JP2010255289A - 補強リングおよび補強筒状体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の波状鋼板を互いに接合して形成された筒状体を形成する複数のＨ形鋼を連結する連結手段において、これを構成する継手板が正規の位置に確実に設置された補強リングを提供する。
【解決手段】補強リングを構成する第１Ｈ形鋼１０の地山側フランジ１１の端部にはスペーサー３０を挟んで継手板４０ａが、第２Ｈ形鋼２０の地山側フランジ２１の端部には連結板５０ａが、それぞれ設置されている。継手板４０ａの上側の側端部には、地山側フランジ１１の上側の側端部に当接するストッパー７０が設置され、地上における事前組立の際、継手板４０ａの正規位置への配置と、作業の容易化が図られている。
【選択図】図３

Description

本発明は補強リングおよび補強筒状体、特に、土木工事において使用されるものであって、複数枚の波状鋼板によって形成される筒状体を補強する補強リング、および該補強リングが設置されている筒状体に関する。

従来、例えば、地盤に立坑や横坑（トンネル）を構築する際、複数の波状鋼板を接合した筒状体が構築されている。そして、筒状体を補強（補剛を含む）するために、複数のＨ形鋼のウエブを筒状体の端部（波状鋼板に同じ）に接合すると共に、Ｈ形鋼のフランジ同士を互いに接合した環状の補強リングが設置されている。
このとき、Ｈ形鋼のフランジは、立坑の内側と地山側との両側にそれぞれ配置される内側継手板と地山側継手板とを介して接合されるため、地山側継手板の取り付け作業（地山側フランジ同士の接合作業に同じ）が困難になるという問題があった。
そこで、かかる問題を解消するために、地山側継手板をフランジ高さより大きな高さにして、地山側フランジの下方に突出させ、地山側継手板に形成されたボルト貫通孔を立坑の内側から直接視認可能、すなわち、ボルトを視認しながらの接合作業を可能にする発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３７８１号公報（第３頁、図１）

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、立坑内において、補強部材であるＨ形鋼同士の接合を容易かつ迅速にするという顕著な効果を奏するものの、地上において、Ｈ形鋼の地山側フランジに、地山側継手板をボルト／ナットを用いて設置するため、ボルトとボルト貫通孔とのクリアランスに起因するガタによって、地山側継手板が正規の位置に設置されないという新たな問題が生じていた。

本発明は、このような新たな問題に応えるためになされたものであり、外側継手板がＨ形鋼の正規の位置に確実に設置されている補強リング、および該補強リングが設置された筒状体（本発明において「補強筒状体」と称す）を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る補強リングは、第１Ｈ形鋼と第２Ｈ形鋼とが連結手段によって相互に環状に連結され、前記第１Ｈ形鋼のウエブおよび前記第２Ｈ形鋼のウエブに、複数の波状鋼板が互いに接合されてなる筒状体の端部が接続される補強リングであって、
前記第１Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの端部に、前記連結手段を構成するスペーサーおよび継手板が設置され、
前記第２Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの端部に、前記連結手段を構成する連結板が設置され、
前記継手板に、前記第１Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの上縁に当接するストッパーが設置されていることを特徴とする。

（２）また、複数のＨ形鋼が連結手段によって相互に環状に連結され、前記Ｈ形鋼のウエブに、複数の波状鋼板が互いに接合されてなる筒状体の端部が接続される補強リングであって、
前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの一方の端部に、前記連結手段を構成するスペーサーおよび継手板が設置され、
前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの他方の端部に、前記連結手段を構成する連結板が設置され、
前記継手板に、前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの上縁に当接するストッパーが設置されていることを特徴とする。

（３）また、本発明に係る補強筒状体は、前記（１）または（２）に記載の補強リングと、複数の波状鋼板を互いに接合して形成された筒状体と、を有することを特徴とする。

（４）さらに、本発明に係る継手板は、前記（１）または（２）に記載のストッパーが、その上側の側端面に設置されていることを特徴とする。

（ｉ）本発明に係る補強リングは、連結手段を構成する継手板にストッパーが設置されているから、地上における事前組立の際、継手板のストッパーを第１Ｈ形鋼またはＨ形鋼の地山側フランジ（筒状体の外面側のフランジに同じ）の上縁に当接して継手板を第１Ｈ形鋼に設置することができる。したがって、継手板の設置作業が容易になると共に、設置された継手板の姿勢精度が向上する。
（ｉｉ）また、本発明に係る補強筒状体は、補強されると共に、継手板の姿勢精度が向上しているから、掘削孔やトンネル内における本組立における迅速な施工によって工期の短縮や施工コストの低減を図ることが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る補強筒状体を示す側面図と断面図。 本発明の実施の形態２に係る補強リングを説明する、一部（第１リング部材、第２リング部材）を模式的に示す側面図と断面図。 図２に示す補強リングの一部（連結手段）を示す斜視図。 図２に示す補強リングの構成部材を分離して示す斜視図。 図２に示す補強リングの構成部材を分離して示す斜視図。 図２に示す補強リングの構成部材（継手板）のバリエーションを示す斜視図。 本発明の実施の形態３に係る補強リングを説明する側面図。

［実施の形態１］
（補強筒状体）
図１は本発明の実施の形態１に係る補強筒状体を模式的に示すものであって、（ａ）は左半分が外観を右半分が断面を示す側面図、（ｂ）は一部を拡大して示す断面図である。なお、図１は、構成部材の数量や大きさ、あるいは断面の波型を模式的に示すものであるから、本発明は図示するものに限定するものではない。
図１において、補強筒状体１は、地盤に形成された掘削孔８の内部に設置されるものであって、複数の円弧状の波状鋼板２を互いに接合して形成された筒状体３と、筒状体３を補強する補強リング４と、を有する。
補強リング４は、複数のＨ形鋼５と、Ｈ形鋼５の地山側フランジ５ａ同士および立坑内側フランジ５ｂ同士を連結する連結手段（図示しない）と、を有し、該連結手段によって環状に形成されている。また、Ｈ形鋼５のウエブ５ｃには、筒状体３の端部３ｆ（波状鋼板の側縁に形成されたフランジに同じ）が接続されている。
なお、図１に示す掘削孔８は略鉛直に形成されているから、補強筒状体１は「立坑」に同じであるが、本発明はこれに限定するものではなく、掘削孔８が略水平（鉛直でない姿勢）に形成された場合には、補強筒状体１は「横坑、トンネル」に相等する。また、補強筒状体１の断面形状は限定されるものではなく、円形や小判形あるいは矩形であってもよい。以下、補強リング４については実施の形態２において詳細に説明する。

［実施の形態２］
（補強リング）
図２〜図６は本発明の実施の形態２に係る補強リングを説明するものであって、図２の（ａ）は一部（第１リング部材）を模式的に示す斜視図、図２の（ｂ）は一部（第１リング部材）を模式的に示す断面図、図２の（ｃ）は一部（第２リング部材）を模式的に示す側面図、図３は一部（連結手段）を模式的に示す斜視図、図４および図５はそれぞれ構成部材を分離して模式的に示す斜視図、図６は構成部材（継手板）のバリエーションを示す斜視図である。
図１および図３において、補強リング４は、複数のＨ形鋼５（以下、説明の便宜上、第１Ｈ形鋼１０、第２Ｈ形鋼２０と称す）とが連結手段６によって相互に環状に連結されたものである。なお、図３において、第１Ｈ形鋼１０のウエブ１３および第２Ｈ形鋼２０のウエブ２３には筒状体３の端部３ｆが接続されているが、理解を容易にするため、筒状体３を描いていない。

（事前組立）
図２の（ａ）および（ｂ）において、地上における事前組立によって、第１Ｈ形鋼１０の地山側フランジ（筒状体３の外面側のフランジに同じ）１１の一方の端部には継手板４０ａが、スペーサ３０ａを挟圧した状態で第１ボルトＢ１および第１ナットＮ１によって設置され、他方の端部には継手板４０ｂが、スペーサ３０ｂを挟圧した状態で第１ボルトＢ１および第１ナットＮ１によって設置され、第１リング部材４ａが形成される。
図２の（ｃ）において、地上における事前組立によって、第２Ｈ形鋼２０の地山側フランジ２１の一方の端部には連結板５０ａが、第２ボルトＢ２および第２ナットＮ２によって設置され、他方の端部には継手板４０ｂが、第１ボルトＢ１および第１ナットＮ１によって設置され、第２リング部材４ｂが形成される。
なお、継手板４０ａと継手板４０ｂ、および連結板５０ａと連結板５０ｂとは、面対称の形態であるから、以下、添え字「ａ、ｂ」の記載を省略して説明する。

このとき、継手板４０の上側の側端面にストッパー７０が設置されているから、事前組立の際、ストッパー７０を第１Ｈ形鋼１０の地山側フランジ１１の上端面に当接することによって、継手板４０を正規の姿勢に維持することが可能になる。そしてかかる状態で、第１ボルトＢ１に第１ナットＮ１を螺合して締め込むことによって、継手板４０を正規の姿勢に設置することができる。

（本組立）
図３に示すように掘削孔８内において、第１リング部材４ａと第２リング部材４ｂとが連結手段６によって連結される。すなわち、継手板４０と連結板５０とが第３ボルトＢ３および第３ナットＮ３によって連結され、第２Ｈ形鋼２０の地山側フランジ２１と継手板４０と連結板５０との３枚が第６ボルトＢ６および第６ナットＮ６によって一体化されている。さらに、第１Ｈ形鋼１０の立坑内側フランジ１２と第２Ｈ形鋼２０の立坑内側フランジ２２とが、内側連結板６０によって連結されている。
つまり、連結手段６は、スペーサー３０、継手板４０、連結板５０、内側連結板６０、および第１ボルトＢ１および第１ナットＮ１等から構成される。

（第１Ｈ形鋼、第２Ｈ形鋼）
図４の（ａ）において、第１Ｈ形鋼１０の地山側フランジ１１および立坑内側フランジ１２の両端部には、それぞれウエブ１３を跨いで正方配置された第１フランジ孔Ｈ１１（第１ボルトＢ１が貫通自在）および第４フランジ孔Ｈ１４（第４ボルトＢ４が貫通自在）が形成されている。
図４の（ｂ）において、第２Ｈ形鋼２０の地山側フランジ２１の端部には、ウエブ２３の一方側（上側）に第２連結孔Ｈ５２（第２ボルトＢ２が貫通自在）とウエブ２３の他方側（下側）に第６フランジ孔Ｈ２６（第６ボルトＢ６が貫通自在）が形成されている。また、第２Ｈ形鋼２０の立坑内側フランジ２２には、第５フランジ孔Ｈ２５（第５ボルトＢ５が貫通自在）が形成されている。

（スペーサー）
図５の（ａ）において、スペーサー３０は、地山側フランジ１１の端部に当接する略矩形状であって、第１フランジ孔Ｈ１１と同様に正方配置されたスペーサー孔３１（第１ボルトＢ１が貫通自在）が形成されている。なお、スペーサー３０の板厚は、連結板５０の板厚に略同一である。

（継手板）
図５の（ｂ）において、継手板４０が、スペーサー３０に当接するスペーサー当接範囲４１と、第１Ｈ形鋼１０の端部から長手方向およびフランジ高さ方向の両方に向けて突出した継手突出範囲４５（連結板５０に当接する）とを具備している。
そして、スペーサー当接範囲４１の上側の側端部にストッパー７０が設置されている。また、スペーサー当接範囲４１には、正方配置された第１継手孔Ｈ４１（第１ボルトＢ１が貫通する）が形成されている。
一方、継手突出範囲４５には、正方配置された第６継手孔Ｈ４６（第６ボルトＢ６が貫通する）および第３継手孔Ｈ４３（第３ボルトＢ３が貫通する）が形成されている。

このとき、第６継手孔Ｈ４６および第３継手孔Ｈ４３は、いずれも第１Ｈ形鋼に設置された際の長手方向に長い長孔（または楕円）になっている。
したがって、前記のように、継手板４０はストッパー７０によって、第１Ｈ形鋼１０にフランジ高さ方向で正規位置に配置されることになるが、仮に、フランジ長手方向について設置位置が変位した場合であっても、第６継手孔Ｈ４６および第３継手孔Ｈ４３が長手方向に長い長孔（または楕円）になっているから、第２Ｈ形鋼２０に設置された連結板５０との接合（第６ボルトＢ６および第３ボルトＢ３の設置）が困難になることはない。

（連結板）
図５の（ｃ）において、連結板５０が、第２Ｈ形鋼２０の地山側フランジ２１の端部に当接する第２フランジ当接範囲５２と、フランジ高さ方向に突出する連結突出範囲５４（継手板４０の継手突出範囲４５が当接する）と、を具備している。
そして、第２フランジ当接範囲５２には、地山側フランジ２１に形成された第２フランジ孔Ｈ２２および第６フランジ孔Ｈ２６に対応した第２連結孔Ｈ５２（第２ボルトＢ２が貫通する）および第６連結孔Ｈ５６（第６ボルトＢ６が貫通する）が形成されている。さらに、連結突出範囲５４には第３連結孔Ｈ５３（第３ボルトＢ３が貫通する）が形成されている。

（内側連結板）
図５の（ｄ）において、内側連結板６０が、第１Ｈ形鋼１０の立坑内側フランジ１２の端部に当接する第１内側フランジ当接範囲６１と、第２Ｈ形鋼２０の立坑内側フランジ２２の端部に当接する第２内側フランジ当接範囲６２と、を具備している。
そして、第１内側フランジ当接範囲６１に第４フランジ孔Ｈ１４に対応した第４フランジ孔Ｈ６４が形成され、第２内側フランジ当接範囲６２に第５フランジ孔Ｈ２５に対応した第５フランジ孔Ｈ６５（第５ボルトＢ５が貫通自在）が形成されている。

（継手板のバリエーション）
図６の（ａ）において、継手板４０のスペーサー当接範囲４１の上側縁には、１箇所にストッパー７０ａが設置されている。なお、ストッパー７０ａとして矩形状の鋼板を示しているが、丸鋼であってもよい。
図１１の（ｂ）において、継手板４０のスペーサー当接範囲４１のフランジ高さ方向の寸法が、地山側フランジ１１のフランジ高さに等しくなっている。そして、スペーサー当接範囲４１の上側の側端部と下側の側端部とにそれぞれストッパー７０ｂ、７０ｃが設置されている。このとき、フランジの長手方向で、前者は継手突出範囲４５に近い位置で、後者は継手突出範囲４５から遠い位置に配置されるから、前者を地山側フランジ１１の上縁に、後者を地山側フランジ１１の下縁に当接させることによって、継手板４０の傾動が防止されるから、事前組立作用がさらに容易になる。

［実施の形態３］
（補強リング）
図７は本発明の実施の形態３に係る補強リングを説明する側面図である。なお、実施の形態２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図７において、補強リング４は、複数のＨ形鋼５（以下、説明の便宜上、第１Ｈ形鋼１０）とが連結手段６によって相互に環状に連結されたものである。すなわち、補強リング４を形成する第３リング部材４ｃは、第１Ｈ形鋼１０の一方の端部に継手板４０が設置され、第１Ｈ形鋼１０の他方の端部に連結板５０が設置されたものである。すなわち、実施の形態２に示す第１リング部材４ａと第２リング部材４ｂとを、１本の第１Ｈ形鋼１０に集約したものに同じである。
したがって、地上における事前組立において、一種類の第３リング部材４ｃのみを形成するだけでよい。なお、掘削孔８内における本組立作業は、実施の形態２に同じであり、実施の形態２に同じ作用効果が得られる。

本発明は以上の構成であるため、補強リングを形成するリング部材を地上において事前組立する作業が容易になると共に、連結手段を構成する継手板の設置精度が向上するから、立坑内における本組立作用が迅速かつ容易になる。よって、立坑やトンネルにおけるものに限定されることなく、波状鋼板から形成される各種構造物の補強手段として広く利用することができる。

１ 補強筒状体
２ 波状鋼板
３ 筒状体
４ 補強リング
４ａ リング部材
４ｂ リング部材
４ｃ リング部材
５ Ｈ形鋼
５ａ 地山側フランジ
５ｂ 立坑内側フランジ
５ｃ ウエブ
６ 連結手段
８ 掘削孔
９ 地上
１０ 第１Ｈ形鋼
１１ 地山側フランジ
１２ 立坑内側フランジ
１３ ウエブ
２０ 第２Ｈ形鋼
２１ 地山側フランジ
２２ 立坑内側フランジ
２３ ウエブ
３０ スペーサー
３１ スペーサー孔
４０ 継手板
４１ スペーサー当接範囲
４５ 継手突出範囲
５０ 連結板
５２ フランジ当接範囲
５４ 連結突出範囲
６０ 内側連結板
６１ 第１内側フランジ当接範囲
６２ 第２内側フランジ当接範囲
７０ ストッパー
Ｂ１ 第１ボルト
Ｂ２ 第２ボルト
Ｂ３ 第３ボルト
Ｂ４ 第４ボルト
Ｂ５ 第５ボルト
Ｂ６ 第６ボルト
Ｈ１１ 第１フランジ孔
Ｈ１４ 第４フランジ孔
Ｈ２２ 第２フランジ孔
Ｈ２５ 第５フランジ孔
Ｈ２６ 第６フランジ孔
Ｈ６４ 第４フランジ孔
Ｈ６５ 第５フランジ孔
Ｈ４１ 第１継手孔
Ｈ４３ 第３継手孔
Ｈ４６ 第６継手孔
Ｈ５２ 第２連結孔
Ｈ５３ 第３連結孔
Ｈ５６ 第６連結孔

Claims (4)

1. 第１Ｈ形鋼と第２Ｈ形鋼とが連結手段によって相互に環状に連結され、前記第１Ｈ形鋼のウエブおよび前記第２Ｈ形鋼のウエブに、複数の波状鋼板が互いに接合されてなる筒状体の端部が接続される補強リングであって、
   前記第１Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの端部に、前記連結手段を構成するスペーサーおよび継手板が設置され、
   前記第２Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの端部に、前記連結手段を構成する連結板が設置され、
   前記継手板に、前記第１Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの上縁に当接するストッパーが設置されていることを特徴とする補強リング。
2. 複数のＨ形鋼が連結手段によって相互に環状に連結され、前記Ｈ形鋼のウエブに、複数の波状鋼板が互いに接合されてなる筒状体の端部が接続される補強リングであって、
   前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの一方の端部に、前記連結手段を構成するスペーサーおよび継手板が設置され、
   前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの他方の端部に、前記連結手段を構成する連結板が設置され、
   前記継手板に、前記Ｈ形鋼の前記筒状体の外面側のフランジの上縁に当接するストッパーが設置されていることを特徴とする補強リング。
3. 請求項１または２に記載の補強リングと、
   複数の波状鋼板を互いに接合して形成された筒状体と、
   を有することを特徴とする補強筒状体。
4. 請求項１または２に記載のストッパーが上側の側端面に設置されていることを特徴とする継手板。

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