(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土留め壁で区画された土留め空間の盤下げ掘削に合わせて、土留め支保工が順次架設され、前記土留め空間内に躯体コンクリートが構築される仮設土留め工の外気温低下時における地盤の凍上による応力増加に伴う土留め支保工の変状を防止する仮設土留め工における凍上防止方法であって、
前記躯体コンクリート周囲に養生シートを設け、該養生シートによって前記土留め空間内を躯体コンクリート養生空間と、その周囲の土留め空間とに区画し、夜間に地上開口を閉塞し、前記躯体コンクリート養生空間内をコンクリート養生温度に採暖するとともに、前記周囲の土留め空間内を凍結防止温度に採暖するようにしたことを特徴とする仮設土留め工における凍上防止方法。
【請求項２】
前記凍結防止温度として、前記周囲の土留め空間の気温が５℃程度となるように、前記採暖を行うことを特徴とする請求項１記載の仮設土留め工における凍上防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は仮設土留め工における凍上防止方法に係り、特に寒冷地における仮設土留め工や締切工の背面地盤に凍上が生じないようにし、凍上の影響から仮設支保工に過剰な応力が発生しないようにした仮設土留め工における凍上防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地において、冬期に砂質シルト、シルト、粘土等の粘性土地盤や粘性土と砂質土の互層地盤に土留め工や仮締切り工を施工する場合には掘削された空間部分に露出した土留め壁の背面地盤の凍結の可能性を考慮することが必要である。図４各図に示したように、土留め壁や仮締切り壁の施工では土留め壁に囲まれた内部空間の掘削進行に伴い、土留め壁と背面地盤が低温外気に曝されていく。たとえば図４（ａ）に示したように、冬期の工事において昼間作業にて１次掘削及び１段支保工（腹起し、切梁）５０が施工されると、今まで地中に位置していた土留め壁６０の背面位置の地盤６１は夜間の冷気に曝されることになる。このため地表面と土留め壁６０の背面とに新規凍結部分６２が広がる。このとき地盤凍結に伴う凍上により土圧が作用していた土留め壁６０には凍上力による背面荷重が作用し、１段切梁５１には凍上力による壁体変位分を負担する軸力が発生することになる（図４（ｂ）参照）。
【０００３】
同様に盤下げ掘削を進め、図４（ｃ）に示したように、２段支保工を施工した段階で夜間凍結が進むと、１段切梁５１は凍結増分により軸力が増加し、２段切梁５２には新たに凍結した背面地盤からの凍上力による影響による軸力が発生する（図４（ｄ）参照）。３段掘削以深においても同様にして盤下げが進行にするのに伴って背面地盤が凍上する際に深い範囲にまで凍上力が発生する（図４（ｅ）、（ｆ）参照）。この凍上力の大きさや範囲は掘削対象地盤の土質によって異なり、凍上率の大きさや施工地点の寒冷度の大きさ、埋戻しまでの施工期間の長さの違いにより異なる。また、凍上力に起因した地盤変状により土留め壁（仮締切り壁）、腹起し、切梁（又はアースアンカー）は確実に応力増加することが計測されている。なお、仮設土留め工は、その用途の相違により土留め工と仮締切り工とに分けて扱われるが、受働側からの水圧の存在を除けば、壁体はほぼ同様の挙動を示す。そこで、本明細書では「仮設土留め工」と表現してこの両者を包含したものとして扱う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この仮設土留め工の盤下げ掘削に伴って生じる背面地盤の凍上の影響は従来の土留め工・仮締切り工等に関する仮設設計基準では全く考慮されていなかった。これらの基準類で支保工に影響する温度に関して考慮している事項としては夏季に気温が上昇した場合に切梁が伸びて発生する温度軸力についてのみである。
【０００５】
これに対して水路等の本設構造物では設計基準でも凍上力が考慮されており、現実の問題として凍上による構造物の被害も報告されている。また、本設法面アンカーが斜面の凍上の影響を受け、引抜けてしまった事例も報告されている。
また、仮設土留め工においても、切梁支保工やグラウンドアンカーで土留め壁を堅固に支保するように設計しておくと、背面地盤の凍上の影響を直接受け、土留め壁の変状が生じ、土留め壁を支保する切梁が座屈したり、グラウンドアンカーが引抜けたりするおそれもある。
以上のことから、寒冷度の大きい地方で、冬期に、粘性土等の凍上性の大きい土を対象に土留め工や仮締切り工を設計、計画する場合には、たとえ仮設工事といえども凍上対策を考慮しておく必要があると判断した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、寒冷地において背面地盤の凍上の影響を支保工に及ぼさないようにした仮設土留め工における凍上防止方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は土留め壁で区画された土留め空間の盤下げ掘削に合わせて、土留め支保工が順次架設され、前記土留め空間内に躯体コンクリートが構築される仮設土留め工の外気温低下時における地盤の凍上による応力増加に伴う土留め支保工の変状を防止する仮設土留め工における凍上防止方法であって、前記躯体コンクリート周囲に養生シートを設け、該養生シートによって前記土留め空間内を躯体コンクリート養生空間と、その周囲の土留め空間とに区画し、夜間に地上開口を閉塞し、前記躯体コンクリート養生空間内をコンクリート養生温度に採暖するとともに、前記周囲の土留め空間内を凍結防止温度に採暖するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記凍結防止温度として、前記周囲の土留め空間の気温が５℃程度となるように、前記採暖を行うことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の仮設土留め工における凍上防止方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
本発明は冬期に十分気温が低下する地域で砂質シルト、シルト、粘土等の粘性土地盤や粘性土と砂質土の互層地盤に土留め工や仮締切り工を行う場合、土留め掘削の進行に伴って以下の手順で土留め支保工に凍上の影響が及ぶのを防止することを目的としている。
【００１１】
土留め掘削作業を行なう昼間には気温が高いこともあり、凍結はほとんど進行せず、作業休止中の夜間に主として進行する。そこで、夕方の作業終了時に土留め掘削された土留め空間の開口部に防寒養生シートを被せ、夜間は底部に設置されたジェットヒーター等の採暖機を用いて内部空間を採暖するようにした。
そして翌朝の作業開始時には開口部を覆っていた防寒養生シートを剥ぐとともに必要に応じて採暖を停止し、通常の掘削作業を行なうようにした。
【００１２】
図１は本発明の凍上防止方法を行った仮設土留め工の施工状態を示した施工フロー図である。図１（ａ）に示したように、昼間作業によって１次掘削を行い１段切梁を架設した状態で夜間に作業を停止する場合、図１（ｂ）に示したように土留め空間３天端の開口部に単管あるいは形鋼からなる仮設屋根材１０を組み、防寒養生シート１１で覆う。この防寒養生シート１１は通常の工事用の公知の養生シートを複数枚用いてもよいし、あるいは開口形状に合わせて１枚ものを製作してもよい。
さらに、底部２には採暖機１２が据え付けられている。この採暖機１２には既製のジェットヒーターが用いられている。このジェットヒーターの容量、台数は土留め空間３の容積に対応させて適宜設定することが好ましい。また、簡単な温度制御回路を設け、空間内の気温に応じて運転タイミングをコントロールするようにしてもよい。
【００１３】
翌朝、引き続き掘削作業を行う前に防寒養生シート１１を剥いで天端をオープンにするとともに、必要に応じて仮設屋根材１０を取り除いて２次掘削、２段支保工架設を行う（図１（ｃ）参照）。この掘削により土留め空間３が広がるので夜間採暖のために採暖すべき容積を検討しておき、必要に応じて採暖機１２の増設等を行う。凍結防止温度としての土留め空間３内の気温は５℃程度に設定することが好ましい。そして昼間作業の終了とともに、図１（ｄ）に示したように仮設屋根材１０を組み、防寒養生シート１１で開口部の天端を覆い、採暖機１２による内部空間の採暖を行う。これにより盤下げによって露出した土留め壁１の背面地盤４が凍結温度まで低下するのを防止することができる。
【００１４】
次に、土留め空間３内に橋脚等の塔部コンクリート５がすでに打設された場合の採暖方法について図２を参照して説明する。図２に示した土留め工では橋脚の基礎コンクリート６部分はすでに埋め戻されており、橋脚の塔部コンクリート５が打設された状態が示されている。同図に示したように、橋脚部分の周囲には図示しない枠組足場が構築されており、その周囲には寒中コンクリート養生用の養生シート１５が張り巡らされている。寒中コンクリートの養生は気温が１０〜２０℃程度まで上昇するように採暖することが好ましいが、土留め空間３内を上記温度まで上昇させると、土留め壁１の背面地盤４が急激に解凍してしまうおそれがある。場合によっては土留め壁１や支保工に不測の変状を生じる可能性がある。そこで、図２に示したように、採暖温度を躯体コンクリート養生空間７のための採暖と土留め空間３のための採暖の２段階の温度設定を行っている。土留め空間３に関しては以後の凍結の進行を抑えることができる凍結防止温度として５℃程度の気温を採暖温度とした。この土留め空間３内の採暖方法としては、前述のように独立した採暖機１２を設置する以外に、躯体コンクリート養生空間７の上部に連通開口８を設け、上部に設置した循環扇９（サイキュレータ）等により採暖するようにしてもよい。
【００１５】
図３は土留め空間３の採暖手段の変形例を示した模式説明図である。図３（ａ）は上述した循環扇９を用いた区画ごとの採暖の例を示した模式図である。同図に示したように、躯体コンクリート養生空間７の上部には暖気が集まるため、この暖気を連通開口８を介して土留め空間３側に送り込み、土留め空間３側の上部に設置されている循環扇９により土留め空間３の温度を高めることができる。
【００１６】
図３（ｂ）は土留め壁１に使用されている鋼矢板の表面にパネルヒーター２０を取り付け、鋼材の熱伝導を利用して土留め壁１の温度を高め、背面地盤４の凍結を防止するようにした例を示したものである。この場合、パネルヒーター２０を直に鋼矢板に取り付けるのではなく、熱伝導性の良い材質のマット等を介してマット全体を温めるようにして取り付けることが好ましい。
【００１７】
この他、仮設時の土留め支保工に対する凍上の影響を考慮した場合、以下の対策も可能である。仮設土留め工の規模、冬期の温度条件等の外的条件によっては以下の対策を上述の夜間採暖方法と併用したり、独自に採用することも可能である。
対策（１）：設計時にあらかじめ凍上力を考慮して腹起こし、切梁等の支保部材を設計する。
対策（２）：各段掘削ごとに架設する切梁やアンカー等の支保工の軸力を解放させるために取付状態やプレロードの計測管理を行う。すなわち、掘削直後は取付部を仮締め状態とし、遊びを多くとって凍上変位を吸収させ、夜間凍結が終了した翌日に取付部の本締めを行なう。また、切梁にロードセルを取付け、キリンジャッキやプレロードジャッキ、ロードセル等を用いた計測管理により本締め後に新たに作用する凍上力を判定し、ジャッキを緩めてこれを解放する等の対策を施す。
【００１８】
なお、対策（１）では夏期の施工に比べて支保部材のランクがアップすることが予想される。また、対策（２）では計測管理が付加作業として発生するが、凍結を利用して切梁等の支保部材のランクを下げられることもでき、有効な方法である。ただし、土留め壁１については凍上の影響を直接受けるので、土留め壁に関しては凍上力を考慮した設計が必要である。
【００１９】
【発明の効果】
従来、冬期に施工される仮設土留め工においては、従来設計基準ではふれられておらず、また影響を受けながらも何も対策は講じられていなかった。本発明によれば、土留め工や仮締切り工であっても事前に凍上力を考慮した設計や施工法を講じることができるようになった。この結果、凍上による土留め支保工の崩壊等の事故が未然に防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による仮設土留め工における凍上防止方法の一実施の態様としての作業手順を示したフローチャート。
【図２】一実施の形態として区画採暖の例を示した土留め工断面図。
【図３】採暖の他の実施の形態を示した土留め工断面図。
【図４】仮設土留め工における凍上現象のメカニズムを説明するために示した状態説明図。
【符号の説明】
１  土留め壁
３  土留め空間
７  躯体コンクリート養生空間
１１  防寒養生シート
１２  採暖機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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