JP2017020176A - 橋台の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時における橋台が受ける土圧を小さくすることができ、優れた耐震性が得られるうえ、簡単な補強構造となるので施工にかかるコストの低減を図ることができる。【解決手段】橋台１の背面１ａ側に位置する盛土Ｓのうち、その橋台１の側面１ｂと連続するように形成されている面側に、互いに所定の間隔を保って設けられるとともに、その橋台１の背面１ａと略平行し、かつ、略水平となるように設けられた複数の大径補強アンカー１０と、橋台１の側面１ｂ側に互いに所定の間隔を保って設けられた複数のコンクリートアンカー２０と、複数の大径補強アンカー１０及び複数のコンクリートアンカー２０を一体的に接続する連結壁３０とからなる構成の橋台の補強構造を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、背面部が盛土に形成されている道路や鉄道の橋台に係り、特に、その橋台の耐震性を高めるための補強構造、及びその補強方法に関する。

背面部が盛土に形成されている道路用の橋台や鉄道用の橋台は、地震発生時に、橋台の背面側に位置する盛土の土圧、すなわち、背面盛土の土圧が増加して躯体を損傷させたり、変位を生じさせたりして、盛土に沈下や崩落を生じさせたり、あるいは桁の落橋を生じさせたりするおそれがある。このため、このような被害を未然に抑制するための補強技術が種々提案されている。例えば、特許文献１に係る補強技術は、橋台の側面に補強ブロックを設けるとともに、背面盛土に地山補強材を埋設するようにしている。

特開２０１１−２４７０５９号公報

上述のように、橋台の耐震性を高めるための補強のためには、特許文献１に示されるような技術が提案されているが、列車等の車両の走行安全性を高めるための技術には上限はなく、このため、より耐震性を高めるような補強構造を備えた橋台が求められ、また、より耐震性に優れた橋台を低コストに実施できる橋台の補強方法が求められている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、低コストで耐震性に優れた橋台の補強構造及びその補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る橋台の補強構造は、橋台の背面側に位置する盛土のうち、その橋台の側面と連続するように形成されている側壁面に、互いに所定の間隔を保って設けられるとともに、その橋台の背面と略平行し、かつ略水平となるように設けられた複数の地山補強材と、前記橋台の側面側に互いに所定の間隔を保って設けられた複数のアンカー部材と、前記盛土の側壁面及び前記橋台の側面を覆うように設けられ、前記複数の地山補強材及び前記複数のアンカー部材を一体的に接続する連結壁と、を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る橋台の補強方法は、橋台の背面側に位置する盛土のうち、その橋台の側面と連続する盛土をその橋台の側面と略等しい側壁面となるように形成する工程と、前記盛土の側壁面に、互いに所定の間隔を保って設けるとともに、その橋台の背面と略平行し、かつ、略水平となるように複数の地山補強材を設ける工程と、前記橋台の側面に互いに所定の間隔を保って複数のアンカー部材を設ける工程と、前記盛土の側壁面及び前記橋台の側面を覆うとともに、前記複数の地山補強材及び前記複数のアンカー部材を一体的に接続する連結壁を設ける工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、その橋台の背面側の地山補強材を有する盛土が連結壁を介して橋台の側面に固定されることにより、橋台と連結壁に対応した部分の盛土とが一体化される。そして、複数の地山補強材の軸方向が橋台の背面に対して略平行に配置されているので、橋台の背面側の盛土が地震時に橋台の背面に直交する方向に動くのを抑制することができる。
そのため、地震発生時に橋台の背面に加わる盛土の土圧を小さく抑えることができ、橋台の耐震性能を向上させることができる。したがって、橋台の躯体の損傷を防止することができ、また地震発生時の盛土の沈下や崩落を阻止することができる。
また、従来のように盛土上から地中深く杭を打設する場合に比べて施工が簡単であり、施工にかかるコストを低減することができる。

また、本発明に係る橋台の補強構造は、前記地山補強材は、ラディッシュアンカー工法によって形成され、前記連結壁は、コンクリート打設により形成されていることが好ましい。

また、本発明に係る橋台の補強方法は、前記地山補強材は、ラディッシュアンカー工法によって形成され、前記連結壁は、コンクリート打設により形成されることが好ましい。

本発明では、汎用の機器や技術を利用して容易に施工することができるので、安価にかつ短期間に実現することができる。

本発明の橋台の補強構造及び補強方法によれば、地震時における橋台が受ける土圧を小さくすることができ、優れた耐震性が得られる。
また、本発明によれば、簡単な補強構造となるので、施工にかかるコストの低減を図ることができる。

本発明の実施の形態による橋台の補強構造の構成を示す斜視図である。 図１に示す橋台の補強構造の平面図である。 図１に示す橋台の補強構造の側面図である。 図３に示すＸ−Ｘ線断面図であって、橋台を橋桁側から見た正面図である。 橋台の補強構造の施工方法を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、橋台の補強構造の施工工程を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図６（ｃ）に続く橋台の補強構造の施工工程を示す図である。

以下、本発明による橋台の補強構造及び補強方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１〜図４は、本実施の形態による橋台の補強構造を鉄道用の橋Ｂに適用した例が示されていて、図１はその斜視図、図２はその平面図、図３はその側面図、図４は図３のＸ−Ｘ線断面図である。

この橋Ｂは、橋桁Ｇと盛土Ｓとの境界に位置する箇所に橋台１を有している。そして、橋桁Ｇ及び盛土Ｓ上には、枕木Ｗを介して一対のレールＲからなる軌道Ｔが敷設されている。なお、盛土Ｓは、橋台１を橋桁Ｇ側から見たときに橋台１の背面１ａ側に位置している。
ここで、橋Ｂの延在方向、すなわち橋台１の背面１ａに直交する方向を橋軸方向Ｘという。

橋台１は、鉄筋コンクリート製により構築されており、地盤に打設された図示しない杭上にその杭と一体的に設けられている。つまり、橋台１は、橋桁Ｇ及び盛土Ｓ間に位置していて、橋桁Ｇを下方から支持するとともに、橋台１の背面１ａからの土圧に対して橋台１の壁体及び基礎により抵抗する形式の杭土圧橋台に形成されている。そして、この橋台１は、盛土に施工される複数の大径補強アンカー１０（地山補強材）と、橋台１の側面１ｂに打設される複数のコンクリートアンカー２０（アンカー部材）と、これら大径補強アンカー１０およびコンクリートアンカー２０の頭部（突出端１０ａ、２０ａ）を一体的に接続する連結壁３０と、により補強されている。

大径補強アンカー１０は、橋台１の背面１ａ側に位置する盛土Ｓのうち、その橋台１の左右両側のそれぞれの側面１ｂと連続するように形成されている除去面Ｓａ（側壁面）に、つまり橋台１の鉛直面状の側面１ｂと略同一面上となる鉛直面状の盛土Ｓに対して、互いに所定の間隔を保って周知のラディッシュアンカー工法により上下方向Ｙおよび横方向（橋軸方向Ｘ）の各方向に沿って複数本が設けられている。図１〜図３において大径補強アンカー１０は、上下方向に４列、横方向に４列で配列されている。

ラディッシュアンカー工法により盛土Ｓ中に設けられる大径補強アンカー１０は、ソイルセメント径に対応した撹拌ヘッド（図示せず）を橋台１の背面１ａと略平行、かつ略水平となるようにして掘削し、その所定長さで所定径を有する掘削孔の軸心部にセメントミルクで覆われた引張芯材（図示せず）を設けるとともに、その引張芯材の周囲をセメントと掘削土とを撹拌しつつ固化させたソイルセメントからなる柱状改良部を構成することにより形成される。

なお、大径補強アンカー１０は、引張芯材の突出端１０ａが盛土Ｓの除去面Ｓａから突出するように設けられている。大径補強アンカー１０の設置本数および形状は、盛土Ｓの性状によって適宜決められるが、通常、ソイルセメント部分の長さが４〜５ｍで、その外径寸法が１５０〜４００ｍｍとされる。

コンクリートアンカー２０は、周知のアンカーボルトからなり、橋台１の側面１ｂ側に互いに所定の間隔を保って複数本設けられている。これらコンクリートアンカー２０は、橋台１の側面１ｂにコンクリートアンカー２０の径より少し大きい径の所定深さの孔がドリルにより開けられる。そして、その孔に接着材を介在させて挿入して形成される。これらコンクリートアンカー２０の打設にあたっては、突出端２０ａが橋台１の側面１ｂから突出するように設けられる。なお、複数のコンクリートアンカー２０の設置間隔やアンカー径は、後述する連結壁３０との結合強さ等によって適宜決められる。

連結壁３０は、鉄筋コンクリート製からなり、盛土Ｓの除去面Ｓａおよび橋台１の側面１ｂを覆うようにして型枠を用いて打設され、複数の大径補強アンカー１０及び複数のコンクリートアンカー２０を埋設して一体的に接続している。例えば、連結壁３０は、大径補強アンカー１０の図示しない引張芯材と橋台１の側面１ｂから露出しているコンクリートアンカー２０とを連結するように配筋し、コンクリート打設用の型枠が組み立てられた後、コンクリートを打設して形成される。

次に、図５乃至図７を用いて橋台１の補強方法を説明する。これら図面のうち、図５は、補強施工の途中を示している。以下、工程順に説明する。
なお、図６（ａ）に示すように、本補強構造を施工する前の盛土Ｓは、軌道Ｔの幅方向の両側に法面Ｓ１を有する傾斜部Ｓｂが設けられている（図５参照）。

（盛土の傾斜部を除去する工程）
図６（ａ）に示すように、施工前の盛土Ｓのうち軌道Ｔを挟んだ両側に位置する傾斜部Ｓｂを、橋台１から橋軸方向Ｘの所定長さに亘って重機を用いて取り除く（図６（ｂ）参照）。除去後の盛土Ｓの除去面Ｓａは、橋台１の側面１ｂに対して略同一平面の鉛直面となるように形成される。
なお、除去面Ｓａには、図６（ｂ）に示すように、その表面を保護するために例えば数ｃｍの厚さで吹付けコンクリート４０を吹き付け、除去面Ｓａの崩落を防止する土留めの機能をもたせておく。

傾斜部Ｓｂの除去範囲（橋台１の背面１ａの位置から橋軸方向Ｘの距離）は、連結壁３０（図７（ｂ）参照）を設置する距離に相当し、橋台１と盛土Ｓとが一体的に設けられるように決められる。より具体的には、地震時の震動によって橋軸方向Ｘへの盛土Ｓの移動によって受ける橋台１の土圧を所定値よりも小さくなるように、大径補強アンカー１０の強度（本数、配置、打設長さ等）、連結壁３０の距離（橋軸方向Ｘの長さ）に応じて設定される。
また、盛土Ｓの傾斜部Ｓｂの除去にあっては、図５に示されるように、段階的に実施される。すなわち、橋軸方向Ｘの所定のスパン毎に、傾斜部Ｓｂの除去工程と、後述する大径補強アンカー１０の施工や連結壁３０の造築の工程とが行われる。

（大径補強アンカーを打設する工程）
次に、図６（ｃ）に示すように、傾斜部Ｓｂが除去され吹付けコンクリート４０が施された除去面Ｓａには、上述したラディッシュアンカー工法により複数本の大径補強アンカー１０が施工される。すなわち、盛土Ｓ中には、所定長さで所定径を有する軸心部にセメントミルクで覆われた引張芯材を有する大径補強アンカー１０が複数本設けられ、そして、それぞれの大径補強アンカー１０は、互いに所定の間隔を保ちながら橋台１の背面１ａと略平行、かつ略水平となるように配置される。

（コンクリートアンカーを打設する工程）
そして、図７（ａ）に示すように、橋台１の側面１ｂには、互いに所定の間隔を保って複数のコンクリートアンカー２０が打設される。すなわち、コンクリートアンカー２０は、橋台１の側面１ｂにコンクリートアンカー２０の径より少し大きい径の所定深さの孔がドリルにより開けられ、そして、その孔に接着材を介在させてアンカーを挿入して形成される。これらコンクリートアンカー２０は、突出端２０ａの一部が橋台１の側面１ｂから露出するように打設されている。

（連結壁を設ける工程）
その後、図７（ｂ）に示すように、予め組み立てておいた型枠（図示省略）にコンクリートを打設し、複数の大径補強アンカー１０及び複数のコンクリートアンカー２０を一体的に接続するようにして連結壁３０を構築する。すなわち、この連結壁３０は、大径補強アンカー１０の図示しない引張芯材（突出端１０ａ）と、橋台１の側面１ｂから露出しているコンクリートアンカー２０の突出端２０ａと、を連結するように配筋し、型枠を組み立てた後、コンクリートが打設され補強構造が構築される。

このように、本実施の形態では、橋台１の背面１ａ側の大径補強アンカー１０を有する盛土Ｓの傾斜部Ｓｂが連結壁３０を介して橋台１の側面１ｂに固定されることにより、橋台１と連結壁３０に対応した部分の盛土Ｓとが一体化される。そして、複数の大径補強アンカー１０の軸方向が橋台１の背面１ａに対して略平行に配置されているので、橋台１の背面１ａ側の盛土Ｓが地震時に橋台１の背面１ａに直交する方向に動くのを抑制することができる。
そのため、地震発生時に橋台１の背面１ａに加わる盛土Ｓの土圧を小さく抑えることができ、橋台１の耐震性能を向上させることができる。したがって、橋台１の躯体の損傷を防止することができ、また地震発生時の盛土Ｓの沈下や崩落を阻止することができる。

また、本実施の形態では、大径補強アンカー１０がラディッシュアンカー工法によって形成されるうえ、連結壁３０が型枠を使用した一般的なコンクリート打設により形成されることから、汎用の機器や技術を利用して容易に施工することができるので、安価にかつ短期間に実現することができる。

以上、本発明による橋台の補強構造及び補強方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の例では、橋Ｂは、軌道Ｔが敷設される鉄道用としたが、自動車等の車両の走行する道路用の橋であってもよい。
また、本実施の形態では単線の軌道Ｔを対象としているが、複線であってもよい。

また、本実施の形態では、盛土Ｓの傾斜部Ｓｂを除去した除去面Ｓａに対して大径補強アンカー１０を打設し、および橋台１の側面１ｂに対してコンクリートアンカー２０を打設してから連結壁３０を打設する手順により施工しているが、この手順に限らない。すなわち、盛土Ｓの除去面Ｓａに対して連結壁３０を施工した後に、大径補強アンカー１０やコンクリートアンカー２０を打設する手順とすることも可能である。この場合にも打設した大径補強アンカー１０やコンクリートアンカー２０の突出端１０ａ、２０ａが連結壁３０に埋め込まれることになることから、盛土Ｓと橋台１とが連結壁３０を介して一体化される。

さらに、本実施の形態では、盛土Ｓの傾斜部Ｓｂを除去した除去面Ｓａが水平面に対して垂直となる鉛直面となっているが、その除去面Ｓａが多少傾斜角度をもった平面であってもかまわない。要は、除去面Ｓａに対して大径補強アンカー１０を略水平方向に打設することが可能で、かつ除去面Ｓａと橋台１の側面１ｂにわたって配置可能な連結壁３０が打設可能であればよいのである。そのため、本実施の形態のように、橋台１の側面１ｂと除去面Ｓａとが、同一面上に一致している必要はなく、連結壁３０の施工が可能であれば双方の表面に多少のずれ（段差）が生じていてもかまわない。

さらにまた、本実施の形態では、大径補強アンカー１０がラディッシュアンカー工法によって施工されているが、他の工法を用いることも可能である。そして、大径補強アンカー１０の構造に関しても本実施の形態のように軸心部にセメントミルクで覆われた引張芯材を有する構造であるものに限定されず、他の構成のアンカーを採用することができる。

また、盛土Ｓの除去面Ｓａに施工される吹付けコンクリートは、例えば盛土Ｓの傾斜部Ｓｂを除去した後の除去面Ｓａが十分に自立可能な場合や、傾斜部Ｓｂの除去直後に時間をおかずに大径補強アンカー１０や連結壁３０を施工することが可能な場合には省略することも可能である。

さらに、例えば、軌道Ｔ両側の盛土Ｓの上面から杭や地盤改良体を打設するといった他の補強手段と組み合わせることも可能である。この場合、橋台１の背面１ａ側に位置する盛土Ｓ全体のさらに強固に一体化を図ることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

Ｂ 橋
Ｓ 盛土
Ｓａ 除去面（側壁面）
Ｓｂ 傾斜部
Ｓ１ 法面
Ｗ 枕木
Ｇ 橋桁
Ｒ レール
Ｔ 軌道
１ 橋台
１ａ 背面
１ｂ 側面
１０ 大径補強アンカー（地山補強材）
１０ａ 突出端
２０ コンクリートアンカー（アンカー部材）
２０ａ 突出端
３０ 連結壁

Claims (4)

1. 橋台の背面側に位置する盛土のうち、その橋台の側面と連続するように形成されている側壁面に、互いに所定の間隔を保って設けられるとともに、その橋台の背面と略平行し、かつ略水平となるように設けられた複数の地山補強材と、
   前記橋台の側面側に互いに所定の間隔を保って設けられた複数のアンカー部材と、
   前記盛土の側壁面及び前記橋台の側面を覆うように設けられ、前記複数の地山補強材及び前記複数のアンカー部材を一体的に接続する連結壁と、
   を備えていることを特徴とする橋台の補強構造。
2. 前記地山補強材は、ラディッシュアンカー工法によって形成され、
   前記連結壁は、コンクリート打設により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の橋台の補強構造。
3. 橋台の背面側に位置する盛土のうち、その橋台の側面と連続する盛土をその橋台の側面と略等しい側壁面となるように形成する工程と、
   前記盛土の側壁面に、互いに所定の間隔を保って設けるとともに、その橋台の背面と略平行し、かつ、略水平となるように複数の地山補強材を設ける工程と、
   前記橋台の側面に互いに所定の間隔を保って複数のアンカー部材を設ける工程と、
   前記盛土の側壁面及び前記橋台の側面を覆うとともに、前記複数の地山補強材及び前記複数のアンカー部材を一体的に接続する連結壁を設ける工程と、
   を有することを特徴とする橋台の補強方法。
4. 前記地山補強材は、ラディッシュアンカー工法によって形成され、
   前記連結壁は、コンクリート打設により形成されることを特徴とする請求項３に記載の橋台の補強方法。

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