JP5779207B2 - 法面の補強構造及び法面の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、切土や盛土によって形成される法面の補強構造及び法面の補強方法に関する。

従来、切土や盛土によって形成される法面の補強方法としては、例えば特許文献１に示すようなものが知られている。こうした法面の補強方法では、まず、中央部に貫通孔を有するプレキャスト板本体を法面に設置した後、貫通孔から法面に削孔して有底の削孔部を形成する。続いて、削孔部に棒状補強材を挿入した後、削孔部内にグラウト材を注入する。この場合、削孔部内にグラウト材を注入した後、削孔部に棒状補強材を挿入するようにしてもよい。

続いて、削孔部内に注入したグラウト材を養生して硬化させた後、棒状補強材の突端部に形成されたねじ部に座金をかませた状態でナットを螺嵌して締め付ける。これにより、プレキャスト板本体が法面に固定されて法面が補強される。

特開２０１２−２４６７０５号公報

ところで、上述のように法面を補強する場合、削孔部は、その延設方向が法面に対して直交するように形成されることが多い。しかし、削孔部が法面に対して直交するように形成されている場合には、法面の勾配が急になって垂直に近づくにつれて、削孔部の延設方向は水平に近くなる。そのため、法面の勾配が急になると、削孔部内にグラウト材を充填する際の施工性が悪化してしまうという課題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、法面が急勾配であっても、施工性の悪化を抑制することができる法面の補強構造及び法面の補強方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する法面の補強構造は、法面に配置される板部材と、前記法面に形成された有底の孔に挿入される棒部材と、前記孔に注入される注入材と、前記板部材を前記法面に固定する固定部と、を備え、前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、前記孔の開口部側から底部側に向かう延設方向と、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面との交差角度が９０°より小さい。

この構成によれば、法面に形成された孔は、その開口部側から底部側に向かう延設方向と、開口部よりも鉛直方向下側の法面との交差角度が９０°より小さいため、水平に対して下向きに傾斜した状態になる。これにより、孔に注入された注入材は、孔の底部側から溜まっていくので、法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下という急勾配であっても、その法面に形成された孔内に注入材を充填することができる。したがって、法面が急勾配であっても、施工性の悪化を抑制することができる。

なお、法面の勾配が９０°のとき、法面は鉛直面となる。すなわち、本明細書において、「法面」とは斜面だけでなく鉛直面も含むものとする。また、本明細書において、「急勾配の法面」とは、水平から上向きの傾斜角度が８０°より大きく、かつ、９０°以下である法面のことをいう。

上記法面の補強構造は、前記孔内において、前記注入材が充填されない非注入部に充填される充填材を備え、前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、前記孔の前記延設方向は、水平に対する傾斜角度が１０°以上であるのが好ましい。

この構成によれば、法面に形成された孔は、開口部側から底部側に向かう延設方向の水平に対する傾斜角度が１０°以上であるので、傾斜角度が１０°より小さい場合よりも孔内における注入材の充填率が高くなる。これに対して、孔内における注入材の充填率が低くなると、孔内において注入材が充填されない非注入部が孔の奥側まで及び、非注入部に充填材を充填する際の施工性が悪化するおそれがある。したがって、延設方向の水平に対する傾斜角度を１０°以上にして、孔内の注入材の充填率を高くすることにより、充填材を充填する際の施工性の悪化を抑制することができる。

上記法面の補強構造において、前記孔は前記板部材に設けられた貫通孔を通じて前記法面を掘削することによって形成される削孔であり、前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、前記孔の前記延設方向は、水平に対する傾斜角度が１５°以下であるのが好ましい。

板部材に設けられた貫通孔を通じて法面を掘削する場合には、孔の延設方向の水平に対する傾斜角度が下向きに大きくなるにつれて、孔を掘削するための掘削部材と板部材の貫通孔とが干渉しやすくなる。その点、上記構成によれば、孔の延設方向は水平に対する傾斜角度が１５°以下であるため、板部材の貫通孔と掘削部材とが干渉しにくくなり、孔を形成する際の施工性の悪化が抑制される。

上記課題を解決する法面の補強方法は、板部材を法面に配置する配置工程と、前記法面に有底の孔を形成する形成工程と、前記孔に棒部材を挿入する挿入工程と、前記孔に注入材を注入する注入工程と、前記板部材を前記法面に固定する固定工程と、を備え、前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、前記形成工程において、前記孔の開口部側から底部側に向かう延設方向と、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面との交差角度が９０°より小さくなるように、前記孔を形成する。

この構成によれば、孔は、開口部側から底部側に向かう延設方向と、開口部よりも鉛直方向下側の法面との交差角度が９０°より小さくなるように形成されるので、水平に対して下向きに傾斜した状態になる。これにより、孔に注入された注入材は、孔の底部側から溜まっていくので、法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下という急勾配であっても、その法面に形成された孔内に注入材を充填することができる。したがって、法面が急勾配であっても、施工性の悪化を抑制することができる。

一実施形態における法面の補強構造を示す断面模式図。 一実施形態における法面の補強方法において、法面に孔を形成する工程を示す断面模式図。 同法面の補強方法において、孔に注入材を注入する工程を示す断面模式図。 孔に棒部材を挿入した状態を示す断面模式図。 変形例における法面の補強構造を示す断面模式図。

以下、法面の補強構造及び法面の補強方法の一実施形態を図面に従って説明する。
初めに、法面の補強構造について説明する。
図１に示すように、地山（地盤）１１に形成された斜面である法面１２には、コンクリートのプレキャスト板によって構成された平面視矩形状の板部材１３が固定されている。なお、本実施形態の法面１２の勾配θｓは８５°であるが、本実施形態の法面の補強構造及び補強方法は、勾配θｓが８０°より大きく、かつ、９０°以下の法面に適応することができる。

板部材１３における地山１１とは反対側の面である表面の中央部には、平面視略正方形状をなす凹部１４が形成されている。凹部１４において、内底面の中央部には、板部材１３を貫通する平面視円形の貫通孔１５が、板部材１３の表面に対して直交するように形成されている。板部材１３には、貫通孔１５における凹部１４側の端部を囲む金属製の定着プレート１６が埋設されている。定着プレート１６は、平面視において正方形状をなしており、その中心部に中心孔１６ａを有している。

法面１２における貫通孔１５と対応する位置には、貫通孔１５よりも若干径の小さい有底の孔１７が形成されている。なお、本実施形態の孔１７は、法面１２に形成される開口部１７ａ側から底部１７ｂ側に向かう延設方向が水平に対して下向きに傾斜しており、その勾配θｂは１０°になっている。また、孔１７の延設方向と、開口部１７ａよりも鉛直方向下側の法面１２との交差角度θｃは９０°より小さい８５°になっている。

孔１７には、異形棒鋼よりなる棒部材１８が貫通孔１５を通して挿通されている。棒部材１８は、その一端が孔１７の底部１７ｂ近傍に位置するとともに、他端が凹部１４内に位置している。棒部材１８における孔１７外に位置する突端部には、ねじ部２０が設けられている。

棒部材１８における孔１７内に位置する部分には、棒部材１８を孔１７の中心位置に保持するためのフレーム状のスペーサ２１が棒部材１８の長手方向に沿って等間隔で複数取着されている。

貫通孔１５には、基端に貫通孔１５よりも外径の大きいフランジ部２２を有する円筒状のガイド部材２３が挿嵌されている。ガイド部材２３は、例えば樹脂によって形成され、先端に向かうほど径が徐々に小さくなっている。そして、ガイド部材２３は、その先端部が孔１７の入口側の端部に挿嵌されるとともに、基端に位置するフランジ部２２が凹部１４の内底面に当接している。

孔１７内及びガイド部材２３内には、早強ポルトランドセメントを使用したセメントミルクによって構成された注入材２４が充填された状態で硬化している。孔１７内における開口部１７ａ付近の一部及びガイド部材２３内のほぼ上側半分には、硬練りモルタルよりなる充填材２５が充填された状態で硬化している。

凹部１４内において、棒部材１８のねじ部２０には、平面視正方形状をなす平座金２６と、傾斜座金３５とがかませられた状態でナット２７が螺嵌されて締め付けられている。本実施形態において、ねじ部２０に螺嵌されるナット２７と、平座金２６と、傾斜座金３５とは、板部材１３を法面１２に固定する固定部５０を構成する。

傾斜座金３５において、平座金２６側に配置される傾斜面（図１では左面）は、ナット２７側に配置される面（図１では右面）に対して、交差角度θｃに対応する傾斜角度θｔ（例えば、θｔ＝９０°−θｃ。本実施形態ではθｔ＝５°。）で配置されている。

平座金２６の一辺の長さは、貫通孔１５の直径よりも長く且つガイド部材２３のフランジ部２２の外径よりも短くなっている。そして、板部材１３と法面１２との間には、セメントベントナイトよりなる裏込材２８が充填された状態で硬化している。また、凹部１４内には、平面視において略正方形状をなす板状のカバー部材２９が配置されている。

カバー部材２９の内側の面には固定部５０を収容する収容凹部３０が形成されている。そして、収容凹部３０内、及びカバー部材２９と凹部１４との間の隙間には、モルタルよりなる充填材３１が充填された状態で硬化している。

次に、上述した法面１２の補強方法について説明する。
図２に示すように、法面１２の補強を行う場合には、まず配置工程として、板部材１３を法面１２に配置する。すなわち、板部材１３を、法面１２との間に隙間が形成されるように隙間形成部材３２を介在させた状態で、法面１２と平行に配置する。続いて、板部材１３と法面１２との隙間に裏込材２８を充填する。

次に、形成工程として、掘削部材３９を用いて法面１２を掘削して、削孔である孔１７を形成する。掘削部材３９は、円筒状のケーシング４０と、ケーシング４０の内側に配置された削孔管４１と、削孔管４１の先端に設けられた掘削部４２とを含んでいる。

形成工程においては、まず、ケーシング４０に削孔管４１及び掘削部４２を内蔵した状態の掘削部材３９を板部材１３の貫通孔１５に通して、貫通孔１５よりも鉛直方向下側の法面１２に対する交差角度θｃが８５°になるように、掘削部４２で地山１１を掘削しながらケーシング４０を挿入していく。そして、掘削部４２によって孔１７が形成されるとともに、形成された孔１７内にケーシング４０が挿入されると、ケーシング４０を孔１７内に残して、削孔管４１及び掘削部４２を引き抜く。

また、図３に示すように、注入工程として、ケーシング４０の内側に差し込んだホース４３を通じて、孔１７に注入材２４であるセメントミルクを注入する。注入工程においては、ホース４３を孔１７の底部１７ｂ付近まで差し込み、底部１７ｂ側から注入材２４が充填されるようにする。そして、開口部１７ａから注入材２４が溢れ出るまで、注入材２４の注入を継続する。

続いて、図４に示すように、挿入工程として、スペーサ２１が所定の間隔で複数取り着けられた棒部材１８を孔１７内に挿入する。このとき、棒部材１８は、スペーサ２１によって孔１７の中心位置に配置された状態で、孔１７内に設置される。

孔１７内に棒部材１８を挿入した後、ケーシング４０（図３参照）を孔１７から引き抜く。また、ガイド部材２３を貫通孔１５に差し込む。すると、貫通孔１５と孔１７とがガイド部材２３を介して連通する。続いて、ガイド部材２３を介して孔１７に注入材２４を補足注入する。そして、１日養生して注入材２４及び裏込材２８を硬化させる。

ここで、孔１７は水平に対して下向きに傾斜して延びているため、孔１７内における開口部１７ａ付近の一部及びガイド部材２３内のほぼ上側半分には、注入材２４が充填されない空洞である非注入部３３が形成される。

図１に示すように、注入材２４及び裏込材２８の硬化後には、充填工程として非注入部３３に充填材２５を充填する。なお、充填材２５として用いられる硬練りモルタルは、施工時における流動性が注入材２４よりも低い。

続いて、固定工程として、棒部材１８のねじ部２０に平座金２６及び傾斜座金３５をかませた状態でナット２７を螺嵌して締め付けることで、板部材１３を法面１２に押し付けて固定する。このとき、棒部材１８は板部材１３及び定着プレート１６に対して傾いているため、定着プレート１６とナット２７との間に傾斜座金３５が介在させる。

そして、固定工程により、平座金２６によって貫通孔１５がガイド部材２３越しに塞がれる。すなわち、平座金２６によってガイド部材２３におけるフランジ部２２側の開口が塞がれる。

さらに、覆蓋工程として、収容凹部３０に充填材３１を充填するとともに内側の面に充填材３１を塗布したカバー部材２９を凹部１４内に収容する。このとき、棒部材１８の突端及び固定部５０は、カバー部材２９の収容凹部３０内に充填された充填材３１にめり込んだ状態となる。その後、充填材３１が硬化することで、法面１２の補強が完了する。

次に、本実施形態にかかる法面の補強構造及び法面の補強方法の作用について説明する。
図１に示すように、本実施形態の孔１７は、法面１２との交差角度θｃが８５°になるように形成される。その結果、孔１７の延設方向は、水平に対して下向きに傾斜した状態になる。そのため、注入工程において、孔１７に注入された注入材２４は、底部１７ｂ側から充填される。

なお、注入工程において、孔１７内における注入材２４の充填率が低い場合には、非注入部３３が孔１７の奥深くまで形成されるために、充填工程において充填材２５を充填する作業の手間が増える。その点、孔１７の勾配θｂを本実施形態のように１０°以上にすることによって、充填工程における作業の手間が過度に増えない程度に、注入材２４が充填される。

ここで、例えば法面１２の勾配θｓが８５°よりも緩い８０°である場合には、延設方向と法面１２との交差角度θｃを９０°としても、孔１７の勾配θｂが１０°になる。これに対して、法面１２の勾配θｓが８０°より大きい場合には、延設方向と法面１２との交差角度θｃを９０°にすると、孔１７の勾配θｂが１０°より小さくなる。

そのため、法面１２の勾配θｓが８０°より大きいような急勾配である場合には、延設方向と法面１２との交差角度θｃを９０°より小さくすることによって、施工性の悪化が抑制される。

一方で、孔１７の勾配θｂが１５°より大きくなると、孔１７を形成する際に、板部材１３の貫通孔１５と掘削部材３９とが干渉しやすくなる。なお、法面１２に孔１７を形成した後に板部材１３を配置することも考えられるが、この場合には板部材１３の貫通孔１５と法面１２に形成した孔１７との位置を合わせる作業が必要になる。

また、板部材１３の貫通孔１５の直径を大きくすることによって、孔１７の勾配θｂを１５°より大きくしつつ、貫通孔１５と掘削部材３９との干渉を回避することも考えられる。ただし、法面１２に対する補強効果という点では、貫通孔１５は小さい方が好ましい。したがって、本実施形態のように孔１７の勾配θｂを１５°以下にすれば、作業効率の面でも好ましい上に、板部材１３による高い補強効果が得られる。

以上のことから、法面１２の勾配θｓが８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合には、孔１７の勾配θｂは、水平より下向きであって、１０°≦θｂ≦１５°にするのが好ましい。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）法面１２に形成された孔１７は、その開口部１７ａ側から底部１７ｂ側に向かう延設方向と、開口部１７ａよりも鉛直方向下側の法面１２との交差角度θｃが９０°より小さいため、水平に対して下向きに傾斜した状態になる。これにより、孔１７に注入された注入材２４は、孔１７の底部１７ｂ側から溜まっていくので、法面１２の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下という急勾配であっても、その法面１２に形成された孔１７内に注入材２４を充填することができる。したがって、法面１２が急勾配であっても、施工性の悪化を抑制することができる。

（２）法面１２に形成された孔１７は、開口部１７ａ側から底部１７ｂ側に向かう延設方向の水平に対する傾斜角度θｂが１０°以上であるので、傾斜角度θｂが１０°より小さい場合よりも孔１７内における注入材２４の充填率が高くなる。これに対して、孔１７内における注入材２４の充填率が低くなると、孔１７内において注入材２４が充填されない非注入部３３が孔１７の奥側まで及び、非注入部３３に充填材２５を充填する際の施工性が悪化するおそれがある。したがって、延設方向の水平に対する傾斜角度θｂを１０°以上にして、孔１７内の注入材２４の充填率を高くすることにより、充填材２５を充填する際の施工性の悪化を抑制することができる。

（３）板部材１３に設けられた貫通孔１５を通じて法面１２を掘削する場合には、孔１７の延設方向の水平に対する傾斜角度θｂが下向きに大きくなるにつれて、孔１７を掘削するための掘削部材３９と板部材１３の貫通孔１５とが干渉しやすくなる。その点、上記実施形態によれば、孔１７の延設方向は水平に対する傾斜角度θｂが１５°以下であるため、板部材１３の貫通孔１５と掘削部材３９とが干渉しにくくなり、孔１７を形成する際の施工性の悪化が抑制される。

（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。また、下記変更例は、任意に組み合わせることができる。

・図５に示すように、法面１２の勾配θｓが９０°である場合に、孔１７の勾配θｂを１５°にするとともに、交差角度θｃを７５°としてもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

・傾斜座金３５における傾斜角度θｔは、必ずしもθｔ＝９０°−θｃを満たす値でなくてもよく、棒部材１８の板部材１３に対する傾きを抑制することができればよい。また、棒部材１８の板部材１３に対する傾きが小さい場合などには、傾斜座金３５を用いなくてもよい。

・孔１７の勾配θｂは、１０°より小さくてもよい。この場合には、例えば注入工程において孔１７の開口部１７ａの下側を覆う蓋部材を設け、この蓋部材で開口部１７ａからの注入材２４の流出を抑制することによって、注入材２４の充填を行うようにすることもできる。

・孔１７の勾配θｂは、１５°より大きくてもよい。この場合には、孔１７の勾配θｂが１５°以下の場合よりも、孔１７に対する注入材２４の充填率をより大きくすることができる。

さらに、上記実施形態及び各変形例から把握される技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記固定部は、前記棒部材における前記孔外に位置する突端部に形成されたねじ部に螺嵌されるナットと、傾斜座金とを含み、
前記傾斜座金は、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面と前記延設方向との交差角度に対応する傾斜角度の傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の法面の補強構造。

孔に挿入される棒部材は孔の延設方向に沿って設置されるため、孔の延設方向と法面とが直交しないと、ナットを締め付けたときにナットの下端側が浮いてしまう。そして、ナットが浮かないように締め付ける力を強くすると棒部材に曲げ引張り力やせん断力が作用してしまう一方で、棒部材に不要な曲げ引張り力やせん断力が作用しないように注意しながらナットの締め付け作業を行うと、施工性が悪化してしまう。その点、上記構成によれば、座金は傾斜面を有するので、ナットを締め付けたときのナットの浮きが抑制される。したがって、ナットの締め付けによって板部材を固定する際の施工性の悪化を抑制することができる。

１２…法面、１３…板部材、１５…貫通孔、１７…孔、１７ａ…開口部、１７ｂ…底部、１８…棒部材、２４…注入材、２５…充填材、３３…非注入部、５０…固定部。

Claims (4)

1. 法面に配置され、前記法面とは反対側の面である表面に対して直交するように形成された貫通孔を有する板部材と、
   前記貫通孔を通じて前記法面を掘削することによって前記法面に形成される有底の削孔である孔に挿入される前記孔の半径よりも直径が小さい棒部材と、
   前記板部材と前記法面との間に充填される裏込材と、
   基端に前記貫通孔よりも外径の大きいフランジ部を有して円筒状に形成され、前記貫通孔に対して傾斜するように前記貫通孔および前記孔の開口部に挿入されるガイド部材と、
   前記棒部材を前記孔の中心位置に保持するために前記棒部材の長手方向に沿って複数取着されるフレーム状のスペーサと、
   前記孔に注入される注入材と、
   前記孔内において、前記注入材が充填されない非注入部に充填される、施工時における流動性が前記注入材よりも低い充填材と、
   前記板部材を前記法面に固定する固定部と、
   を備え、
   前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、
   前記孔の開口部側から底部側に向かう延設方向と、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面との交差角度が９０°より小さく、
   前記孔の前記延設方向は、水平に対する傾斜角度が１５°以下であり、
   前記注入材および前記充填材が導入された前記ガイド部材の前記フランジ部側の開口は、前記固定部によって塞がれることを特徴とする法面の補強構造。
2. 前記固定部は、前記棒部材における前記孔外に位置する突端部に形成されたねじ部に螺嵌されるナットと、一辺の長さが前記開口部の直径よりも長い平座金と、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面と前記延設方向との交差角度に対応する傾斜角度の傾斜面を有する傾斜座金と、を含み、
   前記平座金は前記傾斜面と前記開口部との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の法面の補強構造。
3. 前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、
   前記孔の前記延設方向は、水平に対する傾斜角度が１０°以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の法面の補強構造。
4. 表面に対して直交するように形成された貫通孔を有する板部材を法面に配置する配置工程と、
   前記板部材と前記法面との間に裏込材を充填する充填工程と、
   前記貫通孔を通じて前記法面を掘削することによって前記法面に有底の孔を形成する形成工程と、
   前記孔の半径よりも直径が小さい棒部材を、同棒部材の長手方向に沿って複数のフレーム状のスペーサが取着された状態で前記孔に挿入し、前記スペーサによって前記棒部材を前記孔の中心位置に配置する挿入工程と、
   基端に前記貫通孔よりも外径の大きいフランジ部を有して円筒状に形成されたガイド部材を、前記貫通孔に対して傾斜するように前記貫通孔および前記孔の開口部に挿入する工程と、
   前記ガイド部材を介して前記孔に注入材を注入する注入工程と、
   前記注入工程の後に、前記孔内および前記ガイド部材内において、前記注入材が充填されない非注入部に、施工時における流動性が前記注入材よりも低い充填材を充填する充填工程と、
   固定部によって前記板部材を前記法面に固定する固定工程と、
   を備え、
   前記法面の勾配が８０°より大きく、かつ、９０°以下である場合に、
   前記形成工程において、前記孔の前記法面に形成される開口部側から底部側に向かう延設方向と、前記開口部よりも鉛直方向下側の前記法面との交差角度が９０°より小さくなるとともに、前記孔の前記延設方向の水平に対する傾斜角度が１５°以下になるように、前記孔を形成し、
   前記固定工程において、前記注入材および前記充填材が導入された前記ガイド部材の前記フランジ部側の開口は、前記固定部によって塞がれることを特徴とする法面の補強方法。