JP3051321B2 - 二重矢板構造物 - Google Patents

二重矢板構造物

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JP3051321B2 JP7141477A JP14147795A JP3051321B2 JP 3051321 B2 JP3051321 B2 JP 3051321B2 JP 7141477 A JP7141477 A JP 7141477A JP 14147795 A JP14147795 A JP 14147795A JP 3051321 B2 JP3051321 B2 JP 3051321B2
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潤一 島田
洋 米沢
太作 水谷
博昭 芥川
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運輸省港湾技術研究所長
川崎製鉄株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、河川や港湾、海域にお
いて水中あるいは水底にトンネル、橋脚等の構築物を設
置する際、仮締切等の目的で設ける二重矢板構造物に関
する。
【0002】
【従来の技術】二重矢板構造物は、鋼矢板や鋼管矢板を
2列に打設して二重壁を形成し、頂部をタイロッドで連
結した上、二重壁の内側に中詰砂を投入して一体の挙動
を示す壁体としたもので、構造物自体の占有面積が小さ
く、施工が容易で止水性能にすぐれるなどの長所があ
る。
【0003】図12は、海域での地中構造物を構築するた
め、構造物設置予定位置の外周部に二重矢板構造物を構
築し、その内側を排水した後、海底面を開削している例
を示す斜視断面図で、1は水側の矢板壁、2は掘削側の
矢板壁、4はタイロッド、5は切梁支保工、6は中詰
砂、7は地盤、71は海底面、72は掘削地盤面、8は海
水、Cは地中構造物である。
【0004】この場合、土圧、水圧等の外力に対し、矢
板壁1、2自身の曲げ耐力と、中詰砂6の剪断抵抗が抵
抗力となるが、壁体の剛性が小さいため、掘削面が深い
場合はこの図のように掘削側矢板壁の掘削側に、複数段
の切梁支保工5を設けて外力に対抗する必要がある。本
出願人は、さきに特願平5-211054号を以て「二重壁とそ
の構築方法」を出願し、水側、掘削側の各矢板壁の内側
に直角方向の隔壁を設けてこれらを連結することによっ
て二重壁体の剛性を向上させ、切梁支保工を省略する二
重壁体構造物を提案した。図13によりこれを説明する。
【0005】図13は、この二重壁体構造物の平面図で、
隔壁3は二重壁体を構成する矢板壁1、2と同様に、鋼
管矢板を直線上に連続して打設した構成となっている。
この隔壁3の設置により二重壁体の剛性は向上するが、
隔壁3が鋼管矢板で構成されているため鋼材重量が大幅
に増加するばかりでなく、鋼管矢板1本毎に継手部を有
し、継手部内には通常コンクリート、モルタル等が充填
される構造であるため、工事終了時の二重壁体の撤去に
際して解体作業が困難であるという問題点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、簡易な構成で継手数や鋼材重量を削減し、
設置、解体ともに容易な隔壁構造を有する二重矢板構造
物を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼矢板あるい
は鋼管矢板を距離を隔てて2列に打設した矢板壁よりな
る二重壁体の内側に、矢板壁と直角方向の隔壁を設けて
前記の矢板壁を連結してなる二重矢板構造物であって、
前記隔壁は、鋼材を平面状に並べて組み立て、端部に継
手部を設けてなるパネルにより構成され、矢板壁の根入
れ部分よりも上の矢板壁の天端から掘削地盤面までの高
さの範囲に設けられるものであることを特徴とする二重
矢板構造物である。
【0008】あるいは、本発明は、隔壁に直接連結され
る矢板壁の鋼矢板あるいは鋼管矢板と、これに隣接する
鋼矢板あるいは鋼管矢板とを、矢板壁と平行な第1の連
結材および継手部により相互に連結するとともに、この
第1の連結材の先端部分と隔壁の端部よりやや内側部分
とを第2の連結材により連結した二重矢板構造物であ
り、望ましくは、パネルが、複数枚のH形鋼を平面状に
並べて組み立てるなど、平面状の鋼材の表面に平面と直
角方向のリブを形成して端部に継手部を設けたものであ
り、また、パネル端部に設けられる継手部がL─T形継
手であり、このうちT形継手はH形鋼の端部そのもので
ある前記の二重矢板構造物である。
【0009】
【作 用】本発明によれば、隔壁を、たとえばH形鋼を
平面状に並べて組み立て、端部に継手部を設けてなるパ
ネルにより構成した。二重矢板構造物に水圧および土圧
が作用した場合、隔壁に対しては引張り、圧縮力、継手
部にはこれらの他さらに剪断力が作用する。
【0010】たとえば、前記の特願平5-211054号におけ
るように隔壁を矢板壁で構成したもの、あるいは鋼板ま
たは平面状の直線形鋼矢板で構成したものと比較する
と、本発明のパネルによる隔壁は鋼材重量において矢板
壁よりもいちじるしく経済的であり、座屈を含めた引張
り、圧縮強度において鋼板または平面状の直線形鋼矢板
に比べてすぐれている。また、1枚のパネル幅をたとえ
ば 2,770mm程度に大きくとることができるので、継手数
が減少し、引張り力、圧縮力ならびに剪断力によるずれ
のいずれに対しても有利である。さらに打設時において
もH形鋼のフランジが中間に存在するため座屈やねじれ
の発生がなく、施工性がよい。
【0011】H形鋼に代えてT形鋼を使用してもよい。
これらはフランジを有するためリブ効果があり、座屈に
有利である。これらに代えて鋼板を使用する場合は、座
屈を考慮し、必要に応じ平面と直角方向のリブを設ける
とよい。
【0012】
【実施例】
実施例1 本発明の第1の実施例を図面により説明する。図1は隔
壁部分を示す二重矢板構造物の平面図、図2は図1のA
A矢視による側面図、図3はパネルの正面図、図4はパ
ネルの平面図、図5は図1のB部、すなわちパネル継手
部付近の拡大平面図で、1は水側の矢板壁、11はそれを
構成する鋼管矢板、2は掘削側の矢板壁、21はそれを構
成する鋼管矢板、3は隔壁、30はそれを構成するパネ
ル、7は地盤、8は海水である。
【0013】図1、図2に示すように、この二重矢板構
造物は、直径 1,800mmの鋼管矢板を使用し、水側の矢板
壁1と、中心線で13,500mm隔てた後方の矢板壁2を設
け、矢板壁1、2を隔壁3で連結して構成されている。
隔壁3は、H形鋼を並べて溶接したパネル30を上下2段
合計10枚、矢板壁1、2に直角方向に、バイブロハンマ
で打ち込んで構築する。下段パネルと上段パネルは、施
工段階で添接板35によりボルト結合で連結する。なお、
地層等によりバイブロハンマによる施工が困難な場合
は、3軸オーガ等で溝掘りした部分にソイルセメント液
を充填し、パネルを挿入する。
【0014】パネル30には、H形鋼を3枚並べて溶接組
み立てした標準パネル30a と、H形鋼を2枚並べた変形
パネル30b とがあり、予め工場で製作される。標準パネ
ル30a の正面図を図3に、平面図を図4に示す。H形鋼
31はウエブ高さ(フランジ外法) 890mm、フランジ幅 2
99mm、ウエブ厚15mmのもので、これをフランジ外側同士
溶接して3枚幅とし、中央の1枚のさらに中央部分は軽
量化のため省略して開口部32としている。パネルの1端
には、継手部33が取り付けられる。継手部33は、鋼管矢
板の継手として一般的に使用されているもののうち、通
常L−T形と呼ばれているもの、あるいはP−T形と呼
ばれているものに寸法などの多少の工夫を加えると、継
手の一方のT字部材としてH形鋼端部フランジがそのま
ま使用できるので好適である。図5はL−T形を示す。
L−T形継手の一方はT字状断面部材で、他方は、これ
を囲むように2枚のL字形部材を対向して設けたもので
ある。結合状態では、図5のようにH形鋼のフランジ間
に 100mmの隙間cを設けるので、パネル1枚の有効幅は
たとえば 2,770mmとなり、鋼管矢板の場合と比較しても
継手数は約2/3に削減され、設置、解体ともに所要工
数が削減される。変形パネル30b は上記と同じH形鋼2
枚を並べてフランジ外側同士を溶接接合し、端部に継手
部を設けたもので、寸法の調整用に使用される。
【0015】打設後、継手部33内の空間にはモルタルま
たはコンクリート(以下モルタル等という)34を充填し
て固定する。二重矢板構造物に水圧および土圧が作用し
た場合、隔壁に対しては引張力、圧縮力ならびに剪断力
が作用する。H形鋼部分については引張力、圧縮力、剪
断力ともに全く問題はない。継手部分については、引張
力、圧縮力ともに継手部材とモルタル等を介して力が伝
達されるから、モルタル等が完全に充填されていること
が必要である。剪断力に対しては継手部の深さ方向のず
れとして現れるので、たとえば継手部を構成するH形鋼
としてフランジにずれ止めの突起を設けた突起付きH形
鋼を使用したり、継手部内側に突起を設けたりすると有
利である。
【0016】なお、本発明のパネル30は、H形鋼以外の
材料でも製作することができる。図6にその例を示す。
(a)は図4のH形鋼31に代えて、T形鋼36を使用した
もの、また、(b)は図4におけるH形鋼31の3枚分に
相当する面積の鋼板37に、必要に応じてリブ材38を溶接
したものである。本発明の隔壁により連結された二重矢
板構造物は、十分な耐力を有するので、原則として中詰
土の投入は必要ない。したがって設置、解体ともに施工
がきわめて容易である。
【0017】実施例2 本発明の第2の実施例を図7により説明する。図7は隔
壁部分を示す二重矢板構造物の平面図で、図1と共通す
るものは同一符号を使用しているが、鋼管矢板11、21
は、隔壁3と直接連結される隔壁3の正面に位置するも
のを11a 、21a 、これに隣接するものを11b 、21b とし
て区分した。39a は第1の連結材、39b は第2の連結材
である。
【0018】実施例1において説明した図1に示したよ
うな二重矢板構造物は、掘削深度が大きい場合、各鋼管
矢板毎の変形を均等化するため腹起こし材が必要とな
り、施工に当たっては掘削と腹起こし材の取り付けを交
互に行わなければならず、水中作業の効率が低下するお
それがある。この第2の実施例はこのような場合に対処
しようとするものである。
【0019】図7の左側部分、すなわち矢板壁1と隔壁
3との関係でこれを説明する。まず隔壁3と直接連結さ
れる隔壁3の正面に位置する鋼管矢板11a と、これに隣
接する鋼管矢板11b とを、矢板壁1と平行な第1の連結
材39a および継手部33により相互に連結する。つぎに、
この第1の連結材39a の先端部分と、隔壁3の端部より
もやや内側部分とを第2の連結材39b で連結する。これ
により隔壁3と直接連結されていない鋼管矢板11b を、
第1の連結材39a および第2の連結材39b を経由して隔
壁3と連結させるから、隣接する鋼管矢板11b も隔壁3
からの引張り力、圧縮力を分担し、壁体の剛性が向上
し、各鋼管矢板11a 、11b の挙動を均一化させることが
できる。右側の矢板壁2についても全く同様である。
【0020】これにより腹起こし材を設ける必要がなく
なり、隔壁3を設置すれば一気に掘削作業を行うことが
できる。連結材39a 、39b としては鋼板、形鋼等が好ま
しく、隔壁3の両端に配置されるパネルに対して、工場
製作時点で取り付けておくことが望ましい。 実施例3 本発明の第3の実施例を図8、9により説明する。図8
は隔壁としてトラス骨組みを使用した二重矢板構造物の
平面図、図9は斜視断面図で、他の図と共通するものに
ついては同一符号を使用している。40はトラス骨組みで
ある。鋼管矢板11、21は、トラス骨組み40と直接連結さ
れる隔壁3の正面に位置するものを11a、21a 、これに
隣接するものを11b 、21b として区分した。39a は第1
の連結材、39b は第2の連結材である。
【0021】実施例2と同様、本実施例でも腹起こし材
を設ける必要がなく、隔壁3を設置すれば一気に掘削作
業を行うことができる。連結材39a 、39b としては鋼
板、形鋼等が好ましく、隔壁3の両端に配置されるパネ
ルに対して、工場製作時点で取り付けておくことが望ま
しい。図10は、本発明に係わる二重矢板構造物の変位を
シミュレートした結果を示すグラフで、(a)はこの実
施例で説明した隔壁で連結した二重矢板構造物、(b)
は従来のタイロッドで連結し、中詰土を投入した二重矢
板構造物の場合を示す。鋼管矢板は直径 1,800mm、肉厚
19.0mm、全長30.0mで、荷重は矢板の天端から掘削地盤
面までの範囲で壁体に水平方向に作用する土圧および水
圧である。最大変位において従来構造のものは20.1cmで
あるのに対して本発明のものは 3.3cmに軽減している。
【0022】図11は同様に本発明(a)および従来構造
(b)における曲げモーメントを示し、最大曲げモーメ
ントは従来のもので711.4 tf・m/m に対し本発明は223.
0 tf・m/m となり、図中にかっこを付して示したよう
に、最大曲げモーメントの位置における部材応力値も、
3106kg/cm2から 974kg/cm2に低減している。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、工場製作による大型パ
ネルやトラス骨組みを使用して隔壁を構成し、中詰土も
不要であり、継手数や鋼材重量も大幅に節減され、設
置、解体ともに施工が容易かつ効率的であることにより
仮締切工事がきわめて経済的になるという、すぐれた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の二重矢板構造物を示す
平面図である。
【図2】図1のAA矢視による側面図である。
【図3】本発明の実施例におけるパネルを示す正面図で
ある。
【図4】本発明の実施例におけるパネルを示す平面図で
ある。
【図5】図1のB部を示す拡大平面図である。
【図6】本発明のパネルの変形実施例を示す平面図であ
る。
【図7】本発明の第2の実施例の二重矢板構造物を示す
平面図である。
【図8】本発明の第3の実施例の二重矢板構造物を示す
平面図である。
【図9】本発明の第3の実施例の二重矢板構造物を示す
斜視断面図である。
【図10】本発明の実施例および従来技術の二重矢板構造
物における変位を示すグラフである。
【図11】本発明の実施例および従来技術の二重矢板構造
物における曲げモーメントを示すグラフである。
【図12】従来の技術の二重矢板構造物を示す斜視断面図
である。
【図13】他の従来の技術の二重矢板構造物を示す平面図
である。
【符号の説明】
1、2 矢板壁 3 隔壁 4 タイロッド 5 切梁支保工 6 中詰砂 7 地盤 8 海水 11、21 鋼管矢板 30 パネル 31 H形鋼 32 開口部 33 継手部 34 モルタル等 35 添接板 36 T形鋼 37 鋼板 38 リブ材 39 連結材 40 トラス骨組み 71 海底面 72 掘削地盤面 C 地中構造物
フロントページの続き (72)発明者 島田 潤一 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 米沢 洋 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 水谷 太作 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 芥川 博昭 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−178621(JP,A) 特開 平7−42148(JP,A) 特開 平2−213508(JP,A) 実開 平2−37928(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 5/02 - 5/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼矢板あるいは鋼管矢板を距離を隔てて
    2列に打設した矢板壁(1、2)よりなる二重壁体の内
    側に、矢板壁(1、2)と直角方向の隔壁(3)を設け
    て前記の矢板壁(1、2)を連結してなる二重矢板構造
    物であって、前記隔壁(3)は、鋼材を平面状に並べて
    組み立て、端部に継手部(33)を設けてなるパネル(3
    0)により構成され、矢板壁(1、2)の根入れ部分よ
    りも上の矢板壁(1、2)の天端から掘削地盤面までの
    高さの範囲に設けられるものであることを特徴とする二
    重矢板構造物。
  2. 【請求項2】 隔壁(3)に直接連結される矢板壁
    (1、2)の鋼矢板あるいは鋼管矢板(11a 、21a)と、
    これに隣接する鋼矢板あるいは鋼管矢板(11b 、21b)と
    を、矢板壁(1、2)と平行な第1の連結材(39a)およ
    び継手部(33)により相互に連結するとともに、この第
    1の連結材(39a)の先端部分と隔壁(3)の端部よりや
    や内側部分とを第2の連結材(39b)により連結した請求
    項1に記載の二重矢板構造物。
  3. 【請求項3】 パネルが、平面状の鋼材の表面に平面と
    直角方向のリブを形成し、端部に継手部(33)を設けた
    ものである請求項1または2に記載の二重矢板構造物。
  4. 【請求項4】 パネルが、複数枚のH形鋼(31)を平面
    状に並べて組み立て、端部に継手部(33)を設けたもの
    である請求項3に記載の二重矢板構造物。
  5. 【請求項5】 パネル端部に設けられる継手部(33)が
    L−T形継手であり、このうちT形継手はH形鋼(31)
    の端部そのものである請求項4に記載の二重矢板構造
    物。
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