JP5584373B1 - 矢板打設工法 - Google Patents

Abstract

【課題】矢板の自立性を高め、根固め用のモルタルやセメント等のグラウト材の注入が不要で、環境に悪影響を及ぼすことのない矢板打設工法を提供すること。
【解決手段】岩盤等の硬質地盤Ｇを地盤掘削機１５によって一定間隔おきにプレボーリングし、プレボーリングによる掘削孔１２の隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、矢板先端部が補強されて岩盤切削破砕用チップ３，４を備えた先行堀り専用矢板１を、矢板打設機５によって所定深度まで打設し、先行堀り専用矢板１を引き抜いた後、先行堀り専用矢板１によって前記未掘削硬質地盤部ｇに形成された先行堀り専用矢板打設痕６に本矢板１１を矢板打設機５によって所定深度まで打設する。
【選択図】図３

Description

本発明は、岩盤等の硬質地盤に鋼製の矢板を打設する矢板打設工法に関する。

従来の矢板打設工法の一例は、特開平８−１３４８６号公報に示すとおりで、これを図８の(a) ，(b) によって説明すると、岩盤等の硬質地盤Ｇに鋼製の矢板１１を打設する場合には、その硬質地盤Ｇを、地盤掘削機、特にダウンザホールハンマー等の岩盤掘削機により、掘削孔１２が互いに一部重複するようにプレボーリングした後、矢板１１をバイブロハンマー等の矢板打設機によって同図の(a) に示すように打設する方法が一般に採用されている。

しかしながら、上記従来の工法では、矢板１１の対辺長さ（矢板幅）Ｗよりも大きい孔径Ｄの掘削孔１２をプレボーリングするために、図８の(b) から分かるように、矢板１１の自立性、止水性等が低下する。このような自立性等の低下を補うために、掘削孔１２内には、矢板１１の根固めのためにセメントミルク、モルタル等の根固め用グラウト材の注入を行なっているが、地下水があったり、沿岸等の水際での作業の場合には、グラウト材の流出が発生し、不十分な注入状況となる他、地下水へのセメント成分の流出は、環境上好ましくない。また、プレボーリングによる掘削孔に崩壊等が生じた場合には、グラウト材をきちんと充填できないことがある。

本発明は、上記の事情に鑑み、矢板の自立性を高め、根固め用のモルタルやセメント等のグラウト材の注入が不要となり、環境に悪影響を及ぼすことのない矢板打設工法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、岩盤等の硬質地盤Ｇを地盤掘削機１５によって一定間隔おきにプレボーリングすることによって、所定の孔径の掘削孔１２，１２を一定間隔おきに隣り合って形成し、このプレボーリングによる掘削孔１２の隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、矢板先端部が補強されて岩盤切削破砕用チップ３，４を備えた先行堀り専用矢板１を、高起振力油圧バイブロハンマーからなる矢板打設機５によって所定深度まで打設すると共に、打設後に先行堀り専用矢板１を引き抜くことによって、該先行堀り専用矢板１の打設作用による先行堀り専用矢板打設痕６が、隣り合う掘削孔１２，１２間に連通するように形成され、しかして、この先行堀り専用矢板１を引き抜いた後、前記先行堀り専用矢板１の打設によって前記未掘削硬質地盤部ｇに形成された先行堀り専用矢板打設痕６とこれに連通する掘削孔１２，１２とにわたって、本矢板１１を、同じく高起振力油圧バイブロハンマーからなる矢板打設機５によって所定深度まで打設するにより、当該本矢板１１を前記先行堀り専用矢板打設痕６内に食い込ませて挟着固定することを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の矢板打設工法は、岩盤等の硬質地盤Ｇを一定間隔おきにプレボーリングし、このプレボーリングによる掘削孔１２の隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、先行堀り専用矢板１を矢板打設機５によって所定深度まで打設する工法であるが、この場合、未掘削硬質地盤部ｇに、通常の鋼矢板を矢板打設機５で無理して打ち込むと、亀裂や曲がり等が発生するため、矢板先端部が補強されて岩盤切削破砕用チップ３，４を備えた先行堀り専用矢板１を使用し、これを矢板打設機５により打設する。しかして、先行堀り専用矢板１を引き抜いた後、先行堀り専用矢板１の打設によって前記未掘削硬質地盤部ｇに形成された先行堀り専用矢板打設痕６に、本矢板１１を矢板打設機５により所定深度まで打設し、本矢板１１を先行堀り専用矢板打設痕６内に食い込ませて強く挟着固定することによって、岩盤等の硬質地盤本来のもつ支持力、水平力を有効に利用でき、本矢板１１の自立性を確保することができる。また、セメントミルク、モルタル等の根固め用グラウト材を使用しないため、環境負荷が低く、グラウト材の注入管理の必要もなくなり、施工能率の向上が図られる。

また、この矢板打設工法では、一般的に本矢板１１より高価な先行堀り専用矢板１は、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板打設痕６を形成するためだけのもので、使用後は引き抜くから、何回でも使用可能で、施工費の低廉化を図ることができる。

又、本発明によれば、先行堀り専用矢板１を打設する矢板打設機５として、起振力が１１３〜１６０ｔと、普通型バイブロハンマーの約３〜４倍となる高起振力油圧バイブロハンマーを使用することにより、先行堀り専用矢板１を、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに対して強烈に切削圧入させることができ、先行堀り専用矢板打設痕６を迅速容易に形成することができる。

本発明工法を実施するのに使用するプレボーリング用の地盤掘削機を備えた作業設備を示す概略説明図である。 本発明工法を実施するのに使用する矢板打設機としての高起振力バイブロハンマーを備えた作業設備を示す概略説明図である。 (a) 〜(e) は本発明工法の工程を示す説明図である。 本発明工法の実施にあたって使用する先行堀り専用矢板の一例を示す拡大正面図であり、(b) はその底面図、(c) は矢板先端部の岩盤切削破砕用チップを示す斜視図である。 先行堀り専用矢板の先端部の他の例を示す拡大正面図、(b) はその底面図、(c) は矢板先端部の岩盤切削破砕用チップを示す斜視図である。 (a) 及び(b) は本発明工法により打設された矢板列を示す平面図である。 (a) 及び(b) は本発明工法により打設された広幅矢板による矢板列を示す平面図である。 (a) は従来の矢板打設工法を示す拡大平面図、(b) 断面説明図である。

以下、本発明に係る矢板打設工法について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。図１は海岸等の水際にある岩盤等の硬質地盤Ｇをプレボーリングするのに使用される作業設備Ａを示すもので、作業台船１３に搭載したホイールクレーン１４によって地盤掘削機１５を吊持する。この地盤掘削機１５としては、岩盤を削孔するのに好適なダウンザホールハンマーを使用する。この場合、地盤掘削機１５としてのダウンザホールハンマーは、硬質地盤Ｇに設置した導杭定規材１６に支持案内することにより、削孔位置及び鉛直度の精度を上げることができる。尚、地盤掘削機１５としては、ダウンザホールハンマーに限るものではなく、岩盤等の硬質地盤Ｇを削孔し得るものであれば、どのような地盤掘削機でもよい。

先ず、図３の(a) に示すように、岩盤等の硬質地盤Ｇを、地盤掘削機１５としてのダウンザホールハンマーにより、所定の孔径で一定間隔おきにプレボーリングする。このプレボーリングによる掘削孔を図中の１２で示す。そして、図３の(b) に示すように、同図の左端から一つ目と二つ目の掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、矢板先端部が補強されると共に未掘削硬質地盤部ｇが切削・破砕可能な岩盤切削破砕用チップ３，４（図４，図５参照）を備えた先行堀り専用矢板１を、図２に示す作業設備Ｂの矢板打設機５によって所定深度まで打設する。

上記のように隣り合う一つ目と二つ目の掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板１を所定深度まで打設した後、この先行堀り専用矢板１を引き抜くと、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇには、図３の(c) に示すように、前記先行堀り専用矢板１の打設作用による先行堀り専用矢板打設痕６が、隣り合う掘削孔１２，１２に連通するように形成される。こうして一つ目と二つ目の掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇの先行堀り専用矢板１による打設が終われば、引き続き二つ目と三つ目の掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇの先行堀り専用矢板１による打設を行なうが、この二つ目と三つ目の掘削孔１２，１２間では、先行堀り専用矢板１を、図３の(b) に示す一つ目と二つ目の掘削孔１２，１２間での配置とは逆向きにセットして打設を行なう。以降同様にして、必要とする掘削孔１２・・・の隣り合う掘削孔１２，１２間に先行堀り専用矢板１による先行堀り専用矢板打設痕６を交互に逆向きに形成する。

ここに示す先行堀り専用矢板１は、ウェブａと両フランジｂ，ｂとからなるＵ形鋼矢板を使用し、この鋼矢板の先端部を補強すると共に、その先端に、超硬合金からなる岩盤切削破砕用チップ３，４を装備したものであり、岩盤切削破砕用チップ３，４については、図４及び図５によって詳細に後述する。また後述する本矢板１１は、上記のような先端側補強部及び岩盤切削破砕用チップを備えていない通常の鋼矢板のことである。また、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板１を打設にあたって、図３の(b) ，(d) ，(e) に示すように、各フランジｂの側端部の継手部ｃが掘削孔１２の中心部に位置するようにセットする。本矢板１１を先行堀り専用矢板打設痕６に打設するときも同様である。

図２には、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板１を打設する矢板打設機５を装備した作業設備Ｂを示し、この作業設備Ｂは、作業台船１７に搭載したクローラクレーン１８の昇降ワイヤー１９により矢板打設機５を吊持している。作業台船１７には、予備用の先行堀り専用矢板１と多数の本矢板１１が積載されている。矢板打設機５としては、後述する高起振力油圧バイブロハンマーを使用する。この矢板打設機５により打設される先行堀り専用矢板１及び本矢板１１は、打設位置及び鉛直度の精度を上げるために、硬質地盤Ｇに設置されている導杭定規材１６により支持案内する。

上記のように隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板１による先行堀り専用矢板打設痕６を図３の(c) に示すように交互に逆向きに形成した後、図３の(d) に示すように先行堀り専用矢板打設痕６に、本矢板１１を、同じ矢板打設機５（高起振力バイブロハンマー）によって所定深度まで打設する。図３の(d) には、一つ目と二つ目の掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに形成した先行堀り専用矢板打設痕６に１本目の本矢板１１を打設した状態を示している。この状態において、本矢板１１のウェブａが先行堀り専用矢板打設痕６内に食い込まれており、両フランジｂ，ｂが隣り合う掘削孔１２，１２内に夫々突入されると共に、各継手部ｃが掘削孔１２の中心部Ｏに位置している。またこの状態において、本矢板１１は、ウェブａが先行堀り専用矢板打設痕６内に食い込まれることにより、硬質地盤Ｇの地盤支持力Ｐ（図３の(d) 参照）を受けて先行堀り専用矢板打設痕６内で強く挟着された状態となり、自立性を発揮することができる。

図３の(d) に示すように１本目の本矢板１１の打設が終われば、図３の(e) に示すように、二つ目と三つ目の掘削孔１２，１２間に形成された先行堀り専用矢板打設痕６に、２本目の本矢板１１を、１本目の打設済み本矢板１１とは逆向き配置で矢板打設機５により打ち込むと共に、二つ目の掘削孔１２に片方のフランジｂが突入している１本目の打設済み本矢板１１の継手部ｃに、当該２本目の本矢板１１の片方のフランジｂの継手部ｃを係嵌させる。以降同様な方法によって、本矢板１１を必要本数打設していく。図３の(e) には２本目の本矢板１１までを打設した状態を示している。

以上説明したような矢板打設工法によると、プレボーリングによる掘削孔１２の隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、先行堀り専用矢板１を、矢板打設機５によって所定深度まで打設し、先行堀り専用矢板１を引き抜いた後、この先行堀り専用矢板１の打設作用によって前記未掘削硬質地盤部ｇに形成された先行堀り専用矢板打設痕６に、本矢板１１を矢板打設機５により所定深度まで打設し、それによって本矢板１１を先行堀り専用矢板打設痕６内に食い込ませて強く挟着固定させるようにする方法であるから、岩盤等の硬質地盤本来のもつ地盤支持力、水平力を有効に利用できて、本矢板１１の自立性を確保することができる。また、セメントミルク、モルタル等の根固め用グラウト材を使用しないため、環境負荷が低く、グラウト材の注入管理の必要もなくなり、施工能率の向上を図ることができる。

また、この矢板打設工法によれば、一般的に本矢板１１よりも高価となる先行堀り専用矢板１は、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに先行堀り専用矢板打設痕６を形成するためのみに使用するもので、未掘削硬質地盤部ｇに打設した後は引き抜くようになっているから、何回でも使用可能で、施工費の低廉化を図ることができる。また、プレボーリングによる掘削孔１２の孔径は、岩盤等硬質地盤Ｇの質、硬度、節理等の状況に応じて適宜に選定することができる。また、この矢板打設工法は、極力小口径で削孔することによって、矢板の自立性、支持力、有効根入れが確保できる工法である。

図４は、岩盤切削破砕用のボタンチップ３を備えた先行堀り専用矢板１を示している。この先行堀り専用矢板１は、ウェブａと両フランジｂ，ｂと継手部ｃ，ｃとからなるＵ形鋼矢板で、矢板先端部の内外両側面に補強板２１，２２を溶接等によって固着して矢板先端部を補強すると共に、矢板先端面に、超硬合金からなるボタンチップ３を銀鑞等の鑞付け等によって複数個突設したチップ取付用台片７を補強板２１，２２及び矢板先端部に溶接等によって固着することによって、特殊強化形矢板に形成するようにしたものである。このような構造の先行堀り専用矢板１によれば、プレボーリングによる掘削孔１２の隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに、矢板打設機５である高起振力油圧バイブロハンマーで打ち込むことにより、その未掘削硬質地盤部ｇを有効に切削・破砕でき、先行堀り専用矢板打設痕６を効果的に形成することができると共に、亀裂や曲がり等を発生することがない。

図５には、岩盤切削破砕用の山形チップ４を備えた先行堀り専用矢板１を示している。この先行堀り専用矢板１も、ウェブａと両フランジｂ，ｂと継手部ｃ，ｃとからなるＵ形鋼矢板で、矢板先端部の内外両側面に補強板２１，２２を溶接等によって固着して矢板先端部を補強すると共に、矢板先端面には超硬合金からなる山形チップ４を銀鑞等の鑞付けによって複数個突設したチップ取付用台片８を補強板２１，２２及び矢板先端部に溶接等によって固着することにより、特殊強化形矢板に形成するようにしたものである。このような先行堀り専用矢板１によれば、隣り合う掘削孔１２，１２間の未掘削硬質地盤部ｇに前記高起振力油圧バイブロハンマーで打ち込むことにより、未掘削硬質地盤部ｇを有効に切削・破砕して、先行堀り専用矢板打設痕６を効果的に形成することができる。

本発明の矢板打設工法に使用する先行堀り専用矢板１は、上述した図４及び図５に示す構造のものに限るものではなく、矢板先端部が補強されて岩盤切削破砕用チップ３，４を備えた構造であれば、どのようなものでも使用することができる。

図６の(a) 及び(b) は上述したような本発明工法によって打設施工された矢板列を示す平面図であり、図７の(a) 及び(b) は広幅矢板による矢板列を示す平面図である。先ず、図６の(a) に示す矢板列では、プレボーリングによる掘削孔１２の孔径が３０５ｍｍで、本矢板１１はＵ形鋼矢板で、矢板幅（対辺長さ）が４００ｍｍの場合である。(b) に示す矢板列では、プレボーリングによる掘削孔１２の孔径が(a) よりも大きい３８０ｍｍで、本矢板１１は(a) と同じＵ形鋼矢板で、矢板幅が４００ｍｍである。

図７の(a) に示す矢板列は、プレボーリングによる掘削孔１２の孔径が図６の(a) に示す掘削孔１２と同じ３０５ｍｍで、本矢板１１は図６の(a) ，(b) と同じＵ形鋼矢板で、矢板幅が６００ｍｍの広幅鋼矢板である。(b) に示す矢板列では、プレボーリングによる掘削孔１２の孔径が図６の(b) に示す掘削孔１２と同じ３８０ｍｍで、本矢板１１は(a) の場合と同じ広幅鋼矢板で、矢板幅が６００ｍｍである。

前記先行堀り専用矢板１を打設する矢板打設機５としては、高起振力油圧バイブロハンマー（ＩＣＥ−２０ＲＦ又はＩＣＥ−２８ＲＦ）が好ましい。この高起振力油圧バイブロハンマーでは、起振力が１１３〜１６０ｔと、普通型バイブロハンマー（ＳＲ−４５の起振力が４７ｔ）の約３〜４倍となり、未掘削硬質地盤部ｇに対し極めて強烈な切削圧入を行なうことができる。

又、先行堀り専用矢板１及び本矢板１１を打設する矢板打設機５として、いずれも上記高起振力油圧バイブロハンマーを使用しているため、矢板打設機５をいちいち取り替える必要がないので、作業性が良くなる。

以上説明した実施形態の先行堀り専用矢板１及び本矢板１１としては、Ｕ形の鋼矢板を使用しているが、Ｕ形の鋼矢板に限るものではなく、ハット形鋼矢板等、更には直線形鋼矢板を使用することもできる。

Ｇ 岩盤等の硬質地盤
ｇ 隣り合う掘削孔間の未掘削硬質地盤部
１ 先行堀り専用矢板
３ 岩盤切削破砕用チップ（ボタン形）
４ 岩盤切削破砕用チップ（山形）
５ 矢板打設機
６ 先行堀り専用矢板打設痕
１１ 本矢板
１２ 掘削孔
１５ 地盤掘削機

Claims (1)

1. 岩盤等の硬質地盤を地盤掘削機によって一定間隔おきにプレボーリングすることによって、所定の孔径の掘削孔を一定間隔おきに隣り合って形成し、このプレボーリングによる掘削孔の隣り合う掘削孔間の未掘削硬質地盤部に、矢板先端部が補強されて岩盤切削破砕用チップを備えた先行堀り専用矢板を、高起振力油圧バイブロハンマーからなる矢板打設機によって所定深度まで打設すると共に、打設後に先行堀り専用矢板を引き抜くことによって、該先行堀り専用矢板の打設作用による先行堀り専用矢板打設痕が、隣り合う掘削孔間に連通するように形成され、しかして、この先行堀り専用矢板を引き抜いた後、前記未掘削硬質地盤部に形成された先行堀り専用矢板打設痕とこれに連通する掘削孔とにわたって、本矢板を、同じく高起振力油圧バイブロハンマーからなる矢板打設機によって所定深度まで打設することにより、当該本矢板を前記先行堀り専用矢板打設痕内に食い込ませて挟着固定することを特徴とする矢板打設工法。

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