JP2023066008A - 土留構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】土留構造物の周方向への回動を抑制しつつ、地盤との抵抗が緩和される土留構造物を提供するものである。【解決手段】土留構造物は、圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる土留構造物であって、筒状に形成された本体部と、本体部の一方の端部に設けられた刃口リングと、本体部の外周側から突出しており、本体部が周方向に回転することを抑止するガイドフィンと、を有し、ガイドフィンは、本体部の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されているものである。【選択図】図５

Description

本発明は、地中に沈設される土留構造物に関するものである。

従来、鉛直方向の地下構造物を構築する土留構造物の圧入工法として、アーバンリング工法（登録商標）が知られている。アーバンリング工法は、土留パネルを沈設地点でリング状の構造物に組み立てて、圧入装置でリング状の構造物を地中に圧入する。そして、リング状の構造物を地中に圧入した後、リング状の構造物の内部を掘削して排土し、その上に新たなリング状の構造物を増設するといった作業工程を所定の深度まで繰り返すことにより、立坑等の地下構造物を構築するものである（例えば、特許文献１参照）。

土留構造物を地中に沈設する際に、土留構造物が周方向に回動してしまい、土留構造物の沈設方向が鉛直方向からずれてしまう場合がある。土留構造物の沈設が地中に対してまっすぐに行われず、施工上及び利用上の不都合が生じる場合には、土留構造物を上方に所定量だけ抜き、その後、土留構造物にかかる反力等のバランスをとりながら土留構造物の姿勢を制御しつつ沈設を再開する。このような場合、土留構造物の姿勢を修正するための工事スペースが必要となり、工費が必要以上にかかり、また、工期が延長してしまう等の不具合が生じてしまう。そのため、土留構造物を地中に沈設する際に、土留構造物が高い精度でまっすぐに沈設されることが求められており、例えば、土留構造物の周方向への回動を抑制するために、外周面において土留構造物の沈設方向に延びる突起等を設けることなどが考えられる。

特開平０８－３１１８８３号公報

しかしながら、土留構造物の外周面に設けられる突起は、土留構造物の外周面から突出しており、地中において突起の周囲には地盤が存在する。そのため、土留構造物の外周面に設けられる突起は、土留構造物を圧入沈下させる際に地盤の抵抗を鉛直に受けてしまい、土留構造物の沈下の抵抗となってしまう。圧入工法に用いられる土留構造物は、圧入沈下させる際に地盤との抵抗の緩和が望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するものであり、土留構造物の周方向への回動を抑制しつつ、地盤との抵抗が緩和される土留構造物を提供するものである。

本発明に係る土留構造物は、圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる土留構造物であって、筒状に形成された本体部と、本体部の一方の端部に設けられた刃口リングと、本体部の外周側から突出しており、本体部が周方向に回転することを抑止するガイドフィンと、を有し、ガイドフィンは、本体部の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されているものである。

本発明の土留構造物は、本体部の外周側から突出しており、本体部が周方向に回転することを抑止するガイドフィンを有し、ガイドフィンは、本体部の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されている。当該構成を有するガイドフィンは、ガイドフィンを地盤に貫入する時の抵抗となる先端の圧縮破壊を引張破壊に変換することによって、当該構成の下端部を有さないガイドフィンと比較して抵抗を減らすことができる。そのため、当該構成の下端部を有するガイドフィンを備えた土留構造物は、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができ、土留構造物の周方向への回動を抑制しつつ、地盤との抵抗が緩和される。

実施の形態に係る土留構造物を模式的に示した斜視図である。 実施の形態に係る土留構造物の内部を模式的に示した斜視図である。 実施の形態に係る土留パネルを示した斜視図である。 実施の形態に係る土留構造物を模式的に示した平面図である。 実施の形態に係る土留構造物のガイドフィンを模式的に示した側面図である。 実施の形態に係る土留構造物のガイドフィンの他の例を模式的に示した側面図である。 実施の形態に係る土留構造物のフィン先端部の他の例を模式的に示した斜視図である。 実施の形態に係る土留構造物のフィン本体部の他の例を模式的に示した斜視図である。 比較例に係る土留構造物の圧入時における、フィン先端部を有していないガイドフィンと地盤との関係を表す概念図である。 実施の形態に係る土留構造物の圧入時における、ガイドフィンと地盤との関係を表す概念図である。 実施の形態に係る土留構造物のガイドフィンと、刃口リングとの関係を示す概念図である。 実施の形態に係る土留構造物のフリクションカット部の他の例を示す概念図である。

以下、実施の形態に係る土留構造物について図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、上、下、左、右、前、後、表及び裏等）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品等の配置、方向及び向きを限定するものではない。

実施の形態．
［土留構造物１００］
図１は、実施の形態に係る土留構造物１００を模式的に示した斜視図である。図２は、実施の形態に係る土留構造物１００の内部を模式的に示した斜視図である。図２は、土留構造物１００の内部構造を説明するために図１に示す土留構造物１００の周壁の一部を切り欠いて図示したものである。図１及び図２を用いて土留構造物１００について説明する。なお、図１及び図２に示す、孔軸方向ＡＤは、土留構造物１００の軸方向を表しており、周方向ＣＤは、土留構造物１００の周方向を表している。また、径方向ＲＤは、土留構造物１００の径方向を表しており、Ｙ１側は、土留構造物１００の内周側を表しており、Ｙ２側は、土留構造物１００の外周側を表している。

土留構造物１００は、圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる構造物である。土留構造物１００は、圧入工法等の施工法において地中の掘削面を覆う構造物である。土留構造物１００は、地盤２００に沈設される。

土留構造物１００は、筒状に形成されており、中空の部分を有している。土留構造物１００は、地中において筒状の孔軸方向ＡＤが上下方向となるように配置される。土留構造物１００は、孔軸方向ＡＤに見た場合に円形状に形成されており、全体として円筒形状に形成されているが、円筒形状に限定されるものではない。土留構造物１００は、筒状に形成されていれば、例えば、孔軸方向ＡＤに見た場合に、長円形状あるいは小判形状、あるいは、角が丸みを帯びた四角形状等、他の形状に形成されていてもよい。

土留構造物１００は、筒状に形成された本体部１１０と、本体部１１０の一方の端部に設けられた刃口リング１２０と、本体部１１０の外周側から突出しており、本体部１１０が周方向ＣＤに回転することを抑止するガイドフィン１３０と、を有する。

土留構造物１００の具体的な構成について更に説明する。土留構造物１００は、セグメントリング１０１が上下に複数段重ねられて形成されている。セグメントリング１０１は、環状に形成された構造物であり、孔軸方向ＡＤの長さが土留構造物１００よりも短い長さに形成された構造物である。土留構造物１００は、複数のセグメントリング１０１が土留構造物１００の延びる方向、すなわち、孔軸方向ＡＤに沿って連結されることで構築される。

上下に隣接するセグメントリング１０１において、上段に位置するセグメントリング１０１と、下段に位置するセグメントリング１０１とは、セグメントリング１０１を構成する後述する土留パネル１０の位置が周方向ＣＤにずれた配置状態で組み立てられている。より具体的には、上下に隣接するセグメントリング１０１において、上段に位置するセグメントリング１０１と、下段に位置するセグメントリング１０１とは、土留パネル１０が千鳥配置の関係となるように積み重ねられている。

土留構造物１００の最下段のセグメントリング１０１の下端部には、刃口リング１２０が据え付けられている。刃口リング１２０は、セグメントリング１０１と同様に筒状に形成された構造物であり、土留構造物１００の先端部において刃口１２０ａを構成する部分である。土留構造物１００は、この刃口リング１２０から地盤２００に対する沈設が行われる。

［土留パネル１０］
土留パネル１０は、環状に配置され周方向ＣＤに互いに連結されることにより地中の掘削面を覆う筒状に形成されたセグメントリング１０１を構成する。セグメントリング１０１は、周方向ＣＤにおいて、複数個の土留パネル１０に分割されている。土留パネル１０は、セグメントリング１０１の孔軸方向ＡＤに見た場合に、弧状に形成されており、湾曲した形状に形成されている。複数の土留パネル１０が環状に配置され、隣接する土留パネル１０同士が互いに連結されることによりセグメントリング１０１が形成される。なお、土留パネル１０は、周方向ＣＤにおいて全ての土留パネル１０が同じ大きさに形成されているとは限らない。

図３は、実施の形態に係る土留パネル１０を示した斜視図である。土留パネル１０は、図３に示すように、スキンプレート１１と、主桁１２と、継手板１３とを有する。土留パネル１０は、掘削孔の内部に向かって開口する凹状に形成されている。スキンプレート１１、主桁１２及び継手板１３は、それぞれ溶接で固定されている。

スキンプレート１１は、曲面を有する板状に形成されている。スキンプレート１１は、周方向ＣＤ且つ孔軸方向ＡＤに延びるように形成されている。スキンプレート１１は、孔軸方向ＡＤに見た平面視で円弧状に形成されていると共に、径方向ＲＤに見た側面視で四角形状に形成されている。スキンプレート１１は、土留パネル１０が地中に設置された状態において、掘削孔の壁面に面しており、土留構造物１００の周壁を構成する。

主桁１２は、平板状に形成されている。主桁１２は、周方向ＣＤ且つ径方向ＲＤに延びるように形成されている。主桁１２は、土留パネル１０が地中に設置された状態において、横方向に広がるように板状に形成されている。主桁１２は、孔軸方向ＡＤに見た平面視で円弧状に形成されており、環状の扇形状に形成されている。

主桁１２は、スキンプレート１１の上端及び下端に設けられており、土留パネル１０の上面及び下面を形成する。すなわち、土留パネル１０が地中に設置された状態において、スキンプレート１１の上端に設けられた主桁１２は、土留パネル１０の天井壁を形成し、スキンプレート１１の下端に設けられた主桁１２は、土留パネル１０の底壁を形成する。

継手板１３は、板状に形成されている。複数の土留パネル１０のそれぞれは、複数の土留パネル１０のそれぞれを周方向ＣＤに接続するために用いられる継手板１３を有している。継手板１３は、孔軸方向ＡＤ且つ径方向ＲＤに延びるように形成されている。継手板１３は、土留パネル１０が地中に設置された状態において、上下方向に広がるように形成されている。継手板１３は、土留構造物１００の周方向ＣＤに見た場合に、四角形状に形成されている。

継手板１３は、土留パネル１０の周方向ＣＤの両端において、上下に配置された２つの主桁１２と、スキンプレート１１とによって形成された開口を覆うように配置されている。継手板１３は、スキンプレート１１の円弧方向の両端に設けられて土留パネル１０の左右の側面を形成する。

土留パネル１０の左右の側面を形成する継手板１３のうち、周方向ＣＤにおいて土留パネル１０のいずれか一方の端部に配置された継手板１３ａは、ガイドフィン１３０を有する。なお、土留パネル１０の構成は当該構成に限定されるものではなく、土留パネル１０の周方向ＣＤの両端に継手板１３ａを有してもよい。土留構造物１００の本体部１１０は、土留パネル１０のガイドフィン１３０を除いた部分によって形成されている。土留構造物１００のガイドフィン１３０は、土留パネル１０の継手板１３ａに設けられている。ガイドフィン１３０の構造については、後述する。

また、土留パネル１０は、上部の主桁１２と下部の主桁１２との間に配置され、製造時、運搬時、及び施工時における土留パネル１０の形状を保持する縦リブ１４を有している。縦リブ１４は、例えば鋼板等から成る図示したような板状部材、又は図示省略の鉄筋棒等から成る棒状部材で構成されている。縦リブ１４は、図示例の場合、周方向ＣＤに間隔を開けて４つ配置されている。なお、縦リブ１４の形状及び設置個数は、図示例に限定されず、例えば土留パネル１０の大きさ及び形状等を考慮して決定される。

主桁１２には、孔軸方向ＡＤに積み重ねた上下に隣り合う土留パネル１０同士を連結するための連結孔１２ｂが複数形成されている。連結孔１２ｂは、一例として縦リブ１４で仕切られた各間隔において、２つずつ形成されている。上下に隣り合う土留パネル１０は、主桁１２を突き合わせ、連結孔１２ｂに挿通したボルトの軸部をナットで締結することで連結される。なお、連結孔１２ｂの形成数は、図示例に限定されず、例えば土留パネル１０の大きさ及び形状等を考慮して決定される。

図３に示すように、継手板１３には、掘削孔の周方向ＣＤに配置した左右に隣り合う土留パネル１０を連結するための連結孔１３ｂが複数形成されている。左右に隣り合う土留パネル１０は、継手板１３を突き合わせ、連結孔１３ｂに挿通したボルトの軸部をナットで締結することで連結される。なお、図示した連結孔１３ｂの形成数は一例であって、これに限定されるものではなく、例えば土留パネル１０の大きさ及び形状等を考慮して決定される。

［ガイドフィン１３０］
図４は、実施の形態に係る土留構造物１００を模式的に示した平面図である。図４は、孔軸方向ＡＤに見た土留構造物１００の一例を示している。土留構造物１００は、図４に示すように、周方向ＣＤにおいて複数の土留パネル１０が配置されており、隣り合う土留パネル１０同士が互いに連結されている。図４に示す土留構造物１００は、周方向ＣＤにおいて４つの土留パネル１０を有しているが、周方向ＣＤにおける土留パネル１０の数は４つに限定されるものではなく、１つ又は４つ以外の複数であってもよい。

土留構造物１００において、本体部１１０は筒状に形成された部分である。そして、土留構造物１００において、ガイドフィン１３０は、筒状に形成された本体部１１０から外側に向かって突出した部分である。ガイドフィン１３０は、本体部１１０の外周壁１１０ａから径方向ＲＤに突出した部分である。本体部１１０は、本体部１１０の延びる方向に沿って複数段連続して接続された環状のセグメントリング１０１によって形成されている。

ガイドフィン１３０は、本体部１１０から突出しており、本体部１１０が周方向ＣＤに回転する場合に土砂等の地盤２００に対する抵抗となるため、本体部１１０が地中において周方向ＣＤに回転することを抑止する。すなわち、ガイドフィン１３０は、土留構造物１００の水平方向の回動を抑制する。また、ガイドフィン１３０は、本体部１１０が地中において周方向ＣＤに回転することを抑止することによって、土留構造物１００の垂直方向の回動も抑制する。

図５は、実施の形態に係る土留構造物１００のガイドフィン１３０を模式的に示した側面図である。図５は、図４の白抜き矢印の方向、すなわち、土留構造物１００を径方向ＲＤに見たガイドフィン１３０の一例を示している。ガイドフィン１３０は、孔軸方向ＡＤに延びるように柱状に形成されている。ガイドフィン１３０は、フィン本体部１３１と、フィン先端部１３２とを有する。

フィン本体部１３１は、ガイドフィン１３０において柱状に延びている部分である。図４及び図５に示すフィン本体部１３１は、孔軸方向ＡＤに延びる四角柱状に形成されている。ただし、フィン本体部１３１は、孔軸方向ＡＤに延びる柱状であればよく、他の形状に形成されてもよい。例えば、フィン本体部１３１は、孔軸方向ＡＤに対する垂直断面が三角形の三角柱状等、他の多角柱状に形成されてもよく、あるいは、孔軸方向ＡＤに対する垂直断面が半円形の半円柱状等に形成されてもよい。

フィン先端部１３２は、ガイドフィン１３０の下端部である。土留構造物１００を側面から見た場合に、孔軸方向ＡＤにおける土留構造物１００の刃口リング１２０が設けられていない側の端部から刃口リング１２０が設けられている側（図１参照）の端部に向かって、フィン先端部１３２は、先細り形状に形成されている。すなわち、土留構造物１００の径方向ＲＤにガイドフィン１３０を見た場合に、フィン先端部１３２は、土留構造物１００の上端部から下端部に向かってテーパー形状に形成されている。

フィン先端部１３２は、周方向ＣＤ且つ孔軸方向ＡＤに面する傾斜面１３３を有している。フィン先端部１３２は、２つの傾斜面１３３を有しており、周方向ＣＤにおいて一方の側に形成された傾斜面１３３と、他方の側に形成された傾斜面１３３とは、周方向ＣＤにおいて互いに反対方向を向いている。また、この両方の傾斜面１３３は、孔軸方向ＡＤにおいて、互いに刃口リング１２０の配置側に向いている。

ガイドフィン１３０は、２つの傾斜面１３３を有するフィン先端部１３２を有することによって、土留構造物１００の本体部１１０の側面から見た場合に、ガイドフィン１３０の下端部がテーパー形状に形成されている。換言すれば、土留構造物１００の本体部１１０は、円筒形状に形成されており、本体部１１０を径方向ＲＤから見た場合に、ガイドフィン１３０の下端部がテーパー形状に形成されている。そして、ガイドフィン１３０の下端部であるフィン先端部１３２は、本体部１１０の側面から見た場合に、２つの傾斜面１３３によって二等辺三角形状に形成されている。

図６は、実施の形態に係る土留構造物１００のガイドフィン１３０の他の例を模式的に示した側面図である。図５に示すガイドフィン１３０は、土留パネル１０を構成する１つの継手板１３ａによって形成されている。土留構造物１００のガイドフィン１３０は、１つの継手板１３ａによって形成されるものに限定されるものではなく、図６に示すように、２つの継手板１３ａによって形成されてもよい。すなわち、周方向ＣＤにおいて、互いに隣接する２つの土留パネル１０の連結される部分の２つの継手板１３ａによって土留構造物１００のガイドフィン１３０が形成されてもよい。

図７は、実施の形態に係る土留構造物１００のフィン先端部１３２の他の例を模式的に示した斜視図である。図５～図６に示すフィン先端部１３２は、周方向ＣＤにおいてテーパー形状に形成されている。すなわち、フィン先端部１３２は、径方向ＲＤに見た場合にテーパー形状に形成されている。フィン先端部１３２は、当該構成に加えて、更に、図７に示すように、径方向ＲＤにおいてテーパー形状に形成されてもよい。すなわち、フィン先端部１３２は、周方向ＣＤに見た場合にテーパー形状に形成されてもよい。

土留構造物１００を周方向ＣＤに見た場合に、孔軸方向ＡＤにおける土留構造物１００の刃口リング１２０が設けられていない側の端部から刃口リング１２０が設けられている側（図１参照）の端部に向かって、フィン先端部１３２は、先細り形状に形成されている。すなわち、土留構造物１００の周方向ＣＤにガイドフィン１３０を見た場合に、フィン先端部１３２は、土留構造物１００の上端部から下端部に向かってテーパー形状に形成されている。

フィン先端部１３２は、周方向ＣＤ且つ孔軸方向ＡＤに面する傾斜面１３３の他に、径方向ＲＤ且つ孔軸方向ＡＤに面する傾斜面１３３ａを有している。ガイドフィン１３０の下端部であるフィン先端部１３２が、傾斜面１３３の他に更に傾斜面１３３ａを有していることで、フィン先端部１３２は、本体部１１０の周方向ＣＤからガイドフィン１３０を見た場合にテーパー形状に形成されている。

図８は、実施の形態に係る土留構造物１００のフィン本体部１３１の他の例を模式的に示した斜視図である。図５～図６に示すフィン本体部１３１は、直方体状に形成されているが、フィン本体部１３１は、直方体状に形成されたものに限定されるものではない。フィン本体部１３１は、例えば、本体部１１０の側面から見た場合に、図８に示すように、テーパー形状に形成されてもよい。

土留構造物１００を側面から見た場合に、孔軸方向ＡＤにおける土留構造物１００の刃口リング１２０が設けられていない側の端部から刃口リング１２０が設けられている側（図１参照）の端部に向かって、フィン本体部１３１は、先細り形状に形成されている。すなわち、土留構造物１００の径方向ＲＤにガイドフィン１３０を見た場合に、フィン本体部１３１は、土留構造物１００の上端部から下端部に向かってテーパー形状に形成されている。

フィン本体部１３１は、周方向ＣＤ且つ孔軸方向ＡＤに面する傾斜面１３１ａを有している。フィン本体部１３１は、２つの傾斜面１３１ａを有しており、周方向ＣＤにおいて一方の側に形成された傾斜面１３１ａと、他方の側に形成された傾斜面１３１ａとは、周方向ＣＤにおいて互いに反対方向を向いている。また、この両方の傾斜面１３１ａは、孔軸方向ＡＤにおいて、互いに刃口リング１２０の配置側に向いている。

フィン本体部１３１の傾斜面１３１ａと、フィン先端部１３２の傾斜面１３３とは、面一状に形成されてもよく、互いに異なる角度で傾斜するように形成されてもよい。ガイドフィン１３０は、フィン本体部１３１の傾斜面１３１ａと、フィン先端部１３２の傾斜面１３３とを有することによって、本体部１１０の側面から見た場合に、ガイドフィン１３０の全体が下端部に向かって先細るテーパー形状に形成されてもよい。

［土留構造物１００の構築法の一例］
実施の形態に係る土留構造物１００の構築法において、先ず、地面に土留構造物１００を構築するための掘削孔が形成される。掘削孔が形成された後、掘削孔の壁面に沿って刃口リング１２０が据え付けられる。そして、刃口リング１２０の上部に土留パネル１０を環状に配置して、セグメントリング１０１が組み立てられると共に、組み立てられたセグメントリング１０１の上部に新たに土留パネル１０が環状に配置されて新たにセグメントリング１０１が組み立てられる。セグメントリング１０１の積み上げ段数は、掘削孔の大きさ及び形状等、施工状況に応じて決定される。

セグメントリング１０１は、掘削孔の壁面の周方向ＣＤに沿って土留パネル１０を順に配置し、左右に隣り合う土留パネル１０をボルト及びナットで連結して組み立てられる。セグメントリング１０１を構成する土留パネル１０の個数は、掘削孔の大きさ及び形状等に応じて決定される。

上下に隣り合う土留パネル１０と土留パネル１０とは、ボルト及びナットで連結される。なお、上下に隣り合うセグメントリング１０１の土留パネル１０は、千鳥配置となるように、周方向ＣＤの位置をずらして配置される。

土留構造物１００は、刃口リング１２０から地盤２００に対する沈設が行われる。土留構造物１００の沈設は、自重による重力のみならず、油圧ユニット（図示は省略）により下方へ加えられる力によって、土留構造物１００の地盤２００への圧入が行われる。土留構造物１００の地盤２００への圧入と並行して、土留構造物１００の内部は掘削機（図示は省略）のバケットによって掘削される。そして、地盤２００を掘削しつつ、土留パネル１０を組み立ててセグメントリング１０１を構築し、セグメントリング１０１が沈設されると、次のセグメントリング１０１が上から重ねられ連結され、再び圧入及び掘削が行われ、所定の深度まで掘り進められる。

土留構造物１００の圧入する際、土留構造物１００が、周方向ＣＤに回動しようとしても、ガイドフィン１３０が周辺の地盤２００と接することによって、土留構造物１００の周方向ＣＤの回動を抑止する。また、土留構造物１００が、周方向ＣＤに回動しようとしてずれが発生しようとすると、ガイドフィン１３０が周辺の地盤２００と接することによって抵抗が大きくなり、そのようなずれが抑止される。これにより、土留構造物１００の沈設は地盤２００に対して真っ直ぐに行われやすくなる。

図９は、比較例に係る土留構造物の圧入時における、フィン先端部１３２を有していないガイドフィン１３０Ｌと地盤２００との関係を表す概念図である。図１０は、実施の形態に係る土留構造物１００の圧入時における、ガイドフィン１３０と地盤２００との関係を表す概念図である。図９及び図１０を用いて、地盤２００にガイドフィン１３０を貫入させた場合のガイドフィン１３０と地盤２００との関係を説明する。

図９及び図１０の（ａ）は、地盤２００に貫入する前のガイドフィン１３０Ｌ及びガイドフィン１３０を表している。図９及び図１０の（ｂ）は、地盤２００に貫入した状態のガイドフィン１３０Ｌ及びガイドフィン１３０を表している。図９及び図１０の（ｃ）は、（ｂ）よりも深く地盤２００に貫入した状態のガイドフィン１３０Ｌ及びガイドフィン１３０を表している。

強度を低下させ緩んでいる土質においては、図９に示すガイドフィン１３０Ｌのように、底面形状を平面としたガイドフィン１３０Ｌが使用されている。しかし、近年、土留構造物を大深度に用いる場合、あるいは、土留構造物を最大Ｎ値が５０よりも大きい硬質地盤等に用いる場合が増加しており、このような場合にガイドフィン１３０Ｌの貫入抵抗が無視できない状況になっている。

図９に示す底面形状が平面状に形成されたガイドフィン１３０Ｌの場合、地盤２００には、図９の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ガイドフィン１３０Ｌの底面によってガイドフィン１３０Ｌの貫入方向に地盤２００を圧縮する圧縮力ＣＳが加えられる。そのため、地盤２００は、ガイドフィン１３０Ｌの底面によって圧縮破壊される。土留構造物１００のガイドフィン１３０の底面がテーパー形状の設けられていない平面である場合、ガイドフィン１３０は、土留構造物１００の沈下時に地盤２００の抵抗を鉛直に受け、沈下の抵抗となる。

図１０に示すフィン先端部１３２を有するガイドフィン１３０の場合、地盤２００には、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、フィン先端部１３２の傾斜面１３３によりガイドフィン１３０の貫入方向に対して垂直な方向に地盤２００を圧縮する引張力ＴＳが加えられる。そのため、地盤２００は、ガイドフィン１３０のフィン先端部１３２によって引張破壊される。

土の性質は、引張破壊による引張抵抗よりも圧縮破壊による圧縮抵抗の方が大きい。例えば、圧縮破壊×０．１の大きさが引張破壊の大きさと考えられる。すなわち、土の特性は、引張強度よりも圧縮強度が大きい。

フィン先端部１３２を有するガイドフィン１３０は、ガイドフィン１３０を地盤２００に貫入する時の抵抗となる先端の圧縮破壊を引張破壊に変換することによって、地盤２００から受ける抵抗力を圧縮抵抗の１０％程度の抵抗力に抑制できる。そのため、フィン先端部１３２を有するガイドフィン１３０は、ガイドフィンを地盤２００に貫入する時の抵抗となる先端の圧縮破壊を引張破壊に変換することによって、フィン先端部１３２を有さないガイドフィン１３０Ｌと比較して抵抗を減らすことができる。

また、フィン先端部１３２を有するガイドフィン１３０を複数備えた土留構造物１００は、フィン先端部１３２を有さないガイドフィン１３０Ｌを複数備えた土留構造物と比較して地盤２００からの抵抗を大きく抑制することができる。フィン先端部１３２を有するガイドフィン１３０を複数備えた土留構造物１００は、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができる。

なお、地盤２００の破壊後に作用する、図９に示すガイドフィン１３０Ｌの側面に働く抵抗力となる粘着力ＡＳと、図１０のガイドフィン１３０のフィン本体部１３１の側面に働く抵抗力となる粘着力ＡＳとは略同様の大きさと考えられる。

図１１は、実施の形態に係る土留構造物１００のガイドフィン１３０と、刃口リング１２０との関係を示す概念図である。なお、図１１は、ガイドフィン１３０と、フリクションカット部１２１との関係を説明するために、孔軸方向ＡＤにおいて本体部１１０の構造を一部省略して図示している。図１１に示すように、刃口リング１２０には、刃口リング１２０の外周面１２０ｂから外側へ突出したフリクションカット部１２１が設けられている。フリクションカット部１２１は、刃口リング１２０の沈下により本体部１１０の外周面と周辺の地盤２００との間に間隙を形成し、本体部１１０の周面摩擦を低減させるために用いられる。

ガイドフィン１３０は、図１１に示すように、ガイドフィン１３０の高さＧＨが、フリクションカット部１２１の高さＦＨに、突出高さＰＨを追加した高さとなるように形成されている。突出高さＰＨは、例えば、５ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下等の寸法である。すなわち、ガイドフィン１３０は、本体部１１０の径方向ＲＤにおいて、フリクションカット部１２１の最下端位置における突出方向の先端位置から５ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下の長さ外側に突出するように形成されている。なお、突出高さＰＨの寸法、すなわち、本体部１１０の径方向ＲＤにおいて、フリクションカット部１２１の突出方向の先端位置から突出するガイドフィン１３０の突出量は、５ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下の長さに限定されるものではない。これらの寸法及び突出量は、例えば土留構造物１００の大きさ及び形状等、あるいは、地盤２００の状態等を考慮して決定される。

ガイドフィン１３０の高さＧＨは、孔軸方向ＡＤに対する垂直な方向において、本体部１１０の中心部Ｃと、ガイドフィン１３０の突出方向の先端部１３０ａとの間の距離である。また、フリクションカット部１２１の高さＦＨは、孔軸方向ＡＤに対する垂直な方向において、本体部１１０の中心部Ｃと、フリクションカット部１２１の最下端位置における突出方向の先端部１２１ａとの間の距離である。突出高さＰＨは、孔軸方向ＡＤに対する垂直な方向において、ガイドフィン１３０の先端部１３０ａの位置と、フリクションカット部１２１の先端部１２１ａとの間の距離である。

図１２は、実施の形態に係る土留構造物１００のフリクションカット部１２１の他の例を示す概念図である。フリクションカット部１２１は、孔軸方向ＡＤに沿った断面において、図１１に示すような長方形に形成された形状に限定されるものではない。フリクションカット部１２１は、孔軸方向ＡＤに沿った断面において、例えば図１２（Ａ）に示すように４辺の長さが異なる四角形状に形成されてもよく、あるいは、四角形以外の他の多角形の形状に形成されてもよい。あるいは、フリクションカット部１２１は、図１２（Ｂ）に示すように、径方向ＲＤにおいて、複数段を有するような階段状に形成されてもよい。図１２に示すような形状のフリクションカット部１２１であっても、フリクションカット部１２１の先端部１２１ａは、本体部１１０の径方向ＲＤにおいて、フリクションカット部１２１の最下端位置における突出方向の先端位置である。

なお、孔軸方向ＡＤに対する垂直な方向において、刃口リング１２０の外周面１２０ｂと、フリクションカット部１２１の突出方向の先端部１２１ａとの間の距離をカット幅ＣＨと定義する。この場合に、孔軸方向ＡＤに対する垂直な方向において、ガイドフィン１３０の突出方向の先端部１３０ａの位置が、カット幅ＣＨに突出高さＰＨを足した位置に存在するような大きさにガイドフィン１３０が形成されてもよい。カット幅ＣＨを形成する領域は、土留構造物１００の圧入時において、フリクションカット部１２１によって土砂等が取り除かれた領域であり、刃口リング１２０あるいは本体部１１０と地盤２００との間に隙間が形成される部分である。

［土留構造物１００の作用効果］
土留構造物１００は、本体部１１０の外周側から突出しており、本体部１１０が周方向ＣＤに回転することを抑止するガイドフィン１３０を有し、ガイドフィン１３０は、本体部１１０の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されている。当該構成を有するガイドフィン１３０は、ガイドフィン１３０を地盤２００に貫入する時の抵抗となる先端の圧縮破壊を引張破壊に変換することによって、当該構成の下端部を有さないガイドフィンと比較して抵抗を減らすことができる。そのため、当該構成の下端部を有するガイドフィン１３０を備えた土留構造物１００は、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができ、土留構造物１００の周方向ＣＤへの回動を抑制しつつ、地盤２００との抵抗が緩和される。

また、ガイドフィン１３０は、本体部１１０の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されている。すなわち、ガイドフィン１３０は、周方向ＣＤに面する傾斜面１３３を有している。例えば、ガイドフィンの下端部が径方向の傾斜面を有すると地盤によっては本体部の中心側に向かって本体部に過度の圧力がかかる場合あり、また、地盤２００の圧縮破壊が生じる場合がある。しかし、土留構造物１００は、ガイドフィン１３０の下端部に周方向ＣＤの傾斜面１３３を有することで本体部１１０の中心に向かう圧力を抑制でき、また、地盤２００の圧縮破壊を引張破壊に変換できるため地盤２００との抵抗が緩和される。

また、本体部１１０は、円筒形状に形成されており、ガイドフィン１３０は、本体部１１０を径方向ＲＤから見た場合に、下端部がテーパー形状に形成されている。本体部１１０の孔軸方向ＡＤに対する垂直断面の形状が、長円形状、小判形状、あるいは、四角形状である本体部１１０と比較して、円筒形状の本体部１１０は周方向ＣＤに回転しやすい。しかし、土留構造物１００は、本体部１１０を径方向ＲＤから見た場合に、下端部がテーパー形状に形成されたガイドフィン１３０を有している。そのため、当該構成の下端部を有するガイドフィン１３０を備えた土留構造物１００は、本体部１１０が円筒形状であっても、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができる。

また、ガイドフィン１３０の下端部は、本体部１１０の側面から見た場合に二等辺三角形状に形成されている。すなわち、ガイドフィン１３０は、周方向ＣＤに面する傾斜面１３３を有している。土留構造物１００は、ガイドフィン１３０の下端部に周方向ＣＤに面する傾斜面１３３を有することで地盤２００の圧縮破壊を引張破壊に変換できるため地盤２００との抵抗が緩和される。そのため、当該構成の下端部を有するガイドフィン１３０を備えた土留構造物１００は、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができ、土留構造物１００の周方向ＣＤへの回動を抑制しつつ、地盤２００との抵抗が緩和される。

また、ガイドフィン１３０の下端部であるフィン先端部１３２は、更に本体部１１０の周方向ＣＤからガイドフィン１３０を見た場合にテーパー形状に形成されてもよい。すなわち、ガイドフィン１３０は、更に径方向ＲＤに面する傾斜面１３３ａを有している。土留構造物１００は、ガイドフィン１３０の下端部に径方向ＲＤに面する傾斜面１３３ａを更に有することで径方向ＲＤにおいても地盤２００の圧縮破壊を引張破壊に変換できるため地盤２００との抵抗が更に緩和される。そのため、当該構成の下端部を有するガイドフィン１３０を備えた土留構造物１００は、更に、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができる。

また、ガイドフィン１３０は、本体部１１０の側面から見た場合に全体がテーパー形状に形成されてもよい。当該構成を有するガイドフィン１３０は、ガイドフィン１３０を地盤２００に貫入する時の抵抗となる先端の圧縮破壊をガイドフィン１３０の全体で引張破壊に変換することによって、当該構成を有さないガイドフィンと比較して抵抗を減らすことができる。そのため、当該構成を有するガイドフィン１３０を備えた土留構造物１００は、回り止め効果と圧入抵抗の低減効果とを両立させることができ、土留構造物１００の周方向ＣＤへの回動を抑制しつつ、地盤２００との抵抗が緩和される。

ガイドフィン１３０は、土留パネル１０の継手板１３に設けられている。そのため、ガイドフィン１３０は、セグメントリング１０１の一部を構成しており、セグメントリング１０１の作成後にガイドフィン１３０を取り付ける場合と比較して、ガイドフィン１３０の強度を確保することができる。また、土留パネル１０の作成時にガイドフィン１３０を設けることができ、セグメントリング１０１の作成後にガイドフィン１３０を設ける場合と比較して、製造工程を簡素化できる。

また、土留構造物１００を地中に圧入した場合に、フリクションカット部１２１の上方は、フリクションカット部１２１によって土砂等が取り除かれた領域であり、刃口リング１２０あるいは本体部１１０と地盤２００との隙間が形成されている部分である。そのため、刃口リング１２０がフリクションカット部１２１を有する場合、ガイドフィン１３０が地盤２００に対する回り止めとしての役割を果たすためには、フリクションカット部１２１によって隙間よりも外側に突出していなければならない。

ガイドフィン１３０は、本体部１１０の径方向ＲＤにおいてフリクションカット部１２１の突出方向の先端位置から外側に突出するように形成されているため、ガイドフィン１３０が地盤２００に対する回り止めとしての役割を果たすことができる。また、ガイドフィン１３０がフリクションカット部１２１よりも外側に突出しすぎる場合には、ガイドフィン１３０が地盤２００に対する抵抗となり、土留構造物１００を地盤２００に圧入しにくくなる。ガイドフィン１３０は、本体部１１０の径方向ＲＤにおいてフリクションカット部１２１の最下端位置における突出方向の先端位置から５ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下の長さ外側に突出するように形成されている。そのため、ガイドフィン１３０は、土留構造物１００の回り止めとしての役割を果たしつつ、地盤２００に対する抵抗を抑えることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ 土留パネル、１１ スキンプレート、１２ 主桁、１２ｂ 連結孔、１３ 継手板、１３ａ 継手板、１３ｂ 連結孔、１４ 縦リブ、１００ 土留構造物、１０１ セグメントリング、１１０ 本体部、１１０ａ 外周壁、１２０ 刃口リング、１２０ａ 刃口、１２０ｂ 外周面、１２１ フリクションカット部、１２１ａ 先端部、１３０ ガイドフィン、１３０Ｌ ガイドフィン、１３０ａ 先端部、１３１ フィン本体部、１３１ａ 傾斜面、１３２ フィン先端部、１３３ 傾斜面、１３３ａ 傾斜面、２００ 地盤、ＡＤ 孔軸方向、ＡＳ 粘着力、Ｃ 中心部、ＣＤ 周方向、ＣＨ カット幅、ＣＳ 圧縮力、ＦＨ 高さ、ＧＨ 高さ、ＰＨ 突出高さ、ＲＤ 径方向、ＴＳ 引張力。

Claims (7)

1. 圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる土留構造物であって、
   筒状に形成された本体部と、
   前記本体部の一方の端部に設けられた刃口リングと、
   前記本体部の外周側から突出しており、前記本体部が周方向に回転することを抑止するガイドフィンと、
   を有し、
   前記ガイドフィンは、
   前記本体部の側面から見た場合に下端部がテーパー形状に形成されている土留構造物。
2. 前記本体部は、
   円筒形状に形成されており、
   前記ガイドフィンは、
   前記本体部を径方向から見た場合に、前記下端部がテーパー形状に形成されている請求項１に記載の土留構造物。
3. 前記下端部は、
   前記本体部の側面から見た場合に二等辺三角形状に形成されている請求項１又は２に記載の土留構造物。
4. 前記下端部は、
   更に前記本体部の周方向から前記ガイドフィンを見た場合にテーパー形状に形成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の土留構造物。
5. 前記ガイドフィンは、
   前記本体部の側面から見た場合に全体がテーパー形状に形成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の土留構造物。
6. 前記本体部は、
   前記本体部の延びる方向に沿って複数段連続して接続された環状のセグメントリングによって形成されており、
   前記セグメントリングは、
   複数の土留パネルを環状に配置して形成されており、
   前記複数の土留パネルのそれぞれは、
   前記複数の土留パネルのそれぞれを周方向に接続するために用いられる継手板を有しており、
   前記ガイドフィンは、前記継手板に設けられている請求項１～５のいずれか１項に記載の土留構造物。
7. 前記刃口リングは、
   前記刃口リングの外周面から外側へ突出しており、前記刃口リングの沈下により前記本体部の外周面と周辺の地盤との間に間隙を形成し、前記本体部の周面摩擦を低減させるために用いられるフリクションカット部を有し、
   前記ガイドフィンは、
   前記本体部の径方向において前記フリクションカット部の最下端位置における突出方向の先端位置から５ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下の長さ外側に突出するように形成されている請求項１～６のいずれか１項に記載の土留構造物。

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