JP4568891B2

JP4568891B2 - 補強土構造

Info

Publication number: JP4568891B2
Application number: JP29699999A
Authority: JP
Inventors: 耕四郎林; 敏宮森; 恒男小林
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: JP2001115451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転圧しながら所定の高さに構築される盛土中に盛土補強材を埋設し、土と盛土補強材とが一体となった複合体を構成して鉛直又は急勾配の盛土を形成する補強土構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
盛土の側部を鉛直又は急勾配の壁面とする場合には、古くから擁壁が用いられており、躯体の重量で土圧を支える形式、コンクリートの躯体及びフーチングを逆Ｔ型又は逆Ｌ型に構築し、コンクリートフ−チング上の土の重量とコンクリート躯体の曲げ抵抗力によって土圧を支える型式等がある。
【０００３】
これに対し、コンクリート等からなる構造物で土圧を支えるのではなく、盛土自体を補強して鉛直又は急勾配の壁面を維持しようとする、いわゆる補強土構造が提案されている。これは、盛土の転圧時にほぼ水平に盛土補強材を埋め込んで、盛土補強材と土とが摩擦力で一体となった複合体を形成するとともに、盛土補強材の端部には、土粒子の崩壊を防ぐためにスキンと称される壁面材を用いるものである。上記壁面材には、プレキャストコンクリート板や鋼板が多く用いられ、盛土補強材としては帯状鋼板、鉄筋、繊維補強された合成樹脂等が用いられる。また、壁面材を用いずシ−ト状又はネット状の材料を盛土補強材として用い、この盛土補強材の端部で土塊を包み込むようにして壁面を形成するものもある。
【０００４】
このような補強土構造は、大規模なコンクリート構造物等を構築することなく、比較的容易に高い鉛直壁面を構築することができるという長所を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような補強土構造には、次のような問題点がある。
外観が良好であることと耐久性に優れていることから、壁面材として鉄筋コンクリートの板状部材（プレキャストコンクリート板）が多く用いられるが、このような壁面材は重量が大きく、建て込みにはクレ−ン等重機械が必要となり、作業性が悪いという問題がある。
【０００６】
これに対し、部材厚を小さくして軽量化すると、鉄筋のかぶりが充分に確保できず、コンクリートの中性化、塩分の浸透等によって鉄筋の腐食が生じるおそれがある。また、壁面材の背面に盛土補強材を連結するためのアンカー部材（例えばインサートナット等）が埋設されるが、部材厚が小さくなると盛土補強材からの引張力が作用したときに、アンカー部材を引き抜くようなせん断破壊が生じ易くなる。
【０００７】
さらに、壁面材は、現場の複雑な地形等に合わせて、一部を切断して用いる必要が生じるが、鉄筋コンクリートからなる壁面材では、切断面に鉄筋が露出して、ここから内部に鉄筋の腐食が進行することになる。
【０００８】
一方、盛土補強材も、広く用いられる帯状鋼板や鉄筋では防蝕対策が必要となる。これに対し、高分子繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の束を合成樹脂で一体化した部材を盛土補強材として用いると、防蝕等は不要となるが、一般に非金属繊維を合成樹脂で固めた材料はせん断力に対する抵抗力が小さいという問題がある。このため、盛土が年月を経て沈下したときに、壁面材との接合部付近で、盛土補強材にせん断力が生じるのを回避するための対策が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性に優れた補強土構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数を組み合わせて、盛土部分に鉛直または急勾配の連続した壁面を形成する板状の壁面材と、この壁面材の背面側に、該壁面材とほぼ直角な鉛直面内で回動が可能に連結されたつなぎ材と、ほぼ水平に配設されて盛土内に埋め込まれる盛土補強材と、を有し、該盛土補強材は、前記つなぎ材の先端部に該つなぎ材に接合された係止部材を介して連結されており、前記係止部材は、上下に複数が設けられた前記つなぎ材の先端部に回動可能に連結された縦方向部材である補強土構造を提供するものである。
【００１１】
一般に、壁背面の盛土の沈下が生じてもコンクリート又はモルタル等の壁面材で構成された壁体はほとんど沈下しないことから、壁面材と盛土補強材との間に相対変位を生じる。しかし、本請求項に係る補強土構造では、つなぎ材が盛土の沈下にともなって上下方向に回動し、これに連結された盛土補強材には大きな曲げモーメントやせん断力は生じない。したがって、盛土が徐々に沈下した場合にも盛土補強材は健全な状態に維持され、長期的に安定した補強土構造となる。
【００１２】
また、この補強土構造では、係止部材、つなぎ材及び壁面材が平行リンクを形成し、係止部材が上下方向に移動可能となる。したがって、盛土補強材は、上下に設けられた複数のつなぎ材と連結された係止部材（縦方向部材）に確実に係止されるとともに、盛土が沈下した場合にも、縦方向に配置された係止部材と盛土補強材との相対位置が変動せず、盛土補強材に大きな曲げモーメントやせん断力が発生するのが防止される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の補強土構造において、前記壁面材は、非金属繊維の束を合成樹脂で格子状に成形した補強グリッドを、壁面とほぼ平行に配置し、コンクリートまたはモルタルに埋め込んだものであり、前記つなぎ材を連結するためのアンカー部材が、背面側に接続端を露出するように埋設され、該アンカー部材は、埋め込み端付近にその軸線より側方への張り出し部を備え、該張り出し部が、前記補強グリッドの格点部分と重なるように配置されているものとする。
【００１４】
上記補強グリッドに用いる非金属繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミドやビニロン等の合成繊維を含むものであるが、強度及び弾性係数の大きい材料が望ましい。合成樹脂は、上記繊維と接着力のあるものであれば適宜用いることができ、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂を用いることができる。
【００１５】
上記のような補強土構造では、壁面材として非金属繊維を格子状に成形した補強グリッドを埋設したコンクリート又はモルタルの板状部材が用いられているので、部材厚が小さくコンクリート又はモルタルのかぶりが小さくなっていても補強グリッドが腐食することはなく、耐久性に優れたものとなる。また、現場の状態に合わせて壁面材を切断して用いても、切断面から劣化が生じることもない。また、非金属繊維を格子状に成形した補強グリッドは、縦横の部材が交差する交点でも扁平な形状に成形することができ、壁面材を薄くしても、補強グリッドを有効な位置に配置するとともに、等方性の部材とすることができる。
【００１６】
また、このような補強土構造では、盛土補強材からアンカー部材に大きな引張力が作用しても、アンカー部材の張り出し部から補強グリッドの交点部に上記引張力が伝達され、補強グリッドの縦横の部材に沿って力が分散されるので引き抜くようなせん断破壊が有効に防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である補強土構造を示す概略断面図及び概略正面図である。
この補強土構造は、盛土を構築しようとする現場の既存地盤に形成された壁体の基礎１と、この上に立設された壁面材であるコンクリートパネル２と、このコンクリートパネル２の背面側に連結され、盛土中にほぼ水平に配置された盛土補強材３と、上記コンクリートパネルの背後に堆積され上記盛土補強材を埋め込むように転圧された盛土４とで主要部が構成されている。
【００１８】
上記コンクリートパネル２は、図１（ｂ）に示すように矩形の上下に台形状の突出部を有するものであり、同形状のパネルを複数枚組み合わせることによって、連続した壁面を隙間なく形成することができるようになっている。また、このコンクリートパネル２の背面は、図２に示すように縁部２ａが増厚されるとともに、中央部にも増厚部分２ｂを設けて盛土補強材を連結するための機構が取り付けられている。この連結機構５については後述する。
【００１９】
図３は、上記コンクリートパネル２の補強材の配置を示す概略図である。このコンクリートパネル２には、補強材としてガラス繊維あるいは炭素繊維の束を合成樹脂によって格子状に成形した補強グリッド６が用いられており、図３に示すようにコンクリートパネル２の面に沿って埋設されている。そして、このコンクリートパネル２は補強グリッド６の引張抵抗力によって鉄筋コンクリート部材と同様の原理で曲げモーメントまたは引張力に抵抗するものとなっている。
【００２０】
上記補強グリッド６は、径が２０μｍ程度のガラス繊維が用いられ、格子の一部材は数千フィラメントのガラス繊維あるいは炭素繊維を束ねてビニールエステル等の熱硬化性樹脂で一体化したものであり、格子の交点部分でも数ｍｍ以下の厚さに仕上げられている。
【００２１】
また、上記コンクリートパネル２を構成するコンクリートには、ガラスの短繊維がほぼ均等に分散して混入され、コンクリートの引張及びせん断特性が改善されたものとなっている。混入されるガラス繊維は、径が２０〜２５μｍ程度で長さが２０〜３０ｍｍのものが用いられ、約２〜５重量パーセントが混入されている。また、炭素繊維の場合は、径が５〜１０μｍで長さが２０〜３０ｍｍのものを、混入率１〜４重量パーセントで用いることができる。
なお、図２及び図３中の符号１７は、コンクリートパネルを上下方向に積み重ねるように配置するときに、コンクリートパネルの位置決めを確実に行なうための突起を、符号１８は、上記突起が挿入される嵌合穴を、それぞれ示すものである。
【００２２】
上記補強土構造で用いられる盛土補強材３は、壁面材である上記コンクリートパネル２の補強グリッド６とほぼ同じ構成のもの、つまりガラス繊維を熱硬化性樹脂で固めたグリッドが用いられている。ただし、盛土補強材３として用いられるグリッドは等方性のものではなく、大きな引張力が作用する方向つまり壁面と直角の方向には部材が密に配置され、壁面と平行な方向には粗く配置されており、壁面と直角方向の部材の間隔が約３０ｍｍ、壁面と平行な方向の部材の間隔は約１００ｍｍとなっている。このような構成により、盛土を拘束する方向には大きな引張耐力を有するとともに、これと直角の方向の部材は土との一体化を高めるように作用し、盛土からの抜け出しに対して大きな抵抗力を有する。
【００２３】
上記盛土補強材３とコンクリートパネル２とを連結するための連結機構５は次のように構成されている。
図４は、盛土補強材３とコンクリートパネル２との接合部を示す立断面図、図５は平断面図である。
これらの図に示される連結機構５は、コンクリートパネル２の上下位置に固着されたＬ字状金具１１と、このＬ字状金具のそれぞれに回動可能に接合されたつなぎ材１２と、両端部付近が上記つなぎ材のそれぞれと回動可能に接合された縦方向部材１３（係止部材）とによって主要部が構成されている。そして、上記縦方向部材とコンクリートパネルとが平行に維持されたまま上下方向に相対的に移動可能な、いわゆる平行リンク機構となっている。
【００２４】
上記連結機構５をコンクリートパネル２に接合するための上記Ｌ字状金具１１は、コンクリートパネル２に予め埋め込まれたアンカー部材１４によって固着される。アンカー部材１４は、図６に示すように内面に雌ネジが形成された筒状の部材で、埋め込み端には半径方向に張り出すフランジ部１４ａを有している。そして、図３及び図６（ｂ）に示すように、このフランジ部１４ａがコンクリートパネル２に埋め込まれた補強グリッド６の交点部６ａと重なるように配置されている。
【００２５】
上記のような連結機構５は、図２に示すように、一つのコンクリートパネルの背面に三組が併設され、これらの縦方向部材１３にわたって一連の盛土補強材３が係止される。
【００２６】
盛土補強材３は、図５に示すようにガラス繊維を熱硬化性樹脂で固めて形成されたグリッドの端部に、連結用のプレート（板状部材）１５が貼着されたものである。そして、このプレート１５に設けられた貫通孔に上記連結機構５の縦方向部材１３を挿通することによって係止されている。上記プレート１５は、ランダム方向にガラス繊維を配置した繊維補強熱可塑性樹脂板（ＦＲＴＰ）が用いられており、合成樹脂としてはポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が採用されている。そして、二枚の合成樹脂板でグリッドを挟むようにし、加熱圧着によりグリッドと一体化されたものである。また、上記貫通孔付近には、縦方向部材１３との力の伝達によって応力の集中が生じるが、この部分にプレート１５の破損を防止するためのステンレススチール板１６が挟み込まれている。
なお、上記グリッドにプレート１５を接着する方法は、上記に限定されるものではなく、既存の接着技術を用いて、プレートとグリッドを一体化することができる。また、上記プレート１５は、熱可塑性樹脂に代えて、熱硬化性樹脂を用いることもでき、例えば、ガラス繊維で補強されたビニールエステルのプレート（ＦＲＰ）を採用することができる。
【００２７】
次に、上記のような補強土構造の施工手順を簡単に説明する。
まず、壁面下に形成された基礎１上に壁面材であるコンクリートパネル２を立設する。このとき、コンクリートパネル２は現場の地形や状況に応じて一部を切断し、形状を整えて用いることもできる。コンクリートパネル２が立設されるとその背面側に盛土４を堆積し、ブルドーザー、ローラ等を用いて転圧し、締め固める。そして、盛土補強材３であるグリッドを配置する高さでほぼ水平に仕上げる。この上にグリッドを敷設するとともに端部は上記連結機構５を介してコンクリートパネル２と連結する。つづいて、上記グリッドの上に、さらに盛土を堆積し、次のグリッドを配置する高さまで転圧する。このように、グリッドの敷設、盛土の転圧をくり返し、盛土を盛り上げてゆく。
【００２８】
盛土の転圧が一枚のコンクリートパネルの上端付近まで進行すると、既に建て込まれているコンクリートパネルの上に他のコンクリートパネルをつぎ足すように立設する。このとき、図４に示すように、コンクリートパネルが転倒しないように仮支持棒２１及び仮支持棒係止ボルト２２が用いられる。仮支持棒係止ボルト２２は一端がインサートナット等を用いてコンクリートパネル２に固定され、ほぼ水平に突き出した長いボルトであり、図５に示すように、先端２２ａがリング状に加工されている。仮支持棒２１はＬ字状に曲げ加工された棒鋼であり、鉛直部を上記仮支持棒係止ボルト２２の先端リングに挿通するとともに、下端部が既に転圧された盛土中に突き入れて固定される。また、この仮支持棒２１の水平部分の先端はコンクリートパネル２の背面に突き当てられる。
このように固定された仮支持棒２１の水平部先端の当接によりコンクリートパネル２は背面側への転倒が防止されるとともに、仮支持棒係止ボルト２２の引張力によって、コンクリートパネル２の前方への転倒が防止される。
これらの仮支持棒２１及び仮支持棒係止ボルト２２は盛土の堆積及び転圧にともない、そのまま埋め殺される。
このようにして、盛土を所定の高さまで盛り上げる。
【００２９】
上記のように形成された補強土構造では、壁面材であるコンクリートパネル２はガラス繊維を主材とする補強グリッド６で補強されており、施工時に一部を切断して用いられることによって補強グリッド６が露出していても、ここから腐食が進行するようなこともなく、耐久性に優れた構造となっている。また、上記補強グリッド６は、腐食するおそれがないのでかぶりを小さくすることができ、コンクリートパネル２を３０ｍｍ程度まで薄くすることができる。このため、軽量化されて取り扱いが容易となり、作業性が良好となる。
【００３０】
また、コンクリートにガラスの短繊維が分散混入されているのでコンクリートのせん断強度は、繊維を混入しないものと比べて１０倍程度となっており、部材厚を小さくしても、土圧によるせん断破壊が防止される。特に、盛土補強材３との連結部は、引き抜くような破壊を生じやすいが、アンカー部材１４のフランジ部１４ａが補強グリッド６に係止するように配置されていることとの双方の効果により、この部分のせん断破壊を有効に防止することができる。
【００３１】
一方、上記のような補強土構造では、盛土４は施工後年月を経るにしたがって徐々に沈下することが考えられるが、これに対し、壁面材は基礎１によってしっかりと支持されるのでほとんど沈下しない。このため壁面材であるコンクリートパネル２と盛土４との間に相対的な変位が生じ、盛土補強材３も盛土４とともに沈下するが、図７に示すように連結機構５の縦方向部材１３がコンクリートパネル２と平行な状態のまま盛土４及び盛土補強材３とともに沈下する。また、盛土補強材３は端部に貼着されたプレート１５の貫通孔に上記縦方向部材１３を挿通して係止されているので、この縦方向部材１３に対して上下方向への移動及び回動が可能となっている。
したがって、盛土４が沈下したような場合にも盛土補強材３に大きな曲げモーメントやせん断力が作用することはなく、健全な状態が維持される。
【００３２】
次に、本発明に係る補強土構造と同様に盛土の沈下に対応することができる補強土構造の他の例を参考として説明する。
図８は、この補強土構造の概略断面図であり、図１に示す補強土構造と同様に、壁体の基礎３１と、壁面を形成するコンクリートパネル３２と、このコンクリートパネルに連結された盛土補強材３３と、この盛土補強材３３を埋め込んで転圧された盛土３４とで主要部が構成されている。
そして、上記壁体の基礎３１、コンクリートパネル３２、盛土補強材３３は、図１に示す補強土構造で採用されたものと同じものが用いられている。
【００３３】
この補強土構造において、コンクリートパネル３２と盛土補強材３３とを連結する構造は、図９及び図１０に示すように、コンクリートパネル３２の背面に固着されたＬ字状金具４１と、このＬ字状金具と上下方向に回動が可能に接合されたつなぎ材４２と、このつなぎ材と回動可能に連結され、つなぎ材より下側につき出した係止部材４３とを有し、この係止部材４３に盛土補強材３３が係止されたものである。
【００３４】
上記係止部材４３は、つなぎ材４２と同じ方向、すなわちコンクリートパネルと平行で水平な軸線回りに回動するように連結されたＬ字状の部材であり、つなぎ材４２と回動軸４４で接合され、つなぎ材４２より下側に突き出した鉛直板部４３ａとこの下縁部から水平に張り出した水平板部４３ｂとを有している。
【００３５】
一方、盛土補強材３３は、端部に連結用のプレート３３ａが接着され、このプレートに貫通孔が設けられており、この貫通孔に上記係止部材の鉛直板部４３ａを挿通して連結され、水平板部４３ｂによって脱落しないように係止される。
【００３６】
上記のような連結機構は、コンクリートパネル背面の上部に二組、下部に二組が設けられ、それぞれが独立して回動可能となっているが、上部の二組には、図１０に示すように、連続する一枚の盛土補強材３３_-1が連結され、下部の二組にも連続する一枚の盛土補強材３３_-2が連結されている。
【００３７】
このような補強土構造は、図１に示す補強土構造と同様に施工することができ、さらに、上部の連結機構と下部の連結機構とが分離しているのでコンクリートパネル３２付近の盛土の締め固めを容易に行うことができる。
また、構築後は、図１１に示すように、盛土に沈下が生じてもつなぎ材４２が回動することによって追従し、盛土補強材３３に大きな曲げモーメントやせん断力の発生が防止される。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明の補強土構造では、施工後年月を経るとともに盛土が沈下しても盛土補強材が損傷することがなく健全な状態が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願に係る発明の一実施形態である補強土構造を示す概略断面図及び概略正面図である。
【図２】図１に示す補強土構造で用いられるコンクリートパネルの背面形状図である。
【図３】図１に示す補強土構造で用いられるコンクリートパネルの補強材の配置を示す概略図である。
【図４】図１に示す補強土構造の盛土補強材とコンクリートパネルとの接合部分を示す立断面図である。
【図５】図１に示す補強土構造の盛土補強材とコンクリートパネルとの接合部分を示す平断面図である。
【図６】コンクリートパネルに連結機構を接合するためのアンカー部材を示す断面図である。
【図７】図１に示す補強土構造の盛土に沈下が生じた状態を示す概略断面図である。
【図８】本発明に係る補強土構造と同様に盛土の沈下に対応することができる補強土構造の他の例を示す概略断面図である。
【図９】図８に示す補強土構造の盛土補強材とコンクリートパネルとの接合部分を示す立断面図である。
【図１０】図８に示す補強土構造で用いられるコンクリートパネル及び盛土補強材との連結機構を示す背面形状図である。
【図１１】図８に示す補強土構造の盛土に沈下が生じた状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１壁体の基礎
２コンクリートパネル（壁面材）
３盛土補強材
４盛土
５連結機構
６補強グリッド
１１Ｌ字状金具
１２つなぎ材
１３縦方向部材
１４アンカー部材
１５プレート（板状部材）
１６ステンレススチール板
１７突起
１８嵌合穴
２１仮支持棒
２２仮支持棒係止ボルト
３１壁体の基礎
３２コンクリートパネル
３３盛土補強材
３４盛土
４１Ｌ字状金具
４２つなぎ材
４３係止部材
４４回動軸

Claims

複数を組み合わせて、盛土部分に鉛直または急勾配の連続した壁面を形成する板状の壁面材と、
この壁面材の背面側に、該壁面材とほぼ直角な鉛直面内で回動が可能に連結されたつなぎ材と、
ほぼ水平に配設されて盛土内に埋め込まれる盛土補強材とを有し、
該盛土補強材は、前記つなぎ材の先端部に該つなぎ材に接合された係止部材を介して連結されており、
前記係止部材は、上下に複数が設けられた前記つなぎ材の先端部に回動可能に連結された縦方向部材であることを特徴とする補強土構造。
前記壁面材は、非金属繊維の束を合成樹脂で格子状に成形した補強グリッドを、壁面とほぼ平行に配置し、コンクリートまたはモルタルに埋め込んだものであり、前記つなぎ材を連結するためのアンカー部材が、背面側に接続端を露出するように埋設され、
該アンカー部材は、埋め込み端付近にその軸線より側方への張り出し部を備え、
該張り出し部が、前記補強グリッドの格点部分と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の補強土構造。