JP2016098553A - 地中連続壁の芯材及び芯材の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中連続壁の構築中、その本体中に硬化前に挿入され、地中連続壁が役目を終えた後に芯材の上方寄りの区間（上側芯材）を地中連続壁から容易に除去可能なように本体中に設置する。
【解決手段】地中連続壁４の構築中、その本体中に硬化前に地中連続壁４の下層側の、地中連続壁４の長さ方向に間隔を置いて挿入される下側芯材２と、地中連続壁４の上層側の、隣接する下側芯材２、２間に挿入され、立面上、下側芯材２の上方寄りの区間と重なり、下側芯材２に支持される上側芯材３から芯材１を構成する。下側芯材２に、上側芯材３を地中連続壁４の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部２１を持たせると共に、下側芯材２の上端から上側芯材３の下端までの区間の、平面上、上側芯材３が重なる位置に上側芯材３を支持する支持材２２を持たせる。
【選択図】図１

Description

本発明は地中連続壁の構築中に地中連続壁の本体中に挿入され、地中連続壁が役目を終えた後に上方寄りの区間が容易に回収（除去）可能な形態の地中連続壁の芯材、及びその芯材を硬化前の地中連続壁の本体中に回収（除去）可能に設置する設置方法に関するものである。

地中に例えばソイルモルタル等からなる地中連続壁（以下、本項目中、連壁）を構築し、この連壁を地下構造物構築時の山留め壁として利用する場合、連壁中にはその硬化前に厚さ方向の曲げモーメントに対する抵抗要素としてのＨ形鋼等の芯材が挿入される。地下構造物の構築後には連壁は残されることもあるが、将来、連壁の位置に通信ケーブル、下水管、ガス管等の埋設管の埋設工事が想定され、少なくとも地下数ｍの深度までの連壁を除去することが必要になることもある。

除去深度が１．５ｍ程度の場合、一般的には図１３に示すように連壁の厚さ方向両側から地盤を掘削し、芯材周りのソイルモルタル等の固化体を斫り取り、芯材を目標深度の位置で切断して上方から引き抜くことが行われる。除去深度が１．５ｍを超える場合には、連壁の厚さ方向両側に簡易の山留め壁と切り梁を設置した後に、固化体の斫りと芯材の切断、除去が行われる。

しかしながら、連壁が敷地境界線に接近して設置されている場合には、地山側の地盤を掘削することができないため、上記の方法を実施することができない。また固化体の壁厚が大きく、芯材が密に配列しているような場合、または除去深度が大きい場合には、固化体の斫り作業が容易ではないため、工期が長期化せざるを得ない。

連壁の地下構造物側からの作業により芯材を除去する方法として、芯材全体を軸方向に２分割し、分割された上側芯材と下側芯材を地下構造物側から、あるいは地上からボルトを用いて互いに分離自在に接続する方法がある（特許文献１、２参照）。

特開２０００−２４８５４８号公報（請求項１、段落０００７〜００１３、図１〜図４） 特開２０１１−６３９５７号公報（請求項１、段落００２８〜００４３、図１〜図６）

特許文献１では上側芯材と下側芯材の接続部分に両芯材に跨るプレートを設置し、地下構造物側から離脱可能なボルトを連壁の厚さ方向に向け、芯材とプレートに挿通させることにより地下構造物側からボルトを離脱させ、上側芯材を下側芯材から分離させることを可能にしている。但し、上下の芯材を分離させるには、ボルトを直接、プレートから離脱させる必要があるため、地下構造物側の地盤をボルトの設置深度まで掘削する作業が必要になる。

特許文献２では上側芯材の頂部から下側芯材までに跨る長さを持つボルトを上側芯材の頂部から挿通させ、下側芯材に螺合させることにより地上でのボルトの離脱作業と上側芯材の分離作業を可能にしている。しかしながら、ボルトに上側芯材の全長に跨る長さを持たせる必要がある上、ボルトを下側芯材にまで到達させるための鞘管を上側芯材に固定する必要があるため、上側芯材の構成が複雑化し、鋼材の使用量も多い。

本発明は上記背景より、上側芯材と下側芯材の連結状態を簡潔にし、上側芯材の下側芯材からの離脱と除去を容易に行える構造の芯材とその芯材の地中連続壁への設置方法を提案するものである。

請求項１に記載の発明の地中連続壁の芯材は、地中連続壁の構築中、その本体中に硬化前に挿入される芯材であり、
前記地中連続壁の下層側の、前記地中連続壁の長さ方向に間隔を置いて挿入される下側芯材と、前記地中連続壁の上層側の、隣接する前記下側芯材間に挿入され、立面上、前記下側芯材の上方寄りの区間と重なり、前記下側芯材に支持される上側芯材とを備え、
前記下側芯材が前記上側芯材を前記地中連続壁の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部を有し、前記下側芯材の上端から前記上側芯材の下端までの区間の、平面上、前記上側芯材が重なる位置に前記上側芯材を支持する支持材を有していることを構成要件とする。

「立面上」は地中連続壁の立面を正面（掘削側（地下構造物側））から見たとき（仮想）の意味であり、「上側芯材が下側芯材に重なる」とは、地中連続壁の厚さ方向（幅方向）に上側芯材と下側芯材が互いに重なることを言う。地中連続壁の立面上、上側芯材が下側芯材の上方寄りの区間に重なることで、上側芯材と下側芯材が地中連続壁の厚さ方向に作用する水平力を互いに伝達し合える状態になる。地中連続壁の厚さ方向は上側芯材と下側芯材の高さ方向（成方向）とも言える。「地中連続壁の本体」は硬化前の流動性を有している状態にあるときの地中連続壁の芯材を除く部分を言い、地中連続壁の構築方法に応じ、主に硬化前のソイルモルタル（ソイルセメント）やコンクリートを指す。

上側芯材が下側芯材に、下側芯材の上方寄りの一部の区間で重なった状態にあれば、上側芯材の下側芯材への支持位置は問われず、上側芯材は下側芯材との重なり区間内のいずれかの部分において下側芯材の支持材に支持される。従って下側芯材が有する支持材は上側芯材と下側芯材との重なり区間、すなわち下側芯材の上端から上側芯材の下端までの区間のいずれかの部分に配置され、固定されることになる。図面では上側芯材３がその下端において下側芯材２に固定された支持材２２に支持された場合の例を示しているが、上側芯材３はその下端より上方位置に固定された支持材２２おいて下側芯材２に支持されることもある。

支持材２２は上側芯材３のいずれかの部分が載置可能で、少なくとも上側芯材３の自重を負担可能な形状と大きさを有すればよい。「少なくとも」とは、上側芯材３が仮設構造物や上部構造を支持する場合には、支持材２２はそれらの上載荷重も負担可能な形状と大きさが与えられることを意味する。例えば上側芯材３と下側芯材２にＨ形鋼が使用される場合、支持材２２は上側芯材３のフランジの縁部分等、いずれかの部分が載置可能な形状と大きさを有すればよい。下側芯材２と上側芯材３は地中連続壁４の厚さ方向の水平力に対する抵抗要素でもあることから、（Ｈ形鋼の）強軸方向が地中連続壁４の厚さ方向を向くように配置されるため、下側芯材２のフランジと上側芯材３のフランジは地中連続壁４の厚さ方向に互いに係合し得る状態になる。

図面では下側芯材２と上側芯材３が共にＨ形鋼である場合の例を示しているが、下側芯材２と上側芯材３はＨ形鋼等の開放形の断面形状である必要はなく、鋼管（角形鋼管を含む）等、閉鎖形の断面形状である場合もある。その場合も下側芯材２と上側芯材３はＨ形鋼のフランジに相当する部分を有するか、部品の突設によりフランジに相当する部分を持ち得るため、Ｈ形鋼の場合と同様に考えられる。上側芯材３が地中連続壁４の内側（掘削側）に構築される地下構造物の構築時に、上側芯材３上に設置される仮設構造物等を支持する場合には、支持材２２は上側芯材３が支持する仮設構造物分等を含めた上載荷重を下側芯材２に伝達する。

例えば図１に示すように上側芯材３のフランジと下側芯材２のウェブとの間に、両者間の地中連続壁４の長さ方向の相対変位を許容するクリアランスが確保される等、上側芯材３が下側芯材２に対し、地中連続壁４の長さ方向に相対変位可能な状態にあるような場合には、支持材２２は上側芯材３の下側芯材２に対する相対変位に拘わらず、上側芯材３を支持可能な面積を持つ。図１、図２は下側芯材２のウェブと両フランジとで区画される領域を覆い得る面積を持つ支持材２２としてのプレート２２ａをウェブと両フランジに溶接により接合した場合の例を示す。地中連続壁４の長さ方向は上側芯材３と下側芯材２の幅方向とも言える。

図１では上側芯材３のフランジと、その地中連続壁４の厚さ方向の外側に位置する下側芯材２のフランジとの間にもクリアランスが確保されているが、この場合、下側芯材２に対する上側芯材３の地中連続壁４の長さ方向と厚さ方向のクリアランス内での相対変位、あるいは曲げ変形が許容される。

下側芯材２と上側芯材３にＨ形鋼を使用し、下側芯材２のフランジが上側芯材３のフランジを地中連続壁４の厚さ方向両側から挟み込む状態にある図１の例では、下側芯材２の両フランジの幅方向両側の部分が上側芯材３を地中連続壁４の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部２１になる。「拘束」は規制、あるいは制限とも言い換えられる。

図１の例は地中連続壁４の厚さ方向両側の上側芯材３のフランジが下側芯材２のフランジに地中連続壁４の厚さ方向に距離（クリアランス）を置いて挟み込まれることで、地中連続壁４厚さ方向の、上側芯材３の一定量を超える変位が下側芯材２に拘束される場合の例を示す。この例において上側芯材３の両側のフランジの幅方向端部が上側芯材３の幅方向（地中連続壁４の長さ方向）に下側芯材２のウェブに接触し得る状態にあれば、下側芯材２のウェブは上側芯材３を地中連続壁４の長さ方向に拘束する案内部２３になる（請求項２）。

図１は前記のように上側芯材３の両側のフランジの高さ方向（地中連続壁４の厚さ方向）両側と下側芯材２のフランジとの間に、上側芯材３の下側芯材２に対する少しの相対変位時に互いに接触し得る低度のクリアランスを持たせた場合の例である。地中連続壁４の長さ方向には、上側芯材３の両側のフランジの幅方向端部と下側芯材２のウェブとの間に、上側芯材３の下側芯材２に対する、地中連続壁４の厚さ方向の相対変位量を超える量の相対変位を許容するクリアランスを確保している。

図５は上側芯材３が下側芯材２に、地中連続壁４の厚さ方向と長さ方向の相対変位をほぼ拘束された状態で支持された場合の例を示す。この例では上側芯材３の２方向の変位が拘束されていることに対応し、図６−（ｂ）に示すように支持材２２として、上側芯材３の両フランジの端部寄りの部分のみが載置可能な面積を持つプレート２２ａ等を下側芯材２の両フランジに溶接等により接合している。図６−（ａ）は図５−（ｂ）のｘ−ｘ線の断面を、図６−（ｂ）は図５−（ｂ）のｙ−ｙ線の断面を示す。

図５は下側芯材２が上側芯材３を地中連続壁４の長さ方向（上側芯材３の幅方向）の移動に対して拘束するための案内部２３を下側芯材２のフランジに溶接等により一体化させた場合（請求項２）に、下側芯材２に上側芯材３を支持させた様子を示す。図５は案内部２３に、上側芯材３を地中連続壁４の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部２１が一体化している場合の例も示している。

図５、図６では案内部２３と上側芯材３のフランジとの間に実質的にクリアランスが存在していないが、この場合、上側芯材３の幅方向にも上側芯材３と下側芯材２が互いに係合し得る状態にあるため、上側芯材３の幅方向にも水平力を伝達し合う状態になる。この例では下側芯材２の両フランジの片面側に案内部２３となる鋼材（プレート２３ａ）を溶接等により一体化させ、案内部２３に拘束部２１となる鋼材（プレート２１ａ）を溶接等により一体化させている。この場合、案内部２３と拘束部２１を組み合わせた形の鋼材はＬ形になるため、下側芯材２のフランジにＬ形断面の鋼材を一体化させることで、案内部２３と拘束部２１が形成される。なお、図５の例では下側芯材２のフランジに固定された拘束部２１はフランジと対になって上側芯材３のフランジを上側芯材３の高さ方向に挟み込むため、下側芯材２のフランジも拘束部２１として機能する。

上側芯材３の軸線は特許文献１、２のように下側芯材２の軸線と同一線上に位置せず、上側芯材３は地中連続壁４の長さ方向に下側芯材２と交互に配列し、下側芯材２とは少なくとも地中連続壁４の厚さ方向に係合し、互いに連係した状態で、下側芯材２に支持される。このため、上側芯材３の軸線が下側芯材２の軸線と同一線上に位置する場合に必要な、上側芯材３と下側芯材２との間で力の伝達を図るための連結（接合）が不要になっている。

従って下側芯材２と上側芯材３からなる芯材１の挿入が完了した時点で、上側芯材３は下側芯材２に接合されていないため、地中連続壁４が土留め壁の役目を終えた後に、上側芯材３を地上に回収する際には、上側芯材３を下側芯材２から分離させるための格別な操作を必要としない。従って上側芯材３のみを引き上げる（吊り上げる）だけで上側芯材３の回収（除去）が行われるため、上側芯材３の下側芯材２からの離脱作業と地中連続壁からの除去作業が容易になる。図１−（ｂ）等に示すように上側芯材３の下端は下側芯材２の上端より下方の深度にまで到達しているが、図に記載の「芯材除去深度」は上側芯材３の除去により地中連続壁４中から芯材１が不在になる深度を表しており、下側芯材２の上端の深度に該当している。

上側芯材３の引き抜き時には、地中連続壁４の本体（固化体）との間に生じる摩擦力に抗して上側芯材３を引き上げることになるため、必要により摩擦力を低減するための離型剤や剥離剤が上側芯材３の表面に予め塗布される。

また特許文献１、２では、上側芯材は軸線が下側芯材の軸線と同一線上に位置した状態で下側芯材上に落とし込まれ、下側芯材に連結されるため、上側芯材３と下側芯材２との間での力の伝達は両者の接合部の接合状態で決まる。この関係で、上側芯材３と下側芯材２の突き合わせ部分での接合のみでは地中連続壁４の厚さ方向に作用する水平力を上側芯材３から下側芯材２に伝達させることが難しい。

これに対し、請求項１では上側芯材３が地中連続壁４の長さ方向に下側芯材２と交互に配列し、下側芯材２が上側芯材３を地中連続壁４の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部２１を持つことで、地中連続壁４の厚さ方向に係合し得る状態になるため、上側芯材３と下側芯材２間では少なくとも地中連続壁４の厚さ方向に作用する水平力を伝達させることが可能である。請求項２では下側芯材２が上側芯材３を地中連続壁４の長さ方向の移動に対して拘束する案内部２３を持つことで、地中連続壁４の長さ方向に作用する水平力を上側芯材３と下側芯材２間で伝達させることも可能である。

図１に示すように上側芯材３の下端に、上側芯材３を桟橋等の上部構造や仮設構造物を支持するための支持部材として利用する場合に備え、上側芯材３が支持する上部構造の鉛直荷重を下側芯材２の全断面に分散させて伝達させるための端部材３１を接合する場合、上側芯材３の引き抜き時に端部材３１が受ける抵抗により上側芯材３の引き抜きができない事態を回避する目的から、端部材３１は上側芯材３の下端に分離自在に接合される（請求項３）。「分離自在」とは、上側芯材３の引き抜き時に分離自在の意味である。分離自在には例えば図３−（ｂ）に示すような点付け（スポット）溶接のように事後的な分離が可能な接合方法、または図４に示すようなボルト５やピン等の連結具を用いた接合方法が採用される。

端部材３１は上部構造等を支持する上側芯材３を下側芯材２に安定させて支持させる上では、上側芯材３に接合された状態を維持する必要がある。一方、上側芯材３の引き抜き時には土の抵抗を受ける関係で、上側芯材３から分離し易いことが合理的であるため、地中連続壁４の使用中は上側芯材３に接合された状態を維持しながら、上側芯材３の引き抜き時に分離可能になるように上側芯材３に接合される。

図３−（ｂ）、（ｃ）は端部材３１の地山側端部を上側芯材３のフランジ等に点付け溶接し、掘削（地下構造物）側の端部を隅肉溶接した場合を示す。掘削側は空間に面していることで、上側芯材３の引き抜き時に溶接箇所を切断することができる一方、地山側は地盤に接している関係で、切断作業をすることができないため、上側芯材３の引き抜き時に溶接箇所が土の抵抗で分離可能なように点付け溶接している。図４は図３−（ｂ）、（ｃ）に示す掘削側の隅肉溶接に代えてボルト接合した場合の例を示す。この例では上側芯材３の引き抜き時に掘削側からボルト５を外すことで、端部材３１の掘削側が上側芯材３から分離する。端部材３１の地山側端部は図３−（ｂ）の例と同様に上側芯材３に点付け溶接される。

上側芯材３と下側芯材２からなる芯材１は、地中連続壁４の構築中、地中連続壁４の長さ方向に間隔を置き、地中連続壁４の上端より下方の深度に上端が到達するまで下側芯材２を挿入する工程と、地中連続壁４の長さ方向に隣接する下側芯材２、２間に、下側芯材２、２の拘束部２１をガイドとして上側芯材３を挿入し、下側芯材２の支持材２２に支持させる工程を経て硬化前の地中連続壁４の本体中に設置される（請求項４）。「硬化前」とは、挿入した下側芯材２がその上に載置される上側芯材３の荷重を受けて降下しない程度に硬化した状態を言う。

上側芯材３を下側芯材２の拘束部２１をガイドとして挿入する際に、地中連続壁４の長さ方向、または厚さ方向に上側芯材３が変位する可能性がある場合には、上側芯材３の軸を鉛直に向けた状態を維持する確実性を上げるために、下側芯材２と同等の断面形状を有する案内部材（ヤットコ）７が使用される（請求項５）。

案内部材７は請求項４の方法の下側芯材２を挿入する工程において、各下側芯材２の上端上に挿入される。上側芯材３を下側芯材２上に挿入する工程においては、上側芯材３は案内部材７と下側芯材２の拘束部２１をガイドとして下側芯材２上に挿入され、下側芯材２に支持される。案内部材７は下側芯材２の挿入後に挿入される場合と、下側芯材２を案内部材７が下端において支持した状態で、下側芯材２と共に地中連続壁４中に挿入される場合がある。

「下側芯材２と同等の断面形状を有する」とは、下側芯材２が図１の例のようにＨ形鋼のみからなる場合には、案内部材７が下側芯材２と同等寸法のＨ形鋼であることを言う。下側芯材２が図５の例のように上側芯材３と重なる区間に拘束部２１と案内部２３を有する場合には、案内部材７が図７に示すように下側芯材２と同じようにＨ形鋼に拘束部２１と案内部２３が接合された形をすることを言う。「同等」であるから、案内部材７が必ずしも下側芯材２と完全に同一の断面形状である必要はなく、上側芯材３の挿入時に案内部材７が下側芯材２と連続性を有し、上側芯材３に対してガイド（案内）の機能を果たせればよい。

案内部材７は下側芯材２と同等の断面形状を有し、軸線が下側芯材２の軸線と同一線上に位置するように下側芯材２上に挿入されることで、見かけ上は、下側芯材２が実質的に同一断面形状のまま、地表面にまで連続している状態になるため、上側芯材３の挿入（圧入）時に上側芯材３が地中連続壁４の厚さ方向と長さ方向に傾斜する等、変位が生じることを回避することが可能になる。案内部材７は上側芯材３の挿入後、地上へ回収され、繰り返して使用される。

芯材が地中連続壁下層側の、長さ方向に間隔を置いて挿入される下側芯材と、地中連続壁上層側の、隣接する下側芯材間に挿入され、立面上、下側芯材の上方寄りの区間と重なった状態で下側芯材に支持される上側芯材からなるため、上側芯材の軸線が下側芯材の軸線と同一線上に位置する場合に必要な、上側芯材と下側芯材との間で力の伝達を図るための連結が不要になる。

従って上側芯材は下側芯材に接合される必要がないことから、地中連続壁が土留めの役目を終えた後、上側芯材を地上に回収する際には上側芯材を下側芯材から分離させるための格別な操作を必要としないため、上側芯材の下側芯材からの離脱作業と地中連続壁からの除去作業が容易になる。

（ａ）は下側芯材の両フランジが、上側芯材を地中連続壁の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部である場合の上側芯材と下側芯材の配列状態を示した平面図であり、（ｂ）のｘ−ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）の立面図である。 （ａ）は図１に示す下側芯材を示した平面図、（ｂ）は（ａ）の立面図である。 （ａ）は図１に示す上側芯材を示した平面図、（ｂ）は（ａ）に示す上側芯材の端部材の地山側を上側芯材に点付け溶接し、掘削（地下構造物）側を隅肉溶接した場合の（ａ）の側面図、（ｃ）は（ｂ）の掘削側の立面図である。 （ａ）は上側芯材の下端に接合される端部材の掘削側をボルトを用いて接合した場合の図３−（ａ）の立面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 （ａ）は下側芯材の両フランジに支持材及び拘束部と案内部を突設した場合の上側芯材と下側芯材の関係を示した平面図であり、（ｂ）のｘ−ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）の立面図である。 （ａ）は図５−（ｂ）のｙ−ｙ線断面端面図、（ｂ）は図５−（ｂ）のｚ−ｚ線断面端面図である。 隣接する下側芯材間への上側芯材の挿入のために、下側芯材と同等断面の案内部材を下側芯材と同一軸線上で、下側芯材上に載置した様子を示した立面図である。 図７に示す案内部材を利用して下側芯材上に上側芯材を挿入した様子を示した立面図である。 図７、図８に示す案内部材を利用して下側芯材上に上側芯材を設置し終えた様子を示した立面図である。 図５〜図９に示す下側芯材と案内部材を利用して上側芯材を挿入し、地中連続壁の地下構造物側の地盤を掘削し、腹起しと切梁を設置した様子を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。 図１０に示す腹起しと切梁を地表から根切り底に向けて３段、配置した様子を示した縦断面図である。 地中連続壁が土留め壁としての役目を終えた後、図７、図８に示す案内部材を回収し終えた様子を示した立面図である。 下側芯材上に上側芯材を同一軸線上に配置する従来方法において、地中連続壁の厚さ方向両側の地盤を掘削し、上側芯材を引き抜く様子を示した縦断面図である。

図１−（ａ）、（ｂ）は硬化前の地中連続壁４中の下層側の、地中連続壁４の長さ方向に間隔を置いて挿入される下側芯材２と、地中連続壁４の上層側の、隣接する下側芯材２、２間に挿入され、立面上、下側芯材２の上方寄りの区間と重なり、下側芯材２に支持される上側芯材３の組み合わせからなる芯材１の構成例と、地中連続壁４中での芯材１の配置例を示す。下側芯材２は上側芯材３を地中連続壁４の厚さ方向（下側芯材２、または上側芯材３の高さ方向）の移動に対して拘束する拘束部２１を有し、下側芯材２の上端から上側芯材３の下端までの区間の、平面上、上側芯材３が重なる位置に上側芯材３を支持する支持材２２を有する。

上側芯材３は地中連続壁４が土留め壁としての役目を終えた後に地上に引き抜かれ、下側芯材２は地中連続壁４中に残されるため、下側芯材２の上端は残存してよい深度にまで地中連続壁４中に挿入される。下側芯材２の上端の深度が図１−（ｂ）に示す芯材除去深度である。上側芯材３は下側芯材２との間で重なり代を有した状態で下側芯材２に支持されるため、上側芯材３の下端は下側芯材２の上端より下方の位置で下側芯材２に支持される。この関係で、支持材２２は下側芯材２の上端から上側芯材３の下端までの区間に配置される。

地中連続壁４は例えば掘削ロッドの回転により地盤の掘削と固化材液とを撹拌混合する深層混合処理工法、もしくは平行移動を伴うカッターポストの周囲を循環する無端チェーンにより地盤の掘削と固化材液とを撹拌混合するＴＲＤ工法等により完成するソイルセメントから、または鉄筋コンクリート造、あるいは無筋コンクリート造等で構築される。

図１−（ａ）、（ｂ）は下側芯材２と上側芯材３にＨ形鋼を使用した場合で、下側芯材２の高さ（地中連続壁４の厚さ方向の高さ）が上側芯材３の高さより大きく、下側芯材２の高さ方向両側のフランジ間に上側芯材３の高さ方向両側のフランジが納まる程度の寸法を持つ場合の例を示す。

また地中連続壁４の長さ方向（下側芯材２、または上側芯材３の幅方向）に隣接する下側芯材２、２のフランジ間の距離が、その隣接する下側芯材２、２間に挿入される上側芯材３の幅より小さく、上側芯材３の両フランジが下側芯材２、２の両フランジに地中連続壁４の厚さ方向に係合し得る状態にある場合の例を示す。下側芯材２と上側芯材３はＨ形鋼以外の開放形断面の形鋼や閉鎖形断面の鋼管（角形鋼管を含む）が使用されることもある。閉鎖形の場合、鋼管の表面には拘束部２１となる鋼材が突設される。後述の案内部２３が形成される場合にも、鋼材が突設される。

図１の例では隣接する下側芯材２、２間に配置される上側芯材３のフランジが下側芯材２のフランジに高さ方向に少しのクリアランスを挟んで係合可能な状態にあることで、下側芯材２のフランジが上側芯材３を高さ方向の移動に対して拘束する機能を果たすため、上記の拘束部２１になる。上側芯材３のフランジと下側芯材２のフランジとの間のクリアランスはないこともある。上側芯材３のフランジが下側芯材２のフランジに係合可能な状態にない場合には、下側芯材２のフランジ、もしくはウェブに拘束部２１が突設される。

図１の例では上側芯材３の幅方向に、上側芯材３のフランジと下側芯材２、２のウェブとの間に、上側芯材３の下側芯材２に対する相対変位を許容するクリアランスが確保されている。但し、この幅方向のクリアランスがないか少なく、上側芯材３のフランジが下側芯材２、２のウェブに係合可能な状態にある場合には、下側芯材２のウェブは上側芯材３をその幅方向の移動に対して拘束する案内部２３として機能する。

図１では上側芯材３の高さ方向に、上側芯材３の両フランジが下側芯材２の両フランジに挟まれた状態にあり、上側芯材３のフランジと下側芯材２のウェブとの間に相対変位可能な距離があるため、上側芯材３を支持する支持材２２に、図２に示すように下側芯材２のウェブと幅方向片側の両フランジとで囲まれた領域を覆う面積を与えている。図２−（ａ）、（ｂ）は下側芯材２への支持材２２の接合（固定）例を示す。ここでは支持材２２としてのプレート２２ａを下側芯材２のウェブの片面側毎に、ウェブとフランジに亘り、連続的に隅肉溶接等により接合している。

図１ではまた、上側芯材３が地中連続壁４の掘削側に構築される地下構造物の構築のために仮設で設置される桟橋等の仮設構造物を一時的に支持することがある場合に備え、上側芯材３の下端に、ウェブと幅方向片側の両フランジとで囲まれた領域を覆う面積を持つ端部材３１を上側芯材３の引き抜き時に分離自在になるように接合している。端部材３１は上側芯材３のウェブの片面毎に接合されることもあるが、図面では端部材３１として上側芯材３の全断面を覆う面積の１枚のプレート３１ａを上側芯材３の下端面に接合している。

図３−（ａ）は端部材３１が接合された上側芯材３の平面を、（ｂ）、（ｃ）は端部材３１を溶接により分離自在に接合した場合の例を示す。（ｂ）は上側芯材３の掘削側のフランジの下端に端部材３１を点付け溶接以外の、例えば隅肉溶接をし、地山側のフランジの下端に端部材３１を点付け溶接した様子を示す。（ｃ）は端部材３１を隅肉溶接した上側芯材３の掘削側のフランジの下端を示す。

図４−（ａ）、（ｂ）は端部材３１（プレート３１ａ）の掘削側をボルト５を用いて分離自在に接合した場合の例を示す。端部材３１の地山側は図３−（ｂ）のように点付け溶接により接合される。ここでは、端部材３１の掘削側の端面に、上側芯材３のフランジに重なるプレート状の接合片３１ｂを溶接により一体化させ、この接合片３１ｂを上側芯材３のフランジに重ね、両者を貫通するボルト５をフランジの背面側のナット６に螺合させている。フランジの挿通孔に雌ねじを形成しておくことで、ボルト５を直接、挿通孔に螺合させることもできる。

図５−（ａ）、（ｂ）は上側芯材３の高さ方向（地中連続壁４の厚さ方向）に、上側芯材３の両フランジが隣接する下側芯材２、２のウェブ間に位置しながら、上側芯材３の幅方向（地中連続壁４の長さ方向）には上側芯材３の各フランジが下側芯材２の各フランジの片面側に重なるように位置し、高さ方向の片面側にのみ、上側芯材３のフランジが下側芯材２のフランジに係合し得る状態に配置された場合の例を示す。図５−（ａ）は（ｂ）のｘ−ｘ線の断面を示す。

この例では下側芯材２の各フランジが上側芯材３の各フランジの高さ方向の一方側（例えば地山側）に重なるように位置することで、下側芯材２の各フランジは高さ方向の一方側（例えば地山側）にのみ、上側芯材３の移動を拘束する拘束部２１として機能する。高さ方向の他方側（例えば掘削側）には下側芯材２のフランジは上側芯材３の移動を拘束することができないため、図５ではこの向きの移動を拘束する拘束部２１としてのプレート２１ａをフランジに突設している。

図５では掘削側への移動を拘束する拘束部２１としてのプレート２１ａに、上側芯材３の幅方向の移動を拘束する案内部２３としてのプレート２３ａ、フラットバー等の鋼材を溶接等により一体化させ、拘束部２１と案内部２３からなるＬ形断面の鋼材を下側芯材２のフランジの掘削側の面に案内部２３において溶接している。この場合の案内部２３としてのプレート２３ａは図６に示すように拘束部２１としてのプレート２１ａのフランジ側に溶接される。上側芯材３のフランジは下側芯材２のフランジと拘束部２１としてのプレート２１ａに上側芯材３の高さ方向に挟み込まれ、隣接する下側芯材２、２の案内部２３としてのプレート２３ａ、２３ａに幅方向に挟み込まれる。図５の例では下側芯材２のフランジもプレート２１ａの拘束部２１と対になって拘束部２１として機能する。

図５の例では上側芯材３の高さ方向には、上側芯材３のフランジと下側芯材２のフランジ（拘束部２１）と拘束部２１としてのプレート２１ａとの間にほぼクリアランスがなく、上側芯材３の幅方向には、上側芯材３のフランジと案内部２３としてのプレート２３ａとの間にもほぼクリアランスがない様子が示されているが、各方向にクリアランスが確保されることもある。クリアランスが小さい程、上側芯材３の高さ方向と幅方向に下側芯材２との一体性が高く、各方向に作用する水平力の伝達効果が高いことが言える。図６−（ａ）、（ｂ）は図５−（ｂ）のｙ−ｙ線とｚ−ｚ線の断面端面図である。

図７〜図１０は芯材１を硬化前の地中連続壁４中に設置する手順例を示す。芯材１は、地中連続壁４の構築後、その硬化前に地中連続壁４の長さ方向に間隔を置き、地中連続壁４の上端より下方の深度に上端が到達するまで下側芯材２を挿入する工程と、地中連続壁４の長さ方向に隣接する下側芯材２、２間に、下側芯材２の拘束部２１をガイドとして上側芯材３を挿入し、下側芯材２の支持材２２に支持させる工程を経て硬化前の地中連続壁４中に設置される。

図７〜図１０は特に下側芯材２を挿入する工程において、各下側芯材２の上端上に下側芯材２と同等の断面形状を有する案内部材７を挿入する工程を含み、上側芯材３を挿入する工程において、案内部材７と下側芯材２の拘束部２１をガイドとして上側芯材３を挿入する場合の手順例を示す。図１の例においても案内部材７は下側芯材２と同等断面形状に形成される。ここでは上側芯材３の挿入（圧入）を円滑に遂行するために、下側芯材２の上に連続的に配置される案内部材７を用いているが、地中連続壁４の硬化が進んでいないような場合で、地上からの圧入により上側芯材３の挿入が可能な場合には、必ずしも案内部材７を併用する必要はない。

図７〜図１０の場合、下側芯材２と同等の断面形状とは、図７、図８に示すように下側芯材２の、上側芯材３と重なる区間の断面形状と案内部材７の断面形状が同等であることを言う。従って案内部材７は下側芯材２の本体であるＨ形鋼と同等寸法のＨ形鋼のフランジの片面に拘束部２１としてのプレート２１ａと案内部２３としてのプレート２３ａが一体化したＬ形の鋼材を溶接し、図６−（ｂ）に示す下側芯材２の支持材２２（プレート２２ａ）を不在にした形になり、図６−（ａ）に示す下側芯材２と同等の形態を有する。

図７は下側芯材２上に案内部材７を連続的に設置した後の様子を示すが、案内部材７は必ずしも下側芯材２に連続するように配置される必要はない。案内部材７は軸線が下側芯材２の軸線と同一線上に位置するように下側芯材２上に設置され、連続的に配置された場合、立面上は下側芯材２の一部であるかのように見える。

図８は地中連続壁４の長さ方向に隣接する案内部材７、７と隣接する下側芯材２、２の上方寄りの区間をガイドとして上側芯材３を隣接する下側芯材２、２間に挿入、または圧入した状況と、挿入が終了した上側芯材３側から順次、案内部材７を地上に引き抜いた状況を示している。案内部材７は地中連続壁４中に挿入された上側芯材３を支持している下側芯材２が地中連続壁７中で降下（沈下）しない程度の強度を地中連続壁４が発現した後に引き抜かれる。

案内部材７の下に挿入されている下側芯材２が硬化前の地中連続壁４中で降下する可能性がある場合には、地上に地中連続壁４の長さ方向に沿って設置された定規に案内部材７の頂部を支持させ、案内部材７から下側芯材２を懸垂させる等、案内部材７に下側芯材２を支持させることが行われる。上記のように地中連続壁７がある程度の強度を発現した後には、案内部材７は下側芯材２を地中連続壁４中に残留させたまま、引き抜かれるため、案内部材７に下側芯材２を支持させる場合、案内部材と下側芯材２は案内部材７の引き抜き時の引張力等により分離可能な状態に連結される。案内部材７の引き抜き時には、下側芯材２は硬化し始めている地中連続壁４中に定着されていることから、案内部材７と下側芯材２との連結部には引張力が生じるため、案内部材７と下側芯材２とはこの引張力により破断するような手段で連結される。図９は全上側芯材３の挿入と全案内部材７の回収が終了した状況を示している。

図１−（ａ）、（ｂ）に示す例においても案内部材７を使用する場合には、案内部材７は下側芯材２と同等断面形状に形成されるため、下側芯材２と同等寸法のＨ形鋼が使用される。

図１０−（ａ）、（ｂ）は図５−（ａ）に示す芯材１の挿入終了後、図１１に示すように地中連続壁４の掘削側に腹起し８を架設し、対向する腹起し８、８間に切梁９を架設した様子を示す。図１０−（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線の断面を示す。図示するように腹起し８はケレンにより露出した下側芯材２と上側芯材３の掘削側の面に接している。

図１１は対向する地中連続壁４、４間に切梁９を架設した様子を示す。切梁９による地中連続壁４の保持を補い、地中連続壁４の傾斜等を回避するために、図１１に鎖線で示すように下側芯材２と上側芯材３から地山中へ地盤アンカー１０を埋設することもある。地盤アンカー１０は下側芯材２と上側芯材３側に設置される頭部から地山中の先端部へかけて次第に下向きに傾斜し、頭部側から緊張力が与えられた状態で設置され、地山を崩落に対して安定させる。

図１２は地中連続壁４が土留め壁としての役目を終えた後、下側芯材２を地中連続壁４中に残留させたまま、全上側芯材３を引き抜き、回収し終えた状況を示している。

１……芯材、
２……下側芯材、２１……拘束部、２１ａ……プレート、２２……支持材、２２ａ……プレート、２３……案内部、２３ａ……プレート、
３……上側芯材、３１……端部材、３１ａ……プレート、
４……地中連続壁、
５……ボルト、６……ナット、
７……案内部材、
８……腹起し、９……切梁、１０……地盤アンカー。

Claims (5)

1. 地中連続壁の構築中、その本体中に硬化前に挿入される芯材であり、
   前記地中連続壁の下層側の、前記地中連続壁の長さ方向に間隔を置いて挿入される下側芯材と、前記地中連続壁の上層側の、隣接する前記下側芯材間に挿入され、立面上、前記下側芯材の上方寄りの区間と重なり、前記下側芯材に支持される上側芯材とを備え、
   前記下側芯材は前記上側芯材を前記地中連続壁の厚さ方向の移動に対して拘束する拘束部を有し、前記下側芯材の上端から前記上側芯材の下端までの区間の、平面上、前記上側芯材が重なる位置に前記上側芯材を支持する支持材を有していることを特徴とする地中連続壁の芯材。
2. 前記下側芯材は前記上側芯材を前記地中連続壁の長さ方向の移動に対して拘束する案内部を有していることを特徴とする請求項１に記載の地中連続壁の芯材。
3. 前記上側芯材の下端に、前記下側芯材の前記支持材上に載置される端部材が分離自在に接合されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の地中連続壁の芯材。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の芯材を構築中の地中連続壁の本体中に硬化前に設置する方法であり、地中連続壁の構築中、前記地中連続壁の長さ方向に間隔を置き、前記地中連続壁の上端より下方の深度に上端が到達するまで前記下側芯材を挿入する工程と、前記地中連続壁の長さ方向に隣接する前記下側芯材間に、前記下側芯材の拘束部をガイドとして前記上側芯材を挿入し、前記下側芯材の支持材に支持させる工程を含むことを特徴とする芯材の設置方法。
5. 前記下側芯材を挿入する工程の後、挿入済みの各下側芯材の上端上に前記下側芯材と同等の断面形状を有する案内部材を挿入する工程を含み、前記上側芯材を挿入する工程において、前記案内部材と前記下側芯材の拘束部をガイドとして前記上側芯材を挿入することを特徴とする請求項４に記載の芯材の設置方法。
   

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