JP2022175684A - 土留壁 - Google Patents

Abstract

【課題】補助杭から親杭に対して確実にモーメントを伝達できる土留壁を提供する。
【解決手段】土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭と、親杭の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ親杭に連結部材５を介して連結される複数の補助杭と、を備える土留壁であって、連結部材５は、四角筒形状を有し、親杭の溝部及び補助杭の溝部に嵌入可能な角パイプ材５１と、角パイプ材５１の一端側開口部を塞ぎ、かつ親杭のウェブに複数の第１ボルトを介して締結可能な第１エンドプレート５２と、角パイプ材５１の他端側開口部を塞ぎ、かつ補助杭のウェブに複数の第２ボルトを介して締結可能な第２エンドプレート５３と、を一体的に備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、親杭、横矢板及び補助杭を備える土留壁に関する。

特許文献１には、土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭と、隣接する親杭間に設置される複数の横矢板と、親杭の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ親杭に連結部材を介して連結される複数の補助杭（挿入杭）と、を備える土留壁が記載されている。このような土留壁では、補助杭に作用する背面側地盤の土圧が、親杭を背面側地盤に押し付ける方向のモーメントに変換されるので、親杭の根入れ部の長さを短くしたり、親杭の断面寸法を小さくできるという利点がある。

特開２０１７－１９７９５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載される土留壁では、親杭と補助杭との連結部がモーメントによって変形した場合、補助杭から親杭にモーメントが伝達されず、土留機能が低下する可能性がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭と、隣接する前記親杭間に設置される複数の横矢板と、前記親杭の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ前記親杭に連結部材を介して連結される複数の補助杭と、を備える土留壁であって、前記親杭及び前記補助杭は、一対のフランジと、一対の前記フランジ同士を連結するウェブと、を一体に有するＨ形鋼であり、前記ウェブを溝底面とし、一対の前記フランジを溝側面とする一対の溝部を有し、前記連結部材は、四角筒形状を有し、前記親杭の前記溝部及び前記補助杭の前記溝部に嵌入可能な角パイプ材と、前記角パイプ材の一端側開口部を塞ぎ、かつ前記親杭の前記ウェブに複数のボルトを介して締結可能な第１エンドプレートと、前記角パイプ材の他端側開口部を塞ぐ第２エンドプレートと、を一体的に備え、前記角パイプ材及び前記第２エンドプレートのうち、少なくとも一方が前記補助杭に複数のボルトを介して締結可能に構成される。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の土留壁であって、前記第２エンドプレートは、複数のボルトを介して前記補助杭の前記ウェブに締結可能に構成される。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の土留壁であって、前記角パイプ材は、前記補助杭の一対の前記フランジ及び前記角パイプ材を上下方向に貫通する複数のロングボルトを介して、前記補助杭の一対の前記フランジに締結可能に構成される。
また、請求項４の発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載の土留壁であって、前記連結部材は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に並列に配置され、前記角パイプ材の内周部に一体的に接合される補強用中間プレートを更に備える。
また、請求項５の発明は、請求項１～４のいずれか１項に記載の土留壁であって、前記補助杭の挿入方向基端側には、一対の前記フランジ及び前記ウェブに対して溶着される補強部材が設けられる。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の土留壁であって、前記補強部材は、前記補助杭の挿入方向基端面を覆う第１補強部材を含む。
また、請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の土留壁であって、前記補強部材は、前記補助杭の一対の前記溝部のうち、前記連結部材が嵌入しない側の前記溝部内であって、前記連結部材との締結位置近傍に設けられる第２補強部材を含む。

請求項１の発明によれば、連結部材は、四角筒形状を有し、親杭の溝部及び補助杭の溝部に嵌入可能な角パイプ材と、角パイプ材の一端側開口部を塞ぎ、かつ親杭の前記ウェブに複数のボルトを介して締結可能な第１エンドプレートと、角パイプ材の他端側開口部を塞ぐ第２エンドプレートと、を一体的に備え、角パイプ材及び第２エンドプレートのうち、少なくとも一方が補助杭に複数のボルトを介して締結可能に構成されるので、強度的に優れた箱形の連結部材を構成することができ、その結果、連結部材をＨ形鋼などで構成する場合に比べ、連結部材の変形を抑制し、補助杭から親杭に対するモーメントの伝達を確実に行うことができる。
また、請求項２の発明によれば、第２エンドプレートは、複数のボルトを介して補助杭のウェブに締結可能に構成されるので、補助杭と連結部材を確実に連結できる。
また、請求項３の発明によれば、角パイプ材は、補助杭の一対のフランジ及び角パイプ材を上下方向に貫通する複数のロングボルトを介して、補助杭の一対のフランジに締結可能に構成されるので、補助杭と連結部材の締結箇所を増やし、補助杭から親杭に対するモーメントの伝達をより確実に行うことができる。
また、請求項４の発明によれば、連結部材は、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間に並列に配置され、角パイプ材の内周部に一体的に接合される補強用中間プレートを更に備えるので、連結部材の変形を更に抑制できる。
また、請求項５の発明によれば、補助杭の挿入方向基端側には、一対のフランジ及びウェブに対して溶着される補強部材が設けられるので、補助杭の変形を抑制し、補助杭から親杭に対するモーメントの伝達を確実に行うことができる。
また、請求項６の発明によれば、補強部材は、補助杭の挿入方向基端面を覆う第１補強部材を含むので、補助杭の挿入を邪魔することなく、補助杭を補強できる。
また、請求項７の発明によれば、補強部材は、補助杭の一対の溝部のうち、連結部材が嵌入しない側の溝部内であって、連結部材との締結位置近傍に設けられる第２補強部材を含むので、補助杭の挿入を邪魔することなく、補助杭を補強できる。

本発明の第１実施形態に係る土留壁の構造を示す斜視図である。 親杭に第１実施形態の連結部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 親杭に第１実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す斜視図である。 補助杭から掴み代部材を取り外した状態を示す斜視図である。 親杭に第１実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す正面図である。 親杭に第１実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す平面図である。 親杭に第１実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す側面図である。 （ａ）は図５のＸ－Ｘ断面図であり、（ｂ）は補助杭から掴み代部材を取り外した状態を示すＸ－Ｘ断面図である。 第１実施形態の連結部材の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る土留壁の構造を示す斜視図である。 親杭に第２実施形態の連結部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 親杭に第２実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す斜視図である。 補助杭から掴み代部材を取り外した状態を示す斜視図である。 親杭に第２実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す正面図である。 親杭に第２実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す平面図である。 親杭に第２実施形態の連結部材を介して補助杭を連結した状態を示す側面図である。 （ａ）は図１４のＹ－Ｙ断面図であり、（ｂ）は補助杭から掴み代部材を取り外した状態を示すＹ－Ｙ断面図である。 第２実施形態の連結部材の斜視図である。

［土留壁の構成］
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は土留壁であって、該土留壁１は、土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭２と、隣接する親杭２間に設置される複数の横矢板３と、親杭２の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ親杭２に連結部材５を介して連結される複数の補助杭４と、を備える。

図１～図８に示すように、親杭２は、通常、土留壁施工地盤に鉛直方向に挿入（打設）される。使用部材としては、親杭横矢板土留壁などに一般的に使用されているＨ形綱が用いられる。Ｈ形鋼からなる親杭２は、一対のフランジ２ａと、一対のフランジ２ａ同士を連結するウェブ２ｂと、を一体に有するとともに、ウェブ２ｂを溝底面とし、一対のフランジ２ａを溝側面とする一対の溝部２ｃを有する。ウェブ２ｂには、第１ボルトＢ１を介して連結部材５を連結するためのボルト挿通孔（図示せず）が複数加工される。ボルト挿通孔は、親杭２を地盤に挿入する前に加工してもよいし、親杭２を地盤に挿入した後、親杭２に連結部材５を締結するタイミングで加工してもよい。

親杭２を構成するＨ形綱の断面寸法は、壁高に応じて選定されるが、概ねＨ３００～Ｈ５００程度のものが多く使用される。また、親杭２は、土留壁施工地盤の掘削前に、掘削予定地盤の境界線に沿って所定間隔で地盤に挿入される。挿入間隔は、概ね１．０～２．０ｍ程度とされる。

横矢板３は、掘削に伴って隣接する親杭２間に順次嵌め込んでいき、土留めを図る板材である。横矢板３としては、通常、唐松などの木材が用いられている。

補助杭４は、高さ方向に１又は複数段で設置される。図１は、補助杭４を上下方向に２段設置した例を示している。補助杭４としては、概ねＨ２００～Ｈ４００程度の断面のＨ形鋼を用いられる。Ｈ形鋼からなる補助杭４は、一対のフランジ４ａと、一対のフランジ４ａ同士を連結するウェブ４ｂと、を一体に有するとともに、ウェブ４ｂを溝底面とし、一対のフランジ４ａを溝側面とする一対の溝部４ｃを有する。補助杭４の段数及び挿入深さは、親杭２の天端許容変形量を基準とした設計計算によって決定されるが、通常のケースでは、高さ方向に２～４段程度で設置され、挿入深さは概ね２～５ｍ程度である。

補助杭４は、掘削の進行に伴って、所定の掘削段階毎に各親杭２に対して設置される。１箇所あたりの設置数は１本とすることも可能であるが、図示するように、１箇所あたり、親杭２の両側に左右一組で配置するのがモーメントを大きく確保する上で望ましい。設置は、親杭２の側部位置から略水平方向に沿って背面側地盤中に挿入し、挿入元側を連結部材５を介して親杭２に連結する。補助杭４の挿入方向は、水平方向を基本とするが、施工誤差を含め僅かに傾斜させて設置されていてもよい。

図３～図８に示すように、補助杭４の挿入方向基端側には、一対のフランジ４ａ及びウェブ４ｂに対して溶着される複数の補強部材４１、４２が設けられる。これらの補強部材４１、４２は、補助杭４の挿入方向基端側の変形を抑制し、補助杭４から親杭２に対するモーメントの伝達を確実に行わせる。

補強部材４１、４２には、補助杭４の挿入方向基端面を覆う一対の第１補強部材４１が含まれる。一対の第１補強部材４１は、補助杭４の挿入方向基端面において、補助杭４の一対の溝部４ｃを塞ぐように溶着されている。また、一対の第１補強部材４１には、後述する掴み代部材６を連結するためのボルト挿通孔４１ａが加工されている。

また、補強部材４１、４２には、補助杭４の一対の溝部４ｃのうち、連結部材５が嵌入しない側の溝部４ｃ内であって、連結部材５との締結位置近傍に設けられる第２補強部材４２が含まれる。

挿入用重機（図示せず）を用いて補助杭４を背面側地盤に挿入する際には、補助杭４の挿入方向基端側に挿入用重機の掴み代が必要になる。図３～図８に示すように、本実施形態の土留壁施工方法では、補助杭４の挿入方向基端部に着脱可能に装着され、補助杭４を背面側地盤に挿入する際、補助杭４を挿入する挿入用重機の掴み代となり、挿入後は補助杭４から取り外される掴み代部材６が用いられる。

掴み代部材６は、一対のフランジ６ａと、一対のフランジ６ａ同士を連結するウェブ６ｂと、を一体に有するＨ形鋼であり、補助杭４と同一断面のＨ形鋼が用いられる。掴み代部材６を構成するＨ形鋼には、挿入方向先端面を覆うように一対の掴み代側継手部材６１が溶着されている。一対の掴み代側継手部材６１には、複数の第３ボルトＢ３を介して補助杭４の第１補強部材４１（補助杭側継手部材）に締結するための複数のボルト挿通孔（図示せず）が加工されている。

連結部材５は、四角筒形状を有し、親杭２の溝部２ｃ及び補助杭４の溝部４ｃに嵌入可能な寸法を有する角パイプ材５１と、角パイプ材５１の一端側開口部を塞ぎ、かつ親杭２のウェブ２ｂに複数の第１ボルトＢ１を介して締結可能な第１エンドプレート５２と、角パイプ材５１の他端側開口部を塞ぎ、かつ補助杭４のウェブ４ｂに複数の第２ボルトＢ２を介して締結可能な第２エンドプレート５３と、を一体的に備える。角パイプ材５１、第１エンドプレート５２及び第２エンドプレート５３は、いずれも鋼材であり、互いに溶着されて強固な箱体を構成している。

第１エンドプレート５２は、角パイプ材５１よりも上下方向に延在しており、延在部分には、複数の第１ボルトＢ１を介して親杭２のウェブ２ｂに締結するための複数のボルト挿通孔５２ａが加工されている。

第２エンドプレート５３には、複数の第２ボルトＢ２を介して補助杭４のウェブ４ｂに締結するための複数のボルト挿通孔５３ａが加工されるとともに、各ボルト挿通孔５３ａの裏面側には、第２ボルトＢ２と螺合する第２ナットＮ２が溶着されている。

補助杭４は、一方の溝部４ｃを連結部材５に嵌合させた状態で背面側地盤に挿入され、挿入後、第２ボルトＢ２及び第２ナットＮ２により連結部材５に対して締結される。

［土留壁の施工方法］
つぎに、土留壁１の施工手順について、図１～図８を参照して説明する。

まず、杭打ち機などの施工機械を用いて、掘削境界線に沿って所定の間隔で親杭２を地盤に挿入する。

つぎに、親杭２によって囲まれた領域内を油圧ショベルなど掘削機械で掘削する。掘削の進行に伴い、親杭２間に横矢板３を架け渡し、土留めを図りながら徐々に掘り下げていく。所定の深さ、すなわち１段目の補助杭４の設置位置よりもやや掘り下げた位置まで掘削したら、１段目の補助杭４の設置作業に入る。

補助杭４の挿入に先立ち、まず、親杭２に一対の連結部材５を固定する。この作業は、親杭２のウェブ２ｂを挟むように、一対の連結部材５の第１エンドプレート５２を配置し、複数の第１ボルトＢ１及び第１ナットＮ１を用いて、一対の連結部材５の第１エンドプレート５２を親杭２のウェブ２ｂに締結することにより行われる。また、挿入する補助杭４の挿入方向基端部には、複数の第３ボルトＢ３及び第３ナットＮ３を用いて、掴み代部材６を装着する。

補助杭４の挿入は、挿入用重機で掴み代部材６のウェブ６ｂを掴みながら行われる。補助杭４の挿入中は、補助杭４の一方の溝部４ｃに連結部材５が嵌入することにより、連結部材５を挿入ガイドとして機能させることができる。挿入が完了したら、複数の第２ボルトＢ２及び第２ナットＮ２によって、補助杭４のウェブ４ｂを連結部材５の第２エンドプレート５３に締結させる。その後、掴み代部材６を補助杭４から取り外す。

１段目の補助杭４の設置作業が完了したら、掘削を開始し、横矢板３の設置を併行しながら徐々に地盤を掘り下げる。２段目の補助杭４の設置位置よりもやや掘り下げた位置まで掘削したら、２段目の補助杭４の設置作業に入る。設置要領は１段目の場合と同様である。２段目の補助杭４の設置作業が完了したら、所定深さまで掘削を行い、土留壁１の施工が完了する。

［実施形態の効果］
叙述の如く構成された本実施形態によれば、土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭２と、隣接する親杭２間に設置される複数の横矢板３と、親杭２の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ親杭２に連結部材５を介して連結される複数の補助杭４と、を備える土留壁１であって、親杭２及び補助杭４は、一対のフランジ２ａ、４ａと、一対のフランジ２ａ、４ａ同士を連結するウェブ２ｂ、４ｂと、を一体に有するＨ形鋼であり、ウェブ２ｂ、４ｂを溝底面とし、一対のフランジ２ａ、４ａを溝側面とする一対の溝部２ｃ、４ｃを有し、連結部材５は、四角筒形状を有し、親杭２の溝部２ｃ及び補助杭４の溝部４ｃに嵌入可能な角パイプ材５１と、角パイプ材５１の一端側開口部を塞ぎ、かつ親杭２のウェブ２ｂに複数の第１ボルトＢ１を介して締結可能な第１エンドプレート５２と、角パイプ材５１の他端側開口部を塞ぎ、かつ補助杭４のウェブ４ｂに複数の第２ボルトＢ２を介して締結可能な第２エンドプレート５３と、を一体的に備えるので、強度的に優れた箱形の連結部材５を構成することができ、その結果、連結部材５をＨ形鋼などで構成する場合に比べ、連結部材５の変形を抑制し、補助杭４から親杭２に対するモーメントの伝達を確実に行うことができる。

また、補助杭４の挿入方向基端側には、一対のフランジ４ａ及びウェブ４ｂに対して溶着される補強部材４１、４２が設けられるので、補助杭４の変形を抑制し、補助杭４から親杭２に対するモーメントの伝達を確実に行うことができる。

また、補強部材４１、４２は、補助杭４の挿入方向基端面を覆う第１補強部材４１を含むので、補助杭４の挿入を邪魔することなく、補助杭４を補強できる。

また、補強部材４１、４２は、補助杭４の一対の溝部２ｃのうち、連結部材５が嵌入しない側の溝部２ｃ内であって、連結部材５との締結位置近傍に設けられる第２補強部材４２を含むので、補助杭４の挿入を邪魔することなく、補助杭４をさらに補強できる。

［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態について、図１０～図１８を参照して説明する。ただし、前述した実施形態との相違点を説明し、前述の実施形態と共通の構成については、前述した実施形態と同じ符号を用いることで、前述の実施形態の説明を援用する場合がある。

図１０～図１８に示すように、本発明の第２実施形態では、連結部材５Ｂの角パイプ材５１が、補助杭４Ｂの一対のフランジ４ａ及び角パイプ材５１を上下方向に貫通する複数のロングボルトＢ４を介して、補助杭４Ｂの一対のフランジ４ａに締結可能に構成される点が前述の実施形態と相違している。つまり、第２実施形態では、背面側地盤に補助杭４Ｂを挿入後、そのウェブ４ｂを複数の第２ボルトＢ２及び第２ナットＮ２を介して連結部材５Ｂの第２エンドプレートに対して締結するだけでなく、一対のフランジ４ａを複数のロングボルトＢ４及び第４ナットＮ４を介して連結部材５Ｂの角パイプ材５１に締結させる。これにより、補助杭４Ｂと連結部材４Ｂの締結箇所を増やし、補助杭４Ｂから親杭２に対するモーメントの伝達をより確実に行うことができる。なお、連結部材５Ｂの角パイプ材５１及び補助杭４Ｂのフランジ４ａには、ロングボルトＢ４を挿通可能なボルト挿通孔５１ａが形成されるが、補助杭４Ｂのフランジ４ａに形成されるボルト挿通孔は図示を省略する。

また、第２実施形態の連結部材５Ｂは、第１エンドプレート５２と第２エンドプレート５３との間に並列に配置され、角パイプ材５１の内周部に一体的に接合（例えば、溶接）される補強用中間プレート５４を備える。このような補強用中間プレート５４によれば、連結部材５Ｂの変形を更に抑制できる。

また、第２実施形態の補助杭４Ｂは、一対のフランジ４ａ及びウェブ４ｂに対して溶着される第３補強部材４３を備える。第３補強部材４３は、第１補強部材４１の内側近傍に並列状に設けられており、前述した補強部材４１、４２と共に補助杭４Ｂの挿入方向基端側の変形を抑制し、補助杭４から親杭２に対するモーメントの伝達を確実に行わせる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、土留壁１は、仮設構造物として適用される他、そのまま本設構造物としての利用も可能である。本設構造体とした土留壁１は、立体交差道路の堀割道路の擁壁、造成地盤などにおける盛土擁壁、腹付け盛土の擁壁、もたれ擁壁として適用することができる（例えば、特開２０１７－１９７９５０号公報参照）。また、土留壁１を大深度掘削に適用する場合は、補助杭４だけでなく、グランドアンカーを併用してもよい。

１ 土留壁
２ 親杭
２ａ フランジ
２ｂ ウェブ
２ｃ 溝部
３ 横矢板
４、４Ｂ 補助杭
４ａ フランジ
４ｂ ウェブ
４ｃ 溝部
４１ 第１補強部材
４１ａ ボルト挿通孔
４２ 第２補強部材
４３ 第３補強部材
５、５Ｂ 連結部材
５１ 角パイプ材
５１ａ ボルト挿通孔
５２ 第１エンドプレート
５２ａ ボルト挿通孔
５３ 第２エンドプレート
５３ａ ボルト挿通孔
５４ 補強用中間プレート
６ 掴み代部材
６ａ フランジ
６ｂ ウェブ
６１ 掴み代側継手部材

Claims (7)

1. 土留壁施工地盤に所定の間隔で挿入される複数の親杭と、
   隣接する前記親杭間に設置される複数の横矢板と、
   前記親杭の側部位置から背面側地盤に対して挿入され、かつ前記親杭に連結部材を介して連結される複数の補助杭と、を備える土留壁であって、
   前記親杭及び前記補助杭は、一対のフランジと、一対の前記フランジ同士を連結するウェブと、を一体に有するＨ形鋼であり、前記ウェブを溝底面とし、一対の前記フランジを溝側面とする一対の溝部を有し、
   前記連結部材は、
   四角筒形状を有し、前記親杭の前記溝部及び前記補助杭の前記溝部に嵌入可能な角パイプ材と、
   前記角パイプ材の一端側開口部を塞ぎ、かつ前記親杭の前記ウェブに複数のボルトを介して締結可能な第１エンドプレートと、
   前記角パイプ材の他端側開口部を塞ぐ第２エンドプレートと、を一体的に備え、
   前記角パイプ材及び前記第２エンドプレートのうち、少なくとも一方が前記補助杭に複数のボルトを介して締結可能に構成される土留壁。
2. 前記第２エンドプレートは、複数のボルトを介して前記補助杭の前記ウェブに締結可能に構成される請求項１に記載の土留壁。
3. 前記角パイプ材は、前記補助杭の一対の前記フランジ及び前記角パイプ材を上下方向に貫通する複数のロングボルトを介して、前記補助杭の一対の前記フランジに締結可能に構成される請求項１又は２に記載の土留壁。
4. 前記連結部材は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に並列に配置され、前記角パイプ材の内周部に一体的に接合される補強用中間プレートを更に備える請求項１～３のいずれか１項に記載の土留壁。
5. 前記補助杭の挿入方向基端側には、一対の前記フランジ及び前記ウェブに対して溶着される補強部材が設けられる請求項１～４のいずれか１項に記載の土留壁。
6. 前記補強部材は、前記補助杭の挿入方向基端面を覆う第１補強部材を含む請求項５に記載の土留壁。
7. 前記補強部材は、前記補助杭の一対の前記溝部のうち、前記連結部材が嵌入しない側の前記溝部内であって、前記連結部材との締結位置近傍に設けられる第２補強部材を含む請求項５又は６に記載の土留壁。

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