結することで、矢板１６，１８を支持地盤３０まで打設することなく、軟弱地盤１０の側方変形量や沈下量を効果的に抑えることができる。このため、矢板１６，１８の打設深さを小さくして施工費用を削減できると共に、矢板１６，１８に必要な剛性も小さくなって材料費を安くすることができるので、総合的にみて大幅なコスト削減を図ることができる。

また、本実施形態では、矢板１６，１８をその延長方向に歯抜け状に間隔をおいて設けているので、矢板１６，１８の打設本数を少なくすることができ、その点でもコスト削減が図られる。ただし、矢板１６，１８を歯抜け状ではなく、延長方向に密に打設する構成も本発明の範囲に含まれる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本実施形態において、矢板による軟弱地盤の側方変形防止の原理を説明するための図である。 本実施形態における矢板及びタイロッドの設計指針を説明するための図である。 模型実験における地盤の側方変形の測定結果を示す図である。 模型実験における地盤沈下量の測定結果を示す図である。

符号の説明

１０ 軟弱地盤
１２ 既設盛土
１４ 追加盛土
１６，１８ 矢板
２０ タイロッド

Claims (3)

1. 軟弱地盤上の既設盛土に追加盛土を造成するにあたり前記軟弱地盤の地盤変状を抑制するための矢板構造であって、前記既設盛土の、前記追加盛土を造成する側の法尻位置、及び、前記追加盛土の法尻位置に、互いに対向する矢板の対を軟弱層の途中の深さまで打設し、これら矢板の上端部をタイロッドで互いに連結したことを特徴とする矢板構造。
2. 前記矢板はその延長方向に間隔を開けて歯抜け状に打設されていることを特徴とする請求項１記載の矢板構造。
3. 軟弱地盤上の既設盛土に追加盛土を造成するにあたり前記軟弱地盤の地盤変状を抑制するための矢板構造の施工方法であって、前記追加盛土の造成に先立って、前記既設盛土の、前記追加盛土を造成する側の法尻位置、及び、前記追加盛土の造成予定位置の法尻位置に、互いに対向する矢板の対を軟弱層の途中の深さまで打設し、これら矢板の上端部をタイロッドで互いに連結した後、前記追加盛土を造成することを特徴とする矢板構造の施工方法。

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