JP2017172295A - 既設鋼矢板壁の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設壁が切梁式護岸の場合においても、切梁構造の撤去なしで施工でき、水際側への張り出しを抑えて川幅の縮小を避けることができ、さらには地盤改良などが不要な既設鋼矢板壁の補強構造及び補強方法を提供する。
【解決手段】既設鋼矢板壁の補強構造１は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持され、既設鋼矢板壁３の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材５と、補強部材５の下部と既設鋼矢板壁３の下部を一体的に支持する下部切梁構造７と、補強部材５の上端部に構築されて補強部材５の上端部と既設鋼矢板壁３の上部を一体的に支持する上部切梁構造９とを備え、下部切梁構造７と上部切梁構造９は腹起し材１５と腹起し材１５を水平支持する切梁材１７を備えてなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、長年の使用により腐食や破損により劣化した既設の切梁式鋼矢板護岸の既設鋼矢板壁を補強する既設鋼矢板壁の補強構造及び補強方法に関する。

経年劣化した鋼矢板壁の対策として、例えば特許文献１の背景技術に記載されたように、既存壁の前面にさらに新たな壁を構築する方法が一般的である。この方法は、既存の鋼矢板壁が腐食や破損により劣化し、所定の性能が損なわれた場合、前面側（水際側）に、新たに同一性能の鋼矢板壁を向かい合う形で打設し、両鋼矢板壁の間には土砂などにより間詰めして構築される。

しかしながら、上記の一般的な方法では、既設壁が切梁式護岸の場合、新設壁の打設にあたり、切梁構造が障害となることから、切梁構造の事前の撤去や、切梁撤去時の壁体構造の強度不足を補うための仮設補強工が必要となり、工事が大掛かりになる。（工期、工費の増大）
また、護岸に必要な構造性能を回復できる点では目的を達成するが、新設壁が大きく水際側に張り出すため、河川においては川幅を狭めて洪水の危険性が増すおそれがある。

他の方法として、特許文献１においては、「補強を要する該既設護岸前方の水底地盤を掘り下げ、掘り下げた該水底地盤にコンクリート等による水平な基礎を打設し、該基礎上に擁壁ブロックをクレーンにより吊り下げ、前記既設護岸に沿うよう並列に配置し、該擁壁ブロックと前記既設護岸との隙間を裏込めして擁壁とし、前記擁壁ブロックの周囲を土砂もしくはコンクリート等で打設して新たな水底地盤とし、前記擁壁を新規護岸とすることを特徴としてなる既設護岸の補強方法。」（特許文献１の請求項１参照）が提案されている。

特開２０１０−１９６２７１号公報

特許文献１の方法では、護岸に必要な構造性能を回復するとともに、既設壁が切梁式護岸の場合においても、現場コンクリート打設などにより、切梁構造の撤去なしで、施工できる可能性がある。
しかしながら、特許文献１の方法の場合、コンクリート擁壁が大きく水際側に張り出すため、前述の一般的な方法と同様に、河川においては川幅を狭めて洪水の危険性が増すおそれがある。
また、コンクリート擁壁を安定的に支持するため、地盤改良などが必要となる場合が多く、工期、工費の増大に繋がるおそれもある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、既設壁が切梁式護岸の場合においても、切梁構造の撤去なしで施工でき、水際側への張り出しを抑えて川幅の縮小を避けることができ、さらには地盤改良などが不要な既設鋼矢板壁の補強構造及び補強方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る既設鋼矢板壁の補強構造は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部切梁構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部切梁構造とを備え、前記下部切梁構造と前記上部切梁構造は腹起し材と該腹起し材を水平支持する切梁材を備えてなることを特徴とするものである。

（２）本発明に係る既設鋼矢板壁の補強構造は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部アンカー構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部アンカー構造とを備え、前記下部アンカー構造と前記上部アンカー構造は、腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなることを特徴とするものである。

（３）本発明に係る既設鋼矢板壁の補強構造は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部支持構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部支持構造とを備え、前記下部支持構造と前記上部支持構造は、いずれか一方が腹起し材と切梁材を備えてなる切梁構造であり、他方が腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなるアンカー構造であることを特徴とするものである。

（４）本発明に係る既設鋼矢板壁の補強方法は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強方法であって、前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて補強部材を縦方向に設置する工程と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部支持構造を構築する工程と、前記補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部支持構造を構築する工程とを備え、前記下部支持構造と前記上部支持構造は、腹起し材と切梁材を備えてなる切梁構造、又は腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなるアンカー構造、あるいは一方が切梁構造で他方がアンカー構造の組合せからなることを特徴とするものである。

本発明においては、既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部切梁構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部切梁構造とを備え、前記下部切梁構造と前記上部切梁構造は腹起し材と該腹起し材を水平支持する切梁材を備えてなることにより以下の効果を奏することができる。
既設鋼矢板壁が切梁式護岸の場合においても、切梁構造の撤去なしで施工が可能である。
また、補強部材は、前記既設鋼矢板壁の凹部に配置されることから、水際側への張り出しが抑えられ、川幅の縮小を避けることができる。
さらに、補強部材の下部と上部はそれぞれ下部切梁構造と上部切梁構造により既設鋼矢板壁と一体的に支持されるので既設鋼矢板壁と一体となって土圧および水圧などの外力に抵抗できることから、地盤改良などは不要であり、経済的かつ省スペースの施工が可能となる。

本発明の実施の形態１に係る既設鋼矢板壁の補強構造の説明図である。 実施の形態１における補強部材の設置方法の説明図である。 実施の形態１における下部切梁構造の説明図であり、図１の矢視Ａ−Ａ図である。 実施の形態１に用いる補強部材の他の態様の説明図である（その１）。 実施の形態１に用いる補強部材の他の態様の説明図である（その２）。 実施の形態１に用いる補強部材の他の態様の説明図である（その３）。 本発明の実施の形態１に係る既設鋼矢板壁の補強方法の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る既設鋼矢板壁の補強構造の説明図である。 実施の形態２における下部アンカー構造の説明図である。 実施例１の補強構造の説明図である。 実施例２の補強構造の説明図である。 実施例３の補強構造の説明図である。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る既設鋼矢板壁の補強構造１は、既設鋼矢板壁３の凹部３ａ（図３参照）の壁面に当接するように設置された補強部材５と、補強部材５の下部と既設鋼矢板壁３の下部を一体的に支持する下部切梁構造７と、補強部材５の上端部に構築されて補強部材５の上部と既設鋼矢板壁３の上部を一体的に支持する上部切梁構造９とを備えたものである。
以下、既設鋼矢板壁の補強構造１（以下、単に「補強構造１」という）を構成する各要素について詳細に説明する。

＜既設鋼矢板壁＞
補強の対象となる既設鋼矢板壁３は、Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において既設切梁構造１１によって水平支持されたものである（図１、図２参照）。
なお、本実施の形態では、Ｕ形鋼矢板で構築された既設鋼矢板壁３を例示して説明する。

＜補強部材＞
補強部材５は、既設鋼矢板壁３の凹部３ａの表面に当接するように縦方向に設置された、例えばＨ形鋼からなる柱状の部材である（図３参照）。
補強部材５は、その下端が壁前面地盤１３に到達するように配置すると、壁体の施工上も構造安定上も好ましい。
また、補強部材５と既設鋼矢板壁３との一体性をより高めるため、ボルト接合や溶接により、両者を固定してもよい。その際、既設鋼矢板壁３の腐食等の劣化が生じている場合は、補強のため添接板を用いてもよい。

なお、河川において、河積を大きくする必要がある場合は、壁前面地盤１３（水底）を掘削してから、補強部材５を配置してもよい（図２参照）。図２（ａ）は壁前面地盤１３を掘削した状態を示し、図２（ｂ）は掘削された壁前面地盤１３上に補強部材５を設置した状態を示している。
壁前面地盤１３（水底）掘削時に既設鋼矢板壁３に変形が生じていることが分かり、これが問題になるような場合は、仮留め支保工やアンカー工など補強工を施したうえで本発明構造を構築することも可能である。

なお、補強部材５の断面形状については、種々のものが適用できるが、この点については後述する。

＜下部切梁構造＞
下部切梁構造７は、図３に示すように、補強部材５の下部と既設鋼矢板壁３の下部を一体的に水平支持するものである。
下部切梁構造７は、新しく配置した補強部材５とともに、既設鋼矢板壁３の凸面にも接するように配置した腹起し材１５と、腹起し材１５に当接させて配設した切梁材１７によって構成され、切梁材１７には腹起し材１５を介して補強部材５および既設鋼矢板壁３の両者から荷重が伝達されるように構築されている（図１、図３参照）。

なお、図１の下部切梁構造７は、切梁材１７と腹起し材１５を組合せた鋼構造の例を示しているが、これを鉄筋コンクリート構造としてもよい。
また、既設鋼矢板壁３の施工精度のバラツキから、実際には既設鋼矢板壁３の凸面の不整も考えられるので、腹起し材１５に均等に荷重を伝えるため、補強部材５および既設鋼矢板壁３と腹起し材１５との間に緩衝材を設けるようにしてもよい。

＜上部切梁構造＞
上部切梁構造９は補強部材５の下部と既設鋼矢板壁３の上部を一体的に水平支持するものであり、下部切梁構造７と同じ構造である。
つまり、上部切梁構造９と下部切梁構造７は補強部材５の上部を支持するか下部を支持するかの違いはあるものの構造としては同じである。

なお、上述した補強部材５は、図１、図３に示すように、最も一般的な形状として、Ｈ形鋼を示しているが、補強部材５における上端部の一方の面で既設鋼矢板壁３の凹部３ａに接触し、また、他方の面で上部切梁構造９を構成する腹起し材１５と面接触できればよく、Ｈ形鋼以外の形状のものも含む。例えば、図４に示すフランジ長さの異なる形鋼１９、図５に示す角型鋼管２１、図６に示す台形鋼管２３などの適用も可能である。

次に、上記のように構成された本実施の形態の補強構造１の構築方法について図７に基づいて説明する。
補強前の既設の切梁式鋼矢板護岸（図７（ａ）参照）に対して、補強部材５を既設鋼矢板壁３の凹部３ａに当接させ、かつ下端部が地盤に到達するように設置する（図７（ｂ）参照）。その後、補強部材５の上端部に上部切梁構造９を、下端部に下部切梁構造７を構築する（図７（ｃ）参照）。最後に、既設切梁構造１１を撤去して、完了となる（図７（ｄ）参照）。

以上のような本実施の形態の補強構造１及び補強方法によれば以下のような効果を奏することができる。
既設壁が切梁式護岸の場合においても、既設切梁構造１１の撤去なしで施工が可能である。
また、補強部材５は、既設鋼矢板壁３の凹部３ａに接触し、かつ壁側面の位置が、既設鋼矢板壁３の凸部の面に略合致するように配置されることから水際側への張り出しが抑えられ、川幅の縮小を避けることができる。
さらに、補強部材５は、その上端部及び下端部において、切梁構造による水平支持構造により水平支持され、既設鋼矢板壁３と一体となって土圧および水圧などの外力に抵抗できることから、地盤改良などは不要であり、経済的かつ省スペースの施工が可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１に係る補強構造１は、補強部材５の上端部及び下端部を支持する構造が切梁構造であったが、実施の形態２に係る補強構造２５は、補強部材５の上端部及び下端部を支持する構造が下部アンカー構造２７及び上部アンカー構造２９である点が実施の形態１と異なる。
実施の形態２に係る補強構造２５について、図８、図９に基づいて説明する。なお、図８、図９において、実施の形態１と同一部分には同一の符号を付してある。

＜下部アンカー構造＞
下部アンカー構造２７は、図８、図９に示すように、配置した補強部材５とともに、既設鋼矢板壁３の凸面にも接するように、腹起し材１５を配置し、補強部材５および既設鋼矢板壁３の両者からアンカー材３１に荷重が伝達するよう構築したものである。

＜上部アンカー構造＞
上部アンカー構造２９についても、下部アンカー構造２７と同じ構造である。

なお、図８、図９では地中アンカー工の例を示しているが、控え杭式など他のアンカー工法を用いてもよい。アンカー段数は補強部材５の上端および下端の２段を基本とするが、必要に応じて、段数を増やすことも可能である。
また、実施の形態１で述べたように、既設鋼矢板壁３の施工精度のバラツキから、実際には、既設鋼矢板壁３の凸面の不整も考えられるので、腹起し材１５に均等に荷重を伝えるため、補強部材５および既設鋼矢板壁３と腹起し材１５との間に緩衝材を設けてもよい。

本実施の形態に係る補強構造２５及び補強方法においても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

なお、上記の実施の形態１においては、補強部材５の上端部を支持する上部支持構造及び下端部を支持する下部支持構造の両方を切梁構造とした例を示し、実施の形態２では補強部材５の上端部を支持する上部支持構造及び下端部を支持する下部支持構造の両方をアンカー構造とした例を示した。
しかし、本発明は補強部材５の上端部を支持する上部支持構造と下部を支持する下部支持構造が必ずしも同一の構造である必要はなく、上部支持構造を切梁構造とし、下部支持構造をアンカー構造としてもよいし、あるいは上部支持構造をアンカー構造とし、下部支持構造を切梁構造としてもよい。

図１０に、実施例１の断面図を示す。本実施例は、既設鋼矢板壁３としてＵ形鋼矢板（IV型）が使用されており、補強部材５にはH350×250のＨ形鋼が、切梁にはH250×250のＨ形鋼が、腹起し材１５にはH250×250のＨ形鋼がそれぞれ適用され、切梁の設置間隔は2000mmとなっている。
本実施例１において、新設壁部分の水際側への張り出しは発生しない。

図１１に、実施例２の断面図を示す。本実施例では、既設鋼矢板壁３としてＵ形鋼矢板（III型）が使用されており、補強部材５にはH250×250のＨ形鋼が、切梁にはH200×200のＨ形鋼が、腹起し材１５にはH200×200のＨ形鋼がそれぞれ適用され、切梁の設置間隔は2000mmとなっている。
本実施例２において、新設壁部分の水際側への張り出しは発生しない。

図１２に、実施例３の断面図を示す。本実施例では、既設鋼矢板壁３としてＵ形鋼矢板（IVw型）が使用されており、補強部材５にはH420×250のＨ形鋼が、切梁にはH350×350のＨ形鋼が、腹起し材１５にはH350×350のＨ形鋼がそれぞれ適用され、切梁の設置間隔は2400mmとなっている。
本実施例３において、新設壁部分の水際側への張り出しは発生しない。

１ 既設鋼矢板壁の補強構造（実施の形態１）
３ 既設鋼矢板壁
３ａ 凹部
５ 補強部材
７ 下部切梁構造
９ 上部切梁構造
１１ 既設切梁構造
１３ 壁前面地盤
１５ 腹起し材
１７ 切梁材
１９ 形鋼
２１ 角型鋼管
２３ 台形鋼管
２５ 既設鋼矢板壁の補強構造（実施の形態２）
２７ 下部アンカー構造
２９ 上部アンカー構造
３１ アンカー材

Claims (4)

1. Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、
   前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部切梁構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部切梁構造とを備え、
   前記下部切梁構造と前記上部切梁構造は腹起し材と該腹起し材を水平支持する切梁材を備えてなることを特徴とする既設鋼矢板壁の補強構造。
2. Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、
   前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部アンカー構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部アンカー構造とを備え、
   前記下部アンカー構造と前記上部アンカー構造は、腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなることを特徴とする既設鋼矢板壁の補強構造。
3. Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強構造であって、
   前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて縦方向に設置された補強部材と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部支持構造と、前記補強部材の上端部に構築されて該補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部支持構造とを備え、
   前記下部支持構造と前記上部支持構造は、いずれか一方が腹起し材と切梁材を備えてなる切梁構造であり、他方が腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなるアンカー構造であることを特徴とする既設鋼矢板壁の補強構造。
4. Ｕ形鋼矢板もしくはハット形鋼矢板で構成され、壁面に凹凸部が交互に連続し、その頭部付近において切梁構造によって水平支持された既設鋼矢板壁の補強方法であって、
   前記既設鋼矢板壁の凹部の表面に当接させて補強部材を縦方向に設置する工程と、該補強部材の下部と前記既設鋼矢板壁の下部を一体的に支持する下部支持構造を構築する工程と、前記補強部材の上端部と前記既設鋼矢板壁の上部を一体的に支持する上部支持構造を構築する工程とを備え、
   前記下部支持構造と前記上部支持構造は、腹起し材と切梁材を備えてなる切梁構造、又は腹起し材と該腹起し材を支持するアンカー材を備えてなるアンカー構造、あるいは一方が切梁構造で他方がアンカー構造の組合せからなることを特徴とする既設鋼矢板壁の補強方法。

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