JP4272328B2

JP4272328B2 - 地中壁及びその施工法

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Publication number: JP4272328B2
Application number: JP2000066670A
Authority: JP
Inventors: 和之田崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001254354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野において、地下構造物の壁体として利用される地中壁及びその施工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の地中壁においては、例えば、本出願人に係る特許第２６７３６３４号に開示のものがある。
【０００３】
この地中壁は、図８に示すように、地盤１に掘削された掘削溝２に鋼製部材５を建込み、コンクリート３Ｃを経時性固化材料とする地中壁３を構築している。鋼製部材５は例えば、ウェブの両端に一対のフランジを有し、フランジの端部に雌、雄の嵌合継手を有する鋼材または、同じくフランジ端部に嵌合継手を有するH形鋼からなり、前記嵌合継手と介して複数の鋼製部材５を連結することで、地中壁３の鋼製芯材が形成されている。
【０００４】
また、地中壁３の所定の部位からは床版鉄筋（後述の棒鋼８）とコンクリート剥離防止スタッド（後述のスタッド１３）が突出しており、前記スタッドを介して地中壁３に、本体構造物の壁（本体壁４という）が構築されると共に、前記床版鉄筋を介して本体構造物のコンクリート床盤２０が接合される。
【０００５】
ところで、本体構造物の床盤２０を打設し接合した場合には、鋼製部材５のウェブ６の両端に設けた内外一対のフランジ７，７の一方のコンクリート打設面７ａ側に過大な引張力または圧縮力による変位荷重が作用する。
【０００６】
このため、従来では、床盤２０の接合部位Ａに対応する鋼製部材５の内外両フランジ７，７間の上下部位に、床盤２０用の曲げ鉄筋２１が連結される複数本の棒鋼８を貫通させて配設している。これにより、鋼製部材５のコンクリート打設面７ａに作用する引張力または圧縮力による変位荷重を各棒鋼８を介して両フランジ７，７間で受けるとともに、地中壁３の構築に伴うコンクリート経時性固化材の鋼製部材５のフランジ７，７間への充填により、床盤２０の接合部位Ａを補強している。
【０００７】
前記各棒鋼８の両端８ａ，８ｂには、螺合部が形成され、一方の螺合端部、すなわち、床盤２０の曲げ鉄筋２１がカップラ２２を介して螺着連結される連結端部８ａは、鋼製部材５の内側フランジ７のコンクリート打設面７ａに突出し、補強板９を介してナット１０にて締結固定されているとともに、その他方の螺合端部８ｂは、地中壁３側に対面する外側フランジ７側に突出し、補強板１１を介してナット１２にて締結固定されている。
【０００８】
さらに、鋼製部材５のコンクリート打設面７ａには、複数本の剪断スタッド１３が各棒鋼８の上下間に溶接等にて固着され、各棒鋼８に連結される曲げ鉄筋２１及び各剪断スタッド１３を介して床盤２０が打設されている。
【０００９】
そして、本体壁４を構築する場合、地盤１に掘削された掘削溝２に鋼製部材５を建て込んだ後、鋼製部材５の周囲に経時性固化材料としてコンクリート３Ｃを全体的に打設し、地中壁３の構築と共に、鋼製部材５の両フランジ７，７間にもコンクリート３Ｃを充填し固化することにより、床盤２０の接合部位Ａの補強及び各鋼製部材５の継合部の補強を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の地中壁は、芯材となる鋼製部材５の周囲の上下方向全長に渡り、強度に富むがコストが割高のコンクリート３Ｃが充填されている（コンクリート充填工法）ため、コンクリート３Ｃの使用量が多く、泥水掘削工法を使用するため施工コストが高くなる。
【００１１】
前記コンクリート使用による施工コストの低減化を図るために、ソイルセメントや泥水固化材等、強度は低いが、低コストの経時性固化材を使用することがある。しかし、この場合は、床盤２０の接合部位Ａにおける引張力または圧縮力による変位荷重が、各曲げ鉄筋２１を介して鋼製部材５の両フランジ７、７間に貫通された各棒鋼８に伝達されるために、この床盤２０の接合部位Ａでの低コストの経時性固化材の強度が不足し、結果、高コストでも前述のコンクリート３Ｃを使用せざるを得ない場合が多く、ソイルセメント等を使用する場合は、特別の補強構造が必要とされた。
【００１２】
例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、鋼製部材５のフランジ７，７間に複数枚の補強板Ｐを床盤２０用の曲げ鉄筋２１の各連結部位にそれぞれ対応させて設けたりしている。
【００１３】
しかし、図９に示すような補強構造では、本体壁４を構築する際に、鋼製部材５をソイルセメントや泥水固化材等の経時性固化材中に建て込む場合、曲げ鉄筋２１による引張、圧縮力でフランジ７の剛性が小さいため、フランジ７が変形し、床版接合部が破損される。
【００１４】
前述のとおり、従来は、低コストの経時性固化材を用い、かつ強度問題や施工性等の問題を同時に解決できる地中壁の施工方法がなかった。そこで、本発明は、前記の問題点を解決した地中壁及びその施工法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成する。
【００１６】
第１の発明は、ウェブの端部に両フランジを設けた鋼材、またはH形鋼からなる鋼製部材を地中壁の芯材に用いると共に経時性固化材を固化させることによって構築する壁の施工法であって、前記鋼製部材の一部でかつ鋼製部材のウェブを間に挟み両フランジに囲まれた部分に、前記経時性固化材よりも強度の高い補強用コンクリートを固着すると共に床版の曲げ鉄筋と接続可能で前記フランジに固定された棒鋼を前記補強用コンクリートに埋め込み配置することにより、前記鋼製部材を部分的に補強し、当該補強用コンクリートが固化した後、当該補強用コンクリートを含む前記鋼製部材の周囲が経時性固化材で満たされるように施工することを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、第１発明において、前記補強用コンクリートを固着した鋼製部材を、泥水掘削溝中に建て込み、その後、泥水を置換しながら前記経時性固化材を充填することを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第１発明において、地盤中に、前記経時性固化材で満たされた溝を造成した後、当該溝中に前記補強用コンクリートを固着した鋼製部材を建て込むことを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、第１ないし第３発明のいずれかの発明において、前記経時性固化材が、ソイルセメントまたはソイルモルタルまたは泥水固化材であることを特徴とする。
【００２０】
第５の発明は、ウェブの両端部にフランジを設けた鋼材、またはH形鋼からなる鋼製部材を芯材に用いると共に経時性固化材を固化させて構築される地中壁であって、前記鋼製部材の一部でかつ鋼製部材のウェブを間に挟み両フランジに囲まれた部分に前記経時性固化材よりも強度の高い補強用コンクリートが固着されている共に、床版の曲げ鉄筋と接続可能で前記フランジに固定された棒鋼が前記補強用コンクリートに埋め込み配置されていることにより、前記鋼製部材が部分的に補強され、前記鋼製部材および補強用コンクリートの周囲に経時性固化材が充填・固化されていることを特徴とする。
【００２１】
第６の発明は、第５発明において、前記補強用コンクリートの上下部または、少なくとも下端部には、先細状の突出部を設けたことを特徴とする。
【００２２】
第７の発明は、第５または第６発明において、前記経時性固化材は、ソイルセメントまたはソイルモルタル、または泥水固化材であることを特徴とする。
【００２３】
本発明では、鋼製部材を芯材とした地中壁において、鋼製部材の上下方向全長の内の一部分、つまり、本体構造物から最も荷重を受ける部位のみを、高コストであるが、強度の高いコンクリートで部分的に補強し、地中壁の他の多くの部分は、ソイルセメントまたはソイルモルタルまたは泥水固化材等の強度が低いが、低コストである経時性固化材を充填するもので、このように、コンクリートと低コストの経時性固化材を合理的に組み合わすことで、高コストのコンクリート充填工法を使用しないで済み、しかも、本体構造物の荷重を伝達するに必要な強度を持つ地中壁を構築できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７を参照して詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態において、図８の従来例と同一要素には、同一符号を付して説明する。
【００２５】
図１は、実施形態に係る地下構造物の全体構造を示す断面図、図２は要部の拡大断面図である。
【００２６】
図１に示すように、地盤１に掘削された掘削溝２には、ウェブの両端にフランジが固着された鋼製部材または、Ｈ形鋼等からなる鋼製部材５を、それぞれの雌雄の嵌合継手を介して継ぎ合わせ連結しながら、建込み方向Ｘに建て込むことにより形成されている。鋼製部材５の側部には、本体構造物の本体壁４が構築されると共に、鋼製部材５の側部の上下方向所定の高さ部位には、鉄筋コンクリートの本体構造物の各階の床盤２０、３０、４０が複数段に打設され接合されている。
【００２７】
各鋼製部材５は、図２に示すように、ウェブ６と、このウェブ６の両端に設けた内外一対のフランジ７，７とからなり、上下方向に所定の長さ寸法を有する。鋼製部材５の床盤２０、３０、４０の各接合部位Ａ，Ｂ，Ｃに対応する内外両フランジ７，７間の上下部位には、複数本の棒鋼８が貫通して設けられ、各棒鋼８は、所望の間隔ｄを存して横一列状態に配設されている。
【００２８】
各棒鋼８の両端８ａ，８ｂには、螺合部が形成され、一方の螺合端部側、すなわち、各床盤２０、３０、４０の曲げ鉄筋２１，３１，４１がカップラ２２，３２，４２を介して螺着され連結される連結端部８ａは、鋼製部材５の内側フランジ７のコンクリート打設面７ａに突出し、補強板９を介してナット１０にて締結固定されている。各棒鋼８の他方の螺合端部８ｂは、地中壁３側に対面する外側フランジ７側に突出し、補強板１１を介してナット１２にて締結固定されている。
【００２９】
鋼製部材５のコンクリート打設面７ａには、各床盤２０、３０、４０の荷重を伝達する複数本の剪断スタッド１３が各棒鋼８の上下間に溶接等にて固着されている。
【００３０】
また、鋼製部材５には、予め補強用コンクリート１４が、各階の床盤２０、３０、４０の各接合部位Ａ，Ｂ，Ｃに対応する部位にそれぞれ部分的に設けられている。この補強用コンクリート１４は、鋼製部材５のウェブ６を間に挟み、かつ両フランジ７，７間に充填し固着して形成される。これにより、各階の床盤２０、３０、４０の各接合部位Ａ，Ｂ，Ｃにおける鋼製部材５のコンクリート打設面７ａの強度を高めることができる。補強用コンクリート１４は、図５に点線で上端のみを示すように必要に応じ、たて補強鉄筋１４ｄで補強するとよい。また、鋼製部材５の建込み方向Ｘに対応する補強用コンクリート１４の上下両端面１４ａ，１４ｂには、先細状の突出部（図では先が尖ったテーパ面であるが、円弧状等の突出部でもよい）が形成されている。これにより、施工時における経時性固化材中の建込みが円滑に行えるようになっている。なお、図では先細状の突出部は、補強用コンクリート１４の上下両端に形成されているが、下端部のみでもよい。
【００３１】
次に、本発明に係る地中壁の施工工程を図３〜図７を参照して説明する。
【００３２】
まず、図３に示すように、地盤１にソイルセメント３Ｓを造成する。その後、
掘削溝２を泥水を満たしながら掘削する。掘削溝２の掘削が終了した後、鋼製部材またはＨ形鋼（図では、Ｈ形鋼を示す）からなる鋼製部材５を建込み方向Ｘに建て込み、図４に示すように、各鋼製部材５，５同士を雌雄両継手部材５Ａ，５Ｂを介して連続的に継ぎ合わせる。
【００３３】
この場合、図５に示すように、予め、工場において鋼製部材５に形成された補強用コンクリート１４の上下両端面１４ａ，１４ｂは、先が尖ったテーパ面を有するので、建込み方向Ｘに鋼製部材５を建て込む際の、補強用コンクリート１４のソイルセメント３Ｓ内への挿入を円滑できる。補強用コンクリート１４の前記の形状は、鋼製部材５を建て込んだ後にソイルセメント３Ｓを充填する施工法のときも同様に機能する。各鋼製部材５のコンクリート打設面７ａ側に突出する各棒鋼８の螺合端部８ａには、保護キャップ１５が被冠されて保護されており、これにより、ソイルセメント３Ｓの充填固化による付着を防止している。
【００３４】
こうして、図６に示すように、各鋼製部材５の周囲及び内部にソイルセメント３Ｓを全体的に充填し固化させることにより、地中壁３が構築される。
【００３５】
地中壁３の構築後、図７に示すように、地中壁３内側の地盤１を掘削し、鋼製部材５に付着のソイルセメント３Ｓの内側を剥ぎ取る。そして、床盤２０、３０、４０のコンクリート打設時、棒鋼８の螺合端部８ａに被冠されている保護キャップ１３を取外した後、各棒鋼８の螺合端部８ａに床盤２０側の各曲げ鉄筋２１をカップラ２１にて連結し床盤２０、３０、４０のコンクリートを打設し接合する。このとき、本体壁４も同時に構築される。
【００３６】
なお、前記地中壁の施工工程において、低コストの経時性固化材としてソイルセメントを例示して説明したが、これに限定されず、泥水固化材等の低コストであるが強度の低い経時性固化材の使用も可能である。本発明は、前記実施形態の他、この実施形態をもとに、種々変更実施可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼製部材を芯材とした地中壁において、鋼製部材の上下方向全長のうち、本体構造物から最も荷重を受ける部位のみを高コストであるが、強度の高いコンクリートで部分的に補強し、他はソイルセメントまたはソイルモルタルまたは、泥水固化材等の低コストであるが強度の低い経時性固化材を充填し、床版の曲げ鉄筋と接続可能で鋼製部材のフランジに固定された棒鋼が前記コンクリートに埋め込み配置するもので、このように、コンクリートと低コストの経時性固化材を合理的に組み合わせることで、高コストのコンクリート充填工法を使用しないですみ、しかも、本体構造物の荷重を伝達するに必要な強度を地中壁に付与できるので、地中壁を低コストかつ高施工性を持って構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中壁で構築した地下構造物の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の地中壁における要部拡大断面図である。
【図３】地中壁の施工工程における鋼製部材の建込み状態を示す説明図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ線矢視方向から見た鋼製部材の継ぎ合せ部を拡大して示す横断面図である。
【図５】図４のＩＩ−ＩＩ線矢視方向から見た鋼製部材の斜視断面図である。
【図６】地中壁の施工工程において、鋼製部材の周囲への経時性固化材の充填状態を示す説明図である。
【図７】地中壁の施工工程において、地中壁構築後の本体構造物の打設前の曲げ鉄筋の連結状態を示す説明図である。
【図８】従来の地中壁の構築状態を示す拡大断面図である。
【図９】従来の補強板による鋼製部材のフランジ間の補強構造を示し、図（ａ）は概略的横断平面図、図（ｂ）は概略的縦断側面図である。
【符号の説明】
１地盤
２掘削溝
３地中壁
３Ｃ経時性固化材（コンクリート）
３Ｓ経時性固化材（ソイルセメント）
４本体壁
５鋼製部材（Ｈ形鋼）
５Ａ雄継手部材
５Ｂ雄継手部材
６ウェブ
７フランジ
８棒鋼
８ａ螺合端部（連結端部）
８ｂ螺合端部
９補強板
１０ナット
１１補強板
１２ナット
１３剪断スタッド
１４補強用コンクリート
１４Ｃコンクリート経時性固化材
１５保護キャップ
２０床盤
２１曲げ鉄筋
２２カップラ
３０床盤
３１曲げ鉄筋
３２カップラ
４０床盤
４１曲げ鉄筋
４２カップラ
Ａ接合部位
Ｂ接合部位
Ｃ接合部位
Ｐ補強板
Ｘ建込み方向

Claims

ウェブの両端部にフランジを設けた鋼材、またはＨ形鋼からなる鋼製部材を地中壁の芯材に用いると共に経時性固化材を固化させることによって構築する壁の施工法であって、前記鋼製部材の一部でかつ鋼製部材のウェブを間に挟み両フランジに囲まれた部分に、前記経時性固化材よりも強度の高い補強用コンクリートを固着すると共に床版の曲げ鉄筋と接続可能で前記フランジに固定された棒鋼を前記補強用コンクリートに埋め込み配置することにより、前記鋼製部材を部分的に補強し、当該補強用コンクリートが固化した後、当該補強用コンクリートを含む前記鋼製部材の周囲が経時性固化材で満たされるように施工することを特徴とする地中壁の施工法。
前記補強用コンクリートを固着した鋼製部材を、泥水掘削溝中に建て込み、その後、泥水を置換しながら前記経時性固化材を充填することを特徴とする請求項１に記載の地中壁の施工法。
地盤中に、前記経時性固化材で満たされた溝を造成した後、当該溝中に前記補強用コンクリートを固着した鋼製部材を建て込むことを特徴とする請求項１に記載の地中壁の施工法。
前記経時性固化材は、ソイルセメントまたはソイルモルタルまたは泥水固化材である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の地中壁の施工法。
ウェブの両端部にフランジを設けた鋼材、またはＨ形鋼からなる鋼製部材を芯材に用いると共に経時性固化材を固化させて構築される地中壁であって、前記鋼製部材の一部でかつ鋼製部材のウェブを間に挟み両フランジに囲まれた部分に前記経時性固化材よりも強度の高い補強用コンクリートが固着されていると共に、床版の曲げ鉄筋と接続可能で前記フランジに固定された棒鋼が前記補強用コンクリートに埋め込み配置されていることにより、前記鋼製部材が部分的に補強され、前記鋼製部材および補強用コンクリートの周囲に経時性固化材が充填・固化されていることを特徴とする地中壁。
前記補強用コンクリートの上下部または、少なくとも下端部には、先細状の突出部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の地中壁。
前記経時性固化材は、ソイルセメントまたはソイルモルタルまたは泥水固化材である請求項５又は請求項６に記載の地中壁。