JP2013159913A - 鋼管矢板工法で使用する鋼管矢板の継手部 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管矢板本管１の側面に長手方向に延びたスリット２を有する継手３を設け、継手３を鉤状に係合しつつ矢板を打設していく鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板であり、継手部分が建て込みの際の掘削抵抗となること、および、継手部分に土砂が挿入することを防止できるので、効率良く、また、精度よく建て込むことができる。
【解決手段】鋼管矢板本管１の側面で継手の下部にＨ型鋼による先導継手８を設け、この先導継手８の先端は斜めにカットして閉塞板９で塞ぎ、該先端を鋼管矢板本管の下端より突出させた。また、先導継手８と同様の部材を支持部材として、鋼管矢板本管１の側面下部で継手３の下部以外にも設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管矢板工法で使用する鋼管矢板の継手部に関するものである。

水中または水際における土木工事では、通例、鋼管矢板工法により締切構造物が仮設される。

ここで、鋼管矢板工法とは、図３および図４に示すように、鋼管矢板本管１の側面に長手方向に延びたスリット２を有する継手３を設け、継手を鉤状に係合しつつ矢板を打設していく工法である。

鋼管矢板工法の一例として、図５、図６に示すように本体構造物の一部を兼ねた仮締め切り壁状態の鋼管矢板基礎４があり、前記図３および図４に示す鋼管矢板を直列に配置すると共に鋼管矢板本管１相互の継手３を噛み合わせて水底地盤用の底板コンクリート５に打設すると共に、井筒状（円形または小判形などの長円形、図示の場合は円形）に閉合する。

直列に隣り合う鋼管矢板本管１相互の雌継手と雄継手がかみ合わされた継手嵌合内の土砂を掘削し、継手空間内を洗浄した後、継手部内にモルタルを充填・硬化することにより、継手部は、軸力（土圧・水圧による円周方向の圧縮力または引張力）に抵抗できる効果のある構造となる。また、このような鋼管矢板基礎４では井筒状断面の面外方向の力にも抵抗できる構造であるために腹越しあるいは切梁ならびにこれらを支持する仮設支保工を省略することができ、建設コストを削減するとともに、建設工期を大幅に短縮することができる効果がある。

なお、鋼管矢板基礎４において、鋼管矢板本管１の鋼管内にコンクリートを充填しても良く、このように鋼管矢板本管１内にコンクリートを充填することにより、鋼管矢板の曲げ剛性を向上させることができる。また、鋼管矢板基礎４に円周方向の大きな軸力（圧縮力または引張力）が作用した場合にも、鋼管矢板本管１を構成する鋼管そのものが押し潰されることなく抵抗することができる。

なお、５は鋼管矢板内側に一体化される底板コンクリートで、この底板コンクリート５を構築した後の一施工形態として、この底板コンクリート５上に、図示を省略するが、鉄筋コンクリート製の頂版およびコンクリート構造物の躯体が立ち上げられ、上部構造物が築造され、鋼管矢板基礎４の上部は前記頂版付近で水中切断される。

下記特許文献１にも示されるように、前記鋼管矢板本管１の継手３の構造は、図７〜図９に示すようにいくつかのタイプがある。
特開２００５−２８２１７４号公報

図７に示す継手はＰ−Ｐ継手と称されるもので、スリット２を有する円形継手鋼管６が用いられる。そして、継手鋼管６相互を嵌合させて、鋼管矢板を地中に連続して建て込み、継手鋼管６内の土砂を掘削・洗浄した後に、継手鋼管６内にモルタルを充填して構築する。

また、一般に、Ｐ−Ｐ継手に用いる継手鋼管６は、外径が165.2mm、板厚が11mmで、内面に突起などの凹凸の無いものが使用される。

図８に示す継手はＰ−Ｔ継手と称されるもので、軸方向にスリット２を有する継手鋼管（Ｐ：パイプ）６による雌継手３ａとＴ型鋼からなるＴ型の雄継手３ｂ相互のかみ合わせによる。

図９に示す継手はＬ−Ｔ継手と称されるもので、間隔をおいて平行に内向きに設置される２枚のＬ型鋼による雌継手３ａと１枚のＴ型鋼からなる雄継手３ｂ相互のかみ合わせによる。

前記鋼管矢板基礎４では、通常Ｐ−Ｐ継手が多く用いられている。その理由として、（１）鋼管矢板基礎４の場合には、仮締め切り部の止水性を確保するために、継手鋼管６が嵌合した状態で、３室構造となり、止水性が確実であること、（２）鋼管矢板基礎４の設計法においては、Ｐ−Ｐ継手のみを対象とした設計法となっているためである。

前記鋼管矢板工法で使用する鋼管矢板は、アースオーガー等の掘削機で地盤を先行掘削し（中堀工法）、バイブロランマ等の起振器を備えたチャック装置で鋼管矢板を垂直状態で建て込む。もしくは、鋼管矢板口径にアースオーガー掘削機構（スクリューヘッド）を内装し、掘削と圧入機構による押し込みを繰り返して同時埋設する。（中堀圧入工法）

その際、継手３の部分が左右に突出でいているので、この部分が抵抗となって建て込みが困難である。また、継手３内に土砂が挿入し、その土砂を排出するための、別途掘削排土を行わなければならないこともある。継手３内が土砂で塞がれると、隣接する次の鋼管矢板を継手３を接続することができない。

特に、前記中堀圧入工法においては、鋼管径より外面を掘削することはゆるされず、このため、鋼管矢板の継手部（例えばφ１６８．８のパイプ継手）が圧入掘進埋設に大きな抵抗となる。

前記鋼管矢板基礎４を施工する場合でも、水中部分は問題がないが、水底の地盤では同様な問題がある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、継手部分が建て込みの際の掘削抵抗となること、および、継手部分に土砂が挿入することを防止できるので、効率良く、また、精度よく建て込むことができる鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、鋼管矢板本管の側面に長手方向に延びたスリットを有する継手を設け、継手を鉤状に係合しつつ矢板を打設していく鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板であり、鋼管矢板本管の側面で継手の下部にＨ型鋼、山形鋼、平鋼、パイプ等の鋼製部材による先導継手を設け、該先端を鋼管矢板本管の下端より突出させたことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、先導継手の先端を鋼管矢板本管の下端より突出させたので、この部分が地盤中に突き刺さり、支持部材として作用できる。

先導継手部分はＨ型鋼によるものとすれば、鋼管による継手部分よりも強度があるので、変形等が生じにくい。また、これ自体が継手としても作用し、雄継手は雌継手に対して多少小振りなものとすれば、雄継手と雌継手との嵌合は、雌継手のフランジ間に雄継手のフランジが入り込み、さらにフランジの先端は雌継手のウエブに近接し、フランジ、ウエブで囲繞された密閉空間が形成できる。

請求項２記載の本発明は、先導継手の先端は、斜めにカットして閉塞板で塞いだことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、鋼管矢板本管の側面で継手の下部に先導継手を設け、この先導継手の先端は斜めにカットして閉塞板で塞ぐものであるので、先導継手部分が地中に掘進して、その上の継手が掘進抵抗となることや、継手内に土砂が貫入することがない。先導継手の先端の閉塞板は先導継手内にも土砂が貫入することもない。先導継手の先端は斜めにカットして鋭利なものとしているので、貫入し易いものとなる。

請求項３記載の本発明は、鋼管矢板は、並列させた鋼管の相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材であるＨ形鋼で一体的に連結し、鋼管の相互連結側と反対側に継手を設けた２連タイプの鋼管矢板であることを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、２本同時打設が可能であり、施工時の鉛直精度の向上が得られ、止水処理剤の削減の効果もあり、単位長さ当りの曲げ剛性の増加も得られる。

請求項４記載の本発明は、先導継手と同様の部材を支持部材として、鋼管矢板本管の側面下部で継手の下部以外にも設けることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、先導継手と同様の部材を支持部材として、鋼管矢板本管の側面下部で継手の下部以外にも設けることで、支持箇所が多くなり、より一層強固な支持を得ることができる。

以上述べたように本発明の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板は、継手部分が建て込みの際の掘削抵抗となること、および、継手部分に土砂が挿入することを防止できるので、効率良く、また、精度よく建て込むことができるものである。

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は本発明の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板の１実施形態を示す正面図、図２は同上平面図で、前記従来例を示す図３、図４と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

図中１は鋼管矢板本管であり、その側面に長手方向に延びたスリット２を有する継手３を設けた。

本実施形態では、継手３はＰ−Ｐ継手として、スリット２を有する円形継手鋼管６が用い、継手鋼管６相互を嵌合させて、鋼管矢板を地中に連続して建て込む。

継手３は、このようなＰ−Ｐ継手以外、Ｌ−Ｔ継手、Ｐ−Ｔ継手など他の形式の継手でもよい。

本発明は、鋼管矢板本管１の側面で継手３の下部にＨ型鋼による先導継手８を設けた。Ｈ型鋼のフランジ端を鋼管矢板本管１の側面に溶接して該フランジが並行して鋼管矢板本管１の側面から突出して継手を構成する。

なお、かかる先導継手８は雄継手と雌継手とがあり、雄継手は雌継手に対して多少小振りなものにすれば、雄継手と雌継手との嵌合は、雌継手のフランジ間に雄継手のフランジが入り込み、接続部分を構成する。この先導継手８は、φ１６５．２の鋼管系よりも大きな形状である。

この先導継手８の先端は斜めにカットして鋭角としてなり、しかも、カットした先端は閉塞板９で塞いだ。

雌継手の場合は、前記カットは一直線であり、閉塞板９はこの一直線に対して張られる。

雄継手は雌継手に対して多少小振りな雄継手は、前記カットは一直線のみではなく、短く跳ね上げるようにして角部を構成した。その結果、前記閉塞板９は先導継手８の全面すべてを覆うものとはならないが、雄継手の先端は雌継手の上方に位置し、覆われていない部分は雌継手の閉塞板９の上になり、土砂等の貫入は防止される。

先導継手８の先端は鋼管矢板本管１の下端より突出させる。

また、他の実施形態として、先導継手８と同様のＨ型鋼による部材を支持部材１０として、鋼管矢板本管１の側面下部で継手の下部以外にも設けるものとした。

図示の例では、先導継手８の雄継手や雌継手が鋼管矢板本管１の左右に設けられるものとして、これらと直交する方向に対向して設けられるものとした。

このようにして、継手鋼管６相互を嵌合させて、鋼管矢板を地中に連続して建て込むが、その際、先導継手８同士も接合させ、先導継手部分８が地中に掘進して、その上の継手鋼管６が掘進抵抗となることや、継手鋼管６内に土砂が貫入することがない。

なお、前記実施形態では先導継手８はＨ型鋼による部材としたが、図示は省略するが、Ｈ型鋼以外、例えば、山形鋼、平鋼、パイプ等の鋼製部材によるものでもよい。

また、以上鋼管矢板本管１が単独の鋼管の場合について説明したが、本発明は、並列させた鋼管の相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材であるＨ形鋼で一体的に連結し、鋼管の相互連結側と反対側に継手を設けた２連タイプの鋼管矢板の場合にも適用できる。

このようにＨ鋼連結型鋼管とすることにより、施工性、環境への影響、水平耐力の視点から下記作用が得られる。
（１）２本同時打設が可能
従来型鋼管矢板では鋼管杭を１本ずつ打設する必要があるが、Ｈ鋼連結型鋼管矢板では施工前に２本の鋼管杭とＨ鋼が溶接で繋がれているため、２本同時に打設することが可能になる。これにより、施工時間が大幅に短縮できる。施工手間の低減率の一例として、周径、同肉厚の鋼管杭を用いたＨ鋼連結型鋼管矢板と従来型鋼管矢板を施工した場合、従来型鋼管矢板を使用する場合の打設手間を100％とするとＨ鋼連繕型鋼管矢板では49％に減少する。

（２）施工時の鉛直精度の向上
従来型鋼管矢板は、鋼管杭を１本ずつ打設するため、鉛直精度を保つにはかなりの注意と施工経験が必要である。しかし、Ｈ鋼連結型鋼管矢板は、施工前に２本の鋼管が連結されていることで鉛面精度が向上し、鋼管矢板および鋼管矢板基礎の施工時において、継手管がせりあったり外れたりする可能性が無くなり、施工精度が向上する。また、先に打設したＨ鋼連結型鋼管矢板の継手をガイドとして、後で打設するＨ鋼連結型鋼管矢板の継手を嵌合しながら打込むことができ、より精度を向上させることができる。

（３）止水処理剤の削減
鋼管矢板および鋼管矢板基礎を施工する際、継手管内にモルタルや薬液を注入し、止水処理を施す必要がある。しかし、Ｈ鋼連結型の場合はＨ鋼のつなぎ部材に止水処理を施す必要が無い。よって、単純に止水処理剤の注入量を半分に減らすことができ、止水処理剤（モルタルや薬液）の流出による水質汚染を縮小できる。止水処理剤の注入量を従来型鋼管矢板の48％に削減できる。これにより、従来型鋼管矢板よりも環境にやさしいものとなる。

（４）単位長さ当りの曲げ剛性の増加
従来型鋼管矢板では、継手部がずれるため十分に曲げ剛性を考慮できないが、Ｈ鋼連結型鋼管矢板の鋼管同士はＨ鋼のつなぎ部材で連結されるので、適切に鋼管杭と溶接されていれば、曲げ剛性を十分考慮できる。よって、単位長さ当りの曲げ剛性は、従来型鋼管矢板よりも増加する。従来型鋼管矢板の並列方向の単位長さ当りの曲げ剛性は9.47×10⁴(k N・m²/m)、Ｈ鋼連結型鋼管矢板の並列方向の単位長さ当りの曲げ剛性は1.35×10⁵(k N・m²/m)となり、43％増加する。よって、Ｈ鋼連結型鋼管矢板の鋼管径および肉厚を縮小し、鋼材料の削減が可能となる。また、曲げ剛性の増加により水平耐力の増加が見込まれる。

本発明の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板の１実施形態を示す正面図である。 本発明の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板の１実施形態を示す平面図である。 鋼管矢板工法を示す平面図である。 鋼管矢板工法を示す正面図である。 鋼管矢板基礎の平面図である。 鋼管矢板基礎の縦断側面図である。 Ｐ−Ｐ継手の平面図である。 Ｐ−Ｔ継手の平面図である。 Ｌ−Ｔ継手の平面図である。

１…鋼管矢板本管 ２…スリット
３…継手 ３ａ…雌継手
３ｂ…雄継手 ４…鋼管矢板基礎
５…底板コンクリート ６…継手鋼管
８…先導継手 ９…閉塞板
１０…支持部材

Claims (4)

1. 鋼管矢板本管の側面に長手方向に延びたスリットを有する継手を設け、継手を鉤状に係合しつつ矢板を打設していく鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板であり、鋼管矢板本管の側面で継手の下部にＨ型鋼、山形鋼、平鋼、パイプ等の鋼製部材による先導継手を設け、該先端を鋼管矢板本管の下端より突出させたことを特徴とする鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板。
2. 先導継手の先端は、斜めにカットして閉塞板で塞いだ請求項１記載の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板。
3. 鋼管矢板は、並列させた鋼管の相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材であるＨ形鋼で一体的に連結し、鋼管の相互連結側と反対側に継手を設けた２連タイプの鋼管矢板である請求項１または請求項２記載の鋼管矢板。
4. 先導継手と同様の部材を支持部材として、鋼管矢板本管の側面下部で継手の下部以外にも設ける請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の鋼管矢板工法に使用する鋼管矢板。

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