JP5046742B2

JP5046742B2 - 擁壁及びその支持方法

Info

Publication number: JP5046742B2
Application number: JP2007129930A
Authority: JP
Inventors: 鹿糠嘉津博
Original assignee: 有限会社カヌカデザイン
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2007205161A

Description

本発明は、擁壁及びその支持方法に関するものであり、より詳細には、大型フーチングの省略を可能にするとともに、高い剛性を発揮する湿式工法の擁壁及びその支持方法に関するものである。

高さ２ｍを超える切土、或いは、高さ１ｍを超える盛土等によって生じる崖や、急傾斜
地又は水路等の如く高低差が生じる地盤においては、地盤の崩壊を防止する擁壁を設置す
る必要が生じる。この種の擁壁は、鉄筋コンクリート構造の壁体、或いは、プレキャスト
製品又はコンクリートブロックを組積した壁体からなる。

このような擁壁は、通常は、全体的にＬ型断面又はＴ型断面に設計され、比較的大型の
基礎フーチングが、擁壁底部に形成される。基礎フーチングは、擁壁に作用する荷重（土
圧）及び擁壁の自重を支持地盤に伝達する広範な接地面積を有するとともに、擁壁の転倒
を防止するように機能する。

基礎フーチングは、高地盤側に比較的大きく延びるので、擁壁施工時に高地盤を広範囲
に掘削し、擁壁施工後に掘削部分を埋戻す必要が生じる。殊に、軟弱地盤に擁壁を構築す
る場合、非現実的に大きな基礎フーチングを設計・施工しなければならない状況が生じる
。しかし、大型の基礎フーチングの施工は、基礎フーチング自体のコンクリート工事に過
大な工事費を要するばかりでなく、広範な高地盤の掘削及び埋戻しの必要を生じさせ、こ
れは、多大な掘削工事の労力、移動土量の増加、埋戻し土の非安定性等の問題につながる
。また、施工現場の環境、地層、地形、地盤性状又は施工条件等によっては、大型の基礎
フーチングを施工し難い状態が生じる。

このような基礎フーチング施工の問題を解消すべく、地山側に荷重を付加して親杭に予
め非転倒側の曲げモーメントを付与するように構成された乾式工法の擁壁構造が、特許第
２８２４２１７号掲載公報に開示されている。この擁壁は、地山側に錘構築用の溝を掘削
して鉄筋コンクリート構造の錘又は梁を溝内に形成するとともに、この錘と擁壁直下の親
杭とを支持梁で連結した構造を有し、親杭の間には、ＰＣ版等の土留め壁が形成される。
このような擁壁構造によれば、錘の荷重によって親杭に曲げモーメントが作用するととも
に、地盤に対する支持梁及び錘の粘着力及び摩擦力によって擁壁の耐力を増大し、これに
より、基礎フーチングの施工を省略し得るかもしれない。
特許第２８２４２１７号掲載公報

しかしながら、上記特許文献１の擁壁は、親杭（鋼材）の下端部を地中に埋込み、親杭
上部の間に壁体構成要素（ＰＣ版等）を掛け渡す乾式工法の擁壁であるにすぎず、高地盤
の土圧および壁体構成要素の自重は、壁体の変形と、親杭及び壁体構成要素の係止部に生
じる反力とによって、吸収し又は支持し得るにすぎない。

また、上記特許文献１の擁壁では、親杭の上部から高地盤側に鋼製ブラケットを突出さ
せ、ブラケットの先端部に錘を構築することによって、非転倒側のモーメントを擁壁に与
えているが、ブラケットは、線型部材であり、しかも、ブラケット及び親杭の接合部は、
ピン支持の支点であるにすぎず、このため、地盤の摩擦力を効果的に利用することはでき
ない。

上記特許文献１の擁壁は又、親杭（通常は山止め工事（仮設工事）に使用されるＨ型鋼
材）と、鋼製ブラケットと、ＰＣ版等の面材とを組付けた構造を有するにすぎず、各構成
要素を剛体として一体化したものではない。このため、このような擁壁の構造によっては
、擁壁全体で土圧に耐える効果は、得られない。しかも、軸組部材として鋼材を用いた特
許文献１の擁壁では、鋼材の発錆を回避し難く、擁壁の耐用年数の点においても、これを
改善すべき必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、擁壁の各構成要素を一体化し、高地盤の土圧に対する耐力を擁壁全体として効果的且つ長期に発揮するとともに、掘削土、廃土及び埋戻し土の量を削減し、しかも、擁壁の転倒を確実に防止することができる擁壁及びその支持方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成すべく、高地盤の土圧を支持し、高地盤の崩壊を阻止する擁壁において、
擁壁の壁芯方向に間隔を隔てて配置され、下端部が地盤の支持層に達し、上部が擁壁内に延びる垂直支柱を構成する円形断面の鋼管と、
土圧が作用する前記擁壁の壁体部分を構成する鉄筋コンクリート構造の壁体とを備え、
前記鋼管の下端部は閉塞し、該鋼管の内部中空域には、前記壁体のコンクリートと連続するコンクリートが鋼管の全長に亘って充填されており、
前記鋼管の外径は、前記壁体の壁厚よりも小さく、該壁体の低地盤側及び高地盤側の壁面は、柱型を有しない平坦な壁面であり、
前記支柱の地中部分は、擁壁に作用する鉛直荷重及び水平荷重と、前記壁体の自重とを前記地盤によって少なくとも部分的に支持する杭を構成し、
前記壁体の下部の断面を低地盤側及び高地盤側に拡大してなる鉄筋コンクリート構造の地中梁が、前記壁体の下端部に形成され、該地中梁の梁幅（Ｗ）は、該地中梁の梁せい（Ｄ）よりも大きい寸法に設定され、前記支柱は前記地中梁を垂直に貫通し、前記地中梁は、前記支柱を相互連結するとともに、地盤に接地して前記鉛直荷重、水平荷重及び自重の一部を地盤に伝達する直接基礎を構成することを特徴とする擁壁を提供する。
本発明は又、高地盤の土圧を支持し、高地盤の崩壊を阻止する擁壁を地盤によって支持する擁壁の支持方法において、
土圧が作用する前記擁壁の壁体部分を構成する鉄筋コンクリート構造の壁体が設けられるとともに、下端部が地盤の支持層に達し、上部が擁壁内に延びる垂直支柱を構成する円形断面の鋼管が、前記擁壁の壁芯方向に間隔を隔てて配置され、
前記鋼管の下端部は閉塞し、該鋼管の内部中空域には、前記壁体のコンクリートと連続するコンクリートが鋼管の全長に亘って充填されており、
前記鋼管の外径は、前記壁体の壁厚よりも小さく、該壁体の低地盤側及び高地盤側の壁面は、柱型を有しない平坦な壁面であり、
前記壁体の下部の断面を低地盤側及び高地盤側に拡大してなる鉄筋コンクリート構造の地中梁が前記壁体の下端部に形成され、該地中梁の梁幅（Ｗ）は、該地中梁の梁せい（Ｄ）よりも大きい寸法に設定され、前記支柱は、前記地中梁を垂直に貫通し、
擁壁に作用する鉛直荷重及び水平荷重と、前記壁体の自重とは、擁壁と地盤との間に作用する摩擦力と、前記支柱に対する地盤の支持層の支持力と、杭を構成する前記支柱の地中部分と地盤との摩擦力と、前記地中梁が接地する地盤の地盤耐力とによって支持されることを特徴とする擁壁の支持方法を提供する。

本発明の上記構成によれば、梁幅（Ｗ）が梁せい（Ｄ）よりも大きい地中梁は、支柱を相互連結するとともに、地盤に接地して擁壁の鉛直荷重、水平荷重及び自重の一部を地盤に伝達する直接基礎を構成する。また、本発明の上記構成によれば、垂直支柱（鋼管）の下部は、杭を構成し、支柱の上部は、壁体と一体化した壁体内の立柱を構成する。高地盤の土圧は、主として壁体に作用し、壁体に作用する荷重は、支柱及び地中梁を介して地盤に伝達する。壁体は、土壌による腐食に耐え、比較的長期に亘って所望の耐力を維持する。

また、本発明によれば、鋼管（支柱）の内部中空域には、コンクリートが充填される。コンクリートを充填した支柱は、中空鋼材とコンクリートとの相互拘束効果（コンファインド効果）により、高い軸圧縮耐力、曲げ耐力及び変形性能を発揮する。例えば、中空鋼材の局部座屈が充填コンクリートによって抑制され、その靱性が向上するとともに、充填コンクリートの剛性が中空鋼材に付加され、支柱全体の剛性が向上する。更には、充填コンクリートによって、鋼管内部の防錆効果が得られる。

更に好ましくは、立柱部分、鋼管又は杭体上部は、地上レベルにおいて横架材又はトラ
ス構造によって相互連結される。トラス構造は、水平横架材及び斜材によって形成される
。横架材及び斜材は、鋼管に溶接した鋼材からなる。横架材又はトラス構造は、杭部分を
相互連結し、複数の杭部分からなる杭群全体の剛性を向上させる。横架材又はトラス構造
は、擁壁の施工中に杭部分の位置を設定し又は調整するのに使用することができる。また
、横架材又はトラス構造の施工は、杭部分の位置を施工中に安定させ又は保持する上でも
有効である。斜材は、交差ブレース形態（たすき掛け形態）に配設しても良い。

かくして、本発明の擁壁は、その鉛直荷重、水平荷重及び壁体自重を、擁壁と地盤との間に作用する摩擦力と、支柱に対する地盤の支持層の支持力と、杭を構成する支柱の地中部分と地盤との摩擦力と、地中梁が接地する地盤の地盤耐力とによって支持する構造のものであり、高地盤の土圧に対する耐力を擁壁全体として効果的且つ長期に発揮し、また、コンクリートを充填した支柱と、上記地中梁とは、擁壁の転倒を確実に防止する。

本発明の擁壁は又、高地盤側に延びる大型フーチングを省略した構成を備えるので、施
工において、支柱及び壁体を施工可能な範囲のみを掘削すれば良い。従って、本発明によ
れば、地盤掘削の工程及び労力を短縮又は軽減し、掘削土、廃土及び埋戻し土の量を削減
することができる。掘削土量の削減は、移動土量の減少や、埋戻し土の非安定性に伴う課
題を同時に解消するので、実務的に極めて有利である。また、本発明の擁壁は、フーチン
グを施工困難な地形に適用し得るので、擁壁の適用範囲は、大きく拡大する。

本発明の擁壁及びその支持方法によれば、擁壁の各構成要素を一体化し、高地盤の土圧に対する耐力を擁壁全体として効果的且つ長期に発揮するとともに、掘削土、廃土及び埋戻し土の量を削減し、しかも、擁壁の転倒を防止することができる。

好ましくは、上記地中梁には、壁芯方向に延びる梁主筋と、主筋を囲むスタラップ筋とが配筋される。

本発明の好適な実施形態において、鋼管（支柱）の下端部は、鋼管の直径と同等の直径を有する円形板によって閉塞される。好ましくは、鋼管の直径は、コンクリート充填時の施工性を考慮し、１５０ｍｍ以上の寸法に設定される。好適には、壁体の壁厚は、２００ｍｍ以上の寸法に設定される。壁体は、全高に亘って均一な壁厚を有する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の擁壁の基本構成を示す横断面図であり、図２は、擁壁の側面側及び正
面側の部分立面図である。また、図３は、図１のＩ−Ｉ線、II−II線及びIII−III線にお
ける断面図である。

図１に示す如く、擁壁１は、高地盤ＨＧの地形に相応した平面形態に配置され、左右の
端部が高地盤ＨＧ側に屈曲している。擁壁１は、高地盤ＨＧを囲み、低地盤ＬＧ側への高
地盤ＨＧの崩壊又は崩落を阻止する

擁壁１は、壁芯方向に所定間隔を隔てて配置された円形断面の鋼製垂直支柱２と、鉄筋コンクリート構造の壁体３とから構成される。支柱２の上部は、壁体３内に埋設され、支柱２の下部は、地中に貫入する。壁体３の下部は、断面が拡大され、断面拡大部分は、擁壁１の壁芯に沿って壁長方向に延びる鉄筋コンクリート構造の地中梁４を構成する。地中梁４は、壁体３の基礎を構成するとともに、支柱２を相互連結するように機能する。

支柱２、壁体３及び地中梁４は、図２に示すように、高地盤ＨＧの土圧に耐える一体的な土留め壁を構成する。支柱２の下端部は、支持層Ｓに達する。擁壁１に作用する土圧、地震力等の鉛直荷重及び水平荷重と、擁壁１の自重とは、擁壁１と地盤Ｇとの間に作用する摩擦力、地中梁４が接地する地盤Ｇの地盤耐力、支柱２の地中部分と地盤Ｇとの摩擦力、更には、支柱２に対する支持層Ｓの支持力によって支持される。

図１に示す如く、擁壁１の屈曲部には、所望により、コンクリート増打ち等のフカシ部５が形成される。図３（Ｃ）に示す如く、低地盤ＬＧの地盤面に高低差が生じる場合には、低地盤ＬＧの地盤面に相応するように地中梁４のレベルを段階的又は連続的に変化させることが望ましい。支柱２として、円形断面の鋼管を好適に使用し得る。以下、支柱２として、円形断面の鋼管を使用した好適な実施例について説明する。

図４は、擁壁１の断面構造を示す縦断面図及びIV−IV線断面図である。

支柱２は、均一な円形断面の鋼管からなり、支柱２の下部（杭部分２ａ）は、地中に埋入される。支柱２の下端部は、好ましくは、Ｎ値１０以上の支持層Ｓに達する。支柱２の下端開口は、円形盲板６によって閉塞され、盲板６は、埋入時に生じ得る土砂の鋼管内進入を阻止する。好ましくは、円形盲板６は、鋼管内への水の進入を防止可能な水密性を有し、或いは、水密性シール等の水密手段を備える。支柱２の上部（立柱部分２ｂ）は、概ね高地盤Ｇの地盤面のレベルまで低地盤ＬＧから上方に突出する。支柱２の内部中空域には、コンクリート８が充填される。支柱２を構成する鋼管の直径は、好ましくは、１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲に設定される。コンクリート充填の施工性を考慮し、鋼管の直径を１５０mm以上に設定することが望ましい。本例では、鋼管の直径は、約１７０mmに設定されている。好適には、支柱２は、図３に示すように、トラス構造２０によって相互連結される。トラス構造２０を構成する上下の水平横架材（上弦材、下弦材）及び交差ブレース形態（たすき掛け形態）の斜材（ラチス材）として、鋼材、例えば、端部を鋼管に溶接したＦＢ−６×５０程度のフラットバーを好適に使用し得る。水平横架材及び斜材として、アングル形鋼材等の構造用形鋼、小寸法断面の鋼管、丸鋼、或いは、鉄筋等を用いることも可能である。トラス構造２０は、離間した鋼管を相互連結し、複数の鋼管からなる杭群全体の剛性を向上させる。トラス構造２０は又、擁壁１の施工中に鋼管の位置を設定し又は調整するのに使用することができる。トラス構造２０の施工は、鋼管位置を施工中に安定させ又は保持する上でも有効である。

壁体３は、縦横の壁筋３ａを配筋した鉄筋コンクリート構造の壁体からなる。壁体３の壁厚は、好ましくは、２５０mm〜４００ｍｍの範囲に設定される。本例では、壁体３の壁厚は、３００mmに設定されている。壁筋３ａとして、Ｄ１０〜Ｄ１６程度の汎用の異形鉄筋が使用され、壁筋間隔は、１５０mm〜３００mm程度に設定される。本例では、壁筋３ａとして、Ｄ１３の異形鉄筋が使用され、壁筋３ａの間隔は、２５０mm に設定されている。壁筋３ａを構成する縦筋は、地中梁４内に延び、地中梁４のコンクリートに定着する。なお、壁体３の裏面には、透水マット７が配置される。また、壁体３の壁芯ＣＷは、支柱２の垂直中心軸線ＣＬと交差する。

地中梁４は、壁芯方向に延びる主筋４ａと、主筋４ａを囲むスタラップ筋４ｂとを配筋した鉄筋コンクリート構造の梁型部材からなり、地中梁４の下面は、捨てコンクリート及び採石等によって整地した掘削地盤面に接地する。主筋４ａとして、Ｄ１３〜Ｄ２５程度の汎用の異形鉄筋を使用し、スタラップ筋４ｂとして、Ｄ１０〜Ｄ１３程度の汎用の異形鉄筋を使用することができる。本例では、主筋４ａ及びスタラップ筋４ｂとして、いずれもＤ１３の異形鉄筋が使用されている。地中梁４の幅Ｗは、一般には、４００〜６００ｍｍ程度に設定され、本例では、５００mmに設定されている。地中梁４の高さＤは、一般には、２００〜４００ｍｍ程度に設定され、本例では、２５０mmに設定されている。

かくして、壁体３及び地中梁４は、一体的な鉄筋コンクリート構造体を構成し、地中梁４の幅Ｗは、従来の擁壁におけるフーチングの幅（奥行）と比べ、遥かに小さい寸法に設定される。

図５、図６及び図７は、擁壁１の施工方法を段階的に示す縦断面図である。

図５に示す如く、高地盤ＨＧは、支柱２、壁体３及び地中梁４の施工のために掘削される。擁壁１の施工において、高地盤Ｇの掘削範囲は、支柱２、壁体３及び地中梁４を施工可能な最小限の範囲に限定される。即ち、擁壁１の施工においては、従来の擁壁施工方法と異なり、フーチング施工のために高地盤ＨＧを大きく掘削することを要しない。

オーガ併用の杭打ち機等によって、杭孔を掘削した後、鋼管杭を地盤に圧入し、鋼管杭
の先端部が支持層Ｓに若干喰込む位置まで鋼管杭を埋込み、支柱２を施工する。支柱２と
して施工した鋼管杭の上部は、掘削地盤から上方に突出し、支柱２の上部が、鋼管杭によ
って形成される。

捨てコンクリート及び採石等によって掘削地盤を整地した後、図６に示すように壁体３及び地中梁４の壁筋３ａ、主筋４ａ及びスタラップ筋４ｂが配筋され、コンクリート工事用の型枠９が建込まれる。型枠９の施工を完了した後、コンクリート８が型枠９の上部から流し込まれる。図７に示す如く、コンクリート８は、型枠９内に充填されるのみならず、支柱２の上部開口を介して支柱２内に流入し、支柱２の内部中空域に完全に充填される。

コンクリートの硬化後に型枠９を解体し、掘削土を埋戻すことにより、図４に示す擁壁
１が完成する。

このような構成の擁壁１によれば、擁壁１の自重及び荷重の多くは、支柱２によって支持層Ｓに伝達することから、従来のような大型フーチングの施工を省略することができるので、掘削範囲を制限し、掘削土、廃土及び埋戻し土の量を削減することができる。壁体３及び地中梁４は、支柱２を相互連結し、擁壁１の剛性を全体的に向上させるとともに、高地盤ＨＧの土圧に耐える一体的な擁壁として働く。

殊に、上記擁壁１においては、擁壁１に作用する水平荷重（土圧及び地震力等）の支持
に支持層Ｓの支持力を利用するので、地震時に地盤の液状化が生じ得る軟弱地盤に本発明
の擁壁１を構築した場合、従来の擁壁では達成し得なかった高い耐震性が得られる。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が
可能である。

本発明の擁壁は、直線的な擁壁に限定されるものではなく、湾曲した擁壁や、角度をな
して複雑に屈曲する擁壁等の各種形態の擁壁として施工することができる。

また、擁壁には、水抜孔等を適所に配設しても良い。

本発明は、崖、急傾斜地又は水路等に施工される擁壁に適用される。本発明の擁壁は、
大型フーチングの施工を要しないので、擁壁の施工性は、大きく改善する。また、本発明
によれば、従来の擁壁では施工困難であった地盤に垂直な擁壁を施工することができる。
加えて、本発明は、既存擁壁の上に更に擁壁を構築する擁壁改修工事等を可能にする。ま
た、地震時に地盤の液状化が生じ得る軟弱地盤に本発明の擁壁を施工した場合、従来の擁
壁では達成し得なかった高い耐震性が得られるので、その有益性は顕著である。

本発明の擁壁の基本構成を示す横断面図である。図１に示す擁壁の側面側及び正面側の部分立面図である。図１のＩ−Ｉ線、II−II線及びIII−III線における断面図である。擁壁の断面構造を示す縦断面図及びIV−IV線断面図である。擁壁の施工方法を示す縦断面図であり、鋼管杭の杭打ち工程が示されている。擁壁の施工方法を示す縦断面図であり、配筋・型枠工程が示されている。擁壁の施工方法を示す縦断面図であり、コンクリート打設工程が示されている。

符号の説明

１擁壁
２支柱
３壁体
４地中梁
２ａ杭部分
２ｂ立柱部分
２０トラス構造
ＨＧ高地盤
ＬＧ低地盤

Claims

高地盤の土圧を支持し、高地盤の崩壊を阻止する擁壁において、
擁壁の壁芯方向に間隔を隔てて配置され、下端部が地盤の支持層に達し、上部が擁壁内に延びる垂直支柱を構成する円形断面の鋼管と、
土圧が作用する前記擁壁の壁体部分を構成する鉄筋コンクリート構造の壁体とを備え、
前記鋼管の下端部は閉塞し、該鋼管の内部中空域には、前記壁体のコンクリートと連続するコンクリートが鋼管の全長に亘って充填されており、
前記鋼管の外径は、前記壁体の壁厚よりも小さく、該壁体の低地盤側及び高地盤側の壁面は、柱型を有しない平坦な壁面であり、
前記支柱の地中部分は、擁壁に作用する鉛直荷重及び水平荷重と、前記壁体の自重とを前記地盤によって少なくとも部分的に支持する杭を構成し、
前記壁体の下部の断面を低地盤側及び高地盤側に拡大してなる鉄筋コンクリート構造の地中梁が、前記壁体の下端部に形成され、該地中梁の梁幅（Ｗ）は、該地中梁の梁せい（Ｄ）よりも大きい寸法に設定され、前記支柱は前記地中梁を垂直に貫通し、前記地中梁は、前記支柱を相互連結するとともに、地盤に接地して前記鉛直荷重、水平荷重及び自重の一部を地盤に伝達する直接基礎を構成することを特徴とする擁壁。
前記地中梁には、壁芯方向に延びる梁主筋と、該主筋を囲むスタラップ筋とが配筋されることを特徴とする請求項１に記載された擁壁。
前記壁体は、全高に亘って均一な壁厚を有することを特徴とする請求項１又は２に記載された擁壁。
高地盤の土圧を支持し、高地盤の崩壊を阻止する擁壁を地盤によって支持する擁壁の支持方法において、
土圧が作用する前記擁壁の壁体部分を構成する鉄筋コンクリート構造の壁体が設けられるとともに、下端部が地盤の支持層に達し、上部が擁壁内に延びる垂直支柱を構成する円形断面の鋼管が、前記擁壁の壁芯方向に間隔を隔てて配置され、
前記鋼管の下端部は閉塞し、該鋼管の内部中空域には、前記壁体のコンクリートと連続するコンクリートが鋼管の全長に亘って充填されており、
前記鋼管の外径は、前記壁体の壁厚よりも小さく、該壁体の低地盤側及び高地盤側の壁面は、柱型を有しない平坦な壁面であり、
前記壁体の下部の断面を低地盤側及び高地盤側に拡大してなる鉄筋コンクリート構造の地中梁が前記壁体の下端部に形成され、該地中梁の梁幅（Ｗ）は、該地中梁の梁せい（Ｄ）よりも大きい寸法に設定され、前記支柱は、前記地中梁を垂直に貫通し、
擁壁に作用する鉛直荷重及び水平荷重と、前記壁体の自重とは、擁壁と地盤との間に作用する摩擦力と、前記支柱に対する地盤の支持層の支持力と、杭を構成する前記支柱の地中部分と地盤との摩擦力と、前記地中梁が接地する地盤の地盤耐力とによって支持されることを特徴とする擁壁の支持方法。