JP5471797B2

JP5471797B2 - 護岸構造及び既設護岸構造の耐震補強構造

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Publication number: JP5471797B2
Application number: JP2010109533A
Authority: JP
Inventors: 俊介森安; 裕章中山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: JP2011236657A

Description

本発明は、高潮、津波、波浪等から港湾施設、後背地等を防護するために構築される護岸構造及び既設護岸構造の耐震補強構造に関するものである。

図１２は、従来の控え工式の護岸構造１０１の一例を示す側面断面図である。この従来の護岸構造１０１は、地盤に対して複数の鋼矢板等からなる護岸矢板壁１２１が打設され、その背面側に鋼矢板等からなる控え工１５１が打設され、護岸矢板壁１２１と控え工１５１とにタイロッド等からなるタイ材１６１が連結されて構成されている。このような護岸構造１０１では、護岸矢板壁１２１の頭部を包囲するようコンクリートを打設してコーピング１４１が設けられたうえで、コーピング１４１上にパラペット、クレーン等の重量構造物１０５が設置されることが多い。

この控え工式の護岸構造１０１は、波浪、土圧等による水平方向の外力に対して、護岸矢板壁１２１や控え工１５１と、これらの間で拘束される地盤１７１とが一体となり抵抗するように構成されており、これにより護岸構造１０１全体の強度、剛性を高めることが可能となっている。

この他の護岸構造としては、例えば、特許文献１〜特許文献５に記載されたものが提案されている。

特開２０００−０４５２４７号公報特開２００１−２８８７２６号公報特開２００２−００４２４０号公報特開２００２−００４２４１号公報特開平１０−１５２８２１号公報

ところで、緩い砂質土のような液状化層を含む軟弱地盤１１１、１１３に対して護岸矢板壁１２１が打設されている場合、地震時において液状化層からなる軟弱地盤１１１が液状化してしまうので護岸矢板壁１２１と控え工１５１との間の地盤１７１が拘束されず、十分な強度、剛性を発揮することができない恐れがある。このため、護岸矢板壁１２１と控え工１５１との間の地盤１７１は、図１３（ａ）に示すように、地盤改良により耐震補強することが一般的であり、これにより、地震時においても十分な強度、剛性を発揮でき、優れた耐震性を発揮することが可能となっている。

ここで、従来の図１３（ａ）に示すような耐震補強された護岸構造１０１では、護岸矢板壁１２１の水底面１１７ａからの根入れ深さについて、平常時及び地震時の土圧との吊り合いが取れるような根入れ深さとなるように設計されるのが一般的であった。このため、液状化層からなる軟弱地盤１１１の下層に、粘性土のような非液状化層からなる軟弱地盤１１３が堆積しており、これら軟弱地盤１１１、１１３が深くまで及んでいるような地盤条件の場合、護岸矢板壁１２１の下端１２１ａは、その液状化層からなる軟弱地盤１１１又は非液状化層からなる軟弱地盤１１３にとどまり、非液状化層からなる支持地盤１１５まで到達するように設計されないのが一般的であった。

しかしながら、本願発明者が、この図１３（ａ）のような構造の護岸構造１０１について地震応答解析を行なったところ、図１３（ｂ）に示すように、重量構造物１０５の重量と慣性力、地盤改良により高剛性化された改良地盤１７１により、地震時において護岸矢板壁１２１、控え工１５１、改良地盤１７１の全体が沖側へ転倒するような変形モードが生じてしまい、地盤改良前よりかえって沈下量が増大することが知見された。このような沈下量は、津波や高潮等による越波を防止する観点から、可能なかぎり低減することが必要となる。

そこで、このような変形モードを抑制するため、図１４に示すように、護岸矢板壁１２１の前面側の水底地盤１１７を地盤改良することも考えられるが、水底地盤１１７の地盤改良は施工難度、施工費用の増大が大きく、経済性に優れたものではないという問題点がある。また、水底地盤１１７の地盤改良は、水中での作業を伴うため周辺水域への汚染等の周辺環境に対する影響が懸念される。また、水底地盤１１７の水底面１１７ａ上には捨石工等が敷設されている場合があるが、この場合、捨石工を除去した後に水底地盤を地盤改良する必要があり、その分、施工期間の長期化や施工費の増大を招くことになってしまう。

また、クレーン等の巨大な重量構造物１０５や下水管等の土中構造物があるときや、上述のような海底面１１７ａ上に捨石工が敷設されているときのような敷地制約のある場合がある。この場合、水平方向への地盤改良範囲が制限されてしまうので、狭隘な敷地内で要求性能を満足する耐震補強を施すために、深度方向への地盤改良範囲の拡張や鋼材の高剛性化などが必要となり、施工費用や材料費用が増大し経済性が低下してしまう。

また、従来の特許文献１〜特許文献５に記載された護岸構造は、何れも液状化層を含む軟弱地盤１１１、１１３に対して護岸矢板壁１２１を打設することを前提としたものではない。このため、このような液状化層を含む軟弱地盤１１１、１１３が深くまで及んでいる地盤に護岸矢板壁１２１が打設されている場合に生じる、上述のような変形モードを抑制するための特別の工夫が何らされておらず、地震時における耐震性に優れたものとはいえなかった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、液状化層を含む軟弱地盤に対して護岸矢板壁を打設して護岸構造を構築する場合でも、地震時の沈下量を抑えつつ従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることができ、更には、敷地制約がある場合でも経済性の低下を招くことなく構築することを可能とする護岸構造及び既設護岸構造の耐震補強構造を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の護岸構造及び既設護岸構造の耐震補強構造を発明した。

第１発明に係る護岸構造は、地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する護岸矢板壁が打設された矢板壁式の護岸構造において、前記護岸矢板壁の背面側に控え工が打設され、前記護岸矢板壁と前記控え工とにタイ材が連結され、前記護岸矢板壁と前記控え工との間の地盤が地盤改良され、前記護岸矢板壁は、前記軟弱地盤を貫通して、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設され、前記護岸矢板壁は、下端が前記液状化層を貫通し非液状化層からなる軟弱地盤まで到達して留まる短尺矢板と、下端が非液状化層からなる前記支持地盤まで到達する長尺矢板とが連結されて構成されていることを特徴とする。

第２発明に係る護岸構造は、第１発明において、前記護岸矢板壁と前記控え工との間の地盤は、前記液状化層の上下に亘る範囲の総てを含むように、前記護岸矢板壁が延びる水平方向に地盤改良されていることを特徴とする。

第３発明に係る既設護岸構造の耐震補強構造は、地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する既設護岸矢板壁が打設され、その背面側に既設控え工が打設され、前記既設護岸矢板壁と前記既設控え工とに既設タイ材が連結された矢板壁式の既設護岸構造の耐震補強構造において、前記既設護岸矢板壁の背面側の地盤が地盤改良され、前記地盤改良された改良地盤に新設杭が打設され、前記既設護岸矢板壁との間で前記改良地盤を挟むように新設控え工が打設され、前記新設杭と前記控え工とに新設タイ材が連結され、前記新設杭は、前記軟弱地盤を貫通して、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設されていることを特徴とする。

第４発明に係る既設護岸構造の耐震補強構造は、地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する既設護岸矢板壁が打設された矢板壁式の既設護岸構造の耐震補強構造において、前記既設護岸矢板壁の背面側の地盤が地盤改良され、前記地盤改良された改良地盤に新設杭が打設され、前記既設護岸矢板壁との間で前記地盤改良された改良地盤を挟むように新設控え工が打設され、前記新設杭と前記控え工とに新設タイ材が連結され、前記新設杭は、前記軟弱地盤を貫通して、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設されていることを特徴とする。

第５発明に係る既設護岸構造の耐震補強構造は、第３発明又は第４発明において、前記新設杭は、継手を有する矢板から構成され、前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に連続して壁状に前記新設杭が打設されて新設矢板壁が構成され、前記新設矢板壁は、下端が前記液状化層を貫通し非液状化層からなる軟弱地盤まで到達して留まる短尺矢板と、下端が非液状化層からなる前記支持地盤まで到達する長尺矢板とが連結されて構成されていることを特徴とする。

第６発明に係る既設護岸構造の耐震補強構造は、第３発明〜第５発明の何れか一つにおいて、前記新設杭は、継手を有する矢板から構成され、前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に連続して壁状に前記新設杭が打設されて新設矢板壁が構成され、前記新設矢板壁は、前記既設護岸矢板壁に形成された劣化部をその背面側から囲うように打設されていることを特徴とする。

第７発明に係る既設護岸構造の耐震補強構造は、第３発明〜第６発明の何れか一つにおいて、前記既設護岸矢板壁と前記新設控え工との間の地盤は、前記液状化層の上下に亘る範囲の総てを含むように、前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に地盤改良されていることを特徴とする。

第１発明〜第３発明によれば、地震時において護岸矢板壁、控え工、改良地盤の全体が沖側へ転倒する変形モードに対しては、主として支持地盤まで打設された護岸矢板壁により抵抗して沈下量を抑えることができ、これら全体への水平方向の外力に対しては、主として改良地盤により抵抗して水平変形を抑えることが可能となり、これにより、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。また、水底地盤の地盤改良が不要であり、その分、施工難度、施工費用を抑えて、経済性に優れたものとなっており、更に、周辺環境に対する影響を抑えつつ、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となっている。

第２発明によれば、上述の変形モードに対して許容される変位量等に抑えるために用いられる長尺矢板の数を抑えることが可能となるので、その分、護岸矢板壁に用いられる材料量やコストを抑えることができるうえ、材料量を抑えることによる施工の容易化や短縮化を図ることが可能となる。更に、護岸矢板壁を構成する各矢板により、護岸矢板壁と控え工との間の液状化層からなる軟弱地盤が、地震時において護岸矢板壁の前面側に流出して液状化による吸い出しが発生するのを抑えることができ、改良地盤に地盤沈下が生じるのを防止することが可能となる。

第３発明によれば、護岸矢板壁と控え工との間の液状化層からなる軟弱地盤が広い範囲で地盤改良されており、地震時において護岸矢板壁と控え工との間の液状化層の液状化を防止し、なおかつ護岸矢板壁と控え工との間の地盤の拘束を維持することで十分な水平変形抑制効果を発揮することが可能となる。

第４発明〜第８発明によれば、地震時において既設護岸矢板壁、新設杭、新設控え工、改良地盤の全体が沖側へ転倒する変形モードに対して、主として支持地盤まで打設された新設杭により抵抗して沈下量を抑えることができ、これら全体への水平方向の外力に対しては、主として改良地盤により抵抗して水平変形を抑えることが可能となり、これにより、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。また、水底地盤の地盤改良が不要であり、その分、施工難度、施工費用を抑えて、経済性に優れたものとなっており、更に、周辺環境に対する影響を抑えつつ、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となっている。

第６発明によれば、上述の変形モードに対して許容される変位量等を抑えるために用いられる長尺矢板の数を抑えることが可能となるので、その分、新設矢板壁に用いられる材料量やコストを抑えることができるうえ、材料量を抑えることによる施工の容易化や短縮化を図ることが可能となる。更に、新設矢板壁を構成する各矢板により、新設矢板壁と新設控え工との間の液状化層からなる軟弱地盤が、地震時において新設矢板壁の前面側に流出して液状化による吸い出しが発生するのを抑えることができ、改良地盤に地盤沈下が生じるのを防止することが可能となる。

第７発明によれば、既設護岸矢板壁に形成される劣化部から背面側の地盤が前面側の水中に流れ出る吸出しの発生を防止しつつ、従来技術と同等以上の耐震性を得ることが可能となる。

第８発明によれば、既設護岸矢板壁と新設控え工との間の液状化層からなる軟弱地盤が広い範囲で地盤改良されており、地震時において既設護岸矢板壁と新設控え工との間の液状化層の液状化を防止し、なおかつ既設護岸矢板壁と新設控え工との間の地盤の拘束を維持することで十分な耐震性を確保することが可能となる。

第１実施形態に係る護岸構造の構成を示す側面断面図である。第１実施形態に係る護岸構造の構成を示す平面図である。第１実施形態に係る護岸構造の構成を示す部分断面正面図である。第２実施形態に係る護岸構造の構成を示す平面図である。第２実施形態に係る護岸構造の構成を示す部分断面正面図である。第３実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す側面断面図である。第３実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す平面図である。第４実施形態に係る設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す平面図である。第４実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す部分断面正面図である。第５実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す側面断面図である。第５実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造の構成を示す平面図である。従来の控え工式の護岸構造の一例を示す側面断面図である。護岸矢板壁と控え工との間の地盤が地盤改良された従来の護岸構造の一例を示す側面断面図である。護岸矢板壁と控え工との間の地盤の他に水底地盤が地盤改良された従来の護岸構造の一例を示す側面断面図である。護岸矢板壁が支持地盤まで打設された護岸構造の一例を示す側面断面図である。

以下、本発明を適用した護岸構造及び既設護岸構造の耐震補強構造を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明に係る護岸構造が構築される地盤について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る護岸構造１の構成を示す側面断面図であり、図２はその平面図であり、図３はその部分断面正面図である。

本発明に係る護岸構造１が構築される地盤は、上層から下層にかけて順に、液状化層からなる軟弱地盤１１と、非液状化層からなる軟弱地盤１３と、非液状化層からなる支持地盤１５とを有している。ここでいう液状化層とは、想定される地震時の振動により液状化可能性のある地盤のことをいい、緩い砂質土等から構成される。非液状化層とは、その想定される地震時の振動により液状化可能性のない地盤のことをいい、粘性土、締まった砂質土、岩盤等から構成される。液状化可能性の有無の判定は、例えば、判定対象となる地盤の等価Ｎ値、等価加速度、細粒分含有率及び塑性指数を求め、求めた細粒分含有率及び塑性指数に基づき算出される補正値を等価Ｎ値に除算、加算等し、補正後の等価Ｎ値と求めた等価加速度とにより判定することができる。なお、この地盤の液状化可能性の有無についての判定方法は、文献「埋立地の液状化対策ハンドブック（改訂版），監修：旧運輸省港湾局，発行：沿岸開発技術研究センター，発行年月日：平成９年８月,pp.114-122」にも記載されている。

また、ここでいう軟弱地盤１１、１３とは等価Ｎ値が１６以下の地盤のことをいい、支持地盤１５とは等価Ｎ値が１６より大きい地盤のことをいう。等価Ｎ値とは、有効上載圧力が０．６６ｋｇｆ／ｃｍ²の場合と同一の相対密度の土層に各土層のＮ値を換算したものであり、下記の数式により求められる。土層の等価Ｎ値が１６より大きい場合は鉛直方向の位置に依らず土層のＮ値が１０より大きくなる。また、ここでいうＮ値はＪＩＳＡ１２１９に準拠して行なわれる標準貫入試験により測定される。

（Ｎ）_0.66：等価Ｎ値
Ｎ：標準貫入試験により測定された各土層のＮ値
σ_v’ ：土層の有効上載圧力（ｋｇｆ／ｃｍ²）

次に、本発明の第１実施形態に係る護岸構造について説明する。

第１実施形態に係る護岸構造１は、液状化層を含む軟弱地盤１１、１３上に構築され、重量構造物５を支持する護岸矢板壁２１が打設されており、矢板壁式の護岸構造１として構成されている。また、第１実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１の背面側に控え工５１が打設され、護岸矢板壁２１と控え工５１とにタイ材６１が連結されている。

護岸矢板壁２１は、水平方向に連続して壁状に打設された矢板２３同士が継手２３ａを介して互いに連結されて構成されている。護岸矢板壁２１を構成する矢板２３は、第１実施形態においてＵ形鋼矢板から構成されているものを例示しているが、この他にもハット形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板等の鋼矢板や、鋼管矢板から構成されていてもよいし、その材質も鋼材からなるものに限定しない。また、護岸矢板壁２１は、鋼矢板や鋼管矢板のうち何れか一方のみから構成されていてもよいし、両方から構成されていてもよい。護岸矢板壁２１を構成する複数の矢板２３同士の継手２３ａ間には、必要に応じて、モルタル、吸水膨潤性止水材のような止水材を充填する等して公知の止水処理が施される。

護岸矢板壁２１を構成する複数の矢板２３の頭部２３ｂには、これを包囲するようにコンクリートが打設されてコーピング４１が設けられ、そのコーピング４１上に重量構造物５が設置される。これにより、重量構造物５が護岸矢板壁２１により支持されることになり、重量構造物５の荷重が護岸矢板壁２１まで伝達され、重量構造物５の重量や地震時における慣性力に対して護岸矢板壁２１等により抵抗することが可能となる。重量構造物５は、第１実施形態においてパラペットから構成されているものを例示しているが、この他にクレーン等から構成されていてもよい。

控え工５１は、第１実施形態において、護岸矢板壁２１の延びる方向に間隔を空けて離散的に打設されている。控え工５１は、第１実施形態においてＵ形鋼矢板から構成されているものを例示しているが、この他にもＨ形鋼等の形鋼や鋼管等から構成されていてもよい。控え工５１は、護岸矢板壁２１に平常時及び地震時に作用する土圧により発生する曲げモーメントに対して許容される応力等に抑えられるように、軟弱地盤１１等に対する根入れ深さや形状が適宜設計される。

タイ材６１は、タイロッド、タイワイヤ等から構成されるものである。タイ材６１は、護岸矢板壁２１と控え工５１との頭部を連結するものであり、互いに間隔を空けて並列に配置されている。

ここで、第１実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１の背面側の地盤７１が地盤改良されている。この地盤改良は、液状化層からなる軟弱地盤１１の上下に亘る範囲の総てを含むように、護岸矢板壁２１が延びる水平方向に連続又は不連続にされている。

ここで行なわれる地盤改良方法としては、サンドドレーン工法等の脱水法、サンドコンパクション工法、バイブロフローテーション工法等の締め固め法、混合処理方法等の化学的又は物理的固結法等が挙げられる。これらの地盤改良方法により地盤改良を行なう際には、地盤改良すべき地盤７１に柱状造成体を複数造成することになるが、図中においてはその地盤改良すべき範囲を示している。

また、第１実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１を構成する矢板２３が軟弱地盤１１、１３を貫通して、非液状化層からなる支持地盤１５まで打設されている。換言すると、護岸矢板壁２１は、その下端２１ａが非液状化層からなる支持地盤１５まで到達するよう打設されている。これにより、地震時において護岸矢板壁２１、控え工５１、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒するような変形モードに対して、支持地盤１５まで打設された護岸矢板壁２１により抵抗することが可能となり、地震時における護岸矢板壁２１や改良地盤７１の沈下を抑えることが可能となる。この護岸矢板壁２１を構成する矢板２３は、平常時及び地震時の土圧と吊り合いが取れるような根入れ深さとなるように設計されることに加え、上述の変形モードに対して許容される変位量等に抑えられるように、支持地盤１５に対する根入れ深さや形状等が適宜設計される。

このような第１実施形態に係る護岸構造１によれば、地震時における沈下や水平変形に対して抵抗する役割を、護岸矢板壁２１と改良地盤７１とで分担させて、これら変形を有効に抑制することが可能となる。即ち、地震時において護岸矢板壁２１、控え工５１、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒する変形モードに対しては、主として支持地盤１５まで打設された護岸矢板壁２１により抵抗して沈下量を抑えることができ、これら全体への水平方向の外力に対しては、主として改良地盤７１により抵抗して水平変形を抑えることが可能となっている。これにより、後述のように、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。

また、第１実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１が液状化層からなる軟弱地盤１１の上下に亘る範囲の総てを覆うように壁状に打設されている。これにより、護岸矢板壁２１を構成する各矢板２３により、護岸矢板壁２１と控え工５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１が、地震時において護岸矢板壁２１の前面側に流出して液状化による吸い出しが発生するのを抑えることができ、改良地盤７１に地盤沈下が生じるのを防止することが可能となる。ここで、液状化による吸い出しの発生を抑えるうえで、護岸矢板壁２１を構成する各矢板２３の非液状化層からなる軟弱地盤１３や支持地盤１５への根入れ長さは、護岸矢板壁２１近傍の水底地盤１７の土重量と水頭差との関係で発生するボイリング現象が生じさせないために必要な長さに設定されていることが好ましい。

また、第１実施形態に係る護岸構造１によれば、陸側の地盤に対する施工のみでよく、水底地盤１７の地盤改良をすることが不要である。このため、水底地盤１７の地盤改良が不要である分、施工難度、施工費用を抑えて、経済性に優れており、更に、周辺環境に対する影響を抑えつつ、後述のような従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。また、水底地盤１７の水底面１７ａ上に捨石工等が敷設されている場合でも、施工期間の長期化や施工費の増大を招くことなく施工することが可能となる。また、狭隘な敷地内でも、深度方向への地盤改良範囲拡張や鋼材の高剛性化などを施すことなく、要求性能を満足する耐震性を確保することが可能となる。

また、第１実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１と控え工５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１が、その上下に亘る範囲の総てを含むように護岸矢板壁２１の延びる水平方向に地盤改良されている。このため、液状化層からなる軟弱地盤１１が広い範囲で地盤改良されており、地震時において護岸矢板壁２１と控え工５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１の液状化を防止し、なおかつ護岸矢板壁２１と控え工５１との間の地盤の拘束を維持することで十分な水平変形抑制効果を発揮することが可能となる。

ここで、本発明に係る護岸構造１による耐震性について確認するため、本発明者が行なった地震応答解析結果について説明する。

この地震応答解析では、液状化層の液状化現象を考慮した地震応答解析を行なうことのできるプログラムを用いた。また、図１〜図３、図１２〜図１５に示す護岸構造１、１０１をモデル化して地震応答解析を行なった。なお、図１５に示す護岸構造１０１は、図１２に示す護岸構造１０１と比較して、護岸矢板壁１２１が支持地盤１１５まで打設されている点で相違している。

護岸構造１、１０１の寸法条件としては、有効幅６００ｍｍ、有効高さ１３０ｍｍ、板厚１０．３ｍｍ、長さ１０ｍの複数のＵ形鋼矢板を複数連結して護岸矢板壁２１、１２１が構成されるものとし、重量構造物５、１０５が１４．２ｔｏｎ／ｍのパラペットであり、タイ材６１、１６１が奥行き方向２．６ｍ間隔で配置されたφ６０ｍｍのタイロッドであり、控え工５１、１５１が奥行方向２．６ｍ間隔で配置された断面条件３５０ｍｍ×３５０ｍｍ×１２ｍｍ×１９ｍｍ、長さ１０ｍのＨ形鋼であり、護岸矢板壁２１、１２１から控え工５１、１５１までの間隔が２０．５ｍであるものとして設定した。また、地盤条件としては、地表面１９、１１９に対する液状化層からなる軟弱地盤１１の下端までの間隔が１３．０ｍ、地表面１９、１１９に対する非液状化層からなる軟弱地盤１３の下端までの間隔が３０．０ｍ、液状化層からなる軟弱地盤１１の等価Ｎ値が７．３、非液状化層からなる軟弱地盤１３の等価Ｎ値が１５．２、非液状化層からなる支持地盤１５の等価Ｎ値が２１．８であるとして設定した。また、護岸構造１、１０１に作用させる入力地震動としては、護岸構造１、１０１の構築される地盤のサイト特性を考慮してレベル２地震動を用い、その最大加速度を１０６０ｇａｌ、継続時間を２４秒として設定した。

解析結果は、各例ごとにパラペットからなる重量構造物５、１０５の水平方向の変位量と鉛直方向の変位量を測定し、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５の測定値をＮｏ．１の測定値で除算して、Ｎｏ．１の測定値を基準として無次元化した値に基づき評価した。各例の解析結果は、下記の表１に示す通りである。

Ｎｏ．２では、護岸矢板壁１２１と控え工１５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１１が地盤改良されているので水平変位が抑えられているが、護岸矢板壁１２１が支持地盤１１５まで打設されていないので護岸矢板壁１２１等が沖側へ転倒する変形モードが生じ、鉛直変位がＮｏ．１よりかえって増大している。Ｎｏ．３では、水平変位、鉛直変位がともにＮｏ．１より優れているが、水底地盤１１７を地盤改良する必要が生じている。Ｎｏ．４では、護岸矢板壁１２１が支持地盤１１５まで打設されているので鉛直変位は抑えられているが、護岸矢板壁１２１と控え工１５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１１が地盤改良されていないので水平変位が全く抑えられていない。

これに対してＮｏ．５では、護岸矢板壁２１と控え工５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１が地盤改良されているので水平変位が抑えられており、更に、護岸矢板壁２１が支持地盤１５まで打設されているので護岸矢板壁２１等が沖側へ転倒する変形モードを抑えて、鉛直変位も抑えられている。これにより、本願発明により、水底地盤１７を地盤改良することなく、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の例と同等又はそれ以上の耐震性が得られることが確認できる。

次に、本発明の第２実施形態に係る護岸構造について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

図４は本発明の第２実施形態に係る護岸構造１の構成を示す平面図であり、図５はその部分断面正面図である。

第２実施形態に係る護岸構造１では、護岸矢板壁２１が、平常時及び地震時の土圧と吊り合いが取れるような根入れ深さとなるように設計されることに加え、少なくとも液状化層からなる軟弱地盤１１を貫通する短尺矢板２５と、非液状化層からなる支持地盤１５まで打設された長尺矢板２７とが連結されて構成されている。換言すると、護岸矢板壁２１を構成する短尺矢板２５は、その下端２５ａが非液状化層からなる軟弱地盤１３まで到達して留まるよう打設されており、護岸矢板壁２１を構成する長尺矢板２７は、その下端２７ａが非液状化層からなる支持地盤１５まで到達するよう打設されている。

この護岸矢板壁２１を構成する長尺矢板２７は、地震時において護岸矢板壁２１、控え工５１、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒するような変形モードに対して、許容される変位量等に抑えられるように、支持地盤１５に対する根入れ深さや形状の他、その数等が適宜設計されている。

第２実施形態に係る護岸構造１によれば、上述の変形モードに対して許容される変位量等に抑えるために用いられる長尺矢板２７の数を抑えることが可能となるので、その分、護岸矢板壁２１に用いられる材料量やコストを抑えることができるうえ、材料量を抑えることによる施工の容易化や短縮化を図ることが可能となる。

なお、第２実施形態に係る護岸矢板壁２１は、これを構成する短尺矢板２５及び長尺矢板２７の何れもが、平常時および地震時の土圧との吊り合いが取れるような根入れ深さであることに加え、少なくとも液状化層からなる軟弱地盤１１を貫通するように壁状に打設され、その下端２５ａ、２７ａが非液状化層からなる軟弱地盤１３まで到達するよう打設されている。これにより、上述のように、護岸矢板壁２１を構成する各矢板２３により、護岸矢板壁２１と控え工５１との間の液状化層からなる軟弱地盤１１が、地震時において護岸矢板壁２１の前面側に流出して液状化による吸い出しが発生するのを抑えることができ、改良地盤７１に地盤沈下が生じるのを防止することが可能となる。ここで、液状化による吸い出しの発生を抑えるうえで、護岸矢板壁２１を構成する各矢板２３の非液状化層からなる軟弱地盤１３や支持地盤１５への根入れ長さは、護岸矢板壁２１近傍の水底地盤１７の土重量と水頭差との関係で発生するボイリング現象が生じさせないために必要な長さに設定されていることが好ましい。

また、第２実施形態に係る護岸矢板壁２１は、短尺矢板２５が鋼矢板から構成されており、長尺矢板２７が鋼管矢板から構成されている。これにより、鋼矢板等より剛性に優れた鋼管矢板が長尺矢板２７として用いられることになり、長尺矢板２７の数を更に抑えることが可能となる。因みに、第２実施形態に係る護岸矢板壁２１は、長尺矢板２７と短尺矢板２５とが、鋼矢板や鋼管矢板のうち何れか一方のみから構成されていてもよいし、両方から構成されていてもよいのは勿論である。

次に、本発明の第３実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造について説明する。図６は本発明の第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３の構成を示す側面断面図であり、図７はその平面図である。

第１実施形態、第２実施形態においては、主として新設の護岸構造１について説明したが、以下の第３実施形態〜第５実施形態では、既設護岸構造２がその適用の対象となる。この適用の対象となる既設護岸構造２としては、第３実施形態、第４実施形態のような控え工式の既設護岸構造２と、第４実施形態のような自立式の既設護岸構造２が挙げられる。本発明に係る耐震補強構造３は、このような既設護岸構造２を耐震補強するものとして機能する。

第３実施形態に係る控え工式の既設護岸構造２は、液状化層を含む軟弱地盤１１、１３上に構築され、重量構造物５を支持する既設護岸矢板壁２２が打設されており、矢板壁式の既設護岸構造２として構成されている。また、第３実施形態に係る既設護岸構造２では、既設護岸矢板壁２２の背面側に既設控え工５２が打設され、既設護岸矢板壁２２と既設控え工５２とに既設タイ材６２が連結されている。

既設護岸矢板壁２２は、第３実施形態において、その下端２２ａが平常時及び地震時の土圧との吊り合いが取れるような根入れ深さとなるように打設されている。これ以外の点では、第３実施形態に係る既設護岸矢板壁２２は、第１実施形態において説明した護岸矢板壁２１と同様の構成であるので、ここでの説明を省略する。

既設控え工５２や既設タイ材６２は、第１実施形態において説明した控え工５１やタイ材６１と同様の構成であるので、ここでの説明を省略する。

ここで、第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３では、既設護岸矢板壁２２の背面側の地盤７１が地盤改良されている。ここで行われる地盤改良は、第１実施形態において説明したのと同様のものであるので、ここでの説明を省略する。

また、第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３では、改良地盤７１に新設杭３１が打設されている。この新設杭３１は、軟弱地盤１１、１３を貫通して、非液状化層からなる支持地盤１５まで打設されている。換言すると、新設杭３１は、その下端３１ａが非液状化層からなる支持地盤１５まで到達するよう打設されている。これにより、地震時において既設護岸矢板壁２２、新設杭３１、新設控え工５３、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒する変形モードに対して、支持地盤１５まで打設された新設杭３１により抵抗することが可能となる。この新設杭３１は、上述の変形モードに対して許容される変位量等に抑えられるように、支持地盤１５に対する根入れ深さや形状、数等が適宜設計される。

新設杭３１は、第１実施形態において、既設護岸矢板壁２２の延びる水平方向に間隔を空けて打設されている。新設杭３１は、第１実施形態において継手３３ａを有する矢板３３から、更に詳細にはＵ形鋼矢板から構成されているものを例示しているが、この他にもハット形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板等の鋼矢板や、鋼管矢板等の継手３３ａを有する矢板３３から構成されていてもよいし、Ｈ形鋼、鋼管等の継手３３ａを有さないものから構成されていてもよいし、その材質も鋼材からなるものに限定しない。また、新設杭３１は、後述のように、新設矢板壁３２を構成するものとして打設されていてもよい。

新設杭３１の頭部３１ｂには、既設護岸矢板壁２２を構成する複数の矢板２３の頭部２３ｂと連結されるように、これらを包囲するよう鉄筋等が配設されたうえでコンクリートが打設されて新設のコーピング４２が設けられる。このとき、既設護岸矢板壁２２の矢板２３の頭部２３ｂに設けられた既設のコーピング４１の一部を除去した後、新設のコーピング４２が設けられる。これにより、重量構造物５が新設杭３１により支持されることになり、重量構造物５の荷重が新設杭３１まで伝達され、重量構造物５の重量や地震時における慣性力に対して新設杭３１等により抵抗することが可能となる。

また、第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３では、既設護岸矢板壁２２との間で改良地盤７１を挟むように新設控え工５３が打設されている。また、新設杭３１と新設控え工５３とには新設タイ材６３が連結されている。これら新設控え工５３、新設タイ材６３は、第１実施形態において説明した控え工５１やタイ材６１と同様の構成であるので、ここでの説明を省略する。

第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３によれば、地震時における沈下や水平変形に対して抵抗する役割を、新設杭３１と改良地盤７１とで分担させて、これら変形を有効に抑制することが可能となっている。即ち、地震時において既設護岸矢板壁２２、新設杭３１、新設控え工５３、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒する変形モードに対しては、主として支持地盤１５まで打設された新設杭３１により抵抗して沈下量を抑えることができ、これら全体への水平方向の外力に対しては、主として改良地盤７１により抵抗して水平変形を抑えることが可能となっている。これにより、上述のように、従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。

また、第３実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３によれば、陸側の地盤に対する施工のみで水底地盤１７の地盤改良をすることが不要である。このため、水底地盤１７の地盤改良が不要である分、施工難度、施工費用を抑えて、経済性に優れており、更に、周辺環境に対する影響を抑えつつ、上述のような従来と同等又はそれ以上の耐震性を得ることが可能となる。また、水底地盤１７の水底面１７ａ上に捨石工等が敷設されている場合でも、施工期間の長期化や施工費の増大を招くことなく施工することが可能となる。また、狭隘な敷地内でも、深度方向への地盤改良範囲拡張や鋼材の高剛性化などを施すことなく、要求性能を満足する耐震性を確保することが可能となる。

ここで、既設護岸矢板壁２２は、これを構成する矢板２３の一部が経年的な劣化により腐食して減肉する、穴が空く等してしまう。この減肉、穴が空く等した矢板２３の劣化部２４からは、平常時において既設護岸矢板壁２２の背面側の地盤がその前面側の水中に流れ出る水中への吸出しが発生する恐れがある。

これを防止するため、第３実施形態に係る耐震補強構造３では、一部の新設杭３１が継手３３ａを有する矢板３３から構成されており、更に、既設護岸矢板壁２２が延びる水平方向に連続して壁状にその新設杭３１が打設され、その矢板３３からなる新設杭３１同士が継手３３ａを介して互いに連結されて新設矢板壁３２が構成されている。そして、その新設矢板壁３２は、既設護岸矢板壁２２に形成された劣化部２４を背面側から囲うように打設されている。より具体的には、新設矢板壁３２は、既設護岸矢板壁２２を構成する矢板２３とその新設矢板壁３２を構成する矢板３３とにより囲まれた閉鎖空間３９が、劣化部２４の背面側に形成されるよう打設されている。このとき、新設矢板壁３２を構成する矢板３３の一部は、既設護岸矢板壁２２に接して閉鎖空間３９が形成されるように、既設護岸矢板壁３２のごく近傍に打設される。第３実施形態においては、新設矢板壁３２の水平方向の両端部３２ａが既設護岸矢板壁２２に接している。これにより、浸透流により新設矢板壁３２の背面の地盤が既設護岸矢板壁２２の前面側の水中に流れ出るのを抑え、これをもって地盤の水中への吸出しの発生を防止しつつ、上述のような従来技術と同等以上の耐震性を得ることが可能となる。

なお、水中への吸出しの発生を防止するうえでは、新設杭３１を既設護岸矢板壁２２に近接して打設する必要が生じ、新設杭３１を打設する際に、既設護岸矢板壁２２の頭部２３ｂの既設のコーピング４１や重量構造物５との干渉が生じる場合があり得る。この場合には、既設のコーピング４１や重量構造物５の一部を除去等したうえで、新設杭３１の打設作業を行えばよい。

次に、本発明の第４実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造について説明する。図８は第４実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３の構成を示す平面図であり、図９はその部分断面正面図である。

第４実施形態に係る耐震補強構造３では、総ての新設杭３１により新設矢板壁３２が構成されている。

また、第４実施形態に係る耐震補強構造３では、その新設矢板壁３２が、平常時及び地震時の土圧と吊り合いが取れるような根入れ深さとなるように設計されることに加え、少なくとも液状化層からなる軟弱地盤１１を貫通する短尺矢板３５と、非液状化層からなる支持地盤１５まで打設された長尺矢板３７とが連結されて構成されている。換言すると、新設矢板壁３２を構成する短尺矢板３５は、その下端３５ａが非液状化層からなる軟弱地盤１３まで到達して留まるよう打設されており、新設矢板壁３２を構成する長尺矢板３７は、その下端３７ａが非液状化層からなる支持地盤１５まで到達するよう打設されている。

この新設矢板壁３２を構成する長尺矢板２７は、地震時において既設護岸矢板壁２２、新設杭３１、新設控え工５３、改良地盤７１の全体が沖側へ転倒するような変形モードに対して、許容される変位量等に抑えられるように、支持地盤１５に対する根入れ深さや形状の他、その数等が適宜設計されている。

第４実施形態に係る耐震補強構造３によれば、上述の変形モードに対して許容される変位量等を抑えるために用いられる長尺矢板３７の数を抑えることが可能となるので、その分、新設矢板壁３２に用いられる材料量やコストを抑えることができるうえ、材料量を抑えることによる施工の容易化や短縮化を図ることが可能となる。

なお、第４実施形態に係る新設矢板壁３２は、これを構成する短尺矢板３５及び長尺矢板３７の何れもが、少なくとも液状化層からなる軟弱地盤１１を貫通するように壁状に打設され、その下端３５ａ、３７ａが液状化層からなる軟弱地盤１１より下層まで到達するよう打設されている。これにより、上述のように、新設矢板壁３２を構成する各矢板３３により、新設矢板壁３２と新設控え工５３との間の液状化層からなる軟弱地盤１１が、地震時において新設矢板壁３２の前面側に流出して液状化による吸い出しが発生するのを抑えることができ、改良地盤７１に地盤沈下が生じるのを防止することが可能となる。

また、第４実施形態に係る耐震補強構造３のように、新設杭３１により新設矢板壁３２を構築する場合、既設護岸構造２の既設タイ材６２と新設矢板壁３２との干渉を避けつつ構築する必要がある。このため、新設矢板壁３２を構築するにあたっては、まず、既設タイ材６２間に矢板３３からなる新設杭３１を、間隔を空けて離散的に打設するとともに、新設杭３１と新設控え工６３とを新設タイ材６３により連結する。続いて、新設杭３１を新設のコーピング４２により既設護岸矢板壁２２に連結して、既設護岸矢板壁２２に負荷される土圧等の外力が新設控え工６３に伝達されるようにした後、既設タイ材６２を撤去し、その後、離散的に打設された新設杭３１間に他の矢板３３からなる新設杭３１を壁状に打設して、新設矢板壁３２を構築する。

次に、本発明の第５実施形態に係る既設護岸構造の耐震補強構造について説明する。図１０は第５実施形態に係る既設護岸構造２の耐震補強構造３の構成を示す側面断面図であり、図１１はその平面図である。

第５実施形態に係る自立式の既設護岸構造２は、液状化層を含み、重量構造物５を支持する軟弱地盤１１、１３に対して既設護岸矢板壁２２が打設されている。

第５実施形態に係る耐震補強構造３は、既設護岸構造２が自立式のものである点以外では、第３実施形態において説明したものと同様の構成である。

このように、本発明に係る耐震補強構造３では、既設護岸構造２が控え工式のものであっても、自立式のものであってもよい。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

例えば、既設護岸構造２の耐震補強構造３とする場合、新設杭３１や新設矢板壁３２を構成する鋼材等の剛性、地盤改良範囲を適宜調整することにより、耐震補強効果やコストの最適化を図るようにしてもよい。

１：護岸構造
２：既設護岸構造
３：耐震補強構造
５：重量構造物
１１：液状化層からなる軟弱地盤
１３：非液状化層からなる軟弱地盤
１５：非液状化層からなる支持地盤
１７：水底地盤
１９：地表面
２１：護岸矢板壁
２２：既設護岸矢板壁
２３：矢板
２３ａ：継手
２４：劣化部
２５：短尺矢板
２７：長尺矢板
３１：新設杭
３２：新設矢板壁
３３：矢板
３３ａ：継手
３５：短尺矢板
３７：長尺矢板
３９：閉鎖空間
４１：コーピング
５１：控え工
５２：既設控え工
５３：新設控え工
６１：タイ材
６２：既設タイ材
６３：新設タイ材
７１：改良地盤

Claims

地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する護岸矢板壁が打設された矢板壁式の護岸構造において、
前記護岸矢板壁の背面側に控え工が打設され、前記護岸矢板壁と前記控え工とにタイ材が連結され、
前記護岸矢板壁と前記控え工との間の地盤が地盤改良され、
前記護岸矢板壁は、前記軟弱地盤を貫通して、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設され、
前記護岸矢板壁は、下端が前記液状化層を貫通し非液状化層からなる軟弱地盤まで到達して留まる短尺矢板と、下端が非液状化層からなる前記支持地盤まで到達する長尺矢板とが連結されて構成されていること
を特徴とする護岸構造。
前記護岸矢板壁と前記控え工との間の地盤は、前記液状化層の上下に亘る範囲の総てを含むように、前記護岸矢板壁が延びる水平方向に地盤改良されていること
を特徴とする請求項１記載の護岸構造。
地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する既設護岸矢板壁が打設され、その背面側に既設控え工が打設され、前記既設護岸矢板壁と前記既設控え工とに既設タイ材が連結された矢板壁式の既設護岸構造の耐震補強構造において、
前記既設護岸矢板壁の背面側の地盤が地盤改良され、
前記地盤改良された改良地盤に新設杭が打設され、
前記既設護岸矢板壁との間で前記改良地盤を挟むように新設控え工が打設され、
前記新設杭と前記新設控え工とに新設タイ材が連結され、
前記新設杭は、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設されていること
を特徴とする既設護岸構造の耐震補強構造。
地震時に液状化可能性のある液状化層を含み、等価Ｎ値が１６以下の軟弱地盤上に構築され、重量構造物を支持する既設護岸矢板壁が打設された矢板壁式の既設護岸構造の耐震補強構造において、
前記既設護岸矢板壁の背面側の地盤が地盤改良され、
前記地盤改良された改良地盤に新設杭が打設され、
前記既設護岸矢板壁との間で前記改良地盤を挟むように新設控え工が打設され、
前記新設杭と前記控え工とに新設タイ材が連結され、
前記新設杭は、前記軟弱地盤を貫通して、当該軟弱地盤より下層の非液状化層からなり、等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設されていること
を特徴とする既設護岸構造の耐震補強構造。
前記新設杭は、継手を有する矢板から構成され、
前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に連続して壁状に前記新設杭が打設されて新設矢板壁が構成され、
前記新設矢板壁は、下端が前記液状化層を貫通し非液状化層からなる軟弱地盤まで到達して留まる短尺矢板と、下端が非液状化層からなる前記支持地盤まで到達する長尺矢板とが連結されて構成されていること
を特徴とする請求項３又は４記載の既設護岸構造の耐震補強構造。
前記新設杭は、継手を有する矢板から構成され、
前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に連続して壁状に前記新設杭が打設されて新設矢板壁が構成され、
前記新設矢板壁は、前記既設護岸矢板壁に形成された劣化部をその背面側から囲うように打設されていること
を特徴とする請求項３〜５の何れか１項記載の既設護岸構造の耐震補強構造。
前記既設護岸矢板壁と前記新設控え工との間の地盤は、前記液状化層の上下に亘る範囲の総てを含むように、前記既設護岸矢板壁が延びる水平方向に地盤改良されていること
を特徴とする請求項３〜６の何れか１項記載の既設護岸構造の耐震補強構造。