JP2004197358A - 山留支保工 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支保工単位部材としては、並列させた鋼管2相互を各鋼管2の周面に端縁が結合する横断面形がH形のつなぎ材(H鋼4)で一体的に連結し、かつ、鋼管2に継手3を設けた二連タイプの鋼管矢板1であり、この支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材(H鋼4およびその先の鋼管2が山留壁背後に配設されるように縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に於いて構造物を構築する際の鋼管矢板による締切工や掘削山留めを行う場合などに使用する山留支保工に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
締切り工や土止め・山留工に使用される山留支保工としては、下記特許文献1にも記載されているが、図8〜図10に示すように鋼管矢板1は鋼管2の左右周側に継手3を形成したものであり、この継手3同士を接続することで順次連続させる。なお、この継手3の形状は、ボックス形とT字形、C字形相互、C字形とT字形等組み合わせなど様々であり、図示は一例である。
【0003】
【特許文献1】
特公平4−63167号公報
【特許文献2】
特開2000−220135公報
【0004】
また、前記鋼管矢板1はディーゼルパイルハンマによる打設(杭打)機で打ち込む場合もあるが、これは打設にともなう騒音振動が大きく建設公害となる。そこで、アースオーガ掘削により嵌入抵抗を低減しながら、油圧ジャッキやバイブロハンマにより圧入する方法も採用されるが、いずれの場合も鋼管2を一本ずつセットしていくものである。
【0005】
このように1本ずつ鋼管2を掘削孔に挿入したり、打設したりして締切り工が施工するのでは非常に手間がかかるとともに、施工の際に継手3の部分の挿入抵抗が多いので曲がりやすく鋼管矢板1自体の垂直精度の確保が困難である。さらに前記のごとくアースオーガ掘削を先行させて掘削孔内に鋼管矢板1をセットする場合に、このアースオーガに多軸のオーガ機を使用すれば掘削孔については一度に複数のものが同時形成できるが、鋼管矢板1の配置に関しては前記のように1本ずつ行うことを原則としているので、工数の削減にはならない。
【0006】
また、軟弱地盤の場合は水深10m、堅固な地盤の場合は水深15mを越えると、該工法による施工が技術的に困難であると言われている。
【0007】
これに対して、発明者は先に特願2001−198112号として、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となる鋼管矢板による締切り工を提案した。
【0008】
これは、図12に示すように鋼管矢板1は並列させる鋼管2の相互を各鋼管2の周面に端縁が結合するH形のつなぎ材(板)としてH鋼4でこのH鋼4の幅分だけ間隔を存して一体的に連結し、また、かかる相互連結と反対側には継手3を設けるようにした。
【0009】
このH鋼4は形鋼によるものでもまた、適宜溶接により工場等で独自に組み立てたものでもよい。形鋼を利用する場合はフランジ4aの左右端縁を鋼管周面に溶接することになり、これら平行するフランジ4aと鋼管2、2とで四方を囲撓した密閉空間5を形成する。図中4bはウエブである。
【0010】
鋼管2、2の前記H鋼4での相互連結側と反対側には継手3を設けて二連タイプの鋼管矢板1とする。前記継手3は図8〜図10に示す従来例と同じく種々のタイプが考えられ、特に限定はなく、本実施形態の例は図9と同一で、スリット3aを有する環体であるC字形を横断面とした管体を鋼管2の周面に溶接して取り付けた。継手3は鋼管2の真横に設けるが、このスリット3aは継手3の真横でなく、斜め方向に開口するもので、継手3が相互に対向する場合はスリット3aは対象的向きに開口し、スリット3aを介して継手3が互いにお互いの中に入り込むように噛み合う。
【0011】
なお、継手3は図示の例に限定されず、他の実施形態として一方の雄部は一枚の片で、これが他方の2枚の間隔を有する2枚の片による雌部に挿入されるような単純形のものでもよい。また、図示は省略するが、並列させたフランジ4aを湾曲もしくは屈曲させることで鋼管2を角度をもって結合させることもできる。このようにすれば、鋼管矢板1をリングビーム等の円形で小径の円形に接続配置するのに好適なものとなる。なお、鋼管矢板1をリングビーム等の円形で比較的大径の場合は継手3の噛み合わせ角度のみの調整でも可能である。
【0012】
この特願2001−198112号の鋼管矢板によれば、鋼管矢板としては、鋼管とで四方を囲繞した密閉空間を形成する。つまり、鋼管と鋼管をH鋼の4点の端部で溶接された形状であり、H鋼で継ぐ事で複数の鋼管からなる、一体化した鋼管矢板となるので、その分強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。従来の両端に継手を持つ鋼管矢板の継手間は、設計上その剛性を考慮しないが、2本の鋼管をH鋼で継ぐ事で剛性を十二分に考慮でき、短軸方向の二次モーメントが増える。
【0013】
従来の施工本数に対して、継手間が単純に半分以下になるため、止水工(モルタル注入や薬注) も半分以下で済み、経済的効果が大きく、又注入量が減ることから水質汚染が減少し、環境にやさしい(環境対策)工事となる。さらに、1本ずつ打設するより、2本同時に打設する方が有利であり、施工時間は大幅に短縮出来、海洋工事等に見られる台船使用期間の大幅な短縮は、経済的に陸上工事に比べて大きな有利となる。しかも、2本が定められた精度で継がれているために、その施工精度も高く、鉛直精度も向上する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軟弱地盤等で、掘削平面が大きく、例えば一辺が長大になる場合とか、河川、海等に近接した地域、または傾斜地等で片側に土圧を受けるような場合、従来から水平切梁工法、地盤アンカー工法、アイランド工法が用いられている。
【0015】
従来から用いられている水平切梁工法は、一辺が長大の掘削面積の場合とか、河川、海等に近接した地域又は傾斜地等で片側から土圧を受けるような場合、最早水平切梁によって軸力を支承することが困難となり、軸力のばらつきも多く山留め壁の品質保証が出来なくなる。また、このような条件の下で採用される斜め地盤アンカー工法は、敷地条件に制約を受け採用困難な場合が多い。
【0016】
そこでこのような場合は、アイランド工法が採用されるが、この工法は分割工事になることから工期が長期にわたり、建設コストも嵩み好まれないのが現状である。
【0017】
そこで泥水処理が不要で、排出泥土も他の場所打ちRC山留め工法に比べて少なく、工期も短く経済性の高いソイルセメント柱列山留め壁が考えられるが、ソイルセメント柱列山留め壁単独では、土圧に対して自立山留め壁としての強度及び剛性の不足により、安定した山留め壁の品質が期待できない。
【0018】
また、鋼管矢板井筒基礎工法においては、掘削深度が深く、鋼管矢板に作用する土圧が大きい場合には、井筒内に設置される切梁やそれらを支える支持杭の配置計画は充分な検討が必要とされ、従来は井筒内の鋼管矢板の一部を中間支持杭として利用する等工夫が必要であった。
【0019】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となるもので、このような鋼管矢板を支保工単位部材として利用し、自立性が極めて高く、その結果として切梁等が省略できる山留支保工を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第1に、支保工単位部材としては、並列させた鋼管相互を各鋼管の周面に端縁が結合する横断面形がH形のつなぎ材で一体的に連結し、かつ、鋼管に継手を設けた二連タイプの鋼管矢板であり、この支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるように縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させること、第2に、縦向きにした支保工単位部材のつなぎ材に横貫通孔を形成し、この横貫通孔に通して鋼材による横架材を山留壁背後に設置することを要旨とするものである。
【0021】
請求項1記載の本発明によれば、まず、鋼管矢板としては、特願2001−198112号と同じ作用が得られるものであり、つまり、鋼管と鋼管をH鋼の4点の端部で溶接された形状であり、H鋼で継ぐ事で複数の鋼管からなる、一体化した鋼管矢板となるので、その分強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。2本の鋼管をH鋼で継ぐ事で剛性を十二分に考慮でき、短軸方向の二次モーメントが増える。
【0022】
従来の施工本数に対して、継手間が単純に半分以下になるため、止水工(モルタル注入や薬注) も半分以下で済み、経済的効果が大きく、又注入量が減ることから水質汚染が減少し、環境にやさしい(環境対策)工事となる。また、連結するH鋼の形状を変えることにより、あらゆる曲率を持つ形状部の施工が可能となる。しかも、1本ずつ打設するより、2本同時に打設する方が有利であり、施工時間は大幅に短縮出来、海洋工事等に見られる台船使用期間の大幅な短縮は、経済的に陸上工事に比べて大きな有利となる。しかも、2本が定められた精度で継がれているために、その施工精度も高く、鉛直精度も向上する。
【0023】
また、支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるようにしたので、この部分がバットレス支持杭としての役割を発揮できる。このようにして、縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させることで、土圧を受ける際の抗力を向上させ、強度及び剛性を上げることができる。
【0024】
請求項2記載の本発明によれば、前記作用に加えて、縦向きにした支保工単位部材のH鋼材で継がれている形状を有効に利用して、腹起し材としての鋼材による横架材を簡単にかつ迅速に山留壁背後に設置することができ、この横架材が閂的な役割を発揮し、これにより受ける土圧荷重を支保工単位部材を横向きに連結してなる山留壁の全体に均一的に掛けて安定度・強度及び剛性を上げることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の山留支保工の第1実施形態を示す平面図、図2は同上斜視図で、本発明で使用する支保工単位部材としての鋼管矢板1も、前記特願2001−198112号と同じく、並列させる鋼管2の相互を各鋼管2の周面に端縁が結合するH形のつなぎ材(板)としてH鋼4でこのH鋼4の幅分だけ間隔を存して一体的に連結し、また、かかる相互連結と反対側には継手3を設けるようにした。
【0026】
このH鋼4は形鋼によるものでもまた、適宜溶接により工場等で独自に組み立てたものでもよい。形鋼を利用する場合はフランジ4aの左右端縁を鋼管周面に溶接することになり、これら平行するフランジ4aと鋼管2、2とで四方を囲撓した密閉空間5を形成する。図中4bはウエブである。
【0027】
鋼管2、2の前記H鋼4での相互連結側と反対側には継手3を設けて二連タイプの鋼管矢板1とする。前記継手3は図8〜図10に示す従来例と同じく種々のタイプが考えられ、特に限定はなく、本実施形態の例は図9と同一で、スリット3aを有する環体であるC字形を横断面とした管体を鋼管2の周面に溶接して取り付けた。継手3は鋼管2の真横に設けるが、このスリット3aは継手3の真横でなく、斜め方向に開口するもので、継手3が相互に対向する場合はスリット3aは対象的向きに開口し、スリット3aを介して継手3が互いにお互いの中に入り込むように噛み合う。
【0028】
本発明は基本的にはこの支保工単位部材としての鋼管矢板1を継手3を介して横一列に連結していくものであるが、その間に介在させるものは、前記H形のつなぎ材(板)としてH鋼4で並列させる鋼管2を連結した二連タイプの鋼管矢板1を縦向きにしたものである。
【0029】
前記介在させる縦向きの鋼管矢板1は、並列させる鋼管2のうち1つの鋼管にはH鋼4が接合する方向と直角の方向の左右に継手3を設け、この継手3により横向きにした鋼管矢板1と接合する。
【0030】
その結果、介在させる縦向きの鋼管矢板1は、つなぎ材であるH鋼4およびその先の鋼管2が山留壁背後に配設されるようになる。
【0031】
図1に示す第1実施形態では、横向きの鋼管矢板1同士を2個単位で接続し、その間に縦向きにした鋼管矢板1を介在させるようにしたが、第2に実施形態として図4に示すように横向きの鋼管矢板1と縦向きにした鋼管矢板1を交互に接続していく場合や第3実施形態として図5に示すように横向きの鋼管矢板1同士を3個単位で接続し、その間に縦向きにした鋼管矢板1を介在させるようにした場合等が選択できる。さらに、これら第1〜3実施形態を適宜組み合わせてもよく、また、横向きの鋼管矢板1同士を3個以上とし、その間に縦向きにした鋼管矢板1を介在させるようにしてもよい。
【0032】
本発明は前記縦向きにした鋼管矢板1のつなぎ材であるH鋼4に横貫通孔10を形成し、この横貫通孔10に通して鋼材による横架材としてH鋼11を山留壁背後に設置した。該横貫通孔10はこの箇所にはつなぎ材であるH鋼4を設けないでおくことで、結果的には上下のH鋼4間に横貫通孔10用の空間を確保して簡単に形成できる。
【0033】
また、横架材としてH鋼11はいわゆる腹起しとしてのものであり、そのフランジが山留壁を形成する鋼管2に接合するように水平方向に強軸方向を合わせた。このようにして横架材としてH鋼11はつなぎ材であるH鋼4で支承することで支承のためのブラケット等を用いずとも安定して設置することができる。
【0034】
図11は本発明の山留支保工の支保工単位部材の強度を説明するもので、鋼管矢板1を鋼管2をφ600 、H鋼4を400 Hとした場合で、横向きとした場合(α)の断面2次モーメントは長さh30mでは123,000 cm4/m となり、縦向きにした場合(β)の断面2次モーメントは817,479 cm4/m となる。このように横向きの鋼管矢板1に対して縦向きにした鋼管矢板1は約7倍弱の断面2次モーメントを発揮できるものであり、横向きの鋼管矢板1同士の接続に、適宜縦向きにした鋼管矢板1を介在させることで強度を飛躍的に向上させることができることが判る。
【0035】
また、横架材としてH鋼11を付加することで、さらに強度は向上する。なお、前記本発明の鋼管矢板1はソイルセメント連続壁工法での芯材として建込む場合にも利用できる。その場合はソイルセメント杭の表面を削って内部の鋼管2を露出させて、H鋼11を接合させればよい。
【0036】
図6は本発明の第4実施形態を示すもので、支保工単位部材としての鋼管矢板1を図7にも示すように、並列させる鋼管2の相互を各鋼管2の周面にフランジ端縁が結合するH形のつなぎ部材としてH鋼4でこのH鋼4の幅分だけ間隔を存して一体的に連結した点は前記第1〜3実施形態と同じであるが、かかる相互連結と反対側には雄継手7、雌継手8を設けるようにした。
【0037】
雄継手7、雌継手8は鋼管2の相互のつなぎ部材と同じく、横断面形がH形のものとしてフランジ7a、8aとウエブ7b、8bの組み合わせからなり、フランジ7a、8aの端縁が鋼管2の周面に結合するものである。雄継手7は雌継手8に対して多少小振りなものとする。
【0038】
雄継手7と雌継手8との嵌合は、雌継手8のフランジ8a間に雄継手7のフランジ7aが入り込み、さらにフランジ7aの先端は雌継手8のウエブ8bに近接し、フランジ7a、8a、ウエブ7b、8bで囲繞された密閉空間が形成できるので、ここにトレミー管を用いてコンクリートやモルタル等の充填材9を充填することもできる。さらに、必要に応じて鉄筋をこの密閉空間に配設することも可能である。
【0039】
縦向きの鋼管矢板1も並列させる鋼管2のうち1つの鋼管にはH鋼4が接合する方向と直角の方向の左右に雄継手7と雌継手8を設け、この雄継手7と雌継手8により横向きにした鋼管矢板1と接合する。
【0040】
この第4実施形態の場合は、継手も横断面形がH形として継ぐ事でウエブの存在で強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。すなわち、せん断力は、略管軸方向に作用するので、管軸方向に沿ってウエブという補強部材を設けることで、有効に補強することができる。また、継手同士はフランジ端を重ねるようにするだけで嵌合でき、一方の継手のフランジ先端が他方の継手のウエブに衝合するように近接して堅牢な密閉空間を得ることができる。
【0041】
図6において、鋼管矢板1の鋼管2の外側の円はソイルセメント杭の外径を示し、多軸掘削機で掘削孔を掘削し、掘削軸の先端の掘削ヘッドからセメントミルク、ベントナイト液等、目的に適応した固結材を吐出させて土中において原位置土とミキシングし、1エレメントの壁状の削孔混練を行い、原位置にソイルセメント壁を造成する。そしてこれに芯材として鋼管矢板1を建込む。鋼管矢板1は先行エレメントに先に建込んだ本発明の鋼管矢板1に対して同様の鋼管矢板1を雄継手7と雌継手8の嵌合で連続させるように建込み、以後、同様に連続的な一体の壁体を延設していき、鋼管矢板1も延ばしていく。
【0042】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の山留支保工は、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となるもので、このような鋼管矢板を支保工単位部材として利用し、自立性が極めて高く、その結果として切梁等が省略できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の山留支保工の第1実施形態を示す平面図である。
【図2】本発明の山留支保工の第1実施形態を示す斜視図である。
【図3】本発明の山留支保工の縦向きにした鋼管矢板の側面図である。
【図4】本発明の山留支保工の第2実施形態を示す平面図である。
【図5】本発明の山留支保工の第3実施形態を示す平面図である。
【図6】本発明の山留支保工の第4実施形態を示す平面図である。
【図7】第4実施形態での支保工単位部材の平面図である。
【図8】従来の鋼管矢板の第1例を示す平面図である。
【図9】従来の鋼管矢板の第2例を示す平面図である。
【図10】従来の鋼管矢板の第3例を示す平面図である。
【図11】本発明の支保工単位部材の説明図である。
【図12】H鋼による連結鋼管の鋼管矢板の平面図である。
【符号の説明】
1…鋼管矢板 2…鋼管
3…継手 3a…スリット
4…H鋼 4a…フランジ
4b…ウエブ 5…密閉空間
6…係合溝
7…雄継手 8…雌継手
7a、8a…フランジ 7b、8b…ウエブ
9…充填材 10…横貫通孔
11…H鋼
Claims (2)
- 支保工単位部材としては、並列させた鋼管相互を各鋼管の周面に端縁が結合する横断面形がH形のつなぎ材で一体的に連結し、かつ、鋼管に継手を設けた二連タイプの鋼管矢板であり、この支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるように縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させることを特徴とした山留支保工。
- 縦向きにした支保工単位部材のつなぎ材に横貫通孔を形成し、この横貫通孔に通して鋼材による横架材を山留壁背後に設置する請求項1記載の山留支保工。
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