JP6007036B2 - 鋼管矢板打設方法 - Google Patents
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Description
また、河川下流の護岸改修などでは、建設当時に比べ飛躍的に生産設備や居住空間などの資産が稠密化し被害ポテンシャルの高まった周辺環境の安全を確保するため、既設構造物の機能を継続させながら構造物の一部を掘削、撤去対象とする、といった技術的な困難を抱える。
また、周辺の居住環境や自然環境に配慮した低騒音・低振動施工や急速施工を行う場合には、構造物の果している機能を保持しつつ、環境に十分に配慮しながら、急速施工を行わなければならないという、技術的な困難を抱えることになる。
その場合には、継ぎ手に生ずる貫入抵抗により打ち込みの障害が発生するため、継ぎ手部の損傷が発生する懸念がある。従って、鋼管矢板打設に先行して掘削し貫入抵抗を除去しておく場合があるが、継ぎ手箇所数分の掘削および砂置換工が発生し、工期が長大化しコストが増大することもある。更に、そのような先行掘削を行うと、周辺の地盤を必要以上に掘削することになり、地盤の工学的性質への影響も懸念される場合がある。
加えて、使用する掘削ビットは、直径600mmを越える大径になるに従い、打撃エネルギーに耐え得る性能を維持するようにその材質の調合や形状の加工等が特殊化していくため、断面積比などからは想定できない高価な施工費となる。
その結果、ダム湖などの大水深では、岩盤を支持層とする上記方法の適用が望まれる現場においても、適用できる口径の掘削装置がなく、ダウンザホールハンマの適用ができないなどの問題が生じていた。
一般的に、鋼管矢板は他の規格化された鋼材に比べ工場加工費が高い。加えて、施工も難度が高く、特に、鋼管矢板の本管が大口径になるに従い、貫入抵抗が飛躍的に増大するため、それに対応するために、たとえば油圧圧入機においては、大口径に対応する装置は高出力となり、施工単価が高くなるが、そのような上位機種による施工においても、貫入抵抗による問題は依然施工障害の解決には至っていない。
第1継手部は、隣接鋼管矢板の第2継手部のソケット部と係合可能なスタッド部と、該スタッド部を鋼管矢板本管に繋ぐステム部と、を具備し、
第2継手部は、隣接鋼管矢板の第1継手部のスタッド部と係合可能なソケット部を具備し、
前記第1継手部は、鋼管矢板打設時の削孔径内に少なくともそのステム部の全部または一部が収まるように形成され且つ固設されている、ことを特徴とする鋼管矢板継手。
第1継手部は、隣接鋼管矢板の第2継手部のソケット部と係合可能なスタッド部と、該スタッド部を鋼管矢板本管に繋ぐステム部と、を具備し、
第2継手部は、隣接鋼管矢板の第1継手部のスタッド部と係合可能なソケット部と、該ソケット部を鋼管矢板本管に繋ぐステム部と、を具備し、
各継手部は、鋼管矢板打設時の削孔径内に少なくともステム部の全部または一部が収まるように形成され且つ固設されている、ことを特徴とする鋼管矢板継手。
第1継手部は、隣接鋼管矢板の第2継手部のソケット部と係合可能なスタッド部と、該スタッド部を鋼管矢板本管に繋ぐステム部と、を具備し、
第2継手部は、隣接鋼管矢板の第1継手部のスタッド部と係合可能なソケット部と、該ソケット部を鋼管矢板本管に繋ぐステム部と、を具備し、
前記第1の継手部は、鋼管矢板打設時の削孔径内にステム部の全部とスタッド部の全部または一部が収まるように形成され且つ固設され、
前記第2の継手部は、鋼管矢板打設時の削孔径内にステム部の全部とソケット部の一部が収まるように形成され且つ固設されている、ことを特徴とする鋼管矢板継手。
・ 一の鋼管矢板が第1継手部と第2継手部の双方を具備する態様(一例を図1に示す)。この場合の「鋼管矢板継手」は、一の鋼管矢板が具備する第1継手部と第2継手部で構成される。
・ 一の鋼管矢板が一対の第1継手部を具備し、これに隣接して打設される鋼管矢板が一対の第2継手部を具備する態様(一例を図12に示す)。この場合の「鋼管矢板継手」は、隣接する鋼管矢板の連結部である、一方の鋼管矢板の第1継手部と他方の鋼管矢板の第2継手部で構成される。
前記第2継手部のソケット部は、平面視略C字形状に形成されている、ことを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の鋼管矢板継手。
下面側に湾曲凸状の掘削ビットを具備し、上面側が鋼管矢板継手の第1継手部下端に固設される第1補助部材と、
下面側に湾曲凸状の掘削ビットを具備し、上面側が鋼管矢板継手の第2継手部下端に固設される第2補助部材と、を有することを特徴とする打設補助具。
打設済み鋼管矢板の第1継手部のスタッド部に対し、今回打設する鋼管矢板の第2継手部のソケット部が係合(スライドして嵌合)するように、該鋼管矢板を打設することを特徴とする鋼管矢板打設方法。
拡縮可能な掘削ビットを先端側に備えた掘削装置を鋼管矢板本管に挿入する工程と、
鋼管矢板本管の先端開口部から突き出た掘削ビットを、鋼管矢板本管外径を上回る拡径状態にセットする工程と、
既設鋼管矢板の第1継手部に対し第2継手部が連結するように鋼管矢板を所定位置にセットする工程と、
拡径状態の掘削ビットで、(a)打設する鋼管矢板の継手部の少なくとも一部と、(b)隣接位置に打設される鋼管矢板の継手部の少なくとも一部、を収める範囲を先行掘削する工程と、
前記先行掘削工程と同時に、掘削ビットの先行掘削に追随するように鋼管矢板を打ち込む工程と、を含むことを特徴とする鋼管矢板打設方法。
拡縮可能な掘削ビットを先端側に備えた掘削装置を鋼管矢板本管に挿入する工程と、
鋼管矢板本管の先端開口部から突き出た掘削ビットを、鋼管矢板本管外径を上回る拡径状態にセットする工程と、
既設鋼管矢板の第1継手部に対し第2継手部が連結するように鋼管矢板を所定位置にセットする工程と、
拡径状態の掘削ビットで、(a)打設する鋼管矢板の継手部の少なくとも一部と、(b)隣接位置に打設される鋼管矢板の継手部の少なくとも一部、を収める範囲を先行掘削する工程と、
前記先行掘削工程と同時に、掘削ビットの先行掘削に追随するように鋼管矢板を打ち込む工程と、を含むことを特徴とする鋼管矢板打設方法。
鋼管矢板打設予定位置の地盤を削孔する工程と、
既設鋼管矢板の第1継手部に対し第2継手部が連結するように鋼管矢板を所定位置にセットする工程と、
削孔された地盤に対して前記鋼管矢板を圧入する工程と、を含んでおり、
前記削孔工程において、(a)打設する鋼管矢板の継手部の少なくとも一部と、(c)隣接位置に打設される鋼管矢板の継手部の少なくとも一部、を収める範囲を掘削する、ことを特徴とする鋼管矢板打設方法。
圧入装置で鋼管矢板を対象地盤に圧入しつつ、同時に、鋼管矢板本管内部を掘削・排土して圧入補助を行うことを特徴とする鋼管矢板打設方法。
先行して複数の第1鋼管矢板を打設し、次いで、既打設の第1鋼管矢板の間に第2鋼管矢板を打設し、その際、両隣の既設第1鋼管矢板のスタッド部に対してソケット部が係合するように、該第2鋼管矢板を打設することを特徴とする鋼管矢板打設方法。
また、第2継手部のソケット部を平面視略C字形状に形成することで、該ソケット部の剛性を高めるともに、施工性とリサイクル性を向上させることができる。
また、打設補助具が下面側に具備する掘削ビットは湾曲凸状に形成されているので、削孔途中で硬質地盤に突き当たった場合でも掘削ビットの損耗は可及的に防止され、硬質地盤を突破し易くなる。
はじめに、本発明の鋼管矢板継手(以下「継手」と略称)の構成上の特徴について説明する。
図1に示すように、鋼管矢板3は、鋼管矢板本体をなす本管4と、該本管の外周面に固設された継手5を有している。継手5は、別体であるオス型継手部1(第1継手部)とメス型継手部2(第2継手部)の組み合わせから構成されている。継手部1,2は、図1に示すように平面視で本管4の両側から突き出て見えるように設けられ、また、正面視で本管両脇の長手方向に延在して見えるように該本管の外壁に溶接されている。
また、この出願で「ソケット部」とは、スタッド部を包囲した状態で該スタッド部と係合可能な係合部材を指し示す機能的用語であり、その形状を特定のものに限定する趣旨ではない。
また、この出願で「スライド係合」とは、スタッド部11がソケット部21の内側空間23に相対的に進入するように、一方をスライドさせて両継手部1,2を係合連結(嵌合)させることを意味する。
隣接鋼管矢板の一方のオス型継手部1のスタッド部11が、他方の隣接鋼管矢板のメス型継手部2のソケット部21と係合(ソケット部21の内側空間23にスタッド部11が進入した状態に)することで、両継手部1,2が繋がって隣接する鋼管矢板同士が相互連結される。この状態ではソケット部21がスタッド部11を包囲した状態で継手部1,2が繋がり、図2に示すような壁体が構成される。
ソケット部21の内側空間23は、平面視および断面視で略楕円形状を有するように形成されており、スタッド部11より一回り大きい空間サイズを有している。
C字状ソケット部21の両端部25,25(スリット24を介して向き合う端部25,25)には、該端部が略R形状を有するように面取り加工が施されている。このC字状ソケット部21の両端間の間隙、すなわちスリット24は、ステム部12が自在に昇降可能なサイズを有するが、スタッド部11が抜け出ない程度の狭さになるように形成されている。なお、ソケット部21の両端部25,25の面取り態様は特に限定されず、例えば、該両端部のコーナー角部だけをR面取りするだけの態様でもよい。
なお、このようにメス型継手部が隣接鋼管矢板本管に近接した状態は、可及的に継手部を短く(継手の連結方向で短く)設けるための構成であり、図2(A)に示すように平面的にはメス型継手部が取り付けられた鋼管矢板に隣接する鋼管矢板の打設時の掘削範囲にメス型継手部(ソケット部)先端が入り込み、包囲され含まれた状態となる。
というのも、上記とは逆の順序で鋼管矢板を打設する場合には、打設完了したメス型継手部がそれに連結させるオス型継手部を有する隣接した鋼管矢板の打設のための掘削範囲に含まれているため、打設の際に掘削装置がオス型に干渉してしまい、施工できないからである。すなわち、この出願に係る発明の特徴の一つである「連結状態の隣接鋼管矢板間をメス型継手部が横断して見えるように、設けられている」態様とは、一面において従来の鋼管矢板(およびその継手構造)のどの位置の鋼管矢板からでも任意に打設できる、という施工上の融通性を維持することよりも、打設する順序をあえて限定することで隣接する鋼管矢板を可能な限り近接させる(近づけて配置する)ことが、継ぎ手部の貫入抵抗が大きく施工障害が発生しやすい長尺施工や硬質地盤に対しての鋼管矢板の打設に対し有利であることを発見し、得られた構成でもあるといえる。
そして、本発明における継手のオス型継手部1は、図7に示すように、鋼管矢板打設時の削孔径内(すなわち、掘削ビット外側端の旋回軌跡の範囲内)に「ステム部12の全部」とその先に繋がる「スタッド部11の全部または一部」が収まるように形成され且つ固設されている。
またメス型継手部2は、図7に示すように、鋼管矢板打設時の削孔径内に「ステム部22の全部」とその先に繋がる「ソケット部21の一部」が収まるように形成され且つ固設されている。
本発明における継手構造は、上述したものに限定されず、例えば図9に示すような形態を採用することもできる。
またメス型継手部2は、図10に示すように、鋼管矢板打設時の削孔径内に「ソケット部21の一部」が収まるように形成され且つ固設されている。
なお、上記オス・メスの2種類、すなわち、第1及び第2継手部は、相互に係合して隣接する鋼管矢板を連結する一組の構造であり、必ずしも1本の鋼管矢板に該2種類が一対で具備されている必要はない。
たとえば、1本の鋼管矢板オス型継手部のみが対向する2ヵ所取り付けられている、またはメス継手部のみが2ヵ所取り付けられている状態であれば、各々それに係合する継手部を具備した鋼管矢板が隣接していれば良い。
すなわち、上記継手部の配置は設計上任意に選択できることは勿論のことである。
次に、図6に基づいて、後述する鋼管矢板打設方法で用いる掘削装置の構成と、該掘削装置による鋼管矢板の打設原理について説明する。図6は、掘削装置8を用いて対象地盤を掘削すると同時に、該掘削装置で鋼管矢板3を地盤に打ち込んでいる様子を示している。
ダウンザホールハンマ83は、打撃力発生用のピストンを内蔵するハンマシャフト84を有している。ハンマシャフト84の上端側は、回転駆動装置81に作動可能に連結されている。一方、ハンマシャフト84の先端(下端)には、地盤を掘削するための拡縮可能な掘削ビット85が設けられている。掘削ビット85の上方であって、ハンマシャフト84の外周面には、打撃力を鋼管矢板3の本管下部に印加するためのリング状段部86が固設されている。
次に図6〜図8に基づいて、本発明の継手を具備する鋼管矢板を、上述した掘削装置8を用いて打設する方法について説明する。
(1a) 今回打設する鋼管矢板3のオス型継手部1の「ステム部12の全部」及びその先に繋がる「スタッド部11の一部」(またはその全部)を含む地盤領域。
(1b) 今回打設する鋼管矢板3のメス型継手部2の「ステム部22の全部」及びその先に繋がる「ソケット部21の一部」を含む地盤領域。
(1c) 次回打設する鋼管矢板3”のメス型継手部2の「ソケット部22の一部」を含むこととなる地盤領域。
(2a) 今回打設する鋼管矢板3のオス型継手部1の「ステム部12の全部」(またはその一部)を含む地盤領域。
(2b) 今回打設する鋼管矢板3のメス型継手部2の「ステム部22の全部」(またはその一部)を含む地盤領域。
(2c) 次回打設する鋼管矢板3”のメス型継手部2の「ソケット部21の一部」を含むこととなる地盤領域。
また、そのようなアースオーガーで掘削する場合も、隣接鋼管矢板のオス型継手部1に干渉しない程度まで拡径式オーガーヘッドを拡径させて、図7に示すように鋼管矢板本管外径を上回る削孔径で対象地盤を掘削する。その際も、ダウンザホールハンマを用いる場合と同様に、次打設鋼管矢板のメス型継手部2の貫入予定領域の一部を含む地盤まで同時に掘削して、該鋼管矢板を打設する。
図9に示す第2実施形態の継手を具備する鋼管矢板を上記方法で打設する場合でも、前述した実施形態と同様に、拡径状態の掘削ビットで先行掘削する。このとき、掘削ビットは、既打設の隣接鋼管矢板3’のオス型継手部1に干渉しない程度まで拡径させてある。
(3a) 今回打設する鋼管矢板3のオス型継手部1の「ステム部12の全部」(またはその一部)を含む地盤領域。
(3b) 今回打設する鋼管矢板3のメス型継手部2の「ソケット部21の一部」を含む地盤領域。
(3c) 次回打設する鋼管矢板3”のメス型継手部2の「ソケット部21の一部」を含むこととなる地盤領域。
上述した第1及び第2実施形態の方法では、掘削と同時に鋼管矢板の打ち込みを行っているが、はじめに掘削を実行し(削孔径は前述した態様と同様)、その後に打ち込みを実行するようにしてもよい。
この場合、具体的には、はじめに、アースオーガーなどの掘削装置を用いて鋼管矢板打設予定位置の対象地盤を先行して削孔する。
次いで、既設鋼管矢板のオス型継手部に対しメス型継手部が連結するように鋼管矢板を削孔部の所定位置にセットし、前工程で削孔された地盤に対して鋼管矢板を圧入する。圧入には、例えばバイブロハンマを用いることが可能である。
また、鋼管矢板の他の打設方法として、圧入装置で鋼管矢板を対象地盤に圧入しつつ、同時に、鋼管矢板本管内部を掘削・排土して圧入補助を行うようにしてもよい。圧入装置の具体例としては、例えばパイラーなどの鋼管矢板圧入機が挙げられ、また、圧入補助装置としては、例えば中掘り掘削装置が挙げられる。
上述した鋼管矢板打設方法(特に第1及び第2実施形態)では、打設補助具をなすカッティングツースを用いることが好ましい。カッティングツースの平面図を図11(A)に示し、これを鋼管矢板継手下端部に固設した状態を図11(B)に示す。
上述した実施形態は本発明の実施形態の具体例の一部であって、これに限定する趣旨ではない。すなわち、特許請求の範囲に記載の鋼管矢板継手および鋼管矢板打設方法には、例えば次に述べるような変形例も含まれる。
これに対し、変形例で用いる鋼管矢板では図12に示すように、一の鋼管矢板(第1鋼管矢板31)が一対のオス型継手部1を具備し、これに連結するように隣接位置に打設される鋼管矢板(第2鋼管矢板32)が一対のメス型継手部2を具備する。すなわち、本変形例では、継手部の構成が異なる2種類の鋼管矢板が用いられる。
2 メス型継手部(第2継手部)
3 鋼管矢板
3’ 鋼管矢板
3” 鋼管矢板
4 鋼管矢板本管
4’ 鋼管矢板本管
5 鋼管矢板継手
6 カッティングツース(打設補助具)
8 掘削装置
11 スタッド部(係合部)
12 ステム部
21 ソケット部(係合部)
22 ステム部
23 内側空間
24 スリット
25 端部
31 第1の鋼管矢板(一対のオス型継手部を具備する鋼管矢板)
32 第2の鋼管矢板(一対のメス型継手部を具備する鋼管矢板)
61 オス型補助部材(第1補助部材)
62 メス型補助部材(第2補助部材)
63 掘削ビット
81 回転駆動装置
83 ダウンザホールハンマ
84 ハンマシャフト
85 掘削ビット
86 リング状段部
87 段部
Claims (3)
- スタッド部を含む第1継手部と、ソケット部を含む第2継手部とを有する鋼管矢板を打設する方法であって、
打設済み鋼管矢板の第1継手部のスタッド部に対し、今回打設する鋼管矢板の第2継手部のソケット部が係合するように、該鋼管矢板を打設する方法において、
鋼管矢板打設時の掘削範囲に、
(a) 今回打設する鋼管矢板の第1継手部の貫入予定領域の少なくとも一部、
(b) 今回打設する鋼管矢板の第2継手部の貫入予定領域の少なくとも一部、
(c) 隣接位置に打設される鋼管矢板の第2継手部の貫入予定領域の少なくとも一部、
の地盤を含むように、該鋼管矢板を打設することを特徴とする鋼管矢板打設方法。 - スタッド部を含む一対の第1継手部を有する第1鋼管矢板と、ソケット部を含む一対の第2継手部を有する第2鋼管矢板と、を打設する方法であって、
先行して複数の第1鋼管矢板を打設し、次いで、既打設の第1鋼管矢板の間に第2鋼管矢板を打設し、その際、両隣の既設第1鋼管矢板のスタッド部に対してソケット部が係合するように、該第2鋼管矢板を打設し、
第1鋼管矢板打設時の掘削範囲に、
(a) 第1鋼管矢板が具備する一対の第1継手部の貫入予定領域の少なくとも一部、
(b) 隣接位置に打設される第2鋼管矢板が具備する片方の第2継手部の貫入予定領域の少なくとも一部、
の地盤を含むように、当該第1鋼管矢板を打設することを特徴とする鋼管矢板打設方法。 - 請求項1又は2に記載の鋼管矢板打設方法の実施に用いられる打設補助具であって、
下面側に湾曲凸状の掘削ビットを具備し、上面側が鋼管矢板の第1継手部下端に固設される第1補助部材と、
下面側に湾曲凸状の掘削ビットを具備し、上面側が鋼管矢板の第2継手部下端に固設される第2補助部材と、を有することを特徴とする打設補助具。
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