JP2018115511A

JP2018115511A - 鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法

Info

Publication number: JP2018115511A
Application number: JP2017008273A
Authority: JP
Inventors: 北村　精男; Morio Kitamura; 北村　　精男; 七瀬尾川; Nanase Ogawa
Original assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: JP7049766B2

Abstract

【課題】鋼管矢板の継手の製作容易性及び鋼管矢板の施工性を向上する。【解決手段】雌形継手２３は、その側壁部３０に長手方向に沿って列を成す複数の欠落部３１と当該列上で当該欠落部に隣接する結合部３２とからなる破断容易部３３を有し、当該欠落部は当該側壁部の外面３０ａから内面３０bまで貫通形成されたものであり、当該欠落部の幅寸法Ｗが、雄形継手２２の嵌合部４１の厚み寸法ｔより小さく形成される。雄形継手の嵌合部が欠落部に対してはこれを押し広げながら嵌入し、結合部に対してはこれを破断させながら嵌入して雌雄継手が嵌合連結する。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法に関する。

従来、鋼管矢板の連続により止水壁等を施工するにあたり、各鋼管矢板（鋼管本体）の外周部に周方向の異なる位置で雄形継手と雌形継手とを設け、一の鋼管矢板を他の鋼管矢板に対し相対的に長手方向に移動させて、両者の雌雄継手同士を嵌合連結する鋼管矢板の施工方法が行われている。雌形継手には、長手方向に延在するスリットが形成され、このスリットに雄形継手が嵌め入れられて嵌合連結する。
しかし、鋼管矢板を地盤に対して施工する際に、このようなスリットがあると、雌形継手内にスリットから土砂（特に流動性の高い砂など）が侵入しやすい。雌形継手内に土砂が侵入すると、その後の雄形継手の嵌合連結でその土砂が抵抗となって施工を困難にしたり、止水施工等のために雌形継手内から土砂を排除する手間がかかったりという問題がある。
また、このような雌雄継手同士の嵌合連結が完了した部分であっても継手間に隙間が残っているため、鋼管矢板の施工精度のばらつきを生じたり、嵌合連結が完了した雌形継手内にその隙間から土砂や水が浸入するおそれがあったりという問題もある。
かかる土砂等の侵入を防止するために、特許文献１記載の発明にあっては、スリットに代えて薄肉部を設けて当該薄肉部を雄形継手により切り裂くこととした。
また、特許文献２記載の発明にあっては、雌形継手のスリットに、容易に破断される強度の材料からなる土砂侵入防止板を取り付けることとした。

実開昭５２−３００３号公報実開平０７−２９０１７号公報

以上の特許文献１，２に記載の従来技術にあっては、雌形継手は、雄形継手との嵌合連結前には閉じた側面構造とされるから側面からの土砂の侵入を防ぐことができ、雌形継手の下端を閉蓋しおくことにより、鋼管矢板の施工時に雌形継手内への土砂侵入が防止できる。
しかしながら、薄肉部の加工あるいは低強度の別部品の製作、取付などを要する。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、一の鋼管矢板を他の鋼管矢板に対し相対的に長手方向に移動させて、両者の雌雄継手同士を嵌合連結する鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法において、継手の製作容易性及び鋼管矢板の施工性を向上することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、鋼管本体の外周部に周方向の異なる位置で雄形継手と雌形継手とが設けられた鋼管矢板であって、互いに隣接した２つの鋼管矢板の相対的な長手方向の移動に伴って、両者の雌雄継手同士の嵌合連結が可能にされた鋼管矢板の継手構造において、
前記雌形継手は、その側壁部に同長手方向に沿って列を成す複数の欠落部と当該列上で当該欠落部に隣接する結合部とからなる破断容易部を有し、当該欠落部は当該側壁部の外面から内面まで貫通形成されたものであり、当該欠落部の幅寸法が、前記雄形継手の嵌合部の厚み寸法より小さく形成され、
前記移動に伴って前記雄形継手の嵌合部が前記欠落部に対してはこれを押し広げながら嵌入し、前記結合部に対してはこれを破断させながら嵌入して前記嵌合連結が可能にされた鋼管矢板の継手構造である。

請求項２記載の発明は、前記破断容易部は、地盤深部に近い区間ほど、前記結合部の前記欠落部に対する比率が大きくされ前記破断容易部の破断前結合強度が高められている請求項１に記載の鋼管矢板の継手構造である。

請求項３記載の発明は、前記結合部の前記長手方向の寸法が前記厚み寸法の２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造である。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の継手構造を備えた鋼管矢板の施工方法であって、
圧入抵抗を計測する計測装置を備えた圧入装置を用い、当該圧入装置に既設の鋼管矢板の上端部を掴ませて圧入時の反力を取らせた上で、当該既設の鋼管矢板に隣接して新たな鋼管矢板を地盤に圧入する圧入工程を実行し、同圧入工程における当該新たな鋼管矢板とこれに隣接する既設の鋼管矢板との相対的な長手方向の移動に伴って、一方の鋼管矢板の前記雄形継手を他方の鋼管矢板の前記雌形継手に、前記欠落部に対してはこれを押し広げさせながら嵌入させ、前記結合部に対してはこれを破断させながら嵌入させて両者の雌雄継手同士を嵌合連結するとともに、前記計測装置により圧入抵抗を計測させる鋼管矢板の施工方法である。

本発明の杭圧入方法によれば、継手の製作容易性及び鋼管矢板の施工性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る鋼管矢板の施工方法の実施状況を示す側面図(a)及び鋼管矢板の水平断面図(b)である。本発明の一実施形態に係る鋼管矢板の斜視図である。本発明の一実施形態に係る鋼管矢板の継手構造（嵌合前）の上面図(a)及び正面図(b)である本発明に係る鋼管矢板の継手構造の他の実施形態を示す断面図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１に示すように、本実施形態で用いる圧入引抜装置１は、サドル１０と、サドル１０の下部に設けられたクランプ装置１１と、サドル１０上を前後動可能に設けられたスライドベース１２と、スライドベース１２上に旋回可能に設けられたマスト１３と、マスト１３の前端部に昇降シリンダ装置１４を介して支持されたチャック装置１５とを備える。
圧入引抜装置１は、地盤に圧入された複数の既設の鋼管矢板２０Ａの上端側を掴んで既設の鋼管矢板２０Ａから反力を取り、昇降可能なチャック装置１５により新たな鋼管矢板２０Ｂを把持して下降させることによりこれを地盤に圧入する。クランプ装置１１は、既設の鋼管矢板２０Ａの鋼管本体２１の上端開口から内部に挿入した把持爪を拡開することで鋼管矢板２０Ａを内側から把持する。チャック装置１５は、新たな鋼管矢板２０Ｂを挿入する上下に連通する挿通部が形成され、挿通部の中心軸に対して集散動作する複数の把持爪を有し、挿通部に挿通させた鋼管矢板２０Ｂを、把持爪を縮閉させて外側から把持する。
また、圧入引抜装置１は、鋼管矢板の圧入深度および圧入抵抗を計測する計測装置を備えている。圧入深度は、チャック装置１５の上下方向のストローク量に基づいて計測する。また、圧入抵抗は、昇降シリンダ装置１４に作用する油圧に基づいて計測する。

鋼管矢板２０（２０Ａ，２０Ｂ）は、鋼管本体２１と、雄形継手２２と、雌形継手２３とを備える。
鋼管本体２１の外周部に雄形継手２２と雌形継手２３とが固定されている。雄形継手２２と雌形継手２３とが鋼管本体２１の外周部に周方向の異なる位置で設けられている。本実施形態では一例として１８０度異なる位置に設けられている。鋼管本体２１と、雄形継手２２と、雌形継手２３の各長手方向（軸方向）は平行である。

図２及び図３に示すように雌形継手２３は、長手方向に延在する管状であるとともに、その側壁部３０に同長手方向に沿って列を成す複数の欠落部３１が形成されている。当該列上で当該欠落部３１に隣接する繋がった部分は、結合部３２である。欠落部３１と結合部３２とが交互に並ぶ列により破断容易部３３が構成されている。雌形継手２３の上端から欠落部３１が始まっていてもよいし、結合部３２から始まっていてもよい。本実施形態は後者の形態である。

欠落部３１は側壁部３０の外面３０ａから内面３０ｂまで貫通形成されたものである。一方、結合部３２を含めた側壁部３０の厚みは均一である。また、欠落部３１の幅寸法Ｗが、雄形継手２２の嵌合部４１の厚み寸法ｔより小さく形成されている。
したがって、管状部材に対しレーザー切断、プラズマ切断、ガス切断等により切断加工して欠落部３１を形成することで、雌形継手２３を容易に製作することができる。その切断加工の幅が厚み寸法ｔより小さくてよいので、雌形継手２３を容易に製作することができる。また、結合部３２に対してその切断加工が不要であるので、雌形継手２３を容易に製作することができる。結合部３２は、管状部材の側壁部を長手方向の全長に亘って切断した後、その切断部の一部を溶接（例えば、平板や丸棒といった継部材を入れて溶接）することで構成してもよいが、切断加工により欠落部３１を形成し、切断せず残った部分を結合部３２とすることで効率よく製作可能である。

さて、施工方法としては図１に示すように圧入引抜装置１に既設の鋼管矢板２０Ａの上端部を掴ませて圧入時の反力を取らせた上で、当該既設の鋼管矢板２０Ａに隣接して新たな鋼管矢板２０Ｂを地盤に圧入する圧入工程を実行する。
同圧入工程における当該新たな鋼管矢板２０Ｂとこれに隣接する既設の鋼管矢板２０Ａとの相対的な長手方向の移動に伴って、鋼管矢板２０Ｂの雄形継手２２を鋼管矢板２０Ａの雌形継手２３に嵌合連結させる。
その嵌合連結に際しては、欠落部３１に対しては嵌合部４１がこれを押し広げさせながら嵌入し、結合部３２に対しては嵌合部４１がこれを破断させながら嵌入する。
以上により図１に示すように両者２０Ａ、２０Ｂの雌雄継手同士を嵌合連結する。
また、同圧入工程において圧入引抜装置１に備わる計測装置により圧入抵抗を計測させる。

雌形継手２３の欠落部３１の幅寸法Ｗが、雄形継手２２の嵌合部４１の厚み寸法ｔより小さく形成されているので、嵌合部４１が欠落部３１を押し広げながらこれに嵌入すると雌形継手２３が弾性変形し、嵌合部４１に雌形継手２３が密着する。そのため、雄形継手２２と嵌合連結しようとする雌形継手２３内への側方からの土砂等の侵入が抑止され、施工性が向上する。
また、新たな鋼管矢板２０Ｂの雌形継手２３は、結合部３２が未破断である。雌形継手２３に結合部３２が無い場合、すなわち、上端から下端まで欠落部３１が形成されている場合、地中障害物（転石やコンクリート片等）の干渉によって欠落部３１がズレることにより継手部全体が変形しようとする。結合部３２によりその変位防止ともなる。また長尺杭の先端が土圧等により締め付けられる力が働いても、結合部３２により欠落部３１の幅寸法Ｗを一定に保つ構造になっているので、圧入力もより小さくでき、それに沿って次の杭が圧入されていくので施工精度も高くなる。このように新たな鋼管矢板２０Ｂの雌形継手２３は、結合部３２が未破断であり、閉じた構造を有するので、新たな鋼管矢板２０Ｂの圧入時の変形が抑えられ、次に圧入される鋼管矢板の雄形継手２２の嵌合部４１を受け入れる破断容易部３３の位置、真直度を精度よく保持でき、施工性が向上する。

以上の圧入時における結合部３２の破断を容易にするために、図３(b)に示す結合部３２の長手方向の寸法Ｌ１が嵌合部４１の厚み寸法ｔの２倍以下であることが好ましい。すなわち、Ｌ１≦２ｔである。

また、図２及び図３に示すように、地盤深部に近い区間ほど、結合部３２の欠落部３１に対する比率が大きくされ破断容易部３３の破断前結合強度が高められていることが好ましい。これにより、より高負荷がかかる深部ほど雌形継手２３の剛性を高めることができ、鋼管矢板圧入時における雌形継手２３の変形が抑えられて、さらに施工性が向上する。
図２，図３に示す例では、結合部３２の寸法Ｌ１を一定とし、欠落部３１の寸法Ｌ２を変えることで、上記比率を深度に応じて変化させている。これに対し、結合部３２の寸法Ｌ１を変えることでも、上記比率を深度に応じて変化させることはできる。しかし、上述したように、結合部３２の寸法Ｌ１を長くするには限界があるので、欠落部３１の寸法Ｌ２を変える形態が好ましい。
なお、複数本の鋼管矢板を長手方向に継ぎ足して施工する場合は、施工深度の高い先行の鋼管矢板ほど、上記比率を上げたものを用いることで実施できる。この場合、１本の鋼管矢板内においては上記比率を一定としても、上記比率の異なる複数種の鋼管矢板を用意して施工深度に応じて選択することで実施することができる。各鋼管矢板にあっては、上記比率が一定であるので製造が容易であり、上記比率を一定とする構造の資材とも共用でき合理的である。
これに対して、同じ位置に１本の鋼管矢板のみを施工する場合は、１本の鋼管矢板において、上記比率を深度に応じて変化させる。

上述のように圧入引抜装置１は、新たな鋼管矢板２０Ｂを圧入する際に、複数の既設の鋼管矢板２０Ａを把持しているので圧入引抜装置１本体の固定力は高く、圧入する新たな鋼管矢板２０Ｂの連結相手の鋼管矢板２０Ａに対する位置、圧入方向を維持しやすい。したがって、雄形継手２２の嵌合部４１と、これが嵌合する雌形継手２３の破断容易部３３との位置精度、位置保持性が高く、施工性が良好である。

上述のように圧入工程において圧入引抜装置１に備わる計測装置により圧入抵抗を計測させる。
嵌合部４１に対して、欠落部３１では摩擦抵抗が、結合部３２ではさらに切断負荷がかかる。
同計測装置は圧入深度及び圧入抵抗を計測可能であるので、嵌合部４１の先端が欠落部３１に位置している区間と、結合部３２に位置している区間とを別々に許容値を設定するなどして管理できる。また、嵌合部４１の先端が欠落部３１に位置している区間では欠落部３１での抵抗理論値、嵌合部４１の先端が結合部３２に位置している区間では、結合部３２での抵抗理論値を差し引くことで、地盤抵抗を推定しやすく、地盤状況を正確に把握することができる。

以上の実施形態においては、雌形継手２３を断面円形のものとしたが、図４(a)に示すように、角パイプ状としてもよい。また、図４(a)に示すように、鋼管本体２１と結合した状態で管状であればよい。
また、以上の実施形態においては、雄形継手２２と雌形継手２３は別体であったが、本発明は、図４(b)に示すように、雄形継手２２と雌形継手２３が同体であってもよい。この場合雌雄同体継手（２２，２３）を、鋼管本体２１の外周部に周方向の異なる位置で少なくとも２つ設ける。

１圧入引抜装置
１０サドル
１１クランプ装置
１２スライドベース
１３マスト
１４昇降シリンダ装置
１５チャック装置
２０鋼管矢板
２０Ａ鋼管矢板
２０Ｂ鋼管矢板
２１鋼管本体
２２雄形継手
２３雌形継手
３１欠落部
３２結合部
３３破断容易部
４１嵌合部

Claims

鋼管本体の外周部に周方向の異なる位置で雄形継手と雌形継手とが設けられた鋼管矢板であって、互いに隣接した２つの鋼管矢板の相対的な長手方向の移動に伴って、両者の雌雄継手同士の嵌合連結が可能にされた鋼管矢板の継手構造において、
前記雌形継手は、その側壁部に同長手方向に沿って列を成す複数の欠落部と当該列上で当該欠落部に隣接する結合部とからなる破断容易部を有し、当該欠落部は当該側壁部の外面から内面まで貫通形成されたものであり、当該欠落部の幅寸法が、前記雄形継手の嵌合部の厚み寸法より小さく形成され、
前記移動に伴って前記雄形継手の嵌合部が前記欠落部に対してはこれを押し広げながら嵌入し、前記結合部に対してはこれを破断させながら嵌入して前記嵌合連結が可能にされた鋼管矢板の継手構造。
前記破断容易部は、地盤深部に近い区間ほど、前記結合部の前記欠落部に対する比率が大きくされ前記破断容易部の破断前結合強度が高められている請求項１に記載の鋼管矢板の継手構造。
前記結合部の前記長手方向の寸法が前記厚み寸法の２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造。
請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の継手構造を備えた鋼管矢板の施工方法であって、
圧入抵抗を計測する計測装置を備えた圧入装置を用い、当該圧入装置に既設の鋼管矢板の上端部を掴ませて圧入時の反力を取らせた上で、当該既設の鋼管矢板に隣接して新たな鋼管矢板を地盤に圧入する圧入工程を実行し、同圧入工程における当該新たな鋼管矢板とこれに隣接する既設の鋼管矢板との相対的な長手方向の移動に伴って、一方の鋼管矢板の前記雄形継手を他方の鋼管矢板の前記雌形継手に、前記欠落部に対してはこれを押し広げさせながら嵌入させ、前記結合部に対してはこれを破断させながら嵌入させて両者の雌雄継手同士を嵌合連結するとともに、前記計測装置により圧入抵抗を計測させる鋼管矢板の施工方法。