土留壁の補強構造および補強方法

【課題】簡易な手法で以って土留壁の剛性を高めるとともに土圧の低減を図ること。
【解決手段】土留材を連続的に打設して構築した土留壁本体と、前記土留壁の背面側に、閉鎖形状を呈するように土留材を打設して前記土留壁本体と一体に列設した複数の拘束壁と、前記拘束壁の内側に区画された拘束地盤とを具備し、前記土留壁本体の中立軸と別個に、複数の拘束壁による補強中立軸を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は鋼矢板等の土留材を用いた土留壁の補強構造および補強方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋼矢板を用いた土留め工法において、鋼矢板に作用する側圧(土圧)の支持手段としてつぎの対策工が知られている。
(1)切梁、腹起し等によって支持する切梁式土留め工(特許文献1)。
(2)地中に定着したグラウンドアンカーによって支持するアンカー式土留め工(特許文献2)。
(3)鋼矢板の下半部を掘削深さの数倍の長さに建て込み、鋼矢板の剛性だけで側圧を支持する自立式土留め工。
【0003】
前者の土留め工は複数の鋼矢板に跨って腹起しを横架した後、腹起しに切梁を水平架設する工法で、主に比較的開削幅が狭い現場で採用される。
後者の土留め工は鋼矢板を貫通させてグラウンドアンカーを地中に定着し、グラウンドアンカーの露出端を鋼矢板に横設した腹起しに固定する工法で、主に開削深度が深く側圧の大きい現場や、開削幅が広くて切梁を設置できない現場で採用される。
【特許文献1】特開2000−282469号公報
【特許文献2】特開2001−220740号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鋼矢板を用いた従来の土留め工法にはつぎのような問題点があった。
(1)切梁式土留め工にあっては、腹起しや切梁等の設置が煩わしいだけでなく資材コストと設置作業コストが嵩む問題と、開削空間を縦横に横断する複数の切梁が邪魔になって、各種地下作業の効率が悪くなるといった問題がある。
さらに開削幅が広く切梁の架設が困難な現場では、開削地盤に支持杭を打設する等して切梁の反力源を別に設けなければならず、新たな追加工程を要して工費および工期の増加を強いられる。
(2)アンカー式土留め工は、グラウンドアンカーの定着作業に長時間を要するうえに、グラウンドアンカーを定着する良質地盤が深くなるほどアンカー長が長くなって不経済な構造物となってしまう問題や、アンカーを設置するうえで敷地境界の制約を受ける等の問題がある。
(3)自立式土留め工にあっては、掘削面から下の根入れ長さが掘削深さの3〜4倍の長さを要するため、鋼矢板を建て込むための機器や設備が大型化して施工コストが高くつく問題と、掘削深さが5m以上の場合は経済的な理由からほとんど採用されない。
さらに、鋼矢板の剛性を上げるために板厚の厚い鋼矢板の使用も試みられているが、鋼矢板のコストアップの問題が残る。
【0005】
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、つぎの少なくとも一つの土留壁の補強構造を提供することにある。
(1)土留壁の剛性を高めるとともに土圧の低減を図ること。
(2)施工性および施工コストを大幅に改善できること。
(3)締切り地盤の土圧に応じて土留壁の支持力を任意に調整できること。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願の第1発明は、土留壁の補強構造であって、土留材を連続的に打設して構築した土留壁本体と、前記土留壁の背面側に、閉鎖形状を呈するように土留材を打設して前記土留壁本体と一体に列設した複数の拘束壁と、前記拘束壁の内側に区画された拘束地盤とを具備し、前記土留壁本体の中立軸と別個に、複数の拘束壁による補強中立軸を形成したことを特徴とする、土留壁の補強構造を提供する。
本願の第2発明は、前記第1発明において、土留壁本体の水平方向に間隔を隔てて複数の拘束壁を構築したことを特徴とする、土留壁の補強構造を提供する。
本願の第3発明は、前記第1または第2発明において、土留壁本体および拘束壁を構成する土留材が鋼矢板であることを特徴とする、土留壁の補強構造を提供する。
本願の第4発明は、土留壁の補強方法であって、土留材を連続的に打設して土留壁本体を構築し、前記土留壁の背面側に、閉鎖形状を呈するように土留材を打設して前記土留壁本体と一体に複数の拘束壁を構築し、前記拘束壁と、該拘束壁の内側に区画された拘束地盤とにより前記土留壁本体を補強したことを特徴とする、土留壁の補強方法を提供する。
本願の第5発明は、前記第4発明において、土留壁本体および拘束壁を構成する土留材が鋼矢板であることを特徴とする、土留壁の補強方法を提供する。
【発明の効果】
【0007】
(1)土留壁本体と一体に拘束壁を設けることで、土留壁本体の曲げ剛性が格段に高まり、さらに閉鎖形状の拘束壁が主働崩壊領域の地盤を拘束して土留壁本体に作用する土圧を低減することができる。
殊に、拘束壁自体の補強効果と、拘束壁および拘束地盤の複合構造体による補強相乗効果によって土留壁本体の曲げ剛性を格段に高めることが可能となる。
(2)土留壁本体と拘束壁の土留材が鋼矢板である場合は、打設機械や鋼矢板を共通して使用できるので、施工性および施工コストを大幅に改善することができる。
(3)拘束壁の大きさや平面形状を選択したり、拘束壁20の設置間隔を変更することで、締切り地盤の土圧に応じて土留壁の支持力を任意に調整することができる。
したがって、過剰設計を回避した経済的な土留壁を構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【0009】
(1)土留壁本体の補強原理
図1〜3に本発明に係る土留材を用いた土留壁の補強構造の一例を示す。
土留壁は、土留範囲に亘って先行して土留材を打ち込んで構築した土留壁本体10と、土留壁本体の背面側(開削面の裏面側)に土留壁本体10と一体で閉鎖形状を呈するように設けた複数の拘束壁20と、拘束壁20の内側に区画された拘束地盤31とを具備している。
【0010】
土留壁本体10と一体に拘束壁20を設けるのは、土留壁本体10の曲げ剛性を高めるためである。
具体的には、土留壁本体10に形成される中立軸X1−X1とは別に、拘束壁20による補強中立軸X2−X2を追加形成するためである。
土留壁本体10の中立軸X1−X1と拘束壁20による補強中立軸X2−X2は非平行であってもよいが、ほぼ平行に形成することが望ましい。
【0011】
さらに、閉鎖形状の拘束壁20の内側には、土留壁本体10の背面側の地盤30を締め切った拘束地盤31が形成される。
拘束壁20が拘束地盤31を拘束することで、主働崩壊領域の地盤を拘束して土圧を低減することができる。尚、図2の符号32は主働崩壊線を示す。
【0012】
拘束壁20の形成間隔を狭くすることや、土留壁本体10の中立軸X1−X1に対して拘束壁20の補強中立軸X2−X2を離隔することで、土圧の低減効果を上げることが可能である。
【0013】
このように土留壁本体10の曲げ剛性は、拘束壁20自体の補強効果と、拘束壁20および拘束地盤31の複合構造体による補強相乗効果によって格段に高めることが可能となる。
【0014】
(2)土留材
図4に土留壁本体10および拘束壁20を構成する土留材の一例を示す。
本例では土留壁本体10および拘束壁20を構成する土留材として共に鋼矢板を使用する場合について説明する。
具体的に説明すると、断面形状が略U字状を呈し、両端に継手11a,11aを有する一般的なU形鋼矢板11と、ウェブ12bの内面に中間継手12cを接合した12a,12a付きのU形鋼矢板12を組み合わせて使用する。
【0015】
その他に鋼矢板としては、直線型(I形)、H形等のものを使用してもよいし、鋼管矢板を使用してもよい。鋼矢板以外に公知の各種の土留材を使用することも可能である。
【0016】
[施工方法]
(1)土留壁本体の構築
継手11aを互いに噛合わせながら複数のU形鋼矢板11を打設して土留壁本体10を構築し、拘束壁20との接合部に相当する箇所には中間継手12c付きのU形鋼矢板12を打設して土留壁本体10を構築する。
【0017】
(2)拘束壁の構築
土留壁本体10を先行して構築した後、U形鋼矢板12の中間継手12cにU形鋼矢板11を連結して平面形状が方形を呈するように複数のU形鋼矢板11を打設して土留壁本体10と一体の拘束壁20を構築する。
拘束壁20の寸法や形成間隔は開削深度や土質等を考慮して適宜選択するものとする。
拘束壁20の構築に際し、土留壁本体10の構築に使用した打設機械や鋼矢板11,12を使用して施工できるので、拘束壁20の構築を効率よく短時間に行うことができる。
【0018】
(3)掘削
最後に、土留壁本体10の内方を掘削する。
既述したように土留壁本体10と一体に拘束壁20を設けることで、土留壁本体10の曲げ剛性が格段に高まり、さらに閉鎖形状の拘束壁20が主働崩壊領域の地盤を拘束して土圧を低減するので、最終的に土留壁本体10に作用する土圧を大幅に低減することができる。
このように本発明は、土留壁本体10の剛性の増加と土圧の低減が図れるので、土留壁を自立式に構築する場合は、土留壁本体10の自立可能な深さを従来より深くすることが可能となる。
さらに、掘削面から下の土留壁本体10の根入れ長さを従来より浅くすることができる。
また土留壁本体10の内側に公知の切梁を設置して支持する場合は、従来と比較して切梁の設置段数を少なくできる。
【0019】
[土留壁の他の形状]
図5,6には土留壁本体10に拘束壁20を付設した土留壁の他の形成例を示す。
図5は土留壁本体10の中立軸X1−X1と平行に拘束壁20による補強中立軸X2−X2を平行したもので、拘束壁20の平面形状が例えば、略三角形を呈する場合(a)、円弧形を呈する場合(b)、多角形を呈する場合(c,d)、直線と円弧を組み合わせた場合(e)をそれぞれ示す。
【0020】
また土留壁本体10の長手(水平)方向に沿って設ける拘束壁20の設置間隔は均等であってもよいが、任意の間隔に設定してもよい。
さらに拘束壁20の大きさや平面形状は、すべてを同一にすることの他に、大きさや平面形状を異なる組み合わせにしてもよい。
【0021】
図6は、拘束壁20の補強中立軸X2−X2を中心に対称形に形成した場合を示し、土留壁本体10と平行に控え壁40を構築し、土留壁本体10と控え壁40の間を鋼矢板で連結して複数の拘束壁20を構築したものである。
本例では合計で三つの中立軸X1−X1〜X3−X3が形成される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明に係る土留壁のモデル図であって、土留壁の水平断面図
【図2】図1におけるII−IIの断面図
【図3】土留壁の斜視図
【図4】土留壁本体と拘束壁の接合部の拡大図で、(a)(b)は使用する鋼矢板の説明図、(c)は鋼矢板を連結した接合部の拡大図
【図5】拘束壁の平面形状が異なる土留壁の他の変形例の説明図
【図6】拘束壁の平面形状が異なる土留壁の他の変形例の説明図
【符号の説明】
【0023】
10・・・土留壁本体
20・・・拘束壁
30・・・地盤
31・・・拘束地盤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
土留壁の補強構造であって、
土留材を連続的に打設して構築した土留壁本体と、
前記土留壁の背面側に、閉鎖形状を呈するように土留材を打設して前記土留壁本体と一体に列設した複数の拘束壁と、
前記拘束壁の内側に区画された拘束地盤とを具備し、
前記土留壁本体の中立軸と別個に、複数の拘束壁による補強中立軸を形成したことを特徴とする、
土留壁の補強構造。
【請求項2】
請求項1において、土留壁本体の水平方向に間隔を隔てて複数の拘束壁を構築したことを特徴とする、土留壁の補強構造。
【請求項3】
請求項1または2において、土留壁本体および拘束壁を構成する土留材が鋼矢板であることを特徴とする、土留壁の補強構造。
【請求項4】
土留壁の補強方法であって、
土留材を連続的に打設して土留壁本体を構築し、
前記土留壁の背面側に、閉鎖形状を呈するように土留材を打設して前記土留壁本体と一体に複数の拘束壁を構築し、
前記拘束壁と、該拘束壁の内側に区画された拘束地盤とにより前記土留壁本体を補強したことを特徴とする、
土留壁の補強方法。
【請求項5】
請求項4において、土留壁本体および拘束壁を構成する土留材が鋼矢板であることを特徴とする、土留壁の補強方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−37907(P2010−37907A)
【公開日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−205486(P2008−205486)
【出願日】平成20年8月8日(2008.8.8)
【出願人】(000112093)ヒロセ株式会社 (49)
【出願人】(307045342)株式会社さとうベネック (4)