(57)【要約】【課題】山留め壁に施工する地盤アンカーまたは切梁のプレロード量や剛性を、山留め壁の水平方向の位置に応じた変形のし易さや、変形抑制の必要度合い等に応じて適切に設定できるようにする。【解決手段】山留め壁１０の内側の地盤を根切りして、当該根切り部分にて山留め壁１０に地盤アンカー１２または切梁を施工する。その際、同じ根切り深さに施工する地盤アンカー１２または切梁について、プレロード量およびプレロード量の少なくとも一方を山留め壁１０の水平方向の位置に応じて設定する。例えば、山留め壁１０が変形し易い壁中央部では、地盤アンカー１２または切梁のプレロード量または剛性を、同じ深さの他の地盤アンカー１２または切梁よりも大きな値に設定する。【選択図】      図３
2004308154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法であって、
山留め壁の内側の地盤を根切りして、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する工程を含み、当該工程では、同じ根切り深さに施工する地盤アンカーまたは切梁について、プレロード量および剛性の少なくとも一方を前記山留め壁の水平方向の位置に応じて設定することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法において、
前記工程は、前記山留め壁の内側の地盤を水平方向に関して部分的に根切りし、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第１の工程と、該第１の工程に引き続いて前記根切り部分を深さ方向に根切りして当該根切り部分において前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第２の工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法において、
前記工程は、前記山留め壁の内側の地盤を水平方向に関して部分的に根切りし、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第１の工程と、根切りが済んだ部分の両側および下側の地盤を根切りし、当該根切り部分において前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第２の工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
地盤アンカーまたは切梁が施工された山留め壁であって、同じ根切り深さに施工される複数の地盤アンカーまたは切梁の中には、プレロード量および剛性の少なくとも一方が他の地盤アンカーまたは切梁と異なるものが含まれていることを特徴とする山留め壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
山留め工事における根切り工事の際に山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法、および、地盤アンカーまたは切梁が施工された山留め壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤を掘削して地下構造物を築造する場合、山留め壁を構築した後に、その内側の地盤の根切り工事を行なうのが通常である。このような根切り工事の際には、根切り部分において山留め壁が周囲の土圧や水圧により変形し、それに伴って周辺地盤に沈下等の大規模な変状が発生するおそれがある。そこで、従来より、山留め壁の変形を抑えるべく、山留め壁に地盤アンカーを打設しながら根切りすることが行なわれている（例えば、特許文献１を参照）。また、地盤アンカーを打設する代わりに、山留め壁に切梁を設ける場合もある。これら地盤アンカーや切梁を施工した場合、地盤アンカーまたは切梁の剛性が大きいほど、また、プレロード量が大きいほど、山留め壁の変形を小さく抑えることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３３９９４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、周辺地盤の土圧や水圧による山留め壁の変形は、例えば図１に平面図で示すように、山留め壁１０のコーナー部に近い部分では、直交する壁による拘束効果によって変形量が最も小さく、水平面でみた壁の辺中央部に近づくほど変形量が大きくなるような形態となる。また、図２に斜視図で示すように、根切り深さが段階的に変化する場合には、根切りが深い側のＡ部において、段差部に近い部位ａでは、根切りが浅い側のＢ部の地盤による拘束効果によって、段差部から遠い部位ｂよりも壁の変形量は小さくなる。このように、山留め壁１０の変形の生じ易さは、水平方向の位置によって異なっている。なお、本出願人は、特願２００２−３５０２５において、山留め壁の水平面内での変形を考慮して地盤アンカーの打設順序を設定する工法を提案している。
【０００５】
従来、地盤アンカーまたは切梁の剛性やプレロード量は、山留め壁が変形し易い部分（例えば図１の場合は壁の辺中央部分、図２の場合は段差から離れた部位ｂ）を基準として、この部分の変形量が許容値以下となるように設計されていた。このため、山留め壁の変形が生じ難い壁の両端部（図１の場合）や、段差に近い部位ａ（図２の場合）では、必要以上に大きな剛性またはプレロード量が設定されることとなり過剰設計となっていた。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、山留め壁に施工する地盤アンカーまたは切梁のプレロード量や剛性を、山留め壁の水平方向の位置に応じた変形のし易さや、変形抑制の必要度合い等に応じて適切に設定できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法であって、
山留め壁の内側の地盤を根切りして、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する工程を含み、当該工程では、同じ根切り深さに施工する地盤アンカーまたは切梁について、プレロード量および剛性の少なくとも一方を前記山留め壁の水平方向の位置に応じて設定することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、山留め壁の水平方向の位置に応じて、例えば、壁が変形し易い部位（例えば壁の辺中央部）においてプレロード量または剛性を大きな値に設定することにより、壁が変形し難い部位（例えば壁の辺端部）でプレロード量または剛性が過剰設計となるのを防止しつつ、山留め壁の変形を効果的に抑えることができる。また、山留め壁の変形を特に抑えたい部位におけるプレロード量または剛性を大きな値に設定することで、その部位における変形を抑えることが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法において、
前記工程は、前記山留め壁の内側の地盤を水平方向に関して部分的に根切りし、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第１の工程と、該第１の工程に引き続いて前記根切り部分を深さ方向に根切りして当該根切り部分において前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第２の工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、第１の工程で水平方向に関して部分的に根切りして地盤アンカーまたは切梁を打設し、引き続いて、第２の工程で深さ方向に更に根切りして地盤アンカーまたは切梁を打設する。このため、第１の工程で山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する際には、その打設位置の両側は未掘削の地盤で拘束されているので、山留め壁の変形は小さい。そして、このように変形が小さい状態で地盤アンカーまたは切梁を打設した後、第２の工程で深さ方向に根切りして地盤アンカーまたは切梁の打設を行なうので、山留め壁の変形をより効果的に抑えることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１記載の山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を施工する方法において、
前記工程は、前記山留め壁の内側の地盤を水平方向に関して部分的に根切りし、当該根切り部分にて前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第１の工程と、根切りが済んだ部分の両側および下側の地盤を根切りし、当該根切り部分において前記山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する第２の工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、第１の工程で水平方向に関して部分的に根切りして地盤アンカーまたは切梁を打設し、第２の工程では、根切りが済んだ部分の両側および下側の地盤を根切りして地盤アンカーまたは切梁を打設する。このため、第１の工程で山留め壁に地盤アンカーまたは切梁を打設する際には、その打設位置の両側は未掘削の地盤で拘束されているので、山留め壁の変形は小さい。そして、このように変形が小さい状態で地盤アンカーまたは切梁を打設した後、第２の工程で根切り部分の両側および下側の根切りおよび地盤アンカーまたは切梁の打設を行なうので、山留め壁の変形をより効果的に抑えることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載された発明は、地盤アンカーまたは切梁が施工された山留め壁であって、同じ根切り深さに施工される複数の地盤アンカーまたは切梁の中には、プレロード量および剛性の少なくとも一方が他の地盤アンカーまたは切梁と異なるものが含まれていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が、山留め壁に地盤アンカーを施工する場合に適用された実施の形態について説明する。
図３は、本発明の一実施形態におけるアンカーの施工手順を説明するための図である。同図に示すように、山留め壁１０の構築後、その内側地盤の根切りを深さ方向に複数層（同図中に示す▲１▼〜▲４▼等）に分けて段階的に行うこととし、各層の根切りが完了した部分に地盤アンカー１２を打設していく。そして、ある層につき根切りが終了してその層に設けるべき全ての地盤アンカー１２を打設すると、その次の層の根切りを行って再び地盤アンカー１２を打設する。このような工程を繰り返して、所要の深さまで根切りを行う。このような地盤アンカー１２の施工手順は従来から用いられているものであり、以下、従来型工法という。
【００１５】
図４は、本発明の別の実施形態におけるアンカー施工手順を説明するための図である。この実施形態では、図４に示すように、先ず、山留め壁１０の辺中央部の地盤を所定深さまで根切りし、この根切りによって露出した山留め壁１０の部位Ａ１に地盤アンカー１２を打設する。次に、根切りが済んだ部分の両側および下側の略Ｖ字型の部分を根切りし、この根切りによって新たに露出した山留め壁１０の部位Ａ２に地盤アンカー１２を打設する。以後、同様に、根切りが済んだ部分の両側および下側の部分を略Ｖ型に根切りしてその根切り部分に地盤アンカー１２を打設するという工程を繰り返す。以下、このような地盤アンカーの施工手順を、Ｖ型工法という。
【００１６】
かかるＶ型工法によれば、各層で変形の大きくなる山留め壁１０の辺中央部に地盤アンカー１２を打設する時点では、その打設位置の両側は未掘削の地盤で拘束されているので、山留め壁１０の変形は小さい。このように山留め壁１０の辺中央部の変形が小さい状態で地盤アンカー１２を打設した後、その両側および下側の地盤を根切りして地盤アンカー１２を打設することにより、山留め壁１０の変形を従来型工法に比べて小さく抑えることができる。
【００１７】
図５は、各地盤アンカー１２の打設工事の一例を説明するための拡大断面図である。なお、図５に示す工法のほか、適宜な周知の工法で地盤アンカー１２を打設することができる。図５に示す構成では、先ず、根切りによって露出した山留め壁１０の内側面から背部へ向けて斜め下向きに、硬質地盤１４の所定深さまでアンカー孔１６を削孔する。次に、シース２０に挿通されたワイヤー状のアンカー部材２２をアンカー孔１６の底部に達するまで挿入し、グラウト１８を注入する。アンカー部材２２の先端はシース２０から露出しており、この露出部分においてアンカー部材２２はグラウト１８と直接接触する。したがって、グラウト１８が硬化すると、アンカー部材２２の先端はグラウト１８によって硬質地盤１４に固定される。こうしてアンカー部材２２が硬質地盤１４に固定された後、山留め壁１０の内側からアンカー部材２２をジャッキ等で引っ張ることにより地盤アンカー１２にプレロードを付与した状態で、アンカー部材２２の端部を定着部材２４により山留め壁１０に定着することで、地盤アンカー１２の打設が完了する。
【００１８】
図３および図４に示す従来型工法およびＶ型工法において、地盤アンカー１２に付与するプレロードの量が大きいほど、山留め壁１０の変形を小さく抑えることができる。また、プレロード量が同じでも、地盤アンカー１２の剛性が大きいほど、山留め壁１０の変形を小さく抑えることができる。すなわち、山留め壁１０の変形を抑えるうえでは、地盤アンカー１２のプレロード量および剛性は大きい方が効果的である。その一方、地盤アンカー１２のプレロード量を大きくするには、アンカー部材２２をそれだけ大きな荷重で引っ張らなければならず、作業の手間が大きくなってしまう。また、地盤アンカー１２の剛性を大きくするには、アンカー部材２２として太い鋼線を用いるか、またはその本数を増さねばならず、コスト増を招いてしまう。したがって、地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を、必要最小限の範囲で大きくすることが要求される。
【００１９】
これに対して、本発明では、地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を水平方向の位置に応じて設定することで、上記の要求を満足させることができる。具体的には、例えば、上記図１を参照して述べたように、山留め壁１０の変形が生じ易い壁の辺中央部に施工する地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を、同じ深さの他の地盤アンカー１２に比べて大きな値に設定する。このようにプレロード量または剛性を水平方向の位置に応じて設定することで、山留め壁１０の端部において地盤アンカー１２のプレロード量または剛性が過剰設計になるのを防止しつつ、壁中央部における変形を抑えることができるのである。また、上記図２に示すように根切り深さが不連続的に変化する場合には、山留め壁１０の変形が生じ易い部位ｂに施工する地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を、変形が生じ難い部位ａに施工する地盤アンカー１２よりも大きく設定することで、部位ａにおいて過剰設計となるのを防止しつつ、部位ｂにおける変形を効果的に抑えることができる。
【００２０】
なお、地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を水平方向の位置に応じてどの程度大きく設定するかは、有限要素法等による構造解析結果に基づいて決めてもよいし、山留め壁１０の変形量を実測してその測定値に基づいて決めてもよい。あるいは、工事現場にて現場作業者が経験的に決めてもよい。
【００２１】
次に、本発明による山留め壁１０の変形抑止効果を有限要素法によるシミュレーション計算によって実証した結果について説明する。
図６は、本シミュレーション計算での山留め壁１０および地盤の３次元モデリングを表す図である。また、図７および図８は、夫々、上記した従来型工法およびＶ型工法について、本シミュレーション計算で用いた地盤アンカー打設位置および打設順序を山留め壁１０の正面図上に示したものである。さらに、図９は、地盤アンカー打設位置を山留め壁１０の鉛直断面上に示したものである。
【００２２】
図６に示すように、本シミュレーション計算では、山留め壁１０の幅を２７ｍ、深さを１８ｍとし、深さ１８ｍのうち軟弱地盤の深さを１４ｍ、軟弱地盤の下の硬質地盤の深さを４ｍとしている。そして、山留め壁１０の内側の地盤を１．５ｍ（幅方向）×１．５（奥行き方向）×１ｍ（深さ方向）の要素に区分して計算を行なっている。根切りは４層の段階に分けて幅３ｍずつの領域に区画して行なうものとし、１段目の根切り深さは２ｍ、２〜４段目の根切り深さは夫々４ｍとしている。また、地盤アンカー１２は、各根切り領域について、その根切りが完了する都度、辺中央の底面から上方へ１ｍの位置に打設するものとしている。
【００２３】
以上の条件の下で、従来型工法およびＶ型工法の各モデルに対して、次の各場合について山留め壁１０の変形量を計算した。
▲１▼従来通り、同じ深さの地盤アンカー１２のプレロード量および剛性を全て等しい値に設定した場合
▲２▼壁中央の３列（図８，図９において破線で囲んだ３列）の地盤アンカー１２のプレロード量を▲１▼の場合の１．５倍に設定し、他の地盤アンカー１２のプレロード量を▲１▼の場合と同じ値に設定した場合（剛性は▲１▼の場合と同じ）
▲３▼壁中央の３列の地盤アンカー１２の剛性を、▲１▼の場合の１．５倍に設定し、他の地盤アンカー１２の剛性を▲１▼の場合と同じ値に設定した場合（プレロードは▲１▼の場合と同じ）
【００２４】
図１０は、上記した各場合について山留め壁１０の変形量をシミュレーション計算した結果を、山留め壁１０の辺中央位置における深度方向の変位量分布として示す。また、図１１は、シミュレーション計算結果を、変形量が最大となる深度約８ｍでの水平面内での変位量分布として示す。ただし、図１１では、グラフを見易くするため従来型工法の計算結果のみを示している。これらのシミュレーション結果からわかるように、山留め壁１０の変形が生じ易い辺中央部に施工する地盤アンカー１２のプレロード量または剛性を大きく設定することで、山留め壁１０の変形量を抑えることが可能となる。また、剛性を大きく設定した場合よりも、プレロード量を大きく設定した場合の方が、山留め壁１０の変形をより効果的に抑制できる。さらに、図１０において従来型工法とＶ型工法とを比較すると、Ｖ型工法の方が山留め壁１０の変形をより効果的に抑制できていることがわかる。
【００２５】
以上、山留め壁１０に地盤アンカー１２を施工する場合について説明したが、本発明は、例えば図１２に示すように山留め壁１０に切梁３０を施工する場合にも適用が可能である。図１２に示す例では、油圧ジャッキ３０ａを備える切梁３０を対向する山留め壁１０の間に施工し、油圧ジャッキ３０ａにより切梁３０にプレロードを与えている。このように切梁３０を施工する場合にも、切梁３０の水平方向の位置に応じて、油圧ジャッキ３０ａによるプレロード量を変化させ、あるいは、切梁３０の断面積を変えることで剛性を変化させることにより、地盤アンカー１２を施工する場合と同様に、山留め壁１０の変形が生じ難い部分で過剰設計となるのを防止しつつ、変形が生じ易い部分での変形を効果的に抑えることが可能となる。
【００２６】
また、以上の説明では、山留め壁１０の水平方向の位置による変形のし易さに応じてプレロード量または剛性を変化させる場合について述べたが、本発明は、これに限らず、山留め壁１０の特定部位の変形量を積極的に抑える必要がある場合にも適用が可能である。例えば、図１３に示すように、道路の橋脚４０の近傍において山留め壁１０を用いた根切り工事を行う場合、橋脚４０が構築された地盤に変状が生ずることは許されないため、山留め壁１０の橋脚に近い部位（図１３中の部位Ｘ付近）では、山留め壁１０の変形をより小さく抑えることが必要である。このような場合に、上記部位Ｘ近傍に施工される地盤アンカー１２または切梁３０の剛性またはプレロード量を大きな値に設定することで、図中に破線で示すように、当該部位Ｘ近傍における山留め壁１０の変形を抑えることができるのである。
【００２７】
また、以上の説明では、地盤アンカー１２または切梁３０のプレロード量または剛性の何れかを水平位置に応じて設定するものとしたが、プレロード量および剛性の両方を水平位置に応じて設定することとしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、山留め壁に施工する地盤アンカーまたは切梁のプレロード量や剛性を、山留め壁の水平方向の位置に応じた変形のし易さや、変形抑制の必要度合い等に応じて適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】山留め壁の周囲地盤の土圧や水圧による変形の状態を示す平面図である。
【図２】根切り深さが不連続的に変化する場合の山留め壁の変形の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるアンカーの施工手順を説明するための図である。
【図４】本発明の別の実施形態におけるアンカー施工手順を説明するための図である。
【図５】地盤アンカーの打設工事の一例を説明するための拡大断面図である。
【図６】本発明による山留め壁の変形抑止効果を実証するための有限要素法によるシミュレーション計算で用いた３次元モデリングを表す図である。
【図７】従来型工法についての本シミュレーション計算における地盤アンカー打設位置および打設順序を山留め壁の正面図上に示す図である。
【図８】Ｖ型工法についての本シミュレーション計算における地盤アンカー打設位置および打設順序を山留め壁の正面図上に示す図である。
【図９】本シミュレーション計算における地盤アンカー打設位置を山留め壁の鉛直断面上に示す図である。
【図１０】本シミュレーション計算の結果を、山留め壁の辺中央位置における深度方向の変位量分布として示す図である。
【図１１】本シミュレーション計算の結果を、変形量が最大となる深度での水平面内での変位量分布として示す図である。
【図１２】山留め壁に切梁を施工した場合を示す平面図である。
【図１３】道路橋脚の近傍に山留め壁を構築する場合を示す平面図である。
【符号の説明】
１０  山留め壁
１２  地盤アンカー
３０  切梁
【図１】
2004308154.tif 000003
【図２】
2004308154.tif 000004
【図３】
2004308154.tif 000005
【図４】
2004308154.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004308154.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004308154.tif 000011
【図１０】
2004308154.tif 000012
【図１１】
2004308154.tif 000013
【図１２】
2004308154.tif 000014
【図１３】
2004308154.tif 000015