JP6325809B2 - 鋼矢板の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼矢板の接合方法に係り、特にオーガ装置を併用した杭圧入機を用いて鋼矢板の圧入施工を行う際に、鋼矢板を縦継ぎする接合方法に関する。

従来、杭を地盤に打ち込んで埋設する装置として、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する杭圧入機が知られている。
杭圧入機は、機械本体の下部に設けられ、既設の杭を掴むクランプ装置と、機械本体の前端部に設けられ、既設の杭に隣接した位置に圧入する杭を挟んで保持するチャック装置とを備えている。この杭圧入機は、クランプ装置で既設杭の上端側を掴み、その既設杭から反力を取った状態で、杭を把持するチャック装置を降下させるようにして、杭を地中に圧入するようになっている。
そして、杭圧入機を用いて硬質地盤に対して杭（例えば鋼矢板）の圧入施工を行う場合に、オーガ装置を併用することがある（例えば、特許文献１，２，３参照。）。

また、鋼矢板などの杭は製造上や運搬上の理由から所定の寸法に製造されており、その鋼矢板を現場に搬入した後、現場での施工時に接合して所望の長さにすることが一般的に行われている。
例えば、一方の鋼矢板の上端面と他方の鋼矢板の下端面を対向させて鋼矢板同士を縦継ぎする接合方法としては、その対向させた箇所の表側の溶接を行った後さらに裏側のガウジングを行って裏側の溶接を行うといった方法や、その対向させた箇所に裏波溶接を行うといった方法が知られている。

特開平１０−１９５８７２号公報 特開２０００−６４２８４号公報 特開平１１−３５０４８２号公報

しかしながら、上記従来技術のように、オーガ装置を併用した杭圧入機を用いて鋼矢板の圧入施工を行っている場合、オーガ装置のオーガケーシングが鋼矢板の裏側に近接して配置されているため、鋼矢板を対向させた箇所の裏側にガウジングや溶接を施すことができないという問題が生じる。
また裏波溶接であれば鋼矢板の裏側に作業スペースは無くてもよいが、裏波溶接は熟練を要する作業であり、溶接作業者の技量によって溶接部分の品質が左右されてしまうので、安定した接合強度を確保することが難しいという問題が生じる。

本発明の目的は、オーガ装置を併用した杭圧入機を用いて鋼矢板の圧入施工を行う際に、鋼矢板を好適に縦継ぎすることができる鋼矢板の接合方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
オーガ装置を併用し、鋼矢板を掴むパイルチャック部と前記オーガ装置のオーガケーシングを掴むケーシングチャック部とを有するチャック装置を備えた杭圧入機を用いて鋼矢板を地中に圧入する過程で、鋼矢板を縦継ぎする鋼矢板の接合方法であって、
一方の鋼矢板の上端部における前記オーガ装置のオーガケーシングが配されている面側に、裏当て金を接合する工程と、
前記一方の鋼矢板の上端に他方の鋼矢板の下端を対向させ、前記オーガケーシングが配されている面側とは反対面で、その対向させた箇所を開先溶接する工程と、
を有し、
前記裏当て金を接合する工程では、
前記チャック装置により前記オーガケーシングと前記鋼矢板との間に前記裏当て金を挿し込むことができる隙間を形成することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼矢板の接合方法において、
前記一方の鋼矢板と前記他方の鋼矢板とを開先溶接した後、前記一方の鋼矢板および前記他方の鋼矢板の開先溶接した面側に添接板を接合する工程を備えることを特徴とする。

本発明によれば、オーガ装置を併用した杭圧入機を用いて鋼矢板を地中に圧入する過程であっても、鋼矢板を好適に縦継ぎすることができる。

本実施形態の杭圧入機を側方視して示す概略図である。 一方の鋼矢板の上端部に裏当て金を接合する工程に関する説明図であり、鋼矢板を平面視したもの（ａ）と、側面視したもの（ｂ）である。 鋼矢板の接合に用いる裏当て金を示す平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。 一方の鋼矢板の上端に他方の鋼矢板の下端を対向させた箇所を開先溶接する工程に関する説明図であり、図４（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図（ａ）と、鋼矢板を側面視したもの（ｂ）である。 一方の鋼矢板および他方の鋼矢板の開先溶接した面側に添接板を接合する工程に関する説明図であり、鋼矢板を平面視したもの（ａ）と、側面視したもの（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る鋼矢板の接合方法の実施形態について詳細に説明する。

まず、鋼矢板Ｐなどの杭を地中に圧入する際に用いる杭圧入機１０について説明する。
杭圧入機１０は、図１に示すように、鋼矢板Ｐをチャック装置１５で掴んで地中に圧入する機械であり、既に地中に埋設された既設の鋼矢板Ｐ（既設杭Ｐ）の上端側を掴んで支持する複数のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備えている。

この杭圧入機１０は、硬質地盤に対して鋼矢板Ｐの圧入施工を行う場合にオーガ装置２０を併用することができる。本実施形態では、杭圧入機１０がオーガ併用工法による杭圧入施工を行うように、チャック装置１５にオーガ装置２０が挿通されている。つまり、杭圧入機１０は、鋼矢板Ｐとオーガ装置２０を地中に圧入する圧入装置として機能する。
オーガ装置２０は、その先端部にオーガヘッドＨを交換可能に備えるオーガスクリューＳと、オーガスクリューＳの周囲を覆う略筒状のオーガケーシングＫと、オーガスクリューＳを回転させる駆動モーターＭ等を備えて構成されている（図１参照）。なお、オーガ装置２０の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

クランプ装置１１は、サドル１２の下面に設けられている。このクランプ装置１１は、例えば、先に圧入された既設の鋼矢板Ｐの上端側を挟んだ状態で、図示しない油圧シリンダの駆動によりその鋼矢板Ｐの上端部を挟持して掴むことができる。つまり、クランプ装置１１は、既設杭Ｐを掴むことで杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に固定する固定手段として機能する。
特に、クランプ装置１１は、掴んで支持した既設の鋼矢板Ｐから反力を取って、杭圧入機１０が新たに鋼矢板Ｐを圧入したり、埋設されている鋼矢板Ｐを引き抜いたりすることができるように、杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に固定し設置するようになっている。
なお、クランプ装置１１が備える固定クランプ爪と可動クランプ爪とからなるクランプ爪や、可動クランプ爪を駆動させる油圧シリンダの構成や、クランプ爪が鋼矢板Ｐを掴む動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動して、リーダーマスト１４とともにチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が支持している既設の鋼矢板Ｐの先に、新たな２本の鋼矢板を前後方向に並べて順次圧入することを可能にする。

リーダーマスト１４は、スライドベース１３と一体的に前後に移動する。
また、リーダーマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回してチャック装置１５の向きを変えることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角に曲げたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。

チャック装置１５は、その背面側がリーダーマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト１４とチャック装置１５に接続されたメイン油圧シリンダ１６により昇降駆動されるようになっている。
また、チャック装置１５の内部には、鋼矢板Ｐを掴むパイルチャック部（図示省略）と、オーガ装置２０のオーガケーシングＫを掴むケーシングチャック部（図示省略）とが設けられている。そして、チャック装置１５に挿通された鋼矢板ＰやオーガケーシングＫを、図示しない油圧シリンダの駆動により作動するパイルチャック部やケーシングチャック部で把持して保持することができる。なお、チャック装置１５が備える各チャック部や、各チャック部を駆動させる油圧シリンダの構成や動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

このチャック装置１５が把持した鋼矢板ＰやオーガケーシングＫ（オーガ装置）を地中に圧入する際、チャック装置１５の昇降範囲は限られているので、鋼矢板ＰやオーガケーシングＫを把持してチャック装置１５を下降させることと、鋼矢板ＰやオーガケーシングＫを離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置１５が昇降する１ストローク分ずつ鋼矢板ＰおよびオーガケーシングＫを圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く鋼矢板ＰやオーガケーシングＫを地中に圧入することが可能になっている。

上記した杭圧入機１０は、既設杭Ｐ（既設の鋼矢板Ｐ）の先に新たな鋼矢板Ｐをチャック装置１５で圧入する動作と、クランプ装置１１による既設杭Ｐの上端部の挟持と解除の動作と、サドル１２に対するスライドベース１３の前後動の動作と、を組み合わせることで、既設杭Ｐからなる杭列上を自走し移動することができる。
なお、杭圧入機１０が杭列上を自走する動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

次に、オーガ装置２０を併用した杭圧入機１０を用いて鋼矢板Ｐを地中に圧入する過程で、鋼矢板Ｐを縦継ぎする鋼矢板の接合方法について説明する。

鋼矢板Ｐは、製造上や運搬上の理由から所定の寸法に製造されているため、現場での施工時に接合して必要な長さにしている。
そして、オーガ装置２０を併用した杭圧入機１０を用いて鋼矢板Ｐを地中に圧入する過程で鋼矢板Ｐを縦継ぎする場合、まず、一方の鋼矢板Ｐを所定の深度まで圧入する。
次いで、図２（ａ）（ｂ）に示すように、その一方の鋼矢板Ｐの上端部におけるオーガ装置２０のオーガケーシングＫが配されている面側に、裏当て金１を隅肉溶接によって接合する。このとき、鋼矢板Ｐの裏面側にオーガケーシングＫが近接して配置されているが、例えば、チャック装置１５のケーシングチャック部でオーガケーシングＫを保持しつつ、鋼矢板Ｐを掴んだパイルチャック部を横方向にずらすことで、オーガケーシングＫと鋼矢板Ｐの間に裏当て金１を挿し込むことができる隙間をつくることができる。

裏当て金１は、平板状の鋼板を鋼矢板Ｐの形状に合わせて形成した接合部材であり、鋼矢板Ｐの裏面に沿う形状を有している。
裏当て金１は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、鋼矢板Ｐのウェブ部分に沿う平面部１ａと、平面部１ａの両側であって鋼矢板Ｐのフランジ部分に沿う折曲部１ｂ，１ｂを備えている。
例えば、裏当て金１は、Ｕ形鋼矢板のII型、III型、IV型、VL型、VIL型、IIw型、IIIw型、IVw型や、ハット形鋼矢板９００（１０Ｈ，２５Ｈ）や、ハット形鋼矢板６００ｍｍ幅（近接施工用土留鋼材 ＮＳ−ＳＰ−Ｊ）などに対応させたものが、各種準備されている。

次いで、図４（ａ）（ｂ）に示すように、新たな鋼矢板である他方の鋼矢板Ｐを圧入中の一方の鋼矢板Ｐに接合するため、一方の鋼矢板Ｐの上端に他方の鋼矢板Ｐの下端を対向させて配置する。
そして、オーガケーシングＫが配されている裏面側とは反対側の鋼矢板Ｐの表面における、一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとを対向させた箇所にガウジングを施して開先溶接する。この開先溶接によって鋼矢板Ｐ間に溶接ビード２が形成され、一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとが接合される（図４（ａ）参照）。なお、開先角度θは４５±５［°］であることが好ましい。
また、開先溶接後に、他方の鋼矢板Ｐと裏当て金１とを隅肉溶接によって接合することが好ましい。

次いで、図５（ａ）（ｂ）に示すように、一方の鋼矢板Ｐおよび他方の鋼矢板Ｐの開先溶接を施した表面側に、添接板４，５を隅肉溶接によって接合する。
添接板４，５は、一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとに跨って溶接され、一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとを接合する鋼板である。
ここでは、鋼矢板Ｐのウェブ部分に、比較的大きな略菱形の添接板４が接合されており、また、鋼矢板Ｐのフランジ部分に、比較的小さな略矩形の添接板５が接合されている。
この添接板４，５を一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとに跨らせ、その表面に添えて溶接することによって、開先溶接部分を補強することができる。

こうして一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとを縦継ぎして接合した後、鋼矢板Ｐの圧入施工を継続する。
そして、所定の深度に鋼矢板Ｐが達するまで、換言すれば縦継ぎされた鋼矢板Ｐが必要な長さになるまで、こうした鋼矢板Ｐの接合を繰り返して行う。

このように、本実施形態の鋼矢板の接合方法によれば、従来技術のように、オーガケーシングＫが妨げになって鋼矢板Ｐの裏面へのガウジングや溶接ができないために行っていた裏波溶接を必要としない。
そして、裏当て金１の隅肉溶接や鋼矢板Ｐの表面への開先溶接、また添接板４，５の隅肉溶接といった、比較的簡易な技法によって鋼矢板Ｐを接合することができるので、溶接作業者の技量に関係無く、欠陥の無い健全なビードの形成が可能となり溶接部分の品質向上や施工能率の向上を図ることができる。

以上のように、本実施形態の鋼矢板の接合方法によれば、オーガ装置２０を併用した杭圧入機１０を用いて鋼矢板Ｐを地中に圧入する過程であっても、オーガケーシングＫと鋼矢板Ｐとの隙間に挿し込むことができる裏当て金１を用いることによって、一方の鋼矢板Ｐと他方の鋼矢板Ｐとを好適に縦継ぎすることができる。
特に、鋼矢板Ｐの形状に合わせた裏当て金１を用いることによって、その裏当て金１を鋼矢板Ｐの裏面に密着させるように配することができ、鋼矢板Ｐの表面への開先溶接を行う際に、鋼矢板Ｐの裏側へ溶融金属が抜け落ちるのを防止することができる。
そして、裏当て金１を用いて開先溶接時に鋼矢板Ｐの裏側への溶融金属の抜け落ちを防止することで、溶接部分の品質を向上させることができ、良好な接合強度で鋼矢板Ｐ同士を接合することができる。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 裏当て金
２ 溶接ビード
３ 添接板
４ 添接板
１０ 杭圧入装置
１５ チャック装置
２０ オーガ装置
Ｋ オーガケーシング
Ｐ 鋼矢板（既設杭）

Claims (2)

1. オーガ装置を併用し、鋼矢板を掴むパイルチャック部と前記オーガ装置のオーガケーシングを掴むケーシングチャック部とを有するチャック装置を備えた杭圧入機を用いて鋼矢板を地中に圧入する過程で、鋼矢板を縦継ぎする鋼矢板の接合方法であって、
   一方の鋼矢板の上端部における前記オーガ装置のオーガケーシングが配されている面側に、裏当て金を接合する工程と、
   前記一方の鋼矢板の上端に他方の鋼矢板の下端を対向させ、前記オーガケーシングが配されている面側とは反対面で、その対向させた箇所を開先溶接する工程と、
   を有し、
   前記裏当て金を接合する工程では、
   前記チャック装置により前記オーガケーシングと前記鋼矢板との間に前記裏当て金を挿し込むことができる隙間を形成することを特徴とする鋼矢板の接合方法。
2. 前記一方の鋼矢板と前記他方の鋼矢板とを開先溶接した後、前記一方の鋼矢板および前記他方の鋼矢板の開先溶接した面側に添接板を接合する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の接合方法。
   
   

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