JP2015140517A - 鋼矢板基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前後長尺矢板及び側面長尺矢板の降伏変形を防止して、先端加工部が形成された前後長尺矢板及び側面長尺矢板の鉛直支持力を十分に発揮させることが可能となる鋼矢板基礎構造を提供する。
【解決手段】複数の鋼矢板がフーチング２１から下方に向けて設けられる鋼矢板基礎構造１に関する。鋼矢板基礎構造１は、フーチング２１に設けられる前後矢板群３と側面矢板群４とを備える。前後矢板群３は、所定の深度範囲ｈに前後補強部材６が取り付けられて支持地盤８２まで立設される前後長尺矢板３１と、軟弱地盤８２まで立設される前後短尺矢板３２とが並べられて設けられる。側面矢板群４は、所定の深度範囲ｈに側面補強部材７が取り付けられて支持地盤８２まで立設される側面長尺矢板４１と、軟弱地盤８２まで立設される側面短尺矢板４２とが並べられて設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の鋼矢板がフーチングから下方に向けて設けられる鋼矢板基礎構造に関する。

従来より、地盤に立設された複数の鋼矢板によってフーチングを支持することを目的として、特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造が提案されている。

特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造は、フーチングの前後面でフーチングに結合される鋼矢板壁体が、先端に閉合鋼材が取り付けられて地盤の支持層まで到達させた長尺鋼矢板と、先端を地盤の支持層まで到達させない短尺鋼矢板とを有するものである。

特開２０１０−２０９５４８号公報

特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造は、閉合鋼材が取り付けられた長尺鋼矢板の下端部が支持層に固定されるとともに、フーチングに結合された短尺鋼矢板及び長尺鋼矢板の上端部がフーチングに固定されて、フーチングから作用する荷重に短尺鋼矢板及び長尺鋼矢板で抵抗するものである。

このとき、特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造は、フーチングから大きな水平荷重が作用した場合に、材軸方向の長さの長い長尺鋼矢板により大きな曲げモーメントが発生するものとなる。

特に、特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造は、地表面から支持層までの間で軟弱地盤層が厚い場合に、長尺鋼矢板のスパン長が長くなることから、水平荷重の作用方向に対して直交する前後鋼矢板壁には矢板断面の弱軸方向に、また、水平荷重の作用方向に平行な側面鋼矢板壁には矢板断面の強軸方向に、過大な曲げモーメントが発生するものとなる。

このため、特許文献１に開示された鋼矢板基礎構造は、フーチングから作用する鉛直荷重に抵抗する長尺鋼矢板の鉛直支持力が発揮される前に、過大な曲げモーメントにより長尺鋼矢板が降伏することで、長尺鋼矢板による鉛直支持材としての効果を十分に発揮することができないものとなるおそれがあった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、フーチングに取り付けた鋼矢板、特に、前後長尺矢板及び側面長尺矢板の水平荷重に対する曲げ降伏変形を防止して、先端加工部が形成された前後長尺矢板及び側面長尺矢板の鉛直支持力を十分に発揮させることが可能となる鋼矢板基礎構造を提供することにある。

第１発明に係る鋼矢板基礎構造は、複数の鋼矢板がフーチングから下方に向けて設けられる鋼矢板基礎構造であって、フーチングの前後面から下方に向けて設けられる前後矢板群と、フーチングの両側面から下方に向けて設けられる側面矢板群とを備え、前記前後矢板群は、前後補強部材が取り付けられて支持地盤まで立設される前後長尺矢板と、軟弱地盤まで立設される前後短尺矢板とが並べられて設けられるものであり、前記側面矢板群は、側面補強部材が取り付けられて支持地盤まで立設される側面長尺矢板と、軟弱地盤まで立設される側面短尺矢板とが並べられて設けられるものであり、前記前後長尺矢板は、支持地盤に埋め込まれる先端部に先端加工部が形成されるとともに、フーチングの内側に埋め込まれる接続部から、前記前後短尺矢板の下端部と支持地盤との間に設けられる延出長の１／２以下の深度となる位置までの深度範囲で、軟弱地盤で作用する曲げモーメントに抵抗することができるように、前記前後長尺矢板の材軸方向に前記前後補強部材が固定されることを特徴とする。

第２発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明において、前記側面長尺矢板は、支持地盤に埋め込まれる先端部に先端加工部が形成されるとともに、フーチングの内側に埋め込まれる接続部から、前記側面短尺矢板の下端部と支持地盤との間に設けられる延出長の１／２以下の深度となる位置までの深度範囲で、軟弱地盤で作用する曲げモーメントに抵抗することができるように、前記側面長尺矢板の材軸方向に前記側面補強部材が固定されるものであり、複数の前記側面補強部材は、複数の前記側面長尺矢板の各々に固定されて、前記前後補強部材に比べ剛性や強度が半分以下のものが用いられて、又は、前記前後補強部材と同じ仕様の補剛材を用いる場合、前記前後補強部材はそれぞれの前記前後長尺矢板に対して２列ずつ、前記側面補強部材は前記側面長尺矢板に対して１列ずつ配置されることを特徴とする。

第３発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明又は第２発明において、前記前後補強部材は、断面略Ｈ形状に形成されて前記前後長尺矢板の材軸方向に延びるＨ形状部材が用いられて、Ｈ形状部材の一端のフランジ部が前記前後長尺矢板に当接されることを特徴とする。

第４発明に係る鋼矢板基礎構造は、第３発明において、前記前後長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、Ｈ形状部材の他端のフランジ部が前記溝部の内側又はフーチング側に配置されるように、前記前後補強部材が前記前後長尺矢板に固定されることを特徴とする。

第５発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記側面補強部材は、前記側面長尺矢板の材軸方向に延びる鋼板が前記側面長尺矢板の両側部で一対となって用いられて、各々の鋼板の一端部が前記側面長尺矢板に当接されることを特徴とする。

第６発明に係る鋼矢板基礎構造は、第５発明において、前記側面補強部材は、前記側面長尺矢板の矢板断面の強軸方向中立軸から離間させて、前記側面長尺矢板の矢板断面の強軸方向中立軸と略平行となるように、前記側面長尺矢板の両側部に固定されることを特徴とする。

第７発明に係る鋼矢板基礎構造は、第５発明又は第６発明において、前記側面長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、各々の鋼板の他端部が前記溝部の内側又はフーチング側に配置されるように、前記側面補強部材が前記側面長尺矢板に固定されることを特徴とする。

第８発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明又は第２発明において、前記前後補強部材及び前記側面補強部材は、前記前後長尺矢板又は前記側面長尺矢板と断面形状を略同一にしたものが用いられることを特徴とする。

第９発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明又は第２発明において、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、前記溝部を塞ぐように鋼板を架設させることによって、前記前後補強部材が前記前後長尺矢板に固定されて、又は、前記側面補強部材が前記側面長尺矢板に固定されることを特徴とする。

第１０発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明〜第９発明の何れかにおいて、前記前後補強部材及び前記側面補強部材は、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板とともにフーチングの内側に埋め込まれる上端部で、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板の材軸直交方向に貫通する孔部、材軸直交方向に陥没する凹部、又は、材軸直交方向に隆起する凸部が形成されることを特徴とする。

第１１発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明〜第１０発明の何れかにおいて、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板は、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板を支持地盤まで立設するときに使用したウォータージェット管を用いて補強されることを特徴とする。

第１２発明に係る鋼矢板基礎構造は、第１発明〜第１１発明の何れかにおいて、前記前後補強部材又は前記側面補強部材は、前記前後短尺矢板及び前記側面短尺矢板の何れか一方又は両方にも取り付けられることを特徴とする。

第１発明〜第１２発明によれば、軟弱地盤内に設置された鋼矢板、特に、フーチングと支持層とで固定されてその間の距離が長くなる前後長尺矢板及び側面長尺矢板においては、軟弱地盤の水平荷重が作用するフーチングに近い地盤側に曲げモーメントが集中し、特有の分布となる曲げモーメントが発生するものとなるが、この特有の曲げモーメントに抵抗することができるように、前後矢板群及び側面矢板群、特に、前後長尺矢板又は側面長尺矢板の所定の深度範囲に、前後補強部材又は側面補強部材が固定されて補強される。

これにより、第１発明〜第１２発明によれば、前後矢板群及び側面矢板群に発生する特有の曲げモーメントに対して、前後補強部材及び側面補強部材で抵抗して、矢板の降伏変形を防止することが可能となる。第１発明〜第１２発明によれば、特に、前後長尺矢板及び側面長尺矢板の降伏変形を防止して、先端加工部が形成された前後長尺矢板及び側面長尺矢板の鉛直支持力を十分に発揮させることが可能となる。

また、第１発明〜第１２発明によれば、前後矢板群又は側面矢板群に前後補強部材又は側面補強部材を固定することで、矢板の補強を簡易に実施することができるため、鋼矢板の型式を引き上げたり高強度鋼を用いることを必要としないで、容易かつ低コストに矢板を補強することが可能となる。

第２発明によれば、フーチングを支える橋脚に水平荷重が作用し、フーチングに回転変形が発生して、側面矢板群のフーチングに近い地盤側に曲げモーメントが集中し、特有の分布で曲げモーメントが発生するものとなる。

第２発明によれば、側面矢板群は前後矢板群と異なり、鋼矢板断面の強軸方向で曲げモーメントに抵抗することになるため、強軸方向の曲げ剛性は弱軸方向の曲げ剛性の少なくとも２倍以上となることから、側面補強部材の剛性や強度は前後補強部材の半分以下としても同等の曲げモーメントに抵抗でき、側面矢板の降伏変形を効率的に防止することができ、低コストに側面矢板を補強することが可能となる。また、前後補強部材と同じ仕様の補剛材を用いる場合には、前後補強部材はそれぞれの前後長尺矢板に対して２列ずつ、側面補強部材は側面長尺矢板に対して１列配置することで、過度な補強となることを防ぎ効率的で経済的な補強方法とすることができ、補強材仕様を１つに限定できることで作業性や資材調達性も向上する。

第１０発明によれば、前後補強部材及び側面補強部材の上端部に、孔部、凹部又は凸部が形成されるため、前後補強部材及び側面補強部材の上端部がフーチングの内側に埋め込まれた状態で、フーチングとの付着強度を確実に向上させることが可能となる。これにより、接合部に過大なせん断力や曲げモーメントが発生したときにでも、接合部の破壊を防止し基礎構造としての機能を維持することができる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造を示す斜視図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後矢板群を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼矢板基礎構造の長尺矢板及び短尺矢板のハット形鋼矢板を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＵ形鋼矢板を示す平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼矢板基礎構造の長尺矢板に形成された先端加工部を示す正面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後長尺矢板に固定された前後補強部材を示す正面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後補強部材の深度範囲を示す正面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後補強部材を示す斜視図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後短尺矢板を示す正面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面矢板群を示す側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面長尺矢板に固定された側面補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造のハット形鋼矢板に固定された側面補強部材を示す平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造のＵ形鋼矢板のフランジに固定された側面補強部材を示す平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造のＵ形鋼矢板のウェブに固定された側面補強部材を示す平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面補強部材の深度範囲を示す側面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面補強部材を示す斜視図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面短尺矢板を示す側面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後補強部材及び側面補強部材の第１変形例を示す平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後補強部材及び側面補強部材の第２変形例を示す平面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の前後長尺矢板に作用する曲げモーメントを示す正面図である。 本発明を適用した鋼矢板基礎構造の側面長尺矢板に作用する曲げモーメントを示す側面図である。

以下、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１に示すように、複数の鋼矢板がフーチング２１から下方に向けて設けられる。フーチング２１は、軟弱地盤８１の地盤面近傍に埋設されて、橋脚２２の上方に構築された橋梁２３等の構造物を支持するものである。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、橋梁２３等の幅方向Ｚの両側で、フーチング２１の前面２１ａ及び後面２１ｂに設けられる前後矢板群３と、橋梁２３等の長さ方向の両側で、フーチング２１の左側面２１ｃ及び右側面２１ｄに設けられる側面矢板群４とを備える。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後矢板群３と側面矢板群４とが下方に向けて地盤内に延びて設けられることで、フーチング２１の前面２１ａ、後面２１ｂ、左側面２１ｃ及び右側面２１ｄを複数の鋼矢板で四方から取り囲むものとなる。

前後矢板群３は、図２に示すように、地盤面近傍から支持地盤８２まで到達するように埋設して立設される複数の前後長尺矢板３１と、支持地盤８２まで到達させないで地盤面近傍から軟弱地盤８１に埋設して立設される複数の前後短尺矢板３２とを備える。

前後矢板群３は、橋梁２３等の長さ方向となる地盤内の左右方向Ｘで、複数の前後短尺矢板３２の全部又は一部と前後長尺矢板３１とが隣り合うように、複数の前後長尺矢板３１と複数の前後短尺矢板３２とが並べられて設けられるものである。

前後長尺矢板３１及び前後短尺矢板３２は、図３（ａ）に示すように、フランジ５１と一対のウェブ５２とによって溝部５０が形成されるとともに、一対のウェブ５２から延びるように設けられたアーム５３の端部に継手５４を形成させたハット形鋼矢板５が用いられる。前後長尺矢板３１及び前後短尺矢板３２は、これに限らず、図３（ｂ）に示すように、フランジ５１と一対のウェブ５２とによって溝部５０が形成されるとともに、一対のウェブ５２の端部に継手５４を形成させたＵ形鋼矢板５５が用いられてもよい。

前後長尺矢板３１は、図４、図５に示すように、地盤内に立設されて支持地盤８２に埋め込まれる先端部３１ａに先端加工部５６が形成されるとともに、前後長尺矢板３１の材軸方向で地盤内の高さ方向Ｙに延びる前後補強部材６がフランジ５１に取り付けられる。

前後長尺矢板３１は、必要に応じて、アーム５３等に取り付けられたウォータージェット管５９を用いて補強されてもよい。ウォータージェット管５９は、所定の圧力で水を噴出させながら軟弱地盤８１や支持地盤８２を掘り進めるものであり、前後長尺矢板３１を支持地盤８２まで立設するときに使用されるものである。

先端加工部５６は、図４に示すように、支持地盤８２に埋め込まれる前後長尺矢板３１の先端部３１ａから、前後長尺矢板３１の溝部５０を塞ぐようにして、断面略ハット形状又は略Ｕ形状の加工部用鋼矢板が溶接等で取り付けられて形成される。加工部用鋼矢板は、ハット形鋼矢板が用いられる場合に、前後長尺矢板３１の継手５４と干渉しないように継手部が切断される。前後長尺矢板３１は、図５（ａ）に示すように、前後補強部材６が上端から離間させて取り付けられることで、バイブロハンマー等のチャックで掴むためのチャック部２４が形成される。

前後補強部材６は、図５（ｂ）に示すように、前後長尺矢板３１に当接される一端フランジ部６１と、一端フランジ部６１と略平行に設けられる他端フランジ部６２と、一端フランジ部６１と他端フランジ部６２とに架設されるウェブ部６３とを有して断面略Ｈ形状に形成されたＨ形状部材が用いられる。前後補強部材６は、矢板に作用する曲げモーメントに対して強軸方向で抵抗できるように、前後長尺矢板３１のフランジ５１に一端フランジ部６１が溶接等で固定されて、他端フランジ部６２が溝部５０の内側に配置されるものとなる。前後補強部材６は、溝部５０の内側Ｂに収まることで施工スペースの増大を抑え、打設時の抵抗増大も抑制することができる。但し、前後補強部材６は、溝部５０の内側から飛び出してもよく、このとき、前後補強部材６をフーチング側に取り付けて、施工スペース全体が増大しないようにすることが望ましい。

前後補強部材６は、図６に示すように、軟弱地盤８１の地盤面近傍で、フーチング２１の内側に埋め込まれる前後長尺矢板３１の接続部５７に固定されて、前後長尺矢板３１とともに前後補強部材６の上端部６ａがフーチング２１の内側に埋め込まれる。前後補強部材６は、前後長尺矢板３１の接続部５７から、前後短尺矢板３２の下端部３２ａと支持地盤８２との間に設けられる前後長尺矢板３１の延出長Ｌの１／３〜１／２の深度となる位置まで、所定の深度範囲ｈに取り付けられるものとなる。

前後補強部材６は、図７に示すように、フーチング２１の内側に埋め込まれる前後補強部材６の上端部６ａのウェブ部６３に、孔開き鋼板や縞鋼板等が用いられる。このとき、前後補強部材６は、図７（ａ）に示すように、前後長尺矢板３１の材軸直交方向となるウェブ面を貫通する孔部６３ａや、図７（ｂ）に示すように、ウェブ面において陥没する凹部６３ｂ、又は、図７（ｃ）に示すように、ウェブ面において隆起する凸部６３ｃが形成されるものとなる。

前後短尺矢板３２は、図８に示すように、地盤内の左右方向Ｘで隣り合う他の前後短尺矢板３２又は他の前後長尺矢板３１と、互いの継手５４を嵌合させた状態で連結される。前後短尺矢板３２は、フーチング２１の内側に埋め込まれる接続部５７にジベル５８等が取り付けられた状態で、前後長尺矢板３１とともにフーチング２１の内側に埋め込まれる。若しくは、前後短尺矢板３２は、前後長尺矢板３１と同様に前後補強部材６が取り付けられて、フーチング２１の内側に埋め込まれる。このとき、前後短尺矢板３２に取り付けられる前後補強部材６の長さは、前後短尺矢板３２の長さ以下とする。

側面矢板群４は、図９に示すように、地盤面近傍から支持地盤８２まで到達するように埋設して立設される複数の側面長尺矢板４１と、支持地盤８２まで到達させないで地盤面近傍から軟弱地盤８１に埋設して立設される複数の側面短尺矢板４２とを備える。

側面矢板群４は、橋梁２３等の幅方向Ｚとなる地盤内の前後方向Ｚで、複数の側面短尺矢板４２の全部又は一部と側面長尺矢板４１とが隣り合うように、複数の側面長尺矢板４１と複数の側面短尺矢板４２とが並べられて設けられるものである。

側面長尺矢板４１及び側面短尺矢板４２は、図３（ａ）に示すように、フランジ５１と一対のウェブ５２とによって溝部５０が形成されるとともに、一対のウェブ５２から延びるように設けられたアーム５３の端部に継手５４を形成させたハット形鋼矢板５が用いられる。側面長尺矢板４１及び側面短尺矢板４２は、これに限らず、図３（ｂ）に示すように、フランジ５１と一対のウェブ５２とによって溝部５０が形成されるとともに、一対のウェブ５２の端部に継手５４を形成させたＵ形鋼矢板５５が用いられてもよい。

側面長尺矢板４１は、図４、図１０に示すように、地盤内に立設されて支持地盤８２に埋め込まれる先端部４１ａに先端加工部５６が形成されるとともに、側面長尺矢板４１の材軸方向で地盤内の高さ方向Ｙに延びる側面補強部材７がアーム５３に取り付けられる。

側面長尺矢板４１は、必要に応じて、アーム５３等に取り付けられたウォータージェット管５９を用いて補強されてもよい。ウォータージェット管５９は、所定の圧力で水を噴出させながら軟弱地盤８１や支持地盤８２を掘り進めるものであり、側面長尺矢板４１を支持地盤８２まで立設するときに使用されるものである。

先端加工部５６は、図４に示すように、支持地盤８２に埋め込まれる側面長尺矢板４１の先端部４１ａから、側面長尺矢板４１の溝部５０を塞ぐようにして、断面略ハット形状又は略Ｕ形状の加工部用鋼矢板が溶接等で取り付けられて形成される。加工部用鋼矢板は、ハット形鋼矢板が用いられる場合に、側面長尺矢板４１の継手５４と干渉しないように継手部が切断される。

側面補強部材７は、図１０（ｂ）に示すように、側面長尺矢板４１に当接される長辺の一端部７１と、長辺の一端部７１と略平行に設けられる長辺の他端部７２とを有する略平板状の鋼板等が用いられる。側面補強部材７は、側面長尺矢板４１の材軸方向に延びる鋼板等が側面長尺矢板４１の両側部に一対となって取り付けられる。

側面補強部材７は、図１１に示すように、側面長尺矢板４１にハット形鋼矢板５が用いられる場合に、側面長尺矢板４１のアーム５３に、長辺の一端部７１が溶接等で固定される。また、側面補強部材７は、図１２、図１３に示すように、側面長尺矢板４１にＵ形鋼矢板５５が用いられる場合に、側面長尺矢板４１のフランジ５１又はウェブ５２に、長辺の一端部７１が溶接等で固定される。側面補強部材７は、水平荷重Ｐの作用方向に対する側面長尺矢板４１の断面の強軸方向中立軸Ｎから離間させて、強軸方向中立軸Ｎと略平行となるように固定される。

側面補強部材７は、図１２に示すように、側面長尺矢板４１にＵ形鋼矢板５５が用いられる場合に、側面長尺矢板４１のフランジ５１に溶接等で固定されるとき、長辺の一端部７１の溶接作業が容易なものとなる。側面補強部材７は、図１３に示すように、側面長尺矢板４１にＵ形鋼矢板５５が用いられる場合に、側面長尺矢板４１のウェブ５２に溶接等で固定されるとき、強軸方向中立軸Ｎからの離間距離を大きくすることができるものとなる。

側面補強部材７は、図１１に示すように、側面長尺矢板４１にハット形鋼矢板５が用いられる場合に、隣り合う側面短尺矢板４２のフランジ５１よりも鋼板を突出させないように、各々の鋼板の他端部７２を側面矢板群４の壁内側Ａに配置して固定される。また、側面補強部材７は、図１２、図１３に示すように、側面長尺矢板４１にＵ形鋼矢板５５が用いられる場合に、隣り合う側面短尺矢板４２のフランジ５１よりも鋼板を突出させないように、各々の鋼板の他端部７２を側面矢板群４の壁内側Ａに配置して固定される。側面補強部材７は、壁内側Ａに収まる限りは、Ｕ形鋼矢板５５の表側又は裏側の何れに取り付けられてもよい。側面補強部材７は、溝部５０の内側に収まることで施工スペースの増大を抑え、打設時の抵抗増大も抑制することができる。但し、側面補強部材７は、溝部５０の内側から飛び出してもよく、このとき、側面補強部材７をフーチング側に取り付けて、施工スペース全体が増大しないようにすることが望ましい。

側面補強部材７は、図１４に示すように、軟弱地盤８１の地盤面近傍で、フーチング２１の内側に埋め込まれる側面長尺矢板４１の接続部５７に固定されて、側面長尺矢板４１とともに側面補強部材７の上端部７ａがフーチング２１の内側に埋め込まれる。側面補強部材７は、側面長尺矢板４１の接続部５７から、側面短尺矢板４２の下端部４２ａと支持地盤８２との間に設けられる側面長尺矢板４１の延出長Ｌの１／３〜１／２の深度となる位置まで、所定の深度範囲ｈに取り付けられるものとなる。

複数の側面補強部材７は、複数の側面長尺矢板４１の各々に固定される。複数の側面補強部材７は、前後補強部材６に比べ剛性や強度が半分以下となるように、各々の側面長尺矢板４１の接続部５７から取り付けられて用いられる。

複数の側面補強部材７は、これに限らず、前後補強部材６と同様の形状、剛性、強度等で同じ仕様の補剛材を用いる場合、前後補強部材６はそれぞれの前後長尺矢板３１に対して２列ずつ、側面補強部材７は側面長尺矢板４１に対して１列ずつ配置して用いられてもよい。なお、側面補強部材７は、局部座屈の発生を防止するために、鋼板の板幅を板厚の１６倍未満とすることが望ましい。

側面補強部材７は、図１５に示すように、フーチング２１の内側に埋め込まれる部位等において、孔開き鋼板や縞鋼板等が用いられる。このとき、側面補強部材７は、図１５（ａ）に示すように、側面長尺矢板４１に取り付けられた側面補強部材面を材軸直交方向に貫通する孔部６３ａや、図１５（ｂ）に示すように、側面補強部材面に陥没する凹部６３ｂ、又は、側面補強部材面に隆起する凸部６３ｃが形成されるものとなる。

側面短尺矢板４２は、図１６に示すように、地盤内の前後方向Ｚで隣り合う他の側面短尺矢板４２又は他の側面長尺矢板４１と、互いの継手５４を嵌合させた状態で連結される。側面短尺矢板４２は、フーチング２１の内側に埋め込まれる接続部５７にジベル５８等が取り付けられた状態で、側面長尺矢板４１とともにフーチング２１の内側に埋め込まれる。若しくは、側面短尺矢板４２は、側面長尺矢板４１と同様に側面補強部材７が取り付けられて、フーチング２１の内側に埋め込まれる。このとき、側面短尺矢板４２に取り付けられる側面補強部材７の長さは、側面短尺矢板４２の長さ以下とする。

前後補強部材６及び側面補強部材７は、図２、図９に示すように、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１にのみ取り付けられる。前後補強部材６及び側面補強部材７は、これに限らず、前後短尺矢板３２又は側面短尺矢板４２にも取り付けられてもよい。このとき、前後補強部材６及び側面補強部材７は、前後短尺矢板３２又は側面短尺矢板４２の接続部５７から、前後短尺矢板３２の下端部３２ａ又は側面短尺矢板４２の下端部４２ａとなる位置まで、又はそれより浅い位置まで、前後短尺矢板３２又は側面短尺矢板４２に所定の範囲で取り付けられる。

前後補強部材６及び側面補強部材７は、図１７に示すように、第１変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１と断面形状を略同一にして、断面略ハット形状又は略Ｕ形状の補強用鋼矢板が用いられてもよい。補強用鋼矢板は、ハット形鋼矢板５が用いられる場合に、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１の継手５４と干渉しないように継手部が切断される。前後補強部材６及び側面補強部材７は、第１変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１に対して、ハット形鋼矢板５又はＵ形鋼矢板５５の溝部５０を塞ぐようにして、アーム５３又は継手５４に溶接等で取り付けられる。

前後補強部材６及び側面補強部材７は、図１８に示すように、第２変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１の一対のアーム５３又は継手５４に架設される略平板状の鋼板が用いられてもよい。前後補強部材６及び側面補強部材７は、第２変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１に対して、ハット形鋼矢板５又はＵ形鋼矢板５５の溝部５０を塞ぐようにして、アーム５３又は継手５４に溶接等で取り付けられる。なお、前後補強部材６及び側面補強部材７は、必要に応じて、孔部６３ａ等を形成させることもできる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１に示すように、橋梁２３等の幅方向Ｚに地震、風荷重等が作用して、橋梁２３等を支持するフーチング２１に外力が伝達されるものとなり、前後矢板群３や側面矢板群４に地盤内の前後方向Ｚで水平荷重Ｐが作用するものとなる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１、図１９に示すように、前後矢板群３の前後長尺矢板３１の接続部５７がフーチング２１に固定されるとともに、前後長尺矢板３１の先端加工部５６が支持地盤８２に固定されるものである。このとき、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１に先端加工部５６が形成されることで、前後長尺矢板３１の上下端が固定された状態で、前後長尺矢板３１の上端で地盤内の前後方向Ｚに水平荷重Ｐが作用して、軟弱地盤８１の所定の範囲で前後長尺矢板３１に過大な曲げモーメントＭが作用する。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１、図２０に示すように、側面矢板群４の側面長尺矢板４１の接続部５７がフーチング２１に固定されるとともに、側面長尺矢板４１の先端加工部５６が支持地盤８２に固定されるものである。このとき、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、側面長尺矢板４１に先端加工部５６が形成されることで、側面長尺矢板４１の上下端が固定された状態で、側面長尺矢板４１の上端で地盤内の前後方向Ｚに水平荷重Ｐが作用して、軟弱地盤８１の所定の範囲で側面長尺矢板４１に過大な曲げモーメントＭが作用する。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、特に、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の上下端がフーチング２１及び支持地盤８２に固定されるものとなることから、軟弱地盤８１の地盤面側に曲げモーメントＭが集中するものとなる。このため、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、水平荷重Ｐの作用方向に対する前後長尺矢板３１の断面の弱軸方向や側面長尺矢板４１の断面の強軸方向で、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１が降伏変形するおそれがあるものとなる。このとき、一般的には、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１に先端加工部５６を形成させて鉛直支持力の強化を図ったにもかかわらず、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１が降伏変形することで、この鉛直支持力を発揮することができないおそれがある。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の上下端が固定されることで、特有の分布となる曲げモーメントＭが発生するものとなる。前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１は、軟弱地盤８１で作用する特有の曲げモーメントＭに抵抗することができるように、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１の所定の深度範囲ｈに、前後補強部材６又は側面補強部材７が固定されて補強される。

これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の上下端が固定されることで発生する特有の曲げモーメントＭに対して、前後補強部材６及び側面補強部材７が抵抗部材として付加されることで、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の降伏変形を防止することが可能となる。このとき、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の降伏変形を防止して、先端加工部５６が形成された前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の鉛直支持力を十分に発揮させることが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１に前後補強部材６又は側面補強部材７を固定することで、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１の補強を簡易に実施することができる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、鋼矢板の型式を引き上げたり高強度鋼を用いることを必要としないで、容易かつ低コストに前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１を補強することが可能となる。本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、鋼矢板型式を引き上げることが不要なため、コンパクトな鋼矢板によるフーチング２１の補強が可能となる。特に、より高剛性の鋼矢板型式が存在しない場合には、既存の鋼矢板でも補強効果を発揮することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の延出長Ｌの１／３〜１／２の深度となる位置を上限として、所定の深度範囲ｈに前後補強部材６及び側面補強部材７が取り付けられる。前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１は、特に、Ｎ値２０以下の軟弱地盤８１において、接続部５７から延出長Ｌの１／２の深度となる位置までに、曲げモーメントＭが卓越して作用するものとなる。但し、延出長Ｌの１／３深度付近では発生する曲げモーメントが小さくなり、補強部材取り付けによる剛性増加の効果が小さくなるため、長尺矢板材軸方向に沿った最大曲げモーメントの発生深度が、延出長Ｌの１／３深度より浅く短尺矢板下端以浅にあるときは、補強部材の長さとして、延出長Ｌの１／３を上限としても構わない。このとき補剛部材の総重量を減らせるため、より経済的な補強工法を実現できる。前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１は、接続部５７から延出長Ｌの１／２の深度となる位置までの深度範囲ｈで、軟弱地盤８１の地盤面近傍に前後補強部材６及び側面補強部材７が取り付けられても、支持層内又は支持層近傍での打設には影響を与えないため、軟弱地盤８１への打設抵抗の著しい上昇を回避することができる。

これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、特に、Ｎ値２０以下の軟弱地盤８１において、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の延出長Ｌの１／２の深度となる位置を上限に前後補強部材６及び側面補強部材７が取り付けられることで、打設抵抗の著しい上昇を回避しながら、曲げモーメントＭが卓越して作用する深度範囲ｈのみを、前後補強部材６及び側面補強部材７で効率的に補強することが可能となる。なお、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の延出長Ｌの１／３の深度となる位置を上限に前後補強部材６及び側面補強部材７が取り付けられれば、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１の打設抵抗の著しい上昇をより効果的に回避することができる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１に示すように、フーチング２１が支える橋脚２２に水平荷重Ｐが作用し、フーチング２１に回転変形が発生することから、側面矢板群４のフーチング２１に近い地盤側に曲げモーメントが集中し、特有の分布となる曲げモーメントＭが発生するものとなる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後補強部材６に比べ剛性や強度が半分以下のものが用いられて、又は、前後補強部材６と同様の形状、剛性、強度等で同じ仕様の補剛材を用いる場合、前後補強部材６はそれぞれの前後長尺矢板３１に対して２列ずつ、側面補強部材７は側面長尺矢板４１に対して１列ずつ配置されることで、必要以上に高剛性化することを要さないものとなる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、側面長尺矢板４１の断面強軸方向に対する曲げモーメントＭの方向を考慮した側面補強部材７が用いられることで、側面長尺矢板４１の降伏変形を効率的に防止することができ、低コストに側面長尺矢板４１を補強することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図５、図１１に示すように、前後補強部材６が溝部５０の内側に配置されるとともに、側面補強部材７が側面矢板群４の壁内側Ａに配置して固定される。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後矢板群３及び側面矢板群４の壁厚を増大させることなく、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１を前後補強部材６及び側面補強部材７で補強することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図５、図１０に示すように、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１にウォータージェット管５９が取り付けられる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、支持地盤８２又は支持地盤８２近傍まで立設するときに使用したウォータージェット管５９を直接に利用して、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１を補強することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図７、図１５に示すように、前後補強部材６の上端部６ａ及び側面補強部材７の上端部７ａに、孔部６３ａ、凹部６３ｂ又は凸部６３ｃが形成される。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後補強部材６の上端部６ａ及び側面補強部材７の上端部７ａがフーチング２１の内側に埋め込まれた状態で、フーチング２１との付着強度を確実に向上させることが可能となる。本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後補強部材６及び側面補強部材７がフーチング２１との結合のためのジベルとしての機能を兼用できるため、別途孔開き鋼板又はスタッドジベル等の他の部材を不要とすることができる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１１〜図１３に示すように、側面長尺矢板４１の断面の強軸方向中立軸Ｎから離間させて、強軸方向中立軸Ｎと略平行となるように側面補強部材７が固定される。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、側面補強部材７の溶接作業や耐力設計を容易にしながら、強軸方向中立軸Ｎに対する側面長尺矢板４１の断面２次モーメントを増大させて、水平荷重Ｐに対する抵抗力を向上させることが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１７に示すように、前後補強部材６及び側面補強部材７の第１変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１と断面形状を略同一にした補強用鋼矢板が用いられる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１と同一型式の補強用鋼矢板を用意するのみで、効率的かつ低コストに前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１を補強することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１８に示すように、前後補強部材６及び側面補強部材７の第２変形例において、前後長尺矢板３１又は側面長尺矢板４１の一対のアーム５３又は継手５４に架設される略平板状の鋼板が用いられる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、特に、側面長尺矢板４１の断面の強軸方向に作用する水平荷重Ｐに対して、側面長尺矢板４１の溝部５０が縮径しないように、側面補強部材７で間隔保持をすることができ、側面長尺矢板４１の溝部５０の縮径による剛性の低下を防止することが可能となる。

本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、図１９、図２０に示すように、前後補強部材６及び側面補強部材７が、前後短尺矢板３２の下端部３２ａ及び側面短尺矢板４２の下端部４２ａよりも下方に向けて延出して、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１に取り付けられる。これにより、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後短尺矢板３２の下端部３２ａ及び側面短尺矢板４２の下端部４２ａとなる位置で、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１に応力集中することを回避することが可能となる。

なお、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、これに限らず、前後補強部材６及び側面補強部材７が、前後短尺矢板３２の下端部３２ａ及び側面短尺矢板４２の下端部４２ａとなる位置まで、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１に取り付けられてもよい。また、本発明を適用した鋼矢板基礎構造１は、前後長尺矢板３１及び側面長尺矢板４１に対して、フーチング下面からの深度として、表層地盤の平均Ｎ値と矢板型式に応じて変化する１／βとなる位置まで、前後補強部材６及び側面補強部材７が取り付けられてもよい。１／βは、下記（１）〜（４）式により規定される関係を満足する特性値βによって算出される。

ここで、ｋ_H：水平方向地盤反力係数（ｋＮ／ｍ³）、Ｄ：荷重作用方向に直交する鋼矢板基礎の載荷幅（ｍ）、ＥＩ：鋼矢板基礎の曲げ剛性（ｋＮ／ｍ²）、B_H：荷重作用方向に直交する基礎の換算載荷幅（ｍ）、α＝２、Ｎ：表層地盤の平均Ｎ値とする。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１ ：鋼矢板基礎構造
２１ ：フーチング
２１ａ ：前面
２１ｂ ：後面
２１ｃ ：左側面
２１ｄ ：右側面
２２ ：橋脚
２３ ：橋梁
２４ ：チャック部
３ ：前後矢板群
３１ ：前後長尺矢板
３１ａ ：先端部（前後長尺矢板）
３２ ：前後短尺矢板
３２ａ ：下端部（前後短尺矢板）
４ ：側面矢板群
４１ ：側面長尺矢板
４１ａ ：先端部（側面長尺矢板）
４２ ：側面短尺矢板
４２ａ ：下端部（側面長尺矢板）
５ ：ハット形鋼矢板
５０ ：溝部
５１ ：フランジ
５２ ：ウェブ
５３ ：アーム
５４ ：継手
５５ ：Ｕ形鋼矢板
５６ ：先端加工部
５７ ：接続部
５８ ：ジベル
５９ ：ウォータージェット管
６ ：前後補強部材
６１ ：一端フランジ部
６２ ：他端フランジ部
６３ ：ウェブ部
６３ａ ：孔部
６３ｂ ：凹部
６３ｃ ：凸部
６ａ ：上端部（前後補強部材）
７ ：側面補強部材
７ａ ：上端部（側面補強部材）
７１ ：一端部
７２ ：他端部
８１ ：軟弱地盤
８２ ：支持地盤
Ｘ ：左右方向
Ｙ ：高さ方向
Ｚ ：前後方向

Claims (12)

1. 複数の鋼矢板がフーチングから下方に向けて設けられる鋼矢板基礎構造であって、
   フーチングの前後面から下方に向けて設けられる前後矢板群と、フーチングの両側面から下方に向けて設けられる側面矢板群とを備え、
   前記前後矢板群は、前後補強部材が取り付けられて支持地盤まで立設される前後長尺矢板と、軟弱地盤まで立設される前後短尺矢板とが並べられて設けられるものであり、
   前記側面矢板群は、側面補強部材が取り付けられて支持地盤まで立設される側面長尺矢板と、軟弱地盤まで立設される側面短尺矢板とが並べられて設けられるものであり、
   前記前後長尺矢板は、支持地盤に埋め込まれる先端部に先端加工部が形成されるとともに、フーチングの内側に埋め込まれる接続部から、前記前後短尺矢板の下端部と支持地盤との間に設けられる延出長の１／２以下の深度となる位置までの深度範囲で、軟弱地盤で作用する曲げモーメントに抵抗することができるように、前記前後長尺矢板の材軸方向に前記前後補強部材が固定されること
   を特徴とする鋼矢板基礎構造。
2. 前記側面長尺矢板は、支持地盤に埋め込まれる先端部に先端加工部が形成されるとともに、フーチングの内側に埋め込まれる接続部から、前記側面短尺矢板の下端部と支持地盤との間に設けられる延出長の１／２以下の深度となる位置までの深度範囲で、軟弱地盤で作用する曲げモーメントに抵抗することができるように、前記側面長尺矢板の材軸方向に前記側面補強部材が固定されるものであり、
   複数の前記側面補強部材は、複数の前記側面長尺矢板の各々に固定されて、前記前後補強部材に比べ剛性や強度が半分以下のものが用いられて、又は、前記前後補強部材と同じ仕様の補剛材を用いる場合、前記前後補強部材はそれぞれの前記前後長尺矢板に対して２列ずつ、前記側面補強部材は前記側面長尺矢板に対して１列ずつ配置されること
   を特徴とする請求項１記載の鋼矢板基礎構造。
3. 前記前後補強部材は、断面略Ｈ形状に形成されて前記前後長尺矢板の材軸方向に延びるＨ形状部材が用いられて、Ｈ形状部材の一端のフランジ部が前記前後長尺矢板に当接されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の鋼矢板基礎構造。
4. 前記前後長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、Ｈ形状部材の他端のフランジ部が前記溝部の内側又はフーチング側に配置されるように、前記前後補強部材が前記前後長尺矢板に固定されること
   を特徴とする請求項３記載の鋼矢板基礎構造。
5. 前記側面補強部材は、前記側面長尺矢板の材軸方向に延びる鋼板が前記側面長尺矢板の両側部で一対となって用いられて、各々の鋼板の一端部が前記側面長尺矢板に当接されること
   を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の鋼矢板基礎構造。
6. 前記側面補強部材は、前記側面長尺矢板の矢板断面の強軸方向中立軸から離間させて、前記側面長尺矢板の矢板断面の強軸方向中立軸と略平行となるように、前記側面長尺矢板の両側部に固定されること
   を特徴とする請求項５記載の鋼矢板基礎構造。
7. 前記側面長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、各々の鋼板の他端部が前記溝部の内側又はフーチング側に配置されるように、前記側面補強部材が前記側面長尺矢板に固定されること
   を特徴とする請求項５又は６記載の鋼矢板基礎構造。
8. 前記前後補強部材及び前記側面補強部材は、前記前後長尺矢板又は前記側面長尺矢板と断面形状を略同一にしたものが用いられること
   を特徴とする請求項１又は２記載の鋼矢板基礎構造。
9. 前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板は、ウェブと一対のフランジとによって溝部が形成されたハット形鋼矢板又はＵ形鋼矢板が用いられて、前記溝部を塞ぐように鋼板を架設させることによって、前記前後補強部材が前記前後長尺矢板に固定されて、又は、前記側面補強部材が前記側面長尺矢板に固定されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の鋼矢板基礎構造。
10. 前記前後補強部材及び前記側面補強部材は、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板とともにフーチングの内側に埋め込まれる上端部で、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板の材軸直交方向に貫通する孔部、材軸直交方向に陥没する凹部、又は、材軸直交方向に隆起する凸部が形成されること
    を特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の鋼矢板基礎構造。
11. 前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板は、前記前後長尺矢板及び前記側面長尺矢板を支持地盤まで立設するときに使用したウォータージェット管を用いて補強されること
    を特徴とする請求項１〜１０の何れか１項記載の鋼矢板基礎構造。
12. 前記前後補強部材又は前記側面補強部材は、前記前後短尺矢板及び前記側面短尺矢板の何れか一方又は両方にも取り付けられること
    を特徴とする請求項１〜１１の何れか１項記載の鋼矢板基礎構造。

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