JP5190739B2 - 土留め壁及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物の構築において、地表面より地下空間を掘削形成する際に、鉛直法面の崩落を防止する土留め壁及びその構築方法に関する。

従来、地下空間を掘削形成する際の土留め壁は、図８に示すように背面土圧を支持するために鉛直方向の土留め用壁体１の前面に腹起し２を設置し、対向する土留め用壁体の腹起しとの間に切梁３を設置する構造が一般的であり、この切梁は、中間部分を中間杭４に支持させて縦横に組み立てたものを、深度数ｍ毎に設置している。

しかし、切梁を用いる工法は、切梁が地下構造物を構築する際に大きな支障となり、施工工程が複雑となり、資材を多く要するとともに工期も長くならざるを得ないという問題があった。

このような問題を解決するものとして、切梁の代わりに土留め用壁体の背面側の地中にアンカーを造成し、これによって背面土圧を支持させるものであるが、この工法は土留め用壁体の背面側に障害物がある場合には実施できず、また、地下構造物構築後には、アンカーを撤去しなければならず、その作業に困難を伴うという問題がある。

このような問題を解決するものとして、自立型の土留め壁が開発されている。この種の従来の自立型の土留め壁としては、鉛直方向の土留め用壁体の背面側にバットレスを一体に構築し、そのバットレスの重量と、地盤に対する摩擦抵抗とによって背面土圧に対抗させる構造のものがある（例えば特許文献１）。

また、土留め用壁体の下端下に鉛直方向の地中アンカーを造成し、その地中アンカーに支持させたＰＣ緊張材を、土留め用壁体に対して上下に貫通させ、これを緊張し土留め用壁体上端部に定着させることによって土留め用壁体の弾性を大きくするとともに、地中アンカーによる倒れ止め作用及び土留め用壁体前面側の土中に形成したバットレスによる倒れ止め作用によって背面土圧に対抗させるようにしたものがある（特許文献２）。更に、土留め用壁体の前面にバットレスを構築したものがある（特許文献３）。
特開平４−１７４１２６号公報 特開平１−２１９２１３号公報 特開平７−７１０３６号公報

しかし、上述した従来の自立式の土留め壁において、特許文献１に示されているような鉛直方向の地中アンカー及びこれに指示させた鉛直方向のプレストレスによる場合に、より大きい背面土圧に対応させようとする場合には、深い地中アンカーと大きな緊張力が必要となり、特殊な技術を要し、工費も嵩むという問題がある。

また、特許文献２のように土留め用壁体の背面にバットレスを設置する構造や特許文献３の土留め用壁体の前面にバットレスを構築する構造のものにおいても、自立性を高めようとする場合には、バットレスを大きくする必要があるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、より小さな形状のバットレスを使用し、より大きな自立性、即ち、より大きな背面土圧に対抗することができる土留め壁及びその構築方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、下端が掘削部の床付け面より深く打ち込まれた矢板によって構成された土留め用壁体と、該土留め用壁体の前面側に、該土留め用壁体に沿って上下方向に移動可能なバットレスと、該バットレスを前記土留め用壁体の前面側の地盤に対し、前記土留め用壁体に反力を取って下向きに押し付けるジャッキとを備えてなる土留め壁にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記土留め用壁体の前面に縦向きのバットレスガイドを備え、該バットレスガイドに沿って前記バットレスを上下動可能に装着したことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記バットレスガイドを前記土留め用壁体の前面に水平方向に間隔を隔てて複数備え、その各バットレスガイドに前記バットレスを移動可能に装着するとともに、各バットレス間を結ぶ水平方向の腹起しを備えたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、掘削部を形成する地盤の表面より、地中壁状に矢板による土留め用壁体を構築し、該土留め用壁体の前面側に、これと交差する向きのバットレス挿入穴を掘削形成し、該バットレス挿入穴内にバットレスを挿入し、該バットレスを前記土留め用壁体に反力をとって下向きに押し付けるジャッキを装着し、該ジャッキにより前記バットレスに下向きの加圧力を付与した状態で該土留め用壁体の前面側を所望の深さまで掘削することを特徴とする土留め壁構築方法にある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記地中壁状に構築する土留め用壁体は、鋼管矢板を並べて地中に打設することによって構築し、その鋼管矢板の内の数本置きの鋼管矢板に予めバットレスを該矢板の長さ方向にガイドさせるバットレスガイドを取り付けておき、該バットレスガイドにガイドさせて前記バットレスを降下させることにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項５の構成に加え、前記各バットレスガイドにガイドさせた複数のバットレスを結ぶ水平方向の腹起しを固定し、該腹起しによって連結された各バットレスを、同時に前記ジャッキをもって押し下げることにある。

本発明においては、下端が掘削部の床付け面より深く打ち込まれた矢板によって構成された土留め用壁体と、該土留め用壁体の前面側に、該土留め用壁体に沿って上下方向に移動可能なバットレスと、該バットレスを前記土留め用壁体の前面側の地盤に対し、前記土留め用壁体に反力を取って下向きに押し付けるジャッキとを備えて土留め壁を構成し、該ジャッキにより前記バットレスに下向きの加圧力を付与することによって、床付け面（掘削底面）へ確実にバットレスを着底させ、矢板へ加わる背面土圧を確実に地盤に伝え変形が阻止される。また、背面土圧が作用しても矢板が前面に傾斜変形しないように、適度な反力を事前に与えることができ、形状が従来のバットレスに比べて小さいバットレスによって大きな背面土圧に対する対抗力が得られ、掘削形成した地下空間内をより広く利用することができる。

また、前記土留め用壁体の前面に縦向きのバットレスガイドを備え、該バットレスガイドに沿って前記バットレスを上下動可能に装着したことにより、バットレスが土留め用壁体の表面から離れずに下向きの圧力を地盤に加えることができ、安定性に富んだ構造となる。

更に、前記バットレスガイドを前記土留め用壁体の前面に水平方向に間隔を隔てて複数備え、その各バットレスガイドに前記バットレスを移動可能に装着するとともに、各バットレス間を結ぶ水平方向の腹起しを備えたことにより、複数のジャッキを使用して土留め用壁体全体により均一な水平力を付与することができる。

本発明に係る土留め壁構築方法においては、掘削部を形成する地盤の表面より、地中壁状に矢板による土留め用壁体を構築し、該土留め用壁体の前面側に、これと交差する向きのバットレス挿入穴を掘削形成し、該バットレス挿入穴内にバットレスを挿入し、該バットレスを前記土留め用壁体に反力をとって下向きに押し付けるジャッキを装着し、該ジャッキにより前記バットレスに下向きの加圧力を付与することによって前記土留め用壁体を、その背面土圧に抗する向きの圧力を付加させた状態で該土留め用壁体の前面側を所望の深さまで掘削するようにしたことにより、地下空間の掘削深度に合わせて増加する土留め用壁体に対する背面土圧の変化に応じ、ジャッキによる押圧力を調整することができるとともに、地下空間掘削完了後において土留め用壁体に対する背面土圧が増加した場合にも、これに対応してジャッキによる押し下げ力を増加させることによって対抗力を増加させることができる。

次に本発明の実施するための最良の形態を図面に示した実施例について説明する。

図１、図２は、本発明に係る土留め壁の全体の概略を示しており、図において、符号１０は土留め用壁体であり、１１はバットレス、１２はジャッキである。土留め用壁体１０は、多数の鋼管矢板１３，１３……を地盤中に並べて打ち込むことによって形成されており、その下端は、地下構築物用に掘削した地下空間の床付け面１４より深く地中に打設されている。この鋼管矢板１３は、その面に隣り合う鋼管相互間を縦向きに摺動可能に連結する連結部を一体に備えたものを使用することが好ましい。

土留め用壁体１０を構成している鋼管矢板１３には、その数本おきにバットレスガイド１５が軸方向に一体に設置されている。このバットレスガイド１５は、前述したバットレス１１を上下にスライド可能にガイドするものであり、例えば一対のＬ型鋼を互いに向き合わせて鋼管矢板１３の外周に溶接したものを使用することができる。

各バットレスガイド１５には、バットレス１１が上下方向にのみ移動可能に装着されている。バットレスガイド１５とバットレス１１との嵌合は、例えばフランジ状のバットレスガイド嵌合部（図示せず）をバットレス１１背面両側縁部に突設し、これをバットレスガイド１５の内側に嵌り合わせる構造とすることができる。

バットレス１１の外形形状は、その背面１１ａがバットレスガイド１５に沿わされる鉛直配置となっており、底面１１ｂは、背面の下端から水平方向前方側に延びる地盤押圧面となっている。前面１１ｃは、背面１１ａ頂部から底面１１ｂの前端上部に至る傾斜配置となっている。

また、バットレス１１の構造は、型鋼材を縦横斜めに組み立てて構成してもよく、外周が平板で覆われた中空の鋼函状であってもよく、更に、全体をコンクリートブロックによって形成したものであってもよい。

バットレス１１，１１……間は、所用数を結ぶ腹起し１６によって連結されている。

各バットレス１１と、それがバットレスガイド１５を介して支持されている鋼管矢板１０との間に、ジャッキ１２が装着されている。このジャッキ１２は、油圧シリンダーを使用することができ、その一端を鋼管矢板１０に突設した反力受け１７に連結し、他端をバットレス１１の上端に連結している。この各ジャッキ１２によりバットレス１１に対し下向きの押し下げ力を作用させている。

このようにジャッキ１２によってバットレス１１を押し下げることによってバットレス１１の底面１１ｂが、土留め用壁体前面の床付け面１４より低い地盤に押し付けられ、その反力がジャッキ１２を介して土留め用壁体に作用し、そのときの土留め用壁体１０に対する水平方向の分力によって土留め用壁体背面の地盤を水平方向に押圧し、背面土圧に対抗させている。

次にこのように構成される土留め壁の構築について説明する。

先ず図３に示すように掘削区域の外縁に地表面より鋼管矢板１３，１３……を並べて打設し、掘削部形成後にはその周囲の鉛直壁面の土留め用壁体１０となる連続地中壁を形成する。この鋼管矢板１３の打設に際しては、従来の鋼管矢板と同様に互いに隣り合う鋼管矢板１３間を軸方向にスライド自在に連結する連結具２０を有するものを使用する。

この、鋼管矢板１３の打設深さは、前述したバットレス１１による水平方向の支持力を考慮した上で背面土圧に対抗して自立できるだけの倒れ止め力が得られる深さとするものであり、地盤の支持力を考慮して設定する。

また、鋼管矢板１３には、その数本おきに前述したバットレススライド用のバットレスガイド１５を予め溶接によって一体化させたものを使用する。

次いで図４に示すように、バットレスガイド１５を有する鋼管矢板１３の前面側にバットレス１１を挿入できる縦孔２１を掘削形成する。この縦孔２１の深さは、掘削部の床付け面２１と同高さ又はそれより低い深さとする。また、縦孔の底部には図には示してないが必要に応じてバットレス底面支持用の基礎を栗石の突き固めなどによって形成してもよい。

縦孔２１の形成後、図５に示すようにバットレス１１をバットレスガイド１５にガイドさせて縦孔２１内に挿入し降下させる。

バットレス１５の降下完了後に、その上端部からジャッキ挿入のための間隔を隔てた位置の鋼管矢板表面に突起状の反力受け１７を固定する。この反力受け１７に固定は溶接によってもよく、また後の取り外しに便利なようにネジ止めによって設置してもよい。

尚、この反力受け１７は、バットレスガイド１５とともに予め鋼管矢板１３に溶接などによって突設しておいてもよく、その場合にはこの反力受け２２が存在している状態でバットレス１５がその前面側を通過できる構造とする。

このようにしてバットレス１５を縦孔２１の底部まで降下させた後、図５に示すように反力受け１７とバットレス１５の上端部との間に油圧シリンダーからなるジャッキ１２を装着し、このジャッキ１２を伸張方向に作動させてバットレス１５を下向きに押し込む。この押し込み操作によって鋼管矢板１３に対し、背面側に向けた水平方向分力を作用させる。

この状態で、図６に示すように連続地中壁状に形成されている土留め用壁体１０の前面側を順次掘削し、その深さが、バットレス上半部に形成されている腹起し装着位置の深さまで掘削した後、所用数のバットレス１５，１５……を結んで腹起し１６を装着し、この腹起し１６によって全鋼管矢板に対し、同等の背面側への水平分力が作用されるようにする。これによって各バットレス１５は土留め用壁体１０に反力をとって下向きの加圧力が付与される。

このようにしてバットレス１５及び腹起し１６及びジャッキ１２を装着した後、ジャッキによって各ジャッキ１２を同時に作動させて与圧した状態で、予定の床付け面２２の高さまで掘削する。また、掘り下げ途中において土留め用壁体１０に対する背面土圧が上昇するが、その大きさに応じてこれに対向する与圧を上昇させ、土留め用壁体１０の倒れを防止する。

このように構築される土留め壁では、ジャッキ１２によって土留め用壁体１０に対しその背面方向の水平分力を作用させることによって、形状が従来のバットレスに比べて小さいバットレスによって大きな背面土圧に対する対抗力が得られ、深度の大きい地下掘削における土留め壁を構築する際にも、該土留め壁の自立性を効果的に高めることができる。
また、掘削の進行途中や掘削完了後において土留め用壁体に対する背面土圧が増加した場合にも、これに対応してジャッキによる押し下げ力を、鋼管杭を上昇させない範囲で増加させることによって対抗力を増加させることができる。十分な押し下げ力が期待できない地盤では、図７に示すように、ジャッキの設置角度を鉛直から前方斜め下向き方向にとりつけることにより、より大きな反力を求める事も出来る。この場合は、バットレスの下側のみを鋼管矢板に対し上下方向にガイドさせるようにし、バットレスの上側を鋼管矢板に対して前方側に離反できる構造とすることが好ましい。

尚、上述の実施例では土留め用壁体を鋼管矢板によって構築しているが、この他、鋼板矢板やコンクリート矢板等各種の矢板が使用できる。

本発明に係る土留め壁の全体の概略を示す斜視図である。 同上の縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る土留め壁構築方法における土留め用壁体を形成した状態を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る土留め壁構築方法における土留め用壁体前面にバットレス挿入用の縦孔を形成した状態を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る土留め壁構築方法におけるバットレス及びジャッキを装着した状態を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る土留め壁構築方法における腹起し装着後の掘削状態を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 本発明に係る土留め壁の他の例の全体の概略を示す縦断面図である。 従来の土留め壁の一例の概略を示す縦断面図である。

１０ 土留め用壁体
１１ バットレス
１１ａ 背面
１１ｂ 底面
１１ｃ 前面
１２ ジャッキ
１３ 鋼管矢板
１４ 床付け面
１５ バットレスガイド
１６ 腹起し
１７ 反力受け
２０ 連結具
２１ 縦孔
２２ 床付け面

Claims (6)

1. 下端が掘削部の床付け面より深く打ち込まれた矢板によって構成された土留め用壁体と、該土留め用壁体の前面側に、該土留め用壁体に沿って上下方向に移動可能なバットレスと、該バットレスを前記土留め用壁体の前面側の地盤に対し、前記土留め用壁体に反力を取って下向きに押し付けるジャッキとを備えてなる土留め壁。
2. 前記土留め用壁体の前面に縦向きのバットレスガイドを備え、該バットレスガイドに沿って前記バットレスを上下動可能に装着してなる請求項１に記載の土留め壁。
3. 前記バットレスガイドを前記土留め用壁体の前面に水平方向に間隔を隔てて複数備え、その各バットレスガイドに前記バットレスを移動可能に装着するとともに、各バットレスを結ぶ水平方向の腹起しを備えてなる請求項２に記載の土留め壁。
4. 掘削部を形成する地盤の表面より、地中壁状に矢板による土留め用壁体を構築し、該土留め用壁体の前面側に、これと交差する向きのバットレス挿入穴を掘削形成し、該バットレス挿入穴内にバットレスを挿入し、該バットレスを前記土留め用壁体に反力をとって下向きに押し付けるジャッキを装着し、該ジャッキにより前記バットレスに下向きの加圧力を付与した状態で該土留め用壁体の前面側を所望の深さまで掘削することを特徴とする土留め壁構築方法。
5. 前記地中壁状に構築する土留め用壁体は、鋼管矢板を並べて地中に打設することによって構築し、その鋼管矢板の内の数本置きの鋼管矢板に予めバットレスを該矢板の長さ方向にガイドさせるバットレスガイドを取り付けておき、該バットレスガイドにガイドさせて前記バットレスを降下させる請求項４に記載の土留め壁構築方法。
6. 前記各バットレスガイドにガイドさせた複数のバットレスを結ぶ水平方向の腹起しを固定し、該腹起しによって連結された各バットレスを同時に前記ジャッキをもって押し下げる請求項５に記載の土留め壁構築方法。

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