JP3574003B2 - 鋼管矢板及び鋼管矢板の連結構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手構造に特徴を有する鋼管矢板及び鋼管矢板同士の連結構造に係るもので、特に大規模な鋼管矢板基礎に有効な鋼管矢板及び鋼管矢板の連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、鋼管矢板基礎は、橋梁基礎のひとつとして欠くことの出来ないものとなっている。この鋼管矢板基礎は、例えば図１５に示すように、隣接する鋼管矢板５０の継手部材同士を互いに嵌合連結しながら、複数本の鋼管矢板５０を、円形、小判形、矩形などの閉鎖形状になるように地盤中に打設し、その閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリート５１を施工して構築される。
【０００３】
従来、鋼管矢板基礎の継手部材としては、図１６に示すように、Ｐ−Ｐ型が一般的に使用されている。このＰ−Ｐ型継手部材は、鋼管矢板本管５２より小径の円形鋼管５３に、管軸方向に沿ってスリット５３ａを設けたものであって、鋼管矢板本管５２の外面に取り付けられる。
そして、施工にあたっては、隣合う鋼管矢板５０について、スリット５３ａを介して互いの円形鋼管５３を嵌合させながら地盤中に打設した後、その円形鋼管５３内の土砂を掘削、排土し、当該円形鋼管５３内面の洗浄を行った後に、その空間内にモルタル５４を充填して鋼管矢板５０同士を連結するものである。
【０００４】
一般に、Ｐ−Ｐ型継手部材に用いる円形鋼管５３には、外径が165.2mm 、板厚が11mm（もしくは9mm ）で、内外面に突起などの凹凸がないものが使用されている。一方、充填するモルタル５４には、圧縮強度 200kgf/cm2 程度のものが使用されている。
ここで、鋼管矢板基礎に水平方向の外力が作用した場合、継手部に上下方向のせん断力が作用する。このせん断力が継手部のせん断耐力より大きくなると、継手部のずれ変形が急増し、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性の低下の度合いも大きくなる。
【０００５】
基礎全体の曲げ剛性を増加させるための方策としては、継手部のせん断耐力を向上したり、鋼管矢板５０の本数を増やすことなどが考えられる。しかし、大きな外力が作用するような大規模橋梁基礎において基礎全体の曲げ剛性を増加させる場合に、鋼管矢板５０の本数を増やす方法を採用すると、基礎の規模が過大になるため、不経済な基礎となる。そのため、基礎の規模が過大にならない範囲で、曲げ剛性を増加させるためには、大きなせん断耐力を有する継手部材を用いる必要があった。
【０００６】
また、Ｐ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、円形鋼管５３表面とモルタル５４との粘着力および摩擦力からなる付着強度に依存している。しかし、従来のＰ−Ｐ型継手部材ではこの付着は容易に切れるため、鋼管矢板基礎で経済的な大規模橋梁基礎を建設するためには、従来よりも大きなせん断耐力を有する継手部材が要求されていた。ちなみに、従来のＰ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、単位継手部材長当たり25〜35tf／m 程度であった。
【０００７】
上記継手のせん断耐力を向上させる方策としては、例えば文献１（片山他：鋼管矢板基礎工法における最近の研究開発、基礎工、1993年11月）や文献２（片山他：鋼管矢板基礎における高耐力継手の実験的研究、土木学会第49回年次学術講演会、1994年9 月）に記載されている対策がある。
これらの文献に記載されている第１の対策は、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管５３の内面に多数の突起を設けるものであって、その突起の効果によって円形鋼管５３とモルタル５４との付着強度を増加させるものである。ちなみに、内面に突起を設けた円形鋼管５３として外径が165.2mm 、板厚が9mm のもの、モルタル５４として圧縮強度が240kgf/cm2のものを対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり105tf ／m のせん断耐力であり、大幅にせん断耐力が増加することを確認した。
【０００８】
また、上記文献に記載されている第２の対策は、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管５３の径を大きくするものであって、径を大きくすることで円形鋼管５３とモルタル５４との付着面積を増加させて継手のせん断耐力を向上させるものである。ちなみに、鋼管５３として外径が216.3mm 、板厚が11mmのもの（突起などの凹凸はない）、モルタル５４として圧縮強度が240kgf/cm2のものを対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり44tf／m のせん断耐力であり、せん断耐力が増加している。
【０００９】
そして、上述の２つの対策を組み合わせることによって、せん断耐力をさらに向上させることは容易に類推できる。本発明者らがこの２つの対策の効果を室内実験で確認したところ、上述の２つの方策を組み合わせることによって、大きなせん断耐力が得られた。その一実施例を図１７に示す。この例は、鋼管板厚を12mm、鋼管の材料降伏強度を2400kgf/cm2 、モルタル５４（充填材）の圧縮強度を200kgf/cm2とし、内面突起付き鋼管５３の外径のみをパラメータとして継手部材のせん断耐力を評価したものである。実験ケースは、鋼管外径が165.2mm 、216.3mm 、241.8mm 、318.5mm 、355.6mm 、406.4mm の９ケースである。内面に突起を設けた鋼管を用いるとともに、従来のＰ−Ｐ型継手部材の鋼管に比べて鋼管径を大きくすることによって、大きなせん断耐力が得られることが確認できた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、円形鋼管５３とモルタル５４との付着切れの状況を調査したところ、嵌合により連結した２個の円形鋼管５３における、鋼管矢板本管５２への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧５３ｂ、５３ｃのうち円弧長が長い側５３ｂの内面が対向する嵌合部分５５で取り囲まれた空間Ｂ、つまりスリット５３ａを介して他方の円形鋼管５３内に互いに嵌合した嵌合部分５５で囲まれる空間（以下、嵌合空間Ｂと呼ぶ場合がある）での付着切れで最大耐力が決まっていた（図１８参照）。したがって、上記室内実験で確認した大きなせん断耐力を発揮させるためには、この嵌合空間Ｂにおいて、円形鋼管５３の内面の突起とモルタル５４とが噛み合うところまで隙間無く、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることが最も重要であるとの知見を得た。
【００１１】
すなわち、上記２つの対策を採用して現場にて大きなせん断耐力を得るためには、上記嵌合空間Ｂにおいて、円形鋼管５３内面に対し隙間無くモルタル５４を付着させる必要がある。
しかしながら、実際の現場において鋼管矢板５０を打設する場合、地盤の硬さの違いなどの影響によって、矢板先端部が垂直に打ち込まれず、打設済みの隣接する先行の鋼管矢板５０から離れるような方向に、打設中の鋼管矢板５０の先端が進む場合がある。このとき、円形鋼管５３同士を嵌合させながら打設するため、鋼管矢板５０の位置が大きくずれることはないものの、嵌合連結するスリット付きの円形鋼管５３同士が互いに離れる方向に引っ張られることで、スリット５３ａが開くように円形鋼管５３にねじれ等の変形が発生する。すると、図１９に示すように、当該各円形鋼管５３における、鋼管矢板本管５２への取付け部からスリット５３ａ位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうち円弧長が長い側５３ｂが広がって、当該円弧長側の嵌合部分５５間に形成される嵌合空間Ｂが、鋼管矢板５０が垂直に打設された場合に比べて狭くなる。この傾向は、円形鋼管５３の板厚が同じ場合、その径が大きい程、つまり、上記第２の対策に基づき継手のせん断耐力を向上させるために円形鋼管５３の径を大きくするほど顕著になる。
【００１２】
そして、上記嵌合空間Ｂが過度に狭くなると、当該嵌合空間Ｂ内に、洗浄用の水ジェットを噴出するためのパイプやモルタル等の充填材を注入するためのパイプを所定の深度まで沈設させることが困難となる。すると、その嵌合空間Ｂを形成する円形鋼管５３の嵌合部分５５内面における突起面や突起間の凹部に付着した土砂を十分に除去できなかったり、上記嵌合部分５５の内面の突起とモルタル５４とが十分に噛み合うところまで隙間無く、この嵌合空間Ｂに、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることが出来なくなる。
【００１３】
すなわち、上述のようなせん断耐力を大きくする２つの対策を組み合わせて或いは単独で使用して大きなせん断耐力を得ようとしても、実際の現場においては、最大耐力を決定する上記嵌合部分５５について、鋼管５３内面の突起とモルタル５４とが噛み合うところまで隙間無く、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることを確実に実現することができず、前述の室内実験で確認したような大きなせん断強度を、実際の現場で安定して確保することができない。
【００１４】
つまり、実験で確認したような大きなせん断耐力を、現場にて継手部に対し確実に発揮させることができないという問題がある。
本発明は、このような点に着目してなされたもので、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管同士を嵌合により連結した際に嵌合空間が過度に狭くなることを防止して、現場においても確実に予定した所望のせん断耐力を継手部に対し確保できる鋼管矢板、及び、大規模な鋼管矢板基礎に好適な鋼管矢板の連結構造を提供することを課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板において、
上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、その円形鋼管における上記鋼管矢板本管への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうちの円弧長が長い側の当該円形鋼管部分に対し、その内面から鋼管矢板本管側に突出するように間隔保持材を取り付け、その間隔保持部材の突出量は、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく且つ隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合された際に当該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内に納まる量であり、且つ当該間隔保持部材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であることを特徴とする鋼管矢板を提供するものである。
【００１６】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記間隔保持材には、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
次に、請求項３に記載した発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、
隣接する鋼管矢板の少なくとも一方が請求項１又は請求項２のいずれかに記載の鋼管矢板であり、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が上記スリットを介して互いに嵌合されてなると共に当該円形鋼管内に充填材が充填されてなることを特徴とする鋼管矢板の連結構造を提供するものである。
【００１８】
次に、請求項４に記載した発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合されてなり、該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内には、軸を上下に向けた間隔保持材が打設され、その間隔保持材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であり、且つ隣接する鋼管矢板本管の対向する方向の寸法が、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく、当該打設された間隔保持材によって上記嵌合空間内に上記水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプを沈設可能な空間を確保することを特徴とする鋼管矢板の連結構造を提供するものである。
【００１９】
本発明によれば、間隔保持材によって、嵌合する２つの円形鋼管における互いの嵌合部分の間に間隔保持材が介挿され、当該間隔保持材によって、嵌合空間が過度に狭くなることが防止される。この結果、継手部における最大せん断耐力に影響のある嵌合空間内の洗浄が確実に行えると共に、当該空間内に隙間無くモルタルなどの充填材を確実に充填することが可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項３の発明にあっては、上記円形鋼管の嵌合部分内面から間隔保持材が突出した状態となるので、当該間隔保持材の存在によっても、嵌合空間における付着強度が向上する。特に、請求項２にあっては、貫通孔の存在によって間隔保持材と充填材との付着強度が大きい。
また、請求項４の発明にあっては、上記嵌合する円形鋼管の両嵌合部分内面と打設した間隔保持材とは必ずしも接触している必要はない。
【００２１】
また、間隔保持材を設けると、当該間隔保持材によって嵌合空間を分断することになるが、請求項２に記載のように間隔保持材に貫通孔を設けてあると、当該貫通孔を通じて分断された空間が連通する。なお、間隔保持材が管軸方向に沿って断続的に設けられている場合には、分断された空間は貫通孔が無くても連通しているため、必ずしも貫通孔を設ける必要はないが、円形鋼管内への間隔保持材の取り付けが面倒となる。また、貫通孔の開口形状は何ら限定されない。
【００２２】
このとき、間隔保持材として鋼管を利用すると、洗浄用のパイプや充填材注入用のパイプを嵌合空間内に沈設する際のガイドとして間隔保持材を利用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の鋼管矢板Ａを説明すると、図１に示すように、鋼管矢板本管１の外面に、鋼管矢板本管１よりも小径の円形鋼管２がフレア溶接で取り付けられている。この円形鋼管２には、管軸方向に沿って嵌合用のスリット２ａが設けられている。なお、図１では、継手部材である円形鋼管２を１つしか図示していないが、反対側にも存在する。
【００２４】
上記円形鋼管２の内面には、図２に示すような、複数個のチェッカー状の突起４が全面に渡って設けられることで、当該内面に凹凸が形成されて、円形鋼管２とモルタル（充填材）との付着強度の向上が図られる。
また、上記円形鋼管２における鋼管矢板本管１への取付け部５とスリット２ａとの間に形成される２つの円弧２ｂ、２ｃのうち円弧長が長い側２ｂの円弧内面に対し、間隔保持材を構成するアングル３が溶接で取り付けられる。
【００２５】
このアングル３は、図３に示すように、隣接する鋼管矢板Ａの円形鋼管２同士を嵌合連結した際に、他方の円形鋼管２内にスリット２ａを介して嵌合する嵌合部分６の内面から鋼管矢板本管１側に突出するように配置されて、管軸方向に延在している。このアングル３の嵌合部分６からの突出量は、上記対向する円形鋼管２の嵌合部分６で囲まれた嵌合空間Ｂ内に収まる大きさであるとともに、水ジェット噴出用および充填材注入用のパイプの径よりも大きいものとする。
【００２６】
そして、従来と同様に、各鋼管矢板Ａについて、上記図３に示すように、スリット２ａを介して、その円形鋼管２を、隣接する鋼管矢板Ａの円形鋼管２に嵌合させながら鋼管矢板Ａを地盤中に打設し、続けて、継手部における内部空間内の土砂を掘削、排土、洗浄した後、その空間内にモルタルを充填して鋼管矢板Ａ同士を連結する。これを目的とする閉鎖形状の位置に沿って実施する。さらに、構築した閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリートを施工して鋼管矢板基礎とする。
【００２７】
上記鋼管矢板Ａを使用する際に、当該矢板Ａを打設する地盤の硬さなどに不同があって、打設した鋼管矢板Ａが若干斜めに打設されて継手部材である円形鋼管２にねじれなどの変形が発生する場合がある。この結果として、隣接する矢板Ａにおける嵌合連結させる円形鋼管２（継手部材）が互いに離れる方向に変位してしまうと、円形鋼管２のスリット２ａが開くように、当該円形鋼管２における鋼管矢板本管１への取付け部からスリット２ａ位置まで円周方向に延びる２つの円弧２ｂ、２ｃのうちの円弧長が長い側２ｂが変形、特に、嵌合する円形鋼管２における互いの嵌合部分６が過度に変形して、当該対をなす嵌合部分６の対向距離が小さくなる。つまり、当該対向する嵌合部分６で囲まれる嵌合空間Ｂが平面視で潰れるように狭くなってしまう。
【００２８】
しかし、本実施形態では、一方の嵌合部分６の内面から鋼管矢板本管１側に、つまり対向する嵌合部分６に向けてアングル３（間隔保持材）が突設しているため、他方の嵌合部分６内面が当該アングル３の突出方向先端部に当接すると、それ以上、両嵌合部分６の対向距離が狭まることが防止される。つまり、本実施形態の鋼管矢板Ａを使用すると、対向する嵌合部分６で囲まれる嵌合空間Ｂが過度に狭くなることが確実に防止される。
【００２９】
このため、その嵌合空間Ｂ内に対し、確実に所定の深度まで洗浄用のパイプを沈設できる。つまり、上記円形鋼管２の嵌合部分６内面全面に水ジェットを噴出できて、当該嵌合部分６内面の付着した土砂、特に凹部や凸部に付着した土砂が確実に除去される。
さらに、上記洗浄の後に、嵌合空間Ｂ内に所定深度までモルタルを注入するパイプを沈設でき、確実に所定深さまでモルタルを確実に充填できる。しかも、嵌合部分６内面は上述のように確実且つ十分に洗浄されているので、当該嵌合部分６内面の凹凸にモルタルが隙間無く噛み合うところまでモルタルが付着する。
【００３０】
このように、継手部のせん断最大耐力を決定する嵌合空間Ｂに、モルタルが確実に充填され、しかも確実に嵌合部分６の内面全面にモルタルが付着する。
このように、本発明に基づく鋼管矢板Ａを使用することで、大径の円形鋼管２を使用し且つ当該円形鋼管２内面に凹凸を設けることによる室内実験で確認したせん断耐力と同程度の大きなせん断耐力を、地盤に不同などがある現場においても確実に得ることができる。すなわち、上記のような継手部構造を持った鋼管矢板Ａを使用すると、現場において、継手部に対し、充填されたモルタルとの付着強度が確実に向上させることができると共に、鋼管矢板Ａの継手部のせん断耐力を、従来のＰ−Ｐ型継手部材に比べて、確実に、著しく向上させることができる。
【００３１】
その結果、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎にも、鋼管矢板基礎の適用が可能となる。
ここで、上記実施形態では、間隔保持材として上記のようなアングル３を例示したが、これに限定されない。例えば、図４に示すような帯板１１であっても良い。また、図５に示すようなＴ形の板材１２であっても良い。また、ここに示していない形状のものであっても上記機能を有するものであれば良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、間隔保持材を、管軸方向に沿って延在するアングル３などで構成する場合を例に説明しているが、管軸方向に沿って所定間隔を開けて複数の間隔保持材を断続的に取り付けてもよい。
また、嵌合部分６への間隔保持材の取り付けは、溶接に限定されない。例えば、円形鋼管２の長手方向端部に対して間隔保持材の端部をクランプ材で止める等によって嵌合部分６内面から間隔保持材が突出するように当該間隔保持材を嵌合部分６に取り付けても良い。
【００３３】
また、図３では、アングル３を、嵌合する２つ円形鋼管２のうちの一方のみに配置しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように嵌合させる両方の円形鋼管２にそれぞれ配置しても良い。
また、間隔保持材の設置個所は、２箇所に限定されず、１箇所又は３箇所以上であっても良い。また、円形鋼管２の内面に設ける突起４の形態もチェッカー状の形態に限定されるものではなく、例えば、展開図である図７に示すような、複数個のスパイラル状のものや、展開図である図８に示すような管軸方向に垂直な複数個のリング状に近い模様を形成するようにしても良い。
【００３４】
また、充填材としてモルタルを例示しているが、充填材はモルタルに限定されるものではなく、例えば、コンクリートなどであっても所定の圧縮強度が発揮されるものであれば良い。
また、上記実施形態では、円形鋼管２内面に凹凸を設けた場合を例に説明しているが、円形鋼管２内面に凹凸を形成しなくても良い。但し、本発明は、土砂が付きやすい凹凸を設けた場合に一番有効に効果が発揮される。
【００３５】
次に、第２実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部材には、同一の符号を付して説明する。
本実施形態の鋼管矢板Ａの基本構造は、上記第１実施形態と同様であるが、図９に示すように、間隔保持材として小径の鋼管（以下、パイプ体７と呼ぶ）を使用した点が異なる。なお、パイプ体７は円形に限定されず図１０のような角形等であっても良い。
【００３６】
上記パイプ体７の外径は、上記嵌合空間Ｂに収まる大きさであるとともに、その内径は、水ジェット噴出用および充填材注入用のパイプの径よりも大きいものとする。
他の構成や作用・効果等は、上記第１実施形態と同様である。
ここで、図９では、パイプ体７を、嵌合する円形鋼管２の一方のみに配置しているが、これに限定されるものではなく、図１１に示すように両方の円形鋼管２内面に配置しても良い。また、図示していないものの、一方の円形鋼管２内面に複数個のパイプ体７を配置しても良い。ただし、経済性などを考慮すると一方の円形鋼管２のみに１つのパイプ体７を配置するのが最も望ましい。
【００３７】
また、パイプ体７内には、必ずしもモルタルを充填する必要はないが、パイプ体７内にモルタルを充填することで、パイプ体７の変形を防止する効果が期待でき、パイプ体７の変形に伴うモルタルと円形鋼管内面との付着強度の低下を防止できる。
次に、第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第２実施形態と同様な部材には、同一の符号を付して説明する。
【００３８】
本実施形態の鋼管矢板Ａの基本構成は、上記第２の実施形態と同様な構成であるが、図１２に示すように、パイプ体７に複数個の貫通孔８を設けた点のみが異なる。
第２の実施形態では、嵌合空間Ｂにモルタルを充填するのに、パイプ体７の中と外とで少なくとも２回に分けて実施する必要があるが、本実施形態にあっては、円形鋼管２における嵌合部分６の内面の突起４及び突起４間の凹部に付着した土砂を除去し、嵌合部分６の内面を洗浄するための水ジェットを噴出するためのパイプ、またはモルタルなどの充填材を注入するためのパイプを、上記パイプ体７の中に挿入し、このパイプ体７の中から例えば充填材を注入するだけで、パイプ体７の外の嵌合空間Ｂ部分にも充填材が充填できる。これにより、洗浄作業、充填材注入作業が各１回で済む。すなわち、施工効率が格段に向上することになる。このとき、図１２のように、パイプ体７を嵌合部分６中央部に取り付けることが好ましい。
【００３９】
また、パイプ体７がモルタル充填用パイプ等を下方に誘導する案内路を兼ねることとなる。
他の作用・効果は、上記各実施形態と同様である。
ここで、上記パイプ体７に設ける貫通孔８は、円形鋼管２の嵌合部分６内面の洗浄を、内面全面に渡って行えるように、パイプ体７の全面に渡って設けるのが良い。
【００４０】
なお、上記本実施形態では、間隔保持材としてパイプ体７を例に説明しているが、第１実施例のようなアングル３等であっても良い。この場合であっても、アングル３等によって嵌合空間Ｂが分断されるが、貫通孔８を介して分断された空間が連通し、例えば、一方の空間に対してモルタルを注入することで他方の空間にもモルタルを充填することができる。
【００４１】
また、貫通孔８は、丸孔に限定されず、長孔や、スリット状の孔等、その開口形状に限定はない。要は、モルタルなどが流出しやすければよい。
また、複数個の貫通孔８を設ける代わりに、図１３に示すようにパイプ体７を円形鋼管２の管軸方向に沿って複数段に分割して配置したものでも良い。但し、一体のパイプ体７で構成した方が円形鋼管２への取付けが楽である。
【００４２】
次に、第４実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、間隔保持材を円形鋼管２内面に取り付け無い場合の例である。図１４に示すように、先行して打設した鋼管矢板Ａの円形鋼管２内における嵌合空間Ｂ内に対して、間隔保持材としての小径鋼管９を打設した後に、次の鋼管矢板Ａ′を打設して、当該矢板Ａ′の円形鋼管２′を、上記先行矢板Ａの円形鋼管２にスリット２ａを介して嵌合連結したものである。
【００４３】
本実施形態では、後行の矢板Ａ′を打設する際に、小径鋼管９がセパレータとして働いて、対向する嵌合部分６で形成される嵌合空間Ｂが過度に狭くなることが防止される。
他の構成や作用・効果は上記実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、別に小径鋼管９の打設作業があるものの、円形鋼管２内面に対して小径鋼管９を溶接する作業が不要となる。また、嵌合する一方の円形鋼管２にだけ間隔保持材を設けた場合には、間隔保持材を設けた矢板Ａと、間隔保持材を設けない矢板Ａとを交互に打設するように、矢板Ａの種類を２種類用意して、交互に打設する必要があるが、本実施形態では、１種類の鋼管矢板Ａを連続して打設すればよい。
【００４４】
また、図１４では、先行して打設した円形鋼管２内面（嵌合部内面）に接するように小径鋼管９が打設したようになっているが、当該嵌合部分６から所定距離だけ離して打設しても良い。すなわち、打設する間隔保持材の径や厚さは、小さくても良い。
また、上記説明では、打設する間隔保持材として小径鋼管９で例示しているが、アングル等の板状のものであっても良い。もっとも、打ち込みを考慮すると鋼管の方が良い。また、打設する間隔保持材は、杭体などであっても良い。また、１の嵌合空間Ｂに打設する間隔保持材も２以上であってもよい。
【００４５】
また、上記説明では、先行して打設した一方の鋼管矢板Ａの円形鋼管２内に間隔保持材を打設する場合を例に説明しているが、隣接する両鋼管矢板Ａ′を打設する前に、予め各継手位置における嵌合空間Ｂを形成する予定の位置に小径鋼管９を打設しておいてから、嵌合連結する隣接する両鋼管矢板Ａ、Ａ′をそれぞれ打設するように施工しても良い。
【００４６】
この場合には、先行して打設した小径鋼管９が、各鋼管矢板Ａを打設する際の目印としての役割も持つ。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、鋼管矢板の継手部のせん断耐力の最大耐力を決定する嵌合空間に対し確実に所定の面積が確保できて、当該嵌合空間に確実にモルタル等の充填材を充填でき、且つ、当該嵌合空間を囲む円形鋼管の嵌合部分内面全面に十分に充填材を付着させることができるので、現場において、鋼管矢板の継手部に所定以上のせん断耐力を安定して持たせることができる。
【００４８】
したがって、大きなせん断耐力を得ようとして円形鋼管内面に凹凸を設けた場合に、嵌合部分内面の土砂を確実に除去できるため、現場において、確実に大きなせん断耐力を得ることができる。
また、大きなせん断耐力を得ようとして円形鋼管を大径化しても、上記嵌合空間が過度に狭くなることが防止されるので、円形鋼管の大径化によるせん断耐力向上の効果を確実に得ることができる。
【００４９】
このように、本発明を採用すると、継手部のせん断耐力を向上させる方法である、円形鋼管の内面に凹凸を設ける方法と、鋼管径を大きくする方法とを、単独若しくは組み合わせて使用しても、確実にせん断耐力を向上させることが可能となる。
間隔保持材に貫通孔を設けておくと、当該間隔保持材を設けても充填材の充填や洗浄の施工が効率的にできるという効果がある。
【００５０】
請求項３若しくは請求項４に記載の鋼管矢板の連結構造を採用することで、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎へも、鋼管矢板基礎の適用が可能になるという効果がある。
【００５１】
このとき、請求項４に係る発明を採用すると、間隔保持材を円形鋼管内面に取り付ける作業を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る鋼管矢板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の例を示す図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材を示す平面図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図６】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の取付け例を示す平面図である。
【図７】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図８】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図９】本発明に基づく第２実施形態に係る鋼管矢板を示す平面図である。
【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図１１】本発明に基づく第２実施形態に係る間隔保持材の別の取付け例を示す平面図である。
【図１２】本発明に基づく第３実施形態に係る鋼管矢板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ矢視図である。
【図１３】本発明に基づく第３実施形態に係る鋼管矢板を示す別の図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１４】本発明に基づく第４実施形態に係る鋼管矢板を説明する平面図である。
【図１５】鋼管矢板基礎の例を示す図である。
【図１６】従来の鋼管矢板の連結を示す図である。
【図１７】鋼管外径とせん断耐力の関係を示す図である。
【図１８】継手部における最大耐力を決定する部分を説明するための図である。
【図１９】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ 鋼管矢板
Ｂ 篏合空間
１ 鋼管矢板本管
２ 円形鋼管
２ａ スリット
２ｂ 長い側の円弧
２ｃ 短い側の円弧
３ アングル（間隔保持材）
４ 突起
６ 篏合部分
７ パイプ体
８ 貫通孔
９ 小径鋼管
１１ 帯板（間隔保持材）
１２ 板材（間隔保持材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手構造に特徴を有する鋼管矢板及び鋼管矢板同士の連結構造に係るもので、特に大規模な鋼管矢板基礎に有効な鋼管矢板及び鋼管矢板の連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、鋼管矢板基礎は、橋梁基礎のひとつとして欠くことの出来ないものとなっている。この鋼管矢板基礎は、例えば図１５に示すように、隣接する鋼管矢板５０の継手部材同士を互いに嵌合連結しながら、複数本の鋼管矢板５０を、円形、小判形、矩形などの閉鎖形状になるように地盤中に打設し、その閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリート５１を施工して構築される。
【０００３】
従来、鋼管矢板基礎の継手部材としては、図１６に示すように、Ｐ−Ｐ型が一般的に使用されている。このＰ−Ｐ型継手部材は、鋼管矢板本管５２より小径の円形鋼管５３に、管軸方向に沿ってスリット５３ａを設けたものであって、鋼管矢板本管５２の外面に取り付けられる。
そして、施工にあたっては、隣合う鋼管矢板５０について、スリット５３ａを介して互いの円形鋼管５３を嵌合させながら地盤中に打設した後、その円形鋼管５３内の土砂を掘削、排土し、当該円形鋼管５３内面の洗浄を行った後に、その空間内にモルタル５４を充填して鋼管矢板５０同士を連結するものである。
【０００４】
一般に、Ｐ−Ｐ型継手部材に用いる円形鋼管５３には、外径が165.2mm 、板厚が11mm（もしくは9mm ）で、内外面に突起などの凹凸がないものが使用されている。一方、充填するモルタル５４には、圧縮強度 200kgf/cm2 程度のものが使用されている。
ここで、鋼管矢板基礎に水平方向の外力が作用した場合、継手部に上下方向のせん断力が作用する。このせん断力が継手部のせん断耐力より大きくなると、継手部のずれ変形が急増し、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性の低下の度合いも大きくなる。
【０００５】
基礎全体の曲げ剛性を増加させるための方策としては、継手部のせん断耐力を向上したり、鋼管矢板５０の本数を増やすことなどが考えられる。しかし、大きな外力が作用するような大規模橋梁基礎において基礎全体の曲げ剛性を増加させる場合に、鋼管矢板５０の本数を増やす方法を採用すると、基礎の規模が過大になるため、不経済な基礎となる。そのため、基礎の規模が過大にならない範囲で、曲げ剛性を増加させるためには、大きなせん断耐力を有する継手部材を用いる必要があった。
【０００６】
また、Ｐ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、円形鋼管５３表面とモルタル５４との粘着力および摩擦力からなる付着強度に依存している。しかし、従来のＰ−Ｐ型継手部材ではこの付着は容易に切れるため、鋼管矢板基礎で経済的な大規模橋梁基礎を建設するためには、従来よりも大きなせん断耐力を有する継手部材が要求されていた。ちなみに、従来のＰ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、単位継手部材長当たり25〜35tf／m 程度であった。
【０００７】
上記継手のせん断耐力を向上させる方策としては、例えば文献１（片山他：鋼管矢板基礎工法における最近の研究開発、基礎工、1993年11月）や文献２（片山他：鋼管矢板基礎における高耐力継手の実験的研究、土木学会第49回年次学術講演会、1994年9 月）に記載されている対策がある。
これらの文献に記載されている第１の対策は、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管５３の内面に多数の突起を設けるものであって、その突起の効果によって円形鋼管５３とモルタル５４との付着強度を増加させるものである。ちなみに、内面に突起を設けた円形鋼管５３として外径が165.2mm 、板厚が9mm のもの、モルタル５４として圧縮強度が240kgf/cm2のものを対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり105tf ／m のせん断耐力であり、大幅にせん断耐力が増加することを確認した。
【０００８】
また、上記文献に記載されている第２の対策は、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管５３の径を大きくするものであって、径を大きくすることで円形鋼管５３とモルタル５４との付着面積を増加させて継手のせん断耐力を向上させるものである。ちなみに、鋼管５３として外径が216.3mm 、板厚が11mmのもの（突起などの凹凸はない）、モルタル５４として圧縮強度が240kgf/cm2のものを対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり44tf／m のせん断耐力であり、せん断耐力が増加している。
【０００９】
そして、上述の２つの対策を組み合わせることによって、せん断耐力をさらに向上させることは容易に類推できる。本発明者らがこの２つの対策の効果を室内実験で確認したところ、上述の２つの方策を組み合わせることによって、大きなせん断耐力が得られた。その一実施例を図１７に示す。この例は、鋼管板厚を12mm、鋼管の材料降伏強度を2400kgf/cm2 、モルタル５４（充填材）の圧縮強度を200kgf/cm2とし、内面突起付き鋼管５３の外径のみをパラメータとして継手部材のせん断耐力を評価したものである。実験ケースは、鋼管外径が165.2mm 、216.3mm 、241.8mm 、318.5mm 、355.6mm 、406.4mm の９ケースである。内面に突起を設けた鋼管を用いるとともに、従来のＰ−Ｐ型継手部材の鋼管に比べて鋼管径を大きくすることによって、大きなせん断耐力が得られることが確認できた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、円形鋼管５３とモルタル５４との付着切れの状況を調査したところ、嵌合により連結した２個の円形鋼管５３における、鋼管矢板本管５２への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧５３ｂ、５３ｃのうち円弧長が長い側５３ｂの内面が対向する嵌合部分５５で取り囲まれた空間Ｂ、つまりスリット５３ａを介して他方の円形鋼管５３内に互いに嵌合した嵌合部分５５で囲まれる空間（以下、嵌合空間Ｂと呼ぶ場合がある）での付着切れで最大耐力が決まっていた（図１８参照）。したがって、上記室内実験で確認した大きなせん断耐力を発揮させるためには、この嵌合空間Ｂにおいて、円形鋼管５３の内面の突起とモルタル５４とが噛み合うところまで隙間無く、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることが最も重要であるとの知見を得た。
【００１１】
すなわち、上記２つの対策を採用して現場にて大きなせん断耐力を得るためには、上記嵌合空間Ｂにおいて、円形鋼管５３内面に対し隙間無くモルタル５４を付着させる必要がある。
しかしながら、実際の現場において鋼管矢板５０を打設する場合、地盤の硬さの違いなどの影響によって、矢板先端部が垂直に打ち込まれず、打設済みの隣接する先行の鋼管矢板５０から離れるような方向に、打設中の鋼管矢板５０の先端が進む場合がある。このとき、円形鋼管５３同士を嵌合させながら打設するため、鋼管矢板５０の位置が大きくずれることはないものの、嵌合連結するスリット付きの円形鋼管５３同士が互いに離れる方向に引っ張られることで、スリット５３ａが開くように円形鋼管５３にねじれ等の変形が発生する。すると、図１９に示すように、当該各円形鋼管５３における、鋼管矢板本管５２への取付け部からスリット５３ａ位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうち円弧長が長い側５３ｂが広がって、当該円弧長側の嵌合部分５５間に形成される嵌合空間Ｂが、鋼管矢板５０が垂直に打設された場合に比べて狭くなる。この傾向は、円形鋼管５３の板厚が同じ場合、その径が大きい程、つまり、上記第２の対策に基づき継手のせん断耐力を向上させるために円形鋼管５３の径を大きくするほど顕著になる。
【００１２】
そして、上記嵌合空間Ｂが過度に狭くなると、当該嵌合空間Ｂ内に、洗浄用の水ジェットを噴出するためのパイプやモルタル等の充填材を注入するためのパイプを所定の深度まで沈設させることが困難となる。すると、その嵌合空間Ｂを形成する円形鋼管５３の嵌合部分５５内面における突起面や突起間の凹部に付着した土砂を十分に除去できなかったり、上記嵌合部分５５の内面の突起とモルタル５４とが十分に噛み合うところまで隙間無く、この嵌合空間Ｂに、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることが出来なくなる。
【００１３】
すなわち、上述のようなせん断耐力を大きくする２つの対策を組み合わせて或いは単独で使用して大きなせん断耐力を得ようとしても、実際の現場においては、最大耐力を決定する上記嵌合部分５５について、鋼管５３内面の突起とモルタル５４とが噛み合うところまで隙間無く、所定の強度をもったモルタル５４を確実に充填させることを確実に実現することができず、前述の室内実験で確認したような大きなせん断強度を、実際の現場で安定して確保することができない。
【００１４】
つまり、実験で確認したような大きなせん断耐力を、現場にて継手部に対し確実に発揮させることができないという問題がある。
本発明は、このような点に着目してなされたもので、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管同士を嵌合により連結した際に嵌合空間が過度に狭くなることを防止して、現場においても確実に予定した所望のせん断耐力を継手部に対し確保できる鋼管矢板、及び、大規模な鋼管矢板基礎に好適な鋼管矢板の連結構造を提供することを課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板において、
上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、その円形鋼管における上記鋼管矢板本管への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうちの円弧長が長い側の当該円形鋼管部分に対し、その内面から鋼管矢板本管側に突出するように間隔保持材を取り付け、その間隔保持部材の突出量は、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく且つ隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合された際に当該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内に納まる量であり、且つ当該間隔保持部材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であることを特徴とする鋼管矢板を提供するものである。
【００１６】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記間隔保持材には、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
次に、請求項３に記載した発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、
隣接する鋼管矢板の少なくとも一方が請求項１又は請求項２のいずれかに記載の鋼管矢板であり、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が上記スリットを介して互いに嵌合されてなると共に当該円形鋼管内に充填材が充填されてなることを特徴とする鋼管矢板の連結構造を提供するものである。
【００１８】
次に、請求項４に記載した発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合されてなり、該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内には、軸を上下に向けた間隔保持材が打設され、その間隔保持材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であり、且つ隣接する鋼管矢板本管の対向する方向の寸法が、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく、当該打設された間隔保持材によって上記嵌合空間内に上記水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプを沈設可能な空間を確保することを特徴とする鋼管矢板の連結構造を提供するものである。
【００１９】
本発明によれば、間隔保持材によって、嵌合する２つの円形鋼管における互いの嵌合部分の間に間隔保持材が介挿され、当該間隔保持材によって、嵌合空間が過度に狭くなることが防止される。この結果、継手部における最大せん断耐力に影響のある嵌合空間内の洗浄が確実に行えると共に、当該空間内に隙間無くモルタルなどの充填材を確実に充填することが可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項３の発明にあっては、上記円形鋼管の嵌合部分内面から間隔保持材が突出した状態となるので、当該間隔保持材の存在によっても、嵌合空間における付着強度が向上する。特に、請求項２にあっては、貫通孔の存在によって間隔保持材と充填材との付着強度が大きい。
また、請求項４の発明にあっては、上記嵌合する円形鋼管の両嵌合部分内面と打設した間隔保持材とは必ずしも接触している必要はない。
【００２１】
また、間隔保持材を設けると、当該間隔保持材によって嵌合空間を分断することになるが、請求項２に記載のように間隔保持材に貫通孔を設けてあると、当該貫通孔を通じて分断された空間が連通する。なお、間隔保持材が管軸方向に沿って断続的に設けられている場合には、分断された空間は貫通孔が無くても連通しているため、必ずしも貫通孔を設ける必要はないが、円形鋼管内への間隔保持材の取り付けが面倒となる。また、貫通孔の開口形状は何ら限定されない。
【００２２】
このとき、間隔保持材として鋼管を利用すると、洗浄用のパイプや充填材注入用のパイプを嵌合空間内に沈設する際のガイドとして間隔保持材を利用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の鋼管矢板Ａを説明すると、図１に示すように、鋼管矢板本管１の外面に、鋼管矢板本管１よりも小径の円形鋼管２がフレア溶接で取り付けられている。この円形鋼管２には、管軸方向に沿って嵌合用のスリット２ａが設けられている。なお、図１では、継手部材である円形鋼管２を１つしか図示していないが、反対側にも存在する。
【００２４】
上記円形鋼管２の内面には、図２に示すような、複数個のチェッカー状の突起４が全面に渡って設けられることで、当該内面に凹凸が形成されて、円形鋼管２とモルタル（充填材）との付着強度の向上が図られる。
また、上記円形鋼管２における鋼管矢板本管１への取付け部５とスリット２ａとの間に形成される２つの円弧２ｂ、２ｃのうち円弧長が長い側２ｂの円弧内面に対し、間隔保持材を構成するアングル３が溶接で取り付けられる。
【００２５】
このアングル３は、図３に示すように、隣接する鋼管矢板Ａの円形鋼管２同士を嵌合連結した際に、他方の円形鋼管２内にスリット２ａを介して嵌合する嵌合部分６の内面から鋼管矢板本管１側に突出するように配置されて、管軸方向に延在している。このアングル３の嵌合部分６からの突出量は、上記対向する円形鋼管２の嵌合部分６で囲まれた嵌合空間Ｂ内に収まる大きさであるとともに、水ジェット噴出用および充填材注入用のパイプの径よりも大きいものとする。
【００２６】
そして、従来と同様に、各鋼管矢板Ａについて、上記図３に示すように、スリット２ａを介して、その円形鋼管２を、隣接する鋼管矢板Ａの円形鋼管２に嵌合させながら鋼管矢板Ａを地盤中に打設し、続けて、継手部における内部空間内の土砂を掘削、排土、洗浄した後、その空間内にモルタルを充填して鋼管矢板Ａ同士を連結する。これを目的とする閉鎖形状の位置に沿って実施する。さらに、構築した閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリートを施工して鋼管矢板基礎とする。
【００２７】
上記鋼管矢板Ａを使用する際に、当該矢板Ａを打設する地盤の硬さなどに不同があって、打設した鋼管矢板Ａが若干斜めに打設されて継手部材である円形鋼管２にねじれなどの変形が発生する場合がある。この結果として、隣接する矢板Ａにおける嵌合連結させる円形鋼管２（継手部材）が互いに離れる方向に変位してしまうと、円形鋼管２のスリット２ａが開くように、当該円形鋼管２における鋼管矢板本管１への取付け部からスリット２ａ位置まで円周方向に延びる２つの円弧２ｂ、２ｃのうちの円弧長が長い側２ｂが変形、特に、嵌合する円形鋼管２における互いの嵌合部分６が過度に変形して、当該対をなす嵌合部分６の対向距離が小さくなる。つまり、当該対向する嵌合部分６で囲まれる嵌合空間Ｂが平面視で潰れるように狭くなってしまう。
【００２８】
しかし、本実施形態では、一方の嵌合部分６の内面から鋼管矢板本管１側に、つまり対向する嵌合部分６に向けてアングル３（間隔保持材）が突設しているため、他方の嵌合部分６内面が当該アングル３の突出方向先端部に当接すると、それ以上、両嵌合部分６の対向距離が狭まることが防止される。つまり、本実施形態の鋼管矢板Ａを使用すると、対向する嵌合部分６で囲まれる嵌合空間Ｂが過度に狭くなることが確実に防止される。
【００２９】
このため、その嵌合空間Ｂ内に対し、確実に所定の深度まで洗浄用のパイプを沈設できる。つまり、上記円形鋼管２の嵌合部分６内面全面に水ジェットを噴出できて、当該嵌合部分６内面の付着した土砂、特に凹部や凸部に付着した土砂が確実に除去される。
さらに、上記洗浄の後に、嵌合空間Ｂ内に所定深度までモルタルを注入するパイプを沈設でき、確実に所定深さまでモルタルを確実に充填できる。しかも、嵌合部分６内面は上述のように確実且つ十分に洗浄されているので、当該嵌合部分６内面の凹凸にモルタルが隙間無く噛み合うところまでモルタルが付着する。
【００３０】
このように、継手部のせん断最大耐力を決定する嵌合空間Ｂに、モルタルが確実に充填され、しかも確実に嵌合部分６の内面全面にモルタルが付着する。
このように、本発明に基づく鋼管矢板Ａを使用することで、大径の円形鋼管２を使用し且つ当該円形鋼管２内面に凹凸を設けることによる室内実験で確認したせん断耐力と同程度の大きなせん断耐力を、地盤に不同などがある現場においても確実に得ることができる。すなわち、上記のような継手部構造を持った鋼管矢板Ａを使用すると、現場において、継手部に対し、充填されたモルタルとの付着強度が確実に向上させることができると共に、鋼管矢板Ａの継手部のせん断耐力を、従来のＰ−Ｐ型継手部材に比べて、確実に、著しく向上させることができる。
【００３１】
その結果、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎にも、鋼管矢板基礎の適用が可能となる。
ここで、上記実施形態では、間隔保持材として上記のようなアングル３を例示したが、これに限定されない。例えば、図４に示すような帯板１１であっても良い。また、図５に示すようなＴ形の板材１２であっても良い。また、ここに示していない形状のものであっても上記機能を有するものであれば良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、間隔保持材を、管軸方向に沿って延在するアングル３などで構成する場合を例に説明しているが、管軸方向に沿って所定間隔を開けて複数の間隔保持材を断続的に取り付けてもよい。
また、嵌合部分６への間隔保持材の取り付けは、溶接に限定されない。例えば、円形鋼管２の長手方向端部に対して間隔保持材の端部をクランプ材で止める等によって嵌合部分６内面から間隔保持材が突出するように当該間隔保持材を嵌合部分６に取り付けても良い。
【００３３】
また、図３では、アングル３を、嵌合する２つ円形鋼管２のうちの一方のみに配置しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように嵌合させる両方の円形鋼管２にそれぞれ配置しても良い。
また、間隔保持材の設置個所は、２箇所に限定されず、１箇所又は３箇所以上であっても良い。また、円形鋼管２の内面に設ける突起４の形態もチェッカー状の形態に限定されるものではなく、例えば、展開図である図７に示すような、複数個のスパイラル状のものや、展開図である図８に示すような管軸方向に垂直な複数個のリング状に近い模様を形成するようにしても良い。
【００３４】
また、充填材としてモルタルを例示しているが、充填材はモルタルに限定されるものではなく、例えば、コンクリートなどであっても所定の圧縮強度が発揮されるものであれば良い。
また、上記実施形態では、円形鋼管２内面に凹凸を設けた場合を例に説明しているが、円形鋼管２内面に凹凸を形成しなくても良い。但し、本発明は、土砂が付きやすい凹凸を設けた場合に一番有効に効果が発揮される。
【００３５】
次に、第２実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部材には、同一の符号を付して説明する。
本実施形態の鋼管矢板Ａの基本構造は、上記第１実施形態と同様であるが、図９に示すように、間隔保持材として小径の鋼管（以下、パイプ体７と呼ぶ）を使用した点が異なる。なお、パイプ体７は円形に限定されず図１０のような角形等であっても良い。
【００３６】
上記パイプ体７の外径は、上記嵌合空間Ｂに収まる大きさであるとともに、その内径は、水ジェット噴出用および充填材注入用のパイプの径よりも大きいものとする。
他の構成や作用・効果等は、上記第１実施形態と同様である。
ここで、図９では、パイプ体７を、嵌合する円形鋼管２の一方のみに配置しているが、これに限定されるものではなく、図１１に示すように両方の円形鋼管２内面に配置しても良い。また、図示していないものの、一方の円形鋼管２内面に複数個のパイプ体７を配置しても良い。ただし、経済性などを考慮すると一方の円形鋼管２のみに１つのパイプ体７を配置するのが最も望ましい。
【００３７】
また、パイプ体７内には、必ずしもモルタルを充填する必要はないが、パイプ体７内にモルタルを充填することで、パイプ体７の変形を防止する効果が期待でき、パイプ体７の変形に伴うモルタルと円形鋼管内面との付着強度の低下を防止できる。
次に、第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第２実施形態と同様な部材には、同一の符号を付して説明する。
【００３８】
本実施形態の鋼管矢板Ａの基本構成は、上記第２の実施形態と同様な構成であるが、図１２に示すように、パイプ体７に複数個の貫通孔８を設けた点のみが異なる。
第２の実施形態では、嵌合空間Ｂにモルタルを充填するのに、パイプ体７の中と外とで少なくとも２回に分けて実施する必要があるが、本実施形態にあっては、円形鋼管２における嵌合部分６の内面の突起４及び突起４間の凹部に付着した土砂を除去し、嵌合部分６の内面を洗浄するための水ジェットを噴出するためのパイプ、またはモルタルなどの充填材を注入するためのパイプを、上記パイプ体７の中に挿入し、このパイプ体７の中から例えば充填材を注入するだけで、パイプ体７の外の嵌合空間Ｂ部分にも充填材が充填できる。これにより、洗浄作業、充填材注入作業が各１回で済む。すなわち、施工効率が格段に向上することになる。このとき、図１２のように、パイプ体７を嵌合部分６中央部に取り付けることが好ましい。
【００３９】
また、パイプ体７がモルタル充填用パイプ等を下方に誘導する案内路を兼ねることとなる。
他の作用・効果は、上記各実施形態と同様である。
ここで、上記パイプ体７に設ける貫通孔８は、円形鋼管２の嵌合部分６内面の洗浄を、内面全面に渡って行えるように、パイプ体７の全面に渡って設けるのが良い。
【００４０】
なお、上記本実施形態では、間隔保持材としてパイプ体７を例に説明しているが、第１実施例のようなアングル３等であっても良い。この場合であっても、アングル３等によって嵌合空間Ｂが分断されるが、貫通孔８を介して分断された空間が連通し、例えば、一方の空間に対してモルタルを注入することで他方の空間にもモルタルを充填することができる。
【００４１】
また、貫通孔８は、丸孔に限定されず、長孔や、スリット状の孔等、その開口形状に限定はない。要は、モルタルなどが流出しやすければよい。
また、複数個の貫通孔８を設ける代わりに、図１３に示すようにパイプ体７を円形鋼管２の管軸方向に沿って複数段に分割して配置したものでも良い。但し、一体のパイプ体７で構成した方が円形鋼管２への取付けが楽である。
【００４２】
次に、第４実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、間隔保持材を円形鋼管２内面に取り付け無い場合の例である。図１４に示すように、先行して打設した鋼管矢板Ａの円形鋼管２内における嵌合空間Ｂ内に対して、間隔保持材としての小径鋼管９を打設した後に、次の鋼管矢板Ａ′を打設して、当該矢板Ａ′の円形鋼管２′を、上記先行矢板Ａの円形鋼管２にスリット２ａを介して嵌合連結したものである。
【００４３】
本実施形態では、後行の矢板Ａ′を打設する際に、小径鋼管９がセパレータとして働いて、対向する嵌合部分６で形成される嵌合空間Ｂが過度に狭くなることが防止される。
他の構成や作用・効果は上記実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、別に小径鋼管９の打設作業があるものの、円形鋼管２内面に対して小径鋼管９を溶接する作業が不要となる。また、嵌合する一方の円形鋼管２にだけ間隔保持材を設けた場合には、間隔保持材を設けた矢板Ａと、間隔保持材を設けない矢板Ａとを交互に打設するように、矢板Ａの種類を２種類用意して、交互に打設する必要があるが、本実施形態では、１種類の鋼管矢板Ａを連続して打設すればよい。
【００４４】
また、図１４では、先行して打設した円形鋼管２内面（嵌合部内面）に接するように小径鋼管９が打設したようになっているが、当該嵌合部分６から所定距離だけ離して打設しても良い。すなわち、打設する間隔保持材の径や厚さは、小さくても良い。
また、上記説明では、打設する間隔保持材として小径鋼管９で例示しているが、アングル等の板状のものであっても良い。もっとも、打ち込みを考慮すると鋼管の方が良い。また、打設する間隔保持材は、杭体などであっても良い。また、１の嵌合空間Ｂに打設する間隔保持材も２以上であってもよい。
【００４５】
また、上記説明では、先行して打設した一方の鋼管矢板Ａの円形鋼管２内に間隔保持材を打設する場合を例に説明しているが、隣接する両鋼管矢板Ａ′を打設する前に、予め各継手位置における嵌合空間Ｂを形成する予定の位置に小径鋼管９を打設しておいてから、嵌合連結する隣接する両鋼管矢板Ａ、Ａ′をそれぞれ打設するように施工しても良い。
【００４６】
この場合には、先行して打設した小径鋼管９が、各鋼管矢板Ａを打設する際の目印としての役割も持つ。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、鋼管矢板の継手部のせん断耐力の最大耐力を決定する嵌合空間に対し確実に所定の面積が確保できて、当該嵌合空間に確実にモルタル等の充填材を充填でき、且つ、当該嵌合空間を囲む円形鋼管の嵌合部分内面全面に十分に充填材を付着させることができるので、現場において、鋼管矢板の継手部に所定以上のせん断耐力を安定して持たせることができる。
【００４８】
したがって、大きなせん断耐力を得ようとして円形鋼管内面に凹凸を設けた場合に、嵌合部分内面の土砂を確実に除去できるため、現場において、確実に大きなせん断耐力を得ることができる。
また、大きなせん断耐力を得ようとして円形鋼管を大径化しても、上記嵌合空間が過度に狭くなることが防止されるので、円形鋼管の大径化によるせん断耐力向上の効果を確実に得ることができる。
【００４９】
このように、本発明を採用すると、継手部のせん断耐力を向上させる方法である、円形鋼管の内面に凹凸を設ける方法と、鋼管径を大きくする方法とを、単独若しくは組み合わせて使用しても、確実にせん断耐力を向上させることが可能となる。
間隔保持材に貫通孔を設けておくと、当該間隔保持材を設けても充填材の充填や洗浄の施工が効率的にできるという効果がある。
【００５０】
請求項３若しくは請求項４に記載の鋼管矢板の連結構造を採用することで、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎へも、鋼管矢板基礎の適用が可能になるという効果がある。
【００５１】
このとき、請求項４に係る発明を採用すると、間隔保持材を円形鋼管内面に取り付ける作業を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る鋼管矢板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の例を示す図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材を示す平面図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図６】本発明に基づく第１実施形態に係る間隔保持材の別の取付け例を示す平面図である。
【図７】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図８】本発明に基づく第１実施形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図９】本発明に基づく第２実施形態に係る鋼管矢板を示す平面図である。
【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係る間隔保持材の別の例を示す平面図である。
【図１１】本発明に基づく第２実施形態に係る間隔保持材の別の取付け例を示す平面図である。
【図１２】本発明に基づく第３実施形態に係る鋼管矢板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ矢視図である。
【図１３】本発明に基づく第３実施形態に係る鋼管矢板を示す別の図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１４】本発明に基づく第４実施形態に係る鋼管矢板を説明する平面図である。
【図１５】鋼管矢板基礎の例を示す図である。
【図１６】従来の鋼管矢板の連結を示す図である。
【図１７】鋼管外径とせん断耐力の関係を示す図である。
【図１８】継手部における最大耐力を決定する部分を説明するための図である。
【図１９】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ 鋼管矢板
Ｂ 篏合空間
１ 鋼管矢板本管
２ 円形鋼管
２ａ スリット
２ｂ 長い側の円弧
２ｃ 短い側の円弧
３ アングル（間隔保持材）
４ 突起
６ 篏合部分
７ パイプ体
８ 貫通孔
９ 小径鋼管
１１ 帯板（間隔保持材）
１２ 板材（間隔保持材）
Claims (4)
- 鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板において、
上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、その円形鋼管における上記鋼管矢板本管への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうちの円弧長が長い側の当該円形鋼管部分に対し、その内面から鋼管矢板本管側に突出するように間隔保持材を取り付け、その間隔保持部材の突出量は、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく且つ隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合された際に当該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内に納まる量であり、且つ当該間隔保持部材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であることを特徴とする鋼管矢板。 - 上記間隔保持材には、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載した鋼管矢板。
- 鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、隣接する鋼管矢板の少なくとも一方が請求項１又は請求項２のいずれかに記載の鋼管矢板であり、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が上記スリットを介して互いに嵌合されてなると共に当該円形鋼管内に充填材が充填されてなることを特徴とする鋼管矢板の連結構造。
- 鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板の連結構造であって、上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、隣接する鋼管矢板の上記円形鋼管同士が前記スリットを介して互いに嵌合されてなり、該嵌合される２つの円形鋼管の内面で囲まれる嵌合空間内には、軸を上下に向けた間隔保持材が打設され、その間隔保持材は、嵌合空間が過度に狭くなることを防止するだけの剛性を有する鋼製であり、且つ隣接する鋼管矢板本管の対向する方向の寸法が、水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプの径よりも大きく、当該打設された間隔保持材によって上記嵌合空間内に上記水ジェット噴出用及び充填材注入用のパイプを沈設可能な空間を確保することを特徴とする鋼管矢板の連結構造。
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