特許 7636762 土留め構造物、土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラムおよびその施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】土留め構造物、土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラムおよびその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/02 20060101AFI20250219BHJP

   E02B 7/02 20060101ALI20250219BHJP

   E02B 3/14 20060101ALI20250219BHJP

【ＦＩ】

E02D29/02 303

E02B7/02 B

E02B3/14 301

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2024182310

(22)【出願日】2024-10-18

【審査請求日】2024-10-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】301076256

【氏名又は名称】株式会社大川構造設計

(74)【代理人】

【識別番号】100185454

【弁理士】

【氏名又は名称】三雲 悟志

(72)【発明者】

【氏名】大川 修

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１４４５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０００３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３８０４０９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０７０９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９５３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－１６８７０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５１６３２６１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２９／０２

Ｅ０２Ｂ ７／０２

Ｅ０２Ｂ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリートからなる前面フランジ、前記前面フランジに対して間隔をあけて対向して配置され、土砂に接する背面フランジ、前記前面フランジと背面フランジの間に配置され、コンクリートからなるウエブ、および前記前面フランジと背面フランジの間においてウエブ以外の位置に形成された空間を含むブロックと、
前記空間に入れられ、コンクリート殻または岩石の少なくとも１つを含む第１無機物と、
前記第１無機物よりも粒径が小さい土砂を含み、第１無機物同士の間を埋める第２無機物と、
を含み、
複数の前記ブロックが前面フランジ同士、背面フランジ同士およびウエブ同士を重ねて積層されており、前記空間に入れられた第１無機物と第２無機物が締め固められ、
最下段にある前記ブロックの下にある基礎および前記基礎の下にある均しコンクリートを含み、前記基礎と均しコンクリートが凹凸によって滑動抵抗力が強化された土留め構造物。

【請求項2】

前記ブロックの積層方向において、ブロックの水平断面が一定である請求項１の土留め構造物。

【請求項3】

前記ブロックにおいて、隣り合うブロックと一体化させるための凹部および凸部を含む請求項１または２の土留め構造物。

【請求項4】

前記ブロックがケミカルコンクリートで構成された請求項１または２の土留め構造物。

【請求項5】

請求項１に記載の前面フランジ、背面フランジ、ウエブの断面積、断面係数、断面二次モーメント、重量および抵抗モーメントを計算する第１計算部、
前記空間の容量から空間に入る第１無機物と第２無機物の全体の重量および抵抗モーメントを計算する第２計算部、
背面土砂、上載荷重、慣性力の少なくとも２つによる重量および転倒モーメントを計算する第３計算部、
外力の作用位置が基礎の中心により近くなるように自動計算する第４計算部、
としてコンピュータを機能させる土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラム。

【請求項6】

均しコンクリートを敷く工程と、
前記均しコンクリートの上に基礎を設置する工程と、
コンクリートからなる前面フランジ、前記前面フランジに対して間隔をあけて対向して配置され、土砂に接する背面フランジ、前記前面フランジと背面フランジの間に配置され、コンクリートからなるウエブ、および前記前面フランジと背面フランジの間においてウエブ以外の位置に形成された空間を含むブロックを準備する工程と、
前記基礎の上に複数の前記ブロックを水平方向に並べて設置する工程と、
前記空間にコンクリート殻および岩石の少なくとも１つを含む第１無機物、および前記第１無機物よりも粒径が小さい土砂を含み、第１無機物同士の間を埋める第２無機物を入れる工程と、
前記第１無機物および第２無機物を締め固める工程と、
を含み、
前記基礎を設置する工程が、基礎と均しコンクリートが凹凸によってはめ合わせる工程を含む土留め構造物の施工方法。

【請求項7】

前記ブロックを積層する工程と、
積層された前記ブロックの空間に第１無機物と第２無機物を入れる工程と、
前記第１無機物および第２無機物を締め固める工程と、
を含み、
前記ブロックの積層方向において、ブロックの水平断面が一定である請求項６の土留め構造物の施工方法。

【請求項8】

前記ブロックにおいて、隣り合うブロックと一体化させるための凹部および凸部を含み、
前記ブロックを配置する時に、凹部と凸部をはめ合わせる工程を含む請求項６または７の土留め構造物の施工方法。

【請求項9】

前記ブロックがケミカルコンクリートで構成された請求項６または７の土留め構造物の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土留め構造物、土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラムおよびその施工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

資源の枯渇に対する対策およびＣＯ₂発生の削減のため、コンクリートの使用量を低減させることが求められている。下記特許文献１は有底型側壁コンクリートセグメントの中に中詰材を充填し、積層している。中詰材はフェロニッケルスラグ、フライアッシュなどを利用している。

【0003】

しかし、特許文献１は補強鉄筋を必要としており、建設工事を容易にすることはできない。中詰材の内容によってはコンクリートの量が多くなるおそれがある。有害物質が中詰材として使用されることも記載されており、有害物質の処理のために工程が増える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２４１４８１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的はコンクリートの使用量を低減させながら簡単な工法で設置が可能な土留め構造物、土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラムおよびその施工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の土留め構造物は、コンクリートからなる前面側のフランジと背面側のフランジと前記フランジを結合するウエブで構成されており、ウエブの両側に空間を含むブロックと、前記空間に入れられ、産業廃棄物のコンクリート殻および現場で発生する玉石等の岩石の少なくとも１つを含む第１無機物（重量比８０％程度）と、前記第１無機物よりも粒径が小さい土砂を含み、第１無機物同士の間を埋める第２無機物（重量比２０％程度）とを含む。複数の前記ブロックが前面側と背面側のフランジの上面と下面および両側に凹凸を設けて重ねて積層されており、前記空間に入れられた第１無機物と第２無機物が転圧により締め固められている。上下ブロックの積層において、フランジ部での凹凸の替りにウエブで凹凸を設けて積層しても良い。

【0007】

本発明の土留め構造物の安定度、応力度計算プログラムは、フランジとウエブの重量を計算する第１計算部、前記空間に入る第１無機物と第２無機物の全体の重量を計算する第２計算部、前記土留め構造物の全体の重量を求め、土圧、水圧、上載荷重等の外力による断面力を計算する第３計算部、断面積、断面係数と断面二次モーメントを計算する第4計算部およぶ安定度計算と応力度計算を求める第５計算部としてコンピュータを機能させる。更に、抵抗モーメントに関係する自重、躯体勾配と転倒モーメントに関する前記外力とを調整して、外力の作用位置が基礎の中心により近くなるようにコンピュータを機能させる。

【0008】

本発明の土留め構造物の施工方法は、工場にてコンクリート断面をＩ型またはＨ型とし、土砂に接する背面フランジと前面側のフランジを結合するウエブで構成されており、前記フランジの両側の上面、下面に凹凸を設ける。凹凸はウエブの上面、下面でも良い。前記コンクリート以外の位置に形成された空間を含むブロックを製造する工程と、前記プレキャストコンクリートを現場に搬送して、クレーン等で吊り上げて、複数の前記ブロックを水平方向と鉛直方向に設置して一体化させる工程と、前記空間にコンクリート殻および現場で発生する玉石等の岩石の少なくとも１つを含む第１無機物、および前記第１無機物よりも粒径が小さい土砂を含み、第１無機物同士の間を埋める第２無機物を入れる工程と、前記第１無機物および第２無機物をダンパー等の転圧機で締め固める工程とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、本土留め構造物は、ウエブの両側に第１無機物と第２無機物を入れて締め固めるのでコンクリートのみの構造との重量の差が僅かで安定計算に問題はない。産業廃棄物の有効活用、構造形式による工期短縮が可能で経済的である。更に、コンクリートの使用量を減らせるのでCO_２の発生を抑制でき環境に優しい発明である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】土留め構造の構造物を示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ正面図である。

【図3】図２のＢ－Ｂ水平断面図である。

【図4】基礎を示す斜視図である。

【図5】フランジの側面の結合が水平方向からのみ可能なブロックを示す斜視図である。

【図6】（ａ）は本願で使用されるブロックの水平断面図であり、（ｂ）は従来のブロックの水平断面図である。

【図7】フランジの側面の結合が水平方向と鉛直方向から可能なブロックを示す斜視図である。

【図8】土留め構造物の天端に地域に生息する鳥、魚、昆虫や草花等を描いたプレートを設置した図である。

【図9】安定計算に使用した本願の土留め構造物を示す図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は水平断面図である。

【図10】安定計算に使用した従来の土留め構造物を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の土留め構造、土留め構造物の安定度、応力度計算プログラムおよびその施工方法について図面を参照して説明する。図面は説明のために模式的に示している。

【0012】

[実施形態１]
図１～３に示す本願の土留め構造物１０は段差のある地形に設置される擁壁を含む。擁壁には砂防ダムおよび河川等の護岸などが含まれる。従来の土留め構造物１０の高さは約８．０ｍ～１０．０ｍ程度であるが、本願の土留め構造物１０はその高さに限定されない。前面勾配１：Ｎまたは躯体幅を広くして、抵抗モーメントと転倒モーメントの差を極力小さくすれば、擁壁高さをより高くすることが可能である。土留め構造物１０は背面側に傾斜して設置されてもよいし、垂直に設置されてもよい。

【0013】

土留め構造物１０は、複数のブロック１２を水平方向に並べ、ブロック１２が鉛直方向に複数段になるように積み重ねられる。ブロック１２の下に基礎１４が設置される。基礎１４の下には、均しコンクリート１６および基礎砕石が敷かれてもよい。

【0014】

図４に示す基礎１４はプレキャストコンクリートである。基礎１４の上面はブロック１２の積層方向に対して直角になるようにする。基礎１４が並べられると、隣り合う基礎１４の第１側面１８と第２側面２０が接する。第１側面１８に第１凸部２４、第２側面２０に第１凹部２２が形成されている。基礎１４が並べられたときに第１凸部２４と第１凹部２２がはめ合わされる。第１凸部２４と第１凹部２２の数は1つに限定されない。基礎１４の大きさによって複数あってもよい。

【0015】

基礎１４の底面を粗面化してもよい。均しコンクリート１６の上面も基礎１４と同様に粗面化してもよい。符号２６、２８は不規則な形状や凹凸とするが、たとえば凸の高さ（または凹の深さ）および間隔（凸から凸までの間隔または凹から凹までの間隔）が１～１０ｍｍ、好ましくは３～５ｍｍ程度の凹凸にする。基礎１４は工場で製造する際に凹凸２６を形成しておく。均しコンクリート１６は、その上面をコンクリートが硬化する前にコテやブラシで表面を粗く仕上げて凹凸２８を形成する。凹凸２６の凹と凹凸２８の凸の一部または全部、凹凸２６の凸と凹凸２８の凹の一部または全部がはめ合わされてもよい。凹凸２６、２８で土留め構造物１０の滑動抵抗力が強化される。前期摩擦係数は公共機関で試験を実施して、設計計算に反映させる。

【0016】

ブロック１２はコンクリートの硬化物である。本実施形態はブロックに鉄筋を使用していない。ブロック１２は前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４を備える（図５）。前面フランジ３０および背面フランジ３２は平板状になっており、その厚みを厚くした構造である。ブロック１２の長さは施工性を考慮して１．０ｍ～３．０ｍ程度とする。高さについては、転圧の作業性を考慮して１．０ｍを標準とする。ブロック１２の高さ調整は最上段でする。背面フランジ３２が砂防ダムまたは護岸などの土砂３６などに接する側である。背面フランジ３２から前面フランジ３０に向けて土圧、水圧、上載荷重等の外力が作用する。

【0017】

ウエブ３４は前面フランジ３０と背面フランジ３２を連結する部分である。ウエブ３４は前面フランジ３０と背面フランジ３２の中央に連結されている。ウエブ３４は平板状になっており、その厚みを厚くした構造である。ウエブ３４の高さは前面フランジ３０と背面フランジ３２の高さと同じであり、たとえば１．０ｍを標準とする。図６に示すブロック１２のＨ、ｔ１、ｔ２は応力度計算に大きく影響を与える。ブロック１２の水平断面はＩ型またはＨ型になっている。土圧、水圧、上載荷重の外力に対して、ウエブ３４の長さ（前面フランジ３０から背面フランジ３２までの距離）ｈ１と前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４の厚みｔ１、ｔ２が応力度計算に影響して、図６に示すブロック１２の強度が高められる。

【0018】

ブロック１２の前面フランジ３０および背面フランジ３２の上面に第２凹部３８が設けられている。ブロック１２の前面フランジ３０および背面フランジ３２の下面に第２凸部４０が設けられている。ブロック１２が積み上げられたとき、第２凸部４０が第２凹部３８の中に入ることにより、積層方向にあるブロック１２が一体化される。第２凹部３８はウエブ３４の上面１ケ所に形成されていてもよい。第２凸部４０はウエブ３４の下面１ケ所に形成されていてもよい。

【0019】

基礎１４の上面に第２凹部３８を形成する。基礎１４の上にブロック１２を設置する時に、ブロック１２の第２凸部４０を基礎１４の第２凹部３８に入れる。

【0020】

ブロック１２を前面フランジ３０から見た場合、ブロック１２の前面フランジ３０および背面フランジ３２の右側部に第３凹部４２が設けられている。ブロック１２の前面フランジ３０および背面フランジ３２の左側部に第３凸部４４が設けられている。ブロック１２が水平方向に並べられたとき、第３凸部４４が第３凹部４２の中に入ることにより、水平方向にあるブロック１２が一体化される。

【0021】

第２凹部３８と第２凸部４０の連結および、第３凹部４２と第３凸部４４の連結によって全てのブロック１２が一体化される。土留め構造物１０の構造安定性と耐久性が向上する。

【0022】

ブロック１２の積層方向において、上方のブロック１２と下方のブロック１２の形状寸法は同じとする。従来の砂防ダムなどは安定度計算と応力度計算を満足させるために、下部ほどコンクリートを厚くしていたが、本願は同じとする。土留め構造物１０の重量を重くし、安定性を高めることができる。

【0023】

本願のブロック１２と従来の直方体のブロック（空間の無いブロック）１００の断面係数について比較検討する。図６に示すブロック１２とブロック１００のＢは幅、Ｈは躯体の厚みを示し、Ｈは安定度計算と応力度計算で決定される。本願のブロック１２の断面積はＡ＝Ｂ×ｔ２×２＋ｈ１×ｔ１となる。ブロック１００の断面積はＡ＝Ｂ×Ｈとなる。本願のブロック１２の断面係数はＺ＝（Ｂ×Ｈ^３－（Ｂ－ｔ1）×ｈ１^３）／（６×Ｈ）（ｍｍ^３）となり、ブロック１００の断面係数はＺ＝Ｂ×Ｈ^２／６（ｍｍ^３）となる。断面係数は躯体の厚みＨの２乗の効果があるので、躯体の厚みＨを大きくすれば、応力度計算に大きく影響を与える。

【0024】

ブロック１２の前面フランジ３０と背面フランジ３２の間において、ウエブ３４以外の部分は空間４６になっている。複数のブロック１２を水平方向に並べられることで、空間４６は前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４で囲まれる。その空間４６には第１無機物４８および第２無機物５０が入れられて転圧される。

【0025】

第１無機物４８は少なくともコンクリート殻および現地で発生する玉石等の岩石の少なくとも１つを含む。コンクリート殻は建築物または土木構造物を破砕したときに発生する廃棄物であってもよい。玉石等の岩石は土留め構造物の設置場所で採取できる物であってもよい。

【0026】

第１無機物４８はコンクリート殻および玉石等の岩石以外にモルタルおよび瓦などの廃棄物を含んでもよい。第１無機物４８におけるコンクリート殻、玉石等の岩石またはその両方の体積の合計の割合は約８０％とし、第２無機物５０が残りの空隙を埋める。従来の躯体断面の重量と前記形式の重量比が僅差となる。コンクリート殻または玉石等によって土留め構造物１０の重量を重くして安定度を向上させ、躯体の厚みＨを大きくして応力度を向上させる。第１無機物４８は粉砕されて、細かな粒径になったものを含む。

【0027】

第２無機物５０は土砂を含む。第２無機物５０は第１無機物４８よりも粒径が小さいことが好ましい。第１無機物４８だけでは空隙が生じるため、第２無機物５０によってその空隙を埋める。土砂の種類としては粒径約２ｍｍ未満の粘土、シルトおよび砂の少なくとも１つを含む。第１無機物４８同士の空隙が埋められれば、その第２無機物５０の粒径は限定されない。第２無機物５０に粒径約２ｍｍ以上の礫を含める場合、礫よりも粒径の小さい砂なども一緒に含むことが好ましい。

【0028】

第１無機物４８と第２無機物５０の全体に対する第１無機物４８の割合は７０～９０％である。第２無機物５０よりも第１無機物４８の割合を多くすることで、土留め構造物１０に使用されるコンクリート殻などの割合を多くする。土留め構造物１０の重量が重くなり、土留め構造物１０の安定度を高めることができる。

【0029】

空間４６に入れられた第１無機物４８と第２無機物５０を締め固める。締め固めることで、空間４６から空気が抜かれ、第１無機物４８と第２無機物５０の空間４６への充填率が高められる。土留め構造物１０の重量が増し、土留め構造物１０の安定度を高めることができる。空気間隙率は０～１５％、好ましくは０～１０％、さらに好ましくは０～５％である。締固め度は８５～１００％、好ましくは９０～１００％、さらに好ましくは９５～１００％である。

【0030】

本願のブロック１２は直方体のブロック１００に比べ、空間４６がある分だけ自重は軽くなる。本願は上記のようにコンクリート殻等を含む第１無機物４８および第２無機物５０を空間４６に充填する。たとえば、本願の土留め構造物１０は、直方体のブロック１００がコンクリートを１００％利用した場合と、前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４をコンクリートで構成し空間４６に重量比で第１無機物４８を８０％、第２無機物５０を２０％投入した場合のコンクリート部の断面積比を５０％程度に減らすことが可能である。前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４の厚みを適宜変更することで、土留め構造物１０を安全に設計することができる。

【0031】

前面フランジ３０、背面フランジ３２とウエブ３４の厚みを設計条件により変える場合がある。土留め構造物１０は上方に行くほど土圧、水圧、上載荷重等による断面力が小さくなるのでブロック１２の水平断面を小さくできるが、本願はブロック１２の製造、施工性、工期等を考慮して、同一形状のブロック１２を積み重ねる。ブロック１２の積み重ね方向において、ブロック１２の水平断面の形状および断面積の少なくとも１つは一定である。なお、最上段のブロック１２は土留め構造物１０を設置する地形によって他のブロック１２と形状が異なっていてもよい。たとえば図１の場合、最上段のブロック１２は前面フランジ３０と背面フランジ３２の上部が同じ水平面になるようにしている。

【0032】

図６（ａ）において、例えば Ｈ＝１５００ｍｍ、Ｂ＝１０００ｍｍ、ｔ１＝２００ｍｍ、ｈ１＝１１００ｍｍ、ｈ２＝２００ｍｍとする。また、ブロック１２の高さを１０００ｍｍとした場合、ブロック１２の空間４６の体積は０．４０×１．１０×２×１．００＝０．８８ｍ^３となる。

【0033】

コンクリートの単位体積の重量は約２．３ｔ／ｍ^３であり、土砂の単位体積の重量は約１．３～２．０ｔ／ｍ^３である。計算のため、土砂の重量を１．７ｔ／ｍ^３とする。空間４６にコンクリート殻を８０％、土砂を２０％埋めるとする。１つのブロック１２の空間４６に入るコンクリート殻の重量は０．８８×０．８０×２．３ｔ／ｍ^３＝１．６２ｔ、土砂の重量は０．８８×０．２０×１．７ｔ／ｍ^３＝０．３０ｔとなる。空間４６に入るコンクリート殻と土砂の重量の合計は１．９２ｔになる。本願の場合の１つのブロック１２および空間４６に入るコンクリート殻および土砂の合計は、１．９２＋（１．００×０．２０×２＋０．２０×１．１０）×１．００×２．３ｔ／ｍ^３＝３．３５ｔになる。

【0034】

図６（ｂ）に示す従来のブロック１００の場合、ブロック１００の１つの重量は１．００×１．５０×１．００×２．３ｔ／ｍ^３＝３．４５ｔになる。少しの変動があったとしてもブロック１００と本願の重量の差異は小さい。ブロック１２の積層方向においてブロック１２の水平断面を変化させず一定にすることで土留め構造物１０の自重を重くすることができる。土留め構造物１０の自重によって土留め構造物１０が滑動および転倒の安定に有利となる。

【0035】

本願は、前面フランジ３０、背面フランジ３２、ウエブ３４の断面積、断面係数、断面二次モーメント、重量および抵抗モーメントを計算する第１計算部、空間４６の容量から空間に入る第１無機物４８と第２無機物５０の全体の重量および抵抗モーメントを計算する第２計算部、背面土砂、上載荷重、慣性力等による重量および転倒モーメントを計算する第３計算部、外力の作用位置が基礎の中心により近くなるように自動計算する第４計算部としてコンピュータを機能させる土留め構造物の安定計算（転倒、滑動、支持力）と応力度計算プログラムを備えてもよい。前面フランジ３０、背面フランジ３２、ウエブ３４の寸法、第１無機物４８、第２無機物５０の割合、土留め構造物１０の全体の大きさを入力する手段を備えてもよい。空間４６の容量は入力された寸法から計算される。土留め構造物１０の安定と応力度をコンピュータで計算し、所望の土留め構造物１０が簡易に最適設計できるようにする。

【0036】

土留め構造物１０の上部にキャップ５２が配置される。キャップ５２は最上段のブロック１２の上部にのせられる。キャップ５２は平状の厚みを厚くした形状である。キャップ５２に第２凸部４０を設けておき、最上段のブロック１２の第２凹部３８に第２凸部４０を入れる。ブロック１２の空間４６の中の第１無機物４８と第２無機物５０は圧縮された状態が保たれる。

【0037】

ブロック１２、基礎１４およびキャップ５２が第１凸部２４と第１凹部２２、第２凹部３８と第２凸部４０、第３凹部４２と第３凸部４４のはめ合わせによって一体化する。さらにブロック１２の内部の空間４６は第１無機物４８および第２無機物５０が圧縮されて入れられている。従来のコンクリートのみで構成された砂防ダム、護岸擁壁などと同等以上の品質を維持できる。

【0038】

次に土留め構造物１０の施工方法について説明する。（１）工場でブロック１２を製造する。基礎１４の下面をプレキャスト製造工程にて３～５ｍｍ程度の凹凸２６を形成して、滑動抵抗を強化して施工現場に提供する。基礎１４にはブロック１２の第２凸部４０が入るための第２凹部３８を形成しておく。更に、第１凸部２４が入るための第１凹部２２を形成しておく。ブロック１２を積み重ねる方向に合わせて基礎１４の上面にブロック１２の勾配と直角になるように傾斜を形成しておく。

【0039】

（２）基礎砕石と均しコンクリート１６を敷く。均しコンクリート１６の上面をコンクリートが硬化する前にコテやブラシで表面を粗く仕上げて溝または凹凸２８を形成して滑動抵抗を強化する。

【0040】

（３）敷かれた基礎砕石と均しコンクリート１６の上に基礎１４を設置する。基礎１４は水平方向に並ぶように配置する。基礎１４は、バックホー、クレーンなどの機械を使用して配置してもよい。基礎１４の第１凸部２４を基礎１４の第２凹部２２に入れる。基礎１４の上にブロック１２をバックホー、クレーンなどの機械を使用して水平方向に並べて設置する。基礎１４と均しコンクリート１６のそれぞれに凹凸２６、２８が形成されており、基礎１４を設置する際に凹凸２６、２８が滑動抵抗力を強化する。

【0041】

（４）バックホーなど使用して第１無機物４８と第２無機物５０をブロック１２の空間４６に入れる。第１無機物４８と第２無機物５０を混合して入れる。入れる際、第１無機物４８と第２無機物５０を重量計測できる天秤を準備し、施工現場で計量することが好ましい。現場で発生する玉石等の岩石を利用する場合、事前に前記単位体積重量を測定して、設計計算に反映させることが重要である。測定方法は、水槽に岩石を入れて、あふれた水の体積を測定して、岩石の重量/水の体積で求められる。

【0042】

（５）ダンパーなどの圧縮機で第１無機物４８と第２無機物５０を圧縮する。圧縮によって第１無機物４８と第２無機物５０を締固め、ブロック１２の空間４６から空気を抜く。

【0043】

ブロック１２の空間に第１無機物４８と第２無機物５０が入らなくなるまで（４）と（５）を繰り返す。ブロック１２の空間４６の容量よりも第１無機物４８と第２無機物５０の合計の容量が小さくなるようにして、第１無機物４８と第２無機物５０をブロック１２の空間４６に入れてもよい。（４）と（５）を繰り返す回数が多くなるが、空気を抜きやすくなる。

【0044】

（６）ブロック１２の空間４６が圧縮された第１無機物４８と第２無機物５０で満たされた後、そのブロック１２の上に他のブロック１２を積み重ねる。積み重ね方は上記（３）と同様に、第２凸部４０が第２凹部３８に入れられ、第３凸部４４が第３凹部４２に入れられるようにする。

【0045】

（７）上記（４）と（５）のように、ブロック１２の空間４６に第１無機物４８と第２無機物５０を入れ、圧縮する。

【0046】

ブロック１２を積み重ね、無機物４８、５０を空間４６に入れて圧縮することを繰り返し、所定の高さの土留め構造物１０になるようにする。

【0047】

（８）最上段のブロック１２の上端にキャップ５２を配置する。キャップ５２の第２凸部４０をブロック１２の第２凹部３８に入れる。

【0048】

以上のように、土留め構造物１０を施工する場合、工場でプレキャスト製品を製造して現場に搬入するので型枠工事は必要ない。従来の砂防ダムや護岸構造物などと比べて土留め構造物１０の施工が容易である。従来の砂防ダムや護岸構造物などと比べて経済性、安全性、工期短縮、環境に優しく優越した土留め構造物１０となる。ブロック１２と従来のブロック１００を比較すると、セメントの量を半減させることも可能である。廃棄されるコンクリート殻などを利用することで持続可能でＣＯ_２の削減も可能な土留め構造物１０である。

【0049】

[実施形態２]
１つのブロック１２に対してウエブ３４の数は１つに限定されない。複数のウエブ３４を備えたブロックであってもよい。

【0050】

[実施形態３]
ブロック１２はセメントにポリマー混和剤を混合したケミカルコンクリートで構成されてもよい。ポリマー混和剤は、天然ゴムラテックス（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、メタクリル酸メチルブタジエンゴム（ＭＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＭＢＲ）、ポリアクリル酸エステル（ＰＡＥ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、スチレンアクリル酸エステル（ＳＡＥ）、ポリプロビオン酸エステル（ＰＶＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アスファルト、ゴムアスファルト、パラフィン、混合ラレックス、混合エマルション、酢酸ビニルビニルバーサテート（ＶＡＶｅｏＶａ）、スチレンアクリル酸エステル（ＳＡＥ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル酸カルシウム、アクリル酸マグネシウム、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）の少なくとも１つを含む。セメントにポリマー混和剤を混合することで、ブロック１２の強度を高めてもよい。ブロック１２の強度が高まることで、前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４の厚みを薄くし、コンクリートの使用量を更に減らすことができる。

【0051】

[実施形態４]
ブロック１２の第２凸部４０が前面フランジ３０および背面フランジ３２の下面に設けられ、第２凹部３８が前面フランジ３０および背面フランジ３２の上面に設けられてもよい。ウエブ３４の下面に第２凸部４０および上面に第２凹部３８が設けられてもよい。前面フランジ３０、背面フランジ３２またはウエブ３４の少なくとも１ケ所に第２凹部３８と第２凸部４０が設けられてもよい。ブロック１２の左側面に第３凸部４４が設けられ、右側面に第３凹部４２が設けられてもよい。隣り合うブロック１２の凹部３８、４２と凸部４０、４４がはめ合わされて一体化できれば、その位置と形状寸法は限定されない。

【0052】

図７のブロック５４の前面フランジ３０と背面フランジ３２の右側面および左側面において、ブロック１２の上部から下部にかけて直線状に第３凸部５６と第３凹部５８を設けてもよい。第３凸部５６と第３凹部５８をはめ合わせながら、ブロック１２を上方から下方にスライドさせて設置することができる。

【0053】

[実施形態５]
ブロック１２に水抜孔を設ける。土留め構造物１０にかかる水圧を下げるためである。水抜孔は前面フランジ３０および背面フランジ３２を貫く。背面土にしみ込んだ水を背面フランジ３２から前面フランジ３０に流す。ブロック１２の空間４６に入った水を抜くために最下段ブロック１２の前面フランジ３０および背面フランジ３２の下端に穴を設けてもよい。

【0054】

[実施形態６]
擁壁の高さが高くなり、地震による慣性力の影響を強く受けてコンクリートの応力度が許容値を満足できない場合には、ブロック１２の背面にアラミド繊維シートを貼り付けてもよい。アラミド繊維シートによってブロック１２を補強する。各ブロック１２にアラミド繊維シートを貼り付けてもよいし、積み上げられたブロック１２の引張り側にアラミド繊維シートを貼り付けてもよい。

【0055】

[実施形態７]
図８に示すように、土留め構造物１０の上部にプレート６０を設置してもよい。プレート６０は土留め構造物１０に両面メッシュファイバーテープで貼りつけられる。地域固有の動植物をプレート６０に描き、地域の住民や観光客に自然環境の重要性の認識と地域の魅力を高められる。また、前面フランジ３０の表面に凹凸でデザイン（化粧）を施してもよい。

【0056】

[実施例]
本願の安定度と安全度を確認するために、設計計算を行った。設計計算に使用した本願の土留め構造物１０を図９に示す。上記したウエブ３４は前面フランジ３０、背面フランジ３２の中心に固定されている。図９に示していないが、空間４６にコンクリート殻が体積で８０％、土砂が２０％の割合で満たされているとした。また、比較例として使用した従来の土留め構造物１１０を図１０に示す。図９と図１０に表示する寸法はいずれもｍｍである。図９（ａ）と図１０の奥行方向は１０００ｍｍとした。

【0057】

本願の土留め構造１０のブロック１２部分の体積は１２．８０ｍ^３であり、従来の土留め構造１１０の体積は３３．６０ｍ^３である。本願の土留め構造１０のコンクリートは従来の土留め構造１１０のコンクリートの約３８％の使用量になっていた。本願はコンクリート使用量およびＣＯ_２を削減できることが確認できた。

【0058】

財団法人林業土木コンサルタンツ、治山ダム・土留工断面表を使用して安定計算をおこなった。表１に図９に示す本願の土留め構造１０と図１０に示す従来の土留め構造１１０の鉛直分力等の計算結果を示す。

【0059】

【表1】

【0060】

さらに、本願の土留め構造１０の転倒に対する安定はＢ／６＝１．０６７ｍとなり、偏心距離ｅ＝１．０５６ｍよりも大きく安定であった。本願の土留め構造１０の滑動に対する安定はμΣ_Ｖ/Σ_Ｈ＝１．８５となり、安全率１．５よりも大きく安定であった。本願の土留め構造１０の地耐力に対する安定は許容地耐力７００ｋＮ／ｍ^２であり、３５１．３８ｋＮ／ｍ^２よりも大きく安定であった。コンクリートの応力度σｃ＝１．７５Ｎ／ｍｍ^２は許容応力度σｃａ＝６．０Ｎ／ｍｍ^２より小さく安全であった。なお、従来の土留め構造１１０の転倒に対する安定はＢ／６＝１．０６７ｍとなり、偏心距離ｅ＝０．９５９ｍよりも大きく安定であった。従来の土留め構造１１０の滑動に対する安定はμΣ_Ｖ/Σ_Ｈ＝１．５５となり、安全率１．５よりも大きく安定であった。従来の土留め構造１１０の地耐力に対する安定は許容地耐力７００ｋＮ／ｍ^２であり、２８７．５７ｋＮ／ｍ^２よりも大きく安定であった。本願は、従来と同じように安定であり、さらにコンクリートの使用量およびＣＯ_２の削減に貢献できることが確認できた。

【0061】

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

【符号の説明】

【0062】

１０：土留め構造物
１２、５４：ブロック
１４：基礎
１６：均しコンクリート
１８：基礎の第１側面
２０：基礎の第２側面
２２：第１凹部
２４：第１凸部
２６：基礎下面の凹凸
２８：均しコンクリート上面の凹凸
３０：前面フランジ
３２：背面フランジ
３４：ウエブ
３６：土砂
３８：第２凹部
４０：第２凸部
４２、５８：第３凹部
４４、５６：第３凸部
４６：空間
４８：第１無機物
５０：第２無機物
５２：キャップ
６０：プレート

【要約】

【課題】コンクリートの使用量を低減させながら簡単な工法で設置が可能な土留め構造物、土留め構造物の安定計算および応力度計算プログラムおよびその施工方法を提供する。
【解決手段】土留め構造物１０は段差のある地形に設置される擁壁を含む。土留め構造物１０は、複数のブロック１２を水平方向に並べ、ブロック１２が複数段になるように積み重ねられる。ブロック１２はコンクリートの硬化物である。ブロック１２は前面フランジ３０、背面フランジ３２およびウエブ３４を備える。ブロック１２の前面フランジ３０と背面フランジ３２の間において、ウエブ３４以外の部分は空間４６になっている。その空間４６には第１無機物４８および第２無機物５０が入れられる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】