JP4300166B2 - 伝力機構構築方法および伝力機構 - Google Patents

Description

本発明は、鋼矢板併用式直接基礎の施工方法などに適用するに好適な伝力機構構築方法と、その伝力機構構築方法によって構築された伝力機構に関するものである。

鋼矢板併用式直接基礎１を施工する際には、図５および図６に示すように、複数枚のＵ形鋼矢板５１を順に地盤２内に打ち込んで矩形断面状の鋼矢板構造体５を形成し、この鋼矢板構造体５に包囲された地盤２を掘り下げる。そして、その空間にフーチング鉄筋（図示せず）を配筋した後、場所打ちコンクリートを打設してフーチング３を形成する。さらに、フーチング３の上側に橋脚４を立設していた（例えば、特許文献１参照）。

このとき、せん断力をフーチング３から各Ｕ形鋼矢板５１へ円滑に伝えるべく、Ｕ形鋼矢板５１の打設前に、孔あき鋼板７を各Ｕ形鋼矢板５１の内面（フーチング３側の面）に縦向きに溶接していた。また、曲げによる引張力をフーチング３から各Ｕ形鋼矢板５１へ円滑に伝えるべく、鋼矢板構造体５に包囲された地盤２を掘削した後に、孔あき鋼板７の上下両側において、所定本数（図５では、３本ずつ）のアンカー鉄筋９を各Ｕ形鋼矢板５１の内面に横向きにスタッド溶接していた。
特開２００３−１３８５７７号公報（段落〔００４１〕〔００４２〕〔００４４〕の欄、図３）

しかし、これでは次のような不都合があった。

第１に、鋼矢板併用式直接基礎１の施工現場でアンカー鉄筋９をＵ形鋼矢板５１の内面、つまり鉛直面に対してスタッド溶接しなければならないので、このアンカー鉄筋９が太いと溶接だれ（熱で軟化した材料が自重で垂れ下がる現象）を回避することが困難となる。そのため、所定の直径（通常のスタッド工法では概ね１６ｍｍ、特殊なスタッド工法を採用しても高々２２ｍｍ）以下の細いアンカー鉄筋９しか実用に適さず、必然的にアンカー鉄筋９の必要本数が増えるため、作業性が悪い。

第２に、鋼矢板構造体５は、図６に示すように、各Ｕ形鋼矢板５１が交互に手前側（フーチング３側）と奥側（フーチング３と反対側）に位置する波形断面を呈しており、奥側に引っ込んだＵ形鋼矢板５１の左右両側にはそれぞれ、手前側に突出したＵ形鋼矢板５１が立ちはだかっている。その結果、この奥側のＵ形鋼矢板５１に対してアンカー鉄筋９をスタッド溶接するための作業空間を確保しづらく、作業性が悪い。

第３に、アンカー鉄筋９をフーチング鉄筋よりも内側まで届かせようとすると、フーチング鉄筋を配筋した後に、これらフーチング鉄筋の隙間からアンカー鉄筋９のスタッド溶接を行わざるを得ず、作業性が悪い。

これらの不都合は、Ｕ形鋼矢板５１とフーチング３との接合部に限らず、鋼管矢板とフーチングとの接合部や、土留め鋼材とスラブとの接合部などで、せん断力および引張力を伝達する伝力機構についても、同様に発生する場合がある。

本発明は、このような事情に鑑み、作業性に優れた伝力機構構築方法と、その伝力機構構築方法によって構築された伝力機構を提供することを目的とする。

まず、請求項１に係る発明は、鋼材とコンクリートとの間でせん断力および引張力が伝達される伝力機構を構築する伝力機構構築方法であって、前記鋼材に有孔板が固着される鋼板固着工程と、前記有孔板にアンカー鉄筋が掛着される鉄筋掛着工程と、前記有孔板および前記アンカー鉄筋の周囲に前記コンクリートが打設されて硬化するコンクリート硬化工程とを有する伝力機構構築方法において、前記鉄筋掛着工程においては、前記有孔板の孔に係止部材が当該孔の両端から突出するように挿通され、この係止部材の両端部にそれぞれ前記アンカー鉄筋が荷重を伝達しうるように設けられることを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、前記係止部材は、棒鋼であることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、前記有孔板は、孔あき鋼板であることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記鋼材は、Ｕ形鋼矢板であることを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、前記コンクリートは、フーチングであることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の伝力機構構築方法によって構築されたことを特徴とする。

本発明によれば、鋼材とコンクリートとの間で引張力を伝達するためのアンカー鉄筋は、これを有孔板に掛着するだけでその機能を発現し、現場での溶接作業を省くことができる。その結果、作業性に優れた伝力機構構築方法および伝力機構を提供することが可能となる。

しかも、アンカー鉄筋を有孔板に掛着するには、有孔板の孔に係止部材を挿通し、この係止部材にアンカー鉄筋を引っ掛けるだけで済むので、鉄筋掛着作業に熟練を要しない。

また、閉鎖ループ形のアンカー鉄筋を使用することが可能となるため、アンカー鉄筋とコンクリートとの接触面積を増大させ、両者間の締結力を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

鋼矢板併用式直接基礎１は、図１に示すように、地盤２に施工された矩形のフーチング３を有しており、フーチング３内にはフーチング鉄筋（図示せず）が配筋されている。また、フーチング３の上側には橋脚４が立設されており、フーチング３の周囲には矩形断面状の鋼矢板構造体５が地盤２に埋設された形で形成されている。この鋼矢板構造体５は、図３に示すように、複数枚のＵ形鋼矢板５１が、交互に手前側（フーチング３側）と奥側（フーチング３と反対側）とに位置するように継手５１ａを介して波形断面状に接合されたものである。

そして、各Ｕ形鋼矢板５１の内面（フーチング３側の面）には、図２および図３に示すように、孔あき鋼板６が縦向きに溶接されている。各孔あき鋼板６は長方形板状の基板６ａを有しており、基板６ａには複数個（図２では、６個）の円形の孔６ｂが一列に並んで形成されている。最上段および最下段の孔６ｂにはそれぞれ、図３に示すように、円形断面の棒鋼１０が当該孔６ｂの両端から突出するように挿通されており、各棒鋼１０の両端部にはそれぞれ、Ｕ字形のアンカー鉄筋８が水平方向に引っ掛けられている。

鋼矢板併用式直接基礎１は以上のような構成を有するので、この鋼矢板併用式直接基礎１を施工する際には次の手順による。

まず、公知の工法（例えば、バイブロハンマ工法、圧入工法など）を用いて、複数枚のＵ形鋼矢板５１を順に地盤２内に打ち込んで矩形断面状の鋼矢板構造体５を形成する。このとき、各Ｕ形鋼矢板５１には、その打設前に孔あき鋼板６を溶接しておく。

次いで、鋼矢板構造体５に包囲された地盤２を掘り下げ、その空間にフーチング鉄筋（図示せず）を配筋する。

次いで、各孔あき鋼板６の最上段および最下段の孔６ｂに対してＵ字形のアンカー鉄筋８を掛着し、手前側に向けて水平に保持する。それには、孔あき鋼板６の孔６ｂの下部（図２下側）に棒鋼１０を孔６ｂから左右両側へ突出するように挿通し、棒鋼１０の両端部に一対のアンカー鉄筋８を横から引っ掛けるようにする。このとき、図２および図３に示すように、各アンカー鉄筋８をＵ形鋼矢板５１に当接させ、点溶接して仮止めする。

このように、アンカー鉄筋８は、Ｕ形鋼矢板５１にスタッド溶接する必要がなく、孔あき鋼板６に掛着するだけで済むので、溶接だれの心配がない。そのため、アンカー鉄筋８の直径は制限を受けず、太いアンカー鉄筋８を使うことができる。したがって、アンカー鉄筋８の必要本数が減り、作業性が向上する。

また、鋼矢板構造体５は、各Ｕ形鋼矢板５１が交互に手前側と奥側に位置する波形断面を呈しているが、孔あき鋼板６にアンカー鉄筋８を掛着するだけで済むので、従来のスタッド溶接と比べて、特に奥側のＵ形鋼矢板５１に対する作業性が向上する。

さらに、アンカー鉄筋８を前記フーチング鉄筋よりも内側まで届かせようとする場合でも、後述する場所打ちコンクリートの打設直前までアンカー鉄筋８をＵ形鋼矢板５１に立て掛けておけばよいので、従来のスタッド溶接と比べて作業性が向上する。

最後に、鋼矢板構造体５に包囲された空間に場所打ちコンクリートを打設してフーチング３を形成する。

すると、フーチング３と各Ｕ形鋼矢板５１との間には孔あき鋼板６が介在しているので、フーチング３から各Ｕ形鋼矢板５１へせん断力が円滑に伝わる。また、フーチング３と各Ｕ形鋼矢板５１との間にはアンカー鉄筋８が介在しているので、フーチング３から各Ｕ形鋼矢板５１へ引張力が円滑に伝わる。これらの結果、フーチング３に作用する荷重は、鋼矢板構造体５を介して地盤２に伝達されることから、橋脚４や橋桁（図示せず）などの上部構造は地盤２に強固に支持されることになる。

ここで、鋼矢板併用式直接基礎１の施工が終了する。

なお、上述した鋼矢板併用式直接基礎１の施工手順は一例であり、施工現場の状況などに応じて、各工程の順序を適宜入れ替えることも可能である。例えば、Ｕ形鋼矢板５１の打設後に、Ｕ形鋼矢板５１に孔あき鋼板６を溶接してもよい。また、アンカー鉄筋８を掛着してから、徐々にフーチング鉄筋の配筋を行うこともできる。

また、上述の実施形態においては、図２および図３に示すように、孔あき鋼板６にＵ字形のアンカー鉄筋８を掛着した場合について説明したが、アンカー鉄筋８の形状は必ずしもＵ字形に限るわけではない。例えば、図４に示すように、閉鎖ループ形やＣ字形のアンカー鉄筋８を使うことも可能である。なお、孔あき鋼板６にアンカー鉄筋８を掛着するには、孔あき鋼板６の孔６ｂに挿通された棒鋼１０にアンカー鉄筋８を横から引っ掛けるだけでよいので、閉鎖ループ形のアンカー鉄筋８であっても何ら支障なく掛着することができる。そして、アンカー鉄筋８が閉鎖ループ形である場合、アンカー鉄筋８とフーチング３との接触面積が増大し、両者間の締結力が高まる。

また、上述の実施形態においては、孔あき鋼板６にアンカー鉄筋８を掛着する際に、アンカー鉄筋８を棒鋼１０に当接させて引っ掛ける場合について説明した。しかし、アンカー鉄筋８と棒鋼１０との間に場所打ちコンクリートが充填されて硬化すれば、この場所打ちコンクリートを介してアンカー鉄筋８から棒鋼１０へ荷重が伝達されるので、アンカー鉄筋８を棒鋼１０に当接させる必要はない。

また、上述の実施形態においては、孔あき鋼板６にアンカー鉄筋８を１対ずつ掛着した場合について説明した。しかし、アンカー鉄筋８の本数は、必ずしも１対ずつに限るわけではなく、アンカー鉄筋８を２〜３対ずつ掛着しても構わない。

さらに、上述の実施形態においては、円形の孔６ｂが形成された孔あき鋼板６を用いた場合について説明したが、孔あき鋼板６の孔６ｂの形状は、必ずしも円形に限るわけではなく、製作可能なものである限り、円形以外の形状（例えば、正方形、三角形など）であってもよい。

また、上述の実施形態においては、孔あき鋼板６の孔６ｂの下部に棒鋼１０を挿通する場合について説明したが、棒鋼１０の挿通位置は、孔あき鋼板６の孔６ｂのどの部位でも構わない。例えば、図４に示すように、孔あき鋼板６の孔６ｂの手前部に棒鋼１０を挿通してもよい。

また、上述の実施形態においては、係止部材が円形断面の棒鋼１０である場合について説明したが、係止部材としては、正方形、六角形など各種の断面形状を持つ棒鋼のほか、異形棒鋼を代用することも可能である。

また、上述の実施形態においては、有孔板が孔あき鋼板６である場合について説明したが、孔あき鋼板６以外の有孔板（例えば、パーフォボンドリブなど）を代用することもできる。

また、上述の実施形態においては、矩形断面状の鋼矢板構造体５について説明したが、鋼矢板構造体５の形状は、矩形断面状以外の形状であってもよい。例えば、円形断面状、三角形断面状などの閉曲線断面状のほか、Ｉ字形断面状、Ｌ字形断面状、コの字形断面状、円弧断面状などの開曲線断面状が考えられる。

また、上述の実施形態においては、Ｕ形鋼矢板５１とフーチング３との接合部について説明したが、せん断力および引張力を伝達する伝力機構である限り、鋼材はＵ形鋼矢板５１に限られず、コンクリートはフーチング３に限られない。例えば、鋼管矢板（鋼材）とフーチング（コンクリート）との接合部や、土留め鋼材（鋼材）とスラブ（コンクリート）との接合部などに本発明を適用することもできる。

本発明に係る伝力機構である鋼矢板併用式直接基礎の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１に示す鋼矢板併用式直接基礎の要部を示す縦断面図である。 図２に示す鋼矢板併用式直接基礎の要部のＡ−Ａ線による断面図である。 本発明に係る伝力機構である鋼矢板併用式直接基礎の第２の実施形態の要部を示す縦断面図である。 従来の鋼矢板併用式直接基礎の一例を示す縦断面図である。 図５に示す鋼矢板併用式直接基礎の鋼矢板構造体の平面図である。

符号の説明

１……鋼矢板併用式直接基礎
２……地盤
３……フーチング（コンクリート）
５……鋼矢板構造体
６……孔あき鋼板（有孔板）
６ａ……基板
６ｂ……孔
８……アンカー鉄筋
１０……棒鋼（係止部材）
５１……Ｕ形鋼矢板（鋼材）

Claims (6)

1. 鋼材とコンクリートとの間でせん断力および引張力が伝達される伝力機構を構築する伝力機構構築方法であって、
   前記鋼材に有孔板が固着される鋼板固着工程と、
   前記有孔板にアンカー鉄筋が掛着される鉄筋掛着工程と、
   前記有孔板および前記アンカー鉄筋の周囲に前記コンクリートが打設されて硬化するコンクリート硬化工程とを有する伝力機構構築方法において、
   前記鉄筋掛着工程においては、前記有孔板の孔に係止部材が当該孔の両端から突出するように挿通され、この係止部材の両端部にそれぞれ前記アンカー鉄筋が荷重を伝達しうるように設けられることを特徴とする伝力機構構築方法。
2. 前記係止部材は、棒鋼であることを特徴とする請求項１に記載の伝力機構構築方法。
3. 前記有孔板は、孔あき鋼板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝力機構構築方法。
4. 前記鋼材は、Ｕ形鋼矢板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝力機構構築方法。
5. 前記コンクリートは、フーチングであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の伝力機構構築方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の伝力機構構築方法によって構築されたことを特徴とする伝力機構。

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