JP5464370B2 - 盛土の補強構造 - Google Patents

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本発明は、河川等の堤防として長く延在する盛土の補強構造に関する。
従来、河川等の堤防の盛土(堤体)に対する補強として、盛土の法面に透水性の低い材料や不透水性の材料を被覆することや、盛土の法面の下端側になる法尻部分に盛土の延在方向(連続方向)に沿って地中に鋼矢板壁を構築することが知られていた。
しかし、法面の被覆では、盛土自体の強度の補強にならず、地震や洪水の際に、大きな外力が盛土に作用した場合の盛土の破壊を防止することができない。また、前記基礎地盤の安定化を図り、前記漏水を防止する上では、上述のように法尻部分に鋼矢板壁を配置するのは有効であるが、洪水時に越水した場合には、法尻部分の鋼矢板壁では、盛土が崩壊するのを防止することができない。
そこで、例えば、特許文献1には、法尻以外の盛土の内部に少なくとも一列の矢板壁を盛土の長さ方向に沿って構築する盛土の補強構造が提案されている。より具体的には、盛土の天端の範囲内または片側の法肩付近に1列の矢板壁を構築する構造や、両方の法肩付近に位置し連結材(タイロッド)で互いに連結された二列の鋼矢板壁を構築する構造が記載されている。
このように盛土の法肩から天端部分に二列に鋼矢板壁を構築することによって、盛土内に二重鋼矢板締切り部が構成され、構造的に堅固な芯を形成し、盛土を補強することができる。これにより、洪水時や地震時の様々な外力条件に対応可能になる。例えば、洪水時の浸透、洗屈、越水や、地震時の慣性力や基礎地盤の液状化に対応可能になる。洪水や地震の際に、二列の鋼矢板壁により盛土の天端高さを維持することができるので、河川の氾濫を防止し、河川の氾濫により盛土が崩壊するのを防止することができる。
特開2003−13451号公報
特許文献1に記載された構造のうち、法肩付近に2列の鋼矢板壁を構築する構造は、それだけの広い打設空間が必要になる。さらに、連結材(タイロッド)で2列の矢板壁を連結するには、その連結作業自体が煩雑である上、特に既設の盛土構造物の補強構造に適用する際には、天端のほぼ全幅にわたって盛土を所定深さ分削ってからタイロッドを設置することになるので、施工工程が煩雑である。
一方、1列の鋼矢板壁を設ける構造では、盛土構造物として例えば河川堤防を想定すると、鋼矢板壁の剛性(断面性能)が小さい場合、越水等で鋼矢板壁体の片側の盛土が崩れると、鋼矢板壁の反対側からかかる土圧に鋼矢板壁が耐えきれず、盛土が崩壊する恐れがある。
剛性の高い壁体を構築するには、鋼管矢板で壁体を構成することが考えられる。しかしながら、鋼管矢板壁は、鋼管矢板の継手の遊間が大きいので、鋼矢板壁と比較して止水性に劣る。そのため、鋼管矢板壁を適用した堤防は、鋼矢板壁を適用した堤防と比較すると、浸透水による浸透破壊に対して弱い。そこで、連結された継手にモルタル充填などを行うことにより継手の空隙を封止する必要があり、この作業も工期や工費が嵩む原因になる。また、継手の遊間を封止する施工が確実に為されていないと継手で漏水が生じ、盛土内の浸透破壊に対する弱所になることが懸念される。
鋼管矢板壁は、施工性の面でも、以下のような課題がある。例えば、静的に圧入する場合、一般的に鋼矢板に比較して鋼管矢板の方が圧入抵抗が大きいので、鋼管矢板のサイズや盛土の土質等により、鋼矢板を圧入できても鋼管矢板を圧入できない可能性がある。また、鋼管矢板は、外周側に継手があるため、鋼管で用いることが可能な回転圧入工法を用いることができない。そこで、例えば、打撃工法やバイブロハンマ工法を用いることが考えられるが、堤防は水を止めるための構造であり、クラックが発生すると、そこが構造的な弱所になることから、衝撃・振動を与える工法を採用することは好ましくない。
鋼管矢板の施工に際し、掘削オーガを用いて盛土を掘削する方法も採用し難い。すなわち、掘削により盛土に浸透水に対する弱所を設けてしまう虞や、盛土の強度上好ましくない緩み域を設けてしまう虞がある。これらの懸念があることから、鋼管矢板の施工において採用できる工法が限定されたり、工法が限定されることなどに基づいて工期や工費が嵩んだりすることが問題になる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、盛土を補強する剛性を備えるとともに、施工が容易な盛土の補強構造を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の盛土の補強構造は、堤防として用いられる盛土の略天端の範囲内に、前記盛土の連続する方向に沿って一列に地中鋼製壁が設けられ、
前記地中鋼製壁は、鋼矢板が継手で連結された壁体と、この壁体に沿って並んで設けられ、前記壁体を補強する鋼管からなる補強材とを備え、
前記壁体は、山と谷とを繰り返す波板状に形成され、
前記補強材は、その一部が前記壁体の谷部分になる凹部に、前記補強材と前記壁体とを繋ぐことなく、入り込んだ状態となっ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、地中鋼製壁により盛土が補強される。この地中鋼製壁は、止水性に優れる継手を有する鋼矢板を継手で連結した鋼矢板壁である壁体が、この壁体に沿って並べて配置された鋼管からなる補強材に補強されており、高い剛性を有する。また、地中鋼製壁が止水性の高い壁体を備えることから、盛土が浸透に対する弱所を生じる可能性も極めて低い。
補強材は、例えば、地中鋼製壁に必要とされる剛性に応じて、壁体を構成する鋼矢板毎に配置したり、鋼矢板に対して一つ置きまたは二つ置き配置したりすることも可能であり、経済的な構造を提供することができる。
壁体を構成する鋼矢板の打設と、補強材の打設とを別々に行えるので、使用可能な施工方法が多くなる。例えば、補強材として鋼管を用いた場合に回転圧入工法を用いることが可能になる。また、盛土の両方の法肩に2列の鋼矢板壁を構築する構造と比較しても、施工スペースが小さくて済み、またタイロッドで連結する必要がなく、施工も容易である。
請求項2に記載の盛土の補強構造は、堤防として用いられる盛土の略天端の範囲内に、前記盛土の連続する方向に沿って一列に地中鋼製壁が設けられ、
前記地中鋼製壁は、鋼矢板が継手で連結された壁体と、この壁体に沿って並んで設けられ、前記壁体を補強する鋼管からなる補強材とを備え、
前記壁体は、山と谷とを繰り返す波板状に形成され、
前記補強材は、前記壁体の谷側の側面に直接接しているか、または、山側の側面に直接接し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、地中鋼製壁により盛土が補強される。この地中鋼製壁は、止水性に優れる継手を有する鋼矢板を継手で連結した鋼矢板壁である壁体が、この壁体に沿って並べて配置された鋼管からなる補強材に補強されており、高い剛性を有する。また、地中鋼製壁が止水性の高い壁体を備えることから、盛土が浸透に対する弱所を生じる可能性も極めて低い。
また、鋼製壁にかかる土圧や水圧に対して壁体と補強材とが重ね梁のように挙動することで、高い剛性を得ることができる。
請求項3に記載の盛土の補強構造は、請求項2に記載の発明において、前記壁体の頭部と前記補強材の頭部とがコンクリートにより連結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、鋼製壁に土圧や水圧が作用した場合に、壁体の頭部と補強材の頭部とがコンクリートで連結されているので、壁体と補強材との間で荷重伝達が行われる。これにより、補強材と壁体とが接している場合はもとより、両者が離れている場合であっても、荷重を両者で分担して受け持つことができる。さらに、壁体の頭部と補強材の頭部とがコンクリートで連結して固定されているので、壁体と補強材との鉛直方向のずれを規制することができる。これらにより、壁体に発生する曲げモーメントの低減を図ることができる。
請求項4に記載の盛土の補強構造は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記盛土の中央部に前記地中鋼製壁を設けることを特徴とする。
請求項4に記載の発明においては、盛土の中央に地中鋼製壁を設けることにより、地震時の壁体にかかる土圧を地中鋼製壁の左右でバランスさせ、地震時に鋼矢板にかかる力を抑えることができる。また、高水時や越水時に河川側から受ける水圧には地中鋼製壁で抵抗することができる。
請求項5に記載の盛土の補強構造は、請求項4に記載の発明において、地中鋼製壁が前記壁体に対して堤内側(陸側)に補強材が設けられたものであることを特徴とする。
請求項5に記載の発明においては、前記の高水時や越水時に河川側から受ける水圧に対して、地中鋼製壁の壁体の水圧がかかる側とは反対になる側に補強材が配置されている。このような構造とすることで、壁体で受けた水圧を補強材に効率的に伝達して分担できるので、例えば越水によって堤内側の盛土が削られた場合でも、鋼製壁で水圧を支えることができる。
さらに、壁体と補強材とを略接して配置すれば、これらが重ね梁として挙動する高い剛性の鋼製壁とすることができる。また、前述のように、補強材の頭部と壁体の頭部とをコンクリートにより頭部で連結すれば、壁体に係る荷重を補強材に圧縮力として効果的に伝達することができるとともに、壁体と補強材との鉛直方向のずれを規制することとあわせて、壁体に発生する曲げモーメント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3のいずれか1項に記載の発明において盛土の堤内側または堤外側のどちらか一方の法肩に、前記地中鋼製壁を設けることを特徴とする。
請求項6に記載の発明においては、堤内側(陸側)または堤外側(河川等の水域側)の法肩(盛土の左右の法面の上端部)に一列に地中鋼製壁を設けておくことで、盛土の天端部分を道路として使用する場合に、天端の法肩より内側の部分に地中鋼製壁による界面が生じないので、地震等によって盛土が大きく崩壊しない限りは、盛土の天端部分を被災後の緊急用の道路として使用可能であると期待される。
盛土の堤外側の法肩に地中鋼製壁を設けた場合には、常時において地中鋼製壁5にかかる土圧としては、地中鋼製壁5の堤内側から作用する圧力の方は大きい。そこで、高水位時に、地中鋼製壁5の堤外側から作用する水圧に対して、地中鋼製壁5の剛性に加えて土圧を利用して対抗することができる。さらに、壁体が十分深く根入れされていれば、地中鋼製壁が堤外側からの浸透流を抑制する止水壁としても機能し、浸透流が盛土中央側に至る前に止水できるので、盛土内に浸透水が溜まるのを防止できる。
地中鋼製壁を盛土の堤内側の法肩に設置した場合には、増水による越流発生時に堤内側の位置で堤内側への土砂の流出を防止するため、盛土の損傷を大きく低減することができ、越流発生後の復旧が比較的容易になる。
請求項7に記載の盛土の補強構造は、請求項6に記載の発明において、前記地中鋼製壁は、前記壁体よりも堤体外側(法肩の壁体に対して近い方の法面側)に補強材を設けたことを特徴とする。
請求項7に記載の発明においては、地盤が液状化して土圧が地中鋼製壁に作用した際に、地中鋼製壁の壁体の土圧がかかる側の反対になる側に補強材が配置されており、壁体が補強材に近づく方向に土圧がかかるので、地中鋼製壁の剛性を保持できる。
本発明によれば、地中鋼製壁は、鋼矢板壁で止水性を確保するとともに、十分な剛性を有しているので、河川等の堤防としての盛土を補強するに際し、盛土が破壊されても河川等の水が堤内側に流出するのを防止できる。また、従来の二列の鋼矢板壁をタイロッドで連結する構造と比較して、施工が容易であり、工期短縮や施工費用の低減につながる。
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。 前記盛土の補強構造の地中鋼製壁を示す要部概略平面図である。 前記地中鋼製壁を示す要部概略斜視図である。 前記盛土の補強構造の変形例を示す概略断面図である。 前記盛土の補強構造の別の変形例を示す概略断面図である。 前記地中鋼製壁の変形例を示す要部概略平面図である。 前記地中鋼製壁の別の変形例を示す要部概略平面図である。 別の変形例としての地中鋼製壁を示す要部概略平面図である。 別の変形例としての地中鋼製壁を示す要部概略断面図である。 前記地中鋼製壁のさらに別の変形例を示す要部概略平面図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図1に示すように、実施形態の盛土の補強構造は、例えば、河川kの堤防である盛土1を補強するためのものである。
盛土1は、中央の最も高い部分が水平な上面を有する天端1aになっている。この天端1aの左右には傾斜した法面1b、1b’がそれぞれ形成されて、法面1b、1b’の上端部側が法肩1c、1c’で下端部側が法尻1d、1d’とされている。
図1から図3の盛土1の補強構造においては、盛土1の略天端1aの範囲内に鋼矢板(ハット形鋼矢板3)を一列に連結した鋼矢板壁からなる壁体2と壁体2を補強する補強材としての鋼管4からなる地中鋼製壁5が設置されている。略天端1aの範囲内とは、天端1aより少し外側になる法面1b、1b’の上端部である法肩1c、1c’部分も含まれる。図1の実施形態では、地中鋼製壁5は、盛土1(天端1a)の幅方向の略中央に設置されている。
図1から図3の地中鋼製壁5は、鋼矢板としてのハット形鋼矢板3と鋼管4とで構成されている。ハット形鋼矢板3の長手方向に、長手方向を沿わせて鋼管4が接している。ここでは、ハット形鋼矢板3および鋼管4がそれらの長手方向が互い平行にされているとともに、それらの長手方向が鉛直方向になっている。また、鋼管4は壁体2(ハット形鋼矢板3)よりも堤内側(法肩1c’の側)に位置している。
ハット形鋼矢板3は、ウェブ3aと、ウェブ3aの両側縁からそれぞれ互いに広がるように斜めに延出する一対のフランジ3bと、左右のフランジ3bの先端からウェブ3aと平行に左右に延出する一対のアーム3cと、アーム3cの先端に設けられた継手3dとを備えている。鋼管4は、その外周面がハット形鋼矢板3の谷側の側面に接している。例えば、鋼管4はハット形鋼矢板3のウェブ3aの谷側に接した状態になっている。また、鋼管4の径は、ハット形鋼矢板3の幅よりも狭くなっている。この鋼管4は、その一部がハット形鋼矢板3で構成される壁体の一方の側面の谷部分に入り込んだ状態になっている。なお、鋼管4が左右のフランジ3bの少なくとも一方に接していてもよい。ハット形鋼矢板3の山側の側面に鋼管4が接するものとしてもよいが、図2のように鋼管4がハット形鋼矢板3の谷側に入りこんだ位置にある方が打設スペースは小さくて済む。
図2および図3では、全てのハット形鋼矢板3に対し鋼管4がそれぞれ接する構造になっている。しかし、剛性が許容される範囲であれば、ハット形鋼矢板3に対して、1つ置きや2つ置きに鋼管4を組み合わせるなどして、鋼管4を間引くこともできる(つまり、鋼管を離散的に配置することもできる)。
地中鋼製壁5では、壁体2(ハット形鋼矢板3)と鋼管4とが互いの長手方向に接した状態になっているので、地中鋼製壁5に土圧や水圧がかかった場合、壁体2と鋼管4とのたわみ挙動が同じになる重ね梁として機能しうる。これにより、地中鋼製壁5は高い剛性を有する。なお、重ね梁構造では、鋼管4と壁体2とが接している部分で鋼管4と壁体2との長手方向の位置ずれが許容されている。
壁体2(ハット形鋼矢板3)と鋼管4とは、地中鋼製壁5に土圧や水圧がかかった場合、壁体2と鋼管4とが重ね梁構造としての機能を発揮できる状態になっていればよい。したがって、壁体2と鋼管4とは略接している状態であればよく、この状態としては接触している状態が最も好ましいが、壁体2と鋼管4との間に少しの間隔があいていてもよく、例えば、壁体と鋼管4との間に数cmの隙間が生じていても、この隙間に入り込んだ土砂を介して壁体2と鋼管4とが重ね梁構造として機能する状態であればよい。
地中鋼製壁5では、複数のハット形鋼矢板3は、その継手3dどうしを連結して一列に並べられて鋼矢板壁としての壁体2を構築した状態になっている。そのため、高い止水性を有するので、河川kの浸透流を遮断して堤体が浸透破壊するのを阻止することができる。
図1の実施形態の盛土1の補強構造では、地中鋼製壁5が盛土1の幅方向の略中央に配置されているので、地中鋼製壁5に地震時に盛土から作用する力は、地中鋼製壁5に対して堤内側(河川kの反対側)と堤外側(河川k側)とでバランスが取れた状態になる。
この場合、地中鋼製壁5としては、ハット形鋼矢板3側(鋼管4と接する面とは反対側)から土圧や水圧を受ける構造として、土圧がハット形鋼矢板3と鋼管4とを引き離す方向に作用しないようにするのがよい。そこで、堤外側が高水位状態になったときや越流が発生したときのように、堤外側から地中鋼製壁5に向う水圧や土圧が高くなることを想定して、図3に示すように、鋼管4を壁体2(ハット形鋼矢板3)よりも堤内側に配置することが好ましい。
地中鋼製壁5では、壁体2および/または鋼管4の根入れ長さを変えることによって、地盤中の水の流れを調整することも可能である。例えば、地中鋼製壁5が必要な剛性を有する範囲で、一部の鋼矢板や鋼管を短くすることによって、河川へ向う常時の地下水の流れを確保することができる。逆に、鋼矢板を透水層を貫く長さまで設けておくことによって、河川側から堤内側へ向う水の浸透を防止したりすることができる。この際には、鋼管4の根入れ長さより、壁体2の根入れ長さが長くてもよい。
次に、地中鋼製壁5の施工方法について説明する。地中鋼製壁5の施工においては、ハット形鋼矢板3の施工と、鋼管4の施工と別々に行うことができる。例えば、ハット形鋼矢板3は、油圧圧入工法により、先に圧入されたハット形鋼矢板3から反力を取って、ハット形鋼矢板3を油圧により静的に圧入するものとしてもよい。また、鋼管4が例えばハット形鋼矢板3毎に配置される場合、すなわち、鋼管4が互いに近接して配置される場合には、鋼管4をハット形鋼矢板3と同様に油圧圧入工法で静的に圧入することができる。
また、鋼管4の静的な圧入が困難な場合には、鋼管4をこの鋼管4に接触するハット形鋼矢板3より先に圧入するものとして、回転圧入工法を適用してもよい。
また、掘削範囲を略鋼管4の外径の範囲内として、中掘り工法によって鋼管4を施工するものとしてもよい。
地中鋼製壁5を備える盛土の補強構造を新規に構築する盛土に適用する場合は、鋼矢板および鋼管を所定位置に打設してから盛土を構築してもよいし、逆に盛土を構築してから鋼矢板と鋼管を打設してもよい。既存の盛土の補強する場合は、鋼矢板および鋼管を打設する盛土の天端およびその周辺範囲を一旦打設可能にして、鋼矢板と鋼管を打設する。
地中鋼製壁5を備える盛土の補強構造は、上述のようにハット形鋼矢板3と鋼管4とを別々に施工できることから、盛土1に振動や衝撃を与える打撃工法やバイブロハンマ工法を用いたり、盛土1を緩めるような掘削オーガによる広範囲な掘削を行わなくとも、地中鋼製壁5の施工が可能になる。また、鋼矢板3と鋼管4とをそれぞれ施工していくことによって、地中鋼製壁5を設置できるので、従来の盛土の補強構造に対して工期の短縮と工費の削減を図ることができる。また、鋼矢板と鋼管とをそれぞれ別個に現場まで運搬することができ、運搬効率もよい。
図4は、本発明に係る盛土の補強構造の、別の実施形態を示したものである。この実施形態では、盛土1の堤外側の法肩1cに地中鋼製壁5が設置されている。
この場合には、常時において地中鋼製壁5にかかる土圧としては、地中鋼製壁5の堤内側から作用する圧力の方は大きい。そこで、高水位時に、地中鋼製壁5の堤外側から作用する水圧に対して、地中鋼製壁5の剛性に加えて土圧を利用して対抗することができる。一方、液状化時における、盛土1側から地中鋼製壁5に作用する土圧に対抗できるよう、鋼管4を壁体2に対して堤体の外側(この実施形態では堤外側)に配置するのが好ましい。
また、この実施形態においては、壁体2が十分深く根入れされていれば、地中鋼製壁5は、堤外側の盛土1の法肩1cの位置で、盛土1の下側を通過しようとする浸透流を抑制する止水壁として機能する。これにより、盛土1の堤外側の法肩1cの位置で浸透流が抑制されるので、盛土1内に浸透した水が溜まるのを防止できる。
図5は、本発明に係る盛土の補強構造の、別の実施形態を示したものである。この実施形態では、盛土1の堤内側(陸側)の法肩1c’に地中鋼製壁5を設置している。
この実施形態では、越流時に、盛土1の堤外側の法面1bから盛土1の堤内側の法肩1c’までの部分の土砂の流出を抑制することができ、土砂の流出が主に堤内側の法面1bで発生するので、盛土1の損傷を最低限にとどめることが可能になる。これにより、越流後の復旧を比較的容易にすることができる。
この実施形態では、液状化時における盛土1側から地中鋼製壁5に作用する土圧および高水位の水圧に対抗できるよう、鋼管4を壁体2に対して堤体の外側(この実施形態では堤内側)に配置するのが好ましい。
また、図4および図5に示すように、盛土1の法肩1cに地中鋼製壁5を設置すると、盛土1の天端を道路としている場合に、道路として使用する部分に地中鋼製壁5が配置されていないので、地震時や洪水時等に置いて盛土1の一部が損傷しても、盛土の天端を道路として使用できる可能性が高い。すなわち、被災後に盛土1の天端を緊急用の道路として使用できる可能性が高い。なお、従来のように二列の鋼矢板壁の間をタイロッドで連結した場合には、天端高さ付近のタイロッドが露出してしまうと、車両の通行が不可能になる。
図6は、前述の地中鋼製壁5の変形例である地中鋼製壁51を示したものである。地中鋼製壁5においては補強材を鋼管4としたが、図6の地中鋼製壁51では補強材としてH形鋼6を用いている。地中鋼製壁51においては、H形鋼6の一方のフランジ6bが、壁体2の谷側で鋼矢板3のウェブ3aと接触している。この場合に、壁体2のハット形鋼矢板3のウェブ3aと、H形鋼6のフランジ6bとが平行とされ、ハット形鋼矢板3のウェブ3aと、H形鋼6のウェブ6aとが互いに直交する方向に沿っている。
地中鋼製壁51は、鋼管4をH形鋼6に変更したものであり、それ以外は、地中鋼製壁5と同様の構成を有するとともに、同様の作用効果を奏する。なお、H形鋼6は、回転圧入することができないので、例えば、油圧圧入工法によって盛土1に圧入される。
図7から図9は、前述の地中鋼製壁5の別の変形例である地中鋼製壁52を示したものである。ハット形鋼矢板3からなる壁体2の頭部と鋼管4の頭部とはコンクリート7で連結されている。
図7から図9に示される地中鋼製壁52では、ハット形鋼矢板3と鋼管4とは接しておらず、これらの間に間隔があけられた状態になっている。また、鋼管4の径は、ハット形鋼矢板3の幅(有効幅)よりも狭くなっている。この鋼管4は、その一部がハット形鋼矢板3で構成される壁体2の一方の側面の谷部分になる凹部に入り込んだ状態になっている。
複数のハット形鋼矢板3は、その継手3dどうしを連結して一列に並べられて上述の壁体2を構築している。壁体2の頭部と鋼管4の頭部とはコンクリート7により連結されている。コンクリート7は、壁体2の頭部と鋼管4の頭部とを巻き込むように打設されている。
壁体2の頭部と鋼管4の頭部とは、コンクリート7での連結に加えて、さらに鋼材や形鋼からなる枕材、鋼板等の板材等の連結部材を用いて連結されていてもよい。これら鋼材、鋼板、形鋼等は、溶接やボルトによる締結によって、ハット形鋼矢板3の頭部および鋼管4の頭部の両方に接続される。
ハット形鋼矢板3からなる壁体2と鋼管4とは、前述の地中鋼製壁5と同様に略接していてもよいし、図7から図9に示されるように離れていてもよい。壁体2と鋼管4とが接していると、荷重伝達の際に前述した重ね梁構造の利点を併せ持つことになる。一方、壁体2と鋼管4とが接するように施工する際に、両者の接触による変形、振動、騒音等の懸念により、状況によってはどちらかの施工方法が制約される可能性がある。
これに対し、壁体2と鋼管4とが例えば50mm程度以上離れた構造であれば、施工時における前述のような懸念がなく、施工しやすい。なお、両者の間隔は、十分に荷重が伝達される限りでもっと大きくてもよいが、壁体2の頭部と鋼管4の頭部のとの連結にかかるコストや、地中鋼製壁5全体の厚さ等を考慮すると、壁体2としての凹凸(山と谷と)を繰り返す波板状の矢板壁の谷側の凹部内に鋼管4の少なくとも一部が入り込んだ状態になる間隔が好ましい。
この場合、例えば、ハット形鋼矢板3の型式等によって凹部の深さ(ウェブ3aとアーム3cとの間のこれらに直交する方向に沿った距離)が異なるが、例えば、900mm幅のハット形鋼矢板の場合、凹部の深さは200mmから300mm程度なので、鋼管4と壁体2のハット形鋼矢板3のウェブ3aとの間隔をそれ以下とすることが好ましい。
地中鋼製壁52においては、壁体2の頭部と、鋼管4の頭部とが連結されているので、壁体2と鋼管4との間で荷重伝達が可能であり、地中鋼製壁52が受ける土圧や水圧を、壁体2と鋼管4とが分担して受けることになる。また、壁体2の頭部と、鋼管4の頭部とが連結されているので、鋼管4と壁体2との鉛直方向の位置ずれを防止することができる。以上のことから、地中鋼製壁52では、鋼管4で補強された壁体2に発生する曲げモーメントを単独の鋼矢板壁よりも減少させることができる。
地中鋼製壁52における壁体2と鋼管4との位置関係は、前述した地中鋼製壁5と同様に、ハット形鋼矢板3側(鋼管4に面する面とは反対側)から土圧や水圧を受ける構造とするのが好ましい。例えば、図1における地中鋼製壁5に代わって、図7〜9の地中鋼製壁52を適用する場合、鋼管4は、壁体2より堤内側に位置するのが好ましい。壁体2で受けた土圧や水圧を、圧縮力として鋼管4に荷重を伝達することになり、コンクリート7の特性を十分に活用することができる。
ただし、壁体2の頭部と鋼管4の頭部とが連結されていることから、コンクリート7および連結部材によって荷重が伝達できれば、壁体2の土圧がかかる側に鋼管4を配置しても、その反対側に鋼管4を配置しても地中鋼製壁52の曲げモーメントを減少させることができる。すなわち、この場合は、壁体2に対する鋼管4の配置の自由度が高く、地中鋼製壁52の設計に際し、土圧や水圧の方向によって壁体2に対する鋼管4の配置が制限されない。
また、地中鋼製壁5,51の場合と同様に、全てのハット形鋼矢板3に鋼管4を配置する必要はなく、例えば、鋼管4を一つおきや二つおきのハット形鋼矢板3毎(一つおきや二つおきの凹部毎)に、配置するものとしてもよい。但し、鋼管4が壁体2の長手方向に沿って並べられた状態で、鋼管4の配置が略均等になっていることが好ましい。
壁体2の凹部の外側に鋼管4が配置される場合には、打設スペースは大きくなるものの鋼管4の配置が壁体2の凹部の配置(ハット形鋼矢板3の配置)に規制されないので、壁体2のハット形鋼矢板3の有効幅に関係なく、鋼管4の壁体2に沿った間隔を自由に設定することができる。例えば、鋼管4の中心間の間隔を、壁体2のハット形鋼矢板3の有効幅より狭くしてもよいし、広くしてもよい。
地中鋼製壁52の施工方法は、壁体2を構成するハット形鋼矢板3と、補強材になる鋼管4の打設については、前述の地中鋼製壁5と同様でよい。これらを打設した後、壁体2の頭部と鋼管4の頭部とを巻き込むようにコンクリート7を打設する。コンクリート7の打設前に、前述した枕材や板材を連結部材として、壁体2の頭部と鋼管4の頭部とを連結してもよい。
地中鋼製壁52における壁体2(ハット形鋼矢板3)と鋼管2との長さや根入れ深さの関係やその他の構成のバリエーションおよびそれらの作用効果については、地中鋼製壁5で説明したものと同様である。
図10に示す地中鋼製壁53は、地中鋼製壁52の補強材としての鋼管4をH形鋼6に変えたものである。H形鋼6は、ハット形鋼矢板1が連接された壁体2の長手方向に沿って、第1実施形態の鋼管4の場合と同様に間隔をあけて一列に並んで配置されている。H形鋼6は、壁体2の長手方向に対して、ウェブ6aが直交するように配置されている。したがって、フランジ6bは、壁体2の長手方向に平行になっている。この壁体2の頭部と、H形鋼6の頭部とがコンクリート7(図10では図示されない)連結されている。
図10では、H形鋼6と壁体2との間には、第1実施形態の鋼管4の場合と同様に間隔が設けられているが、前述の地中鋼製壁51と同様に、H形鋼6のフランジ6bとハット形鋼矢板3のウエブ3aとが略接していてもよい。H形鋼6と壁体2との間に間隔が設けられていると、H形鋼6として、フランジ6bの幅がH形鋼3のウエブ3aの幅よりも少し大きいものを使用することもできる。
壁体2の長さとH形鋼6の長さとの関係、壁体2に対するH形鋼6の配置(壁体2とH形鋼6の間隔を含む)等の補強材を鋼管4に代えてH形鋼6とした以外の構成は、地中鋼製壁52と同様とすることができる。
鋼製壁33の施工方法においては、H形鋼6を中掘り工法や回転圧入工法で施工することができないことを除いて、地中鋼製壁52の施工方法と同様とすることができる。
この地中鋼製壁53においても、地中鋼製壁52とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
なお、壁体2を構成する鋼矢板は、ハット形鋼矢板3に限られるものではなく、U形鋼矢板、Z形鋼矢板等の他の鋼矢板を用いてもよい。また、本発明に係る盛土の補強構造として、さらに法面が被覆されていたり、法尻部分に矢板壁が設けられていてもよい。
1 盛土
1a 天端
1c、1c’ 法肩
2 壁体
3 鋼矢板
4 鋼管(補強材)
5 地中鋼製壁
51 地中鋼製壁
52 地中鋼製壁
53 地中鋼製壁
6 H形鋼(補強材)

Claims (7)

  1. 堤防として用いられる盛土の略天端の範囲内に、前記盛土の連続する方向に沿って一列に地中鋼製壁が設けられ、
    前記地中鋼製壁は、鋼矢板が継手で連結された壁体と、この壁体に沿って並んで設けられ、前記壁体を補強する鋼管からなる補強材とを備え、
    前記壁体は、山と谷とを繰り返す波板状に形成され、
    前記補強材は、その一部が前記壁体の谷部分になる凹部に、前記補強材と前記壁体とを繋ぐことなく、入り込んだ状態となっていることを特徴とする盛土の補強構造。
  2. 堤防として用いられる盛土の略天端の範囲内に、前記盛土の連続する方向に沿って一列に地中鋼製壁が設けられ、
    前記地中鋼製壁は、鋼矢板が継手で連結された壁体と、この壁体に沿って並んで設けられ、前記壁体を補強する鋼管からなる補強材とを備え、
    前記壁体は、山と谷とを繰り返す波板状に形成され、
    前記補強材は、前記壁体の谷側の側面に直接接しているか、または、山側の側面に直接接していることを特徴とする盛土の補強構造。
  3. 前記壁体の頭部と、前記補強材の頭部とがコンクリートにより連結されていることを特徴とする請求項2に記載の盛土の補強構造。
  4. 前記盛土の中央部に前記地中鋼製壁を設けることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の盛土の補強構造。
  5. 前記地中鋼製壁は、前記壁体に対して堤内側に補強材を設けたことを特徴とする請求項4に記載の盛土の補強構造。
  6. 前記盛土の堤内側および堤外側のどちらか一方の法肩に、前記地中鋼製壁を設けることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の盛土の補強構造。
  7. 前記地中鋼製壁は、前記壁体に対して堤体外側に補強材を設けたことを特徴とする請求項6に記載の盛土の補強構造。
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