JP4237603B2 - 鋼管矢板及びその施工方法並びにその鋼管矢板を用いた空間の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、湾曲した継手部を備えた鋼管矢板と、その鋼管矢板を用いた施工方法並びにその鋼管矢板を用いた空間の施工方法に関するものである。

従来より土木、建築工事等の現場で各種の鋼管矢板が用いられてきた。通常の鋼管矢板は図１３に示すように鋼管矢板Ｐ１００の両側の対向する位置に継手部１０１，１０３を構成してなるものである。この継手部１０１，１０３にはそれぞれ間隙１０２，１０４を構成してあり、この間隙に隣接する鋼管矢板の継手部を係合させて、鋼管矢板同士を連結していくものである。

しかし、このような継手部１０１、１０３では連結状態が弱いため、鋼管矢板列を土留めに使用した場合には、図１３に示すように矢印方向から土圧がかかり、この土圧が継手部を変形させることがあった。

そのため、鋼管矢板列が土圧を受ける場合、例えばパイプルーフ工法時には特殊な形状の鋼管矢板が用いられていた。それは例えば特開平１０−１８７５８に提案されているものであり、鋼管矢板両側の対向する位置に一対の連結部を構成し、この一方の連結部を他方の連結部に遊びをなくして連結することで、鋼管矢板列の土圧による変形を防ぐものであった。
特開平１０−１８７５８

上記のような従来の鋼管矢板は、連結部（継手部）が鋼管矢板の直径の両端に位置しているため、鋼管矢板同士は接触することなく離れた状態で連結されている。さらに連結部は鋼管矢板の表面に対して直角に取り付けられているため、土圧を鋼管矢板に吸収させることができず連結部だけで強い土圧を受けなくてはならず，そのため変形や破損が起こりやすいという問題点があった。
また従来の鋼管矢板を用いて土留めや止水工事を行う際、あるいは通路等の空間の施工などにも、上述の鋼管矢板の構造上の問題点が現れることがあった。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、安定した状態で鋼管矢板を連結して打設できる鋼管矢板を提供し、かつこの鋼管矢板を用いた効率的な施工方法及びその鋼管矢板を用いた空間の施工方法を提供するものである。

本発明の要旨とするところは、鋼管矢板の外側表面に、中央部が長手方向に沿って湾曲した長尺体の基部と、一部に切欠部を設けた円筒状の長尺体からなり、前記基部の先端に固定した係合体からなる係合部を２個構成し、上記２個の係合部を、鋼管矢板の直径を３等分した２本の平行線と鋼管矢板の表面との交点より上方及び下方に取り付けると共に、上方の基部は湾曲面が下方を向き、下方の基部は湾曲面が上方を向いた状態で取り付け、
一方、上記２個の係合部と、鋼管矢板の直径線に対して対称位置の鋼管矢板の外側表面に、中央部が長手方向に沿って湾曲した長尺体の基部とその先端に固定した円柱状の係止体からなる係止部を２個構成し、上記上方の係止部の基部は湾曲面が下方を向き、下方の係止部の基部は湾曲面が上方を向いた状態で取り付け、上記２個の係合部と他の鋼管矢板の２個の係止部を結合することにより複数の鋼管矢板を接触して連結打設可能とした鋼管矢板である。

また、本発明の要旨とするところは、上記湾曲した係合部と湾曲した係止部から構成される継手部の形状を、この継手部と２本の鋼管矢板が構成する場所にアースオーガを収納可能な形状にしたことを特徴とする鋼管矢板である。

また、本発明の要旨とするところは、請求項１あるいは請求項２のいずれかの鋼管矢板を用いた施工方法であり、地中に第１の鋼管矢板を打設し、次いで第２の鋼管矢板を、その係止部を上記第１の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら打設し、次いで第３の鋼管矢板を、その係止部を上記第２の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら打設し、同様にして既設の鋼管矢板の係合部に、打設する鋼管矢板の係止部を結合させ、かつ表面を互いに接触させながら連結して打設することを特徴とする鋼管矢板の施工方法である。

また、本発明の要旨とするところは、請求項１あるいは請求項２のいずれかの鋼管矢板を用いた施工方法であり、空間の施工場所の所定個所に第１の鋼管矢板を水平方向に打設し、次いで第２の鋼管矢板を、その係止部を上記第１の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら水平方向に打設し、次いで第３の鋼管矢板を、その係止部を上記第２の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら水平方向に打設し、同様にして既設の鋼管矢板の係合部に、打設する鋼管矢板の係止部を結合させ、かつ表面を互いに接触させながら水平方向に連結して打設することにより空間の両側壁と天壁を構成し、その後、上記両側壁と天壁に囲まれた部分の土砂を排除して空間を作ることを特徴とする鋼管矢板を用いた空間の施工方法である。

上記構成の本発明の効果は、鋼管矢板同士を２個の湾曲した係合部と係止部を結合させながら、かつ鋼管矢板同士を接触した状態で打設するため、土圧を受ける面が広くなり鋼管矢板列全体の剛性が強くなり土留め効果等が良くなる。従って、同じ土圧であれば小さいサイズの鋼管矢板を使用することができる。
また、この鋼管矢板を連続打設する場合、容易かつ効率的な施工が可能となり、土圧に対して強固であり止水効果も優れた鋼管矢板列を構築できる等の効果を奏する。さらには、硬質地盤には継手部の内側にアースオーガを用いることができる。
また、本鋼管矢板を水平施工することにより、安全な電車の軌道と立体交差する通路あるいは倉庫などの空間の作成を効率よく行うことができるのである。
以上

本発明を実施するための最良の形態は、外側表面に２個の湾曲した係合部と２個の湾曲した係止部を、直径線に対して対称位置に設けてなり、上記２個の係合部と他の鋼管矢板の２個の係止部を結合することにより複数の鋼管矢板を連結して打設可能とした鋼管矢板である。
さらに本発明を実施するための最良の形態は、上記の鋼管矢板を用いた施工方法であり、地中に第１の鋼管矢板を打設し、次いで第２の鋼管矢板を、その係止部を上記第１の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触又は近接させながら打設し、次いで第３の鋼管矢板を、その係止部を上記第２の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触又は近接させながら打設し、同様にして既設の鋼管矢板の係合部に、打設する鋼管矢板の係止部を結合させ、かつ表面を互いに接触又は近接させながら鋼管矢板を所定本数連結して打設する鋼管矢板の施工方法である。
さらに本発明を実施するための最良の形態は、上記の鋼管矢板を用いて上記と同様の施工方法で水平施工を行い、安全な通路等の空間の作成を効率よく行うことができる空間の施工方法である。

図１は本発明の一実施例を示す鋼管矢板の正面図、図２は図１の一部切欠きＡ矢視図、図３は図１の一部切欠きＢ矢視図、図４は鋼管矢板の施工状態を示す説明図である。

本実施例の鋼管矢板の構成を図に基づいて説明する。
図１乃至図３において、符号Ｐ１は鋼管矢板、１０は係合部、２０は係止部であり、上記係合部１０及び係止部２０は鋼管矢板Ｐ１の表面の軸方向に沿い全長にわたって形成されている。

上記係合部１０は湾曲した長尺体の基部１２と係合体１１からなる。この基部１２のうち上方の基部１２は湾曲面が下方を向き、下方の基部１２は湾曲面が上方を向いているため、二つの係合部１０，１０は互いに湾曲面が向き合った状態で取り付けられている。
そして、この基部１２の先端に固定した係合体１１は、一部に切欠部１１ａを設けた円筒状の長尺体からなる。

上記基部１２の鋼管矢板Ｐ１上の取付位置は、上記直径Ｄを水平に３等分した２本の平行線Ｌ１とＬ２を形成し、この平行線Ｌ１と鋼管矢板Ｐ１の表面との交点ＬＰ１より上方または平行線Ｌ２と鋼管矢板Ｐ１の表面との交点ＬＰ２より下方とすることができる。この場合、係合部１０にかかる土圧を最も効率よく鋼管矢板Ｐ１が吸収できるのは、直径Ｄに対して４５度の角度αを有する半径Ｒと鋼管矢板Ｐ１の表面との交点に基部１２が取り付けてある場合である。

一方、上記係止部２０は湾曲した長尺体の基部２２とその先端に固定した係止体２１からなる。このうち上方の係止部２０の基部２２は湾曲面が下方を向き、下方の係止部２０の基部２２は湾曲面が上方を向いているため、二つの係止部２０，２０は互いに湾曲面が向き合った状態で取り付けられている。
係止体２１は円柱状の長尺体であり、この係止体２１は上記係合体１１に摺動しながら嵌合可能な構成となっているのである。

上記係止部２０は、鋼管矢板Ｐ１の表面の、前記係合部１０と直径Ｄに対して対称位置に取り付られている。従って、この係止部２０の基部２２の取付位置は、上記係合部１０の基部１２と同様の位置に設けてある。

次に、図４に基づいて上記の鋼管矢板を連続して地中に打設する場合を説明する。
まず、第１の鋼管矢板Ｐ１を地中に垂直に打設して、次いで第２の鋼管矢板Ｐ２をこの鋼管矢板Ｐ１に並べて打設する。このとき、第２の鋼管矢板Ｐ２の係止部２０の係止体２１を、第１の鋼管矢板Ｐ１の係合部１０の係合体１１に嵌合させて摺動させながら打設していく。そして、第１の鋼管矢板Ｐ１と第２の鋼管矢板Ｐ２の表面を互いに接触させながら打設していく。
なお、各実施例における鋼管矢板の打設は、鋼管矢板同士の表面を互いに接触させても良く、互いに近接した状態で行っても良いのである。
そして、上記と同様にして第３の鋼管矢板Ｐ３を第２の鋼管矢板Ｐ２に連結して打設する。以下同様にして複数の鋼管矢板を連結して打設することができる。これにより、上記係合部１０と係止部２０からなる継手部８が鋼管矢板列が構成する壁面の表面に沿って構成されていくのである。
また、上記係合部１０と係止部２０の連結部分にシール材を充填することで変形を防止し、あるいは止水効果を高めることができる。

上記鋼管矢板の打設時において、鋼管矢板列を直角に曲折して打設するときは、図４及び図９に示す第４の鋼管矢板Ｐ４のように、係合部１０，１０を第１の鋼管矢板Ｐ１の取付位置より約９０度回転させた位置に取り付ける。
そして、次の第５の鋼管矢板Ｐ５の係止部２０，２０を上記第４の鋼管矢板Ｐ４の係合部１０，１０に係合させれば、第５の鋼管矢板Ｐ５は鋼管矢板Ｐ１から鋼管矢板Ｐ４が構成する鋼管矢板列に対して直交する位置に打設されるのである。

また、上記打設時において地盤が硬質である場合は、アースオーガを併用して鋼管矢板を打設することができる。すなわち、図５に示す鋼管矢板の他例のように、継手部を図７に示すものとして、係合部４０と係止部５０からなる継手部８１と両鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２の間に、アースオーガＧを用いて予めあるいは鋼管矢板Ｐ２の打設と同時に当該個所の土砂を掘削するのである。これによって従来の工法では不可能であった継手部の障害物となるものを取り除きながら施工することにより、新規の鋼管矢板Ｐ２をスムーズに打設できる。
さらに上記アースオーガＧで掘削した部位にコンクリート注入することで継手部８の止水効果を高め、継手部８の変形を抑え連結時の強度を保ちズレを防止できるのである。

上記のようにして打設された鋼管矢板列の作用について説明する。
図６示すように、鋼管矢板列を構成する鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２の表面に固定された係合部１０と係止部２０は互いに係合して円弧状の継手部８を形成する。
この状態で係合部１０と係止部２０に対し、図６の矢印方向より土圧がかかった場合、この土圧は係合部１０の基部１２と係止部２０の基部２２を介して鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２の表面にかかってくる。
この鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２の表面にかかる圧力Ｖは、鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２の表面から中心Ｏ方向に働き、水平方向の圧力Ｖ１と垂直方向の圧力Ｖ２に分力されるため、圧力Ｖ２のみが鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２を図中下方に押圧する力となる。
このように継手部８の円弧状の形状は外部からの圧力に対して強いだけでなく、土圧は鋼管矢板Ｐ１，Ｐ２に吸収されることになる。さらに土圧は、その圧力が分散されて小さくなるため、鋼管矢板列は土圧に対して強固なものとなるのである。
また、必要に応じて、更に強度を高めるために鋼管矢板の内部にコンクリートを注入しても良い。

図７に示すものは、継手部の他の実施例であり、係合部４０の先端の係合体４１と係止部５０の先端の係止体５１とを互いに組み合わせて、内側をフラットに形成したものである。これは上記のように、内側にアースオーガを用いて施工する場合に有効である。

図８に示すものは、継手部の他の実施例であり、係合部６０の先端の係合体６１と係止部７０の先端の係止体７１とを互いに組み合わせて、外側をフラットに形成したものである。これは直接壁面として使用する際に有効である。

上記の実施例で説明したような鋼管矢板の垂直施工の場合で土圧が小さい場合には継手部８は一つでも良い。すなわち、図１０に示すように、上方の係合部１０と係止部２０だけで鋼管矢板Ｐ８、Ｐ９を連結していくのである。
このように継手部の構成を簡易にすれば、製造費が廉価になると共に、施工時間も節約できる等のメリットがある。
この実施例でも、上記で説明した図５に示す鋼管矢板のように係合部４０と係止部５０からなる継手部８１を用いても良い。

図１１と図１２に本鋼管矢板を用いた水平施工の例を示す。これは主として電車の軌道と立体交差する通路あるいは倉庫等の空間の作成に利用されるものである。
本実施例に示した通路Ｔの施工方法は、まず地中に第１の鋼管矢板Ｐ１１を水平方向に打設し、次いで第２の鋼管矢板Ｐ１２を、その係止部を上記第１の鋼管矢板Ｐ１１の係合部に結合させ、かつ表面を接触又は近接させながら打設していく。
次いで上記で説明したように第３の鋼管矢板Ｐ１３を第２の鋼管矢板Ｐ１２に結合させて表面を接触又は近接させながら打設し、同様にして既設の鋼管矢板に結合させながら、かつ表面を接触又は近接させながら新たな鋼管矢板を所定本数打設する。
この施工方法は、図４に示した垂直施工方法と同様であり、水平圧入ができる鋼管矢板圧入機を用いて行う。

このようにして、鋼管矢板で両側壁５０，５１及び天壁５２を連続して作成しながらすべての鋼管矢板を打設し終えた後に、両側壁５０，５１及び天壁５２に囲まれた部分の土砂を取り除くと図１１に示すような通路Ｔが完成する。
これにより、電車と自動車が立体的に交通できるため、踏み切りが不必要となり、踏み切り事故が無くなると共に、自動車の交通が便利となる。

上記通路Ｔは、従来の鋼管矢板を使用して施工すると継手部分が脆弱なため特に天壁５２の上方からの圧力に耐えられない。しかし、上記実施例の鋼管矢板を用いることにより、安定かつ安全な施工が出来ると共に施工後も圧力に耐える丈夫な通路が作成可能となるのである。また、天壁５２は水平でなく、多少上方に湾曲した状態に施工しても良くそうしたほうが強度は増すのである。

さらに、倉庫等の部屋を作成するには、上記の方法で鋼管矢板を打設し両側壁及び天壁を連続して作成して鋼管矢板を打設し終えた後に、両側壁及び天壁に囲まれた部分の一部である前方部分のみの土砂を取り除くと空間が構成されるのである。この空間に別途、扉や壁を取り付けることで、倉庫などの部屋が作成される。

本発明の一実施例を示す鋼管矢板の正面図 図１の一部切欠きＡ矢視図 図１の一部切欠きＢ矢視図 鋼管矢板の施工状態を示す説明図 鋼管矢板の連結状態を示す説明図 係合部と係止部を示す図５の一部拡大図 係合部と係止部の他例を示す拡大図 係合部と係止部の他例を示す拡大図 鋼管矢板の他例を示す正面図 実施例２の鋼管矢板の連結状態を示す説明図 鋼管矢板の施工状態を示す説明図 図１１のＸ−Ｘ線断面図 従来例の鋼管矢板の連結状態を示す説明図

符号の説明

８ 継手部
１０ 係合部
１１ 係合体
１２ 基部
１１ａ 間隙
２０ 係止部
２１ 係止体
２２ 基部
Ｐ 鋼管矢板
Ｔ 通路
Ｄ 直径
Ｒ 半径

Claims (4)

1. 鋼管矢板の外側表面に、中央部が長手方向に沿って湾曲した長尺体の基部と、一部に切欠部を設けた円筒状の長尺体からなり、前記基部の先端に固定した係合体からなる係合部を２個構成し、
   上記２個の係合部を、鋼管矢板の直径を３等分した２本の平行線と鋼管矢板の表面との交点より上方及び下方に取り付けると共に、上方の基部は湾曲面が下方を向き、下方の基部は湾曲面が上方を向いた状態で取り付け、
   一方、上記２個の係合部と、鋼管矢板の直径線に対して対称位置の鋼管矢板の外側表面に、中央部が長手方向に沿って湾曲した長尺体の基部とその先端に固定した円柱状の係止体からなる係止部を２個構成し、
   上記上方の係止部の基部は湾曲面が下方を向き、下方の係止部の基部は湾曲面が上方を向いた状態で取り付け、上記２個の係合部と他の鋼管矢板の２個の係止部を結合することにより複数の鋼管矢板を接触して連結打設可能とした鋼管矢板。
2. 上記湾曲した係合部と湾曲した係止部から構成される継手部の形状を、この継手部と２本の鋼管矢板が構成する場所にアースオーガを収納可能な形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼管矢板。
3. 請求項１あるいは請求項２のいずれかの鋼管矢板を用いた施工方法であり、地中に第１の鋼管矢板を打設し、次いで第２の鋼管矢板を、その係止部を上記第１の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら打設し、次いで第３の鋼管矢板を、その係止部を上記第２の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら打設し、同様にして既設の鋼管矢板の係合部に、打設する鋼管矢板の係止部を結合させ、かつ表面を互いに接触させながら連結して打設することを特徴とする鋼管矢板の施工方法。
4. 請求項１あるいは請求項２のいずれかの鋼管矢板を用いた施工方法であり、空間の施工場所の所定個所に第１の鋼管矢板を水平方向に打設し、次いで第２の鋼管矢板を、その係止部を上記第１の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら水平方向に打設し、次いで第３の鋼管矢板を、その係止部を上記第２の鋼管矢板の係合部に結合させ、かつ鋼管矢板の表面を接触させながら水平方向に打設し、同様にして既設の鋼管矢板の係合部に、打設する鋼管矢板の係止部を結合させ、かつ表面を互いに接触させながら水平方向に連結して打設することにより空間の両側壁と天壁を構成し、その後、上記両側壁と天壁に囲まれた部分の土砂を排除して空間を作ることを特徴とする鋼管矢板を用いた空間の施工方法。

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