JP6606911B2 - 山留め壁の支持構造および山留め壁の支持工法 - Google Patents

Description

本発明は、支保工に地盤アンカーを用いた山留め壁の支持構造および山留め壁の支持工法に関する。

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止するべく、山留め壁の支保工として、地盤アンカーを用いる工法が知られている。地盤アンカー工法は、一般に、地盤アンカーを山留め壁の背面側に水平に対して約３０〜４５°傾斜させて打設し、腹起しを介して頭部を山留め壁に定着するとともに、定着体を良質な地盤に定着させることで、山留め壁を支持する方法である。

上記の方法は、切梁工法と比較して掘削工事の障害となりにくい工法であるが、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、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等、手間が煩雑である。このような中、山留め壁と敷地境界との間隔が狭隘な場合にも、山留め壁の支保工に地盤アンカーを採用することのできる山留め壁の支持方法が、特許文献１に開示されている。

特許文献１は、山留め壁頭部の背面側に、水平に延在するアーム部材を接合するとともに、地山に地盤アンカーを鉛直状に打設し、当該地盤アンカーの頭部をアーム部材の先端に定着させ、鉛直状に打設した地盤アンカーに緊張力を導入し、アーム部材を介して山留め壁の頭部にモーメントを作用させる方法である。これにより、山留め壁と敷地境界との間隔が狭隘な場合にも、山留め壁の頭部を背面側に変位させることができ、山留め壁の掘削領域側への変形もしくは転倒を抑止することが可能となるものである。

特開２０１３−１３６９２２号公報

しかし、特許文献１に記載の山留め壁の支持方法では、山留め壁の頭部に水平力を作用させることができないため、例えば地山が軟弱地盤であって山留め壁に作用する側圧が大きい場合に、掘削工事に伴う山留め壁の掘削領域側への変形を抑止することが困難である。

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、地盤条件および敷地条件に制約がある場合にも、効率よく山留め壁を支持することの可能な、山留め壁の支持構造および山留め壁の支持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支持構造は、山留め壁を構成する複数の鉛直部材各々の頭部であって背面側に接合されるアーム部材、複数の該アーム部材各々に架け渡される腹起し、および該腹起しに頭部を定着され、鉛直に対して傾斜角度を有する複数の地盤アンカーよりなる、山留め壁の支持構造であって、前記鉛直部材の頭部近傍及び前記アーム部材と地山との間に空間が設けられて、前記アーム部材が前記鉛直部材に片持ち状態で接合されているとともに、前記アーム部材上に、前記腹起しの上面を前記地盤アンカーと直交する面となるよう調整する角度調整部材が設置されており、該角度調整部材の上面に、前記腹起しが設置されることを特徴とする。

本発明の山留め壁の支持構造は、前記山留め壁の背面側に地盤改良体が構築され、
該地盤改良体に、前記地盤アンカーの定着体が定着されることを特徴とする。

本発明の山留め壁の支持工法は、山留め壁を構成する複数の鉛直部材各々の頭部であって背面側にアーム部材を接合するとともに、該アーム部材上に腹起しを設置した後、複数の地盤アンカーを、鉛直に対して傾斜角度を有するように地山に打設し、頭部を前記腹起しに定着して、地盤アンカーに緊張力を導入する山留め壁の支持方法であって、前記鉛直部材の頭部近傍及び前記アーム部材と地山との間に空間を設け、前記アーム部材を前記鉛直部材に片持ち状態で接合し、前記アーム部材上に、前記腹起しの上面を前記地盤アンカーと直交する面となるよう調整する角度調整部材を設置し、該角度調整部材の上面に、前記腹起しを設置することを特徴とする。

本発明によれば、山留め壁の頭部であって背面に接合したアーム部材の上面に、鉛直に対して傾斜角度を有する地盤アンカーから押圧力を作用させることにより、地盤アンカーを鉛直に打設する場合と比較して、山留め壁の頭部にモーメントのみでなく、水平力を作用させることができるため、小さい導入緊張力にて山留め壁の頭部における背面側への変位量を増大させることが可能となる。

また、腹起しを介して山留め壁に頭部を定着する従来の地盤アンカー工法と比較して、鉛直に対する地盤アンカーの傾斜角度を大幅に小さくすることができ、山留め壁と敷地境界との間隔が狭隘な場合にも、支保工に地盤アンカーを採用することが可能となる。

さらに、角度調整部材にて腹起しの上面に地盤アンカーと直交する面を形成できることから、鉛直に対して傾斜角度を有する地盤アンカーに緊張力を導入しても、腹起しが水平方向にたわみ等の変形を生じることなく、地盤アンカーの頭部から作用される押圧力を、各アーム部材にスムーズに伝達する。こうして伝達された押圧力はアーム部材にて、アーム部材を下方向に押し下げる鉛直下方向の分力と、アーム部材を山留め壁の背面側に移動させようとする水平方向の分力に分解されるため、山留め壁の頭部にモーメントと水平力を、効率よく同時に作用させることが可能となる。

このように、地山が軟弱で山留め壁に作用する側圧が大きい場合や山留め壁と敷地境界との間隔が狭隘である等、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を採用しつつ、効率よく山留め壁の掘削領域側への変形を抑止することが可能となる。

本発明における山留め壁の支持構造の概略を示す図である。 第１の実施の形態の角度調整部材の設置状況を示す図である。 第１の実施の形態の角度調整部材の詳細を示す図である。 第２の実施の形態の角度調整部材の設置状況を示す図である。 本発明における山留め壁の支持構造の他の事例を示す図である。

本発明の山留め壁の支持構造は、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、山留め壁の頭部近傍であって背面側にアーム部材を接合するとともに、該アーム部材各々を連結するように腹起しを架け渡し、角度調整部材を介して腹起しの上面が地盤アンカーと直交するよう調整したうえで、腹起しに地盤アンカーの頭部を定着するものである。

以下に、本発明の山留め壁の支持構造および山留め壁の支持工法を、図１〜図５を用いて説明する。なお、本実施の形態では、地盤アンカーの打設角度を、鉛直に対する傾斜角度として表すこととした。

〈第１の実施の形態〉
図１で示すように、山留め壁１は、芯材となる複数の鉛直部材１１を備えたソイルセメント柱列壁よりなり、その背面側の地表面付近には地山がすき取られたすき取り空間３が形成されている。そして、このすき取り空間３に、鉛直部材１１各々の頭部近傍の背面側に片持ち状態で固定されたアーム部材４が、それぞれ水平に延在している。また、アーム部材４の上部には、図２で示すように長尺な鋼材よりなり、複数のアーム部材４を連結するように山留め壁１の延長方向に沿って延在する腹起し５が設置され、腹起し５の上面に地盤アンカー２の頭部が支圧板２１を介して定着されている。

地盤アンカー２は、図１で示すように、鉛直に対して約５〜１５度の傾斜角度αをもって、山留め壁１背面側の地山に打設されており、定着体２２は地山の良質地盤７に定着されている。このように打設された地盤アンカー２に緊張力を導入すると、地盤アンカー２の頭部から腹起し５を介してアーム部材４に作用される押圧力Ｆが、アーム部材４を下方向に押し下げる鉛直下方向の分力Ｆａと、アーム部材４を山留め壁１の背面側に移動させようとする水平方向の分力Ｆｂに分解される。

これにより、アーム部材４を介して山留め壁１の頭部に、モーメントと水平力を同時に作用させることができる。このため、地盤アンカー２を鉛直に打設する場合と比較して、山留め壁１の頭部における背面側への変位量を水平力を作用させた分だけ増大させることができ、山留め壁１が掘削領域８側へ変形もしくは転倒しようとする挙動の抑止効果を、より向上することができるものである。

また、アーム部材４の上面に地盤アンカー２から押圧力を作用させることにより、地盤アンカー２からの押圧力を山留め壁１に直接作用させる一般的な地盤アンカー工法と比較して、地盤アンカー２の鉛直に対する傾斜角度を大幅に小さくすることができる。これにより、山留め壁１から地盤アンカー２の定着体２２までの水平距離が短くなるため、敷地境界と山留め壁１との間隔が狭隘な場合にも、地盤アンカー工法を採用することが可能となる。

なお、山留め壁１は、鋼材よりなる鉛直部材１１を備える山留め壁であれば、親杭横矢板壁やソイルセメント溝壁等、いずれの方法にて構築されたものでもあってもよい。また、アーム部材４は、本実施の形態において、図２で示すようにＨ形鋼を採用しているが、上面に荷重を載荷された際に曲げ変形を生じにくい部材であれば、いずれを用いてもよい。

さらに、腹起し５は、本実施の形態において、図２で示すように一対の溝形鋼を採用しているが、横臥状態においてその上面が、地盤アンカー２の頭部を定着させる際に用いる支圧板２１と面接触することのできる平面を備えていれば、いずれの長尺な鋼材を採用してもよい。また、地盤アンカー２は、本実施の形態において、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、緊張材の先端部近傍をアンボンドシースから露出させて定着体２２を形成している。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、一般に地盤アンカー工法にて採用されているアンカー部材であれば、地盤アンカー２にいずれを用いてもよい

ところで、本実施の形態では、図１で示すように、地盤アンカー２の頭部から腹起し５に作用される押圧力Ｆをスムーズにアーム部材４に伝達するべく、腹起し５の上面に地盤アンカー２と直交する面を形成するよう調整するための角度調整部材６を、アーム部材４の上面と腹起し５との間に設置している。

角度調整部材６は、図３（ａ）で示すような鋼板よりなり、上面６１が下面６２に対して傾斜した形状に成形されるとともに、上面６１には、腹起し５の下部を嵌合可能に切り欠かれ、かつ切欠き底部が上面６１と平行をなす凹部６３が形成されている。なお、角度調整部材６は、必ずしも板材に限定されるものではなく、上面６１が下面６２に対して傾斜した形状に形成される部材であれば、断面三角形の柱状体等いずれの部材を採用してもよい。また、本実施の形態では、角度調整部材６の下面６２に、図３（ｂ）で示すようなアーム部材４に設置するための取り付け板９を固定しているが、取り付け板９は必ずしも設けなくてもよい。

上述する構成の角度調整部材６は、図２で示すように、各々の上面６１に形成された凹部６３に腹起し５を横臥した状態で嵌合すると、腹起し５の上面は、角度調整部材３の上面６１と平行に保持される。つまり、角度調整部材６において、下面６２に対する上面６１の角度を調整することで、腹起し５に溝形鋼やチャンネル材等のいずれの既成部材を採用した場合にも、腹起し５の上面を角度調整部材６の下面６２に対する所望の角度に設定することができるものである。

そこで、本実施の形態では、アーム部材４の上面が水平面をなしていることから、角度調整部材６を、下面６２に対する上面６１の角度が鉛直方向に対する地盤アンカー２の傾斜角度αとなるよう構成し、アーム部材４の上面に設置することで、腹起し５の上面を地盤アンカー２と直交するようにした。こうすると、図１で示すように、地盤アンカー２と溝形鋼よりなる腹起し５のウェブ５１が平行となり、また、地盤アンカー２の支圧板２１と溝形鋼よりなる腹起し５の上面をなすフランジ５２が平行となる。このため、地盤アンカー２に緊張力が付与されて腹起し５のフランジ５２からウェブ５２に押圧力Ｆが作用されても、腹起し５が水平方向にたわみ等の変形を生じることはない。

また、角度調整部材６の上面に凹部６３を形成し、この凹部６３に腹起し５を嵌合させるため、アーム部材４に対して腹起し５を容易に位置決めすることが可能となる。

このような構成の山留め壁の支持構造を用いた支持工法は、山留め壁１の背面近傍にすき取り空間３を形成し、山留め壁１を構成する鉛直部材１１にアーム部材４を接合するとともに、アーム部材４上に固定治具１１を介して角度調整部材６を設置する。一方で、山留め壁１の背面側の地山に、鉛直に対して約５〜１５度の傾斜角度αをもって地盤アンカー２を打設しておき、角度調整部材６の上面６１に形成した凹部６３に腹起し５を嵌合したうえで、腹起し５の上面に支圧板２１を介して地盤アンカー２の頭部を定着させ、地盤アンカー２に緊張力を導入する。こうして、山留め壁１の頭部にモーメントおよび水平力を作用させる。

ここで、山留め壁１の支持構造は、地盤アンカー２、アーム部材４、腹起し５および角度調整部材６の全てが山留め壁１の背面側に配置されているため、掘削領域８に地下構造物を構築するべく掘削作業を実施するにあたり、山留め壁１が自立できる深さまで掘削する１次掘削を待たずに、山留め壁１の支持構造を用いた支持工法を実施することができる。

つまり、山留め壁１を構築した後、掘削領域８の１次掘削作業と、地盤アンカー２に緊張力を導入するまでの一連の作業とを、並行して行うことが可能となる。なお、地盤アンカー２への緊張力の導入作業は、１次掘削終了後に行ってもよい。

これにより、山留め壁に頭部を定着する地盤アンカーや切梁等の従来の支保工にて山留め壁を支持する方法のように、山留め壁１が自立できる深さまでの掘削領域８の１次掘削を行い、支保工の設置作業を行った後、掘削領域８の２次掘削を行う、といった掘削作業を複数工程に分ける必要がないため、掘削作業に係る作業工程を短縮することが可能となる。

また、山留め壁１の支持構造は、従来より支保工に採用されている切梁のように、掘削用機械の障害となることがないため、掘削領域８の掘削作業性を大幅に向上することも可能となる。

なお、本実施の形態では、角度調整部材６の下面６２に取り付け板９を設置し、固定治具１１に万力を用いて角度調整部材６をアーム部材４上に設置したが、必ずしもこれに限定されるものではない。角度調整部材６をアーム部材４上に設置できる固定治具１１であればいずれを採用してもよく、また、取り付け板９を用いることなく、角度調整部材６を溶接等の固着手段にて直接アーム部材４上に設置してもよい。

〈第２の実施の形態〉
次に、山留め壁１の支持構造における他の事例を、図４を参照しつつ、以下に示す。なお、山留め壁１、地盤アンカー２およびアーム部材４は、第１の実施の形態と同様の部材を採用している。

図４で示すように、角度調整部材１２は、鉛直部材１１とアーム部材４との間に設置される取り合い部材であり、かつ鉛直部材１１に対するアーム部材４の取り付け角度を調整し、アーム部材４の上面が地盤アンカー２と直交する面をなすように調整するものである。これにより、角度調整部材１２にて上面を地盤アンカー２と直交する面をなすように調整されたアーム部材４上に、腹起し５を設置することで、腹起し５の上面に地盤アンカー２と直交する面を形成することができるものである。

本実施の形態では、アーム部材４が上面と直交する側端面を有していることから、角度調整部材１２におけるアーム部材４と接合する側端面１２１を、鉛直部材１１と接合する側端面１２２に対して地盤アンカー２の傾斜角度αだけ傾斜させる形状に成形した。なお、角度調整部材１２の形状はこれに限定されるものではなく、アーム部材４における上面の鉛直に対する傾斜角度を、自在に調整できる構成を有していれば、その形状はいずれに成形されてもよい。

上述する構成の山留め壁１の支持構造を用いた支持工法は、山留め壁１の背面にすき取り空間３を形成し、山留め壁１を構成する鉛直部材１１に角度調整部材１２を介してアーム部材４を溶接やボルト等の接合手段にて接合する。一方で、山留め壁１の背面側の地山に、鉛直に対して約５〜１５度の傾斜角度αをもって地盤アンカー２を打設しておき、アーム部材４の上面に腹起し５を設置したうえで、腹起し５の上面に支圧板２１を介して地盤アンカー２の頭部を定着させ、地盤アンカー２に緊張力を導入する。こうして、山留め壁１の頭部にモーメントおよび水平力を作用させる。

なお、本発明における山留め壁１の支持構造および支持工法は、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。

例えば、本実施の形態では、地盤アンカー２の定着体２２を地盤中の良質地盤７に定着させたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図５で示すように、山留め壁１の背面側であって敷地境界内に地盤改良体１３を構築し、地盤改良体１２に定着体２２を定着させてもよい。こうすると、良質地盤７の深さに制約されることなく、地盤アンカー２における自由長の長さを適切に設定し、定着体２２を確実に定着させることが可能となる。

また、本実施の形態では、図１で示すように、山留め壁１の背面側の地表面付近に地山をすき取ったすき取り空間３を形成し、このすき取り空間３に、鉛直部材１１各々の頭部近傍の背面側に固定したアーム部材４を延在させている。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、山留め壁１を構築する際に、鉛直部材１１の頭部を地表面より上方に突出させておき、この地表面より上方に位置する鉛直部材１１の頭部近傍の背面側にアーム部材４を設置してもよい。

１ 山留め壁
１１ 鉛直部材
２ 地盤アンカー
２１ 頭部
２２ 定着体
２３ 支圧板
３ すき取り部
４ アーム部材
５ 腹起し
５１ ウェブ
５２ フランジ
６ 角度調整部材
６１ 上面
６２ 下面
６３ 凹部
７ 良質地盤
８ 掘削領域
９ 取り付け板
１０ 固定治具
１１ 鉛直部座
１２ 角度調整部材
１２１ アームと接合する側端面
１２２ 鉛直部材と接合する側端面
１３ 地盤改良部

Claims (3)

1. 山留め壁を構成する複数の鉛直部材各々の頭部であって背面側に接合されるアーム部材、複数の該アーム部材各々に架け渡される腹起し、および該腹起しに頭部を定着され、鉛直に対して傾斜角度を有する複数の地盤アンカーよりなる、山留め壁の支持構造であって、
   前記鉛直部材の頭部近傍及び前記アーム部材と地山との間に空間が設けられて、前記アーム部材が前記鉛直部材に片持ち状態で接合されているとともに、
   前記アーム部材上に、前記腹起しの上面を前記地盤アンカーと直交する面となるよう調整する角度調整部材が設置されており、該角度調整部材の上面に、前記腹起しが設置されることを特徴とする山留め壁の支持構造。
2. 請求項１に記載の山留め壁の支持構造において、
   前記山留め壁の背面側に地盤改良体が構築され、
   該地盤改良体に、前記地盤アンカーの定着体が定着されることを特徴とする山留め壁の支持構造。
3. 山留め壁を構成する複数の鉛直部材各々の頭部であって背面側にアーム部材を接合するとともに、該アーム部材上に腹起しを設置した後、複数の地盤アンカーを、鉛直に対して傾斜角度を有するように地山に打設し、頭部を前記腹起しに定着して、地盤アンカーに緊張力を導入する山留め壁の支持方法であって、
   前記鉛直部材の頭部近傍及び前記アーム部材と地山との間に空間を設け、前記アーム部材を前記鉛直部材に片持ち状態で接合し、
   前記アーム部材上に、前記腹起しの上面を前記地盤アンカーと直交する面となるよう調整する角度調整部材を設置し、該角度調整部材の上面に、前記腹起しを設置することを特徴とする山留め壁の支持方法。

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