JP7230258B1

JP7230258B1 - 法枠、法面の安定化部材及び法枠、法面の安定化方法

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Publication number: JP7230258B1
Application number: JP2022045268A
Authority: JP
Inventors: 剛史篠田
Original assignee: Ibiden Greentec Co Ltd
Current assignee: Ibiden Greentec Co Ltd
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2042-03-22
Also published as: JP2023139640A

Abstract

【課題】法枠工を取り壊さないで、法枠工自体の自重による滑動を防止するとともに、法面の安定性を向上させる、法枠、法面の安定化部材を提供する。【解決手段】法面に打設する補強材の上部に係合する、法枠、法面の安定化部材であって、離隔して対向した２枚の側板と、離隔して対向するとともに前記側板と直交する２枚の連結板と、を有する台座部材と、前記補強材の頭部に螺合するナットと、前記台座部材の前記側板と前記連結板で囲まれた空間の上部に位置し、前記補強材を挿通し、前記ナットと係合するプレートと、を有し、前記台座部材の前記側板は、底辺と、前記底辺の一端から直立する前辺と、前記底辺の他端から直立する後辺と、前記後辺から前記前辺にかけて前記底辺側に傾斜する斜辺とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、法枠、法面の安定化部材及び法枠、法面の安定化方法に関し、特に、背面空洞化による法枠の滑落を防止するとともに法面を安定化する、法枠、法面の安定化部材及び法枠、法面の安定化方法に関する。

斜面の安定を図るために、斜面上に格子状のモルタル・コンクリート製ののり枠を造成することが広く行われている。
一般的なのり枠は、斜面上に金網製の型枠を設置し、そこにモルタルを吹き付けて造成する、吹付のり枠工により行われる。

道路新築工事や改良工事等の建設工事で発生する法面の保護工法として、昭和５０年（１９７５年）頃から、吹付法枠工が多く用いられている。
この工法は、法面に所定の間隔で金網製の型枠と鉄筋を設置し、そこにモルタルを吹き付けて鉄筋モルタル構造の法枠を構築するものであり、法枠と地盤との付着性が高いのが特徴であり、特にコンクリート擁壁等の施工が困難な高所で多く用いられている。

しかし、近年は施工後３０年以上経過した法枠工が増えており、法枠と地盤との間に隙間が生じる背面空洞化が確認されている。その原因としては、地盤の風化による土砂化や脆弱化、雨水や湧水による土砂流出等が考えられる。
この背面空洞化が法枠工の広範囲に進むと、法枠と地盤との付着がなくなり、法面の表層保護機能を失うだけでなく、法枠工自体が自重により法面下方に滑動するおそれがあり、道路利用者等に危険を及ぼすことも考えられる。

このような場合の対策として、背面空洞化が生じた法枠工を取り壊して、新たに法枠工を地盤に密着させて施工する方法が考えられる。
しかし、高所で施工された法枠工を取り壊すことは人力作業となる場合が多く、非常に多くの労力と費用を必要とする。さらに、地盤の土砂化や脆弱化が進行した状態では法枠工を取り壊すことで法面崩壊が発生することも十分考えられる。法面の崩壊は、作業員のみならず道路利用者等にも危険が及ぶため、法枠工を取り壊す際には大規模な仮設防護柵を設置して、長期間道路の通行止めを行うことも考えなければならない。

また、法枠工を取り壊さずに補修する従来技術としては、法枠工の背面空洞化部にモルタルを吹き付けて充填する方法や、セメント系の注入固化材を充填する方法がある。
しかし、モルタルを吹き付ける方法では、空洞の隙間が狭い場合には確実に充填することが困難であり、注入固化材を充填する方法でも、確実に充填したことを確認することは困難であるし、さらに土砂化や脆弱化した地盤に対して法枠工の自重を支えられるだけの付着力が得られるかどうか不明である。

下記特許文献１で開示されている従来技術では、法枠の縦方向枠と横方向枠に挟まれた枠内に、受圧板を設置してアンカーにより固定し、法枠では不足であった法面の深い位置でのすべり崩壊に対する安定化をアンカーと受圧板で補っているが、受圧板が法枠に接しておらず、法枠を直接支える構造ではないため、法枠背面空洞化による法枠自体の滑動を止めることはできない。

特開２００８－３０３６７１号公報

本発明は、以上のような従来技術の状況を鑑み、法枠工を取り壊さないで、法枠工自体の自重による滑動を防止するとともに、法面の安定性を向上させる、法枠、法面の安定化部材及び法枠、法面の安定化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本願の第一発明は、法面に打設する補強材の上部に係合する、法枠、法面の安定化部材であって、離隔して対向した２枚の側板と、離隔して対向するとともに前記側板と直交する２枚の連結板と、を有する台座部材と、前記補強材の頭部に螺合するナットと、前記台座部材の前記側板と前記連結板で囲まれた空間の上部に位置し、前記補強材を挿通し、前記ナットと係合するプレートと、を有し、前記台座部材の前記側板は、底辺と、前記底辺の一端から直立する前辺と、前記底辺の他端から直立する後辺と、前記後辺から前記前辺にかけて前記底辺側に傾斜する斜辺とを有し、前記プレートは前記斜辺に設けた溝に収まることを特徴とする、法枠、法面の安定化部材を提供する。
本願の第二発明は、前記プレートの下面に、前記補強材に外挿し、下端が前記底辺よりも下方に位置する筒体を有することを特徴とする、第一発明又は第二発明の法枠、法面の安定化部材を提供する。
本願の第三発明は、第一発明又は第二発明の法枠、法面の安定化部材を用いた法枠、法面の安定化方法であって、既存の法枠工の横方向枠の下部の法面に補強材を、法面鉛直方向よりも頭部を谷側に振った角度で打設し、前記台座部材の前記側板と前記連結板で囲まれた空間に前記補強材の頭部を挿通し、前記台座部材の後辺を前記法枠工の横方向枠の下面に当接し、前記補強材に前記ナットを螺合して締め付けて前記ナットと前記プレートを係合し、前記補強材に前記ナットを螺合して締め付けて前記台座部材の後辺を前記法枠工の横方向枠の下面に当接して前記台座部材を固定することを特徴とする、法枠、法面の安定化方法を提供する。
本願の第四発明は、第三発明の法枠、法面の安定化方法において、前記台座部材を固定した後に、充填材を前記法枠工の背面の空洞箇所に充填することを特徴とする、法枠、法面の安定化方法を提供する。
本願の第五発明は、第三発明の法枠、法面の安定化方法において、前記台座部材を固定する前に、充填材を前記法枠工の背面の空洞箇所に充填することを特徴とする、法枠、法面の安定化方法を提供する。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
（１）台座部材により法枠工を支持することで、法枠工を取り壊さないで、法枠工の自重による滑動を防止することができる。
（２）法面に打設する補強材の頭部に台座部材を固定することで、地盤の風化による土砂化や脆弱化により、法枠のみでは抑止できない深いすべり崩壊が想定される場合でも抑止することが可能となり、法面の安定性を向上することができる。
（３）台座部材の斜辺に溝を設け、その溝にプレートを収めることにより、ナットを締め付けて固定する時に補強材に発生する法面上方向分力を台座部材に伝えることができ、台座部材を法枠工の横方向枠の下部に押し付けることになり、密着性を高めることができる。
（４）台座部材は法枠工の横方向枠の下部に密着して下から直接支えることで、法枠では不足であった法面の深い位置でのすべり崩壊により補強材に発生する法面上方向分力を法枠工で支持させることができ、台座部材の法面上方向への滑動を防止することができる。
（５）台座部材を固定した後に、背面空洞箇所の充填作業を行うことができるため、充填作業時の安全性が高まる。
（６）台座部材を固定する前に背面空洞箇所の充填作業を行うことで、背面空洞深さが台座部材高さより大きい場合でも、台座部材を、充填材を充填した法面と法枠工の横方向枠の２面に接して設置することができ、安定して法枠工を支持できる。
（７）法枠の自重による滑動力に対して、補強材に外挿する筒体が加わるため、断面係数と断面積が大きくなり、曲げやせん断に対する耐力が向上する。

本発明の法枠、法面の安定化方法の斜視図（１）（全箇所配置）本発明の法枠、法面の安定化方法の断面図（１）本発明の法枠、法面の安定化部材の斜視図本発明の法枠、法面の安定化部材の台座部材の斜視図本発明の法枠、法面の安定化方法の断面図（２）本発明の法枠、法面の安定化方法の斜視図（２）（千鳥配置）本発明の法枠、法面の安定化方法の斜視図（３）（長方形配置）本発明の法枠、法面の安定化方法の断面図（３）その他実施例にかかる本発明の法枠、法面の安定化部材の斜視図

以下図面を参照しながら本発明の法枠、法面の補強部材及び法枠、法面の補強方法を詳細に説明する。なお、法枠工の縦・横、上・下の方向は法面に沿った方向を指す。

（１）法枠、法面の安定化部材の適用
本発明の法枠、法面の安定化部材は、法面１上に配置した法枠工２を支持するものである（図１）。
対象となる法枠工２の規格としては、法枠断面寸法（幅×高さ）が０．１５ｍ×０．１５ｍ～０．６ｍ×０．６ｍ、枠間隔（縦方向枠２１×横方向枠２２）が１．０ｍ×１．０ｍ～３．０×３．０ｍ程度となるが、本発明の使用頻度が多いのは、法枠工２の交点部に地山補強土工やグラウンドアンカー工を設置せずに、法枠工２単独で施工される、断面寸法（幅×高さ）０．１５ｍ×０．１５ｍ～０．３ｍ×０．３ｍ、枠間隔（縦×横）１．０ｍ×１．０ｍ～２．０×２．０ｍの法枠工２である。

（２）法枠、法面の安定化部材
本発明の法枠、法面の安定化部材は、法面１に打設した補強材３の頭部に係合し、法枠工２の横方向枠２２の下面に接して支持する（図２）。
法枠、法面の安定化部材は、補強材３に挿通する台座部材４と、補強材３の頭部に螺合するナット５と、補強材３を挿通し、ナット５と台座部材４との間に配置するプレート６と、を有する（図３）。

（３）台座部材
台座部材４は、離隔して平行に対向した２枚の側板４１と、離隔して対向するとともに側板４１と直交する２枚の連結板４２と、からなる（図４）。
側板４１は、底辺４１１と、底辺４１１の前側端部から直立する前辺４１２と、底辺４１１の後側端部から直立する後辺４１３と、後辺４１３から前辺４１２にかけて底辺４１１側に傾斜する斜辺４１４と、を有する。
連結板４２は両端をそれぞれ側板４１の内面に固定して側板４１を平行に保持する。
連結板４２は、その延長線が斜辺４１４に対して直角となるように配置する。連結板４２と斜辺４１４の角度を、連結板４２が補強材３と平行になる角度に規定すると、斜辺４１４と補強材３が直角となる。
斜辺４１４は、プレート６が収まる溝４１５を有する。

台座部材４の材質については、特に限定されるものではないが、補強材３方向と法面１下向き方向の２方向に荷重が作用するため、鋼製、鋳鉄製、アルミ製等の金属製が望ましい。なお、鋼製、鋳鉄製とする場合には、短期間の仮設対策として使用する場合を除き、防錆処理を施す。防錆処理の種類としては溶融めっきの２種ＨＤＺ５５（ＪＩＳＨ８６４１、めっき付着量５５０ｇ／ｍ^２）相当以上が望ましい。

台座部材４の寸法については、法枠工２の横方向枠２２に接する後辺４１３が法枠工２を支持する面であり、法枠断面寸法０．１５ｍ～０．６ｍの半分程度以上となる０．１～０．５ｍ程度が望ましい。また、法面１に接する底辺４１１の長さは、後辺４１３と同程度以上となる０．１～０．５ｍ程度以上が望ましい。

（４）ナット、プレート
ナット５は、補強材３の頭部に螺合する。
プレート６は、中央の孔に法面１から突設した補強材３の頭部を挿通し、台座部材４の斜辺４１４上に配置する。
ナット５はプレート６中央の孔より大きく、ナット５を締め込むことにより、プレート６は台座部材４の斜辺４１４に押し付けられ、法面１方向に台座部材４を押し付ける（図５）。なお、ナット５と補強材３の頭部の防錆保護を目的とした頭部保護キャップ（図示せず）を付けてもよい。
プレート６は斜辺４１４の溝４１５に収まるため、ナット５を締め込むことで補強材３に発生する法面上方向分力を台座部材４に伝えることができ、台座部材４の後辺４１３を横方向枠２２の下面に押し付けることとなり、密着性を高めることができる。なお、本実施例はプレート６を溝４１５に収めて斜辺４１４上に配置したが、台座部材４と一体に形成してもよい。
台座部材４は、法枠工２の横方向枠２２に密着して下から直接支えることで、自重による法枠工２自体の滑動を抑えることができる。また、補強材３に作用する法面上方向分力を法枠工２で支持させることができ、台座部材４の法面１上方向への滑動を防止することができる。

（５）補強材
補強材３は、ナット５を螺合して固定できるネジ節異形棒鋼が望ましいが、その他にも地表突出部がネジ加工された異形棒鋼や鋼管でもよい。また、Ｈ鋼や等辺山形鋼などの形鋼を使用してもよい。
ネジ節異形棒鋼の材質はＳＤ３４５相当以上、呼び径は法枠工２載荷時のたわみを考慮してＤ２２以上が望ましい。
また、短期間の仮設対策として使用する場合を除き、防錆処理を施す。防錆処理の種類としては溶融めっきの２種ＨＤＺ５５（ＪＩＳＨ８６４１、めっき付着量５５０ｇ／ｍ^２）相当以上が望ましい。

ここで、補強材３の計算例を示す。法枠１の幅ｗ、高さｈの枠断面で、縦枠２１長ａ、横枠２２長ｂ、法枠（鉄筋入りモルタル）の単位重量γの法枠十字ブロックが、滑動に対する安全率Ｆs＝1.00の状態で法面１にあり、一本の補強材３で補強すると仮定した場合、法枠の自重Ｗは、
Ｗ＝ｗ・ｈ・（ａ＋ｂ－ｗ）・γ
補強材で増加させる安全率ΔＦs、法面傾斜角αとすると、一本あたりの補強材３に作用する法枠工の滑動力Ｐは
Ｐ＝ΔＦs・Ｗ・sinα
法枠背面空洞深さｄとすると、補強材３に作用する曲げモーメントＭは、
Ｍ＝Ｐ・ｄ
補強材３に作用するせん断力Ｓは、
Ｓ＝Ｐ
断面積Ａ、補強材３の断面係数Ｚとすると、補強材３の曲げ引張応力度σは
σ＝Ｍ／Ｚ
せん断応力度τは
τ＝Ｓ／Ａ
で求められる。
この計算結果を表1に示す。計算の結果から補強材はD２２であれば問題ない。

補強材３の呼び径、長さ、配置間隔、削孔径は、既設の法枠工２の自重による滑動力に対して支持可能となるように計算により算出するが、手持ち式削岩機などによる削孔が可能な範囲とするのが経済的に望ましく、削孔径５０ｍｍ以下、削孔長さ２．０ｍ以下とするのがよい。なお、地盤の風化等により法面１のすべり崩壊が想定される場合には、法面１の安定解析から算出される必要抑止力以上の補強材抵抗力が得られるように補強材３の規格を決定することもできる。ただし、補強材３の最大長さはドリルタイプの削孔機での施工が可能な５ｍ程度以下とするのが望ましい。

補強材３に固定した台座部材４により、既設の法枠工２を支持することで、法枠工２を取り壊さずに、法枠工２の自重による滑動を防止できる。
また、既設の法枠工２自体の劣化が著しく、取り壊しが必要な場合には、取り壊し時の仮設部材として使用することもできる。取り壊し時の法枠工２の自重による滑動防止と、取り壊した後の不安定地山のすべり崩壊防止の2つの仮設対策工となる。そして、新たな法枠工を再設置する場合には、法枠工の型枠固定用のアンカーバーや、法枠工と併用する地山補強土工法として使用することもできる。

（５．１）補強材の角度
補強材３の設置角度については、特に規定するものではないが、ナット５を締め込むことで発生する法面上方向分力を利用して台座部材４と横方向枠２２の密着性を高めることを考えて、法面鉛直方向よりも頭部を谷側に１５°以上振った角度とするのが望ましい。

なお、補強材３を法面１のすべり崩壊抑止用に地山補強土工法として用いる場合には、補強材３の下端をすべり面７よりも深い位置で固定する（図５）が、法面１の表層すべり崩壊に対して最も補強効果が高くなる設置角度で配置するのが効果的で経済的となる。地質が均一な条件では、すべり面鉛直方向よりも谷側に振った角度で配置した方が補強効果は高く、想定されるすべり面の鉛直方向と補強材長手方向がなす角度をθ、土の内部摩擦角をφとすると、
θ＝４５°－φ／２の時に最も補強効果が高い。
実際の現場では地質が不均質で、地層が複数層に分かれている場合も多いことから、安定計算によって補強効果が最も高くなる補強材設置角度を求める必要がある。ただし、補強材３の設置角度が水平面から±5°の範囲になる場合には、充填材の注入時に地表から流失して施工が困難になり、かつブリーディングの影響を受けるため避ける必要がある。

（６）法枠、法面の安定化部材と補強材の平面配置
法枠、法面の安定化部材と補強材３の平面配置は、計算上満足するのであれば必ずしも縦方向枠２１と横方向枠２２で囲まれる法枠の全箇所に配置（図１）する必要はない。
この場合、平面配置形状は千鳥配置（図６）が望ましいが、長方形配置（図７）でも問題はない。

（７）台座部材の法面上への設置
法面１の表層に凹凸があり、台座部材４の底面４１１と法面１の設置面が密着しない場合には、法面表層を平らに整形する、もしくはモルタル等を間詰め材として使用して密着させる。また、台座部材４の後面４１３と既設法枠２の設置面が密着しない場合にも、同様にモルタル等を間詰め材として使用して密着させる。

（８）背面の空洞箇所への充填材の充填
既設の法枠工２の背面の空洞箇所にはモルタル・コンクリートや短繊維混合補強土等の充填材８を充填して固化する。
このとき、台座部材４を補強材３に固定して既設の法枠工２を下方から支持し、滑動に対する安定性を確保した後に、法枠工２と法面１の間にある背面の空洞箇所に充填材８を充填して固化することで、充填作業時の安全性が高まる。
逆に、台座部材４を固定する前に背面の空洞箇所の充填作業を行うことで、背面空洞深さが台座部材４の高さより大きい場合（図８）でも、台座部材４を、充填材を充填した法面と法枠工の横方向枠の２面に接して設置することができ、安定して法枠工２を支持できる。

（９）枠内への吹き付け
縦方向枠２１と横方向枠２２に囲まれた枠内にモルタル・コンクリートを吹き付ける際には吹付厚さは10cm以上とし、事前に枠内に菱形金網（線形2mm、網目50mm×50mm）を張り、アンカーピンで固定する。なお、モルタル・コンクリートには短繊維を混合することもできる。この場合、曲げ耐力が向上するため吹付厚さは7cm以上とすることができ、菱形金網を張る必要はない。混合する短繊維としては、ビニロン繊維やポリプロピレン繊維などがある。

また、枠内に植生工を採用したい場合には、モルタル・コンクリートに代えて短繊維混合補強土を吹き付けることもできる。混合する短繊維としては、ビニロン繊維やポリプロピレン繊維などがある。表面に併用する植生工としては、植生基材吹付工や植生マット工等がある。

［その他実施例］
プレート６の下面に、補強材３に外挿し、側板４１と連結板４２で囲まれた空間に位置する筒体６１を設けてもよい（図９）。筒体６１は、プレート６を台座部材４の溝４１５に収めた際に、下端が底辺４１１よりも下方に位置する。
法枠２の自重による滑動力に対して、補強材３に外挿する筒体６１が加わるため、断面係数と断面積が大きくなり、曲げやせん断に対する耐力が向上する。

１…法面
２…法枠工、２１…縦方向枠、２２…横方向枠
３…補強材
４…台座部材、４１…側板、４１１…底辺、４１２…前辺、４１３…後辺、４１４…斜辺、４１５…溝、４２…連結板
５…ナット
６…プレート、６１…筒体
７…すべり面
８…充填材

Claims

法面に打設する補強材の上部に係合する、法枠、法面の安定化部材であって、
離隔して対向した２枚の側板と、離隔して対向するとともに前記側板と直交する２枚の連結板と、を有する台座部材と、
前記補強材の頭部に螺合するナットと、
前記台座部材の前記側板と前記連結板で囲まれた空間の上部に位置し、前記補強材を挿通し、前記ナットと係合するプレートと、を有し、
前記台座部材の前記側板は、底辺と、前記底辺の一端から直立する前辺と、前記底辺の他端から直立する後辺と、前記後辺から前記前辺にかけて前記底辺側に傾斜する斜辺とを有し、
前記プレートは前記斜辺に設けた溝に収まることを特徴とする、
法枠、法面の安定化部材。
前記プレートの下面に、前記補強材に外挿し、下端が前記底辺よりも下方に位置する筒体を有することを特徴とする、
請求項１に記載の法枠、法面の安定化部材。
請求項１又は請求項２に記載の法枠、法面の安定化部材を用いた法枠、法面の安定化方法であって、
既存の法枠工の横方向枠の下部の法面に補強材を、法面鉛直方向よりも頭部を谷側に振った角度で打設し、
前記台座部材の前記側板と前記連結板で囲まれた空間に前記補強材の頭部を挿通し、
前記台座部材の後辺を前記法枠工の横方向枠の下面に当接し、前記補強材に前記ナットを螺合して締め付けて前記ナットと前記プレートを係合し、前記台座部材の後辺を前記法枠工の横方向枠の下面に当接して前記台座部材を固定することを特徴とする、
法枠、法面の安定化方法。
前記台座部材を固定した後に、充填材を前記法枠工の背面の空洞箇所に充填することを特徴とする、
請求項３に記載の法枠、法面の安定化方法。
前記台座部材を固定する前に、充填材を前記法枠工の背面の空洞箇所に充填することを特徴とする、
請求項３に記載の法枠、法面の安定化方法。