JP6138528B2 - 堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造及び連接方法 - Google Patents

Description

本発明は、砂防堰堤、落石防護壁、導流堤などの堤体の外壁に用いられ、堤体の勾配の変化に合わせて上下に連接される鋼矢板の連接角度の変化を可能にする、堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造及び連接方法に関する。

鋼矢板の左右幅方向の両端に嵌合用の接合部が設けられて、左右幅方向に鋼矢板が複数連接されて延長された鋼矢板壁を構築する技術は、周知である。この鋼矢板を用いて、堤体の外壁を形成する構造として、従来において鋭意検討された結果、例えば、特許文献１の開示技術が提案されている。

特許文献１の開示技術は、砂防堰堤などの堤体について、短尺の鋼矢板を複数組み合わせて、水平方向に隣接する鋼矢板をジョイント部で繋ぎ、かつ上下方向に突き合わせ接続されて、その水平縁が上下左右方向に段違いの千鳥状配置に接合されて外壁を構築してから、内部にコンクリートなどの硬化材を充填し、さらに、外壁を所定の高さまで延長して構築してから、内部にコンクリートなどの硬化材を充填することを繰り返すことにより堤体の天端高さまで構築する技術である。

特開２００４−０５２３０９号公報

特許文献１に記載される堤体は、地上から天端まで勾配に変化が無い構造に対して鋼矢板を連接させて所定高さの外壁が形成される。しかし、設置条件によっては、堤体の大きさをより小さく、また、総重量を減らす必要がある場合等、地上から天端までの勾配を途中から変化させることが望ましい場合もある。このような堤体について、特許文献１の開示技術では、堤体の勾配変化に合わせて鋼矢板の連接する角度を変化させて連接することができない。また、堤体以外の土木構造物においても、鋼矢板等を連接する際に勾配を変化させる鋼矢板の連接構造も見当たらない。

鋼矢板は金属部材であるため、堤体の外壁に用いられる鋼矢板に溶接を行うことにより、鋼矢板の角度を変化させることもできる。しかし、堤体は、一般的に山中で施工されることもあるため、現場溶接は、溶接のための機材を運搬する等作業が煩雑となる。更に、溶接による鋼矢板の角度変化は、堤体のような大型構造物では溶接長が長くなり、施工性が悪く、施工費も莫大なものとなる。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、地上から天端までの途中に勾配の変化がある堤体に対して、鋼矢板を外壁に用いる際に、堤体の勾配変化に応じた鋼矢板の角度変化を可能とする堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造及び連接方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明に係る堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造及び連接方法は、堤体の勾配変化部の角度と略同じ角度に屈曲させた屈曲部を有する屈曲鋼矢板を勾配変化部に備えるように構成する。

本願第１の発明は、勾配が変化する勾配変化部を有する堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造であって、勾配変化部と略同じ高さに上端が配置される複数の第１下段鋼矢板と、第１下段鋼矢板の間に連接されると共に延長方向へ屈曲させた屈曲部を有する複数の屈曲鋼矢板と、第１下段鋼矢板の間に連接されると共に屈曲鋼矢板の下端に連接された第２下段鋼矢板と、屈曲鋼矢板の間に連接されると共に勾配変化部で第１下段鋼矢板の上端にその下端が連接された上段鋼矢板とを備え、屈曲鋼矢板は、勾配変化部と第２下段鋼矢板の上端との差分長さに対して、屈曲部から下端までの長さが略同じ長さであることを特徴とする。

本願第２の発明は、第１の発明において、第１下段鋼矢板の上端の端面と上段鋼矢板の下端の端面とが当接するように少なくとも何れか一方が傾斜されていることを特徴とする。

本願第３の発明は、第１又は第２の発明において、堤体の勾配が変化する角度と略同じ角度に屈曲されたはらみ防止プレートが、第１下段鋼矢板の上端近傍及び／又は前記上段鋼矢板の下端近傍に取り付けられていることを特徴とする。

本願第４の発明は、第１〜第３のうち何れか１の発明において、屈曲鋼矢板は、屈曲部から下側が、当該屈曲部から上側と屈曲部で屈曲された角度と略同じ角度に屈曲された接合部材を介して連接されていることを特徴とする。

本願第５の発明は、勾配が変化する勾配変化部を有する堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接方法であって、上端が前記勾配変化部の下側近傍の高さになるように配置された複数の第２下段鋼矢板の間に、複数の第１下段鋼矢板を連接すると共にその上端が前記勾配変化部と略同じ高さになるように配置する第１下段鋼矢板取付工程と、延長方向へ屈曲させた屈曲部を有すると共に前記勾配変化部と前記第２下段鋼矢板の上端の差分長さに対して前記屈曲部から下端までの長さが略同じ長さとなる屈曲鋼矢板を前記第１下段鋼矢板の間に連接する屈曲鋼矢板取付工程と、上段鋼矢板を前記屈曲鋼矢板の間に連接すると共にその下端を前記勾配変化部で前記第１下段鋼矢板の上端に連接させる上段鋼矢板取付工程とを有することを特徴とする。

第１又は第５の発明によると、複数の鋼矢板を上下左右に連接しながら、堤体の外壁を構築する際に、堤体の外壁の勾配を途中で変化させることができるため、堤体の大きさをより小さく、また、堤体の総重量を減らす必要がある場合にも対応が可能となり、簡易な構造により施工費を低下させることができ、より経済的となる。

第２の発明によると、第１下段鋼矢板の上端の端面と上段鋼矢板の下端の端面とが当接するように少なくとも何れか一方が傾斜されているため、第１下段鋼矢板の上端の端面と上段鋼矢板の下端の端面に隙間が生じることなく上下に当接されることになる。

第３の発明によると、堤体の勾配が変化する角度と略同じ角度に屈曲されたはらみ防止プレートが、第１下段鋼矢板の上端近傍及び／又は上段鋼矢板の下端近傍に取り付けられていることにより、堤体の外壁の内側にあるコンクリート等の充填材が膨張した場合に、第１下段鋼矢板の上端近傍及び上段鋼矢板の下端近傍との連接部分に隙間が生じることを防ぐことができる。

第４の発明によると、屈曲鋼矢板の屈曲部から下側と上側とが屈曲部で屈曲された角度と略同じ角度の接合部材を介して連接されている。これにより、この接合部材が、屈曲部から下側近傍及び当該屈曲部から上側近傍に固定されて屈曲部を補強する役割を果たしている。この接合部材の補強により、第３の発明と同様に堤体の外壁の内側にあるコンクリート等の充填材が膨張した場合でも、屈曲部の変形をより防ぐことができる。

本発明を適用した堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造の縦断側面図である。 本発明を適用した堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造の斜視図である。 本発明を適用した堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造のＰ−Ｐ線断面背面斜視図である。 本発明を適用した堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造の背面図である。 （ａ）は、はらみ防止プレートを拡大した背面図であり、（ｂ）は、その縦断側面図である。 （ａ）は、屈曲鋼矢板に取り付けられた接合部材を拡大した背面図であり、（ｂ）は、その縦断側面図である。 （ａ）は、堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造における第１下段鋼矢板を取り付ける状態を示す背面図であり、（ｂ）は、その縦断側面図である。 （ａ）は、堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造における第１下段鋼矢板を取り付ける状態を示す背面図であり、（ｂ）は、その縦断側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造における上段鋼矢板を取り付ける状態を示す背面図であり、（ｂ）は、その縦断側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように堤体１は、例えば、河川における基礎コンクリート９上に設置された砂防堰堤であり、この砂防堰堤の長手方向の両側面に対向させて設けられた外壁２、３と、外壁２、３の内側に充填された充填材４とから構成される。堤体１は、外壁２における勾配が変化する勾配変化部Ｐを有している。なお、堤体１は、砂防堰堤に限らず、落石防護壁、導流堤などであってもよい。

外壁２は、例えば、河川の上流側に設けられ、上流から流れてきた土石流等の衝撃を抑えるために複数の鋼矢板２１を上下左右に連接して形成され、堤体１の勾配変化部Ｐの近傍で鋼矢板の連接構造５を備えている。外壁３は、例えば、下流側にあり直接的には土石流等が衝突するおそれがないためコンクリートブロックにより形成されている。しかし、外壁３は、これに限定されることなく、外壁２と同様に鋼矢板２１によって形成されていてもよい。なお、図１に示す外壁２、３は、鋼矢板２１の堤体１の内側に図示しないアンカー材が締結されていてもよい。この外壁２、３は、このアンカー材があることにより、充填材４と一体化されて固定されて堤体１が形成される。

図３に示すように、鋼矢板２１ａは、ウェブ部２２ａと、ウェブ部２２ａの両側縁からウェブ部２２ａに対して傾斜して延長されてなるフランジ部２３ａと、フランジ部２３ａの先端に設けられた継手部２４ａとから構成され、いわゆるＵ字形鋼矢板によって構成されている。なお、鋼矢板２１ａは、ウェブ部２２ａの略中央に突出されてなる凸部２５ａが、鋼矢板２１ａの長手方向に延長されて形成されている。また、鋼矢板２１ｂも鋼矢板２１ａと同様な構成である。

鋼矢板２１ａの幅方向の両側縁に設けられた継手部２４ａは、鋼矢板２１の幅方向に対称な形状をしている。図３に示すように、ウェブ部２２ａの幅方向に向けて鋼矢板２１ａと鋼矢板２１ｂとが交互に配置されて、ウェブ部２２ａの幅方向に隣接する二つの鋼矢板２１の間で互いの鋼矢板２１ａの継手部２４ａと鋼矢板２１ｂの継手部２４ｂとを連結させることにより、外壁２が形成可能となる。

鋼矢板の連接構造５は、勾配変化部Ｐと略同じ高さに上端が配置される複数の第１下段鋼矢板６１と、第１下段鋼矢板６１の間に連接されると共に上方に向かって堤体１が急勾配になるように延長方向へ屈曲させた屈曲部Ｕを有する複数の屈曲鋼矢板７と、第１下段鋼矢板６１の間に連接されると共に屈曲鋼矢板７の下端に連接された第２下段鋼矢板６２と、屈曲鋼矢板７の間に連接されると共に勾配変化部Ｐで第１下段鋼矢板６１の上端にその下端が連接された第１上段鋼矢板８１とを備える。ここで、堤体１においては、鋼矢板の連接構造５は、更に第１上段鋼矢板８１の間に連接されると共に屈曲鋼矢板７の上端に連接された第２上段鋼矢板８２を備えている。

第１下段鋼矢板６１、第２下段鋼矢板６２、第１上段鋼矢板８１、第２上段鋼矢板８２は、形状、大きさ、素材は、鋼矢板２１と同様であるため説明を省略する。

ここで、図４における本発明を適用した堤体１の外壁２に用いられる鋼矢板の連接構造５の背面図は、隣接する鋼矢板２１の接合部分の形状を省略している。また、勾配変化部Ｐより上側では、鋼矢板２１は地上に対して略鉛直方向に連接されているが、勾配変化部Ｐより下側では、鋼矢板２１は勾配を有している。このため、原則として、勾配変化部Ｐより下側にある鋼矢板２１は、背面視では、勾配変化部Ｐより上側の鋼矢板２１よりも短い長さとなる。しかし、この図４では、鋼矢板の連接構造５をわかりやすくするために、勾配変化部Ｐより上側と下側の長さを略同じ長さとして表現している。図７〜９においても、図４と同様にこの鋼矢板２１における接合部の形状を省略し、背面視で勾配変化部Ｐを境界とした上側と下側における鋼矢板２１の上下の長さを略同じ長さとしている。

図４、５に示す第１下段鋼矢板６１の上端の端面と第１上段鋼矢板８１の下端の端面とが当接するようにそれぞれが傾斜されている。これにより、第１下段鋼矢板６１の上端の端面と第１上段鋼矢板８１の下端の端面は、隙間が生まれることなく上下に当接されることになる。しかし、これに限定されることなく、第１下段鋼矢板６１及び第１上段鋼矢板８１は、互いの端面が当接するように少なくとも一方が傾斜されていればよい。更に、第１下段鋼矢板６１の上端近傍及び／又は第１上段鋼矢板の下端近傍には、図４、５に示すように勾配変化部Ｐにおいて、外壁２の勾配が変化する角度と略同じ角度に屈曲されたはらみ防止プレート６８が取り付けられている。

図４、５に示すはらみ防止プレート６８は、勾配変化部Ｐで外壁２の勾配が変化する角度と略同じ角度に屈曲されている。このはらみ防止プレート６８は、勾配変化部Ｐを境界として第１下段鋼矢板６１の上端と第１上段鋼矢板８１の下端とを連接すると共に外壁２の内側にある充填材４が膨張した場合に、第１下段鋼矢板６１の上端近傍と第１上段鋼矢板８１の下端近傍との連接部分に隙間が生じることを防ぐことができる。図５に示すはらみ防止プレート６８は、図示しないボルトや溶接等に取り付けられている。このはらみ防止プレート６８は、第１下段鋼矢板６１の上端近傍の外側面に取り付けられると共に第１上段鋼矢板８１の下端近傍の外側面と当接されることになる。しかし、これに限定されることなく、はらみ防止プレート６８は、第１上段鋼矢板の下端近傍の外側面と当接されていなくとも、外壁２の外側面に取り付けられていることから充填材４が膨張した場合には、結果として第１上段鋼矢板の下端近傍の外側面と当接され、上述の隙間の発生を防ぐことができる。なお、図５に示すはらみ防止プレート６８は、第１下段鋼矢板６１の上端近傍の外壁２の外側に取り付けられているが、これに限定されることなく第１下段鋼矢板６１の上端近傍の外壁２の内側に取り付けられていてもよい。また、同様に、はらみ防止プレート６８は、第１上段鋼矢板８１の下端近傍における堤体１の外側又は内側に取り付けられていてもよい。

屈曲鋼矢板７は、図４に示すように勾配変化部Ｐと第２下段鋼矢板６２の上端との差分長さに対して、屈曲部Ｕから下端までの長さが略同じ長さになっている。また、同様に屈曲鋼矢板７は、勾配変化部Ｐと第２上段鋼矢板８２の下端との差分長さに対して、屈曲部Ｕから上端までの長さが略同じ長さとなっている。

図６に示すように、屈曲鋼矢板７は、屈曲部Ｕよりも上側に設けられた上側鋼矢板７１と、屈曲部Ｕよりも下側に設けられた下側鋼矢板７２と、屈曲部Ｕの屈曲された角度と略同じ角度になるように上側鋼矢板７１の下端近傍及び下側鋼矢板７２の上端近傍に取り付けられた接合部材７３とを備える。

上側鋼矢板７１、下側鋼矢板７２は、それぞれ鋼矢板２１と同一の断面形状であり、鋼矢板２１の上下方向の長さの半分の長さで形成されて、屈曲部Ｕで上側鋼矢板７１の下端と下側鋼矢板７２の上端が接続されている。この上側鋼矢板７１及び下側鋼矢板７２は、２枚の鋼矢板を溶接等で連接して形成してもよく、また、１枚の鋼矢板を屈曲させて形成してもよい。

接合部材７３は、図４に示すように下側鋼矢板７２が上側鋼矢板７１と屈曲部Ｕで屈曲された角度と略同じ角度に屈曲されている。この接合部材７３が、上側鋼矢板７１の下端近傍及び下側鋼矢板７２の上端近傍に固定されて屈曲部Ｕを補強する役割を果たしている。この接合部材７３の補強により、この屈曲部Ｕが堤体１の外壁２の内側にあるコンクリート等の充填材４が膨張した場合でも、屈曲部Ｕの変形をより防ぐことができる。この接合部材７３は、図６に示すように、図示しない貫通孔が形成され、この貫通孔に８つのボルト７４が挿通されている。このボルト７４の先端は、上側鋼矢板７１の下端近傍に設けられた図示しない貫通孔及び下側鋼矢板７２の上端近傍に設けられた図示しない貫通孔を挿通させて、上側鋼矢板７１及び下側鋼矢板７２の反対側から８つのナット７５により螺着固定されている。しかし、これに限定されることなく、接合部材７３は、屈曲鋼矢板７に溶接等で固定されていてもよい。

充填材４は、例えば、コンクリートやモルタル等の経時性硬化材を想定している。しかし、これに限定されることなく、山中に堤体１を設置する場合には、コンクリートやモルタル等の運搬が困難となることがあるため、現場で掘削された土砂やその土砂に一部のコンクリートやモルタル等を混ぜて形成されていてもよい。

次に、本発明を適用した堤体１の外壁２に用いられる鋼矢板の連接構造５の連接方法について図７〜図９を参照しながら詳細に説明する。

まず、図７に示すように、鋼矢板２１を地盤に対して角度αの勾配を有しつつ上下方向に連接し、更に左右方向に隣接する鋼矢板２１の間に連接して千鳥状配置に形成していく。ここで、角度αは、０°から９０°の範囲内の角度である。これを繰り返すことにより、勾配変化部Ｐ近傍で第２下段鋼矢板６２の上半分が隣接する鋼矢板２１の上方に突出するように形成される。この勾配変化部Ｐ近傍で、複数の第１下段鋼矢板６１を第２下段鋼矢板６２の間に連接すると共にその上端が勾配変化部Ｐと略同じ高さになるように配置する。この第１下段鋼矢板６１を連接した後、第２下段鋼矢板６２の上端近傍まで外壁２、３に囲まれた堤体１の内部に充填材４を充填する。

次に、図８に示すように、勾配変化部Ｐと第２下段鋼矢板６２の上端の差分長さに対して屈曲部Ｕから下端までの長さが略同じ長さとなる屈曲鋼矢板７を第１下段鋼矢板６１の間に連接する。この屈曲鋼矢板７を連接した後、第１下段鋼矢板６１の上端近傍まで外壁２、３に囲まれた堤体１の内部に充填材４を充填する。

次に、図９に示すように、第１上段鋼矢板８１を屈曲鋼矢板７の間に連接すると共に勾配変化部Ｐで第１下段鋼矢板６１の上端にその下端を連接させる。このとき、第１上段鋼矢板の下端の端面と第１下段鋼矢板の上端の端面とを当接させて、はらみ防止プレート６８を、第１上段鋼矢板の下端近傍の外側面に当接させる。この第１上段鋼矢板を連接した後、屈曲鋼矢板７の上端近傍まで外壁２、３に囲まれた堤体１の内部に充填材４を充填する。更に、図４に示すように、第２上段鋼矢板８２を第１上段鋼矢板８１の間に連接すると共に屈曲鋼矢板７の上端にその下端を連接させて、鋼矢板の連接構造５が完成する。この第２上段鋼矢板の連接した後、第１上段鋼矢板の上端近傍まで外壁２、３に囲まれた堤体１の内部に充填材４を充填する。このように、鋼矢板２１を上下左右に千鳥状配置に連接しながら、鋼矢板２１が順次連接された高さまで充填材４を充填していく。

図１に示す側面視においては、一般的な堤体は、例えば、略台形ＱＲＳＴの形状をしているが、鋼矢板の連接構造５を有する堤体１は、複数の鋼矢板２１を上下左右に連接しながら、略五角形ＱＰＲＳＴの形状となるため、略三角形ＰＱＲの領域分だけ、一般的な堤体よりも小規模に造ることができる。このため、鋼矢板の連接構造５を有する堤体１は、堤体１の外壁２の勾配を角度αから途中で変化させることができる。これにより、堤体１の大きさをより小さく、また、堤体１の総重量を減らす必要がある場合にも対応が可能となり、簡易な構造により施工費を低下させることができ、より経済的となる。

なお、堤体１は、一般的な溝型鋼矢板による構造を示してきたが、これに限定されることなく、鋼管矢板で堤体の外壁を形成してもよい。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたって具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１ 堤体
２、３ 外壁
４ 充填材
５ 鋼矢板の連接構造
７ 屈曲鋼矢板
９ 基礎コンクリート
２１、２１ａ、２１ｂ 鋼矢板
２２、２２ａ、２２ｂ ウェブ部
２３、２３ａ、２３ｂ フランジ部
２４、２４ａ、２５ｂ 継手部
２５、２５ａ、２５ｂ 凸部
６１ 第１下段鋼矢板
６２ 第２下段鋼矢板
６８ はらみ防止プレート
７１ 上側鋼矢板
７２ 下側鋼矢板
７３ 接合部材
８１ 第１上段鋼矢板
８２ 第２上段鋼矢板
Ｐ 勾配変化部
Ｑ 上流側の外壁の下周端
Ｒ 上流側の外壁の上周端
Ｓ 下流側の外壁の上周端
Ｔ 下流側の外壁の下周端
Ｕ 屈曲部

Claims (5)

1. 勾配が変化する勾配変化部を有する堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造であって、
   前記勾配変化部と略同じ高さに上端が配置される複数の第１下段鋼矢板と、
   前記第１下段鋼矢板の間に連接されると共に延長方向へ屈曲させた屈曲部を有する複数の屈曲鋼矢板と、
   前記第１下段鋼矢板の間に連接されると共に前記屈曲鋼矢板の下端に連接された第２下段鋼矢板と、
   前記屈曲鋼矢板の間に連接されると共に前記勾配変化部で前記第１下段鋼矢板の上端にその下端が連接された上段鋼矢板とを備え、
   前記屈曲鋼矢板は、前記勾配変化部と前記第２下段鋼矢板の上端との差分長さに対して、前記屈曲部から下端までの長さが略同じ長さであること
   を特徴とする堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造。
2. 前記第１下段鋼矢板の上端の端面と前記上段鋼矢板の下端の端面とが当接するように少なくとも何れか一方が傾斜されていること
   を特徴とする請求項１記載の堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造。
3. 前記堤体の勾配が変化する角度と略同じ角度に屈曲されたはらみ防止プレートが、前記第１下段鋼矢板の上端近傍及び／又は前記上段鋼矢板の下端近傍に取り付けられていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造。
4. 前記屈曲鋼矢板は、前記屈曲部から下側が、当該屈曲部から上側と前記屈曲部で屈曲された角度と略同じ角度に屈曲された接合部材を介して連接されていること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接構造。
5. 勾配が変化する勾配変化部を有する堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接方法であって、
   上端が前記勾配変化部の下側近傍の高さになるように配置された複数の第２下段鋼矢板の間に、複数の第１下段鋼矢板を連接すると共にその上端が前記勾配変化部と略同じ高さになるように配置する第１下段鋼矢板取付工程と、
   延長方向へ屈曲させた屈曲部を有すると共に前記勾配変化部と前記第２下段鋼矢板の上端の差分長さに対して前記屈曲部から下端までの長さが略同じ長さとなる屈曲鋼矢板を前記第１下段鋼矢板の間に連接する屈曲鋼矢板取付工程と、
   上段鋼矢板を前記屈曲鋼矢板の間に連接すると共にその下端を前記勾配変化部で前記第１下段鋼矢板の上端に連接させる上段鋼矢板取付工程とを有すること
   を特徴とする堤体の外壁に用いられる鋼矢板の連接方法。

Images