JP2000290981A - 地中埋設構造物への土圧の軽減工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルバート１等の地中埋設構造物への土圧軽
減効果が確実に得られ、かつ施工が容易な土圧軽減工法
を提供する。 【解決手段】 基礎地盤ＢＧ上にカルバート１を施工
し、その両側に側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲをカルバート１
の頂板１ａよりも適宜高く盛り立てる。前記頂板１ａの
上には前記谷間の深さｄよりも盛土厚ｔが小さくあるい
は殆ど締め固めない非圧密土層ＧＣを形成する。次にカ
ルバート１の真上の谷間を上から塞ぐように側部盛土地
盤ＧＬ，ＧＲの上面に跨がって鋼板２を敷設する。これ
によって鋼板２と非圧密土層ＧＣとの間に適当な隙間δ
が形成される。次に側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲ及び鋼板２
の上に上部盛土地盤ＧＵを盛り立てる。カルバート１へ
の上部盛土地盤ＧＵの鉛直土圧は鋼板２及び隙間δによ
って絶縁される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水路やガス管等の
用途のために地中に埋設されるカルバート、ヒューム管
あるいは鋼管等の埋設構造物に対する土圧を軽減するた
めの技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水路やガス管等の用途のために道路など
の地中に埋設されるカルバート、ヒューム管あるいは鋼
管等の地中埋設構造物には、その上側の土被り厚さによ
る土圧よりも大きな土圧が作用する。例えば図５におい
て、参照符号１００はカルバート（ボックスカルバー
ト）で、用水路や排水路として道路や堤防等の盛土地盤
中に埋設されるコンクリート製の管渠であり、このカル
バート１００の頂板１００ａに作用する土圧は、その上
の土被り高さ、すなわちカルバート１００の上に盛り立
てられる上部盛土地盤の造成高さが高くなるにしたがっ
て増大するが、特に、前記頂板１００ａに真上から作用
する土圧Ｐａは、その左右の同じ高さに作用する土圧Ｐ
ｂよりもΔＰだけ大きくなる。これをマーストン土圧と
いい、このマーストン土圧ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）は、殆
ど圧密されることのないカルバート１００が地中に存在
することによって、このカルバート１００の真上の盛土
地盤Ｇａの圧密沈下量よりもその左右の盛土地盤Ｇｂの
圧密沈下量が大きくなり、このような不同沈下によって
前記地盤Ｇａ，Ｇｂ間に発生する滑り面での剪断力τに
よるものであると考えられる。

【０００３】カルバート１００の頂板１００ａへの土圧
を軽減するための典型的な従来技術においては、例えば
図６に示すように、前記頂板１００ａ上に発泡スチロー
ル等の圧縮性材料からなる土圧吸収板１０１を敷設して
から、盛土材の盛り立て作業を行うといった方法が採用
されている。これは、発泡スチロール等からなる土圧吸
収板１０１は、その圧縮性によってマーストン土圧ΔＰ
を吸収し、カルバート１００の頂板１００ａに対する土
圧Ｐａを軽減する機能を有するからである。すなわち、
土圧吸収板１０１の真上に盛り立て締め固められる盛土
地盤Ｇａは、土圧吸収板１０１の圧縮変形によって、両
側の盛土地盤Ｇｂの圧密沈下に追随して沈下するので、
前記地盤Ｇａ，Ｇｂ間に顕著な滑り面が形成されず、こ
のため滑り面での剪断力によるマーストン土圧ΔＰを有
効に軽減して、カルバート１００の頂板１００ａにその
上の土被り圧以上の土圧が殆ど作用しないようにするこ
とができる。

【０００４】また図７に示すように、上下水道配管等に
用いられるヒューム管１０２のような断面円形の中空の
埋設構造物の場合は、前記ヒューム管１０２等を発泡ス
チロール等からなる土圧吸収管１０３で包んだ状態と
し、この土圧吸収管１０３の弾性的な圧縮変形によっ
て、上述と同様にマーストン土圧を吸収する作用を得る
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、次のような問題が指摘されるまず、発泡スチロール
等からなる土圧吸収板１０１は敷設時に、風などによっ
て不用意に移動しやすく、このためずれ止金具等による
固定が必要になり、作業が煩雑である。しかも、発泡ス
チロール等からなる土圧吸収板１０１の圧縮性による充
分なマーストン土圧吸収作用を得るには、この土圧吸収
板１０１を充分に厚くする必要があるため、その使用量
が膨大になり、その分、盛土厚が減少してしまう。

【０００６】また、上記従来技術においては、マースト
ン土圧の発生を抑制する効果は得られるが、土圧吸収板
１０１あるいは土圧吸収管１０３は、カルバート１００
あるいはヒューム管１０２等の地中埋設構造物の剛な面
に直に接しているため、その上に盛り立てた盛土を転圧
機で転圧する過程で、前記土圧吸収板１０１あるいは土
圧吸収管１０３がその上側で転圧される盛土地盤Ｇａと
前記剛な面との間で大きな圧縮力を受けて降伏してしま
い、マーストン土圧吸収機能が損なわれる可能性があ
る。また、転圧作業の不備によって盛土地盤が均一に締
め固められず偏土圧が発生したような場合は、所定の高
さまで盛土地盤が盛り立てられても土圧吸収板１０１あ
るいは土圧吸収管１０３が降伏せず、殆ど圧縮変形しな
くなる可能性がある。

【０００７】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、地中埋設
構造物への土圧軽減効果が確実に得られ、かつ施工が容
易な土圧軽減工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するため、本発明に係る地中埋設構造物への土
圧の軽減工法は、地中埋設構造物の両側に側部盛土地盤
を前記地中埋設構造物の頂部よりも適宜高く盛り立て、
前記地中埋設構造物の真上を塞ぐように前記両側の側部
盛土地盤の上面に跨がって土圧支承部材を架設し、前記
側部盛土地盤及び土圧支承部材の上に上部盛土地盤を盛
り立てるものである。またこの場合、土圧支承部材とし
て適当な可撓性を有するものを使用することも有効であ
る。

【０００９】本発明によれば、側部盛土地盤は地中埋設
構造物の頂部よりも適宜高く盛り立てられているので、
地中埋設構造物の両側の側部盛土地盤に跨がって架設さ
れた土圧支承部材は地中埋設構造物の頂部より高い位置
にあり、その上に盛り立てられる上部盛土地盤による圧
密荷重が地中埋設構造物に直接作用しないようになって
いる。すなわち、前記側部盛土地盤及び土圧支承部材の
上に上部盛土地盤を盛り立てて行くことによって、盛り
立て高さの増大と共に前記側部盛土地盤が圧密沈下され
るが、前記土圧支承部材はこの側部盛土地盤の圧密沈下
に伴って前記地中埋設構造物の頂部との間の距離（隙
間）を縮小するように追随沈下するので、前記上部盛土
地盤における地中埋設構造物の真上の地盤とその両側の
地盤の不同沈下が発生しない。

【００１０】土圧支承部材は鉛直方向の圧縮性を有する
必要はなく、すなわち鉛直方向の厚さが厚いものである
必要はなく、所要の強度を有するものであれば薄板状の
もので良い。土圧支承部材が可撓性を有するものである
場合は、その上に盛り立てられる上部盛土地盤による上
載荷重の増大によって、前記土圧支承部材が地中埋設構
造物の上の盛土材との間に存在する隙間を減少させるよ
うに撓み、これによって前記上部盛土地盤のうち、地中
埋設構造物の真上の、前記土圧支承部材に隣接する領域
の地盤の密度がその周囲の地盤の密度よりも小さくな
り、一種のグランドアーチが形成される。前記周囲の地
盤は、その下側の側部盛土地盤の圧密によって前記グラ
ンドアーチの内側の地盤より沈下量が大きくなるが、こ
れによって発生する剪断力によるマーストン土圧は、前
記グランドアーチの内側の小密度領域によって有効に吸
収される。

【００１１】また、土圧支承部材が所定の曲げ荷重で破
壊されるものである場合にも、上部盛土地盤による上載
荷重の増大によって前記土圧支承部材が破壊されると、
その破壊部分の真上にグランドアーチが形成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明をボック
スカルバート（以下、単にカルバートという）１の埋設
施工に適用した第一の実施形態を示すものである。これ
らの図において、カルバート１は断面略長方形又は正方
形のコンクリート製管渠であって、図示の断面と直交す
る方向に延びている。

【００１３】まず図１に示す工程においては、基礎地盤
ＢＧ上の所定の位置に、コンクリートの現場打ちによっ
て、あるいは予め工場で図示の断面形状に成形されたプ
レキャストコンクリート製品を配置し、これを長手方向
に連結して行くことによってカルバート１を施工する。
カルバート１の施工後は、その両側に盛土材を撒き出し
て転圧機により締め固めながら左右の側部盛土地盤Ｇ
Ｌ，ＧＲを造成する。この側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲは、
カルバート１の頂板１ａよりも適宜高く盛り立て、これ
によって前記側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲの間に形成される
谷間、すなわちカルバート１の頂板１ａの上には所要量
の盛土材を撒き出し、前記谷間の深さｄよりも盛土厚ｔ
が小さくあるいは殆ど締め固めない非圧密土層ＧＣを形
成する。

【００１４】次に、カルバート１の真上の谷間（非圧密
土層ＧＣ）を上から塞ぐように，左右の側部盛土地盤Ｇ
Ｌ，ＧＲの上面に跨がって、土圧支承部材としての鋼板
２を敷設する。この鋼板２は適当な曲げ強度及び可撓性
を有するもので、好ましくは幅Ｗ_２が前記谷間の幅、す
なわちカルバート１の横幅Ｗ_１の３倍程度のものを用い
る。上述のように、側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲの上面はカ
ルバート１の頂板１ａよりも高い位置にあり、前記頂板
１ａ上に盛り立てた非圧密土層ＧＣはその盛土厚ｔが谷
間の深さｄよりも小さいので、前記鋼板２と前記非圧密
土層ＧＣとの間には適当な隙間δが形成される。また、
鋼板２は、発泡スチロール等のように風で飛ばされたり
不用意にずれるようなことが起こりにくいため、敷設の
際にずれ止め金具等で固定する必要はない。

【００１５】次に図２に示す工程においては、側部盛土
地盤ＧＬ，ＧＲ及び鋼板２の上に上部盛土地盤ＧＵを盛
り立てる。この上部盛土地盤ＧＵの荷重は側部盛土地盤
ＧＬ，ＧＲに圧密荷重として作用するので、この側部盛
土地盤ＧＬ，ＧＲは圧密沈下されるが、カルバート１の
頂板１ａに対する前記上部盛土地盤ＧＵの荷重は、前記
カルバート１の真上に鋼板２によって形成された隙間δ
によって絶縁される。このため、前記頂板１ａには、そ
の上に盛り立てられた非圧密土層ＧＣによる土被り圧の
みが作用する。また、前記鋼板２は側部盛土地盤ＧＬ，
ＧＲの圧密沈下に伴って前記隙間δを縮小するように追
随沈下するので、前記上部盛土地盤ＧＵにおけるカルバ
ート１の真上の領域とその両側の領域とでの不同沈下を
発生しない。

【００１６】また、上部盛土地盤ＧＵの盛り立て高さが
増大していくと、カルバート１の真上の部分では鋼板２
が前記上部盛土地盤ＧＵの荷重の増大によって隙間δを
減少させるように下方へ撓む。このため、前記上部盛土
地盤ＧＵのうち、鋼板２が撓んだ部分に隣接する領域Ｇ
Ｕ_１の土粒子密度がその周囲の領域ＧＵ２の土粒子密度
よりも小さくなり、その境界に一種のグランドアーチＧ
Ａが形成される。グランドアーチＧＡの周囲の地盤領域
ＧＵ２は、その下側の側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲの圧密沈
下によってグランドアーチＧＡの内側の地盤領域ＧＵ１
より沈下量が大きくなるが、これによって発生する剪断
力によるマーストン土圧は、前記内側の地盤領域ＧＵ１
がその周囲よりも相対的に小密度であることによって有
効に吸収される。

【００１７】更に、先に述べたように鋼板２が側部盛土
地盤ＧＬ，ＧＲの圧密沈下に追随して沈下して行くこと
によって、あるいは前記鋼板２の撓み変形によって隙間
δが消滅すると、この時点でカルバート１の頂板１ａに
は上部盛土地盤ＧＵからの鉛直土圧が作用するが、この
時前記鋼板２は、前記上部盛土地盤ＧＵにおけるカルバ
ート１の真上の地盤領域と、その両側の地盤領域との不
同沈下を防止する剪断抵抗部材として機能するので、マ
ーストン土圧の発生が有効に防止される。しかも前記鋼
板２の撓み変形部分の上側にはグランドアーチＧＡによ
る小密度の領域ＧＵ_１が存在するため、前記上部盛土地
盤ＧＵの土被り高さによる土圧以上にはならない。

【００１８】図３は、本発明を上下水道配管等に用いら
れるヒューム管３の埋設施工に適用した第二の実施形態
を示すものである。ヒューム管３は、断面円形の中空の
コンクリート製の管渠であって、図示の断面と直交する
方向に延びており、その埋設も上述した第一の実施形態
と同様の工程で行われる。

【００１９】すなわちまず基礎地盤ＢＧ上の所定の位置
に、ヒューム管３を配置してこれを長手方向に連結し、
その両側に側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲをヒューム管３の上
端高さよりも適宜高く盛り立て、ヒューム管３の上に所
要量の盛土材の撒き出しによって前記側部盛土地盤Ｇ
Ｌ，ＧＲ間の谷間に非圧密土層ＧＣを形成する。次に、
ヒューム管３の真上の谷間（非圧密土層ＧＣ）を塞ぐよ
うに，左右の側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲの上面に跨がって
鋼板２を敷設し、前記側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲ及び鋼板
２の上に上部盛土地盤ＧＵを盛り立てる。このようにす
ることによって、上部盛土地盤ＧＵによる鉛直土圧はヒ
ューム管３に作用せず、非圧密土層ＧＣによる土被り圧
のみが作用する。また、鋼板２が隙間δを減少させるよ
うに下方へ撓むことによって、前記上部盛土地盤ＧＵに
グランドアーチＧＡが形成される。

【００２０】本発明に係る地中埋設構造物への土圧の軽
減工法において用いられる土圧支承部材は、上部盛土地
盤ＧＵによる圧密荷重をカルバート１やヒューム管３等
の地中埋設構造物に直接作用しないように絶縁し、前記
上部盛土地盤ＧＵにおける地中埋設構造物の真上の領域
とその両側の領域の不同沈下によるマーストン土圧の発
生を防止することにあるので、必ずしも、上述した第一
及び第二の実施形態における鋼板２のような可撓性を有
するものである必要はない。したがって、例えば図４に
示す第三の実施形態のように、土圧支承部材として、側
部盛土地盤ＧＬ，ＧＲ上に多数の木材４をカルバート１
やヒューム管３等の地中埋設構造物の上を横断するよう
に並べて敷き詰めてもよく、あるいはこの木材４に代え
て、コンクリート板（図示省略）を敷設してもよい。

【００２１】この場合、木材４又はコンクリート板が、
適当な荷重によって折損又は破壊されるような、適切な
強度のものを使用すると、上部盛土地盤ＧＵの盛り立て
による荷重が所定の大きさになった時に、前記木材４又
はコンクリート板が折損又は破壊され、前記上部盛土地
盤ＧＵのうち、前記折損又は破壊部分に隣接する領域の
地盤が崩壊するので、前記領域の境界に沿って顕著なグ
ランドアーチを形成することができる。

【００２２】また、上述した各実施形態においては、カ
ルバート１又はヒューム管３等の地中埋設構造物上の、
側部盛土地盤ＧＬ，ＧＲ間の谷間に非圧密土層ＧＣを形
成したが、非圧密土層ＧＣは必ずしも形成する必要はな
い。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る地中埋設構造物への土圧の
軽減工法によれば、地中埋設構造物の上に盛り立てられ
る上部盛土地盤からの鉛直土圧を土圧支承部材が受け、
その下側に形成された隙間によって前記鉛直土圧を確実
に絶縁するので、前記地中埋設構造物への土圧を著しく
軽減することができる。しかも、前記土圧支承部材が側
部盛土地盤の圧密に伴って追随沈下することによって前
記隙間が消滅した後も、この土圧支承部材は地中埋設構
造物の真上の地盤領域とその両側の地盤領域との不同沈
下を防止する剪断抵抗部材として機能するので、マース
トン土圧の発生を有効に防止することができる。

【００２４】更に、前記土圧支承部材としては鋼板や木
材、コンクリート板、ジオテキスタイル、プラスチック
板等を使用することによって、ずれ止め等の必要がない
ため施工を迅速に行うことができ、しかもこの土圧支承
部材は、地中での大きな体積を占めるものではないた
め、その分、盛土厚を充実させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態において、カルバート
を施工しその両側に側部盛土地盤を造成してこの側部盛
土地盤の間に形成される谷間を上から塞ぐように鋼板を
敷設する工程を説明するための断面図である。

【図２】上記実施形態において、鋼板の上に上部盛土地
盤を造成する工程を説明するための断面図である。

【図３】本発明をヒューム管の埋設施工に適用した第二
の実施形態を示す説明するための断面図である。

【図４】土圧支承部材として木材を用いた本発明の第三
の実施形態を説明するための断面斜視図である。

【図５】盛土中に埋設したカルバートにマーストン土圧
が作用している状態を説明するための断面図である。

【図６】カルバートへの鉛直土圧を軽減するための従来
技術を示す断面図である。

【図７】ヒューム管への鉛直土圧を軽減するための従来
技術を示す断面図である。

【符号の説明】

１ カルバート（地中埋設構造物） ２ 鋼板（土圧支承部材） ３ ヒューム管（地中埋設構造物） ４ 木材（土圧支承部材） ＧＬ，ＧＲ 側部盛土地盤 ＧＵ 上部盛土地盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中埋設構造物の両側に側部盛土地盤を
   前記地中埋設構造物の頂部よりも適宜高く盛り立て、 前記地中埋設構造物の真上を塞ぐように前記両側の側部
   盛土地盤の上面に跨がって土圧支承部材を敷設し、 前記側部盛土地盤及び土圧支承部材の上に上部盛土地盤
   を盛り立てることを特徴とする地中埋設構造物への土圧
   の軽減工法。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 土圧支承部材は、適当な可撓性を有するものであること
   を特徴とする地中埋設構造物への土圧の軽減工法。
3. 【請求項３】 請求項１の記載において、 土圧支承部材は、所定の曲げ荷重で破壊されるものであ
   ることを特徴とする地中埋設構造物への土圧の軽減工
   法。