葉山層泥岩での開削工事における深礎擁壁の変状対策（その２）
－再現解析と原因分析について－
㈱熊谷組首都圏支店 正会員 〇山口哲司
㈱熊谷組土木事業本部 正会員 中出 剛 神奈川県横須賀土木事務所 久保暁俊 嶋村健一郎 １．はじめに
地すべり多発地域である葉山層における開削工事において，道路築造に伴う大規模掘削により地盤の緩み が発生し，土留め壁を兼用した深礎擁壁に鉄筋応力増加等の影響が認められた．ここでは，別稿1)で報告し た施工時の挙動や追加地質調査で得られた知見をもとに深礎擁壁の挙動について要因分析を行い，再現解析 による定量的な評価を試みた．
２．当初の構造検討モデル
変状が生じた最終掘削時における構造概要を図-1に 示す．構造形式は山側および谷側の深礎杭（径3.0m＠
5m）を中柱で支持した上横梁で連結するラーメン構造 である．当初設計では山側からの側圧が卓越するとし て，山側深礎杭には掘削側の地盤バネ，谷側深礎杭に は背面側の地盤バネを考慮した解析モデルとしていた．
３．地盤定数と構造モデルの見直し
追加の地盤調査から，掘削の進行に伴う地盤のゆるみ により床付け面付近の強度・変形特性が低下することが 確認されたことから，掘削側地盤については表-1に示す ように各施工状態に応じた地盤定数を設定することとし，
特に最終掘削においては床付け盤-6.0mまでをゆるみ領 域として強度・変形特性を大きく低下させた値とした．
また，構造解析モデルとしては図-2に示すように谷側 背面側の側圧を考慮するとともに，各施工段階における 変形特性を反映した地盤バネ（ノーテンションバネ）を 各深礎杭の掘削側・背面側に設けた．
４．最終掘削時における見かけの谷側側圧
見直した地盤定数ならびに解析モデルを用いて，
NO.24谷側深礎杭で確認された挙動を再現するためト ライアル計算を実施した．実施工挙動において上横梁 位置でほとんど変位が生じず谷側深礎杭の床付け面以 深が掘削側に大きく変位していること，上横梁軸力が 設計軸力を大きく上回っていることを再現するには，
谷側背面側に大きな見かけの側圧を考慮する必要があ る．試算の結果，図-3に示すように見かけの側圧係
数がK=0.8相当，あるいは最小土圧(K=0.35)に付加荷重40kN/m2を考慮することでこれらの挙動に近似する 再現値を得られることが分かった．
キーワード：葉山層，泥岩，変状，再現解析，解放応力
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表-1 地盤定数の見直し
1次掘削 最終掘削
W1 17 18 18 18
W2 21 21 21 21
W1 18000 18000 14000 W2 26000 26000 26000
W1 30 30 30
W2 50 75 75
W1 20 20 20
W2 10 15 15
※ゆるみ領域での値 地
項目 層
5000※ 10※ 15※ 内部摩擦角 φ (°）
粘着力 ｃ (kN/m2) 変形係数 Ｅ (kN/m2) 単位体積重量 γ (kN/m3)
設計
条件変更 深礎杭
背面側
深礎杭前面側
図-1 構造および解析モデル（当初設計）
表土 ・埋 土
強風 化泥 岩
中風 化泥 岩 Ｗ １
Ｗ ２ 表土 ・埋 土
強風 化泥 岩
強風 化泥 岩 Ｗ １
Ｗ ２
谷側深礎杭
上横梁
中 柱
中柱深礎杭
山側深礎杭
表土・埋土
強風化泥岩
中風化泥岩 Ｗ １
Ｗ ２ 谷側深礎杭
上横梁
中 柱
中柱深礎杭
山側深礎杭
６ｍ
表土・埋 土
強風 化泥岩
強風 化泥岩 Ｗ １
Ｗ ２
ゆるみ領域
図-2 解析モデルの見直し 土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
‑321‑
Ⅵ‑161
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20
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30
-1000 -500 0 500
最小土圧(k=0.35) 側圧係数k=0.8
上横梁
最終掘削床付け 谷側深礎杭
0
5
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15
20
25
30
-1000 -500 0 500
最小土圧k=0.35 最小土圧＋付加荷重(40kN/m2)
上横梁
最終掘削床付け 谷側深礎杭
見かけの側圧 係数 k=0.8
最小土圧＋
付加荷重 (40kN/m2)
側圧(kN/m2 ) 側圧(kN/m2 )
図-3 逆解析による谷側側圧 再現解析において一般的な土圧を越える側圧評価とな
る原因として，以下のものが考えられた．(図-4)
・ 根入れ長の短い谷側深礎杭前面地盤においてリバウン ドを伴う盤ぶくれ挙動のような変形が生じ，これによ り杭底面部の掘削側変形が生じた可能性がある．この ような地盤自体の変形挙動を反映させるため，土圧に 加えて見かけ上の側圧が増大した．
・ 当該地が葉山地域特有の圧縮応力場であり，さらに谷 側地盤が地すべり末端部にあたることから山側地盤に 比較して大きな圧縮応力（初期地圧）を有していたと 想定され，掘削による大きな解放応力が作用した可能 性がある．
・ 追加地盤調査により当該地盤はスメクタイト（膨潤性 粘土鉱物）を多く含む膨潤性の高い地盤であることが 確認されており，上記の挙動を助長する素因を有する．
５．再現解析 結果
再 現 解 析 で は ， 特 に 変 状 の 生 じ て い る 谷 側 深 礎 杭 の 変 位・応力度の再現性を主眼に評価を行い，最終掘削時にお ける谷側側圧としては両者についてより一致性が高い最小 土圧に付加荷重を加える形式を選定した．
水平変位および曲げモーメントについて計測値と再現解 析結果を比較したものを図-5,6に示すが，着目した谷側深 礎杭の変位挙動・発生応力を概ね再現できている．上横梁 の軸力についても計測値2200kN（温度変化分を除く）とほ ぼ同程度の解析値2000kNとなり，設定した条件により今回 の変状挙動を模擬できると判断された．
同定した再現解析モデルを用いて完成後の荷重状態（地 すべり時）における挙動を推定すると，山側からの地すべ り荷重により深礎杭は谷側へ変位するとともに（図-5），
谷側深礎杭の鉄筋応力度がさらに増大し長期許容応力度を 満足できないと想定されたため（図-6），変状が生じた杭 については補強工を実施することとした．
６．まとめ 掘削解放に伴なう地盤の変形・強度特性の低下や，深度
方向に一定の付加荷重を見かけの側圧として考慮すること で，変状挙動を再現することができた．同定した再現解析 モデルを用いて以降の施工状態における挙動を予測し，構 造物の健全性について評価を行うこととした．
【参考文献】1）里見ら：葉山層泥岩での開削工事におけ る深礎擁壁の変状対策（その１），土木学会第71回年次年 次学術講演会概要集，平成28年9月(投稿中)
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20
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30 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
計測値：１次掘削 計測値：最終掘削 解析：1次掘削 解析：最終掘削(現状）
解析：地すべり時(予測）
上横梁
最終掘削 谷側深礎杭
1次掘削
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5
10
15
20
25
30 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
山側深礎杭
計測値：１次掘削 計測値：最終掘削 解析：1次掘削 解析：最終掘削(現状）
解析：地すべり時(予測）
深度(m)
水平変位(mm)
図-5 再現解析結果：水平変位
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30 -15000 -10000 -5000 0
谷側深礎杭
σs＝197(N/mm2) σs＝287(N/mm2)
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20
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30 -10000 -5000 0 5000
解析：1次掘削 解析：最終掘削(現状) 解析：地すべり時(予測) 上横梁
最終掘削 山側深礎杭
1次掘削
深度(m)
図-6 再現解析結果：曲げモーメント
曲げモーメント(kN･m) 圧縮応力場からの
解放応力・膨潤圧 圧縮領域の解放と新たな 緩み（変形特性の低下）
盤ぶくれ状の変形 軸力の増加
図-4 掘削時の地山挙動推定図
σs＝287(N/mm2)
土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
