JP5445351B2 - 盛土の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、河川等の堤防、道路・鉄道盛土等の河川、道路、鉄道等に沿って長く延在する盛土の補強構造に関する。

近年、日本では大地震が頻繁に発生し、さらに、近い将来幾つかの大地震の到来が予測されており、河川堤防などの盛土構造物では、地震により基礎地盤が液状化することによる堤体の亀裂や沈下などの被害が懸念される。盛土構造物の地震対策としては、図１３に示すように、盛土１において、盛土法尻（法面７の下端部）２を鋼矢板３からなる地中鋼製壁体４で締切る補強工法や、法尻２を地盤改良する補強工法が適用されることが多い。

また、想定外の集中豪雨などで急激に水位が上昇することによる浸透破壊や越水による破堤を防止する目的で、堤体（盛土１）内に鋼矢板３を設置し複合構造とする研究が行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているような工法として、図１４に示すように堤体（盛土１）内の左右の法肩部（法面７の上端部）５に鋼矢板３を連続した地中鋼製壁体４を配置することや、盛土１の天端６の中央部に鋼矢板３を連続した地中鋼製壁体４を配置することにより、越水時にも地中鋼製壁体４が天端６の高さを確保し、破堤により堤外側（河川側）から堤内側（民家などが存在する側）へ水が一気に流入することを防止することができるため、盛土構造物の補強として効果的である。
なお、従来の盛土の補強構造の概略を示す図１３および図１４において、盛土１は、上述のように河川堤防であり、図中盛土１の左側が河川１０となっている。また、盛土１が設置される地盤においては、地震時に液状化する虞がある液状化層８の下側が支持層９となっている。

ところで、河川堤防などの盛土構造物を上述のように鋼矢板３および／または鋼管矢板（以下、鋼矢板３と鋼管矢板とを総称して「矢板」と称する場合がある。）で補強する対策では、矢板の倒壊や滑動、回転などが生じないように、矢板の根入れ長さを十分に確保する必要がある（例えば、非特許文献１参照）。
非特許文献１には、液状化時対策としての根入れ長の計算方法として、「「フリーアースサポート法」による計算方法」と、「『鋼矢板２重式仮締切設計マニュアル』の参考資料１による方法」の２通りが示されている。

前者は、根入れ下端が塑性的に移動してしまわないことを照査するために、鋼矢板３の地中鋼製壁体４で仕切られた外側の液状化層８の受働抵抗を無視して非液状化層（支持層９）における受働抵抗のみを考慮し、堤体（盛土１）内部から鋼矢板３に作用する土圧との釣り合いにより根入れ長を決定する方法が示されている。
後者においても同様に受働側の抵抗としては、非液状化層のみを考慮する方法が示されている。これら二つの方法では、鋼矢板３は非液状化層（支持層９）にまで根入れされることが想定されている。

特開２００３−１３４５１号公報

堤防補強研究委員会編集「鋼矢板芯壁堤 鋼矢板による河川堤防補強工法 設計の手引き（案）」鋼管杭協会、堤防補強研究委員会（２００２．３）２３〜２７頁

しかしながら、矢板を支持層まで根入れするには、支持層に達するのに十分な矢板の長さが必要である。また、地震時においては、支持層から壁体へ加速度が伝達されて鋼矢板に大きな歪みが発生しうるので、矢板も歪みに耐え得る断面（強度、剛性）が必要になり、そのため矢板の型式が大きくなる。したがって、施工には、上述の矢板の根入れ長や、矢板の型式（断面）に応じて、コスト（鋼材費）がかかることになる。
多くの盛土で地震等に対する対策を行う必要があり、盛土の補強にかかるコストの低減が求められている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、たとえば、盛土を堤防に利用した場合に、地震等の作用を受けた際や、集中豪雨による高水時や越水時に、堤内側に水が流れ込むのを防ぐという堤防の機能を維持しつつ、従来よりも鋼材コストを合理化し得る盛土の補強構造を提供することを目的とする。

本発明者らは、検討の結果、地中鋼製壁体を構成する矢板が支持層に達していなくても、高水状態において液状化層が壁体を支持する層として機能し、壁体の倒壊は生じないことを確認した。また、実験により、地震時に液状化層が液状化した際に、鋼矢板下端と支持層との間に存在する液状化層が免震効果を果たし、地中鋼製壁体への伝達加速度が低減され、地中鋼製壁体に発生する曲げひずみが低減されることが見出された。そのため、支持層まで根入れした場合と比較して、必要な矢板断面が小さくて済み、使用する鋼材のコストが低減される可能性がある。

そこで、請求項１に記載の盛土の補強構造は、連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる地中鋼製壁体が、前記盛土の連続方向に沿って一列以上設けられ、
前記地中鋼製壁体は、支持層より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に前記地中鋼製壁体が倒壊しない深さまで根入れされ、
前記盛土の連続方向に隣り合う前記鋼矢板および／または前記鋼管矢板の上端部またはこの上端部近傍が互いに溶接によって固定されることによって、隣り合う鋼矢板および／または前記鋼管矢板がばらばらに沈下するのが防止されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、地中鋼製壁体（矢板）の根入れ深さが支持層より浅くとも、地中鋼製壁体が倒壊しない深さを実験やシミュレーションで求めることが可能である。したがって、地盤の支持層より浅く、かつ、地震時や越水時に倒壊してしまう深さより深く、地中鋼製壁体を構成する矢板を打設することにより、盛土の補強を図ることができる。
このような深さまで根入れされた矢板は、支持層まで根入れされている矢板より長さが短くなる。また、上述のように、鋼矢板下端と支持層との間に存在する液状化層が免震効果を果たし、地中鋼製壁体に発生する曲げひずみが低減されるので、矢板の断面を低減することが可能である。これらのことから、地中鋼製壁体の構築にかかる鋼材費を低減することができる。

また、支持層の上を例えば液状化層とした場合に、一般的に支持層より液状化層の方が透水性が高いので、矢板の根入れ深さが支持層に至らず、矢板の下端と支持層との間に液状化層がある状態では、地中鋼製壁体が浸透水の流れを遮断せず、支持層と地中鋼製壁体の下端との間で盛土周辺へ通じる浸透の流れを十分確保しながら盛土を補強できる。
したがって、壁体が支持層まで根入れされていない構造では、地下水の流れを確保しながら盛土を補強することができる可能性が高い。よって、地下水の流れを確保するために、矢板に透水孔などを設けなくてもよく、開孔に係る加工コストが削減できる。
支持層まで根入れされていない地中鋼製壁体（又はそのうちの第１領域）は、地震が発生した場合に、壁体が倒壊することはないが、液状化層が液状化することにより沈下する可能性があり、そのとき矢板同士が固定されていないと矢板ごとに沈下量が異なってしまう虞がある。
請求項１の発明においては、各矢板の上端部もしくはその近傍で互いに溶接によって固定することによって、各矢板が個々に異なる深さに沈下せず、ほぼ一様に沈下する。

請求項２に記載の盛土の補強構造は、請求項１に記載の発明において、前記地中鋼製壁体が前記盛土の連続方向に沿って一列設けられ、
当該地中鋼製壁体は、当該地中鋼製壁体で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、前記地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下で、かつ、支持層より上の位置まで根入れされていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、盛土に一列に地中鋼製壁体を設けた場合で、かつ、盛土を例えば河川等の水域の堤防とした場合に、越水時に、地中鋼製壁体の片側（堤内側）の土砂が越水した水に流されることになり、地中鋼製壁体で仕切られた片側（堤内側）の盛土が無くなる虞がある。
この状態で、地中鋼製壁体が倒壊しないように、地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下まで地中鋼製壁体を構成する矢板を根入れする必要がある。
このような深さは、地盤調査と、それに基づくシミュレーションや実験により求めることができる。
前記深さまで地中鋼製壁体を根入れするものとしても、支持層より根入れ深さが上となっているので、上述のように鋼材費の低減を図ることができる。

請求項３に記載の盛土の補強構造は、連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる地中鋼製壁体が、前記盛土の連続方向に沿って一列以上設けられ、
前記地中鋼製壁体は、支持層より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に前記地中鋼製壁体が倒壊しない深さまで根入れされている第１領域と、前記支持層まで根入れされている第２領域とが交互に形成され、
各第１領域の盛土の延長方向の長さが、各第２領域の盛土の延長方向の長さよりも長く、
前記盛土の連続方向に隣り合う前記鋼矢板および／または前記鋼管矢板の上端部またはこの上端部近傍が互いに溶接によって固定されることによって、隣り合う鋼矢板および／または前記鋼管矢板がばらばらに沈下するのが防止されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明においては、請求項１の発明と同様の効果を備えつつ、支持層より根入れ深さが浅い第１領域が、支持層に達する根入れ深さの第２領域に支持され、地震時に地中鋼製壁体が沈下するのを防止することができる。
各矢板の上端部もしくはその近傍で互いに溶接によって固定することによって、各矢板が個々に異なる深さに沈下せず、ほぼ一様に沈下する。また、支持層まで達している第２領域の矢板に固定されているので、ほとんど沈下しない。したがって、例えば、地震後の復旧作業時に盛土の天端を道路として使用することが容易である。

請求項４に記載の盛土の補強構造は、請求項３に記載の発明において、
前記地中鋼製壁体が前記盛土の連続方向に沿って一列設けられ、
当該地中鋼製壁体の第１領域は、当該地中鋼製壁体で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、前記地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下で、かつ、支持層より上の位置まで根入れされていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、請求項２に記載の発明と同様に、地中鋼製壁体を一列とし、地中鋼製壁体で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、前記地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下で、かつ、支持層より上の位置まで根入れされていることにより、第１領域の倒壊を抑制し、盛土の補強が可能である。

請求項５に記載の盛土の補強構造は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記地中鋼製壁体は、盛土の幅方向の位置として、通常時にはこの地中鋼製壁体の両側にかかる土圧が均衡する位置に配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、地中鋼製壁体の両側で矢板に生じる土圧が不均衡な場合と比較して矢板断面を抑制でき、さらに鋼材費の低減を図ることができる。

請求項６に記載の盛土の補強構造は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、盛土の少なくとも一方の法尻部分に、地中鋼製壁体が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明においては、地震時の地中鋼製壁体の沈下を抑制できるので、地震時および地震後の高水時や越水時に盛土天端の沈下を抑制することが可能であり、効果的な対策である。

本発明によれば、堤防等の盛土の補強に用いられる地中鋼製壁体の倒壊が生じない構造でありながら、従来よりも鋼材コストの面で有利な盛土の補強構造とすることができる。

本発明の実施形態に係る盛土の補強構造を示す概略断面図である。 実験において比較例としての盛土の補強構造を示す概略断面図である。 実験において実施例としての盛土の補強構造を示す概略断面図である。 盛土の補強構造の加振実験における、加振波形を示す図である。 盛土の補強構造の加振実験時の地中鋼製壁体の応答加速度の測定結果を示した図である。 盛土の補強構造の加振実験時の地中鋼製壁体の応答曲げ歪みの測定結果を示した図である。 （ａ）および（ｂ）は、盛土の補強構造における矢板の根入れ深さの考え方を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、盛土の補強構造における矢板の根入れ深さの考え方を示す図である。 盛土の補強構造の変形例を示す概略断面図である。 盛土の補強構造の別の変形例を示す概略断面図である。 盛土の補強構造のまた別の変形例を示す概略断面図である。 盛土の補強構造のさらに別の変形例を示す概略断面図である。 従来の盛土の補強構造の一例を示す図である。 従来の盛土の補強構造の別の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の盛土の補強構造は、例えば、河川の堤防、道路・鉄道盛土等の盛土を補強するためのものであるが、河川の堤防を例に取って説明する。
盛土１の構造は、上述の従来の盛土の補強構造における盛土と同様であり、下端部が法尻２で上端部が法肩５である法面７を左右に有し、左右の法面７の間の上端部が天端６となっている。また、堤内側の盛土１の法尻２には浸透破壊を防止するためにドレーン材１５が設けられていてもよい。

この盛土の補強構造においては、盛土１の略天端６の範囲内に矢板１３（鋼矢板および／または鋼管矢板）を連結した矢板壁からなる地中鋼製壁体１４が設置されている。なお、略天端６の範囲内には、天端６より少し外側の法肩５部分も含まれる。
また、この実施の形態では、盛土１に一列に設けられた地中鋼製壁体１４は、盛土１の幅方向（盛土１の長手方向に直交する水平な方向）の中央部、すなわち、天端６の幅方向の中央部に配置されている。

地中鋼製壁体１４を構成する矢板１３は盛土１を貫通し、その下の地震時に液状化する虞のある液状化層８に打設されている。また、地中鋼製壁体１４は、盛土１の連続方向（長さ方向）に沿って連続的に設置されている。
地中鋼製壁体１４の頭部（上端部）は、盛土１の天端６と同じ高さもしくはそれより少し下に位置している。

盛土１の下側の基礎部分から下には、上述のように液状化層８が形成され、その下側に支持層９が形成されているが、この実施の形態の地中鋼製壁体１４の下端は、支持層９に達していない。すなわち、地中鋼製壁体１４（矢板１３）は、支持層９に根入れされておらず、根入れ深さが支持層９より浅くされている。すなわち、矢板１３の下端は、支持層９より上に配置されている。したがって、地中鋼製壁体１４の下端と、支持層９との間には、間隔があいている。

地中鋼製壁体１４の根入れ深さは、上述のように支持層９より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に地中鋼製壁体が倒壊しない深さまで根入れされている。
この倒壊しない根入れ深さとは、例えば、盛土の基礎地盤の状態、すなわち、液状化層８の状態により変化するものであるが、例えば、地盤調査の結果に基づくシミュレーションや実験等に基づいて決定することができる。

また、上述のように堤防として用いられる盛土１に一列に地中鋼製壁体１４を設けた場合に、地中鋼製壁体１４が倒壊しない深さとは、地中鋼製壁体１４で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さである。なお、越水時には、盛土１の堤内側の土砂が越水により流されてしまう虞があり、盛土１の地中鋼製壁体１４で仕切られた片側の土砂が無くなる状態を想定する必要がある。

このような盛土の補強構造の作用効果を検証するために以下の実験を行った。
１．実験模型
実験に用いた模型は、幅２８００ｍｍ×高さ９００ｍｍ×奥行き６９５ｍｍの剛な土槽１１（図２、図３に図示）に、模型地盤として、締固め層１２（支持層９に相当する）、液状化層８、盛土層（盛土１）の3層を作製した。さらに、土槽１１の側壁には所定位置に開閉調節が可能なバルブ付きの孔が設けられ、盛土１の左右それぞれで水位調節が可能となっている。

締固め層１２については、鹿島ケイ砂７号（Ｇｓ＝２．６４，Ｄ５０＝０．１３ｍｍ）を用い、水中落下法で作製した後、吸水バイブロ機を用いて締固めを行った。締固め層１２の層厚は２５０ｍｍで、目標相対密度はＤｒ＝９０％程度とした。

液状化層８については、鹿島ケイ砂５号（Ｇｓ＝２．５３，Ｄ５０＝０．３４ｍｍ）を用い、水中落下法で作製した。液状化層の層厚は２５０ｍｍで、目標相対密度はＤｒ＝３０〜３５％程度とした。加振実験時に土槽側面のアクリル板を通して地盤の挙動を確認するため、黒色に着色したケイ砂５号を格子状に配置した。

盛土層については、締固め層１２で用いた鹿島ケイ砂７号にカオリン粘土を乾燥質量比率５：１で混合し、含水比が１５％になるように調整した材料を用いて構築した。盛土形状は、全ケースとも天端幅３００ｍｍ、下端幅１２００ｍｍ、高さ２５０ｍｍ、法面勾配１：１．８とした。

さらに、河川堤防など実構造物では、上述のように、堤内側の盛土１の法尻２には浸透破壊を防止するためにドレーン材１５が設置されることがあるため、本実験では堤内側の盛土法尻に透水性の高いφ約５〜１０ｍｍの砂利１６を幅５０ｍｍ程度の範囲で設置した。

さらに、この模型地盤に、地中鋼製壁体（矢板）を模擬するための鉄板１７，１８を設置した。設置位置は、図２のＣａｓｅ１および図３のＣａｓｅ２の２通りとした。Ｃａｓｅ１では、盛土１の幅方向中央部に、２．３ｍｍ厚さの鉄板１７を、締固め層１２へ１５０ｍｍ根入れした。鉄板１７上端は、盛土１の天端６の地表面とした。Ｃａｓｅ２では、同じく盛土１の幅方向中央部に、１．６ｍｍ厚さの鉄板１８を、締固め層１２上端より３０ｍｍ上方の液状化層８内まで根入れした。鉄板１８の上端は、盛土１の天端６より５０ｍｍ下方とした。

２．実験手順
以下の３種類の実験を行った。
実験１；加振実験
地震時を想定し、盛土両側の水位を地表面に保った状態でレベル２地震動を想定した水平加振を行い、盛土の挙動を調査した。加振波形を図４に示す。この加振波形は、１９９５年兵庫県南部地震の際に神戸海洋気象台で観測された加速度記録（ＮＳ成分）を用いたが、実際よりも模型の寸法が小さいことを考慮して、卓越周波数が実際よりも高い５Ｈｚ程度になるように継続時間を調整した。

実験２；越水実験および越水後加振実験
想定外の集中豪雨により河川水位が計画水位よりも上昇したケースを想定したもので、盛土１の片側の水位を上昇させて越流を生じさせたときの盛土１の挙動を調査した。さらに、越水後の高水状態で余震が生じる最も厳しい条件を想定し、越水実験後に水位を保ったまま上記の加振条件で加振実験を行い、盛土１の挙動を調査した。

実験３；浸透実験
まず、地震の影響を受けない高水状態を想定し、一方の水位を水平地盤部の地表面位置に保ちながら、反対側の水位を地表面から毎分１０ｍｍの速度で上昇させ、定常流の状態における浸透流量の計測を行った。次に、地震の影響を受けた直後に高水が生じた場合を想定し、前述の加振実験で堤防が損傷を受けた状態のまま、越流が生じない程度まで加振前の浸透実験と同様に、片側の水位を毎分１０ｍｍの速度で上昇させ、定常流の状態における浸透流量の計測を行った。

３．実験結果
実験１；加振実験
Ｃａｓｅ２では、盛土１中央部の天端６は約５０ｍｍ沈下する結果であった。一方、地中鋼製壁体１４を模擬した鉄板１８は、約１０ｍｍ沈下したものの倒壊などの不安定現象が生じず、天端高さを概ね維持した。

また、Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２における、土槽１１下端から３００ｍｍ位置（液状化層８下端から５０ｍｍ上の位置）での応答加速度の比較を図５に示す。また、盛土層（盛土１）と液状化層８の境界部における鉄板１７（Ｃａｓｅ１）、鉄板１８（Ｃａｓｅ２）の応答曲げひずみの比較を図６に示す。Ｃａｓｅ２の方が鉄板１８の応答加速度が低減される結果であった。また、Ｃａｓｅ２の方が使用した鉄板１８の板厚が薄いにもかかわらず、Ｃａｓｅ１に比べてＣａｓｅ２の方が鉄板１８に発生する曲げひずみが低減される結果であった。これらの原因としては、鉄板１８の下端と締固め層１２の間に液状化層８が存在するため、加振により地盤が液状化したことにより免震効果が得られ、鉄板１８へ伝わる締固め層１２からの加速度が低減されたためと考えられる。

この結果より、矢板１３を支持層９にまで根入れされていない構造とすることによって、矢板１３の根入れ長さを短くできる上に加えて必要断面を低減でき、構造の合理化に繋がることが示された。

実験２；越水実験および越水後加振実験
次に、Ｃａｓｅ２において、盛土の片側の水位を上昇させて越水を生じさせた際には、越流水は、水位を上昇させた高水位側から低水位側に向かって（図３で左から右に向って）越水する。河川堤防を想定すれば、堤外側から堤内側に越水する。

越流水は、徐々に堤内側の盛土１を侵食した。しかし、盛土１中央部に鉄板１８が配置されたことによって破堤には至らず、堤外側に貯留する水が一気に堤内側に流れ込むことは防止された。また、堤内側の盛土が侵食にさらされ高水状態で偏水圧がかかる条件においても、鉄板１８は倒壊しなかった。

さらに、Ｃａｓｅ２について、越水後の高水状態で余震が生じる最も厳しい条件を想定し、越水実験後に水位を保ったまま加振実験を行った。
加振時の状態は、両側で水位差があり偏荷重状態であることに加え、越水実験により堤内側の盛土１は崩壊していることから、盛土１部分での受働抵抗が期待できない状態となっている。よって、鉄板１８にとって大変厳しい条件であったが、鉄板１８の頭部は水平方向に１００ｍｍ程度変位したものの鉄板１８は倒壊に至らなかった。また、鉄板１８の上端の高さが確保されることにより、堤外側に貯留する水が堤内側に流れ込むことは防止された。これは、加振により上昇した過剰間隙水圧が消散した後は、液状化層も地盤剛性が回復し矢板１３を支持する層として機能したためと考えられる。

これらの結果より、矢板１３（地中鋼製壁体１４）が支持層９にまで根入れされていない構造であっても、地中鋼製壁体１４が倒壊せず地中鋼製壁体１４の上端高さが確保され、堤防機能を維持しうることが示された。

実験３；浸透実験
Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２における、加振前および加振後の浸透流量の一覧を、表１に示す。

鉄板１７の下端を支持層９（締固め層１２）まで根入れしたＣａｓｅ１では、加振前・後ともに支持層９内の鉄板１７下端を廻り込むような浸透挙動を示した。浸透流量は加振前・後ともに約０．３（ｌ／ｍｉｎ）であり、加振履歴を受けた後も浸透特性は変化しなかった。

一方、Ｃａｓｅ２では、加振前・後ともに鉄板１８の下端と支持層９（締固め層１２）の上端の間の液状化層８を廻り込むような浸透挙動を示し、浸透流量は加振前が約１．１（ｌ／ｍｉｎ）であり、加振後が約０．７（ｌ／ｍｉｎ）であった。Ｃａｓｅ２の浸透流量は、加振後においてもＣａｓｅ１よりも大きかった。つまり、Ｃａｓｅ２の構造の方がＣａｓｅ１の構造よりも、浸透水の流れを遮断せずに盛土１周辺へ通じる浸透の流れを十分確保しながら盛土１を補強できていた。

この結果から、地中鋼製壁体１４が支持層９まで根入れされていない構造とすれば、地下水の流れを確保しながら盛土１を補強することができる。そのため、矢板１３に透水孔などを設けなくてもよく、開孔に係る加工コストが削減できる。
なお、Ｃａｓｅ２で加振後に浸透流量が減少した理由としては、加振により液状化層８で根入れを留めた鉄板１８が約１０ｍｍ沈下したためと考えられる。これは、加振前は鉄板１８の下端と支持層９との間に３０ｍｍのクリアランスがあり、加振により約１０ｍｍ沈下したことにより、鉄板１８の下端を浸透する通水面積が初期の約２／３となっており、浸透流量が加振後に約２／３に減少したこととも整合している。

＜具体的態様＞
（壁体（矢板）の根入れ深さ）
本発明では、地中鋼製壁体１４（矢板１３）は、支持層９に到達しない範囲でかつ地震時や越水時にも倒壊しないような深さにまで根入れされる。根入れ深さの決定方法について以下に説明する。以下の説明での具体的な数値は、上記実験例におけるものである。

まず、越水時を想定して、図７（ａ）の盛土１の状態から図７（ｂ）に示すように、堤内側の盛土１が無くなった状態を仮定する。この状態では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、地中鋼製壁体１４には、堤外側の盛土層および液状化層８から主働土圧および水圧が作用し、堤内側の液状化層から受働土圧が作用すると考えられる。表２における土質条件を仮定すると、液状化層８における根入れ長さを２２０ｍｍ（すなわち矢板下端は支持層から３０ｍｍ上）とした場合に、両者による水平力がほぼ釣り合う。

実験例で示したように、地中鋼製壁体１４の根入れ深さが支持層９まで到達していなくても、この深さまで根入れされていれば、地震時や越水時にも地中鋼製壁体１４（矢板１３）の倒壊は生じない。なお、上述の根入れ長さは、実験例をもとにしたものであるが、実際の施工に当たっては、地盤調査を行い、堤外側の盛土層および液状化層８からの主働土圧および水圧による水平力と、堤内側の液状化層８からの受働土圧の水平力とが釣り合う根入れ深さを求めることができる。

この盛土の補強構造にあっては、支持層９まで地中鋼製壁体１４を根入れしなくとも、地震時や越水時に地中鋼製壁体１４が倒壊せず、盛土が地中鋼製壁体１４に保持される。したがって、越水時に地震が発生したり、地震後に河川が高水位となったり、越水したりしても、盛土１が破堤するのを防止するとともに、地中鋼製壁体１４により高さを保持し、堤内側に一気に水が流入するのを防止することができる。

また、地中鋼製壁体１４を支持層９まで、根入れしないことにより、地中鋼製壁体１４を短くすることができる。また、地中鋼製壁体１４の下端と、支持層９との間に液状化層８が存在する状態では、地震時にこの液状化層８が免震効果を奏する。
したがって、地中鋼製壁体１４に用いられる矢板１３の長さを短くできるとともに、断面を低減でき、地中鋼製壁体１４に必要とされる鋼材費を低減することができる。

上述のように、地中鋼製壁体１４と支持層９との間に液状化層８が存在する状態では、この液状化層８に浸透水（地下水）を流すことが可能となり、地中鋼製壁体１４に透水性を持たせなくても、地下水の流れを確保することができ、地中鋼製壁体１４に透水性を持たせるために、矢板１３に透孔を設けるような必要がなく、コストの低減を図ることができる。

なお、地中鋼製壁体１４は、隣り合う矢板１３が継手で接合された構造なので、地震時に地盤が液状化することで、それぞれの矢板１３が互いに相対的に上下動する虞がある。そこで、隣り合う矢板１３同士の頭部を溶接などで固定しておくことにより、隣り合う矢板１３がばらばらに沈下せず、各矢板１３が一様に沈下する。これにより、例えば、地震後に盛土１の天端６を、復旧作業用の車両や緊急車両等用の道路として使用する際に、比較的容易に道路として使用可能とすることができる。

図９は、地中鋼製壁体１４の別の態様を示す。図９の地中鋼製壁体１４ａは、上述のように、支持層９より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に前記地中鋼製壁体１４が倒壊しない深さまで根入れされている第１領域１４ｂと、従来と同様に支持層９まで根入れされている第２領域１４ｃとが交互に形成されている。さらに、矢板１３の上端部またはこの上端部近傍が溶接等により互いに固定されていれば好ましい。

このようにすれば、支持層９まで根入れされている第２領域１４ｃにより、地中鋼製壁体１４ａが支持され、支持層９に根入れされていない第１領域１４ｂを有する地中鋼製壁体１４の沈下を抑制することができる。
盛土の延長方向の第２領域１４ｃを設けるピッチ（第１領域１４ｂの長さ）および第２領域１４ｃの長さは抑制したい沈下の程度や検討条件により決定すればよいが、鋼材コストおよび浸透水の流れを十分確保する面からは、第２領域１４ｃが少ない方ほど好ましいのはいうまでもない。したがって、各第１領域は各第２領域よりも長くし、例えば、目安としては、盛土１の延長方向に沿って第１領域１４ｂの１０〜２０ｍごとに第２領域１４ｃを構成する長い矢板１３ａを１枚〜数枚設ける程度が適当と考えられる。

地中鋼製壁体１４の盛土１の幅方向位置は、盛土の幅方向の位置として、通常時にはこの地中鋼製壁体１４の両側にかかる土圧が均衡する位置に配置されているのが好ましい。
地中鋼製壁体１４を一列とする場合、幅方向におおむね対称である多くの盛土１においては、盛土１の幅方向中央部に配置すれば、通常時に地中鋼製壁体１４の左右で矢板１３に生じる土圧を均衡させることができる。地中鋼製壁体１４を盛土１の法肩５付近に設けてもよいが、地中鋼製壁体１４片側からは盛土１の土圧が作用し、反対側は地中鋼製壁体１４を支持する側方からの土圧が期待できないため、地震時に矢板１３に水平変位が生じないように、必要な矢板１３の断面が大きくなって必要コストが増加する恐れがある。

ただし、盛土１の天端６部分に道路などが敷設されており、交通を阻害せずに対策工を講じる必要がある場合には、地中鋼製壁体１４が盛土１の法肩５付近に設置されていた方が天端６上の道路交通を遮断せずに対策が可能である。

地中鋼製壁体１４は、２列以上であってもよく、たとえば図１０の変形例に示すように両方の法肩５付近に計２列の地中鋼製壁体１４を設けてもよい。それぞれの地中鋼製壁体１４は、上述の地中鋼製壁体１４と同様に支持層９まで根入れされることなく、支持層９より上の液状化層８に根入れされている。また、地中鋼製壁体１４は、上述のように液状化層８の倒壊しない深さまで根入れされている。符号２０は、タイロッド等の連結部材であり、二列の地中鋼製壁体１４を連結するもので、地中鋼製壁体１４の長さ方向に沿って所定間隔毎に配置されている。

また、盛土１の補強構造において、前述の盛土１の略天端６の範囲内に設けられる地中鋼製壁体１４に加えて、図１１および図１２に示す変形例のように、さらに盛土１の左右の法尻２の部分、または、堤外側の盛土１の法尻２の部分に地中鋼製壁体２１を配置するのが好ましい。

盛土１の法尻２の部分に地中鋼製壁体２１を配置することにより、地震時の盛土１の沈下を抑制できる上、地中鋼製壁体２１が堤外側の盛土１の法尻２の部分に配置されていれば、盛土１の基盤漏水対策にもなる。なお、既設の堤防等では、基盤漏水対策や地震時の盛土の沈下対策の観点から，盛土の法尻に既に地中鋼製壁体が設けられているものもある。このような既設の堤防がある場合には、天端の範囲内にさらに前述の地中鋼製壁体を打設すれば，効果的で合理的な堤防の災害対策が可能となる。

また、堤内側にあたる法尻２には、ドレーン材１５を設置する等の排水対策が講じられている方が、浸透破壊を防止する上で好ましい。

また、本発明に使用する矢板１３は、ハット形鋼矢板、Ｕ形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、直線形鋼矢板、鋼管矢板、あるいは鋼矢板をＨ形鋼等で補剛した組合せ鋼矢板等を用いることができる。

１ 盛土
２ 法尻
６ 天端
８ 液状化層
９ 支持層
１２ 締固め層（支持層）
１３ 矢板（鋼矢板および／または鋼管矢板）
１４，１４ａ 地中鋼製壁体
１４ｂ 第１領域
１４ｃ 第２領域

Claims (6)

1. 連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる地中鋼製壁体が、前記盛土の連続方向に沿って一列以上設けられ、
   前記地中鋼製壁体は、支持層より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に前記地中鋼製壁体が倒壊しない深さまで根入れされ、
   前記盛土の連続方向に隣り合う前記鋼矢板および／または前記鋼管矢板の上端部またはこの上端部近傍が互いに溶接によって固定されることによって、隣り合う鋼矢板および／または前記鋼管矢板がばらばらに沈下するのが防止されていることを特徴とする盛土の補強構造。
2. 前記地中鋼製壁体が前記盛土の連続方向に沿って一列設けられ、
   当該地中鋼製壁体は、当該地中鋼製壁体で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、前記地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下で、かつ、支持層より上の位置まで根入れされていることを特徴とする請求項１に記載の盛土の補強構造。
3. 連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる地中鋼製壁体が、前記盛土の連続方向に沿って一列以上設けられ、
   前記地中鋼製壁体は、支持層より浅い深さで、かつ、地震時や越水時に前記地中鋼製壁体が倒壊しない深さまで根入れされている第１領域と、前記支持層まで根入れされている第２領域とが交互に形成され、
   各第１領域の盛土の延長方向の長さが、各第２領域の盛土の延長方向の長さよりも長く、
   前記盛土の連続方向に隣り合う前記鋼矢板および／または前記鋼管矢板の上端部またはこの上端部近傍が互いに溶接によって固定されることによって、隣り合う鋼矢板および／または前記鋼管矢板がばらばらに沈下するのが防止されていることを特徴とする盛土の補強構造。
4. 前記地中鋼製壁体が前記盛土の連続方向に沿って一列設けられ、
   当該地中鋼製壁体の第１領域は、当該地中鋼製壁体で仕切られた片側の盛土が無くなった状態を仮定した場合に、前記地中鋼製壁体の両側からそれぞれ作用する土圧および水圧による水平力が釣り合う深さ以下で、かつ、支持層より上の位置まで根入れされていることを特徴とする請求項３に記載の盛土の補強構造。
5. 前記地中鋼製壁体は、盛土の幅方向の位置として、通常時にはこの地中鋼製壁体の両側にかかる土圧が均衡する位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の盛土の補強構造。
6. 盛土の少なくとも一方の法尻部分に、地中鋼製壁体が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の盛土の補強構造。

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