(57)【要約】  【課題】  液状化抑止のための地盤改良の範囲を縮小しながらも抗土圧構造物全体の安定性を高めることができ、施工性及び経済性に優れ、かつ液状化による護岸の側方流動を防ぐことができる耐震性に優れた抗土圧構造物を提供する。  【解決手段】  矢板１の背面側に近接する液状化地盤の比較的狭い範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良する。硬化性材料の固結によって形成される改良域２０に引張り抵抗を有する複数の補強材２を設置し、矢板１と補強材２をタイロッド３で連結する。補強材２は下端部が支持地盤１１に達するように設置するか、または硬化性材料の注入などにより固定し、補強材２の下端部を拘束する。【選択図】  図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗土圧構造体の背面側に近接する所定の範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、前記硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に間隔をおいて複数の引張り抵抗を有する補強材または固結柱を設け、前記護岸構造体と前記補強材または固体柱をタイロッドまたは硬化性材料の固結により連結したことを特徴とする抗土圧構造物。
【請求項２】
前記補強材または固結柱について、下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部を地盤に固定することにより、該補強材または固結柱の下端部を拘束したことを特徴とする請求項１記載の抗土圧構造物。
【請求項３】
前記補強材または固結柱にプレストレスを導入したことを特徴とする請求項１または２記載の抗土圧構造物。
【請求項４】
地盤改良を行う範囲内について、前記硬化性材料の配合または量を変え、位置によって前記改良体の強度が異なるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項５】
前記地盤改良を行う範囲内について、前記護岸構造体に接する位置、前記補強材または固結柱の周囲、及び前記タイロッド周囲のうちのいずれかまたは複数における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項６】
前記地盤改良を行う範囲内について、一部を未改良域として残してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項７】
前記未改良域の水平方向の長さが鉛直方向の長さの１／２以下であることを特徴とする請求項６記載の抗土圧構造物。
【請求項８】
前記補強材または固結柱が鋼製の杭体、現場打ちコンクリート製の杭体または固結柱である請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項９】
前記補強材または固結柱は、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成するか、あるいは、前記注入管自体を引張材として用いることを特徴とする請求項８に記載の抗土圧構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矢板護岸、擁壁等の構造体の背面側に土圧または地盤の液状化等により水圧が作用する場合に適した耐震性に優れた抗土圧構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
護岸、岸壁、防波提、根止めのために、図１５(a)に示すように、矢板１ａを打設して背面地盤１２ａ中に控え杭２ａを打設してタイロッド３ａで結合した工法がある。これは、控え杭２ａの受働抵抗により前面の矢板１ａを支持しているメカニズムである。
【０００３】
設計上、控え杭２ａの設置位置は、受働抵抗が発揮できるように、前面基礎地盤から引いた矢板１ａの主働崩壊面と、控え杭２ａの長さの上部３分の１の深さの点から引いた控え杭２ａの前面受働崩壊面が控え杭２ａとタイロッド３ａの取付点の高さよりも下で交わらない位置としている。
【０００４】
この場合、矢板１ａと控え杭２ａの間には主働崩壊域と受働崩壊域を確保するための十分な距離を必要とした。
【０００５】
また、背面地盤１２ａに固結材を用いて改良する工法がある。固結材により矢板（擁壁）に作用する土圧は低減されるが、矢板（擁壁）と改良地盤を含む構造物全体が滑動、転倒したり、改良地盤内に亀裂が生じる恐れがある。また、矢板１ａと控え杭２ａの間を地盤改良する方法は改良範囲が広くなり、経済的に困難である。
【０００６】
特許文献１には、護岸構造の耐震補強構造として、護岸矢板壁と控え杭とがタイロッドにより連結され、かつ護岸矢板壁と控え杭との間の地盤が地盤改良され、護岸矢板壁が等価Ｎ値が１６より大きい支持地盤まで打設された構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２３６６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の構造は、護岸矢板を長くし非液状化層を貫通させて支持地盤に到達させているが、補強材側は間に地盤改良域を挟んだ外側に位置しているため、地盤改良範囲が広く不経済であり、地盤改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗する構成にはなっていないため、広い範囲を地盤改良しなくてはならない。また、補強材の背面が地盤改良されていないため、背面が液状化することで補強材の安定性が崩れ末端部が変形して補強材としての機能が消滅する恐れがある。
【０００９】
本発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、引張り力に抵抗する補強材を改良地盤内に設けて改良体と一体化した耐震抗土圧構造物であって、液状化抑止のための地盤改良の範囲を縮小しながらも抗土圧構造物全体の耐震性を高めることができ、施工性及び経済性に優れ、護岸背面の沈下や変位を防いで地震後の交通機能を保ちかつ、液状化による護岸の側方流動を防ぐことができる耐震性に優れた抗土圧構造物を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、護岸等背面が地下水面下にあり、かつ密度がゆるく地震時に液状化しやすい地盤からなる抗土圧構造体の背面側に近接する所定の範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に間隔をおいて複数の補強材または固結柱を設けて改良体と一体化し、護岸構造体と補強材または固結柱をタイロッドまたは硬化性材料の固結により連結したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は既設護岸の背面を地盤改良して液状化防止のみならず護岸の側方流動を防ぐ研究を進めた結果、改良地盤の背面が液状化すれば、改良地盤には大きな液状化地盤の土圧が作用するため護岸に側方流動が生じる。
【００１２】
これを防ぐためには護岸背面の改良範囲を大きくとらなくてはならない。従って、経済的な問題となる。このため、経済性を得るために矢板の根入れを深くとり、側方流動を防ぎながら改良範囲を狭くすると地震時の土圧により、改良体に矢板の底部を中心とした転倒する作用を生じ、改良体に引張り力が作用し、護岸が倒壊することがわかった（図１０(a)参照）。
【００１３】
このため本発明者は護岸背部に改良地盤を形成し、かつ改良地盤内に引張り抵抗力を有する補強材を設置することにより、護岸背部の液状化を防ぎ、かつ護岸の側方流動を防ぎ、護岸の倒壊を防ぎ、かつ改良範囲の幅を狭くすることにより経済性を付与した耐震護岸構造物を可能にしたものである（図１０(b)参照）。
【００１４】
なお、本発明において、「抗土圧構造体」とは矢板、擁壁等の表面に設置される構造体を言い、「抗土圧構造物」とは抗土圧構造体、裏込め土や補強材または固結柱、タイロッド等を含めた構造物全体を言う。
【００１５】
硬化性材料を注入して地盤改良する代表的な工法としては、薬液注入工法、高圧噴射撹拌工法等があり、注入される硬化性材料としては、セメント、水ガラス、シリカゾル、活性シリカコロイド、あるいは水ガラスとシリカコロイドと反応剤の複合シリカコロイド、あるいはスラグ系懸濁グラウト、水ガラスと超微粒子シリカからなる超微粒子複合シリカ等が使用でき、気泡を併用して飽和度を低減させてもよい。
【００１６】
抗土圧構造体とタイロッドで連結される補強材または固結柱は、地盤改良した改良体内部に設けることで、実質的に地震時の周辺地盤の液状化の影響を受けにくくなる。補強材または固結柱は矢板の変形に対する抵抗だけでなく、改良体内部に発生する亀裂に対して抑える効果もあり、下端部を拘束することによりその効果はさらに大きくなる。
【００１７】
また、抗土圧構造体と補強材または固結柱はタイロッドで連結されてもよいし、タイロッド以外の引張材でもよく、あるいはこれらがなくても抗土圧構造体、補強材または固結柱、改良土が一体化していればよい。
【００１８】
改良体におけるすべり位置は改良域と未改良域との境界面もしくは、補強材または固結柱下端との境界位置から発生する。補強材または固結柱の下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部の周囲を地盤改良することにより、該補強材または固結柱の下端部を拘束することで、転倒・滑動に対して十分に抵抗を発揮する。
【００１９】
抗土圧構造物における改良においては補強材がなくても転倒しないために改良幅Ｂは高さＨの６０％程度にすれば常時の土圧（主働土圧）に対しては改良体の滑動や転倒に対して安定性が得られる。下端の地盤を改良して、改良体の転倒や倒壊に対して抵抗する構造にすることができる。
【００２０】
しかし、地震時には改良体の背部に地震時土圧あるいは液状化した土圧が作用するためにそれに抵抗するには常時の改良幅よりもさらに広くとらなくては転倒、滑動が生じ、ますます経済的改良が困難である（図１０(a)参照）。
【００２１】
このような問題を防ぐために本発明者は改良体の内部に、好ましくは端部付近に複数の引張り抵抗を有する補強材または固結柱を設け、改良体と一体化した抗土圧構造物とすることで、地震時の安定性を得るのみならず、常時の場合の改良幅よりもさらに改良幅Ｂを狭くしても安定させることができることがわかった（図１０(b)参照）。
【００２２】
また、補強材または固結柱の下端部を固定して補強材または固結柱の地表面部に支圧板を設けて補強材または固結柱にプレストレスを付与して引張り力を高め、土圧構造体に引張り力を付与し、改良体の滑動、転倒を抑えることによっても改良幅Ｂを抑えることができる。
【００２３】
図１１は本発明の抗土圧構造物の転倒に対する検討モデルを示したもので、補強材を改良範囲の下端より深く設置することで、地震時に改良体の背部の地表が液状化して大きな土圧が作用しても抗土圧構造体と改良体が一体となった抗土圧構造物に対する滑動、転倒に対して抵抗できるために改良幅Ｂを短くすることができ、タイロッドもそれに応じて短くできる。
【００２４】
また、地盤改良することで、必ずしもタイロッドを必要としない場合もある。このように地震時においても補強材または固結柱による杭体が安定し、その分、硬化性材料による地盤改良範囲を小さくすることができ、材料コストの面でも施工コストの面でも工費の節減が図れる。
【００２５】
また、常時においても補強材または固結柱と抗土圧構造体が固結体または補強材または固結柱と抗土圧構造体を連結するタイロッドが一体化することにより、矢板護岸などの護岸構造体の安定が図れることと、裏込め等の護岸構造体の背面土砂の土質定数が向上することで、波浪等による背面土砂の吸い出しも抑制することができる。
【００２６】
さらに、抗土圧構造体とその背面側に位置する未改良の液状化地盤あるいは低改良の地盤との間に補強材または固結柱を内蔵した比較的幅の狭い改良地盤が介在することで背面地盤の滑りを防止する機能も発揮させることができる。
【００２７】
なお、本発明において、「護岸構造体に近接する所定の範囲内」というのは、抗土圧構造体背面側の液状化地盤のうちの比較的抗土圧構造体に近い範囲（図１０(b)、図１５(b)参照）を意味し、従来の護岸の一般的な設計における控え杭の設置位置（図１５(a)参照）に対し、抗土圧構造体寄りの位置となる。
【００２８】
その改良範囲は、図１０の基本的考えに基づき、地盤条件や護岸構造体の設計条件、地盤改良の方法等によっても異なるが、改良範囲や形状、改良強度、補強材または固結柱の強度と補強材または固結柱の大きさ等によって、図１〜図９のように設計することができる。
【００２９】
また、補強材または固結柱については、その下端部が液状化の生じない支持地盤に達するように設置するか、または補強材または固結柱の下端部の周囲を地盤改良することにより、補強材または固結柱の下端部が拘束されるようにすることが望ましい。
【００３０】
地震時に改良体より後方に位置する未改良の背面側地盤が液状化した場合、側方流動の圧に耐える必要があるが、補強材または固結柱の下端部が周囲の地盤から拘束され、かつ改良体を一体化されることで、側方流動に対する設計が容易となる。
【００３１】
地盤改良を行う範囲内については必ずしも一様の地盤改良である必要はなく、硬化性材料の配合または量を変えるなどして、改良範囲内の位置によって改良体の強度が異なるようにすることもできる。
【００３２】
相対的に高い地盤強度が要求される位置に富配合の硬化性材料を用いるか、あるいは高性能の硬化性材料を用い、相対的に高い地盤強度が要求されない位置に貧配合の硬化性材料を用いるか、あるいは相対的に低性能の安価な硬化性材料を用いることで、硬化性材料の注入量を減らし、あるいは未改良部分を設けてコストを削減することができる。
【００３３】
具体的には深さによって、改良体の強度を変化させ、護岸構造体に接する位置やまたは固結柱の周囲、タイロッド周囲など（これらの全部の場合と一部の場合を含む）における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにすることなどが考えられる。
【００３４】
タイロッドで結合した鋼矢板の安定検討では、矢板に作用する主働土圧、根入れ深さに応じて作用する受働土圧、地盤全体のすべり、矢板、補強材または固結柱の曲げに対して安定することが求められる。
【００３５】
設計手順は、(1)改良前の既存地盤に対して安定検討を行う。(2)所定の安全率を満足しない場合には改良強度（設計強度）を高くして所定の安全率を満足するように設計する。
(3)設計強度を満足するように改良体の強度を決定する。
【００３６】
上記(2)において、設計強度を高くする際に改良範囲全体を一律に決定するのではなく、改良層ごとに決定する。地表から深いほど土圧は大きくなるため、地表の深い位置の改良強度を高くする。また、土の粘着力が高いほどすべり円弧が広くなるため、すべり円弧の広い、地表深くあるいは抗土圧構造体からの距離が離れた箇所の改良強度を大きくする。
【００３７】
また、地盤改良を行う範囲内について、一部を未改良域として残してもよく、未改良域を残すことで、硬化性材料の注入量を削減することができる。
【００３８】
補強材または固結柱と、補強材または固結柱と控え杭を連結する領域を改良し、補強材または固結柱と連結されていない領域は背面土砂のこぼれ落ちを防ぐために、抗土圧構造体周辺付近を改良することができる。矢板、擁壁等の抗土圧構造体は面状に繋がっているが、補強材または固結柱は一定の間隔で設置するため、補強材または固結柱と連結する部分を改良することで経済的な改良が可能である。
【００３９】
また、改良域で囲まれた領域に未改良域がある場合、未改良域の水平方向の長さは鉛直方向の長さの１／２以下となるようにすることでより安定する。
【００４０】
補強材または固結柱の形態としては、鋼製の杭体あるいは現場打ちコンクリート製の補強材を用い、あるいは固結柱を補強材とすることができる。いずれにせよ補強材または固結柱の周辺はセメント等の固結材で地盤と一体化することとなる。
【００４１】
また補強材に関しては、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成するか、あるいは、注入管自体を引張材として用いることもできる。これもまた、引張材の周辺部はセメント等の固結材で地盤と一体化することになる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明により、（１）抗土圧構造体背部の液状化防止と吸出し防止効果による地盤変位の防止、（２）抗土圧構造物の側方流動の防止、（３）抗土圧構造物の転倒、倒壊の防止、（４）地盤改良範囲を低減することによる経済性の向上、が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態として、補強材の下端部の周囲を地盤改良し、あるいは補強材のまわりに注入材を充填し、補強材の下端部が拘束されるようにした場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態として、薬液注入工法により硬化性材料を地盤内に注入した後、注入管内に補強材を挿入し注入管を引き上げながらセメントグラウトを注入して補強材を固定する場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態として、位置によって地盤改良体の強度が異なるようにする場合の例を示したもので、(a)は矢板護岸からの距離や深さに応じて改良体の強度を変える場合の鉛直断面図、(b)は深さに応じて改良体の強度を変える場合の鉛直断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態として、矢板護岸に接する位置、補強材の周囲、及びタイロッド周囲の改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにした場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態として、高強度の改良体を平面的及び立面的に格子状に設け、格子の内側に低強度の改良体を設ける場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に複数の吐出口から硬化性材料を注入しつつ、深さに応じて改良域の強度を変える場合を示した鉛直断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に、地盤改良域と未改良域を形成させる場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に、高強度の改良域を平面的及び立面的に格子状に設け、格子の内側に未改良域を形成させる場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【図１０】本発明の抗土圧構造物の効果を確認するため、薬液注入による改良範囲を同じにして行った振動台実験において、(a)は補強材がない場合（引張り亀裂が発生）のモデル、(b)は補強材がある場合のモデルを示した図である。
【図１１】本発明の抗土圧構造物の転倒に対する検討モデルを示す図である。
【図１２】振動台実験に用いた本発明の実験モデルの説明図である。
【図１３】振動台実験に用いた比較例１の実験モデルの説明図である。
【図１４】振動台実験に用いた比較例２の実験モデルの説明図である。
【図１５】(a)は従来の矢板護岸と背面地盤中の控え杭をタイロッドで結合する護岸構造物を示す図、(b)は改良体の範囲が狭くなる本発明の護岸構造物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００４５】
以下の実施例では、護岸構造体としての矢板護岸背面の地盤改良を、主として薬液注入工法において一般的な二重管ダブルパッカー工法を用いて行う場合で説明する。
【００４６】
なお、注入工法に関してもその内容は限定されず、高圧噴射撹拌工法でも可能であり、注入材もセメント、有機系または無機系の水ガラス、活性シリカコロイド等幅広く使用でき、気泡を併用して飽和度を低減させてもよい。
【００４７】
図１は本発明の護岸構造物の一実施形態を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。基本構造として、護岸構造体としての矢板１の背面側に位置する液状化の恐れがある液状化地盤１２について、矢板１に近接する所定の範囲内に改良材としての硬化性材料を注入して地盤改良を行う。
【００４８】
図中、符号２０は地盤改良による改良域を示し、その地盤改良体内部に複数の補強材２を間隔をおいて打設し、矢板１と補強材２をダイロッド３でつなぐ。なお。改良体の強度が比較的大きい場合にはタイロッド３を省略することもできる。
【００４９】
本実施形態では、補強材２の下端部が支持地盤となり得る非液状化地盤１１に達するようにすることで、補強材２の下端を拘束し、矢板１に作用する常時の背面土圧や地震時の振動荷重に耐える構成としている。
【００５０】
なお、本実施形態では、矢板１の下端が非液状化地盤１１の上面となっているが、非液状化地盤１１内に達するようにすればより安定した構造となる。
【００５１】
施工手順としては、補強材２を打設し、改良範囲の外側から改良材を注入して地盤改良を行う。改良材は無機系または有機系のシリカグラウト、懸濁型のセメントグラウト等であり、気泡を混合させて飽和度を低減させてもよい。補強材の打設と改良材の注入は前後してもよい。矢板１と補強材２をタイロッド３により結合する。
【００５２】
図２は本発明の護岸構造物の他の実施形態として、補強材２の下端部の周囲を地盤改良し、補強材の下端部が拘束されるようにした場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【００５３】
本実施形態は、補強材２の下端部が支持地盤となり得る地盤係数を有する層に達しない場合であり、補強材２の下端部周囲を硬化性材料で地盤改良することで、補強材２の下端部を拘束している。図中、符号２０ａがその改良域を示す。硬化性材料は、上部の改良域２０と同じ材料でも良いし、より強度の高い材料でもよい。
【００５４】
本発明の効果確認に関しては、以下に示す振動台実験を行った。
【００５５】
図１２〜１４は振動台実験に用いた実験モデルである。なお、図中の符号は実構造物に対応する符号を用いている。このモデルに対して最大加速度３５０ＧＡＬ（震度６）、正弦波を１００波（５Ｈｚ×２０秒）付与した。
【００５６】
(1) 本発明の護岸構造物に対応する実験モデル（図１２参照）
改良域２０内に補強材２を打設した場合では、背面地盤の液状化に対して十分安定していた。
【００５７】
(2) 比較例１の実験モデル（図１３参照）
補強材２の長さが短い場合では、地震動を付与すると、改良域２０の下層から亀裂が生じ、改良体が転倒した。
【００５８】
(3) 比較例２の実験モデル（図１４参照）
改良していない場合では、矢板１の主働崩壊に対して抵抗することなく、地盤全体（未改良域３０）が液状化し、矢板が転倒した。
【００５９】
図３は本発明の他の実施形態として、薬液注入工法により硬化性材料を地盤内に注入した後、注入管内に補強材を挿入する場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。または、補強材を地盤に設置する前に硬化材料を地盤内に注入して改良体を形成してもよい。
【００６０】
施工手順としては、地盤改良後に注入外管の中に補強材２を挿入し、周囲をセメントで充填させて固結し、補強材２と矢板１をタイロッド３にて結合する。
【００６１】
図４は本発明の他の実施形態として、位置によって地盤改良体の強度が異なるようにする場合の例を示したもので、(a)は矢板護岸からの距離や深さに応じて改良体の強度を変える場合の鉛直断面図、(b)は深さに応じて改良体の強度を変える場合の鉛直断面図である。
【００６２】
前述のように、タイロッド３で結合した鋼矢板の安定検討では、矢板１に作用する主働土圧、根入れ深さに応じて作用する受働土圧、地盤全体のすべり、矢板、補強材の曲げに対して安定することが求められる。地表から深いほど土圧は大きくなるため高い改良強度が必要とされる。
【００６３】
(b)は深い位置から浅い位置に、高強度改良体２１、中強度改良体２２、低強度改良体２３の順で地盤改良が行われた状況を示し、(a)はさらに矢板１の背面から補強材２にかけて補強材２寄りで浅い位置まで、高強度改良体２１、中強度改良体２２を配置する状況を示している。
【００６４】
(a)における改良強度の計算は、以下の手順で行った。
【００６５】
(1) 改良前の既存地盤に対して安定検討を行った。安定検討の方法としては改良体の滑動、転倒やすべりによる検討である。
【００６６】
(2) 所定の安全率を満足しない部分において改良強度を高くして所定の安全率を満足するように計算した。地盤の粘着力が小さい場合では円弧すべりの円弧長が短く、地盤の粘着力が大きい場合では円弧すべりの円弧長が長くなった。円弧すべりによる円弧長の長くなる領域には粘着力を高くして再計算した。
【００６７】
(3)粘着力の２倍を改良強度として改良体の設計強度を決定した。
【００６８】
なお、図１２のモデルに示す寸法で計算したところ、低改良部分では一軸強度が１００ｋＮ／ｍ2、中改良部分では一軸強度が１２０ｋＮ／ｍ2、高改良部分では一軸強度が１５０ｋＮ／ｍ2あれば安定する結果が得られた。
【００６９】
図５は本発明の他の実施形態として、矢板１に接する位置、補強材２の周囲、及びタイロッド３周囲の改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにした場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【００７０】
すなわち、矢板１周辺と補強材２周辺、さらにタイロッド３周辺に十分な改良層があり、その中間層に未改良層または低強度で改良した層が存在する構成としたものである。改良範囲を控壁式擁壁として設計した場合、全面改良した範囲を重力式擁壁として設計した場合と比較して１．４倍程度大きな土圧に抵抗できるようになった。
【００７１】
図６は本発明の他の実施形態として、高強度の改良体２１を平面的及び立面的に格子状に設け、格子の内側に低強度の改良体２３を設ける場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。図中、２１、２３は未改良部であってもよい。
【００７２】
改良域全体の抵抗力を格子状に配された高強度の改良体２１に期待し、その内側の改良度を抑えることで、硬化性材料の節減を図ったものである。低強度の改良体２３の部分を未改良域と残してもよく、その場合は、施工量の低減にもつながる。
【００７３】
図７は本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に複数の吐出口から硬化性材料を同時注入しつつ、深さに応じて改良域の強度を変える場合を示した鉛直断面図である。図中、２１は液状化層の改良部で２３は未改良部、あるいは２１は高強度部、２３は低強度部である。
【００７４】
地盤改良域の下層を高強度改良体２１、上層を低強度改良体２３とする場合、改良強度毎に配合が決定されるため、改良強度が異なると複数の配合を使用することになり、配合作製に手間がかかる。
【００７５】
共通の配合に関して、注入管の複数の吐出口より同時注入するようにすることで、施工性を高め、工期を短縮することができる。
【００７６】
図８は本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に複数の吐出口から硬化性材料を同時注入しつつ、地盤改良域２０と未改良域３０を形成させる場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。２０は改良部、３０は未改良部である。
【００７７】
本実施形態では、矢板１の背面位置と、補強材２の周囲を注入工法によって地盤改良し、間の部分を未改良域３０として残している。
【００７８】
この場合、前述したように、改良域２０で囲まれた未改良域３０において、水平方向における未改良域の長さは鉛直方向における未改良域の長さの１／２以下にすると未改良域部分が液状化しにくいことがわかっている。
【００７９】
改良域２０で囲まれた未改良域３０が液状化しにくいことで改良層全体の抵抗力が維持でき、側方流動に対する抵抗効果がある。
【００８０】
図９は、本発明の他の実施形態として、注入工法で地盤改良を行う際に複数の吐出口から硬化性材料を同時注入しつつ、高強度の改良域を平面的及び立面的に格子状に設け、格子の内側に未改良域を形成させる場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【００８１】
この場合も図８の実施形態と同様に、格子状の改良域２０によって、改良層全体の抵抗力が維持でき、側方流動に対する抵抗効果が得られる。
【符号の説明】
【００８２】
１…矢板、２…補強材、３…タイロッド、
１１…非液状化地盤、１２…液状化地盤、
２０…改良域、２１…高強度改良体、２２…中強度改良体、２３…低強度改良体、
３０…未改良域
【図１】
2013194418.tif 000003
【図２】
2013194418.tif 000004
【図３】
2013194418.tif 000005
【図４】
2013194418.tif 000006
【図５】
2013194418.tif 000007
【図６】
2013194418.tif 000008
【図７】
2013194418.tif 000009
【図８】
2013194418.tif 000010
【図９】
2013194418.tif 000011
【図１０】
2013194418.tif 000012
【図１１】
2013194418.tif 000013
【図１２】
2013194418.tif 000014
【図１３】
2013194418.tif 000015
【図１４】
2013194418.tif 000016
【図１５】
2013194418.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月21日(2012.9.21)
【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】
抗土圧構造体の背面側に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、前記硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に、間隔をおいて複数の引張り抵抗を有する補強材を設けて改良体と一体化することで、該補強材が改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗するとともに地盤改良範囲を低減させた構成とし、前記抗土圧構造体と前記補強材をタイロッドまたは硬化性材料の固結により連結したことを特徴とする抗土圧構造物。
【請求項２】
前記補強材について、下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部の周囲を地盤改良することにより、該補強材の下端部を拘束したことを特徴とする請求項１記載の抗土圧構造物。
【請求項３】
前記補強材にプレストレスを導入したことを特徴とする請求項１または２記載の抗土圧構造物。
【請求項４】
地盤改良を行う範囲内について、前記硬化性材料の配合または量を変え、位置によって前記改良体の強度が異なるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項５】
前記地盤改良を行う範囲内について、前記抗土圧構造体に接する位置、前記補強材の周囲、及び前記タイロッド周囲のうちのいずれかまたは複数における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項６】
前記抗土圧構造体と前記補強材との間の一部を未改良域として残してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項７】
前記未改良域の水平方向の長さが鉛直方向の長さの１／２以下であることを特徴とする請求項６記載の抗土圧構造物。
【請求項８】
前記補強材が、引張材の周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものである請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項９】
前記補強材は、地盤中に注入管を設置して注入管内に前記引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成するか、あるいは、前記注入管自体を引張材として用い周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものであることを特徴とする請求項８に記載の抗土圧構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、引張り力に抵抗する補強材を改良地盤内に設けて改良体と一体化した耐震抗土圧構造物であって、液状化抑止のための地盤改良の範囲を縮小しながらも抗土圧構造物全体の耐震性を高めることができ、施工性及び経済性に優れ、護岸等の抗土圧構造体の背面の沈下や変位を防いで地震後の交通機能を保ちかつ、液状化による抗土圧構造体の側方流動を防ぐことができる耐震性に優れた抗土圧構造物を提供することを目的としたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、護岸等背面が地下水面下にあり、かつ密度がゆるく地震時に液状化しやすい地盤からなる抗土圧構造体の背面側に近接する所定の範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に間隔をおいて複数の補強材を設けて改良体と一体化し、抗土圧構造体と補強材をタイロッドまたは硬化性材料の固結により連結したことを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
なお、本発明において、「抗土圧構造体」とは矢板、擁壁等の表面に設置される構造体を言い、「抗土圧構造物」とは抗土圧構造体、裏込め土や補強材、タイロッド等を含めた構造物全体を言う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
抗土圧構造体とタイロッドで連結される補強材は、地盤改良した改良体内部に設けることで、実質的に地震時の周辺地盤の液状化の影響を受けにくくなる。補強材は矢板の変形に対する抵抗だけでなく、改良体内部に発生する亀裂に対して抑える効果もあり、下端部を拘束することによりその効果はさらに大きくなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、抗土圧構造体と補強材はタイロッドで連結されてもよいし、タイロッド以外の引張材でもよく、あるいはこれらがなくても抗土圧構造体、補強材、改良土が一体化していればよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
改良体におけるすべり位置は改良域と未改良域との境界面もしくは、補強材下端との境界位置から発生する。補強材の下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部の周囲を地盤改良することにより、該補強材の下端部を拘束することで、転倒・滑動に対して十分に抵抗を発揮する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
このような問題を防ぐために本発明者は改良体の内部に、好ましくは端部付近に複数の引張り抵抗を有する補強材を設け、改良体と一体化した抗土圧構造物とすることで、地震時の安定性を得るのみならず、常時の場合の改良幅よりもさらに改良幅Ｂを狭くしても安定させることができることがわかった（図１０(b)参照）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、補強材の下端部を固定して補強材の地表面部に支圧板を設けて補強材にプレストレスを付与して引張り力を高め、土圧構造体に引張り力を付与し、改良体の滑動、転倒を抑えることによっても改良幅Ｂを抑えることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、地盤改良することで、必ずしもタイロッドを必要としない場合もある。このように地震時においても補強材が安定し、その分、硬化性材料による地盤改良範囲を小さくすることができ、材料コストの面でも施工コストの面でも工費の節減が図れる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、常時においても補強材と抗土圧構造体が固結体または補強材と抗土圧構造体を連結するタイロッドが一体化することにより、矢板護岸などの護岸構造体の安定が図れることと、裏込め等の護岸構造体の背面土砂の土質定数が向上することで、波浪等による背面土砂の吸い出しも抑制することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
さらに、抗土圧構造体とその背面側に位置する未改良の液状化地盤あるいは低改良の地盤との間に補強材を内蔵した比較的幅の狭い改良地盤が介在することで背面地盤の滑りを防止する機能も発揮させることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
その改良範囲は、図１０の基本的考えに基づき、地盤条件や護岸構造体の設計条件、地盤改良の方法等によっても異なるが、改良範囲や形状、改良強度、補強材の強度と補強材の大きさ等によって、図１〜図９のように設計することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、補強材については、その下端部が液状化の生じない支持地盤に達するように設置するか、または補強材の下端部の周囲を地盤改良することにより、補強材の下端部が拘束されるようにすることが望ましい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
地震時に改良体より後方に位置する未改良の背面側地盤が液状化した場合、側方流動の圧に耐える必要があるが、補強材の下端部が周囲の地盤から拘束され、かつ改良体を一体化されることで、側方流動に対する設計が容易となる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
具体的には深さによって、改良体の強度を変化させ、護岸構造体に接する位置やまたは補強材の周囲、タイロッド周囲など（これらの全部の場合と一部の場合を含む）における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにすることなどが考えられる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
タイロッドで結合した鋼矢板の安定検討では、矢板に作用する主働土圧、根入れ深さに応じて作用する受働土圧、地盤全体のすべり、矢板、補強材の曲げに対して安定することが求められる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、抗土圧構造体と補強材との間の一部を未改良域として残してもよく、未改良域を残すことで、硬化性材料の注入量を削減することができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
補強材と、抗土圧構造体と補強材を連結する領域を改良し、補強材と連結されていない領域は背面土砂のこぼれ落ちを防ぐために、抗土圧構造体周辺付近を改良することができる。矢板、擁壁等の抗土圧構造体は面状に繋がっているが、補強材は一定の間隔で設置するため、補強材と連結する部分を改良することで経済的な改良が可能である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
補強材の周辺はセメント等の固結材で地盤と一体化することとなる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図１は本発明を護岸構造物に適用した場合の一実施形態を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。基本構造として、護岸構造体としての矢板１の背面側に位置する液状化の恐れがある液状化地盤１２について、矢板１に近接する所定の範囲内に改良材としての硬化性材料を注入して地盤改良を行う。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図２は本発明を護岸構造物に適用した場合の他の実施形態として、補強材２の下端部の周囲を地盤改良し、補強材の下端部が拘束されるようにした場合を示したもので、(a)は鉛直断面図、(b)は水平断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月21日(2012.12.21)
【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】
抗土圧構造体の背面側に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、前記硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に、間隔をおいて複数の引張り抵抗を有する下向きの補強材を設けて改良体と一体化することで、該補強材が改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗するとともに地盤改良範囲を低減させた構成とし、前記抗土圧構造体と前記補強材を硬化性材料の固結により連結した抗土圧構造物であって、前記補強材は、引張材の周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものであり、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成したものであることを特徴とする抗土圧構造物。
【請求項２】
前記補強材について、下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部の周囲を地盤改良することにより、該補強材の下端部を拘束したことを特徴とする請求項１記載の抗土圧構造物。
【請求項３】
前記補強材中の前記引張材にプレストレスを導入したことを特徴とする請求項１または２記載の抗土圧構造物。
【請求項４】
地盤改良を行う範囲内について、前記硬化性材料の配合または量を変え、位置によって前記改良体の強度が異なるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項５】
前記地盤改良を行う範囲内について、前記抗土圧構造体に接する位置、及び前記補強材の周囲のいずれかまたは両方における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項６】
前記抗土圧構造体と前記補強材との間の一部を未改良域として残してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項７】
前記未改良域の水平方向の長さが鉛直方向の長さの１／２以下であることを特徴とする請求項６記載の抗土圧構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、護岸等背面が地下水面下にあり、かつ密度がゆるく地震時に液状化しやすい地盤からなる抗土圧構造体の背面側に近接する所定の範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、硬化性材料の固結によって形成される改良体内部に間隔をおいて複数の補強材を設けて改良体と一体化することで、補強材が改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗するとともに地盤改良範囲を低減させた構成とし、抗土圧構造体と補強材を硬化性材料の固結により連結した抗土圧構造物であって、その補強材は、引張材の周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものであり、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成したものであることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
補強材は、地盤改良した改良体内部に設けることで、実質的に地震時の周辺地盤の液状化の影響を受けにくくなる。補強材は矢板の変形に対する抵抗だけでなく、改良体内部に発生する亀裂に対して抑える効果もあり、下端部を拘束することによりその効果はさらに大きくなる。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月28日(2013.6.28)
【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】
抗土圧構造体の背面側に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、前記抗土圧構造体の背面側への硬化性材料の注入を、抗土圧構造体の背面側の液状化地盤のうち比較的抗土圧構造体に近い範囲に限定することで地盤改良範囲を低減させた構成とし、地盤改良範囲を低減させたことで、地震時に前記抗土圧構造体に作用する抗土圧構造体を転倒させようとする土圧に対しては、前記硬化性材料の固結によって形成される前記地盤改良範囲の内側の改良体内部に、間隔をおいて複数の引張り抵抗を有する下向きの補強材を設けて改良体と一体化することで、該補強材が前記地盤改良範囲の改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗する構成とし、前記抗土圧構造体と前記補強材を硬化性材料の固結により連結した抗土圧構造物であって、前記補強材は、引張材の周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものであり、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成したものであることを特徴とする抗土圧構造物。
【請求項２】
前記補強材について、下端部が支持地盤に達するように設置するか、または該下端部の周囲を地盤改良することにより、該補強材の下端部を拘束したことを特徴とする請求項１記載の抗土圧構造物。
【請求項３】
前記補強材中の前記引張材にプレストレスを導入したことを特徴とする請求項１または２記載の抗土圧構造物。
【請求項４】
地盤改良を行う範囲内について、前記硬化性材料の配合または量を変え、位置によって前記改良体の強度が異なるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項５】
前記地盤改良を行う範囲内について、前記抗土圧構造体に接する位置、及び前記補強材の周囲のいずれかまたは両方における改良体の強度が、他の位置の改良体の強度より相対的に高くなるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項６】
前記抗土圧構造体と前記補強材との間の一部を未改良域として残してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の抗土圧構造物。
【請求項７】
前記未改良域の水平方向の長さが鉛直方向の長さの１／２以下であることを特徴とする請求項６記載の抗土圧構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、護岸等背面が地下水面下にあり、かつ密度がゆるく地震時に液状化しやすい地盤からなる抗土圧構造体の背面側に近接する所定の範囲内に硬化性材料を注入して地盤改良してなる抗土圧構造物において、抗土圧構造体の背面側への硬化性材料の注入を、抗土圧構造体の背面側の液状化地盤のうち比較的抗土圧構造体に近い範囲に限定することで地盤改良範囲を低減させた構成とし、地盤改良範囲を低減させたことで、地震時に抗土圧構造体に作用する抗土圧構造体を転倒させようとする土圧に対しては、硬化性材料の固結によって形成される前記地盤改良範囲の内側の改良体内部に、間隔をおいて複数の引張り抵抗を有する下向きの補強材を設けて改良体と一体化することで、補強材が地盤改良範囲の改良体内部に生じる引張り力による亀裂に対して抵抗する構成とし、抗土圧構造体と補強材を硬化性材料の固結により連結した抗土圧構造物であって、その補強材は、引張材の周辺に硬化性材料を用いて地盤と一体化したものであり、地盤中に注入管を設置して注入管内に引張材を挿入して硬化性材料を注入しながら注入管を引き上げて形成するか、あるいは注入管内に硬化性材料を充填して引張材を硬化性材料中に挿入して注入管を引き上げて形成したものであることを特徴とするものである。