VI-140

令和3年度土木学会全国大会第76回年次学術講演会

軟弱粘性土地盤での大規模開削工事における計測管理
西日本旅客鉄道

正会員

益井大樹

大鉄工業

平岡幹上

地域地盤環境研究所

１．はじめに本工事は，JR 東海道線支線地下化・新駅設置事業の一環で，JR 大阪駅北側のうめきた地区に開削工法により新駅を設置するものである．

正会員

計測断面２

計測断面１DS1

起点側〇山内雅基，宮本康隆，譽田孝宏

終点側

DS4DS5DS2

長辺 240 m

現場計測工法を用いた情報化施工を実施しているが，掘削の進捗に伴い土留め壁の変形量が増大し，DS3

切梁撤去時に管理値程度の土留め壁変形量が発生

仮置掘削土(117 m×98 m×高さ 7 m，重量 10.7 tf )した．ここでは，各種計測結果を分析し，計測結果に基づいた逆解析により土留め壁芯材発生応力を

計測断面３DS7

短辺 31～40 m

DS8DS6DS9(a)平面図
DS7盛土高 7 m
DS9

掘削幅 33 m

照査することによって，土留め支保工の安全性を確20 m

GL[-m]
0

認しながら工事を継続した事例について報告する．

B２．工事概要と計測管理

当該現場の平面図と計測

As1

断面３における横断面図を図-1 に示す．開削工事

Ac110の寸法は，短辺側約 31～40 m，長辺側約 240 m，掘Ac2u

削深さ約 14～18 m である．土留め壁は TRD 工法を用いて構築し，７段の切梁を順次上部から架設しな最終掘削深度(GL-17.46 m)がら土留め掘削し，順巻き工法で本体構造物を構築Ac2lしている．周辺地盤は，GL-6 m～-22 m 程度まで軟As2

土留め壁
芯材長さ
27.1 m

弱な沖積粘性土(Ac，N 値：0～3，粘着力 c：40～80

Ac3Ds1kN/m2)が厚く堆積していることが特徴的である．掘Dc1

削底面以深の沖積粘性土層(Ac2)における盤ぶくれ
遮水壁長さ
38.0 m 計測対象まで根入れし，掘削側の各被圧帯水層(As2，Ds1，土留め支保工

Dg1)から揚水して減圧対応を行った 1)．当該工事に計測項目

記号

土留壁水平変位計測（手動）●

土留壁芯材発生応力計測

●
●
▲
●

切梁軸力計測切梁周辺温度計測

掘削側および背面側地盤おける計測項目と管理値を表-1 に示す．

間隙水圧計測(b)横断面図(計測断面３)
図-1 計器設置図

計測断面３における土留め壁変位量Dc240Ds2

表-1 計測項目と管理値＊1)

を図-2 に示す．Ac1 を掘削し始めた３次掘削時から土留め壁が大きく変形し始め，DS7 側よりも DS9 側

30Dg1

対策として，土留め壁下端部を洪積粘性土層(Dc2)

３．計測結果20

計測項目
土留め壁水平変位量

初期管理値

設計計算値 ＊2)
設計計算値× 80 %で変形量が大きい非対称形の土留め壁水平変位分

土留め壁芯材発生応力布形状を示した．これは，DS9 側の土留め背面地上*1)各施工段階で管理値を設定した．

切梁軸力

一次管理値

二次管理値

三次管理値

設計計算値× 120 %または(設計計算値＋許容値)/ 2の小さい方の値

許容変位量 ＊3)
許容応力
許容軸力*2)設計計算値：弾塑性法による土留め解析値

部に掘削土を仮置きしたことにより，上載荷重が増*3)許容変位量：掘削途中段階における次段階施工時の最大変位量(予測値)加し，設計以上の背面側圧が作用したことによる影響と考えられる．図-2 には最終掘削時における設計値(最大 63.2mm)も示しているが，DS7 側は設計値内に収束しているのに対して，DS9 側の土留め壁水平変位量(最大値 73.7 mm)は設計値を上回る結果になった．ただし，本挙動は三次管理値(79.1 mm)以内に収束し，土留め壁芯材発生応力(DS7側)および切梁軸力は初期管理値以内であり，土留め壁に漏水等の異常はなかった．これ以降，切梁撤去に伴う土留キーワード

開削工法，軟弱粘性土，現場計測工法，弾塑性法による土留め解析，逆解析

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令和3年度土木学会全国大会第76回年次学術講演会

土留め壁水平変位[mm]深度[m] -400040 80

DS7DS9-400-4040 80

-4-8

引張

土留め壁水平変位[mm]

土留め壁水平変位[mm]040 80圧縮

土留め壁芯材発生応力

210 140 700-70 -140 -210 [N/mm2]

BAs1Ac1BAs1Ac1Ac2uAc2u-12-16

最終掘削深度(GL-17.46 m)-20：１次掘削終了時：２次掘削終了時：３次掘削終了時：４次掘削終了時-24-28：５次掘削終了時：６次掘削終了時：７次掘削終了時：最終掘削終了時：最終掘削時における設計値(最大 63.2 mm)：三次管理値(79.1 mm)

Ac2l
As2：逆解析値：計測値

Ac3：掘削側縁応力：背面側縁応力

計測値

図-2 各掘削段階のおける土留め壁水平変位分布

Ac2l
As2

逆解析値

土留め壁
最大水平変位量[mm]

め壁変位量の増加が予想されたことから，計測結果に基づ

Ac3

逆解析値

73.7

土留め壁
2
芯材発生応力[N/mm ]逆解析値

長期許容応力度

129.1＜ 210 → OK

図-3 最終掘削時における逆解析結果(DS9 側)

いた逆解析を実施して，本体構造物構築時(切梁撤去時)に
表-2 弾塑性法による土留め逆解析時の土質パラメータ(最終掘削時)おける土留め支保工の健全性評価を実施した．
４．土留め支保工の健全性評価

本検討で用いた逆解析

手法は，弾塑性法による土留め解析において水平地盤反力

土層係数を試行錯誤的に入力し，出力した土留め壁変位量を計測値にフィッティングさせる手法である．ここで，土留め単位
層厚 平均 体積重量
γ
N値
3[m]
[kN/m ]

粘着力c

内部
摩擦角φ

掘削側地盤の水平地盤反力係数k h [kN/m3]

2[kN/m ][°]

設計時

逆解析時

B

1.62

517030

1,680

1,680

壁作用側圧については設計値を仮定し，ファジー理論 にAs14.80

5170303,8402,400よるフィッティング判定を用いた．

Ac14.20417.95003,8402,4002)

最終掘削時における DS9 側の土留め壁水平変位量(計測値)に対する逆解析時の土質パラメータを表-2 に，逆解Ac2u7.15

116.55703,2881,300Ac2l4.65

317.210303,4324,800

As22.00

5170285,59223,000

Ac33.65818.212005,92830,000

析結果を図-3 に示す．隣接工区において，土留め壁水平変位量が大きい Ac2 で水平地盤反力係数が小さくなる傾向にあったが 3)，当該現場においても掘削側地盤の水平地

表-3 ５段目切梁撤去時の土留め壁芯材発生応力の推定結果

盤反力係数を設計時よりも小さく設定することによって，土留め壁芯材発生応力[N/mm ]CASE-176.6(次段階予測値)

113.2(次段階予測値)

CASE-281.6(計測値)111.0(逆解析値)

土留め壁水平変位量(計測値)にフィッティングさせることができた．逆解析の結果，土留め壁芯材発生応力は長期許容応力度内に収束することを確認した．

2最大水平変位量[mm]

長期許容応力度＜ 210→ OK

最終掘削時の逆解析結果を踏まえて切梁撤去時の挙動を次段階予測した結果，土留め壁水平変位量(最大値)は三次管理値程度まで達することを想定したが，土留め壁芯材発生応力は長期許容応力度内に収束すると推定できたので，厳重な計測管理の下，工事を続行した(表-3 CASE-1 参照)．その結果，予想通りに５段目切梁撤去時以降に三次管理値程度の土留め壁水平変位量(最大値)が発生したが，逆解析の結果，土留め壁芯材発生応力は長期許容値内に収束する結果となり(表-3 CASE-2 参照)，安全に施工を進めることができた．
５．おわりに軟弱な粘性土地盤が卓越した地盤での大規模開削工事現場において，土留め壁水平変位量が管理値近くまで達した．これは，土留め背面地上部の仮置掘削土の影響であると根拠付けられたことから，軟弱地盤の掘削においては埋戻土の仮置場について考慮する必要がある．また，現場計測工法を用いた計測管理および計測結果に基づいた逆解析による土留め支保工の健全性評価は，工事を安全に進める上で有益であった．
参考文献 1)西原太一，和田直樹：大阪特有の地盤条件下での大規模掘削について，土木学会全国大会第 74 回年次学術講演会，
Ⅵ-409，2019. 2)杉山俊幸，水谷淳，熊谷紳一郎：ファジー理論を用いた山留め壁変位の実測値と予測値の整合性判定プロセスのモデル化，土木学会論文集，No.480，Ⅵ-21，pp.147-155，1993. 3)吉田晋，丸山達彦，山内雅基，譽田孝宏：軟弱粘土地盤での開削工事における土留め壁変形挙動に関する一考察，第 53 回地盤工学研究発表会，0779，pp.1555-1556，2018．

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