平成２２年度　設計技術研修会

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ようたかつもと
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1 橋梁設計研修 ~ 仮設土留め工の計画と設計 ~ 平成 23 年 8 月 30 日株式会社四電技術コンサルタント池田豊本日の話題土留め工設計一般自立式土留め工の設計おわりに 1 1

2 第 1 章土留め工設計一般 2 1. 概要 1-1 土留め工とは土留め工とは開削工法により掘削を行う場合に周辺土砂の崩壊を防止 ( 土留め ) することまた止水 ( 締切 ) を目的として設けられる仮設構造物をいい土留め壁と支保工からなる本体構造物を構築するため一時的に設けられる仮設構造物である土留め壁支保工写真提供 : ジェコス株式会社 3 2

3 1-2 設計基準指針 No 学会協会企業体の名称図書名発行年月 1 ( 社 ) 土木学会トンネル標準示方書 [ 開削工法 ] 同解説平成 18 年 7 月 2 ( 社 ) 日本道路協会道路土工仮設構造物工指針平成 11 年 3 月 3 ( 社 ) 日本道路協会共同溝設計指針昭和 61 年 3 月 4 ( 財 ) 鉄道総合研究所鉄道構造物等設計標準同解説 ( 開削トンネル ) 付属資料掘削土留め工の設計平成 13 年 3 月 5 ( 社 ) 日本鉄道技術協会深い掘削土留め工設計法平成 5 年 9 月 6 ( 財 ) 先端建設技術センター大深度土留め設計施工指針 ( 案 ) 平成 6 年 10 月 7 首都高速道路 ( 株 ) 首都高速道路仮設構造物設計要領平成 19 年 9 月 8 日本高速道路 ( 株 ) 土留め工に関する基準類一覧設計要領第二集橋梁建設編 11 章仮設構造平成 18 年 5 月道路土工仮設構造物工指針 ( 社 ) 日本道路協会平成 11 年 3 月近年の工事の動向本体構造物の大型化大深度化現在の指針 (H11) で適用範囲を拡張した ( 掘削深 30m 弾塑性法等 ) 制約条件の複雑化現地条件を十分に調査する ( 作業スペース支障物件地盤状況等 ) 環境保全指向の高まり周辺環境への影響に十分配慮する ( 水質大気粉塵振動騒音等 ) 厳しい財政事情安全性を確保した上でコストを抑制する 5 3

4 1-4 土留め工の種類地下水の関連開水性土留め壁遮水性土留め壁各種土留め壁の一般呼称簡易土留め壁親杭横矢板土留め壁鋼 ( 管 ) 矢板土留め壁柱列式地下連続壁地下連続壁鋼矢板鋼管矢板鋼杭場所打ち杭既製杭場所打ち鉄筋コンクリート鋼製土留め壁を構成する材料との関連木材鋼材ソイルセメントモルタルコンクリート固化泥水土留め支保工との関連無土留め支保工の有無有有切梁の有無無自立式土留め切梁式土留めアンカー式土留め土留めの種類と区分土留め壁の種類指針 p18 規模工法平面形状構造特性特徴小中大簡易土留め壁親杭横矢板土留め壁鋼矢板土留め壁鋼管矢板土留め壁柱列式連続壁 ( ソイル ) 地中連続壁土留め壁の種類と特徴軽量鋼矢板やレール方式などで構築する簡易な土留め壁 H 形鋼などの親杭を 1~2m 間隔で設置し親杭間に土留め板を挿入して構築された土留め壁軽量, 短尺で使いやすい断面性能や遮水性が低い小規模工事で用いられる施工が比較的容易である止水性がない軟弱地盤では不適である鋼矢板の継手部をかみ合わせ止水性がある地中に連続して構築された土留め軟弱地盤に適する壁掘削機械の開発により適用地盤が広がっている鋼管矢板の継手部をかみ合わせ止水性がある地中に連続して構築された土留め地盤変形が問題となる場合に適する壁鋼管矢板は残置する場合が多い原地盤とセメントミルクを攪拌混合した柱体に形鋼等の芯材を挿入して構築された土留め壁柱体をオーバーラップさせる場合は止水性がよい地盤変形が問題となる場合に適する芯材は残置する場合が多い安定液を使用して掘削した壁状の止水性がある溝の中に鉄筋かごを建て込み場地盤変形が問題となる場合に適する所打ちコンクリートで連続して構築撤去が不可能であるされた土留め壁泥水処理施設が必要となる 7 4

5 H H 1-5 土留め壁の種類土留め壁の比較検討項目土留め壁軟弱地盤地盤の状態普通地盤硬質地盤地高下い水掘削規模深広いい施工条件地等振周のの下の動辺対沈埋制騒地応下へ約音盤転用性工期工費軽量鋼矢板親杭横矢板鋼矢板鋼管矢板柱列式連続壁地下連続壁 ( 凡例 ) : 有利 : 普通 : 検討を要する : 不利支保工の種類指針 p19 土留め支保工自立式切梁式 ( 逆巻きスラブ含む ) アンカー式アンカー式タイロッド式支保工形式の種類 ( その1) 自立式土留め切梁式土留め形式腹起し土留め壁切梁土留め壁概要特徴切梁や腹起しなどの支保工を用いず主として掘削側の地盤の抵抗によって土留め壁を支持する工法切梁や腹起しなどの支保工と掘削側の地盤の抵抗によって土留め壁を支持する工法比較的良質な地盤で浅い掘削に適する掘削規模に応じて支保工の数や配置等の変軟弱地盤 :3m 以下良質地盤 :4m 以下更が可能支保工がないため土留め壁の変位が大きい掘削時には支保工が障害になる掘削面積が大きいと支保工が増える 9 5

6 H H 1-6 支保工の種類指針 p19 アンカー式土留め支保工形式の種類 ( その 2) タイロッド式土留め形式腹起し土留めアンカー定着層腹起しタイロッド控杭土留め壁土留め壁概要特徴背面地盤中に定着させた土留めアンカーと掘削側の地盤の抵抗によって土留め壁を支持する工法切梁がないので掘削が容易偏土圧が作用する場合や任意形状の掘削にも適応可能良質な定着地盤や打設ヤードが必要アンカーの撤去について検討が必要背面地盤に H 形鋼や鋼矢板などの控え杭を設置してタイロッドでつなげこれと地盤の抵抗により土留め壁を支持する工法自立式土留めでは変位が大きい場合に適用切梁がないので掘削が容易アンカー式より経済的背後に控え杭を設置する敷地が必要補助工法の種類指針 p21 1) 補助工法の種類補助工法地下水位低下工法地盤改良薬液注入工法深層混合処理工法生石灰杭工法 2) 補助工法の目的掘削底面を安定させる ( ボイリングヒービング盤ぶくれ ) 土留め欠損部を防護するために利用される根入れ部が軟弱地盤の場合地盤を改良して受働抵抗力を向上させる根入れ長を短くできる使用鋼材をランクダウンできる 11 6

1-7 補助工法の種類指針 p21 概要留意点地下水低下工法地盤内の地下水をくみ上げ水位低下によって水圧の軽減を図る工法ディープウェル工法は地盤を削孔しストレーナ付きパイプを挿入フィルタ材を充填して地下水を集め水中ポンプなどを用いて排水する工法ウェルポイント工法は

薬液注入工法注入材 ( 薬液 ) を地盤中に圧力注入することにより土粒子の間隙や地盤中の亀裂を充填し地盤の止水性や強度の増加を図る工法目的により注入材や注入工法が異なるため目的に適合した注入計画が必要既設構造物の隆起移動ひび割れ注入材の流入などを防止するため入念な調査と施工管理が必要である

機械攪拌方式は攪拌翼やオーガを回転させながら所定の深度まで貫入させ固化材を圧送して原位置土と攪拌混合し改良体を形成する方式底版改良や先行地中梁の場合には土留め壁との密着性や改良体の連続性に留意する改良体や強度に大きなばらつきが生じないよう材料や攪拌混合などの施工管理を十分に行う

7 1-7 補助工法の種類指針 p21 概要留意点地下水低下工法地盤内の地下水をくみ上げ水位低下によって水圧の軽減を図る工法ディープウェル工法は地盤を削孔しストレーナ付きパイプを挿入フィルタ材を充填して地下水を集め水中ポンプなどを用いて排水する工法ウェルポイント工法は土留め壁に沿って小さなウェルを多数設置し真空吸引して揚排水する工法ディープウェル工法は比較的透水性のよい地盤にウェルポイント工法は砂層から透水係数の小さい砂質シルト層まで広範囲に適用できるくみ上げた地下水の放流方法の検討が必要水位低下に伴う周辺地盤の沈下や地下水利用者への影響の検討が必要薬液注入工法注入材 ( 薬液 ) を地盤中に圧力注入することにより土粒子の間隙や地盤中の亀裂を充填し地盤の止水性や強度の増加を図る工法目的により注入材や注入工法が異なるため目的に適合した注入計画が必要既設構造物の隆起移動ひび割れ注入材の流入などを防止するため入念な調査と施工管理が必要である周辺環境への影響について注意が必要適用例補助工法の種類指針 p21 概要留意点深層混合処理工法地盤内に固化材を圧力注入し地盤の止水性や強度の増加を図る工法噴射攪拌方式は高圧ジェットで地盤を切削して土と固化材を攪拌混合するまたは切削による空隙に固化材を充填して地盤を改良する方式機械攪拌方式は攪拌翼やオーガを回転させながら所定の深度まで貫入させ固化材を圧送して原位置土と攪拌混合し改良体を形成する方式底版改良や先行地中梁の場合には土留め壁との密着性や改良体の連続性に留意する改良体や強度に大きなばらつきが生じないよう材料や攪拌混合などの施工管理を十分に行う周辺環境への影響について注意が必要生石灰杭工法地中に生石灰を適切な間隔で打ち込み生石灰の吸水および膨張圧によって周辺地盤を圧密させ地盤の強度を増加させる工法水が連続的に供給される滞水砂層やその近傍では効果が期待できないケーシングの圧入や膨張圧によって土留め壁に影響を与える場合があるため打ち込み間隔壁体との距離などに対する検討が必要適用例 13 7

8 1-8 施工写真自立式親杭横矢板切梁式親杭横矢板自立式鋼矢板切梁式鋼矢板写真提供 : ジェコス株式会社施工写真鋼管矢板アンカー式親杭横矢板柱列式連続壁 ( ソイル切梁 ) 地中連続壁写真提供 : 地中連続壁以外ジェコス株式会社地中連続壁地中連続壁基礎協会 HP 15 8

9 1-9 形式決定時のポイント土留め工形式で多いのは親杭土留めと鋼矢板土留めであるまた支保工形式で多いのは自立式と切梁式であるこれらは一般的に地盤が軟弱根入れ部の受働抵抗が多く見込める鋼矢板が優位地下水位が高く湧水量も多い止水性が高い鋼矢板を採用根入れ地盤が岩盤削孔数が少ない親杭が優位本体構造物の施工に配慮したい ( 鉄筋組立てやBOX 二次製品など ) 支保工がない自立式が優位本体構造物が直接基礎 ( 岩盤以外 ) 土留め壁引き抜きの影響が少ない親杭が優位鋼矢板の場合引き抜き長が短い切梁式が優位掘削が深いが支保工を設置できないアンカー式を採用河口や海上の施工で水位が高いタイロッド式の二重締切を採用上記を考慮しながら総合的に形式を選定する調査指針 p7 2-1 調査の必要性土留め工を安全で経済的に計画施工するためには事前調査が重要である地盤調査地質調査地下水調査土留め形式 ( 土留め壁支保工補助工法等 ) 使用鋼材 ( 材質形状寸法ピッチ等 ) などが決定する施工条件調査地形調査周辺構造物調査地下埋設物調査環境調査施工方法 ( 施工機械手順作業空間時間等 ) などが決定する 17 9

10 2-2 地盤の調査指針 p10~11 ボーリング調査方法調査項目結果の利用方法サウンディング ( 標準貫入試験など ) サンプリング室内試験物理的性質試験力学的性質試験一軸圧縮試験三軸圧縮試験圧密試験透水試験地質層序層厚 N 値地質層序層厚試料採取 ( 乱さない試料乱した試料 ) 土の判別分類観察土粒子の密度湿潤密度含水比コンシステンシー ( 液性限界塑性限界 ) 粒度 ( 分布最大粒径均等係数など ) 一軸圧縮強さ変形係数粘着力せん断抵抗角変形係数圧縮指数圧密係数圧密降伏応力透水係数地層構成の把握計画設計施工上の基礎資料土質定数の推定許容支持力の検討施工方法の検討室内土質試験用の試料地質構成の把握孔内水平載荷試験変形係数土留めの解析地下水調査地盤の調査方法と調査項目地下水位間隙水圧透水係数流向流速水質土留めの解析地盤の安定性検討施工性の検討 ( 施工法施工機械補助工法など ) 周辺地盤の変状検討 ( 圧密沈下など ) ガス調査酸素吸収量有毒ガスの有無濃度施工安全管理計画土留めの解析地盤の安定性施工性補助工法の検討結果の利用方法を明確にし目的にあった調査を実施する施工条件の調査指針 p12~14 調査内容調査項目調査の目的地形調査施工条件の調査方法と調査項目施工上問題となる地形や土質の有無現場作業ヤードの有無運搬経路の状態形式決定解析方法 ( 偏土圧など ) 借地の交渉や耕作物の収穫時期との整合搬入資材の長さ重量などの制限周辺構造物調査地下埋設物調査住宅などの建造物の有無電柱や架空線の有無埋蔵文化財の有無水道ガス NTT 電力共同溝など規模材質位置埋設深さ建造物に配慮した施工方法の選定支障物件の事前移設事前協議により対策を検討撤去できない場合は土留め欠損などで対応環境調査井戸の位置深さ利用状況水質河川の利水状況地盤沈下の範囲と程度振動や騒音被害の程度 ( 公共施設や病院など ) 水脈の遮断井戸の枯渇水質汚染を生じない施工方法の選定事前調査の実施変状の測定振動や騒音の少ない施工方法の選定施工時における計測調査の目的を明確にし現地にあった調査を行う 19 10

11 2-4 調査のポイント 1 地盤調査仮設構造物に関する地質調査の実施は軽視されがちである橋梁下部工などの本体構造物で地質調査を行っている現場が多い最低限必要な地質調査 ( 例 ) 掘削深さ H=4~5m 切梁 n=1~2 段地盤改良なしの場合ボーリングサウンディング ( 標準貫入試験 ) サンプリング調査の掘削深度は土留め壁の根入れ長を考慮しておく ( 以下は参考 ) 自立式 : 根入れ長が 5~10m 切梁式 : 根入れ長が 3~5m 2 施工条件調査地形周辺地下埋環境の調査は十分に行う ( ここで施工方法が決まる ) 振動騒音の抑制 : バイブロハンマサイレントパイラー鋼矢板引抜き後の沈下の抑制 : 引抜き残置 ( ワイドも検討 ) 水質汚染の回避 : 汚染のない改良材の使用時には専門施工業者の知恵を借りる ( 鋼矢板の圧入工法など ) 上記などに留意しながら調査を行う設計の基本指針 p25~ 設計の基本施工中に作用する荷重を適正に評価する作用する荷重に対して十分な強度を確保する周辺環境にも配慮する 1 掘削底面の安定ボイリングヒービングパイピング盤ぶくれを検討する 2 土圧や水圧に対する土留め壁の安定根入れ長は壁体背面側の側圧に対して前面 ( 掘削 ) 側の側圧で抵抗できる長さを確保する 3 土留め壁の応力および変位壁体は所要の強度を有し過大な変形が生じない構造とする 4 支保工の応力支保工は所要の強度を有した構造とする 5 土留め壁や中間杭の鉛直支持力路面覆工やアンカーの鉛直荷重に対して鉛直支持力を検討する 21 11

12 3-2 フローチャート指針 p27 設計条件の設定土留め断面の仮定全体安定性の検討根入れ長の検討土留め壁の設計支保工の設計土留め断面の決定根入れ部に対する安定の検討掘削底面の安定の検討ボイリングパイピングヒービング盤ぶくれ土留め壁の断面変形照査腹起し切梁火打ち中間杭アンカータイロッド周辺構造物への影響の検討設計手法指針 p28 土留め工は支保工の有無により安定機構が異なりまた掘削深さにより必要とされる設計の精度等も異なるしたがって土留め工の設計では支保工形式と掘削深さに応じた設計手法を用いるまた土圧水圧も設計手法に応じて設定する支保工形式掘削深さ応力変形の計算方法 H 3.0m 小規模土留め設計法 ( 慣用法 ) 切梁式 3.0m<H 10.0m 慣用法注 1) アンカー式 H>10.0m 注 2) 弾塑性法軟弱地盤 H 3.0m 自立式弾性床上のはり理論良質地盤 H 4.0m 注 1) 慣用法では土留め壁の変形量を求めることができないため近接構造物が存在し変形量を求める必要がある場合は弾塑性法によるのがよい注 2) N 値が 2 以下もしくは粘着力が 20kN/m 2 程度以下の軟弱地盤においては掘削深さが H>8.0m に対して適用する慣用法 : 実績に基づく簡易モデル ( 手計算可能 ) 弾塑性法 : 土留めの挙動を反映した詳細モデル ( 手計算不可能 ) 弾性床上のはり : 土留めの挙動を反映した梁バネモデル ( 手計算可能 ) 23 12

13 3-4 作用する荷重指針 p32 1) 荷重の組合せ土留め荷重の種類死荷重活荷重衝撃土圧水圧土留め壁根入れ長支持力断面温度変化の影響腹起し断面注 ) 切ばり断面火打ち断面注 ) 腹起しの計算に軸力を考慮する場合その他 2) 上載荷重地表面での上載荷重は一般に 10kN/m 2 とするただし建設用重機など特に大きな荷重が作用する場合にはそれを考慮する必要に応じて考慮作用する荷重 3) 土圧と水圧支保工形式や掘削深さによって算定式が異なる形式項目土圧水圧の理論算定式自立式土留め切梁式土留め ( 慣用法 ) 切梁式土留め ( 弾塑性法 ) 根入れ長 - - 土留め壁根入れ長土留め壁支保工根入れ長土留め壁支保工理論的な土圧算定式砂質土粘性土 : 土圧と水圧を分離理論的な土圧算定式砂質土粘性土 : 土圧と水圧を分離実測値に基づく見掛けの算定式砂質土粘性土 : 土圧と水圧を分離土圧水圧を計測表現できる算定式砂質土 : 土圧と水圧を分離粘性土 : 土圧と水圧を一体土圧水圧を計測表現できる算定式有効主働側圧 : 主働側圧 - 静止側圧有効受動側圧 : 受動側圧 - 静止側圧砂質土 : 土圧と水圧を分離粘性土 : 土圧と水圧を一体主働土圧砂質土 : ランキン式粘性土 : ランキン式 ( 下限値あり ) 主働土圧砂質土 : ランキン式粘性土 : ランキン式 ( 下限値あり ) 受動土圧砂質土 : ランキン式粘性土 : ランキン式 ( 下限値あり ) 主働土圧砂質土 : 長方形分布粘性土 : 台形分布受動土圧砂質土粘性土 : ランキン式主働側圧砂質土 : ランキン式粘性土 : 推定式受動側圧砂質土粘性土 : クーロン式主働側圧砂質土 : ランキン式粘性土 : 推定式受動側圧砂質土粘性土 : クーロン式静止側圧砂質土 : ヤーキー式粘性土 : 推定式 25 13

14 3-5 土質定数指針 p29 1) 土質定数一覧検討内容検討項目必要諸数値ボイリング γ γ γw 地下水位掘削底面の安定ヒービング γ C 盤ぶくれ γ γw 被圧水頭土圧 γ γ C υ N 値 δ 土留め壁の設計水圧 γw 地下水位間隙水圧水平地盤反力係数 Eo N 値 C 施工法検討補助工法補助工法の種類による γ : 土の湿潤単位体積重量 (kn/m 3 ) γ : 土の水中単位体積重量 (kn/m 3 ) γw : 水の単位体積重量 (kn/m 3 ) C : 土の粘着力 (kn/m 2 ) δ: 壁面摩擦角 ( ) φ: 土のせん断抵抗角 ( ) Eo: 土の変形係数 (kn/m 2 ) N 値 γ C υ Eo 地下水位が重要土質定数指針 p28~29 2) 土の単位体積重量原地盤の土の単位体積重量は土質試験結果を用いることを原則とするただし十分な資料が得られない場合は下表を参考に設定する土の水中体積重量は湿潤重量から 9.0kN/m 3 を差し引いた値とする水の単位体積重量は 10kN/m 3 とする埋戻し土の単位重量は土圧算定時には 18kN/m 3 を目安としてよい土の湿潤単位体積重量 (kn/m 3 ) 土質密なものゆるいもの礫質土砂質土粘性土本体構造物で設定している場合にはそれを使用する 27 14

15 3-5 土質定数指針 p30 3) 粘着力 (C) せん断抵抗角 (υ ) 本体構造物で設定一般的には以下のように設定しているしている場合には細粒土層 ( 粘土シルト ) : Cのみ考慮 υ=0 それを使用する粗粒土層 ( 砂礫砂質土 ) : C=0 υのみ考慮 υはn 値からの換算式で設定する υ= (15N) ( ただしN>5) Cは以下の方法で設定する三軸圧縮試験 ( 非圧密非排水 ) から求める一軸圧縮強度 quから推定 C=qu/2 N 値から推定 C 6N( 下表の関係式より推定 ) 道路土工 - 擁壁工指針には C=6~10Nとある硬さ非常に柔らかい粘性土の粘着力 C(kN/m 2 ) と N 値の関係柔らかい中位硬い非常に硬い固結した N 値 2 以下 2~4 4~8 8~15 15~30 30 以上粘着力 C 12 以下 12~25 25~50 50~ ~ 以上土質定数指針 p ) 変形係数 (Eo) 一般的に以下の値が用いられている 1 孔内水平載荷試験による測定値 2 供試体の一軸または三軸圧縮試験から求めた値 3 標準貫入試験の N 値より,Eo=2800N(kN/m 2 ) で推定固結シルトでは α Eo=210C(kN/m 2 ) で推定してもよい変形係数 Eo と α 次の試験方法による変形係数 Eo(kN/m2) ボーリング孔内で測定した変形係数 4 供試体の一軸または三軸圧縮試験から求めた変形係数 4 標準貫入試験の N 値より Eo=2,800N で求めた変形係数 1 α 本体構造物で設定している場合にはそれを使用する 29 15

16 3-6 使用材料材料は使用目的に適合した強度品質形状寸法であるとともに市場性を考慮して入手が容易なものを基本とする親杭や鋼矢板などの鋼材はリース材を基本とするリース材一覧表 ( 重仮設業協会四国支部 ) 品名規格保有長さスクラップ長備考鋼矢板軽量鋼矢板 H 形鋼 ( 杭材 ) SP-3 SP-4 SP-5L LSP-1 LSP-2 LSP-3 H-250 H-300 H-350 H-400 6~12 13~16 15~18 2.5~5 2.5~5 2.5~5 6~ 8 8~12 10~18 10~ 大阪 H 形鋼 H ~ 9 7 大阪鋼製山留材覆工板 H-250 H-300 H-350 H-400 鋼製 3~ 7 3~ 7 3~ 7 3~ kg/m 100kg/m 150kg/m 200kg/m 保有事業所 ( 四国内 ) 事業所ジェコス ( 株 ) 四国支店ヒロセ ( 株 ) 四国支店 ( 株 ) エムオーテック四国営業所丸紅建材リース ( 株 ) 四国営業所豊和スチール ( 株 ) 四国支店所在地香川県香川県香川県愛媛県愛媛県使用材料指針 p 寸法 (mm) H 形鋼の標準寸法と断面性能 ( リース材でない ) 断面積 (cm 2 ) 単位重量 (kg/m) 断面二次モーメント (cm 4 ) 断面二次半径 (cm) 断面係数 (cm 3 ) H B t1 t2 Ix Iy ix iy Zx Zy H ,720 1, H ,700 3, H ,200 6, , H ,800 13, , H ,600 22, ,330 1,120 ボルト孔を考慮するため断面性能が低い山留 H 形鋼の標準寸法と断面性能 ( リース加工材 ) 断面二次断面二次断面係数寸法単位 (mm) 断面積モーメント半径 (cm 2 重量 ) (cm 4 ) (cm) (cm 3 ) (kg/m) H B t1 t2 Ix Iy ix iy Zx Zy H , H ,850 2, H ,300 5, , H ,000 12, , H ,000 20, ,950 1,

17 3-6 使用材料指針 p320 寸法 W mm U 形鋼矢板の形状と断面特性寸法質量断面積 h mm t mm 1 枚当り kg/m 壁幅 1m 当り kg/m 2 1 枚当り cm 2 壁幅 1m 当り cm 2 /m 断面二次モーメント 1 枚当り cm 4 壁幅 1m 当り cm 4 /m 1 枚当り cm 3 断面係数壁幅 1m 当り cm 3 /m Ⅱ 型 ,240 8, Ⅲ 型 ,220 16, , ,320 17, ,340 Ⅳ 型 ,670 38, ,270 ⅤL 型 ,960 63, , 許容応力度指針 p47 許容応力度は構造物の重要度荷重条件設置期間交通条件などによって適正な値を決定する一般的には道路橋示方書等に規定されている常時の許容応力度を1.5 倍した値を標準値としている鋼材の許容応力度 ( その1) (N/mm 2 ) 種類 SS400 SM490 軸方向引張 ( 純断面 ) /r 18 : 210 /r 16 : 280 軸方向圧縮 ( 総断面 ) 軸方向引張 r: 断面二次半径 ( mm) 純断面 : 欠損部を考慮総断面 : 欠損部を考慮しない 18< /r 92 : ( /r-18) 1.5 1,200,000 92< /r : ,700+( /r) : 部材の座掘長さ ( mm) 軸方向圧縮軸方向圧縮 : 中間杭 σ a r: 断面二次半径 (mm) 16< /r 79 : ( /r-16) 1.5 1,200,000 79< /r : ,000+( /r) : 部材の座掘長さ (mm) H ( 形鋼 SS400) 3.0mの場合 3000mm r 7.55cm 75.5mm( 弱軸 ) /r 3000/ 許容軸方向圧縮応力度 :σ a ( ) N/mm 33 17

18 3-7 許容応力度指針 p47 曲げ種類 SS400 SM490 引張縁 ( 総断面 ) 圧縮縁 ( 総断面 ) せん断 ( 総断面 ) /b 4.5 : : フランジの固定間距離 (mm) b: フランジ幅 (mm) 鋼材の許容応力度 ( その 2) < /b 30 : ( /b-4.5) 1.5 /b 4.0 : : フランジの固定間距離 (mm) b: フランジ幅 (mm) < /b 30 : ( /b-4.0) 支圧工場溶接部は母材と同じ値を用い現場溶接部は施工条件を考慮して 80% とする (N/mm 2 ) 純断面 : 欠損部を考慮総断面 : 欠損部を考慮しない曲げ圧縮曲げ引張せん断曲げ : 軸力を受けない腹起し ( 標準部 ) せん断 : 曲げを受ける鋼材全般 H ( 山留材 SS400) 4.0mの場合 4000mm b 300mm /b 4000/ 許容曲げ圧縮応力度 :σ a 2 σ a ( ) N/mm 許容せん断応力度 :τ a 2 τ a 120N/mm 許容応力度指針 p48 鋼矢板の許容応力度 (N/mm 2 ) 母材部溶接部突良合好せでなの溶溶施接接工条溶す件接み肉現場建込み溶接 SY295 SY390 軽量鋼矢板曲げ引張曲げ圧縮突合せ溶接溶す接み肉引張圧縮せん断引張圧縮せん断一般的な鋼矢板 (SY295) の場合許容応力度 σ a=270n/mm

19 3-7 許容応力度指針 p50~51 軸方向圧縮力と曲げモーメントを同時に受ける部材は下式により安定の照査を行う式 1 σ c σ caz σ bcy σ bcz 1 σ c σ c σ bagy1- σ bao1- σ eay σ eaz σ bcy σ bcz 式 2 σ c σ ca σ c σ c 1-1- σ eay σ eaz σ c : 照査する断面に作用する軸方向力による圧縮応力度 (N/mm 2 ) σ bcy σ bcz: それぞれ強軸および弱軸まわりに作用する曲げモーメントによる曲げ圧縮応力度 (N/mm 2 ) σ caz : 弱軸まわりの許容軸方向圧縮応力度 (N/mm 2 ) ただし b 13.1t とする σ bagy: 局部座屈を考慮しない強軸まわりの許容曲げ圧縮応力度 (N/mm 2 ) ただし 2Ac Aw とする Ac: 圧縮フランジの総断面積 (cm 2 ) Aw: ウェブの総断面積 (cm 2 ) σ bao : 局部座屈を考慮しない許容曲げ圧縮応力度の上限値で 210N/mm 2 とする軸力 σ ca : 圧縮応力を受ける自由突出板の局部座屈に対する許容応力度で 2 210N/mm とするただし b' 13.1t' とする 2 σ eay σ eaz: それぞれ強軸および弱軸まわりのオイラー座屈応力度 (N/mm ) 2 σ eay 1,200,000/( /ry) 2 σ eaz 1,200,000/( /rz) : 材料両端の支点条件より定まる有効座屈長 (mm) で強軸および弱軸でそれぞれ考慮する ry rz : それぞれ強軸および弱軸まわりの断面二次半径 (mm) b t : 右図参照軸方向圧縮力と曲げを同時に受ける部材腹起し ( 妻部や端部 ) 切ばり曲げ軸力断面の有効率指針 p U 型鋼矢板壁は継手が壁体の中心にあるため壁全体と鋼矢板 1 枚あたりの中立軸が一致しないこの継手状態では力が作用すれば継手にずれが生じ隣り合った鋼矢板が一体とならず壁状に連続していても十分な剛度や強度を発揮できないことが考えられるこのため継手が滑らないとした時の状態を 100% とした係数を乗じる断面二次モーメント断面係数連結したときの中立軸計算種別根入れ長の計算 (β) 断面力変位の計算およびこれに用いる β の計算応力度の計算 1 枚のときの中立軸断面性能の有効率親杭横矢板壁 :100% 鋼矢板壁 :100% 親杭横矢板壁 :100% 鋼矢板壁 :45% 親杭横矢板壁 :100% 鋼矢板壁 :60% ただし鋼矢板継手部の掘削面側を鋼矢板頭部から 50cm 程度溶接したりコンクリートで鋼矢板頭部から 30cm 程度の深さまで連結して固定したもの等については全断面有効の 80% まで上げることができる 37 19

20 3-9 全体安定の検討指針 p54 1) 外的安定性の検討斜面上に設置する場合など土留め工を含む全体の安定性を検討する検討は道路土工 - 切土工斜面安定工指針に準じて円弧すべり法などで行う全体安定の検討指針 p56~57 2) 偏土圧が作用する土留め偏土圧が作用する土留め工では荷重状態や抵抗の違いから非対称な挙動となる背面に盛土背面に河川地層の変化偏土圧の影響が大きい場合には偏土圧を考慮した設計を行う 1 はりバネモデルによる両側土留め壁の一体解析 2 有限要素法 (FEM) を用いた解析 3 対面壁の影響を考慮した土留め弾塑性法による解析 4 上載荷重のみ考慮した土留め弾塑性法による解析 Pp 確認する土圧状態 Pp>Pa Pa Pa: 荷重が大きい方の壁面に作用する主働土圧 Pp: 荷重が小さい方の壁面に作用する受動土圧 39 20

3-10 掘削底面の安定指針 p77 砂質土掘削底面の破壊現象 ( その 1) 地盤の状態と対策工法現象ボイリング地下水位の高い場合あるいは土留め付近に河川海など地下水の供給源がある砂質土の場合砂質土砂礫遮水性の土留め壁を用いた場合水位差により上向きの浸透流が生じるこの浸透圧が土の有効重量を超えると沸騰したように沸き上がり

3-10 掘削底面の安定指針 p77 粘性土掘削底面の破壊現象 ( その 2) 地盤の状態現象ヒービング掘削底面付近に柔らかい粘性土がある場合主として沖積粘性土地盤で含水比の高い粘性土が厚く体積する場合土留め背面の土の重量や土留めに近接した地表面の上載荷重などにより掘削底面の隆起土留め壁のはらみ周辺地盤の沈下が生じ

21 3-10 掘削底面の安定指針 p77 砂質土掘削底面の破壊現象 ( その 1) 地盤の状態と対策工法現象ボイリング地下水位の高い場合あるいは土留め付近に河川海など地下水の供給源がある砂質土の場合砂質土砂礫遮水性の土留め壁を用いた場合水位差により上向きの浸透流が生じるこの浸透圧が土の有効重量を超えると沸騰したように沸き上がり掘削底面の土がせん断抵抗を失い急激に土留めの安定性が損なわれるパイピングボイリングや盤ぶくれと同じ地盤で水みちができやすい状態がある場合人工的な水みちとしては上図に示すものなどがある地盤の弱い箇所の細かい土粒子が浸透流により洗い流され地中に水みちが形成されそれが荒い粒子をも流し出し水みちが拡大する最終的にはボイリング状の破壊に至る掘削底面の安定指針 p77 粘性土掘削底面の破壊現象 ( その 2) 地盤の状態現象ヒービング掘削底面付近に柔らかい粘性土がある場合主として沖積粘性土地盤で含水比の高い粘性土が厚く体積する場合土留め背面の土の重量や土留めに近接した地表面の上載荷重などにより掘削底面の隆起土留め壁のはらみ周辺地盤の沈下が生じ最終的には土留めの崩壊に至る粘性土盤ぶくれ掘削底面付近が難透水層水圧の高い透水層の順で構成されている場合難透水層には粘性土だけでなく細粒分の多い砂質土も含まれる難透水層のため上向きの浸透流は生じないが難透水層下面に上向きの水圧が作用しこれが上方の土の重さ以上となる場合には掘削底面が浮き上がり最終的には難透水層が突き破られボイリング状の破壊に至る 41 21

22 3-10 掘削底面の安定水位ボイリングパイピングボイリングパイピングパイピング水位透水層 ( 砂や砂礫 ) 浸透流ヒービング沈下ボーリング調査孔透水層 ( 砂や砂礫 ) 浸透流盤ぶくれ壁のはらみヒービング隆起粘性土水位透水層 ( 砂砂礫 ) 盤ぶくれボイリング現象水位透水層 ( 砂砂礫 ) 土の移動難透水層 ( 粘性土 ) 被圧滞水層 ( 砂砂礫 ) 被圧水圧難透水層 ( 粘性土 ) 被圧滞水層 ( 砂砂礫 ) 掘削底面の安定指針 p78~81 1) ボイリングの検討対策土留め壁の根入れ長を長くする地下水位低下工法薬液注入工法 w Fs= u Fs : ボイリングに対する安全率 (Fs 1.2) w : 土の有効重量 (kn/m 2 ) W=γ d u : 土留め壁先端位置に作用する平均過剰間隙水圧 (kn/m 2 ) γ : 土の水中単位体積重量 (kn/m 3 ) 土の湿潤単位体積重量から10.0kN/m 3 を差し引くものとするただし海中の場合はγw=10.3kN/m 3 とする d : 土留め壁の根入れ長 (m) γw : 水の単位体積重量 (=10kN/m 3 ) hw : 水位差 (m) 1.57γ u=λ 矢板から 1/2 の重量と間隙水圧の比テルツァギー式に形状補正係数を考慮 w hw 4 γ w hw λ : 土留めの形状に関する補正係数矩形形状土留め :λ=λ1λ2 λ1= (b/ d ) λ2= {(l/b)+0.37} -2 L/B: 土留め平面形状の ( 長辺 / 短辺 ) 円形形状土留め :λ= (d/ d ) D: 円形形状土留めの直径 (m) 43 22

23 3-10 掘削底面の安定指針 p82 2) パイピングの検討対策土留め壁の根入れ長を長くする地下水位低下工法薬液注入工法 h d 2hw h: 背面側の浸透流路長 (m) ただし背面地盤に礫層のような透水性の大きな地層がある場合はその層厚を h から控除する d: 掘削底面からの根入れ長 (m) hw: 水面から掘削底面までの高さ ( 水位差 )(m) 流路長と水頭差の比で判定安全率は掘削底面の安定 3) ヒービングの検討対策土留め壁の根入れ長を長くする地盤改良 ( 深層混合生石灰杭 ) 背面土砂の除去指針 p83~85 1 安定数 Nb の計算 (Nb が 3.14 以下ならヒービングの検討を省略する ) 2 ヒービングの検討 π α Mr x 2 0 c(z)xdθ Fs= = Md x W 2 π ( ただし α < ) 2 最下段の切ばりを中心とし壁体の先端を通過する円弧すべり Nb= γ H <3.14 c Nb: 安定数 γ : 土の湿潤単位体積重量 (kn/m 3 ) H : 掘削深さ (m) c : 掘削底面付近の地盤の粘着力 (kn/m 2 ) c(z) : 深さの関数で現した土の粘着力 (kn/m 2 ) 正規圧密状態にある沖積粘性土の場合粘着力の増加係数はα=2kN/m 2 としてよいが深度方向に求められた一軸圧縮強度等の土質試験値から求めることが望ましい X : 最下段切ばりを中心としたすべり円の任意の半径 (m) ( 掘削幅を最大とする ) W : 掘削底面に作用する背面側 x 範囲の荷重 (kn) W=x(γH+q) q : 地表面での上載荷重 (kn/m 2 ) γ : 土の湿潤単位体積重量 (kn/m 3 ) H : 掘削深さ (m) Fs : 安全率 (Fs 1.2) 45 23

24 3-10 掘削底面の安定指針 p86 4) 盤ぶくれの検討対策土留め壁の根入れ長を長くして被圧滞水層を貫通地下水位低下工法底部地盤改良 ( 薬液注入深層混合 ) Fs= w = γ 1h 1γ 2h2 u γ whw Fs : 盤ぶくれに対する安全率 (Fs 1.1) w : 土かぶり荷重 (kn/m 2 ) u : 被圧水圧 (kn/m 2 ) γ1,γ2: 土の湿潤単位体積重量 (kn/m 3 ) h1,h2 : 地層の厚さ (m) γw : 水の単位体積重量 (kn/m 3 ) hw : 被圧水頭 (m) 被圧水圧と土かぶり荷重の比荷重バランス法掘削底面に薄く残る場合には注意が必要周辺構造物への影響指針 p57~62 1) 影響を与える要因と影響の推定方法要因略図推定方法対策土留め壁の変形に伴う地盤変形地下水位の低下に伴う地盤沈下土留め壁の引抜きに伴う地盤沈下応力開放によるリバウンド 1 過去の実績から推定 (Peck の方法変形土量 = 沈下量 ) 2 すべり面を仮定 3 有限要素法井戸理論や有限要素法により透水層の水位を求めた上で e -logp 曲線による沈下計算や有限要素法による応力浸透流連成解析など Vs=Vp Vs: 地表面の沈下量 Vp: 引抜きによる空隙量大深度掘削や土留め直下に重要な地下埋設物が存在する場合には有限要素法などで推定高剛性鋼材の採用切梁プレロード掘削側の地盤改良による受動抵抗の増大支保工の鉛直間隔縮小高遮水性鋼材の使用不透水層への根入れ背面側の地盤改良による遮水性の向上土留め壁の残置掘削底面の地盤改良による変形の防止 47 24

25 3-11 周辺構造物への影響指針 p58~59 2) 近接程度の判定周辺構造物への影響の検討ではまず近接程度の判定を行うその後影響度に応じて対策工を検討する Ⅰ: 地盤変形の影響がない Ⅱ: 地盤変形の影響がある地下水位の影響は広範囲にわたるため注意が必要である近接構造物の管理者が独自に定めた基準等がある場合にはその基準に従って検討する (JR NEXCO など ) 土留め壁のたわみ ( 砂質土地盤 ) 土留め壁の引き抜き土留め壁のたわみ ( 粘性土地盤 ) 影響の最深点からの目安砂質土 : 概ね 60 (45+30/2) 粘性土 :40~45 48 第 2 章自立式土留工の設計 49 25

26 根入れ長掘削深さ 1. 設計条件 1-1 設計の基本自立式土留めとは掘削面側の地盤反力と土留め壁の剛性のみで抵抗する構造である土質や背面荷重の影響を受けやすいため軟弱地盤では十分注意する特に粘性土地盤でヒービングを満足しない場合には採用を控える掘削完了後直ちに均しコンクリートを打設して土留め壁の変形防止対策を行うことが望ましい掘削深さは軟弱地盤で 3m 普通地盤で 4m までとする掘削底面指針 p150 自立式土留め土留め壁 1) 最小根入れ長掘削深さ3m 以深では3m 掘削深さ3m 以浅では掘削深さただし根入れ地盤が非常に硬質な地盤の場合には受動抵抗などを十分検討した上でこれより短くしても良い設計の基本指針 p150~151 2) 最小部材掘削深さ3m 以深の場合親杭横矢板壁 :H 鋼矢板壁:Ⅲ 型掘削深さ3m 以浅では規定しないただし施工性や市場性などを考慮して使用することが望ましい親杭横矢板壁 :H 鋼矢板壁:Ⅱ 型 3) 土留め壁頭部の許容変位量土留め壁頭部の許容変位量は掘削深さの3% を目安とする隣接する既設構造物への影響を制御する必要がある場合には部材断面を大きくするだけでなく構造形式の変更も含めて検討する 4) 頭部連結材局部的な荷重の作用に備えて溝型鋼などの連結材を取り付けることが望ましい背面地盤上に一般交通や建設用重機がある場合には必ず設けるものとする 51 26

27 根入れ長 L 掘削深 H ho ho H H H H 1-2 土圧水圧指針 p151~152 土圧と水圧は掘削底面より上に作用させる主働土圧はランキンレザール式水圧は静水圧とする Pa=Ka(Σ γh+q)-2c Ka 2 υ Ka=tan 45-2 粘性土地盤では以下を下限値とする Pamin=0.3γ h 粘性土では粘着力の効果から土圧が作用しない場合がある実際には施工による地盤の乱れや降雤等により土圧が作用するものとし 0.3γ h を最小値とする自立式土留めに作用する土圧水圧親杭横矢板壁鋼矢板壁親杭横矢板 q q Cの効果 Pa : 自立式土留めに作用する土圧 (kn/m 2 ) Ka : 主働土圧係数 Σγh: 着目点における地盤の有効土被り圧 (kn/m 2 ) γ : 各層の土の単位重量 (kn/m 3 ) 地下水位以下では水中重量 h : 着目点までの各層の層厚 (m) q : 地表面での上載荷重 (kn/m 2 ) c : 土の粘着力 (kn/m 2 ) φ : 土のせん断抵抗角 ( 度 ) 粘性土地盤の主働側圧 C の効果鋼矢板壁 P P 設計計算指針 p 設計方法自立壁の挙動に近い弾性床上の半無限長の杭として設計する掘削面側の地盤には地盤バネを一様に分布させる弾性床上の半無限長の杭弾性法は土留め壁の根入れ部が地盤バネで支持された弾性床上の梁として解析する方法である土留め壁 EI 主働土圧 Pa 半無限長の杭は一定以上の長さを有した杭で無限にあるものと想定して計算する一方杭長が短い場合は有限長の杭という道路橋示方書の判定式は以下のとおり有限長 :1<βL<3 半無限長 :3 βl バネ k 53 27

28 2.5/β 掘削深 H 根入れ長 L ho 掘削深 H 2-2 根入れ長の計算指針 p153 根入れ長は 1 最小根入れ長 2 掘削底面の安定から決定される根入れ長 3 下式により求められる根入れ長のうち最大のものとする 1 最小根入れ長掘削深さ 3m 以深では 3m 掘削深さ 3m 以浅では掘削深さ 2 掘削底面の安定ボイリングパイピングヒービング盤ぶくれに対する安全性を確保する 3 半無限長と見なせる根入れ長 2.5 L= β K 4 HB β = 4EI 根入れ長 (L) と杭の特性値 (β ) の計算式には掘削深 (H) や土圧 (P) に関する数値がない根入れ長は地盤と材料で決まる (β は概ね 0.3~0.8) 土留め壁バネ L : 根入れ長 (m) β : 杭の特性値 (m -1 ) K H : 水平方向地盤反力係数 (kn/m 3 ) 通常 1/β の範囲の平均値とする B : 土留め壁の幅 (m) 親杭の場合は杭幅鋼矢板の場合は単位幅 E : 土留め壁のヤング係数 (kn/m 2 ) I : 土留め壁断面二次モーメント (m 4 ) 親杭の場合は 1 本鋼矢板の場合は単位幅主働土圧 P 根入れ長の計算指針 p 水平方向地盤反力係数 (K H ) BH KH=η KHO KHO= α Eo 0.3-3/4 K H : 水平方向地盤反力係数 (kn/m 3 ) η : 壁体に関わる係数連続した壁体 :η=1 親杭横矢板 :η=bo/bf ただしη 4 Bo: 親杭中心間隔 (m) Bf: 親杭フランジ幅 (m) K HO : 直径 30cmの剛体円板による平板載荷試験の値に相当する水平方向地盤反力係数 (kn/m 3 ) B H : 換算載荷幅 (m)(=10m) Eo : 地盤の変形係数 (kn/m 2 ) 半無限長と見なせる長さは 3/β 以上 ( 道示 Ⅳ) といわれているしかしながら自立式土留めの根入れ長は以下の理由により 2.5/β とする a) 半無限長の杭とした場合と比べ杭等変位や曲げモーメントの差が数 % である b) 根入れ長を長くした場合引き抜きによる周辺地盤への影響が大きくなる 2.5/β とは概ねたわみ角がゼロ ( 傾かずに鉛直を保つ ) となる深さである ( 右図参照 ) 鉛直バネ頭部の変位 P 土留め壁たわみ角ゼロ 55 28

29 根入れ長 L ho 掘削深 H 根入れ長 (2.5/β ) 2-2 根入れ長の計算根入れ長のポイント 2.5/β 地盤の N 値鋼矢板型式の関係を以下に示す β 値 Ⅳ:0.32 Ⅲ:0.40 Ⅱ:0.47 β 値 Ⅳ:0.46 Ⅲ:0.56 Ⅱ:0.66 Ⅳ 型 Ⅲ 型 N 値 N 値と根入れ長の関係 Ⅱ 型 β 値 Ⅳ:0.54 Ⅲ:0.67 Ⅱ:0.79 Ⅱ 型 Ⅲ 型 Ⅳ 型根入れ長が長くなるケース地盤の N 値が小さい土留め壁の剛性が大きい (Ⅱ 型よりも Ⅳ 型が長い ) 断面の計算指針 p154 断面の計算では最大曲げモーメント発生時の曲げ応力度が許容値以下であるかを照査する 1 最大曲げモーメントの算出 P M= 2β β ho 1exp - tan 1 1 2β ho 土留め壁主働土圧 P 2 最大曲げモーメントの発生する位置 ( 掘削面から ) 1-1 Lm= tan β 3 応力度の照査 M σ = Z 1 1 2β ho β ( 杭の特性値 ) を再度算出断面二次モーメント :I に掛かる継手効率 a 根入れ長計算時 a=100% 断面計算時 a= 45% よって断面計算時に β を再算出するバネ M: 土留め壁に作用する最大曲げモーメント (N mm) Lm: 最大曲げモーメントの発生する位置 (mm) σ: 壁体の曲げ応力度 (N/mm 2 ) P: 側圧の合力 (N) 親杭の場合は親杭間隔鋼矢板の場合は単位幅の値 ho: 掘削底面から合力の作用位置までの高さ (mm) β: 杭の特性値 (mm -1 ) Z: 断面係数 (mm 3 ) ( 継手効率考慮 ) 57 29

30 根入れ長 L ho 掘削深 H 2-4 変位の計算指針 p154~155 変位の計算では土留め壁頭部の最大変位量が許容変位量以下であるかを照査する ( 掘削深 H 3%) 変位量 (δ) δ=δ1+δ2+δ3 δ : 土留め壁頭部の変位量 (m) δ1: 掘削底面での変位量 (m) δ2: 掘削底面でのたわみ角による変位量 (m) δ3: 掘削底面以上の片持ばりのたわみ (m) (1+β ho) δ 1= P 3 2EIβ (1+2β ho) δ 2= PH 2 2EIβ 4 p H δ 3= 2 ' 30EI 6Σ M p 2'= 2 H 断面計算時の β と同じ変位曲線掘削底面バネ三角形換算 β : 杭の特性値 (m -1 ) Ho : 掘削底面から合力の作用位置までの高さ (m) P : 側圧の合力 (kn) E : 土留め壁のヤング係数 (kn/m 2 ) I : 土留め壁の断面二次モーメント (m 4 )( 継手効率考慮 ) H : 掘削深さ (m) p 2 : モーメントを等価とする三角形分布荷重の掘削底面での荷重強度 (kn/m) ΣM: 側圧による掘削底面回りのモーメント (kn m) δ3 δ δ2 δ1 M p 2 P 土留め板の設計指針 p 土留め板の設計は断面計算により応力度が許容値以下であるかを照査する板厚は最終掘削深さの状態で決定した厚さを全断面に適用する最小板厚は 30mm とする 1 板厚の計算 6M t= bσ a 2せん断応力度の照査 Q τ = τ a bt L1 L2 t : 土留め板の板厚 (mm) M : 土留め板の作用モーメント (wl 22 /8)(N mm) w : 土圧強度 (N/mm 2 ) L2 : 土留め板の計算スパンで親杭のフランジ間距離 (mm) b : 土留め板の深さ方向単位幅 (1,000mm) σa: 土留め板の許容曲げ応力度 (N/mm 2 ) τ : せん断応力度 (N/mm 2 ) Q : 作用せん断力 (wl 2 /2)(N) τa: 土留め板の許容せん断応力度 (N/mm 2 ) L1: 板厚以上かつ 40mm 以上 t 59 30

31 2-6 自立式土留め工の設計のポイント軟弱地盤で背面に重要構造物がある場合構造物に許容できる沈下量や変位量を明確にし土留め壁の変位がどの程度影響するのか検討するそして自立式土留め工の適用についても検討し適用できなければ切ばり式で設計する鋼矢板壁では鋼矢板の引抜きによる周辺構造物への沈下影響が懸念されるため残置を含めた検討が必要となる残置の時はワイドやハット型の採用も検討する超軟弱地盤では根入れ長の長尺化と頭部変位が大きいため控える鋼矢板のグレードが大剛性が強い根入れ長が長い根入れ地盤が強固な場合根入れ長が長いことから切ばり式との経済比較が必要である予期せぬ変位を生じさせないよう頭部付近に大きな荷重を載荷させない ( 重量機械やクレーンのアウトリガーなど ) 60 おわりに設計業務における問題点と対応策種類よくある問題点 1 土留め工には多くの種類がある基本的な対応策 1 目的を的確に把握し要求機能を満たす土留め工を選定するこの時適用範囲に注意する設計基準設計条件設計能力施工知識 1 発注者ごとに基準がある 2 基準によって設計方法が異なる 1 使用すべき基準を明確にする 2 各基準に準じて設計できる能力を習得する内容の原点をよく考え理解し応用能力を身につけることが大切である 1 自然条件や社会条件の調査が十分でない 1 調査の重点項目を抽出する 2 地盤条件や周辺環境によっては大きな被害が予想される 1 条件さえ入力すれば答えを得ることができる答えが間違っていても気づかない 2 許容値 OK など絶対値の判定だけでは危険である 1 施工条件を反映した設計となっていない ( 机上の空論 ) 2 不確定要素は施工時の確認事項として設計図に明記する設計には限界があるため必要に応じて計測管理を行う 1 マクロ的な判断を常に行う習慣を身につける ( 力のつり合いだけでなく変形を考える ) 2 条件変化が結果にどの程度影響するか相対的な判断を加えた設計を行う 1 必要最小限の施工の知識を習得する完成形だけでなく施工順序も考慮する常日頃から問題意識を持って施工状況を見る 61 31

32 参考文献本研修資料の作成にあたっては以下の図書を参考にした図書名発行者発行年月道路土工仮設構造物工指針 ( 社 ) 日本道路協会平成 11 年 3 月道路橋示方書同解説 Ⅳ 下部構造編 ( 社 ) 日本道路協会平成 14 年 3 月トンネル標準示方書 [ 開削工法編 ] 同解説 ( 社 ) 土木学会平成 18 年 8 月仮設計画ガイドブック ( 社 ) 全日本建設技術協会平成 13 年 10 月鋼矢板設計から施工まで鋼管杭協会平成 19 年 4 月掘削と土留め- 仮設構造物の設計大成建設 ( 株 ) 平成 21 年 12 月土木施工管理チェックポイント仮設工事吉田洋次郎他平成 11 年 11 月 62 自然を相手にする土木の世界では設計施工を問わず様々な技術的ノウハウを身に付けることが必要ですノウハウは人から学ぶことも大事ですがそれだけではなかなか身に付きません自分で考え自分で活用していくことによりはじめて身に付くものです皆様特に若い技術者の方々が今後より多くのノウハウを蓄積されていくことを期待して止みませんご静聴ありがとうございました 63 32

土留め工の設計サンプルデータ概略出力例 Mix3+2 鉄道標準慣用法と弾塑性法の設計計算例切梁アンカー併用工法のサンプルデータ

土留め工の設計サンプルデータ概略出力例 Mix3+2 鉄道標準慣用法と弾塑性法の設計計算例切梁アンカー併用工法のサンプルデータ土留め工の設計サンプルデータ概略出力例 Mix+ 鉄道標準慣用法と塑法の設計計算例切梁アンカー併用工法のサンプルデータ目次章慣用法. 右壁の設計.. 最終掘削時 ()検討条件 )検討条件 )地盤条件 ()根入れ長の計算 )結果要旨 ()断力の計算 )結果要旨 4 4 )土留め壁の剛の検討 (4)支保工反力の計算 5 8 )結果要旨 )外力表 8 8.. 壁体応力度章塑法 0. 右壁の設計..

平成２２年度 設計技術研修会

平成２２年度　設計技術研修会