液状化対策を施した壁体および液状化抑止機能を有する鋼矢板
【課題】地震時に液状化の恐れが高く、常時には透水性の良い砂層を有する地盤において、液状化抑止用に排水機能を付与するとともに、常時の通水性を阻害しない、壁体および鋼矢板を提供する。
【解決手段】鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設する。このような鋼矢板１１を左右両側の継手１１ｃ、１１ｄを嵌合させながら地盤中に打設することにより、地盤中に、環境に配慮した、液状化対策用の鋼矢板壁が形成される。鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに透水孔１２を設けてあることで、平常時には、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、鋼矢板壁背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。地震時には、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【解決手段】鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設する。このような鋼矢板１１を左右両側の継手１１ｃ、１１ｄを嵌合させながら地盤中に打設することにより、地盤中に、環境に配慮した、液状化対策用の鋼矢板壁が形成される。鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに透水孔１２を設けてあることで、平常時には、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、鋼矢板壁背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。地震時には、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤に設ける、または設けられた盛土状構造物、各種地中構造物、護岸等の液状化対策を施すための壁体、および該壁体に用いることができる液状化抑止機能を有する鋼矢板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋立地その他、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤においては、液状化対策として、地盤中に排水機能のあるドレーン材を打設したり、あるいは矢板や杭等に排水部材を取り付けて打設し、地震時にこれらの排水部材を通じて過剰間隙水圧を逸散させることで液状化を抑制する技術が各種開発されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００３】
また、護岸としての矢板壁については、矢板壁で締め切られることにより地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するため、矢板壁本体に透水孔を設けたものが知られている（例えば、特許文献８参照）。
【０００４】
その他、特許文献９には、液状化対策用の鋼矢板において、地震時の過剰間隙水圧を中空の排水部材内へ誘導し、逸散させるための通水孔を矢板本体に設けたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１４２８１５号公報
【特許文献２】実開昭５６−１１６４３４号公報
【特許文献３】特公平０６−０１１９９０号公報
【特許文献４】特開平１１−１５８８６２号公報
【特許文献５】特開平０２−２２５７１２号公報
【特許文献６】特開平１０−１６８８６８号公報
【特許文献７】特開平１１−１１７２８４号公報
【特許文献８】特開２００３−３３６２５２号公報
【特許文献９】特開平０９−２４２１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
背景技術の項で述べたように、盛土、護岸等に液状化対策用の壁体を設置する場合、例えば図８に示すように、液状化抑止用の排水部材３３を取り付けた多数の鋼矢板３２を、継手を介して連結して壁体３１を構築するが、その壁体３１が透水性の高い地盤３４に設けられた場合、常時において地下水の円滑な流れを阻害するため、壁体背後の地点では、井戸枯れや図の右側に示すような形で水位低下を引き起こす恐れがある。
【０００７】
また、同じく背景技術の項で述べたように、液状化抑止の目的ではなく、矢板壁によって地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために、矢板壁本体に透水孔を設けたものが知られており、常時はその目的を果たすが、地震時に液状化が発生すると、砂が流体のように挙動するため、透水孔から土砂が壁体の向こう側に流れ出て液状化対策の効果が著しく低下することになる。
【０００８】
一例として、盛土の法尻に、排水機能がなく透水孔のある壁体を設けた場合、地盤の液状化時には、盛土の上載圧により盛土側地盤の過剰間隙水圧が盛土反対側地盤のそれより高いので、壁体の透水孔を通じて土砂が盛土側からその反対側に移動する。同時に土砂も当該開口部を通じて盛土反対側に流れるので、盛土が大きく沈下しうる。
【０００９】
また別の例として、地中構造物の保護対策として排水機能がなく開口のある壁体を設置する場合を想定する。地中構造物（例えば地中に埋設された地下共同溝等）は、地盤の液状化時浮上り被害を受けやすいため、この対策として、当該構造物両側に壁体を設置して地盤を締め切り、構造物の下方への土砂の回り込みを阻止するのが効果的である。
【００１０】
しかし、単に透水孔を壁体に設けただけであれば、壁体の外側地盤の方が構造物側地盤よりも過剰間隙水圧が高いので、土砂は壁体外側から地中構造物側に開口部を通じて移動し、構造物の浮き上がりを招きうる。
【００１１】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、地震時に液状化の恐れが高く、常時には透水性の良い砂層を有する地盤において、液状化抑止用に排水機能を付与するとともに、地下水流への阻害を小さくする透水孔を設けた壁体および鋼矢板を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に係る液状化対策を施した壁体は、少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する連続壁体において、壁体本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の対象となる壁体本体は、最も一般的には鋼矢板壁であり、鋼矢板の両端に形成された継手により多数の鋼矢板を連設し、盛土、地中構造物の液状化対策用壁体、あるいは護岸、岸壁等としての壁体が構成される。
【００１４】
鋼矢板の場合、Ｕ型鋼矢板、左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、直線形鋼矢板、それらの組合せ鋼矢板、軽量鋼矢板、あるいはＨ形鋼とハット形鋼矢板の組合せ鋼矢板、ないしはＨ形鋼とＳＭ−Ｊパイル（商品名）を組合せた組合せ鋼矢板、鋼管矢板等があるが、特に限定されない。
【００１５】
また、鋼矢板以外の矢板（例えばコンクリート矢板）による矢板壁でもよく、さらに矢板壁に限らず、締切り機能を有する壁体や護岸、岸壁等の機能を有する壁体であり、液状化抑止用の排水部材と併用可能なものであれば特に限定されない。
【００１６】
液状化抑止用の排水部材は、従来から知られている液状化抑止機能を有する各種排水部材を用いることができる。
【００１７】
具体的に、排水部材は、例えば溝形状鋼材等にフィルター付きの通水孔を設け、鋼矢板等に取り付けたもの、多数の孔を有する合成樹脂製または金属製のパイプの外面にフィルターを設けたもの、円筒形や矩形状の立体網状構造体からなり、必要に応じ、表面、あるいは表面近傍に、土砂の浸入を防ぐ目の細かいフィルターを取り付けた、あるいは組込んだもの、合成樹脂材料等からなる平板状に成形した排水機能を持つ面状樹脂材、さらにそれらの排水性材料に表面または外周面に保護用の金網あるいは孔開きプレート、孔開き筒状体を取り付けたものなどがある。
【００１８】
液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さにおいて間隙水が飽和状態の比較的ゆるい砂地盤や砂質土地盤、あるいは、シルト質砂地盤、礫混り砂質地盤等において生じる可能性が高く、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化の恐れの高い範囲に取り付ければよい。また、開口部も地下水流のある透水性の高い層に設けるのが効率よい。液状化の恐れの高い地盤は一般に透水性の高い地盤でもあるので、排水部材の取付範囲と透水用開口部を設ける範囲とはほぼ同じである場合が多い。
【００１９】
常時には、壁体本体に透水用の開口部が形成されていることで、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題が解決される。
【００２０】
一方、地震時には、従来の液状化対策工と同様、壁体表面あるいは近傍の排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、壁体周囲の地盤の液状化が抑止され地盤を構成する土が泥水状になることがない。そのため、単に地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために矢板壁に開口部のみを設けた場合のように、開口部から土砂が流れ出て液状化対策の効果を失なわせるといった恐れもない。
【００２１】
請求項２は、請求項１に係る液状化対策を施した壁体において、前記壁体が壁方向に連設した鋼矢板からなることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の液状化対策を施した壁体は、加工性や適用の容易性において、鋼矢板を用いた鋼矢板壁に最も適している。
【００２３】
請求項３は、請求項１または２に係る液状化対策を施した壁体において、前記排水部材の少なくとも一部が壁体本体に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２４】
排水部材が壁体本体に取り付けられている場合、壁体位置での液状化抑止効果が確実となり、また運搬や地盤への打設作業において効率がよい。
【００２５】
請求項４は、請求項１、２または３に係る液状化対策を施した壁体において、前記排水部材の一部が壁体本体の近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００２６】
排水部材は全部が壁体本体に取り付けられている必要はなく、請求項４のように一部が地盤中で壁体本体から離れて配置されていてもよく、排水部材の分散配置により、効率のよい液状化対策が可能となる。
【００２７】
請求項５は、請求項１、２、３または４に係る液状化対策を施した壁体において、前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の壁体本体への設置範囲内に設けることにより、前記排水部材からの前記開口部を通じての排水も可能としてあることを特徴とするものである。
【００２８】
排水部材と壁体本体の開口部を連通させることで、地震時の過剰間隙水圧を壁体の開口部からも逸散させ、排水部材を取り付けた側の地盤と反対側の地盤も液状化を抑止することができ、液状化抑止を効率化ならしめることができる。
【００２９】
排水部材が孔開き溝形状鋼材であって、壁体本体と溝形状鋼材で液状化抑止の排水路を形成し、壁体本体開口部が溝形鋼取り付け幅範囲に設ける場合には、開口部にもフィルターを取り付けるなどの処置をして液状化時土砂浸入防止のため措置を講じておくのがよい。これにより、常時の透水性の維持を図り、地震時には壁体両側の液状化を抑止することができ効率的である。
【００３０】
請求項６は、請求項１、２、３、４または５に係る液状化対策を施した壁体において、前記開口部の面積の総和が、壁体投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とするものである。
【００３１】
壁体投影面積に対する開口部の面積の総和の比率（開口率）は、鋼矢板等からなる壁体本体の強度が低下させないためには、必要最小限であることが好ましく、かつ必要な透水流量を確保する必要がある。
【００３２】
開口率は、大きくすれば壁体設置前後の流量比が大きく支障が少ないが壁体の断面性能が低下する。流量比が大きく取れ断面性能の低下が大きくない範囲が好適である。
【００３３】
開口率は、図８に示すように０．１〜２％以内程度なら、通常の本発明の鋼矢板の適用がふさわしい地盤であれば透水流量の７０〜９５％程度を確保できる。
【００３４】
開口率を０．１％以上とすることで、条件にもよるが、流量比を適用可能な最小限の７０％程度以上確保できる。さらに開口率を２％以内とすることで、一般に、鋼矢板の断面係数は７０％以上確保でき、かつ断面二次モーメントは９５％以上確保できるので、必要な性能を備えつつ鋼矢板壁の型式アップによる重量増大による経済負担を極力抑えることができる。
【００３５】
さらにより好ましい範囲は、通常要求される、壁体設置前後の流量比が８５％以上の確保が可能で、開口による断面性能の低下の少ない（断面係数が８５％以上確保できかつ断面二次モーメントが９５％以上確保できる）、開口率０．３〜１％以内の範囲である。
【００３６】
開口部の位置は、一般に地盤の透水性のよい層に対応する位置である。
【００３７】
開口部の孔形状は、円形、矩形、長孔、これらの孔の複数連孔など特に限定されないが、対象の透水地盤が一様の透水性を持つ（すなわち均一な地盤）であれば、透水性が一様に確保されるよう、それぞれの孔面積と孔どうしの開孔ピッチがほぼ同程度となるようにするのがよい。
【００３８】
請求項７に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する鋼矢板において、鋼矢板本体に開口部を設けたことを特徴とするものである。
【００３９】
請求項７は、請求項１〜６に係る液状化対策を施した壁体を構成する材料として最も適した液状化抑止機能を有する鋼矢板である。
【００４０】
請求項８に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７に係る鋼矢板において、前記開口部の少なくとも一部を前記排水部材の鋼矢板本体への設置範囲内に設けてあることを特徴とするものである。
【００４１】
これは、開口部の少なくとも一部を排水部材の鋼矢板本体への設置位置に重ねて設けることにより、鋼矢板本体の開口部を通じて、排水部材取り付け側と反対側の地盤の間隙水を排出し液状化を抑止することを可能としたものである。
【００４２】
請求項９に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７または８に係る鋼矢板において、前記開口部の面積の総和が、前記開口部に位置する鋼矢板の投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とするものである。
【００４３】
請求項８及び９は、それぞれ請求項５及び６に係る液状化対策を施した壁体を構成する材料として最も適した材料である。
【００４４】
請求項１０に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８または９に係る鋼矢板において、前記排水部材は、鋼矢板本体に取り付けられた、通水孔を有する溝形状鋼材からなることを特徴とするものである。
【００４５】
請求項１０に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、剛性の高い溝形状鋼材が排水部材として鋼矢板本体と一体化しているので、打設が容易であるとともに鋼矢板本体の開口による強度低下を補える効果を持つ。
【００４６】
請求項１１に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８または９に係る鋼矢板において、前記排水部材は、表面側の網状構造を内側の網状構造より密にした、立体網状構造体からなることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項１１に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、立体網状構造体から構成される排水部材が、その外側の網状構造が密になっていることで内部への土砂浸入防止機能を備えるとともに、その内側が外側に比し疎になっていることで排水抵抗が小さい。いわば、フィルター機能を有する排水部材を備えた、液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
請求項１２に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８、９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板において、前記排水部材は、その内部に中空部を有する立体網状構造体からなることを特徴とする。
【００４８】
請求項１２に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、立体網状構造体から構成される排水部材が、排水部材自体の密な網状構造によって内部への土砂浸入防止機能を備えるとともに、その内側が中空になっていることで排水抵抗が小さい。いわば、フィルター機能を有する排水部材を備えた、液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
【００４９】
請求項１１及び１２の発明においては、排水部材の形状は矩形、円形などいずれでもよいが、高さ（鋼矢板ウェブ壁に概ね直交する断面高さ）を抑えた矩形状にすれば、排液状化抑止範囲の広い鋼矢板を提供できるので好ましい。
【発明の効果】
【００５０】
平常時には、壁体本体に通水用の開口部が形成されていることで、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。
【００５１】
一方、地震時には、従来の液状化対策工と同様、壁体表面あるいは近傍の排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。そのため、単に地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために矢板壁に開口部を設けた場合のように、開口部から土砂が流れ出て液状化対策の効果を低下させるといった恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図である。
【図２】本発明の実施例１における鋼矢板の斜視図である。
【図３】本発明の実施例２における鋼矢板の斜視図である。
【図４】本発明の実施例３における鋼矢板を示したもので、(a)、(b)は互いに反対側から見た斜視図である。
【図５】本発明の実施例３における鋼矢板の変形例を示したもので、(a)は開口部を排水部材を挟んで千鳥状配置にした場合の斜視図、(b)はさらに開口部を３連孔にした実施例の斜視図である。
【図６】本発明の実施例４における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図である。
【図７】本発明の実施例５における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図、(c)は本発明の実施例５における鋼矢板の斜視図、(d)、(e)は本発明の実施例における排水部材の断面図を示したものである。
【図８】比較例としての従来の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図である。
【図９】ある一般的な地盤での壁体の開口率と壁設置前後の流量比の関係を求めたものであり、(a)は解析モデルの図、（b）は開口率と壁設置前後の流量比の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５４】
図２は、本発明の実施例１における鋼矢板１１の斜視図であり、実施例１では左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、あるいはＳＭ−Ｊパイル（商品名）からなる鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設してある。
【００５５】
このような鋼矢板１１を左右両側の継手１１ｃ、１１ｄを嵌合させながら地盤中に打設することにより、地盤中に液状化対策を施した鋼矢板壁が構築されることになる。
【００５６】
面状樹脂材１３ａは、内部に通水用の空隙を有するものであり、必要に応じ外面にシート状のフィルターを取り付け、さらに必要に応じその外面に孔穿きプレート、溶接金網あるいはエキスパンドメタル、あるいは網状の樹脂材等からなる保護部材を取り付ける。
【００５７】
図１は、本発明の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図であり、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに透水孔１２を設けてあることで、平常時には、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。
【００５８】
一方、地震時には、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａ通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００５９】
図１に示される本発明の機能や原理は、後述する実施例２以下でも同様であるので、実施例２以下において繰返しの説明は省略する。
【００６０】
なお、実施例１では、透水孔１２を面状樹脂材１３ａの取付け位置にも設けてあるため、地震時の過剰間隙水圧をこの透水孔１２を通じても逸散させることができる。
【実施例２】
【００６１】
図３は、本発明の実施例２における鋼矢板の斜視図であり、実施例２においてもハット形鋼矢板からなる鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板本体１１のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設してある。
【００６２】
必要に応じ外面にシート状のフィルターを取り付けたり、その外面に保護部材を取り付ける点は実施例２の場合と同様である。
【００６３】
実施例２では、透水孔１２を面状樹脂材１３ａの取付け位置には設けず、代わりに鋼矢板１１本体のフランジ１１ｂ部分にも透水孔１２を穿設している。
【実施例３】
【００６４】
図４は、本発明の実施例３における鋼矢板を示したもので、(a)、(b)は互いに反対側から見た斜視図である。
【００６５】
実施例３における排水部材は、フィルター付き通水孔１４を有する溝形状鋼材１３ｂからなり、地震時には通水孔１４から過剰間隙水が鋼矢板１１本体と溝形状鋼材１３ｂで囲まれた内部の中空空間に入り込み、過剰間隙水圧が逸散され、液状化が抑止される。
【００６６】
また、常時は、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａ部分の幅方向両側に形成された透水孔１２により地下水の流れが確保される。
【００６７】
図５(a)は、実施例３の鋼矢板の変形例であるが、排水部材を挟んで千鳥状になるように開口を設けたものである。このように、排水部材を挟んで千鳥状に開口すると鋼矢板本体の断面欠損が同じ高さに集中しないので好適である。また、開口した断面欠損部は、溝形状鋼材を鋼矢板本体に溶接等で接合してあると鋼矢板が補強されたことになり、この断面欠損による強度低下を補うことができる。
【００６８】
したがって、排水部材を鋼矢板本体に溶接などで一体化するとともに、開口部を排水部材取り付け区間内に設ければ、強度低下も最小限で液状化抑止もでき必要な透水性を確保できる合理的な、本発明の鋼矢板および壁体を提供できる。
【００６９】
図５(b)は、他の変形例として、排水部材取付け区間の開口部を複数連ねた、例えば３連孔とした場合である。鋼矢板の種類、型式によっては、ウェブが狭く１孔で必要な面積を確保しようとすれば、長孔や矩形孔では孔長さが長くなり開口手間もコストもかかるので課題があるが、例えば開口が機械的に容易な円形孔を複数（この例では３つ）連ねて開口している。この方法により、１箇所の孔を実質大きくでき開口手間も軽減することができる。
【００７０】
図４、図５において、鋼矢板本体はＵ形鋼矢板、ハット形鋼矢板などいずれの種類のものでもよい。
【実施例４】
【００７１】
図６は、本発明の実施例４における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図である。
【００７２】
実施例４では、排水部材として、立体網状構造体の周囲にフィルターを被せるなどして、外周面にフィルター機能を有する樹脂製の立体網状構造体２３ａを、Ｕ形鋼矢板２１本体のウェブ２１ａとフランジ２１ｂに囲まれた内側に取り付けるとともに、Ｕ形鋼矢板２１本体のウェブ２１ａに立体網状構造体２３ａの内部と連通する多数の透水孔２２を穿設してある。
【００７３】
また、立体網状構造体２３ａは表面に、保護用金網２３ｂを被せてある。また、この保護用金網は、多数の孔を有する保護プレートや筒状体等であってもよい。
【実施例５】
【００７４】
図７は、本発明の実施例５における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図、(c)は排水部材取り付け側からみた本発明の鋼矢板の斜視図、(d)は本発明における立体網状構造体２５の断面図（網状構造体の網密度が外側で密；すなわち土砂浸入抑止機能を持てるよう密度を調整、内側で疎；すなわち内側は侵入水を抵抗少なく上方に逃がすため疎）、(e)は本発明の立体網状構造体の断面図（網状構造体の外側で土砂に排水部材内への侵入を抑止するフィルター機能を有し、内側に中空部を有する。）である。
【００７５】
実施例５では、排水部材として、表面側の網状構造を、周面にわたって、内側の網状構造より密にして周面にフィルター機能を持たせた樹脂製の立体網状構造体２５を、ハット形鋼矢板２４本体のウェブ２４ａとフランジ２４ｂに囲まれた内側に取り付けるとともに、ハット形鋼矢板２４本体のウェブ２４ａに立体網状構造体２５の内部と連通する多数の透水孔（開口部）２２を穿設してある。
【００７６】
こうした本発明の構造では、フィルター機能をもつ排水部材外周囲の網状構造が本発明の鋼矢板製作加工時、運搬時、地盤への打設時に実用面から損傷をほとんどなくし得るので、取扱いに優れ、環境にも優しい液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
【００７７】
このように、外周面側にフィルター機能を組み込んだ立体網状構造体２５は、周囲が摩擦に強く地盤に打設しても液状化抑止機能を保持し実質損傷しないものであれば、表面に保護材料を被せる必要はない。
【００７８】
ただし、この例の鋼矢板２４を、固く尖った砕石混じり地盤などに打設する場合においては、この特別な網状構造の周囲、あるいは地盤面側などの一部を金網、孔開き板や孔開き筒状体で保護してもよいし、当該網状構造体２５の周囲に網状構造体とは違う樹脂あるいは不織布などのフィルターを設け、その外側に上記のような保護材を設置してもよい。
【００７９】
実施例５の排水部材２５は、表面側の網状構造を、周面にわたって、内側の網状構造より密にして、排水部外周囲側フィルター機能を持たせたものであるが、地盤の土砂が排水部材内側に侵入することを抑止し、地盤の過剰間隙水圧を逸散させられるフィルター機能をもつ、内側に比べ密な網状層が外側にあればよく、このフィルター機能を持つ層の内側は外側の層より疎とし地中の間隙水の上部への移動抵抗を少なくしてあればよい。
【００８０】
この密疎の順は、内側に行くにつれ、順次、疎になってもよく、中間部に密な層がありその内側が疎（例えば、最も外側は疎など）であってもよく、いずれの構造でもよい。要は、排水部材としての立体網状構造体において、その外側からの土砂浸入を抑止するため排水部材外側はより密にしてフィルター機能を持たせ、部材内部により疎な空間、すなわち水の移動抵抗の小さい空間を確保できればよい。
【００８１】
極端な場合は、図７(e)に示すように、当該排水部材２５ｂの内部側が中空であってもよい。内部側が中空であれば、排水抵抗が小さくなるので、液状化抑止機能に優れる。この場合、耐圧性はやや落ちるが実用的にはほとんど差し支えない。
【００８２】
なお、液状化抑止機能を持つ排水部材がいずれの構造であっても、その排水部材の内部に中空部を有することは、液状化時、地盤上方への排水抵抗が少なく液状化抑止機能を上げることができるとともに、常時においても、被圧水層のある背面地盤あるいは前面地盤の場合など、水圧を速やかに逸散させ、常時においても鋼矢板壁への悪影響を常時緩和することができる。
【００８３】
実施例５においては、排水部材２５の鋼矢板本体への設置範囲に鋼矢板本体の開口部が設けられているので、排水部材２５設置側地盤と反対方向の液状化も抑止できるのは実施例４と同じである。
【００８４】
また、常時においては、鋼矢板本体の開口部から排水部材を通して反対側地盤への地盤透水性を保持することができる。
【００８５】
図７(d)あるいは(e)に示す排水部材（立体網状構造体）の断面形状については、加工・運搬の点から、また地盤への打設性から外側が矩形状で高さがあまり高くないものがよい。図７(c)に示すように、排水部材の損傷防止、地盤への貫入性から、先端の加工を工夫するとともに、排水部材防護材を取り付けるなどの対策を施してもよい。
【００８６】
なお、当該排水部材２５を有する矢板は、その他にＵ形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、直線形鋼矢板、軽量鋼矢板、コンクリート矢板など、特に限定されない。また、矢板本体に設ける開口部は、図７のように全数あるいは一部を排水部材取り付け範囲内に所定の面積比率で設けてもよく、逆に排水部材取り付け範囲外に所定の面積比率で設けてもよい。
【００８７】
基本的な機能や作用は実施例１〜４と同様である（図１参照）。本発明の実施例５に示す鋼矢板は、加工時から地盤への打設時に取扱いが極めて容易で、なおかつ常時の環境性能も的確に持つ。
【００８８】
地盤の液状化のない条件においても、背後地盤からの常時の水抜きが必要な鋼矢板擁壁において、この例のように、土砂の内側への侵入を防止するフィルター機能をもつ、矩形状の立体網状構造体を鋼矢板本体に接して背後地盤側に取り付け、その取り付け範囲内に鋼矢板本体の開口部を設けた場合には、当該開口部はフィルターを取り付けなくても開口部からの水抜きは図れ、開口部からの土砂の抜け出しを止めることができるとともに、投影面積の広い排水部材が背後地盤の集水を効率的に行うので、好適な鋼矢板擁壁を提供できる。
【００８９】
次に、開口部の面積について説明する。図８は、ある一般的な地盤において、壁体設置前後に流量比に対する壁体の開口率の影響を示したものである。
【００９０】
流量比には開口率だけでなく壁体（鋼矢板）の板厚も影響する。しかし、鋼矢板の板厚は通常５０ｍｍ以内であり、常時の透水性に、通常、大きな支障が出ない範囲である、壁体を設けない場合の流量の７割以上の流量を確保するには、開口率が壁体の面積（投影面積）の０．１％以上あるのが好ましい。
【００９１】
より好ましくは、流量比が０．８５以上確保できるよう開口率は０．３％以上とするのがよい。開口率が２％で流量比は０．９５以上となり、それ以上の開口率としても流量比の増加割合が少なく一定値に収束していく傾向があるので、２％以下とするのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の液状化対策を施した壁体および液状化抑止機能を有する鋼矢板は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤において、盛土、堰堤、擁壁等の液状化対策工（耐震補強工）、あるいはアンダーパス、掘割道路、地中トンネル、沈砂池含む上下水道施設、水路、揚排水機場施設、洞道、地中埋設管などの地中構造物、および護岸、岸壁等に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１…壁体、２…鋼矢板、３…排水部材、４…液状化の恐れのある地盤、５…盛土、
１１…鋼矢板、１１ａ…ウェブ、１１ｂ…フランジ、１１ｃ、１１ｄ…継手、
１２…透水孔（開口部）、１３ａ…面状樹脂材、１３ｂ…溝形状鋼材、１４…フィルター付き通水孔、
２１…Ｕ形鋼矢板、２１ａ…ウェブ、２１ｂ…フランジ、２１ｃ、２１ｄ…継手、
２２…透水孔（開口部）、２３ａ…立体網状構造体、２３ｂ…保護用金網、
２４…ハット形鋼矢板、２４ａ…ウェブ、２４ｂ…フランジ、２５…本発明の
立体網状構造体、２５ａ…本発明の立体網状構造体（立体網状構造の外側密（フィルター機能あり）、かつ内側密）、２５ｂ…本発明の立体網状構造体（立体網状構造の外側がフィルター機能持ち、かつ内側に中空部あり）、
３１…壁体、３２…鋼矢板、３３…排水部材、３４…透水性の高い地盤、３５…盛土
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤に設ける、または設けられた盛土状構造物、各種地中構造物、護岸等の液状化対策を施すための壁体、および該壁体に用いることができる液状化抑止機能を有する鋼矢板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋立地その他、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤においては、液状化対策として、地盤中に排水機能のあるドレーン材を打設したり、あるいは矢板や杭等に排水部材を取り付けて打設し、地震時にこれらの排水部材を通じて過剰間隙水圧を逸散させることで液状化を抑制する技術が各種開発されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００３】
また、護岸としての矢板壁については、矢板壁で締め切られることにより地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するため、矢板壁本体に透水孔を設けたものが知られている（例えば、特許文献８参照）。
【０００４】
その他、特許文献９には、液状化対策用の鋼矢板において、地震時の過剰間隙水圧を中空の排水部材内へ誘導し、逸散させるための通水孔を矢板本体に設けたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１４２８１５号公報
【特許文献２】実開昭５６−１１６４３４号公報
【特許文献３】特公平０６−０１１９９０号公報
【特許文献４】特開平１１−１５８８６２号公報
【特許文献５】特開平０２−２２５７１２号公報
【特許文献６】特開平１０−１６８８６８号公報
【特許文献７】特開平１１−１１７２８４号公報
【特許文献８】特開２００３−３３６２５２号公報
【特許文献９】特開平０９−２４２１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
背景技術の項で述べたように、盛土、護岸等に液状化対策用の壁体を設置する場合、例えば図８に示すように、液状化抑止用の排水部材３３を取り付けた多数の鋼矢板３２を、継手を介して連結して壁体３１を構築するが、その壁体３１が透水性の高い地盤３４に設けられた場合、常時において地下水の円滑な流れを阻害するため、壁体背後の地点では、井戸枯れや図の右側に示すような形で水位低下を引き起こす恐れがある。
【０００７】
また、同じく背景技術の項で述べたように、液状化抑止の目的ではなく、矢板壁によって地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために、矢板壁本体に透水孔を設けたものが知られており、常時はその目的を果たすが、地震時に液状化が発生すると、砂が流体のように挙動するため、透水孔から土砂が壁体の向こう側に流れ出て液状化対策の効果が著しく低下することになる。
【０００８】
一例として、盛土の法尻に、排水機能がなく透水孔のある壁体を設けた場合、地盤の液状化時には、盛土の上載圧により盛土側地盤の過剰間隙水圧が盛土反対側地盤のそれより高いので、壁体の透水孔を通じて土砂が盛土側からその反対側に移動する。同時に土砂も当該開口部を通じて盛土反対側に流れるので、盛土が大きく沈下しうる。
【０００９】
また別の例として、地中構造物の保護対策として排水機能がなく開口のある壁体を設置する場合を想定する。地中構造物（例えば地中に埋設された地下共同溝等）は、地盤の液状化時浮上り被害を受けやすいため、この対策として、当該構造物両側に壁体を設置して地盤を締め切り、構造物の下方への土砂の回り込みを阻止するのが効果的である。
【００１０】
しかし、単に透水孔を壁体に設けただけであれば、壁体の外側地盤の方が構造物側地盤よりも過剰間隙水圧が高いので、土砂は壁体外側から地中構造物側に開口部を通じて移動し、構造物の浮き上がりを招きうる。
【００１１】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、地震時に液状化の恐れが高く、常時には透水性の良い砂層を有する地盤において、液状化抑止用に排水機能を付与するとともに、地下水流への阻害を小さくする透水孔を設けた壁体および鋼矢板を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に係る液状化対策を施した壁体は、少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する連続壁体において、壁体本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の対象となる壁体本体は、最も一般的には鋼矢板壁であり、鋼矢板の両端に形成された継手により多数の鋼矢板を連設し、盛土、地中構造物の液状化対策用壁体、あるいは護岸、岸壁等としての壁体が構成される。
【００１４】
鋼矢板の場合、Ｕ型鋼矢板、左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、直線形鋼矢板、それらの組合せ鋼矢板、軽量鋼矢板、あるいはＨ形鋼とハット形鋼矢板の組合せ鋼矢板、ないしはＨ形鋼とＳＭ−Ｊパイル（商品名）を組合せた組合せ鋼矢板、鋼管矢板等があるが、特に限定されない。
【００１５】
また、鋼矢板以外の矢板（例えばコンクリート矢板）による矢板壁でもよく、さらに矢板壁に限らず、締切り機能を有する壁体や護岸、岸壁等の機能を有する壁体であり、液状化抑止用の排水部材と併用可能なものであれば特に限定されない。
【００１６】
液状化抑止用の排水部材は、従来から知られている液状化抑止機能を有する各種排水部材を用いることができる。
【００１７】
具体的に、排水部材は、例えば溝形状鋼材等にフィルター付きの通水孔を設け、鋼矢板等に取り付けたもの、多数の孔を有する合成樹脂製または金属製のパイプの外面にフィルターを設けたもの、円筒形や矩形状の立体網状構造体からなり、必要に応じ、表面、あるいは表面近傍に、土砂の浸入を防ぐ目の細かいフィルターを取り付けた、あるいは組込んだもの、合成樹脂材料等からなる平板状に成形した排水機能を持つ面状樹脂材、さらにそれらの排水性材料に表面または外周面に保護用の金網あるいは孔開きプレート、孔開き筒状体を取り付けたものなどがある。
【００１８】
液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さにおいて間隙水が飽和状態の比較的ゆるい砂地盤や砂質土地盤、あるいは、シルト質砂地盤、礫混り砂質地盤等において生じる可能性が高く、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化の恐れの高い範囲に取り付ければよい。また、開口部も地下水流のある透水性の高い層に設けるのが効率よい。液状化の恐れの高い地盤は一般に透水性の高い地盤でもあるので、排水部材の取付範囲と透水用開口部を設ける範囲とはほぼ同じである場合が多い。
【００１９】
常時には、壁体本体に透水用の開口部が形成されていることで、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題が解決される。
【００２０】
一方、地震時には、従来の液状化対策工と同様、壁体表面あるいは近傍の排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、壁体周囲の地盤の液状化が抑止され地盤を構成する土が泥水状になることがない。そのため、単に地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために矢板壁に開口部のみを設けた場合のように、開口部から土砂が流れ出て液状化対策の効果を失なわせるといった恐れもない。
【００２１】
請求項２は、請求項１に係る液状化対策を施した壁体において、前記壁体が壁方向に連設した鋼矢板からなることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の液状化対策を施した壁体は、加工性や適用の容易性において、鋼矢板を用いた鋼矢板壁に最も適している。
【００２３】
請求項３は、請求項１または２に係る液状化対策を施した壁体において、前記排水部材の少なくとも一部が壁体本体に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２４】
排水部材が壁体本体に取り付けられている場合、壁体位置での液状化抑止効果が確実となり、また運搬や地盤への打設作業において効率がよい。
【００２５】
請求項４は、請求項１、２または３に係る液状化対策を施した壁体において、前記排水部材の一部が壁体本体の近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００２６】
排水部材は全部が壁体本体に取り付けられている必要はなく、請求項４のように一部が地盤中で壁体本体から離れて配置されていてもよく、排水部材の分散配置により、効率のよい液状化対策が可能となる。
【００２７】
請求項５は、請求項１、２、３または４に係る液状化対策を施した壁体において、前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の壁体本体への設置範囲内に設けることにより、前記排水部材からの前記開口部を通じての排水も可能としてあることを特徴とするものである。
【００２８】
排水部材と壁体本体の開口部を連通させることで、地震時の過剰間隙水圧を壁体の開口部からも逸散させ、排水部材を取り付けた側の地盤と反対側の地盤も液状化を抑止することができ、液状化抑止を効率化ならしめることができる。
【００２９】
排水部材が孔開き溝形状鋼材であって、壁体本体と溝形状鋼材で液状化抑止の排水路を形成し、壁体本体開口部が溝形鋼取り付け幅範囲に設ける場合には、開口部にもフィルターを取り付けるなどの処置をして液状化時土砂浸入防止のため措置を講じておくのがよい。これにより、常時の透水性の維持を図り、地震時には壁体両側の液状化を抑止することができ効率的である。
【００３０】
請求項６は、請求項１、２、３、４または５に係る液状化対策を施した壁体において、前記開口部の面積の総和が、壁体投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とするものである。
【００３１】
壁体投影面積に対する開口部の面積の総和の比率（開口率）は、鋼矢板等からなる壁体本体の強度が低下させないためには、必要最小限であることが好ましく、かつ必要な透水流量を確保する必要がある。
【００３２】
開口率は、大きくすれば壁体設置前後の流量比が大きく支障が少ないが壁体の断面性能が低下する。流量比が大きく取れ断面性能の低下が大きくない範囲が好適である。
【００３３】
開口率は、図８に示すように０．１〜２％以内程度なら、通常の本発明の鋼矢板の適用がふさわしい地盤であれば透水流量の７０〜９５％程度を確保できる。
【００３４】
開口率を０．１％以上とすることで、条件にもよるが、流量比を適用可能な最小限の７０％程度以上確保できる。さらに開口率を２％以内とすることで、一般に、鋼矢板の断面係数は７０％以上確保でき、かつ断面二次モーメントは９５％以上確保できるので、必要な性能を備えつつ鋼矢板壁の型式アップによる重量増大による経済負担を極力抑えることができる。
【００３５】
さらにより好ましい範囲は、通常要求される、壁体設置前後の流量比が８５％以上の確保が可能で、開口による断面性能の低下の少ない（断面係数が８５％以上確保できかつ断面二次モーメントが９５％以上確保できる）、開口率０．３〜１％以内の範囲である。
【００３６】
開口部の位置は、一般に地盤の透水性のよい層に対応する位置である。
【００３７】
開口部の孔形状は、円形、矩形、長孔、これらの孔の複数連孔など特に限定されないが、対象の透水地盤が一様の透水性を持つ（すなわち均一な地盤）であれば、透水性が一様に確保されるよう、それぞれの孔面積と孔どうしの開孔ピッチがほぼ同程度となるようにするのがよい。
【００３８】
請求項７に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する鋼矢板において、鋼矢板本体に開口部を設けたことを特徴とするものである。
【００３９】
請求項７は、請求項１〜６に係る液状化対策を施した壁体を構成する材料として最も適した液状化抑止機能を有する鋼矢板である。
【００４０】
請求項８に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７に係る鋼矢板において、前記開口部の少なくとも一部を前記排水部材の鋼矢板本体への設置範囲内に設けてあることを特徴とするものである。
【００４１】
これは、開口部の少なくとも一部を排水部材の鋼矢板本体への設置位置に重ねて設けることにより、鋼矢板本体の開口部を通じて、排水部材取り付け側と反対側の地盤の間隙水を排出し液状化を抑止することを可能としたものである。
【００４２】
請求項９に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７または８に係る鋼矢板において、前記開口部の面積の総和が、前記開口部に位置する鋼矢板の投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とするものである。
【００４３】
請求項８及び９は、それぞれ請求項５及び６に係る液状化対策を施した壁体を構成する材料として最も適した材料である。
【００４４】
請求項１０に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８または９に係る鋼矢板において、前記排水部材は、鋼矢板本体に取り付けられた、通水孔を有する溝形状鋼材からなることを特徴とするものである。
【００４５】
請求項１０に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、剛性の高い溝形状鋼材が排水部材として鋼矢板本体と一体化しているので、打設が容易であるとともに鋼矢板本体の開口による強度低下を補える効果を持つ。
【００４６】
請求項１１に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８または９に係る鋼矢板において、前記排水部材は、表面側の網状構造を内側の網状構造より密にした、立体網状構造体からなることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項１１に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、立体網状構造体から構成される排水部材が、その外側の網状構造が密になっていることで内部への土砂浸入防止機能を備えるとともに、その内側が外側に比し疎になっていることで排水抵抗が小さい。いわば、フィルター機能を有する排水部材を備えた、液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
請求項１２に係る液状化抑止機能を有する鋼矢板は、請求項７、８、９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板において、前記排水部材は、その内部に中空部を有する立体網状構造体からなることを特徴とする。
【００４８】
請求項１２に係る鋼矢板では、常時の透水性を備えつつ壁体両側の地盤の液状化を効率的に抑止することができることに加え、立体網状構造体から構成される排水部材が、排水部材自体の密な網状構造によって内部への土砂浸入防止機能を備えるとともに、その内側が中空になっていることで排水抵抗が小さい。いわば、フィルター機能を有する排水部材を備えた、液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
【００４９】
請求項１１及び１２の発明においては、排水部材の形状は矩形、円形などいずれでもよいが、高さ（鋼矢板ウェブ壁に概ね直交する断面高さ）を抑えた矩形状にすれば、排液状化抑止範囲の広い鋼矢板を提供できるので好ましい。
【発明の効果】
【００５０】
平常時には、壁体本体に通水用の開口部が形成されていることで、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。
【００５１】
一方、地震時には、従来の液状化対策工と同様、壁体表面あるいは近傍の排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。そのため、単に地下水の流れが遮断され、水辺の自然環境が損なわれるのを防止するために矢板壁に開口部を設けた場合のように、開口部から土砂が流れ出て液状化対策の効果を低下させるといった恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図である。
【図２】本発明の実施例１における鋼矢板の斜視図である。
【図３】本発明の実施例２における鋼矢板の斜視図である。
【図４】本発明の実施例３における鋼矢板を示したもので、(a)、(b)は互いに反対側から見た斜視図である。
【図５】本発明の実施例３における鋼矢板の変形例を示したもので、(a)は開口部を排水部材を挟んで千鳥状配置にした場合の斜視図、(b)はさらに開口部を３連孔にした実施例の斜視図である。
【図６】本発明の実施例４における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図である。
【図７】本発明の実施例５における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図、(c)は本発明の実施例５における鋼矢板の斜視図、(d)、(e)は本発明の実施例における排水部材の断面図を示したものである。
【図８】比較例としての従来の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図である。
【図９】ある一般的な地盤での壁体の開口率と壁設置前後の流量比の関係を求めたものであり、(a)は解析モデルの図、（b）は開口率と壁設置前後の流量比の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５４】
図２は、本発明の実施例１における鋼矢板１１の斜視図であり、実施例１では左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、あるいはＳＭ−Ｊパイル（商品名）からなる鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設してある。
【００５５】
このような鋼矢板１１を左右両側の継手１１ｃ、１１ｄを嵌合させながら地盤中に打設することにより、地盤中に液状化対策を施した鋼矢板壁が構築されることになる。
【００５６】
面状樹脂材１３ａは、内部に通水用の空隙を有するものであり、必要に応じ外面にシート状のフィルターを取り付け、さらに必要に応じその外面に孔穿きプレート、溶接金網あるいはエキスパンドメタル、あるいは網状の樹脂材等からなる保護部材を取り付ける。
【００５７】
図１は、本発明の液状化対策を施した壁体の概要と機能を説明するための鉛直断面図であり、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａに透水孔１２を設けてあることで、平常時には、地下水の円滑な流れが阻害されることなく、従来、課題であった壁体背後における井戸枯れや水位低下の問題がない。
【００５８】
一方、地震時には、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａ通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００５９】
図１に示される本発明の機能や原理は、後述する実施例２以下でも同様であるので、実施例２以下において繰返しの説明は省略する。
【００６０】
なお、実施例１では、透水孔１２を面状樹脂材１３ａの取付け位置にも設けてあるため、地震時の過剰間隙水圧をこの透水孔１２を通じても逸散させることができる。
【実施例２】
【００６１】
図３は、本発明の実施例２における鋼矢板の斜視図であり、実施例２においてもハット形鋼矢板からなる鋼矢板１１本体のウェブ１１ａとフランジ１１ｂに囲まれた内側に、排水部材を構成する面状樹脂材１３ａを取り付けるとともに、鋼矢板本体１１のウェブ１１ａに多数の透水孔１２を穿設してある。
【００６２】
必要に応じ外面にシート状のフィルターを取り付けたり、その外面に保護部材を取り付ける点は実施例２の場合と同様である。
【００６３】
実施例２では、透水孔１２を面状樹脂材１３ａの取付け位置には設けず、代わりに鋼矢板１１本体のフランジ１１ｂ部分にも透水孔１２を穿設している。
【実施例３】
【００６４】
図４は、本発明の実施例３における鋼矢板を示したもので、(a)、(b)は互いに反対側から見た斜視図である。
【００６５】
実施例３における排水部材は、フィルター付き通水孔１４を有する溝形状鋼材１３ｂからなり、地震時には通水孔１４から過剰間隙水が鋼矢板１１本体と溝形状鋼材１３ｂで囲まれた内部の中空空間に入り込み、過剰間隙水圧が逸散され、液状化が抑止される。
【００６６】
また、常時は、鋼矢板１１本体のウェブ１１ａ部分の幅方向両側に形成された透水孔１２により地下水の流れが確保される。
【００６７】
図５(a)は、実施例３の鋼矢板の変形例であるが、排水部材を挟んで千鳥状になるように開口を設けたものである。このように、排水部材を挟んで千鳥状に開口すると鋼矢板本体の断面欠損が同じ高さに集中しないので好適である。また、開口した断面欠損部は、溝形状鋼材を鋼矢板本体に溶接等で接合してあると鋼矢板が補強されたことになり、この断面欠損による強度低下を補うことができる。
【００６８】
したがって、排水部材を鋼矢板本体に溶接などで一体化するとともに、開口部を排水部材取り付け区間内に設ければ、強度低下も最小限で液状化抑止もでき必要な透水性を確保できる合理的な、本発明の鋼矢板および壁体を提供できる。
【００６９】
図５(b)は、他の変形例として、排水部材取付け区間の開口部を複数連ねた、例えば３連孔とした場合である。鋼矢板の種類、型式によっては、ウェブが狭く１孔で必要な面積を確保しようとすれば、長孔や矩形孔では孔長さが長くなり開口手間もコストもかかるので課題があるが、例えば開口が機械的に容易な円形孔を複数（この例では３つ）連ねて開口している。この方法により、１箇所の孔を実質大きくでき開口手間も軽減することができる。
【００７０】
図４、図５において、鋼矢板本体はＵ形鋼矢板、ハット形鋼矢板などいずれの種類のものでもよい。
【実施例４】
【００７１】
図６は、本発明の実施例４における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図である。
【００７２】
実施例４では、排水部材として、立体網状構造体の周囲にフィルターを被せるなどして、外周面にフィルター機能を有する樹脂製の立体網状構造体２３ａを、Ｕ形鋼矢板２１本体のウェブ２１ａとフランジ２１ｂに囲まれた内側に取り付けるとともに、Ｕ形鋼矢板２１本体のウェブ２１ａに立体網状構造体２３ａの内部と連通する多数の透水孔２２を穿設してある。
【００７３】
また、立体網状構造体２３ａは表面に、保護用金網２３ｂを被せてある。また、この保護用金網は、多数の孔を有する保護プレートや筒状体等であってもよい。
【実施例５】
【００７４】
図７は、本発明の実施例５における鋼矢板を示したもので、(a)は水平断面図、(b)は立面図、(c)は排水部材取り付け側からみた本発明の鋼矢板の斜視図、(d)は本発明における立体網状構造体２５の断面図（網状構造体の網密度が外側で密；すなわち土砂浸入抑止機能を持てるよう密度を調整、内側で疎；すなわち内側は侵入水を抵抗少なく上方に逃がすため疎）、(e)は本発明の立体網状構造体の断面図（網状構造体の外側で土砂に排水部材内への侵入を抑止するフィルター機能を有し、内側に中空部を有する。）である。
【００７５】
実施例５では、排水部材として、表面側の網状構造を、周面にわたって、内側の網状構造より密にして周面にフィルター機能を持たせた樹脂製の立体網状構造体２５を、ハット形鋼矢板２４本体のウェブ２４ａとフランジ２４ｂに囲まれた内側に取り付けるとともに、ハット形鋼矢板２４本体のウェブ２４ａに立体網状構造体２５の内部と連通する多数の透水孔（開口部）２２を穿設してある。
【００７６】
こうした本発明の構造では、フィルター機能をもつ排水部材外周囲の網状構造が本発明の鋼矢板製作加工時、運搬時、地盤への打設時に実用面から損傷をほとんどなくし得るので、取扱いに優れ、環境にも優しい液状化抑止機能を有する鋼矢板を提供できる。
【００７７】
このように、外周面側にフィルター機能を組み込んだ立体網状構造体２５は、周囲が摩擦に強く地盤に打設しても液状化抑止機能を保持し実質損傷しないものであれば、表面に保護材料を被せる必要はない。
【００７８】
ただし、この例の鋼矢板２４を、固く尖った砕石混じり地盤などに打設する場合においては、この特別な網状構造の周囲、あるいは地盤面側などの一部を金網、孔開き板や孔開き筒状体で保護してもよいし、当該網状構造体２５の周囲に網状構造体とは違う樹脂あるいは不織布などのフィルターを設け、その外側に上記のような保護材を設置してもよい。
【００７９】
実施例５の排水部材２５は、表面側の網状構造を、周面にわたって、内側の網状構造より密にして、排水部外周囲側フィルター機能を持たせたものであるが、地盤の土砂が排水部材内側に侵入することを抑止し、地盤の過剰間隙水圧を逸散させられるフィルター機能をもつ、内側に比べ密な網状層が外側にあればよく、このフィルター機能を持つ層の内側は外側の層より疎とし地中の間隙水の上部への移動抵抗を少なくしてあればよい。
【００８０】
この密疎の順は、内側に行くにつれ、順次、疎になってもよく、中間部に密な層がありその内側が疎（例えば、最も外側は疎など）であってもよく、いずれの構造でもよい。要は、排水部材としての立体網状構造体において、その外側からの土砂浸入を抑止するため排水部材外側はより密にしてフィルター機能を持たせ、部材内部により疎な空間、すなわち水の移動抵抗の小さい空間を確保できればよい。
【００８１】
極端な場合は、図７(e)に示すように、当該排水部材２５ｂの内部側が中空であってもよい。内部側が中空であれば、排水抵抗が小さくなるので、液状化抑止機能に優れる。この場合、耐圧性はやや落ちるが実用的にはほとんど差し支えない。
【００８２】
なお、液状化抑止機能を持つ排水部材がいずれの構造であっても、その排水部材の内部に中空部を有することは、液状化時、地盤上方への排水抵抗が少なく液状化抑止機能を上げることができるとともに、常時においても、被圧水層のある背面地盤あるいは前面地盤の場合など、水圧を速やかに逸散させ、常時においても鋼矢板壁への悪影響を常時緩和することができる。
【００８３】
実施例５においては、排水部材２５の鋼矢板本体への設置範囲に鋼矢板本体の開口部が設けられているので、排水部材２５設置側地盤と反対方向の液状化も抑止できるのは実施例４と同じである。
【００８４】
また、常時においては、鋼矢板本体の開口部から排水部材を通して反対側地盤への地盤透水性を保持することができる。
【００８５】
図７(d)あるいは(e)に示す排水部材（立体網状構造体）の断面形状については、加工・運搬の点から、また地盤への打設性から外側が矩形状で高さがあまり高くないものがよい。図７(c)に示すように、排水部材の損傷防止、地盤への貫入性から、先端の加工を工夫するとともに、排水部材防護材を取り付けるなどの対策を施してもよい。
【００８６】
なお、当該排水部材２５を有する矢板は、その他にＵ形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、直線形鋼矢板、軽量鋼矢板、コンクリート矢板など、特に限定されない。また、矢板本体に設ける開口部は、図７のように全数あるいは一部を排水部材取り付け範囲内に所定の面積比率で設けてもよく、逆に排水部材取り付け範囲外に所定の面積比率で設けてもよい。
【００８７】
基本的な機能や作用は実施例１〜４と同様である（図１参照）。本発明の実施例５に示す鋼矢板は、加工時から地盤への打設時に取扱いが極めて容易で、なおかつ常時の環境性能も的確に持つ。
【００８８】
地盤の液状化のない条件においても、背後地盤からの常時の水抜きが必要な鋼矢板擁壁において、この例のように、土砂の内側への侵入を防止するフィルター機能をもつ、矩形状の立体網状構造体を鋼矢板本体に接して背後地盤側に取り付け、その取り付け範囲内に鋼矢板本体の開口部を設けた場合には、当該開口部はフィルターを取り付けなくても開口部からの水抜きは図れ、開口部からの土砂の抜け出しを止めることができるとともに、投影面積の広い排水部材が背後地盤の集水を効率的に行うので、好適な鋼矢板擁壁を提供できる。
【００８９】
次に、開口部の面積について説明する。図８は、ある一般的な地盤において、壁体設置前後に流量比に対する壁体の開口率の影響を示したものである。
【００９０】
流量比には開口率だけでなく壁体（鋼矢板）の板厚も影響する。しかし、鋼矢板の板厚は通常５０ｍｍ以内であり、常時の透水性に、通常、大きな支障が出ない範囲である、壁体を設けない場合の流量の７割以上の流量を確保するには、開口率が壁体の面積（投影面積）の０．１％以上あるのが好ましい。
【００９１】
より好ましくは、流量比が０．８５以上確保できるよう開口率は０．３％以上とするのがよい。開口率が２％で流量比は０．９５以上となり、それ以上の開口率としても流量比の増加割合が少なく一定値に収束していく傾向があるので、２％以下とするのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の液状化対策を施した壁体および液状化抑止機能を有する鋼矢板は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤において、盛土、堰堤、擁壁等の液状化対策工（耐震補強工）、あるいはアンダーパス、掘割道路、地中トンネル、沈砂池含む上下水道施設、水路、揚排水機場施設、洞道、地中埋設管などの地中構造物、および護岸、岸壁等に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１…壁体、２…鋼矢板、３…排水部材、４…液状化の恐れのある地盤、５…盛土、
１１…鋼矢板、１１ａ…ウェブ、１１ｂ…フランジ、１１ｃ、１１ｄ…継手、
１２…透水孔（開口部）、１３ａ…面状樹脂材、１３ｂ…溝形状鋼材、１４…フィルター付き通水孔、
２１…Ｕ形鋼矢板、２１ａ…ウェブ、２１ｂ…フランジ、２１ｃ、２１ｄ…継手、
２２…透水孔（開口部）、２３ａ…立体網状構造体、２３ｂ…保護用金網、
２４…ハット形鋼矢板、２４ａ…ウェブ、２４ｂ…フランジ、２５…本発明の
立体網状構造体、２５ａ…本発明の立体網状構造体（立体網状構造の外側密（フィルター機能あり）、かつ内側密）、２５ｂ…本発明の立体網状構造体（立体網状構造の外側がフィルター機能持ち、かつ内側に中空部あり）、
３１…壁体、３２…鋼矢板、３３…排水部材、３４…透水性の高い地盤、３５…盛土
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する連続壁体において、壁体本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とする液状化対策を施した壁体。
【請求項２】
前記壁体が壁方向に連設した鋼矢板からなることを特徴とする請求項１記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項３】
前記排水部材の少なくとも一部が壁体本体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項４】
前記排水部材の一部が壁体本体の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項５】
前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の壁体本体への設置範囲内に設けることにより、前記排水部材からの前記開口部を通じての排水を可能としてあることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項６】
前記開口部の面積の総和が、壁体投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項７】
少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する鋼矢板において、鋼矢板本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とする液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項８】
前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の鋼矢板本体への設置範囲内に設けてあることを特徴とする請求項７記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項９】
前記開口部の面積の総和が、前記開口部に位置する鋼矢板の投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とする請求項７または８記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１０】
前記排水部材は、鋼矢板本体に取り付けられた通水孔を有する溝形状鋼材からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１１】
前記排水部材は、表面側の網状構造を内側の網状構造より密にした、立体網状構造体からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１２】
前記排水部材は、その内部に中空部を有する立体網状構造体からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１】
少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する連続壁体において、壁体本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とする液状化対策を施した壁体。
【請求項２】
前記壁体が壁方向に連設した鋼矢板からなることを特徴とする請求項１記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項３】
前記排水部材の少なくとも一部が壁体本体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項４】
前記排水部材の一部が壁体本体の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項５】
前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の壁体本体への設置範囲内に設けることにより、前記排水部材からの前記開口部を通じての排水を可能としてあることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項６】
前記開口部の面積の総和が、壁体投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の液状化対策を施した壁体。
【請求項７】
少なくとも片面に液状化抑止用の排水部材を有する鋼矢板において、鋼矢板本体に透水用の開口部を設けたことを特徴とする液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項８】
前記開口部の少なくとも一部を、前記排水部材の鋼矢板本体への設置範囲内に設けてあることを特徴とする請求項７記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項９】
前記開口部の面積の総和が、前記開口部に位置する鋼矢板の投影面積の０．１〜２％となるようにしたことを特徴とする請求項７または８記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１０】
前記排水部材は、鋼矢板本体に取り付けられた通水孔を有する溝形状鋼材からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１１】
前記排水部材は、表面側の網状構造を内側の網状構造より密にした、立体網状構造体からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【請求項１２】
前記排水部材は、その内部に中空部を有する立体網状構造体からなることを特徴とする請求項７、８または９記載の液状化抑止機能を有する鋼矢板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６７４９６（Ｐ２０１２−１６７４９６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９９０５（Ｐ２０１１−２９９０５）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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