JP4266355B2 - 連結鋼管矢板及び連結鋼管矢板の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、並列された鋼管矢板相互をＨ型鋼により連結してなる連結鋼管矢板、及び、連結鋼管矢板を上下に連結してなる連結鋼管矢板の連結構造に関する。

橋梁基礎の一つとしての鋼管矢板基礎は、例えば矢板井筒工法により構築される。この工法は、隣接する鋼管矢板の継手同士を互いに連結しながら、複数本の鋼管矢板を、円形、小判形、矩形状等の井筒となるように地中に打設し、その内部が閉鎖空間となるように締め切り、囲まれた井筒の内部を掘削して底版コンクリートを打設し、橋脚躯体が構築される。
従来、このような鋼管矢板の継手としては、Ｐ−Ｐ型（パイプ型）（例えば、特許文献１参照）、ボックス形とＴ字形、パイプ形とＴ字形などが一般的に使用されている。また、継手としてＨ型鋼を使用する場合もあり、具体的には、並列させる鋼管矢板の相互を各鋼管矢板の周面に端縁が結合するＨ型鋼で一体的に連結している（例えば、特許文献２参照）。このＨ型鋼は鋼管矢板の間の継手が上記Ｐ−Ｐ型等に比べて剛であるため、変形に対する剛性が大きく、鋼管矢板自体の剛性も大きくなる。そのため、鋼管の径が小さくて済み、井筒の平面形状を小さくすることができるとして有効とされている。
このようなＨ型鋼が連結された連結鋼管矢板は複数並列させて、水中に建て込んだ後、バイブロハンマーなどで所定深度まで打設する。地盤が軟弱な場合には深い地層まで鋼管矢板を届かせる必要があることから、鋼管矢板の全長が長くなり、何本かに分けて打ち込む必要がある。そのような場合には、下側に打ち込まれた連結鋼管矢板の上に、複数の連結鋼管矢板を並列させて打ち込み、下側の連結鋼管矢板と上側の連結鋼管矢板とを溶接等で接続して再度バイブロハンマーで所定深度まで打設している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−０８２６５４号公報 特開２００３−３２８３５７号公報

しかしながら、上述のようにして打設された下側の連結鋼管矢板と上側の連結鋼管矢板との溶接において、鋼管矢板と鋼管矢板との間に設けられたＨ型鋼のウェブ部分は、隣接する鋼管矢板と２つのフランジ部とで四方を囲まれた閉鎖空間となるため溶接することができない。また、隣接する鋼管矢板のうち、互いに対向して設けられた２つのフランジ部によって挟まれた部分においても、閉鎖空間となるため溶接することができない。
そこで、従来、フランジ部だけを溶接することによって上下の連結鋼管矢板を連結したり、予め工場等でＨ型鋼を全長に渡り溶接してから使用している。そのため、現場でフランジ部だけを溶接する場合には、接続箇所の剛性が他の箇所よりも低下することとなっていた。また、工場で予め溶接する場合には、その全長が長くなるので、工事現場への搬送や打設時における杭打ち機リーダー等の高さに限界があり、施工時において多数の問題点を抱えていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、予め溶接することなく、上下に打ち込む連結鋼管矢板同士を容易かつ強固に連結することのできる連結鋼管矢板及び連結鋼管矢板の連結構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば、図１〜図３に示すように、並列された鋼管矢板２、２相互をＨ型鋼３により連結してなる連結鋼管矢板１であって、
上下に連結されるＨ型鋼の連結部分において、一方のＨ型鋼のウェブ部５の端部に、内部が開口し、該内部に充填材（例えば、モルタル）が充填される充填部６が設けられ、他方のＨ型鋼のウェブ部の端部に前記充填部の開口を塞ぐ蓋部７が設けられており、
前記蓋部には、前記充填部の内部に挿入されて、充填部に充填された充填材が固着する固着部１４が形成され、
前記固着部は、２つの平板部材が前記Ｈ型鋼の前記ウェブ部及びフランジ部に沿ってＴ字状に組み付けられてなり、
前記充填部と前記Ｈ型鋼のフランジ部との間には、前記充填部及び前記フランジ部を貫通し、充填材が注入される注入管１３が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一方のＨ型鋼の端部に充填部が設けられ、他方のＨ型鋼の端部に充填部の開口を塞ぐ蓋部が設けられているので、充填部の開口を蓋部で塞いで充填部の内部に充填材を充填することによって、上下に打ち込む連結鋼管矢板同士を容易に連結することができる。
このように、従来ではフランジ部のみの溶接により連結していたのに対して、閉鎖空間により溶接が困難とされていたウェブ部や、２つの鋼管矢板の一部の連結を行うことができることから、上下に隣接する連結鋼管矢板間の強度を向上させることができる。また、予め工場等でＨ型鋼を全長に渡り溶接しておく必要もないため、全長の長い連結鋼管矢板を工事現場に搬送したり、打設時における杭打ち機リーダーの高さの制限等の問題も生じることがない。
しかも、連結鋼管矢板を上下に何本も連結することができるので、連結鋼管矢板の適用長さを長くすることができる。

また、蓋部には充填部に充填された充填材が固着する固着部が設けられているので、充填部の開口を蓋部で塞ぐことによって、蓋部に設けられた固着部に、充填部に充填された充填材が固着するため、充填部と蓋部とがより強固に連結される。

さらに、充填部とフランジ部との間には、充填部及びフランジ部を貫通する注入管が設けられているので、この注入管を介して充填部に充填材を簡単に充填することができる。

請求項２の発明は、例えば、図１〜図３に示すように、請求項１に記載の連結鋼管矢板を上下に連結してなる連結鋼管矢板の連結構造であって、
上下に連結されるＨ型鋼の連結部分において、一方のＨ型鋼の端部に設けられた充填部に、他方のＨ型鋼の端部に設けられた蓋部が、前記充填部の開口を塞ぐようにして設けられており、前記充填部の内部に充填材が充填され、前記固着部に前記充填材が固着していることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、上下に連結されるＨ型鋼の連結部分において、一方のＨ型鋼に設けられた充填部に、他方のＨ型鋼に設けられた蓋部が、充填部の開口を塞ぐようにして設けられ、充填部の内部に充填材が充填されているので、従来ではフランジ部のみの溶接により連結していたのに対して、閉鎖空間により溶接が困難とされていたウェブ部や、２つの鋼管矢板の一部の連結を行うことができる。よって、上下に隣接する連結鋼管矢板間の強度を向上させることができる。また、予め工場等でＨ型鋼を全長に渡り溶接しておく必要もないため、全長の長い連結鋼管矢板を工事現場に搬送したり、打設時における杭打ち機リーダーの高さの制限等の問題も生じることがない。
しかも、連結鋼管矢板を上下に何本も連結することができるので、連結鋼管矢板の適用長さを長くすることができる。

本発明に係る連結鋼管矢板及び連結鋼管矢板の連結構造によれば、一方のＨ型鋼のモルタル充填部に、開口を塞ぐように他方のＨ型鋼の蓋部を設けることによって、上下に打ち込む連結鋼管矢板同士を容易かつ強固に連結することができる。
また、予め溶接しておく必要もないため、全長の長い連結鋼管矢板を工事現場に搬送したり、打設時における杭打ち機リーダーの高さの制限等の問題も生じることがない。
しかも、連結鋼管矢板を上下に何本も連結することができるので、連結鋼管矢板の適用長さを長くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明に係る連結鋼管矢板が打設されてなる鋼管矢板基礎の概略斜視図、図２は、連結鋼管矢板の概略平面図（上端部もしくは下端部を除いた箇所における平断面図）であり、図３は、下側連結鋼管矢板のＨ型鋼と、上側連結鋼管矢板のＨ型鋼とが連結される状態を示した要部斜視図である。
図１〜図３に示すように、本発明に係る連結鋼管矢板１は、並列された２つの鋼管矢板２、２間がＨ型鋼３により連結されてなるものであり、このような連結鋼管矢板１を複数並列して、例えば小判状となるように地盤Ｇ内に打ち込んだ後に、これら連結鋼管矢板１の上にさらに連結鋼管矢板１を複数並列して小判状となるように打ち込むことによって、鋼管矢板基礎８を構築する矢板井筒工法に好適に使用される。なお、図１では、Ｈ型鋼３は図面の関係上省略した。

Ｈ型鋼３は、２つのフランジ部４、４の両端部がそれぞれ並列された２つの鋼管矢板２、２の周面に溶接されており、ウェブ部５は、これら２つのフランジ部４、４及び２つの鋼管矢板２、２によって四方が囲まれた閉鎖空間Ｎ内に配置されている。

また、下側に打設されるＨ型鋼３のウェブ部５上端部に、上面が開口し、内部にモルタル（充填材）が充填される充填部６が設けられ、上側に打設されるＨ型鋼３のウェブ部５下端部に充填部６の開口を塞ぐ蓋部７が設けられている。
充填部６は、下側連結鋼管矢板１Ａのウェブ部５上端部において、該ウェブ部５の片側の面に沿って取り付けられている。この充填部６は、内部が略四角柱状をなした略箱状部材であって、その上端面がウェブ部５及びフランジ部４と略面一となっている。
また、充填部６には、該充填部６を形成する壁部６a及びＨ型鋼３のフランジ部４を貫通し、モルタルが注入される注入管１３が設けられている。すなわち、壁部６a及びフランジ部４にはそれぞれ注入管１３を貫通させる貫通孔６Ａ、４Ａが形成されている。

蓋部７は、平板部材であって、上側連結鋼管矢板１Ｂのウェブ部５下端部において、該ウェブ部５の片側の面に対して直交するように取り付けられており、蓋部７の下面とウェブ部５下端部とが略面一となっている。この蓋部７には、充填部６の内部に挿入されて、充填部６に充填されたモルタルが固着する固着部１４が形成されている。固着部１４は、蓋部７の下面から下方に突出する２つの平板部材が略Ｔ字状に組み付けられてなるものである。

また、上記連結鋼管矢板１は、Ｈ型鋼３によって２つの鋼管矢板２、２が相互に連結されてなるものであるとしたが、このＨ型鋼３が設けられた側と反対側の周面にも継手９（図１のみに図示）を設けることが好ましい。この場合の継手９としては、周知のＰ−Ｐ型（パイプ型）、ボックス形とＴ字形、パイプ形とＴ字形などが挙げられる。また、本発明のＨ型鋼３も適用可能である。

次に、上記連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂを上下に連結してなる連結鋼管矢板の連結構造について、連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂを打ち込む手順とともに説明する。
まず、隣接する複数の下側連結鋼管矢板１Ａを、各継手９同士を互いに接続した状態で同時に吊り下げて、バイブロハンマー（図示略）等を使用して振動を与えながら打設し、小判形となるように順次打設していく。ここで、複数の下側連結鋼管矢板１Ａをその継手９同士を互いに接続した状態で複数本同時に打設したが、下側連結鋼管矢板１Ａを１本毎に打設しても構わない。
続いて、下側連結鋼管矢板１Ａのウェブ部５上端部における充填部６の内部に、上側連結鋼管矢板１Ｂのウェブ部５下端部の固着部１４を挿入するとともに、その開口を蓋部７で塞ぐようにして、下側連結鋼管矢板１Ａの上にそれぞれ上側連結鋼管矢板１Ｂを建て込む。
次いで、注入管１３からモルタルを注入していき充填部６にモルタルを充填する。これによって、固着部１４にモルタルが固着することで蓋部７と充填部６とが連結され、下側連結鋼管矢板１Ａと上側連結鋼管矢板１Ｂとのウェブ部５、５同士が連結される。なお、モルタルを充填した後、注入管１３を切断し、フランジ部４に設けられた貫通孔４Ａを、フランジ部４に鋼板１５を溶接することによって塞ぐ。
さらに、下側連結鋼管矢板１Ａと上側連結鋼管矢板１Ｂとのフランジ部４、４同士を溶接することによって、下側連結鋼管矢板１Ａと上側連結鋼管矢板１Ｂとを連結したら、バイブロハンマー等を使用して振動を与えながら上側連結鋼管矢板１Ｂを打設していく。
なお、下側連結鋼管矢板１Ａと上側連結鋼管矢板１Ｂとの連結は、連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂの１本毎に行っても良いし、複数本を同時に行っても構わない。したがって、隣接する上側連結鋼管矢板１Ｂ、１Ｂ同士の継手９相互の接続はそれに応じて適宜行うこととする。

上述の手順を繰り返して、連結鋼管矢板１を複数段打設していき、全ての連結鋼管矢板１を打設し鋼管矢板基礎８の構築を完了する。

以上、本発明の実施の形態によれば、下側連結鋼管矢板１Ａのウェブ部５の上端部に、上面が開口し内部にモルタルが充填される充填部６が設けられ、上側連結鋼管矢板１Ｂのウェブ部５の下端部に充填部６の開口を塞ぐ蓋部７が設けられているので、充填部６の開口を蓋部７で塞いで充填部６の内部にモルタルを充填することによって、上下に打ち込む連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂ同士を容易に連結することができ、しかも、従来に比べて、上下に隣接する連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂ間の強度を向上させることができる。
また、予め工場等でＨ型鋼３を全長に渡り溶接しておく必要もないため、全長の長い連結鋼管矢板１を工事現場に搬送したり、打設時における杭打ち機の高さの制限等の問題も生じることがない。さらに、連結鋼管矢板１を上下に何本も連結することができるので、連結鋼管矢板１の適用長さを長くすることができる。

さらに、蓋部７には充填部６に充填されたモルタルが固着する固着部１４が設けられているので、固着部１４に充填部６に充填されたモルタルが固着するため、充填部６と蓋部７とがより強固に連結される。
充填部６には充填部６及びフランジ部４を貫通する注入管１３が設けられているので、充填部６にモルタルを簡単に充填することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なものとする。
例えば、上記実施の形態では下側連結鋼管矢板１Ａのウェブ部５及び上側連結鋼管矢板１Ｂのウェブ部５にそれぞれ充填部６及び蓋部７を設けたが、さらに、各連結鋼管矢板１Ａ、１Ｂのフランジ部４、４にも充填部６及び蓋部７を設けるようにしても構わない。フランジ部４、４に設けた場合は、フランジ部４、４の溶接工程を省略することができる。さらに、上記実施の形態と反対に、上側連結鋼管矢板１Ｂのウェブ部５下端部に同様の充填部６を設けて、下側連結鋼管矢板１Ａのウェブ部５上端部に蓋部７を設けた構成としても構わない。
また、この構造を、鋼管矢板２のうち、互いに対向して設けられた２つのフランジ部４、４によって挟まれた部分Ｓ（図２参照）における上下端部にも設けても良い。さらに、鋼管矢板２の上下端部に、その全周にわたって設けても良い。
また、充填部６及び蓋部７はそれぞれ１つずつ設けたが、少なくとも１つあれば良く、この数も適宜変更しても良い。

また、充填部６に充填する充填材として、上記モルタル以外にコンクリート等を充填しても構わない。
さらに、充填部６への充填材の注入に関して、充填材の空気抜きとして、例えば、蓋部７に上部に抜ける穴を設けたり、その他、注入管１３と同様に充填部６に、充填部６及びフランジ部４を貫通する配管を設けることが好ましい。
また、固着部１４の２つの平板部材の表面に細かな凹凸や縞状等を形成しても良く、充填材が食い込み易いように多くの突起を有するもの程好ましい。充填部６の形状は、固着部１４を内部に挿入できる形状であれば適宜変更可能である。

さらに、連結鋼管矢板１を地盤Ｇ内に打ち込む方法としては、上記実施の形態ではバイブロハンマーにより打ち込むとしたが、例えば、ディーゼルパイルハンマにより打ち込んだり、アースオーガ掘削機により嵌入抵抗を低減しながら油圧ジャッキにより圧入する方法であっても良い。

本発明の実施の形態を示すためのもので、連結鋼管矢板基礎の概略斜視図である。 同、連結鋼管矢板の概略平面図である。 同、下側連結鋼管矢板のＨ型鋼と、上側連結鋼管矢板のＨ型鋼とが連結される状態を示した要部斜視図である。

符号の説明

１ 連結鋼管矢板
２ 鋼管矢板
３ Ｈ型鋼
６ 充填部
７ 蓋部
１３ 注入管
１４ 固着部

Claims (2)

1. 並列された鋼管矢板相互をＨ型鋼により連結してなる連結鋼管矢板であって、
   上下に連結されるＨ型鋼の連結部分において、一方のＨ型鋼のウェブ部の端部に、内部が開口し、該内部に充填材が充填される充填部が設けられ、他方のＨ型鋼のウェブ部の端部に前記充填部の開口を塞ぐ蓋部が設けられており、
   前記蓋部には、前記充填部の内部に挿入されて、充填部に充填された充填材が固着する固着部が形成され、
   前記固着部は、２つの平板部材が前記Ｈ型鋼の前記ウェブ部及びフランジ部に沿ってＴ字状に組み付けられてなり、
   前記充填部と前記Ｈ型鋼のフランジ部との間には、前記充填部及び前記フランジ部を貫通し、充填材が注入される注入管が設けられていることを特徴とする連結鋼管矢板。
2. 請求項１に記載の連結鋼管矢板を上下に連結してなる連結鋼管矢板の連結構造であって、
   上下に連結されるＨ型鋼の連結部分において、一方のＨ型鋼の端部に設けられた充填部に、他方のＨ型鋼の端部に設けられた蓋部が、前記充填部の開口を塞ぐようにして設けられており、前記充填部の内部に充填材が充填され、前記固着部に前記充填材が固着していることを特徴とする連結鋼管矢板の連結構造。

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