JPS62291330A - らせん型補強材を使用した補強盛土工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、道路、鉄道、河川、宅地造成工事などにお
いて、盛土を形成するにあたり、地盤上に略鉛直方向に
壁面材を設置し、該壁面材の背面側に補強材を順次層状
に埋設しながら土層を形成し、土粒子と補強材との間の
摩擦力により盛土を補強する工法に使用する補強材及び
その補強材を使用した工法に係り、特に、補強材を従来
のものと異なる形状になし、補強効果をさらに高めるよ
うにしたらせん型補強材及びらせん型補強材を使用した
補強盛土工法に関するものである。

〔従来の技術〕

通常、道路建設などのために盛土を施工する場合におい
て、急な斜面上に施工する場合や盛土高が高くなる場合
には、盛土の安定性の面から法面長が非常に長くなり、
その結果、広い用地幅が必要となり、建設に係る費用が
高くなる傾向があった。

このため、従来コンクリート擁壁面材などによる土留工
法が用地幅を狭くするために採用されていたが、軟弱地
盤上の盛土においては、擁壁面材が破壊し易く、又支持
地盤までの基礎杭を必要とすることから、経済性、安全
性の両面から問題となっていた。

これに対し、帯状補強材を埋設しながら土層を形成し、
土粒子と帯状補強材との間の摩擦力により盛土を補強す
る工法（特公昭４４−２５１７４）が一般に知られてい
る。

この補強材を埋設しながら盛土を補強する工法は、元来
引張力に対しては殆ど抵抗しない土の中に引張力に対し
て高い抵抗力を示す補強材を順次層状に埋設すると、補
強材と土との間に働く摩擦力により盛土材が本来有して
いる剪断抵抗力にあたかも粘着力が加わったような材料
になることを利用している。

この工法における補強材については、土との間に充分な
摩擦抵抗が得られること、引張力に対し必要な強度を有
すること、品質が均一であり、信鎖性が高いこと、耐久
性があることなどが要求される。

（発明が解決しようとする問題点） じかしながら、前記工法（特公昭４４−２５１７４）で
使用される補強材は、帯状補強材やジオテキスタイルの
ようにいずれもその幅に比し厚みが非常に小さく平面的
で２次元的なものであり、土層に埋設されたこれらの補
強材と土との間に生じる摩擦力は、補強材の幅方向とな
る表裏面上に生じるのみであり、補強材の厚み方向とな
る補強材の左右両側面にはほとんど摩擦力が生ぜず、補
強材の埋設される土層が３次元的でありながら、充分に
その土層の３次元的特徴を活かした補強材による補強が
なされていなかった。

この場合、例えば筒体状の補強材を使用すれば、補強材
の左右両側面にも土との間に摩擦力を生じさせることが
可能であるが、補強材の周面には土庄による高い圧縮力
が常時作用しているため、この圧縮力に抵抗して変形し
ないだけの強度や剛性が要求され、その結果、補強材は
かなりの自重や剛性を有するものを使用しなければなら
なくなり、補強材の埋設作業を容易に行うことができな
くなるという問題点がある。しかも剛性が高いと盛土の
沈下などに伴う変形に追従できず、その結果、補強材が
破損したり、土との間に僅かな空隙を生じて摩擦力が小
さくなったりして、補強材として所期の効果を発揮でき
な（なるという問題点等がある。

この発明は、上記のような点に鑑み、従来の２次元的な
補強材よりも３次元的な補強材を使用する方がより効果
的であるとの認識に立脚し、３次元的な補強材としてら
せん型の形状を使用することにより、従来の２次元的な
帯状補強材などと同様な埋設作業性を有しながら、３次
元的剤強材としての機能を遺憾なく発揮して、補強効果
をさらに高めることのできるらせん型補強材及びらせん
型補強材を使用した補強盛土工法を提供しようとするも
のである６ 〔問題点を解決するための手段〕 以上の目的を達成するためにこの発明は、盛土を形成す
るにあたり、地盤上に略鉛直方向に壁面材を設置し、該
壁面材の背面側に補強材を順次層状に埋設しながら土層
を形成し、土粒子と補強材との間の摩擦力により盛土を
補強する工法に使用する補強材を、らせん型の形状とし
た構成の補強材からなる。

また、盛土を形成するにあたり、先ず地盤上に略鉛直方
向に壁面材を設置し、次に壁面材の背面にらせん型補強
材の一端を取付け、該らせん型補強材を壁面材の背面側
にその背面に対し略直角方向に敷設し、その後上記らせ
ん型補強材上に土砂をまき出してらせん型補強材を土砂
中に完全に埋設し、しかる後所定の土層厚に転圧し、こ
の工程を繰り返しながら盛土を形成するようにした構成
の工法からなる。

〔作用〕 以上のような構成を有するこの発明は次のように作用す
る。

すなわち、壁面材の背面側に順次層状に埋設されたらせ
ん型補強材は、土粒子との間で摩擦力が働き、盛土材が
本来有している剪断抵抗力にあたかも粘着力を加えるよ
うに作用する。

〔実施例〕

以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発明をより具
体的に説明する。

ここで、第１図は概略全体側面図、第２図は概略全体正
面図、第３図はらせん型補強材の斜視図、第４図（Ａ）
〜（Ｃ）は壁面材の背面図、側面図及び平面図、第５図
（Ａ）〜（Ｍ＞は施工法の概略工程図、第６図（Ａ）（
Ｂ）は他の実施例を示す概略全体正面図である。

図において、この工法で施工される盛土を構成する土壌
構造物は、地盤上に略鉛直に設置された壁面材１、該壁
面材１の背面側に埋設されたらせん型補強材２及びに盛
土土砂３から構成されている。

壁面材１は盛土の端部に略鉛直方向及び水平方向に亘っ
て複数隣接して設置されて擁壁を構成し、これにより、
盛土の法面の勾配を略直角にして、従来のような傾斜面
からなる長い法面を不要する役割を果たしている。

壁面材ｌは鉄筋コンクリート製ブロックより構成され、
その形状は方形状で、その上下左右の縁端には段差部が
形成され、この段差部により別体の壁面材との保合が円
滑にいくように考慮されている。なお、壁面材１の材質
を鉄筋コンクリートに代えてＩ製のものを使用してもよ
く、又縁端は段差部に代えて凹凸部としてもよい。

壁面材ｌの上下縁端には上下方向に連結孔４が各々２個
形成されている。連結孔４は上下に設置される各壁面材
１同士の相互連結のために用いられる棒状材５を埋め込
むために形成された孔である。そして、連結孔４内に埋
め込まれた棒状材５により、各壁面材１は左右及び前後
方向のズレが防止される。

らせん型補強材２は第３図に示すように、径の小さな棒
状材をらせん状に巻いて造られている。

棒状材の径並びにらせんの外径とそのピンチは、らせん
型補強材２が埋設される箇所の土質の状態や盛土の高さ
などの条件を考慮して決定される。

この場合、少なくともらせんの内部に±粒子が完全に充
填されるだけのらせんピッチの間隔が必要である。

らせん型補強材２は盛土土砂３中に埋設されて盛土土砂
３との間で引張力が作用するため、らせん型補強材２は
所定の引張力に対し必要な強度を存する材料、例えば金
属製、合成樹脂製などが使用される。この場合、耐久性
を高めるために、表面に亜鉛メブキを施したり、防蝕ペ
イントで被膜したり、合成樹脂などで被覆したりするこ
とはさらに好ましい。

らせん型補強材２はその端部２ａが壁面材１の背面１ａ
に取付けられるため、端部２ａは同一平面内の輪状に仕
上げられ、且つこの輪状の端部２ａは補強材２の軸芯方
向に対して垂直な面になるように仕上げられている。

壁面材ｌの背面１ａには、らせん型補強材２の端部２ａ
を取付けるだめの補強材取付は部６が設けられている。

補強材取付は部６は、アンカー６ａ、帯状押さえ仮６ｂ
及びナンド６ｃから構成され、このうちアンカー６ａは
その基端側か壁面材ｌ内に完全に埋め込まれて固定され
ている。又壁面材１の背面１ａから突出しているアンカ
ー６ａの先端側にはナラ）６ｃを螺合するための螺子が
切っである。

帯状押さえ仮６ｂの中央にはアンカー６ａの先端側が貫
通する穴が穿設されている。帯状押さえ仮６ｂの穴の中
心から両端までの長さは、少なくともらせん型補強材２
のらせんの外径より大となっている。

補強材取付は部６は、壁面材１の背面１ａと帯状押さえ
仮６ｂとの間にらせん型補強材２の端部２ａを挟むこと
で、らせん型補強材２を壁面イ！１の背面１ａに取付け
ている。この場合において、補強材取付は部６に取付け
られたらせん型補強材２は、壁面材１の背面１ａ及び帯
状押さえ仮６ｂと平行な平面内で遊動することができる
ように取付けられ、これにより、補強材取付は部６に曲
げモーメント、捻じりモーメント又は剪断力が生しるの
回避でき、補強材取付は部６の破ｔＤ原因を未然に取り
除くことができる。

つぎに第５図＜Ａ）〜（Ｍ）を参照しながら施工法の工
程について説明する。

先ず、地盤上の壁面材１の設置箇所において、基礎底面
を整地し、基礎栗石、基礎コンクリートなどにより基礎
を形成する。基礎面は水平に施工する。基礎コンクリー
トには、あらかしめ差し筋などを適当な間隔で埋め込ん
置く。（第５図（八）参照） 次に、擁壁の最下段となる壁面材１を上記基礎の上に横
方向に連接して設置する。壁面材１は鉛直方向つまり水
平な基礎面に対し垂直に設置する。

この場合、壁面材１の下縁に形成された連結孔４内に上
記差し筋を差し込んで設置する。この差し筋により、壁
面材１は所定の設置場所に正確に取付けられる。また、
壁面材１を連接して設置する場合には、隣接する各壁面
材１．１同士の連接箇所に隙間が生じないように施工す
る。（第５図（Ｂ）参照） 擁壁の最下段となる壁面材１の全てを基礎上に連接して
設置した後に、壁面材１の背面１ａ側に、盛土土砂３の
高さが例えば４０ｃｍになるまでまき出して敷なら丁、
（第５図（Ｃ）参照）その後、転圧機を使用して盛土土
砂３の表面を均一に転圧する。例えば盛土土砂３の高さ
が４０ｃｍから３０ｃｍになるまで転圧する。（第５図
（Ｄ）参照） 次に、転圧された盛土土砂３の表面に必要個数のらせん
型補強材２を各々敷設する。敷設作業は各らセん型補強
材２の芯方向が壁面材１に対し垂直になるように行う。

この敷設作業に並行して、らせん型補強材２の端部２ａ
を壁面材ｌの背面１ａに取付ける。（第５図（Ｅ）参照
） 取付は作業は、補強材取付は部６のアンカー６ａの先端
側に端部２ａの輪状の内部が入るように取付け、その外
側から帯状押さえ板６ｂをアンカー６ａの先端側に嵌合
し、最後にナツト６ｃをアンカー６ａの先端側に螺合し
て完了する。これにより、らせん型補強材２の端部２ａ
は壁面材１の背面１ａと帯状押さえ板６ｂとで前後から
挟持されて、壁面材ｌの背面１ａに取付けられる。

最下段のらせん型補強材２を敷設した後、盛土土砂３を
らせん型補強材２の内部及び上部にまき出して、らせん
型補強材２を完全に盛土土砂３中に埋設する。（第５図
（Ｆ）参照） その後、転圧機を使用して盛土土砂３の表面を均一に転
圧する。例えば盛土土砂３の高さが４０Ｃ１１から３０
ｃｍになるまで転圧する。（第５図（Ｇ）参照） 以下、上述と同様の施工工程を繰り返して、二段目のら
せん型補強材２を盛土土砂３中に埋設する。（第５図（
Ｈ）〜（Ｌ）参照） 最下段の壁面材１の高さまで盛土面を形成した後は、二
段目の壁面材１を最下段の壁面材１の上方に垂直に取付
ける。二段目の壁面材ｌは第２図に示すように、壁面材
１の右半部と左半部は最下段の別々の壁面材ｌの上方に
取付ける。取付けに際し、あらしめ最下段の壁面材ｌの
上縁に形成された連結孔４に棒状材５の下半部を埋め込
ん置く。

そして、この棒状材５の上手部を二段目の壁面材ｌの下
縁に形成された連結孔４内に差し込んで、最下段の壁面
材１の上方に二段目の壁面材１を千鳥状に設置する。こ
の場合、二段目の隣接する各壁面材１．１同士の連接箇
所に隙間が生しないように施工する。（第５図（Ｍ）参
照） 以下、上述と同様の施工工程を繰り返して、盛土を構築
する。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな（
、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし
得ることは勿論である。例えば、壁面材１が第６図（八
）　（Ｂ）のように上下方向又は水平方向に長いものに
も適用できる。

〔実験例〕

以下、この発明に係るらせん型補強材と従来の帯状補強
材を比較した実験例を説明する。

−実験例１　（静的実験）− （１）実験方法 ■実験装置 実験に用いた補強土擁壁模型は、高さ３０ｃｍ、輻′？
０ｃＩ１１．奥１〒き２０ｃｍの木製の箱である。側面
と背面を固定し、擁壁部を可動とした。

■補強材 帯状補強材とらせん型補強材（直径２ＣＩ１％針金直径
２ｍｍ）の長さはいずれも１７ｃｍとし、表面積はこれ
による効果を調べるため２８．６ｃｆＡと４５．７ｃａ
ｌの２種類を用いた。

■盛土材 盛土材として、砂質土（豊浦標準砂）と粘性土（長崎市
奥山地区で保取）を用いた。これは盛土材の種類による
効果の違いを調べるためである。

粘性土の土質特性を表−１に示す。

表−１盛土材（粘性土）の土質特性 ■実験手順 実験模型に詰める全盛土重量の１八を１層分重量とする
。下から順に盛土材を１層分入れ、締め固め後に補強材
を敷設する。この手順で盛土材、補強材を交互に設置し
て補強土擁壁模型を構築いた。但し補強材は中央部のみ
に正面から見て補強材間隔が１０ｃｍになるように正方
形に配置した。

この模型を載置装置（ＣＢＲ試験装置）に設置して、補
強材がある中央部表面に鉄板を介して圧縮荷重を加えた
。載荷方法は、ひずみ速度１　ｍｓ＋／ｍｉｎのひずみ
制御方式である。これによる荷重と擁壁部の水平変位を
測定したが、水平変位は擁壁部の上端および下端から１
Ｃ１１の所に取り付けたダイヤルゲージの読み取り値の
平均とする。この方法で最大荷重が現われるか上端変位
が３０１Ｉ１１になるまで載荷を行なった。

■実験内容 補強材形状の違い、補強材木数の違いおよび盛土材の違
いによるそれぞれの効果を調べるために、各設定条件下
で実験を行なった。

（２）実験結果と考察 ■補強材の形状による違い 第７図及び第８図に実験結果の一例を示す。同様に各設
定条件下での実験結果をまとめたものが表−２である。

この表から水平変位１０ｎ＋＋ｓまでの最大荷重を補強
材の形状の違いにより比較してみれば、いずれの場合に
おいてもらせん型補強材の方が大きいことが分かる。ま
た、第７図及び第８図から同一荷重に対してはらせん型
補強材の方が水平変位が小さいことも明らかである。こ
れらのことから帯状補強材に比べてらせん型補強材の方
が補強効果が優れていると言える。これはらせん型補強
材の場合には３次元的な形状のため帯状補強材以上に土
粒子との１１擦が期待され、また補強材内部に土粒子が
充填され補強材が見かけ上棒状のようになって土と補強
材がより一体化するためと考えられる。さらに帯状補強
材と違ってらせん型補強材の側方にも摩擦効果が期待で
きることから、左右方向の土とも強く一体化できること
が特徴である。

表−２実験内容および結果 ■補強材本数の違いよる比較 補強材本数を９本に増すと両補強材とも最大荷重は増加
するが、特に砂質土の場合らせん型補強材でユまその増
加量が大きくなった。これは、らせん型補強材の形状ゆ
えに補強材周囲に伝達される￥擦の影響する面積が格段
に大きくなり、土と補強材がより一体化したためを考え
られる。

■盛土材の違いによる比較 盛土材として粘性土を用いた場合にも、らせん型補強材
の方が概して大きなまで耐えろことが分かった。したが
って、らせん型補強材の補強効果を十分に発揮できるよ
うに注意して用いるなら、現在使用されている盛土材の
規格の枠を広げることが可能になると思われる。

一実験例２　（動的実験）− （１）実験方法 ■実験装置 第９図に示すように、補強土擁壁は高さ１１　＝３００
ＩＩＩ、幅ｆｚ＝２８ｃｍ、奥行きＮｓ＝２０ｃｍの容
積を持ち、側面がアクリル板（１ｃｍ角の目盛り付き）
で、その他の部分は木製である。擁壁部分には厚さ１．
５　ｃｍの木板を使用した。なお、Ｘ、＝２５ｃｍであ
る。

■補強材 静的実験で用いた帯状補強材とらせん型補強材を使用し
た。補強材の長さはいずれも１７ｃｆｆｉとし、表面積
はこれによる効果を調べるため２８．６．Ｊｌと４５．
７ｃｄの２種類を用いた。

■裏込め土 裏込め土として、砂質土（豊浦標準砂）と粘性±（長崎
市奥山地区で採取）を用いた。これは裏込め土の種類に
よる効果を調べるためである。

■実験内容 実験模型に詰める全署込め土重量の１八を１層分重量と
する。下から順に裏込め土を１層分入れ、締め固め後に
補強材を敷設する。この手順で裏込め土、補強材を交互
に設置して補強土を構築いた。

これを振動台上で正弦波により加振し破壊させた。

補強材の違い、裏込め土の違い、補Ｃｊ！材木数の違い
および補強材表面積の違いによるそれぞれの効果と裏込
め上玉の載荷による影響について調べた。

また、それぞれの実験における破壊状況を見るために、
裏込め土表面の沈下と擁壁の水平変位をビデオカメラに
より測定した。

■破壊基準 裏込め土表面の沈下と擁壁部分の水平変位が急増した時
点を破壊時と見なして、そのときの加振時間を加振加速
度を測定した。

（２）実験結果と考察 ■補強材の違いによる効果 裏込め土に砂質土を用いた場合について破壊時の加振加
速度で比較する。第１Ｏ図と第１１図から明らかなよう
に帯状補強材のとき４０１．８ガル（４５秒のとき）、
らせん型補強材のとき５１９．４ガル（６９秒のとき）
である。また粘性土を用いた場合については、第１２図
と第１３図から帯状補強材のとき４１１．６ガル（４２
秒のとき）、らせん型補強材のとき５６８．４ガル（６
０秒のとき）である。これらの結果から、裏込め土を砂
質土および粘性土にした場合のいずれも、らせん型補強
材を使用した方が帯状補強材を用いた場合より破壊に達
するまでの時間、加速度ともに上まわることが分かる。

これは、らせん型補強材の場合には、補強材の内部に土
が充填され帯状補強材に比べて土と補強材とが一体化下
ることによると考えられる。

■裏込め土の違いによる効果 それぞれの補強材における破壊時の加振加速度を裏込め
土の違いにより比較する。第１０図と第１２図および第
１１図と第１３図から、帯状補強材を用いた場合裏込め
土による差はほとんどないが、らせん型補強材を用いた
場合には粘性土のときが砂質土を用いた場合には粘性土
のときが砂質土を用いたときより少し大きい加速度まで
耐えることが明らかである。粘性土は粘着力を有するが
砂質土に比べ間隙が多かったことでこのようになったと
思われる。

■破壊状況 裏込め土による差はほとんどなく、補強材の違いによっ
て破壊の状況が異なった。帯状補強材を使用した場合、
上段の補強材が下段より早く土との摩擦が失くなり擁壁
が倒壊した。これに対して、ら−仕ん型補強材を使用し
た場合には、′４強材と土とが一体化して擁壁が全体的
に前面にせり出してくるが倒壊することはなかった。

〔発明の効果〕

以上の記載より明らかなようにこの発明によれば、以下
のような効果を有する。

（１）らせん型補強材は３次元的な形状のため、土粒子
との摩擦を生しる面の方向も変化しており、帯状）１１
ｉ強材補強材などの平面的で２次元的なもの以上に土粒
子との摩擦が期待でき、従来の帯状補強材などに比し、
さらに高い補強効果が期待できる。

（２）らせん型であるので、従来の帯状補強材などの平
面的なものと異なり、補強材の左右両側面でも盛土との
間で摩擦力を生しさせることができ、従来利用すること
のできなかった補強材の左右両側面の土圧も有効に活用
することができ、従来の帯状補強材などに比し、さらに
高い補強効果が期待できる。

（３）らせん型補強材の内部に土粒子が充填され、補強
材が見かけ上棒状のようになって、盛土と補強材がより
一体化することが期待でき、従来の帯状補強材などに比
し、さらに高い補強効果が期待できる。

（４）３次元方向に自在に変形できるので、盛土の変形
にも充分に遺従でき、土粒子との間に空隙を生じること
もなく、盛土との間で所定の摩擦力を引き続き維持させ
、補強材としての機能を充分に発揮させることができる
。

（５）上述の優れた効果を有するにも係らず、らせん型
補強材の埋設作業は帯状補強材などを使用した場合と同
様の作業能率で行うことができ、らせん型補強材の埋設
作業性が劣るということはない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明に係るろせん型補強材及びら
せん型補強材を使用した補強盛土工法の実施例を示すも
のであって、第１図は概略全体側面図、第２図は概略全
体正面図、第３図はらせん型補強材の斜視図、第４図（
Ａ）〜（Ｃ）は壁面材の背面図、側面図及び平面図、第
５図（Ａ）〜（Ｍ）は施工法の概略工程図、第６図（Ａ
）（Ｂ）は他の実施例を示す概略全体正面図である。 第７図及び第８図は実験例１の実験結果の一例を示す図
、第９図は実験例１１．２の実験模型の斜視図、第１Ｏ
図〜第１３図は実験例２の実験結果を示す図である。 〔符号の説明〕 １；壁面材　　　　　　１ａ：背面 ２：らせん型補強材　　２ａ；端部 ３：盛土土砂　　　　　４：連結孔 ５：棒状材　　　　　　６：補強材取付は部６ａ：アン
カー　　　　６ｂ：帯状押さえ板６Ｃ；ナツト 特許出願人　　有限会社杉山建設 技術］ンサルタント 特許出願人　　広研興業株式会社 代理人　弁理士　　　原　崎　　正 第１図 １ａ２３ 第２図 第３図 ２８’ 第４図 （Ａ）　　　　　　　　　（Ｅｌ） 〜゛°−と 第５図 第６図 （Ｅ３） ！ｌ！荷ｊｌｔＰ（Ｋｇｆ） −　　　　　　　　リ　　　　　　　ωロ　　　　　　
ロ　　　　　　０ 己 ！！荷ｍＰ（Ｋｇｆ） 第１０図 （砂質土、帯状ａ強材１表面積２８．６ｃｍ２の４合）
第１２図 （粘性土、帯状１４強材１表面積２８．６ｃｍ２の４合
）第１１図 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）盛土を形成するにあたり、地盤上に略鉛直方向に
   壁面材を設置し、該壁面材の背面側に補強材を順次層状
   に埋設しながら土層を形成し、土粒子と補強材との間の
   摩擦力により盛土を補強する工法に使用する補強材を、
   らせん型の形状としたことを特徴とするらせん型補強材
   。
2. （２）盛土を形成するにあたり、先ず地盤上に略鉛直方
   向に壁面材を設置し、次に壁面材の背面にらせん型補強
   材の一端を取付け、該らせん型補強材を壁面材の背面側
   にその背面に対し略直角方向に敷設し、その後上記らせ
   ん型補強材上に土砂をまき出してらせん型補強材を土砂
   中に完全に埋設し、しかる後所定の土層厚に転圧し、こ
   の工程を繰り返しながら盛土を形成するようにしたこと
   を特徴とする補強盛土工法。