JP6515293B2

JP6515293B2 - 鋼矢板壁

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Publication number: JP6515293B2
Application number: JP2016073123A
Authority: JP
Inventors: 恩田　邦彦; 邦彦恩田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP2017180048A

Description

本発明は、鋼矢板壁に関する。さらには、本発明は、経年使用に伴い腐食や破損により劣化した既設の鋼矢板護岸の補修や、耐震性向上などのための補強を目的とする鋼矢板壁に関する。

港湾や河川においては、Ｕ形鋼矢板またはハット形鋼矢板などを用いた鋼矢板護岸構造が普及しているが、このような水際においては、鋼材にとっては腐食しやすい環境であることから、鋼矢板が経年劣化し、鋼矢板護岸（既設鋼矢板壁）の構造性能が低下する懸念がある。

経年劣化した既設鋼矢板壁に対する補強対策として、既設鋼矢板壁の水際側（前面側）にさらに新たな壁を構築する方法が一般的である。

新たな壁の構築に関し、一般的な方法として、下記特許文献１図１３に示される鋼矢板壁の構築（従来例１）がある。既設鋼矢板壁が腐食や破損により劣化し、所定の性能が損なわれた場合、水際側に同一性能の鋼矢板壁を向かい合う形で打設し、両鋼矢板壁の間は土砂などにより間詰めする。

この特許文献１には、他にも、予め広幅パネル状の鋼矢板とＨ形鋼などを接合して形成する広幅壁部材を使用して、老朽護岸を補修する方法が提案されている（従来例２、特許文献１図２）。

特開２００３−０７４０３８号公報

従来例１の方法では、護岸に必要な構造性能を回復できる。しかし、新設する鋼矢板壁が大きく水際側に張り出すため、河川においては川幅を狭めて洪水の危険性が増すおそれがあり、また、港湾では港湾水域を狭めて船の接岸に支障をきたすおそれがある。よって、護岸に必要な構造性能を回復すると同時に、新設する鋼矢板壁の護岸前面への張り出しを極力抑えることが必要となる。

この点、従来例２は広幅パネル状の鋼矢板を組み合わせ、かつ、既設鋼矢板壁と新設鋼矢板壁とを結合しており、新設鋼矢板壁の水際側への張り出しが抑えられている。しかし、従来例２には、以下の改善すべき問題点がある。

（１）従来例２は、広幅パネル状の鋼矢板とＨ形鋼（あるいはＴ鋼）と、を予め組立てるものであり、大型の新設壁部材となるため、運搬が困難となる（特に、一般道路を介した運搬では大幅な経路制限を受けうる）。そのため、短尺サイズで運搬し、現地で組み立てるなどの手順が必要となり、新設壁部材の縦継ぎも頻繁に必要となる（施工困難１）。

（２）広幅パネル状の鋼矢板とＨ形鋼を接合して形成する大断面の新設壁部材を水底地盤まで打設することから、施工時の地盤への貫入抵抗が大きく、大型の施工機械が必要となり、非常に大きな施工スペースを要する（施工困難２）。

（３）さらに、新設壁部材のうち、“Ｈ形鋼取り付け部分”と“広幅パネルのみの部分”とで、断面剛性の差が大きいことから、均一に精度良く施工することが困難となる。また剛性の小さい“広幅パネルのみの部分”ではＨ形鋼取り付け部分の施工の影響を受け、施工中に曲がりが生じるなど損傷を受ける可能性があり、品質にも問題が生じる懸念がある（施工困難３）。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものである。新設壁部材の製造が容易で経済的であり、施工も通常の杭打ち機を用いて実施でき、かつ、必要な構造性能と省スペース化（新設壁部分の水際側への張り出し抑止）を確保できる鋼矢板壁を提供することを、本発明の課題とする。

本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の要旨は以下のとおりである。

［１］Ｕ形鋼矢板またはハット形鋼矢板による、凹部と凸部が交互に連続する既設鋼矢板壁の水際側に配置されてなる鋼矢板壁であって、
前記鋼矢板壁は、組合せ形鋼と、前記組合せ形鋼同士を連結する板状連結部材により形成され、
前記組合せ形鋼は、直線形鋼矢板とＨ形鋼とからなり、
前記組合せ形鋼を構成するＨ形鋼は、前記既設鋼矢板壁の凹部に接触する、または、少し離れた位置に配置されてなる、鋼矢板壁。

［２］前記板状連結部材が、連結用パネル材または直線形鋼矢板である、［１］に記載の鋼矢板壁。

［３］前記組合せ形鋼の下端が水底地盤に根入れされてなるとともに、前記板状連結部材が水底地盤以浅に配置されてなる、［１］または［２］に記載の鋼矢板壁。

［４］前記鋼矢板壁と前記既設鋼矢板壁との間隙に、さらに充填材が充填されて形成された、［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼矢板壁。

［５］前記組合せ形鋼と前記板状連結部材の継手部を、前記既設鋼矢板壁の凸部に正対しない位置に配してなる、［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼矢板壁。

［６］前記組合せ形鋼に、さらに、前記充填材と定着するためのシヤコネクタを設けてなる、［４］または［５］に記載の鋼矢板壁。

本発明は、既設鋼矢板壁の補修構造として、組合せ形鋼、および板状連結部材をそれぞれ単体で取り扱えることから、効率的な運搬が可能であり、現地での複雑な組立て作業や頻繁な縦継ぎ作業は不要であり、経済性に優れている。

本発明鋼矢板壁の施工は、通常の施工機械で対応することが可能であり、施工スペースも小さくすることができる。また、施工精度も高く、打設中の損傷リスクも極小である。

本発明は、所定の断面剛性を有する組合せ形鋼、および板状連結部材を用いて鋼矢板壁を形成することから、壁体として必要な構造性能（抗土圧、水圧性）や止水性を得ることができる。また鋼矢板壁の水際側への張り出しも抑制できる。

以上より、本発明は、従来に比べて、経済性、施工性に優れており、壁体として十分な構造性能を有し、水際側への張り出しも抑制できることから、周辺への影響も小さくできる構造である。

図１は、本発明の一実施形態を説明する図面である。図２は、本発明の他の一実施形態を説明する図面である。図３は、鋼矢板壁における組合せ形鋼の根入れを説明する図面である。図４は、本発明の他の一実施形態を説明する図面である。図５は、本発明の他の一実施形態を説明する図面である。図６は、本発明の他の一実施形態を説明する図面である。図７は、図６に示す一実施形態の変形例を示す図面である。図８は、組合せ形鋼の形状を説明する図面である。図９は、連結用パネル材を説明する図面である。図１０は、連結用パネル材を説明する図面である。図１１は、シヤコネクタの取り付けパターンを説明する図面である。図１２は、Ｈ形鋼の一例を示す図面である。図１３は、実施例１を説明する図面である。図１４は、実施例２を説明する図面である。図１５は、実施例３を説明する図面である。

以下、本発明の実施形態をその最良の形態も含めて説明する。以降の実施形態の説明において新設する鋼矢板壁の端部の図示は省略している。端部の構造は、施工条件等に鑑み適宜決定すればよい。

図１は、本発明の一実施形態を示したものである。図１に示した実施形態は、Ｕ形鋼矢板による、凹部と凸部が交互に連続する既設鋼矢板壁１０の水際側に配置されてなる鋼矢板壁１であって、鋼矢板壁１は、組合せ形鋼２と、組合せ形鋼２同士を連結する板状連結部材３である直線形鋼矢板により形成され、組合せ形鋼２は、直線形鋼矢板４とＨ形鋼５とからなり、組合せ形鋼２を構成するＨ形鋼５は、既設鋼矢板壁１０の凹部１１に接触するか、少し離れた位置に配置されてなる。既設鋼矢板壁１０において、水際側（前面側）への突出を凸、逆側（背後地盤側）への突出を凹とする。

既設鋼矢板壁１０はＵ形鋼矢板を組み合わせた凹部と凸部が交互に連続する構成である。しかし、既設鋼矢板壁１０は、ハット形鋼矢板を組み合わせて構成されたものであってもよく、Ｕ形鋼矢板を組み合わせてなる部位およびハット形鋼矢板を組み合わせてなる部位を併せもっていてもよい。

図１に示す鋼矢板壁１は、組合せ形鋼２と板状連結部材３である直線形鋼矢板を交互に並べ繋げて形成されたものである。図１に示す鋼矢板壁１では、既設鋼矢板壁１０の凹部１１に正対して組合せ形鋼２を配しており、既設鋼矢板壁１０の凸部１２に正対して直線形鋼矢板を配している。しかし、実際の施工条件に鑑み、組合せ形鋼２の数や間隔を適宜調整すればよい。例えば、既設鋼矢板壁１０の凹部１１は、Ｈ形鋼５と対面するものと対面しないものがあってよい。言いかえれば、組み合わせ形鋼２の間の板状連結部材３である直線形鋼矢板の数は、図１に示すように１つであってよいし、２つ以上の複数であってもよい。

既設鋼矢板壁１０の凸部１２から鋼矢板壁１までの距離（護岸法線直角方向）は、鋼矢板の施工精度のバラツキや、継手形状を考慮して、５０ｍｍ以上あけておくのが望ましい。一方、鋼矢板壁１の水際側への張り出しを抑制する観点から、既設鋼矢板壁１０の凸部１２から鋼矢板壁１までの距離は５００ｍｍ以下が好ましい。

組合せ形鋼２を構成するＨ形鋼５と凹部１１は、壁構造の剛性の観点から、接触していることが好ましい。しかし、実際の施工においては、Ｈ形鋼５を凹部１１から少し離しておいたほうが組合せ形鋼２の打設が容易となる場合がある。この場合、凹部１１とＨ形鋼５との間隔は施工条件に鑑みて適宜決定すればよいが、あえて一例を挙げると２０〜２００ｍｍとすることができる。以上のとおり、Ｈ形鋼５が凹部１１に接触する実施形態のみならず、Ｈ形鋼５が凹部１１から少し離れて配置される実施形態も有効である。

組合せ形鋼２は、直線形鋼矢板４とＨ形鋼５とからなり、Ｈ形鋼５の一方のフランジを凹部１１側に配し、直線形鋼矢板４の備える継手部で板状連結部材３と繋がれる。組合せ形鋼２の形状は、例えば、Ｈ形鋼５の一端のフランジ外面に、直線形鋼矢板４を接する形で溶接またはボルト接合などにより一体化する形状（図８（ａ））としてもよいし、Ｈ形鋼５の一端のフランジ端部に半裁した直線形鋼矢板４を接合した形としてもよい（図８（ｂ））。なお、組合せ形鋼２を図８（ｂ）のような形状とする場合、継手中心間の距離（幅）は８００ｍｍ以下が好ましい。また、打込におけるウォータージェットなどの補助工法との併用を考慮して、直線形鋼矢板４の中心軸（幅方向中央）とＨ形鋼５の中心軸（ウェブ位置）とをずらして一体化する形状としてもよい（図８（ｃ））。

組合せ形鋼を構成する直線形鋼矢板４は、公知の直線形鋼矢板を適宜使用可能である。直線型鋼矢板は両端に継手部を有する。直線形鋼矢板４のサイズは、過剰な大型化を防ぐ観点から、好ましくは有効幅Ｌ＝７００ｍｍ以下であり、より好ましくは有効幅Ｌ＝６００ｍｍ以下である。一方、新設する鋼矢板壁の剛性の確保や効率的な施工の観点から、直線形鋼矢板４の有効幅Ｌ＝４００ｍｍ以上が好ましい。なお、有効幅Ｌとは、直線型鋼矢板の継手中心間の距離である。

組合せ形鋼を構成するＨ形鋼５は、公知のＨ形鋼を適宜使用可能である。通常、Ｈ形鋼の断面は二つのフランジをウェブが繋ぐ形状となっている。好ましくは、Ｈ形鋼の断面形状において、フランジ長さ（ｍｍ）とウェブ長さ（ｍｍ）の比（フランジ長さ／ウェブ長さ）が０．３〜１．０のＨ形鋼である。なお、本発明において、Ｈ形鋼の各フランジの長さは同一であっても良く、長さが異なっていてもよい。フランジの長さが異なる場合、Ｈ形鋼の断面形状において、短い方のフランジ長さ／長い方のフランジ長さが０．５以上であることが好ましい。

板状連結部材３の幅Ｌは、組合せ形鋼２の間隔に応じて設定する。通常の施工機械で対応することを考慮すると、幅Ｌ＝２００〜８００ｍｍ程度の範囲とするのが好ましい。図１で示す実施形態では、板状連結部材３として直線形鋼矢板を使用しているので、有効幅Ｌ＝２００〜８００ｍｍとすることが好ましい。

組合せ形鋼２は、護岸に作用する荷重に対して十分抵抗できるように、水底地盤に根入れすることが好ましい（図３）。前面（水際側）の水底地盤が軟弱な場合は、地盤改良を行って、鋼矢板壁１と組合せることで、作用土圧による護岸の変形リスクや地震外力作用時の護岸の変形リスクを抑止できる。図１に示す鋼矢板壁１は、組合せ形鋼２と板状連結部材３とが継手どうしの嵌合により繋がれてなるため、より強固な鋼矢板壁１である。

本発明では、土圧や地震外力に対しては、組合せ形鋼２の根入れ部の地盤反力により抵抗するため、板状連結部材３には大きな力は作用しない。したがって、板状連結部材３の水底地盤への根入れは必ずしも必要ではない。よって、板状連結部材３は水底地盤以浅に配置されてよい。言いかえれば、板状連結部材３の下端は、水底位置まで達するか、それより浅い位置に配置されて良い。高い止水性が求められる場合や、特殊な地盤でボイリング現象、ヒービング現象などの恐れがある場合を除いては、板状連結部材３の下端は水底面位置以浅としてよい。

図２は、本発明の他の実施形態を示したものである。図１に示した実施形態では、板状連結部材３として直線形鋼矢板を使用したが、図２に示す実施形態では板状連結部材３として連結用パネル材を使用する。連結用パネル材の材質は、通常、鋼である。

板状連結部材３として直線形鋼矢板を用いた場合は、連結継手嵌合部の余裕（遊び）が小さいことから、組合せ形鋼２の打設位置に施工誤差が生じた場合、対応が難しくなることが考えられるが、板状連結部材３として連結用パネル材を用いた場合は、連結継手嵌合部の余裕（遊び）を大きくとれるため、施工誤差への対応が容易というメリットがある。

連結用パネル材の形状については、図１に示した実施形態と同様に、通常の施工機械で対応することを考慮すると、その断面幅は２００〜８００ｍｍ程度とすることが好ましい。また断面形状については、矩形（鋼板）でもよいが、扱い易さを高めるため、折り曲げを入れたり、曲面つけて断面剛性を大きくしてもよい（図９）。

組合せ形鋼２の継手に嵌合する、連結用パネル材の端部については、離脱防止のため、折り曲げ部を設けたり、掛止部材を取り付けてもよい（図１０）。止水性については、板状連結部材３として直線形鋼矢板を用いた場合に比べて連結用パネル材では低下する。よって、止水性が必要な場合は、継手嵌合部においてシール材を取り付けてもよい。

連結用パネル材についても、図１に示した実施形態の場合と同様、水底地盤への根入れは必ずしも必要ではない。高い止水性が求められる場合や、特殊な地盤でボイリング現象、ヒービング現象などの恐れがある場合を除いては、その下端は水底面位置以浅としてよい。

図４は、本発明の他の実施形態を示したものである。図４に示す鋼矢板壁１は、板状連結部材３として直線形鋼矢板を用い、鋼矢板壁１と既設鋼矢板壁１０との間隙に、さらに充填材６が充填されている。

充填材６は適宜選択可能であり、例えば、砂、礫、粘性土、または、コンクリート、ソイルセメント、高流動モルタル材などの経時硬化材料等が挙げられる。また、充填材６として、硬化性薬液を使用することも有効である。例えば、充填材としてコンクリートを使用する場合、トレミー管を用いて底部から打ち上げつつ、充填する。

充填材６により、既設鋼矢板壁１０と新設する組合せ形鋼２および板状連結部材３との一体化をより強固とする観点から、既設鋼矢板壁１０の凹部１１と、組合せ形鋼２との間には、隙間に充填材６が周りこむ程度のクリアランスを確保することが好ましい。なお充填材６として高流動モルタル材を用いる場合は、前記クリアランスを極小とすることが可能である。

なお、板状連結部材３として連結用パネル材を用いる場合は、充填材６が漏れ出さないように、継手嵌合部においてシール材等を使用してもよい。このとき、シール材は継手嵌合部の既設鋼矢板壁１０側に備えることが好ましい。

図６、７は、本発明の他の実施形態を示したものである。組合せ形鋼２に、さらに、充填材６と定着するためのシヤコネクタ７を設けている。なお、図７では、板状連結部材３にもシヤコネクタ７を設けている。シヤコネクタ７を用いることで、充填材６との接触面積を向上させることができる。

なお、シヤコネクタ７としては、代表的なもので異形鉄筋やスタッドジベルを用いる方法がある。また、Ｈ形鋼５および直線形鋼矢板４の圧延成形時において突起形状を設ける方法を用いてもよい。またその他のいずれの定着方法を用いてもよい。

シヤコネクタ７として異形鉄筋を用いる場合は、コンクリートまたはソイルセメントなどの充填材６と十分定着させるため、取り付け箇所数は１組の組合せ形鋼２に対して２箇所以上が望ましく、取り付け位置は打設機械の把持位置に考慮して決める必要がる。また、取り付ける異形鉄筋のサイズはＤ１０からＤ１９（数字は鉄筋径、単位ｍｍ）までが好ましいが、施工上問題なければ、それ以上大きくても構わない。

また、シヤコネクタ７の深度方向への取り付け長さは、コンクリートまたはソイルセメントなど充填材６の打設深さ位置まででよい。

組合せ形鋼２のシヤコネクタ７として異形鉄筋を用いる場合は、図１１に示すようなパターンが考えられる。即ち、Ｈ形鋼５のウェブを基準面としてその左右に均等にシヤコネクタ７を取り付けることが好ましい。一方のサイドに偏らずバランスよく配置することで、一体化の確実性が高まる。

組合せ形鋼２を構成するＨ形鋼５の圧延成形時において突起形状を設ける例として、図１２に、フランジの内面に突起を付ける例を示す。このような突起形状を有するＨ形鋼５および直線形鋼矢板４を用いれば、シヤコネクタ７の取り付け作業が不要となる。

なお、鋼矢板壁１の施工にあたり、組合せ形鋼２の頭部と既設鋼矢板壁１０の頭部とを連結しておくことも、より確実な一体化を行う上で有効である。

図５は、本発明の他の実施形態を示したものである。組合せ形鋼２と板状連結部材３の継手部を、既設鋼矢板壁１０の凸部１２に正対しない位置に配している。

組合せ形鋼２と板状連結部材３である直線形鋼矢板の継手嵌合部を、既設鋼矢板壁１０凸部１２に正対しない位置に配置することにより、板状連結部材３を凸部１２に最近接させても、継手嵌合部と凸部１２との干渉が無く、施工が可能となる。その結果、鋼矢板壁１の水際側への張り出しをさらに抑制できる。なお、本発明において「既設鋼矢板壁１０の凸部１２に正対しない位置」とは、例えば図５に示すように、鋼矢板壁１側に突出したＵ形鋼矢板またはハット形鋼矢板の底面位置から凹部１１側にずれた位置を指す。

以下に、本発明の実施例を記載する。本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されない。なお、以下の実施例の説明において、図面は概略図であり、各部材の縮尺は必ずしも正確なものではない。

（実施例１）
図１３に、実施例１の断面図を示す。本実施例では、既設鋼矢板壁１０としてＵ−４形の鋼矢板が使用され、新設の組合せ形鋼２は直線形鋼矢板４（有効幅Ｌ＝５００ｍｍ）とＨ形鋼５はＨ４２０×２５０ｍｍで構成され、隣り合う組合せ形鋼２の板状連結部材３として直線形鋼矢板（Ｌ＝３００ｍｍ）が使用された。

新設した壁部分の水際側への張り出しは、１００ｍｍとなった。組合せ形鋼２の下端は水底地盤に根入れされ、板状連結部材３下端は水底地盤位置に配置された。

（実施例２）
図１４に、実施例２の断面図を示す。本実施例では、既設鋼矢板壁としてＵ−３形の鋼矢板が使用され、新設の組合せ形鋼２は直線形鋼矢板４（Ｌ＝５００ｍｍ）とＨ形鋼５はＨ２５０×１７５ｍｍで構成され、隣り合う組合せ形鋼２の板状連結部材３として図１０（ｂ）に示す連結用パネル材（Ｌ＝３００ｍｍ）が使用された。また既設鋼矢板壁１０と新設の組合せ形鋼２および板状連結部材３との空隙には充填材６としてコンクリートを充填した。

新設した壁部分の水際側への張り出しは、８０ｍｍとなった。組合せ形鋼２の下端は水底地盤に根入れされ、板状連結部材３下端は水底地盤位置に配置された。

（実施例３）
図１５に、実施例３の断面図を示す。本実施例では、既設鋼矢板壁１０としてＵ−４Ｗ形の鋼矢板が使用され、新設の組合せ形鋼２は直線形鋼矢板４（Ｌ＝５００ｍｍ）とＨ形鋼５（Ｈ４００×２００ｍｍ）で構成され、隣り合う組合せ形鋼２の板状連結部材３として図１０（ｂ）に示す連結用パネル材（Ｌ＝７００ｍｍ）が使用された。

組合せ形鋼２と板状連結部材３の継手部は、既設鋼矢板壁１０の凸部１２に正対しない位置に配され、新設した壁部分の水際側への張り出しは軽微であった。組合せ形鋼２の下端は水底地盤に根入れされ、板状連結部材３は水底地盤位置に配置された。

１鋼矢板壁
２組合せ形鋼
３板状連結部材
４直線形鋼矢板
５Ｈ形鋼
６充填材
７シヤコネクタ
１０既設鋼矢板壁
１１凹部
１２凸部

Claims

Ｕ形鋼矢板またはハット形鋼矢板による、凹部と凸部が交互に連続する既設鋼矢板壁の水際側に配置されてなる鋼矢板壁であって、
前記鋼矢板壁は、前記既設鋼矢板壁の各凹部に一つずつ正対して配置される組合せ形鋼と、前記組合せ形鋼同士を連結する板状連結部材により形成され、
前記組合せ形鋼は、直線形鋼矢板とＨ形鋼とからなり、
前記組合せ形鋼を構成するＨ形鋼は、前記既設鋼矢板壁の凹部に接触する、または、少し離れた位置に配置されてなる、鋼矢板壁。
前記板状連結部材が、連結用パネル材または直線形鋼矢板である、請求項１に記載の鋼矢板壁。
前記組合せ形鋼の下端が水底地盤に根入れされてなるとともに、前記板状連結部材が水底地盤以浅に配置されてなる、請求項１または２に記載の鋼矢板壁。
前記鋼矢板壁と前記既設鋼矢板壁との間隙に、さらに充填材が充填されて形成された、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼矢板壁。
前記組合せ形鋼と前記板状連結部材の継手部を、前記既設鋼矢板壁の凸部に正対しない位置に配してなる、請求項１〜４のいずれかに記載の鋼矢板壁。
前記組合せ形鋼に、さらに、前記充填材と定着するためのシヤコネクタを設けてなる、請求項４または５に記載の鋼矢板壁。