JP6143509B2 - 岸壁・護岸用抗土圧構造体 - Google Patents

Description

本発明は、岸壁・護岸の構築のための抗土圧構造体に関する。

矢板と控え工を組み合せた控え矢板岸壁（護岸）が公知であるが、この従来例は、鋼管矢板を原地盤へと鉛直に打設し、控え工として鋼管杭を打設し、両者をタイロッドで連結し、鋼管矢板の陸側に裏込石を設置したものである（後述の図３参照）。

特許文献１は、図８のように、予め海底面に打設された鋼管杭３に外挿され２列に並列したレグ２と、レグ２，２間を係設する水平ブレース４および斜めブレース５と、土圧を受ける側の列のレグ２にそれぞれ係着した１つまたは２つの嵌合用仕口８と、嵌合用仕口８であって隣接するレグ２の嵌合用仕口間を、土圧を凹状に受けるように配設して連結した複数の鋼矢板（鋼管矢板）７と、から構成されるジャケット構造物１を開示する。この従来の外圧対抗構造体はレグと土留壁を組み合せた構造体である。

特開2001-248135号公報

従来の抗土圧構造体（図３）である矢板・土留壁は鉛直に配置されているため、大きな土圧が構造体に作用する。このため、高剛性の構造体が必要となる。また、図８のような従来の外圧対抗構造体の鋼矢板（鋼管矢板）も鉛直に配置されているため、大きな土圧が構造体に作用する。また、図８の鉛直レグは、海側と陸側に２本配置されており、施工の労力と費用がかかる。また、控え工がないため、高剛性の構造体が必要となる。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、岸壁・護岸において土留壁に作用する土圧を低減可能な岸壁・護岸用抗土圧構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による岸壁・護岸用抗土圧構造体は、原地盤に打設される杭と、前記杭に取り付け固定される鉛直レグと、陸側へ倒れるように鉛直方向に対し斜めに配置されて前記杭および前記鉛直レグに支持される土留壁と、前記鉛直レグの上部と連結されるように陸側に配置される控え工と、前記土留壁を支持するように前記土留壁に沿って傾斜して配置される傾斜部材と、前記鉛直レグと前記傾斜部材との間に配置される補強部材と、を備えることを特徴とする。

この岸壁・護岸用抗土圧構造体によれば、斜め土留壁と杭と控え工とを組み合せた構造とし、土留壁を鉛直方向に対し斜めに配置することで、常時および地震時に、背後の陸側の地盤から作用する土圧を低減させることができる。また、控え工を配置することで、土留壁を支持するレグのスリム化を実現でき、また、杭およびレグを海側の一列に並べる構造を実現できる。また、土留壁を支持地盤まで根入れする必要がない。このようにして、岸壁・護岸用の抗土圧構造体の施工労力および費用を低減することができる。

上記岸壁・護岸用抗土圧構造体において前記鉛直レグと前記土留壁と前記傾斜部材と前記補強部材とが一体的に構築され、前記鉛直レグが前記杭に被さるようにして差し込まれるジャケット構造を有することで、岸壁・護岸用抗土圧構造体を効率的に施工できる。

本実施形態による別の岸壁・護岸用抗土圧構造体は、原地盤に打設される杭と、陸側へ倒れるように鉛直方向に対し斜めに配置されて前記杭に支持される土留壁と、前記杭の上部と連結されるように陸側に配置される控え工と、を備え、前記土留壁がストラット部材と一体的に構築され、前記ストラット部材が前記杭に連結されるストラット構造を有することを特徴とする。

この岸壁・護岸用抗土圧構造体によれば、斜め土留壁と杭と控え工とを組み合せた構造とし、土留壁を鉛直方向に対し斜めに配置することで、常時および地震時に、背後の陸側の地盤から作用する土圧を低減させることができる。また、控え工を配置することで、土留壁を支持する部材のスリム化を実現でき、また、杭を海側の一列に並べる構造を実現できる。また、土留壁を支持地盤まで根入れする必要がない。このようにして、岸壁・護岸用の抗土圧構造体の施工労力および費用を低減することができる。

上記岸壁・護岸用抗土圧構造体において前記土留壁がストラット部材と一体的に構築され、前記ストラット部材が前記杭に連結されるストラット構造を有することで、岸壁・護岸用抗土圧構造体を効率的に施工できるとともに、ジャケット構造よりも軽量化を図ることができる。

また、前記杭を海側に一列に並べる構造とすることで、岸壁、護岸の施工性が向上する。なお、前記土留壁の陸側に裏込石を配置することが好ましい。

本発明によれば、岸壁・護岸において土留壁に作用する土圧を低減可能な岸壁・護岸用抗土圧構造体を提供することができる。

本実施形態による抗土圧構造体を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。 図１の抗土圧構造体１０を施工する工程（ａ）〜（ｇ）を概略的に示す図である。 本計算例における従来の控え矢板岸壁についての計算条件を示す図である。 本計算例における本実施形態による抗土圧構造体についての計算条件を示す図である。 本計算例における斜め土留壁の角度−ψ（度）に対する主働土圧合力および地震時主働崩壊面が鉛直面となす角度の計算結果を示す図である。 本実施形態による抗土圧構造体の別の例を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。 本実施形態による抗土圧構造体のさらに別の例を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。 特許文献１における外圧対抗構造体を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による抗土圧構造体を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。なお、図１（ｂ）では図１（ａ）（ｃ）の上部工１６を省略している。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態による抗土圧構造体１０は、原地盤Ｇ２，支持地盤Ｇ１へと打設される鋼管杭１１と、鋼管杭１１を覆うようにして鋼管杭１１に差し込まれて固定される鋼管等からなる鉛直レグ１２と、陸側へ倒れるように鉛直方向に対し斜めに配置されて鋼管杭１１および鉛直レグ１２に支持される土留壁１３と、鉛直レグ１２の上部とタイ材１５を介して連結されるように陸側に配置される控え工としての鋼管杭１４と、上部工１６と、を備え、岸壁または護岸の構築のために設置されるものである。

鋼管杭１１および鉛直レグ１２は岸壁または護岸を構築するように多数本が一列に並ぶように打設され配置される。また、土留壁１３として、鋼製プレート、鋼管矢板、鋼矢板、プレキャスト(PC)版またはアーク土留壁を用いることができる。

抗土圧構造体１０は、さらに、各鉛直レグ１２を連結するように水平方向上下に配置される水平部材１２ａと、各鉛直レグ１２の上部から陸側へ水平に延びる上部材１２ｂと、土留壁１３を支持するように土留壁１３に沿って傾斜して配置される傾斜部材１２ｄと、上部材１２ｂと傾斜部材１２ｄとを連結するように水平方向に配置される水平部材１２ｃと、鉛直レグ１２と傾斜部材１２ｄとの間に配置される補強部材１２ｅと、を備える。

鉛直レグ１２および土留壁１３は、水平部材１２ａ、上部材１２ｂ、傾斜部材１２ｄ、水平部材１２ｃ、補強部材１２ｅおよび上部工１６と一体になってジャケット構造物２０として構成される。

ジャケット構造物２０は、たとえば、工場やヤードで製作され、岸壁または護岸の施工現場に搬送されてから、鉛直レグ１２が鋼管杭１１に被さるようにして差し込まれるように構成されている。このように、抗土圧構造体１０はジャケット構造を有する。

鉛直レグ１２と鋼管杭１１とは、溶接やモルタル等の公知の手段により結合されて一体化される。また、鋼管杭１１は、コンクリートを充填してもよいし、PHC杭などのコンクリート杭に代えてもよい。

図１（ａ）（ｂ）のように、控え工として鋼管杭１４が沖積砂質土地盤Ｇ４に打設され、タイ材１５が鋼管杭１４と、鉛直レグ１２と一体になった上部材１２ｂとの間に配置される。また、斜めに設置された土留壁１３の陸側には裏込石１７が沖積砂質土地盤Ｇ４上に配置される。

たとえば、図１（ａ）の支持地盤Ｇ１は洪積粘性土地盤、原地盤Ｇ２は沖積粘性土地盤である。鋼管杭１１と裏込石１７が配置される沖積砂質土地盤Ｇ３さらに沖積砂質土地盤Ｇ４の領域は、岩ズリ等が投入されている。鉛直レグ１２の下端は沖積砂質土地盤Ｇ３に到達するように構成される。また、裏込石１７から陸側の沖積砂質土地盤Ｇ４上に埋立土が投入されて埋立地盤Ｇ５となる。

本実施形態の抗土圧構造体１０によれば、斜め土留壁と杭と控え工とを組み合せた構造とし、土留壁１３を鉛直方向に対し斜めに配置することで、常時および地震時に、背後の陸側の地盤から作用する土圧を低減させることができる。また、控え工１４，１５を配置することで、土留壁１３を支持する鉛直レグ１２等のスリム化を実現でき、また、杭１１および鉛直レグ１２を海側の一列に並べる構造を実現できる。また、土留壁１３を支持地盤Ｇ１まで根入れする必要がない。このようにして、岸壁・護岸用の抗土圧構造体の施工労力および費用を低減することができる。

また、杭１１および鉛直レグ１２を海側の一列に並べる構造とすることで、抗土圧構造体１０が簡単な構造となるので、抗土圧構造体１０による岸壁、護岸の施工が容易となり施工性が向上し、施工コストの削減を実現できる。

次に、図１の抗土圧構造体１０の施工方法について図２を参照して説明する。図２は図１の抗土圧構造体１０を施工する工程（ａ）〜（ｇ）を概略的に示す図である。

図２（ａ）のように、原地盤Ｇ２に鋼管杭１１を支持地盤Ｇ１に達するように打設する。一方、図２（ｂ）のように、図１の鉛直レグ１２や土留壁１３や上部工１６等から一体的に構成されるジャケット構造物２０を工場やヤードで製作する。

次に、図２（ｃ）のように、ジャケット構造物２０を起重機船ＣＳで岸壁・護岸の施工現場まで搬送する。次に、図２（ｄ）のように、起重機船ＣＳによりジャケット構造物２０を、鉛直レグ１２が鋼管杭１１に被されて差し込まれるようにして鋼管杭１１に設置する。鉛直レグ１２と鋼管杭１１とはモルタル等により結合される。

次に、図２（ｅ）のように、土運船ＤＳ等により土留壁１３の陸側（背面側）に裏込石１７を投入し、さらに埋立土を投入する。なお、裏込石、埋立土の投入前に、原地盤Ｇ２上に沖積砂質土地盤Ｇ３、Ｇ４が構築され、岩ズリ等が投入されている。

次に、図２（ｆ）のように、鋼管杭１４を埋立地盤Ｇ５から打設し、鋼管杭１４の上部と鉛直レグ１２の上部との間にタイ材１５を配置する。

次に、図２（ｇ）のように、土留壁１３の陸側（背面側）の埋立土による埋め立てを行い、埋立地盤Ｇ５を完成させる。このようにして、抗土圧構造体１０を完成させることができる。

上述の抗土圧構造体１０の施工方法によれば、鉛直レグ１２や土留壁１３や上部工１６等から一体的に構成されるジャケット構造物２０を工場やヤードで製作してから施工現場の水域に搬送して鋼管杭１１に取り付けて設置するので、現場で施工する工程が少なくなり、効率的に施工できる。

次に、本実施形態による斜め土留壁を有する抗土圧構造体の作用効果を確認するための計算例について説明する。

本計算例では、レベル１地震動(水平震度0.14)において土留壁に作用する主働土圧を、従来の控え矢板岸壁（護岸）の抗土圧構造体および本実施形態の抗土圧構造体について計算した。図３に従来の控え矢板岸壁についての計算条件を示す。図４に本実施形態による抗土圧構造体についての計算条件を示す。図４において地盤に関する条件は図３と同様とした。

主働土圧の計算は、レベル１地震動に関する変動状態における図３の鋼管矢板あるいは図４の土留壁に作用する海底面（設計水深）以浅の地震時主働土圧について行った。主働土圧強度の計算式を以下の数１に示す（『国土交通省港湾局監修「港湾の施設の技術上の基準・同解説」社団法人 日本港湾協会 発行』参照）。

図４に示す鉛直方向に対する斜め土留壁の角度ψを変えて計算した結果（主働土圧合力、地震時主働崩壊面が鉛直面となす角度）を図５に示す。図５においてψ＝０（度）の計算結果が、図３の従来の鋼管矢板についてのものである。

図５の計算結果から、本実施形態による抗土圧構造体の斜め土留壁の鉛直面に対する角度（−ψ）の絶対値が大きくなるほど土留壁に作用する主働土圧合力が小さくなることがわかる。斜め土留壁の角度（−ψ）が60度のとき、主働土圧合力はほぼゼロになっており、このときの地震時主働崩壊面が鉛直面となす角度は55度である。このことから、斜め土留壁の角度は、地震時主働崩壊面が鉛直面となす角度よりも約5度大きくなるときが上限と考えられる。

上述のように、図３のような通常の岸壁・護岸の抗土圧構造体である鋼管矢板は鉛直方向に配置されているのに対し、本実施形態の抗土圧構造体における土留壁は陸側方向へ倒れるように斜めに配置されることで、抗土圧構造体に作用する主働土圧を低減させることができる。

次に、本実施形態による抗土圧構造体の別の例について図６を参照して説明する。図６は本実施形態による抗土圧構造体の別の例を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。なお、図６（ｂ）では図６（ａ）（ｃ）の上部工１６を省略している。

図６（ａ）〜（ｃ）に示す抗土圧構造体３０は、図１（ａ）〜（ｃ）では鉛直レグ、土留壁および上部工等をジャケット構造物２０として一体化したのに対し、土留壁および上部工等をストラット構造物４０としたものである。この点以外は、図１と同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

抗土圧構造体３０のストラット構造物４０はストラット３１等により土留壁１３および上部工１６を一体化し鋼管杭１１に取り付けられるものである。すなわち、ストラット構造物４０は、図６（ａ）〜（ｃ）のように、鋼管杭１１に被さるように差し込まれ縦方向に短いリング状部材のストラット３１と、各ストラット３１を連結するように水平方向に配置される水平部材３２と、ストラット３１から陸側に水平方向に延びて、土留壁１３を斜めに支持する傾斜部材１２ｄと連結する連結部材３４と、上部の連結部材３４を連結するように水平方向に配置される水平部材３３と、を備える。これらのストラット３１等は、図６（ａ）（ｃ）のように、上下方向に複数段配置されている。

図６（ａ）〜（ｃ）のストラット構造物４０は、図２と同様にして、工場やヤードで製作されてから現場の水域に搬送され、鋼管杭１１にストラット３１が被さるようにして取り付けられて設置できるので、現場で施工する工程が少なくなり、抗土圧構造体３０を効率的に施工できる。

図６（ａ）〜（ｃ）の抗土圧構造体３０によれば、斜め土留壁１３を備えることで、図１（ａ）〜（ｃ）の抗土圧構造体１０と同様の作用効果を奏するとともに、斜め土留壁１３を支持するストラット３１等によるストラット構造とすることで、ストラット構造物４０はジャケット構造物２０よりも軽量化を実現することができる。

次に、本実施形態による抗土圧構造体のさらに別の例について図７を参照して説明する。図７は本実施形態による抗土圧構造体のさらに別の例を概略的に示す図で、断面図（ａ）、平面図（ｂ）および正面図（ｃ）である。なお、図７（ｂ）では図７（ａ）（ｃ）の上部工１６を省略している。

図７（ａ）〜（ｃ）に示す抗土圧構造体５０は、図１（ａ）〜（ｃ）では鋼管杭を一列に並べたのに対し、鋼管杭を海側と陸側の二列としたものである。この点以外は、図１と同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

抗土圧構造体５０は、海側に鋼管杭１１を、陸側に鋼管杭５１をそれぞれ打設しているため、ジャケット構造物６０において鋼管杭５１に対応して鉛直レグ５２および鉛直レグ１２，５２を下側で連結する下部材５３を追加して構成される。また、

図７（ａ）〜（ｃ）のジャケット構造物６０は、図２と同様にして、工場やヤードで製作されてから現場の水域に搬送され、鋼管杭１１，５１に鉛直レグ１２，５２が被さるようにして取り付けられて設置できるので、現場で施工する工程が少なくなり、抗土圧構造体５０を効率的に施工できる。

図７（ａ）〜（ｃ）の抗土圧構造体５０によれば、斜め土留壁１３を備えることで、図１（ａ）〜（ｃ）の抗土圧構造体１０と同様の作用効果を奏するとともに、斜め土留壁１３を支持する鋼管杭および鉛直レグを海側と陸側の二列に配置することで、図１の場合よりも堅固な抗土圧構造体を構築することができる。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。

１０、３０，５０ 抗土圧構造体
１１ 鋼管杭
１２ 鉛直レグ
１３ 土留壁
１４ 鋼管杭（控え工）
１５ タイ材
１６ 上部工
１７ 裏込石
２０ ジャケット構造物
３１ ストラット
４０ ストラット構造物
５１ 鋼管杭
５２ 鉛直レグ
６０ ジャケット構造物
Ｇ１ 支持地盤
Ｇ２ 原地盤
−ψ 鉛直方向に対する斜め土留壁の角度

Claims (4)

1. 原地盤に打設される杭と、
   前記杭に取り付け固定される鉛直レグと、
   陸側へ倒れるように鉛直方向に対し斜めに配置されて前記杭および前記鉛直レグに支持される土留壁と、
   前記鉛直レグの上部と連結されるように陸側に配置される控え工と、
   前記土留壁を支持するように前記土留壁に沿って傾斜して配置される傾斜部材と、
   前記鉛直レグと前記傾斜部材との間に配置される補強部材と、を備えることを特徴とする岸壁・護岸用抗土圧構造体。
2. 前記鉛直レグと前記土留壁と前記傾斜部材と前記補強部材とが一体的に構築され、前記鉛直レグが前記杭に被さるようにして差し込まれるジャケット構造を有する請求項１に記載の岸壁・護岸用抗土圧構造体。
3. 原地盤に打設される杭と、
   陸側へ倒れるように鉛直方向に対し斜めに配置されて前記杭に支持される土留壁と、
   前記杭の上部と連結されるように陸側に配置される控え工と、を備え、
   前記土留壁がストラット部材と一体的に構築され、前記ストラット部材が前記杭に連結されるストラット構造を有することを特徴とする岸壁・護岸用抗土圧構造体。
4. 前記杭を海側に一列に並べる請求項１〜３のいずれか１項に記載の岸壁・護岸用抗土圧構造体。