(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太径芯材の周囲のクリアランス部をグラウトすることで，定着長の区間と当該芯材の頭部独楽型支圧版構造により発現する引張り補強の効果とともに，当該芯材頭部にプレストレスを載荷せずに独楽型支圧版で拘束することで地すべり滑動時に太径芯材が大きくたわみ，長方千鳥配置，または正方千鳥配置とすることで，このたわみ過程で地盤内に生じる移動層の変形抵抗力と芯材の曲げ耐力をたわみ補強の効果として補強力に加え，許容最大変形時における引張り補強の効果及びたわみ補強の効果の分担割合を図る設計にすることを特徴とする頭部に支圧版構造を有する太径芯材を利用した杭体変形を許容する斜群杭工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，太径芯材を利用することによるたわみ補強の効果，頭部支圧版構造を有することによる引張り補強の効果，さらにプレストレスを載荷しないことですべり面変位を移動層内の変形挙動に転換し，地盤と芯材の一体化効果を発現して緩みを生じた斜面全体の安定性向上を図る斜群杭工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地すべりを生じた斜面の末端部は，一般に本体の地すべり対策工事が完了した後も不安定な斜面状態を呈することが多い。不安定化した斜面は，背後からの土圧や地すべり推力を受け，受動破壊によるせん断帯が重層構造を形成するもの，本体地すべりの移動土塊がトップリングをともなう緩んだ岩盤露頭の急崖を成すもの，急傾斜部から供給された土砂が崖面脚部に被りの厚い崖錐斜面を形成するもの等，多種多様である。
【０００３】
また，降雨パターンが変化し，豪雨災害のリスクが増している近年，地すべり末端部におけるこうした不安定要素を残した斜面が，将来，崩壊または浸食されることで，概成したはずの地すべり本体が再び不安定化するリスクが高まっている。
【０００４】
しかしながら，こうした地すべり末端部の挙動に対して，将来起こり得る不安定化要素の排除を目的とした対策を計画することは，本体工事費に匹敵する事業量となる場合もあり，重要な保全対象が背後に控える場合を除き，特別に対策工が導入されることは少ない。
【０００５】
従来工法をこうした用途に適用する場合，幾つかの課題に直面する。まず，「杭工法」や「アンカー工法」は，大きな抑止力を列状に配置することで一体化した滑動体を停止に導くよう設計されており，安定化の対象が斜面全体に拡散する場合は適用が困難である。また，不安定化を生じる土層は基岩面に達して深く，移動層厚が最大３ｍを対象とする既存の「補強土工法」は,適用外となる。
【非特許文献１】「新版  地すべり鋼管杭設計要領」,社団法人日本地すべり学会監修、社団法人地すべり対策技術協会発行,2003年6月30日改訂新版第１刷）
【非特許文献２】「地盤工学会基準  グラウンドアンカー設計・施工基準，同解説JGS4101・2000）」,（地盤工学会編集、社団法人地盤工学会発行,平成12年3月30日）
【非特許文献３】「切土補強土工法設計・施工指針」,（日本道路公団監修、財団法人道路厚生会発行,平成16年6月  第５刷）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本体地すべりが活発に活動することで地すべり末端部に生じた，押し出され，孕んだ急勾配の不安定斜面は，一般に内的安定を確保すべき施工面積が広く，かつ地耐力が小さいため，大きな抑止力を局所的に配置することを設計の基本とする杭工やアンカー工では１本当たりの設計荷重を小さくせざるを得ない点から不経済となる。逆に，移動層厚が面的対応に有利性を有する補強土工法の適用を考えた場合は，移動層厚が５〜１０ｍとなって適用の範囲を超え，対応が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで，本発明の第１は，頭部に支圧版構造を有する太径芯材を利用した杭体変形を許容する斜群杭工法において，太径芯材の周囲のクリアランス部をグラウトすることで,定着長の区間と当該芯材の頭部に独楽型支圧版構造により発現する引張り補強の効果とともに,当該芯材頭部にプレストレスを載荷せずに独楽型支圧版で拘束することで地すべり滑動時に太径芯材が大きくたわみ,長方千鳥配置,または正方千鳥配置とすることで，このたわみ過程で地盤内に生じる移動層の変形抵抗力と太径芯材の曲げ耐力をたわみ補強の効果として補強力に加え,許容最大変形時における引張り補強の効果及びたわみ補強の効果の分担割合を図る設計にするものである。

【０００８】
また、本発明は，上記太径芯材の頭部にプレストレスを載荷しないようにするものである。
【０００９】
さらに，本発明は，地山変形量を考慮した解析に基づくたわみ補強力と引張補強力とからなる設計補強力を勘案して，補強材及び支圧版を長方千鳥または正方千鳥配置を選定するようにするものである。
【００１０】
そして，本発明は，緩みを生じた斜面に設置する際には独楽型支圧版を用いるようにするものである。

【発明の効果】
【００１１】
配置は不安定化した斜面全体の内的安定を確保すべく計画され，かつ芯材を大断面とすることで自然斜面を対象とする補強土工法としては大深度（深度１０ｍ程度まで）の地すべりを設計対象とすることを可能にした。また，斜杭構造とすることで，軸力成分の引留め・締付け効果を有効化し，補強力の強化を図った。さらに，軸力と曲げせん断抵抗力の発現割合を，応力−歪み関係と補強材の降伏基準から評価することで，芯材の撓みに伴う軸力，曲げせん断抵抗力の発現形態を考慮した補強力評価を実現した。
【００１２】
また，敢えてプレストレスを掛けず，補強効果発現に至るまでの間の芯材および地山の変形を許容する設計とすることで（移動層内芯材長の５％を上限），芯材の変形過程で生じる地山と芯材の一体化効果を発現し，補強材の打設間隔を最大４ｍまで拡大してコスト縮減を実現した。
【００１３】
また，千鳥配置を基本とする長方配置，正方配置を選択可能とし，斜面長／施工延長比に応じて補強効率の優れた配置を選定し，さらなるコスト縮減を実現した。
【００１４】
さらに，独楽型支圧版形状を採用することで，地耐力が小さな緩み斜面においても効率的に引張り補強を発現することを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の適用範囲は，自然斜面，人工斜面の区別を問わず，下記条件を満足する斜面に対して導入が可能となる。
（１）  緩み層厚３m以上，１０m以下
（２）  非粘性土斜面
（３）  背後に本体地すべりが存在したとしても，既に完全に活動を停止している。
（４）  杭頭変位を許容（移動層内杭長の５％程度）
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例を後述の段落「００３１」に示す「表１」および図面によって説明する。当該「表１」において，本発明は多様な形態を有する緩み斜面に対応すべく２タイプの仕様がある。
【００１７】
まず，地塊型のすべり変位が卓越する斜面においては，芯材の断面強度を高め，乗り越え，小ブロック化を生じない施工位置に数列のＧＣＰを配置する曲げせん断主体のＡタイプが有効である。
【００１８】
これに対し，泥濘化，流動化といった状況が顕著で小規模な斜面崩壊が多発する地区においては，引張り主体で地盤の一体化効果を誘導するＢタイプを採用することで，斜面全体に太径棒鋼を配置し，緩んだ斜面を締めて安定性を向上することができる。
【００１９】
また，部分的に極度に泥濘化が進行した箇所に対しては，増打ちを行うことで斜面状況に臨機応変に対応するものとする。
【００２０】
図１は，本発明の適用判定フローである。本発明は，太径芯材を利用することによるたわみ補強の効果，頭部支圧版構造を有することによる引張り補強の効果，さらに地盤と芯材の一体化効果に期待することで，緩みを生じた斜面全体の安定性向上を図る工法である。よって本工法の採用にあたっては，緩みの状態，土質，変動形態，基岩面の深さ（緩み層厚），ブロックの規模，斜面の向き，湧水状況，また背後に地すべり本体ブロックの存在が明らかな場合は，これの活動性についても検討を行い導入の可否，工法仕様について吟味することが肝要となる。
【００２１】
また，プレストレスを載荷しない工法であるため，本工法による補強力は地山の緩みが進行するのに伴い徐々に発揮されることとなる。このため，設計に期待する補強力が発揮されるまでには，相応の緩み変位を許容することとなる。よって，保全対象が緩み斜面に隣接する場合等では，本工法の適用を見合わせる判断が必要となる。
【００２２】
従来工法（地すべり対策工法であれば杭工，アンカー工，補強土工であれば地山補強土工の代表としてノンフレーム工法等）との使い分けは，緩み層厚が５mを上回り，かつ緩み斜面が小規模に崩壊・変形・浸食を繰り返す場合に，本工法の優位性が発揮され，斜面全体の内的安定を確保する総工費としてコスト縮減効果が高い。
【００２３】
図２は本発明の標準構造図「ＧＣＰ＝Geo Coat Piling（ジオコートパイル）」−Ａタイプ）である。１は本発明に係る芯材であり，当該芯材として鋼管１′を用いる仕様をＡタイプと呼び，直径φ＝１０１．６ｍｍ,肉厚t＝２５ｍｍ，定着長Ｌ＝３ｍ以上のものを用いる。また，芯材１に異形棒鋼１″を用いる仕様の場合は，Ｄ５１（直径＝５０．８ｍｍ）程度のものを使用する場合をＢタイプと呼ぶ。当該芯材の直径は５０〜１８６ｍｍの適当なものを選定する。２は注入孔付きヘッドキャップであり，芯材１に鋼管１′を用いる場合に，鋼管自体をグラウト材ｇの注入管として使用するため，先端面に設けると共に，これに注入孔２1を設けてある。
【００２４】
３は支圧版と芯材１となる鋼管１′を縁切りすべく設けた総ネジＰＣ鋼棒ゲビンデスターブであり，当該ゲビンデスターブと芯材１との結合は，鋼管１′とゲビンデスターブの場合は，図２及び図３のようにねじ込み式を可とし，鋼管１′の頭部である地表側端部側に中央ネジ加工されたキャップ９を取り付け，このネジ孔にゲビンデスターブ３をねじ込んでナット６′で固定してある。４はゲビンデスターブ３の長さの先端部位に装着する独楽型支圧版である。
上記のゲビンデスターブ３は，独楽型支圧版４と鋼管１′を縁切りするために設置してあるが，その「縁切り」とは，支圧版４に力が加わった際に地上部から芯材１の周囲のグラウトｇが破壊することを防止すべく両者４・１′の間に緩衝域を設けることを意味する。
【００２５】
次に，芯材１が異形ボルト１″とゲビンデスターブ３の場合は，カップラー継手１２を使用して連結する（図５）。
【００２６】
５は地表面Ｇから独楽型支圧版４に装着する頭部プレート，６はゲビンデスターブ３の先端に装着して頭部プレート５に固着するナット，７はオイルキャップ，８はオイルキャップ内に入れる防錆材である。上記移動層内の杭長Ｌ′の先端に連結するゲビンデスターブ３の長さは，当該移動層内の杭長の上部構造Ｌ″の長さに少なくとも頭部プレート５の厚さ及びナット６の高さを加えた寸法に設定してある。
タイプＡでは，定着長Ｌ及び移動層内杭長Ｌ′の区間における芯材周囲のクリアランス部はセメントミルクで閉塞され，芯材１とグラウトｇ，グラウトｇと削孔１０の壁との付着を実現する。
【００２７】
次に，タイプＢでは，芯材1が異形棒鋼１″となり，カップラー式継手１２を介して連結される。その頭部構造は芯材１となる異形棒鋼１″が独楽型支圧版４に直接連結される。さらに異形ボルトに沿わせて注入パイプ１１を設け，その注入パイプ１１を利用して，グラウトｇは，支圧版４の裏面まで充填実施される。
【００２８】
図４は具体的な設計の流れを示す。本発明の設計に当たっては，地盤条件，地下水の状態，周辺構造物などを十分考慮し，十分に安定が保たれ，かつ有害な変形を生じないように設計する必要がある。
【００２９】
まず，崩壊形態・すべりの想定を行うにおいては，地盤条件等から崩壊形態やすべり面を想定し，これに応じて補強材の補強効果を考慮して，極限釣り合い法により安定性の検討を行う。斜面の安定計算は，円弧すべり法，直線すべり法，非円弧すべり法，複合すべり法など，想定するすべりに応じた安定計算により行い，斜面安全率を検討する。
【００３０】
また，本発明は補強材と地盤の一体化を前提とする。したがって，想定通りに一体化が生じ，期待する補強力が発揮されるよう以下の点に留意する必要がある。まず，粘性土地盤はアーチアクションが生じにくく，地盤と補強材の一体化を期待することが難しい。一体化効果は移動層内杭長Ｌ′の下方３／４深度付近で強く発揮されることから，当該深度の移動層地盤が有する粘性度合いを確認するものとする。また，一体化により補強材の変形拘束効果が斜面に働くとき，補強領域内部において斜面が破壊することはない。よって，本発明では中抜けなどの内的安定検討は行なわなくてよい。
【００３１】
さらに必要抑止力の算定は，設計断面のすべり面上の釣り合いより求め，計画安全率を満足しなければならない。また設計断面荷重は，必要抑止力に荷重係数を乗じて定める。
【００３２】
次に現斜面の安定性，移動層厚，必要抑止力を考慮し，タイプ（Ａ，Ｂ）と芯材を選定する。移動層が厚いすべりに対してはＡタイプ（曲げせん断主体），そうでないすべりにはＢタイプ（引張主体）を検討する。
「表１」は，本発明の特徴及び型式を示す表である。
0005505959.tif 000002
【００３３】
さらに一体化の制御条件として，補強材間隔と支圧版の組合せを検討する。
（１）補強材間隔Ｂ，補強材角度θ
Ａタイプ（曲げせん断主体）
・補強材間隔Ｂ＝２．０〜４．０ｍの範囲とする。
・補強材角度θ＝０°〜３０°の範囲とする。
Ｂタイプ（引張主体）
・補強材間隔Ｂ＝１．０〜３．０ｍの範囲とする。
・引張補強を発揮させるため，補強材角度θ＝３０°〜４５°を基本とする。
（２）支圧版
Ａタイプ（曲げせん断主体）
・独楽（こま）型支圧版の場合，支圧版サイズ１．０ｍとする。
・独楽型以外の支圧版の場合，支圧版サイズ１．５ｍとする。
Ｂタイプ（引張主体）
・支圧版サイ１．０ｍを基本とする。
（３）配置
・千鳥配置とする。設計補強力および施工性を勘案し，長方配置，正方配置などから効率のすぐれた配置を選択する。
【００３４】
設計断面荷重を満足するように根入れ長を設定する。
【００３５】
補強力は，地山の変形後に初めて発生するものであり，地山の変形および補強材との相互作用により，補強力の値は変化する。本発明においては，地山変形量を考慮した解析に基づき，設計最大引抜き抵抗力Tmaxにより引張補強力を評価し，設計最大たわみ補強力ΣRmaxにより曲げせん断補強力を評価する。その上で，設計耐力Rudを算定し，設計断面荷重Rrdと比較照査を行い，補強材の終局限界状態に対する安全性照査を行う。
【００３６】
設計耐力に対応した変位量ySmaxを設計変形量とし，地山の想定最大変形量とする。施工中および施工後において，地山の変形量は設計変形量ySmax以内であることが求められる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明により，従来の地すべり対策工法や補強土工法の適用範囲に属さない地すべり末端部における緩み斜面の安定化を促進する工法が創出され，かつ中小規模の地すべりに対しても，変形を考慮した支持機構の導入によるコスト縮減効果が高い地すべり対策工法として，新たな工法の選択肢が生じた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】は，本発明の適用判定フローである。
【図２】は，芯材に鋼管を用いた本発明に係る構造図（ＧＣＰ−Ａタイプ）である。
【図３】は，鋼管頭部とゲビンデスターブの下端部と頭部の接続状態を示す拡大断面図である。
【図４】は，図２の先端を示す拡大断面図である。
【図５】は，芯材に異形鋼棒を用いた構造図（Ｂタイプ）である。
【図６】は，本発明の設計手順のフローである。
【符号の説明】
【００３９】
１……芯材（鋼管１′又は異形鋼棒１″）
２……注入孔付きヘッドキャップ
３……ゲビンデスターブ
４……独楽型支圧版
５……頭部プレート
６・６′……ナット
７……オイルキャップ
８……防錆材
９……接続キャップ
１０……削孔
１１……注入パイプ
１２……カップラー式継手
【図１】
0005505959.tif 000003
【図２】
0005505959.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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