JP5259510B2 - 擁壁及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、擁壁及びその施工方法に関するものであり、より詳細には、大型フーチングを備えずに高い安定性及び剛性を発揮することができる湿式工法の擁壁及びその施工方法に関するものである。

高さ２ｍを超える切土、或いは、高さ１ｍを超える盛土等によって生じる崖や、急傾斜地又は水路等の如く高低差が生じる地盤においては、地盤の崩壊を阻止すべく擁壁を設置する必要が生じる。擁壁は、鉄筋コンクリート構造の壁体、或いは、プレキャストコンクリート製品又はコンクリートブロック等を組積した壁体からなる。

このような擁壁は、通常は、全体的にＬ型断面又はＴ型断面に設計され、比較的大型の基礎フーチングが擁壁底部に形成される。基礎フーチングは、擁壁に作用する荷重（土圧）及び擁壁の自重を支持地盤に伝達する広範な接地面積を確保するとともに、擁壁の転倒を防止するように機能する。

基礎フーチングは、高地盤側に比較的大きく延びるので、擁壁施工時に高地盤を広範囲に掘削し、擁壁施工後に掘削部分を埋戻す必要が生じる。しかし、広範な高地盤の掘削及び埋戻しは、多大な掘削工事の労力、移動土量の増加、埋戻し土の非安定性等の問題を生じさせる。また、施工現場の環境、条件又は地形によっては、大型の基礎フーチングを施工し難い状態が生じる。

このような基礎フーチング施工の問題を解消すべく、支柱を構成する鋼製親杭に予め非転倒側の曲げモーメントを付与するように構成された乾式工法の擁壁構造が、特許第2824217号掲載公報に開示されている。

本発明者は、このような擁壁構造において、杭の直上に配置された鉄筋コンクリート構造の立柱と、壁体の鉛直荷重を支持する鉄筋コンクリート構造の地中梁形基礎とを一体化するとともに、鉄筋コンクリート構造のバットレスを擁壁の背後に突設し、梁状の錘形基礎をバットレス先端部に連結した構成を有する湿式工法の擁壁を特願2005-113760号（特開2006-291575号公報）において提案している。

このように鉄筋コンクリート構造のバットレス及び錘形基礎を備えた擁壁においては、バットレス及び錘形基礎の自重によって擁壁の重心を高地盤側に変位させるとともに、バットレス壁面及び地盤の間の摩擦力や、錘形基礎及び地盤の間の摩擦力によって擁壁の転倒を効果的に阻止することができる。

特許第2824217号掲載公報 特開2006-291575号公報

このような構造の擁壁において掘削工程及びその労力を短縮又は軽減するとともに、掘削土量、廃土量及び埋戻し土量を効果的に削減するには、バットレス及び錘形基礎をなるべく高い位置、即ち、高地盤側の地盤面になるべく近い位置に配置することが望ましい。しかし、実際には、擁壁の転倒又は滑動、或いは、バットレス及び錘形基礎の浮き上がり等を考慮し、バットレス及び錘形基礎を比較的低い位置、即ち、高地盤側の地盤面から深く掘削した位置に配置しなければならない事例が多い。

また、各杭に十分な杭耐力を発揮せしめるには、隣接する杭の間隔を十分に確保する必要があり、杭間隔を拡大することが望ましい。杭間隔の拡大は、杭及び柱の本数の減少をも意味するので、経済的にも有利である。しかし、杭間隔を拡大すると、各杭が支持すべき水平力が増大する。加えて、杭間の地盤の安定性をも考慮すると、杭間隔を所望の如く拡大し難い事情がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バットレス及び錘形基礎を有する擁壁に関し、バットレス及び錘形基礎をなるべく高い位置（高地盤側の地盤面からの掘削深さが浅い位置）に位置決めするとともに、杭間隔を拡大することができる擁壁及びその施工方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成すべく、間隔を隔てて配置された鉄筋コンクリート構造の柱と、該柱を支持する主杭と、隣合う前記柱の間に配置された鉄筋コンクリート構造の壁体と、前記柱から高地盤内に突出する鉄筋コンクリート構造のバットレスと、該バットレスの先端部に一体化し、隣合うバットレス同士を相互連結するように横方向に延びる鉄筋コンクリート構造の梁状錘形基礎とを有し、高地盤の土圧を支持して高地盤の崩壊を阻止する一体的な鉄筋コンクリート構造の擁壁において、
前記バットレスの先端部の間に配置され、上端部が前記梁状錘形基礎に一体化した補助杭を設け、擁壁の転倒を防止する擁壁の安定モーメントを前記補助杭によって増大するようにしたことを特徴とする擁壁を提供する。

本発明は又、上記構成の擁壁の施工方法であって、前記バットレスの先端部の間に場所打ちコンクリート杭又は既成杭を前記補助杭として施工し、該補助杭の直上に前記梁状錘形基礎を施工し、前記補助杭の上端部と前記梁状錘形基礎とを一体化することを特徴とする擁壁の施工方法を提供する。

本発明の上記構成によれば、擁壁の軸組は、柱及び主杭からなる垂直軸組部材と、柱間に配設された壁体と、柱の背後に配置されたバットレス及び梁状錘形基礎と、梁状錘形基礎から下方に延びる補助杭とから構成される。高地盤の土圧は、主として、主杭及び補助杭の水平支持力や、梁状錘形基礎、バットレス等と地盤との間の摩擦力によって支持される。梁状錘形基礎、バットレス及び補助杭は、擁壁の重心を高地盤側に変位させ、擁壁の安定モーメントを増大して擁壁の転倒を防止するように作用する。また、本発明によれば、補助杭の引抜き抵抗が擁壁の転倒を防止するように作用する。このため、安定モーメント確保のために梁状錘形基礎及びバットレスに作用すべき土の重量を軽減することができ、従って、バットレス及び梁状錘形基礎を高い位置（高地盤側の地盤面からの掘削深さが浅い位置）に位置決めすることができる。

また、補助杭は、主杭が負担すべき水平支持力を部分的に負担し、主杭の負荷を軽減する。補助杭は又、主杭の間のスパン間領域に配置され、高地盤Ｇを安定させる。このため、主杭の間隔（柱の間隔）を拡大することができる。

本発明によれば、バットレス及び錘形基礎を有する擁壁おいて、バットレス及び錘形基礎をなるべく高い位置（高地盤側の地盤面からの掘削深さが浅い位置）に位置決めするとともに、主杭の間隔（柱の間隔）を拡大することができる。

図１は、本発明に係る擁壁の実施例を示す部分破断斜視図である。 図２は、図１に示す擁壁の縦断面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ線における断面図である。 図５は、柱、主杭、補助杭、バットレス及び梁状錘形基礎の配筋を概略的に示す横断面図である。 擁壁に作用する荷重の分布を概略的に示す荷重分布図である。

本発明の好適に実施形態によれば、水平地盤面に対するバットレスの下端面の傾斜角（θ）は、４５°以上の角度に設定される。好ましくは、高地盤の地盤面とバットレスの上端面との間の距離(J)は、擁壁の高さ(H)の１／４〜１／６の範囲内に設定される。

本発明の更に好適に実施形態によれば、主杭及び補助杭は、擁壁の壁芯方向に千鳥配列に配置される。好ましくは、補助杭の下端部は、低地盤の地盤面よりも下方に位置する。更に好ましくは、補助杭の下端部と、低地盤の地盤面との間の距離(M)は、１ｍ以上の寸法に設定される。

好適には、主杭及び補助杭の間の杭芯間の距離(E)と、擁壁の高さ(H)との比率(E/H)は、1．０以下に設定される。なお、杭芯間の距離(E)は、擁壁の壁体と直交する方向において測定した寸法である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る擁壁の実施例を示す部分破断斜視図であり、図２は、図１に示す擁壁の縦断面図である。

擁壁１は、壁芯方向に間隔を隔てて配置された方形断面の柱２を備える。主杭３が、各柱２の直下に配置される。柱２及び主杭３の軸芯は一致し、柱２及び主杭３は上下に整列する。柱２は、鉄筋コンクリート構造の垂直立柱からなり、主杭３は、円形断面の場所打ちコンクリート杭からなる。本例において、主杭３の先端部（下端部）の深さＮは、地盤面Ｌａから約３〜７ｍの範囲内に設定されている。柱２及び主杭３は、擁壁１の垂直軸組部材を構成する。

柱２の柱脚部を相互連結する鉄筋コンクリート構造の地中梁形基礎４が、擁壁１の壁芯方向に延び、壁体６が基礎４上に構築される。壁体６は、２５〜３０ｃｍ程度の壁厚を有する鉄筋コンクリート壁からなる。本例において、柱２及び壁体６は、主杭３の深さＮと概ね同等の高さＨを有し、高さＨは、地盤面Ｌａから約３〜５ｍの範囲内に設定されている。基礎４は、垂直方向に延びる強軸（水平方向の弱軸）を有する方形の梁形断面を有し、基礎４に作用する鉛直荷重及び水平荷重に耐える曲げ剛性及び剪断剛性を備える。基礎４は、隣接する垂直軸組部材（柱２及び主杭３）を相互連結する擁壁１の水平軸組部材を構成する。なお、擁壁用ＰＣブロック（プレキャストコンクリートブロック）によって壁体５を構築することも可能である。例えば、ＰＣブロックは、縦横の鉄筋を目地部及び中空部等に配筋した後にセメントモルタルを目地部及び中空部に充填する公知の湿式組積工法に従って施工される。

バットレス（控え壁）７が、柱２の背後に配設される。バットレス７は、柱２の裏面に一体化した鉄筋コンクリート構造の壁体からなり、柱２の裏面から高地盤Ｇ側に突出する。例えば、擁壁１が真っ直ぐに直線的に延びる場合、バットレス７の構面は、壁体６の構面と直交する方向に延びる。所望により、バットレス７の構面を壁体６に対して任意の角度をなす方向に配向しても良い。

バットレス７の上端面７ａは、高地盤Ｇ側に水平に延び、バットレス７の下端面７ｂは、柱２の柱脚部から高地盤Ｇに向かって斜め上方に延びる。

鉄筋コンクリート構造の高剛性梁形基礎８が高地盤Ｇ内に形成される。基礎８は方形断面を有する。基礎８は概ね壁芯方向に水平に延びる。隣合うバットレス７の先端部は基礎８によって相互連結される。基礎８の断面寸法Ｗ×Ｉは、７００×７００〜１２００×１２００程度の寸法に設定される。基礎８は、その自重によって擁壁１の重心位置を高地盤Ｇの側に変位させる。擁壁１の重心位置の変位により、擁壁１の転倒を防止するように作用する安定モーメントが更に得られる。

擁壁１は又、基礎８に沿って所定間隔を隔てて配置された補助杭１０を有する。補助杭１０は、円形断面の場所打ちコンクリート杭からなり、補助杭１０の上端部は基礎８に一体化する。補助杭１０は基礎８の下面から垂直下方に延び、補助杭１０の下端部（先端部）は、低地盤Ｌの地盤面Ｌａよりも所定寸法Ｍ（１．０ｍ以上）だけ下方に位置する。補助杭１０の全長Ｋと基礎８の高さ寸法Ｉとの合計値は、擁壁１の高さＨと概ね同等の値である。

図３及び図４は、図２のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における断面図である。

補助杭１０は柱スパンＳの中央部に配置される。隣合う補助杭１０同士は、柱スパンＳと同寸法のスパンＴだけ互いに離間する。擁壁１は主杭３と同数の補助杭１０を有する。主杭３及び補助杭１０は、擁壁１に沿って千鳥配置に配列されるので、補助杭１０同士の間隔を十分に確保するとともに、高地盤Ｇの安定性を向上させることができる。高地盤Ｇの安定性向上により、従来の擁壁に比べて柱スパンＳを拡大することができる。例えば、柱スパンＳは、補助杭１０を備えていない従来の擁壁では２．０〜３．０ｍ程度であったのに対し、本発明の擁壁１によれば、柱スパンＳを４．０ｍ以上、例えば、４．０〜５．０ｍの範囲に設定することができる。

図５は、柱２、主杭３、バットレス７、基礎８及び補助杭１０の配筋を概略的に示す横断面図である。

柱２の主筋２ａは、基礎４を貫通して主杭３内に延び、基礎４及び主杭３のコンクリートに定着し、主杭３の主筋３ａは、基礎４を貫通して柱２内に延び、基礎７及び柱２のコンクリートに定着する。基礎８は、基礎８の長手方向（擁壁１の壁芯方向）に延びる主筋８ａを有し、基礎８に作用する荷重、剪断力等の外力に耐える耐力を発揮する。バットレス７は、上下の主筋７ｃ、７ｄを有する。主筋７ｃの柱側端部は、柱２内に延び、柱２のコンクリートに定着し、主筋７ｄの柱側端部は、基礎４を貫通し、主杭３内に延び、基礎４及び主杭３のコンクリートに定着する。主筋７ｃ、７ｄの外端部は、基礎８内に延び、基礎８のコンクリートに定着する。補助杭１０の主筋１０ａは、基礎８内に延び、基礎８のコンクリートに定着する。柱２、杭３、１０は、フープ筋２ｂ、３ｂ、１０ｂを有する。

主筋２ａ、３ａ、８ａ、１０ａとして、Ｄ１９〜Ｄ２９程度の汎用の異形鉄筋を使用し、フープ筋２ｂ、３ｂ、１０ｂ及びスタラップ筋８ｂとして、Ｄ１３〜Ｄ１９程度の汎用の異形鉄筋を使用することができる。

なお、基礎４は、基礎８と同様、壁芯方向に延びる主筋（図示せず）と、主筋を囲むスタラップ筋（図示せず）とを有する。基礎４の主筋として、Ｄ１９〜Ｄ２９程度の汎用の異形鉄筋を使用し、基礎４のスタラップ筋として、Ｄ１３〜Ｄ１９程度の汎用の異形鉄筋を使用することができる。

図２に示す如く、バットレス７の下端面７ｂは、水平地盤面Ｌａ、Ｇａに対し、比較的急勾配に傾斜しており、下端面７ｂの傾斜角θは、３０°以上、好ましくは、４５°〜６０°の範囲に設定される。好適には、高地盤Ｇの地盤面Ｇａと上端面７ａとの間の距離Ｊは、柱２及び壁体６の高さ（擁壁１の高さ）Ｈの約１／４〜１／６の範囲に設定され、例えば、高さＨ＝５．０ｍであるとき、距離Ｊは、１．５ｍ以下、例えば、Ｊ＝１．０ｍに設定される。好ましくは、主杭３及び補助杭１０の杭芯間距離Ｅと、柱２及び壁体６の高さ（擁壁１の高さ）Ｈとの比率Ｅ／Ｈは、1．０以下に設定される。杭芯間距離Ｅは、壁体６の構面と直交する方向に測定した寸法である。

図６は、擁壁１に作用する荷重の分布を概略的に示す荷重分布図である。

図６に示す如く、バットレス７及び基礎８には、高地盤Ｇの土の重量が作用し、壁体６及び柱２には、水平土圧が作用する。杭３、１０には、地盤バネ及び地盤支持力が作用する。基礎８及び補助杭１０の自重と、補助杭１０の引抜き抵抗とは、高地盤Ｇの土の重量とともに、擁壁１の転倒モーメントに抗する安定モーメントとして働く。

図２に示すように、基礎８は、高地盤Ｇの地盤面Ｇａに比較的近い位置に配置されるので、バットレス７及び基礎８の上側の土の重量は比較的小さい。また、下端面７ｂの傾斜角θが比較的大きい角度に設定されることから、擁壁１の壁芯と基礎８の軸芯との間の水平距離（杭芯間距離Ｅ）は比較的小さい寸法に設定される。従って、掘削工程及びその労力を短縮又は軽減するとともに、掘削土量、廃土量及び埋戻し土量を削減することができる。

また、このように基礎８を高地盤Ｇの地盤面Ｇａに近い位置（浅い位置）に配置したり、角度θを増大すると、擁壁１の転倒又は滑動や、バットレス７及び基礎８の浮き上がり等の現象が懸念されるが、本発明の擁壁１においては、転倒モーメントに抗する安定モーメントが、バットレス７及び基礎８と地盤との摩擦、補助杭１０の重量（自重）、補助杭１０の引抜き抵抗、補助杭１０と高地盤Ｇとの間の摩擦等によって増大するので、擁壁１の転倒又は滑動や、バットレス７及び基礎８の浮き上がり等の問題は生じない。

更に、補助杭１０は、主杭３が負担すべき水平抵抗を部分的に負担し、主杭３の負荷を軽減するとともに、主杭３の間のスパン間領域に配置され、高地盤Ｇを安定させる。これは、主杭３の間隔（スパンＳ）を増大し、擁壁１全体の主杭３（及び柱２）の本数を削減することを可能にする。

次に、擁壁１の施工方法について説明する。

擁壁１の施工において、高地盤Ｇの掘削範囲は、杭３、１０、基礎４、８及びバットレス７を施工可能な程度に限定される。即ち、擁壁１の施工においては、従来の擁壁施工方法と異なり、フーチング施工のために高地盤Ｇを大きく掘削することを要しない。

先ず、杭３、１０、基礎４、８及びバットレス７を施工するために必要とされる最小限の範囲だけ高地盤Ｇを掘削し、杭３、１０の杭孔に鉄筋を配筋し、杭孔にコンクリートを打設して、場所打ちコンクリート杭（杭３、１０）を施工する。柱２及びバットレス７の主筋２ａ、７ｄは、杭３、１０の配筋と同時に少なくとも部分的に施工され、主筋２ａ、７ｄは、主杭３のコンクリートに定着する。

次いで、基礎４の配筋及びコンクリート打設を行い、基礎４を施工する。
しかる後、柱２、壁体６、バットレス７及び基礎８の配筋およびコンクリート打設を行い、柱２、壁体６、バットレス７及び基礎８を施工する。各部のコンクリート及びモルタルの硬化後、掘削土の埋戻しを行い、擁壁１の工事を完了する。

このような構成の擁壁１及びその施工方法によれば、擁壁１の荷重は、主として、上下に整列した柱２及び主杭３によって地盤に伝達する。従って、従来のような大型フーチングの施工を省略し得るので、掘削範囲を制限し、掘削土、廃土及び埋戻し土の量を削減することができる。

ここに、基礎４は、垂直軸組部材（柱２及び主杭３）同士を相互連結する水平軸組部材を構成し、擁壁１の剛性を全体的に向上させるとともに、壁体６の自重及び荷重を垂直軸組部材（柱２及び主杭３）に伝達する。また、バットレス７は、柱２の剛性を向上するばかりでなく、バットレス７の側面と地盤との間に生じる摩擦力によって擁壁１の転倒を阻止するように働く。更に、基礎８は、各バットレス７を相互連結し、バットレス自身の剛性を向上させる。基礎８は又、バットレス７の先端部に鉛直荷重を付与し、バットレス７及び基礎８の重量は、擁壁１の重心を非転倒側に変位させる。かくして、土圧による擁壁１の転倒を確実に防止することができる。

また、本発明の擁壁１においては、補助杭１０は、主杭３が負担すべき水平抵抗を部分的に負担し、主杭３の負荷を軽減する。補助杭１０は又、主杭３の間のスパン間領域に配置され、高地盤Ｇを安定させる。このため、主杭３（及び柱２）の間隔（スパンＳ）を拡大し、主杭３（及び柱２）の本数を削減することが可能となる。しかも、転倒モーメントに抗する安定モーメントは、補助杭１０の重量（自重）、補助杭１０の引抜き抵抗、補助杭１０と高地盤Ｇとの間の摩擦等によって増大するので、擁壁１の転倒又は滑動や、バットレス７及び基礎８の浮き上がり等を効果的に防止することができる。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施例は、直線的な壁体を有する擁壁に関するのものであるが、本発明は、湾曲した平面形態の擁壁、或いは、角度をなして屈曲する擁壁等の各種平面形態の擁壁に適用しても良い。

また、上記実施例では、擁壁１は、方形断面の柱２及び基礎４、８を備えるが、柱及び基礎の断面は、方形、多角形又は楕円形等の任意の形態に設計しても良い。

更に、バットレス７の形態は、必ずしも直角三角形に限定されるものではなく、例えば、下端面７ｂを湾曲させ、或いは、上端面７ａを傾斜させても良い。

また、上記実施形態では、杭３、１０として場所打ちコンクリート杭を採用したが、既成ＲＣ杭、ＰＣ杭、鋼製杭等の他の形式の杭を杭３、１０として採用しても良い。

更には、上記実施形態の擁壁は、唯一の補助杭１０を柱スパンＳの中央部に配置した構成のものであるが、複数の補助杭１０を柱スパンＳの範囲内に配置することも可能である。

本発明は、崖、急傾斜地又は水路等に施工される擁壁に適用される。本発明の擁壁は、大型フーチングの施工を要しないので、擁壁の施工性は、大きく改善する。また、本発明によれば、高地盤の掘削量を削減し得るので、従来の擁壁構造では擁壁の施工が困難であった地盤においても擁壁を施工することができる。更に、本発明によれば、バットレス及び錘形基礎を有する擁壁おいて、バットレス及び錘形基礎をなるべく高い位置（高地盤側の地盤面からの掘削深さが浅い位置）に位置決めするとともに、杭及び柱の間隔を拡大することができるので、その実用的効果は、顕著である。

１ 擁壁
２ 柱
３ 主杭
４ 地中梁形基礎
６ 壁体
７ バットレス
８ 高剛性梁形基礎
１０ 補助杭
Ｇ 高地盤
Ｌ 低地盤

Claims (7)

1. 間隔を隔てて配置された鉄筋コンクリート構造の柱と、該柱を支持する主杭と、隣合う前記柱の間に配置された鉄筋コンクリート構造の壁体と、前記柱から高地盤内に突出する鉄筋コンクリート構造のバットレスと、該バットレスの先端部に一体化し、隣合うバットレス同士を相互連結するように横方向に延びる鉄筋コンクリート構造の梁状錘形基礎とを有し、高地盤の土圧を支持して高地盤の崩壊を阻止する一体的な鉄筋コンクリート構造の擁壁において、
   前記バットレスの先端部の間に配置され、上端部が前記梁状錘形基礎に一体化した補助杭を設け、擁壁の転倒を防止する擁壁の安定モーメントを前記補助杭によって増大するようにしたことを特徴とする擁壁。
2. 水平地盤面に対する前記バットレスの下端面の傾斜角（θ）は、４５°以上の角度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の擁壁。
3. 高地盤の地盤面と前記バットレスの上端面との間の距離(J)は、擁壁の高さ(H)の１／４〜１／６の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の擁壁。
4. 前記主杭及び前記補助杭は、擁壁の壁芯方向に千鳥配列に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の擁壁。
5. 前記補助杭の下端部は、低地盤の地盤面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の擁壁。
6. 前記壁体と直交する方向における前記主杭及び前記補助杭の間の杭芯間の距離(E)と、前記擁壁の高さ(H)との比率(E/H)は、1．０以下に設定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の擁壁。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載された擁壁の施工方法であって、前記バットレスの先端部の間に場所打ちコンクリート杭又は既成杭を前記補助杭として施工し、該補助杭の直上に前記梁状錘形基礎を施工し、前記補助杭の上端部と前記梁状錘形基礎とを一体化することを特徴とする擁壁の施工方法。

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