JP4760948B2 - 組合せ鋼矢板および該組合せ鋼矢板を用いた鋼矢板壁 - Google Patents

Description

本発明は、鋼矢板の片面にその長手方向に延びるＨ形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板およびその組合せ鋼矢板を用いて構築される鋼矢板壁の構造に関するものであり、土留め壁や遮水壁等（地中連続壁等を含む）に適用される。

従来、土留め壁や遮水壁等を構成するＵ型鋼矢板、直線型鋼矢板、ハット型鋼矢板等の鋼矢板の片面に、補剛材としてＨ形鋼その他の形鋼を取り付けたものが知られている。

そのような技術として、例えば特許文献１には、図８(a)、(b)に示されるように、鋼矢板の表裏面の片面に加工治具を設け、補剛材としてＨ形鋼等の形鋼を嵌合できるようにしたものが記載されている。

この場合、鋼矢板と補剛材を現場で別々に打設し、一体化することができる。

また、特許文献２には、図９(a)、(b)に示されるように、両端部に継手を有する鋼矢板と、補剛材としてのＨ形鋼あるいはＴ形鋼とからなる地中連続壁用鋼材であって、鋼矢板のウェブ部と、Ｈ形鋼あるいはＴ形鋼のフランジ部とが長手方向に沿って重なっており、その重なっている部分の長手方向の一端のみが拘束されているものが記載されている。

この場合、長手方向の一端のみをコーピング、溶接、ボルト、ドリルねじで拘束する構造であるため、溶接以外の拘束方法では鋼矢板の矯正を行う必要がなく、溶接による拘束方法においても鋼矢板の変形量を従来よりも抑えることができ、必ずしも地中連続壁用鋼材を工場で製作する必要もなく、鋼矢板とＨ形鋼等の補剛材を個別に搬送した後、現地サイトもしくはその近傍サイトにおいて組立て加工を行うことができるといった利点が述べられている。

また、特許文献３には、図１０(a)、(b)に示されるように、熱間圧延加工により製造されるハット形鋼矢板のウェブ部の内側に一方のフランジ部が固定されたＨ形鋼を備え、そのＨ形鋼における固定された側のフランジ部の幅がハット形鋼矢板のウェブ部の幅以下である地中連続壁体用鋼製部材が記載されている。

なお、ハット形鋼矢板のウェブ部とＨ形鋼のフランジ部は、溶接、接着、ボルト、リベット、ビス、鋲の何れかの固定手段により固定することができる旨が記載されている。

特開２００５−２９９２０２号公報 特開２００８−２６７０６９号公報 特開２００８−１７５０２９号公報

特許文献１記載の発明では、Ｈ形鋼等の補剛材と鋼矢板を分けて打設する必要があり、その分、施工効率が落ちるという問題がある。

また、鋼矢板の片面に設けた治具に、Ｈ形鋼等のフランジを嵌合する構造であるためＨ
形鋼等の補剛材と鋼矢板のたわみ挙動が同じでなければならない。そのため、鋼矢板側（図８中、上側）から土圧を受ける構造でしか使えない。

特許文献２記載の発明では、鋼矢板と、補剛材としてのＨ形鋼あるいはＴ形鋼とが長手方向の一端のみでの固定であるため、地盤内でバラバラになってしまう可能性がある。なお、特許文献２には、地盤が固い場合は底部を仮付け固定するとの記載もあるが、両端を固定した場合には、長手方向の変形が拘束されて座屈の危険性がある。

特許文献３記載の発明では、Ｈ形鋼を内側に配置するのであれば、Ｈ形鋼の幅は鋼矢板のウェブ幅より小さくなければならず、Ｈ形鋼のサイズが限定される。あるいは図１０(b)のように両端のフランジの長さが異なる特殊な形状のＨ形鋼を用いる必要がある。

特に、各種鋼矢板やＨ形鋼等は、規格化されたものがほとんどであるため、特殊なサイズのものは別途加工等が必要となり、コスト的に使用が困難となる。

また、重ね梁として組合せ鋼矢板を考えた場合、Ｈ形鋼等の補剛材は内側でも外側でも断面性能が同じであるため、内側に取り付けた方が壁厚を薄くでき、省スペースで有利であるが、鋼矢板のウェブ幅を超える幅のＨ形鋼を取り付ける場合には、取付け時に鋼矢板を開く方向に変形させてしまう恐れがある。

本発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、比較的安価に製作でき、保管、運搬効率等にも優れる組合せ鋼矢板および鋼矢板壁を提供することを目的としている。

本願の請求項１に係る組合せ鋼矢板は、鋼矢板の片面に、該鋼矢板の長手方向に延びる補剛用の形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板において、前記形鋼としてフランジ幅が前記鋼矢板のウェブ幅より大きいＨ形鋼が配置されており、前記鋼矢板と前記形鋼としてのＨ形鋼のフランジとの間にスペーサーとしての鋼材を介在させて接合してあることを特徴とするものである。

鋼矢板は、Ｕ型鋼矢板、直線型鋼矢板、ハット型鋼矢板等、必ずしも限定されないが、組合せ鋼矢板を接続して構築される土留め壁等の壁厚との関係では、後述するハット型鋼矢板が望ましい。

鋼矢板がハット型鋼矢板やＵ型鋼矢板の場合、形鋼をその凹部の内側に配置するのであれば、Ｈ形鋼の幅は鋼矢板のウェブ幅より小さくなければならず、Ｈ形鋼のサイズが限定される。

ハット型鋼矢板やＵ型鋼矢板の凹部は、通常、外側（開放される側）に向かって間隔が広がっているため、その場合に、鋼矢板を形鋼との間にスペーサーとしての鋼材を介在させれば、Ｈ形鋼のサイズの制限が緩和される。

スペーサーとしての鋼材としては、鋼板の他、広いスペーサー間隔が必要な場合には、溝形鋼、角形鋼などを使用することもできるが、鋼矢板と形鋼の寸法関係によって最低限必要なスペーサー間隔が決まる。また、例えば鋼板を２枚以上重ねるなどして、スペーサー間隔を調整することもできる。

スペーサーの取付けは、ボルト、溶接、ドリルねじなど特に限定されない。
補剛用の形鋼としては、断面剛性やコストとの関係で効率の良いＨ形鋼を用いている。

請求項２は、請求項１に係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板がハット型鋼矢板またはＵ型鋼矢板であり、前記形鋼としてのＨ形鋼が前記鋼矢板の凹部の内側に配置されている場合を限定したものである。

なお、補剛用の形鋼は、必ずしも鋼矢板の長手方向全長に設けなくてもよく、設計条件等に応じて、鋼矢板より短いものを用いることもできる。また、複数の短い形鋼を鋼矢板の長手方向に断続的に設けることもできる。

請求項３は、請求項１または２に係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板と前記形鋼は、前記スペーサーとしての鋼材を介して、長手方向の複数個所で接合されており、少なくとも１箇所の接合位置について、長手方向へのずれを許容する構造とすることで、前記鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達せず、該鋼矢板と形鋼のたわみ挙動がほぼ一致するようにしてあることを特徴とするものである。

鋼矢板に対し、形鋼あるいはスペーサーの長手方向両端部以外の中間部でも接合する場合には、中間の接合部を固定し、両端部でずれを許容するように構成することもできる。また、両端部の一方を固定し、他端部および中間部でずれを許容するように構成することもできる。

請求項３に係る組合せ鋼矢板は、結果的に鋼矢板と形鋼を重ね梁式に組み合せたものとなり、鋼矢板と形鋼あるいはスペーサーの長手方向への相対的なずれを許容し、鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達せず、鋼矢板と形鋼のたわみ挙動がほぼ一致することになる。

形鋼は、鋼矢板に対して、スペーサーを介し、その長手方向両端部が接合されていることで、組合せ鋼矢板として、鋼矢板と一体として打設することができる。形鋼あるいはスペーサーの両端部のみが接合される場合は、その少なくとも一方について、例えば長孔あるいはバカ孔などと接合ボルトの組み合わせ、長手方向へのずれを許容することで、鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達されず、鋼矢板と形鋼のたわみ挙動をほぼ一致させることができる。従って、両端部を完全に固定した場合のような座屈の恐れがない。

請求項４は、請求項３に係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造が、前記鋼矢板と前記形鋼の少なくとも一方に形成された長孔またはバカ孔と該長孔またはバカ孔を貫通して、前記鋼矢板と前記形鋼を接合するボルトの組み合わせによるものである場合を限定したものである。

請求項５は、請求項１、２、３または４に係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板が幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続されるハット形鋼矢板である場合を限定したものである。

ハット型鋼矢板は、その幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続することができる。また、ハット型鋼矢板の凹部に取り付けることで、コンパクトになり鋼矢板壁の壁厚を抑えることができるとともに、組み合わせた状態で打設するのに適している。

請求項６に係る鋼矢板壁は、複数の鋼矢板を、鋼矢板の両端に設けた継手を介して接続してなる鋼矢板壁であって、前記鋼矢板の少なくとも一部に、請求項１〜５の何れかに記載の組合せ鋼矢板を用いたことを特徴とするものである。

必ずしも全ての鋼矢板が組合せ鋼矢板である必要はなく、形鋼を取り付けない通常の鋼矢板と本発明の組合せ鋼矢板を鋼矢板壁が必要とする強度に応じて、適宜、混在させて配置することもできる。

鋼矢板がハット型鋼矢板やＵ型鋼矢板の場合、Ｈ形鋼をその凹部の内側に配置するのであれば、Ｈ形鋼のフランジ幅は鋼矢板のウェブ幅より小さくなければならず、Ｈ形鋼のサイズが限定されるが、スペーサーとしての鋼材を介在させることで、Ｈ形鋼のサイズの制限が緩和される。

請求項３に係る組合せ鋼矢板では、さらに鋼矢板と形鋼あるいはスペーサーの長手方向への相対的なずれを許容し、結果的に鋼矢板と形鋼を重ね梁式に組み合せたものとなり、鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達せず、鋼矢板と形鋼のたわみ挙動がほぼ一致することになる。

そのため、両端部を完全に固定した場合のような座屈の恐れがなく、構造的に安定したものとなり、補剛用の形鋼を全長にわたって溶接した構造に比べて断面剛性は劣るものの、溶接加工、形状測定、矯正作業、加工管理に費やす手間、コストが少ない。

鋼矢板と補剛用の形鋼あるいはスペーサーは、別々に運搬して、現場で組み合わせて一緒に打設することができ、保管、運搬効率に優れる。また、特許文献１記載の発明のように、鋼矢板と補剛用の形鋼を分けて打設する必要がなく、施工効率が落ちるという問題がない。

本発明の組合せ鋼矢板の一実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。 (a)、(b)は、図１の実施形態に対するスペーサーの変形例を示す平面図である。 本発明の組合せ鋼矢板の他の実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。 たわみ挙動に関する説明図であり、(a)が従来の組合せ鋼矢板の場合、(b)が本発明の組合せ鋼矢板の場合である。 (a)、(b)は、図３の実施形態に対する変形例を示す立面図である。 本発明の鋼矢板壁の一実施形態を示す平面図である。 本発明の鋼矢板壁の他の実施形態を示す平面図である。 (a)、(b)は、特許文献１記載の発明の概要を示す平面図である。 (a)、(b)は、特許文献２記載の発明の概要を示す斜視図である。 (a)、(b)は、特許文献３記載の発明の概要を示す平面図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の組合せ鋼矢板１の一実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。

鋼矢板としてのハット型鋼矢板２やＨ形鋼３は、規格化されたものが大量生産されており、鋼矢板壁の設計条件に合わせようとすると、設計上適当な断面を有するＨ形鋼３のフランジが寸法的にハット型鋼矢板２のウェブ部に納まらない場合がある。

図１の例は、有効幅９００ｍｍの大断面・薄肉構造で施工性に優れたハット型鋼矢板９００（例えば、「平成１７年度における国土交通省の「公共事業コスト構造改革」実施状
況について」、〔平成２１年３月１７日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha06/13/131016_.html＞参照）と、中幅系のＨ形鋼であるＨ−７００×３００を、厚さ２０ｍｍの鋼板からなるスペーサー１１を介して接合した場合での例であり、スペーサー１１を介在させたことで、Ｈ形鋼３のフランジがハット型鋼矢板２のウェブ部に納めることができる。

ハット型鋼矢板２は、幅方向両端に形成された継手４，５の係合により、断面における凹凸が同じ向きになるように接続することができるようになっている。

この場合、ハット型鋼矢板２と、スペーサー１１およびＨ形鋼３は、ボルト接合あるいは溶接などにより固定状態としてもよいが、後述する図３の実施形態のように、鋼矢板２とＨ形鋼３あるいはスペーサー１１が相互に長手方向へのずれを許容する構造とすれば、鋼矢板２とＨ形鋼３のたわみ挙動がほぼ一致するようにすることができる。

図２は、図１の実施形態に対するスペーサーの変形例を示したもので、図２(a)はスペーサー１２の鋼材が角形断面の場合、図２(b)はスペーサー１３として２本の溝状断面の鋼材を用いた場合である。

図３は、本発明の組合せ鋼矢板１の他の実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。

鋼矢板としてのハット型鋼矢板２のウェブ部の内側に、鋼板からなるスペーサー１１を介在させて、補剛材としてのＨ形鋼３を配置し、その上端部と下端を接合してある。

本実施形態では、下端の接合を溶接６で行い、上端部はボルト接合により行っている。上端部のボルト接合については、ハット型鋼矢板２とＨ形鋼３のボルト孔の少なくとも一方を長孔７またはバカ孔とすることで、図３(b)の上下方向の相対的なずれを許容している。

なお、ハット型鋼矢板２とＨ形鋼３、スペーサー１１の接合は、施工現場において行うことができ、別々に運搬してきたものを、現場で接合し、打設は一体として行うことができる。あるいは、スペーサー１１をあらかじめ、ハット型鋼矢板２とＨ形鋼３のいずれかに取り付けておいてもよい。

図４は、従来の組合せ鋼矢板の場合（図４(a)）と、図３の組合せ鋼矢板の場合（図４(b)）について、たわみ挙動を比較した説明図である。

図４(a)の従来の組合せ鋼矢板４１の場合、鋼矢板４２と補剛材４３が全長にわたって溶接されるなどして一体化されているため、鋼矢板４２と補剛材４３でたわみ挙動が異なり、場合によっては座屈の恐れがある。

これに対し、図４(b)の組合せ鋼矢板３１の場合、鋼矢板３２と補剛材３３の長手方向の相対的なずれを許容していることで、鋼矢板３２側からの土圧等に対してはたわみ挙動をほぼ一致させることができ。

図５(a)、(b)は、図３の実施形態に対する変形例を示したものである。

図５(a)の例では、スペーサー１１を鋼矢板の長手方向に断続的に配置しており、それぞれのスペーサー１１の下端を溶接により固定し、上端部は長孔７と接合ボルトの組み合わせにより、土圧等による曲げ変形において、鋼矢板２の長手方向へのずれを許容してい
る。スペーサー１１の上には、２点鎖線で示す補剛材としてのＨ形鋼３が取り付けられる。

なお、スペーサー１１については長孔７を設けず、Ｈ形鋼３のフランジに長孔７を設けるようにしてもよい。

図５(b)の例では、鋼矢板２に対し、スペーサー１１および２点鎖線で示す補剛材としてのＨ形鋼３を上下両端部だけでなく、中間でも接合しており、中間の接合部は通常のボルト孔８に対するボルトで固定し、両端部の接合部は長孔７またはバカ孔とすることで、上下方向の相対的なずれを許容している。

図６は、本発明の鋼矢板壁の一実施形態を示したもので、例えば図１あるいは図３の実施形態の組合せ鋼矢板１を、順次、打設しながらハット型鋼矢板２の幅方向両端の継手で連結して行くことで、鋼矢板壁Ａが形成される。

図７は、本発明の鋼矢板壁の他の実施形態を示したもので、図６のように鋼矢板壁Ａを組合せ鋼矢板だけで構築する代わりに、一部に通常のハット型鋼矢板２単体を組み合わせた場合である。

図６、図７のいずれの場合も、大きい土圧がハット型鋼矢板２側に作用することを前提としている。

本発明の組合せ鋼矢板および鋼矢板壁は、組合せ鋼矢板が鋼矢板と補剛用の鋼材を重ね梁式に組み合せたものであり、土留め壁等に適用した場合において、溶接加工、形状測定、矯正作業、加工管理等に費やす手間、コストを低減し、また保管、運搬効率にも優れる。

Ａ…鋼矢板壁、
１…組合せ鋼矢板、２…ハット型鋼矢板、３…Ｈ形鋼、４…継手、５…継手、６…溶接、７…長孔、８…ボルト孔、
１１…スペーサー、１２…スペーサー、１３…スペーサー

Claims (6)

1. 鋼矢板の片面に、該鋼矢板の長手方向に延びる補剛用の形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板において、前記形鋼としてフランジ幅が前記鋼矢板のウェブ幅より大きいＨ形鋼が配置されており、前記鋼矢板と前記形鋼としてのＨ形鋼のフランジとの間にスペーサーとしての鋼材を介在させて接合してあることを特徴とする組合せ鋼矢板。
2. 前記鋼矢板がハット型鋼矢板またはＵ型鋼矢板であり、前記形鋼としてのＨ形鋼が前記鋼矢板の凹部の内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の組合せ鋼矢板。
3. 前記鋼矢板と前記形鋼は、前記スペーサーとしての鋼材を介して、長手方向の複数個所で接合されており、少なくとも１箇所の接合位置について、長手方向へのずれを許容する構造とすることで、該鋼矢板と形鋼のたわみ挙動がほぼ一致するようにしてあることを特徴とする請求項１または２記載の組合せ鋼矢板。
4. 前記接合位置について、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造が、前記鋼矢板と前記形鋼の少なくとも一方に形成された長孔またはバカ孔と該長孔またはバカ孔を貫通して、前記鋼矢板と前記形鋼を接合するボルトの組み合わせによるものであることを特徴とする請求項３記載の組合せ鋼矢板。
5. 前記鋼矢板が幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続されるハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の組合せ鋼矢板。
6. 複数の鋼矢板を、鋼矢板の両端に設けた継手を介して接続してなる鋼矢板壁であって、前記鋼矢板の少なくとも一部に、請求項１〜５の何れかに記載の組合せ鋼矢板を用いたことを特徴とする鋼矢板壁。

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