(57)【要約】【課題】  盛土の補強効果を高め、盛土の変形を抑制し、盛土の安定化を図る。【解決手段】  盛土１の両側に当該盛土１を挟むように略鉛直方向に地中壁２が設けられた盛土１の補強構造であって、前記両側の地中壁２間に略水平方向を向くように打設され、両端が前記両地中壁２に連結された水平部材１１と、各側の前記地中壁２に対応して設けられ、前記盛土１の内側に向けて斜め下方に打設された複数の杭部材１２とからなる補強部材群２１を備える。盛土１に発生する応力を多方向に分散させて受けることができるので、盛土１の補強効果を高めることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
盛土の両側に当該盛土を挟むように略鉛直方向に地中壁が設けられた盛土の補強構造であって、
前記両側の地中壁間に略水平方向を向くように打設され、両端が前記両地中壁に連結された水平部材と、各側の前記地中壁に対応して設けられ、前記盛土の内側に向けて斜め下方に打設された複数の杭部材とからなる補強部材群を備えることを特徴とする盛土の補強構造。
【請求項２】
前記補強部材群は、前記盛土の長手方向に所定の間隔毎に複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の盛土の補強構造。
【請求項３】
前記各杭部材は、頭部が各側の前記地中壁に回動可能に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛土の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盛土の補強構造に関し、特に、杭を用いた盛土の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図８〜図１２に示すように、道路や鉄道等を通すために造成された盛土を補強する各種の構造が提案されている。これらの補強構造は、高速道路等の道路や鉄道等を通すために海岸線に沿って造成され、海側及び陸側に鋼矢板２ａ、２ｂがそれぞれ設置された盛土１を補強するための補強構造である。以下、各補強構造について簡単に説明する。
【０００３】
図８に示す補強構造は、盛土１の海側の鋼矢板２ａの側面から盛土１に向けて斜め下方にグラウンドアンカー４０を打設することにより、鋼矢板２ａが海側に変形するのを防止し、盛土１の安定化を図るように構成したものである。
【０００４】
また、図９及び図１０に示す補強構造は、盛土１に対して、セメント混合等によって壁体４１を格子状に構築することにより地盤改良を行い、盛土１の強度増加を図るように構成したものである。
【０００５】
さらに、図１１及び図１２に示す補強構造は、盛土１に対して、セメント混合やサンドコンパクションパイル等によって複数の柱状体４２を点在するように構築することにより地盤改良を行い、盛土１の強度増加を図るように構成したものである。
【０００６】
ところで、図８示す補強構造は、グラウンドアンカー４０としての機能を発揮させるためには、グラウンドアンカー４０に常に所定の緊張力を与えておく必要があるが、地盤の弱い箇所では、次第に緊張力が低下したり、緊張力にばらつきが生じてくるため、緊張力の維持管理に費用と手間がかかる。
【０００７】
また、海岸部等のように盛土１に海水が作用する環境下では、緊張下にあるグラウンドアンカー４０が水素を吸収することにより水素脆性を起こし、強度が低下したり、破壊したりする問題が生じる。
【０００８】
また、図９、図１０に示す補強構造、及び図１１、図１２に示す補強構造は、何れも盛土１の直上から施工する必要があるため、盛土１を道路として利用している場合には、道路を利用しながらの施工ができない。このため、車両等の通行を規制したり、う回路を設置する等の対策が必要になるが、都心部等では、車両等の通行の規制による交通網への影響、う回路の設置が難しい等の問題が生じる。
【０００９】
上記のような問題に対処するために、本願発明者等は、先に盛土の補強工法に関する発明を特許文献１に提案している。この工法は、盛土に、杭を略鉛直方向に打設するとともに、その近傍に杭を斜め方向に打設し、略鉛直方向の杭の頭部と斜め方向の杭の頭部とを結合して補強杭群を構成し、この補強杭群を盛土の両側面の少なくとも１箇所に設け、両側面の対向する両補強杭群に対応するように、盛土に、杭を略水平方向に打設し、略水平方向の杭の両端部と両補強杭群の略鉛直方向の杭の頭部と斜め方向の杭の頭部とを結合するように構成したものである。
【００１０】
このような工法にあっては、グラウンドアンカー４０を用いた補強構造のように、維持管理に多大な費用と手間がかかるようなことはない。また、海岸部等のように盛土１に海水が作用する環境下でも水素脆性を起こすようなことはない。さらに、車両等の通行を許容した状態で施工することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１１７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来の補強構造に対して、盛土の補強効果を更に高めることができる盛土の補強構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、盛土の両側に当該盛土を挟むように略鉛直方向に地中壁が設けられた盛土の補強構造であって、前記両側の地中壁間に略水平方向を向くように打設され、両端が前記両地中壁に連結された水平部材と、各側の前記地中壁に対応して設けられ、前記盛土の内側に向けて斜め下方に打設された複数の杭部材とからなる補強部材群を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の盛土の補強構造によれば、一方の地中壁の一方向への動きに他方の地中壁を水平部材を介して連動させることができるので、盛土に発生する応力を盛土の両側の杭部材に分散させて受けることができる。
また、地中壁は、横方向に連続して延びているので、盛土に各種の荷重が作用した場合に、その荷重による土圧を各地中壁の全面で受けて、水平部材を介して各側の地中壁に対応して設けられた杭部材に伝達させて分散させることができる。
従って、水平部材と杭部材とによって盛土を補強した場合に比べて、より効果的に盛土の変形を抑制して盛土の安定化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記補強部材群は、前記盛土の長手方向に所定の間隔毎に複数箇所に設けられていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の盛土の補強構造によれば、盛土に発生する応力を、各補強部材群に分散させて受けることができる。また、盛土に局所的な応力が発生した場合に、その応力を全体の補強部材群に分散させて受けることができる。
【００１７】
また、本発明において、前記各杭部材は、頭部が各側の前記地中壁に回動可能に連結されていることとしてもよい。
【００１８】
本発明の盛土の補強構造によれば、各杭部材に曲げモーメントが発生した場合に、各杭部材の頭部が各側の地中壁に対して回動することにより、各杭部材から各側の地中壁に曲げモーメントが伝達するのを防止して、各側の地中壁が損傷するのを防止できると共に、各杭部材の頭部における曲げモーメントの発生を抑制できるので、より経済的な補強方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、本発明の盛土の補強構造によれば、水平部材と杭部材とによって盛土を補強した場合に比べて、盛土の補強効果を更に高めることができ、盛土の変形を抑制して、盛土の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による盛土の補強構造の実施の形態を示した概略断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１及び図２の盛土の補強構造の力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図４】図１及び図２の盛土の補強構造の力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図５】本発明による盛土の補強構造の変形例を示した概略断面図である。
【図６】本発明による盛土の補強構造の変形例を示した概略断面図である。
【図７】本発明による盛土の補強構造の変形例を示した部分拡大断面図である。
【図８】従来の盛土の補強構造の一例を示した概略断面図である。
【図９】従来の盛土の補強構造の他の例を示した概略断面図である。
【図１０】図１０の平面図である。
【図１１】従来の盛土の補強構造の他の例を示した概略断面図である。
【図１２】図１１の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図２には、本発明による盛土の補強構造の実施の形態が示されている。この盛土の補強構造は、高速道路等の道路７を通すために海岸線に沿って基礎地盤４の上部に土砂等を盛り上げて造成された盛土１の補強に適用したものである。本実施形態では、盛土１には、海側及び陸側に地中壁としての鋼矢板２（海側鋼矢板２ａ及び陸側鋼矢板２ｂ）がそれぞれ設置され、両鋼矢板２が健全で所定の機械的性質を有するものとし、鋼矢板２を利用して補強構造を構築している。
【００２２】
なお、以下の説明において、盛土１の長手方向とは、図１の紙面に直交する方向とする。
【００２３】
本実施の形態の盛土の補強構造は、鋼矢板２の上部間に略水平方向を向くように盛土１内に打設され、両端がそれぞれ鋼矢板２に連結された複数の水平部材１１と、鋼矢板２の上部に設けられ、盛土１の内側に向けて斜め下方に打設された複数の杭部材１２とを備えている。なお、図１、図２における符号６は捨石等からなる護岸である。
【００２４】
各水平部材１１の両端部と、複数の杭部材１２の頭部とは、鋼矢板２において結合され、水平部材１１のその両端部に結合された複数の杭部材１２と水平部材１１とによって補強部材群２１が構成される。補強部材群２１は、盛土１の長手方向に所定の間隔ごとに複数箇所に設けられる。
【００２５】
水平部材１１及び各杭部材１２は、引張荷重及び圧縮荷重に抵抗可能な強度を有する材料、具体的には、地震に伴う水平方向の慣性力等の水平荷重や、車両による活荷重や地震に伴う鉛直方向の慣性力等の鉛直荷重に対して抵抗可能な強度を有し、かつ所定の曲げ剛性を有する材料から構成される。本実施の形態においては、水平部材１１及び各杭部材１２を丸形鋼管により構成し、その内部、及び外周面と盛土１との隙間にグラウトを充填して、盛土１に定着している。
【００２６】
水平部材１１の両端部と複数の杭部材１２の頭部との間を結合するには、公知の各種の連結手段を用いることができ、例えば、特許文献１（特開２０１１−１１７２４９号公報）に記載された連結具を用いることができる。
【００２７】
上記連結具は、水平部材１１の端部、及び杭部材１２の頭部を挿入させる取付部と、取付部間を連結する連結板とを備えたものである。この連結具の取付部に水平部材１１の端部及び杭部材１２の頭部を挿入して溶接等によって連結し、連結具を各鋼矢板２に溶接等によって接合することにより、水平部材１１の両端部と複数の杭部材１２の頭部との間を結合することができる。
【００２８】
次に、上記のように構成した本実施の形態の補強構造の補強のメカニズムについて図３及び図４を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、地震に伴う水平方向の慣性力等の水平荷重に対しては、図３に示すように、盛土１の両側の鋼矢板２間が水平部材１１で連結され、水平部材１１の端部と各杭部材１２の頭部との間が結合されていることにより、各杭部材１２及び水平部材１１に作用する力を結合部Ａに集中させることができ、この力を水平部材１１を介して対向する反対側の結合部Ａに伝達させ、反対側の各杭部材１２に分散させることができる。
【００３０】
例えば、図３に示すように、同図における左向きの慣性力が作用した場合には、盛土１の鋼矢板２ｂ側の部分に引張力が作用し、鋼矢板２ａ側の部分に圧縮力が作用することになるが、これらの荷重を盛土１両側の各杭部材１２、及び水平部材１１で支持することができるので、盛土１の変形を抑制することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、車両による活荷重、地震に伴う鉛直方向の慣性力等の鉛直下向きの荷重が作用した場合には、各杭部材１２に圧縮抵抗力及びせん断抵抗力が発生することにより、盛土１の内部に大きな圧縮力及びせん断力が作用するのを防止できる。同様に、盛土１に鉛直上向きの荷重が作用した場合には、各杭部材１２に引張抵抗力及びせん断抵抗力が発生することにより、盛土１の内部に大きな引張力及びせん断力が作用するのを防止できる。
【００３２】
上記のように構成した本実施の形態の盛土の補強構造にあっては、水平部材１１と杭部材１２とからなる複数の補強部材群２１によって盛土１を補強するように構成したので、盛土１の直上から施工する必要がなくなる。従って、上部を道路として利用している盛土１に対して、車両等の通行を許容した状態で施工することができる。
【００３３】
また、盛土１に発生する応力に対して、一方の鋼矢板２ａの一方向への動きに、他方の鋼矢板２ｂを連動させて、鋼矢板２側の各杭部材１２に応力を分散させることができ、また、盛土１に発生する局所的な荷重による応力を、盛土１の長手方向に分散させて各補強部材群２１の各杭部材１２に分散させることができる。
【００３４】
また、鋼矢板２は、盛土１の長手方向に連続して延びているので、盛土１に各種の荷重が作用した場合に、その荷重による土圧を鋼矢板２の全面で受けて、水平部材１１を介して鋼矢板２側にそれぞれ設けられた杭部材１２に伝達させて分散させることができる。従って、水平部材１１と杭部材１２のみで盛土１を補強した従来の工法に比べて盛土１に対する拘束効果を高め、より効果的に盛土１の変形を抑制して、盛土１の安定化を図ることができる。
【００３５】
また、河川際や沿岸部で施工されている道路、線路等の構造物の補強に適用した場合には、構造物に設置されている既設の鋼矢板２を流用することができるので、施工に要する手間を削減することができる。
【００３６】
さらに、杭部材１２及び水平部材１１は緊張する必要がないので、補強構造の維持管理が容易になるとともに、常時大きな荷重を作用させておく必要がないので、海岸部等の海水が作用する環境下でも各部材に水素脆性を起こすことがなく、初期の性能を長期的に維持することができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態においては、既設の鋼矢板２が所定の機械的性質を有する健全なものであることとしたが、鋼矢板２の一方、又は両方が不健全である場合には、不健全な鋼矢板２の内側又は外側に鋼矢板３ａ、３ｂを新設し、この新設した補強鋼矢板３ａ、３ｂに水平部材１１及び杭部材１２を結合すればよい。図５には、陸側の鋼矢板２ｂが不健全であり、その外側に補強鋼矢板３ｂを新設した例を示し、図６には、両方の鋼矢板２ａ、２ｂが不健全であり、海側の鋼矢板２ａの内側に補強鋼矢板３ａを陸側の鋼矢板２ｂの外側に補強鋼矢板３ｂを新設した例を示している。
なお、本発明は、上記のような海沿いに設置された盛土１の補強に限定することなく、既設、新設の各種の盛土の補強に適用可能であり、また、地中壁としては鋼矢板２に限らず、コンクリート壁等の各種の地中壁が設けられている場合にも適用することができる。さらに、地中壁が設置されていない盛土１の場合には、新たに鋼矢板２等の地中壁を設ければよい。
【００３８】
次に、本発明による盛土の補強構造の変形例について図７を参照しながら説明する。
この変形例においては、杭部材１２の頭部を鋼矢板２側に回動可能に連結したものであって、その他の構成は前記実施の形態に示すものと同様である。
【００３９】
本変形例では、杭部材１２は、鋼管１５の内側に挿着されるＰＣ鋼材１６を備えている。ＰＣ鋼材１６として、例えば、ＰＣ鋼より線を用いることができる。
【００４０】
ＰＣ鋼材１６は、鋼管１５の内側に挿着された状態で、先端１６ａが支圧板１７及びグラウト材１９を介して鋼管１５の内側に定着されるとともに、後端１６ｂが鋼管１５の後端から所定の長さ突出し、その突出部分が連結手段２５によって、鋼矢板２の外面側に設けられた壁体２２に連結されている。連結手段２５は、雌ねじ２８が設けられる支圧板２７と、ＰＣ鋼材１６の後端１６ｂに固定されるとともに、支圧板２７の雌ねじ２８に螺合される雄ねじ部を有する雄ねじ部材２６とから構成され、この連結手段２５を壁体２２の内部に埋設させることにより、ＰＣ鋼材１６の後端を鋼矢板２に連結している。
【００４１】
鋼管１５の内側には、ＰＣ鋼材１６の周囲を囲むように空間１８が形成され、この空間１８内にグリース等の潤滑剤２０を充填することにより、ＰＣ鋼材１６の空間１８に対応する部分を空間１８内で図中矢印方向に移動可能としている。また、鋼管１５の後端を鋼矢板２を貫通させて壁体２２の内部に僅かに挿入させ、鋼管１５の後端部を鋼矢板２及び壁体２２に対して非結合状態としている。これにより、鋼管１５に曲げモーメントが作用した場合に、連結手段２５を基点として鋼管１５をＰＣ鋼材１６と共に図中矢印方向に回動させることができる。
【００４２】
上記のように、杭部材１２の頭部を鋼矢板２側に回動可能に連結することにより、杭部材１２の鋼管１５に曲げモーメントが作用した場合に、鋼管１５及びＰＣ鋼材１６が連結手段２５を基点として回動することにより、杭部材１２からの曲げモーメントが鋼矢板２側に伝達するのを防止でき、これにより、鋼矢板２が損傷するのを防止できると共に、各杭部材１２の頭部における曲げモーメントの発生を抑制できるので、より経済的な補強方法とすることができる。
【００４３】
なお、上記の実施例及び変形例においては、水平部材１１によって引張、圧縮の両方の力を伝達できるように構成したが、引張力のみを伝達させればよい場合には、水平部材１１としてタイロッド、ワイヤー等を使用することもできる。
また、杭部材としてＰＣ鋼材だけでなく、ネジ節鉄筋等の異形棒鋼やステンレス棒鋼等の使用も考えられる。
【符号の説明】
【００４４】
１  盛土
２ａ、２ｂ  鋼矢板
３ａ、３ｂ  補強鋼矢板
４  基礎地盤
６  護岸
７  道路
１１  水平部材
１２  杭部材
１５  鋼管
１６  ＰＣ鋼材
１６ａ  先端
１６ｂ  後端
１７  支圧板
１８  空間
１９  グラウト材
２０  潤滑剤
２１  補強部材群
２２  壁体
２５  連結手段
２６  雄ねじ部材
２７  支圧板
２８  雌ねじ
【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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