JPH1077625A - カルバートの埋設構造 - Google Patents

カルバートの埋設構造

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JPH1077625A
JPH1077625A JP8250893A JP25089396A JPH1077625A JP H1077625 A JPH1077625 A JP H1077625A JP 8250893 A JP8250893 A JP 8250893A JP 25089396 A JP25089396 A JP 25089396A JP H1077625 A JPH1077625 A JP H1077625A
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JP
Japan
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culvert
ground
embankment
hollow
top plate
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JP8250893A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Yoshikawa
和行 吉川
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルバート10の上部盛土地盤G中に形成さ
れたグランドアーチGAが地下水によって崩壊するのを
防止し、グランドアーチGAによる鉛直土圧軽減効果を
長期間維持する。 【解決手段】 カルバート10は、頂板11上に、その
長手方向に延びる中空緩衝体20を並べて敷設し、更に
その上にシート状フィルタ30を被せた状態で盛土地盤
中に埋設される。中空緩衝体20は、その側板部23が
上部盛土地盤Gの造成過程で座屈することによって、頂
板11への鉛直土圧を絶縁するグランドアーチGAを形
成するものである。また中空緩衝体20の天板部21に
は多数の小孔25が開設されており、上部盛土地盤G内
の過剰な地下水は、シート状フィルタ30からこの小孔
25を介して中空部24へ流入し、排水される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水路や道路等の用
途に使用される盛土下のカルバートに対する土圧を低減
するための技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カルバートは、用水、排水や水路のため
に道路や堤防等の盛土地盤中に埋設されるコンクリート
製の管渠である。図5に示すように、この種のカルバー
ト(ボックスカルバート)1は、図示の断面と直交する
方向に延びるものであって、現場打ちコンクリートもし
くはプレキャストコンクリートで施工され、盛土地盤G
中に埋設される。カルバート1上の盛土材による土被り
高さ、すなわちカルバート1の上に盛り立てられる上部
盛土地盤の造成高さが大きい場合は、前記カルバート1
の頂板1aに作用する土圧を軽減する目的で、従来、前
記頂板1a上に、例えば発泡スチロール等、所定の降伏
強度を有する可撓性材料からなる所要厚さの受圧板2を
敷設してから、盛土材の盛り立て作業を行っている。
【0003】発泡スチロール等からなる受圧板2は、第
一にその圧縮性によって、カルバート1の頂板1aに対
するマストン土圧を軽減する機能を有する。すなわち、
受圧板2を敷設しない場合、カルバート1の真上に位置
する盛土地盤の層厚はその周囲の盛土地盤の層厚より小
さいため、締め固めの際の圧密沈下量が少なくなり、そ
の結果、カルバート1の頂板1aに締め固め圧力による
大きなマストン土圧が作用することになるが、受圧板2
を敷設した場合はその圧縮変形によって、その真上の盛
土地盤の沈下が周辺地盤の圧密沈下に追随し、これによ
って前記マストン土圧を有効に吸収することができる。
【0004】また第二に、受圧板2は、上部盛土地盤G
へのグランドアーチ形成作用によって、カルバート1の
頂板1aへの鉛直土圧を軽減する機能を有する。すなわ
ちカルバート1の埋設工事においては、盛土材が所定の
撒き出し厚さずつ盛り立てられる度に順次転圧され締め
固められるが、カルバート1の上部盛土地盤Gによる上
載荷重Fが受圧板2の降伏応力を超えた時点で、前記受
圧板2が図6に一点鎖線で示す原形状態から圧縮方向に
急激に塑性変形されるので、前記上部盛土地盤G内に一
時的に空洞が生じ、地盤の応力再分配が起こり、図中破
線で示すように、前記頂板1aの幅方向両縁から立ち上
がった上側へ凸の地中不連続面からなるグランドアーチ
GAが形成される。したがって、上部盛土地盤Gの造成
高さによる上載荷重は、グランドアーチGAの外側の十
分に締め固められた地盤領域G’で支持されるようにな
り、カルバート1の頂板1aに作用する鉛直土圧が有効
に軽減されるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例におけるカ
ルバート埋設構造によれば、グランドアーチGAの健全
性が維持されている限り、このグランドアーチGAにお
いて上載荷重Fが絶縁され、カルバート1の頂板1aに
作用する鉛直土圧は増大しない。しかしながら、このよ
うなグランドアーチGAは、降雨等によって地盤中の地
下水位GWLがカルバート1の頂板1aより高くなる
と、この地下水の流れによってグランドアーチGAが崩
壊し、鉛直土圧の軽減効果が得られなくなる問題があ
る。したがってこのような場合は、水抜きボーリング等
による排水対策が必要であった。
【0006】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、カルバー
トの上部盛土地盤中に形成されるグランドアーチによっ
て、カルバートの頂板に対する鉛直土圧の軽減を図り、
この土圧軽減効果を長期間維持してその信頼性を向上さ
せることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するため、本発明に係るカルバートの埋設構造
によれば、盛土地盤中に埋設されたカルバートの頂板と
その上に盛り立てられた上部盛土地盤との間に金属から
なる中空緩衝体が介在され、この中空緩衝体は前記上部
盛土地盤の最終土被り高さによる上載荷重よりも座屈強
度が小さい側板部を有し、かつ上部に多数の小孔が開設
されてなるものである。
【0008】本発明において、カルバートの頂板上に敷
設される中空緩衝体は、その上に盛り立てられる上部盛
土地盤の最終高さによる上載荷重よりも側板部の座屈強
度が小さいことから、上部盛土地盤の盛り立て造成過程
で、カルバート上の上載荷重が前記座屈強度を超えて増
大することによって、その時点で中空緩衝体が前記側板
部の座屈によって急激にその高さを減少し、これによっ
て前記上部盛土地盤内にグランドアーチが形成される。
その後、更に前記上部盛土地盤を所要の高さまで盛り立
て造成して行くが、これに伴って更に増大する上載荷重
は前記グランドアーチにおいて絶縁されるので、カルバ
ートの頂板に作用する鉛直土圧が有効に軽減される。
【0009】中空緩衝体は、その上部壁面に開設された
多数の小孔及び中空部を介して、上部盛土地盤中の地下
水を排水する機能を持つ。そしてこの排水機能は、側板
部が座屈することによって中空緩衝体の中空部の断面積
が減少しても維持されるから、地下水の増大によって上
部盛土地盤が緩んでグランドアーチが崩れるのを防止す
ることができる。
【0010】また、本発明において一層好ましくは、中
空緩衝体には上部盛土地盤を盛り立てる前にシート状フ
ィルタを被せることによって、このシート状フィルタで
小孔の外側を覆う。このようにすれば、地下水と共に前
記上部盛土地盤の土砂が前記小孔から中空緩衝体の中空
部内へ流入して堆積するのを防止することができるた
め、良好な排水機能が維持される。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るカルバート
の埋設構造の好ましい一実施形態における盛土地盤造成
過程を示すものである。この図1において、参照符号1
0は断面略長方形又は正方形のコンクリート製管渠であ
るカルバート、20はこのカルバート10の頂板11上
にその幅方向に並んで三本敷設された中空緩衝体、30
はこの中空緩衝体20の上部を覆うように敷設された不
織布等からなるシート状フィルタである。
【0012】各中空緩衝体20は、金属、例えばアルミ
ニウムからなるものであって、図2に拡大して示すよう
に、上下に対向する天板部21及び底板部22と、その
幅方向両端間に連続形成された左右一対の側板部23,
23とを有し、これら天板部21、底板部22及び側板
部23によって、長手方向に延びる中空部24が形成さ
れている。天板部及び底板部22の幅Wは、カルバート
10の頂板11の幅のほぼ1/3であり、側板部23の
高さHに対して、W/H=1.3程度となっている。ま
た、天板部21には、適当な間隔の格子目状に配列した
多数の円形小孔25が開設されている。
【0013】天板部21の下面と側板部23,23の上
端部との間の隅部及び底板部22の上面と側板部23,
23の下端部との間の上下隅部には、内向きのV字形座
屈誘発溝26,27が形成され、側板部23,23の外
側面における中間の高さには、外向きのV字形座屈誘発
溝28が形成されている。
【0014】すなわち、中空緩衝体20に鉛直荷重が作
用すると、この鉛直荷重は側板部23においては、上下
の内向きV字形座屈誘発溝26,27による外側の薄肉
部26a,27aと、中間の外向きV字形座屈誘発溝2
8による内側の薄肉部28aとの間で側板部23を内側
へ倒す方向(V字形座屈誘発溝26,27,28を閉じ
る方向)の変形力として作用する。したがって、この変
形力によって前記薄肉部26a,27a,28aに集中
する屈曲応力がその降伏点に達した時点で、図3に示す
ように、側板部23は前記薄肉部26a,27a,28
aにおいて内側へ折れ込むように座屈するようになって
いる。なお、この時の座屈強度は、V字形座屈誘発溝2
6,27,28の深さによって、天板部21の上面から
盛土上面までの最終的な造成高さによる上載荷重よりも
小さく設定されている。
【0015】したがってこの実施形態においては、盛土
造成地における所定の位置に、コンクリートの現場打ち
によって、あるいは予め工場で図1に示す中空形状に成
形されたプレキャストコンクリート製品を配置し、これ
を長手方向(図示の断面と直交する方向)に連結して行
くことによって、カルバート10を施工する。このカル
バート10の施工後は、その両側に盛土材を撒き出して
転圧機により締め固めながら盛土地盤を造成して行く
が、カルバート10の頂板11の上側を盛土材によって
土被りさせる前に、この頂板11上に三本の中空緩衝体
20を並べて敷設し、更にその上にシート状フィルタ3
0を被せる。
【0016】シート状フィルタ30を敷設した後は、そ
の上を埋めるように盛土材を撒き出して転圧するといっ
た作業を繰り返すことによって、所定高さの盛土地盤を
造成して行く。このとき、中空緩衝体20の真上の地盤
は、この中空緩衝体20の側板部23,23が屈曲方向
へ適度に弾性変形すること、あるいは天板部21が適度
に撓むこと等によって、周辺の地盤に追随して沈下する
ことができ、これによって盛土の締め固めの際にカルバ
ート10の頂板11に作用するマストン土圧が有効に吸
収される。
【0017】中空緩衝体20に作用する上載荷重(鉛直
土圧)は、その上の造成高さに比例して増大して行く
が、この上載荷重が所定の大きさに達すると、先に述べ
たように側板部23,23がV字形座屈誘発溝26,2
7,28による薄肉部26a,27a,28aにおいて
内側へ折れ込むように座屈し、中空緩衝体20の高さH
が急激に減少する。したがって、図4に示すように、カ
ルバート10の頂板11の真上の上部盛土地盤G内に一
時的に空洞が生じ、地盤の応力再分配が起こることによ
って、前記頂板11の幅方向両縁から立ち上がった上側
へ凸の地中不連続面からなるグランドアーチGAが形成
される。したがって、その後更に高く上部盛土地盤Gを
盛り立てて行くことによって、前記上載荷重が増大して
も、この上載荷重はグランドアーチGAの外側の圧密領
域G1 で支持され、グランドアーチGAの内側の緩み領
域G2 に対する荷重が有効に絶縁されるので、カルバー
ト10の頂板11に作用する鉛直土圧が軽減される。
【0018】中空緩衝体20は、側板部23,23が座
屈した図3の状態においても、内部に中空部24が適当
な断面積で存在しており、この中空部24が排水路とし
て機能する。すなわち、降雨等による上部盛土地盤G内
の過剰な地下水は、中空緩衝体20の天板部21に開設
された多数の小孔25を介して中空部24内に流れ込
み、この中空部24を通って排水される。このため、過
剰な地下水によって上部盛土地盤Gが緩んでグランドア
ーチGAが崩れるようなことがなく、グランドアーチG
Aによる鉛直土圧絶縁機能の健全性が維持される。ま
た、中空緩衝体20に被せたシート状フィルタ30は、
小孔25へ流れ込む地下水を濾過するものであり、この
ため、中空部24内に土砂が流入して堆積することによ
る排水機能の低下が防止される。
【0019】なお、本発明は、図示の実施形態によって
限定されるものではない。例えば、中空緩衝体20の材
質は、耐錆性及び所要の強度を有するものであればアル
ミニウム以外の金属も採用可能である。また、シート状
フィルタ30は、小孔25が開設された面に予め一体的
に接着しておくこともできる。
【0020】
【発明の効果】本発明に係るカルバートの埋設構造によ
れば、カルバートの頂板上に敷設された中空緩衝体が、
その上に盛り立てられた上部盛土地盤中の地下水を排水
する機能を持つため、この中空緩衝体の座屈変形により
前記上部盛土地盤に形成されたグランドアーチが過剰な
地下水によって崩壊するのを有効に防止し、前記グラン
ドアーチによるカルバート頂板への土圧軽減効果を長期
にわたって維持することができる。このため、土圧軽減
効果の信頼性が向上して、カルバートの薄肉化を図るこ
とができ、カルバートの埋設施工が容易になると共に施
工コストの低減も期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカルバートの埋設構造の一実施形
態における盛土地盤造成過程を示す断面斜視図である。
【図2】上記実施形態における中空緩衝体の座屈前の状
態を拡大して示す断面斜視図である。
【図3】上記中空緩衝体の座屈状態を拡大して示す断面
斜視図である。
【図4】上記実施形態におけるグランドアーチの形成状
態を示す断面図である。
【図5】従来技術に係るカルバートの埋設構造を示す断
面図である。
【図6】上記従来技術によるグランドアーチの形成状態
を示す断面図である。
【符号の説明】
10 カルバート 11 頂板 20 中空緩衝体 21 天板部(上部壁面) 23 側板部 24 中空部 25 小孔 26〜28 V字形座屈誘発溝 30 シート状フィルタ G 盛土地盤 GA グランドアーチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 盛土地盤中に埋設されたカルバートの頂
    板とその上に盛り立てられた上部盛土地盤との間に金属
    からなる中空緩衝体が介在され、 この中空緩衝体は前記上部盛土地盤の最終土被り高さに
    よる上載荷重よりも座屈強度が小さい側板部を有し、か
    つ上部に多数の小孔が開設されてなることを特徴とする
    カルバートの埋設構造。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、 中空緩衝体の小孔の外側がシート状フィルタで覆われて
    なることを特徴とするカルバートの埋設構造。
JP8250893A 1996-09-03 1996-09-03 カルバートの埋設構造 Withdrawn JPH1077625A (ja)

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JP8250893A JPH1077625A (ja) 1996-09-03 1996-09-03 カルバートの埋設構造

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952986A (zh) * 2014-05-19 2014-07-30 中国地质大学(武汉) 一种减载式刚性涵洞结构
JP2015137500A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 鹿島建設株式会社 補強スラブの施工方法
CN106012876A (zh) * 2016-06-03 2016-10-12 重庆交通大学 一种曲线型铺底u型涵洞结构
CN117537168A (zh) * 2023-10-27 2024-02-09 深圳大学 减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构及其施工方法

Cited By (5)

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