JP2014194122A - 鋼管矢板基礎形成方法及び鋼管矢板基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管矢板の設置工程の効率向上を図る。
【解決手段】地盤の支持層Ｇ１に打設自在な長さの鋼管１の側縁部に支持層Ｇ１の深度より浅い深度までの長さに設定された矢板継手２を設けた鋼管矢板Ｐを、予め、複数形成しておき、各鋼管矢板Ｐどうしを、矢板継手２を介して一体に並設する状態に、地盤の支持層Ｇ１に打設して基礎を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、長尺の鋼管の側縁部に長手方向に沿った矢板継手を備えて構成してある複数の鋼管矢板どうしを、前記矢板継手を介して一体に並設すると共に、前記鋼管矢板の下端部を、地盤の支持層に打設して基礎を構成する鋼管矢板基礎形成方法、及び、鋼管矢板基礎構造等の鋼管矢板基礎技術に関する。

従来、この種の鋼管矢板基礎技術としては、長尺の鋼管の側縁部に長手方向に沿って矢板継手を設けた複数の鋼管矢板を、地盤に打設して基礎を形成するものがあり（例えば、特許文献１参照）、この場合、矢板継手は、鋼管の全長にわたって設けられているものがあった。

特開２００８−９５４９０号公報

鋼管矢板を地盤に打設する場合、先端面は、打設の反力を地盤から受けることになり、この反力が大きいと打設抵抗が大きくなるから打設に時間がかかり、鋼管矢板基礎の形成効率が低下することになる。
特に、鋼管矢板の支持層となる土層は、支持力を確保できるだけの強度を備えているから、緩い土層に比べて鋼管矢板の打設抵抗も大きくなる。
またこの打設抵抗は、地盤の硬さとは別に、鋼管矢板の先端の面積にも相関している。

上述した従来の鋼管矢板基礎技術によれば、矢板継手が、鋼管の全長にわたって設けられているから、鋼管矢板の先端部においては、鋼管と矢板継手との両方の面積が打設に伴う抵抗となる。
従って、鋼管を単独で打設するのに比べて、矢板継手に対する打設抵抗が加算されるから、鋼管矢板設置工程の効率が低下しやすく、特に、緩い土層に比べて支持層を対象とした鋼管矢板打設においてはその傾向がつよい。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、鋼管矢板の設置工程の効率向上を図れる鋼管矢板基礎技術を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、地盤の支持層に打設自在な長さの鋼管の側縁部に前記支持層の深度より浅い深度までの長さに設定された矢板継手を設けた鋼管矢板を、予め、複数形成しておき、前記各鋼管矢板どうしを、前記矢板継手を介して一体に並設する状態に、地盤の支持層に打設して基礎を構成するところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、鋼管矢板の全長の内、地盤の支持層内に位置する部分は、矢板継手の設けられていない先端側範囲となるから、先端の面積が基端側に比べて小さくなり、従来より打設抵抗を低減することができる。
その結果、鋼管矢板設置工程の効率を向上させることができる。
また、設置効率の向上による施工コストの低減を図れると共に、矢板継手を鋼管の全長にわたって設けてあるものに比べて、矢板継手の使用材量を少なくできるから、材料コストの低減をも合わせて叶えることができ、鋼管矢板設置工の全般において経済性を向上させることができる。
尚、鋼管矢板としての全体強度は、矢板継手が鋼管の全長にわたって設けてあるものに比べて、小さくなるものの、鋼管矢板どうしの連結強度面では設計条件を満たす強度を備えさすことが可能で、性能面と経済面との両方を満足することが可能となる。
また、矢板継手の下端部は、支持層の深度より浅い深度に位置させてあるから、支持層に多少の不陸があったとしても、矢板継手の下端部が支持層に進入することは防止し易く、予定通り鋼管矢板の打設抵抗の低減を図ることができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記各鋼管矢板の打設後、前記矢板継手の下端部側地盤に止水施工を行うところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、矢板継手の下端部側地盤に止水施工を行うことで、矢板継手の下方地盤が透水性地盤であったとしても、止水性能を向上させることができ、隣接する鋼管矢板どうしの間を、上方は矢板継手によって、下方は止水改良地盤によって締め切ることができ、締切効果の高い鋼管矢板基礎を構築することができる。
つまり、鋼管矢板基礎の継手長さは、強度と締切作用の両方を満足させる必要があることから、「強度上で必要な長さ」と、「締め切りに必要な長さ」の内の長い方の寸法に合わせて矢板継手を設けることが考えられるが、本構成によれば、「締め切りに必要な長さ」の方が「強度上で必要な長さ」より大きくなるような場合でも、矢板継手は、短い方の「強度上で必要な長さ」に設定でき、その下方の不足分を、安価に実施できる止水施工によって対応することができ、鋼管矢板基礎を構築する上で経済性の向上を図ることができる。

本発明の第３の特徴構成は、長尺の鋼管の側縁部に長手方向に沿った矢板継手を備えて構成してある複数の鋼管矢板どうしを、前記矢板継手を介して一体に並設すると共に、前記鋼管矢板の下端部を、地盤の支持層に打設して基礎を構成してある鋼管矢板基礎構造であって、前記矢板継手の下端部の深度は、前記支持層の深度より浅く設定してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、矢板継手の下端部の深度は、支持層の深度より浅く設定してあるから、鋼管矢板の先端の面積が基端側に比べて小さくなり、従来より打設抵抗を低減することができ、鋼管矢板設置工程の効率向上を図ることができる。
また、設置効率の向上による施工コストの低減と、矢板継手の使用材量の低減とで、鋼管矢板設置工の全般において経済性を向上させることができる。
また、矢板継手の下端部は、支持層の深度より浅く設定してあるから、支持層に多少の不陸があったとしても、矢板継手の下端部が支持層に進入することは防止し易く、予定通り鋼管矢板の打設抵抗の低減を図ることができる。

本発明の第４の特徴構成は、前記矢板継手の下端部側地盤は、止水施工が実施されているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、矢板継手の下端部側地盤は、止水施工が実施されているから、矢板継手の下方地盤が透水性地盤であったとしても、止水効果を期待でき、隣接する鋼管矢板どうしの間を、上方は矢板継手によって、下方は止水改良地盤によって締め切ることができ、締切効果の高い鋼管矢板基礎を構築することができる。
つまり、鋼管矢板基礎の継手長さは、強度と締切作用の両方を満足させる必要があることから、「強度上で必要な長さ」と、「締め切りに必要な長さ」の内の長い方の寸法に合わせて矢板継手を設けることが考えられるが、本構成によれば、「締め切りに必要な長さ」の方が「強度上で必要な長さ」より大きくなるような場合でも、矢板継手は、短い方の「強度上で必要な長さ」に設定でき、その下方の不足分を、安価に実施できる止水施工によって対応することができ、鋼管矢板基礎を構築する上で経済性の向上を図ることができる。

鋼管矢板基礎を示す斜視図 鋼管矢板を示す斜視図 鋼管矢板の横断面図 鋼管矢板の設置状況を示す側面図 矢板継手の配置を示す鋼管矢板横断面図 矢板継手どうしの連結状況を示す横断面図 止水施工範囲を示す説明図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の鋼管矢板基礎技術によって形成された鋼管矢板基礎Ｋを示すもので、鋼管矢板基礎Ｋは、外周部を複数の鋼管矢板Ｐをよって囲まれた状態に形成してあり、内部には、頂版コンクリートＤを打設して鋼管矢板Ｐと一体化を図ることで、例えば、橋脚等の構造物基礎として使用される。
尚、複数の鋼管矢板Ｐで囲まれた内周側にも、必要に応じて複数の鋼管矢板Ｐを打設する場合もある。

鋼管矢板Ｐは、図２〜４に示すように、鋼管１と、鋼管１の両側縁部にそれぞれ長手方向に沿って設けられた一対の矢板継手２とを設けて構成してある。

鋼管１は、下端部が、地盤Ｇの支持層Ｇ１内に達する長さ寸法に設定されており（図４参照）、例えば、支持層Ｇ１の位置が深い場合には、複数の鋼管１を縦に継ぎ足して設置される。
継ぎ足し部分は、例えば、溶接によって接合したり、予め鋼管１の端部に機械継手（不図示）を接合しておいて、その機械継手どうしを連結する等の手法によって構成される。

矢板継手２は、並設させる別の鋼管矢板Ｐとの連結継手となるもので、それぞれの鋼管矢板Ｐに溶接等で取り付けられている。
並設する鋼管矢板Ｐの矢板継手２どうしを嵌合させることで、互いの鋼管矢板Ｐが一体の壁を形成することができる。

矢板継手２は、本実施形態においては、図３に示すように、管軸芯方向視での断面形状が「Ｃ」字形状の鋼材で構成してあるものを、鋼管１の全周面の内、鋼管軸芯周りの中心角として基準点Ｓから９０度の位置と、２７０度の位置とにそれぞれ溶接によって取り付けてあるものを例に挙げて説明している。
但し、鋼管周方向での矢板継手２の取付位置や取付箇所数は、これに限るものではなく、鋼管矢板Ｐが使用される現場状況に応じて、例えば、基準点Ｓから９０度の位置のみの場合や（図５（ａ）参照）、９０度の位置と１８０度（又は３６０度）の位置の場合や（図５（ｂ）参照）、９０度の位置と１８０度の位置と２７０度の位置の場合（図５（ｃ）参照）等、任意の位置と任意の取付箇所数に設定されることもある。また、取付位置の基準点Ｓからの中心角は、上述した９０度や、１８０度や、２７０度等の９０の倍数に限るものではなく、例えば、８０度や、１００度等、９０の倍数以外の任意の角度の位置に設定してあってもよい。

更には、矢板継手２は、例えば、図６に示すように、断面形状が「Ｃ」字形状の鋼材や（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）、断面形状が「Ｔ」字形状の鋼材や（図６（ｂ）、図６（ｃ）参照）、断面形状が「Ｌ」字形状の２つの鋼材を使用するものや（図６（ｃ）参照）、また別の断面形状の鋼材や、それらの組合せによる構成を採用される場合もある。

次に、鋼管長手方向での矢板継手２の取付状態について説明する。
矢板継手２は、図４に示すように、その長さ寸法を鋼管１の長さより短く設定してある。
即ち、鋼管１そのものの設計においては、鋼管矢板基礎Ｋとしての支持力確保を主として実施してあるのに対して、矢板継手２の設計においては、隣接鋼管どうしのズレ防止を主として実施してあり、その結果、鋼管１の長さ寸法より短く設定することができる。
矢板継手２の下端部の深度は、鋼管１の下端部の深度より浅く、且つ、支持層Ｇ１には達しない深度に設定されている。
即ち、鋼管１の下端部から矢板継手２の下端部までの距離は、鋼管１の支持層Ｇ１に対する根入れ長さよりも大きく設定されている。
従って、矢板継手２の下端部は、地盤Ｇの支持層Ｇ１の上に位置する上層Ｇ２に位置している。

鋼管矢板Ｐの地盤Ｇへの打設は、公知の施工技術を用いて実施することができる。
一例としては、鋼管１の内空部の掘削と鋼管の押し込みとの併用によって地盤Ｇに打設する方法や、鋼管矢板Ｐへの打撃や振動付与によって打設する方法や、それらの組合せによる方法等が挙げられる。
また、所定深度まで鋼管矢板Ｐを打設した後、その鋼管矢板Ｐの矢板継手２に、並設させる別の鋼管矢板Ｐの矢板継手２を嵌合させながら打設を開始することで、相互の矢板継手２が噛み合った状態で一連の鋼管矢板群を形成することができる。

本実施形態で説明した鋼管矢板基礎技術によれば、鋼管１は、地盤Ｇの支持層Ｇ１に打ち込まれており、十分な支持力が確保されていると共に、矢板継手２は、支持層Ｇ１に達していないから、鋼管矢板Ｐの打設時に大きな打設抵抗となる支持層Ｇ１に対しては、鋼管１のみが貫入され、鋼管矢板Ｐの上端側に比べて小さな先端面積となることで、打設抵抗の低減を図ることが可能となる。
よって、鋼管矢板基礎Ｋとしての支持力確保の機能を果たしながら、鋼管矢板設置工程の短縮化と、使用鋼材量の削減により、鋼管矢板設置工の全般において経済性を向上させることができ、性能面と経済面との両方のニーズを満足することが可能となる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 鋼管矢板基礎Ｋは、先の実施形態では、全ての鋼管矢板Ｐを地盤Ｇの支持層Ｇ１に貫入させる基礎形式（所謂「井筒型」）を説明したが、この基礎形式に限るものではなく、例えば、一部の鋼管矢板Ｐは、上層Ｇ２のみに貫入させる基礎形式（所謂「脚付型」）であってもよい。
また、鋼管矢板Ｐの平面配置の形状は、用途に応じて任意に設定することができる。
また、鋼管矢板Ｐを仮締め切りとして使用するものであってもよい。

〈２〉 鋼管矢板Ｐにおける矢板継手２の取付配置は、先の実施形態で説明した鋼管１の両側縁部に限るものではなく、例えば、一個所のみであったり、三個所以上の複数個所であってもよい。
また、鋼管１の周方向での取付位置も、必要に応じて変更することが可能である。

〈３〉 矢板継手２は、先の実施形態で説明した「Ｃ」字形状の断面を備えた鋼材に限るものではなく、例えば、「Ｔ」字形状や、「Ｌ」字形状や、「Ｏ」字形状や、「Ｈ」字形状の断面を備えた構造であってもよい。

〈４〉 先の実施形態では、隣接する鋼管１の間における矢板継手２の下方に存在する下端部側地盤は、特に何も実施されない自然状態のまま残されていたが、その実施形態に限るものではなく、例えば、図７に示すように、この部分に地盤注入等の止水施工を実施するものであってもよい。
止水施工を該当範囲に実施することで、外部地盤と鋼管矢板基礎内との締切作用を向上させることができる。
例えば、対象地盤が透水性地盤で、外部地盤から鋼管矢板基礎内に地下水が浸入する虞があるような場合あっても、矢板継手２の下端部側地盤の止水性を向上させることで、矢板継手２が存在するのと同様の締切作用を発揮することができる。
この実施形態においては、Ｆ２は、鋼管矢板Ｐどうしの連結強度を満たす値として求められた矢板継手２の長さ寸法を示し、Ｆ１は、鋼管矢板基礎Ｋの締切作用を発揮できる止水施工範囲の下端部深度を示し、Ｍは、止水施工範囲を示している。
矢板継手の長さ寸法Ｆ２は、前述のように、隣接鋼管どうしの所定の連結強度を確保できる長さとして求められている。
止水施工範囲Ｍの下端部深度Ｆ１は、ボイリングやヒービング等の防止を図れる根入れ長さを基にして求めてある。従って、必ずしも、支持層Ｇ１の深度と一致するものではない。
止水施工範囲Ｍは、矢板継手２の下端部側で、Ｆ２とＦ１との間の深さ寸法（好ましくは、上下にそれぞれ余裕範囲を見込む方が、より高い止水性が得られる。）に設定されており、施工例としては、矢板継手２の内空部に、上方から注入管を挿入して、前記止水施工範囲Ｍの中まで穿孔して、例えば、セメントミルク等の注入材を注入することで止水改良を図ることができる。
尚、解析結果のＦ１の値が、解析結果のＦ２の値以下となる場合は、該当範囲の止水施工を実施しなくてもよい。
また、止水施工そのものは、上述したセメントミルクの注入工法を実施することに限るものではなく、他の注入材を用いる注入工法や、注入工法以外の止水工法を実施するものであってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１ 鋼管
２ 矢板継手
Ｇ１ 支持層
Ｐ 鋼管矢板

Claims (4)

1. 地盤の支持層に打設自在な長さの鋼管の側縁部に前記支持層の深度より浅い深度までの長さに設定された矢板継手を設けた鋼管矢板を、予め、複数形成しておき、
   前記各鋼管矢板どうしを、前記矢板継手を介して一体に並設する状態に、地盤の支持層に打設して基礎を構成する鋼管矢板基礎形成方法。
2. 前記各鋼管矢板の打設後、前記矢板継手の下端部側地盤に止水施工を行う請求項１に記載の鋼管矢板基礎形成方法。
3. 長尺の鋼管の側縁部に長手方向に沿った矢板継手を備えて構成してある複数の鋼管矢板どうしを、前記矢板継手を介して一体に並設すると共に、前記鋼管矢板の下端部を、地盤の支持層に打設して基礎を構成してある鋼管矢板基礎構造であって、
   前記矢板継手の下端部の深度は、前記支持層の深度より浅く設定してある鋼管矢板基礎構造。
4. 前記矢板継手の下端部側地盤は、止水施工が実施されている請求項３に記載の鋼管矢板基礎構造。

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