擁壁

擁壁は、土壌を横方向に支え、両側で異なる高さに保持するために使用される比較的堅固な壁です。擁壁は、土壌が自然には維持されない傾斜（通常は急勾配、ほぼ垂直、または垂直勾配）に土壌を制限するように設計された構造です。擁壁は、丘陵地の農業や道路の高架など、より具体的な目的のために景観を厳しく整形して設計する必要がある地域の不便な急勾配の地域で、2つの異なる標高の間の土壌を区切るために使用されます。背面で土壌を保持し、前面で水を保持する擁壁は、防波堤または隔壁と呼ばれます。

擁壁は、テラスや掘削の端など、土塊などを所定の位置に保持するように設計されています。この構造は、土壌の安息角を超える地面の高さの望ましい変化があった場合に、土壌の横方向の圧力に抵抗するように構築されます。 ^[1]

地下室の壁は擁壁の一種ですが、この用語は通常、上部に横方向の支持がない自立構造の片持ち擁壁を指します。^[2]これらは基礎から片持ちされ、片側の地盤より上に伸びて反対側のより高い地盤を保持します。壁は、緩い土壌によって発生する横方向の圧力、または場合によっては水圧に耐える必要があります。^[3]

すべての擁壁は土の「くさび」を支えています。くさびは、擁壁の敷地にある土質の破壊面を超えて広がる土として定義され、土壌摩擦角がわかれば計算できます。擁壁のセットバックが大きくなると、滑るくさびのサイズは小さくなります。この減少により擁壁にかかる圧力が下がります。^[4]

擁壁の適切な設計と設置において最も重要な考慮事項は、保持された材料が重力によって斜面下方向に移動する傾向を認識し、それに対抗することです。これにより、保持された材料の内部摩擦角度( phi )と結合強度 (c)、および擁壁構造が受ける移動の方向と大きさに応じて、壁の後ろに横方向の土圧が発生します。

横方向の土圧は壁の上部ではゼロで、均質な地盤では最も深いところで最大値まで比例して増加する。土圧は適切に対処しないと壁を前方に押し出したり、ひっくり返したりする。また、排水システムによって消散されない壁の後ろの地下水は壁に静水圧を引き起こす。長さ方向に均一な高さの伸びる部分では、総圧力または推力は最も深いところから 3 分の 1 のところで作用すると想定できる。^[5]

圧力を壁の設計値に制限するために、壁の後ろに適切な排水口を設けることが重要です。排水材は静水圧を軽減または排除し、壁の後ろの材料の安定性を向上させます。ドライストーン擁壁は通常、自己排水式です。

例えば、国際建築基準法では、擁壁は転倒、滑り、過剰な基礎圧力、水の上昇に対する安定性を確保できるように設計されなければならないと規定しており、また、横滑りや転倒に対する安全係数1.5で設計されることが求められています。^[6]

重力式壁は、背後からの圧力に抵抗するためにその質量（石、コンクリート、またはその他の重い材料）に依存しており、保持された土壌に向かって後ろに傾くことで安定性を向上させるために「バッター」セットバックを備えている場合があります。短い造園壁の場合、モルタルなしの石またはセグメントコンクリートユニット（石積みユニット）で作られることがよくあります。^[7]ドライスタック重力式壁はある程度柔軟性があり、堅固な基礎を必要としません。追加の材料を挿入せずに低い高さに構築でき、強度と安定性のためにコンクリートが追加されます。 ^[8]

20世紀初頭、背の高い擁壁は、コンクリートや石の大きな塊から作られた重力式擁壁であることが多かった。今日では、背の高い擁壁は、ジオセルセルラーコンフィネーション土留めやプレキャスト仕上げなどのジオシンセティックス、蛇籠（石を詰めた積み重ねた鋼線のバスケット）、クリブウォール（プレキャストコンクリートや木材から丸太小屋風に構築され、粒状材料を詰めたセル）などの複合重力式擁壁として建設されることが増えている。^[9]

片持ち梁式擁壁は、鉄筋の現場打ちコンクリートまたはモルタルで固めた石積み（多くの場合、逆 T 字型）の内部幹で作られています。これらの壁は、梁のように荷重を大きな構造用基礎に片持ちで支え、壁の後ろからの水平圧力を地面の垂直圧力に変換します。片持ち梁式の壁は、高荷重に耐える強度を高めるために、前面に支柱が取り付けられていたり、背面にカウンターフォートが備えられている場合があります。支柱は、壁の主面に対して直角の短い袖壁です。これらの壁には、季節的な霜の降りる深さより下に、堅固なコンクリート基礎が必要です。このタイプの壁では、従来の重力式壁よりも使用する材料がはるかに少なくなります。

地中壁は、非常に硬く、一般的に防水性に優れた擁壁の一種です。地中壁は高価な壁ですが、時間とスペースを節約できるため、都市の建設に使用されています。^[10]

シートパイル擁壁は、通常、軟弱な土壌や狭いスペースで使用されます。シートパイル擁壁は地面に打ち込まれ、鋼、ビニール、アルミニウム、グラスファイバー、木の板など、さまざまな材料で構成されています。簡単に見積もると、材料は通常、地上 1/3、地下 2/3 に打ち込まれますが、これは環境に応じて変更される場合があります。シートパイル擁壁の高さが高い場合は、壁面の後ろの土壌に、通常はケーブルまたはロッドで壁に結び付けられたタイバックアンカー、つまり「デッドマン」を設置する必要があります。次に、土壌の潜在的な破壊面の後ろに アンカーを設置します。

ボーリング杭擁壁は、一連のボーリング杭を組み立て、その後余分な土を掘削して構築されます。プロジェクトに応じて、ボーリング杭擁壁には、一連のアースアンカー、補強梁、土壌改良作業、および吹付けコンクリート補強層が含まれる場合があります。この建設技術は、シートパイルが有効な建設ソリューションであるが、杭打ち機によって発生する振動または騒音レベルが許容されないシナリオで採用される傾向があります。

アンカー式擁壁は、前述のいずれのスタイルでも構築できますが、背後の岩や土壌に固定されたケーブルやその他のステーを使用して、さらに強度を高めることもできます。通常、アンカーはボーリングで材料に打ち込まれ、その後、機械的手段または多くの場合は加圧コンクリートを注入して土壌内で膨張して球根を形成することによって、ケーブルの端で拡張されます。技術的に複雑なこの方法は、高負荷が予想される場合や、壁自体を細くする必要があり、そうでなければ弱すぎる場合に非常に役立ちます。

ソイルネイリングは、比較的細い要素（通常は鋼鉄製の鉄筋）を挿入して土壌の斜面、掘削部、または擁壁を補強する技術です。鉄筋は通常、事前にドリルで穴を開けて設置し、グラウトで固定するか、ドリルとグラウトを同時に使用します。鉄筋は通常、わずかに下向きに傾斜した状態で張力をかけずに設置します。表面には、剛性または柔軟性のある表面仕上げ（多くの場合、吹付けコンクリート）または独立したソイルネイリングヘッドを使用できます。

壁のみで構成されているのではなく、壁に直接作用する土圧を軽減するシステムも多数存在します。これらは通常、他の壁タイプと組み合わせて使用​​されますが、外観上の目的でのみ使用するシステムもあります。

このタイプの土壌強化は、外壁なしでも使用されることが多く、金網の 「箱」で構成され、その中に粗く切り出した石やその他の材料が詰められています。メッシュ ケージは内部の動きや力を軽減し、侵食力も軽減します。蛇籠壁は排水性に優れた擁壁構造であるため、地下水が存在する場所に建設されることがよくあります。ただし、擁壁内および擁壁周辺の地下水の管理と制御は重要です。

機械的に安定させた土（MSEとも呼ばれる）は、層状の水平マット（ジオシンセティック）を端部に固定して人工的に補強した土です。これらのマットは、単純な重力式壁構造よりも高い内部せん断抵抗を提供します。他のオプションには、やはり層状のスチールストラップがあります。このタイプの土壌強化には通常、層を固定するための外壁（SRW - セグメント式擁壁）が必要であり、その逆も同様です。^[11]

壁面は、ある程度の差動変位を許容できるプレキャストコンクリートユニット^[7]でできていることが多い。補強された土の塊は、表面とともに、改良された重力壁として機能します。補強された塊は、背後の土壌からの圧力を保持できるほど大きく構築する必要があります。重力壁は通常、壁の高さの少なくとも 50 ～ 60 パーセントの深さまたは厚さが必要であり、壁に傾斜または上載荷重がある場合は、さらに大きくする必要があります。

セルラー拘束システム（ジオセル）は、重力下での急勾配の土壌安定化や、ジオグリッドによる補強擁壁にも使用されます。ジオセル擁壁は、自重や外部からの荷重に対して構造的に安定しており、構造の柔軟性により非常に高い耐震性を発揮します。^[12]壁の外側の筋膜セルに植物を植えて緑の壁を作ることができます。

ウィキメディア・コモンズには、擁壁に関連するメディアがあります。

• ボウルズ、ジョセフ E (1998)。基礎分析と設計(第 5 版)。ニューヨーク: マグロウヒル カンパニーズ。
• チン、フランシス DK、ウィンケル、スティーブン R. (2006)。『Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code (第 2 版)』。ニュージャージー州ホーボーケン、ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 978-0-471-74189-3。
• アンブローズ、ジェームズ（1991）。石造建築物の簡略設計。ニューヨーク：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。pp. 70–75。ISBN 0-471-17988-4。