JP4976999B2 - 開削溝の矢板式支保工法 - Google Patents

Description

この発明は、ガス管、上・下水道管、電線・電話ケーブル等の埋設管（特には、ＦＲＰＭ管）の敷設に際し、構築する開削溝の両側壁位置に鋼矢板を建て込み、前記鋼矢板の間の地盤を掘削し、各鋼矢板に沿って水平方向に腹起し材を設置して対向配置とさせ、当該腹起し材同士の間に切梁を架設して支保することにより開削溝を構築する、開削溝の矢板式支保工法の技術分野に属し、更に云えば、軟弱地盤に好適に実施できる開削溝の矢板式支保工法に関する。

前記埋設管の敷設工事の多くは通常、開削工法により行われており、従来から行われている代表的な工法として、開削溝の両側壁に沿って鋼矢板を配設し、各鋼矢板に沿って腹起し材を水平方向に設置して対向配置とさせ、当該腹起し材同士の間に切梁を架設して開削溝を構築することにより、土圧による鋼矢板の倒れ込みを防止しつつ埋設管の延長方向に前記開削溝の構築作業を進行する工法がある（例えば、特許文献１〜３を参照）。

前記工法において、鋼矢板の配設作業には、打ち込み矢板式（構築する開削溝の両側壁位置に予め鋼矢板を建て込み掘削作業を行う方式）と、当て矢板式（開削溝を構築した後に溝壁へ鋼矢板を当てがう方式）とがあるが、開削溝を構築する地盤が軟弱地盤の場合、開削溝の溝壁の崩落を防止する土留めを施工する必要があるので、必然的に打ち込み矢板式が採用されている。
この打ち込み矢板式は、（１）前記特許文献３の図９に示すように、鋼矢板の打ち込み作業と、掘削して切梁を架設する作業とを交互に行う方式と、（２）同図１０に示すように、鋼矢板の打ち込み作業を一気に行い、続いて掘削して切梁を架設する作業を行う方式とに大別される。

前記（１）の方式によると、対向する鋼矢板をそれぞれ同時期に同等レベルまで打ち込む作業を断続的に行わなければならず、その都度、鋼矢板圧入機等の重機の搬入・搬出作業を行わなければならない上に、重機による鋼矢板の打ち込み制御が至難で大変煩わしい。よって、施工性が悪く、工期及びコストが嵩むという問題があった。また、重機の機械振動により既設の切梁にひずみ、ずれ等が生じ易く、構造的に安定した土留め架構を実現できない虞があった。
上記（２）の方式によると、鋼矢板の打ち込み作業を一気に行い、続いて掘削して切梁を張設する作業を行うので、重機の搬入・搬出作業は一回で足り、対向する鋼矢板をそれぞれ同時期に同等レベルまで打ち込む必要もない。また、重機の機械振動が既設の切梁に影響を与える虞もない。よって、上記（１）の方式に係る問題は生じない。

特開平８−２７７５２８号公報 特開平１０−８４６９号公報 特開平１０−１６８８８１号公報

上記（２）の方式は、鋼矢板打ち込み後の掘削作業を考慮すると、鋼矢板自身の自立性を十分に確保しなければならず、そのため、例えば、幅２．０〜２．５ｍ程度、深度３．０〜３．５ｍ程度の大きさの開削溝を構築する場合、通常、９．５ｍ程度（根入れ長さ６．０〜６．５ｍ程度）もの長さの鋼矢板を地盤中に建て込む必要があった。
これは、第一段目の切梁を架設するのに必要な深さを掘削する際に生じる土圧により、鋼矢板の内側方向への倒れ込み（変形）を抑制する必要があること、また、第一段目の切梁を架設した後に進める掘削により生じる当該切梁の押圧力により、鋼矢板の外側方向への変形を抑制する必要があることから、鋼矢板を十分に根入れして建て込まなければならないことによる。

しかしながら、鋼矢板の長さ（特には根入れ長さ）を短くして実施することができれば、その分の鋼材費、及び施工費のコスト削減に寄与することは明らかである。
また、鋼矢板の先端部が硬質地盤（シルト岩）等の支持層に到達するような場合、ウォータージェット等の工法を併用して打ち込み作業を行う必要があるが、鋼矢板の先端部が支持層に到達しない程度の長さで実施することができれば、施工費のコスト削減に更に寄与することは明らかである。

ところで、上記特許文献２の図１には、鋼矢板の天端部に切梁を架設して開削溝を構築する工法が開示されている。
この工法によると、予め土圧による鋼矢板の倒れ込みを阻止しつつ地盤を掘削できるので、鋼矢板の長さをある程度短くして実施することができる。よって、鋼矢板の建て込みに要する鋼材費、及び施工費のコスト削減に寄与することはできる。
しかし、この工法では、その分だけ必然的に切梁の段数が増えるので、鋼矢板の建て込みに要するコストを削減できたとしても、それを帳消しにする以上の費用が嵩み、根本的な解決には至っていない。

その他の問題点として、切梁を架設した後に進める掘削により生じる当該切梁の押圧力に起因し、鋼矢板が外側方向へ変形する虞があるが、この点に配慮した先行技術は見当たらない。

本発明の目的は、腹起し材（切梁）の設置に先行して、予め鋼矢板の天端部に鋼矢板の面外方向への変形を阻止（防止）する手段を施すことにより、上記（１）及び（２）の方式に生じる問題点をすべてクリアーする開削溝の矢板式支保工法を提供することである。
具体的には、鋼矢板の打ち込み作業を一気に行い、続いて掘削して切梁を架設する作業を行うにも拘わらず、切梁の段数を増やすことなく鋼矢板の長さを短くして実施できる、軟弱地盤に好適で、施工性、及び経済性に非常に優れた開削溝の矢板式支保工法を提供することである。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る開削溝の矢板式支保工法は、構築する開削溝の両側壁位置に鋼矢板１を建て込み、前記鋼矢板１、１の間の地盤１０を掘削し、各鋼矢板１に沿って水平方向に腹起し材２を設置して対向配置とさせ、当該腹起し材２、２同士の間に切梁３を架設して支保することにより開削溝を構築する、開削溝の矢板式支保工法において、
前記腹起し材２の設置に先行して、鋼矢板１の天端部同士の間に鋼矢板１を支保するサポート材４を設置すると共に、同鋼矢板１の天端部同士の間に間隔を保持する間隔保持部材５を設置することにより、鋼矢板１の面外方向への変形を阻止して地盤の掘削を進め、
その後、腹起し材２を設置し、切梁３を架設して鋼矢板１の支持を盛り替えた後に前記サポート材４を撤去して更なる掘削を進めることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した開削溝の矢板式支保工法において、前記間隔保持部材５は、鋼矢板１の外側への変形を阻止するタイロッド５であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した開削溝の矢板式支保工法において、前記サポート材４は、鋼矢板１の内側から支保する鋼製の強力サポート材４であることを特徴とする。

本発明に係る開削溝の矢板式支保工法によれば、下記する効果を奏する。
１）建て込んだ鋼矢板１の天端部同士の間に、鋼矢板１の内側から支保するサポート材４を設置して実施するので、切梁３を架設するのに必要な深さを掘削する際に生じる土圧により、鋼矢板１の内側方向への倒れ込み（変形）を効果的に阻止することができる。また、前記鋼矢板１の天端部の間隔を保持する間隔保持部材（タイロッド）５を設置して実施するので、切梁３を架設した後に進める掘削により生じる当該切梁３の押圧力により、鋼矢板１の外側方向への変形を効果的に阻止することができる。よって、従来と比して、鋼矢板１の自立性を高めることができるので、より短尺の鋼矢板を用いることができ、構造的安定性を損なわずに開削溝を構築できる。
２）従来と比して、短尺の鋼矢板１を用いて実施できるので、鋼矢板１の打ち込み作業に要する鋼材費、及び施工費のコスト削減に寄与する。また、サポート材４及び間隔保持部材（タイロッド）５の性能（強度）を調整することにより、鋼矢板１の先端部が支持層に到達しない程度の長さで実施できるので、ウォータージェット等の工法を併用して打ち込み作業を行う必要もなく、施工費のコスト削減に更に寄与することができる。
３）切梁３の段数を極力省力化して実施できるので、その分、工期を短縮できると共に、非常に経済的である。
以上要するに、鋼矢板１の打ち込み作業を一気に行い、続いて掘削して切梁３を架設する作業を行うにも拘わらず、切梁３の段数を増やすことなく鋼矢板１の長さを短くして実施できる、軟弱地盤に好適で、施工性、及び経済性に非常に優れた開削溝の矢板式支保工法を提供することができるのである。

本発明に係る開削溝の矢板式支保工法は、上述した発明の効果を奏するべく、予め鋼矢板の天端部に鋼矢板の面外方向への変形を阻止（防止）する手段を施して開削溝を構築する技術的思想に立脚している。以下、図面に基づいて実施例を説明する。

本発明は、構築する開削溝の両側壁位置に鋼矢板１を建て込み、前記鋼矢板１の間の地盤１０を掘削し、各鋼矢板１に沿って水平方向に腹起し材２を設置して対向配置とさせ、当該腹起し材２同士の間に切梁３を架設して支保することにより開削溝を構築する、開削溝の矢板式支保工法であり、
先ず、図１に示したように、前記腹起し材２の設置に先行して、鋼矢板１の天端部同士の間に鋼矢板１を支保するサポート材４を設置すると共に、同鋼矢板１の天端部同士の間に間隔を保持する間隔保持部材５を設置することにより、鋼矢板１の面外方向への変形を阻止して地盤１０の掘削を進め、
その後、図２に示したように、腹起し材２を設置し、切梁３を架設して鋼矢板１の支持を盛り替えた後に前記サポート材４を撤去して更なる掘削を進めることを特徴とする（請求項１記載の発明）。

本発明を実施するにあたり、構築する開削溝の大きさに特に制限はないが、通常、ガス管、上・下水道管、電線・電話ケーブル等の埋設管の敷設に好適な大きさ（一般的には、幅２．０〜２．５ｍ程度、深度３．０〜３．５ｍ程度）で構築される。ちなみに本実施例では、幅２．２５ｍ、深度３．４ｍの大きさの開削溝を構築することを想定している。
前記埋設管には、１個当たりの長さが４ｍ程度で、軽量で耐久性に優れたＦＲＰＭ管（強化プラスチック複合管）が好適に用いられる。
また本実施例では、様々な形態（凹凸形状）の鋼矢板１を複数配列して実施することができる。ただし、鋼矢板１の長さは、構築する開削溝の深度が３．４ｍであるのに対し、７．５ｍ程度で実施する。なお、前記鋼矢板１の長さは、勿論７．５ｍ程度に限定されるものではなく、構築する開削溝の大きさ、地盤性状等に応じて適宜設計変更される。
以下、具体的に、本発明に係る開削溝の矢板式支保工法の施工手順を説明する。

先ず、図３に示したように、地盤１０に、構築する開削溝の両側壁位置に、対向する配置で鋼矢板１、１を一気に建て込む。鋼矢板１を建て込む手法は種々あるが、本実施例では一例として、地盤振動、騒音、地盤沈下などの公害を発生することが少ない油圧注入引抜工法（サイレントパイラー）を採用する。

次に、図１と図４に示したように、対向する配置に建て込んだ鋼矢板１、１の内外の地盤１０を、サポート材４及び間隔保持部材５を鋼矢板１の天端部に設置するのに必要な深さ（一例として、本実施例では３５ｃｍ程度）だけ掘削し、当該掘削地盤を作業足場として、前記サポート材４及び間隔保持部材５を、鋼矢板１の天端部にほぼ同レベルで所要の間隔で設置する。ちなみに本実施例では、図５に示したように、前記間隔保持部材５を、５ｍ程度の等間隔で設置し、前記サポート材４を、当該間隔保持部材５の両側近傍位置に４０ｃｍ程度の間隔をあけて設置している。

前記サポート材４は、鋼矢板１の内側から支保する鋼製の強力サポート材（許容荷重が１０〜１５ｔ程度、重量が４０〜７０ｋｇ程度）が好適に用いられ（請求項３記載の発明）、図６Ａにも示したように、前記鋼矢板１、１の天端部同士の間に当該鋼矢板１、１を外側方向へ押圧するように設置している。その後に行う掘削作業により生じる土圧で、鋼矢板１、１が内側方向へ変形することを効果的に阻止するためである。
前記間隔保持部材５には、鋼矢板１の外側への倒れを阻止するタイロッド５が好適に使用され、図６Ｂにも示したように、その両端部を、前記鋼矢板１、１の天端部における両外側に水平方向に取り付けた腹起し材（一例として溝形鋼、Ｈ形鋼等の形鋼を組み合わせた部材）６へ通して座板７を当てがいナット８で定着して固定する。その後に設置する切梁３の押圧力により鋼矢板１、１が外側方向へ変形することを効果的に阻止するためである。前記タイロッド５は、高張力鋼が好適ではあるがこれに限定されず、要求される構造設計に応じて、強度がそれほど高くない比較的安価なタイロッドでも実施可能である。
なお、前記サポート材４及びタイロッド５の配置間隔は、図５に限定されるものではなく、鋼矢板１、１の面外方向（内側方向及び外側方向）への変形を効果的に阻止できる配置であればよい。

次に、図７に示したように、鋼矢板１、１間の地盤１０を、切梁３を架設するのに必要な深さ（一例として本実施例では１．５ｍ程度）だけ掘削し、当該掘削地盤を作業足場として、切梁３を架設する。当該掘削作業により生じる土圧は前記サポート材４の押圧力により相殺されるので、鋼矢板１、１の内側方向への変形を阻止でき、良好な掘削作業を行い得る。
ちなみに、当該切梁３を架設する手法は格別新規ではなく、鋼矢板１の所定の部位に所定の間隔でブラケット９を溶接又はボルト止め等の取り付け手段で取り付け、当該ブラケット９の上面に腹起し材（Ｈ形鋼）２を水平方向に設置して対向配置とさせ、当該腹起し材２、２同士の間に切梁３を溝幅方向に架設（張設）して行う。ただし、前記切梁３の設置間隔は、埋設管の落とし込み作業をスムーズに行うために、前記タイロッド５の直下位置に設けて実施することが好ましい（図９と図１０を対比して参照）。
そして、前記切梁３の架設作業が完了し、鋼矢板１の支持を盛り替えた後に前記サポート材４のみを撤去して更なる掘削を進める（図２も参照）。

以上の工程を経た後、図８に示したように、埋設管１１を設置するのに必要な深さ（一例として本実施例では地上から３．４ｍ程度）まで掘削して開削溝を構築し、続いて、埋設管（ＦＲＰＭ管）１１の敷設作業を遂行するのである。
前記掘削作業により生じる前記切梁３の押圧力は、前記タイロッド５による引張力により相殺されるので、鋼矢板１、１の外側方向への変形を阻止でき、良好な掘削作業を行い得る。また、構築した開削溝は、サポート材４を撤去した段階で平面方向から見て、５ｍ程度の間隔でタイロッド４（及び切梁３）が存在しているだけである。よって、４ｍ程度の長さのＦＲＰＭ管の落とし込み作業は何ら支障なく行えるのである。

以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。例えば、本実施例では、切梁を一段で実施しているがこれに限定されず、開削溝の大きさ、及び地盤性状等に応じて二段以上でも実施できることは勿論である。

本発明に係る開削溝の矢板式支保工法において、鋼矢板の天端部同士の間に鋼矢板を支保するサポート材を設置すると共に、同鋼矢板の天端部同士の間に間隔を保持する間隔保持部材を設置した段階を示した斜視図である。 本発明に係る開削溝の矢板式支保工法において、切梁を架設して鋼矢板の支持を盛り替えた後にサポート材を撤去した段階を示した斜視図である。 構築する開削溝の両側壁位置に鋼矢板を建て込んだ段階を示した立段面図である。 図１の立断面図である。 図１の平面図である。 Ａは、サポート材を設置した状態を拡大して示した立面図であり、Ｂは、間隔保持部材を設置した状態を拡大して示した立面図である。 図２の立断面図である。 本発明に係る開削溝の矢板式支保工法により構築した開削溝を示した立断面図である。 図８のＸ部を示した平面図である。 図８のＹ部を示した平面図である。

符号の説明

１ 鋼矢板
２ 腹起し材
３ 切梁
４ サポート材
５ 間隔保持部材（タイロッド）
６ 腹起し材
７ 座板
８ ナット
９ ブラケット
１０ 地盤
１１ 埋設管

Claims (3)

1. 構築する開削溝の両側壁位置に鋼矢板を建て込み、前記鋼矢板の間の地盤を掘削し、各鋼矢板に沿って水平方向に腹起し材を設置して対向配置とさせ、当該腹起し材同士の間に切梁を架設して支保することにより開削溝を構築する、開削溝の矢板式支保工法において、
   前記腹起し材の設置に先行して、鋼矢板の天端部同士の間に鋼矢板を支保するサポート材を設置すると共に、同鋼矢板の天端部同士の間に間隔を保持する間隔保持部材を設置することにより、鋼矢板の面外方向への変形を阻止して地盤の掘削を進め、
   その後、腹起し材を設置し、切梁を架設して鋼矢板の支持を盛り替えた後に前記サポート材を撤去して更なる掘削を進めることを特徴とする、開削溝の矢板式支保工法。
2. 前記間隔保持部材は、鋼矢板の外側への変形を阻止するタイロッドであることを特徴とする、請求項１に記載した開削溝の矢板式支保工法。
3. 前記サポート材は、鋼矢板の内側から支保する鋼製の強力サポート材であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した開削溝の矢板式支保工法。

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