CN104114770B - Z型钢板桩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种施工性优越且不需要特别的打入机械的Z型钢板桩。Z型钢板桩(1)具有腹板部(3)；形成于腹板部(3)的两端的凸缘部(5a、5b)；以及形成于凸缘部(5a、5b)的端部的接头部(7a、7b)，在Z型钢板桩(1)的凸缘部(5a、5b)的外表面侧以及/或者腹板部外表面侧的、隔着腹板部中心的两侧分别设置有突起(11a、11b)。

Description

Z型钢板桩

技术领域

本发明涉及一种具有腹板部和形成于该腹板部的两端的凸缘部的Z型钢板桩。

背景技术

公知有在两端部具有凸缘部且在中间部具有腹板部的所谓的Z型钢板桩(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2002-294691号公报

Z型钢板桩的剖面形状为非对称形状，所以在一张张打入的情况下，在打入中会发生旋转。因此，无法保证钢板桩的直线前进性，而使嵌合的接头部的阻力变大，从而施工变难的情况较多，存在施工性较差的问题。

作为改善这种问题的手法，存在预先将两张Z型钢板桩连结为剖面形状对称的所谓的帽形(参照专利文献1的图11)，并将嵌合的接头部通过铆接或焊接等连结固定，进而打入的方法。

然而，在将两张Z型钢板桩连结并形成为对称剖面形状的情况下，钢板桩剖面变大，而使打入时的贯入阻力也增大，所以需要特别的打入机械。

另外，为了将打入机械的推进力正常地传递至钢板桩，钢板桩的夹紧方法也需要分别夹紧各Z型钢板桩的腹板部之类的两点夹紧，作为打入机械而需要特殊的机械。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于获得一种施工性优越且不需要特别的打入机械的Z型钢板桩。

发明人对现有的Z型钢板桩在打入时发生旋转(扭转)的原因进行了研究。图20、图21是对该研究结果进行说明的说明图，图20、图21中图示出在腹板部23的两端具有凸缘部25a、25b的一般的Z型钢板桩21。

当打入时，在Z型钢板桩21的拐角部29a、29b的内侧，周边地基(图20的由虚线圆包围的区域A、B)局部地承受较大的剪切力。因此，土粒的排列状态发生变化，从而发生体积膨胀(土的剪胀(dilatancy)现象)。若周边地基发生体积膨胀，则会产生该部位的土压局部变大的偏土压(eccentricearthpressure)，Z型钢板桩21在图21所示的箭头方向上承受力，从而发生变形、旋转(扭转)。

根据上述研究，发明人考虑从周边地基接受与偏土压相互平衡的土压，从而抑制在Z型钢板桩发生的变形、旋转(扭转)进而能够保持打入时的Z型钢板桩的直线前进性。

本发明是根据上述见解而完成的，具体而言是具备以下结构的钢板桩。

(1)本发明的Z型钢板桩具有：腹板部；形成于该腹板部的两端的凸缘部；以及形成于该凸缘部的端部的接头部，其中，在该Z型钢板桩的上述凸缘部的外表面侧以及/或者腹板部外表面侧的、隔着腹板部中心的两侧分别设置有突起。

(2)另外，在上述(1)所记载的Z型钢板桩中，设置于腹板部的各突起配置于与上述腹板部中心相距从腹板部中心到凸缘部外表面的距离的1/2以上的距离的位置。

(3)另外，上述(1)或(2)所记载的Z型钢板桩中，设置于隔着腹板部中心的两侧的各突起配置为距上述腹板部中心相等的距离。

(4)另外，在上述(1)～(3)中任一个所记载的Z型钢板桩中，设置于腹板部的各突起向与凸缘部外表面平行的方向突出。

(5)另外，在上述(1)～(4)中任一个所记载的Z型钢板桩中，上述各突起的安装角度被设定为45°～135°的范围。

(6)另外，在上述(1)～(5)中任一个所记载的Z型钢板桩中，上述各突起高度被设定为50mm以上。

在本发明中，一种Z型钢板桩，具有：腹板部；形成于该腹板部的两端的凸缘部；以及形成于该凸缘部的端部的接头部，其中，在该Z型钢板桩的上述凸缘部的外表面侧以及/或者腹板部外表面侧的、隔着腹板部中心的两侧分别设置有突起，由此能够抑制在打入时在Z型钢板桩产生的变形、旋转(扭转)，从而能够保持Z型钢板桩的直线前进性。

另外，保持Z型钢板桩的直线前进性，从而将由Z型钢板桩构建的钢板桩墙形成于规定的位置变得容易，并且打入钢板桩时的接头部嵌合部的阻力变小，从而能够不使用特别的施工机械而提高施工速度以及施工性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的说明图。

图2是图1示出的Z型钢板桩的整体形状的说明图。

图3是对图1示出的Z型钢板桩的作用进行说明的说明图(其一)。

图4是对图1示出的Z型钢板桩的作用进行说明的说明图(其二)。

图5是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起高度进行说明的说明图。

图6是对设置本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的范围进行说明的说明图(其一)。

图7是对设置本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的范围进行说明的说明图(其二)。

图8是对设置本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的范围进行说明的说明图(其三)。

图9是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其一)。

图10是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其二)。

图11是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其三)。

图12是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其四)。

图13是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其五)。

图14是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的配置方式进行说明的说明图(其六)。

图15是对本发明的一个实施方式的Z型钢板桩的突起的安装角度进行说明的说明图。

图16是对本发明的实施例1的Z型钢板桩(模型)进行说明的说明图。

图17是表示本发明的实施例1的实验结果的坐标图。

图18是对本发明的实施例2的Z型钢板桩(模型)进行说明的说明图。

图19是表示本发明的实施例2的实验结果的坐标图。

图20是对在打入Z型钢板桩时，打入时发生旋转(扭转)的机理进行说明的说明图(其一)。

图21是对在打入Z型钢板桩时，打入时发生旋转(扭转)的机理进行说明的说明图(其二)。

具体实施方式

本实施方式所涉及的Z型钢板桩1具有腹板部3，在腹板部3的两端具有凸缘部5a、5b，并在凸缘部5a、5b的两端形成有接头部7a、7b。

在以下的说明中，如图1所示，以通过腹板部3的中心且平行于凸缘部5a、5b的线为分界线(图中的单点划线)，在图中分界线的上侧，将由凸缘部5a与腹板部3形成的拐角部9a的内侧设为内表面侧、将外侧设为外表面侧。同样地，在分界线的下侧，将拐角部9b的内侧设为内表面侧、将外侧设为外表面侧。

本实施方式所涉及的Z型钢板桩1的特征在于，在腹板部外表面侧的两端部设置有突起11a、11b。

如图1所示，突起11a、11b在腹板部3的拐角部9a、9b的附近向沿着凸缘部外表面的方向突出。另外，如图2(b)所示，突起11a、11b以遍及Z型钢板桩1的全长的方式设置。

根据图3、图4对如上述那样构成的Z型钢板桩1的作用进行说明。

在打入时，如上所述，在Z型钢板桩1的拐角部9a、9b的内侧，周边地基(图3的虚线圆所包围的区域A、B)局部地承受较大的剪切力。另一方面，由于在拐角部9a、9b的外侧设置有突起11a、11b，所以该部位的周边地基(图3的虚线圆所包围的区域C、D)也局部地承受较大的剪切力。

因此，如图4所示，在拐角部9a、9b的内外产生偏土压，由于它们的偏土压相互抵消，由此能够抑制打入钢板桩时旋转(扭转)的产生。因此，即便在一张张打入非对称形状的Z型钢板桩1的情况下，也能够保持钢板桩的直线前进性。

此外，突起11a、11b用于产生与在拐角部9a、9b的内侧产生的偏土压相互平衡的偏土压，所以上述突起11a、11b的高度H(参照图5)根据在拐角部9a、9b的内侧产生的偏土压加以变更即可。不过，为了在突起11a、11b的周边地基产生较大的局部剪切力，从而发挥足够的旋转(扭转)抑止效果，优选突起高度H为50mm以上。另一方面，只要除了考虑在拐角部9a、9b的内侧产生的偏土压之外，还考虑Z型钢板桩的大小、打入机械的推进力等来适当地设定突起高度H的上限即可。若是适于最大范围的打入条件的目的，则优选预先将突起高度H设计为Z型钢板桩的凸缘长度以下。

关于设置突起11a、11b的位置以及范围(Z型钢板桩的长边方向)，一般在较密实(较硬)的砂地基中，存在拐角部9a、9b的局部剪切力变大的趋势，所以如图2所示，以遍及Z型钢板桩1的全长的方式设置突起11a、11b，从而能够抑制打入时Z型钢板桩1的旋转(扭转)。

不过，根据Z型钢板桩1的长度、地基条件、所要求的墙体精度来适当地设定设置突起11a、11b的位置以及范围即可，例如如图6所示，也可以在Z型钢板桩1的靠近前端部的规定的范围连续地设置。作为规定的范围，举出自Z型钢板桩1的前端部起的全长的1/2～1/3的程度为一个例子。

另外，在由较疏松(较软)的砂构成的地基的情况下、在较密实(较硬)的砂地基层只存在于钢板桩前端附近而其他地基为由较疏松(较软)的砂构成的地基的情况下，在钢板桩前端附近以外的位置，拐角部9a、9b的局部剪切力较小、旋转(扭转)也轻，所以如图7所示，即便仅在Z钢板桩的前端设置突起11a、11b，也能够获得足够的施工直线前进性。

另外，在中等硬度的地基(处于疏松层至坚实层的中间)、粘土层等情况下，如图8所示，也可以在自钢板桩的前端(下端)起的1/2～1/3的程度的区域离散地设置突起11a、11b。

此外，在任何情况下，均在Z型钢板桩1的前端部设置突起11a、11b。

存在在Z型钢板桩1的凸缘部外表面侧接合有横梁(strut)、横撑(waling)等的情况，所以优选突起11a、11b位于凸缘部外表面的线上或位于相比凸缘部外表面线靠近腹板部中心(钢板桩中心侧)的位置。图1示出的例子是沿着凸缘部外表面线配置突起11a、11b的例子，图9是在相比凸缘部外表面线靠腹板部中心配置突起11a、11b的例子。

此外，在相比凸缘部外表面线靠腹板部中心配置突起11a、11b的情况下，若突起11a、11b过于接近腹板部中心，则对于在拐角部9a、9b内侧产生的偏土压的阻力变小，所以需要以自腹板部中心起朝凸缘部侧离开规定的距离。如图10所示，若设从腹板部中心到凸缘部外表面的距离为Wo，则优选上述规定的距离为0.5Wo以上且Wo以下。在后述的实施例2中证实其效果。

此外，关于突起11a、11b的配置，隔着腹板部中心而设置的突起11a、11b可以距腹板部中心相等距离，也可以如图11所示，距腹板部中心不同距离。

另外，在上述的说明中，示出了将突起11a、11b设置于腹板部3的例子，但也可以如图12所示，将突起11a、11b设置于凸缘部外表面侧。在这种情况下，可以如图12(a)所示，将突起11a、11b设置于凸缘部外表面侧的拐角部附近，也可以如图12(b)所示，将突起11a、11b设置于凸缘部外表面侧的接头部附近。另外，也可以将突起11a、11b设置于凸缘部外表面侧的从拐角部附近到接头部附近的范围内的任一位置。

另外，也可以如图13所示，将一方的突起11a配置于凸缘部外表面的拐角部9a附近，将另一方的突起11b配置于接头部7b的附近。

另外，也可以如图14所示，将一方的突起11a配置于凸缘部外表面侧的拐角部9a附近，将另一方的突起11b配置于腹板部外表面侧的拐角部9b附近。

此外，在将突起11b配置于腹板部外表面侧的情况下，可以在外表面侧的凸缘部外表面安装横撑·横梁。换言之，在利用Z型钢板桩1形成挡土墙时，在安装横撑·横梁的一侧，以不使突起11a、11b向相比凸缘部外表面靠外侧突出的方式将突起11a、11b配置于腹板部外表面侧即可。

因此，可以说图1、图9、图11、图14示出的Z型钢板桩1是适于横撑·横梁的安装的Z型钢板桩。

根据图15对突起安装角度θ进行说明。

突起安装角度θ是指突起11a、11b与凸缘部外表面所形成的角度(参照图15(a))或是指突起11a、11b与腹板部外表面所形成的角度(参照图15(b))，但该突起安装角度θ优选为45°以上且135°以下。通过将突起安装角度θ的范围设计为该范围能够避免在突起11a、11b与钢板桩之间发生土的闭塞，从而能够防止打入钢板桩时贯入阻力增大。

此外，在上述说明中，在隔着腹板部中心的两侧分别一处处地设置突起，但也可以在隔着腹板部中心的各侧的多个位置设置突起。在各侧的多个位置设置突起的情况下，可以仅在凸缘部5a、5b设置多个突起，也可以仅在腹板部3设置多个突起，或分别在凸缘部5a、5b与腹板部3设置突起。

实施例1

根据图16、图17对本发明的实施例1进行说明。

通过弯曲加工厚度为9mm的板形成为Z型(板桩高度为400mm，板桩宽度为450mm)，并将接头部件13a、13b(模型)焊接于端部，从而形成Z型钢板桩(模型)15(参照图16)。钢板桩长度为12m，施工完成长度(打入长度)为11m。

在由腹板部3与凸缘部5a、5b形成的拐角部9a、9b的腹板部端部，设置向沿着凸缘部外表面的方向突出的高度为30mm、50mm、80mm的突起11a、11b，并单独对Z型钢板桩(模型)15实施打入。

对于打入顺序而言，在分别单独打入第一张Z型钢板桩后接头嵌合第二张Z型钢板桩来进行打入。突起11a、11b仅安装于钢板桩前端部，并将钢板桩长边方向的长度设计为100mm。为进行比较，对无突起的模型也实施相同的打入。

实验结果如图17的坐标图所示。图17的坐标图的纵轴表示钢板桩可打入的长度(m)，横轴表示突起高度(mm)。钢板桩可打入长度(m)是指使接头部嵌合于首先单独进行打入的Z型钢板桩(模型)15来打入第二张Z型钢板桩时的第二张Z型钢板桩(模型)15的可打入长度。

如图17的坐标图所示，在无突起以及突起高度为30mm的情况下，在打入第二张Z型钢板桩(有接头嵌合)的途中，钢板桩的贯入阻力变大，达不到施工完成长度(打入长度)11m。这是因为，如上所述，单独打入第一张Z型钢板桩时，Z型钢板桩(模型)15的地下部分因局部的土压(偏土压)而旋转(扭转)，所以打入第二张Z型钢板桩(有接头嵌合)导致接头嵌合部的阻力变大。

另一方面，在突起高度为50mm以及80mm的情况下，第二张Z型钢板桩(模型)15达到了施工完成长度(打入长度)11m。这是因为，基于突起11a、11b的效果，单独打入第一张Z型钢板桩时的Z型钢板桩(模型)15的旋转(扭转)被抑制，所以打入第二张Z型钢板桩(有接头嵌合)不会导致接头嵌合部的阻力增大。

根据以上实验，可以确认突起11a、11b的效果。

实施例2

使用与实施例1基本构造相同的Z型钢板桩(模型)15，在从腹板部中心到突起11a、11b的距离X不同的五种情况(X＝0、50mm、100mm、150mm、200mm)(参照图18)下，进行了与实施例1相同的打入实验。实验结果如图19的坐标图所示。

如图19的坐标图所示，在距离X为100mm以上的情况下，钢板桩可打入长度在施工完成长度附近，从而可以确认Z型钢板桩的施工性改进效果(抑止旋转)显著。据此，可以说能够证实将各突起11a、11b的安装位置配置于从上述腹板部中心离开从腹板部中心到凸缘部外表面的距离的1/2以上的距离的位置是有效的。

附图标记说明：

A、B、C、D：区域；1：Z型钢板桩；3：腹板部；5a、5b：凸缘部；7a、7b：接头部；9a、9b：拐角部；11a、11b：突起；13a、13b：接头部件；15：Z型钢板桩(模型)；21：Z型钢板桩(现有例)；23：腹板部；25a、25b：凸缘部；29a、29b：拐角部。

Claims (7)

1.一种Z型钢板桩，

该Z型钢板桩具有：腹板部；形成于该腹板部的两端的凸缘部；以及形成于该凸缘部的端部的接头部，

所述Z型钢板桩的特征在于，

在该Z型钢板桩的所述凸缘部的外表面侧以及/或者腹板部外表面侧的、隔着腹板部中心的两侧分别设置有突起，

该突起形成为与所述Z型钢板桩的长边方向平行地安装的板状，该突起的安装角度被设定为45°～135°的范围。

2.根据权利要求1所述的Z型钢板桩，其特征在于，

设置于腹板部的各突起配置于与所述腹板部中心相距从腹板部中心到凸缘部外表面的距离的1/2以上的距离的位置。

3.根据权利要求1所述的Z型钢板桩，其特征在于，

设置于隔着腹板部中心的两侧的各突起配置为距所述腹板部中心相等的距离。

4.根据权利要求2所述的Z型钢板桩，其特征在于，

设置于隔着腹板部中心的两侧的各突起配置为距所述腹板部中心相等的距离。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的Z型钢板桩，其特征在于，

设置于腹板部的各突起向与凸缘部外表面平行的方向突出。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的Z型钢板桩，其特征在于，

所述各突起高度被设定为50mm以上。

7.根据权利要求5所述的Z型钢板桩，其特征在于，

所述各突起高度被设定为50mm以上。