JP7564741B2 - 山留め構造 - Google Patents

Description

本発明は、背面地盤を支持する山留め壁が備えられる山留め構造に関する。

山留め壁の設計にあたっては、敷地および地下水の条件を考慮し、山留め壁に作用する背面側圧（背面土圧＋背面水圧）に対して十分な安全性が確保されることが求められる。
また、採用する山留め壁の構造種別を適切に判断して合理的で経済的なことも求められる。
現行、山留め壁の背面側に作用する背面側圧は次の（式１）又は（式２）で表される。

（式１）Ｐａ＝ＫγｔＺ
（式２）Ｐａ＝（γｔＺ－Ｐｗａ）ｔａｎ^２（４５°－φ／２）－２Ｃｔａｎ^２（４５°－φ／２）＋Ｐｗａ
ここで、Ｐａ：地表面からの深さＺ（ｍ）における背面側圧（ｋＮ／ｍ^２）
γｔ：土の湿潤単位体積重量（ｋＮ／ｍ^３）
Ｚ：地表面からの深さ（ｍ）
Ｋ：側圧係数
Ｐｗａ：地表面からの深さＺ（ｍ）における背面水圧（ｋＮ／ｍ^２）
Ｃ：土の粘着力（ｋＮ／ｍ^２）
φ：土の内部摩擦角（度）

（式１）におけるＫと（式２）におけるＰｗａは、背面水圧に依存する係数であるため、地下水位の高い地盤においてはこれらの値が増大し、その影響は設計背面側圧において支配的となる。そのため、地下水位の高い地盤条件おいては、遮水性能を有し、更に背面側圧に対して高い耐力を有した山留め壁が必要となる。

そこで、このような地下水位の高い地盤条件において、土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌し、鉄骨等の芯材を挿入して構築される高い遮水性能を有するソイルミキシングウオール（ソイルセメント壁の一例）にて山留め壁を構築することが考えられる。しかしながら、この場合、山留め壁に作用する大きな背面側圧に対応し、応力を負担する芯材の断面を大きくする必要があり、工期やコストが増加して経済性が低下することになる。

また、応力材となる親杭（Ｈ形鋼等）を適切な間隔で地中に打ち込み、掘削を行いながら親杭間に木製の横矢板をはめ込む施工費が安価で施工が容易な親杭横矢板壁にて山留め壁を構築することも考えられる。この場合、親杭横矢板壁は、遮水性能が無く、地下水位の高い地盤条件では本来使用できないので、排水工法と併用して使用されるが、排水量が多くなると、コストが増大して経済性が低下することになる。

特許文献１には、地下水位の高い地盤条件において、親杭横矢板壁にて構築される山留め壁と、その山留め壁の背面地盤に配置される遮水部（止水部４）とが備えられ、遮水部が、帯水層（６，８）に対応する深さ且つ山留め壁の背面に接する位置に水ガラスて構築される点が開示されている。帯水層（６，８）に対応する深さ且つ山留め壁の背面に接する位置に遮水部（止水部４）を構築することで、排水工法と併用せず、遮水性能が無い親杭横矢板壁にて山留め壁を構築することを可能としている。

特開２００９－０６８２０３号公報

しかしながら、特許文献１記載の山留め構造では、遮水部が、支持力を有さない水ガラス（薬注）にて構築されるので、親杭横矢板壁にて構築される山留め壁にて背面水圧を全て負担することになる。そのため、この場合も、山留め壁に作用する大きな背面側圧（背面水圧＋背面土圧）に対応し、応力を負担する親杭の断面を大きくする必要があり、工期やコストが増加して経済性が低下することになる。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、地下水位の高い地盤条件において、背面地盤に遮水部を配置して遮水性能が無い親杭横矢板壁にて山留め壁を構築しながら、その山留め壁に作用する背面側圧（背面水圧＋背面土圧）を低下させて親杭の断面が大きくなるのを抑制することのできる経済的な山留め構造を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、不透水層の上に透水層を有し、且つ、地下水位が透水層内の深さに位置する地下水位の高い地盤条件において、掘削地盤面が不透水層内の深さに位置する掘削部の背面地盤を受け止める山留め構造であって、
親杭横矢板壁にて構築される山留め壁と、その山留め壁の背面地盤に配置される遮水部とが備えられ、
前記遮水部が、芯材の無いソイルセメント壁にて背面水圧を負担自在な遮水壁として構築され、その遮水壁は、前記山留め壁よりも深さ方向での長さが短く構成され、前記背面地盤の地表面から前記透水層を超えて前記掘削部の前記掘削地盤面よりも浅い深さで且つ前記不透水層に進入した深さまで配置されている点にある。

本構成によれば、山留め壁の背面地盤に配置される遮水部が、背面水圧を負担自在な遮水壁として構築されるので、その遮水壁に背面水圧を負担させることができ、遮水壁にて負担する背面水圧の分だけ山留め壁に作用する背面側圧（背面水圧＋背面土圧）を低下させることができる。更に、遮水壁が、芯材の無いソイルセメント壁にて構築されるので、芯材を無くすことによるコストの削減を図ることができる。

したがって、地下水位の高い地盤条件において、背面地盤に遮水部を配置して遮水性能が無い親杭横矢板壁にて山留め壁を構築しながら、その山留め壁に作用する背面側圧を低下させて親杭の断面が大きくなるのを抑制することのできる経済的な山留め構造を提供することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記山留め壁と前記遮水壁とが、間隔を空けて別々に構築される点にある。

本構成によれば、山留め壁と遮水壁とが間隔を空けて別々に構築されるので、遮水壁を介して山留め壁に荷重が作用するのを確実に回避することができ、山留め壁に作用する背面側圧を一層低下させることができる。しかも、山留め壁と遮水壁とのどちらか一方を優先して施工したり、山留め壁と遮水壁とを同時に施工することもでき、施工順序の自由度の高い山留め構造とすることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記遮水壁が、地下掘削時に生じる前記背面地盤の緩みの影響が及ばない所定距離だけ前記山留め壁から背面側に離れた位置に構築される点にある。

本構成によれば、地下掘削時に生じる背面地盤の緩みの影響が遮水壁に及ぶのを回避することができるので、芯材の無いソイルセメント壁にて構築される遮水壁の性能が背面地盤の緩みの影響で低下するのを防止しながら、遮水壁を構築した後に地下掘削しながら山留め壁を構築する施工順序を採用することができる。

（ａ）本発明の山留め構造の要部の平面図、（ｂ）図１（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線断面図

本発明の山留め構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この山留め構造が構築される地盤Ｇは、粘土層等からなる不透水層Ｌ２の上に水を通す砂層等からなる透水層Ｌ１を有し、且つ、地下水位が透水層Ｌ１内に位置する地下水位の高い地盤条件となっている。

そして、この山留め構造には、掘削部Ａ（地下空間）の背面地盤Ｇ１を受け止める山留め壁１と、その山留め壁１の背面地盤Ｇ１に配置されて地下水を遮断する遮水部としての遮水壁２とが備えられる。なお、図示は省略するが、山留め壁１は、掘削部Ａの周囲を囲むように掘削部Ａの外周部に配置され、遮水壁２は、山留め壁１の周囲を囲むように山留め壁１の外周側に配置される。

山留め壁１は、応力材となるＨ型鋼からなる親杭１Ａを所定の間隔で地盤Ｇに打ち込み、掘削を行いながら親杭１Ａのフランジ間に木製の横矢板１Ｂをはめ込む親杭横矢板壁にて構築される。親杭１Ａは、不透水層Ｌ２からなる掘削地盤（地下底盤）Ｇ２よりも深い位置まで根入れされる。図示や省略するが、親杭横矢板壁にて構築される山留め壁１を掘削部Ａ側から支持する腹起しや切梁等が適宜に設けられる。

遮水壁２は、遮水性能を有する芯材の無いソイルセメント壁にて背面水圧を負担自在に構成される。遮水壁２は、背面水圧を負担できる剛性を有するように、土とセメントスラリーの調合割合や壁厚等が設定されるとともに、透水層Ｌ１に対応する深さ領域に配置され、透水層Ｌ１を僅かに超えて不透水層Ｌ２に進入した位置に根入れされる。本実施形態では、遮水壁２は、オーガーにて土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌して構成されるソイルセメント柱状改良体２Ａの外周部同士をラップさせる地中連続壁として構築される。

このように遮水壁２を構築することで、遮水壁２に背面水圧を負担させることができ、遮水壁２にて負担する背面水圧の分だけ山留め壁１に作用する背面側圧（背面水圧＋背面土圧）を低下させることができるとともに、芯材を無くすことによるコストの削減を図ることができる。
よって、地下水位の高い地盤条件において、背面地盤Ｇ１に遮水壁２を配置して遮水性能が無い親杭横矢板壁にて山留め壁１を構築しながら、その山留め壁１に作用する背面側圧を低下させて親杭１Ａの断面が大きくなるのを抑制することができる。

また、遮水壁２は、山留め壁１と当接しないように、山留め壁１と間隔を空けて山留め壁１とは別に構築される。つまり、山留め壁１と遮水壁２とは、間隔を空けて別々に構築される。

そのため、遮水壁２を介して山留め壁１に荷重が作用するのを確実に回避することができ、山留め壁１に作用する背面側圧を一層低下させることができる。しかも、掘削部Ａを掘削しながら山留め壁１を構築した後で遮水壁２を構築する施工順序、遮水壁２を構築した後で掘削部Ａを掘削しながら山留め壁１を構築する施工順序、掘削部Ａを掘削しながら山留め壁１と遮水壁２とを同時に構築する施工順序のいずれも採用することができ、施工順序の自由度の高い山留め構造とすることができる。

更に、遮水壁２は、掘削部Ａを掘削する地下掘削時に生じる背面地盤Ｇ１の緩みの影響が及ばない所定距離Ｄだけ山留め壁１から背面側に離れる位置に構築され、山留め壁１と遮水壁２とが、所定距離Ｄに相当する間隔を空けて別々に構築される。所定距離Ｄとしては、例えば、掘削地盤（地下底盤）Ｇ２の外周部から外方斜め上方に延びる影響線よりも遮水壁２が外側（平面側）となる距離とすることができる。

そのため、掘削部Ａの掘削時に生じる背面地盤Ｇ１の緩みの影響が遮水壁２に及ぶのを回避することができ、芯材の無いソイルセメント壁にて構築される遮水壁２の性能が背面地盤Ｇ１の緩みの影響で低下するのを防止しながら、遮水壁２を構築した後に掘削部Ａを掘削しながら山留め壁１を構築する施工順序を採用することが可能となる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）前述の実施形態では、遮水壁２が、オーガーにて土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌して構成されるソイルセメント柱状改良体２Ａの外周部同士をラップさせる地中連続壁として構築される場合を例に示したが、背面地盤Ｇ１中に差し込んだカッターを横方向に移動させて掘削し、土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌して構成される地中連続壁等であってもよい。

（２）前述の実施形態では、山留め壁１と遮水壁２とが、間隔を空けて別々に構築される場合を例に示したが、場合によっては間隔を空けずに構築されてもよい。

１ 山留め壁
１Ａ 親杭
１Ｂ 横矢板
２ 遮水壁（遮水部）
Ｄ 所定距離
Ｇ１ 背面地盤

Claims (3)

1. 不透水層の上に透水層を有し、且つ、地下水位が透水層内の深さに位置する地下水位の高い地盤条件において、掘削地盤面が不透水層内の深さに位置する掘削部の背面地盤を受け止める山留め構造であって、
   親杭横矢板壁にて構築される山留め壁と、その山留め壁の背面地盤に配置される遮水部とが備えられ、
   前記遮水部が、芯材の無いソイルセメント壁にて背面水圧を負担自在な遮水壁として構築され、その遮水壁は、前記山留め壁よりも深さ方向の長さが短く構成され、前記背面地盤の地表面から前記透水層を超えて前記掘削部の前記掘削地盤面よりも浅い深さで且つ前記不透水層に進入した深さまで配置されている山留め構造。
2. 前記山留め壁と前記遮水壁とが、間隔を空けて別々に構築される請求項１記載の山留め構造。
3. 前記遮水壁が、地下掘削時に生じる前記背面地盤の緩みの影響が及ばない所定距離だけ前記山留め壁から背面側に離れる位置に構築される請求項２記載の山留め構造。
   

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