(57)【要約】【課題】背面地盤側の敷地の有効利用を図ることができるとともに土圧の増加に対しても経済的に設計することができる鋼矢板擁壁およびその設計方法を提供すること。【解決手段】控え鋼矢板４を背面地盤側の敷地境界線Ｋに沿わせて擁壁本体部３に連結し、擁壁本体部３の中間位置において他の部材が背面側に突出しないようにすることで、背面地盤Ｇ２側の敷地を圧迫することがなく、背面側の敷地の有効利用を図ることができる。また、控え鋼矢板４と背面土Ｓとの摩擦抵抗力によって増加土圧を支持することができるので、擁壁本体部３の鋼矢板２のサイズや板厚を増加させなくてもよいことから、鋼矢板擁壁１を経済的に設計することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面屈曲状に形成された鋼矢板で背面土圧を支持する鋼矢板擁壁であって、
複数の前記鋼矢板を連結して構成される擁壁本体部と、この擁壁本体部の両端部に位置する鋼矢板に連結されて背面側に延びる一対かつ各１枚ずつの控え鋼矢板とを備え、
前記一対の控え鋼矢板は、それぞれ背面地盤側の敷地境界線に沿う側面部を有して構成されていることを特徴とする鋼矢板擁壁。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼矢板擁壁において、
前記擁壁本体部を構成する複数の鋼矢板と前記控え鋼矢板とは、同一種類、同一断面サイズの鋼矢板で構成されていることを特徴とする鋼矢板擁壁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼矢板擁壁において、
前記控え鋼矢板の上下長さは、前記擁壁本体部に使用される鋼矢板の上下長さより短くかつその上下長さ寸法の１／２以上に設定されていることを特徴とする鋼矢板擁壁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の鋼矢板擁壁において、
前記擁壁本体部の両端部の鋼矢板と前記控え鋼矢板とは、コネクター、異形鋼矢板またはコーナー鋼矢板を介して連結されていることを特徴とする鋼矢板擁壁。
【請求項５】
断面屈曲状に形成された鋼矢板を用いて背面土圧を支持する請求項１から請求項４のいずれかに記載の鋼矢板擁壁の設計方法であって、
前面側と背面側との所定段差における背面土圧を支持可能に複数の前記鋼矢板を連結して構成される擁壁本体部を設計し、
前記所定段差よりもさらに前面地盤を掘削して段差が大きくなった際の増加土圧を、前記擁壁本体部の両端部の鋼矢板に連結されて背面側に延びる一対かつ各１枚ずつの控え鋼矢板と背面土との摩擦力で支持可能に当該控え鋼矢板を設計することを特徴とする鋼矢板擁壁の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面屈曲状に形成された鋼矢板で背面土圧を支持する鋼矢板擁壁、および鋼矢板擁壁の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木建築分野における土留め壁として、鋼矢板を左右に連結して構築される鋼矢板擁壁が利用されている。このような鋼矢板擁壁の断面性能を向上させるために、側面にＨ形鋼を溶接固定した鋼矢板と、Ｈ形鋼を固定しない鋼矢板とを混在させた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、鋼矢板擁壁として、背面側に複数の鋼矢板を連結した控え壁と、この控え壁の先端側に交差して複数の鋼矢板を連結した支圧壁とを設けることで、当該鋼矢板擁壁の剛性向上を図ったものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、土留め壁の前面側の敷地に建物や排水設備等を構築する場合、図４に示すように、土留め壁Ｗ近傍の地盤を掘削することがあり、このように前面地盤Ｇ１に掘削部Ｂを形成すると背面地盤Ｇ２との段差Ｄ２が大きくなって背面土圧Ｐ（＝Ｐ１＋Ｐ２）が増加することとなる。このため、土留め壁の設計に際しては、所定段差Ｄ１における背面土圧Ｐ１に対してのみならず、増加土圧Ｐ２も考慮して土留め壁Ｗの壁厚や根入れ深さ等を算出することが一般的である。従って、特許文献１、２に記載の鋼矢板擁壁においても、増加土圧Ｐ２を考慮した荷重に対して鋼矢板のサイズや板厚を算出するとともに、溶接固定するＨ形鋼のサイズや板厚、控え壁や支圧壁の長さ等を算出することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４１８１６号公報
【特許文献２】特許第３０７２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の鋼矢板擁壁のように、鋼矢板にＨ形鋼を溶接固定したり、控え壁や支圧壁を連結したりすると、これらのＨ形鋼や控え壁、支圧壁が鋼矢板擁壁の背面側に突出することから、背面側の敷地における有効利用可能な面積が減少したり、敷地内に構築する建物等の基礎や地下の設置領域が制限されたりなどの不都合が生じてしまう。
また、従来の土留め壁の設計方法では、増加土圧Ｐ２も考慮した背面土圧Ｐ（＝Ｐ１＋Ｐ２）に対して鋼矢板やＨ形鋼、控え壁や支圧壁を設計することになるため、所定段差に対して設計するよりも部材サイズや板厚が増加してしまい、材料コストや施工コストが増大するという不都合が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、背面地盤側の敷地の有効利用を図ることができるとともに土圧の増加に対しても経済的に設計することができる鋼矢板擁壁およびその設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鋼矢板擁壁は、断面屈曲状に形成された鋼矢板で背面土圧を支持する鋼矢板擁壁であって、複数の前記鋼矢板を連結して構成される擁壁本体部と、この擁壁本体部の両端部に位置する鋼矢板に連結されて背面側に延びる一対かつ各１枚ずつの控え鋼矢板とを備え、前記一対の控え鋼矢板は、それぞれ背面地盤側の敷地境界線に沿う側面部を有して構成されていることを特徴とする。
【０００８】
以上の本発明によれば、擁壁本体部の両端部に１枚ずつの控え鋼矢板を連結し、これらの控え鋼矢板の側面部を背面地盤側の敷地境界線に沿わせて配置することで、擁壁本体部の中間位置にて控え壁やＨ形鋼等が背面側に突出しないようにでき、背面地盤側の敷地の有効利用を図ることができる。また、控え鋼矢板を設けることで、この控え鋼矢板と背面土との摩擦力を得ることができる。従って、前面地盤を掘削して増加土圧が生じた場合であっても、背面地盤が静止している状態（静止土圧状態）であれば、控え鋼矢板と背面土との摩擦力によって土圧の増加分を負担することができ、擁壁本体部における鋼矢板のサイズや板厚を増加させなくてもよいことから当該鋼矢板擁壁を経済的に設計することができる。
【０００９】
この際、本発明の鋼矢板擁壁では、前記擁壁本体部を構成する複数の鋼矢板と前記控え鋼矢板とは、同一種類、同断面一サイズの鋼矢板で構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、複数種類の鋼矢板を準備しなくてもよいことから、部品管理手間やコストが低減できるとともに、鋼矢板を打設するための打設機械も共通化でき、施工手間が軽減できるとともに工期の短縮化を図ることができる。
【００１０】
さらに、本発明の鋼矢板擁壁では、前記控え鋼矢板の上下長さは、前記擁壁本体部に使用される鋼矢板の上下長さより短くかつその上下長さ寸法の１／２以上に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、前面掘削による土圧増加分に確実に抵抗しつつ、必要最小限の控え鋼矢板長さとすることができ、経済的に擁壁本体の変形を抑制できる。また控え鋼矢板の上下長さは短いため、打設時間が擁壁本体部の鋼矢板より短くなり、施工負荷を軽減できる。
【００１１】
さらに、本発明の鋼矢板擁壁では、前記擁壁本体部の両端部の鋼矢板と前記控え鋼矢板とは、コネクター、異形鋼矢板またはコーナー鋼矢板を介して連結されていることが好ましい。
このような構成によれば、一般的に用いられているコネクターや異形鋼矢板、コーナー鋼矢板を介して擁壁本体部に控え鋼矢板を連結するため、特殊な打設機械を用いなくても鋼矢板を打設できることから、施工性を良好にすることができる。
【００１２】
一方、本発明の鋼矢板擁壁の設計方法は、断面屈曲状に形成された鋼矢板を用いて背面土圧を支持する前記いずれかの鋼矢板擁壁の設計方法であって、前面側と背面側との所定段差における背面土圧を支持可能に複数の前記鋼矢板を連結して構成される擁壁本体部を設計し、前記所定段差よりもさらに前面地盤を掘削して段差が大きくなった際の増加土圧を、前記擁壁本体部の両端部の鋼矢板に連結されて背面側に延びる一対かつ各１枚ずつの控え鋼矢板と背面土との摩擦力で支持可能に当該控え鋼矢板を設計することを特徴とする。
【００１３】
このような本発明によれば、控え鋼矢板と背面土との摩擦力によって増加土圧を支持可能に控え鋼矢板を設計することで、所定段差における背面土圧を支持可能に設計した擁壁本体部における鋼矢板のサイズや板厚等を増加させる必要がないため、鋼矢板擁壁を経済的に設計することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明の鋼矢板擁壁およびその設計方法によれば、擁壁本体部の両端部に１枚ずつ連結した控え鋼矢板の側面部を背面地盤側の敷地境界線に沿わせて配置することで、擁壁本体部の中間位置において背面側に突出する部材を設ける必要がないことから、背面地盤側の敷地の有効利用を図ることができるとともに、控え鋼矢板と背面土との摩擦力によって増加土圧を支持することで、擁壁本体部の鋼矢板のサイズや板厚等を増加させる必要がないため、鋼矢板擁壁を経済的に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋼矢板擁壁を示す断面図である。
【図２】前記鋼矢板擁壁を示す断面図である。
【図３】前記鋼矢板擁壁の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】鋼矢板擁壁に作用する土圧を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３において、鋼矢板擁壁１は、傾斜地における前面地盤Ｇ１と背面地盤Ｇ２の段差部において背面土Ｓの土圧を支持する土留め壁として利用されるものであって、複数の鋼矢板２を左右に連結した擁壁本体部３を備えて構成されている。鋼矢板２は、断面中央に位置する第１フランジ２１と、この第１フランジ２１の両側端縁に連続する一対のウェブ２２と、これら一対のウェブ２２の先端縁から第１フランジ２１と平行かつ外方に延びる一対の第２フランジ２３と、これら一対の第２フランジ２３の先端縁に設けられる一対の継手部２４とを有したハット形鋼矢板であり、隣り合う鋼矢板２の継手部２４同士を係合することで連結されている。このような鋼矢板２では、第１フランジ２１の前面側表面と継手部２４の背面側端面との外面間距離である鋼矢板断面高さＨを有し、この鋼矢板断面高さＨが鋼矢板擁壁１の壁厚寸法になっている。そして、鋼矢板２は、背面地盤Ｇ２の表面から地盤中に長さ寸法Ｌ１だけ貫入され、また、擁壁本体部３は、左右方向に水平長さ寸法Ｌ２を有して構成され、この水平長さ寸法Ｌ２としては、鋼矢板擁壁１両端部から離れた擁壁中央部でのたわみの発生を抑制するため、１０ｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
擁壁本体部３の左右両端部の鋼矢板２には、背面側に延びて背面土Ｓに貫入される控え鋼矢板４が連結されている。この控え鋼矢板４は、鋼矢板２と同一種類および同一断面サイズのハット形鋼矢板からなり、第１フランジ４１と、この第１フランジ４１の両側端縁に連続する一対のウェブ４２と、これら一対のウェブ４２の先端縁から第１フランジ４１と平行に延びる一対の第２フランジ４３と、これら一対の第２フランジ４３の先端縁に設けられる一対の継手部４４とを有して形成されている。そして、控え鋼矢板４は、その第１フランジ４１および第２フランジ４３が背面地盤Ｇ２における敷地境界線Ｋに沿って設けられ、第１フランジ４１が第２フランジ４３よりも敷地内部側に配置されている。また、控え鋼矢板４の継手部４４は、図３に示すように、断面略Ｓ字形のコネクター５を介して鋼矢板２の継手部２４と連結されている。なお、控え鋼矢板４は、断面屈曲状の異形鋼矢板やコーナー継手を有するコーナー鋼矢板を介して鋼矢板２に連結されてもよい。また、控え鋼矢板４の上下長さ寸法Ｌ３は、鋼矢板２の長さ寸法Ｌ１よりも経済性および施工性の面から短くすることが好ましいが、確実に前面掘削による生じる増加土圧に抵抗し得るように、擁壁本体部３に使用される鋼矢板２の上下長さ寸法Ｌ１の１／２以上であることが望ましい。
【００１８】
以下、鋼矢板擁壁１の設計例を示す。
設計条件としては、擁壁の壁高さ（所定段差）Ｄ１を３ｍ、擁壁本体部３の水平長さ寸法Ｌ２を１０ｍ、前面地盤Ｇ１の掘削部Ｂ深さＤ３を１．５ｍとし、地盤の単位体積重量を１８kN/m3 、地盤のＮ値を１５とした。従って、掘削部Ｂの掘削に伴う土圧の増加分（増加土圧Ｐ２）は、５０６kNと算出される。
また、地盤を砂質土として、「道路橋示方書（社団法人日本道路協会）」に基づき、控え鋼矢板４との単位面積あたりの摩擦力を３０kN/m2 に設定した。そして、控え鋼矢板４の幅寸法が０．９ｍで、上下長さ寸法Ｌ３が１０ｍと設定すると、１枚の当たりの控え鋼矢板４と背面土Ｓとの摩擦力は、５４０kNと算出され、２枚の控え鋼矢板４で１０８０kNの摩擦力を得ることができる。また、控え鋼矢板４の上下長さ寸法Ｌ３を５ｍとしても、２枚で５４０kNの摩擦力が得られ、増加土圧Ｐ２（＝５０６kN）を上回ることができる。
以上のように、控え鋼矢板４の長さを適宜設定することで、掘削部Ｂの掘削による増加土圧Ｐ２を控え鋼矢板４の摩擦抵抗力が上回るようにでき、増加土圧Ｐ２を控え鋼矢板４の摩擦抵抗によって支持することができる。
【００１９】
以上の本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
すなわち、控え鋼矢板４を背面地盤Ｇ２側の敷地境界線Ｋに沿わせて擁壁本体部３に連結し、擁壁本体部３の中間位置において他の部材が背面側に突出しないようにすることで、背面地盤Ｇ２の敷地を圧迫することがなく、背面側の敷地の有効利用を図ることができる。また、控え鋼矢板４と背面土Ｓとの摩擦抵抗力によって増加土圧Ｐ２を支持することができるので、擁壁本体部３の鋼矢板２のサイズや板厚を増加させなくてもよいことから、鋼矢板擁壁１を経済的に設計することができる。
さらに、鋼矢板２と控え鋼矢板４とが同一種類および同一断面サイズの鋼矢板で構成されているので、複数種類の鋼矢板を準備しなくてもよいことから、部品管理手間やコストが低減できるとともに、鋼矢板２，４を打設するための打設機械も共通化でき、施工手間が軽減できるとともに工期の短縮化を図ることができる。
【００２０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態ではハット形鋼矢板からなる鋼矢板２を例示したが、本発明の鋼矢板としては、ハット形鋼矢板に限らず、Ｕ形鋼矢板やＺ形鋼矢板など他の形態の鋼矢板も利用可能であり、これらの鋼矢板と同様のものを鋼矢板擁壁本体部や控え鋼矢板として利用可能である。
また、前記実施形態における設計例で示した鋼矢板擁壁１の各部寸法や地盤の諸定数は、あくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。
【００２１】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２２】
１…鋼矢板擁壁、２…鋼矢板、３…擁壁本体部、４…控え鋼矢板、５…コネクター、４１…第１フランジ（側面部）、４３…第２フランジ（側面部）、Ｋ…敷地境界線、Ｓ…背面土。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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