(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山留め壁の掘削面側に該山留め壁に直交する控え壁を間隔をおいて複数設ける山留め工法において、
前記控え壁は硬質地盤に対して未着底状態で施工された柱列状の地盤改良体からなり、かつそれら控え壁とそれらの間に残された未改良の原地盤とを一体化せしめ、
前記控え壁を前記山留め壁に対し非結合状態で設けることを特徴とする山留め工法。
【請求項２】
請求項１記載の山留め工法において、前記控え壁の表面を凹凸面として該控え壁とそれに接する原地盤とを結合せしめることを特徴とする山留め工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤掘削に際して周囲地盤の崩壊や変形を防止するための山留め工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の山留め工法としていわゆるバットレス型山留め工法が知られている。これは、山留め壁の内側（掘削面側）にそれを直交する状態の控え壁（バットレス）を一体に設けることで山留め壁の剛性を高め、それにより山留め壁の変形を抑制して地盤安定効果を高めるようにしたものである。
【０００３】
従来のバットレス型山留め工法では、山留め壁の内側においてソイルセメント柱列壁工法や深層混合処理工法等の地盤改良工法を実施することにより、柱列状の地盤改良体を山留め壁に結合した状態で施工し、その柱列状の地盤改良体を控え壁とすることが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のバットレス型山留め工法では、地盤改良体からなる控え壁によっては山留め壁の変形を必ずしも十分に抑制できない場合がある。そして、そのような地盤改良体からなる控え壁によって山留め壁の変形を十分に防止するためには、控え壁を硬質地盤に達するように設ける必要があるとされているが、そのようなことは硬質地盤の深度が深い場合には控え壁を施工するための地盤改良工事が大掛かりとなり、工費および工期が著しく嵩んでしまうので現実的ではない。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は地盤改良体からなる控え壁により山留め壁の変形を十分に防止できる有効な山留め工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、山留め壁の掘削面側に該山留め壁に直交する控え壁を間隔をおいて複数設ける山留め工法において、前記控え壁は硬質地盤に対して未着底状態で施工された柱列状の地盤改良体からなり、かつそれら控え壁とそれらの間に残された未改良の原地盤とを一体化せしめ、前記控え壁を前記山留め壁に対し非結合状態で設けることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の山留め工法において、前記控え壁の表面を凹凸面として該控え壁とそれに接する原地盤とを結合せしめることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図８〜図１１を参照して説明するが、それに先立ち、本発明の基本構成を参考例として図１〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明では、図１〜図７に示す参考例を便宜的に第１実施形態といい、図８〜図１１に示す本来の実施形態を第２実施形態という。
図１は参考例としての第１実施形態の山留め工法の概要を示すもので、符号１は山留め壁、２はその内側（掘削面側）に施工された控え壁としての地盤改良体、３は控え壁２間に残された未改良の原地盤であって、この原地盤３はその両側の控え壁２と一体化していてそれら控え壁２により変形が拘束され、したがってそれら控え壁２と原地盤３とが全体として剛体として一体に挙動するものとなっている。
【００１０】
上記の控え壁２は、たとえば図２に示すように、ソイルセメント柱列壁工法や機械攪拌式深層混合処理工法、噴射攪拌式深層混合処理工法等の地盤改良工法により施工された柱列状のものであり、深層部の硬質地盤４に対しては未着底の状態で施工されてその下端は硬質地盤４までは達しないものとなっている。そして、上記のような地盤改良工法により施工される控え壁２はその表面が自ずと凹凸面となり、したがって控え壁２とそれに接する原地盤３とは自ずと互いに係合してそれらは強固に結合されて十分に一体化したものとなる。
【００１１】
控え壁２の厚さは、それに接する原地盤３に対する変形拘束効果を確実に得るために０．６〜２．４ｍ程度（たとえばφ０．６ｍ×１〜３列、φ０．８ｍ×１〜３列、φ１．０ｍ×１〜２列、φ１．２ｍ×１〜２列、等）とすることが良い。また、控え壁２間の水平間隔は各控え壁２の厚さとの兼ね合いで設定すれば良いが、たとえば１．５〜１２ｍ程度とすることが良い。ただし、後述するように控え壁２の施工領域における平面改良率が２０〜４０％の範囲となるように控え壁２の厚さと相互間隔を設定することが好ましく、たとえば控え壁２の厚さが２．０ｍの場合には控え壁２間の間隔を５．０ｍ（その場合の平面改良率は４０％）以下とすることが良い。
【００１２】
以上のように、本第１実施形態の山留め工法では地盤改良体からなる控え壁２とそれらの間の未改良の原地盤３とを一体化せしめることによって、山留め壁１の内側の地盤全体が変形特性上は実質的に一体の剛体として挙動するものであり、それにより、控え壁２が硬質地盤４に対して未着底であるにも拘わらず、山留め壁１の変形を十分に抑制し得るものである。
【００１３】
すなわち、図１に示しているように、山留め壁１がその背面側からの水平外力によって内側に倒れ込むように変形しようとする際には、各控え壁２とそれらの間に一体化している原地盤３の全体、つまり山留め壁１の内側地盤全体が剛体的に前方に回転変形しようとするから、その内側地盤の底面には鉛直方向の地盤反力Ｐ１が発生することになる。その鉛直方向の地盤反力Ｐ１の大きさは内側地盤の前面に作用する水平方向の地盤反力Ｐ２の大きさにほぼ等しいものとなるから、それら双方の地盤反力Ｐ１，Ｐ２が山留め壁１の水平変形に対する抵抗力として作用することになる。つまり、山留め壁１に作用する外力（側圧）が内側地盤の水平方向だけでなく鉛直方向にも伝達されて分散されることになり、それによって山留め壁１の水平変形を有効に減少させることができるのである。
【００１４】
図３は、本第１実施形態の山留め工法における変形防止効果と平面改良率との関係を求める模型実験の概要とその結果を示すものである。本実験は（ａ），（ｂ）に示す実験装置を用いて、山留め壁１（実験装置においてはアルミ板）に対して水平ジャッキにより側圧を与えた際に生じる変形量と平面改良率との関係を求めたものである。平面改良率は（ｃ）に示すように山留め壁１から控え壁２（図３では改良体）の先端までの領域中における控え壁２が占める面積の比率を示すものである。本実験により、（ｄ）に示す実験結果から明らかなように、控え壁２を設けることでそれがない場合（平面改良率＝０）に比べて山留め壁１の変形を低減させることができ、たとえば平面改良率を２０％とすることで２５％程度の変形低減効果が得られることが分かる。ただし、平面改良率が４０％を越えても変形低減効果は３０％程度で頭打ちとなるからそれ以上は過剰設計となって無駄であり、平面改良率は２０〜４０％程度とすることが好ましくかつ現実的である。
【００１５】
図４は控え壁２に作用する地盤反力を模型実験により求めた結果を示すもので、特に控え壁２の先端側（測定点Ｆ，Ｇ）において大きな鉛直方向の地盤反力が生じ、これが山留め壁１の変形に対する大きな抵抗力として寄与することが分かる。
【００１６】
図５は実際の現場での計測データを示すものである。これは、深さ１７．０ｍの山留め壁１の内側に、厚さ２．０ｍ、長さＬ＝１１．０ｍの控え壁２を７．５ｍ間隔で設けた場合の山留め壁１の変形（計測点：２ａ，２ｂ）、原地盤３の変形（計測点：２ｃ）、控え壁２の変形（計測点：２ｄ）を各深度について計測したものであり、この結果から山留め壁１の変形を最大でも２０ｍｍ程度に抑制できることが分かる。
【００１７】
図６は他の現場での実測結果を示す。これは、（ａ）に示すような土質の地盤に図示しているような山留め壁１と控え壁２を設けた場合の例であり、（ｂ）に示すように山留め壁１の最大変形を３０ｍｍ程度に抑制できるのに対し、控え壁２を設けない場合（無改良掘削の場合）には変形量が６０ｍｍ程度にもなり、控え壁２により変形量を半減させることができることが分かる。この場合、山留め壁１の内側の地盤の水平方向地盤反力係数（Ｋｈ）を山留め変形解析手法に用いて算定すると、控え壁２を設けない場合には３，２００ＫＮ／ｍ3であるのに対し、控え壁２を設けてそれと原地盤３とを一体化せしめた場合には５，８４０ＫＮ／ｍ3と大幅に改善された。
【００１８】
図７は実際の現場での支保工計画の改善例を示す。控え壁を設けない通常の山留め壁による場合には（ａ）に示すように支保工として３段の構造躯体１０と３段の鋼製切梁１１を必要とし、その場合の山留め壁１の最大変形量は５２ｍｍであったのに対し、山留め壁１に控え壁を設けた場合には鋼製切梁１１を１段に削減しても山留め壁１の最大変形量を４６ｍｍに低減させることができた。これにより、地下工事部分で約５％の工費削減と約１．５ヶ月の工期短縮を実現できた。
【００１９】
次に、図８〜図１１を参照して本発明の第２実施形態（本来の実施形態）を説明する。本第２実施形態の山留め工法は、上記第１実施形態（参考例）における控え壁２を山留め壁１に対し非結合状態で設ける、つまり、図８および図９に示すように控え壁２の基部と山留め壁１との間に若干の間隙２０を確保するものであり、他は第１実施形態と同様である。上記の間隙２０の寸法は適宜で良いが、最大で３ｍ程度とすることが良い。
【００２０】
本第２実施形態においても、第１実施形態と同様に控え壁２とそれに接する原地盤３とが一体化してそれらが剛体として挙動することにより、控え壁２が山留め壁１と非結合状態であっても山留め壁１に対する変形抑制効果が得られる。
【００２１】
図１０は山留め壁１の変形をＦＥＭ解析により求めた図であり、（ａ）は控え壁２のない場合、（ｂ）は控え壁２を山留め壁１に非結合状態で設けた場合（本第２実施形態の場合）、（ｃ）は控え壁２を山留め壁１に結合状態で設けた場合（上記第１実施形態の場合）である。この解析から（ａ）に示す控え壁１のない場合には最大変形がδ＝９．８ｃｍであるのに対し、（ｂ）に示す第２実施形態の場合ではδ＝５．３８ｃｍであり、（ｃ）に示す第１実施形態の場合のδ＝５．２７ｃｍに比較すればやや効果が薄れるものの十分な変形低減効果が得られることが分かる。
【００２２】
図１１は山留め壁１に生じる剪断歪みのコンター図であり、図１０と同様に（ａ）は控え壁２のない場合、（ｂ）は控え壁２を山留め壁１に非結合状態で設けた場合（本第２実施形態の場合）、（ｃ）は控え壁２を山留め壁１に結合状態で設けた場合（上記第１実施形態の場合）である。この解析から、（ａ）に示す控え壁２のない場合には最大歪がεmax＝０．３５％であるのに対し、（ｂ）に示す第２実施形態の場合ではεmax＝０．２５％であり、（ｃ）に示す第１実施形態の場合のεmax＝０．１０％に比較すればやや大きいものの局部的な破壊が引き起こされるようなことはなく、十分に効果的であることが分かる。
【００２３】
以上のように、本第２実施形態においても第１実施形態とほぼ同等の変形防止効果が得られるものであり、しかも第１実施形態のように控え壁２を山留め壁１と結合状態で設ける場合にはそのために必要となる薬液注入等の手間を省略できるから、その分、施工の合理化を図ることができる。
【００２４】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明における控え壁２は図２や図９に示したものに限らずその形態や施工方法は任意である。ただし、この控え壁２は未改良の原地盤３との一体化を図る上ではその表面を凹凸面として原地盤３と確実に係合させることが好ましく、特に大きな凹凸を設けることが好ましい。そして、必要であれば控え壁２の表面に原地盤３中に突出するような係合突部を設けたり、控え壁２自体をたとえば図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような凹凸形状で形成する（但し、この場合も控え壁２と山留め壁１とを非結合状態とする必要はある）ことも考えられ、そのようにすれば控え壁２と原地盤３とをより確実に一体化させることが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、山留め壁の掘削面側に硬質地盤に対して未着底状態で施工された柱列状の地盤改良体からなる控え壁を設け、それら控え壁とそれらの間に残された未改良の原地盤とを一体化せしめるので、山留め壁の内側の地盤全体が実質的に一体の剛体として挙動し、それにより、控え壁が硬質地盤に未着底の状態であるにも拘わらず山留め壁の変形を十分に抑制することができる。
【００２６】
しかも、控え壁を山留め壁に対し非結合状態で設けるので、結合状態で設ける場合とほぼ同等の効果が得られるとともに、結合する場合には必要となる施工の手間を省略できるので、より合理的である。
【００２７】
請求項２の発明は、控え壁の表面を凹凸面とすることでその控え壁と原地盤とを結合せしめるので、それらを確実かつ十分に一体化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態（参考例）である山留め工法の概要図である。
【図２】  同、控え壁の例を示す平面図である。
【図３】  同、平面改良率と変形低減効果との関係を求めるための実験装置と結果を示す図である。
【図４】  同、実験にて求めた地盤反力分布を示す図である。
【図５】  同、実際の現場での変形分布の実測値を示す図である。
【図６】  同、他の現場での実測値を示す図である。
【図７】  同、支保工軽減効果を示す図である。
【図８】  本発明の第２実施形態（本来の実施形態）である山留め工法の概要図である。
【図９】  同、控え壁の例を示す平面図である。
【図１０】  同、地盤の変形を示す解析図である。
【図１１】  同、地盤の剪断歪みを示すコンター図である。
【図１２】  同、控え壁の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  山留め壁
２  控え壁（地盤改良体）
３  原地盤
４  硬質地盤
２０  間隙
【図１】
0003750049.tif 000002
【図２】
0003750049.tif 000003
【図３】
0003750049.tif 000004
【図４】
0003750049.tif 000005
【図５】
0003750049.tif 000006
【図６】
0003750049.tif 000007
【図７】
0003750049.tif 000008
【図８】
0003750049.tif 000009
【図９】
0003750049.tif 000010
【図１０】
0003750049.tif 000011
【図１１】
0003750049.tif 000012
【図１２】
0003750049.tif 000013