關于鋼板樁道路護墻的論述

1前言

自力式鋼板樁墻護墻在河流，港灣領域的本體墻有很多施工業績。目前為止在以適用臨時檔土墻為主的道路領域，護墻的應用例子也在增加。自力式鋼板樁護墻因其是深埋式的柔性結構，所以耐震性能優良。而且具有在柔軟地基上也可確保穩定性和與混凝土護墻相比具有在狹窄空間也可施工的結構上的特點。進而在掘土做護墻設置時，臨時檔土和本體護墻可以兼用對縮減建設成本效果明顯。目前在《道路士建護墻建筑規范》中沒有具體詳細論述鋼板樁護墻的具體設計方法，所以現狀多是以河流護岸等的設計規范為設計基準。

為此，整理鋼板樁道路護墻的設計規范，使之有效果并有效率的對社會基礎的整備做出貢獻為目的，特編寫了（自力式鋼板樁護墻設計手冊》。本手冊是經（自力式鋼板樁護墻設計手冊研討委員會》研討審議的基礎上編成的。本論文主要論述了為確認鋼板柱護墻的性能而實施的離心模型實驗和數值解析的結果以及本手冊的設計方法。

2用離心模型實驗驗證耐震性能

2.1實驗條件

以驗證自力式鋼板樁護墻的耐震穩定性以及設計法的確立為目的，實施了用動態離心載荷裝置進行了振動實驗。本實驗的主要確認項目如下。

①地震時的鋼板樁變位水平（適用范圍）的把握

②鋼板樁深埋的必要長度

③地震時的土壓性狀的把握

④鋼板樁護墻的終局狀態的確認。

本實驗使用實物縮比1/40模型，可以再現真實地面相同自重應力狀態40G的離心場進行了實驗。實驗內容如表2.1所示。鋼板樁深埋長度(1.9/B-3.0B，B：基礎的特定值用S-1試驗的水平地基反力系數的推定值4000KN/m'算定)，鋼板樁彎曲剛度（相當Ⅱ型及Ⅵ型)，護墻高度（相當2.4~4.5m)，地基的初期密度（相對密度60%~75%），護墻形式差異（自立鋼板護墻及L型RC護墻)等為實驗參數。地基材料使用干燥的豐浦硅砂。模型地基是在實驗土槽內特意安裝護岸模型，按重力場使豐浦硅砂在空氣中落下，所定的相對密度作為密度管理。例1情況D-2（自立鋼板樁護墻）的模型地基及計測位置如圖2.1所示。而且使鋼板樁模型的下端自由的同時，為了計測彎曲應變，在縱深方向做成3等分的短柵狀的模型，在中央板樁上粘貼應變標尺，由計測值算出變形量，斷面力及作用土壓。

本實驗如圖2.2所示以水平方向連續輸入5種波形

Step1,2是實際地震波，Step1是相當于L1地震最大加建度180Gal的大船度波(1978年宮城縣海上地震)，Step2時相當L2地震最大加速度720Gal的神戶PI波（兵庫縣南部地震），而Step3-5各是最大加速度200,500,750Gal的正弦波(20波，1.5Hz)。

2.2實驗結果的概述

對于改變深埋長度的3種情況(1.9/B-3.0/B，Dr60%地基)的鋼板樁頭部水平變位DH1，累積變形量如圖2.3顯示。各加振Step所產生的變形量如圖2.4顯示。

由該圖可以確認在離心加速度40G附加及L1加振時（加振Step1)板樁深埋長度對墻體變形量影響不大：但L2加振(Step2)以后的Step2~5則深埋長度越長板樁頭部水平變位量越小的傾向。

同樣對于鋼板樁頭部水平變位DH1，圖2.5顯示與L型擁墻模型進行比較的相對評價結果。Step3之前兩者的墻體變形量時同程度的，但Step4(正弦波500gal)L型護墻變形很大導致崩壞（照片2.3）。另一方面自立鋼板樁護墻在Step5(正弦波750gal)之后也還保持墻體性狀（照片2.2），可以確認具有很好的粘性。

3由數值解析對動態舉動的把握

實施離心模型實驗解析及實際地基實際結構解析等各種解析。在此顯示一例以砂質地基為對象由DBLEAVES得出的數值解析結果。地基及鋼板樁條件見表3.1

地震波分別以水平1：大船渡波（最大180gal相當），水平2：神戶P1波（最大800gal相當）輸入。

對于殘余變形及殘余剪斷應變，用圖3.1顯示輸入水平1地震波的解析結果，用圖3.2顯示輸入水平2地震波的解析結果。另外對于鋼板樁頭部的水平變位，輸入水平1地震波時的最大應答是11.5cm(殘留值3.7cm)，輸入水平2地震波時最大應答是78.2cm(殘留值51.5cm)，對于鋼板樁背面地基的殘余沉降量，輸入水平1地震波時是2.6Cm，輸入水平2地震波時是18.5cm。在水平1地震，地基的變形只限于鋼板樁周邊。但是對于水平2地震，則地基的變形擴大到了更廣泛的范圍。而殘余剪斷應變在水平2地震時則使鋼板樁前面的受動地基的塑性化得到很大發展。

為了通過動態數值解析精確地評價綱板樁護墻及周邊地基的變

形，表3,2所示的條件是必要的。特別對于地基特性要選定適合作為對象的土質條件的解析模型，及實施土質試驗設定參數等選擇適當的解析方法是很有必要要留意的。滿足表3.2條件的動解法有很多被開發出來了，但對于地基和結構物的統括解析（連成解析）還是希望使用有充分業績并有模擬實驗等被驗證適用性的東西。

4自力式鋼板樁護墻的設計方法

4.1性能規程

從形式設計過渡到性能設計的變化中，鋼板樁護墻的設計法作為性能規定型的設計法要充分確保護墻背面的道路利用者所必要的機能來進行設計是最基本的。

4.2鋼板樁護墻所必有的性能

鋼板樁護墻所必有的性能從安全性，修復性，使用性的各觀點著眼，設定了表4.1的性能1~3的3階段水平。在此所謂安全性就是指不發生鋼板樁護墻的倒塌及道路的崩壞等致命的損傷，不發生有損人命的事故的所要求性能，修復性既是道路損傷時能夠比較容易的修復的要求性能，使用性既是道路通行無障礙的要求性能。進而，修復性主要考慮的是受災時緊急修復復原的短期修復性和原樣修復復原的長期修復性。

4.3性能查照方法

鋼板護墻的設計按照表4.1所規定的性能進行查照，其查照方法應對應必要的性能。

來采用。其查照項目依照鋼板柱護墻的安全性，道路的使用性的觀點設定了表4.3。滿足了這些條件就能夠滿足所必要的性能。

5結束語

自力式鋼板樁護墻設計手冊是為了設計者有效地參考，具體地給出了鋼板樁護墻所必要的性能規定及在實驗解析的基礎上的合理的性能查照方法。對于高效的道路護墻整備的推進，自力式鋼板樁護墻是很有效的工法。特別在柔軟地面，狹小場所的護墻建造及鏟土地域的臨時本體兼用等可發揮更大的效果。隨著自力式鋼板樁護墻及設計法的普及，對鋼板樁的利用技術的發展會有更大的促進作用。

（王東松整理）