JP2008303580A - 盛土支持地盤の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低改良率の地盤改良により盛土支持地盤を有効に補強して充分な側方流動防止効果を得る。
【解決手段】盛土１の少なくとも周縁部を支持する地盤改良体３を盛土支持地盤２中に築造するとともに、盛土の底層部もしくは盛土支持地盤の表層部には側方流動が生じる方向に沿って引張材５を配設し、引張材の一端部を前記地盤改良体の上部に定着するとともに引張材の他端部を他の地盤改良体の上部に定着する。地盤改良体の上部に鋼材からなる芯材６を一体に固着してその上部に引張材を連結し、芯材を介して引張材を地盤改良体に対して定着する。引張材の中間部を他の地盤改良体（地盤改良杭７）により支持する。盛土の周縁部を支持する地盤改良体の外側または内側の側部に地盤改良体からなる斜杭を設けて斜杭により地盤改良体の上部を支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の、盛土支持地盤の安定化や側方流動防止等のための補強構造に関する。

周知のように、軟弱地盤上に盛土を造成する場合においては盛土重量が載荷されることにより原地盤に沈下・すべりや側方流動などの安定問題が生じる場合があり、そのような懸念がある場合には原地盤（盛土支持地盤）に対する安定性を確保するための補強が必要である。
そのための補強手法としてはたとえば特許文献１や特許文献２に示されるものが知られている。特許文献１に示される盛土の補強構造は、盛土の内部に矢板壁を連続的に設置するというものである。特許文献２に示される盛土構造物の液状化対策工法は、盛土の両側の法尻部に連続地中壁を構築し、双方の連続地中壁の頭部どうしをタイロッドで連結したり、各連続地中壁の頭部をアースアンカーにより支持するというものである。

その他にも盛土支持地盤に対して予め地盤改良を行うという補強手法が知られており、その一事例を図５に示す。
これは、道路や鉄道あるいは堰堤のような所定幅で一方向に長い形態の盛土１を軟弱な盛土支持地盤２（原地盤）上に築造する場合の適用例であって、深層混合処理工法等による地盤改良体３を盛土１の両側の法面の下部において安定な支持層４に達するように築造し、それら地盤改良体３によって盛土１による上載荷重を支持するとともに盛土支持地盤２に生じる側方流動に対して抵抗するというものである。
特開２００３−１３４５１号公報 特開平１１−１９２６号公報

特許文献１に示されるような矢板壁による補強や、特許文献２に示されるような連続地中壁による補強は、いずれも大がかりな施工を必要として工費がかさむものであり、また適用範囲が限定されるものであって必ずしも広く一般に適用できるものではない。

その点では図５に示すような地盤改良体３による補強は有利であるとも考えられるが、これにも次のような問題を残している。
すなわち、盛土支持地盤２に側方流動等による水平変位が生じる場合には、図５（ａ）に示すように深部よりも地表部で大きな地盤変位が生じ、したがって地盤改良体３の上部には側方流動圧による大きな曲げ荷重が作用して外側への曲げ変形が生じることが想定される。この場合、地盤改良体３は圧縮力に対しては充分な耐力を有するものの引張力に対しては充分な耐力はないことから、上記のような曲げ変形が生じた場合に引張側となる地盤改良体３の内側上部には比較的容易にひび割れが生じてしまい、側方流動圧に対する充分な抵抗力を発揮できないことが懸念される。
そのため、従来においては地盤改良体３に過大な引張応力が生じないようにその幅寸法（側方流動を受ける方向の幅寸法）を充分に大きくする必要があり、通常は図示しているように地盤改良体３の幅Ｗを長さＬに対して５０〜７０％程度にもする必要があるとされている。
このように、従来においては地盤改良体３による補強効果を充分に確保するためには幅の広い地盤改良体３を多数築造する必要があり、したがって盛土支持地盤２に対する改良率を充分に高くせざるを得ず、必然的にコスト削減や工期短縮にも自ずと限界があった。

上記事情に鑑み、本発明は盛土支持地盤を地盤改良体により補強する場合において、低改良率であっても充分な補強効果が得られて工費削減と工期短縮を充分に図ることのできる有効適切な補強構造を提供することを目的とする。

本発明の盛土支持地盤の補強構造は、軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の盛土支持地盤の補強構造であって、盛土の少なくとも周縁部を支持する地盤改良体を盛土支持地盤中に築造するとともに、盛土と盛土支持地盤の層境付近に、想定される盛土支持地盤の水平変位方向に沿って引張材を配設し、該引張材の一端部を前記地盤改良体の上部に定着するとともに該引張材の他端部を盛土支持地盤中に築造された他の地盤改良体の上部に定着してなることを特徴とする。

本発明においては、地盤改良体の上部に鋼材からなる芯材を一体に固着し、該芯材の上部に引張材を連結することによって該引張材を前記芯材を介して地盤改良体に対して定着すると良い。
また、引張材の中間部を他の地盤改良体により支持することが好ましい。
さらに、盛土の周縁部を支持する地盤改良体の外側または内側の側部に地盤改良体からなる斜杭を築造し、該斜杭により前記地盤改良体の上部を支持することが考えられる。

本発明によれば、地盤改良体に作用する側方流動等による水平方向圧力は引張材を介して他の地盤改良体に伝達されてそれらの全体で地盤改良体の変位や曲げ変形を確実に拘束することができ、したがって地盤改良体が倒れ込んだりその上部がひび割れを生じるといった事態を有効に回避することができ、その結果、改良率をさほど大きくせずとも優れた側方流動防止効果が得られ、工費削減と工期短縮に大きく寄与し得る。

特に、地盤改良体の上部に鋼材からなる芯材を一体に固着し、その芯材に引張材を連結することにより、引張材を芯材を介して地盤改良体に対して確実強固に定着することができるし、その芯材が地盤改良体に対する曲げ補強材としても機能して地盤改良体の曲げ変形をより確実に防止できる。
また、引張材の中間部を他の地盤改良体により下方から支持することにより、引張材の中間部が下方に撓んでしまったり、引張材自体が沈下してしまうことを防止することができる。
さらに、地盤改良体の側部に斜杭を設けてその斜杭により地盤改良体の上部を支持することにより、地盤改良体の転倒や曲げ変形をより確実に拘束することができる。

本発明の一実施形態を図１に示す。本実施形態は図５に示したものと同様に、軟弱な盛土支持地盤（原地盤）２上に道路や鉄道あるいは堰堤のような所定幅で一方向に長い盛土１を造成する場合の適用例であって、盛土１の両側の対向する法面（周縁部）の下部に深層混合処理工法等による地盤改良体３を安定な支持層４に達するように築造し、その地盤改良体３によって盛土１による上載荷重を支持するとともに盛土支持地盤２に生じる側方流動等の水平変位に抵抗することを基本とするものであるが、特に本実施形態では盛土１と盛土支持地盤２の層境付近にその幅方向（横断方向：想定される側方流動等の水平変位方向である）に沿うように引張材５を配設し、その引張材５の両端部を周縁部の地盤改良体３とそれに対向する他の周縁部の地盤改良体３の上部に対して芯材６を介してそれぞれ連結することを主眼としている。

図示例の地盤改良体３は、円形断面の３本の地盤改良杭を相互にラップさせて一体化することにより、盛土１の幅方向（横断方向）に沿う壁状の形態で築造されたものである。
その地盤改良体３を形成している３本の地盤改良杭のうち最も外側（法尻に近い方）に位置しているものの上部には、Ｈ形鋼あるいは鋼管等の鋼材からなる短尺の剛性のある芯材６、もしくは定着突起を設けたワイヤー等の可撓性の芯材６が挿入されて一体に固着されている。芯材６の上部は盛土１内にわずかに突出していて、そこに上記の引張材５の端部が連結されており、したがって引張材５は芯材６を介して地盤改良体３に対して確実強固に定着されたものとなっている。
なお、地盤改良体３に対する芯材６の一体化強度を確保するために、芯材６にたとえばスタッドや突起等の適宜の定着力増強手段を設けておいても良い。

引張材５としては所望の引張強度を有する素材からなる棒材や線材、たとえば小断面の鉄骨材や鋼材、鉄筋やＰＣ鋼線、あるいは高強度繊維によるジオテキスタイルやロープ等、が好適に採用可能であり、必要に応じて耐久性確保のための防錆等の処理を施せば良い。
その引張材５は両端部がそれぞれ上記の芯材６を介して両側の地盤改良体３の上部に強固に定着されて両側の地盤改良体３の上部相互間に架設されることにより、この引張材５がタイロッドと同様に機能して両側の地盤改良体３どうしを構造的に連結しており、それらの全体でいわば門形のフレームが構成されたものとなっている。

また、本実施形態においては引張材５により連結された両側の地盤改良体３の間に複数（図示例では３本）の他の地盤改良杭７が間隔をおいて築造されていて、引張材５の中間部はそれら地盤改良杭７の頭部によって下方から支持されており、これにより引張材５の中間部が下方に大きく撓んでしまったり、引張材５自体が盛土支持地盤２中に沈下してしまうことが防止されるようになっている。
なお、必要であれば破線で示しているように一部あるいは全ての地盤改良杭７の上部にも芯材６を固着して、引張材５の中間部もその芯材６を介して地盤改良杭７に対して連結しても良い。
また、引張材５は盛土１と盛土支持地盤２の層境付近に配設すれば良く、その限りにおいては引張材５を盛土１内の底層部に配設しても良いし、あるいは盛土支持地盤２内の表層部に配設しても良く、その場合には芯材６の上部を盛土１内に突出させる必要はない。

本実施形態の補強構造によれば、軟弱な盛土支持地盤２に側方流動等の水平変位が生じた場合にはその水平方向圧力が地盤改良体３の特に上部に作用するのであるが、地盤改良体３の上部には引張材５が連結されているので、その引張材５により地盤改良体３は後方側から支持され、かつ地盤改良体３に作用する側方流動圧は引張材５を介して逆側の地盤改良体３にも伝達され、したがってそれらの全体で地盤改良体３の変位や曲げ変形を確実に拘束することができる。その結果、地盤改良体３が外側に倒れ込んだり、その上部が曲げ変形してひび割れを生じるといった事態を有効に回避でき、地盤改良体３による優れた側方流動防止効果が得られる。
しかも、引張材５を地盤改良体３に対して定着するための芯材６を地盤改良体３の上部に差し込んで一体に固着していることから、その芯材６が地盤改良体３に対する曲げ補強材としても機能して地盤改良体３の引張耐力は自ずと向上したものとなる。特に両側の地盤改良体３を引張材５により連結していることから、双方の地盤改良体３が水平方向圧力を受けた際には外側への変形が拘束されて上部外側が引張側となるので、図示例のようにその位置に芯材６を設けることによって引張耐力を効果的に増強できるものとなっている。
したがって本実施形態の補強構造によれば、地盤改良体３の幅Ｗをさほど大きくせずとも、また地盤改良体３自体の強度をさほど大きくせずとも、引張材５および芯材６との協働により優れた側方流動防止効果が得られ、図５に示した従来例のような単なる地盤改良による場合に比べて改良率を充分に削減することが可能であり、工費削減と工期短縮に大きく寄与し得る。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、以下に他の実施形態を図２〜図４を参照して説明する。
図２に示す実施形態は盛土１の幅寸法が大きい場合（盛土１が平面的に大きな広がりを有している場合）に好適な適用例である。
この場合も、上記実施形態と同様に法面の下部に設けた両側の地盤改良体３の間に引張材５を架設することでも良いのであるが、その場合は引張材５の長さが徒らに長くなるので、本実施形態では双方の地盤改良体３の間に設けた他の地盤改良杭７のいずれか（図示例では地盤改良体３の後方の２本目の地盤改良杭）に対して引張材５の他端部を連結しており、それにより引張材５を無駄に長くすることなく同様の効果が得られるものとなっている。

図３に示す実施形態は、法面の下部に設ける地盤改良体３を盛土１の長さ方向（縦断方向：周縁部方向）に長い壁状に築造し、その地盤改良体３に２本の引張材５を連結するようにしたものである。この場合、地盤改良体３を盛土１の長さ方向に連続的に設けることでも良いのであるが、その場合には盛土１の横断方向の地下水流が地盤改良体３により遮断されてしまうので、それが好ましくない場合には図示例のように地盤改良体３の間に若干の間隙８を確保することが好ましい。
この間隙８の大きさについては、この間隙８から盛土支持地盤２内の土砂が盛土支持地盤２外に抜け出さないように設定する必要がある。具体的には、軟弱地盤の粘着力や側方流動圧等を基に設定される。なお、このことは図１〜図２に示した実施形態において地盤改良体３の間に確保される間隙８についても同様である。
本実施形態においても両側の地盤改良体３の外側への転倒や曲げ変形が引張材５および芯材６により有効に拘束されて優れた側方流動防止効果が得られるが、本実施形態ではそれに加えて両側の地盤改良体３の間にも同じく盛土１の長さ方向に沿う壁状の地盤改良体９を築造しており、それら地盤改良体９によりさらに優れた側方流動防止効果が得られるものとなっている。
なお、先の実施形態と同様に引張材５の中間部を地盤改良体９によって支持して撓みを防止すれば良く、必要であれば一部あるいは全ての地盤改良体９の上部にも芯材６を固着してその芯材６を介して引張材５を地盤改良体９に対しても定着すれば良い。

図４に示す実施形態は、図３に示した実施形態を基本としてそれにさらに斜杭１０を付加したものである。斜杭１０は地盤改良杭を傾斜状態で築造したものであって、その上部を地盤改良体３の上部に近接あるいは接合させた状態で設けることにより、斜杭１０の圧縮耐力によって地盤改良体３の転倒や上部の曲げ変形を拘束するようにしたものである。
この場合、（ａ）に示すように斜杭１０を地盤改良体３の外側において内側に傾斜するように設ければ、その斜杭１０により地盤改良体３の外側への変形を直接的に拘束することができる。
また、（ｂ）に示すように斜杭１０を地盤改良体１０の内側において外側に傾斜するように設けても良く、この場合は地盤改良体３に作用する水平方向圧力が引張材５を介して逆側の地盤改良体３に伝達されるから、その逆側の地盤改良体３の内側への変形を逆側の斜杭１０により拘束することで同様の効果が得られる。

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものでは勿論なく、上記各実施形態を適宜組み合わせることをはじめとして、たとえば以下に列挙するような適宜の設計的変更が可能である。
地盤改良体３に対する引張材５の定着は上記各実施形態のように芯材６を介して行うことが現実的であり、それにより芯材６による地盤改良体３に対する曲げ補強効果も併せて得られるのでそのように構成することが好ましく、その場合には芯材６を引張応力が顕著に生じる範囲に設置してその長さや強度を所望の補強効果が得られるように設定すれば良いが、本発明はそうすることに限るものではなく、芯材６による地盤改良体３に対する補強を特に必要としない場合には芯材６を単に引張材５の定着手段として機能させれば良い。
また、引張材５の定着を必ずしも芯材６を介して行うことに限るものでもなく、所望の定着強度が確保できる場合には地盤改良体３に対する引張材５の定着を他の手法で定着することでも良く、たとえば地盤改良体３の上部に適宜の連結部材を装着あるいは嵌着してそれに引張材５を締結あるいは溶接したり、引張材５が線材である場合には引張材５を地盤改良体３の上部に巻き付けることも考えられる。

さらに、本発明においては引張材５を盛土支持地盤の水平変位方向に沿って配設する必要があり、したがって通常は上記各実施形態のように引張材５を盛土１の幅方向に平行に配設することが現実的であるが、要は引張材５が側方流動に抵抗できれば良く、その限りにおいて引張材５の配設方向は適宜であってたとえば盛土１の幅方向に対して斜めに配設しても良い。また、側方流動の生じる方向が特定できないような場合には、必要に応じて盛土１の幅方向のみならず長さ方向にも沿うように引張材５を配設して全体として格子状をなすようにしても良い。
また、盛土支持地盤２の上に盛土１が直接載荷される形態の他に、擁壁や補強壁等の基礎版や補強シート等を介して盛土１が載荷される形態であっても良く、その場合にはそれら基礎版や補強シート等と盛土支持地盤２との間に引張材５を配設すれば良い。

本発明の盛土支持地盤の補強構造の一実施形態を示す図である。 同、他の実施形態を示す図である。 同、他の実施形態を示す図である。 同、他の実施形態を示す図である。 従来の盛土支持地盤の補強構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ 盛土
２ 盛土支持地盤（軟弱地盤）
３ 地盤改良体
４ 支持層
５ 引張材
６ 芯材（鋼材）
７ 地盤改良杭（地盤改良体）
８ 間隙
９ 地盤改良体
１０ 斜杭（地盤改良杭）

Claims (4)

1. 軟弱な盛土支持地盤上に盛土を造成する際の盛土支持地盤の補強構造であって、
   盛土の少なくとも周縁部を支持する地盤改良体を盛土支持地盤中に築造するとともに、盛土と盛土支持地盤の層境付近に、想定される盛土支持地盤の水平変位方向に沿って引張材を配設し、該引張材の一端部を前記地盤改良体の上部に定着するとともに該引張材の他端部を盛土支持地盤中に築造された他の地盤改良体の上部に定着してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。
2. 請求項１記載の盛土支持地盤の補強構造であって
   地盤改良体の上部に鋼材からなる芯材を一体に固着し、該芯材の上部に引張材を連結することによって該引張材を前記芯材を介して地盤改良体に対して定着してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。
3. 請求項１または２記載の盛土支持地盤の補強構造であって
   引張材の中間部を他の地盤改良体により支持してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の盛土支持地盤の補強構造であって
   盛土の周縁部を支持する地盤改良体の外側または内側の側部に地盤改良体からなる斜杭を築造し、該斜杭により前記地盤改良体の上部を支持してなることを特徴とする盛土支持地盤の補強構造。

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