JP5074155B2 - 盛土崩落防止工法 - Google Patents

Description

本発明は既設盛土に好適な盛土崩落防止工法に関し、より詳細には簡易な施工で以って盛土表層の崩落を防止できる盛土崩落防止工法に関する。

新設盛土に対する表層崩落防止工法として軽量法枠工法が一般に用いられている。
この軽量法枠工法とは、コンクリート二次製品、木材、廃プラスチックのリサイクル品等からなる梁体を、盛土法面上に格子枠状に組み上げることにより、盛土法面を小ブロックに分け、降雨による集中流下水の発生を防いで盛土表面の浸食防止を図るものである。
面的な浸食を防ぐことにより、雨裂浸食の発生、およびその拡大による盛土法面の不安定化を防ぎ、法面の安定と保護を図る梁体のなかには、排水構造を有するものも知られている。

既述した軽量格子枠工法は、梁体を人力により組み上げるために多大の労力を要し、機械化、省人化、省力化という時流に逆行する。
また、盛土法面は平らな箇所だけでなくカーブ箇所もあり、直線的な規格品では細やかな対応が困難であることも、現在その施工例が減っている大きな要因のひとつになっている。

軽量格子枠工法を施しても盛土は経年変化により老朽化して表層に緩みが発生する。表層の緩みは法面の部分的な崩壊や抜け落ちを誘発する。
このような将来の老朽化を見越して表層の崩壊や抜け落ちを防止するには、盛土の深層まで到達する長さのロックボルトやグラウンドアンカーを併用する必要があるが、この崩落防止工は施工コストが極めて高くつくといった問題がある。

また、新設盛土法面の浸食防止を図る他の工法として、植生工の一種である種子散布工法が知られている。
この工法は、発芽や生育の速い牧草の種子と副資材を用水中に分散させ、ポンプを用いて盛土法面の表面に散布することで、急速に法面の緑化を図り、法面を被覆した植物体によって雨滴による法面の浸食を防ぎ、併せて、植物根系の土壌緊縛力を活用して表流水による法面の浸食を防ぐ工法である。

既述したこれらの工法は、新設盛土を対象とするものである。
軽量法枠工の既設法面への適用を想定した場合、植生の根茎を除去しつつ施工しなければならず、施工に多大の労力と時間を要するため、既設法面へ適用することが困難である。

また、植生がなされている盛土法面に対して、新たに植生工を実施するためには、すでに生育している植物を剥ぎ取る必要があり、公知の植生工を既設法面に適用することも難しい。

また、新設・既設を問わず盛土の法面を対象とした侵食防止工法としては、法面前面をモルタル等で覆う法覆工が古くから知られているが、沈下によるクラックの発生、背面の吸い出しによる空洞化等の問題があり、その採用事例は極めて少ない。

さらにまた、既設盛土法面に対する表層崩落防止工法として、切土法面において多用される簡易吹付枠工や、吹付枠工が用いられることがあるが、盛土法面の沈下などの変形に対する追随性を持たないためにクラックが生じたり、梁の下が侵食される等の問題があり、好ましいものではない。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、既設盛土法面の変状を待ち受けて支持することにより、盛土表層の崩落防止効果を長期間に亘って保証できる、盛土崩落防止工法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、力学的な評価が可能な盛土崩落防止工法を提供することにある
さらに本発明の他の目的は、部分的な変状を簡易な計測により察知し、追加補強可能な盛土崩落防止工法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、施工の簡略化を図って工費と工期の削減が可能な盛土崩落防止工法を提供することにある。

上記した課題を解決するため、本願の第１発明は、既設盛土に設置した複数のアンカーと、各アンカーの基端に接続した複数の受圧板を使用して既設盛土の法面表層の崩落を防止する工法であって、前記アンカーが先端に拡翼可能な翼体を具備した鶴翼式のアンカーであり、既設盛土に打設して貫入した前記アンカーの翼体を拡翼して地中に直接定着する工程と、前記アンカーの基端に設置した受圧板を締め付けて地山となじませる工程とにより構成し、前記アンカーから反力を得た受圧板により既設盛土の法面表層の変状土塊を待ち受けて支持することを特徴とする、盛土崩落防止工法を提供する。
本願の第２発明は、前記第１発明において、複数のアンカーの基部の間、または複数の受圧板の間を力伝達部材で連結して、既設盛土の法面表層の変状土塊を複数のアンカーと複数の受圧板とにより分散支持することを特徴とする、盛土崩落防止工法を提供する。
本願の第３発明は、前記第１発明において、前記アンカーが支線用アンカーであることを特徴とする、盛土崩落防止工法を提供する。

本発明は次の特有の効果を得ることができる。
（１）従来工法では実施が困難であった既設盛土の表層崩壊を簡易な手法によって低コストで防止することができる。
（２）簡易なアンカーと受圧板を使用するだけで、アンカーとアンカーの間に位置する盛土法面の崩落や抜け落ちを抑制できるから、従来工法と比較して施工の簡略化が図れて、工費と工期の大幅削減が可能となる。
（３）本発明は既設盛土の表層を硬質部材で覆い浸食防止や表層崩落を防止するものではなく、受圧板とアンカーの定着部との間で土砂を待ち受けて支持（拘束）するものである。
したがって、土砂の拘束範囲が広くなるだけでなく、既設盛土の表層の弛み防止効果に対する信頼性を長期間に亘って保証することができる。
（４）複数のアンカー間や複数の受圧板の間を相互に連結することにより、法面の部分的な押し出し変状による変形力を、相互に連結関係にある複数のアンカーと受圧板とにより分散して効果的に支持することができる。
そのため、ロックボルト、アンカー工のような大がかりで高価な方法を用いなくとも、簡易なアンカーで以って盛土法面の抜け落ちを抑制できると同時に、盛土法面全体としての安定性を確保できる。
（５）アンカー耐力と受圧板の支圧面積を把握できるので、既設盛土の崩落防止性能を力学的に評価することが可能となる。
（６）アンカーの翼体を土中で鶴翼して直接定着させることができるため、施工が簡便であり、アンカーの締め付けを直ちに行なうことができる。
（７）トルクレンチを用いて締め付け受圧板と地山のなじみを図るため、従来工法では対応が困難であった、軟質盛土の法面沈下による変形に追随させることができる。
（８）トルクレンチを用いて締め付けできるため、盛土法面の変状を容易に確認することができるとともに、変状箇所が確認された場合は最適な対策を選択して迅速に対処することができる。

［実施の形態１］
以下、図１〜８を参照しながら本発明に係る実施の形態１について説明する。

（１）位置出し、刈り払い（図２）
アンカーの打設位置を定め、既設盛土Ｇに生えている既存植生を刈り払う。

（２）アンカー打設工（図２）
従来工法ではボーリングしたアンカー孔内にアンカーテンドンを挿入して定着したグラウンドアンカーやロックボルトを反力源としていた。
これらの工法は、グラウト材が固化しないと締め付けができず、施工手順が多く、施工時間を短縮することは困難であった。
これに対して本発明では、簡易な鶴翼式のアンカー１０を使用する。
鶴翼式のアンカー１０を使用するのは、設置直後に支圧版を締め付けできて工期の短縮を図ることと、アンカー機能だけでなく、引抜き方向と直交する方向に対する土砂との接触面積を増して、変形しようとする土砂の待ち受け支持機能を付与するためである。

鶴翼式のアンカー１０は、アンカー先端部に拡翼可能な単数又は複数の翼体１１を具備していて、貫入時は翼体１１を閉じていて、アンカーの基端側からの遠隔操作によりアンカー先端部で複数の翼体１１を拡翼できる公知の鶴翼式アンカーを適用できる。
小型で鶴翼式のアンカー１０を使用するのは、アンカー１０とその設置機材の現場への搬入性と設置作業性を改善するためである。

鶴翼式のアンカー１０としては、コストや作業性等を配慮すると、支線用アンカーとして広く知られているミニテーアンカー等が好適である。
ミニテーアンカーは二枚の翼体１１に分岐して接続する操作用棒体と、定着用の棒体の２本の鋼棒を有し、操作用棒体を牽引操作することで閉じられていた二枚の翼体１１が外方に拡翼する構造になっている。
貫入操作と拡翼操作はアンカー１０に差し込んだガイドパイプ１６をロッドハンマで叩くだけで、穴掘りの手間をかけずに貫入・拡翼できる。
また定着用の棒体の基端はリング１２が形成されている（図４参照）。
一般にミニテアンカーの使途は園芸用ハウス等の固定に限られていたが、本発明のように土木分野で特に待ち受け型補強資材として用いられた例は皆無である。
尚、市販のミニティーアンカーは全長が１ｍと１．５ｍの２タイプだけであるが、鋼棒の長さを変えてアンカー１０の全長を変更することは簡単である。

アンカー１０はミニティーアンカーに限定されず、地表側からの遠隔操作によって地中で翼体１１を拡翼できる構造であればよい。
またアンカー１０は、非拡翼式の定着部を有する公知のアンカーを適用する場合もある。

既設盛土Ｇの法面の複数箇所に所定の間隔を隔てて縦横方向に沿って複数のアンカー１０を所定の深度（１ｍ〜１．５ｍ）まで打設する。
本発明で使用するアンカー１０は深層の滑りに対して対応することを目的としていない。
多数の盛土法面の崩落現場を検証したところ、老朽化した法面の崩落の大半は１ｍ以内の浅い範囲で、しかも局所的に生じていることが判明した。
そこで、本発明では過去の崩落深度に対処できる長さの短いアンカー１０を使用することした。
具体的には、公知のＳＨ型貫入試験機を使用して予め把握した既設盛土Ｇの潜在すべり面を考慮して、アンカー１０の全長を適宜選択することが望ましい。

（３）翼体の拡翼（図３）
その後に、鶴翼操作用棒体を操作する等してアンカー１０の先端部の閉じられていた翼体１１を側方へ拡翼して地中に定着する。
翼体１１が拡翼することでアンカー１０の引抜き抵抗が大きくなる。

またアンカー１０の引き抜き抵抗は、一本のアンカー１０が具備する翼体１１の形成数と翼体１１の面積に比例して大きくなる。

（４）受圧板の設置工（図４，５）
アンカー１０の先端部の拡翼後、アンカー基部に受圧板２０を設置し、受圧板２０をアンカー１０の基端側と固定する。

受圧板２０は既設盛土Ｇの法面の変形を待ち受けて支持するための剛性板で、その中央にはアンカー１０に定着するための貫通孔２１を有する。
受圧板２０はコンクリート、硬質樹脂等のプレキャスト製品を使用できる。
受圧板２０の平面形状や大きさについて特に制約はないが、アンカー１０の翼体１１による土砂の受圧面積等を考慮して適宜選択するものとする。

また受圧板２０はプレキャスト製に限定されず、鋼鈑や型枠などを用いて現場で構築するタイプであってもよい。

図４に受圧板２０とアンカー１０の基端側の固定構造例を示す。
すなわち、アンカー１０の基端のリング１２にフックボルト等の延長棒１３を接続して延長し、受圧板２０の貫通孔２１に挿通させて受圧板２０の表面側に突出した延長棒１３のボルト部にナット１４を取り付けてアンカー１０の基端に受圧板２０を接続する。
さらに、受圧板２０が地山になじむまでナット１４を締め付ける。ナット１４の締結にあたっては、トルクレンチ等を使用し一定荷重に締め付けておくとよい。

図５に示すように、ナット１４の締め付けに伴い、地中の拡翼した翼体１１は既設盛土Ｇの二点差線で示す範囲の土砂に押圧力（抜き取り抵抗力）が作用し、受圧板２０にも二点差線で示す範囲の土砂に押圧力（圧着力）が作用する。

（５）力伝達材による連結（図５，６）
部分的な崩落による押し出しを、周辺のアンカー１０に伝達して分散を図るために、力伝達材３０により複数のアンカー１０の基部間を相互に連結する。
複数のアンカー１０の基部間の相互の連結は、例えばワイヤーロープや鋼材、アラミド等の高強度繊維製ロープを用いて行うことができる。
これらの力伝達材３０は、帯状であってもよい。
本例では図４に示すように、延長棒１３のボルト部に係留用のリング付きナット１５を取り付け、該リング付きナット１５を利用して複数のアンカー１０の基部間を複数の力伝達材３０で連結する場合について説明するが、力伝達材３０の連結手段は公知の各種連結手段を適用できる。

また連結対象は必ずしもアンカー１０に限定されるものではなく、図８に示すように複数の支圧板２０の間を力伝達材３０により相互に連結してもよい。
また、力伝達材３０を使用したアンカー１０または支圧板２０間の連結方向は、縦方向、または横方向の連結のみであってもよい。

（６）植生工
必要に応じて、既設盛土Ｇの上面に土砂を吹き付けて、或いは植生マットを敷設して植生する。
植生工は上記した形態に限定されず、各種の公知の植生工法が適用可能である。

（７）既設盛土の崩落抑止メカニズム
従来の「剛構造」の設計思想は、最も危険な箇所を代表値として捉え、その値を基準として法面全面を力により押さえ込もうとするものである。
そのため「剛構造」の強度設計が過剰となり、しかも耐用年数を越えると一挙に「剛構造」の力が解放されて大規模な災害となる。耐用年数到達前に「剛構造」を取り壊す場合も同様である。

本発明は、受圧板２０が地山になじむ程度まで締め付けてはいるが、拡翼した翼体１１と受圧板２０との間に位置する土砂を強制的に締め付け、この締め付け力だけで斜面の安定を図るものではない。
本発明は従来までの「剛構造」の設計思想を改め、力を受け流す「柔構造」の設計思想に基づくものである。

本発明は、全体を力で押さえ付けるのではなく、既設盛土Ｇの表層が局所（部分）的に崩壊することを想定しておき、局所的な崩壊が生じようとしたときには、図５に示すようにアンカー１０で反力を得た単独の受圧板２０の待ち受け支持力により待ち受け支持することにより崩落を抑制し、さらに図７に示すように単独の受圧板２０による支持力を超えた崩壊が生じようとしたときは、力伝達材３０を通じて周囲のアンカー１０と受圧板２０に力を分散させて待ち受け支持することにより崩落を抑制するようにしたものである。
そして、その崩落を抑制した局所のみにアンカー１０の追加施工等の別途の対策工を施して、全体として盛土法面の安定効果を自足させようとするものである。

換言すると本発明は、既設盛土Ｇの表層の変状土塊を待ち受けて支持できるように、鶴翼式のアンカー１０と受圧板２０とを使用して、既設盛土Ｇの表面から所定の表層厚の土砂を土中の内部と表面の両側から軽く締め付けるようにしたものである。
したがって、既設盛土Ｇの表層の弛みによる変状を待ち受けて支持（拘束）することが可能となる。
しかも既設盛土Ｇの表層の弛みは、鶴翼式のアンカー１０に反力を得て受圧板２０の単独で支持し、または力伝達材３０を介して周囲のアンカー１０と受圧板２０に分散させて支持することが可能となる。

また本発明は、既設盛土Ｇの表層の変状土塊を待ち受け支持（拘束）するものであるから、トルクレンチを用いた簡便な定期点検を行うことにより、既設盛土Ｇの地山の変状に関する情報を得ることができる。
そのため、荷重が増加する場合は適宜対策を取ることが可能となる。
一般に盛土法面は安定勾配を確保しもり立てたものであるから、法面の不安定化は部分的な抜け落ちによる限定的なものとなる場合が多い。
本発明に係る工法は、大がかりな仮設を要せず簡便な施行が可能であるから、必要最低限のアンカー１０を既設盛土Ｇの法面に配置し、その後、定期点検を行いつつ変状箇所を確認し、アンカー１０を追加打設することにより盛土法面の安定を図ることが可能となる。

［実施の形態２］
先の実施の形態１では、力伝達部材３０として各種のロープや帯材を用いる場合について説明したが、図９に示すように力伝達部材３０は盛土の表面に敷設した網材やで構成してもよい。
網製の力伝達部材３０としては、盛土法面に馴染み易い菱形金網や厚層金網等の金網や、樹脂やアラミド繊維等の各種素材で編成したロープ製ネットを使用できる。
本例の場合、受圧板２０の設置工程の前に網製の力伝達部材３０を既設盛土Ｇの全面に展開し、アンカーピン等を打設して固定する。
本例は新設盛土の崩落防止に効果的である。

［実施の形態３］
既述した実施の形態１では図５に示すように全長が等しい長さのアンカー１０を設置した場合について示したが、全長の異なるアンカー１０の組み合わせとしてもよい。

本例のように、全長の異なるアンカー１０の組み合わせとするとつぎの利点が得られる。
同じ長さのアンカーを打設すると、表層土塊の拘束域が一定の厚さとなるため、底面を滑り面とする滑動が発生しやすいものとなる。
このため、アンカー長を変化させることにより、滑動面に凹凸を形成して滑動し難いものとすることができるといった利点がある。
また本発明は、アンカー１０の基部を拘束することにより、盛土地山の部分的な変状を全体に分散させて受け持とうというものであるから、長さの異なるアンカー１０を併用することにより、その安全性がより高くなる。

［実施の形態４］
図１０に示すように、盛土法面に対するアンカー１０の打設角度を水平に打設することが望ましい。
アンカー１０を水平にすると、法面に作業足場を設けずにアンカー１０の貫入作業を行なうことができる。
さらにアンカー１０の打ち込みに使用したガイドパイプの挿入跡の孔を排水パイプの挿入に有効活用することができる。

［実施の形態５］
図５に示すようにアンカー１０を盛土法面に対して直角に打設する場合は、アンカー１０の打ち込みに使用したガイドパイプの挿入跡に樹木を導入し、ガイドパイプの挿入跡の孔に樹木の根系を誘導するようにしてもよい。
また、地山背面の水分を植物ポンプにより排水させてもよい。
また、ガイドパイプの挿入跡に黒ガス管等を挿入して盛土のせん断力を増すようにしてもよい。
また、ガイドパイプの挿入跡に膨張性の固化材を流し込み、地中で膨張固化させて定着力の増強、盛土地山内部の強度を改善するようにしてもよい。

［実施の形態６］
本発明は、盛土の法面だけでなく、盛土法面平坦部、下面平坦部までアンカー１０を打設し基部を連結することにより、法肩部の表層崩落、法尻部の変形などに対する補強効果を高めることもできる。

盛土にくさび形の直線的な崩落が発生する場合、変形は盛土ののり肩、平坦部に亀裂が発生し崩壊に至る場合が多い。特に、地山との境界部で発生する事が多い。
これとは逆に軟弱な地山の上に盛土を行った場合、法尻部の変形により崩壊へと発展してゆく。
法面上部、下部の平坦部までアンカー１０を打設し基部を連結するならば、例えくさび形崩落が発生したとしても、アンカー１０相互に力の分散を図ることができるため、盛土の崩落を抑制、あるいは、法面の変状が発生する程度にとどめることができ、避難時間の確保、あるいは部分的な補強を行うことによる対策が可能となる。

［実施の形態７］
さらに本発明は公知のアースアンカー工やロックボルト工と併用することも可能である。
本実施の形態にあっては、本発明の工法で以って既述したように表層の緩み土層の崩落防止を図りつつ、アースアンカーやロックボルトで以って深部からの崩壊を抑制することが可能となることは勿論であるが、これにくわえてアースアンカーやロックボルトにも表層の緩み土層の崩落防止効果を期待できるから、アンカー１０の設置間隔を広げて施工コストの削減が可能となる。

［実施の形態８］
また本発明は盛土に限らす、既存の林地等の緩みの生じている表土層を、本工法で崩落防止を図ることも可能である。

以下の条件で本発明に係る盛土法面の崩落防止工法を試験した。

（１）盛土法面
盛土材 ：砂質土盛土
盛土形状 ：３段盛土 延長・約１００ｍ
試験施工箇所：１段、２段法面全面補強箇所 延長各１０ｍ
３段目（最下段部）補強箇所 延長４０ｍ
アンカー打設：打設間隔 １．５ｍ間隔 法面１段に付き３本
打設総数 １５３本
打設深度 １ｍ及び１．５ｍ（呼び長さ）
アンカー仕様：標準引抜力 ９．８ｋＮ（１ｔ）
最大引き抜き力 ２５ｋＮ（２t）

（２）使用材料

（３）盛土表層緩みの調査
湿潤線は、３段法面の最上段は９５ｃｍ、中段６３ｃｍ、最下段２７ｃｍであり、盛土法面下段ほど含水量が高く崩落しやすい状態であった。
ＳＨ型貫入試験の結果、表層部１ｍまでの緩みは著しくＮ値は１〜６の範囲にあり、５０ｃｍまでのＮ値は１〜３と非常に小さいことが判明した（図１１参照）。
これにより、最下段の盛土法面に対し本発明の工法を採用した。

（４）試験結果
台風による豪雨の後、法面の状態を確認したところ、最下段法面の崩壊は抑止できたが、二段目法面に崩落が発生した。
無処理の２段目盛土法面は崩壊したが、２段目盛土法面よりも湿潤線の高い最下段盛土法面の崩落を抑止できたことより、本工法の効果は確認できた。

（５）締め付けの確認
施工３ヶ月後に、受圧板の締め付けを確認した。
全１５３箇所中、締め付け力が増加した箇所が１１箇所、締め付け力が減少した箇所８１箇所、解放された箇所が６１箇所であった。

締め付け力が減少した箇所、解放された箇所は盛土中の浸透圧が減少し沈下した箇所と考えられ、再締め付けによりより安全性が増すこととなる。締め付け力が増加している箇所が崩落危険箇所といえるが極限引き抜き力よりも低い値であり、現時点では拡翼式アンカー単体で盛土法面の安定性が保たれている箇所と判断できる。今後、締め付け力が増加してゆく場合は、部分的な補強を行うこととなる。
受圧版に対する締め付け力を継続的に計測することにより、現場の状況に即応する情報化施工を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る補強を完了した盛土の崩落防止工法のモデル図 アンカーの貫入工程までの説明図 アンカーの翼体を拡翼する工程の説明図 アンカーの基端と受圧板の連結部の拡大図 施工を完了した既設盛土の縦断面図 施工を完了した既設盛土の平面図 既設盛土の崩落防止のモデル図 受圧板間を相互に連結した形態における既設盛土の平面図 力伝達材が網体である実施の形態２に係る説明図 アンカーを水平に設置した実施の形態４に係る説明図 実施例に係るＨ型簡易貫入試験結果（Ｎｄ／ｄｒｏｐ）の説明図

符号の説明

Ｇ・・・・・・既設盛土
１０・・・・・アンカー
１１・・・・・翼体
２０・・・・・受圧板
３０・・・・・力伝達材

Claims (3)

1. 既設盛土に設置した複数のアンカーと、各アンカーの基端に接続した複数の受圧板を使用して既設盛土の法面表層の崩落を防止する工法であって、
   前記アンカーが先端に拡翼可能な翼体を具備した鶴翼式のアンカーであり、
   既設盛土に打設して貫入した前記アンカーの翼体を拡翼して地中に直接定着する工程と、
   前記アンカーの基端に設置した受圧板を締め付けて地山となじませる工程とにより構成し、
   前記アンカーから反力を得た受圧板により既設盛土の法面表層の変状土塊を待ち受けて支持することを特徴とする、
   盛土崩落防止工法。
2. 請求項１において、複数のアンカーの基部の間、または複数の受圧板の間を力伝達部材で連結して、既設盛土の法面表層の変状土塊を複数のアンカーと複数の受圧板とにより分散支持することを特徴とする、盛土崩落防止工法。
3. 請求項１において、前記アンカーが支線用アンカーであることを特徴とする、盛土崩落防止工法。

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