JP2013104282A - 鋼製壁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先に構築された鋼矢板1から反力を取って鋼管2を油圧圧入または回転圧入することで、鋼矢板1に鋼管2がその長手方向を鋼矢板1の長手方向に沿わせて接するように設けられた鋼壁体3を構築する。このとき、鋼矢板1と鋼管2はその頭部で連結させてもよい。また、同じく鋼矢板1から反力を取って鋼管2を油圧圧入または回転圧入して、間隔をあけて鋼矢板1と鋼管2を並設し、その頭部で連結させて鋼製壁3を構築してもよい。
【選択図】図1
Description
そこで、止水性能を高くし易い鋼矢板壁に鋼管を組み合わせることにより、剛性と高い止水性能とを兼ね備えた鋼製壁を構築できる。ここで、鋼管を1枚の鋼矢板毎、具体的には1のハット形またはU形鋼矢板毎に用いれば、極めて高い剛性を有する鋼製壁を構築することができる。しかし、使用環境によってはそれほど高い剛性を必要としない場合もある。このような場合には、例えば、鋼管を2枚以上の鋼矢板毎に用いて鋼製壁を構築すればよい。
通常、鋼管を油圧圧入工法や回転圧入工法などの振動騒音の小さい工法で施工する場合、先に圧入した鋼管から反力をとって、次の鋼管を圧入していくため、鋼管の設置ピッチを大きくしようとすると施工機械も大型化する必要があるという課題があった。
よって、鋼矢板の継手を連結した鋼矢板壁により鋼管矢板壁より高い止水性能をもつ鋼製壁を得ることが可能になる。さらに、高い剛性を有する鋼管が壁体に接することにより鋼管矢板壁と同等以上の高い剛性(断面性能)を持つ鋼製壁を得ることができる。
なお、鋼製壁の適用にあたっては、壁体の前面側に鋼管を配置する(鋼管が掘削側となる)場合には、鋼矢板が受けた土圧や水圧を長手方向にわたって連続的に鋼管へ伝達することができる。それに対して、壁体の背面側に鋼管を配置する(鋼矢板壁が掘削側となる)場合には、条件によっては鋼矢板と鋼管が別々に挙動してしまう虞がある。したがって、鋼矢板と鋼管を連結しない場合には、土圧または水圧を受ける側と反対側に鋼管を設けるのが好ましい。
また、既設の鋼矢板壁からなる擁壁や護岸に対して、鋼矢板から反力を得て新たに鋼管を圧入する事により、例えば、河積(川の横断面の水の占める面積、または、計画高水位以下の河川流水断面積)増大のための掘削時の補強や、耐震性向上のための補強を行うこともできる。
しかし、壁体と鋼管との間に間隔を設ければ、振動、騒音や変形を防止できる可能性が高まる。すなわち、間隔が狭いと、例えば、鋼管を打設する際に、施工中に鋼管の打設方向にずれが生じた場合に壁体に鋼管が接触してしまい、これが振動、騒音や変形の発生の要因になる可能性があるが、これらの発生を抑制することができる。
一方で、壁体と鋼管とが、その頭部で連結されている。頭部を連結し、鋼管と鋼矢板の間で少なくとも水平方向の力の伝達が可能な構造とすれば、土圧や水圧の作用する向きに関わらず、鋼管と鋼矢板が別々の挙動を示すことなく、土圧などを分担して受け持つ構造となり、合理的でより安定的な壁体とすることができる。特に、壁体の背面側に鋼管を配置する(鋼矢板壁が掘削側となる)場合でも、鋼管と鋼矢板の力の伝達を確保し、両者が別々に挙動することを防止して、安定的な壁体を構築することができる。
なお、鋼管と鋼矢板の間に間隔を設ける場合、その間隔が100mm〜200mm程度であれば、頭部を連結するための部材の寸法・必要耐力や壁体全体としての厚みがそれほど増加することもなく、鋼管と鋼矢板を組合せた壁体としての安定性を損なうこともない。
鋼製壁の施工に際しては、壁体を構成する鋼矢板から反力を取って鋼管を油圧圧入または回転圧入する。先に構築された鋼矢板壁からの反力を取って任意の位置に鋼管を圧入し鋼管列を設けることができる点は請求項1と同じである。
よって、上述の請求項1および請求項2に記載の発明の効果を得ることができる。すなわち、壁体の前面側に鋼管を配置する(鋼管が掘削側となる)場合には、鋼矢板が受けた土圧や水圧を長手方向にわたって連続的に鋼管へ伝達することができる。さらに、壁体の背面側に鋼管を配置する(鋼矢板壁が掘削側となる)場合にも、頭部を連結し、鋼管と鋼矢板の間で少なくとも水平方向の力の伝達が可能な構造とすれば、鋼管と鋼矢板が別々の挙動を示すことなく、土圧または水圧を分担して受け持つ構造となる。すなわち、土圧などの作用する向きに関わらず、合理的な壁体を構築することができる。
また、鋼管と鋼矢板が接して沿うことで、頭部を連結するための部材の寸法・必要耐力や壁体全体としての厚みが最小限に抑えられる。ここで、壁体頭部と鋼管頭部との連結手法は特に問わない。例えば、コーピング、溶接、ボルト、ドリルねじ等が挙げられ、必要に応じて複数の連結方法を併用することもできる。例えば、鋼管と壁体を跨るようにコンクリートが打設されるようにすれば、鋼管と壁体との間の天端が陥没する等の危険性が少ない上、美観にも優れる。
さらに、板厚、鋼管どうしの間隔を変化させることによって、壁体の剛性を場所によって任意に設定することができる。この場合、例えば、壁体の一部が低い鋼製壁を構築するとき、当該部分で剛性を小さくすることで、過剰な剛性になるのを防止することに加え、剛性から要求される根入れ長も小さくすることができ、それによりコストの低減を図ることもできる。
鋼管どうしの間隔の組合せを変化させる場合、例えば、3つの連続する鋼矢板に対して1つの鋼管の割合で鋼管を配置したり、2つの鋼矢板に対して1つの鋼管の割合で鋼管を配置したりすることでの剛性を変化させたりすることができる。
鋼矢板に沿って鋼管が並べて設けられている壁体の鋼矢板の根入れ長は、壁体として鋼矢板のみを用いるときよりも小さく設定することもできる。通常、鋼矢板や鋼管矢板では、壁に作用する土圧や水圧に対して水平方向の抵抗を確保するために、その剛性に応じた根入れ長が設定されるが、鋼管が設けられた前記壁体では水平方向の抵抗を鋼管によって確保することが可能になるので、鋼矢板は止水や土留めのために必要な最低限の長さに留めることも可能になる。その場合、鋼矢板は前面側と背面側に作用する土圧が釣り合う点から1〜2m程度根入れしておけば十分な場合が多い。また、地下水の止水やボイリング防止のように、剛性は必要なく、壁の前面と背面の縁切りための根入れ長が必要な場合には、逆に鋼管より鋼矢板の方を深くしてもよい。
なお、山と谷とを繰り返す略波状に形成される壁体はハット形鋼矢板、U形鋼矢板、Z形鋼矢板などを使用することで形成すればよい。ただし、ハット形鋼矢板は、U形鋼矢板やZ形鋼矢板に比べて施工性に優れ、工費縮減、工期短縮を図ることができる。また、ハット形鋼矢板は継手部分で長手方向のズレが発生せず断面性能が効率的かつ明確で、鋼矢板で構築した壁体の凹凸数に対する継手の箇所数もU形鋼矢板やZ形鋼矢板などの各種鋼矢板の中で最小となるため、鋼管と鋼矢板を組み合せた壁体をより安定的な構造とし、施工の管理や精度の確保を容易にする効果が期待できる。このため、鋼矢板壁を構築するためにはハット形鋼矢板を用いることが好ましい。
なお、この場合も、山と谷とを繰り返す略波状に形成される壁体はハット形鋼矢板、U形鋼矢板、Z形鋼矢板などを使用することで形成すればよいが、上述の通りハット形鋼矢板を使用することが好ましい。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1および図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る鋼製壁3は、鋼矢板としてのハット形鋼矢板1と鋼管2とを組み合わせて構成されており、ハット形鋼矢板1の長手方向に、長手方向を沿わせて鋼管2が接している。ここでは、ハット形鋼矢板1および鋼管2がそれらの長手方向が互い平行にされているとともに、それらの長手方向が鉛直方向になっている。
また、鋼矢板の剛性、鋼管の外径、鋼管の板厚、鋼管どうしの間隔などを変化させることによって、壁体の剛性を場所によって任意に設定することができる。この場合、壁高(壁体の高さ)が低い部分で過剰な剛性になるのを防止することに加え、剛性から要求される根入れ長も小さくすることができ、それによりコストの低減を図ることができる。
さらに、この実施形態の鋼製壁3においては、水平方向の抵抗を鋼管によって取っているので、鋼矢板の根入れ長は止水や土留めのために必要な最低限の長さに留めることができる。その場合、鋼矢板は前面と背面に作用する土圧が釣り合う点から1m〜2m程度根入れしておけば十分な場合が多く、壁体として鋼矢板のみを用いるときよりも小さくてよい。また、地下水の止水やボイリング防止のように、剛性は必要なく、壁体の前背面の縁切りための根入れ長が必要な場合には、逆に鋼管より鋼矢板の方を深くしてもよい。
まず、図3(a)に示すように、例えば、ハット形鋼矢板、U形鋼矢板、Z形鋼矢板等の鋼矢板のうちのいずれかの鋼矢板1からなる鋼矢板壁を構築する。なお、図3(a)においては、ハット形鋼矢板1からなる鋼矢板壁を構築している。
鋼矢板壁では、周知のように隣り合う鋼矢板1どうしが継手1dで接合されており、土留めが可能で、かつ、所定レベルの止水性能が確保されている。なお、周知の方法により比較的容易に止水性能をさらに高めることも可能である。
この実施形態の壁体の構築方法における鋼管の施工方法においては、鋼管2の圧入または回転圧入に際して、基本的に鋼矢板壁に略当接するように鋼管2を圧入または回転圧入する。なお、鋼矢板1に鋼管2が完全に接している必要はなく、極めて近接した状態になっていればよい。
図4から図6に示すように、本発明の第2の実施形態に係る鋼製壁3は、鋼矢板としてのハット形鋼矢板1と鋼管2とを組み合わせて構成されている。複数のハット形鋼矢板1を連結して構成される壁体(矢板壁)4の長手方向に沿って、複数の鋼管2が1列に互いに間隔をあけて並べて配置されている。また、ハット形鋼矢板1および鋼管2がそれらの長手方向が互い平行にされているとともに、それらの長手方向が鉛直方向になっている。
ハット形鋼矢板1は、ウェブ1aと、ウェブ1aの両側縁からそれぞれ互いに広がるように斜めに延出する一対のフランジ1bと、左右のフランジ1bの先端からウェブ1aと平行に左右に延出する一対のアーム1cと、アーム1cの先端に設けられた継手1dとを備えている。
さらに、ハット形鋼矢板1からなる壁体4と、鋼管2との間には、先に施工された壁体4に対して、後から施工する鋼管2が施工中に接触しない程度の間隔が設けられている。なお、鋼管と鋼矢板の間に間隔を設ける場合、その間隔が100mm〜200mm程度であれば、頭部を連結するための部材の寸法・必要耐力や壁体全体としての厚みがそれほど増加することもなく、鋼管と鋼矢板を組合せた壁体としての安定性を損なうこともない。また、施工機械の大型化や施工時安定性の低下をまねく恐れも小さい。
その他、鋼矢板および鋼管のそれぞれの根入れ長については、上述の第1の実施形態の鋼製壁3についての根入れの考え方と同様である。
図7から図9に示すように、第3の実施形態に係る鋼製壁3は、鋼矢板としてのハット形鋼矢板1と鋼管2とを組み合わせて構成されている。複数のハット形鋼矢板1の長手方向に、長手方向を沿わせて鋼管2が接している。ここでは、ハット形鋼矢板1および鋼管2がそれらの長手方向が互い平行にされているとともに、それらの長手方向が鉛直方向になっている。
さらに、ハット形鋼矢板1は、ウェブ1aと、ウェブ1aの両側縁からそれぞれ互いに広がるように斜めに延出する一対のフランジ1bと、左右のフランジ1bの先端からウェブ1aと平行に左右に延出する一対のアーム1cと、アーム1cの先端に設けられた継手1dとを備えている。鋼管2は、その外周面がハット形鋼矢板1の谷側の側面に接している。例えば、鋼管2はハット形鋼矢板1のウェブ1aの谷側に接した状態になっている。また、鋼管2の径は、ハット形鋼矢板1の幅よりも狭くなっている。この鋼管2は、その一部がハット形鋼矢板1で構成される壁体4の一方の側面の谷部分に入り込んだ状態になっている。
また、鋼管と鋼矢板が接して沿うことで、頭部を連結するための部材の寸法・必要耐力や壁体全体としての厚みが最小限に抑えられる。ここで、壁体頭部と鋼管頭部との連結手法は特に問わない。例えば、コーピング、溶接、ボルト、ドリルねじ等が挙げられ、必要に応じて複数の連結方法を併用することもできる。例えば、鋼管と壁体を跨るようにコンクリートが打設されるようにすれば、鋼管と壁体との間の天端が陥没する等の危険性が少ない上、美観にも優れる。
その他、鋼矢板および鋼管のそれぞれの根入れ長については、上述の第1の実施形態の鋼製壁3についての根入れの考え方と同様である。
以上により、鋼製壁3は、鋼矢板からなる鋼矢板壁の継手部で高い止水性能を得ることができ、鋼管2により高い剛性を得ることができる。
また、鋼矢板の剛性、鋼管の外径、鋼管の板厚、鋼管どうしの間隔などを変化させることによって、壁体の剛性を場所によって任意に設定することができる。この場合に壁高(壁体の高さ)が低い部分で過剰な剛性になるのを防止することに加え、剛性から要求される根入れ長も小さくすることができ、それによりコストの低減を図ることができる。
上述の鋼製壁は、鋼製壁3において、鋼管2がハット形鋼矢板1の谷側のウェブ1aに接していたのに対して、図10に示す第4の実施形態に係る鋼製壁3は、鋼管2がハット形鋼矢板1の山側のウェブ1aに接するようにしたものである。すなわち、鋼管2は、鋼矢板壁の一方の側面の山部分に接している。
鋼製壁3において、鋼管2とハット形鋼矢板1とを接するように設けず、間隔をあけて並べて設ける構造とすることもできる。この場合には、ハット形鋼矢板(壁体)と鋼管が頭部で連結させる必要がある。
鋼管2は、2のU形鋼矢板により形成される谷部分に入り込み、1のU形鋼矢板のフランジ1bの外側に接触した状態となっている。
また、鋼管2は、各谷部分に配置されるのではなく、1つおきの谷部分に配置されるようになっている。なお、谷部分に対して2つおき等のように1つおきより広い間隔があくように鋼管2を配置してもよい。
2 鋼管
3 鋼製壁
4 壁体(矢板壁)
5 コーピング
Claims (11)
- 複数の鋼矢板が継手により連結されて壁体が設けられるとともに、
前記壁体の全てまたは一部の前記鋼矢板に鋼管がその長手方向を前記鋼矢板の長手方向に沿わせて接するように設けられた鋼製壁であって、
壁体を構成する鋼矢板から反力を取って鋼管を油圧圧入または回転圧入することにより、前記壁体に沿って複数の鋼管が並んでいることを特徴とする鋼製壁。 - 複数の鋼矢板が継手により連結されて壁体が設けられるとともに、
前記壁体の全てまたは一部の前記鋼矢板に鋼管がその長手方向を前記鋼矢板の長手方向に沿って、前記壁体と間隔をあけて並べて設けられ、
前記壁体と前記鋼管とが、両者の頭部で連結されている鋼製壁であって、
壁体を構成する鋼矢板から反力を取って鋼管を油圧圧入または回転圧入することにより、前記壁体に沿って複数の鋼管が並んでいることを特徴とする鋼製壁。 - 複数の鋼矢板が継手により連結されて壁体が設けられるとともに、
前記壁体の全てまたは一部の前記鋼矢板に鋼管がその長手方向を前記鋼矢板の長手方向に沿わせて接するように設けられ、
前記壁体と前記鋼管とが、両者の頭部で連結されている鋼製壁であって、
壁体を構成する鋼矢板から反力を取って鋼管を油圧圧入または回転圧入することにより、前記壁体に沿って複数の鋼管が並んでいることを特徴とする鋼製壁。 - 複数設けられた前記鋼管の外径が同一であり、鋼管の板厚および/または鋼管どうしの間隔を変化させることによって、壁体内で剛性を変化させたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の鋼製壁。
- 前記鋼矢板と前記鋼管とは、それぞれの長手方向の長さが互いに異なることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の鋼製壁。
- 前記壁体は、山と谷とを繰り返す略波状に形成され、前記鋼管は、前記壁体の谷部分に入り込んで設けられたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の鋼製壁。
- 鋼管が設置された谷部分に隣接する山部分の壁体を把持して鋼矢板から反力を取り、鋼管を油圧圧入または回転圧入することを特徴とする請求項6に記載の鋼製壁。
- 前記鋼管は、前記壁体の一側面に連続的に並んで形成されている複数の谷部分に離散的に設けられていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の鋼製壁。
- 前記壁体は、山と谷とを繰り返す略波状に形成され、前記鋼管は、前記壁体の山部分に設けられたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の鋼製壁。
- 鋼管が設置された山部分に隣接する谷部分の壁体を把持して鋼矢板から反力を取り、鋼管を油圧圧入または回転圧入することを特徴とする請求項9に記載の鋼製壁。
- 前記鋼管は、前記壁体の一側面に連続的に並んで形成されている複数の山部分に離散的に設けられていることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の鋼製壁。
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