JP4716134B2 - Slope stabilization method - Google Patents
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Description
本発明は、盛土斜面、切り土斜面等の斜面を安定化するための安定化工法に関する。 The present invention relates to a stabilization method for stabilizing slopes such as embankment slopes and cut slopes.
斜面の安定化工法としては、地盤に削孔した孔内に鉄筋を挿入すると共に、硬化材グラウトを注入して鉄筋を地盤に定着させる鉄筋補強土工法、ケーシングを用いて地盤に削孔した後、ケーシング内にアンカーを挿入して、前記ケーシングを引抜き、しかる後に孔内に硬化材グラウトを注入してアンカーを地盤に定着させるグランドアンカー工法が従来より知られている。 The slope stabilization method includes inserting a reinforcing bar into the hole drilled in the ground, and injecting hardened material grout to fix the reinforcing bar to the ground, and drilling in the ground using a casing Conventionally, there has been known a ground anchor method in which an anchor is inserted into a casing, the casing is pulled out, and then a hardening material grout is injected into a hole to fix the anchor to the ground.
しかしながら、上記鉄筋補強土工法によれば、小径(20〜30mm程度)の鉄筋を使用することに加え、削孔径、削孔長共にかなり小さく(削孔径:40〜60mm程度、削孔長:5m程度)、グラウト定着層の厚さもわずかとなり、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力はそれほど期待できず、小規模の斜面安定化対策に限定されるという問題があった。また、上記グランドアンカー工法によれば、引張りに対する耐力は十分となるものの、曲げおよびせん断に対する耐力は期待できず、その上、アンカーに大きなプレストレスを付与するため、支圧板として剛性の高い大型の法枠や十字ブロックが必要となり、それらの打設に多くの工数と時間とを要して施工が面倒になるという問題があった。 However, according to the above reinforcing bar reinforced earth method, in addition to using a small diameter (about 20 to 30 mm) reinforcing bar, both the drilling diameter and the drilling length are considerably small (drilling diameter: about 40 to 60 mm, drilling length: 5 m). Degree), the thickness of the grout fixing layer is also small, and the resistance to tension, bending, shearing, etc. cannot be expected so much, and there is a problem that it is limited to a small-scale slope stabilization measure. In addition, according to the above ground anchor method, the tensile strength is sufficient, but the resistance to bending and shear cannot be expected, and in addition, a large prestress is imparted to the anchor, so that the bearing plate has high rigidity and large size. Legal frames and cross blocks are required, and it takes a lot of man-hours and time to place them.
そこで最近、上記鉄筋補強土工法やグランドアンカー工法に代わる斜面安定化工法の開発が推し進められている。例えば、特許文献1には、100〜300mmの小口径の逆止弁付き鋼管を地中に貫入した後、該鋼管の内部から前記逆止弁を開いて該鋼管の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入して、該鋼管を定着させる工法が開示されている。また、特許文献2には、先端部に回転具(螺旋状回転翼)を設けると共に、安定処理材(硬化材グラウト)の噴射口を設けた補強材(鋼管)を、前記噴射口から安定処理材を噴射させながら地盤中に回転圧入し、補強材の周囲に柱状の安定処理層(定着層)を形成してアンカーとする工法が開示されている。これら工法によれば、鋼管が周囲の定着層と一体となって引張り、曲げ、せん断等に対する大きな耐力を発揮するので、斜面の安定化に大きく寄与するものとなる。
Therefore, development of a slope stabilization method that replaces the above-mentioned reinforcing steel reinforcement method and ground anchor method has been promoted recently. For example, in
ところで、斜面の崩壊は、浸透水や湧水等の地下水によって地中の移動層(主働領域)がゆるむことにより起こることが多く、特に盛土斜面でその傾向が顕著なる。そして、この地下水に起因する斜面崩落に関しては、上記した新たな工法によっても十分な対策とならず、このため、地下水の多い斜面特に盛土斜面の補強に際しては、別途、水抜き工を施工する必要があり、その分、施工期間の延長並びに施工コストの上昇が避けられないようになる。 By the way, the slope collapse often occurs when the underground moving layer (main active area) is loosened by groundwater such as seepage water or spring water, and the tendency is particularly prominent on the embankment slope. In addition, the slope collapse caused by this groundwater is not a sufficient measure even by the above-mentioned new construction method. Therefore, it is necessary to construct a drainage work separately when reinforcing slopes with a lot of groundwater, especially embankment slopes. As a result, extension of the construction period and increase in construction cost are unavoidable.
なお、例えば、特許文献3には、地中にオーガ先端から固結材を吐出させながら掘進して補強柱体を構築し、この補強柱体内に先端に集水孔を有する中空芯材を挿入して、その先端部を地中に突出させ、芯材を通じて排水する斜面補強工法が記載されている。しかし、この工法によれば、中空芯材の周囲に不透過の補強柱体が配置されるため、補強柱体の先端側からだけの水抜きとなり、上記地下水に起因する斜面の崩落対策としては不十分である。 For example, in Patent Document 3, a reinforcing column body is constructed by digging while discharging the consolidated material from the tip of the auger into the ground, and a hollow core material having a water collecting hole at the tip is inserted into the reinforcing column body. And the slope reinforcement construction method which makes the front-end | tip part protrude in the ground, and drains through a core material is described. However, according to this construction method, since the impervious reinforcing pillars are arranged around the hollow core material, water is drained only from the front end side of the reinforcing pillars, and as a countermeasure against the collapse of the slope caused by the groundwater, It is insufficient.
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力確保が十分であることはもちろん、地下水に起因する斜面の崩落対策としても十分な斜面の安定化工法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described technical background, and the problem is that it is sufficient to secure the yield strength against tension, bending, shearing, etc., and as a countermeasure against slope collapse caused by groundwater. Is to provide a sufficient slope stabilization method.
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも先端部及び後端部に螺旋状回転翼を設けた小口径の逆止弁付き鋼管と、ドレーン管として機能する小口径の孔明き鋼管とを用意し、前記逆止弁付き鋼管に前記孔明き鋼管を継ぎ足しながら両鋼管を地中に回転圧入して、該逆止弁付き鋼管を地中内の不動層に貫入させると共に、該孔明き鋼管を前記不動層の上部の移動層に位置させ、しかる後、前記逆止弁付き鋼管の内部から前記逆止弁を開いて該鋼管の周りの地中に硬化材グラウトを加圧注入し、前記逆止弁付き鋼管の後端部に設けた螺旋状回転翼を、硬化材グラウトの移動層側への流動を抑える遮蔽板として用い、前記逆止弁付き鋼管を前記不動層に定着させることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a steel pipe with a small diameter check valve provided with a spiral rotor blade at least at the tip and rear ends, and a small diameter perforated steel pipe that functions as a drain pipe The steel pipe with check valve is inserted into the ground layer while the steel pipe with check valve is inserted into the underground immovable layer by rotating and press-fitting both steel pipes into the ground while adding the holed steel pipe to the steel pipe with check valve. It is located in the moving layer above the immovable layer, and then the check valve is opened from the inside of the steel pipe with the check valve to inject the hardened material grout into the ground around the steel pipe, and the reverse A spiral rotor blade provided at the rear end of a steel pipe with a check valve is used as a shielding plate for suppressing the flow of the hardened material grout to the moving layer side, and the steel pipe with a check valve is fixed to the non- moving layer. And
このように行う斜面の安定化工法においては、逆止弁付き鋼管を不動層まで貫入し、その周りに硬化材グラウトを加圧注入して該鋼管を不動層に定着させるので、引張り、曲げ、せん断等に対して大きな耐力を発揮する。また、地下水の影響でゆるみが生じ易い移動層にはドレーン機能を有する孔明き鋼管を位置させるので、地下水が該孔明き鋼管を通じて外部へ排水され、地下水の影響で移動層がゆるむこともなくなる。
しかも、上記逆止弁付き鋼管の後端部または孔明き鋼管の先端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、硬化材グラウトの移動層側への流動を抑える遮蔽板として用いることで、硬化材グラウトが孔明き鋼管の周りに浸入するのが抑えられるので、孔明き鋼管のドレーン機能が損なわれることはなくなる。
In the slope stabilization method performed in this way, the steel pipe with a check valve penetrates to the fixed layer, and the steel pipe is fixed to the fixed layer by injecting the hardened material grout around it. Demonstrates great strength against shear. In addition, since a perforated steel pipe having a drain function is positioned in the moving layer where loosening is likely to occur due to the groundwater, groundwater is drained to the outside through the perforated steel pipe, and the moving layer is not loosened due to the influence of groundwater.
Moreover, by providing a spiral rotary blade at the rear end of the steel pipe with check valve or at the front end of the perforated steel pipe, the rotary blade is used as a shielding plate for suppressing the flow of the hardened material grout to the moving layer side. Since the hardened material grout is prevented from entering around the perforated steel pipe, the drain function of the perforated steel pipe is not impaired.
本発明において、前記逆止弁付き鋼管の後端部の螺旋状回転翼に代えて、前記孔明き鋼管の先端部、または、前記逆止弁付き鋼管と前記穴明き鋼管とを連結するカップリングに、螺旋状回転翼を設けることとしてもよい。この場合にも、該回転翼を、硬化材グラウトの移動層側への流動を抑える遮蔽板として用いることで、硬化材グラウトが孔明き鋼管の周りに浸入するのが抑えられるので、孔明き鋼管のドレーン機能が損なわれることはなくなる。In this invention, it replaces with the spiral rotary blade of the rear-end part of the steel pipe with a non-return valve, or the front-end | tip part of the said perforated steel pipe, or the cup which connects the said steel pipe with a non-return valve and the said perforated steel pipe It is good also as providing a spiral rotary blade in a ring. Also in this case, since the rotating blade is used as a shielding plate for suppressing the flow of the hardened material grout to the moving layer side, the hardened material grout can be prevented from entering around the perforated steel pipe. The drain function is not impaired.
本発明において、上記逆止弁付き鋼管および孔明き鋼管としては、100mm以下の小口径のものを用いるのが望ましい。これは、盛土斜面は、一般的に狭隘な環境に存在することが多く、小型の施工機械による施工を可能にするためである。ただし、口径があまり小さいと、曲げ耐力、せん断耐力が不足するので、小さくても70mmとするのが望ましい。 In the present invention, it is desirable to use a steel pipe with a check valve and a perforated steel pipe having a small diameter of 100 mm or less. This is because the embankment slope is generally present in a narrow environment and enables construction by a small construction machine. However, if the diameter is too small, bending strength and shear strength are insufficient, so it is desirable that the diameter be 70 mm at the smallest.
本発明はまた、孔明き鋼管の後端部に螺旋状回転翼を設け、該回転翼を、斜面の表面を押える支圧板として用いるようにしてもよい。この場合は、別途支圧板を設ける工程が不要になるので、施工コストが低減する。 In the present invention, a spiral rotary blade may be provided at the rear end portion of the perforated steel pipe, and the rotary blade may be used as a bearing plate for pressing the surface of the slope. In this case, a process of providing a separate bearing plate becomes unnecessary, so that the construction cost is reduced.
本発明に係る斜面の安定化工法によれば、引張り、曲げ、せん断等に対する耐力確保が十分であることはもちろん、地下水に起因する斜面の崩落対策としても十分となり、地下水の多い斜面特に盛土斜面の補強に向けて極めて有用となる。 According to the slope stabilization method according to the present invention, it is not only sufficient to ensure the proof strength against tension, bending, shearing, etc., but also as a countermeasure against slope collapse due to groundwater, especially slopes with a lot of groundwater, especially embankment slopes. It will be extremely useful for reinforcement of steel.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る安定化工法を実施した後の斜面の状態を示したものである。本実施の形態は、盛土斜面1を対象になされたもので、同図には、盛土斜面1の法面2から地中に打設された複数の抑止杭10が示されている。盛土斜面1は、その法面2の背後にすべり面Aを有し、該すべり面Aよりも深い側が不動層(定着領域)B、該すべり面Aよりも法面2側が移動層(主働領域)Cとなっている。各抑止杭10は、水平軸Lに対して所定の角度θ(θ=0〜30度)だけ傾斜する状態で、前記すべり面Aより十分深く打設されている。
FIG. 1 shows the state of the slope after the stabilization method according to the present invention is implemented. The present embodiment is intended for the
図2および図3にも示すように、各抑止杭10は、管壁に円周方向および軸方向に等配して多数の逆止弁11を設けた逆止弁付き鋼管12と同じく管壁に円周方向および軸方向に等配して多数の開口13を設けた孔明き鋼管14とをカップリング15を介して連結した中空杭体16と、この中空杭体16を構成する逆止弁付き鋼管12の周りに形成されたグラウト定着層17とからなっている。中空杭体16は、逆止弁付き鋼管12と孔明き鋼管14との境界部分(カップリング15)がほぼすべり面A上に位置するように地中に打設され、これによって逆止弁付き鋼管12はその全体が前記浮動層B内に配置され、かつ孔明き鋼管14はその全体が移動層C内に配置されている。本実施形態において、逆止弁付き鋼管12並びに孔明き鋼管14としては、口径が70〜100mmの小口径鋼管が用いられている。また、逆弁付き鋼管12としては、その軸方向に多数の節18を有する節付き鋼管が用いられている。
As shown also in FIG. 2 and FIG. 3, each
ここで、孔明き鋼管14の開口13は、細長い矩形の孔となっている。この開口13は、一例として、幅1〜3mm程度、長さ14mm程度の大きさとなっており、これにより開口13から鋼管14内への土砂の浸入は阻止されるが、水の浸入は許容されるようになっている。すなわち、孔明き鋼管14はドレーン管として機能するようになっている。
Here, the opening 13 of the perforated
本実施形態において、上記逆止弁付き鋼管12には、その先端部と後端部との二箇所に螺旋状回転翼19A、19Bが設けられ、一方、孔明き鋼管14には、その後端部に同様の螺旋状回転翼19Cが設けられている。各回転翼19A〜Cは、鋼管12、14の外径に比して十分大きな直径(一例として、鋼管径の1.5〜3.0倍)となるようにその大きさが設定されている。また、各回転翼19A〜Cは、各鋼管12、14の時計方向への回転に応じて地中に食込むようにその螺旋向きが設定されている。
In the present embodiment, the
本安定化工法の実施に際しては、盛土斜面1の周辺の段部3に図示を略す施工機械を乗入れ、先ず、逆止弁付き鋼管12を先頭に、これを盛土斜面1の法面2から地中に回転圧入し、逆止弁付き鋼管12が適当深度貫入したところで、カップリング15を介して孔明き鋼管14を継足し、その回転圧入を続ける。このとき、逆止弁付き鋼管12の先端部に設けた螺旋状回転翼19Aの食込みにより各鋼管12、14(中空杭体16)の回転圧入が進行するので、土砂の排出はなく、したがって、排土処理は不要になる。また、各鋼管12、14は小口径鋼管(口径70〜100mm)となっているので、施工機械は小型のもので足り、したがって、施工機械を乗入れる段部3は幅の狭い小段でもよく、狭隘な環境でも無理なく施工を行うことができる。
In carrying out this stabilization method, a construction machine (not shown) is placed in the stepped portion 3 around the
そして、先頭の逆止弁付き鋼管12のほぼ全長が盛土斜面1の不動層B内に貫入したら、中空杭体16の回転圧入を停止し、図4に示すように逆止弁付き鋼管12の内部に注入機20を挿入する。この注入機20は、シングルパッカーと呼称されるもので、空気圧により膨出する1つの膨出体21と吐出ノズル22とを備えており、膨出体21には地上の圧縮空気源から延ばしたエアホース23が、吐出ノズル22には地上のグラウト供給源から延ばしたグラウト管24がそれぞれ接続されている。
And if almost the full length of the
上記注入機20は、最初、逆弁付き鋼管12の先端部付近まで挿入し、その位置でエアホース23を通じて膨出体21に圧縮空気を送ってこれを膨出させ、逆止弁付き鋼管12に対してその位置を固定する。続いて、グラウト管24を通じて吐出ノズル22にグラウトセメントミルク、セメントモルタル等の硬化材グラウトを圧送する。すると、この硬化材グラウトは、吐出ノズル22から吐出して鋼管12の先端部に充填され、その圧力で、充填域に対応する逆止弁11が開いて硬化材グラウトが逆止弁付き鋼管12の周辺へ放射状に噴出し、鋼管12の周りの地中に加圧注入される。
The
このようにして、逆止弁付き鋼管12の周りには、周辺土砂と硬化材グラウトとが混合した前記グラウト定着層17が形成され、このグラウト定着層17は、注入機20を、逆止弁11の配列ピッチに相当するピッチで引上げながら、前記硬化材グラウトの吐出を繰返すことで次第に上方へ拡大する。このとき、逆止弁付き鋼管12の後端部には螺旋状回転翼19Bが存在するので、該回転翼19Bによって移動層C側、すなわち孔明き鋼管14の周りへの硬化材グラウトの浸入が抑えられ、この結果、孔明き鋼管14の開口13が硬化材グラウトによって閉塞されることはなくなる。したがって、該回転翼19Bは、硬化材グラウトの移動層C側への流動を抑える遮蔽板として機能している。
In this way, the
上記した硬化材グラウトの加圧注入は、逆止弁付き鋼管12のほぼ全長わたって実施し、これにより逆止弁付き鋼管12のほぼ全長がグラウト定着層17を介して盛土斜面1の不動層Bに強固に定着され、中空杭体16とグラウト定着層17とが一体となった抑止杭10の打設が終了する。このように打設された抑止杭10は、先頭側の逆止弁付き鋼管12がグラウト定着層17を介して盛土斜面1の不動層(定着領域)Bに定着されかつ大径の螺旋状回転翼19Aによって抜け方向に拘束されているので、引張り、曲げ、せん断等に対して大きな耐力を発揮するものとなる。本実施形態においては特に、逆止弁付き鋼管12として外周面に節18を有する節付き鋼管を用いているので、該鋼管12の引抜抵抗が増大し、抑止杭10の支持力はより一層増大する。
The above-described pressure injection of the hardened material grout is carried out over almost the entire length of the
一方、盛土斜面1の移動層(主働領域)Cには、ドレーン管として機能する孔明き鋼管14が埋設されているので、浸透水や湧水等の地下水は開口13から鋼管14内に流入し、該鋼管14内を通して外部へ排出される。したがって、地下水によって移動層Cがゆるむことはなくなり、盛土斜面1の崩落が未然に防止される。本実施形態においては特に、中空杭体16を水平軸Lに対してわずかの傾斜角度(0〜30度)で傾斜させているので、孔明き鋼管14を通じて円滑に排水が進み、移動層Cのゆるみはより一層抑制される。
On the other hand, since a
ここで、孔明き鋼管14は、その後端部に設けた螺旋状回転翼19Cが土中にわずか埋込まれるようにその長さが設定されており、これにより該回転翼19Cは、盛土斜面1の法面2を押える支圧板として機能し、この結果、移動層Cからの土砂の抜け出しが防止され、盛土斜面1はより一層安定する。換言すれば、別途支圧板を設ける工程が不要になり、その分、施工コストが低減する。
Here, the length of the perforated
なお、上記孔明き鋼管14の開口13は、土砂の流入を防ぐフィルタを付設した構造としてもよく、この場合は、開口13の大きさ、形状は任意である。また、この孔明き鋼管14は、鋼管と同等の強度を有する他のドレーン管に代えることができる。
In addition, the
また、上記実施形態においては、逆止弁付き鋼管12に対し、その先端部と後端部とに螺旋状回転翼19A、19Bを設けたが、後端側の螺旋状回転翼19Bは、逆止弁付き鋼管12に代え、孔明き鋼管14の先端部またはカップリング15に設けるようにしてもよいものである。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態においては、硬化材グラウトを加圧注入する注入機20として、1つの膨出体21を備えたシングルパッカーを用いたが、該注入機20としては、2つの膨出体を備えた、いわゆるダブルパッカー形式のものを用いてもよいものである。この場合は、2つの膨出体の間の空域が圧力室となり、この圧力室を経て硬化材グラウトが逆止弁11から噴出されることになる。
Furthermore, in the said embodiment, although the single packer provided with one bulging body 21 was used as the
1 盛土斜面
2 法面
10 抑止杭
11 逆止弁
12 逆止弁付き鋼管
13 開口
14 孔明き鋼管
16 中空杭体
17 グラウト定着層
19A〜C 螺旋状回転翼
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