JP4616582B2 - 沈設用土留壁及び沈設用土留壁の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、土木、建築分野において、地中構造物や地中空間を構築する際に用いられる沈設用土留壁、及び、この土留壁の施工方法に関する。

深礎杭等の地中構造物や、人孔、地下タンク等の地中空間を構築する方法として、鋼製の沈設用土留壁を用いた施工法が知られている。この施工法では、鋼製の沈設用土留壁を掘削時には土留板として用い、コンクリート打設時には型枠として用いることができる。

図１６を参照して、鋼製の沈設用土留壁を用いた従来の施工例について説明する。図１６（ａ）に示したように、沈設用土留壁６０１は筒状（ここでは円筒）の形状を有しており、単位高さ分の筒状の土留壁（単位筒状土留壁と称する。）６０１ａ〜６０１ｆが上下に接合されている。

各段の単位筒状土留壁６０１ａ〜６０１ｆは、円周方向において４分割されており、４個の土留壁ユニット６０２が組合わされて、円筒形状の単位筒状土留壁６０１ａ〜６０１ｆを構成している。

この土留壁ユニット６０２は、図１６（ｂ）に示されるように、土留壁の外壁となるプレート６０３の内面に、横リブ６０４と縦リブ６０５が溶接で接合されている。横リブ６０４にはボルト孔６０６が開けられており、上下の土留壁ユニット６０２とボルトナット等で接合される。同様に、両端の縦リブ６０５にもボルト孔６０７が開けられており、両側の土留壁ユニット６０２とボルトナット等で接合される。このような溶接構造の鋼製沈設用土留壁を記載した文献としては、特許文献１が挙げられる。

又、このような溶接構造の鋼製土留壁ユニットを沈設させる施工方法として、圧入沈設装置を用いた施工法が提案されている。この施工方法は、狭小な施工場所や、高さ制限がある場合でも施工可能であり、振動等も少ないので環境に対する影響が少ない施工方法として知られている。

図１７にその施工方法の概略図を示す。図１７に示される沈設用土留壁６０１は、図１６（ａ）に示される沈設用土留壁６０１と同一のものである。まず刃口リング６０８の上に、４個の土留壁ユニット６０２を接合して、単位筒状土留壁６０１ａを組立てる。そして、圧入沈設装置６１０によって、単位筒状土留壁６０１ａを、単位高さ分だけ地中へ押し込む。この圧入沈設装置６１０の押込荷重により、先端の刃口リング６０８は土壌を切り裂きながら下方へ進み、進んだ分単位筒状土留壁６０１ａが沈設される。

この圧入沈設装置６１０は、単位筒状土留壁６０１ａを下側へ押し付ける油圧ジャッキを備えている。又、グランドアンカー２１１によって、下へ押し付けた反力によって圧入沈設装置６１０が上へ浮き上がることを防いでいる。その後、単位筒状土留壁６０１ａの内部の土砂を、バケット掘削機２１２によって掘削して外部へ排出する。

１段目の単位筒状土留壁６０１ａが沈設されると、次の段の単位筒状土留壁６０１ｂがその上に組立てられて接合される。そして、再び、圧入沈設装置６１０によって、次の段の単位筒状土留壁６０１ｂが沈設される。この作業を繰り返すことによって、所定の深さまで筒状の土留壁を沈設することができる。
特開平２−１１２５２１

土留壁ユニット６０２、土留壁ユニット６０２同士を接合した各単位筒状土留壁６０１ａ〜６０１ｆ、及び各土留壁ユニットの上下接合箇所等は、地中の湧き水等が入らないように、水漏れの無いシール構造とする必要がある。そのため、土留壁ユニット６０２の製作にあたっては、高度な製作精度を必要とした。従って、価格も高価なものとなっていた。

又、土留壁ユニット６０２は、溶接構造のため、原則として工場で製作する必要があり、状況に合わせて建設現場で組立てる等、施工方法を選択することはできなかった。そのため、輸送ボリュームも大きく、輸送コストも増大していた。

更に、図１６（ｂ）に示されるように、土留壁ユニット６０２は、水漏れの無い溶接構造物なので隙間部分がない。そのため、土留壁ユニット６０２同士を接合する場合には、図１７に示されるように、立坑内に沈設された沈設用土留壁６０１の内部に足場６１３を設けて、作業員が沈設用土留壁６０１の内部に入って作業を行わなければならなかった。

すなわち、沈設用土留壁６０１の内部の掘削作業を行っている時には、同時に単位筒状土留壁の組立てと接合を行うことはできなかった。つまり、掘削を行う時には、単位筒状土留壁の据付はできないので、据付作業員にアイドルタイムが生ずる。従って、施工コストも高くなり、作業効率が低く、施工期間も長期化するという問題があった。

以上のように、本発明の目的は、上述の課題を解決し、高い製作精度を要しない低コストの土留壁ユニットを備え、新たな筒状の土留壁の掘削作業中であっても、据付作業等の他の作業を同時に行うことが可能な沈設用土留壁とその施工方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、筒状の土留壁を単位高さ分組立て、圧入沈設装置によって前記筒状の土留壁を前記単位高さ分だけ沈設して、前記筒状の土留壁の内部を掘削する工程を繰返すことにより、所定の深さまで沈設された土留壁であって、前記筒状の土留壁は、細長の部材を格子状に組合わされた１個又は２個以上のフレームが接合されたかご状フレームと、前記かご状フレームの外形の曲率に合わせて曲げ加工された２個以上のプレートとを備え、前記プレートは、前記土留壁の最下端部において刃口リングと接合され、該最下端部以外においては、プレート同士が、外側から締める片締めボルトを用いて接合されていることを特徴とする沈設用土留壁。

本発明の第２の態様は、前記フレームは、前記細長の部材として、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、又はＩ形鋼から選択される形鋼を用いて加工した横桁および縦桁で形成されていることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第３の態様は、前記フレームは、前記細長の部材として、Ｈ形鋼を用いて加工した横桁および縦桁で形成され、前記横桁は、前記Ｈ形鋼の外側フランジに継手板接合用のボルトが内側方向に埋め込まれ、内側のフランジ及びウエブには継手板接合用のボルト孔が設けられていることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第４の態様は、前記プレートは、前記かご状フレームの周方向及び上下方向において、前記プレートの端部同士が重ね合わされて接合材で接合され、かつ上下方向プレートの接合位置は前記フレームの横桁の直下であることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第５の態様は、前記プレートは、前記かご状フレームの周方向及び上下方向において、前記プレートの端部同士が重ね合わされて接合材で接合され、かつ横桁の直下部分のプレートに鋼板が周方向に複数箇所溶接されていることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第６の態様は、前記プレートの周方向の接合位置と前記横桁とが交差する箇所において、該プレートの山部及び谷部が横桁の近傍にあり、谷部が横桁に接触する場合、谷部においては接合用のボルト・ナットを用いず、山部において共回り防止付ボルトを用いて接合されていることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第７の態様は、前記プレートが波型鋼板であることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第８の態様は、上下の前記横桁間の斜めに鋼棒を設置し、前記上下横桁において鋼棒の両端が固定され、かつ同一段のフレームにおいて右斜め方向及び左斜め方向のセットで１組以上設けられていることを特徴とする沈設用土留壁である。

本発明の第９の態様は、沈設用土留壁を組立てる際に、波型鋼板の周方向の接合位置と前記横桁とが交差する箇所において、波型鋼板の内側から共回り防止機能を有したボルトを予め接合孔に差し込み、外側からナットを締めて波型鋼板同士を接合することを特徴とする沈設用土留壁の組立方法である。

本発明の第１０の態様は、フレームを円周方向に１個以上組立て、互いに接合してかご状フレームを組立て、次いで、かご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるか、
予め組合わされたかご状フレームの横桁に設けられた縦桁接合箇所すべてに予め縦桁を接合し、次いで、縦桁の上に円周状の横桁を接合してかご状フレームを組立て、次いで、かご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるか、
又は、横桁と縦桁をあらかじめ組んでおいて、予め組合せたかご状フレームの横桁に設けられた縦桁接合箇所に横桁に取付けられた縦桁を接合し、ついでかご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるかいずれかの方法によることを特徴とする沈設用土留壁の組立方法である。

本発明の第１１の態様は、前記フレーム、かご状フレーム、波型鋼板の接合、又は組立てを沈設用土留壁の外側から行うことを特徴とする沈設用土留壁の組立方法である。

本発明の沈設用土留壁においては、溶接構造ではなく、市販の形鋼や波型鋼板を組合せて、ボルト等の接合材で接合する構造を採用している。従って、材料費も安く、加工精度も高度なものが必要とされないので、土留壁のコスト低減が可能である。なお、接合部分にシール材を用いることによって、高い製作精度を要さずに、高い防水性を得ることができる。

従来の溶接構造の土留壁ユニットでは、予め工場で製作する必要があり、輸送コストも高いものとなった。本発明では、状況に合わせて、工場での製作、地上（仮組ヤード）での組立て製作、直接沈設現場での組立て製作の中から、最も最適な施工方法を選択することができる。

更に、本発明の沈設用土留壁の施工方法においては、沈設された筒状の土留壁の外側から単位筒状土留壁を組立てることができる。そのため、次の段の単位筒状土留壁を組立てるのと同時に、沈設された筒状の土留壁内部の掘削作業を行うことができる。

従って、従来の作業員のアイドルタイム発生による施工コストの上昇、作業効率の低下、工期遅延の問題を解消することができる。

図１に示した沈設用土留壁の概要図を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）には、沈設用土留壁の平面図を示した。後述するフレームを構成する横桁３は、図においては円周上で４等分長さを有している。又、各横桁３は、それぞれ接合部５において、例えば継手板を用いてボルト・ナット締めにより接合されている。横桁３には、複数個の縦桁を接合する、縦桁接合箇所７が設けられている。又、横桁３の外周には、プレート９が設けられている。沈設用土留壁１は、フレームを円周方向に接合して形成したかご状フレームを上下に複数段設け、該かご状フレームの外側にプレートを設けて形成される。

図１（ｂ）には、所定の単位高さを有する筒状の土留壁（単位筒状土留壁）１ａ〜１ｃが上下に接合された状態を示した。単位筒状土留壁１ａ〜１ｃは、円周方向にフレームを接合したかご状フレーム毎に外側にプレート９を設けて１段分の単位筒状土留壁を形成しながら、３段に重ねて形成される。つまり、単位筒状土留壁１ａ上に単位筒状土留壁１ｂ〜１ｃが接合されて沈設用土留壁１が形成される。

図１（ｂ）の例では、単位筒状土留壁１ａのプレート９、単位筒状土留壁１ｂのプレート９、及び単位筒状土留壁１ｃのプレート９は周方向接合部１１と上下方向接合部１３で接合されている。また、例えば単位筒状土留壁１ａの周方向接合部１１と単位筒状土留壁１ｂの周方向接合部１１とが縦方向に一列とならないように位置をずらせて、例えば千鳥状に設けられている。

沈設用土留壁１の施工時には、最下部（先端）に刃口リング１５が設置され、その上に単位高さの単位筒状土留壁１ａを組立てて接合し、上部から圧入沈設装置で押し込んで沈設する。この圧入沈設装置の押付ストロークは、単位筒状土留壁１ａの単位高さと一致する。１段分の単位筒状土留壁を、既に沈設された筒状の土留壁の上に組立てて接合し、圧入沈設装置で沈設することを繰り返すことによって、所定段数の筒状の土留壁を沈設することができる。

なお、図１では、沈設用土留壁１は３段までを示しているが、所定の深さに達するまでは、設計条件に応じて段数は任意に定めることができる。

図２を参照して、沈設用土留壁１の詳細な構造を説明する。図２（ａ）は、沈設用土留壁１を上方から見た平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示された矢印ＤＤから見た側面図であり、接合された沈設用土留壁１を内側から見た図である。

まず、沈設用土留壁１の構成部材について説明する。ほぼ９０度の円弧状に曲げられた横桁３同士は、互いに継手板２１、２３、２５によって接合されている。上側の横桁３及び下側の横桁３の間には、縦桁接合箇所７で縦桁２７がボルト・ナットを用いて接合されている。横桁３及び縦桁２７によって、フレーム２９が構成される。例えば、フレーム２９は、図例では、上の横桁３、下の横桁３、及び３個の縦桁２７によって構成されている。

このフレーム２９を円周方向に４個接合して円形筒状に組立てたものを、かご状フレーム３１と称する。かご状フレーム３１の外側に、円弧状に曲げられたプレート９が接合されて、１段分の単位筒状土留壁１ａ〜１ｃが組立てられる。

次に、図３を参照して、横桁３の接合方法について説明する。図３（ａ）には、横桁３の接合部分の略図を示した。図３（ｂ）には、横桁３同士を継手板２１、２３、２５を用いて接合した状態を示した。

横桁３は、Ｈ形鋼等の鋼材を用いて製作される。又、その長さ及び曲率は、沈設用土留壁１の径と、円周方向の分割数によって決定される。本実施形態では、円周を４分割しているので、中心角が９０度の円弧となる。なお、沈設用土留壁１の直径は、その用途に応じて任意の大きさを選択することができる。又、この横桁４の断面寸法は、土中に沈設された沈設用土留壁１に加わる土圧、水圧に応じて、これに対抗できる強度を有するように決定される。

図３（ａ）に示したように、横桁３のフランジ５３の端部には、継手板２１に設けられた孔に挿通させて横桁３同士をフランジ部５３で接合するためのボルト４１がウエブ５５を挟んで両側に設けられている。このボルト４１は、フランジ５３の外周にボルト又はボルトの頭部が突出しないようにフランジ５３の面とボルト面とを合わせ、反対側のボルトを内側に突き出さして、例えば溶接して設けられる。

その理由は、フランジ５３の外周にボルトが突き出ている場合、後述するプレートに接触するので、外側への突起を無くすことが望ましいからである（図６、図８（ｂ）参照）。

又、横桁３の内周のフランジ５７には、継手板２５に設けられた孔に挿通させて横桁３同士をフランジ部５７で接合するためのボルト穴４５が設けられる。同様に、Ｈ形鋼材のウエブ５５には、継手板２３に設けられた孔に挿通させて横桁３同士をウエブ５５で接合するためのボルト穴４３が設けられている。

図３（ｂ）には、ボルト・ナット４７を用いて固定した継手板２１により横桁３同士を接合した例、ボルト・ナット４９を用いて固定した継手板２３により横桁３同士を接合した例、及びボルト・ナット５１を用いて固定した継手板２５により横桁３同士を接合した例を示した。なお、横桁３のウエブ５５には、水が横桁３に残らないように水抜き孔５９を設けることが望ましい。

次に、図２（ｂ）を参照して縦桁２７について説明する。縦桁２７は、上側に位置する横桁３と下側に位置する横桁３の間に設けられる。縦桁２７は、沈設時の荷重や、沈設用土留壁の寸法や、分割数によるフレーム２９の周方向の長さ等によって取付ける数や寸法が定められる。1本の横桁３に対し、１本以上の縦桁２７を配設することが望ましい。組立て時の安定性を確保するためには、複数本とすることがより望ましい。この実施形態では、横桁３間に３本の縦桁２７が設けられている。

次に、図４を参照して縦桁２７の組立方法について説明する。図４には、横桁３の上下に縦桁２７を接合した接合部分の断面略図を示した。縦桁２７は、Ｈ形鋼やＬ形鋼等の鋼材を用いて製作する。本形態では、横桁３と同寸法のＨ形鋼を用いた例を示した。

横桁３のフランジ５３、５７の端面に接合板６１が溶接接合されている。接合板６１には、ボルトを挿通させる穴が設けられている。縦桁２７には、接合板６３が溶接接合され、同様にボルトを挿通させる孔が設けられている。接合板６１、６３を重ね合わせ、ボルト・ナット６５を用いて接合して横桁３及び縦桁２７を接合する。なお、横桁３と縦桁２７の接合方法は、上記の荷重等に耐えられる限り別の方法を用いても良い。

縦桁２７の位置は、プレート同士を接合するために用いたボルト等に触れない位置にずらして設けることが望ましい。例えば、後述の、上下方向の波型鋼板を接合するために取付けた円周方向に並んだボルトに当らない位置となるようにずらした位置に設けることが望ましい。理由は、縦桁２７に、波型鋼板のボルトが当るとその位置のボルトを締めることが不可能になるためである。

次に、プレートとして波型鋼板７１、７３を用いた場合の実施形態について説明する。図５は、図１（ｂ）に示した沈設用土留壁１のＡＡ′部の断面図である。図６は、同様にＢＢ′部の断面図である。図７は、同様にＣＣ′部の断面図である。

まず図５を参照して説明する。波型鋼板７１、７３は上下方向に波型を形成するように配置されている。波型鋼板７１は、図１（ｂ）で示した周方向接合部１１に該当する箇所が示されており、左右の波型鋼板の端部が重ね合わされている箇所である。波型鋼板７３は、重ね合わされていない箇所である。

刃口リング１５から上部の一段目の横桁３までの単位筒状土留壁１ａにおいて、波型鋼板７１の周方向接合部１１では、刃口リングの部材と波型鋼板７１を接合するとともに、１ａの波型鋼板同士を接続するためのボルト・ナット７５、及び単位筒状土留壁１ｂの波型鋼板７３と上下方向接合部１３で接合させるための片締めボルト７７を用いて横方向の波型鋼板同士が接合されている。

ここで、ボルト・ナット７５を用いる理由は初期沈設であり、作業台なしで土留壁内に入って作業が可能となるためである。又、内側の波型鋼板の片締めボルト７７を用いる理由は、内側に波型鋼板８３を設置すると、ボルト・ナットによる接合が不可能となるためである。

単位筒状土留壁１ａにおいて、８１は片締めのボルトであり、８３は波型鋼板である。８５はコンクリートである。最下段のリングの強度を上げるため内側にも波型鋼板８３を設置し、そこにコンクリートを充填するものである。

単位筒状土留壁１ｂにおいては、周方向接合部１１がなく、共回り防止付ボルト７９、及び単位筒状土留壁１ｃの波型鋼板７１と上下方向接合部１３で接合させるための片締めボルト７７が用いられている。

単位筒状土留壁１ｃにおいて、波型鋼板７１の周方向接合部１１では、共回り防止付ボルト７９、複数の片締めボルト８１、及び必要に応じて単位筒状土留壁１ｃ上にさらに単位筒状土留壁を接合するための上下方向接合部１３が設けられる。

ここで、図８を参照して、上下方向接合部１３について説明する。波型鋼板７１と波型鋼板７３は、片締めボルト７７を用いて上下方向接合部１３で接合される。図８（ａ）には、図５に示した、単位筒状土留壁１ｂと単位筒状土留壁１ｃとの上下方向接合部１３部分の拡大図を示した。

本発明では、沈設に伴う沈設用土留壁外側表面の周面摩擦による波型鋼板の伸びを防止するため、波型鋼板７１、７３の上下方向接合部１３を横桁３の直下部分に設けることが望ましい。すると、波型鋼板７１、７３が、図においては上方向に伸びても、横桁３のフランジ部に片締めボルト７７が当たるので、波型鋼板の伸びを止めることが可能となる。

又、本発明では、波型鋼板７１の周方向接合部１１と横桁３とが交差する箇所で、波型鋼板７１の山部９３、谷部９１が横桁３のフランジ５３近傍にあり、谷部９１がフランジ５３に接触する場合、谷部９１においてはボルトを省略し、山部９３においては予め共回り防止付ボルト７９を波型鋼板７１の内周側から差し込んでおき、横方向の波型鋼板７１を重ねて上からナットで締めて接合する。

図９を参照して、共回り防止付ボルト７９の構造について説明する。共回り防止付ボルト７９は、ボルト１０１、ナット１０５、ボルト１０１とナット１０５の間に挿入され共回りを防止するための共回り防止板１０３、波型鋼板の山部の形状に合わせた凸部を有する座金１０７、同じく凹部を有する座金１０９、及び座金で挟んだ波型鋼板を締付けて固定するナット１１１で構成される。

図８を参照して、共回り防止付ボルト７９の取り付け例について説明する。共回り防止付ボルト７９は、波型鋼板７１の山部９３に設けられ、共回り防止付ボルト７９のボルト１０１の先端と波型鋼板７１の谷部９１の山とが横桁３のフランジ５３の面にレベルが合うように調製される。また、共回り防止板１０３は図８（ａ）に示されるように、山部９３と横桁３のフランジ部５３の間の山の内側に位置して共回り防止付ボルト７９の回転を防止するように作用する。このように、共回り防止付ボルト７９を設けることで、横方向の波型鋼板７１を接合するとともに、波型鋼板７１への外方向からの圧縮力等に対する耐力が増す。

ついで、図６を参照して説明する。図６には、横桁３の接合部５の断面が示されている。そのため、横桁３には、ボルト・ナットにより接合された継手板２１、２３、２５が示されている。ここで、波型鋼板７１は、周方向接合部１１に該当する箇所が示されており、左右の波型鋼板の端部が重ね合わされている箇所である。波型鋼板７３は、重ね合わせていない箇所が示されている。

単位筒状土留壁１ａには、周方向接合部１１がなく、刃口リングの部材と波型鋼板７１を接合するためのボルト・ナト７５、及び単位筒状土留壁１ｂの波型鋼板７１と上下方向接合部１３で接合させるための片締めボルト７７が用いられている。

単位筒状土留壁１ｂには、複数の片締めボルト８１、及び単位筒状土留壁１ｃの波型鋼板７３と上下方向接合部１３で接合させるための片締めボルト７７が用いられている。

単位筒状土留壁１ｃには、周方向接合部１１がなく、必要に応じて単位筒状土留壁１ｃ上にさらに単位筒状土留壁を接合するための上下方向接合部１３が用いられている。

ここで、図８（ｂ）を参照して、上下方向接合部１３について説明する。図８（ｂ）には、図６で示した単位筒状土留壁１ｂと単位筒状土留壁１ｃとの上下方向接合部１３部分の拡大図を示した。波型鋼板７１と波型鋼板７３は片締めボルト７７を用いて、上下方向接合部１３で接合されている。

前記同様に、沈設用土留壁外側表面の周面摩擦によって波型鋼板が伸びるのを防止するため、波型鋼板の上下方向の接合位置は横桁の直下部分に設けられている。又、波型鋼板７３の山部９３、谷部９１は周方向接合部１１に該当しないため、谷部９１は横桁３のフランジ５３に接触させたままとなっている。

ついで、図７を参照して説明する。図７においては、横桁３及び縦桁２７が接合された部分の断面が示されている。横桁３に設けた接合板６１と縦桁２７に設けた接合板６３とがボルト・ナット６５により接合されている。

単位筒状土留壁１ａには、周方向接合部１１がなく、刃口リングの部材と波型鋼板７３は接触するように設けられている。ここで、単位筒状土留壁１ａの波型鋼板７３と単位筒状土留壁１ｂの波型鋼板７３とは、上下方向接合部１３で重ね合わされている。片締めボルト７７を用いて波型鋼板同士を接合した箇所ではないので図示されていない。

単位筒状土留壁１ａにおいて、８７は縦桁である。コンクリートを打設する際にコンクリートの流れを良くするため、断面形状の小さいＨ形鋼を用いている。

単位筒状土留壁１ｂには、周方向接合部１１がない。ここで、単位筒状土留壁１ｂの波型鋼板７３と単位筒状土留壁１ｃの波型鋼板７３とは、上下方向接合部１３で重ね合わされている。片締めボルト７７を用いて波型鋼板同士を接合した箇所ではないので図示されていない。

単位筒状土留壁１ｃには、周方向接合部１１がない。ここで、単位筒状土留壁１ａの波型鋼板７３と単位筒状土留壁１ｂの波型鋼板７３とは、必要に応じて単位筒状土留壁１ｃ上にさらに設けられる単位筒状土留壁を接合するための、上下方向接合部１３となる。

図１０を参照して、沈設に伴う沈設用土留壁外側表面の周面摩擦による波型鋼板の伸びを防止する別の方法について説明する。ストッパ用鋼板２０１を横桁３の直下部分の波型鋼板７３に周方向に複数個溶接する方法である。すると、波型鋼板７３が、図においては上方向に伸びても、横桁３のフランジ部にストッパ用鋼板２０１が当たるので、波型鋼板の伸びを止めることが可能となる。

なお、ストッパ用鋼板２０１を波型鋼板２０１に固定するには以下の方法がある。例えば、波型鋼板２０１の谷部１３と波型鋼板２０１とを溶接により固定する方法であって、スポット溶接による方法、又はストッパ用鋼板に波型鋼板の形状に沿った凹部を設け、該凹部に波型鋼板２０１の谷部１３を当接させて溶接する方法等がある。ねじ止めによる方法もあるが溶接により固定することが望ましい。

また、図１２を参照して、波型鋼板２０９のボルト孔の配置について説明する。図１２（ａ）には、フレーム、又はかご状フレームに接合されるプレート２０９を示した。図１２（ｂ）には、プレート２０９を図１２（ａ）の外周方向であるＧＧ方向から見た図を示した。図１２（ｃ）には、図１２（ｂ）のＨＨ′部の断面を示した。

本発明におけるこれまでの態様では、プレート２０９の周方向接合部２１３、２１５においては、谷部２１７と山部２１９において接合されている。ところが、外周側の山部において、接合部材のボルトの頭が突起となり、周辺摩擦の増加を招いていた。

図１１を参照して、周辺摩擦の低減が必要な場合の態様について説明する。図１１（ａ）には、フレーム、又はかご状フレームに接合されるプレート２０９を示した。図１１（ｂ）には、プレート２０９を図１１（ａ）の外周方向であるＥＥ方向から見た図を示した。図１１（ｃ）には、図１１（ｂ）のＦＦ′部の断面を示した。

図に示した波型鋼板２０９のように、主に谷部２１７、２２５を用いて接合することにより周辺摩擦の低減を図ることが可能である。なお、一部に山部２２７、２２９を使用しているのは、横桁２２１とのクロス部分において、谷部での接合ができない箇所において、山部で接合しているからである。

本発明では、前述のように、プレートに波型鋼板を用いた場合には、波型鋼板と横桁とを接合する必要がないので、横桁のボルト孔は不要である。また、上下方向のプレート同士の接合個所は１箇所で良いので、ボルト本数が減少することに特徴がある。

波型鋼板には、ＪＩＳ品を用いる。波型鋼板の寸法は、フレーム、或いは、かご状フレームの寸法に合わせれば良い。例えば、高さ方向の寸法は、ほぼ１ストロークの沈設深さとなり、横方向の寸法は、横桁３の長さに合わせても良く、短くしても良い。波型鋼板の曲率に関しては、横桁３の外側の円弧と同じ曲率となるように曲げ加工される。波型鋼板の厚みは、地中からの土圧、水圧に対抗できる強度を有するように決定される。

波型鋼板同士を接合する際、シール材を挿入、或いは挟んで地中の湧き水が沈設用土留壁１の内部へ漏らさないような構造とすることもできる。又、横桁と縦桁を接合板を用いて接合する際、ボルト孔とボルトとの間には隙間があるので、シール材を挿入して、ある程度の寸法誤差を吸収することができる。又、隙間の分だけ寸法がずれてもシール性を保つことができる。シール材としては、例えば水膨張性ゴムが適用できるし、その他、様々な種類のシール材の適用が可能である。

図１３を参照して本発明を説明する。かご状フレームとプレートは、例えば図１（ｂ）で示した１ａより下部を除いて、夫々組合せた構造であるため、圧入装置を用いてかご状フレームを地中に圧入する際に、ねじれ挫屈を起こす可能性がある。そのため、上下横桁３間に鋼棒３０１を斜めに設置して固定することが望ましい。

図１４を参照して上記を詳細に説明する。図１４（ａ）には、側面図を示した。図１４（ｂ）には、断面図を示した。例えば、Ｈ形鋼を用いた上下横桁３のウエブ５５に設けた穴に、両端をネジ加工した鋼棒３０１を挿通させて、斜めに設置し、鋼棒３０１の両端をテーパーワッシャー３０３、及びナット３０５を用いて固定する。なお、鋼棒３０１は同一段に設けられたフレームにおいては、図１３に示したように鋼棒３０１を、右斜め方向及び左斜め方向をセットとして１組以上設置することが望ましい。

本発明の沈設用土留壁の構造の実施形態は、上述の実施形態に限られず、円筒形だけではなく、上部から見て楕円、小判形等、様々な形状が可能である。又、その他様々な形態が考えられる。

図１〜図４を参照して、横桁３、縦桁２７を用いてかご状フレーム３１を組立てる例について説明する。図２（ｂ）に示されるように、下側の組合わされた横桁３の縦桁接合箇所７に縦桁２７を組立てる。次いで、上側の横桁３を縦桁２７の上に接合して、フレーム２９を組立てる。なお、下側の組合わされた横桁３の縦桁接合箇所７すべてに予め縦桁２７を組立て、ついで、上の横桁３を次々円状に組立てても良い。組立て順等は、状況や段取りによって決めれば良い。

このようにして、かご状フレームが完成するとフレーム、或いはかご状フレームの外側に波型鋼板をボルト等で接合しながら設けることが望ましい。組立ての際、沈設用土留壁の内部に入ることなく、外側から作業することができる。

次に本発明の沈設用土留壁を沈設する施工方法について、図１５を用いて説明する。図１５に示される沈設用土留壁１は、図１に示されるものと同じであり、図１に示した沈設用土留壁１ｃの上にさらに沈設用土留壁を設けるものである。まず、沈設用土留壁を沈設する現場５３７に、刃口リング１５を設置する。そして、その上に1段目の単位筒状土留壁１ａを組立てる。そして、圧入沈設装置５３１によって、上方から単位筒状土留壁を下方へ押し付ける。

この圧入沈設装置５３１は、４本の油圧シリンダ５３１ａの先端に押付フレーム５３１ｂが設置されており、この押付フレーム５３１ｂが筒状土留壁の上部に接して下方へ押し付ける。この荷重により、先端の刃口リング１５が土壌を切り裂きながら下方へ進み、筒状土留壁は１ストローク分沈設される。

この押付フレーム５３１ｂは、押付荷重に対して剛性の高い構造を有し、押付け中に単位筒状土留壁に偏荷重を掛けて変形させない構造となっている。又、４本の油圧シリンダ５３１ａは、単位筒状土留壁に対して均等に荷重がかかるように制御されている。又、グランドアンカー５３５を設け、下へ押し付けた反力により圧入沈設装置５３１の浮き上がりを防いでいる。１段目の単位筒状土留壁１ａが沈設されると、その内部を掘削する工程と、沈設された単位筒状土留壁１ａの上に次の段の単位筒状土留壁１ｂを組立てる工程を行う。

従来の溶接構造の土留壁ユニットを用いる場合には、沈設用土留壁の内側からの接合が必要であった。そのため、図１７に示されるように、沈設用土留壁６０１の内部に足場６１３を設けて、作業員が内部に入って組立作業を行っていた。従って、単位筒状土留壁６０１ｂの据付作業中は、掘削作業が行えないし、掘削作業中は単位筒状土留壁６０１ｂの据付が行えなかった。従って、掘削作業員や土留壁の据付作業員にアイドルタイムが発生し、施工コストの増大、作業効率の低下、工期の延長等の問題が生じていた。

しかし、本発明の沈設用土留壁では、沈設用土留壁の外側から単位筒状土留壁を組立てることができるので、図１５に示されるように、単位筒状土留壁１ｄの上に新たな段の単位筒状土留壁１ｅを組立てると同時に、沈設用土留壁の内側で、バケット掘削機５３３等を用いて、掘削作業を行うことができるため、上述の問題点が解消される。

外側から単位筒状土留壁１ａ〜１ｅを組立てる場合には、例えば、前述のようにフレームを組立て、それを円周方向に４個接合してかご状フレームを組立て、プレートを取り付ける。この場合、フレームは、現場で組立てることも可能であるし、予め地上や工場でプレファブリケーションしておくこともできる。

従来の溶接構造の土留壁ユニットの場合には、予め工場で製作する必要があり、輸送コストもかかったが、本発明では、その状況に合わせて、工場製作、地上での組立て、沈設現場での組立てのうち、最適な方法を選択することができる。

そして、この次の段の単位筒状土留壁の組立て、接合作業と掘削作業を同時に行って、それらの作業の終了後、圧入沈設装置５３１によって、再び単位沈設用土留壁を１ストロ−ク分沈設させる。所定の深さに達するまで、これらの工程を繰り返すことによって、所定の深さの沈設用土留壁１を施工することができる。

土木、建築分野において、地中構造物や地中空間を構築する際に用いられる沈設用土留壁に工法に利用できる。

本発明の実施形態の沈設用土留壁概要図である。 沈設用土留壁の詳細な構造を示す図である。 横桁の接合方法を説明する略図である。 縦桁の接合方法を説明する略図である。 沈設用土留壁の断面図である。 沈設用土留壁の断面図である。 沈設用土留壁の断面図である。 沈設用土留壁の接合部分の断面図である。 共回り防止付ボルトの略図である。 沈設用土留壁の断面図である。 波型鋼板の接合図である。 従来技術の、波型鋼板の接合図である。 横桁間に棒鋼を固定した図である。 横桁間に棒鋼を固定した図である。 本発明の沈設用土留壁の施工方法の概要図である。 従来の沈設用土留壁である。 従来の沈設用土留壁の施工方法の概要図である。

符号の説明

１ 沈設土留壁
１ａ〜１ｃ 単位筒状土留壁
３ 横桁
５ 接合部
７ 縦桁接合箇所
９ プレート
１１ 周方向接合部
１３ 上下方向接合部
１５ 刃口リング
２１、２３、２５ 継手板
２７ 縦桁
２９ フレーム
３１ かご状フレーム
４１ ボルト
４３、４５ ボルト穴
４７、４９、５１ ボルト・ナット
５３、５７ フランジ
５５ ウエブ
５９ 水抜き穴
６１、６３ 接合板
６５ ボルト・ナット
７１、７３ 波型鋼板
７５ ボルト・ナット
７７ 片締めボルト
７９ 共回り防止付ボルト
８１ 片締めボルト
８３ 波型鋼板
８５ コンクリート
８７ 縦桁
９１ 谷部
９３ 山部
１０１ ボルト
１０３ 共回り防止板
１０５ ナット
１０７、１０９ 座金
１１１ ナット
２０１ ストッパ用鋼板
２０９ プレート
２１３、２１５ 周方向接合部
２１７、２２５ 谷部
２１９、２２７、２２９ 山部
２２１ 横桁
２２３ 外側
２２５ 内側
３０１ 鋼棒
３０３ テーパーワッシャー
３０５ ナット
５３１ 圧入沈設装置
５３１ａ 油圧シリンダ
５３１ｂ 押付フレーム
５３３ バケット掘削機
５３５ グランドアンカー
５３７ 現場
６０１ 沈設土留壁
６０１ａ〜２０１ｆ 単位筒状土留壁
６０２ 土留壁ユニット
６０３ プレート
６０４ 横リブ
６０５ 縦リブ
６０６ ボルト孔
６０７ ボルト孔
６０８ 刃口リング
６１０ 圧入沈設装置
６１１ グランドアンカー
６１２ バケット掘削機
６１３ 足場

Claims (11)

1. 筒状の土留壁を単位高さ分組立て、圧入沈設装置によって前記筒状の土留壁を前記単位高さ分だけ沈設して、前記筒状の土留壁の内部を掘削する工程を繰返すことにより、所定の深さまで沈設された土留壁であって、
   前記筒状の土留壁は、細長の部材を格子状に組合わされた１個又は２個以上のフレームが接合されたかご状フレームと、前記かご状フレームの外形の曲率に合わせて曲げ加工された２個以上のプレートとを備え、
   前記プレートは、前記土留壁の最下端部において刃口リングと接合され、該最下端部以外においては、プレート同士が、外側から締める片締めボルトを用いて接合されていることを特徴とする沈設用土留壁。
2. 前記フレームは、前記細長の部材として、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、又はＩ形鋼から選択される形鋼を用いて加工した横桁および縦桁で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の沈設用土留壁。
3. 前記フレームは、前記細長の部材として、Ｈ形鋼を用いて加工した横桁および縦桁で形成され、
   前記横桁は、前記Ｈ形鋼の外側フランジに継手板接合用のボルトが内側方向に埋め込まれ、内側のフランジ及びウエブには継手板接合用のボルト孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の沈設用土留壁。
4. 前記プレートは、前記かご状フレームの周方向及び上下方向において、前記プレートの端部同士が重ね合わされて接合材で接合され、かつ上下方向プレートの接合位置は前記フレームの横桁の直下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の沈設用土留壁。
5. 前記プレートは、前記かご状フレームの周方向及び上下方向において、前記プレートの端部同士が重ね合わされて接合材で接合され、かつ横桁の直下部分のプレートに鋼板が周方向に一箇所又は二箇所以上溶接されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の沈設用土留壁。
6. 前記プレートの周方向の接合位置と前記横桁とが交差する箇所において、該プレートの山部及び谷部が横桁の近傍にあり、谷部が横桁に接触する場合、谷部においては接合用のボルト・ナットを用いず、山部において共回り防止付ボルトを用いて接合されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の沈設用土留壁。
7. 前記プレートが波型鋼板であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の沈設用土留壁。
8. 上下の前記横桁間の斜めに鋼棒を設置し、前記上下横桁において鋼棒の両端が固定され、かつ同一段のフレームにおいて右斜め方向及び左斜め方向のセットで１組以上設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の沈設用土留壁。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の沈設用土留壁を組立てる際に、波型鋼板の周方向の接合位置と前記横桁とが交差する箇所において、波型鋼板の内側から共回り防止機能を有したボルトを予め接合孔に差し込み、外側からナットを締めて波型鋼板同士を接合することを特徴とする沈設用土留壁の組立方法。
10. フレームを円周方向に１個以上組立て、互いに接合してかご状フレームを組立て、次いで、かご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるか、
    予め組合わされたかご状フレームの横桁に設けられた縦桁接合箇所すべてに予め縦桁を接合し、次いで、縦桁の上に円周状の横桁を接合してかご状フレームを組立て、次いで、かご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるか、
    又は、横桁と縦桁をあらかじめ組んでおいて、予め組合せたかご状フレームの横桁に設けられた縦桁接合箇所に横桁に取付られた縦桁を接合し、ついでかご状フレームの外側に波型鋼板を横又は縦方向に接合して設けるかいずれかの方法によることを特徴とする請求項９に記載の沈設用土留壁の組立方法。
11. 前記フレーム、かご状フレーム、波型鋼板の接合、又は組立てを沈設用土留壁の外側から行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の沈設用土留壁の組立方法。

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