JP2021123921A - 鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼矢板同士を接合する際に必要な作業面積を低減することができ、省スペース化と作業時間の短縮を図ることができ、さらに接合後の継手の品質の低下を抑制でき、さらに多様な接合方法で継手同士を一体構造とすることで、打設後に土中内での継手離脱を防止できる鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体を提供する。【解決手段】端部に第１継手２、第２継手３を有する一対のフランジ１１、１１と、一対のフランジ１１、１１を連結するウェブと、を有し、一方の第１鋼矢板１Ａの第１開口部２Ａに、他方の第２鋼矢板１Ｂの第２爪部３３を材軸直交方向から回転させながら嵌合可能に設けられ、第１継手２、第２継手３同士が嵌合した状態の継手嵌合部１０が接合手段によって一体的に接合され、第１継手２、第２継手３同士は、嵌合方向と逆方向に少なくとも一方の鋼矢板１が回転した場合でも離脱不能に設けられた構成の鋼矢板の継手構造である。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体に関する。

従来、土木分野や建築分野において使用される鋼矢板として、ハット形鋼矢板やＺ形鋼矢板が一般的に知られている。このような鋼矢板では、例えば特許文献１に示されるように、既に打設された鋼矢板に対して、次に打設する鋼矢板を横方向から回転させながら差し入れることで嵌合するものがある。
また、特許文献２には、鋼管に鋼矢板２本分の継手を接合し、材軸方向に半割にすることで製造できる断面半円形の鋼矢板であって、横方向から回転させて差し入れることで嵌合することが可能となっている。

特開２０１３−２１０２号公報 特開２０１９−３９１５４号公報

しかしながら、従来の鋼矢板では、以下のような問題があった。
すなわち、上述した特許文献１、２に示すような鋼矢板では、現場打設時における継手嵌合を対象としており、嵌合した複数の鋼矢板を打設するため、打設後の地盤内で継手同士を接合して複数の鋼矢板を一体構造とすることはできない。そのため、元々回転により嵌合していることもあり、地中内の水平土圧の影響により鋼矢板が回転してしまい、継手嵌合部が離脱するおそれがあった。

また、特許文献１、２では、仮に鋼矢板を床面がフラットな作業場等に直置きして回転嵌合させる場合には、回転側の継手下端が設計上床面より下に位置するケースがあり、嵌合が不可能になることから、その点で改善の余地があった。
さらに、従来の場合には、仮に鋼矢板を作業場等に直置きし継手嵌合部を溶接接合する場合、継手嵌合部が断面下側（谷部）に位置し、断面本体部が干渉するため下向きの溶接作業が困難であるという問題があった。

また、例えば、従来のＺ形鋼矢板を組み立てる場合には、一方のＺ形鋼矢板を材軸方向にスライドさせ、他方のＺ形鋼矢板の継手に嵌合して二枚一組に組み立てるため、作業スペースがＺ形鋼矢板二枚分、すなわち全長×全幅分だけの面積が必要となる。そのため、鋼矢板の全長が長くなるほど、鋼矢板二枚分の作業領域の全長が延びることとなり、工場等で必要な作業面積が大きくなり、スペース効率が悪いという問題があった。

また、Ｚ形鋼矢板を二枚一組に組み立てる際には、継手端部同士の位置を調節した上で、矢板全長を材軸方向にスライドさせながら嵌合させていくため、嵌合が完了するまでに時間を要する。さらに、スライド時に継手同士が接触するおそれがあり、継手の摩耗や曲がり、反り等の変形が生じることから、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、鋼矢板同士を接合する際に必要な作業面積を低減することができ、省スペース化と作業時間の短縮を図ることができ、さらに接合後の継手の品質の低下を抑制できる鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、多様な接合方法で継手同士を一体構造とすることで、打設後に土中内での継手離脱を防止できる鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係る鋼矢板の継手構造は、端部に継手を有する一対のフランジと、前記一対のフランジを連結するウェブと、を有する鋼矢板の継手構造であって、一方の前記鋼矢板の継手開口部に、他方の前記鋼矢板の継手先端部が材軸直交方向から回転させながら嵌合可能に設けられ、前記継手同士が嵌合した状態の継手嵌合部が接合手段によって一体的に接合され、前記継手同士は、嵌合方向と逆方向に少なくとも一方の前記鋼矢板が回転した場合でも離脱不能に設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る鋼矢板構造体は、上述した鋼矢板の継手構造を備えた鋼矢板を複数用いて、前記継手同士を嵌合し、該嵌合した前記継手嵌合部が前記接合手段によって接合されたことを特徴としている。

本発明では、水平な床面に一方の鋼矢板を直置きした状態で他方の鋼矢板をそれぞれの継手部分において回転嵌合することができる。つまり、一方の鋼矢板を材軸方向を横にした状態で直置きし、その一方の鋼矢板の継手開口部に対して他方の鋼矢板の継手先端部を全長にわたって材軸直交方向の横方向（側方）から差し込むとともに、他方の鋼矢板を材軸方向を中心として回転させながら嵌合することで、一方の鋼矢板に他方の鋼矢板を連結することができる。そして、本発明では、多様な接合方法により継手同士を一体構造とすることができ、これにより打設後に土中内で継手が離脱することを防止できる。
そのため、これら鋼矢板同士を継手で嵌合させる作業に要する作業スペースは、１枚の鋼矢板の材軸方向の長さに２枚分の材軸直交方向の全幅を掛け合わせた作業面積となり、従来のように鋼矢板同士を材軸方向にスライドさせて連結する方法に比べて作業面積の省スペース化を図ることができる。

このように本発明では、例えば工場等での鋼矢板同士の組み立て作業を行うことができ、その組立後に継手嵌合部分を接合し、接合して一体構造となった鋼矢板を地盤に打設する施工となる。そのため、鋼矢板同士が接合されていない場合のように、地中内で鋼矢板が回転して離脱するといった不具合を防止できる。

さらに、本発明では、鋼矢板の継手全長を回転により一度で嵌合できるため、継手端部の位置の調節が不要となり、かつ前述のように鋼矢板の全長分をスライドする必要がないことから、作業時間を短縮でき、継手の損傷を抑えることができる。
また、本発明では、継手嵌合部分が断面上側（山部）に位置することになるので、下向きで溶接作業を容易に行うことができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手嵌合部をかしめることで、前記継手が塑性変形されることにより形成されたかしめ部であることを特徴としてもよい。

この場合には、連結した鋼矢板同士の継手嵌合部をかしめてかしめ部を形成することにより一体構造に接合することができる。このようにかしめによる接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できるうえ、材軸方向への移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板を地盤に打設する際に、鋼矢板同士の間で材軸方向にずれることを防止することができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に溶接された溶接部であることを特徴としてもよい。

この場合には、連結した鋼矢板同士の継手嵌合部を溶接により一体構造に接合することができる。このように溶接による接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できるうえ、材軸方向への移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板を地盤に打設する際に、鋼矢板同士の間で材軸方向にずれることを防止することができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に接着された接着部であることを特徴としてもよい。

この場合には、連結した鋼矢板同士の継手嵌合部を接着剤等で接着することにより一体構造に接合することができる。このように接着による接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できるうえ、材軸方向への移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板を地盤に打設する際に鋼矢板同士の間で材軸方向にずれることを防止することができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手嵌合部の上部に配置された板材と、前記鋼矢板と前記板材とを固着する固着手段と、を有することを特徴としてもよい。

この場合には、連結した鋼矢板同士の継手嵌合部において板材と鋼矢板とを溶接、接着、及びボルト締結等の固着手段により一体構造に接合することができる。このように板材と固着手段による接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できるうえ、材軸方向への移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板を地盤に打設する際に、鋼矢板同士の間で材軸方向にずれることを防止することができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に介在された棒鋼と、前記鋼矢板と前記棒鋼とを固着する固着手段と、を有することを特徴としてもよい。

この場合には、継手嵌合部に形成される隙間に挿入された棒鋼を溶接や接着等の固着手段により、連結した鋼矢板同士を一体構造に接合することができる。このように棒鋼を固着手段により接合することで、鋼矢板同士の回転を規制できるうえ、材軸方向への移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板を地盤に打設する際に、鋼矢板同士の間で材軸方向にずれることを防止することができる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手同士の回転嵌合によって塑性変形する降伏強度を有する塑性変形部材であり、前記塑性変形部材は、前記継手同士の間の隙間に挿入され、回転嵌合によって塑性変形して前記隙間に埋められた状態で設けられていることを特徴としてもよい。

この場合には、継手内部に挿入された塑性変形する降伏強度を有する塑性変形部材を回転嵌合によって塑性変形させることにより、連結した鋼矢板同士を一体構造に接合することができる。このように塑性変形部材の塑性変形を利用した接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できる。

また、本発明に係る鋼矢板は、前記接合手段は、前記継手の一部として構成され、回転嵌合中の前記継手同士の接触によって塑性変形する弱化部であり、前記弱化部は、回転嵌合によって折れ曲がるように塑性変形し、前記継手同士の間の隙間を埋めた状態で設けられていることを特徴としてもよい。

この場合には、継手の一部の弱化部を回転嵌合中の継手同士の接触によって塑性変形させることにより、連結した鋼矢板同士を一体構造に接合することができる。このように継手に設けた弱化部の塑性変形を利用した接合とすることで、鋼矢板同士の回転を規制できる。

本発明の鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体によれば、鋼矢板同士を接合する際に必要な作業面積を低減することができ、省スペース化と作業時間の短縮を図ることができ、さらに接合後の継手の品質の低下を抑制できる。
また、本発明の鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体によれば、多様な接合方法で継手同士を一体構造とすることで、打設後に土中内での継手離脱を防止できる。

本発明の第１実施形態による継手を嵌合させてハット形状にした２枚で一組となるＺ形鋼矢板を材軸方向からみた図である。 嵌合前の継手嵌合部を材軸方向からみた図である。 継手嵌合部において第１継手に第２継手を嵌合する際の回転前の状態を材軸方向からみた図である。 図３に続く図であって、継手嵌合部において第１継手に第２継手を嵌合する際の回転途中の状態を材軸方向からみた図である。 図４に続く図であって、継手嵌合部において第１継手と第２継手との嵌合が完了した状態を材軸方向からみた図である。 第１実施形態による継手嵌合部の接合方法を示す斜視図であって、かしめ接合の図である。 図６に示すかしめ接合によってかしめられた継手嵌合部を示す材軸方向からみた図である。 ２枚の鋼矢板を連結する組み立て状態を示す斜視図であって、（ａ）はクレーンを使用して嵌合を開始する状態の図、（ｂ）は嵌合完了の図である。 第２実施形態による継手嵌合部の接合方法を示す斜視図であって、溶接及び接着による接合の図である。 図９に示す継手嵌合部における溶着部又は接着部の接合状態を材軸方向からみた図である。 第３実施形態による継手嵌合部の接合方法を示す斜視図であって、鋼板を用いて接合した図である。 図１１に示すボルト締結による接合状態を材軸方向からみた図である。 図１１に示す溶接による接合状態を材軸方向からみた図である。 第５実施形態による継手嵌合部の接合方法を示す斜視図であって、棒鋼を溶接することで接合した図である。 図１４に示す棒鋼溶接による接合状態を材軸方向からみた図である。 第４実施形態による継手嵌合部の接合方法を示す斜視図であって、部材を用いて接合した図である。 図１６に示す部材による接合工程を材軸方向からみた図であって、（ａ）は回転前の図、（ｂ）は嵌合完了で接合した状態の図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第６実施形態による継手嵌合部の接合方法を材軸方向からみた図である。 第７実施形態による鋼矢板構造体の構成を材軸方向からみた図である。

以下、本発明の実施形態による鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体について、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態による鋼矢板１は、Ｚ形状からなるＺ形鋼矢板であって、地盤中に打設されて施工される。とくに、複数（本実施形態では２枚）の鋼矢板１を工場や現場の床上で連結して組み立て、その連結した状態で地盤に打設する施工に好適な構造である。

鋼矢板１は、互いに平行な一対のフランジ１１、１１と、これら一対のフランジ１１、１１同士を連結するウェブ１２と、を有している。フランジ１１は、ウェブ１２側と反対の端部に継手２、３を備えている。鋼矢板１は、２枚の鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士をそれぞれの継手２、３で連結することでハット形状に組み合わせられる。

ここで、ハット形状に組み合わせられる一方（図面で左側）を第１鋼矢板１Ａとし、他方（図面で右側）を第２鋼矢板１Ｂとする。また、第１鋼矢板１Ａにおける第２鋼矢板１Ｂと嵌合される継手を第１継手２とし、第２鋼矢板１Ｂにおける第１鋼矢板１Ａの第１継手２に嵌合される継手を第２継手３とする。

なお、鋼矢板１（１Ａ、１Ｂ）を材軸方向Ｘからみて平行な一対のフランジ１１が延在する方向を幅方向Ｙとし、幅方向Ｙに直交する方向を面外直交方向Ｚとして以下説明する。

第１鋼矢板１Ａ及び第２鋼矢板１Ｂは、同形状をなしている。鋼矢板１Ａ、１Ｂの両端のうち一方の端部１１ａには第１継手２が設けられ、他方の端部１１ｂには第２継手３が設けられている。第１継手２と第２継手３は嵌合可能に形成されている。すなわち、第１鋼矢板１Ａの第１継手２と、第２鋼矢板１Ｂの第２継手３とが嵌合可能であり、双方の継手２、３同士を嵌合した状態で連結されたＺ形状の第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂとが材軸方向Ｘから見て連結された継手２、３を通る面外直交方向Ｚを軸にして対称となるハット形状に組み合わせられる。

なお、ハット形状に組み合わされたときの第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂの嵌合部を継手嵌合部１０といい、継手嵌合部１０で嵌合される第１継手２と第２継手３について、以下に説明するものとする。

図２乃至図５に示すように、第１鋼矢板１Ａの第１継手２は、第１アーム部２１と、第１鉤状部２２と、を有している。ここで、図５における符号４４は継手嵌合部１０で嵌合される第１継手２と第２継手３とを固定する当て板、符号４９は当て板４４と鋼矢板との間に介挿される高さ調整板をそれぞれ示している。
第１アーム部２１は、フランジ１１の先端から幅方向Ｙの外側に向かうに従い漸次、面外直交方向Ｚの内側となる斜め直線状に形成されている。

第１鉤状部２２は、第１アーム部２１の先端から幅方向Ｙの外側に向けて延びるとともに面外直交方向Ｚで外側に向けて屈曲した形状で、面外直交方向Ｚで外向きに開口する凹部２２ａが形成されている。第１鉤状部２２の突出先端には、第１アーム部２１側に向けて湾曲する第１爪部２３が形成されている。

第１爪部２３には、幅方向Ｙで第１アーム部２１側に向かうに従って漸次、面外直交方向Ｚの外側に延びる爪部内側面２３ａが形成されている。第１爪部２３における幅方向Ｙで第１アーム部２１側に位置する内端部２３ｂと第１アーム部２１の外面２１ａとの間には第１開口部２Ａが形成されている。ここで、第１開口部２Ａのうち、第１爪部２３の内端部２３ｂと第１アーム部２１の外面２１ａとの間の距離で最も狭くなる最短距離を第１開口幅Ｂ１（図３参照）とする。

第２鋼矢板１Ｂの第２継手３は、第２アーム部３１と、第２鉤状部３２と、を有している。
第２アーム部３１は、フランジ１１の先端から面外直交方向Ｚの内側に突出する直線状に形成されている。

第２鉤状部３２は、フランジ１１の先端から幅方向Ｙの外側に向けて延びるとともに面外直交方向Ｚで内側に向けて屈曲した形状で、面外直交方向Ｚで内向きに開口する凹部３２ａが形成されている。第２鉤状部３２の突出先端には、第２アーム部３１側に向けて湾曲する第２爪部３３が形成されている。

第２爪部３３には、幅方向Ｙで第２アーム部３１側に向かうに従って漸次、面外直交方向Ｚの内側に延びる爪部内側面３３ａが形成されている。第２爪部３３における幅方向Ｙで第２アーム部３１側に位置する内端部３３ｂと第２アーム部３１の外面３１ａとの間には第２開口部３Ａが形成されている。ここで、第２開口部３Ａのうち、第２爪部３３の内端部３３ｂと第２アーム部３１の外面３１ａとの間の距離で最も狭くなる最短距離を第２開口幅Ｂ２（図４参照）とする。

このように第１継手２と第２継手３とは、形状が異なっており、第１継手２にフランジ１１から第１鉤状部２２までの間に緩やかな傾斜角度を有する第１アーム部２１を設けることで、第１継手２の第１開口幅Ｂ１が広がり、他方の第２鋼矢板１Ｂの第２継手３を材軸直交方向（横方向）から回転させながら嵌合させることが可能となっている。

ここで、図３及び図４において、床面Ｆのレベルを、符号ＧＬで示し、ＧＬに平行な線（ＧＬ平行線）を符号Ｇ１とする。
図３に示すように、第１鋼矢板１Ａのフランジ１１を床面Ｆに平行となる姿勢としたときに、第２鋼矢板１Ｂにおける嵌合直前のフランジ１１とＧＬ平行線Ｇ１との角度を継手差込み角度θ０という。

第２爪部３３の最大厚みｂ１は、継手差込み角度θ０で第１鉤状部２２内の凹部２２ａに挿入する姿勢において、第１鋼矢板１Ａの第１アーム部２１の外面２１ａに沿う第１爪根元内側平行線Ｔ１と、第１爪根元内側平行線Ｔ１の平行線で第２爪部３３の内端部３３ｂと交差する第１仮想線ｔ１と、の法線距離である。
上述した第１開口幅Ｂ１は、第１爪根元内側平行線Ｔ１と、第１爪根元内側平行線Ｔ１の平行線で第１爪部２３の内端部２３ｂと交差する第２仮想線ｔ２と、の法線距離である。

また、継手差込みの際の前提条件として、材軸方向Ｘから見て第１爪部２３の爪部内側面２３ａに沿う直線を第２爪先端内側平行線Ｔ２とし、第２爪先端内側平行線Ｔ２とＧＬ平行線Ｇ１とがなす角度（第１爪先角度）を符号θ１とし、第１爪根元内側平行線Ｔ１とＧＬ平行線Ｇ１とがなす角度（第１爪根元角度）を符号θ２としたときに、θ２＞θ１となることが設定条件となる。

図４に示すように、第１爪部２３の最大厚みｂ２は、継手差込み角度θ０で第１鉤状部２２内の凹部２２ａに挿入する姿勢において、第１鋼矢板１Ａの第２爪先端内側平行線Ｔ２と、その第２爪先端内側平行線Ｔ２の平行線で第１爪部２３の爪外周面２３ｄと交差する第３仮想線ｔ３と、の法線距離である。
上述した第２開口幅Ｂ２は、第２鋼矢板１Ｂの第２アーム部３１の外面３１ａに沿う第３爪根元内側平行線Ｔ３と、第３爪根元内側平行線Ｔ３の平行線で第２爪部３３の内端部３３ｂと交差する第３仮想線ｔ３と、の法線距離である。

また、継手差込みと継手回転の際の前提条件として、材軸方向Ｘから見て第２爪部３３の爪部内側面３３ａに沿う直線を第４爪先端内側平行線Ｔ４とし、第４爪先端内側平行線Ｔ４とＧＬ平行線Ｇ１とがなす角度（第２爪先角度）を符号θ４とし、第３爪根元内側平行線Ｔ３とＧＬ平行線Ｇ１とがなす角度（第２爪根元角度）を符号θ３としたときに、θ３＞θ４となることが設定条件となる。
さらに、第２鋼矢板１Ｂの第２爪部３３の先端と、第１鋼矢板１Ａの爪根元（第１アーム部２１の外面２１ａ）との引っ掛かりを無くすための設定条件として、第１爪根元角度θ２と第２爪根元角度θ３の関係をθ２＞θ３とする。

本実施形態では、第１継手２と第２継手３との回転嵌合可能な継手形状の条件としては、上述した前提条件の関係を満足したうえで、差し入れ可能な寸法関係を示す（１）式と、回転嵌合可能な寸法関係を示す（２）式を満足するように設定されている。本実施形態による継手構造では、上述した関係式を満たすことで、継手の差し込みと図５に示すように回転嵌合が可能となっている。

上述した第１継手２と第２継手３によって接続された一対の鋼矢板１Ａ、１Ｂは、ハット形状の状態で嵌合された継手２、３同士が接合手段（第１実施形態では、かしめ接合）によって接合されている。
具体的には、図６に示すように、第１鋼矢板１Ａの第１継手２に第２鋼矢板１Ｂの第２継手３を嵌合させた後、双方の継手２、３が重なった継手嵌合部１０における材軸方向Ｘの両端の一部を金型４０ａを有するかしめ治具４０を用いてかしめて圧着させて、第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂが接合されている。継手嵌合部１０において、かしめ接合する際には、面外直交方向Ｚでかしめ治具４０と反対側には当て板４１を配置し、継手２、３を下方から支持しておく。

図７は、かしめ接合後の継手嵌合部１０を示している。ここでは、第２継手３の第２鉤状部３２側から面外直交方向Ｚの内側（矢印Ｅ２）に向けてかしめることで、第２継手３の第２鉤状部３２の水平部が凹状（かしめ部３２ｃ（接合手段））に塑性変形し、これにより第１継手２の第１爪部２３を押圧し、双方の継手２、３同士が密着した状態で固定され、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士が一体構造となる。
なお、かしめ接合の範囲は、図６に示すように材軸方向Ｘの両端のみであってもよいし、材軸方向Ｘの全長にわたってかしめるようにしてもよい。

次に、上述した鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による鋼矢板の継手構造では、図３乃至図５に示すように、第１鋼矢板１Ａの第１継手２の第１アーム部２１の外面２１ａと第１鉤状部２２の第１爪部２３との間の第１開口部２Ａに、連結する第２鋼矢板１Ｂの第２継手３の第２鉤状部３２の第２爪部３３を材軸方向Ｘに直交する方向（材軸直交方向）の横方向から差し入れて材軸方向Ｘを回転中心として回転（図５に示す矢印Ｅ方向）させる。そして、回転する第２鋼矢板１Ｂのフランジ１１が第１鋼矢板１Ａのフランジ１１と略平行となる姿勢で回転を停止し、鉤状部２２、３２同士を嵌合させることができる。これにより、第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂとを連結することができる。

このように本実施形態では、図８に示すように、水平な床面Ｆに一方の第１鋼矢板１Ａを直置きした状態で他方の第２鋼矢板１Ｂをそれぞれの継手部分において回転嵌合することができる。つまり、第１鋼矢板１Ａを材軸方向Ｘを横にした状態で直置きし、その第１鋼矢板１Ａの第１継手２の第１鉤状部２２に対してクレーン５２で吊り下げた第２鋼矢板１Ｂの第２継手３の先端部（第２鉤状部３２）を全長にわたって材軸直交方向の横方向（側方）から差し込むとともに、材軸方向Ｘを中心として回転させながら嵌合することで、第１鋼矢板１Ａに第２鋼矢板１Ｂを連結することができる。
そのため、これら鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を継手２、３で嵌合させる作業に要する作業スペースは、図８（ａ）に示すように、１枚の鋼矢板１の材軸方向Ｘの長さ分の作業面積（図 ８（ａ）に示す作業領域Ｒ）となり、従来のように鋼矢板同士を材軸方向Ｘにスライドさせて連結する方法に比べて作業面積の省スペース化を図ることができる。

ここで、従来の鋼矢板同士を材軸方向Ｘへのスライドにより継手嵌合により組み立てる方法の場合（比較例）と、本実施形態による回転による継手嵌合による組み立て方法の場合（実施例）のそれぞれでＺ形鋼矢板の組立作業に必要となる作業面積を求め、本実施形態における省スペース化の効果を確認した。

例えば、使用したＺ形鋼矢板の寸法として、１枚当たりの全幅Ｂが５８０ｍｍ、全長Ｌが５０００ｍｍを採用する。このときの作業面積Ａは、（３）式より求められ、比較例で１１．６ｍ^２となり、実施例で５．８ｍ^２となる。
このように、実施例は、比較例に比べて作業面積Ａが半分以下となり、省スペース化の効果を有することがわかった。

上述したように本実施形態では、例えば工場等での鋼矢板同士の組み立て作業を行うことができ、その組立後に継手嵌合部１０を接合し、接合して一体構造となった鋼矢板１Ａ、１Ｂを地盤に打設する施工となる。そのため、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士が接合されていない場合のように、地中内で鋼矢板１Ａ、１Ｂが回転して離脱するといった不具合を防止できる。

さらに、本実施形態では、第２鋼矢板１Ｂの第２継手３の全長を回転により一度で第１鋼矢板１Ａの第１継手２に嵌合できるため、継手端部の位置の調節が不要となり、かつ前述のように鋼矢板１Ａ、１Ｂの全長分をスライドする必要がないことから、作業時間を短縮でき、継手の損傷を抑えることができる。

また、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、継手嵌合部１０が断面上側(山部)に位置することになるので、下向きで溶接作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、図６及び図７に示すように、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の継手部分をかしめにより一体構造に接合することができる。このようにかしめによる接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できるうえ、材軸方向Ｘへの移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数（本実施形形態では２枚）の鋼矢板１Ａ、１Ｂを地盤に打設する際に鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の間で材軸方向Ｘにずれることを防止することができる。

上述した本実施形態による鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体では、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を接合する際に必要な作業面積を低減することができ、省スペース化と作業時間の短縮を図ることができ、さらに接合後の継手の品質の低下を抑制できる。
また、本実施形態では、多様な接合方法で継手同士を一体構造とすることで、打設後に土中内での継手離脱を防止できる。

次に、本発明の鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体の他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。

（第２実施形態）
図９に示す第２実施形態は、上述した第１実施形態のかしめ接合に代えて、継手嵌合部１０の材軸方向Ｘの両端を溶接又は接着により固定する接合方法によるものである。図９では、継手嵌合部１０の材軸方向Ｘの両端のうち一方（紙面の手前側）が接着接合により固定し、他方（紙面の奥側）が溶接による接合方法としているが、両側共に接着接合であってもよいし、溶接であってもよい。

図１０に示すように、接着箇所（接着部４２（接合手段））又は溶接箇所（溶接部４３（接合手段））は、第１継手２と第２継手３の嵌合後における第１アーム部２１の外面２１ａ（第１鋼矢板１Ａのフランジ１１）と第２継手３の第２鉤状部３２の外面３２ｂとの間の隙間Ｓを埋めるように固着される。
すなわち、第２実施形態による鋼矢板１Ａ、１Ｂの継手嵌合部１０の接合は、継手嵌合後に嵌合部分の隙間Ｓを溶接したり、あるいは接着剤などで接着することにより鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造とすることができる。

第２実施形態では、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の継手嵌合部１０を溶接又は接着により一体構造に接合することができる。このように溶接又は接着による接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できるうえ、材軸方向Ｘへの移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板１Ａ、１Ｂを地盤に打設する際に、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の間で材軸方向Ｘにずれることを防止することができる。

（第３実施形態）
図１１に示す第３実施形態による鋼矢板の継手嵌合部の接合は、継手嵌合後において、鋼板からなる当て板４４（板材、接合手段）を第１継手２のフランジ１１と第２継手３のフランジ１１とを架け渡すようにして継手嵌合部１０の上部に配置し、鋼矢板１Ａ、１Ｂと鋼板５１とを溶接、接着、又はボルト締め等の固着手段により固着することにより鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造とするものである。

図１２は、ボルト４５を締結することにより当て板４４を第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂのフランジ１１に固定した接合構造である。
なお、継手嵌合部におけるボルト４５の固定箇所が当て板４４の両側もしくは片側だけであっても、継手が離脱方向に回転した場合に当て板４４がストッパーとなり回転による離脱を防止できる。

図１３は、溶接により当て板４４を第１鋼矢板１Ａと第２鋼矢板１Ｂのフランジ１１に固定した接合構造である。符号４６は、溶接部を示している。
なお、継手嵌合部における当て板４４の溶接部および接着部は、当て板４４の両端もしくは片端だけであっても、継手が離脱方向に回転した場合に当て板４４がストッパーとなり回転による離脱を防止できる。

第３実施形態では、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の継手部分を当て板４４を介してボルト締結や溶接により一体構造に接合することができる。このように当て板４４を使用してボルト締結や溶接による接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できるうえ、材軸方向Ｘへの移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板１Ａ、１Ｂを地盤に打設する際に鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の間で材軸方向Ｘにずれることを防止することができる。

（第４実施形態）
図１４に示す第４実施形態による鋼矢板１Ａ、１Ｂの継手嵌合部１０の接合は、継手嵌合後に嵌合部分の隙間Ｓ（図１５参照）に棒鋼４７（接合手段）を挟み込み、継手嵌合部１０の第１継手２と第２継手３とを棒鋼４７を介して溶接や接着により接合する構造となっている。これにより、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造とできる。符号４８は、溶接部（接合手段）を示している。
なお、継手嵌合部における溶接部４８は、棒鋼４７の両端もしくは片端だけであっても、継手が離脱方向に回転した場合に棒鋼４７が干渉することで回転による離脱を防止できる。

第４実施形態では、図１５に示すように、継手２、３の継手嵌合部１０の隙間Ｓ（第１アーム部２１と第２鉤状部３２との間の隙間Ｓ）に挿入された棒鋼４７を溶接や接着することにより、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造に接合することができる。このように棒鋼４７を溶接または溶着する接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できるうえ、材軸方向Ｘへの移動も規制することができ、互いに嵌合させた複数の鋼矢板１Ａ、１Ｂを地盤に打設する際に鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の間で材軸方向Ｘにずれることを防止することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態による鋼矢板の継手嵌合部１０の接合について、図１６及び図１７（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
図１６に示すように、継手嵌合前に継手２、３の回転嵌合で塑性変形する降伏強度の部材（塑性変形部材５０）を第１継手２と第２継手３の間に挿入しておく。塑性変形部材５０は、薄板形状で、鋼矢板１Ａ、１Ｂよりもヤング率が小さい部材である。塑性変形部材５０の配置箇所としては、図１７（ａ）に示すように、第２継手３の第２アーム部３１の外面３１ａに沿うように設け、図１７（ｂ）に示すように嵌合時の回転とともに第２アーム部３１と第１継手２の第１鉤状部２２との間（隙間Ｓ１）に介在するように設けられている。
そして、回転嵌合によって塑性変形部材５０が塑性変形して継手２、３の内部空間（隙間Ｓ１）を埋めることにより鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造とできる構成となっている。

第５実施形態では、継手２、３内部に挿入された塑性変形部材５０を回転嵌合によって塑性変形させることにより、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造に接合することができる。このように塑性変形部材５０の塑性変形を利用した接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できる。

（第６実施形態）
図１８（ａ）〜（ｄ）に示す第６実施形態による鋼矢板の継手嵌合部の接合では、第２継手３の一部に回転嵌合中の継手２、３同士の接触により塑性変形するような弱化部３４（第２爪部３３に相当する部分、接合手段）を設けておき、回転嵌合によって弱化部３４とした部分が折れ曲がるように塑性変形し（図１８（ｄ）参照）、第１継手２の第１鉤状部２２の凹部２２ａの内部空間を埋めることにより鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造とできる接合構造としたものである。

第６実施形態では、継手２、３の一部の弱化部３４を回転嵌合中の継手２、３同士の接触により塑性変形させることにより、連結した鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士を一体構造に接合することができる。このように継手２、３に設けた弱化部３４の塑性変形を利用した接合とすることで、鋼矢板１Ａ、１Ｂ同士の回転を規制できる。

以上、本発明による鋼矢板の継手構造及び鋼矢板構造体の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述した実施形態による鋼矢板構造体の適用範囲としては、上述した鋼矢板同士の接合を実施することが可能な場所であれば、工場等に限らず、現場でも適用することも可能である。

本実施形態では、鋼矢板１としてＺ形鋼矢板を対象としているが、他の形状の鋼矢板であってもよい。例えば、ハット形鋼矢板やＵ形鋼矢板にも適用可能である。ハット形鋼矢板は、第１フランジと、第１フランジの両端から延伸する一対のウェブと、からなり、ウェブの第１フランジの反対側に第１フランジと平行に伸びる先端に継手を有する一対の第２フランジを有するハット形状の鋼矢板である。

なお、上述した実施形態では、２枚の鋼矢板１Ａ、１Ｂをそれぞれの継手２、３同士を嵌合させて一体構造に接合したものを対象とし、２枚１組の状態で打設しているが、このような組み立て状態であることに限定されることはない。
例えば、図１９に示す第７実施形態による鋼矢板構造体は、工場又は現場の床面において、４枚の鋼矢板１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを３箇所の継手嵌合部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各継手２、３で嵌合して連結し、さらに上述したような接合手段によって接合した後、打設するようにしてもよい。この場合には、例えば打設用のバイブロハンマーのチャックの把持部としては、図１９に示す符号Ｐ１、Ｐ２の２点把持とされる。把持点Ｐ１、Ｐ２は、幅方向Ｙの中心を挟んで左右対称となるウェブ１２の中央位置とされる。

また、嵌合した継手２、３同士を接合する接合手段としては、上述した実施形態に限定されることはなく、他の接合構造であってもかまわない。要は、継手２、３同士が嵌合方向に回転不能な状態で接合されていればよく、必ずしも材軸方向Ｘへの移動を規制するように接合することに制限されることはない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 鋼矢板
１Ａ 第１鋼矢板
１Ｂ 第２鋼矢板
２ 第１継手
２Ａ 第１開口部（継手開口部）
３ 第２継手
３Ａ 第２開口部
１１ フランジ
１２ ウェブ
２１ 第１アーム部
２２ 第１鉤状部
２３ 第１爪部
３１ 第２アーム部
３２ 第２鉤状部
３２ｃ かしめ部（接合手段）
３３ 第２爪部（継手先端部）
３４ 弱化部（接合手段）
４０ かしめ治具
４２ 接着部（接合手段）
４３ 溶接部（接合手段）
４４ 当て板（板材、接合手段）
４７ 棒鋼（接合手段）
４８ 溶接部（接合手段）
Ｘ 材軸方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 面外直交方向

Claims (9)

1. 端部に継手を有する一対のフランジと、前記一対のフランジを連結するウェブと、を有する鋼矢板の継手構造であって、
   一方の前記鋼矢板の継手開口部に、他方の前記鋼矢板の継手先端部が材軸直交方向から回転させながら嵌合可能に設けられ、
   前記継手同士が嵌合した状態の継手嵌合部が接合手段によって一体的に接合され、
   前記継手同士は、嵌合方向と逆方向に少なくとも一方の前記鋼矢板が回転した場合でも離脱不能に設けられていることを特徴とする鋼矢板の継手構造。
2. 前記接合手段は、前記継手嵌合部をかしめることで、前記継手が塑性変形されることにより形成されたかしめ部であることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
3. 前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に溶接された溶接部であることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
4. 前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に接着された接着部であることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
5. 前記接合手段は、前記継手嵌合部の上部に配置された板材と、前記鋼矢板と前記板材とを固着する固着手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
6. 前記接合手段は、前記継手嵌合部に形成される隙間に介在された棒鋼と、前記鋼矢板と前記棒鋼とを固着する固着手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
7. 前記接合手段は、前記継手同士の回転嵌合によって塑性変形する降伏強度を有する塑性変形部材であり、
   前記塑性変形部材は、前記継手同士の間の隙間に挿入され、回転嵌合によって塑性変形して前記隙間に埋められた状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
8. 前記接合手段は、前記継手の一部として構成され、回転嵌合中の前記継手同士の接触によって塑性変形する弱化部であり、
   前記弱化部は、回転嵌合によって折れ曲がるように塑性変形し、前記継手同士の間の隙間を埋めた状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手構造。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鋼矢板の継手構造を備えた鋼矢板を複数用いて、前記継手同士を嵌合し、該嵌合した前記継手嵌合部が前記接合手段によって接合されたことを特徴とする鋼矢板構造体。

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