JP6606909B2 - 山留め壁の変形抑止構造および山留め壁の変形抑止工法 - Google Patents

Description

本発明は、支保工に地盤アンカー工法を用いた山留め壁の変形抑止構造および山留め壁の変形抑止工法に関する。

地盤を掘削して地下構造物を築造する場合、山留め壁を構築した後に、その内側の地盤の掘削工事を行なう。このとき、根切り部分において山留め壁が周囲の土圧により変形もしくは転倒し、これに伴って周辺地盤に沈下等の大規模な変状が発生するおそれがある。このような山留め壁の変形もしくは転倒を抑制するべく、山留め壁の支保工として切梁が一般に広く採用されている。しかし、切梁は、掘削工事を機械にて行う場合に障害となりやすく、また、根切り面積が大きい場合には、切梁の座屈や蛇行等の変形を抑止するべく切梁支柱を設置する必要が生じるため、作業が煩雑になりやすい。

このような中、掘削工事の障害となりにくい支保工のひとつとして、地盤アンカー工法が知られている。地盤アンカー工法は、地盤アンカーを山留め壁の背面側に配置し、頭部を山留め壁に定着するとともに定着体を良質な定着地盤に定着させることで、山留め壁を支保する方法である。しかし、定着体の定着に適した良質な地盤が、地中深くに存在する場合には、地盤アンカーの自由長が長くなることに伴って自由長の伸び量に対する地盤アンカーの緊張力の増加量が小さくなり、山留め壁の変形抑止効果を十分に発揮できない現象が生じやすい。また、山留め壁の背面側に、地盤アンカーを定着させるための十分な敷地が確保できない場合には、敷地境界線を跨いで地盤アンカーを定着せざるを得ず、隣接する所有者の使用許可を得る必要が生じる。

そこで、例えば特許文献１には、山留め壁の背面側に地盤改良体を構築し、当該地盤改良体に地盤アンカーの定着体を定着させる方法が開示されている。このような地盤改良体を敷地境界内に構築することで、良質地盤の深さに制約されることなく、地盤アンカーにおける自由長の長さを適切に設定し、定着体を確実に定着させることが可能となる。

特公平０７−９６７７６号公報

しかし、地盤アンカーに緊張力が付与されると、定着体を介して地盤改良体に反力が発生するが、地盤改良体を構築した地山が軟弱地盤である場合、地山がこれに十分抵抗できずに地盤改良体から山留め壁に反力の分力が伝達されてしまい、山留め壁の変形および転倒を効率よく抑止できない。このため、特許文献１では、山留め壁を地盤改良体に発生する反力の分力に抵抗させるべく、山留め壁の内側である掘削領域の根切り底全域に地盤改良を施しており、コストと作業時間の増大を招いている。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、山留め壁の支保工に地盤アンカー工法を適用するにあたり、地盤条件及び敷地条件に制約がある場合にも、効率よく山留め壁の変形を抑止することの可能な、山留め壁の変形抑止構造および山留め壁の変形抑止工法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の山留め壁の変形抑止構造は、山留め壁の背面側に構築される地盤改良体と、該地盤改良体に定着体が定着される地盤アンカーとによりなる、山留め壁の変形抑止構造であって、前記地盤改良体が、一方の側端部を前記山留め壁の背面に接合させた縦方向地盤改良壁と、隣り合う該縦方向地盤改良壁を接合する横方向地盤改良壁とによりなり、前記地盤アンカーが、前記縦方向地盤改良壁と前記横方向地盤改良壁との接合部各々に形成される入隅部と、前記山留め壁とを連結するよう複数設置され、前記縦方向地盤改良壁における一方の側端部が、前記山留め壁の掘削領域側に接合する直交部材と山留め壁を挟んで対向する位置に、配置されることを特徴とする。

上記の山留め壁の変形抑止構造によれば、地盤アンカー各々に緊張力が付与されることで地盤アンカーの定着体を介して地盤改良体に発生する反力は、縦方向地盤改良壁と前記横方向地盤改良壁との接合部に入力されるが、反力のうち、縦方向地盤改良壁に伝達される山留め壁に向かう方向の分力は、山留め壁を介してこれと直交する直交部材に、スムーズに伝達される。これにより、地山が軟弱地盤である場合にも、山留め壁の内側における掘削領域の根切り底全域を地盤改良することなく地盤アンカー工法を採用することが可能となる。

また、地盤改良体を構築する深さ位置に制約がないため、地盤アンカーを鉛直面内の所望の角度に傾斜させることができるとともに、自由長を適切な長さに設定でき、地盤アンカーに生じる緊張力を定着体に効率よく伝達することが可能となる。

本発明の山留め壁の変形抑止構造は、山留め壁の背面側に構築される地盤改良体と、該地盤改良体に定着体が定着される地盤アンカーとによりなる、山留め壁の変形抑止構造であって、前記地盤改良体が、互い交差する方向に延在する一対の縦方向地盤改良壁各々の一方の側端部を前記山留め壁の背面に接合させ、対向する他方の側端部どうしを接合させてなり、前記地盤アンカーが、該一対の縦方向地盤改良壁どうしの接合部に形成される入隅部と前記山留め壁とを連結するよう設置され、前記縦方向地盤改良壁における一方の側端部が、前記山留め壁の掘削領域側に接合する直交部材と前記山留め壁を挟んで対向する位置に配置されることを特徴とする。

上記の山留め壁の変形抑止構造によれば、地盤改良体に発生する反力であって、縦方向地盤改良壁各々に伝達される山留め壁に向かう方向の分力は、山留め壁を介してこれと直交する直交部材に伝達されるため、横方向地盤改良壁を用いることなく、経

本発明の山留め壁の変形抑止方法は、前記山留め壁の背面側に前記縦方向地盤改良壁と前記横方向地盤改良壁とを備える前記地盤改良体を構築した後、該地盤改良体に形成された入隅部と前記山留め壁とを連結するように前記地盤アンカーを配置し、該地盤アンカーの頭部を前記山留め壁に定着するとともに、前記定着体を前記地盤改良体に定着させることを特徴とする。

または、前記山留め壁の背面側に、前記一対の縦方向地盤改良壁よりなる前記地盤改良体を構築した後、該地盤改良体に形成される入隅部と前記山留め壁とを連結するように前記地盤アンカーを配置し、該地盤アンカーの頭部を前記山留め壁に定着するとともに、前記定着体を前記地盤改良体に定着させることを特徴とする。

上記の山留め壁の変形抑止工法によれば、地盤条件及び敷地条件に制約がある場合にも、山留め壁の支保工に地盤アンカー工法を適用し、効率よく山留め壁の変形を抑止することが可能となる。

本発明によれば、地盤アンカーを、山留め壁と地盤改良体の入隅部とを連結するように配置して、その定着部を地盤改良体に定着するとともに、地盤改良体の一部分を、前記山留め壁の掘削領域側に接合する直交部材と山留め壁を挟んで対向する位置に配置することで、地盤アンカーに緊張力が付与されることにより定着体から地盤改良体に発生する反力のうち、山留め壁に向かう方向の分力を直交部材に伝達できるため、地盤条件及び敷地条件に制約がある場合にも、効率よく山留め壁の変形を抑止することが可能となる。

山留め壁の変形抑止構造における第１の実施例の平面図を示す図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す図である。 山留め壁の変形抑止構造における第１の実施例の変形例（その１）を示す図である。 山留め壁の変形抑止構造における第１の実施例の変形例（その２）を示す図である。 山留め壁の変形抑止構造における第２の実施例の変形例を示す図である。

本発明における山留め壁の変形抑止構造は、山留め壁の支保工として地盤アンカーを採用するにあたり、地盤アンカーの定着体を山留め壁の背面側に構築した地盤改良体に定着するものである。以下に、本発明の山留め壁の変形抑止構造を、図１〜図５を用いて説明する。

なお、山留め壁の変形抑止構造が適用される山留め壁は、矢板壁、ソイルセメント壁、コンクリート壁、泥水固化壁等、いずれにて構築されたものでもあってもよい。地盤改良体についても、高圧噴射工法、壁式地盤改良工法等いずれの地盤改良工法にて構築されるものでもよいが、本実施の形態では、柱列式地盤改良工法にて構築したものを事例に挙げ、説明する。また、本発明において、縦方向とは、平面視で地盤アンカーが設置される山留め壁に向かう方向を指すものとする。

<第１の実施の形態>
図１で示すように、山留め壁１には支保工として地盤アンカー２が設置されており、その背面には、地盤アンカー２の定着体２２を定着するための地盤改良体４が構築されている。地盤改良体４は、一対の縦方向地盤改良壁４１と、これらを接合する横方向地盤改良壁４２とによりなり、平面視でコの字状に構築されている。

一対の縦方向地盤改良壁４１はそれぞれ、一方の側端部が地盤アンカー２を設置した山留め壁１の両側端部に接合されて山留め壁１と直交しており、山留め壁１に掘削領域３側から接合する直交部材１１と、山留め壁１を挟んで対向している。本実施の形態では、直交部材１１が、地盤アンカー２を設置した山留め壁１と一体となって掘削領域３を囲う他の山留め壁よりなるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、切梁や逆打ち工法において一部先行して施工された地下構造物であってもよい。また、一対の縦方向地盤改良壁４１それぞれの他方の側端部には、山留め壁１と平行に構築された横方向地盤改良壁４２の側端部がそれぞれ接合されて、地盤改良体４に２つの入隅部４３を形成している。

そして、縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２の接合部における入隅部４３各々と山留め壁１とを連結するように配置される地盤アンカー２の定着体２２が、地盤改良体４に定着される。本実施の形態では、地盤改良体４の入隅部４３の背面側に地盤改良部４４を構築し、地盤改良部４４に地盤アンカー２の定着体２２を定着させている。これにより、地盤アンカー２に緊張力が生じた際に地盤改良体４に発生する反力Ｆは、定着体２２から地盤改良部４４を介して、縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２の接合部に入力される。

なお、地盤改良体４には必ずしも地盤改良部４４を設ける必要はなく、例えば、定着体２２を縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２の接合部に直接定着させてもよい。また、地盤アンカー２はいずれを採用してもよいが、本実施の形態では、一般に広く知られているアンボンドシースに被覆された緊張材を採用しており、定着体２２は緊張材をアンボンドシースから露出させた構造としている。

上述する構成による地盤改良体４と地盤アンカー２を用いた山留め壁１の変形抑止工法では、地盤改良体４を構築した後、縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２より形成される入隅部４３各々と山留め壁１とを連結するように一対の地盤アンカー２を配置し、地盤アンカー２の頭部を山留め壁１に定着するとともに、定着体２２を地盤改良体４に定着させる。

そして、一対の地盤アンカー２各々に緊張力が付与されると、地盤アンカー２の自由長部２１から定着体２２を介して地盤改良体４に反力Ｆが発生する。この反力Ｆは、縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２の接合部に入力されることから、縦方向地盤改良壁４１に伝達される山留め壁１に向かう縦方向の分力Ｆａと、横方向地盤改良壁４２に伝達される横方向の分力Ｆｂに分解される。

縦方向地盤改良壁４１と直交部材１１が対向していることから、縦方向地盤改良壁４１各々に伝達される山留め壁１に向かう縦方向の分力Ｆａは、直交する直交部材１１各々にスムーズに伝達される。一方、一対の地盤アンカー２各々から横方向地盤改良壁４２の両端部に伝達される横方向の分力Ｆｂは、互いに打ち消し合う方向に発生するため相殺される。これにより地盤条件にかかわらず、地盤アンカー工法にて山留め壁１の変形及び転倒を効率よく抑止することが可能となる。

このように、地盤改良体４は、縦方向地盤改良壁４１を山留め壁１の背面であって、直交部材１１と対向する位置に接合して構築すればよく、深さ方向になんら制約がない。このため、図２で示すように、掘削領域３の根切り底３１より深い位置に設置する必要がなく、地盤アンカー２を鉛直面内の所望の角度に傾斜させることができるとともに、自由長２１を適切な長さに設定でき、地盤アンカー２に生じる緊張力を定着体２１に効率よく伝達することが可能となる。本実施の形態では、図２で示すように、一つの入隅部４３と山留め壁１とを連結する地盤アンカー２を、深さ方向に２本設置しているが、その数量や間隔は掘削領域３の深さや地盤条件等に応じて適宜決定すればよく、深さ方向に１本設けるのみでもよい。

なお、本実施の形態では、地盤改良体４を断面視コの字に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではない。隣り合う縦方向地盤改良壁４１と横方向地盤改良壁４２が接合されて、横方向地盤改良壁４２の両側端部における接合部に入隅部４３が形成される形状を有していれば、その平面視形状は、例えば台形等、いずれに形成されるものであってもよい。したがって、地盤改良体４の平面視形状は、山留め壁１から敷地境界までのエリアにおける平面視形状に応じて、適宜変更することが可能である。

また、本実施の形態では、縦方向地盤改良壁４１を、山留め壁１の側端部に配置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図３で示すように、掘削領域３の周囲に構築された山留め壁１の中間位置に複数配置してもよい。具体的には、山留め壁１の掘削領域３側に接合する直交部材１１、つまり切梁や逆打ち工法において一部先行して施工された地下構造物と山留め壁１を挟んで対向する位置各々に縦方向地盤改良壁４１を配置し、これらと横方向地盤改良体４２とを接合してもよい。

さらに、図１では、横方向地盤改良壁４２を一対の縦方向地盤改良壁４１に対して１本のみ架け渡すように配置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図４で示すように、一対の縦方向地盤改良壁４１に対して２体以上の横方向地盤改良壁４２を設置してもよい。こうすると、横方向地盤改良壁４２の両端部における接合部各々に、定着部２１が配置される対をなす地盤アンカー２を、２組以上設置することが可能となる。

つまり、一対の縦方向地盤改良壁４１の間に、４つ以上の地盤アンカー２を設置できるため、山留め壁１の掘削領域３側に接合する直交部材１１の間隔を大きく確保することが可能となる。これにより、広大な平面形状よりなる掘削領域３の周囲に山留め壁１を構築する場合において、掘削領域３側に接合する直交部材１１の数量を大幅に削減し、掘削作業の施工性を向上することが可能となる。

<第２の実施の形態>
次に、地盤改良体４の他の事例として、横方向地盤改良壁４２を用いず、一対の縦方向地盤改良壁４１にて構成する地盤改良体４を図５に示す。

地盤改良体４は、平面視で中間部が折り曲げられて入隅部４３が形成された形状となるように、一対の縦方向地盤改良壁４１を互いに交差する方向に配置し、対向する他方の側端部どうしを結合させている。なお、一対の縦方向地盤改良壁４１各々の一方の側端部は、第１の実施の形態と同様に、山留め壁１に掘削領域３側から接合する直交部材１１と山留め壁１を挟んで対向する位置に設置されている。そして、山留め壁１と地盤改良体４の入隅部４３を連結するように配置される地盤アンカー２の定着体２２が、地盤改良体４の入隅部４３の背面側に構築された地盤改良部４４に定着されている。

上述する構成による地盤改良体４と地盤アンカー２を用いた山留め壁１の変形抑止工法では、地盤改良体４を構築した後、一対の縦方向地盤改良壁４１により形成される入隅部４３と山留め壁１とを連結するように地盤アンカー２を配置し、地盤アンカー２の頭部を山留め壁１に定着するとともに、定着体２２を地盤改良体４に定着させる。

そして、地盤アンカー２に緊張力が付与されると、地盤アンカー２の自由長部２１から定着体２２を介して地盤改良体４に反力Ｆが発生する。この反力Ｆは、一対の縦方向地盤改良壁４１の接合部に入力されることから、縦方向地盤改良壁４１各々に伝達される山留め壁１に向かう縦方向の分力Ｆａ、Ｆｂに分解される。

縦方向地盤改良壁４１各々に伝達される分力Ｆａ、Ｆｂは、第１の実施の形態と同様に、地盤アンカー２を設置した山留め壁１に直交する直交部材１１各々に伝達される。これにより、横方向地盤改良壁４２を用いることなく、経済的に山留め壁１の変形及び転倒を抑止することが可能となる。

ここで、本実施の形態では、図５で示すように地盤改良体４に形成された入隅部４３を９０度としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、いずれの角度に設定してもよい。すなわち、敷地境界に余裕がある場合には入隅部４３の角度を小さく採り、敷地境界に余裕がない場合には入隅部４３の角度を大きく採り、併せて地盤アンカー４３の自由長２１の長さを適宜調整すればよい。

なお、本発明の山留め壁１の変形抑止構造および山留め壁１の変形抑止方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 山留め壁
１１ 直交部材
２ 地盤アンカー
２１ 緊張材
２２ 定着体
３ 掘削領域
３１ 根切り底
４ 地盤改良体
４１ 縦方向地盤改良壁
４２ 横方向地盤改良壁
４３ 入隅部
４４ 地盤改良部

Claims (4)

1. 山留め壁の背面側に構築される地盤改良体と、該地盤改良体に定着体が定着される地盤アンカーとによりなる、山留め壁の変形抑止構造であって、
   前記地盤改良体が、一方の側端部を前記山留め壁の背面に接合させた縦方向地盤改良壁と、隣り合う該縦方向地盤改良壁を接合する横方向地盤改良壁とによりなり、
   前記地盤アンカーが、前記縦方向地盤改良壁と前記横方向地盤改良壁との接合部各々に形成される入隅部と前記山留め壁とを連結するよう、複数設置され、
   前記縦方向地盤改良壁における一方の側端部が、前記山留め壁の掘削領域側に接合する直交部材と前記山留め壁を挟んで対向する位置に、配置されることを特徴とする山留め壁の変形抑止構造。
2. 山留め壁の背面側に構築される地盤改良体と、該地盤改良体に定着体が定着される地盤アンカーとによりなる、山留め壁の変形抑止構造であって、
   前記地盤改良体が、互い交差する方向に延在する一対の縦方向地盤改良壁各々の一方の側端部を前記山留め壁の背面に接合させ、対向する他方の側端部どうしを接合させてなり、
   前記地盤アンカーが、該一対の縦方向地盤改良壁どうしの接合部に形成される入隅部と前記山留め壁とを連結するよう設置され、
   前記縦方向地盤改良壁における一方の側端部が、前記山留め壁の掘削領域側に接合する直交部材と前記山留め壁を挟んで対向する位置に配置されることを特徴とする山留め壁の変形抑止構造。
3. 請求項１に記載の山留め壁の変形抑止構造を用いた山留め壁の変形抑止工法であって、
   前記山留め壁の背面側に、前記縦方向地盤改良壁と前記横方向地盤改良壁よりなる前記地盤改良体を構築した後、
   該地盤改良体の入隅部と前記山留め壁とを連結するように前記地盤アンカーを配置し、
   該地盤アンカーの頭部を前記山留め壁に定着させるとともに、前記定着体を前記地盤改良体に定着させることを特徴とする山留め壁の変形抑止工法。
4. 請求項２に記載の山留め壁の変形抑止構造を用いた山留め壁の変形抑止工法であって、
   前記山留め壁の背面側に、前記一対の縦方向地盤改良壁よりなる前記地盤改良体を構築した後、
   該地盤改良体に形成される入隅部と前記山留め壁とを連結するように前記地盤アンカーを配置し、
   該地盤アンカーの頭部を前記山留め壁に定着するとともに、前記定着体を前記地盤改良体に定着させることを特徴とする山留め壁の変形抑止工法。

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