(57)【要約】【課題】山留壁の背面側の敷地が狭い場合や、山留壁の背面にアンカー定着地盤がない場合であっても、山留壁を確実に支持できる山留架構を提供すること。【解決手段】山留架構１は、鉛直方向に延びる山留壁１０と、この山留壁１０の掘削領域側とは反対側の地盤に設けられた控え杭２０と、控え杭２０の山留壁１０とは反対側の側面に設けられた第２腹起し部材２２と、第２腹起し部材２２を介して山留壁１０と控え杭２０とを連結しかつ緊張力が導入された一対の連結部材３０と、を備える。連結部材３０は、地盤改良層４に埋設されている。【選択図】図１
2017122358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる山留壁と、
当該山留壁の掘削領域側とは反対側の地盤に設けられた控え杭と、
当該控え杭の前記山留壁とは反対側の側面に設けられた腹起し部材と、
当該腹起し部材を介して前記山留壁と前記控え杭とを連結しかつ緊張力が導入された一対の連結部材と、を備え、
当該連結部材は、地盤改良土に埋設されていることを特徴とする山留架構。
【請求項２】
前記地盤改良土は、前記連結部材の下端面よりも上側の原土を置換する、または当該原土にセメント系固化材を混合して撹拌することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の山留架構。
【請求項３】
前記地盤改良土は、前記連結部材の下端面よりも上側および前記控え杭の周囲の原土を置換する、または当該原土にセメント系固化材を混合して撹拌することにより形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の山留架構。
【請求項４】
鉛直方向に延びる山留壁と、
当該山留壁の掘削領域側とは反対側の地盤に設けられた控え杭と、
当該控え杭の前記山留壁とは反対側の側面に設けられた腹起し部材と、
当該腹起し部材を介して前記山留壁と前記控え杭とを連結しかつ緊張力が導入された一対の連結部材と、を備え、
前記山留壁と前記控え杭との間の地表面で前記控え杭の受働抵抗が生じる範囲には、盛土または仮設の重量物が設けられることを特徴とする山留架構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削領域を囲んで構築される山留壁を含む山留架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、山留壁の支持方法として、山留壁の背面の地盤に控え杭を打設し、この控え杭と山留壁をタイロッド（繋ぎ材）で連結するタイロッド構法がある（特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１では、控え杭が非掘削領域の地盤中に単独で打ち込まれており、山留壁は、タイロッドを介して控え杭単体で支持されている。したがって、地盤中に打ち込まれた複数の控え杭同士は連結されておらず、複数の控え杭が群をなして山留壁の傾斜を抑止することはできなかった。よって、複数の控え杭が一体として自立して抵抗することはできていなかった。
【０００３】
また、護岸矢板壁の構造として、護岸矢板壁の背面の地盤に控え工を打設し、護岸矢板壁と控え工とをタイ材で連結するとともに、護岸矢板壁と控え工との間の地盤を地盤改良することが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献２では、護岸工事において、護岸矢板壁と控え工との間の地盤を地盤改良しているが、タイ材には緊張力が導入されておらず、護岸矢板壁が土圧により外側に迫り出し変形するおそれがあった。
また、護岸構造の構成は、控え杭が地盤内に埋設され、護岸鋼矢板と控え杭との間の表層地盤部分に地盤改良土やコンクリート層を設けて、軟弱地盤の液状化を防止している。特許文献２の発明は、護岸構造の内部側の広範囲に及ぶ表層地盤を対象とした液状化防止技術であり、鋼矢板と地盤改良層やコンクリート層などの表層地盤部分とによる二方向の面状材によって、地盤のせん断挙動を抑制するものである。特許文献２の護岸構造は、一部地盤を対象として土の拘束度を高める補強構造ではないため、施工範囲が広くなるうえに、工事費用が高額になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−５６５０号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
以上のような課題を踏まえて、本発明は、山留壁の背面側の敷地が狭く、山留壁の背面側が軟弱地盤で地盤アンカーが定着できない場合であっても、山留壁を確実に支持できる山留架構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】
【０００７】
本発明者は、地盤アンカーを用いない山留架構として、山留壁の背面の地盤に複数の控え杭を打ち込み、山留壁、控え杭、および、緊張力を導入した連結部材により山留壁の背面地盤内に門型架構を形成するとともに、この門型架構内の軟弱地盤を地盤改良層に変更して土による拘束度を高めることで、連結部材に導入した緊張力や二次掘削による側圧の増大に伴う水平力に対して、山留壁と控え杭が一体となりせん断抵抗出来ることに着眼し、本山留架構を発明するに至った。
【０００８】
さらに、本発明者は、山留壁と控え杭との間の地盤を地盤改良することで、連結部材に加える予備緊張時の引張力、および、二次掘削時の側圧増大に伴って連結部材に生じる引張力の増加に抵抗できるように、受働抵抗が高められた山留架構を発明するに至った。
【０００９】
第一の発明の山留架構（例えば、後述の山留架構１）は、鉛直方向に延びる山留壁（例えば、後述の山留壁１０）と、当該山留壁の掘削領域側とは反対側の地盤に設けられた控え杭（例えば、後述の控え杭２０）と、当該控え杭の前記山留壁とは反対側の側面に設けられた腹起し部材（例えば、後述の第２腹起し２２）と、当該腹起し部材を介して前記山留壁と前記控え杭とを連結しかつ緊張力が導入された一対の連結部材（例えば、後述の連結部材３０）と、を備え、当該連結部材は、地盤改良土（例えば、後述の地盤改良層４）に埋設されていることを特徴とする。
【００１０】
第一の発明によれば、山留壁および控え杭は、当該控え杭に添わせてかつ当該控え杭の両側に延出した腹起し部材を介して、一対の連結部材で接合されていることで、山留架構を構成する親杭の中心軸と控え杭の中心軸とが平面視で若干ずれていても、一対の連結部材が、控え杭を挟んで所定距離が確保された状態で配置されているために、山留壁および控え杭に偏心荷重が加わることなく、強固に連結される。
また、連結部材が地盤改良土に埋設されていることで、連結部材に導入した緊張力や二次掘削による側圧の増大に伴う水平力に対して、山留壁と控え杭との間の地盤改良層による抵抗力が大きくなり、山留架構の構造安定性を確保することができる。
【００１１】
具体的には、第一の発明によれば、山留壁の背面側が軟弱地盤であっても、軟弱地盤を地盤改良土に置換し、その地盤改良土を挟み込むように山留壁と控え杭を打ち込み、この山留壁と控え杭とを緊張力が導入された連結部材で連結することで、山留壁の芯材のサイズをアップしたり、芯材同士の間隔を狭めたりすることなく、安定した山留壁を構築できる。また、控え杭と山留壁とを接続する連結部材に予備緊張（プレロード）を与えておき、予め山留壁を控え杭側に引っ張っておくことで、山留壁が控え杭側に向って移動する際には、その反力として山留壁に作用する受動土圧とつり合うことで、山留壁のせり出しが防止される。
また、山留壁の掘削領域側には、山留架構を支持する構造物を設ける必要はなく、掘削領域側には障害物がないので、短工期にて地下掘削ができる。
【００１２】
第二の発明の山留架構は、前記地盤改良土は、前記連結部材の下端面よりも上側の原土を置換する、または当該原土にセメント系固化材を混合して撹拌することにより形成されることを特徴とする。
具体的には、地盤改良土とは、原土よりも粘着力および内部摩擦角の双方、または、粘着力および内部摩擦角のうちどちらか一方のみが高い特性を備えた土である。
【００１３】
第二の発明によれば、連結部材の下端面より上側の原土を地盤改良土に置換することで、山留壁と控え杭との間の土の拘束度（粘着力や内部摩擦角）が高められ、一体として挙動する地盤領域が増大する。よって、山留壁や控え杭が水平方向に移動しようとした場合、その反力を生じさせる受動土圧領域が増大しているので、山留壁や控え杭が傾斜するのを確実に防止できる。
【００１４】
また、地盤改良を、山留壁と控え杭との間で地盤特性を高める必要がある最小の領域に限定して行うことで、短工期で施工でき、かつ、仮設工事費用を抑制しつつ、山留壁のはらみ出しを防止できる。
また、セメント系固化材により地盤改良することで、原土の場外搬出費用とその処分費用が不要となるとともに、地盤改良土を現場外から購入する費用が不要となり、地盤改良費用を低減できる。また、原土の場外搬出工程および地盤改良土の搬入工程がないので、工期短縮が可能である。
【００１５】
また、控え杭と山留壁との間の原土を地盤改良し、土の拘束度が高められたことで、山留壁や控え杭が水平移動しようとした場合、その反力を生じさせる受働土圧領域においては、縁部で生じるせん断滑り破壊の発生強度（せん断滑り破壊強度）も増大するので、せん断滑り破壊を防止して、山留壁を確実に支持できる。また、地盤改良を行うことで、重機の作業床としても利用できる。
【００１６】
第三の発明の山留架構は、前記地盤改良土は、前記連結部材の下端面よりも上側および前記控え杭の先端部の周囲の原土を置換する、または当該原土にセメント系固化材を混合して撹拌することにより形成されることを特徴とする。
【００１７】
第三の発明によれば、第二の発明の効果に加えて、地盤改良を控え杭の周囲にも行うことで、仮設工事費用を抑制しつつ、控え杭の周囲の土の拘束度を高めて、控え杭の土圧抵抗力を増加できる。
【００１８】
第四の発明の山留架構は、鉛直方向に延びる山留壁と、当該山留壁の掘削領域側とは反対側の地盤に設けられた控え杭と、当該控え杭の前記山留壁とは反対側の側面に設けられた腹起し部材と、当該腹起し部材を介して前記山留壁と前記控え杭とを連結しかつ緊張力が導入された一対の連結部材と、を備え、前記山留壁と前記控え杭との間の地表面で前記控え杭に受働抵抗が生じる範囲には、盛土または仮設の重量物（例えば、後述の盛土５）が設けられることを特徴とする。
【００１９】
第四の発明の山留架構によれば、地表面のうち控え杭に受働抵抗が生じる範囲に盛土または仮設の重量物を設けたので、控え杭の受働土圧を高めることができる。これにより、控え杭の山留壁側への移動をより効果的に抑制でき、山留壁のはらみ出しを防止できる。
以上より、山留壁の芯材のサイズをアップしたり、芯材同士の間隔を狭めたりすることなく、安定した山留壁を構築できる。
【００２０】
また、控え杭と山留壁とを接続する連結部材に予備緊張（プレロード）を与えておき、予め山留壁を控え杭側に引っ張っておくことで、山留壁が控え杭側に向って移動する際には、その反力として山留壁に作用する受動土圧とつり合うことで、山留壁のせり出しが防止される。
また、山留壁の掘削領域側には、山留架構を支持する構造物を設ける必要はなく、掘削領域側には障害物がないので、短工期にて地下掘削ができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、山留壁の背面側の敷地が狭い場合や、山留壁の背面に所定の空間があればアンカー定着地盤がない場合であっても、山留壁の剛性を高める方法として、山留壁の芯材のサイズをアップしたり、芯材同士の間隔を狭めたりすることなく、山留壁を短工期にて構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る山留架構の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面位置における平面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施形態に係る山留架構の動作の説明図である。
【図５】実施形態に係る山留架構を構築する手順のフローチャートである。
【図６】実施形態に係る山留架構を構築する手順の縦断面説明図（その１）である。
【図７】実施形態に係る山留架構を構築する手順の縦断面説明図（その２）である。
【図８】実施形態に係る山留架構を構築する手順の縦断面説明図（その３）である。
【図９】実施形態に係る山留架構を構築する手順の縦断面説明図（その４）である。
【図１０】本発明の控え杭の設計方法の説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る山留架構の模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る山留架構の模式図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る山留架構の模式図である。
【図１４】本発明の変形例に係る山留架構の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、山留壁の背面側の原土を地盤改良土に置換し、その地盤改良土内に連結部材を埋設して山留壁と控え杭とを連結させた山留架構である。
具体的には、連結部材の下端面より上側の原土を地盤改良土に置換した山留架構（第１実施形態）と、地盤改良土を連結部材の上側と連結部材の下側の控え杭周囲を置換した山留架構（第２実施形態）と、地盤改良土を連結部材の上側に設けるとともに、控え杭周囲の地盤改良土の上面に仮設重量物を設けた山留架構（第３実施形態）と、地盤改良土を連結部材の上側に設けるとともに、連結部材の上側の控え杭側面に控え杭同士の連結面材を設けた山留架構（第４実施形態）である。
【００２４】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る山留架構１の縦断面図であり、図２は、山留架構１のＡ−Ａ断面位置での平面図である。
本実施形態では、山留架構１は、鉛直方向に延びる山留壁１０と、この山留壁１０の掘削領域側とは反対側つまり背面側の地盤２に設けられた複数の控え杭２０と、これら控え杭２０同士を連結する第２腹起し２２と、山留壁１０と控え杭２０とを緊張力が導入された状態で連結する複数の連結部材３０と、を備える。
【００２５】
山留壁１０は、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall）連続壁である。このＳＭＷ連続壁は、土とセメントスラリーとを原位置で混合して攪拌することで地中に造成された壁体であり、所定間隔おきにＨ形鋼が芯材１２として設けられている。
【００２６】
山留壁１０には、複数の芯材１２に跨がって、第１腹起し１３が架設される。
第１腹起し１３は、芯材１２の掘削領域側の側面に当接して配置されて、水平方向に延びている。この第１腹起し１３は、略コの字形状の溝形鋼を上下に背中合わせに配置して構成される。ここで、下側の溝形鋼を下段腹起し１４とし、上側の溝形鋼を上段腹起し１５とする。
【００２７】
控え杭２０は、山留壁１０に沿って所定間隔おきに複数配置され、これら複数の控え杭２０に跨がって、第２腹起し２２が架設される。
【００２８】
第２腹起し２２は、控え杭２０の掘削領域とは反対側の側面に当接して配置されて、複数の控え杭２０同士を水平方向に連結している。この第２腹起し２２は、略コの字形状の溝形鋼を上下に背中合わせに配置して構成される。ここで、下側の溝形鋼を下段腹起し２３とし、上側の溝形鋼を上段腹起し２４とする。また、第２腹起し２２の一方の側面は、山留壁１０と控え杭２０との間の土の拘束度を高める面材としても機能することで、土の土圧抵抗力を増大させることができる。
【００２９】
連結部材３０は、各控え杭２０を挟んで両側に一対として設置される。連結部材３０を一対として配置することにより、控え杭２０に偏心荷重を与えることなく、山留壁１０と控え杭２０とを固定することができ、山留架構の構造安全性を高めることができる。
【００３０】
連結部材３０は、外周面にねじが形成されたねじふし鉄筋３１と、山留壁１０の第１腹起し１３に係止してねじふし鉄筋３１が貫通する第１定着部材３２と、控え杭２０の第２腹起し２２に係止してねじふし鉄筋３１が貫通する第２定着部材３３と、ねじふし鉄筋３１の両端部に螺合されて第１定着部材３２および第２定着部材３３に係止された締付部材としての第１ナット３４および第２ナット３５と、ねじふし鉄筋３１を覆う被覆部材３６と、を備える。被覆部材３６としては、ねじふし鉄筋３１のねじが被覆部材３６の内周壁面に引っ掛からないように、内周壁面が平滑な排水用塩化ビニル管（ＶＵ管）や硬質ポリ塩化ビニル管(ＰＶＣ管)が好ましい。
【００３１】
連結部材３０には、ＳＳ４００等の鋼材に比べて強度が高く軽量なねじふし鉄筋を使用した。また、第１定着部材３２と第１ナット３４、または、第２定着部材３３と第２ナット３５には、鋳物成形によってそれぞれが一体化された鋼製の定着具（既製品）を使用する。これによって、定着部材３２、３３を設置するとともに、ナット３４、３５で締め付ける工程を同時施工でき、短工期で緊張力を導入できる。また、連結部材３０の設置高さは、山留壁１０が掘削領域側に傾斜することを少ない鋼材量によって抑制するために、山留壁１０の高さの２／３以上の高さ位置に設置することが好ましい。
【００３２】
ねじふし鉄筋３１は、地盤改良土からなる地盤改良層４に埋設されており、一対のねじふし鉄筋３１が控え杭２０を挟んで配置されている。
ねじふし鉄筋３１の山留壁１０側の端部は、第１腹起し１３の下段腹起し１４と上段腹起し１５との間に配置されている。第１定着部材３２は、第１腹起し１３の掘削領域側の側面に配置され、第１ナット３４は、第１定着部材３２の上に配置されている。
【００３３】
ねじふし鉄筋３１の控え杭２０側の端部は、第２腹起し２２の下段腹起し２３と上段腹起し２４との間に配置されている。第２定着部材３３は、第２腹起し２２の掘削領域側とは反対側の側面に配置され、第２ナット３５は、第２定着部材３３の上に配置されている。
【００３４】
被覆部材３６は、円筒形状の樹脂製または鋼管であり、ねじふし鉄筋３１は、この被覆部材３６に挿通されている。図３に示すように、ねじふし鉄筋３１は、被覆部材３６内部の下端面に配置されており、これにより、ねじふし鉄筋３１の側方および上方には、空間が確保されている。
【００３５】
山留壁１０と控え杭２０との間でかつ連結部材３０の下端よりも上側の部分は、地盤２の原土が、この原土よりも粘着力および内部摩擦角が高い地盤改良土に置換されて、地盤改良層４となっており、これにより、連結部材３０は、地盤改良層４に埋設されている。
【００３６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、山留壁１０には、この山留壁１０の背面土の地盤２あるいは地盤改良層４の鉛直荷重により、常時、土を水平方向に移動させようとする主働土圧Ｐが作用している。よって、山留壁１０は、連結部材３０に導入した引張力Ｆで控え杭２０側に引っ張られるが、引張力Ｆの反力として、主働土圧Ｐがつり合い状態にある。また、控え杭２０も、山留壁１０側への引張力Ｆと主働土圧Ｐとがつり合い状態にある。
【００３７】
山留壁１０や控え杭２０が水平方向に移動しようとする場合を想定する。山留壁１０と控え杭２０との間が原土である場合は、図４中に示す原土による受慟せん断すべり破壊面Ａと山留壁１０または控え杭２０との間の領域が受働土圧領域となる。これに対し、山留壁１０と控え杭２０との間が地盤改良土である場合は、図４中に示す地盤改良土による受慟せん断すべり破壊面Ｂと山留壁１０または控え杭２０との間の領域が受働土圧領域となり、受働土圧領域が拡大することになる。よって、本発明は、地震発生時の山留壁１０の傾斜やせり出しを防止するために、地盤改良層４を構成する地盤改良土は、粘着力や内部摩擦角が高いほど好ましい。
【００３８】
以下、山留架構１を構築する手順について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図６に示すように、地盤２に鉛直方向に延びる山留壁１０を構築する。ステップＳ２では、図６に示すように、山留壁１０の掘削領域とは反対側つまり背面側の地盤２に控え杭２０を打設する。
ステップＳ３では、図７に示すように、山留壁１０の掘削領域側および背面側を掘削して、山留壁１０の上部および控え杭２０の上部を露出させる。
【００３９】
ステップＳ４では、図７に示すように、先ず、地盤面と平行方向に、山留壁１０の掘削領域の壁面側に第１腹起し１３を設置するとともに、複数の控え杭２０同士を第２腹起し２２で連結する。次に、山留壁１０と控え杭２０との間に、所定間隔を空けて連結部材３０を架設する。
【００４０】
具体的には、まず、第１腹起し１３の下段腹起し１４を架設するとともに、第２腹起し２２の下段腹起し２３を架設する。次に、ねじふし鉄筋３１を被覆部材３６に挿通して、このねじふし鉄筋３１を下段腹起し１４、２３の上に載置する。次に、ねじふし鉄筋３１の上に、第１腹起し１３の上段腹起し１５を架設するとともに、第２腹起し２２の上段腹起し２４を架設する。
【００４１】
ステップＳ５では、図８に示すように、連結部材３０の上に土３を埋め戻す。具体的には、ねじふし鉄筋３１が被覆部材３６内部の下端面に配置されるように、土３を埋め戻す。
このとき、側面視で山留壁１０と控え杭２０との間でかつ連結部材３０の下端よりも上側の部分については、地盤２の掘削土である原土に、セメント系固化材を混合して撹拌したものを埋め戻し、その後、転圧して締め固める。これにより、原土よりも粘着力および内部摩擦角が高い地盤改良土に置換されて地盤改良層４が形成され、連結部材３０が地盤改良層４に埋設される。
【００４２】
このセメント系固化材は、仮設工事に使用するものであり、原土１ｍ３に対して５０〜１５０ｋｇ程度を混入し撹拌して転圧する。特に、地盤改良土の上部に建設重機が走行または作業する部分においては、建設重機の荷重に対して十分な地耐力が得られるだけの地盤改良を実施する。
【００４３】
ステップＳ６では、図９に示すように、連結部材３０を緊張する前段階において地盤改良層４を形成して受働抵抗を高めた後に、連結部材３０に緊張力を導入する。
具体的には、第１腹起し１３の掘削領域側に、緊張用腹起し４０および油圧ジャッキ４１を取り付けて、この油圧ジャッキ４１により、ねじふし鉄筋３１を図８中左方向に引っ張ることで、ねじふし鉄筋３１に緊張力を導入し、山留壁１０と控え杭２０とを緊張状態で連結する。この状態で、第１ナット３４を締め付けて緊張力を保持し、その後、油圧ジャッキ４１および緊張用腹起し４０を取り外す。
【００４４】
この段階では、山留壁１０と控え杭２０とを連結する連結部材３０に予め緊張力を導入する（プレロード）ことで、二次掘削以降の土圧作用によって山留壁１０が掘削領域側に傾斜していくせり出し分を、控え杭２０側に引っ張って、せり出しを抑制することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）山留壁１０の背面側の地盤に控え杭２０を設けて、この控え杭２０と山留壁１０とを連結部材３０で連結して緊張力を導入した。よって、山留壁１０の背面側の敷地が狭い場合でも、山留壁１０の背面側に控え杭２０を打ち込むスペースを確保できればよく、山留壁１０を支持できる。また、山留壁１０の高さが高い場合であっても、連結部材３０で山留壁１０を背面側に引っ張るので、山留壁１０を支持できる。また、山留壁１０の掘削領域側に山留架構のための構造物が不要となるので、掘削作業に手間がかからないから、山留架構１を短工期で掘削できる。また、地盤改良層４の上面は、重機の作業床として利用できる。
【００４６】
（２）控え杭２０と山留壁１０との間を地盤改良層４としたので、この地盤改良層４により控え杭２０の受働土圧Ｑが増大する。よって、控え杭２０が連結部材３０に引っ張られて山留壁１０側に移動しようとしても、この控え杭２０の移動に対して地盤改良層４の受働土圧Ｑが抵抗し、控え杭２０の山留壁１０側への移動を防止して、山留壁１０を確実に支持できる。
また、地盤改良層４の上面は、重機の作業床として利用できる。
【００４７】
（３）現場にて原土にセメント系固化材を加えることで地盤改良層４の地盤改良土を形成したので、地盤改良土を現場外から搬入する場合に比べて、コストを低減できる。
【００４８】
（４）連結部材３０を構成するねじふし鉄筋３１は、ＳＳ４００等の鋼材に比べて、高強度で、軽量である。また、ねじふし鉄筋３１は、ねじふし鉄筋３１同士の継手部や端部の定着部に既製品の定着具を使用できる。よって、連結部材３０の定着方法として、溶接を行うことなく、全長に亘って品質の高い緊張材を構成できる。
【００４９】
（５）連結部材３０に導入する緊張力は、切梁を設置する際に使用する油圧ジャッキ４１を用いる。連結部材３０に予備緊張力を与えて、プレロード状態を実現して、連結部材３０に予め伸びを発生させることで、山留壁１０の変位を抑制することができる。また、従来工法では、タイロッド材に用いられているターンバックルによる緊張方法はたるみを取る程度であり、本願発明で想定している一般的なプレロード荷重（引張張力の７０〜９０％程度）相当は連結部材（タイロッド材）に与えることはできない。
【００５０】
ここで、控え杭の必要根入れ長Ｌ、控え杭に生じる最大曲げモーメントＭ、控え杭の引張り材（連結部材）の取付け位置の変位δについて検討する。
図１０に示すように、道路土工に基づいて、Ｌ、Ｍ、δは、以下の式（１）により求められる。
【００５１】
【数１】
2017122358.tif 000003
【００５２】
ここで、Ｌ：  必要根入れ長（ｍ）
Ｍ：  最大曲げモーメント（ｋＮ・ｍ）
δ：  控え杭の引張り材取付け位置の変位（ｍ）
β：  杭の特性長（ｍ−１）
Ｈ：  控え杭に作用する水平力（引張り材の引張力）（ｋＮ）
Ｅ：  控え杭のヤング係数（ｋＮ／ｍ２）
Ｉ：  控え杭の断面二次モーメント（ｍ４）
【００５３】
【数２】
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【００５４】
ここで、ｋＨ：  水平方向地盤反力係数（ｋＮ／ｍ３）
Ｂ：  控え杭の杭幅（ｍ）
Ｅ：  控え杭のヤング係数（ｋＮ／ｍ２）
Ｉ：  控え杭の断面二次モーメント（ｍ４）
【００５５】
以上の式（１）、（２）より、必要根入れ長さＬ、控え杭に発生する曲げモーメントＭ、引張り材取付け位置の変位δのいずれにおいても、杭の特性長βが関連し、βが大きいほどＬ、Ｍ、δは小さくなる。よって、βを大きくすることによって、Ｌ、Ｍ、δを低減し、経済的な控え杭を設計する。
βを大きくする方法として、地盤改良により、控え杭の受働側の地盤強度を高め、ｋＨやＢを大きくする。具体的には、地盤改良の施工範囲は、控え杭の受働側で仮想支持点よりも上側（図１０中の領域Ｃ）とし、控え杭が引張り材のレベルよりも上方に突出する場合は、引張り材の土被り分（図１０中の領域Ｄ）とする。また、地盤改良の強度は、控え杭おおよび地盤改良のコストバランスで決定し、控え杭が引張り材のレベルよりも上方に突出する場合は、重機の転倒を防止できる程度の地盤改良強度を確保する。
【００５６】
〔第２実施形態〕
図１１は、本発明の第２実施形態に係る山留架構１Ａの模式図である。
本実施形態では、連結部材３０の下側に地盤改良層４Ａが形成される点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、連結部材３０の下側でかつ控え杭２０の周囲に、地盤改良層４Ａが形成されている。この地盤改良層４Ａは、地盤改良層４と同様の構成である。
【００５７】
控え杭２０の山留壁１０側に、控え杭２０の受働せん断すべり破壊面５０を想定し、この受働せん断すべり破壊面５０よりも上側の領域は、高いせん断すべり破壊強度を有する受働土圧領域５１となる。この受働土圧領域５１は、地盤改良層４、４Ａで形成される。
【００５８】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（６）受働せん断すべり破壊面５０よりも上側の受働土圧領域５１を全域に亘って地盤改良したので、控え杭２０の受働土圧がさらに増大するから、控え杭２０の山留壁１０側への移動に対して、地盤改良層４の受働土圧による抵抗がさらに大きくなり、山留壁１０をより確実に支持できる。
【００５９】
〔第３実施形態〕
図１２は、本発明の第３実施形態に係る山留架構１Ｂの模式図である。
本実施形態では、地盤改良層４の上でかつ控え杭２０の近傍に、重量物である盛土５を錘として設けた点が、第１実施形態と異なる。
【００６０】
具体的には、山留壁１０の背面側に、山留壁１０の受働せん断すべり破壊面６０が形成され、この受働せん断すべり破壊面６０よりも上側の領域は、受働土圧領域６１となる。
地盤面上で、控え杭２０の受働土圧領域５１の直上でかつ山留壁１０の受働土圧領域６１の直上を除く領域Ｆには、盛土５が設けられている。このように盛土５を設けることにより、控え杭２０の周囲の受働土圧がさらに増大する。つまり、この領域Ｆは、山留壁１０と控え杭２０との間の地表面で、控え杭２０の受働抵抗が生じる範囲である。
【００６１】
本発明では、控え杭２０の受働土圧を増大させるために、控え杭２０の周囲の地盤改良層４の上面に盛土５を設置した。
なお、本実施形態では、錘として盛土５を設けたが、これに限らず、例えば鋼板を重ねて敷設してもよく、錘となる重量物であればどのような構造でもよい。
【００６２】
また、山留壁１０の受働土圧領域６１の上方を除いて盛土５を設ける理由は、山留壁１０の受働土圧領域６１の上方に重量物を配置ことにより、山留壁１０の受働土圧抵抗力を増大させるためである。
【００６３】
本実施形態の山留架構１Ｂを構築する手順では、ステップＳ６において、連結部材３０の上に土３を埋め戻した後に、盛土５を形成する。なお、盛土５を形成した後、連結部材３０に再度緊張力を導入することが好ましい。
【００６４】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果がある。
【００６５】
（７）受働土圧領域５１の上に載荷したので、控え杭２０の周囲の土に作用する受働土圧がさらに増大する。よって、控え杭２０の山留壁１０側への移動に対して、受働土圧が抵抗し、山留壁１０をより確実に支持できる。
【００６６】
〔第４実施形態〕
図１３は、本発明の第４実施形態に係る山留架構１Ｃの模式図である。
本実施形態では、控え杭２０同士の間に連結面材７０を架設した点が、第１実施形態と異なる。
この連結面材７０は、略水平に延びるＨ形鋼を上下に複数段配置して構成され、控え杭２０の山留壁１０側の面に固定されている。
【００６７】
連結面材７０の山留壁１０側に、連結面材７０の受働せん断すべり破壊面７１が形成される。この連結面材７０を設けることにより、控え杭２０には、受働土圧に加えて連結面材７０の受働土圧も作用し、控え杭２０の山留壁１０側への移動を防止できる。
なお、連結面材７０は、受働土圧を受けるため、木材である横矢板よりも、Ｈ形鋼などの鋼製の剛性が高いものが好ましい。
【００６８】
本実施形態の山留架構１Ｃを構築する手順では、ステップＳ４において、第２腹起し２２を取り付ける際に、連結面材７０を取り付ける。なお、ステップＳ６において、土３を埋め戻した後、連結部材３０に再度緊張力を導入することが好ましい。
【００６９】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果がある。
【００７０】
（８）控え杭２０の受働土圧に加えて、連結面材７０の受働土圧により、控え杭２０の山留壁１０側への移動に対して抵抗するので、山留壁１０をより確実に支持できる。
【００７１】
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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上述の各実施形態では、複数の控え杭２０同士を第２腹起し２２で連結したが、これに限らず、隣接する控え杭２０同士の間隔が長スパンである場合、図１４に示すように、第２腹起し２２Ａを短尺材として、各控え杭２０に設けてもよい。第２腹起し２２Ａを短尺材とした場合には、第２腹起し２２Ａを容易に取り付けることができ、かつ、材料費を低減できる。
【００７２】
また、各実施形態では、ねじふし鉄筋３１を覆う被覆部材３６を設けたが、これに限らず、被覆部材の周囲に粗骨材を敷設し、鉛直荷重がねじふし鉄筋（連結部材）に局所的に加わらないようにした場合には、被覆部材３６を設けなくてもよい。
上述の各実施形態では、被覆部材３６を円筒形状としたが、これに限らず、ねじふし鉄筋３１の側方および上方に空間を確保できれば、どのような形状でもよい。例えば、被覆部材を、ねじふし鉄筋３１に上から被せる断面山形状としてもよい。
【００７３】
また、上述の各実施形態では、連結部材３０にねじふし鉄筋３１を用いたが、施工場所等の影響で棒状の連結部材３０が設置出来ない場合には、連結部材３０を可とう性を有するＰＣ鋼より線としてもよい。
【００７４】
また、第２実施形態では、地盤改良層４Ａを設け、第３実施形態では、地盤改良層４の上に盛土５を設け、第４実施形態では、控え杭２０同士の間に連結面材７０を設けたが、これらの構成を適宜組み合わせてもよい。例えば、地盤改良層４Ａを設けるとともに、地盤改良層４の上に盛土５を設ける構成としてもよいし、地盤改良層４の上に盛土５を設けるとともに、控え杭２０同士の間に連結面材７０を設ける構成としてもよい。
【００７５】
また、第３実施形態では、地盤改良層４を設け、この地盤改良層４の上に重量物である盛土５を設けたが、これに限らず、地盤改良を行うことなく、地表面に盛土または仮設の重量物を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…山留架構  ２…地盤  ３…土（埋め戻し土）
４、４Ａ…地盤改良層  ５…盛土
１０…山留壁  １２…芯材  １３…第１腹起し  １４…下段腹起し  １５…上段腹起し
２０…控え杭  ２２、２２Ａ…第２腹起し  ２３…下段腹起し  ２４…上段腹起し
３０…連結部材  ３１…ねじふし鉄筋  ３２…第１定着部材  ３３…第２定着部材
３４…第１ナット  ３５…第２ナット  ３６…被覆部材
４０…緊張用腹起し  ４１…油圧ジャッキ
５０…控え杭の受働せん断すべり破壊面、５１…控え杭に作用する受働土圧領域
６０…山留壁の受働せん断すべり破壊面、６１…山留壁に作用する受働土圧領域
７０…連結面材  ７１…連結面材の受働せん断すべり破壊面
Ａ…原土による受慟せん断すべり破壊面
Ｂ…地盤改良土による受慟せん断すべり破壊面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１３】
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【図１４】
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