JP4716626B2

JP4716626B2 - 鋼管矢板基礎構造

Info

Publication number: JP4716626B2
Application number: JP2001283323A
Authority: JP
Inventors: 広志風間; 登志夫脇; 浩弥大久保; 靖三谷; 慎吾水谷; 俊彦南部; 峰生佐藤; 研二友石
Original assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003090054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管矢板基礎構造に係り、鋼管矢板基礎構造を構築する際に、連結された鋼管矢板の外側面に被覆工を施すとともに、施工時に鋼管矢板同士を連結するために用いられるパイプ型継手構造を持つ鋼管矢板基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋梁基礎等に多く用いられる鋼管矢板基礎では、たとえば隣接する鋼管矢板の継手同士を互いに連結して複数本の鋼管矢板を、円形、小判形、矩形などの断面形状の基礎外郭を構成するように地盤中に打設し、この閉鎖形状の内部空間を掘削し、基礎フーチングに相当する所定厚の頂版コンクリートを施工し、その上に鉄筋コンクリート製の橋脚を構築する構造形式のものが多く施工されている。これに対して、図９に示したような構造形式の鋼管矢板基礎構造が提案されている。この基礎構造形式の橋脚は、たとえば円形断面の基礎外郭形状をなすように、鋼管矢板５０を連結して構築した下部の鋼管矢板基礎５１上に、この鋼管矢板基礎５１とほぼ同径からなる上部の橋脚コンクリート５２を連続して打設して構築される。このとき橋脚コンクリート５２は鋼管矢板基礎５１の上部の外周を覆うように打設されるため、従来のような鋼管矢板基礎５１の上部の内部空間に打設される頂版コンクリート（図示せず）を設ける必要がないか、必要な場合でも版厚を薄くすることが可能で、平面形状を小さくできる。このため、鋼管矢板の本数を削減でき、鋼管矢板基礎内側の掘削工が不要で、コンクリート工も不要か、縮小できるため大幅なコスト縮減につながるという利点がある。また、水中掘削工事を行わないため、流域の水質汚染を最小限にすることができる。
【０００３】
上述の鋼管矢板基礎同士を連結する継手構造としては、図１０，図１１に示したようなＰ−Ｐ型（パイプ型）が一般に使用されている。このＰ−Ｐ型継手は、鋼管矢板５０の側面に、管軸方向に沿ってスリット５３ａが形成された小径の円形鋼管（以下、継手管）５３を取り付けた鋼管矢板５０の継手構造からなる。そして、鋼管矢板の施工にあたっては、隣接する鋼管矢板５０の継手管５３のスリット５３ａ部分をはめ合わせるようにして嵌合して順次鋼管矢板５０を所定形状の基礎形状を画成するように地盤中に打設した後、その継手管５３内の土砂を掘削、排土し、継手管５３内の清掃を行い、継手管内にモルタル５４を充填して鋼管矢板５０の連結を図るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水中（河川湖沼、海中）に構築された鋼管矢板基礎では河床、湖底、海底面から立設された部分の鋼管矢板部分はコンクリート等で覆われた被覆工が施されることが多い。この被覆工により鋼管腐食や、船舶や流木の衝突による橋脚躯体コンクリートの損傷を防止することができ、加えて景観上の向上も期待されている。このため、鋼管矢板の外側面に被覆工を構成する構造物を一体的に構築する必要がある。この被覆工としては、通常鋼管矢板を取り囲むように、鋼板を張ったり、コンクリートで覆う方法がとられている。この場合、作業用の外側足場を設け、鋼板取り付け作業を行ったり、コンクリート型枠の組み立て、コンクリート打設を行う必要がある。
【０００５】
また、図１０に示したように、鋼管矢板同士を連結する継手管５３の内部にはモルタル５４が充填されるが、河床、湖底、海底面５５から立設された部分の鋼管矢板５０、継手管５３は水中あるいは気中に位置する。この状態で継手管５３内にモルタル５４を打設すると、継手管５３のスリット５３ａを組み合わせた部分の隙間から充填直後のモルタル５４が外部に漏出するおそれがある。このため継手管５３部分に十分な強度を持たせることができなくなる。また外部に漏出したモルタル５４が周辺環境を汚染するおそれもある。反対に、被覆工として鋼管矢板５０の外側にコンクリートを打設するような構造において、上述の充填モルタルより先に被覆コンクリートを施工する工程の場合、継手管５３の外側で打設された被覆コンクリートのモルタル分がスリット５３ａの隙間を通じて継手管５３内に流入し、泥水と混じった状態で固化してしまうおそれがある。このため、継手管５３内の清掃ができなかったり、継手管５３内にモルタルを確実に充填することができない場合も生じ、継手構造の強度が確保できなくなると言う問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、鋼管矢板の外側面を覆う十分な強度と外観を備えた被覆工を効率よく施工でき、その際に鋼管矢板同士を連結する継手管部分の施工に影響を及ぼさないようにした鋼管矢板基礎構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は複数の鋼管矢板を連結して基礎外郭を形成し、該基礎外郭上にコンクリート躯体を構築するとともに、前記鋼管矢板の水中露出部分の外側面に被覆板を取り付け、該被覆板と前記鋼管矢板の外側面とで囲まれた閉鎖空間に充填コンクリートを打設してなる鋼管矢板基礎であって、前記被覆板は、幅が前記鋼管矢板間距離にほぼ等しく、長さが設定水深と所定根入れ長との合計からなるプレキャストコンクリート製板からなり、その幅方向の両側端が、前記鋼管矢板の外側面に取り付けられた位置調整部材で前記被覆板の内外方向に位置調整された被覆板支持手段で支持され、その下端が、水底下の所定根入れ長まで埋設された状態で設置され、前記閉鎖空間が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
前記被覆板支持手段は、前記被覆板の幅方向の両側端を支持する支持フランジが両側に向けて延在する形鋼からなり、該形鋼のウエブと前記鋼管矢板の外側面との間に前記位置調整部材を設けられたものであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鋼管矢板基礎構造の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、橋脚基礎として適用された鋼管矢板基礎１の一部を切り欠いて示した斜視図である。同図に示したように、所定深さの支持層（図示せず）まで到達する鋼管矢板２を連結して構築された鋼管矢板基礎１の水底から水面までの範囲１ａには被覆工１０が施工されている。本実施の形態では、隣接する鋼管矢板２の外側面が被覆板としてのコンクリート被覆板１１で覆われて被覆工１０が構成されている。コンクリート被覆板１１は細長形状のプレキャストコンクリート板からなり、板の両側端が各鋼管矢板２の外側面に取り付けられた被覆板支持金物１２に係止され支持されている。さらに鋼管矢板基礎１で囲まれた閉鎖空間（図１では内部コンクリートあるいは埋砂は図示されていない。）と、被覆工１０の外側の上端１０ａを覆うように円形断面の橋脚コンクリート６が打設されている。なお、この鋼管矢板基礎構造１は、各種の水上構造物基礎、護岸工等の締切工を伴う構造物の基礎として種々適用できるものであることは言うまでもない。被覆板としてはプレキャストコンクリート板の他、鋼製躯体等、強度、形状が適合する各種の部材を採用することができる。
【００１２】
鋼管矢板２の外側面に設けられた被覆工１０の詳細構成について図２，図３を参照して説明する。図２に示したように、継手管３を介して連結された隣接する各鋼管矢板２の外側面の最外端に被覆板支持金物１２が固着されている。さらに隣接する鋼管矢板２の被覆板支持金物１２のフランジ１２ａ間にコンクリート被覆板１１が継手管３と鋼管矢板２の外側面を覆うように係止されている（図３）。このとき鋼管矢板２の外側面とコンクリート被覆板１１の内面側には所定本数の頭付きのスタッド１３が植設されている（図３）。各スタッド１３は鋼管表面には直接溶接で取り付けられ、コンクリート被覆板１１には内部鉄筋（図示せず）に定着することで取り付けられている。スタッド１３に代えて長手方向にジグザグに折り曲げた鉄筋を鋼管表面に溶接したり、コンクリート板の内部鉄筋に定着させるようにしてもよい。この隣接した鋼管矢板２の外側面とコンクリート被覆板１１とで囲まれた閉鎖空間に充填コンクリート５が打設される。
【００１３】
コンクリート被覆板１１としては、本実施の形態では、幅が隣接する鋼管矢板間距離にほぼ等しく、板厚１００mmのプレキャストコンクリート板が用いられている。板全長は水深Ｄ_w（水底から水面までの範囲）と水底以深の地中根入れ部分Ｄ_pの合計（Ｄ_w＋Ｄ_p）とすればよい。根入れ長Ｄ_pは土質によって変化するが、１〜２m程度とすることが好ましい。鋼管矢板基礎の構築場所の水深Ｄ_wが深い場合には複数枚のコンクリート被覆板１１を高さ方向に積み重ねることが好ましい。その際、接合部での水密性を確保するために、部材端に合成ゴム製等のシール材を取り付けることが好ましい。
【００１４】
被覆板支持金物１２としては、本実施の形態では、図３に示したようなＣＴ形鋼が、ウェブ端を鋼管矢板２の最外縁に溶接して固着されている。この被覆板支持金物１２は、隣接するコンクリート被覆板１１に所定の折れ角が生じるような場合（図３参照）には、コンクリート被覆板１１の取り付け角度に合わせて両側のフランジ１２ａをわずかに折り曲げ加工することが好ましい。また、図５（ａ），（ｂ）に示したように、被覆板支持金物１２を位置調整部材を介して取り付けることも好ましい。図５（ａ）は鋼管矢板２の外側面に長孔２１が形成された固定プレート２０を取り付け、この固定プレート２０に調整ボルト２２を介して被覆板支持金物１２が取り付けられる。したがって、長孔方向のボルト位置とボルト長の調整とにより、被覆板支持金物１２を適正位置に取り付けられる。図５（ｂ）は長孔が形成された２枚のプレート２０，２３を連結ボルト２４で連結して同様の位置調整を行えるようにした変形例である。２枚のプレート２０，２３の重なり量を調整することで同様の位置調整を行うことができる。
【００１５】
閉塞板３０の構成について、図４，図６を参照して説明する。鋼管矢板２（以下、鋼管矢板の施工順を先行、後行で区別する場合、符号Ａ，Ｂを付す。）は図４に示したように、継手管３の管軸方向に形成されたスリット３ａに他方の継手管３の一部が嵌合するようにして連結される。そのとき継手管３の板厚とスリット幅との関係でスリット位置には１０mm程度の隙間が生じる（図６（ａ））。この隙間を塞ぐために、深度方向に細長い形状の閉塞板３０が後行鋼管矢板２Ｂ側に取り付けられている。閉塞板３０は継手管３の一部に押さえプレート３１を介して固定ボルト３２で固定されている。この閉塞板３０の長さは、後述する充填コンクリート５の打設高さに所定の根入れ長Ｄ_pを加えた長さに設定されている。根入れ長ＤはＤ＝０．３〜１．０m程度が好ましい。また閉塞板３０としては厚さ０．５〜１．０mm程度の薄鋼板が使用されている。この薄鋼板は弾力性があるため、継手管３のスリット３ａの隙間を閉塞する際にわずかに撓んで板端３０ａが先行鋼管矢板２の継手管３の外側面に密着し、十分な水密性を確保できる（図６（ｂ））。また閉塞板３０の幅は図６（ａ）で示したように、先行鋼管矢板２Ａ側の継手管３のスリット３ａを閉塞する側（図中上側）の方が大きく設定されている。これにより、鋼管矢板２の打設誤差により生じた隙間のばらつきを吸収できるようになっている。なお、閉塞板３０としては硬質合成ゴム板等も使用することができる。この場合、板厚５〜１０mmの合成ゴム板が好適である。材質としてはクロロプレンゴム、ブチルゴム等が好適である。
【００１６】
閉塞板３０の変形例について図７を参照して説明する。後行鋼管矢板２Ｂの継手管３に取り付けられた閉塞板３０は、後行鋼管矢板２Ｂの打設時に既に打設された先行鋼管矢板２Ａ側の継手管３の外側面及びスリット３ａに摺接しながら隙間を閉塞する。したがって、打設誤差等によって隙間量に変動がある場合にも確実に隙間を閉塞できるように十分な弾力性を有することが好ましい。図７（ａ）は摺接部分に所定間隔で切れ目３３を形成した鋼板製閉塞板３０Ａを示した斜視図である。この切れ目３３が設けられた個々の閉塞片３０ａが後行鋼管矢板２Ｂの打設時に先行鋼管矢板２Ａ側の継手管の外側面に独立して摺接するので、隙間量の変動に対して確実に対処することができる。図７（ｂ）は短冊状の鋼板３０Ｂを、その一部を重ねながら配置した形状からなる。この変形例においても個々の短冊状の鋼板３０Ｂが隙間の変動に追従して弾性変形することができるので、隙間を確実に閉塞させることができる。
【００１７】
次に、上述した鋼管矢板基礎の施工手順について図８を参照して説明する。
(1)鋼管矢板打設（図８（ａ））
スタッドと被覆板支持金物１２が外側面に取り付けられた鋼管矢板２を、継手管３位置で連結して所定の基礎断面形状となるように打設する。このとき隣接する後行鋼管矢板２側の継手管３には閉塞板３０が装着されており、この閉塞板３０によってスリットが係止された際に生じる隙間を確実に覆うことができる。このとき打設される鋼管矢板２の打設誤差を確認しながら被覆板支持金物１２のフランジ位置を、次工程で取り付けられるコンクリート被覆板１１が確実に係止できるように調整する。
(2)コンクリート被覆板取付（図８（ｂ））
打設完了した鋼管矢板２の外側面に取り付けられた被覆板支持金物１２のフランジをガイドとしてコンクリート被覆板１１を吊り込んで、鋼管矢板２の長手方向に沿って沈降させて鋼管矢板２の外側面に取り付ける。このときコンクリート被覆板１１の先端は所定の根入れ長Ｄ_pを確保するように底部地盤に埋設させる。この埋設作業では地盤の固さに応じて打ち込み、埋め込み等の適正な施工を行うことが好ましい。
(3)充填コンクリート打設（図８（ｃ））
隣接する鋼管矢板２の外側面とコンクリート被覆板１１とで囲まれた略三角柱形状の閉鎖空間に充填コンクリート５を打設する。水中コンクリートとなる場合には、水中不分離性能を有するコンクリートを使用することが好ましい。このとき図示したように、各部材に取り付けられたスタッド１３により充填コンクリート５と各部材との一体化が図られる。また、この閉鎖空間内に鉄筋かご（図示せず）を配置して充填コンクリート５を打設することにより、この部分の部材強度をさらに高めることができる。
(4)基礎内側の施工
上述の被覆工１０が完成すると、連結して施工された鋼管矢板２が締切工として機能するため、内部の水を排水することで基礎内側（鋼管矢板２で囲まれた基礎１の内側空間）にはドライの状態が実現する。この状態で各継手管３のスリットの隙間を閉塞する作業を行うこともできる。その後、基礎内部に砂充填したり、貧配合コンクリートを充填したりして後工程における橋脚コンクリート打設の基礎部分を構築する。
(5)継手管処理
継手管３の内部は基礎内側がドライになった状態になった後も地盤面以深には土砂や安定泥水が残っている。そこで管内にモルタルを充填前に管内面の清掃を行う。この清掃にはジェット水等を用いた公知の清掃方法を採用すればよい。そして清掃後に継手管３の内部にモルタルを充填する。このときすでに基礎外側には被覆工１０が施工され、基礎内側からも閉塞板３０等による隙間処理が為されているため充填モルタルの漏出を確実に防止することができる。これにより継手構造の強度を確実に確保することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、鋼管矢板の外側面を覆う十分な強度と外観を備えた被覆工を効率よく施工でき、その際に鋼管矢板同士を連結する継手管部分の品質を確保するように施工することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鋼管矢板基礎構造の一実施の形態を示した斜視図。
【図２】鋼管矢板基礎構造の被覆工部分を拡大して示した部分斜視図。
【図３】被覆工部分を拡大して示した部分平面図。
【図４】継手管部分を拡大して示した部分斜視図。
【図５】被覆板支持金物の取付状態を拡大して示した部分平面図。
【図６】閉塞板の継手管への取付状態を拡大して示した部分平面図。
【図７】閉塞板の変形例の形状を拡大して示した部分斜視図。
【図８】鋼管矢板基礎構造の被覆工の施工順序を示した施工順序図。
【図９】従来の鋼管矢板基礎の一例を示した斜視図。
【図１０】従来の鋼管矢板の継手管の一例を示した平面図。
【図１１】図１０に示した継手管のスリットの隙間からのモルタルの漏出状態を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
１鋼管矢板基礎
２鋼管矢板
３継手管
５充填コンクリート
６躯体コンクリート
１０被覆工
１１コンクリート被覆板
１２被覆板支持金物
１３スタッド
３０，３０Ａ，３０Ｂ閉塞板

Claims

複数の鋼管矢板を連結して基礎外郭を形成し、該基礎外郭上にコンクリート躯体を構築するとともに、前記鋼管矢板の水中露出部分の外側面に被覆板を取り付け、該被覆板と前記鋼管矢板の外側面とで囲まれた閉鎖空間に充填コンクリートを打設してなる鋼管矢板基礎であって、
前記被覆板は、幅が前記鋼管矢板間距離にほぼ等しく、長さが設定水深と所定根入れ長との合計からなるプレキャストコンクリート製板からなり、その幅方向の両側端が、前記鋼管矢板の外側面に取り付けられた位置調整部材で前記被覆板の内外方向に位置調整された被覆板支持手段で支持され、その下端が、水底下の所定根入れ長まで埋設された状態で設置され、前記閉鎖空間が形成されたことを特徴とする鋼管矢板基礎構造。
前記被覆板支持手段は、前記被覆板の幅方向の両側端を支持する支持フランジが両側に向けて延在する形鋼からなり、該形鋼のウエブと前記鋼管矢板の外側面との間に前記位置調整部材が設けられた請求項１に記載の鋼管矢板基礎構造。