JP6557024B2 - 抗土圧構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、土を支えて土砂の崩壊を抑制する抗土圧構造物の構築方法に関する。

従来、土を支えて土砂の崩壊を抑制する構造物（以下、これを抗土圧構造物という。）の一例として、重力式の擁壁がある。こうした重力式の擁壁は、コンクリートを現場打ちすることで構築されるのが一般的であり、その自重で土圧に抗している（例えば、特許文献１）。

特開平７−２９２６９１号公報

ところで、コンクリートは土砂等に比べて比重が大きいため、コンクリート製の重力式擁壁は基礎地盤が良好な場所にしか設置できない、という制約がある。また、現場でコンクリートを打設する場合には、型枠の組み立て及び解体の作業をしたり、コンクリート打設のための足場を設置したりといった仮設備を設置する必要があり、重力式擁壁が大きくなるほどこれら仮設備が大掛かりとなるという点で、施工性に課題がある。

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、施工性のよい抗土圧構造物の構築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抗土圧構造物は、壁面を構成する複数の板部材と、固化材を含む改良土により構成された躯体部と、前記板部材に連結された状態で前記躯体部内に埋設された補強材と、を備え、前記躯体部が土圧に抵抗可能な重量を有する。

この構成によれば、固化材を含む改良土が土圧に抗する躯体部を構成するため、コンクリート製の躯体部よりも比重が小さく、基礎地盤がそれほど良好でない場所にも設置することができる。また、複数の板部材により壁面を構成するので、現場でコンクリートを打設する必要がない。そして、改良土は、固化材の作用で固化した後は土圧を受けても崩壊しないので、その自重により背面の土圧に抗することができる。また、改良土が固化するまでの間には、板部材に連結された補強材に対して改良土中で生じる抵抗力により、板部材の変位を抑制することができる。そして、壁面は複数の板部材により構成されることから、改良土及び補強材の配置を板部材の敷設に併せて段階的に行うことができるので、施工性がよい。

上記抗土圧構造物において、前記壁面は、水平方向に並ぶ複数の前記板部材からなる板部材群を鉛直方向に複数段重ねることで構成され、前記水平方向に並ぶ複数の板部材は、鉛直方向における上端位置が交互に異なるように配置されることが好ましい。

この構成によれば、水平方向に並ぶ複数の板部材からなる板部材群を鉛直方向に重ねることにより、段階的に壁面を構成することができる。また、板部材群を構成する複数の板部材を、鉛直方向における上端位置が交互に異なるように配置することにより、板部材の上端位置を目安にして改良土を盛っていくことができるので、施工性がよい。

上記抗土圧構造物において、前記躯体部は、転圧された前記改良土からなる改良土層を複数有し、鉛直方向において、前記板部材の長さは前記改良土層の層厚の２倍以上であることが好ましい。

この構成によれば、鉛直方向において板部材の長さは改良土層の層厚の２倍以上であるので、板部材の背面に一の改良土層を形成した後、その上に別の改良土層を積層する、というサイクルで作業を進めることができる。そして、改良土は固化した後は自立するので、板部材の背面に改良土層を段階的に積層していくことで、板部材の背面側の全部に一度に改良土を盛土する場合よりも、改良土が固化するまでの間に板部材にかかる土圧を小さくすることができる。

上記抗土圧構造物において、前記躯体部は、転圧された前記改良土からなる改良土層を複数有し、前記補強材は、鉛直方向に重なる２つの前記改良土層の間に埋設されることが好ましい。

この構成によれば、一の改良土層を形成した後、その上に補強材を配置して、さらにその上に別の改良土層を積層すれば、補強材を鉛直方向に積層される改良土層の間に埋設することができる。すなわち、改良土層の形成と補強材の配置とを交互に繰り返すことにより、段階的に躯体の高さを増していくことができるので、施工性がよい。

上記抗土圧構造物において、前記補強材は、鉛直方向に並ぶ複数の前記板部材ごとに設けられた棒状部材であり、前記補強材の長さは、鉛直方向における下側から上側に向けて段階的に短くなることが好ましい。

この構成によれば、補強材を板部材に連結される棒状部材とすることで、水平方向に複数の板部材を配置する場合に、板部材ごとに補強材を順次設置していくことができるので、施工性がよい。また、躯体部内に埋設する補強材を鉛直方向における下側から上側に向けて段階的に短くし、これとあわせて改良土の敷設面積も上側ほど小さくすれば、躯体部の安定性を高くすることができる。

上記課題を解決する抗土圧構造物の構築方法は、壁面を構成する板部材を配置する板部材配置工程と、固化材を含む改良土を前記板部材の背面に配置する改良土配置工程と、前記板部材に連結された補強材を前記改良土中に埋設する埋設工程と、を備え、前記板部材の背面に配置された前記改良土が土圧に抵抗可能な重量を有する。

この構成によれば、上記抗土圧構造物と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、施工性のよい抗土圧構造物及び抗土圧構造物の構築方法を提供することができる。

抗土圧構造物の一実施形態を示す断面図。 図１の抗土圧構造物の正面図。 図１の抗土圧構造物の補強材及び板部材を背面側から見た斜視図。 抗土圧構造物の変更例を示す断面図。

以下、土を支えて土砂の崩壊を抑制する抗土圧構造物及び該抗土圧構造物の構築方法の一例として、盛土により造成される造成地の側面において土壌の崩壊を防止する擁壁の一実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明においては、擁壁の幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｙが水平方向に沿うとともに、幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｙは鉛直方向（重力方向Ｚ）と交差（好ましくは、直交）するものとする。

図１に示すように、抗土圧構造物１１は、壁面１３ｆを構成する複数の板部材１３と、固化材を含む改良土１４により構成された躯体部１４Ｂと、板部材１３に連結された状態で躯体部１４Ｂ内に埋設された複数の補強材１５と、を備える。そして、抗土圧構造物１１は、板部材１３の背面に配置された改良土１４からなる躯体部１４Ｂが、盛土された土壌１２の土圧（横圧）に抵抗可能な重量を有する。

板部材１３は、例えばプレキャストコンクリート板とすることが好ましい。板部材１３のうち、一番下に位置する板部材１３Ｂは、自立するための支持部１３ｓを設けて、側面視Ｌ字状をなすようにしてもよい。なお、図１以降の図においては、支持部１３ｓの図示は省略している。

改良土１４は、現場で発生した現地発生土や建設発生土に石灰やセメント等の固化材を混ぜることによって強度を増すように性状を改良した土で、転圧により鉛直方向に積層される複数の改良土層Ｌａ（Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４）を形成する。すなわち、躯体部１４Ｂは、転圧された改良土１４からなる改良土層Ｌａを複数有する。そして、改良土１４からなる躯体部１４Ｂは、改良土１４に混合された固化材が固化することにより、土壌１２の横圧に抵抗する強度を備える。

抗土圧構造物１１の躯体部１４Ｂを構成する複数の改良土層Ｌａは、その自重により土壌１２の横圧に抵抗するのに十分な大きさ及び形状になるように、幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｙにおける長さ並びに重力方向Ｚにおける高さや、各改良土層Ｌａの敷設面積が設定される。本実施形態の抗土圧構造物１１は、その安定性を高めるために、改良土層Ｌａは下側ほど敷設面積が広くなっている。なお、本実施形態において壁面１３ｆは垂直をなすが、斜面または湾曲面になっていてもよい。

補強材１５は、鉛直方向及び水平方向に並ぶ複数の板部材１３ごとに設けられ、基端部が板部材１３に連結されるとともに先端が改良土１４中に配置される棒状部材である。補強材１５は、改良土１４に混合された固化材が固化して強度が発現するまで、改良土１４に対して発生する摩擦力や支圧力などの抵抗力により、改良土層Ｌａを形成する際の転圧等によって板部材１３が倒れないように支える。

なお、固化材が固化して改良土１４の強度が増した後は、改良土層Ｌａが自立した状態になって土壌１２の横圧を受けるので、板部材１３に横圧はほとんどかからない。そのため、補強材１５の長さは、それを挟む改良土層Ｌａの長さよりも短くてよい。本実施形態の抗土圧構造物１１は、板部材１３は壁面１３ｆが垂直をなすように配置されるとともに、改良土層Ｌａは上側ほど敷設面積が小さくなっているので、補強材１５の長さは、鉛直方向における下側から上側に向けて段階的に短くなっている。なお、図１では、抗土圧構造物１１の構造を簡素化して図示しているため、補強材１５の長さが上側ほど短くなっているが、改良土層Ｌａの長さや現場の状況等に応じて、鉛直方向に並ぶ複数本ずつで長さを変えたり、途中に短い補強材１５が入っていたりしてもよい。

鉛直方向において、板部材１３の長さは、改良土層Ｌａの層厚の２倍以上（本実施形態では４倍）であり、補強材１５は、鉛直方向に重なる２つの改良土層Ｌａの間に配置されるのが好ましい。なお、本実施形態では、１つの板部材１３の鉛直方向における長さは、４つの改良土層Ｌａ（Ｌａ１〜Ｌａ４）の層厚に相当し、補強材１５の基端部は、鉛直方向及び水平方向において板部材１３の中央付近に連結される。そして、補強材１５は、４つの改良土層Ｌａ１〜Ｌａ４のうち、鉛直方向に重なる２つの改良土層Ｌａ２，Ｌａ３の間に埋設される。

図２に示すように、壁面１３ｆは、水平方向に並ぶ複数の板部材１３からなる板部材群Ｌｂ（図２に網掛けで示す）を鉛直方向に複数段重ねることで構成される。なお、水平方向に並ぶ複数の板部材１３は、鉛直方向における上端位置が交互に異なるとともに、鉛直方向に並ぶ板部材１３の側端位置が揃うように、千鳥状に配置されることが好ましい。

なお、板部材群Ｌｂのうち、鉛直方向の最下部及び最上部の板部材群Ｌｂでは、鉛直方向における上端位置を交互にずらすために、鉛直方向における長さが約半分の板部材１３Ｈを１つおきに配置することが好ましい。例えば、標準の板部材１３の鉛直方向における長さが１２０ｃｍの場合、板部材１３Ｈの鉛直方向における長さは６０ｃｍとする。

図２では、鉛直方向に並ぶ板部材１３のグループのうち、板部材１３Ｈを含まないものを第１列Ｖ１として示し、鉛直方向に並ぶ板部材１３のグループのうち、その最上部と最下部に板部材１３Ｈが配置されるものを第２列Ｖ２として示す。

図３に示すように、鉛直方向に並ぶ２つの板部材１３は、例えば、板部材１３の上下の端面に差し込まれる縦ジベル筋１６によって連結することができる。また、水平方向に並ぶ板部材１３は、例えば、その側端部に背面から固定される連結金物１７によって連結することができる。

また、棒状をなす補強材１５の基端部は、板部材１３において幅方向Ｘ及び重力方向Ｚの中央付近に設けられた取付部１８に連結される。なお、補強材１５と取付部１８は、その両者に螺合部を設けて螺合により連結させてもよいし、互いに重なるように両者に設けた孔にボルト等を挿通して固定してもよいし、少なくとも一方に鈎状部を設けて係止により連結してもよい。すなわち、補強材１５は主に板部材１３が前側に倒れないように支えるためのものなので、板部材１３に対して完全に固定する必要はなく、現場で容易に取り付け作業を行うことができるものが好ましい。

次に、抗土圧構造物１１の構築方法について説明する。
まず、抗土圧構造物１１を構築する地盤Ｇｒ上に、壁面１３ｆを構成する板部材１３Ｂ（１３，１３Ｈ）を並べて、連結金物１７によって連結することで、１段目の板部材群Ｌｂを配置する（板部材配置工程）。

次に、板部材１３の背面に固化材を含む改良土１４を配置する（改良土配置工程）。具体的には、１段目の板部材群Ｌｂの背面側に改良土１４を盛土した後に転圧して、改良土層Ｌａ１を形成する。

なお、板部材１３の鉛直方向における長さが１２０ｃｍの場合、改良土層Ｌａ（Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４）の厚さは３０ｃｍとすることが好ましい。この場合、改良土層Ｌａ１を形成するときに、板部材１３Ｈの中心に位置する取付部１８を目安に改良土１４を盛土することができるので、作業効率がよい。すなわち、改良土層Ｌａ１を形成すると、板部材１３Ｈの下半分まで改良土１４が盛られる。

続いて、板部材１３Ｈの背面側において、改良土層Ｌａ１の上に補強材１５を載置する。そして、補強材１５の基端部を板部材１３Ｈの取付部１８に連結する（連結工程）。その後、改良土層Ｌａ１及び補強材１５の上に改良土１４を盛土して転圧し、改良土層Ｌａ２を形成する。これにより、板部材１３Ｈに連結された補強材１５が改良土１４中に埋設される（埋設工程）。

なお、改良土層Ｌａ２を形成するときには、第１列Ｖ１の板部材１３の取付部１８及び第２列Ｖ２の板部材１３Ｈの上端を目安に改良土１４を盛土することができる。そして、改良土層Ｌａ２を形成すると、板部材１３Ｈの背面には、その上端まで改良土１４が配置される。

次に、第２列Ｖ２において、１段目の板部材１３Ｈの上に、２段目の板部材群Ｌｂを構成する板部材１３を配置する（板部材配置工程）。このとき、鉛直方向に並ぶ板部材１３は、縦ジベル筋１６によって連結する。なお、板部材１３Ｈの上に配置された板部材１３が転圧の圧力によって倒れないように、板部材１３を支える仮設の支持部材を設けてもよい。

また、第１列Ｖ１において１段目の板部材１３の背面に形成された改良土層Ｌａ２の上に補強材１５を載置して、その基端部を板部材１３の取付部１８に連結する（連結工程）。その後、改良土層Ｌａ２及び補強材１５の上に改良土１４を盛土して転圧し、改良土層Ｌａ３を形成する。これにより、板部材１３に連結された補強材１５が改良土１４中に埋設される（埋設工程）。

さらに、改良土層Ｌａ３の上に改良土１４を盛土して転圧し、改良土層Ｌａ４を形成する。なお、改良土層Ｌａ４を形成するときには、第１列Ｖ１の板部材１３の上端及び第２列Ｖ２の板部材１３の取付部１８を目安に改良土１４を盛土すると、作業効率がよい。

このように、板部材１３の配置と、改良土層Ｌａの形成と、補強材１５の配置と、を適宜繰り返して、抗土圧構造物１１の高さを増していく。そして、抗土圧構造物１１の上端においては、第２列Ｖ２に板部材１３Ｈを配置した後に、その背面を埋める２層の改良土層Ｌａを形成して、躯体部１４Ｂを完成させる。

次に、本実施形態にかかる抗土圧構造物１１及び抗土圧構造物１１の構築方法の作用について説明する。
抗土圧構造物１１は、固化により自立する改良土１４の自重によって背面の土圧に抗することから、コンクリートからなる擁壁よりも比重が小さく、地盤反力が小さい場所にも設置することができる。また、壁面１３ｆを複数の板部材１３により構成するので、現場でコンクリートを打設する必要がない。そのため、コンクリートを打設するための型枠工や足場工が不要となって工種が減る上、上述のような工程を繰り返すシンプルなサイクル作業で構築することができるので、施工性がよい。

なお、本実施形態では、固化材によって素材となる土質材料を改良した改良土１４を抗土圧構造物１１の躯体とするので、盛土材や裏込材に適さない土質の建設発生土などを有効利用できるとともに、混合する固化材の種類や量を調整することにより、自然土よりも安定した品質を確保できる。

そして、改良土１４は固化した後は背面の土圧に抗して自立するので、補強材１５は、改良土１４が固化するまでの間、板部材１３の姿勢を維持できるだけの引き抜き抵抗力があればよい。また、完成させる擁壁の高さにかかわらず、上述のようなサイクル作業により段階的に擁壁の高さを増していくので、構築時に板部材１３に作用する側圧は、高さによらずほぼ同一となる。

これに対して、現場打ちコンクリートからなる重力式擁壁を構築する際には、壁高が高くなるほど型枠に作用するコンクリートの側圧が大きくなるので、それに抵抗するための強度を確保する必要がある。また、盛土補強土壁工法等においては、板部材に連結した補強材を盛土のすべり面より奧まで延びるように設置して、その引き抜き抵抗力を恒久的に作用させるため、本実施形態の補強材１５よりも、その設置密度を高くしたり、長さを長くしたりする必要がある。そして、盛土補強土壁工法のように補強材の引き抜き抵抗力を恒久的に作用させるためには、改良土１４のように固化した土壌では柔軟性が不足するため、改良土１４を用いることはできない。

また、こうした改良土１４の強度は、締固めを確実に行うことで確保されるが、所定の厚さの改良土層Ｌａとして段階的に改良土１４を盛っていくことにより、転圧しやすくなるので、よく締固められる。また、このように締め固めた改良土層Ｌａの上に補強材１５を置いて板部材１３に取り付けるので、補強材１５の敷設作業を容易に行うことができる。また、補強材１５はその全体が躯体部１４Ｂの内部に含まれ、土壌１２の方に突出しないので、抗土圧構造物１１の構築と土壌１２の盛土とを別々に行うことができる。

そして、本実施形態の抗土圧構造物１１では、補強材１５により壁面１３ｆを構成する板部材１３と改良土１４からなる躯体部１４Ｂを一体化することにより、壁面１３ｆの安定性を飛躍的に向上させることができる。また、板部材１３の比重が改良土１４より大きい場合にも、両者を補強材１５で一体化することにより、壁面１３ｆの下端部分への応力集中が少なくなるので、基礎の構造を簡略化することができる。これにより、抗土圧構造物１１は、コンクリート製の重力式擁壁の設置が難しい地盤反力の小さい場所にも、設置しやすい。

加えて、抗土圧構造物１１においては、固化した改良土１４の自立性が高いので、地震時に壁面１３ｆを構成する板部材１３に作用する地震時土圧が小さくなる。さらに、地震時に平常時よりも大きな土圧が作用した場合にも、互いに連結された複数の板部材１３をその数に応じた補強材１５で多層的に支えるため、断面力の発生を抑制することができる。

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）固化材を含む改良土１４が土圧に抗する躯体部１４Ｂを構成するため、コンクリート製の躯体部よりも比重が小さく、基礎地盤がそれほど良好でない場所にも設置することができる。また、複数の板部材１３により壁面１３ｆを構成するので、現場でコンクリートを打設する必要がない。そして、改良土１４は、固化材の作用で固化した後は土圧を受けても崩壊しないので、その自重により背面の土圧に抗することができる。また、改良土１４が固化するまでの間には、板部材１３に連結された補強材１５に対して改良土１４中で生じる抵抗力により、板部材１３の変位を抑制することができる。そして、壁面１３ｆは複数の板部材１３により構成されることから、改良土１４及び補強材１５の配置を板部材１３の敷設に併せて段階的に行うことができるので、施工性がよい。

（２）水平方向に並ぶ複数の板部材１３からなる板部材群Ｌｂを鉛直方向に重ねることにより、段階的に壁面１３ｆを構成することができる。また、板部材群Ｌｂを構成する複数の板部材１３を、鉛直方向における上端位置が交互に異なるように配置することにより、板部材１３の上端位置を目安にして改良土１４を盛っていくことができるので、施工性がよい。

（３）鉛直方向において板部材１３の長さは改良土層Ｌａの層厚の２倍以上であるので、板部材１３の背面に一の改良土層Ｌａを形成した後、その上に別の改良土層Ｌａを積層する、というサイクルで作業を進めることができる。そして、改良土１４は固化した後は自立するので、板部材１３の背面に改良土層Ｌａを段階的に積層していくことで、板部材１３の背面側の全部に一度に改良土１４を盛土する場合よりも、改良土１４が固化するまでの間に板部材１３にかかる土圧を小さくすることができる。

（４）一の改良土層Ｌａを形成した後、その上に補強材１５を配置して、さらにその上に別の改良土層Ｌａを積層すれば、補強材１５を鉛直方向に積層される改良土層Ｌａの間に埋設することができる。すなわち、改良土層Ｌａの形成と補強材１５の配置とを交互に繰り返すことにより段階的に躯体部１４Ｂの高さを増していくことができるので、施工性がよい。

（５）鉛直方向において板部材１３の長さは改良土層Ｌａの層厚の２倍以上であるので、板部材１３の背面に一の改良土層Ｌａを形成した後、その上に補強材１５を配置して、さらにその上に別の改良土層Ｌａを積層すれば、補強材１５を鉛直方向に積層される改良土層Ｌａの間に埋設することができる。すなわち、板部材１３を配置した後、改良土層Ｌａの形成と補強材１５の配置とを交互に繰り返すことにより、段階的に擁壁の高さを増していくことができるので、最初から壁面１３ｆを完成時の高さにしておくよりも、施工性がよい。

（６）補強材１５を板部材１３に連結される棒状部材とすることで、水平方向及び鉛直方向に複数の板部材１３を配置する場合に、板部材１３ごとに補強材１５を順次設置していくことができるので、施工性がよい。また、躯体部１４Ｂ内に埋設する補強材１５を鉛直方向における下側から上側に向けて段階的に短くし、これとあわせて改良土１４の敷設面積も上側ほど小さくすれば、躯体部１４Ｂの安定性を高くすることができる。

（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、上記実施形態及び以下の各変更例は、任意に組み合わせることができる。

・図４の変更例に示すように、積層される改良土層Ｌａの底面積が上側ほど広くなるようにしてもよい。この場合には、補強材１５の長さは、鉛直方向における下側から上側に向けて段階的に長くすることが好ましい。そして、この場合の躯体部１４Ｂは土壌１２側の部分が地山（土壌１２）の上に位置するので、抗土圧構造物１１をもたれ式擁壁やバランス工法擁壁として設計してもよい。

ただし、上記実施形態のように、積層される改良土層Ｌａの底面積が下側ほど広くなるようにした方が、抗土圧構造物１１の自立安定性が高くなるので、好ましい。
・積層される複数の改良土層Ｌａの底面積が同じであってもよく、このような場合には、改良土層Ｌａに対応して設けられる複数の補強材１５の長さが同じであってもよい。

・積層される複数の改良土層Ｌａの底面積の大小にかかわらず、改良土層Ｌａに対応して設けられる複数の補強材１５の長さが同じであってもよい。
・補強材１５の改良土１４中に埋設される先端部分を杭等でその下側の改良土層Ｌａに係止させてもよい。この場合には、その上に改良土１４を転圧する際の圧力で板部材１３が転倒するのを効果的に抑制することができる。

・補強材１５は、円柱状の長棒とする他、平板状にしたり、断面積が長さ方向に変化する変則的な形状にしたりするなど、任意に形状を変更することができる。
・補強材１５は、板部材１３の中央付近に連結するのに加えて、あるいはそれに代えて、上下または左右に隣接して並ぶ板部材１３の間に配置することもできる。特に、補強材１５が平板状の場合には、隣接する２つの板部材１３の端部に取り付けた板状の固定部材によって挟持することで補強材１５を連結することができるので、施工性がよい。

１１…抗土圧構造物、１３，１３Ｂ，１３Ｈ…板部材、１３ｆ…壁面、１４…改良土、１５…補強材、Ｌａ，Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４…改良土層、Ｌｂ…板部材群。

Claims (1)

1. 壁面を構成する板部材を配置する板部材配置工程と、
   固化材を含む改良土を前記板部材の背面に配置して当該板部材の鉛直方向の長さよりも層厚が薄い改良土層を形成する改良土配置工程と、
   前記改良土層の上に補強材を載置して当該補強材を前記板部材に連結する連結工程と、
   前記板部材に連結された前記補強材及び前記改良土層の上に前記改良土を盛土して転圧することにより前記補強材を前記改良土中に埋設する埋設工程と、
   を備え、
   前記板部材の背面に配置された前記改良土が土圧に抵抗可能な重量を有することを特徴とする抗土圧構造物の構築方法。