(57)【要約】【課題】  斜面の補強土工は耐久性が短い場合が多く、本体の機能が必要とされる崩壊時点では老朽化している場合が多い。そこで、長期耐久性を持ち斜面の劣化を抑制できる斜面の補強土構造を提供する。【解決手段】  斜面から地盤Ｃに穿孔した穴１に充填したグラウト材１１の内部に、補強材２を配置すると共に、補強材２に沿わせてその周囲に複数本の荷重伝達棒３を配置し、荷重伝達棒３の先端側を補強材の先端側の区間D１で周囲のグラウト材１１と互いに連結し、荷重伝達棒３の地表側を補強材の地表側の区間Ｄ２を被覆するスリーブ管５の周囲のグラウト材１１と互いに連結する。補強材２の地表側の頭部を緊張して、スリーブ管５の内部で補強材２を伸長し、補強材２の先端側と地表側の間にプレストレスを架ける。【選択図】図１
2015224515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面から地盤に穿孔された穴に充填されたグラウト材の内部に、補強材が配置されると共に、補強材に沿って荷重伝達部材が配置され、荷重伝達部材の先端側が補強材の先端側の区間で周囲のグラウト材と互いに連結され、荷重伝達部材の地表側が補強材の地表側の区間を被覆するスリーブ管の周囲のグラウト材と互いに連結されてなることを特徴とする斜面の補強土構造。
【請求項２】
前記穴に充填されたグラウト材の内部に、合成樹脂製の波型管が配置されると共に、同波型管の内部に充填されたグラウト材の内部に前記補強部材、スリーブ管および荷重伝達部材が封入されていることを特徴とする請求項１記載の斜面の補強土構造。
【請求項３】
鋼製の補強材を、第一の防蝕層としてエポキシ樹脂やメッキなどの防錆処理層と、第二の防蝕層として補強材周囲のグラウト材、第三の防蝕層として合成樹脂製の波型管、第四の防蝕層として波型管と地盤の間のグラウト材を用いることにより、四重防蝕構造としてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の斜面の補強土構造。
【請求項４】
補強材の地表側の頭部を緊張することにより、スリーブ管の内部で補強材を伸長させ、これにより補強材の先端側と地表側の間にプレストレスが架けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の斜面の補強土構造。
【請求項５】
補強材の全長に渡って波型管が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の斜面の補強土構造。
【請求項６】
補強材の先端側の区間が異形棒鋼から構成されると共に、補強材の地表側の区間が前記スリーブ管が配置されることなく表面が滑らかで摩擦が小さい丸鋼から構成され、これら異形棒鋼および丸鋼が荷重伝達部材としてのカップラーにより連結されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の斜面の補強土構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面に適用する補強土構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
斜面の補強土工分野において、従来より種々の提案がなされている。
【０００３】
特開２００６-７０４７２号では、地表下に位置する椀状受圧材に鋼棒（補強材）にバネを用いて緊張力を与え、椀状受圧材を斜面下部に押さえつけて斜面の安定化を図っている。特開２００９-２３５８６５号では、ロックボルトの先端と地表側に２個の棒状袋体を設け、先に先端の棒状袋体を膨張させ地山と密着させ、ロックボルトを引き出す方向に引っ張りつつ地表側の棒状袋体を膨張させプレストレスを導入する手法が示されている。特開２００６-２８３５４８号では、補強材と連結され地表面に設置された枠体を、枠体の下部に敷いた袋体を加圧膨張させることで斜面にプレストレスを与えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６-７０４７２号公報
【特許文献２】特開２００９-２３５８６５号公報
【特許文献３】特開２００６-２８３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の場合は、棒鋼（補強材）で引っ張られた椀状受圧材が長期間の後に地表面から棒鋼先端方向に移動すると、プレストレスが減少することがある。地表面付近の地盤は軟質であることが多いので、プレストレスは、弾力付与部材（皿バネなど）のストロークを超えて椀状受圧材が沈下すると作用しなくなる課題がある。特許文献２の場合は、トンネル掘削直後のロックボルトには効果的にプレストレスを導入出来るが、長期間の耐久性が必要とされる斜面の補強土工分野では、ロックボルトが腐食しやすいという耐久性上の課題がある。
【０００６】
特許文献３の場合は、補強材が緊張されると、補強材が伸びて補強材周囲のコンクリートにクラックが出来る。コンクリートに発生したクラックに地盤中の酸性水が浸透するとメッキしたロックボルトでも早期に腐食する耐久性上の課題がある。同じ課題は、補強材を引っ張る形式の特許文献１にもあり、共通する補強材の耐久性を低下させる課題である。
【０００７】
斜面に用いる補強材には、ほとんどの場合、亜鉛メッキが表面処理されている。この亜鉛メッキは、ＰＨ６以下の酸性環境では溶解しやすい。特に補強材の地表面に近い部分（土壌中）では、大気中に比べ１０〜1００倍も炭酸ガス濃度が高く、土壌中の地下水は酸化が促進されるため、補強材にＰＨ６以下の酸性の水が触れ、メッキした補強材の耐久性は著しく低下する課題がある。
【０００８】
特に補強材に緊張力が作用し、補強材周面のグラウト剤にクラックが入った場合と、グラウト材の注入後の漏逸などによりグラウト材の被りが不十分であった場合や、グラウト直後に地盤が崩壊し、補強材と地盤が接触した場合に、補強材のメッキは損耗が早く、補強材は腐食しやすい課題があった。
【０００９】
斜面に用いられる補強土工の多くは、斜面に亀裂などが形成され、崩壊が差し迫った時点では無く、何時の時点で崩壊するか、あるいは崩壊するか否かさえ不明であるが、斜面崩壊が発生する可能性が有ると推定される箇所に使用される。崩壊が発生する時期は不明なので、必ずしも施工直後からその効果が発揮される訳では無く、実際にその効果が発揮されるケースは、補強土工を施工した斜面が崩壊し始めようと変形する時である。その崩壊時期は、工事直後の他に、工事後の斜面の風化が進行し斜面が緩んで、２０年後、５０年後、１００年後、２００年後以降に崩壊する場合が多いと考えられる。
【００１０】
自然斜面の崩壊周期は一般土木構造物の耐久性を維持できる期間より長く、崩壊周期が最も短いシラス斜面で約１００年程度、花崗岩が風化したマサ斜面で約２５０年以上である。日本に最も多い砂岩頁岩互層などの場合は、さらに崩壊周期は長いと考えられる。このように、斜面崩壊を抑止するためには非常に長期間の安定を保たなければ施工した効果を果たすことが出来ない課題がある。
【００１１】
補強土工は公共事業として社会資本投資されるが、社会資本でも例えば首都高速道路の場合は、完成したその日から社会資本投資効果を発揮できる。老朽化しても、老朽化した時点では、社会資本の投資費用を回収できている可能性が高い。一方、補強土工の多くは、実際に補強土工が効果を発揮することが期待される５０年後、１００年後、２００年後の崩壊時には既に老朽化してしまっており、社会資本の投資効果を全く発揮できないと考えられる。このため補強土工には、長期に耐久性の性能を有しなければならない課題もある。
【００１２】
本発明は上記各課題に鑑みてなされたもので、長期耐久性を持ち斜面の劣化を抑制できる斜面の補強土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】
上記の課題を解決するために、本発明に係る斜面の補強土構造は、斜面から地盤に穿孔した穴に充填したグラウト材の内部に、補強材を配置すると共に、補強材に沿って荷重伝達部材を配置し、荷重伝達部材の先端側を補強材の先端側の区間で周囲のグラウト材と互いに連結し、荷重伝達部材の地表側を補強材の地表側の区間を被覆するスリーブ管の周囲のグラウト材と互いに連結してなることを主要な特徴とする。
【００１４】
本発明に係る斜面の補強土構造は、前記穴に充填したグラウト材の内部に、合成樹脂製の波型管を配置すると共に、同波型管の内部に充填したグラウト材の内部に前記補強部材、スリーブ管および荷重伝達部材を封入したことを第２の特徴とする。
【００１５】
本発明に係る斜面の補強土構造は、鋼製の補強材を、第一の防蝕層としてエポキシ樹脂やメッキなどの防錆処理層と、第二の防蝕層として補強材周囲のグラウト材、第三の防蝕層として合成樹脂製の波型管、第四の防蝕層として波型管と地盤の間のグラウト材を用いることにより、四重防蝕構造としてなることを第３の特徴とする。
【００１６】
本発明に係る斜面の補強土構造は、補強材の地表側の頭部を緊張することにより、スリーブ管の内部で補強材を伸長させ、これにより補強材の先端側と地表側の間にプレストレスを架けたことを第４の特徴とする。
【００１７】
本発明に係る斜面の補強土構造は、補強材の全長に渡って波型管を配置してなることを第５の特徴とする。
【００１８】
本発明に係る斜面の補強土構造は、補強材の先端側の区間を異形棒鋼から構成すると共に、補強材の地表側の区間を、前記スリーブ管を配置することなく表面が滑らかで摩擦が小さい丸鋼から構成し、これら異形棒鋼および丸鋼を、荷重伝達部材としてのカップラーにより連結してなることを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によると、地表側の地盤が崩壊直前に斜面の下方向に微小変位すると、荷重伝達部材がスリーブ管より先端側で補強材に連結されているので、地表側でスリーブ管の周囲のグラウト材にも連結された荷重伝達部材により、スリーブ管周囲と地盤の間にあるグラウト材の斜面下方向への移動変形が抑制される。これにより、斜面の滑落移動が抑制され、斜面の安定化を図ることができる。
【００２０】
また、斜面の崩壊時に、地表側で補強材との固定が縁切りされた表面平滑なスリーブ管に連結された荷重伝達棒が、スリーブ管の周囲のグラウト材を介して地盤を補強材の先端側（地中側）に引っ張るので、斜面の崩壊を防止する。
【００２１】
また、本発明によると、補強材の頭部を緊張して、スリーブ管の内部で補強材を伸長させることにより、補強材の先端側では、補強材にプレストレスが架り、荷重伝達部材を地盤の深部方向に引っ張り、このため、地表側のスリーブ管がある補強材部分の周囲地盤に、崩壊と反対方向のプレストレスを導入できる。さらに、のり面工を設置すると、スリーブ管より先端側のスリーブ管が無い補強材部分とのり面工の間にプレストレス力を架けることができる。このため、地盤の緩み拡大や押さえ力が無いために発生する膨張増大による風化進行を原因とした崩壊進行を防止できる。
【００２２】
また、本発明によると、鋼製の補強材を、第一の防蝕層としてエポキシ樹脂などの防錆処理と、第二の防蝕層として補強材周囲のグラウト材、第三の防蝕層として合成樹脂製の波型管、第四の防蝕層として波型管と地盤の間のグラウト材を用いることで、四重防蝕構造として耐久性を高めることができる。
【００２３】
また、本発明によると、補強材の全長に渡って波型管を配置することで、補強材の伸長に伴ってグラウト材に発生するクラックからの地下水の侵入を遮断し、グラウト材注入後のグラウト材の地盤への漏逸によるグラウト不足を解消し、補強材の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】斜面に適用した補強土構造を示す断面図、
【図２】図１の補強土構造において、グラウト材の注入前の断面図、
【図３】図１のＡ−Ａ´線断面図、
【図４】図１のＢ−Ｂ´線断面図、
【図５】本発明の別実施例を示す補強土構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は斜面に対し本発明に係る補強土構造を適用した例を示す断面、図２はグラウト材の注入前の補強土構造を示す断面、図３は図１のＡ−Ａ´線断面、図４は図１のＢ−Ｂ´線断面を示している。以下、施工順にしたがって説明する。
【００２６】
まず、斜面の表面から地盤Ｃに補強材２を挿入するための孔径４５〜１１５ｍｍ、長さ１〜７ｍ未満の穴１を削孔機で削孔する。
【００２７】
次に、エポキシ樹脂やメッキで防錆処理した直径１６〜３９ｍｍの鉄筋等からなる補強材２に、直径４〜１６ｍｍの炭素繊維、ステンレス鋼材、メッキ鋼材などからなる２本以上（図示例では４本）の荷重伝達棒（荷重伝達部材）３を沿わせて、両者を樹脂被覆した鉄線からなる結束線４で固定する。
【００２８】
このとき、補強材２の先端側の区間Ｄ１に、補強材２と荷重伝達棒３の固定に必要なグラウト材の付着区間長を確保できる長さを残し、残る補強材２の地表側の区間Ｄ２は、補強材２より大径でグラウト材との付着力が小さく表面が平滑で腐食し難い素材のスリーブ管５を補強材２と荷重伝達棒３との間に挿入した上で、スリーブ管５と荷重伝達棒３を結束線４で結束し固定する。
【００２９】
なお、補強材２の先端側の区間Ｄ１は定着地盤の範囲に合わせて、補強材２の地表側の区間Ｄ２は移動土塊の範囲に合わせてそれぞれ設定するのが望ましいが、本発明の範囲はこれに限られない。
【００３０】
次に、結束線４により結束された前記の補強材２と荷重伝達棒３とスリーブ管５を、表面が凹凸形状でポリエチレン製などの耐食性のある波型管６の内部の中央位置に、内部スペーサー７、８を利用して位置決めし固定する。波型管６の先端（地盤Ｃの深部側）には、先端に穴が開いた円錐台形状のキャップ１０を螺合ないし固定テープで結合し、補強材２が内部にセットされた波型管６にスペーサー９を取りつけて、穴１に挿入する。
【００３１】
次に、スリーブ管５の地表側（後端部）に図２に示すグラウト材の注入ホース１７を連結し、注入ホース１７からグラウト材１１をスリーブ管５の内部に注入すると、グラウト材１１は注入ホース１７の内部から波型管６の内部に充填され、一部は先端から漏れ出し、穴１と波型管６の隙間を充填する。最終的には、グラウト材１１が穴１の地表側に漏れ出る時まで注入することで、グラウト材１１が、補強材２の周囲、スリーブ管５の内外、波型管６の内外、荷重伝達棒の３の全周囲を充填する。もし、何らかの理由で、波型管６の内外でグラウト材１１が地表まで戻って来ない場合が有れば、地表側の波型管６の内外からもグラウト材１１を注入する。
【００３２】
次に、グラウト材１１による固結後に、ステンレス鉄筋などを配筋したコンクリート製の受圧板１２を地盤Ｃの表面にセットし、補強材２の頭部側に防錆処理したナット１３を取り付け、補強材２の後端部側をセンターホールジャッキ等で引っ張り、緊張した時点でナット１３が接触する補強材２の頭部部分に事前にエポキシ樹脂を塗布しておいてからナット１３を受圧板１２側に移動して締め付け、補強材２の不要な緊張余量部分を切断し、補強材２の切断面にエポキシ樹脂補修用塗料を刷毛で塗布し、これにより補強材２の腐食を防止する。
【００３３】
補強材２の頭部付近は、腐食しやすい環境であるので、コンクリート製などの筒１４の下部と受圧板１２の表面にエポキシ樹脂接着材を塗布し、ナット１３に筒１４を被せて接着する。さらに、筒１４が将来的にも外れることがなくかつナット１３を防食するために筒１４の内部に固練りモルタル１５を充填し、最後に美観を保つ意味合いから蓋１６を筒１４の窪みに取りつける。筒１４と蓋１６の取り付け部は、エポキシ樹脂接着剤で固定するようにする。
【００３４】
本実施形態の補強構造によると、合成樹脂製の波型管６とエポキシ樹脂で被覆された補強材２がグラウト材１１で被覆されているので、非常に耐久性が高い。波型管６の外側でグラウト材１１が荷重により割れても地下水が波型管６の内部に侵入する事はない。しかも、補強材２にエポキシ樹脂塗装鉄筋などを用いた場合でなくても、鉄筋が腐食される酸性水の侵入や塩化物を含む地下水が侵入する環境が無いので、補強材２の耐久性は各段に向上する。補強材２にエポキシ樹脂塗装鉄筋などを用いると耐久性はさらに向上する。
【００３５】
上記補強構造では、グラウト材の耐久性に課題が残るが、耐硫酸セメントや、混和剤を使用した低含水量のグラウト材が開発されており、グラウト材の耐久性も非常に長期間の安定を確保できる。頭部の受圧板１２やナット１３および筒１４は高耐久性の部材を使用することで、補強土工全体として、耐久性上の弱部を排除したため、非常に長期間の耐久性を確保できる。
【００３６】
また、上記補強構造では、受圧板１２と地盤Ｃにプレストレスを導入できるため、斜面の安定を従来工法より向上させることが出来るが、さらに適切なのり面工を選択することにより、補強材２の間隔を従来工法より幅広くとった場合でも斜面の安定を保つことが可能である。この点は、工事費を低減することを可能にする。
【００３７】
なお、上記実施形態では、地表側の区間Ｄ２の補強材２とグラウト材１１の固着を縁切りするためスリーブ管５を介在させたが、図５に示すように、スリーブ管を設置することなく、地表側の区間Ｄ２の補強材をグラウト材１１との付着力が小さな丸鋼（補強材）２’に置換し、異形棒鋼からなる補強材２の先端側の区間Ｄ１との間をカップラー１８で結合するようにしてもよい。
【００３８】
また、異形棒鋼からなる補強材２の、地表側の区間Ｄ２にのみ、ブチルゴムなどを巻いたり固形の潤滑剤を塗布したりして、グラウト材と異形棒鋼との付着を縁切りするようにしてもよい。
【００３９】
荷重伝達棒３の役目を果たす部材は、必ずしも棒状のものに限らず、網状の部材であっても良く、先端側の区間Ｄ１の補強材２と連結して、プレストレスを地表側の区間Ｄ２に伝達するものであれば、平たい紐状の鋼材や炭素繊維などであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、斜面の補強土工分野において利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１    穴
２    補強材
３    荷重伝達棒          
４    結束線
５    スリーブ管    
６    波型管
７，８    内部スペーサー
９    スペーサー
１０  キャップ
１１  グラウト材
１２  受圧板
１３  ナット
１４  筒
１５  固練りモルタル
１６  蓋
１７  注入ホース
１８  カップラー
１９  プレート
Ｄ１  補強材の先端側の区間
Ｄ２  補強材の地表側の区間
【図１】
2015224515.tif 000003
【図２】
2015224515.tif 000004
【図３】
2015224515.tif 000005
【図４】
2015224515.tif 000006
【図５】
2015224515.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月27日(2014.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面から地盤に穿孔された穴に充填されたグラウト材の内部に合成樹脂製の波型管が配置されると共に、当該波型管の内部に充填されたグラウト材の内部に、補強材と、当該補強材に沿って延びる荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材との間で前記補強材の地表側の区間を被覆するスリーブ管がそれぞれ封入される形で配置され、前記荷重伝達部材の先端側が前記補強材の先端側の区間で周囲のグラウト材と互いに連結され、前記荷重伝達部材の地表側が前記スリーブ管の周囲のグラウト材と互いに連結されてなることを特徴とする斜面の補強土構造。
【請求項２】
鋼製の補強材を、第一の防蝕層としてエポキシ樹脂やメッキなどの防錆処理層と、第二の防蝕層として補強材周囲のグラウト材、第三の防蝕層として合成樹脂製の波型管、第四の防蝕層として波型管と地盤の間のグラウト材を用いることにより、四重防蝕構造としてなることを特徴とする請求項１記載の斜面の補強土構造。
【請求項３】
前記補強材の地表側の頭部を緊張することにより、前記スリーブ管の内部で前記補強材を伸長させ、これにより前記補強材の先端側と地表側の間にプレストレスが架けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の斜面の補強土構造。
【請求項４】
前記補強材の先端側の区間が異形棒鋼から構成されると共に、前記補強材の地表側の区間が前記スリーブ管が配置されることなく表面が滑らかで摩擦が小さい丸鋼から構成され、これら異形棒鋼および丸鋼が前記荷重伝達部材としてのカップラーにより連結されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の斜面の補強土構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る斜面の補強土構造は、斜面から地盤に穿孔した穴に充填したグラウト材の内部に合成樹脂製の波型管を配置すると共に、当該波型管の内部に充填したグラウト材の内部に、補強材と、当該補強材に沿って延びる荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材との間で前記補強材の地表側の区間を被覆するスリーブ管をそれぞれ封入する形で配置し、前記荷重伝達部材の先端側を前記補強材の先端側の区間で周囲のグラウト材と互いに連結し、前記荷重伝達部材の地表側を前記スリーブ管の周囲のグラウト材と互いに連結してなることを主要な特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】