JP7137358B2 - 土留め壁の支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、掘削底面より下方地盤に控え壁状の地盤改良部が設けられる土留め壁の支持構造に関するものである。

地下に構造物を構築したり、ボックスカルバートなどを埋設したりする際には、掘削面を保護する土留め壁を設けて地盤を掘り下げることが行われる。そして、建物や公共施設が密集する市街地においては、掘削によって周辺地盤が変形又は沈下するなどの影響を可能な限り抑えるために、様々な変位抑制対策が施される。

例えば特許文献1には、土留め壁の内側に梁状のソイルストラッドを設けて、対向する山留め壁間を掘削底面下の地盤内で連結させる工法が開示されている。また、特許文献１，２には、山留め壁の根入れの掘削側の地盤に、一定の深度で同じ長さのソイルセメント柱列を設けることで控え壁（バットレス）を構築し、土留め壁の水平変位量を低減させることが記載されている。

特開平７－１２７０６４号公報 特開２０１６－１５６２１６号公報

しかしながら一定の長さのソイルセメント柱列などの地盤改良部を設ける工法では、本来はあまり必要でない部分にまで地盤改良を行うことになり、工費や工期などに無駄が生じている可能性がある。

そこで、本発明は、必要とされる変位抑止性能を確保したうえで、地盤改良の範囲を低減することが可能な土留め壁の支持構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の土留め壁の支持構造は、掘削底面より下方地盤に控え壁状の地盤改良部が設けられる土留め壁の支持構造であって、前記地盤改良部は、土留め壁の壁面に対して略直交する方向に延伸されるとともに、前記土留め壁に隣接して設けられる深度方向に長い長尺部と、前記長尺部の上部又は下部にのみ隣接して設けられる短尺部とを備えていることを特徴とする。

ここで、前記地盤改良部は、前記土留め壁の幅方向に対して間隔を置いて複数設けられる構成とすることができる。また、前記地盤改良部は、柱状改良体を連続して設けることによって形成される構成とすることができる。

このように構成された本発明の土留め壁の支持構造では、土留め壁の壁面に対して略直交する方向に延伸される控え壁状の地盤改良部が、土留め壁に隣接して設けられる長尺部と、それに隣接して上部又は下部にのみ設けられる短尺部とによって構成される。

このため、控え壁状の地盤改良部によって土留め壁に必要とされる変位抑止性能が確保できるうえに、短尺部の上方又は下方は地盤改良を行わなくてもよくなるため、地盤改良の範囲を低減することができる。

このような控え壁状の地盤改良部は、土留め壁の幅方向に対して間隔を置いて複数設けることができる。また、地盤に柱状改良体を連続して設けることで、地盤改良部とすることができる。

本実施の形態の土留め壁の支持構造の構成を説明する斜視図である。 土留め壁を使用した掘削工事を説明する図であって、（ａ）は土留め壁を構築する工程を示した図、（ｂ）は控え壁状の地盤改良部を構築する工程を示した図、（ｃ）は掘削工程を示した図である。 本実施の形態の土留め壁の支持構造の作用を説明する概念図である。 実施例の土留め壁の支持構造の構成を説明する斜視図である。 実施例の土留め壁の支持構造の作用を説明する概念図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の土留め壁の支持構造の構成を説明する斜視図である。また、図２は、土留め壁を使用した掘削工事の各工程を説明する図である。

土留め壁１は、地盤Ｇをそのまま掘削した際に現れる鉛直の掘削面を保護するために設けられる。ここで、土留め壁１の掘削側に露出する壁面は、ほぼ鉛直面となる。本実施の形態では、後述するように複数のソイルセメント柱１１，・・・を列状に並べることによって壁が形成される土留め壁１を例に説明する。

なお、本実施の形態の土留め壁の支持構造は、上述した以外にも様々な形態の土留め壁に対して適用することができる。すなわち、鋼矢板、親杭横矢板、鋼管矢板、地下連続壁、泥水固化壁など、いずれの形態の土留め壁に対しても適用することができる。

本実施の形態の土留め壁の支持構造は、土留め壁１の根入れ部分の掘削底面Ｓ側に設けられる。地盤Ｇを掘り下げたときの掘削空間の底となる掘削底面Ｓより深い部分が土留め壁１の根入れとなり、その根入れの水平方向の変位を抑えるために土留め壁の支持構造が設けられる。

本実施の形態の土留め壁の支持構造となる地盤改良部２は、土留め壁１の控え壁状に設けられる。すなわち土留め壁１の下部となる根入れ部分を、掘削空間側から支える控え壁（バットレス）として設けられる。

土留め壁１は、掘削によって掘削面側に作用する圧力が開放されると、不安定な状態になって傾きやすくなる。土留め壁１の代表的な変形パターンは、上記圧力の不均等性が要因となり、土留め壁１が掘削底面Ｓ側にはらみ出すことによって起きる。このため、土留め壁１の根入れの移動方向に控え壁状の地盤改良部２を設けておくことで、その抵抗によって土留め壁１の変位を抑制することができる。

鉛直方向に延伸される地盤改良部２は、土留め壁１の壁面に対して略直交する方向にも延伸される。このように、土留め壁１の変位方向に延伸される抵抗体を設けることで、変位抑止性能を充分に発揮させることができる。

この地盤改良部２は、土留め壁１に隣接して設けられる深度方向に長い長尺部２１と、長尺部２１の一部にのみ隣接して設けられる短尺部２２とによって主に構成される。本実施の形態では、短尺部２２を長尺部２１の上部に隣接して設ける場合について説明する。

地盤改良部２は、地盤に例えばセメント系の固化材を混入しながら撹拌することによって構築される。例えば、オーガーや撹拌翼によって地盤を撹拌しながらセメントミルクを注入することで構築されるソイルセメント柱によって、地盤改良部２を設けることができる。また、固化材を高圧ジェット噴射させながら地盤と混合する噴射撹拌工法によっても地盤改良部２を設けることができる。

ここで、ソイルセメント柱などの柱状改良体２１１，２２１によって地盤改良部２を設ける場合は、延伸方向に連続して設ける。例えば、断面の一部をラップさせることで、連続したソイルセメント柱列壁とすることができる。

長尺部２１は、土留め壁１の根入れ部分に連続するように隣接した位置に設けられる。長尺部２１の深度方向の長さは、設計によって任意に設定することができる。例えば、土留め壁１の根入れ長さと同程度、又は少し短い長さとすることができる。

図１では、土留め壁１の先端は、硬質地盤Ｇ１には貫入されておらず、その上方の例えば軟弱地盤である地盤Ｇに留まっている。そして、長尺部２１も同様に、硬質地盤Ｇ１には貫入されず、その上方の地盤Ｇに留まっている。

長尺部２１は、例えば複数の柱状改良体２１１，・・・を連続させることで形成することができる。この長尺部２１を構成する柱状改良体２１１の長さは、すべて同程度の長さにする。

そして、短尺部２２は、長尺部２１に連続するように隣接した位置に設けられる。短尺部２２の深度方向の長さは、長尺部２１よりも短い長さで設計によって任意に設定することができる。本実施の形態では、長尺部２１の上半部の長さの範囲内に隣接するように短尺部２２を設ける。

短尺部２２は、例えば複数の柱状改良体２２１，・・・を連続させることで形成することができる。この短尺部２２を構成する柱状改良体２２１の長さは、すべて同程度の長さにする。

長尺部２１及び短尺部２２は、例えば上端面が掘削底面Ｓに露出するように設けられる。そして、長尺部２１と短尺部２２によって構成される地盤改良部２は、土留め壁１の幅方向に対して間隔を置いて複数設けられる。

次に、本実施の形態の土留め壁の支持構造の構築方法と、それが構築された際の掘削工事の工程について、図２を参照しながら説明する。
まず図２（ａ）に示すように、地表から地盤Ｇをオーガーで掘削しながらセメントミルクを注入することで、ソイルセメント柱１１を構築する。ソイルセメント柱１１は、土留め壁１の幅方向となる図２（ａ）の紙面直交方向に連続して設けられる。

すなわち土留め壁１の幅方向の両側を隣接するソイルセメント柱１１，１１同士でラップさせることで、柱列壁を構築する。ソイルセメント柱１１には、必要に応じてＨ形鋼や鋼管などの芯材を挿入することもできる。

さらに図２（ｂ）に示すように、掘削した際に形成される掘削底面Ｓより下方地盤に、地盤改良部２となる柱状改良体２１１，２２１を設ける。この柱状改良体２１１，２２１は、例えばソイルセメント柱１１と同様に、地表から地盤Ｇをオーガーで掘削しながらセメントミルクを注入することで構築できる。

ここで、柱状改良体２１１，２２１は、予定される掘削底面Ｓより下方地盤に設けられるため、セメントミルクの注入は、掘削底面Ｓ以下の深度で行われる。すなわち、掘削底面Ｓより上方では、オーガーは地盤Ｇ中を推進するだけで、地盤改良は行われない。

長尺部２１となる柱状改良体２１１は、隣接するソイルセメント柱１１に側面をラップさせることで連続して設けられる。また、その柱状改良体２１１に対しても、一部がラップする柱状改良体２１１を連続して設ける。さらに、最後の柱状改良体２１１の側面に一部がラップするように、短尺部２２の柱状改良体２２１を連続して設ける。

長尺部２１となる柱状改良体２１１及び短尺部２２となる柱状改良体２２１の構築は、土留め壁１の幅方向に間隔を置いた位置においても行われる。こうして土留め壁１と、その下部を支持する地盤改良部２とを構築した後に、地盤Ｇの掘削を開始する。

図２（ｃ）に示すように、地盤Ｇの掘削は、必要に応じて切梁１２を設置しながら行われる。予定した掘削底面Ｓまで掘り下げたときには、地盤改良部２の上端面が掘削底面Ｓと同じ高さとなる。

次に、本実施の形態の土留め壁の支持構造の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の土留め壁の支持構造では、土留め壁１の壁面に対して略直交する方向に延伸される控え壁状の地盤改良部２が、土留め壁１に隣接して設けられる長尺部２１と、それに隣接して上部にのみ設けられる短尺部２２とによって構成される。

図３に、本実施の形態の土留め壁の支持構造の作用を説明する概念図を示す。例えば、掘削に伴い土留め壁１が掘削底面Ｓ側に移動しようとすると、土留め壁１に隣接する長尺部２１の下端付近の仮想力点Ｐにおいて、せん断ひずみが発生し、破線で示したように上方に広がって伝達されることになる。

これに対して掘削底面Ｓ付近に、地盤Ｇよりも変形しにくい短尺部２２が地盤改良によって設けられていれば、せん断ひずみの広がりが抑えられて、土留め壁１の変位の発生を抑えることができる。すなわち、控え壁状の地盤改良部２を設けることによって、土留め壁１に必要とされる変位抑止性能が確保できる。

他方、短尺部２２の下方の地盤Ｇが地盤改良されていなくても、仮想力点Ｐを始点とするせん断ひずみの掘削底面Ｓに到達するような広がりには影響を与えないため、地盤改良の範囲を低減しても同等の変位抑止性能にすることができる。
要するに、長尺部２１に隣接する位置に部分的に短尺部２２が設けられていれば、必要とされる変位抑止性能を確保することができる。

この結果、長尺部２１に隣接して同じ長さの地盤改良を行う場合と比べて、地盤改良範囲を低減できた分だけ、工費と工期を削減することができる。

以下、前記実施の形態で説明した土留め壁の支持構造とは別の実施形態について、図４，５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。

本実施例の土留め壁の支持構造となる地盤改良部３は、土留め壁１の控え壁状に設けられる。すなわち土留め壁１の下部となる根入れ部分を、掘削空間側から支える控え壁（バットレス）として設けられる。

地盤改良部３は、土留め壁１の壁面に対して略直交する方向に延伸される。この地盤改良部３は、土留め壁１に隣接して設けられる深度方向に長い長尺部３１と、長尺部３１の一部にのみ隣接して設けられる短尺部３２とによって主に構成される。本実施例では、短尺部３２を長尺部３１の下部に隣接して設ける場合について説明する。

地盤改良部３は、地盤に例えばセメント系の固化材を混入しながら撹拌することによって構築される。例えばソイルセメント柱などの柱状改良体３１１，３２１によって地盤改良部３を設ける場合は、延伸方向に連続して設ける。

長尺部３１は、土留め壁１の根入れ部分に連続するように隣接した位置に設けられる。長尺部３１の深度方向の長さは、設計によって任意に設定することができる。例えば、土留め壁１の根入れ長さと同程度、又は少し短い長さとすることができる。

一方、短尺部３２は、長尺部３１に連続するように隣接した位置に設けられる。短尺部３２の深度方向の長さは、長尺部３１よりも短い長さで設計によって任意に設定することができる。本実施例では、長尺部３１の下半部の長さの範囲内に隣接するように短尺部３２を設ける。

短尺部３２は、例えば複数の柱状改良体３２１，・・・を連続させることで形成することができる。この短尺部３２を構成する柱状改良体３２１の長さは、すべて同程度の長さにする。

ここで、短尺部３２と掘削底面Ｓとの間には、地盤改良されていない地盤が介在されることになる。そして、長尺部３１と短尺部３２によって構成される地盤改良部３は、土留め壁１の幅方向に対して間隔を置いて複数設けられる。

次に、本実施例の土留め壁の支持構造の作用について説明する。
このように構成された本実施例の土留め壁の支持構造では、土留め壁１の壁面に対して略直交する方向に延伸される控え壁状の地盤改良部３が、土留め壁１に隣接して設けられる長尺部３１と、それに隣接して下部にのみ設けられる短尺部３２とによって構成される。

図５に、本実施例の土留め壁の支持構造の作用を説明する概念図を示す。例えば、掘削に伴い土留め壁１が掘削底面Ｓ側に移動しようとすると、土留め壁１に隣接する長尺部３１の下端付近の仮想力点Ｐにおいて、せん断ひずみが発生し、破線で示したように上方に広がって伝達されることになる。

これに対して仮想力点Ｐ付近に、地盤Ｇよりも変形しにくい長尺部３１及び短尺部３２が地盤改良によって設けられていれば、せん断ひずみの発生源付近において広がりが抑えられて、土留め壁１の変位の発生を抑えることができる。すなわち、控え壁状の地盤改良部３を設けることによって、土留め壁１に必要とされる変位抑止性能が確保できる。

他方、短尺部３２の上方の地盤Ｇが地盤改良されていなくても、仮想力点Ｐ付近で抑制されたせん断ひずみはそれ以上に広がって周辺地盤に影響を与え難くなるため、地盤改良の範囲を低減しても同等の変位抑止性能にすることができる。
要するに、長尺部３１に隣接する位置に部分的に短尺部３２が設けられていれば、必要とされる変位抑止性能を確保することができる。

この結果、長尺部３１に隣接して同じ長さの地盤改良を行う場合と比べて、地盤改良範囲を低減できた分だけ、工費と工期を削減することができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば前記実施の形態及び実施例では、土留め壁１の先端や地盤改良部２，３の先端を硬質地盤Ｇ１に貫入させない場合について説明したが、これに限定されるものではなく、土留め壁や地盤改良部の先端を硬質地盤Ｇ１に貫入させた土留め壁の支持構造にすることもできる。

また、前記実施の形態及び実施例では、1列の柱状改良体２１１，２２１（３１１，３２１）によって形成される地盤改良部２（３）について説明したが、これに限定されるものではなく、柱状改良体を土留め壁の幅方向に連続して複数列設けることによって厚みのある地盤改良部とすることもできる。

１ ：土留め壁
２ ：地盤改良部
２１ ：長尺部
２２ ：短尺部
２１１，２２１ ：柱状改良体
３ ：地盤改良部
３１ ：長尺部
３２ ：短尺部
３１１，３２１ ：柱状改良体
Ｇ ：地盤
Ｓ ：掘削底面

Claims (3)

1. 掘削底面より下方地盤に控え壁状の地盤改良部が設けられる土留め壁の支持構造であって、
   前記地盤改良部は、土留め壁の壁面に対して略直交する方向に延伸されるとともに、前記土留め壁に隣接して設けられる深度方向に長い長尺部と、前記長尺部の下部にのみ隣接して設けられる短尺部とを備えていることを特徴とする土留め壁の支持構造。
2. 前記地盤改良部は、前記土留め壁の幅方向に対して間隔を置いて複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の土留め壁の支持構造。
3. 前記地盤改良部は、柱状改良体を連続して設けることによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の土留め壁の支持構造。
   

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