JP2009249911A - 鋼管矢板の連結構造および鋼管矢板 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いせん断耐力を有しつつ、継手嵌合空間内の土砂を十分に除去・洗浄し、充填材を充填する作業を効率的に行うことのできる、鋼管矢板の連結構造を提供する。
【解決手段】 鋼管矢板本管１０に取り付けた継手１１，１２を介して鋼管矢板どうしを接続し、継手１１，１２の内側に形成される空間内にモルタルを充填する。一方の継手１１は一対のＬ型鋼材１１ａからなり、他方の継手１２は閉断面の継手用鋼管１２ａからなる。鋼管矢板本管１０の外周面のＬ型鋼材１１ａ，１１ａで挟まれた部分にはモルタルとの付着のための突起１４を設け、さらに継手用鋼管１２ａの外周面にも突起１５を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管矢板の連結構造および該連結構造に用いられる鋼管矢板に関するものであり、主として土留め壁や鋼管矢板基礎などを構築する際に用いられる。

鋼管矢板を利用した土木構造物として、例えば図９に示すような鋼管矢板基礎が知られている。鋼管矢板基礎は複数の鋼管矢板を施工現場にて、円形、矩形などの閉鎖形状に組み合わせて良質な支持層に到達するように設置し、その頭部に頂版を設けて構造物の基礎とするもので、橋梁などの基礎として用いられている。

その際、隣り合う鋼管矢板どうしは、鋼管矢板本管の対向する側部にそれぞれ取り付けられた形鋼または鋼管からなる継手どうしを嵌合し、その継手嵌合空間内の土砂を掘削、洗浄した後にモルタル等を充填することにより接続されている。

図１０に示すようなＰ−Ｐ型継手は、スリット２１ａが設けられた鋼管が継手部材（継手用鋼管２１）として用いられたものである。継手用鋼管２１は、外径が１６５．２ｍｍ、板厚９ｍｍ〜１１ｍｍで、内面に突起などの凹凸面のないものが広く使用されている。また、継手空間内に充填されるモルタルなどの充填材２２は、圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ²程度のものが使用されている。

ところで、鋼管矢板基礎に水平方向の外力が作用すると、鋼管矢板の継手連結部には鋼管の軸方向にせん断力が加わる。このせん断力が大きくなると継手連結部のずれ変形が急増して、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性の低下度合いが大きくなる。すなわち、鋼管矢板基礎の全体曲げ剛性は、継手連結部のせん断耐力に大きく影響される。

Ｐ−Ｐ型継手の場合、継手連結部のせん断耐力は、一般に、継手用鋼管とモルタルとの界面ずれ発生（継手用鋼管とモルタルとの付着切れ）により決定される。

従来、鋼管矢板継手部のせん断耐力を向上させる方法として、例えば、特許文献１には、図１１に示すように、形鋼や鋼管からなる継手部材３１，３２，３３に異形棒鋼３４，３５などを突設して充填材との付着力を高める方法が記載されている。

しかし、特許文献１に記載された方法では、充填材としてのモルタルの付着力向上の面からは、せん断耐力の向上に限界があり、また異形棒鋼３４，３５の径や配置方法等が限定されていない。後述するように、せん断耐力の向上を図るには、充填材を充填する空間の対峙する面に異形棒鋼を配置すべきであって、特許文献１の方法では異形棒鋼３４，３５とモルタルとの付着強度が十分に発揮されないという課題があった。

また、Ｐ−Ｐ型継手の高耐力化において、非特許文献１には、図１２(a)に示すように、Ｐ−Ｐ型継手の継手用鋼管４１として内面突起付き鋼管を用いることでモルタルとの付着力を高めようとしたものが記載されている。

また、特許文献２には、図１２(b) に示すように、非特許文献１と同様、Ｐ−Ｐ型継手の継手用鋼管４１として内面突起付き鋼管を用い、さらにモルタルとの付着力を高めた場合に問題となり得る継手用鋼管４１と鋼管矢板本管４０との接続部を補強するため、補強部材４２を配置したものが記載されている。

ここで、Ｐ−Ｐ型継手では、継手どうしを嵌合した際に空間が３室形成される。非特許文献１、特許文献２に記載された内面突起付き鋼管を使用する場合は、前述の３室の中で中央室（図１２(a)のＢ室）だけに向かい合う鋼材面に突起が形成されている。

したがって、非特許文献１、特許文献２の構造で、せん断耐力の向上が期待できるのは中央室だけである。この構造では、施工時に打ち延びなどが生じた場合には、中央室が狭隘となるおそれがあり、その場合、中央室内を洗浄できないことによりモルタルと鋼材との付着力が十分得られず、期待されるせん断耐力を確実に発揮できないことが危惧される。

また、特許文献２に記載された継手用鋼管４１の径を大きくし、補強部材４２を設置する方法では、中央室空間がある程度は広くなるものの、やはり施工時の打ち延び、打ち縮みなどが生じた際には狭隘となり、継手空間内を十分に洗浄できず、モルタルが充填できない場合には期待されるせん断耐力を確実に発揮できないことが危惧される。さらに、径を大きくすることや、補強部材４２を設置することで材料、加工コストが高価となる。

一方、Ｐ−Ｐ型継手以外のせん断耐力を高める継手として、特許文献３には、図１３に示すように、雌型嵌合継手としての突起付継手鋼管５１に、雄型嵌合継手である突起付Ｔ形鋼５２を嵌合し、モルタル５３を充填した継手が記載されている。

また、特許文献４には、図１４に示すように、雄雌継手が継手部材表面に突条を設けたＬ型継手６１、Ｔ型継手６２、Ｈ型継手６３の組み合わせにより構成され、さらに鋼管矢板本管６０外面に、表面に突条が設けられた板状部材６４を組み入れたり、突条６５を設ける継手が記載されている。

一方、特許文献５には、パイプ状のＯ形に形成された雄型の継手部材７２とこれに緩く嵌合させるようなＣ型鋼を用いた雌型の継手部材７１との組み合わせ（図１５参照）や、同様の雄型の継手部材と巾狭チャンネル部の両翼先端に雄型部材より大径の半円弧部を突設した雌型の継手部材との組み合わせ（図示せず）が開示されている。

しかし、特許文献３、４に記載された継手の場合、施工時の打延び、打縮みなどで継手嵌合空間が狭くなり、継手内洗浄し充填材を充填することが十分に行えない恐れがある。また、鋼管矢板本管の外面に突条を設けた板状部材を組み入れる場合、加工が困難であり、かつコストが高価となる。

特許文献５に記載された継手の場合、まず図１５のＣ型鋼を雌型継手部材７１として用いた構造では、鋼管矢板本管７０館の曲線部に沿ってＣ型鋼を加工する必要があり、加工精度やコスト増の問題がある。

また、特許文献５には、充填材との付着力を高めることについて記載はないが 、仮に付着力を高めようとすれば、雌型継手部材７１の内側に突起を設ける必要があり、特にスリット巾が狭い場合は突起を設けることが困難である。

また、突起を溶接により設ける場合は雌型継手部材７１に熱ひずみが生じる恐れがある。さらに、雌型継手部材７１に突起を設けることで雌型継手部材７１がせん断力を分担することになり、確実に継手せん断耐力を向上させるに雌型継手部材７１と鋼管矢板本管７０との溶接部強度を受け持つせん断力よりも強くする必要がある。そのため、鋼管矢板本管７０との溶接量が増大することで、雌型継手部材７１に大きな熱ひずみが発生してそのひずみを修正するために加工コストが必要となる。

特公昭４９−２２４０４号公報 特開２０００−２２０１３５号公報 特開平０８−０２７７７４号公報 特開平１１−１４０８６３号公報 特開２００４−１９７３９９号公報 片山猛、外３名、「鋼管矢板基礎における高耐力継手の実験的研究」、土木学会年次学術講演会講演概要集第３部、Vol.４９、１９９４年９月、1018-1019頁

本発明は、以上のような従来の鋼管矢板の連結構造の課題を解決し、管軸方向に高いせん断耐力を有しつつ、さらに継手嵌合空間内の土砂を十分に除去・洗浄し、充填材を充填する作業を効率的に行うことのできる、鋼管矢板の連結構造および該連結構造に用いる鋼管矢板を提供することを目的としたものである。

本願の請求項１に係る発明は、鋼管矢板本管の側部に管軸方向に取り付けられた継手を介して接続され、前記継手の内側に形成される空間内に充填材が充填されてなる鋼管矢板どうしの連結構造において、一方の継手は一辺の端部が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、互いに向き合う他の一辺の先端部間に嵌合用のスリットを形成した一対のＬ型鋼材からなり、他方の継手は側面が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、前記一対のＬ型鋼材からなる継手の内側に形成された嵌合空間に嵌合される継手用鋼管からなり、前記鋼管矢板本管外周面の前記Ｌ型鋼材で挟まれた部分に突起が設けられ、さらに前記継手用鋼管の外周面に突起が設けられていることを特徴とするものである。

一方の継手を構成する一対のＬ型鋼材は、端部が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられる側の一辺の長さ（建て込み時の水平方向の長さ）が隣接する鋼管矢板本管間の距離を確保するに必要な長さを有し、かつ鋼管矢板本管の管軸方向には、鋼管矢板の建て込み精度を確保するのに必要な長さ、および円滑な継手内土砂の掘削、洗浄および充填材の充填作業を行うことができる長さとする。

また、他方の継手を構成する継手用鋼管は、隣接する鋼管矢板本管間の距離を確保するに必要な径を有し、かつ鋼管矢板の建て込み精度を確保するに必要な径、および円滑な継手内土砂の掘削、洗浄および充填材の充填作業を行うことができる径とする。

本発明では、鋼管矢板本管の外面の突起と継手用鋼管の外周面の突起とを対峙させて、充填材との付着力を確実に発揮させることで、せん断耐力を向上させることができる。また、突起の設置箇所を限定することで、突起成型に伴うコスト縮減にもつながる。

請求項２は、請求項１に係る鋼管矢板の連結構造において、前記Ｌ型鋼材の表面にも突起が設けられていることを特徴とするものである。

Ｌ型鋼材の表面にも突起を設けることで、その突起と充填材との付着面積を増加させ、さらなるせん断耐力の向上を図ることができる。

請求項３は、請求項１または２に係る鋼管矢板の連結構造において、前記継手用鋼管の内周面にも突起または凹凸が設けられていることを特徴とするものである。

継手用鋼管の内周面にも突起または凹凸が設けられることで、モルタル等の充填材の付着面積を増大させ、せん断耐力の向上を図ることができる。

継手用鋼管には、内面に凹凸のない平鋼管を用い、別途内面に突起を設けてもよく、縞突起が設けられた鋼板を製管した内面突起付き鋼管を用いてもよい。

請求項４は、請求項１、２または３に係る鋼管矢板の連結構造において、前記継手用鋼管に貫通孔が設けられていることを特徴とするものである。

継手用鋼管に貫通孔を設けることで、鋼材表面に凹凸ができ、充填材との付着面積が増加し、さらなるせん断耐力の向上が期待できる。

また、通常であれば、鋼管矢板打設後に、継手内を掘削、洗浄するが、継手用鋼管内をウォータジェットなど補助工法併用で施工した場合には、継手用鋼管内が中空であることと貫通孔が設けられていることを利用し、継手用鋼管内からＬ型鋼材と継手用鋼管の外面との間の空間を洗浄することも可能であり、作業効率が向上する。

請求項５に係る発明は、鋼管矢板本管の側部に管軸方向に取り付けられた継手を介して接続され、前記継手の内側に形成される空間内に充填材が充填されてなる鋼管矢板どうしの連結構造において、一方の継手は一辺の端部が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、互いに向き合う他の一辺の先端部間に嵌合用のスリットを形成した一対のＬ型鋼材からなり、他方の継手は側面が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、前記一対のＬ型鋼材からなる継手の内側に形成された嵌合空間に嵌合される継手用鋼管からなり、前記鋼管矢板本管外周面の前記Ｌ型鋼材で挟まれた部分に突起が設けられ、さらに前記継手用鋼管に貫通孔が設けられていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明における継手用鋼管に設けた突起に代え、
継手用鋼管に貫通孔を設けたものである。貫通孔による効果は請求項４において説明したとおりである。

一対のＬ型鋼材の大きさや長さ、継手用鋼管の径については、請求項１に係る発明の場合と同様である。

請求項６に係る鋼管矢板は、鋼管矢板本管の側部に継手部材を管軸方向に取り付けてなる鋼管矢板であって、前記継手部材が閉断面の継手用鋼管からなり、該継手用鋼管の表面に突起が設けられていることを特徴とするものであり、請求項１〜４に係る鋼管矢板の連結構造に用いることができる。

継手用鋼管として、Ｐ−Ｐ型継手やＰ−Ｔ型継手に用いられている開断面の鋼管ではなく、閉断面の鋼管を用いることで、継手にせん断力が生じた際にも、高い剛性を有していることから継手部材の変形やねじれが抑制され、突起と充填材との付着ずれを起こさず期待されるせん断耐力を十分に発揮することができる。また、継手部材に鋼管を用いたことで、適度な鋼管矢板間距離を確保することが容易となる。

請求項７に係る鋼管矢板は、鋼管矢板本管の側部に継手部材を管軸方向に取り付けてなる鋼管矢板であって、前記継手部材が閉断面の継手用鋼管からなり、該継手用鋼管の管壁に貫通孔が設けられていることを特徴とするものであり、請求項４または５に係る鋼管矢板の連結構造に用いることができる。

貫通孔による効果は請求項４において説明したとおりである。

請求項８は、請求項６または７に係る鋼管矢板において、前記継手用鋼管の内周面に突起または凹凸が設けられていることを特徴とするものである。

継手用鋼管の内周面にも突起または凹凸が設けられることによる効果は、請求項３の場合と同様である。

本発明の鋼管矢板の連結構造によれば、継手嵌合空間内の土砂を十分にかつ容易に除去・洗浄し充填材を充填する作業を効率的に行うことができ、管軸方向に高いせん断耐力を有する。

また、鋼管矢板間距離を適度に大きくとることができるので、鋼管矢板の施工本数が少なくて済むことで施工コストを抑制できる。さらに、止水効果も大きい。

図１は、請求項１、６に係る発明の一実施形態を示したもので、鋼管矢板どうしが、鋼管矢板を構成する鋼管矢板本管１０の側部に管軸方向に取り付けられた継手１１，１２を介して接続され、継手１１，１２の内側に形成される空間内にモルタル等の充填材（図示省略）を充填して連結される。

一方の継手１１は一対のＬ型鋼材１１ａからなり、その一辺１１ｂの端部が鋼管矢板本管１０の管軸方向に溶接等により取り付けられ、互いに向き合う他の一辺１１ｃの先端部間に嵌合用のスリット１３が形成されている。

他方の継手１２は閉断面の継手用鋼管１２ａからなり、その側面が鋼管矢板本管１０の管軸方向に溶接等により取り付けられ、上記一対のＬ型鋼材１１ａからなる継手１１の内側に形成された嵌合空間に嵌合される。

また、鋼管矢板本管１０の外周面のＬ型鋼材１１ａ，１１ａで挟まれた部分にはモルタル等の充填材との付着のための突起１４が設けられ、さらに継手用鋼管１２ａの外周面にモルタル等の充填材との付着のための突起１５が設けられている。

このように、鋼管矢板本管１０の外面の突起１４と継手用鋼管１２ａの外周面の突起１５とを対峙させて、充填材との付着力を確実に発揮させることで、せん断耐力を向上させることができる。また、突起１４，１５の設置箇所を限定することで、突起成型に伴うコスト縮減にもつながる。

継手部材であるＬ型鋼材１１ａおよび継手用鋼管１２ａは形状が多彩で、対象構造に応じて、適度な鋼管矢板間距離（Ｌ１）を確保し、かつ十分な鋼管矢板の建て込み精度を確保し、さらに円滑な継手内土砂の掘削、洗浄および充填材の充填作業を行うことが可能となる鋼材を選択することができる。

ここで、適度な鋼管矢板間距離（Ｌ１）を確保するのは、寸法（Ｌ１）が狭くなった場合、継手内の土砂を十分に掘削、洗浄し、充填材を充填することが困難となるだけでなく、法線方向に設置する鋼管矢板本管１０の本数が増加し、建設コストの増大につながるため、それらを抑制するためである。

一方、寸法（Ｌ１）が広くなりすぎると、モルタル等の充填材自体のせん断破壊による耐力低下の懸念をはじめ、特に硬質地盤への打設時に障害となることや、さらには継手内土砂掘削、洗浄作業に労力を有すること、充填材の必要量が増加しコスト増につながることが危惧される。

これらの理由から、適度な鋼管矢板間距離（Ｌ１）を確保できるＬ型鋼材および継手用鋼管を選択し、寸法（Ｌ１）を２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度とすることが望ましい。ただし、寸法（Ｌ１）は必ずしも上記の範囲に限定されない。

また、鋼管矢板の建て込み精度を確保するために、図２に示すように、Ｌ型鋼材１１ａの短辺の先端と継手用鋼管１２ａまでの距離（Ｌ２）とＬ型鋼材１１ａの短辺の先端を、法線方向に引いた直線が継手用鋼管１２ａおよび鋼管矢板本管１０と交わる点を結んだ距離（Ｌ３）を考慮した上で、Ｌ型鋼材１１ａおよび継手用鋼管１２ａの形状、寸法を選択することが望ましい。

寸法（Ｌ２）および（Ｌ３）共に、長すぎると継手の離脱や打設時の位置決めが困難となり、逆に短すぎると施工誤差による嵌合不能や嵌合作業性が低下することが危惧される。

図１６は従来のＰ−Ｐ型継手（図１６(a)）、Ｐ−Ｔ型継手（図１６(b)）、Ｌ−Ｔ型継手（図１６(c)）の施工実績における寸法関係を参考的に示したものである。

これらを勘案すると、寸法（Ｌ２）については施工法線ずれを抑制するため１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度とすることが望ましく、また、寸法（Ｌ３）については３０ｍｍ〜８０ｍｍ程度とすることが望ましい。ただし、寸法（Ｌ２）および（Ｌ３）共に、必ずしも上記範囲に限定されない。

一例としては、継手部材に長辺が２００ｍｍ〜２５０ｍｍ、短辺が９０ｍｍのＬ型鋼材と、φ１６５.２ｍｍの継手用鋼管を用いた場合、法線方向嵌合中心軸から１５０ｍｍの位置にＬ型鋼材１１ａを設置することで、適度な鋼管矢板本管距離および鋼管矢板の建て込み精度を確保することができ、さらには継手内を掘削、洗浄するに十分な空間を維持することが可能となる。ただし、本発明は、これらの数値範囲に限定されるものではない。

本実施形態におけるＬ型鋼材１１ａには突起が設けられておらず、せん断力を分担する必要がない。これは、Ｌ型鋼材１１ａと鋼管矢板本管１０との溶接脚長を低減する効果があり、溶接時の歪修正に要するコスト縮減につながる。

さらには、必ずしも剛性の高いＬ型鋼材を使用する必要はなく、継手内に充填された充填材を拘束できるものであればよく、できる限り安価なものを用いてコスト縮減を図るのが望ましい。

また、継手部材であるＬ型鋼材１１ａおよび継手用鋼管１２ａは溶接などの加工が容易で、加工コストを抑制することができる。

以上述べた本発明の連結構造以外にも、継手部材としてのＬ型鋼材１１ａに挟まれた鋼管矢板本管１０の外面に突起１４を設け、その対峙する箇所に突起を設ける手段としては、Ｌ型鋼材１１ａと対峙する継手部材に、本発明における継手用鋼管１２ａではなく、板状部材を適用する構造も考えられ、例えば従来の鋼管矢板の継手に用いられているＴ型鋼や板状部材をＴ型に組み合わせた部材を用いることも可能である。

この場合、適度な鋼管矢板間距離、施工精度の確保、継手内洗浄スペースの確保を考慮すると、図１７(a)に示す形状が考えられる。しかし、図１７(a)の構造では継手にせん断力が生じた際に、Ｔ型部材９２のフランジ部９２ａに変形やねじれが生じ、突起９４と充填材との付着ずれが発生することで、期待されるせん断耐力を発揮できない恐れがある。

上記課題を解決するために、図１７(b)に示すようなＴ型部材９２のフランジ部９２ａを補強したπ型継手９５を用いることも考えられる。しかし、π型継手９５は溶接加工が増加し、溶接時の歪修正に多大な労力を要し、加工コストの増大が課題となる。

また、継手部材にＴ型部材９２やπ型部材９５を用いる場合には、適度な鋼管矢板間距離を確保するために、鋼管矢板本管９０の外周面および継手部材表面に設けられた突起９３，９４間距離が過度に長くなることが想定され、モルタル等の充填材自体のせん断破壊による耐力低下が懸念される。

本発明はこのような課題を解決すべく、継手部材に剛性の高い鋼管を用いることとしたものであり、継手部材に鋼管を用いることで、継手にせん断力が生じた際にも、高い剛性を有していることから継手部材の変形やねじれが抑制され、突起と充填材との付着ずれを起こさず、期待されるせん断耐力を十分に発揮することができる。

また、継手部材に鋼管を用いたことで、適度な鋼管矢板間距離を確保しつつも、鋼管矢板本管１０の外周面および対峙する継手用鋼管１２ａに設けられた突起１４，１５間の距離が過度に長くなることを防ぎ、モルタル等の充填材自体のせん断破壊による耐力低下を抑制することが可能となる。

それ以外にも継手部材に鋼管を用いるメリットとしては、鋼管矢板打設後、継手用鋼管１２ａ内部の土砂を掘削、洗浄し、中空空間とすることで、傾斜計を設置し鋼管矢板の鉛直方向打設精度を測定するなど、施工管理に活用することができる。

また、建設工事終了後に地震が発生することを想定し、構造物の維持、管理として、継手用鋼管１２ａ内に計測装置を残置しておくことやＧＰＳなど通信技術を活用することで鋼管矢板の変位や傾斜を把握することができ、その後の補修へ向けたデータ収集が可能となる。

場合によっては、鋼管矢板本管１０内を掘削、洗浄し、中空空間を活用することも考えられるが、掘削、洗浄の労力、コストを考えると継手用鋼管１２ａを活用した方が有効である。

さらに、継手部材に鋼管を用いることで、硬質地盤などへの打設時にメリットを発揮することができる。

一般的に、硬質地盤へ鋼管矢板を打設する際には、補助工法としてウォータジェット併用やオーガ削孔により地盤を掘削する。この時、継手が貫入される地盤も掘削するために、図１８に示すように、掘削範囲Ｋがかなりの範囲に及ぶことになる。

そのため、地盤を掘削するために、多大な労力とコストを要する。さらに、鋼管矢板は水平方向外力に対して地盤を反力として抵抗するが、鋼管矢板前面を広い範囲にわたり掘削することで十分な地盤反力を取れず、水平変位が増加してしまう可能性がある。

これらの課題を解決するため、継手用鋼管１２ａ内にウォータジェットやオーガ削孔装置を取り付けることで、図３に示すように、掘削範囲Ｋを低減できコスト縮減が可能となることや、鋼管矢板前面の地盤反力を十分に発揮させることができる。

図４は、請求項２に係る発明に対応する一実施形態を示したもので、図１の実施形態に対し、さらに、Ｌ型鋼材１１ａの表面にも突起１６を設けることで、突起１６と充填材との付着面積を増加させ、さらなるせん断耐力の向上を図ったものである。

この場合、Ｌ型鋼材１１ａの表面に設けられた突起１６と対峙する継手用鋼管１２ａの表面に突起１５ａを設けることで、よりせん断耐力の向上が図れる。

また、Ｌ型鋼材１１ａの表面に突起１６を設けることで、せん断力を分担することになり、ある程度剛性の高いＬ型鋼材を使用する必要があるが、一方でＬ型鋼材１１ａの水平方向ずれやねじれを抑制することができ、充填材拘束効果が増すことでせん断耐力を向上させることができる。

図５は、請求項３、８に係る発明に対応する実施形態を示したもので、継手用鋼管１２ａの内周面に突起または凹凸１７が設けられることで、モルタル等の充填材の付着面積を増大させ、せん断耐力の向上を図ったものである。

継手用鋼管１２ａには、内面に凹凸のない平鋼管を用い、別途内面に突起を設けてもよいし、縞突起が設けられた鋼板を製管した内面突起付き鋼管を用いてもよい。

図６は、継手用鋼管１２ａの外周面に設けられる突起１５としてスタッド１５ｂを用いる場合を示したものである。

突起１５にスタッド１５ｂを用いることにより、突起成型時の入熱量が少なく、継手１２としての継手用鋼管１２ａの熱ひずみが小さく、製造コスト（ひずみ矯正）を抑えることが可能となる。

また、スタッド１５ｂは継手嵌合空間への突起突出量が少なく、継手洗浄時に障害となることがないため、継手内を十分に洗浄し、モルタルを充填することが可能となり、せん断耐力を確実に発揮させることができる。

また、煩雑な加工が不要で、製作が容易で経済的である。特にスタッド１５ｂを用いた場合には、製造時、鋼管矢板本管１０に継手用鋼管１２ａを溶接した後に、鋼管矢板を水平に設置したままスタッド１５ｂの成型加工が可能であり、製造を効果的に行うことができ、製造コスト低減が可能となる。

また、突起１５にスタッド１５ｂを用いることにより、軸方向せん断力のみならず、継手用鋼管１２ａの水平方向ずれやねじれに対しても抵抗力を発揮し、継手部材の変形を抑えることで突起と充填材とのずれを抑制し、せん断耐力向上につながる。

好ましい実施例としては、高さＨ＝４ｍｍ〜１０ｍｍ程度、径φ（幅）＝１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度のスタッド１５ｂを使用する。ただし、必ずしも上記範囲に限定されない。また、スタッド１５ｂの配置も、列配置、千鳥配置など、特に制限はない。

図７は、継手用鋼管１２ａの外周面に設けられる突起１５として異形棒鋼１５ｃを用いる場合を示したものである。

突起１５に異形棒鋼１５ｃを用いることにより、充填材との付着面積を大きくするのみならず、異形棒鋼１５ｃの突模様による楔作用を利用してすべりを防止することで、継手せん断耐力を向上させることができる。

また、異形棒鋼１５ｃを用いることにより、軸方向せん断力のみならず、継手部材の水平方向ずれやねじれに対しても抵抗力を発揮し、継手部材の変形を抑えることで突起と充填材とのずれを抑制し、せん断耐力向上につながる。

この場合、異形棒鋼１５ｃは継手洗浄時に障害とならない程度を考慮すると、径２５ｍｍ以下程度のものが望ましい。ただし、必ずしも上記範囲に限定されない。また、異形棒鋼１５ｃの配置も限定されない。

図８は、請求項４、５、７に係る発明に対応する実施形態において、継手用鋼管１２ａに設けられる貫通孔１８を示したものである。

継手用鋼管１２ａに貫通孔１８を設けることで、鋼材表面に凹凸ができ、充填材との付着面積が増加し、さらなるせん断耐力の向上が期待できる。

さらに、軸方向せん断力のみならず、継手用鋼管１２ａの水平方向ずれやねじれに対しても抵抗力を発揮し、継手用鋼管１２ａの変形を抑えることで、突起１５と充填材とのずれを抑制し、せん断耐力向上につながる。

また、通常であれば、鋼管矢板打設後に、継手内を掘削、洗浄するが、継手用鋼管１２ａ内をウォータジェットなど補助工法併用で施工した場合には、継手用鋼管１２ａ内が中空であることと貫通孔１８が設けられていることを利用し、継手用鋼管１２ａ内からＬ型鋼材１１ａと継手用鋼管１２ａの外面との間の空間を洗浄することも可能であり、作業効率が向上する。貫通孔１８の配置、形状は特に限定されない。

以上述べた各実施形態に共通の事項としては、以下の事項がある。

通常の鋼管矢板井筒基礎などでは、継手内に充填されるモルタルなどの充填材は圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ²程度のものが使用されている。しかし、本発明では、突起１４，１５とモルタル等の充填材との付着強度を向上させることや、充填材自体のせん断破壊を抑制するため、高強度の充填材を使用することが望ましい。

一方で、流動性の高い充填材の方が施工性がよく、強度が高すぎても不具合が生じる可能性があるため、強度は４０Ｎ／ｍｍ²〜６０Ｎ／ｍｍ²程度のものが望ましい。ただし、必ずしも限定されない。

また、充填材を充填する範囲としては、Ｌ型鋼材１１ａと継手用鋼管１２ａの外周面で囲まれる空間に充填されていればよく、継手用鋼管１２ａ内には充填しなくてもよい。この場合、継手用鋼管１２ａ内を掘削、洗浄しておけば、鋼管矢板打設後、傾斜計を設置し鋼管矢板の鉛直方向打設精度を測定するなど、施工管理に活用することができる。

また、建設工事終了後に地震が発生することを想定し、構造物の維持、管理として、継手用鋼管１２ａ内に計測装置を残置しておくことや、ＧＰＳなど通信技術を活用することで鋼管矢板の変位や傾斜を把握することも可能となる。

一方で、継手用鋼管１２ａ内に充填材を充填してもよく、その場合には、コンクリート充填鋼管のようにコンファインド効果が期待でき、継手用鋼管１２ａの水平方向ずれや変形をより抑制することができ、突起と充填材との付着ずれをより防ぐことができる。

また、継手用鋼管１２ａの内面に充填材を充填する鋼管矢板と、充填材を充填しない鋼管矢板を併用することも可能であり、用途や必要性に応じて継手用鋼管１２ａ内を活用することができる。

本願の請求項１、６に係る発明の一実施形態を示す水平断面図である。 本発明におけるＬ型鋼材と継手用鋼管の寸法関係の説明図である。 本発明における施工に関する説明図である。 請求項２に係る発明に対応する実施形態を示す水平断面図である。 請求項３、８に係る発明に対応する実施形態を示す水平断面図である。 継手用鋼管の外周面に設けられる突起としてスタッドを用いる場合の説明図である。 継手用鋼管の外周面に設けられる突起として異形棒鋼を用いる場合の説明図である。 請求項４、５、７に係る発明に対応する実施形態において、継手用鋼管に設けられる貫通孔の説明図である。 従来一般的な鋼管矢板基礎の一例を示す斜視図である。 従来一般的なＰ−Ｐ継手の例を示す断面図である。 特許文献１の継手構造を示す断面図である。である。 (a)は非特許文献１の継手構造、(b) は特許文献２の継手構造を示す断面図である。 特許文献３の継手構造を示す断面斜視図である。 特許文献４の継手構造を示す断面図である。 特許文献５の継手構造を示す断面図である。 従来のＰ−Ｐ型継手、Ｐ−Ｔ型継手、Ｌ−Ｔ型継手の施工実績における寸法関係を参考的に示した断面図である。 本発明に対する比較例を示す断面図である。 比較例での施工における掘削範囲の説明図である。

符号の説明

１０…鋼管矢板本管、
１１…継手（Ｌ型鋼材）、１１ａ…Ｌ型鋼材、１１ｂ…一辺（先端部を鋼管矢板本管に溶接）、１１ｃ…一辺（鋼管矢板本管の外面に対向）、
１２…継手（継手用鋼管）、１２ａ…継手用鋼管、
１３…スリット、
１４…突起、
１５、１５ａ…突起、１５ｂ…スタッド、１５ｃ…異形棒鋼、
１６…突起、
１７…凹凸、
１８…貫通孔

Claims (8)

1. 鋼管矢板本管の側部に管軸方向に取り付けられた継手を介して接続され、前記継手の内側に形成される空間内に充填材が充填されてなる鋼管矢板どうしの連結構造において、一方の継手は一辺の端部が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、互いに向き合う他の一辺の先端部間に嵌合用のスリットを形成する一対のＬ型鋼材からなり、他方の継手は側面が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、前記一対のＬ型鋼材からなる継手の内側に形成された嵌合空間に嵌合される継手用鋼管からなり、前記鋼管矢板本管外周面の前記Ｌ型鋼材で挟まれた部分に突起が設けられ、さらに前記継手用鋼管の外周面に突起が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の連結構造。
2. 前記Ｌ型鋼材の表面にも突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載の鋼管矢板の連結構造。
3. 前記継手用鋼管の内周面にも突起または凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管矢板の連結構造。
4. 前記継手用鋼管に貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の鋼管矢板の連結構造。
5. 鋼管矢板本管の側部に管軸方向に取り付けられた継手を介して接続され、前記継手の内側に形成される空間内に充填材が充填されてなる鋼管矢板どうしの連結構造において、一方の継手は一辺の端部が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、互いに向き合う他の一辺の先端部間に嵌合用のスリットを形成する一対のＬ型鋼材からなり、他方の継手は側面が鋼管矢板本管の管軸方向に取り付けられ、前記一対のＬ型鋼材からなる継手の内側に形成された嵌合空間に嵌合される継手用鋼管からなり、前記鋼管矢板本管外周面の前記Ｌ型鋼材で挟まれた部分に突起が設けられ、さらに前記継手用鋼管に貫通孔が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の連結構造。
6. 鋼管矢板本管の側部に継手部材を管軸方向に取り付けてなる鋼管矢板であって、前記継手部材が閉断面の継手用鋼管からなり、該継手用鋼管の表面に突起が設けられていることを特徴とする鋼管矢板。
7. 鋼管矢板本管の側部に継手部材を管軸方向に取り付けてなる鋼管矢板であって、前記継手部材が閉断面の継手用鋼管からなり、該継手用鋼管の管壁に貫通孔が設けられていることを特徴とする鋼管矢板。
8. 前記継手用鋼管の内周面に突起または凹凸が設けられていることを特徴とする請求項６または７記載の鋼管矢板。

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