JP4719315B2 - 鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、及び壁構造並びに鋼管矢板の引き抜き方法 - Google Patents

鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、及び壁構造並びに鋼管矢板の引き抜き方法 Download PDF

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Description

本発明は、建築構造物あるいは土木構造物等の構造物を築造する場合等に用いられる鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、及び壁構造並びに鋼管矢板の引き抜き方法に関する。
本願は、2008年9月18日に、日本に出願された特願2008−239397号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、鋼管矢板における矢板本体としての鋼管部分は、剛性が高いため、掘削深度が深い建築構造物または土木構造物を築造する場合に、これらの構築場所を囲むように地盤に貫入されて、仮設用の土留め壁を構築するための部材として用いられる。
また、鋼管矢板における継手部分は、矢板本体としての鋼管部分に比べて、剛性が低い。
例えば、仮締め切りに必要な止水性を有する開削工法による構造物構築工事における鋼製土留めを構築する場合に、地盤への打設深さが深くなると、鋼矢板よりも剛性の高い鋼管矢板が用いられる。
鋼管矢板の継手相互が連結されて地盤に貫入されて構築される仮設用の土留め壁は、仮設用の構造物であるが、これを構成する杭としての鋼管矢板は、適宜溶接により接続されて、長尺の鋼管矢板とされ、地盤に深く打設される場合もある。
すなわち、鋼管矢板を地盤に貫入施工するときの打設深さが深くなる場合は、地盤に貫入された下位の鋼管矢板の上端部に上位の鋼管矢板の下端部を、順次溶接により接合して長尺の鋼管矢板を地盤に貫入させる。
前記のように地盤に貫入された長尺の鋼管矢板は、仮設用の部材であるが、引き抜き撤去するには、鋼管矢板の貫入する場合と逆の手順により、溶接した部分付近を切断して、順次、撤去する。したがって、打設と同様に、撤去にも多額の費用がかかるようになる。なお、鋼管矢板の貫入深さが浅い場合には、鋼管矢板を引き抜き撤去することができても、貫入深度が深くなると、周囲地盤との摩擦抵抗が増大し、引き抜きが困難になる。
従来の施工法では、建築構造物あるいは土木構造物を構築する場合のトータルのコストを低減させるために、杭として地盤に深く貫入されて引き抜きが困難である長尺の鋼管矢板は、地中の浅いところで切断し、地中に存置できるところはそのまま残置してきた。前記のように使用される鋼管矢板による継手連結構造としては、例えば、図27A〜図29Eに示すような鋼管矢板40〜42による継手連結構造が知られているので、これらの鋼管矢板40〜42による継手連結構造について簡単に説明する。
図27Aに示されるように、第1例の従来の継手連結構造に使用されている鋼管矢板40では、鋼管矢板本体1の半径方向の一方の外側に、断面T字状の鋼製部材である雄継手36が固定されている。すなわち、鋼管矢板40は、断面T字状の鋼製部材における脚部35を鋼管からなる鋼管矢板本体1に溶接により固定した雄継手36と、鋼管矢板本体1の他方の外側に、一対の断面L字状の鋼製の雌継手構成片38を、間隔をおいて対向するように配置して溶接により鋼管矢板本体1に固定した雌継手34とを備える。
この鋼管矢板40では、断面T字状の脚部35は、1枚の鋼板であり、脚部35の基端部を溶接により固定している片持ち式の雄継手36である。したがって、雄継手36は、曲げ剛性が低く、曲げ剛性を高めることが困難である。
このような鋼管矢板40相互の継手連結構造では、図27Aに示すように、断面T字状の雄継手36を、一対の断面L字状の雌継手構成片38からなる雌継手4内に嵌合配置することになる。
鋼管矢板40では、図27Aに示すように、雄継手36の脚部35と雌継手構成片38との間の間隙が小さいため、鋼管矢板相互を連結して打設して構築された仮設土留め壁から鋼管矢板を引き抜く場合、鋼管矢板が所望の配置からずれる可能性がある(図27BおよびDに、継手36,37のそれぞれの中心線を一点差線で示す)。この場合、図27B〜Dに示すように、雄継手36の基端側が雌継手構成片38に接触して、雄継手36または雌継手構成片38が損傷する可能性がある。
また、図28Aに示されるように、第2例の従来の継手連結構造に使用されている鋼管矢板41は、鋼管矢板本体1の半径方向の一方の外側に、断面T字状の鋼製部材である脚部35を鋼管からなる矢板本体1に溶接により固定した雄継手36と、鋼管矢板本体1の他方の外側に、スリット付き鋼製パイプ状の部材を鋼管矢板本体1に固定した雌継手34とを備える。
この場合も、雄継手36が第1例と同様な構造であるために、曲げ剛性が低く、曲げ剛性を高めることが困難である。また、図28Aに示すように、雄継手36の脚部35と雌継手34のスリットとの間隙が小さいと共に脚部35が短いために、鋼管矢板を地盤から引き抜く場合、鋼管矢板が所望の位置からずれる可能性がある(図28BおよびDに、継手36,37のそれぞれの中心線を一点差線で示す)。この場合、図28B〜Dに示すように、雄継手36の基端側が雌継手構成片33に接触して、雄継手36または雌継手構成片33が損傷する可能性がある。
また、図29Aに示されるように、第3例の従来の継手連結構造に使用されている鋼管矢板42は、鋼管矢板本体1の半径方向の一方の外側に、スリット付き鋼製パイプ状の継手部材を鋼管からなる矢板本体1に溶接により固定した雄雌兼用の継手37と、鋼管矢板本体1の他方の外側に、スリット付き鋼製パイプ状の継手部材を鋼管矢板本体1に固定した雄雌兼用の継手37を備える。
スリット付き鋼製パイプ状の雄雌兼用の継手37の基端部は、溶接により矢板本体1に固定される。雄雌兼用の継手37は、その基端側の溶接部から円弧状に伸びる継手片が円弧状に長く伸びる片持ち式の構造であるために、曲げ剛性が低くなっている。また、図29Aに示すように、スリットの間隙Gが狭いために、鋼管矢板を引き抜く場合、鋼管矢板が所望の位置からずれる可能性がある(それぞれの継手37の中心線を一点差線で示す)。図29B〜Eに示すように、スリット付き鋼製パイプ状の雄雌兼用の継手37相互が接触して、スリット付き鋼製パイプ状の雄雌兼用の継手37が損傷する可能性がある。
通常は、前記のような鋼管矢板を地盤に深く貫入して仮設材として使用する場合には、引き抜き作業に多大なコストがかかるばかりでなく、引き抜いた鋼管矢板の継ぎ手が変形するため再利用するために多大な継ぎ手補修費用を必要とする。そのため、施工を含めたトータルコストを安価にするため、経済的に設計されて安価な鋼管矢板を仮設用として使用した後に、鋼管矢板は、全長にわたり引き抜かないで、不要な部分となる上部のみを切断撤去する。
しかし、昨今の鋼材の価格高騰や環境意識の向上から、鋼管矢板についてもリサイクルが求められ、従来にはなかった鋼管矢板の繰り返し使用のニーズがある。しかしながら、従来の継ぎ手では、強度・剛性が小さく、引き抜き時に継ぎ手が破損する可能性がある。このため、鋼管矢板の打ち込み性・遮水性に加えて、鋼管矢板を引き抜いた場合でも、破損することのない継ぎ手あるいは鋼管を有する鋼管矢板とその施工法が求められる。
なお、前記のような従来技術以外にも、次の(1)〜(4)のような技術も知られている。
(1)鋼管矢板における鋼管内側から継手内または継手周囲にセメントミルクを充填して継手部の変形を防止する継手構造(例えば、特許文献1参照)。
(2)鋼管にH鋼の継手を設けた鋼管矢板(例えば、特許文献2参照)。
(3)裏込め用の充填材を鋼管矢板本体の内側から継手内に供給するために、鋼管からなる鋼管矢板本体に貫通孔を設けて、継手から鋼管の外側へ充填材を鋼管外表面から離れる方向に吐き出す連通孔を設けた鋼管部材(例えば、特許文献3参照)。
(4)継手の片面側と地山側との空洞に、セメントあるいはモルタル等の充填材を充填するために、片方の継手の片面側にのみ注入孔を設け、継手内にダブルパッカーを配置し、パッカー間に注入孔を設ける技術(例えば、特許文献4参照)。
前記(1)〜(4)のいずれの技術も、主として、本設用の鋼管矢板に用いられ、鋼管矢板と周囲地盤との摩擦抵抗を低減する技術思想については、開示も示唆もされていない。
特開2007−224640号公報 特開2008−19608号公報 特開2002−70473号公報 特開2000−204544号公報
前記のように、地盤深く打設された従来の鋼管矢板を仮設利用後引き抜いてリサイクルを図ることは困難であるという問題があった。
本発明は、地盤深く打設された仮設用の鋼管矢板であっても、破損することなく容易に引き抜き再利用することができる鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板並びにその引き抜き方法を提供することを目的とする。
(1)本発明の一態様の鋼管矢板は、鋼管からなる矢板本体と、前記矢板本体の外面に、前記矢板本体の長手方向に沿って設けられた第1継手と、前記矢板本体の前記外面の前記第1継手とは反対側に、前記矢板本体の長手方向に沿って設けられた第2継手と、を備え、前記第1、第2継手はそれぞれ、継手本体と、前記矢板本体の前面側に配置された第1脚部と、前記矢板本体の後面側に前記第1脚部から離間して配置され、前記第1脚部とともに前記継手本体を支持する第2脚部とを有し、前記第1、第2脚部はそれぞれ、前記矢板本体に固定され、前記第1継手に、前記矢板本体の長手方向に沿って延在し、同長手方向の一端が閉塞された第1空間部が設けられ、前記第2継手に、前記矢板本体の長手方向に沿って延在し、同長手方向の一端が閉塞された第2空間部が設けられ、前記第1空間部を区画する前記第1継手の前記第1、第2脚部、および前記第2空間部を区画する前記第2継手の前記第1、第2脚部に、前記第1、第2空間部から外方に向けて加圧水を噴射するための第1噴射孔が設けられている。
(2)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記矢板本体とに囲まれ、前記第2空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第2継手と、前記矢板本体とに囲まれていてもよい。
(3)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記第1継手部に含まれる前記第1、第2脚部の接続部とに囲まれ、前記第2空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記第2継手部に含まれる前記第1、第2脚部の接続部とに囲まれていてもよい。
(4)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1噴射孔にノズルが設けられていてもよい。
(5)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1噴射孔は、前記継手の長手方向に間隔をおいて前記脚部に複数設けられていてもよい。

(6)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1噴射孔は、その入り口よりも出口が、前記脚部より外側の前記矢板本体の前記外面に近づくように傾斜して設けられていてもよい。
(7)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1空間部、および前記第2空間部の内周面にそれぞれ、長手方向に連続する凹部または凸部からなる位置決め用の係合部が設けられていてもよい。
(8)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1、第2継手はそれぞれ、断面H形の継手とされていてもよい。
(9)本発明の第2態様の鋼管矢板の継手構造は、(1)に記載の鋼管矢板を、一つの鋼管矢板の前記第1継手と他の鋼管矢板の前記第2継手とが嵌合するよう複数配置して構成され、前記第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる第2凸部内側間の寸法よりも、前記第1継手の継手嵌合部外側に設けられる第1凸部外側面間の寸法が小さくされている。
(10)(9)に記載の鋼管矢板の継手構造において、前記第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる前記第2凸部は、前記側板の基端側に設けられ、前記第1継手の継手嵌合部外側に設けられる前記第1凸部は、前記第1継手のフランジの中央部よりに設けられ、前記第2継手の前記第2凸部と前記第1継手の前記第1凸部とが係合しないように離されていてもよい。
(11)(9)に記載の鋼管矢板の継手構造において、前記第1継手の前記第1凸部と、前記第2継手の前記第2凸部とが、前記継手の長手方向に断続して千鳥状に設けられていてもよい。
(12)(1)に記載の鋼管矢板において、前記第1、第2継手の前記継手本体は前記継手の長手方向に沿ったスリットを有するパイプ状の継手本体であってもよい。
(13)(1)に記載の鋼管矢板において、前記継手本体には、継手嵌合内に高圧水を噴射するための第二噴射孔が設けられていてもよい。
(14)本発明の一態様の壁構造は、(1)に記載の鋼管矢板を複数嵌合させて構成される。
(15)(1)に記載の鋼管矢板において、前記鋼管矢板の表面に摩擦低減材が設けられていてもよい。
(16)(1)に記載の鋼管矢板において、前記脚部は、前記継手本体と前記矢板本体とに渡って設置され、継手を補強する補強用の脚部であってもよい。
(17)本発明の第1態様の鋼管矢板の引き抜き方法は、(1)に記載の鋼管矢板を地盤から引き抜く方法であって、前記第1、第2空間部に加圧水を供給する工程と、前記第1噴射孔を通じて前記第1、第2空間部の外方に向かって加圧水を噴射する工程と、前記加圧水の噴射により前記鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させたうえで、前記鋼管矢板を上方に引き上げる工程と、を備える。
(18)本発明の第2態様の鋼管矢板の引き抜き方法は、(1)に記載の鋼管矢板を地盤から引き抜く方法であって、前記第1、第2空間部に加圧水供給用パイプを挿入する工程と、前記加圧水供給用パイプのノズルを、前記第1噴射孔の位置に合わせる工程と、前記加圧水供給用パイプに供給された加圧水を、前記ノズルおよび前記第1噴射孔を通じて前記第1、第2空間部の外方に向かって噴射する工程と、前記加圧水の噴射により前記鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させたうえで、前記鋼管矢板を上方に引き上げる工程と、を備える。
本発明によると、鋼管矢板の各継手は、前面側の脚部と後面側の脚部とを間隔をおいて備えており、各脚部の基端部をそれぞれ矢板本体に溶接により固定することにより各継手は矢板本体に固定されている。したがって、従来の継手構造に比べて、継手の上下方向の引張強度あるいは横方向(水平方向)のせん断強度等の剛性を格段に高めることができる。しかも、本発明の鋼管矢板は空間部を備えており、継手長手方向の先端側で前記空間部は閉塞され、各脚部には、鋼管矢板本体の外面側に向かって高圧水を噴射するための第一噴射孔が設けられている。したがって、仮設用に鋼管矢板を深い深度に打設しても、第一噴出孔から高圧水を噴射して、鋼管矢板の外表面と地盤との摩擦を低減して、鋼管矢板を引き上げ回収することができる。また、鋼管矢板の継ぎ手を簡単でかつ剛性が高い構造の継手によって構成しているので、矢板本体および継手の損傷を防止し鋼管矢板のリサイクルが可能になる。
また、第一噴射孔を、継手の長手方向に間隔をおいて複数設けることにより、鋼管矢板の長手方向に渡って、地盤と鋼管矢板の摩擦を低減することができる。
また、第一噴射孔を、その入り口よりも出口が、脚部より外側の鋼管矢板本体の外面側に近づくように傾斜して設けることにより、鋼管矢板の外表面付近の地盤を緩めて、鋼管矢板と周囲地盤との摩擦を低減し引き抜き時の抵抗を減らすことができる。そのため鋼管矢板の引き抜き時に継ぎ手に過度な変形力を作用させることがない。
また、継手は、基端側に脚部を備え、脚部に支持されるように継手本体を備えている。したがって、脚部を有効に利用して、継手と矢板本体の外面により空間部を形成したり、脚部と継手本体あるいは脚部相互の接続部により空間部を形成したりすることができる。また、継手本体と空間部とは、離れた位置であるので、継手本体に影響を与えることなく、空間部を形成することができ、また、脚部に容易に第一噴射孔を形成することができる。
また、鋼管矢板の空間部の内周面に、長手方向に連続する凹部または凸部からなる位置決め用の係合部が設けられていると、空間部内に配置される高圧水供給用パイプに係合部を設けるだけで、高圧水供給用パイプの水平周りの位置を決めた状態で吊下ろすことができる。
また、各継手は、各脚部と、各脚部に一体に設けられた継手本体とを備えていると、簡単な構造の継手で、上下方向の引っ張り強度および横方向のせん断強度等の剛性の高い鋼管矢板の継手構造とすることができる。また継手を熱間押し出し成形により安価に製造することができる。
また、各継手は、断面H形の継手とされていると、市販のH形鋼または組立式H形鋼を利用して、簡単な構造で、上下方向の引っ張り強度および横方向のせん断強度等の剛性の高い鋼管矢板の継手構造とすることができる。
また、第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる凸部内側間の寸法よりも、第1継手の継手嵌合部外側に設けられる凸部外側面間の寸法が小さくされていると、鋼管矢板を引き抜く場合に、鋼管矢板を左右方向あるいは前後方向に動かす遊びが生じるために、鋼管矢板の引き抜き時の自由度を確保することができる。
また、第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる凸部は、側板の基端側に設けられ、第1継手の継手嵌合部外側に設けられる凸部は、第1継手のフランジの中央部よりに設けられ、第2継手の凸部と第1継手の凸部とが係合しないように離されている。これにより、第2継手の凸部と第1継手の凸部が接触することはないから、凸部相互の干渉により、引き抜きが困難になることはない。また、鋼管矢板の引き抜き時の自由度が格段に向上すると共に、引き抜きが容易になる。
また、第2継手の各側板の凸部と、第1継手に設けると凸部とが、長手方向に断続して千鳥状に設けられている。これにより、第2継手側の凸部が第1継手側の凸部に係合する割合が少なくなり、また、引き抜き初期において、第2継手の凸部と第1継手の凸部が係合することはないから、引き抜きが容易になる。
また、各継手をスリット付きのパイプ状の継手本体の両側に補強用の脚部を備えている構造とすると、市販のスリット付きのパイプ状の継手を有する鋼管矢板に、前後の脚部として、それぞれ第一噴射孔を設けた鋼板を溶接により固定するだけで、上下方向の引っ張り強度および横方向のせん断強度等の剛性の高い継ぎ手構造をもった鋼管矢板を提供することができる。
また、継手本体に、継手嵌合内に高圧水を噴射するための第二噴射孔が設けられていると、継手嵌合部の摩擦を低減したり、あるいは、継手と周囲地盤との摩擦を低減できる。したがって、鋼管矢板の引き上げが一層容易になるばかりでなく、継手の摩擦による負担も低減し、継手の損傷が低減できる。
本発明の壁構造によると、仮設用に深い深度に打設された鋼管矢板であっても、継手が損傷することなく、周囲地盤との摩擦抵抗を低減した状態で、容易に引き抜き回収することができる。したがって、引き抜き後の鋼管矢板の継ぎ手の変形を大幅に減じることが可能であり、従来の鋼管矢板で必要としていた継ぎ手補修作業を大幅の省略ができるので、経済的に鋼管矢板をリサイクルして使用することができる。
また、鋼管矢板の表面に摩擦低減材が設けられていると、鋼管矢板と周囲地盤との摩擦抵抗を低減することができ、鋼管矢板の引き抜きをさらに容易にすることができる。
また、継手本体と鋼管矢板本体とに渡って設置された補強用の脚部であっても、継手の剛性を格段に高めた上で空間部を形成することができる。また、補強用の脚部に設けた第一噴射孔から、高圧水を噴射して、鋼管矢板と周囲地盤との摩擦力を格段に低減することができる。
本発明の第一態様の鋼管矢板の引き抜き方法によると、鋼管矢板を地盤から引き抜くにあたり、鋼管矢板に設けられた空間部に高圧水を供給して、第一噴射孔から矢板本体の外面側に向かって高圧水を噴射して、鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させて、鋼管矢板を引き上げる。したがって、地盤の深い深度に打設された鋼管矢板であっても、鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させて引き抜き抵抗を低減させることができ、鋼管矢板を損傷させることなく、容易に鋼管矢板を引き抜くことができる。
また、本発明の第二態様の引き抜き方法によると、鋼管矢板を地盤から引き抜くにあたり、鋼管矢板に設けられた空間部に高圧水供給用パイプを挿入配置し、その高圧水供給用パイプのノズルを、脚部に設けられた第一噴射孔の位置に合わせ、前記高圧水供給用パイプのノズルから噴射した高圧水を、脚部に設けられた第一噴射孔を通過させて、鋼管矢板本体の外面側に向かって高圧水を噴射して、鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させて、鋼管矢板を引き上げる。したがって、地盤の深い深度に打設された鋼管矢板であっても、鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させて引き抜き抵抗を低減させることができ、鋼管矢板を損傷させることなく、容易に鋼管矢板を引き抜くことができる。
本発明の第1実施形態の鋼管矢板を使用した仮設用土留め壁における継手嵌合部を拡大して示す横断平面図である。 本発明の第1実施形態の鋼管矢板を示す側面図である。 本発明の第1実施形態の鋼管矢板を地盤に打設して土留め壁を構築した状態を示す縦断正面図である。 図3の一部を拡大して示す平面図である。 継手における噴射孔から噴射して、摩擦を低減している状態を拡大して示す横断平面図である。 継手内に配置した高圧水供給管の噴射ノズルから継手における孔を通して噴射している形態を示す拡大横断平面図である。 本発明の方法により鋼管矢板を引き抜いている状態を示す側面図である。 本発明の他の方法により鋼管矢板を引き抜いている状態を示す側面図である。 本発明の第2実施形態の鋼管矢板相互の継手連結構造における継手付近を拡大して示す平面図である。 図10Aは図9に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 図10Bは図9に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 本発明の第2実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。 本発明の第3実施形態の鋼管矢板相互の継手連結部を拡大して示す平面図である。 図13Aは図12に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 図13Bは図12に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 本発明の第3実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の鋼管矢板相互の継手連結部を拡大して示す平面図である。 図16Aは図14に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 図16Bは図14に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。 本発明の第5実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。 図18の継手嵌合部付近を拡大して示す平面図である。 本発明の第6実施形態の鋼管矢板を用いた継手嵌合部付近を拡大して示す平面図である。 本発明の第6実施形態の変形例の鋼管矢板を用いた継手嵌合部付近を拡大して示す縦断側面図である。 補強用の脚部を備えた本発明の第7実施形態の継手および継手相互の嵌合接続部を拡大して示す横断平面図である。 継手の下部の孔に上下方向に間隔をおいて逆止弁を設けた形態の鋼管矢板による土留め壁の一例を示す縦断側面図である。 図24Aは継手における孔の形態の一例を示す縦断側面図である。 図24Bは継手における孔に逆止弁を設けた形態を示す縦断側面図である。 図24Cは孔の片側の内側面を孔軸線に対して交差するように傾斜させ、反対側の内側面を平行に設けた孔の形態を示す縦断側面図である。 本発明の第8実施形態の鋼管矢板相互の継手連結構造における継手部に高圧水供給用パイプを挿入配置した状態を示す横断平面図である。 本発明の第9実施形態の鋼管矢板を使用した仮設用土留め壁における継手嵌合部を拡大して示す横断平面図である。 図27Aは従来の継手連結構造の第1例を示す横断平面図である。 図27Bは、図27Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図27Cは、図27Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図27Dは、図27Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図28Aは従来の継手連結構造の第2例を示す横断平面図である。 図28Bは、図28Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図28Cは、図28Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図28Dは、図28Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図29Aは従来の継手連結構造の第3例を示す横断平面図である。 図29Bは、図29Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図29Cは、図29Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図29Dは、図29Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。 図29Eは、図29Aに示す従来の継手連結構造の鋼管矢板の位置が変化した状態を示す横断平面図である。
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、第2実施形態以降の実施形態において、第1実施形態と同じ構成部材、および同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
図1には、本発明の第1実施形態の鋼管矢板を使用した仮設用土留め壁における継手嵌合部が拡大して示されている。また、図2は本発明の第1実施形態の鋼管矢板2を示す側面図である。
図1および2に示されるように、鋼管矢板2は、鋼管からなる矢板本体1と、雄継手(第1継手)3と、雌継手(第2継手)4とを備えている。雄継手3は、図2において鉛直方向に立設された矢板本体1の左側に、矢板本体1の長手方向に沿って設けられ、雌継手4は、同じく図2において矢板本体1の右側に、矢板本体1の長手方向に沿って設けられている。雄継手3および雌継手4は、矢板本体1の外面14から突出して設けられる。
各継手3,4は、それぞれ前部側および後部側の2つの脚部5を備えている。脚部5の基端部は、鋼管矢板本体1にその長手方向に沿って溶接により固定されている。
雌継手4では、前部側の脚部(第1脚部)5と後部側の脚部(第2脚部)5とが、互いに隣接して打設される鋼管矢板2の雄継手側に向かって(すなわち、雌継手4の先端側に向かって)接近するように傾斜され、基端側の各脚部5の間隔が広くなるようにされている。雌継手4における脚部5の先端部には、一対の側板7および溝底板8を備える雌継手本体としての雌継手嵌合部6Aが、各側板7がそれぞれ前部側の脚部5および後部側の脚部5と同じ傾斜面となるように一体に設けられている。
この形態では、雌継手本体としての雌継手嵌合部6Aは、断面溝形とされる。また、各側板7の基端部は、各脚部5と共に、溝底板8により一体に連設されている。間隔をおいて対向する各側板7の先端部には、互いに近づくように突出するリップ9が設けられ、雄継手の抜け出しを防止するようにされている。雌継手本体としての雌継手嵌合部6Aにおける各側板7の内側面は、溝底板8に対して直角であり、側板の傾斜にかかわらず、嵌合空間が狭くならないようにされている。
雄継手3では、前部側の脚部5と後部側の脚部5とが、互いに隣接して打設される鋼管矢板2の雌継手側に向かって(すなわち、雄継手3の先端側に向かって)接近するように傾斜され、基端側の各脚部5の間隔が広くなるようにされている。雄継手3における脚部5の先端部には、フランジ10と、底板11と、ウェブ12とを備える雄継手本体としての雄継手嵌合部6Bが一体に設けられている。この形態では、雄継手本体としての雄継手嵌合部6Bの先端部はフランジ10およびウェブ12を備えた断面T形とされ、底板11と共に一体に連設されている。
断面T形部分におけるウェブ12の側面と、雌継手4におけるリップ9の先端との間の間隙は、雄継手3におけるフランジ10の端部と、雌継手4における側板7の内側面との間隙よりも大きくされて、継手嵌合余裕が大きくされた上で、雄継手3が雌継手4から外れないようにされている。また、雄継手3における底板11と雌継手4におけるリップ9との内側寸法は、フランジ10の厚さよりも2.0倍〜3.0倍程度確保されて、壁体長手方向での継手嵌合余裕が大きくされている。
雄継手3のフランジ10または雌継手4の溝底板8には、水膨張性止水材(または水膨潤性止水材)13が適宜設けられて、継手間の止水が図られる。なお、図1では、水膨張性止水材13が膨張した状態が示されている。
なお、水膨張性止水材としては、例えば、合成樹脂エラストマーを止水材ベースとし、これに高吸水性ポリマー、充填材、溶剤などを配合した流動性のある止水材で、塗布後、自然乾燥させると、弾性のある固い塗膜になるものを使用するとよい。なお、この固い塗膜は、水に浸漬すると、24時間後には、淡水で20倍程度、海水で6倍程度、膨張するものが好ましい。なお、水膨張性止水材13としては、水膨張性のポリウレタンでもよい。
前記のような雌継手4と、雄継手3は、鋼材を熱間押し出し成形により製造すると、安価に製造することができる。
第1実施形態では、各継手3,4は、前面側の脚部5と後面側の脚部5とを間隔をおいて備えており、前記各脚部5,5の基端部がそれぞれ鋼管矢板本体1に溶接により固定されて各継手3,4は鋼管矢板本体1に固定されている。
前記のように、継手3,4における前後の脚部5の基端部が鋼管矢板本体1に溶接により固定されることにより、各継手3,4が強固に鋼管矢板本体1に固定されていると共に、鋼管矢板本体1に対する各継手3,4の取り付け部の曲げ剛性が高くなるようにされている。
また、継手本体としての雌継手嵌合部6Aまたは雄継手嵌合部6Bと、脚部5と、前記鋼管矢板本体1の外面14とにより囲まれるように空間部(第1または第2空間部)15が形成される。継手の長手方向の先端側で空間部15は、閉塞板18(図2参照)により閉塞され、各脚部5,5には、鋼管矢板本体1の外面側に向かって孔(第1噴射孔)16が対称に設けられている。孔16は、空間部15から外方へ向けて加圧水を噴射するために、脚部5を貫通して空間部15と鋼管矢板2の外部とを連通する。孔16は、その部分から直接、高圧水を噴射するために使用されてもよい。あるいは、空間部15内に高圧水供給用パイプ17(図6参照)を配置し、その高圧水供給用パイプ17に設けられるノズルと、継手に設ける孔16とを通して鋼管矢板本体1の外面側に向かって高圧水が噴射されてもよい。なお、孔16に、高圧水の噴射方向や強さなどを制御するためのノズルを設けてもよい。
孔16は、その入り口よりも出口が、脚部5より外側の鋼管矢板本体1の外面14側に近づくように傾斜して設けられている。これにより、脚部5より外側の鋼管矢板本体1の外面に向かって高圧水を噴射することができる。
また、本発明では、各継手3,4は、基端側に脚部5を備え、脚部5に支持されるように継手嵌合部(雌継手嵌合部6A、雄継手嵌合部6B)が形成される。空間部15は継手3,4の基端側に設けられ、継手3,4の先端側の継手嵌合部には空間部が設けられていないので、継手嵌合部が大きな構造になることはなく、継手3,4がコンパクトで簡単な構造になっている。
図2に示すように、継手3,4に設けられる孔16は、鋼管矢板2の下部、または全体に亘って間隔をおいて設けられる。深度が深くなる場合には、複数の鋼管矢板ユニットが鉛直方向に並べられ、相互が溶接により接続された鋼管矢板が地盤に打込まれて貫入される。下位に位置する鋼管矢板ユニットには、その全長に渡って間隔をおいて孔16が設けられる。また、上端側に位置する鋼管矢板ユニットでは、孔16が鋼管矢板2の下部のみに間隔をおいて設けられてもよいし、全体に渡って間隔をおいて設けられてもよい。
図2に示すように、本実施形態では、脚部5の長手方向の先端部に、閉塞板18が設けられることにより、空間部15を閉塞する。閉塞板18は、鋼管矢板本体1と脚部5と継手嵌合部の基端側とに溶接により固着される。これにより、継手の長手方向の先端側(すなわち、鋼管矢板2が鉛直方向に立設されたときの下端側)から、鋼管矢板本体1と脚部5と継手嵌合部の基端側とから構成される空間部15へ土砂及び水が侵入することが防止できる。
図3には、本発明の第1実施形態の鋼管矢板2を地盤に打設して仮設用の土留め壁(壁構造)19が形成された状態が示され、図4には、その横断面が示されている。
この状態から、通常は、図23に示すように、土留め壁19の側面に腹起こし46および腹起こし46間の支保用の切り梁47が設けられて、片側がドライな状態に開削され、道路トンネル等の構造物が築造される。
前記のように、前記土留め壁19は、仮設用であるため、構造物が築造された後、撤去される。本発明では、図5および図7(特に、図7)に示すように、雌継4あるいは雄継手3の空間部15の上端部に、適宜、カプラー20が設けられ、カプラー20高圧水供給用パイプ(または高圧水供給用ホース)17が接続される。高圧水供給用パイプ17から空間部15に高圧水が供給されて、孔16から鋼管矢板本体1の外面14に向かって高圧水が噴射される。これにより、鋼管矢板本体1および継手3,4の周囲の地盤が緩められて、鋼管矢板本体1(および継手3,4)に対する周囲地盤21との摩擦抵抗が低減された状態で、鋼管矢板2が矢印で示すように引き上げられる。
前記のように、鋼管矢板本体1の外面14に向かって、高圧水を噴射すると、高圧水が鋼管矢板本体1の外面14に沿って積極的に進行するため、効率よく周囲地盤21と鋼管矢板本体1の外面14との摩擦を低減することができる。
また、本発明では、図6および図8(特に、図8)に示すように、継手本体内に高圧水供給用パイプ17を配管するようにしてもよい。高圧水供給用パイプ17には、継手に設けられる孔16の間隔と同じ間隔でノズルを設けてあり、高圧水供給原(図示を省略)から高圧水供給用パイプ17に供給された高圧水は、高圧水供給用パイプ17のノズルから、継手の孔16を通して、鋼管矢板本体1の外面14に向かって噴射される。これにより、鋼管矢板本体1および継手3,4の周囲の地盤が緩められて、鋼管矢板本体1(および継手3,4)に対する周囲地盤21との摩擦抵抗が低減された状態で、鋼管矢板2が矢印で示すように引き上げられる。
(第2実施形態)
図9から図11には、本発明の第2実施形態の鋼管矢板2および鋼管矢板相互の継手連結構造における継手付近が示されている。図9は、継手連結構造を拡大して示す平面図、図10AおよびBは、図9に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図、図11は、本発明の第2実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。
本実施形態においては、雄継手3におけるフランジ10の先端側に凹部27が設けられ、その凹部27に水膨張性止水材13を設置する。凹部27を形成することにより、水膨張性止水材13を鋼管矢板打設前に確実に塗布し、必要量配置することができ、また、鋼管矢板打設時の剥離・脱落を防止できるので、水膨張性止水材による止水効果を高めることができる。
その他の構成部材は、上述の実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図12から図14には、本発明の第3実施形態の鋼管矢板2および鋼管矢板相互の継手連結構造における継手付近が示されている。図12は、継手連結構造を拡大して示す平面図、図13AおよびBは、図12に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図、図14は、本発明の第3実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。
本実施形態においては、雄継手3および雌継手4における脚部5間の間隔が第1実施形態のものよりも広げられて、広幅とされる。これにより、雄継手3および雌継手4の、立設された鋼管矢板2における鉛直方向の引張強度、立設された鋼管矢板2における横方向のせん断強度、および曲げ剛性が高められている。また、雄継手3におけるフランジ10の先端側に凹部27が第2実施形態の場合よりも深く設けられ、その凹部27に水膨張性止水材13が設置される。また、雌継手4における溝底板8の雄継手3側よりの表面には、雄継手3側に向かって突出する断面半円状の凸部30が継手4の長手方向に沿って設けられている。これにより、水膨張性止水材による止水効果が一層高められる。本実施形態では、凹部27に向かって突出する凸部30が設けられているので、水膨張性止水材13による止水性を向上させることができる。その他の構成部材は、上述の実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図15から図17には、本発明の第4実施形態の鋼管矢板2および鋼管矢板相互の継手連結構造における継手付近が示されている。図15は、継手連結構造を拡大して示す平面図、図16AおよびBは、図15に示す継手連結構造に用いられている雄継手および雌継手を示す平面図、図17は、本発明の第4実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図である。
本実施形態では、雌継手4および雄継手3における脚部5はその一部が円弧状に形成され、また、脚部5間が接続部24により一体に接続されている。雌継手4および雄継手3には、それぞれ、継手本体(雌継手嵌合部6A、雄継手嵌合部6B)と、脚部5と、接続部24とにより、脚部5間に断面円形の空間部15が形成されている。
また、雄継手3における底板11は、円弧状とされている。
また、雌継手4における側板7の内側は円弧状とされ、また、溝底板8の空間部15側の内周面は円弧状とされている。
このような断面円形の空間部15を備えている形態では、その断面円形の空間部15に、容易に高圧水供給用パイプを地上から吊下ろして配設することができる。
(第5実施形態)
図18および図19には、本発明の第5実施形態の鋼管矢板2および鋼管矢板相互の継手連結構造における継手付近が示されている。図18は、本発明の第5実施形態の鋼管矢板相互の連結状態を示す平面図、図19は、継手連結構造を拡大して示す平面図である。
本実施形態では、雌継手4および雄継手3として、H形鋼等の断面H形の鋼材が用いられている。断面H形の鋼材における各フランジの片側半分を雌継手4における脚部5とし、溶接により鋼管矢板本体1に溶接により固定する。また、断面H形の鋼材における各フランジの残りの半分を雌継手4における側板7とする。断面H形の鋼材におけるウェブを雌継手4における溝底板8とする。
雌継手4における側板7の先端側には、連続または断続した鋼板が溶接により固定されて、内側凸部(第2凸部)28を形成している。内側凸部28の形状は特に制限されず、断面正方形あるいは断面長方形でもよいし、断面円形でもよい。
また、断面H形の鋼材における各フランジの片側半分を雄継手3における脚部5とし、溶接により鋼管矢板本体1に溶接により固定する。また、断面H形の鋼材における各フランジの残りの半分を雄継手嵌合部6Bのフランジ10として使用する。断面H形の鋼材におけるウェブを雄継手3における底板11とする。その雄継手3における雄継手嵌合部6Bのフランジ10の先端側(またはその外側)には、連続した、または断続した鋼板が溶接により固定されて、外側凸部(第1凸部)29を形成している。
外側凸部29の先端は、フランジ10よりも壁体の壁厚方向で外側に突出し、内側凸部28よりも土留め壁19の壁厚中心側に位置するようにされ、外側凸部29の外端部間の寸法が雌継手4の側板7の内側寸法より小さくされており、勘合裕度の高い勘合部構造が形成されている。
本実施形態では、鋼管矢板の引き抜き時、各継手中心と鋼管中心とを結ぶ直線である法線方向(壁体が構築される方向)に、自在に鋼管矢板2を動かすことができ、鋼管矢板の引き抜き時の自由度が高く、引き抜きが容易になる。
本実施形態では、雄継手3における外側凸部29よりも外側表面に、水膨張性止水材13を設けてもよい。あるいは、雌継手4における内側凸部28よりも基部側の内側面に水膨張性止水材13を設けてもよい。水膨張性止水材13を設けることにより、雄継手3と雌継手4間の止水が図られる。
図示の形態では、雌継手4における内側凸部28内側間の寸法Tよりも、雄継手3における外側凸部29外側間の寸法tを小さくするようにして、雌継手4に対して、雄継手3を緩く遊嵌させた状態としている。
前記のように、雌継手4の各側板7の内側に対向するように設けられる凸部28の内側間の寸法Tよりも、雄継手3の継手嵌合部外側に設けられる各凸部29の外側面間の寸法tが小さくされていると、鋼管矢板2を引き抜く場合に、鋼管矢板2を左右方向あるいは前後方向に動かす十分な遊びが鋼管矢板2の継ぎ手勘合部に生じるために、鋼管矢板2の引き抜き時の自由度を確保することができる。
なお、図示を省略するが、雌継手4における内側凸部28間の間隔寸法Tよりも、雄継手3における外側凸部29間の寸法tを大きくしてもよい。この場合、外側凸部29と内側凸部28とを離脱不能に係合することが可能になり、雄継手3から雌継手4方向の嵌合の十分な強度を確保することができると共に、水膨張性止水材13による雄継手3と雌継手4間の止水も可能である。
(第6実施形態)
図20には、本発明の第6実施形態の鋼管矢板2が示されている。本実施形態では、雌継手4における内側凸部28と、雄継手3における外側凸部29の取り付け位置を、図19に示す第5実施形態よりも基端側よりにそれぞれ設ける。具体的には、雌継手4における各側板7の中央部付近にそれぞれ内側凸部28を溶接により固定し、また、雄継手3における各フランジ10の底板11よりに外側凸部29を溶接により固定している。
本実施形態では、雄継手3と雌継手4とが嵌合するときに、雄継手3における外側凸部29が、雌継手4における内側凸部28よりも奥部側(すなわち、雌継手4の基端側)ではなく、雌継手4における内側凸部28よりも手前側(すなわち、雄継手3の基端側)に位置する。この形態では、継手相互の引き抜きが容易になる。また、雌継手4における内側凸部28より先端側に水膨張性止水材13が設けられ、また、外側凸部29よりも先端側の外面に水膨張性止水材13が設けられている。
前記のように、本実施形態では、雌継手4の各側板7の内側に対向するように設けられる凸部28は、側板7の基端側に設けられ、雄継手3の継手嵌合部外側に設けられる凸部29は、雄継手3のフランジ10の中央部よりに設けられ、雌継手側の凸部28と雄継手側の凸部29とが係合しないように離されている。この場合、雌継手4側の凸部28と雄継手3側の凸部29とが接触することはないから、凸部28,29相互の干渉により、引き抜きが困難になることはない。また、鋼管矢板2の引き抜き時の自由度が格段に向上すると共に、引き抜きが容易になる。
図21に、本実施形態の変形例の鋼管矢板を用いた継手嵌合部付近を示す。本変形例では、外側凸部29あるいは内側凸部28を断続して設ける。
この変形例では、上下方向に間隔をおいて、内側凸部28と、外側凸部29が千鳥状に配置されている。このように内側凸部28に対して、外側凸部29を上下方向に間隔をおいて千鳥状に設けるようにすると、鋼管矢板2を引き抜く場合に、内側凸部28が外側凸部29に係合する割合が少なくなり、また、引き抜き初期において、内側凸部28と外側凸部29が係合することはないから、引き抜きが容易になる。
(第7実施形態)
図22は、補強用の脚部を備えた本発明の第7実施形態の継手および継手相互の嵌合接続部の横断平面図が示されている。
この形態では、鋼管矢板本体1に、長手方向に沿ったスリットを有するパイプ状の継手鋼管33が溶接により固定されている。また、各スリット付きパイプ状の継手鋼管33における短尺円弧状片32の中間部の外面と鋼管矢板本体1の外面とに接続される帯状鋼板からなる補強用の脚部5が配置されている。各補強用の脚部5の一端部は、短尺または長尺の円弧状片に溶接により固定されており、他端部は鋼管矢板本体1の外面に溶接により固定されている。これにより、脚部5は方杖として機能する。また、前記補強用の脚部5と短尺円弧状片32(または後記の長尺円弧状片31)と鋼管矢板本体1の外面とにより、空間部15が形成されている。本実施形態では、継手鋼管33が、継手本体としての継手嵌合部をなす。
本実施形態では、長尺円弧状片31の中央部付近および短尺円弧状片32の先端部付近がそれぞれ補強用の脚部5に連結されている。これにより、長尺円弧状片31の先端側の張り出し長さが短くなることで、各円弧状片の剛性が高められる。また、各円弧状片の基端側に補強用の脚部5が設けられていることで、各円弧状片の基端側が補強されている。特に、本実施形態では、補強用の脚部5と、円弧状片の基端側と、これらに囲まれる部分の鋼管矢板本体1とにより、略三角形を形成しているので、この部分の剛性が高められている。
また、本実施形態では、各補強用の脚部5に、鋼管矢板本体1の外周面に向かって高圧水を噴射するための、孔16が上下方向に間隔をおいて設けられている。
本実施形態では、水膨張性止水材13を、長尺円弧状片31の先端部における対向する内側面に設けておくことにより、水膨張性止水材13を膨張させて止水機能を発揮させることができる。
次に、図23を参照しながら、上記各実施形態において脚部5に設けられる孔16について詳細に説明する。
仮設用の土留め壁19を構築するために、地中の深い深度に鋼管矢板2を打設した場合、鋼管矢板2の上端側から引き抜くときには、鋼管矢板2と周囲地盤21との摩擦抵抗力、鋼管矢板2の自重、あるいは継手同士の水膨張性止水材を介した付着力等が、鋼管矢板2の引き抜き抵抗力として作用することになる。例えば直径1000mm、板厚12mmの鋼管矢板を想定すると、鋼管矢板自重は、鋼管矢板の長さ1m当たり約3kNである。それに対して周面地盤との摩擦抵抗力は、通常の軟弱な粘土地盤を想定し、その付着力を20kN/mと仮定すると、鋼管矢板の長さ1m当たり約60kNとなり、鋼管矢板自重の20倍となる。上述の鋼管矢板と地盤の組合せ例でも理解できるように、周面地盤との摩擦抵抗は、鋼管矢板の引き抜き抵抗の大半を占める。鋼管矢板の継ぎ手の損傷を少なくし、リサイクル可能にするためには、継ぎ手に過度な変形をおこす力を作用させないことが重要であり、そのため引き抜き抵抗の低減が必須となる。
前記のうち、鋼管矢板2と周囲地盤21との摩擦抵抗力を低減できると、鋼管矢板2の引き抜きに要する力を大幅に低減することができる。脚部5に孔16を上下方向に間隔をおいて設けて、孔16から鋼管矢板2の外面に向かって高圧水を噴射することにより、鋼管矢板2の外面を囲む周囲地盤21の地盤を緩め、鋼管矢板2の外面と周囲地盤21との摩擦抵抗を低減する。
空間部15に高圧水を供給した場合、矢板2を鉛直方向に立設した場合の下位に位置する孔16から噴射する高圧水の噴射力は、矢板2を鉛直方向に立設した場合の上位に位置する孔16から噴射する高圧水の噴射力よりも大きい。したがって、上位に位置する孔16から噴射する高圧水の噴射力を所定の値以上にして、鋼管矢板2の外面の周囲地盤を十分緩める必要がある。このため、図24Bに示すように、下位に位置する孔16に逆止弁22を設けて、上位に位置する孔16から噴射する高圧水の噴射力が、下位に位置する孔16から噴射する高圧水の噴射力と、同等となるように調整するようにしてもよい。
逆止弁22としては、例えば、切れ目22bを有するゴム製逆止弁22a、あるいは金属製球状弁体にバネ圧を付与して弁座に押し付ける通常の逆止弁を設置するようにしてもよい。逆止弁22は、継手3,4または脚部5を矢板本体1に取り付ける前に、継手3,4の脚部5に取り付けるようにすればよい。逆止弁22の開弁圧は、上下方向(すなわち、矢板2を立設した場合の鉛直方向)のレベルの低い位置に設置されている逆止弁ほど高くすると、上下方向の全部の孔16から同時に高圧水を噴射することができる。上下方向のすべての逆止弁の開弁圧を一定にすると、下位に位置する孔16ほど、噴射圧の高い状態の高圧水を噴射させることができる。
図25には、本発明の第6実施形態の鋼管矢板相互の継手連結構造における継手に高圧水供給用パイプを挿入配置した状態が示されている。
この形態の継手連結構造と、図15に示す継手連結構造とで相違する点は、図25に示す形態では、雄継手3における円弧状の各脚部5の内周面に、上下方向に連続した凹溝25からなる位置決め用係合部23が対称に、上下方向に連続して設けられている点である。
位置決め用係合部23は、連続した凸部でもよい。この場合は、継手と係合する高圧水供給用パイプに凹溝が形成される。
すなわち、この形態では、継手本体としての継手嵌合部6Aまたは6Bと脚部5と脚部相互の接続部24とにより囲まれた空間部15における内周面に、長手方向に連続する凹部または凸部からなる位置決め用係合部23が設けられる。
位置決め用係合部23としての凹溝25は、一つ以上であればよく、例えば、等間隔に3つ、あるいは4つ設けるようにしてもよい。位置決め用係合部23としての凹溝25の断面形態は特に限定されず、半円状溝や矩形状溝であってもよい。
凹溝25に対応して、図25に2点鎖線で示すように、空間部15に挿入される高圧水供給用パイプ17の外周面に、対称に凸部26が設けられる。凸部26を凹溝25に嵌合させることで、高圧水供給用パイプ17を位置決めした状態で挿入することで、高圧水供給用パイプ17の内部に設けられるノズルと、脚部5に設けられる孔とを、パイプ17の周方向にずれることなく設置することができる。したがって、パイプ17を挿入する際は、上下方向のみを正確に位置合わせすれば、高圧水供給用パイプ17に設けられるノズルと、脚部5に設けられる孔とを所定の位置に合致させることができる。
また、鋼管矢板側の脚部5に設けられている孔16の位置は、地盤貫入前に計測することで正確に把握できる。また、高圧水供給用パイプ17を吊下ろす距離を計測することで、高圧水供給用パイプ17のノズルの位置と、脚部5側の孔の位置とを正確に合致させることができる。
なお、図示を省略するが、第1〜第5実施形態の場合に、継手本体としての雌継手嵌合部6Aまたは雄継手嵌合部6Bと、脚部5と鋼管矢板本体1とに囲まれた空間部15における内周面に、上下方向に連続した凹溝または凸部からなる位置決め用係合部23を、少なくとも1つ、好ましくは2つ設けるようにしてもよい。この場合には、地上から高圧水供給用パイプ17を吊下ろすことができ、空間部15に水圧をかけない形態となるので、脚部5の溶接は、高度な品質は要求されない。
孔16あるいは高圧水供給用パイプ17におけるノズルから噴射される高圧水(ウォータージェット)の圧力を、14.7Mpaで連続1分間噴射して300リットル噴射した場合、周囲地盤のN値が50である非常に固い地盤に対して約700mmの切削深度を得ることができる。
なお、通常、鋼管矢板本体1の管径は、例えば、直径で700mm〜16000mmである。1列に配置された孔16より噴射した高圧水により鋼管矢板2と地盤との付着を低減させる必要のある範囲は、鋼管矢板本体1の周長の1/4であり、550〜1250mm程度の噴射水の到達距離があれば十分である。例えば900mm前後程度の場合は、鋼管矢板本体1の周長の1/4は、700mm程度であり、約700mmの切削深度で、鋼管矢板本体1の外面の中央付近まで、高圧水を到達させることができる。したがって、鋼管矢板本体1の外周面付近の地盤を緩めて、鋼管矢板2と地盤との付着を低減させて、引き抜き時の摩擦抵抗を格段に低減することができ、鋼管矢板2を引き抜くことが容易になる。また、引き抜き力を小さくすることにより、鋼管本体の変形が小さくなるとともに、継ぎ手に作用する変形力を大幅に低減できるので、継ぎ手の変形も少なくなり、補修作業を大幅に軽減できる。そのため引き抜き作業ならびに引き抜き後の補修作業に大きな費用を掛ける必要がなく、経済的に鋼管矢板2のリサイクル使用が可能となる。
なお、噴射圧力は、地盤の強度に応じて、設計により、適宜設定される。また、鋼管矢板本体1に対する孔16の傾斜角度は、鋼管矢板本体1の管径を考慮して適宜設定される。
また、鋼管矢板2の表面に、予め、水膨張性止水材を塗布形成しておくと、地盤打設後において、周囲地盤の水分を吸収して膨張し、地盤との摩擦抵抗を低減し、引き抜きを容易にすることができる。
前記のように鋼管矢板の表面に水膨張性止水材を塗布することで、水膨張性止水材を摩擦低減材として機能させることができる。本発明のように、継手から高圧水を鋼管矢板本体の外面に向かって噴射することにより、矢板の表面に塗布された水膨張性止水材を膨張させて、摩擦低減材として確実に機能させることができる。
特に、本発明の場合は、鋼管矢板における前面側の脚部5および後面側の脚部5に孔16を設けるので、鋼管矢板2の前面側および後面側の両方の地盤を緩めて、鋼管矢板の前後両面に対する地盤の摩擦抵抗を格段に低減させることができる。
次に、前記の各実施形態の鋼管矢板2を地盤に打設して、仮設土留め壁19を構築後、仮設用の鋼管矢板2を引き抜く場合について説明する。空間部15に高圧水を供給する場合は、雌継手4あるいは雄継手3の空間部15の上端部に、適宜、カプラー20が設けられる。カプラー20は、高圧水供給用接続部材であるとともに、高圧水供給時に圧力が上方から逃げないように蓋の機能を有しており、図7に示すように鋼材状のものを溶接してもよいし、図示は省略するが鋼管と加圧式のゴム状のパッカーを組み合わせたものを使用してもよい。カプラー20に高圧水供給用パイプ17が接続される。高圧水供給用パイプ17から空間部15に高圧水が供給されて、孔16から鋼管矢板本体1の外面に向かって高圧水が噴射され、鋼管矢板本体1および継手3,4の周囲の地盤が緩められて、鋼管矢板本体1(および継手3,4)に対する周囲地盤21との摩擦抵抗が低減された状態で、引き上げられる。
なお、前記の場合、鋼管矢板2の引き上げに伴い、上部に位置する鋼管矢板部分は適宜、切断撤去され、残された鋼管矢板における継手の空間部の上端部にカプラーおよび高圧水供給用パイプが再度接続される操作を順次繰り返して、鋼管矢板は全て撤去される。
なお、一度に鋼管矢板を引き抜ける大型クレーン等を使用する場合には、前記のような操作を必要としない。
また、空間部15に高圧水供給用パイプ17を挿入配置する場合は、高圧水供給用パイプ17のノズルを、脚部5に設けられた孔16の位置に合わせる。高圧水供給用パイプ17のノズルから噴射した高圧水を、脚部5に設けられた孔16を通過させて、鋼管矢板本体1の外面側に向かって噴射させる。これにより、鋼管矢板2と地盤との摩擦を低減させて、前記と同様に鋼管矢板2を引き上げる。
なお、前記の場合、鋼管矢板2の引き上げに伴い、上部に位置する鋼管矢板部分は適宜、切断撤去される。また、高圧水供給用パイプ17は、複数の高圧水供給用パイプユニットを適宜接続されて構成されるため、適宜、下部側が支持された状態で、上部側が離脱され、上部の鋼管矢板部分を撤去後に再度接続される操作を順次繰り返して、鋼管矢板は全て撤去される。
前記の引き上げは、鋼管矢板本体に複数のクランプを設置して把持し、各クランプを同時にクレーンにより吊り上げることにより行ってもよい。また、前記複数のクランプと、リーダーを有する三点式杭打ち機と、リーダーに油圧式ジャッキを位置調整可能に組み込んだ状態で、起振機により吊り上げ時に振動を鋼管杭本体に付与しながら吊り上げるようにしてもよい。
なお、上記の実施形態では、高圧水(ウォータージェット)の噴射により、鋼管矢板2の矢板本体1の外面と周囲地盤21との摩擦を低減することについて説明した。これに加えて、高圧水の噴射により鋼管矢板2の引き抜き時における隣り合う雄継手3と雌継手4との嵌合部の摩擦を低減するようにしてもよく、あるいは、雄継手3または雌継手4と周囲地盤との摩擦を低減するようにしてもよい。このようにすると、鋼管矢板2の引き上げが一層容易になるばかりでなく、継手部の摩擦による負担も低減し、継手の損傷の低減できる。このような形態について、図26を参照して詳細に説明する。
(第9実施形態)
図26は、第9実施形態の鋼管矢板2を使用した仮設用土留め壁における継手嵌合部を拡大して示す。雌継手4における溝底部8に、雌継手4の空間部15と雌継手嵌合部6Aの溝内に連通する孔(第2噴射孔)44が設けられる。これにより、継手内に高圧水を噴射し、引き抜き時の摩擦を低減するようにしている形態である。
また、雄継手3における底板11に、雄継手3の空間部15と雄継手嵌合部6Bにおけるウェブ12の周囲の空間とを連通させるために、ウェブ12を挟んで底板11に2つの孔(第2噴射孔)45が設けられる。これにより、継手嵌合部内またはその付近に高圧水を噴射し、引き抜き時の摩擦を低減するようにしている形態である。
これらの場合には、前記実施形態と同様に、雌継手4または雄継手3の空間部15に供給される高圧水、または雌継手4または雄継手3の空間部15に配置される高圧水供給用パイプに供給される高圧水が、孔44,45から噴射される。
雌継手4に孔44を設けたり、雄継手3に孔45に設けたりすることにより、複数の鋼管矢板が隣接して配置される場合では、隣り合う雄継手3と雌継手4との嵌合部の摩擦を低減し、鋼管矢板が隣接して配置されない場合には、鋼管矢板と周囲地盤との摩擦を低減することができる。
雌継手4に設ける孔44の上下方向の間隔、雄継手3に設ける孔45の上下方向の間隔は、雌継手4または雄継手3の脚部5に設ける孔16の上下方向の間隔と同様でもよい。しかしながら、上下方向に位置をずらして設けたほうが、同じ水平位置における継手部の断面欠損が少なくなるから、望ましい。
なお、雌継手4または雄継手3の脚部5に設ける孔16の噴射方向、雌継手4または雄継手3に設ける孔44,45の噴射方向は、水平方向でもよいし、上向き方向あるいは下向き方向に噴射してもよい。
本発明を実施する場合、高圧水に使用する水としては、水道水のみならず、摩擦低減材を混合させた流体でもよい。また、鋼管矢板本体1としては、断面円形鋼管であっても、断面角形鋼管であってもよい。
本発明の鋼管矢板によると、継手の上下方向の引張強度あるいは横方向(水平方向)のせん断強度等の剛性を格段に高めることができる。また、本発明の鋼管矢板によると、仮設用に鋼管矢板を深い深度に打設しても、第一噴出孔から高圧水を噴射して、鋼管矢板の外表面と地盤との摩擦を低減して、鋼管矢板を引き上げ回収することができる。また、簡単な構造の継手によって、矢板本体および継手の損傷を防止し鋼管矢板のリサイクルが可能になる。
1 鋼管矢板本体
2 鋼管矢板
3 雄継手
4 雌継手
5 脚部
6A 雌継手嵌合部(雌継手本体)
6B 雄継手嵌合部(雄継手本体)
7 側板
8 溝底板
9 リップ
10 フランジ
11 底板
12 ウェブ
13 水膨張性止水材
14 鋼管外面
15 空間部
16 孔
17 高圧水供給用パイプ
18 閉塞板
19 土留め壁
20 カプラー
21 周囲地盤
22 逆止弁
22a ゴム製逆止弁
22b 切れ目
23 位置決め用係合部
24 接続部
25 凹溝
26 凸部
27 凹部
28 内側凸部
29 外側凸部
30 断面半円状凸部
31 長尺円弧状片
32 短尺円弧状片
33 スリット付きパイプ状の継手鋼管
34 雌継手
35 脚部
36 雄継手
37 雄雌兼用の継手
38 鋼製雌継手構成片
40 鋼管矢板
41 鋼管矢板
42 鋼管矢板
43 地盤
44 孔
45 孔
46 腹起こし
47 切り梁

Claims (18)

  1. 鋼管からなる矢板本体と、
    前記矢板本体の外面に、前記矢板本体の長手方向に沿って設けられた第1継手と、
    前記矢板本体の前記外面の前記第1継手とは反対側に、前記矢板本体の長手方向に沿って設けられた第2継手と、を備える鋼管矢板であって、
    前記第1、第2継手はそれぞれ、継手本体と、前記矢板本体の前面側に配置された第1脚部と、前記矢板本体の後面側に前記第1脚部から離間して配置され、前記第1脚部とともに前記継手本体を支持する第2脚部とを有し、
    前記第1、第2脚部はそれぞれ、前記矢板本体に固定され、
    前記第1継手に、前記矢板本体の長手方向に沿って延在し、同長手方向の一端が閉塞された第1空間部が設けられ、
    前記第2継手に、前記矢板本体の長手方向に沿って延在し、同長手方向の一端が閉塞された第2空間部が設けられ、
    前記第1空間部を区画する前記第1継手の前記第1、第2脚部、および前記第2空間部を区画する前記第2継手の前記第1、第2脚部に、前記第1、第2空間部から外方に向けて加圧水を噴射するための第1噴射孔が設けられている
    鋼管矢板。
  2. 前記第1空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記矢板本体とに囲まれ、
    前記第2空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第2継手と、前記矢板本体とに囲まれている
    請求項1に記載の鋼管矢板。
  3. 前記第1空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記第1継手部に含まれる前記第1、第2脚部の接続部とに囲まれ、
    前記第2空間部は、前記継手本体、前記第1、第2脚部を含む前記第1継手と、前記第2継手部に含まれる前記第1、第2脚部の接続部とに囲まれている請求項1に記載の鋼管矢板。
  4. 前記第1噴射孔にノズルが設けられている請求項1に記載の鋼管矢板。
  5. 前記第1噴射孔は、前記継手の長手方向に間隔をおいて前記脚部に複数設けられている請求項1に記載の鋼管矢板。
  6. 前記第1噴射孔は、その入り口よりも出口が、前記脚部より外側の前記矢板本体の前記外面に近づくように傾斜して設けられている請求項1に記載の鋼管矢板。
  7. 前記第1空間部、および前記第2空間部の内周面に、長手方向に連続する凹部または凸部からなる位置決め用の係合部が設けられている請求項1に記載の鋼管矢板。
  8. 前記第1、第2継手はそれぞれ、断面H形の継手とされている請求項1に記載の鋼管矢板。
  9. 鋼管矢板の継手構造であって、
    請求項1に記載の鋼管矢板を、一つの鋼管矢板の前記第1継手と他の鋼管矢板の前記第2継手とが嵌合するよう複数配置して構成され、
    前記第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる第2凸部内側間の寸法よりも、前記第1継手の継手嵌合部外側に設けられる第1凸部外側面間の寸法が小さくされている鋼管矢板の継手構造。
  10. 前記第2継手の各側板の内側に対向するように設けられる前記第2凸部は、前記側板の基端側に設けられ、前記第1継手の継手嵌合部外側に設けられる前記第1凸部は、前記第1継手のフランジの中央部よりに設けられ、前記第2継手の前記第2凸部と前記第1継手の前記第1凸部とが係合しないように離されている請求項9に記載の鋼管矢板の継手構造。
  11. 前記第1継手の前記第1凸部と、前記第2継手の前記第2凸部とが、前記継手の長手方向に断続して千鳥状に設けられている請求項9に記載の鋼管矢板の継手構造。
  12. 前記第1、第2継手の前記継手本体は前記継手の長手方向に沿ったスリットを有するパイプ状の継手本体である請求項1に記載の鋼管矢板。
  13. 前記継手本体には、継手嵌合内に高圧水を噴射するための第二噴射孔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鋼管矢板。
  14. 請求項1に記載の鋼管矢板を複数嵌合させて構成される壁構造。
  15. 前記鋼管矢板の表面に摩擦低減材が設けられている請求項1に記載の鋼管矢板。
  16. 前記脚部は、前記継手本体と前記矢板本体とに渡って設置され、継手を補強する補強用の脚部である請求項1に記載の鋼管矢板。
  17. 請求項1に記載の鋼管矢板を地盤から引き抜く方法であって、
    前記第1、第2空間部に加圧水を供給する工程と、
    前記第1噴射孔を通じて前記第1、第2空間部の外方に向かって加圧水を噴射する工程と、
    前記加圧水の噴射により前記鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させたうえで、前記鋼管矢板を上方に引き上げる工程と、を備える鋼管矢板の引き抜き方法。
  18. 請求項1に記載の鋼管矢板を地盤から引き抜く方法であって、
    前記第1、第2空間部に加圧水供給用パイプを挿入する工程と、
    前記加圧水供給用パイプのノズルを、前記第1噴射孔の位置に合わせる工程と、
    前記加圧水供給用パイプに供給された加圧水を、前記ノズルおよび前記第1噴射孔を通じて前記第1、第2空間部の外方に向かって噴射する工程と、
    前記加圧水の噴射により前記鋼管矢板と地盤との摩擦を低減させたうえで、前記鋼管矢板を上方に引き上げる工程と、を備える鋼管矢板の引き抜き方法。
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