JP6142538B2 - 山留め壁 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る山留め壁1の縦断面図および平面図である。
山留め壁1は、地下構造物2を構築するためのものである。この山留め壁1は、地下構造物2の周囲の地盤3を深層混合処理工法により地盤改良して構築された地盤改良体10と、この地盤改良体10の外側つまり地下構造物2とは反対側の壁面に沿って設けられた引張り材としての鋼材20と、を備える。
鋼材20は、略鉛直方向に延びるH鋼であり、水平方向に所定間隔おきに設けられている。これら鋼材20は、地盤改良体10の直下の地盤3に根入れされている。
まず、地下構造物2の周囲の地盤を地盤改良して地盤改良体10を構築する。
次に、鋼材20を、地盤改良体10の地下構造物2とは反対側の壁面に沿って略鉛直方向に打ち込んで、地盤改良体10の直下の地盤まで根入れする。
山留め壁1の外部安定では、山留め壁1の滑動、転倒、沈下に対する安全性を検討する必要があるが、山留め壁1の地盤改良体10は底部地盤改良体30に連続しているため、滑動および沈下は生じないと考えてよく、滑動および沈下についての検討を省略する。
一方、山留め壁1の内部安定では、山留め壁の水平せん断および曲げ引張りに対する安全性を検討する必要がある。
地盤改良体10の深さ(高さ)をH、厚みをDとする。
また、地盤改良体10の単位体積重量をγ、許容圧縮応力度をσca、許容せん断応力度をτa、許容引張応力度をσtaとする。ここで、許容せん断応力度τaおよび許容引張応力度σtaは、以下の式(1)、(2)で表される。
転倒についての計算では、山留め壁の地盤改良体の重量により、側圧による転倒モーメントに抵抗するものとする。
以下、転倒に対して必要な地盤改良体の厚みD1を求める。
転倒モーメントMpaの想定する回転中心Oは、地盤改良体の地下構造物側の壁面の下端となる。
すると、転倒モーメントMpaは、以下の式(3)で表される。式(3)では、図3に示すように、主働側圧Paの分布を2つに分割して求めている。
水平せん断についての計算では、山留め壁の地盤改良体により、側圧による総せん断力に抵抗するものとする。
以下、地盤改良体の水平せん断に対して必要な厚みD2を求める。
内部安定の計算では、側圧として、静止側圧および水圧を用いる。これら静止側圧および水圧を、図5に示すように設定する。
すなわち、水位を深さHwとすると、水圧は三角形状に分布する。すると、上端の水圧Pw1、下端の水圧Pw2は、以下の式(6)、(7)で表される。
これら静止側圧Pko1、Pko2、Pko3は、側圧係数ko、上載加重Ps、上述の地盤改良体の単位体積重量γを用いて、以下の式(9)〜(11)で表される。
曲げ引張りについての計算では、側圧による曲げモーメントに対して、鋼材にかかる引張り力のみで抵抗し、山留め壁1の地盤改良体10による抵抗は考慮しないものとする。
以下、地盤改良体の曲げ引張りに対して必要な鋼材の仕様およびピッチを求める。
曲げ引張りについては、回転中心Oに対する水圧による曲げモーメントMpwは、水圧による総せん断力Pwを用いて、以下の式(14)で表される。
比較のため、鋼材を設けない場合の曲げ引張りについても検討する。この場合、山留め壁1の地盤改良体10により、側圧による曲げモーメントに抵抗するものとする。
以下、地盤改良体の曲げ引張りに対して必要な厚みD3を求める。
地盤改良体の単位幅当たりの断面係数Zは、以下の式(19)で表される。
[実施例]
H=6(m)、γ=19(kN/m3)、σca=400(kN/m2)とすると、σta=60(kN/m2)、τa=200(kN/m2)となる。
Pa0=5.30(kN)、PaH=65.72(kN)とすると、Mpa=457.92(kNm)となる。
また、Mw=57.00(D1)2となる。
よって、Fs=1.2とすると、D1=3.10(m)となる。
Pw=80.0(kN)となる。
また、ko=0.5、Ps=10.0(kN)とすると、Pko1=5.0(kN)、Pko2=24.0(kN)、Pko3=42.0(kN)となり、Pko=161.0(kN)となる。
よって、τh=241.0/D2(kN/m2)となるので、D2=1.21(m)となる。
Mpw=106.67(kNm)、Mpko=378.67(kNm)となり、M=485.34(kNm)となる。
また、鋼材としてH−400×400を用いて、この鋼材を1m間隔で設置するものとする。すると、Zs=0.00295(m3)、L=1.0(m)、σtas=188000(kN/m2)となる。
さらに、σhs=164522.01(kN/m2)となるので、σhs<σtasとなり、H−400×400を1m間隔で設置することにより、曲げ引張りに対する耐力を確保できることが判る。
鋼材を設けない場合、曲げ引張りについて検討すると、σha=60(kN/m2)となるD3を求めればよいので、D3=7.00(m)となる。
よって、地盤改良体の厚みは、曲げ引張りに対する耐力で決定されて、7.0mとなる。
(1)山留め壁1に作用する曲げ引張り力を鋼材20が負担する。よって、従来のように地盤改良体の厚さを大きくする必要がなくなり、地盤改良体10の厚みが小さくなるので、施工費を抑制しつつ、工期を短縮できる。
2…地下構造物
3…地盤
10…地盤改良体
20…鋼材(引張り材)
30…底部地盤改良体
H…地盤改良体の高さ(深さ)
D、D1、D2、D3…地盤改良体の厚み
γ…地盤改良体の単位体積重量
σca…地盤改良体の許容圧縮応力度
τa…地盤改良体の許容せん断応力度
σta…地盤改良体の許容引張応力度
Z…鋼材の単位幅当たりの断面係数
Zs…鋼材の1本当たりの断面係数
L…鋼材のピッチ
σtas…鋼材の許容引張応力度
O…回転中心
Mpa…転倒モーメント
Mw…抵抗モーメント
Fs…安全率
Pa…主働側圧
Hw…水位の深さ
Pw…水圧による総せん断力
ko…側圧係数
Ps…上載加重
Pko…静止側圧による総せん断力
τh…総せん断応力度
Mpw…水圧による曲げモーメント
Mpko…静止側圧によるモーメント
M…総曲げモーメント
σhs…鋼材に作用する引張応力度
σha…地盤改良体に作用する引張応力度
Claims (1)
- 地下構造物を構築するための山留め壁であって、
当該地下構造物の周囲の地盤を地盤改良して構築された地盤改良体と、当該地盤改良体の前記地下構造物とは反対側の壁面に沿って略鉛直方向に延びてかつ前記地盤改良体の直下の地盤に根入れされた鋼材と、前記地下構造物の直下の地盤を地盤改良して構築されてかつ前記地盤改良体に連続する底部地盤改良体と、を備え、
前記地盤改良体の水平せん断力により、当該地盤改良体に作用する側圧による総水平せん断力に抵抗することを特徴とする山留め壁。
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