JP4827456B2 - 鋼管矢板構造物の構築方法および鋼管矢板構造物 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管矢板構造物の構築方法および鋼管矢板構造物に関するものである。

従来、鋼管矢板を継手部材により多数連結して井筒を形成させ、橋梁基礎構造物、護岸または防波堤構造物等を構築する場合、地震力や波力などの水平力が該構造物に作用した場合、その継手にはせん断力、すなわち継手が鋼管の軸方向にお互いにずれようとする力が発生する。そのせん断力により継手が変形すると、構造物全体はその分により水平方向に変形するので、継手には高い強度と剛性が要求される。

基礎全体の水平方向の剛性を増加させるための方策としては、継手部のせん断耐力を向上させること、鋼管矢板の本数を増やすことなどが考えられる。しかし、大きな外力が作用するような大規模橋梁基礎等において基礎全体の水平方向の剛性を増加させる場合に、鋼管矢板の本数を増やす方法を採用すると、基礎の規模が過大になるため、不経済な基礎となる。そのため、基礎の規模が過大にならない範囲で、曲げ剛性を増加させるためには、大きなせん断耐力を有する継手を用いる必要があった。

継手構造としては、所定径の鋼管からなる鋼管矢板に、縦スリットを形成したパイプ状の継手部材を鋼管軸方向に沿って溶接し、このスリットを介して継手部材同士を係合させ、隣り合う鋼管矢板同士を連結するＰ−Ｐ型継手があった。近年、これらの継手の強度と剛性を高めるために、鋼管にＰ−Ｐ継手のパイプ状の継手部材の内部に突起を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３５５９３１号公報

また、山形鋼を鋼管外周に溶接し、山形鋼が爪状となって係合することで、隣り合う鋼管矢板同士を連結するＬ−Ｌ型継手があった。Ｌ−Ｌ型継手についても、継手の強度と剛性を高めるために、継手内の鋼管外周に突起付き棒状鋼材を設置する方法が提案されている。

図９は、Ｌ−Ｌ型継手を用いた鋼管矢板構造物１０１の平面図を示す。図９に示すように、鋼管矢板構造物１０１は、隣接する鋼管本体１０３を、雌継手１０５の外爪１１５と雄継手１０７の内爪１１７とを係合させて継手１０６を形成することにより連結し、継手１０６の内部空間１１１にモルタル（図示せず）等の充填材を充填したものである。継手１０６の内部空間１１１では、鋼管本体１０３の外周面に異形鉄筋１０９等の棒状鋼材が固定される。

雌継手１０５、雄継手１０７に作用するせん断力は、モルタル（図示せず）等の充填材を介して、隣接する鋼管本体１０３に伝達される。せん断力の伝達メカニズムは、（１）鋼管本体１０３および異形鉄筋１０９の表面とモルタルとの接着、（２）異形鉄筋１０９のふしによる凹凸とモルタルとの機械的噛み合い、（３）鋼管本体１０３および異形鉄筋１０９の表面とモルタル等の充填材との摩擦、の３つの要素から成り立っている。

しかしながら、（１）の接着はほとんど期待できない。なぜなら、本来、モルタルと鋼材との接着力は極めて弱く、モルタルの収縮、モルタルと鋼材の温度差に起因する伸縮あるいは膨張量の差、施工時の振動、微小地震などにより容易に接着が失われてしまい、一旦接着が失われれば、再度癒着することはないからである。

（２）の機械的噛み合いは、雌継手１０５、雄継手１０７のずれ量が０〜数ｍｍ程度の範囲でしか期待できない。これは、異形鉄筋１０９のふしの凹凸の寸法は、鉄筋の径にもよるがせいぜい数ｍｍであり、それを超えるずれ変位が生じるときには、モルタルが複雑にひび割れて粉砕され、鉄筋を拘束する効果が失われるからである。但し、継手１０６の初期の剛性に対しては、この機械的噛み合いによるところが大きい。

（３）の摩擦は、継手１０６の構造において最も重要な役割を担っている。異形鉄筋１０９とモルタルとの相互ずれが生じた場合、モルタルは異形鉄筋１０９のふしの形状に沿ってすれようとするので、モルタルと異形鉄筋１０９は離れようとする。また、モルタルがひび割れ粉砕されていく過程において、モルタルや砂のような粒状体は、せん断変形によって体積変化（所謂ダイラタンシー現象）が生じるので、体積が増加しようとする。

継手１０６のずれに対し、継手１０６内部の断面は、鋼管本体１０３の軸方向に十分長く拘束されている。また、継手１０６の平面方向のうち、矢印Ａに示す方向には外爪１１５、内爪１１７があるので拘束されている。ところが、矢印Ｂに示す方向、すなわち鋼管本体１０３が離れようとする方向は、外爪１１５と内爪１１７とが係合してはいるが、実際には施工誤差を吸収するための隙間１１３があり、この隙間１１３には土砂が存在する。

雌継手１０５と雄継手１０７がずれようとするときには、隣接する鋼管本体１０３が互いに離れようとする力が作用する。この力を鋼管本体１０３自身の剛性、すなわち、鋼管本体１０３の円形断面が楕円形につぶれようとするときの抵抗によって拘束できれば、鋼管本体１０３および異形鉄筋１０９の表面とモルタルとの間に接触圧が作用するので、ずれる際に摩擦力が生じ、雌継手１０５と雄継手１０７がずれようとするのを防止する作用が生じる。しかしながら、鋼管本体１０３の断面は、そうした抵抗はほとんど有しておらず、容易に変形してしまう。

以上のことから、図９に示す継手１０６の構造は、相対ずれ量が数ｍｍまでしか、実用上十分なせん断剛性・強度を有していない。そのため、地震時のように正負の力が繰り返して作用した際に、健全な場合に比べ、剛性・強度が著しく劣化するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋼管同士の距離を固定して継手内部のモルタルによる拘束効果を高めることにより、強度と剛性を飛躍的に向上する鋼管矢板構造物の構築方法および鋼管矢板構造物を提供することにある。

前述した目的を達成するための第１の発明は、第１の鋼管本体と、前記第１の鋼管本体に軸方向に沿って鋼材を固定して形成された第１の継手とからなる第１の鋼管と、第２の鋼管本体と、前記第２の鋼管本体に軸方向に沿って鋼材を固定して形成された第２の継手とからなる第２の鋼管とを、前記第１の鋼管と前記第２の鋼管との間に設置した間隔保持材を用いて第１の鋼管と第２の鋼管との設置間隔を固定しつつ、前記第１の継手と前記第２の継手とを嵌合して連結し、前記第１の継手が、１対の第１の爪部を有し、前記第２の継手が、１対の第２の爪部を有し、前記間隔保持材を１対の前記第１の爪部の双方に固定し前記第２の鋼管本体に接触させるか、もしくは前記間隔保持材を１対の前記第２の爪部の双方に固定し前記第１の鋼管本体に接触させることを特徴とする鋼管矢板構造物の構築方法である。

第１の継手、第２の継手は、一方が雌継手、他方が雄継手である。第１の継手は、例えば、第１の鋼管本体に固定された脚部に連続して設けられた第１の爪部を有し、第２の継手は、例えば、第２の鋼管本体に固定された脚部に連続して設けられた第２の爪部を有するものとする。第１の継手、第２の継手は、例えば、それぞれ１対の山形鋼からなり、山形鋼の２辺が脚部および爪部として機能する。脚部は鋼管本体に固定され、爪部は継手同士を嵌合した際の抜け出し防止部材として用いられる。

間隔保持材は、例えば、断面が溝型の本体と、本体に連続して設けられた固定用部材とからなる。本体の断面は、矩形、弓形等とする。固定用部材は、溝型の本体の両側部、または、一方の側部に設けられる。

この場合、間隔保持材の固定用部材を、第１の爪部の双方、もしくは第２の爪部の双方にあらかじめ固定しておき、第１の継手と第２の継手とを嵌合する際に、間隔保持材の本体を、第２の鋼管本体、もしくは第１の鋼管本体に接触させる。

間隔保持材には、円盤状の本体と、本体とピン結合された固定用部材とからなるものを用いてもよい。

この場合も、間隔保持材の固定用部材を、第１の爪部の双方、もしくは第２の爪部の双方にあらかじめ固定しておき、第１の継手と第２の継手とを嵌合する際に、間隔保持材の本体を、第２の鋼管本体、もしくは第１の鋼管本体に接触させる。

間隔保持材には、断面方向にのみ膨張するチューブを用いてもよい。チューブは、例えばゴム製等の、膨張圧に耐えられる材質とする。この場合、第１の爪部の双方、もしくは第２の爪部の双方にあらかじめチューブを固定しておき、第１の継手と第２の継手とを嵌合した後に、チューブを膨張させることにより第２の鋼管本体、もしくは第１の鋼管本体に接触させる。

いずれの形式の間隔保持材を用いる場合にも、第１の継手の爪部または／および前記第２の爪部に、必要に応じて土砂排出用の孔が設けられる。間隔保持材と第１の鋼管および第２の鋼管との接触圧によって、この孔から土砂を排出することにより、第１の爪部と第２の爪部とを密着させてもよい。また、前記第１の爪部および前記第２の爪部のうち、継手の嵌合時外側に位置する爪部に前記孔が設けられてもよい。

第２の発明は、第１の発明の鋼管矢板構造物の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする鋼管矢板構造物である。

本発明によれば、鋼管同士の距離を固定して継手内部のモルタルによる拘束効果を高めることにより、強度と剛性を飛躍的に向上する鋼管矢板構造物の構築方法および鋼管矢板構造物を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、鋼管矢板構造物１の平面図を示す。図１に示すように、鋼管矢板構造物１は、複数の鋼管２からなる。鋼管２は、鋼管本体３、雌継手５、雄継手７、棒状鋼材９、スペーサ１１等で構成される。雌継手５、雄継手７は、鋼管本体３の外周面４に、周方向に所定の間隔を置いて固定される。

鋼管矢板構造物１において、隣接する鋼管２を連結するには、互いの雌継手５と雄継手７とを組み合わせて継手６を形成する。また、継手６の内部空間２５に、モルタル等の充填材（図示せず）を充填する。鋼管２の連結方法の詳細については、後述する。

図２は、鋼管２の継手６付近の斜視図を示す。図２は、雌継手５側の鋼管２を、雄継手７側の鋼管２の上端位置より低い位置の水平面で切断した状態での遮視図である。図３は、鋼管２の継手６付近の平面図である。

図１から図３に示すように、鋼管本体３は、円筒状の鋼管である。雌継手５は、１対の山形鋼で構成される。山形鋼は、脚部１３と外爪１５からなる。雌継手５を構成する山形鋼の脚部１３は、鋼管本体３の外周面４に固定される。このとき、１対の山形鋼の脚部１３は、鋼管本体３の周方向に所定の間隔をおいて、鋼管本体３の軸方向に沿って配置される。また、１対の山形鋼の外爪１５は、互いに接近するように内向きに配置される。外爪１５には、孔５５が設けられる。

雄継手７は、１対の山形鋼で構成される。山形鋼は、脚部１７と内爪１９からなるる。雄継手７を構成する山形鋼の脚部１７は、鋼管本体３の外周面４に固定される。このとき、１対の山形鋼の脚部１７は、鋼管本体３の周方向に所定の間隔をおいて、鋼管本体３の軸方向に沿って配置される。また、１対の山形鋼の内爪１９は、互いに離反するように外向きに配置される。

雌継手５の脚部１３、雄継手７の脚部１７の設置間隔は、雌継手５と雄継手７が嵌合可能なように設定される。すなわち、雌継手５の１対の脚部１３は、雄継手７の１対の内爪１９の両端間の距離よりも大きい間隔をおいて配置される。また、雄継手７の１対の脚部１７は、雌継手５の１対の外爪１５の両端間の距離よりも小さい間隔をおいて配置される。

棒状鋼材９は、鋼管本体３の外周面４に、軸方向に沿って固定される。棒状鋼材９には、例えば、異形鉄筋等が用いられる。棒状鋼材９は、鋼管本体３の外周面４の、雌継手５の１対の脚部１３の間の部分、および、雄継手７の１対の脚部１７の間の部分に配置される。棒状鋼材９は、複数本が、鋼管本体３の周方向に所定の間隔をおいて配置される。

スペーサ１１は、間隔保持材であり、雄継手７の内爪１９に設けられる。スペーサ１１は、断面が台形の溝型の本体２１と、溝型の本体２１の両側部に設けられた固定用部材２３とからなる。固定用部材２３は、雄継手７の内爪１９の、雌継手５の外爪１５と対向しない面２０に、溶接等によって固定される。スペーサ１１は、例えば、溝型の本体２１の溝軸方向が水平となるように配置される。

鋼管２同士を連結するには、まず、図２に示すように、鋼管本体３に固定された雌継手５の１対の外爪１５同士の間に、隣接する他の鋼管本体３に固定された雄継手７の１対の脚部１７を挿入する。これにより、雌継手５と雄継手７とが嵌合され、継手６が形成される。雌継手５の外爪１５と雄継手７の内爪１９は、雌継手５から雄継手７が抜け出すのを防ぐための部材として用いられる。

雌継手５と雄継手７とを嵌合させるとき、図３に示すように、雄継手７の内爪１９に固定されたスペーサ１１の本体２１が、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に接触することにより、隣接する鋼管２の鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。外爪１５と内爪１９の間の土砂は、外爪１５に設けられた孔５５から排出される。継手６を形成した後、継手６の内部空間２５に、モルタル（図示せず）を充填する。

このように、第１の実施の形態では、雄継手７の内爪１９の面２０と、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４との間にスペーサ１１を設置することにより、鋼管２同士を連結した際に、外爪１５と内爪１９とが密着した状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。また、スペーサ１１は、鋼管２先端の舵板としても用いられる。

外爪１５と内爪１９とを密着させることにより、継手６において、ずれ剛性が増大し、面外方向のせん断剛性や止水性の向上、施工精度の向上等の効果が得られる。

なお、第１の実施の形態では、外爪１５と内爪１９の間の隙間に充填されていた土砂を、外爪１５に設けられた孔５５から排出したが、孔５５は必要に応じて設けられる。土砂は数ｋｇｆ／ｍｍ^２の圧力を受ければ容易に締め固まるので、スペーサ１１が鋼管本体３同士の間隔を押し広げる際の圧力によって外爪１５と内爪１９との間の土砂を締め固め、排出せずに残置した場合でも、外爪１５と内爪１９とを密着させた場合と同様の効果が得られる。

また、スペーサの形状は、図１から図３に示すものに限らない。図４は、他の形状のスペーサを示す図である。図４の（ａ）図は、スペーサ２７が固定された雄継手７の斜視図である。スペーサ２７は、間隔保持材であり、断面が台形の溝型の本体２９と、溝型の本体２９の一方の側部に設けられた固定用部材３１とからなる。固定用部材３１は、雄継手７の内爪１９の、雌継手５の外爪１５と対向しない面２０に、溶接等によって固定される。スペーサ２７は、例えば、溝型の本体２９の溝軸が水平となるように配置される。

スペーサ２７を鋼管本体３に固定する向きは、継手６の打設により本体２９が擦れ合う向きが、固定用部材３１から他方の固定しない端部に向かう方向とするのがよい。図４の（ａ）図では、雄継手７の内爪１９に固定用部材３１が上側となるようにスペーサ２７を配置しているが、この場合は、雄継手７側の鋼管２を先行して打設し、次いで雌継手５側の鋼管２を打設すればよい。

図４の（ｂ）図は、スペーサ３９が固定された雄継手７の斜視図である。スペーサ３９は、間隔保持材であり、断面が弓状の溝型の本体４１と、溝型の本体４１の両側部に設けられた固定用部材４３とからなる。固定用部材４３は、雄継手７の内爪１９の、雌継手５の外爪１５と対向しない面２０に、溶接等によって固定される。スペーサ３９は、例えば、溝型の本体４１の溝軸が水平となるように配置される。

図４の（ｃ）図は、スペーサ４７が固定された雄継手７の斜視図である。スペーサ４７は、間隔保持材であり、円盤状の本体４７と、本体４７の両側に設けられた固定用部材４９とからなる。本体４７は、固定用部材４９に、ピン５１によって連結される。固定用部材４９は、雄継手７の内爪１９の、雌継手５の外爪１５と対向しない面２０に、溶接等によって固定される。スペーサ４７は、本体４７の回転軸が水平となるように配置される。

図４に示すような各種スペーサを用いた場合にも、図１から図３に示すスペーサ１１を用いた場合と同様に、雌継手５と雄継手７とを嵌め合わせた際に、鋼管本体３同士の間隔を押し広げ、外爪１５と内爪１９とを密着させた状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。

さらに、図１から図４では、スペーサを雄継手７の内爪１９の面２０に固定したが、スペーサを雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定してもよい。この場合には、鋼管２の雌継手５と隣接する他の鋼管２の雄継手７とを嵌め合わせる際に、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定されたスペーサが、雄継手７の内爪１９の面２０に接触することにより、鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。

次に、第２の実施の形態について説明する。図５は、鋼管２ａの継手６ａ付近の斜視図を示す。図５は、雄継手７側の鋼管２ａを、雌継手５側の鋼管２ａの上端位置より低い位置の水平面で切断した状態での遮視図である。図６は、鋼管２ａの継手６ａ付近の平面図である。

第２の実施の形態で用いる鋼管２ａは、第１の実施の形態で用いた鋼管２とほぼ同様の構成であるが、図５、図６に示すように、鋼管２ａでは、雄継手７の内爪１９にスペーサ１１が設置されず、雌継手５の外爪１５にスペーサ１１ａが設置される。

スペーサ１１ａは、スペーサ１１と同様に、間隔保持材であり、断面が台形の溝型の本体２１と、溝型の本体２１の両側部に設けられた固定用部材２３とからなる。固定用部材２３は、雌継手５の外爪１５の、雄継手７の内爪１９と対向しない面１６に、溶接等によって固定される。スペーサ１１ａは、例えば、溝型の本体２１の溝軸方向が水平となるように配置される。

鋼管２ａ同士を連結するには、まず、図５に示すように、鋼管本体３に固定された雌継手５の１対の外爪１５同士の間に、隣接する他の鋼管本体３に固定された雄継手７の１対の脚部１７を挿入する。これにより、雌継手５と雄継手７とが嵌合され、継手６ａが形成される。雌継手５の外爪１５と雄継手７の内爪１９は、雌継手５から雄継手７が抜け出すのを防ぐための部材として用いられる。

雌継手５と雄継手７とを嵌合させるとき、図６に示すように、雌継手５の外爪１５に固定されたスペーサ１１ａの本体２１が、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に接触することにより、隣接する鋼管２ａの鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。外爪１５と内爪１９の間の土砂は、外爪１５に設けられた孔５５から排出される。継手６ａを形成した後、継手６ａの内部空間２５に、モルタル（図示せず）を充填する。

このように、第２の実施の形態では、雌継手５の外爪１５の面１６と、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４との間にスペーサ１１ａを設置することにより、鋼管２ａ同士を連結した際に、外爪１５と内爪１９とが密着した状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。また、スペーサ１１ａは、鋼管２ａ先端の舵板としても用いられる。

外爪１５と内爪１９とを密着させることにより、継手６ａにおいて、ずれ剛性が増大し、面外方向のせん断剛性や止水性の向上、施工精度の向上等の効果が得られる。

なお、第２の実施の形態においても、外爪１５と内爪１９の間の隙間に充填されていた土砂を、外爪１５に設けられた孔５５から排出したが、孔５５は必要に応じて設けられる。土砂は数ｋｇｆ／ｍｍ^２の圧力を受ければ容易に締め固まるので、スペーサ１１ａが鋼管本体３同士の間隔を押し広げる際の圧力によって外爪１５と内爪１９との間の土砂を締め固め、排出せずに残置した場合でも、外爪１５と内爪１９とを密着させた場合と同様の効果が得られる。

なお、第２の実施の形態においても、スペーサの形状は、図５、図６に示すものに限らない。図４に示すような他の形状のスペーサを用いた場合でも、図５、図６に示すスペーサ１１ａを用いた場合と同様に、雌継手５と雄継手７とを嵌め合わせる際に、鋼管本体３同士の間隔を押し広げ、外爪１５と内爪１９とを密着させた状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。

また、図５、図６では、スペーサを雌継手５の外爪１５の面１６に固定したが、スペーサを雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に固定してもよい。この場合には、鋼管２の雌継手５と隣接する他の鋼管２の雄継手７とを嵌め合わせる際に、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に固定されたスペーサが、雌継手５の外爪１５の面１６に接触することにより、鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。

次に、第３の実施の形態について説明する。図７は、鋼管２ｂの継手６ｂ付近の平面図である。

第３の実施の形態で用いる鋼管２ｂは、第１の実施の形態で用いた鋼管２とほぼ同様の構成であるが、図７に示すように、鋼管２ｂでは、雄継手７の内爪１９の面２０に、スペーサ１１のかわりにホース５３が設置される。ホース５３は、間隔保持材であり、断面方向にのみ膨張するチューブである。ホース５３は、例えばゴム製等の、膨張圧に耐えられる材質とする。

鋼管２ｂ同士を連結するには、まず、鋼管本体３に固定された雌継手５の１対の外爪１５同士の間に、隣接する他の鋼管本体３に固定された雄継手７の１対の脚部１７を挿入する。これにより、雌継手５と雄継手７とが嵌合され、継手６ｂが形成される。雌継手５の外爪１５と雄継手７の内爪１９は、雌継手５から雄継手７が抜け出すのを防ぐための部材として用いられる。

雌継手５と雄継手７とを嵌合させた後、図７に示すように、雄継手７の内爪１９に固定されたホース５３の内部に流体を充填してホース５３を膨張させ、ホース５３を雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に接触させる。これにより、鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、雌継手５の外爪１５と、雄継手７の内爪１９が密着する。外爪１５と内爪１９の間の隙間に充填されていた土砂は、外爪１５に設けられた孔５５から排出される。雌継手５の外爪１５と、雄継手７の内爪１９とを密着させた後、継手６ｂの内部空間２５に、モルタル（図示せず）を充填する。

なお、ホース５３に充填する流体は、継手６ｂの内部空間２５にモルタル等を充填しそれが硬化するまでの間、膨張圧を保持できるものであれば任意の材料でよい。ホース５３に充填する流体をモルタル、セメントペースト、硬化性の樹脂等とすれば、膨張圧を保持するのはそれが硬化するまでの間でよく、それ以降の継手６ｂの内部空間２５の施工が容易である。

一般には、雌継手５と雄継手７とを嵌合させた際に、外爪１５と雄継手７の内爪１９との間には、約３０ｍｍの隙間（図９に示す隙間１１３）が生じる。そこで、鋼管本体３同士の間隔を３０ｍｍ大きくすることにより、外爪１５と内爪１９とを密着させるための力を以下に示す。

鋼管本体３の半径Ｒ＝０．７５ｍ、鋼管本体３の板厚ｔ＝０．０１７ｍより１ｍ辺りのＩ＝１×０．０１７^３／１２ｍ^４、弾性係数Ｅ＝２００×１０６ｋＮ／ｍ^２のとき、集中荷重による直径の変化は、ΔＤｙ＝−０．１４９ＰＲ^３／ＥＩ＝−０．７６７７ｍｍ／ｋＮとなる。すなわち、鋼管本体３同士の間隔は、１ｍあたり１ｋＮ（＝１００ｋｇｆ）の力で０．７６７７ｍｍ広がる。３０ｍｍ広げるには、３９ｋＮ／ｍ＝３．９ｔｆ／ｍの力が必要となる。

直径４０ｍｍのホース５３を２条配置するとすると、必要な圧力は、３９ｋＮ（２×４０ｍｍ×１０００ｍｍ）＝０．４８８Ｎ／ｍｍ^２＝約５ｋｇｆ／ｍｍ^２となる。これは、十分現実的な値である。また、鋼管本体３の降伏荷重は４７．４５ｋＮ／ｍであるから、上記の３９ｋＮ／ｍに対して鋼管本体３が降伏することはなく、地震による鋼管本体３の曲げ応力とも方向が異なることから、鋼管本体３そのものに悪影響はない。

このように、第３の実施の形態では、雄継手７の内爪１９の面２０と、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４との間にホース５３を設置することにより、鋼管２ｂ同士を連結した際に、外爪１５と内爪１９とが密着した状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。また、ホース５３は、継手６ｂの止水部材を兼ねることができる。

外爪１５と内爪１９とを密着させることにより、継手６ｂにおいて、ずれ剛性が増大し、面外方向のせん断剛性や止水性の向上、施工精度の向上等の効果が得られる。

なお、第３の実施の形態においても、外爪１５と内爪１９の間の隙間に充填されていた土砂を、外爪１５に設けられた孔５５から排出したが、孔５５は必要に応じて設けられる。土砂は数ｋｇｆ／ｍｍ^２の圧力を受ければ容易に締め固まるので、ホース５３が鋼管本体３同士の間隔を押し広げる際の圧力によって外爪１５と内爪１９との間の土砂を締め固め、排出せずに残置した場合でも、外爪１５と内爪１９とを密着させた場合と同様の効果が得られる。

また、図７では、ホース５３を雄継手７の内爪１９の面２０に固定したが、スホース５３を雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定してもよい。この場合には、鋼管２の雌継手５と隣接する他の鋼管２の雄継手７とを嵌め合わせた後に、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定されたホース５３を膨張させることにより、ホース５３を雄継手７の内爪１９の面２０に接触させて、雌継手５の外爪１５と、雄継手７の内爪１９とを密着させる。

次に、第４の実施の形態について説明する。図８は、鋼管２ｃの継手６ｃ付近の平面図である。

第４の実施の形態で用いる鋼管２ｃは、第１の実施の形態で用いた鋼管２とほぼ同様の構成であるが、図８に示すように、鋼管２ｃでは、雄継手７の内爪１９にスペーサ１１が設置されず、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４にスペーサ１１ｂが設置される。

スペーサ１１ｂは、スペーサ１１と同様に、間隔保持材であり、断面が台形の溝型の本体２１と、溝型の本体２１の両側部に設けられた固定用部材２３とからなる。固定用部材２３は、鋼管本体３の外周面４の、雌継手５を形成する１対の山形鋼の脚部５の間の部分に、溶接等によって固定される。スペーサ１１ｂは、例えば、溝型の本体２１の溝軸方向が水平となるように配置される。

鋼管２ｃ同士を連結するには、まず、鋼管本体３に固定された雌継手５の１対の外爪１５同士の間に、隣接する他の鋼管本体３に固定された雄継手７の１対の脚部１７を挿入する。これにより、雌継手５と雄継手７とが嵌合され、継手６ｃが形成される。雌継手５の外爪１５と雄継手７の内爪１９は、雌継手５から雄継手７が抜け出すのを防ぐための部材として用いられる。

雌継手５と雄継手７とを嵌合させるとき、図８に示すように、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定されたスペーサ１１ｂの本体２１が、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に接触することにより、隣接する鋼管２ｃの鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。外爪１５と内爪１９の間の土砂は、外爪１５に設けられた孔５５から排出される。継手６ｃを形成した後、継手６ｃの内部空間２５に、モルタル（図示せず）を充填する。

このように、第４の実施の形態では、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４と、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４との間にスペーサ１１ｂを設置することにより、鋼管２ｃ同士を連結した際に、外爪１５と内爪１９とが密着した状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。また、スペーサ１１ｂは、鋼管２ｃ先端の舵板としても用いられる。

外爪１５と内爪１９とを密着させることにより、継手６ｃにおいて、ずれ剛性が増大し、面外方向のせん断剛性や止水性の向上、施工精度の向上等の効果が得られる。

なお、第４の実施の形態においても、外爪１５と内爪１９の間の隙間に充填されていた土砂を、外爪１５に設けられた孔５５から排出したが、孔５５は必要に応じて設けられる。土砂は数ｋｇｆ／ｍｍ^２の圧力を受ければ容易に締め固まるので、スペーサ１１ｂが鋼管本体３同士の間隔を押し広げる際の圧力によって外爪１５と内爪１９との間の土砂を締め固め、排出せずに残置した場合でも、外爪１５と内爪１９とを密着させた場合と同様の効果が得られる。

また、スペーサの形状は、図８に示すものに限らない。図４に示すような他の形状のスペーサを用いた場合でも、図８に示すスペーサ１１ｂを用いた場合と同様に、雌継手５と雄継手７とを嵌め合わせる際に、鋼管本体３同士の間隔を押し広げ、外爪１５と内爪１９とを密着させた状態で、隣接する鋼管本体３の間隔を固定することができる。

さらに、図８では、スペーサを雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に固定したが、スペーサを雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に固定してもよい。この場合には、鋼管２ｃの雌継手５と隣接する他の鋼管２ｃの雄継手７とを嵌め合わせる際に、雄継手７が固定された鋼管本体３の外周面４に固定されたスペーサが、雌継手５が固定された鋼管本体３の外周面４に接触することにより、鋼管本体３同士の間隔が押し広げられ、外爪１５と内爪１９とが密着する。

第１、第２、第４の実施の形態において、溝型の本体を有するスペーサを用いる場合、本体の内部に、雌継手５と雄継手７とを嵌め合わせる前に膨張性を有する充填材（膨張モルタル等）を充填しておいてもよい。膨張モルタル等を用いると、その膨張圧により、鋼管本体３の間隔を押し広げる力を増大させることができる。

また、第１から第４の実施の形態において、鋼管本体３の円形断面を強制的に楕円状に変形させておき、雌継手５と雄継手７とを嵌め合わせた後に鋼管本体３の弾性変形が戻ることにより、鋼管本体３とスペーサとを密着させてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる鋼管矢板構造物の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

図３、図５、図６、図７、図８では、土砂を排出するための孔５５を外爪１５に設置したが、孔を内爪１９に設置してもよい。この場合、土砂は孔を介して継手６の内部空間２５に排出される。また、孔を外爪１５と内爪１９の両方に設置してもよい。

また、スペーサの設置個数は限定しない。第１から第４の実施の形態で示した図では、左右の爪のスペーサの設置高さを同じにしたが、左右の爪に千鳥状に交互に設置してもよい。スペーサを千鳥状に設置することにより、鋼管２を建て込む際の自由度が大きくなる。

第１から第４の実施の形態では、雌継手５、雄継手７を、それぞれ１対の山形鋼で構成した（Ｌ−Ｌ）×２型継手を用いて説明したが、本発明は、ＬＴＬ型継手、Ｃ−Ｔ型継手、（Ｌ−Ｔ）×２型継手にも適用できる。

鋼管矢板構造物１の平面図 鋼管２の継手６付近の斜視図 鋼管２の継手６付近の平面図 他の形状のスペーサを示す図 鋼管２ａの継手６ａ付近の斜視図 鋼管２ａの継手６ａ付近の平面図 鋼管２ｂの継手６ｂ付近の平面図 鋼管２ｃの継手６ｃ付近の平面図 Ｌ−Ｌ型継手を用いた鋼管矢板構造物１０１の平面図

符号の説明

１、１０１………鋼管矢板構造物
２、２ａ、２ｂ、２ｃ………鋼管
３………鋼管本体
４………外周面
５………雌継手
６、６ａ、６ｂ、６ｃ………継手
７………雄継手
９………棒状鋼材
１１、１１ａ、１１ｂ、２７、３９、４５………スペーサ
１３、１７………脚部
１５………外爪
１９………内爪
２１、２９、４１、４７………本体
２３、３１、４３、４９………固定用部材
５１………ピン
５３………ホース
５５………孔

Claims (7)

1. 第１の鋼管本体と、前記第１の鋼管本体に軸方向に沿って鋼材を固定して形成された第１の継手とからなる第１の鋼管と、
   第２の鋼管本体と、前記第２の鋼管本体に軸方向に沿って鋼材を固定して形成された第２の継手とからなる第２の鋼管とを、
   前記第１の鋼管と前記第２の鋼管との間に設置した間隔保持材を用いて第１の鋼管と第２の鋼管との設置間隔を固定しつつ、前記第１の継手と前記第２の継手とを嵌合して連結し、
   前記第１の継手が、１対の第１の爪部を有し、
   前記第２の継手が、１対の第２の爪部を有し、
   前記間隔保持材を１対の前記第１の爪部の双方に固定し前記第２の鋼管本体に接触させるか、もしくは前記間隔保持材を１対の前記第２の爪部の双方に固定し前記第１の鋼管本体に接触させることを特徴とする鋼管矢板構造物の構築方法。
2. 前記間隔保持材が、断面が溝型の本体と、前記本体に連続して設けられた固定用部材とからなり、
   前記第１の爪部の双方、もしくは前記第２の爪部の双方に前記固定用部材を固定し、前記第２の鋼管本体、もしくは前記第１の鋼管本体に前記本体を接触させることを特徴とする請求項１記載の鋼管矢板構造物の構築方法。
3. 前記間隔保持材が、円盤状の本体と、前記本体とピン結合された固定用部材とからなり、
   前記第１の爪部の双方、もしくは前記第２の爪部の双方に前記固定用部材を固定し、前記第２の鋼管本体、もしくは前記第１の鋼管本体に前記本体を接触させることを特徴とする請求項１記載の鋼管矢板構造物の構築方法。
4. 前記間隔保持材が、断面方向にのみ膨張するチューブであり、
   前記第１の爪部の双方、もしくは前記第２の爪部の双方に前記チューブを固定し、前記第２の鋼管本体、もしくは前記第１の鋼管本体に前記チューブを膨張させて接触させることを特徴とする請求項１記載の鋼管矢板構造物の構築方法。
5. 前記第１の爪部または／および前記第２の爪部が土砂排出用の孔を有し、
   前記孔から土砂を排出することにより、前記第１の爪部と前記第２の爪部とを密着させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の鋼管矢板構造物の構築方法。
6. 前記第１の爪部および前記第２の爪部のうち、継手の嵌合時外側に位置する爪部に前記孔が設けられることを特徴とする請求項５に記載の鋼管矢板構造物の構築方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載された鋼管矢板構造物の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする鋼管矢板構造物。
   

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