JP2006322230A - 鋼材付き鋼矢板及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地中に鉄筋コンクリート造の構造物を構築する際に、山留め壁及び構造物のせき板として使用される鋼矢板に、コンクリートからのせん断力を伝達するための孔あき鋼板を接合する場合に、圧入機を用いた鋼矢板の挿入を可能にしながら、鋼矢板挿入後の孔あき鋼板の溶接作業を不要にする。
【解決手段】 地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物７を包囲するようにその周方向に隣接しながら地中に挿入される鋼矢板において、前記鋼矢板を構成する鋼矢板本体２の前記構造物７側を向いた面の幅方向中央部、もしくはその付近にボルト孔３ａを有する鋼材３を溶接しておく。
【選択図】 図１

Description

本発明は地中にフーチング等の鉄筋コンクリート造の構造物を構築する際に、山留め壁及び構造物のせき板として使用され、圧入機等を用いて地中に挿入される鋼材付き鋼矢板、及びそれを用いた鋼材付き鋼矢板の施工方法に関するものである。

地中にフーチング等の鉄筋コンクリート造の構造物を構築する場合、山留めをしながら、打設コンクリートのせき板と地盤へのせん断力伝達部材等を兼ねる鋼矢板を地中に先行して挿入し、鋼矢板で囲まれた領域の土砂を排出した後に、鉄筋の配筋とコンクリートの打設が行われる（特許文献１参照）。
この場合、コンクリートからの鉛直方向のせん断力を鋼矢板に伝達するために鋼矢板の内周面（構造物側の面）に孔あき鋼板を溶接する他、構造物に作用する曲げモーメントによる引張力を鋼矢板に伝達するためにその孔あき鋼板の孔にアンカー筋等の鉄筋を接続することがある（特許文献２参照）。

特開２００３−１３８５７７号公報（段落００４１〜００４５、図３） 特開２００２−０１３１３４号公報（請求項１、段落００３５〜００６５、図１〜図３、図７〜図１０）

鋼矢板の挿入は振動の発生が少ない圧入機を用いて行われることが多いが、圧入機のチャックは鋼矢板のウェブを板厚方向に挟むため、圧入機を用いる場合には鋼矢板の挿入前に孔あき鋼板を鋼矢板に溶接しておくことはできない。
従って孔あき鋼板を鋼矢板に溶接する時期は鋼矢板を地中に挿入し、鋼矢板で囲まれた内部の土砂を排出した後になるが、溶接が地中での作業になるため、作業性が極端に低下する。また鉛直面に沿った溶接になるため、溶接だれが生じ、溶接自体の信頼性も低下する。

本発明は上記背景より、圧入機を用いた鋼矢板の挿入が可能でありながら、鋼矢板挿入後の溶接作業を不要にする鋼材付き鋼矢板、及びそれを用いた鋼材付き鋼矢板の施工方法を提案するものである。

請求項１に記載の発明の鋼材付き鋼矢板は、地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物を包囲するようにその周方向に隣接しながら地中に挿入される鋼矢板において、前記鋼矢板を構成する鋼矢板本体の前記構造物側を向いた面の幅方向中央部、もしくはその付近にボルト孔を有する鋼材が溶接されていることを構成要件とする。

圧入機８のチャック９は図３〜図５に示すように鋼矢板を把持するときに鋼矢板側へ移動する可動部９１と受け部９２からなり、鋼矢板本体２の凸面側になる受け部９２と凹面側になる可動部９１の各幅方向中央部にウォータージェット併用工法やグラウト注入併用工法等のための注入口（７０ｍｍ×７０ｍｍ程度以上）９２ａ、９１aが形成されており、この注入口９２ａ、９１aはチャック９が鋼矢板本体２を把持した状態でも塞がれることがない。図３は鋼矢板本体２を把持していない状態のチャック９を、図４は鋼矢板本体２を把持した状態のチャック９を示す。図５は鋼矢板本体２と圧入機８のチャック９との関係を示した図３−（ｂ）の拡大図である。

そこで、可動部と受け部の各注入口の空間を利用し、その空間内に納まる断面形状の、ボルト孔を有する鋼材を予め鋼矢板本体の構造物側に溶接しておくことで、圧入機を用いた鋼材付き鋼矢板の地中への挿入後に鋼矢板本体に孔あき鋼板をボルトにより接合することが可能になる。各注入口は７０〜７５ｍｍ×７０〜８０ｍｍ程度の空間を持つため、そこに納まる範囲で鋼材の断面（厚さ×幅、または幅×高さ）には自由な形状と寸法が与えられる。

孔あき鋼板のボルトによる接合が可能になる結果、鋼矢板本体挿入後の溶接作業がなくなり、溶接に依存する場合の作業性低下の問題が解消され、信頼性低下の問題も解消される。鋼矢板本体への孔あき鋼板の接合は鋼矢板本体の挿入後に、鋼材にボルトを締め付けることにより行われ、ボルトによる接合であるため、溶接による場合より作業性と作業効率が向上し、工期の短縮が図られる上、接合した状態の信頼性も向上する。

鋼材は注入口の空間内に納まるよう、鋼矢板本体の構造物側を向いた凸面側、または凹面側の幅方向中央部、もしくはその付近に位置し、鉛直面をなすように、またはそれに近い状態で鋼矢板本体の材軸方向に沿う形で溶接され、鋼材の鋼矢板本体への溶接により鋼材付き鋼矢板が構成される。

全鋼矢板本体に鋼材を溶接するとすれば、鋼矢板本体の凸面側に鋼材を溶接した鋼材付き鋼矢板と、凹面側に鋼材を溶接した鋼材付き鋼矢板を用意する必要があるが、注入口はチャックの可動部と受け部の双方にあり、鋼矢板本体の凸面側と凹面側のいずれにも鋼材を溶接しておくことができるため、全鋼矢板本体に鋼材を溶接しておき、孔あき鋼板を接合することはできる。

鋼矢板本体はウェブとフランジを有する溝形断面をし、隣接する鋼矢板本体は、ウェブの凸面側が交互に地山側と根切り（構造物）側を向いて互いに連結される。また孔あき鋼板は必ずしも全鋼矢板本体に接合される必要はなく、１本置き等の鋼矢板本体に接合されてもよいことから、前記した鋼矢板本体の、構築すべき構造物側とは、ウェブの凸面側と凹面側のいずれかになる場合と、双方になる場合がある。

いずれの場合にも鋼矢板本体に溶接される鋼材の断面が圧入機のチャックとの干渉が生じない大きさに抑えられることで、鋼材付き鋼矢板が運搬時や仮置き時に格別嵩張ることはない。また鋼材と圧入機のチャックとの干渉が生じないことで、鋼材付き鋼矢板は鋼矢板本体のみの場合と同様の要領で圧入機によって地中に挿入される。

請求項１では圧入機による挿入を可能にする目的で、鋼矢板本体に予め鋼材を溶接しているが、鋼材付き鋼矢板の挿入は必ずしも圧入機によって行われなければならないことはないため、振動の発生が問題にならなければ、バイブロハンマによっても行われる。

請求項２に記載の発明は、地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物を包囲するようにその周方向に隣接させながら、請求項１に記載の鋼材付き鋼矢板を地中に挿入し、鋼材付き鋼矢板で囲まれた領域の内側の土砂を排出した後、鋼材付き鋼矢板の鋼材に孔あき鋼板をボルトにより接合することを構成要件とする鋼材付き鋼矢板の施工方法である。

鋼材付き鋼矢板は上記のように圧入機に対応した形をしていることから、地中への挿入は基本的に圧入機を用いて行われるが、バイブロハンマを用いても行われる他、両者を併用しても行われる。

地中に挿入された請求項１の鋼材付き鋼矢板の鋼材に孔あき鋼板をボルト接合することにより請求項２の鋼材付き鋼矢板の施工が終了するが、孔あき鋼板の接合が溶接に依らないことで、請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明が有する利益を引き継ぐため、溶接による場合より接合作業が単純化され、孔あき鋼板の鋼材への一体化の確実性が高まる上、工期の短縮が図られる。

上記の通り、本発明では圧入機のチャックに形成されている注入口の空間内に納まる、ボルト孔を有する鋼材を予め鋼矢板本体の、構築すべき構造物側に溶接しておくため、圧入機を用いた鋼矢板本体の地中への挿入後に鋼矢板本体に孔あき鋼板をボルトにより接合することができる。
鋼矢板本体挿入後に孔あき鋼板を溶接する必要がなくなるため、溶接に依存する場合の作業性低下の問題と信頼性低下の問題が解消され、溶接による場合より作業性と作業効率が向上し、工期の短縮を図ることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明は図６−（ｂ）、図７に示すように地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物７を包囲するようにその周方向に隣接しながら地中に挿入される鋼矢板において、図１、図２に示すように鋼矢板本体２の前記構造物７側を向いた面の幅方向中央部、もしくはその付近にボルト孔３ａを有する鋼材３が溶接された鋼材付き鋼矢板１である。

鋼矢板本体２はウェブ２ａとフランジ２ｂを有するＵ形鋼矢板であり、鋼材３は鋼矢板本体２のウェブ２ａの構造物７側の面に、鋼矢板本体２の材軸方向に沿うように溶接される。材軸方向に沿うとは、図１、図２に示すように鋼材３が材軸方向に連続する場合の他、材軸方向に間隔を隔て、断続的に配置される場合もあることを言い、断続的に配置される場合には必ずしも同一線上に配置される必要はない。鋼材付き鋼矢板１の地中への挿入後、鋼材３には孔あき鋼板４がボルト５により接合される。

鋼矢板本体２の構造物７側を向いた面とは、前記のようにウェブ２ａの凸面側と凹面側のいずれか、または双方を指し、全鋼矢板本体２に鋼材３を溶接する場合にはウェブ２ａの凸面側に鋼材３を溶接した図１に示す鋼材付き鋼矢板１と、凹面側に鋼材３を溶接した図２に示す鋼材付き鋼矢板１が用意される。１本置き等の鋼矢板本体２に鋼材３を溶接する場合には図１に示す鋼材付き鋼矢板１と、図２に示す鋼材付き鋼矢板１のいずれかが用意される。

鋼材３の、孔あき鋼板４が重なる板要素には孔あき鋼板４を接合するためのボルト５が挿通するボルト孔３ａが長さ方向に間隔を隔てて穿設され、鋼材３は側面において鋼矢板本体２のウェブ２ａに溶接される。図１、図２ではボルト孔３ａを一列に配列させているが、許容される鋼材３の形状や寸法の範囲内でボルト孔３ａを幅方向に並列させて、または千鳥状に形成することもある。

図面では鋼材３にフラットバー、もしくはプレートを使用しているが、鋼材３の断面積が圧入機８のチャック９の可動部９１と受け部９２のいずれかの注入口９１ａ、９２ａの空間に納まる大きさであれば鋼材３の種類は問われず、この他、山形鋼、溝形鋼等も使用される。図面ではまた、ウェブ２ａの面に平行にボルト５が挿通するよう、ボルト孔３ａが形成された板要素をウェブ２ａに溶接しているが、鋼材３に山形鋼等を使用し、ウェブ２ａに直交する方向の板要素にボルト孔３ａを形成し、ウェブ２ａの面に垂直にボルト５を挿通させる場合もある。

鋼材３には鉛直方向のせん断力伝達部材である孔あき鋼板４が接合されることから、孔あき鋼板４を鋼矢板本体２のウェブ２ａの中心に位置させる場合には、鋼材３は図５に示すように注入口９１ａ，９２ａの空間に納まる範囲でウェブ２ａの中心に関して片側へ寄った位置に溶接される。

孔あき鋼板４にはプレートの他、山形鋼、溝形鋼等が使用され、鋼矢板本体２のウェブ２ａに垂直な面をなす板要素（孔あき鋼板４のウェブ）に長さ方向に間隔を隔て、構造物７のコンクリートが入り込むことによりコンクリートからのせん断力を鋼材付き鋼矢板１に伝達するための孔４ａが穿設される。孔４ａにはまた、例えば構造物７に働く曲げモーメントによる引張力を鋼矢板本体２に伝達するためのアンカー筋６が係合して接続される。孔あき鋼板４の、鋼材３のボルト孔３ａに重なる位置にはボルト５が挿通するボルト孔４ｂが穿設される。

図８に示すように鋼材付き鋼矢板１の地中への挿入に圧入機８が使用される場合、鋼材付き鋼矢板１は図５に示すようにチャック９の可動部９１と受け部９２に把持された状態で地中に圧入され、図６−（ｂ）、図７に示すように平面上、構築すべき構造物７を包囲するようにその周方向に隣接しながら、閉じた形に配置される。鋼材付き鋼矢板１は図９に示すように構造物７の底面より下方に十分な根入れ深さを確保できる長さを有する。

鋼材付き鋼矢板１は圧入機８のチャック９を反転させることによりウェブ２ａの向きを変えながら鋼矢板本体２が圧入され、図６−（ｂ）に示すように全鋼材３が構造物７側を向いて配列する。図６−（ａ）は鋼材付き鋼矢板１の単体を示す。

鋼材付き鋼矢板１の地中への圧入後、鋼材付き鋼矢板１で包囲された領域の土砂を構造物７の底面のレベルまで掘削し、排出した後に、鋼材付き鋼矢板１の鋼材３に孔あき鋼板４が双方のボルト孔４ｂ、３ａを貫通するボルト５とそれに螺合するナット５ａによって接合される。鋼材付き鋼矢板１への孔あき鋼板４の接合によって鋼材付き鋼矢板１の施工が終了する。

孔あき鋼板４の孔４ａには図９〜図１１に示すように必要により構造物７と鋼材付き鋼矢板１との間で曲げモーメントを伝達するためのアンカー筋６が接続される。アンカー筋６は例えばその孔あき鋼板４側に形成されているフック６ａが孔４ａ内に差し込まれることにより接続される。

アンカー筋６はまた、孔あき鋼板４側がループ状に閉じた形で形成される場合もあり、その場合のアンカー筋６の接続をし易くするために、孔あき鋼板４の孔４ａは鉤状に、孔あき鋼板４の側面や端面から切り欠かれた形に形成されることもある。図９は構造物７であるフーチング上に橋脚を構築している様子を示しており、図１０は図９の一部を拡大した図、図１１は図１０の平面図である。

鋼矢板本体の凸面側に鋼材を溶接した鋼材付き鋼矢板と孔あき鋼板との関係を示した斜視図である。 鋼矢板本体の凹面側に鋼材を溶接した鋼材付き鋼矢板と孔あき鋼板との関係を示した斜視図である。 （ａ）はチャックが開いているときの圧入機を示した平面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 （ａ）はチャックが閉じているときの圧入機を示した平面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 鋼矢板本体と圧入機のチャックとの関係を示した平面図である。 （ａ）は鋼材付き鋼矢板を示した平面図、（ｂ）は鋼材付き鋼矢板の配列状態を示した平面図である。 構造物を包囲するように隣接しながら地中に挿入された鋼材付き鋼矢板を示した平面図である。 圧入機による鋼材付き鋼矢板の挿入時の様子を示した立面図である。 鋼材付き鋼矢板の挿入後に構造物を構築した様子を示した立面図である。 図９の一部拡大図である。 図１０の平面図である。

符号の説明

１………鋼材付き鋼矢板
２………全鋼矢板本体
２ａ……ウェブ
２ｂ……フランジ
３………鋼材
３ａ……ボルト孔
４………孔あき鋼板
４ａ……孔
４ｂ……ボルト孔
５………ボルト
５ａ……ナット
６………アンカー筋
６ａ……フック
７………構造物
８………圧入機
９………チャック
９１……可動部
９１ａ…注入口
９２……受け部
９２ａ…注入口

Claims (2)

1. 地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物を包囲するようにその周方向に隣接しながら地中に挿入される鋼矢板において、前記鋼矢板を構成する鋼矢板本体の前記構造物側を向いた面の幅方向中央部、もしくはその付近にボルト孔を有する鋼材が溶接されていることを特徴とする鋼材付き鋼矢板。
2. 地中に構築すべき鉄筋コンクリート造の構造物を包囲するようにその周方向に隣接させながら、請求項１に記載の鋼材付き鋼矢板を地中に挿入し、前記鋼材付き鋼矢板で囲まれた領域の内側の土砂を排出した後、前記鋼材付き鋼矢板の前記鋼材に孔あき鋼板をボルトにより接合することを特徴とする鋼材付き鋼矢板の施工方法。
   
   
   

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