JP6287358B2 - 盛土補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、河川等の堤防、道路・鉄道盛土等の河川、道路、鉄道等に沿って長く延在する盛土補強構造に関する。

従来、河川等の堤防の盛土（堤体）に対する補強として、盛土の法面に透水性の低い材料や不透水性の材料を被覆することや、盛土の法面の下端側になる法尻部分に、盛土の延在方向（連続方向）に沿って地中に鋼矢板壁を構築することが知られていた。

しかし、法面の被覆では、盛土自体の強度の補強にならず、地震や洪水の際に、大きな外力が盛土に作用した場合の盛土の破壊を防止することができない。また、盛土基礎地盤の安定化を図り、前記漏水を防止する上では、上述のように法尻部分に鋼矢板壁を配置するのは有効であるが、洪水時に越水した場合には、法尻部分の鋼矢板壁では、盛土が崩壊するのを防止することができない。

このような問題を解決するために特許文献１および２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の技術は、図５に示すように、連続する盛土１の天端の略中央部と、当該盛土１の法尻部に、それぞれ鋼矢板２からなる鋼矢板壁３を盛土１の連続方向に沿って設け、当該鋼矢板壁３を支持層４まで根入れすることで、地震時や洪水時等の盛土を崩壊させようとする外力に対して盛土１を補強するものである。
特に、盛土１の天端の中央部に設けられた鋼矢板壁３によって、越水時の破堤抑止効果が期待され、盛土１の法尻部に設けられた鋼矢板壁３によって、地震時の盛土変形抑制効果が期待される。

また、特許文献２に記載の技術は、図６に示すように、連続する盛土１の天端の略中央部に、鋼矢板壁３を支持層４より浅い深さ（液状化層５）で、かつ、地震時や洪水時に倒壊しない程度まで根入れし、盛土１の法尻部に鋼矢板２からなる鋼矢板壁３を盛土１の連続方向に沿って設け、当該鋼矢板壁３を支持層４まで根入れしている。
盛土１の天端の中央部に設ける鋼矢板壁３を支持層４まで根入れしないことで、当該鋼矢板壁３を構成する鋼矢板２の上下長が低減される上、地震時には液状化層５が液状化することで免震効果を発揮し、鋼矢板２に発生する応力が小さく抑えられ、必要断面性能が低減されることでコスト低減に寄与できる。また、盛土１の法尻部に鋼矢板２からなる鋼矢板壁３を併用することによって、地震時の盛土変形抑制効果、および越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）が期待される。

特開２００３−１３４５１号公報 特開２０１２−７３９４号公報

ところが、前記特許文献１に記載の技術では、支持層が地盤深くに位置する地盤条件では、鋼矢板壁を構成する鋼矢板の必要根入れが長く、多くの工期や工費が発生して、コスト高になる。
また、特許文献２に記載の技術では、鋼矢板壁を構成する鋼矢板を支持層より浅い部分で根入れできるため、根入れ長さが短く、コスト低減を図れるものの、鋼矢板が十分に根入れされた構造に比して、地震時に鋼矢板壁が沈下することで盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）が小さくなる可能性が考えられる。なお、模型堤防を対象とした加振実験により、鋼矢板が支持層まで根入れされていない状態では、地震時において鋼矢板が周辺地盤とともに沈下する挙動が確認されている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、支持層が深くに位置する地盤条件に対しても、十分な地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）を期待でき、かつ、コストを低減できる盛土補強構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の盛土補強構造は、連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる鋼矢板壁が、前記盛土の連続方向に沿って１列以上設けられ、前記鋼矢板壁が支持層より浅い深さまで根入れされた盛土補強構造において、
前記盛土の両法尻部に、それぞれ前記支持層まで根入れされた地中壁が前記盛土の連続方向に沿って設けられ、
前記鋼矢板壁と前記地中壁とがそれぞれ連結材によって結合されることによって、前記鋼矢板壁が前記連結材を介して前記地中壁によって支持され、
前記連結材と、前記鋼矢板壁および前記地中壁とはそれぞれピン結合によって連結されていることを特徴とする。

本発明においては、盛土の天端の範囲内に設けられる鋼矢板壁は、支持層より浅い深さまでしか根入れされていないので、鋼矢板壁が支持層まで根入れされた構造に比して、工期や工費を低減してコストの低減を図ることができる。
また、鋼矢板壁と地中壁とが連結材によって結合されることによって、鋼矢板壁が連結材を介して地中壁によって支持されている。そして、連結材と、鋼矢板壁および地中壁とがそれぞれピン結合によって連結されているので、地震時に盛土内部の鋼矢板壁の沈下を連結材の張力によって抑えることができ、地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）が期待される。
したがって、支持層が深くに位置する地盤条件に対しても、十分な地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）を期待でき、かつ、コストを低減できる。
また、連結材と、鋼矢板壁および地中壁とがそれぞれピン結合によって連結されているので連結材に作用する曲げモーメントを低減させることができる。

本発明の前記構成において、前記連結材は水平に配置され、当該連結材の一端部が前記地中壁の上端部に連結され、他端部が前記鋼矢板壁に連結されていてもよい。

このような構成によれば、連結材の一端部を地中壁に容易に連結できるとともに、連結材を最短長さとすることができる。

また、本発明の前記構成において、前記連結材の一端部が前記地中壁の上端部に連結され、他端部が前記地中壁の上端部より下方位置で前記鋼矢板壁に連結されていてもよい。

このような構成によれば、予め連結材に鋼矢板壁に近付くほど下方に向かうような傾斜を与えることができるので、地震時に、法尻部に設置した地中壁が液状化層の液状化による側方流動に伴い外側に変形することによって、連結材に張力が発生し盛土の天端の範囲内に設けられた鋼矢板壁を引き上げることがきる。

また、本発明の前記構成において、前記地中壁は、鋼矢板および／または鋼管矢板を接続することによって構成されているのが好ましい。

このような構成によれば、支持層まで根入れする地中壁を容易に施工できるという利点がある。

本発明によれば、支持層が深くに位置する地盤条件に対しても、十分な地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）を期待でき、かつ、コストの低減を図ることができる。

本発明に係る盛土補強構造の第１の実施の形態を示すもので、（ａ）は盛土補強構造の概略を示す平面図、（ｂ）は同、側断面図である。 本発明に係る盛土補強構造の第２の実施の形態を示すもので、補強構造の概略を示す側断面図である。 同、地震発生時における盛土補強構造の概略を示す側断面図である。 同、本発明に係る盛土補強構造の変形例を示す概略側断面図である。 従来の盛土補強構造の一例を示す概略側断面図である。 従来の盛土補強構造の他の例を示す概略側断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は盛土補強構造の概略を示す平面図、（ｂ）は同、側断面図である。
図１（ａ）,（ｂ）に示すように、第１の実施形態の盛土補強構造は、海や河川等の堤防となる盛土１を補強するためのものである。
盛土１は、中央の最も高い部分が水平な上面を有する天端１ａとなっている。天端１ａの左右には傾斜した法面１ｂがそれぞれ形成され、法面１ｂの上端部側が法肩部１ｃで、下端部側が法尻部１ｄとされている。

この盛土補強構造においては、連続する盛土１に、鋼矢板２からなる鋼矢板壁３が支持層４より浅い深さまで根入れされている。つまり、鋼矢板壁３の下端部は支持層４の上の液状化層５まで達している。また、鋼矢板壁３は盛土１の連続方向（図１（ａ）において上下方向、図１（ｂ）において紙面と直交する方向）に沿って設けられている。鋼矢板壁３は複数の鋼矢板２を盛土１の連続方向に接続することによって構成されている。さらに、鋼矢板壁３は、盛土１の天端１ａの略中央部から下方に延在するようにして設けられている。
鋼矢板２は、盛土１の天端１ａの略中央部から盛土１を上下に貫通するように打設され、液状化層５中に達し、当該液状化層５に根入れされている。このような鋼矢板２を盛土１の連続方向に接続することよって、盛土１中には盛土１の連続方向に沿って延在する鋼矢板壁３が施工されている。
なお、鋼矢板壁３の頭部（上端部）は、盛土１の天端１ａの高さ付近となる高さに位置している。

鋼矢板壁３,３は、止水壁として、河川から浸透した水の流れである浸透流を遮り、盛土１に浸透破壊が生じるのを抑制するだけではなく、盛土１の略天端１ａまで鋼矢板壁３を配置することで、盛土１の上部が崩壊するのを抑制し、地震や洪水等により外力が作用しても、河川が決壊するのを抑えている。

前記盛土１の法尻部１ｄ,１ｄには、それぞれ支持層４まで根入れされた地中壁１０が盛土１の連続方向に沿って配置されている。
この地中壁１０は、前記鋼矢板壁３と同様に、鋼矢板２を盛土１の連続方向に接続することよって構成された鋼矢板壁である。また、地中壁１０の上端部は盛土１が設置された地盤の表面付近に位置している。

前記鋼矢板壁３と前記地中壁１０とは連結材１１によって結合されており、これによって、鋼矢板壁３が連結材１１を介して地中壁１０によって支持されている。
連結材１１は水平に配置され、当該連結材１１の一端部が地中壁１０の上端部に連結され、他端部が鋼矢板壁３の下端部に連結されている。また、連結材１１は盛土１が設置された地盤の表面より若干下側に設けられており、当該連結材１１の一端部は、地中壁１０の上端部でかつ地盤の表面より若干した側の部分にピン結合によって連結されている。また、連結材１１の他端部は鋼矢板壁３の下端部でかつ地盤の表面より若干下側の部分にピン結合によって連結されている。
このように、連結材１１と、鋼矢板壁３および地中壁１０とがそれぞれピン結合によって連結されているので、地震時に盛土内部の鋼矢板壁３の沈下を連結材１１の張力によって抑えることができる。したがって、連結材１１は引張力を負担できるもので構成されるが、例えばタイロッド等の線材が好適に使用される。

連結材１１は図１（ａ）に示すように、盛土１の連続方向（図１（ａ）において上下方向）に所定間隔で配置されるが、本実施の形態では、盛土１の連続方向に隣り合う連結材１１,１１の間隔は、盛土１の連続方向において接続された２枚の鋼矢板２の長さと等しくなっている。また、右側の連結材１１の鋼矢板壁３に対する連結箇所と、左側の連結材１１の鋼矢板壁３に対する連結箇所とは等しくなっている。
なお、盛土１の連続方向に所定間隔で配置される連結材１１の間隔は、鋼矢板壁３の重さや長さ、連結材１１の引張強度等によって適宜設定される。また、連結材１１は、鋼矢板壁３と地中壁１０との間において交差して配置されていてもよく、この場合、鋼矢板壁３および地中壁１０に対して垂直に配置された連結材１１はあってもよいし、省略してもよい。

このような盛土補強構造は、基本的に新設の盛土施工時に施工されるが、既設の盛土に対して施工してもよい。
この場合、盛土１の天端１ａの中央部に鋼矢板壁３が液状化層５に根入れされた状態で設けられるとともに、盛土１の法尻部１ｄに地中壁１０が支持層４に根入れされた状態で設けられている。

このような既設の盛土１に本発明に係る補強構造を施工する場合、まず、盛土１の内部の鋼矢板壁３が設置された箇所を含むようにして、盛土の上面から下面まで達するとともに法尻部１ｄまで延在する溝を掘削する。
次に、この溝に連結材１１を配置したうえで、この連結材１１の一端部を地中壁１０の上端部に、地盤の表面（液状化層５の上面）より若干下側で連結するとともに、連結材１１の他端部を鋼矢板壁３に地盤の表面（液状化層５の上面）より若干下側で連結し、その後、前記溝を埋め戻せばよい。

以上、本実施の形態によれば、盛土１の天端１ａの中央部に設けられる鋼矢板壁３が、支持層４より浅い深さまでしか根入れされていないので、鋼矢板壁３が支持層４まで根入れされた構造に比して、工期や工費を低減してコストの低減を図ることができる。
また、鋼矢板壁３と地中壁１０とが連結材１１によって結合されることによって、鋼矢板壁３が連結材１１を介して地中壁１０によって支持されている。そして、連結材１１と、鋼矢板壁３および地中壁１０とがそれぞれピン結合によって連結されているので、地震時に盛土内部の鋼矢板壁３の沈下を連結材１１の張力によって抑えることができ、地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）が期待される。
したがって、支持層４が深くに位置する地盤条件に対しても、十分な地震時の盛土沈下抑制効果や越水時の破堤抑止効果（盛土破壊抑止効果）を期待でき、かつ、コストを低減できる。

また、連結材１１と、鋼矢板壁３および地中壁１０とがそれぞれピン結合によって連結されているので連結材１１に作用する曲げモーメントを低減させることができる。
さらに、連結材１１は水平に配置され、当該連結材１１の一端部が地中壁１０の上端部に連結され、他端部が鋼矢板壁３の下端部に連結されているので、連結材の一端部を地中壁１０に容易に連結できるともに、連結材１１を最短長さとすることができる。したがって、施工性およびコストの面において優れたものとなる。
また、地中壁１０は鋼矢板２を接続することによって構成されているので、支持層４まで根入れする地中壁１０を容易に施工できる。

（第２の実施の形態）
図２および図３は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、図２は盛土補強構造の概略を示す側断面図、図３は、地震発生時における盛土補強構造の概略を示す側断面図である。
この第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、連結材１１の配置であり、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、共通構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施の形態では、図２に示すように、連結材１１の一端部が地中壁１０の上端部に連結され、他端部が地中壁１０の上端部より下方位置で鋼矢板壁３の下端部に連結されている。
また、連結材１１は盛土１が設置された地盤の表面より下側において傾斜して設けられている。つまり、左右の連結材１１,１１は、鋼矢板壁３に近付くほど、下方に向かうように傾斜している。そして、この連結材１１の一端部が、地中壁１０の上端部でかつ地盤の表面より若干下側の部分にピン結合によって連結されている。また、連結材１１の他端部は鋼矢板壁３の下端部でかつ地中壁１０の上端部より低い部分にピン結合によって連結されている。

本実施の形態によれば、予め連結材１１,１１に鋼矢板壁３に近付くほど下方に向かうような傾斜を与えているので、図３に示すように、地震時に、法尻部１ｄ,１ｄに設置した地中壁１０,１０が液状化層５の液状化による側方流動に伴い外側に変形することによって、連結材１１,１１に張力が発生し盛土１の天端１ａの中央部に設けられた鋼矢板壁３を引き上げることがきる。

なお、前記第１および第２の実施の形態では、連続する盛土１の天端１ａの中央部に鋼矢板壁３を盛土１の連続方向に沿って１列設けた場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、図４に示すように、盛土１の天端１ａの両法肩部１ｃ,１ｃに鋼矢板壁３を設置した場合にも適用できる。
この場合、一方の地中壁１０と一方の鋼矢板壁３とを一の連結材１１によって結合するとともに、他方の地中壁１０と他方の鋼矢板壁３とを他の連結材１１によって結合し、さらに鋼矢板壁３,３どうしをさらに他の連結材１１によって結合すればよい。
また、２つの地中壁１０,１０および２つの鋼矢板壁３,３を１本の連結材１１によって連結してもよい。この場合、この鋼矢板壁３,３の上端部どうしをタイロッド等の連結材１１ａによって連結してもよい。
このような盛土補強構造においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

１ 盛土
１ａ 天端
１ｂ 法面
１ｃ 法肩部
１ｄ 法尻部
２ 鋼矢板
３ 鋼矢板壁
４ 支持層
５ 液状化層
１０ 地中壁
１１ 連結材

Claims (2)

1. 連続する盛土の略天端の範囲内に、鋼矢板および／または鋼管矢板からなる鋼矢板壁が、前記盛土の連続方向に沿って１列以上設けられ、前記鋼矢板壁が支持層より浅い深さまで根入れされた盛土補強構造において、
   前記盛土の両法尻部に、それぞれ前記支持層まで根入れされた地中壁が前記盛土の連続方向に沿って設けられ、
   前記鋼矢板壁と前記地中壁とがそれぞれ連結材によって結合されることによって、前記鋼矢板壁が前記連結材を介して前記地中壁によって支持され、
   前記連結材と、前記鋼矢板壁および前記地中壁とはそれぞれピン結合によって連結され、
   前記連結材の一端部が前記地中壁の上端部に連結され、他端部が前記地中壁の上端部より下方位置で前記鋼矢板壁に連結されていることを特徴とする盛土補強構造。
2. 前記地中壁は、鋼矢板および／または鋼管矢板を接続することによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の盛土補強構造。

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