JPH07259080A - 自立式土留壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業スペースの十分確保可能で、壁体変位を
十分抑えることができる立坑の土留壁構造を提供する。 【構成】 土留壁２天端の外周位置を取り囲むようにし
て鉄筋コンクリート地中梁１０を土留壁２と一体化させ
て構築した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自立式土留壁構造に係
り、特に作業立坑等の土留壁として適用でき、作業機械
等を立坑内へ搬入するための作業スペースを確保できる
ようにした自立式土留壁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、シールド掘進機や推進工法の発進
立坑や到達立坑に利用される作業立坑の掘削深さは、シ
ールド掘進機等が掘削するシールドトンネルや埋設され
る管の規模、深さに応じて設定されている。このような
立坑では、作用する土圧に抵抗するために仮設土留め工
を施しながら掘削が行われている。この仮設土留め工の
土留壁の構造形式には、掘削深さ等に応じて種々のもの
が適用されているが、たとえば小〜中規模（掘削深さ４
〜１０ｍ程度）の土留壁では鋼矢板あるいは柱列式土留
壁が多く採用されている。

【０００３】この程度の規模の仮設土留め工では、掘削
深さが浅い場合には壁体を根入れ部分でのみ支持させる
構造の自立式土留壁構造を採用できるが、ある程度以上
に深くなる（土質にもよるが、およそ４〜５ｍ以上）
と、自立式土留壁では壁体天端の変位が大きくなりす
ぎ、これに伴って壁体発生応力が過大になるおそれがあ
る。また、自立式土留壁は根入れ部分での土圧のつりあ
いのみで作用土圧に抵抗するようになっているため、掘
削深さが増すと、所要根入れ深さが急激に増加して不経
済な設計になってしまうという問題もある。このため掘
削深さがある程度より深くなる場合には、所定段数の切
梁、腹起し等の支保工を設置して土留壁の壁体に発生す
る曲げ応力を低減するような設計が行われている。一
方、前述のようにシールド掘進機等の機械搬入等のため
の作業立坑として立坑を使用する場合には、所定の大き
さの機械を坑内に支障なく搬入させるため、立坑内の作
業空間を十分確保する必要がある。

【０００４】図７及び図８は、掘削深さが６〜１０ｍ程
度の小規模な立坑５０の仮設土留め工の平面図を示した
もので、立坑５０の平面寸法は縦５〜６ｍ、横８〜１０
ｍ程度に設定されている。この程度の掘削深さの仮設土
留め工では、１段の切梁式支保工を設置する必要があ
る。切梁式支保工の例の概略平面図を示したのが図７で
ある。同図に示したように、この例では土留壁５１とし
て柱列式土留壁が構築され、土留壁５１の天端の内周に
は全周にわたって腹起し５２Ａ、５２Ｂが設置されてい
る。さらに、壁体の長辺スパンのの腹起し５２Ａの中央
位置には切梁５３が架設されている。この切梁５３によ
り土留壁５１及び腹起し５２Ａが内方に変形するのを防
止することができる。さらに各隅角部には接合箇所の剛
性を確保するために火打ち５４が取り付けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
土留壁壁体の補強のために切梁や火打ち等の支保工が設
置されている立坑では、平面的なスペースの制約を受
け、シールド掘進機のような大型機械をそのままでは搬
入できなくなる場合が生じる。このため立坑の中央位置
に一定の平面スペースを確保するために、切梁を設置し
ないようにした支保工の設計を行うことも可能である。
たとえば支保工を無切梁式として腹起しのみで施工した
場合の一例を示したのが図８である。この場合には、土
留壁５１の変形を腹起しのみで拘束するため、腹起し５
５Ａ、５５Ｂとして使用されるＨ形鋼等の断面係数を大
きくしなければならない。このためＨ形鋼等の腹起し用
鋼材のサイズが過大になり、立坑内に設置した場合、同
図に示したように腹起しの桁高ｈが大きくなり、結果的
に立坑の平面スペースを狭め、無切梁式とした効果も半
減してしまう。

【０００６】この他、切梁を使用しないで土留壁を支保
する方法としてはグラウンドアンカー工法もある。この
グラウンドアンカー工法では、支保部材となるアンカー
ケーブル等の引張材が周辺地盤内に設置されるので、立
坑内に張り出す部分を最小限にすることができる。しか
し、アンカー設置作業を狭い立坑内で行う必要があり、
各作業が煩雑になるとともに、工事費の増大につながる
という問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は以上に述べた従来
の技術が有する問題点を解消し、立坑等の内空スペース
を十分確保でき、また作用土圧等による土留壁の変形を
十分抑制できるようにした自立式土留壁構造を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は土留壁天端の外周位置を取り囲むようにし
て鉄筋コンクリート地中梁あるいは鉄骨コンクリート地
中梁を前記土留壁と一体化させて構築したことを特徴と
するものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、土留壁天端の外周位置を取り
囲むようにして鉄筋コンクリート地中梁あるいは鉄骨コ
ンクリート地中梁を前記土留壁と一体化させて構築した
ので、前記土留壁に作用する土圧による前記土留壁の変
位を、前記地中梁を付加した土留壁と地中梁との一体構
造により天端位置で抑止できるとともに、剛接合された
各地中梁により梁に発生する断面力を小さく抑えること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明による自立式土留壁構造の一実施
例について添付図面を参照して説明する。図１は所定の
掘削盤までの掘削を行った状態の立坑１を、その土留壁
の構造が分かるように示した部分断面図である。同図に
示したように本実施例では土留壁２の本体として柱列式
土留壁が使用されている。この土留壁２は、立坑１の掘
削前に所定の根入れ長を考慮した深さまで施工されてお
り、土留壁天端２ｂを外周から取り囲むようにして地中
梁１０が設置されている。この地中梁１０は矩形断面を
なす鉄筋コンクリート梁から構成されている。

【００１１】ここで、地中梁１０の構成について図２、
図３（ａ）を参照して説明する。この地中梁１０は、□
字形をなした架構全体が剛接ラーメン構造となるように
設計されており、各梁部分の設計断面力に対応した引張
鉄筋１１及び圧縮鉄筋１２の配筋量が算定されている。
また、図２に示したように隅角部には十分な配筋量のせ
ん断補強筋１３が配筋されている。

【００１２】また、図２及び図３（ａ）に示したように
地中梁１０の引張鉄筋１１の一部は、土留壁２の上端部
分のコンクリートの一部を斫って（取り除いて）露出さ
せた芯材３の形鋼（Ｈ形鋼）の一部にフック等の固定材
１４を介して堅固に固着されている。このフックは芯材
３の形鋼側には溶接されているが、引張鉄筋１１には機
械的定着方法により固着されている。さらに土留壁２が
地中梁１０と接する表面２ｃは目粗しされており、打設
された地中梁コンクリート１５が土留壁２のコンクリー
トと一体化できるようになっている。

【００１３】地中梁１０の断面寸法は、この梁に作用す
る土圧の大きさ、施工性、コスト面を考慮して設計すれ
ば良いが、本実施例では梁幅（Ｂ）が５０ｃｍ、梁せい
（Ｈ）が１００ｃｍに設定されている。施工性の観点か
らは梁幅Ｂ＝５０〜８０ｃｍ、梁せいＨ＝１００〜２０
０ｃｍ程度が好ましい。

【００１４】図３において、符号２０は均しコンクリー
ト２０を示している。この均しコンクリート２０は地中
梁コンクリート１５を打設する前にあらかじめ打設した
貧配合コンクリートで、この均しコンクリート２０上に
スペーサー等（図示せず）を介してかご状に組み立てた
鉄筋１１、１２、１３をセットし、前述の地中梁コンク
リート１５を打設するようになっている（施工手順の詳
細については後述する）。

【００１５】このとき前述したように土留壁２の芯材３
側に位置する引張鉄筋１１の一部を固定材１４で芯材３
に堅固に固定し、土留壁２に土圧が作用した際に土留壁
２と地中梁１０とが一体的に変位するようにしておくこ
とが好ましい。固定材１４としては鉄筋を加工したフッ
ク形状のものでも、また溝形鋼等によりフレームを組み
立て、このフレームを芯材３の上端に溶接してフレーム
に鉄筋かごを固定するようにしても良い。

【００１６】図４及び図５は土留壁２及び地中梁１０に
作用する土圧等の荷重分布と、発生応力の分担について
説明するために模式的に示した荷重作用図である。図４
に示したように、地中に所定の根入れ深さで支持された
土留壁２には台形分布をなした側圧Ｐと、静水圧分布を
なす地下水圧Ｐwとが作用している。（同図では、三角
形分布の土圧Ｐsと、周辺に設置される機械等の影響を
考慮した上載等分布荷重Ｐsurを併せた台形荷重Ｐが示
されている。）このような荷重が土留壁２に作用した場
合、従来のように壁体２の天端２ｂに地中梁１０が構築
されていない土留壁２では、壁体部分が２点鎖線Ａで示
したように大きく変位してしまうが、本発明による土留
壁２では、壁体天端２ｂの外側に一体的に構築されてい
る地中梁１０により内方への変位が抑止される。すなわ
ち、従来の自立式土留壁２のように、壁体全体が根入れ
部分の抵抗支点２Ａ位置から倒れ込むような変位挙動は
起こらず、大きな曲げ剛性を有する地中梁１０により壁
体天端２ｂの内方への変位が押さえられた状態になる。

【００１７】このとき土留壁２に等分布で作用する土圧
Ｐは図５に示したように、作用した土留壁２Ａの両端で
剛接合された土留壁２Ｂに軸圧縮力として伝達される。
したがって、梁の中央部曲げモーメントＭcは単純支持
された梁の状態より小さくなるとともに、直交する方向
の土圧Ｐにより軸圧縮力が発生しているため、梁断面に
発生する引張力も小さく押さえられるという利点があ
る。

【００１８】次に、図６を参照して地中梁１０の構築方
法について簡単に説明する。立坑１等の掘削に先立ち、
所定位置の地中に仮設土留め工として所定の土留壁２を
構築する（同図（ａ）参照）。同図にはＳＭＷ工法等に
代表される柱列式土留壁２が構築されている。この柱列
式土留壁２は、円柱状のソイルセメント杭体１６を所定
の重なりを設けて構築するとともに、その杭体１６内に
芯材３を所定間隔で埋設したものである。芯材３として
は一般にＨ形鋼、Ｉ形鋼が等が精度良く埋設されてい
る。掘削時には、この芯材３のフランジ面３ａをガイド
として掘削を進めることができる。次いで、土留壁２の
天端２ｂの掘削背面側に地中梁１０を形成するのに十分
な範囲分１７の地山掘削を行う。さらに梁形に合致した
型枠１８を設置するとともに、均しコンクリート２０を
所定の厚さに打設し、この均しコンクリート２０上に、
スペーサー（図示せず）を介在させて、鉄筋かご１９を
落とし込むように設置して梁配筋を行う（同図（ｂ）参
照）。なお、鉄筋かご１９はあらかじめ所定のユニット
ごとに組み立てておき、型枠内に設置した後に互いを連
結するようにすると施工性が向上する。

【００１９】この状態でフック等の固定材１４により鉄
筋かご１９を芯材３である形鋼の天端に堅固に固定す
る。これと併せて土留壁２の天端２ｂのコンクリートの
表面２ｃを目粗ししておき、地中梁コンクリート１５を
打設した際に、土留壁２と地中梁１０とが一体構造とな
るようにすることが好ましい（同図（ｃ）、（ｄ）参
照）。地中梁コンクリート１５の養生期間をとり、その
後所定の掘削計画により所定の掘削盤までの掘削を行う
（同図（ｅ）参照）。

【００２０】次に、地中梁１０の変形例として鉄骨を使
用した鉄骨コンクリート梁について図３（ｂ）について
説明する。同図（ｂ）は鉄筋に代えて鉄骨２５を補強要
素として使用した鉄骨コンクリート梁の例を示したもの
で、この鉄骨２５は図示したように芯材３として杭体１
６内に埋設されてる形鋼のフランジ面３ｂに固定ボルト
２６により接合されている。このようなボルト接合構造
にすることにより鉄筋コンクリート梁に比べ、補強材設
置時の施工性が格段に向上する。さらに鉄骨の上部のコ
ンクリート内には金網２７が敷設されており、地中梁１
０の上面に引張ひび割れが発生するのを防止できるよう
になっている。鉄骨２５のフランジ面等にスタッドボル
トを溶植したり、各種のジベルを取着して鉄骨とコンク
リートとの一体化を高めることも好ましい。

【００２１】なお、以上の説明では柱列式土留壁を構築
し、この柱列式土留壁の外周に地中梁を施工する例を挙
げたが、土留壁としては鋼矢板、連続地中壁に適用でき
ることは言うまでもない。また、地中梁としては現場打
ちの鉄筋コンクリート、鉄骨コンクリート以外にプレキ
ャストコンクリート梁を現場で土留壁の天端位置に接合
して土留壁と地中梁とを一体化させても良い。さらに現
場打ち、プレキャスト製品を問わず、地中梁をプレスト
レストコンクリート構造として梁断面寸法を小さくさせ
ることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、切梁等を使用しないで土留壁を支保すること
ができるので、立坑内の作業スペースを確保することが
できるとともに、土留壁天端の変位を小さく抑えること
ができ、さらに立坑内での支保構築作業がないため、立
坑掘削作業の施工性もきわめて高くなるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自立式土留壁構造の一実施例を示
した部分断面斜視図。

【図２】本発明の自立式土留壁構造の一例を示した平面
図。

【図３】自立式土留壁構造の地中梁部分の断面を示した
部分断面図。

【図４】自立式土留壁構造に作用する土圧荷重等の深さ
方向の変化の一例を示した荷重作用図。

【図５】自立式土留壁構造に作用する土圧荷重と発生断
面力とを部分平面図で示した荷重作用図。

【図６】自立式土留壁構造の構築手順の一例を示した施
工順序図。

【図７】従来の切梁式土留構造の一例を示した平面図。

【図８】従来の自立式土留構造の一例を示した平面図。

【符号の説明】

１ 立坑 ２ 土留壁 ３ 芯材 １０ 地中梁 １１ 引張鉄筋 １２ 圧縮鉄筋 １５ 地中梁コンクリート １６ 杭体 １９ 鉄筋かご ２５ 鉄骨 Ｂ 梁幅 Ｈ 梁せい Ｐ 側圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】土留壁天端の外周位置を取り囲むようにし
   て鉄筋コンクリート地中梁を前記土留壁と一体化させて
   構築したことを特徴とする自立式土留壁構造。
2. 【請求項２】土留壁天端の外周位置を取り囲むようにし
   て鉄骨コンクリート地中梁を前記土留壁と一体化させて
   構築したことを特徴とする自立式土留壁構造。