JP6870334B2 - 山留め支保工及び山留め支保工の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、山留め支保工及び山留め支保工の構築方法に関する。

掘削工事を行なう際には、掘削領域の周囲に山留め壁を構築し、山留め壁で囲まれた領域に山留め支保工を構築する。この山留め支保工の構築方法としては、切梁を平面上で山留め壁間に縦横に架設して、その中間部を棚杭で支持する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

また、山留め支保工の施工コストの低減、山留め壁で囲まれた領域での工事の作業性の向上を目的とした技術も検討されている（例えば、特許文献２参照）。この文献に記載の技術においては、山留め壁に囲まれた掘削領域の外周部に、本設の場所打ちコンクリート杭を打設する。更に、場所打ちコンクリート杭に鉄骨柱の一部を埋設し、鉄骨柱と山留め壁の腹起しとを切梁で連結することにより、山留め支保工を構築する。

特開平７−２５９０９６号公報 特開２０１３−７９５１１号公報

山留め壁の支保工としては、切梁として鋼製梁が用いられることが多い。更に、長大スパンの構造物を構築する場合には、鋼製梁の座屈を防止するために、鋼製梁と現場打ち鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）部材とからなる合成切梁が用いられることもある。この現場打ち鉄筋コンクリート造部材と鋼製梁とは、鋼製梁に溶接されたスタッドを介して結合される。
なお、鋼製梁を用いずに、現場打ちコンクリート造部材のみからなる切梁（ＲＣ切梁）を用いることもある。

しかしながら、合成切梁やＲＣ切梁の場合、鉄筋コンクリートの現場打ちに時間がかかる。更に、撤去時には、解体に伴う振動や騒音が発生するとともに、時間（工期）もかかるという課題がある。また、合成切梁は、鋼製梁と現場打ち鉄筋コンクリート造部材とが、スタッドにより一体化されているため、解体時には鋼製梁をスクラップとして廃棄する必要がある。このため、リース品を利用することができず、更にはスクラップの廃棄コストもかかる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、山留め支保工を効率的に施工するための山留め支保工及び山留め支保工の構築方法を提供することにある。

・上記課題を解決する山留め支保工ユニットは、鋼製梁に設けられた固定孔に整合する貫通孔が設けられた事前形成ブロックからなることを特徴とする。これにより、予め準備した支保工ユニットを用いて、合成切梁を構築することができる。

・上記山留め支保工ユニットにおいて、隣接して配置された他の支保工ユニットと嵌合する結合部を、更に有することが好ましい。これにより、複数の支保工ユニットを強固に連結することができる。
・上記山留め支保工ユニットにおいて、前記事前形成ブロックは、鉄筋コンクリートで構成されていることが好ましい。これにより、安価な鉄筋コンクリートで事前形成ブロックを形成することができる。

・上記課題を解決する山留め支保工においては、山留め壁間に配置され、固定孔を有する鋼製梁と、貫通孔が設けられた事前形成ブロックからなる支保工ユニットとを有し、前記鋼製梁上に、複数の支保工ユニットが配置され、前記固定孔と前記貫通孔とを整合させて結合した合成梁を備えたことを特徴とする。これにより、予め準備した支保工ユニットを用いて、合成梁を構築することができる。

・上記山留め支保工において、前記支保工ユニットには、隣接して配置された他の支保工ユニットと嵌合する結合部を有し、前記隣接して配置された支保工ユニット同士を、前記結合部により嵌合させることが好ましい。これにより、複数の支保工ユニットを強固に連結することができる。

・上記課題を解決する山留め支保工の構築方法においては、山留め壁間に、固定孔を有する鋼製梁を配置し、前記鋼製梁上に、貫通孔が設けられた事前形成ブロックからなる支保工ユニットを配置し、前記山留め壁間に、前記支保工ユニットを隣接させ、前記固定孔と前記貫通孔とを整合させて生成された空間に結合部材を入れて結合した合成梁を構築することを特徴とする。これにより、予め準備した支保工ユニットを用いて、合成梁を構築することができる。

本発明によれば、山留め支保工を効率的に施工することができる。

実施形態における山留め支保工の説明図であって、（ａ）は山留め支保工ユニット、（ｂ）は山留め支保工ユニットの配筋、（ｃ）は山留め支保工ユニットの貫通孔、（ｄ）は鋼製梁に用いるＨ形鋼の説明図。 実施形態における山留め支保工の説明図であって、（ａ）は鋼製梁、（ｂ）は鋼製梁と山留め支保工ユニットとの結合、（ｃ）は合成切梁の説明図。 実施形態における鋼製梁と山留め支保工ユニットとの結合の説明図であって、（ａ）はスタッドの挿入時、（ｂ）はスタッドの固定時、（ｃ）は無収縮モルタルの注入時の説明図。 実施形態における鋼製梁と山留め支保工ユニットとの結合の説明図。 実施形態における山留め支保工の構築方法の説明図であって、（ａ）ブラケットの設置、（ｂ）支持部の設置、（ｃ）鋼製梁の設置、（ｄ）支保工ユニットの設置の説明図。 実施形態における山留め支保工の構築方法の説明図であって、（ａ）プレロードジャッキの設置、（ｂ）支保工ユニットの設置、（ｃ）合成切梁の完成の説明図。 実施形態における山留め支保工の構築方法の説明図であって、（ａ）支持部の設置、（ｂ）鋼製梁の設置、（ｃ）合成切梁の完成の説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態の合成切梁は、山留め支保工に用いられ、複数の支保工ユニットと鋼製梁とから構成されている。
図１（ａ）は、事前形成ブロックである支保工ユニット１０の斜視図である。
この支保工ユニット１０は、略直方体形状を有しており、合成切梁の鉄筋コンクリート部に必要な厚みを有する。この支保工ユニット１０は、上面から下面に貫通する複数の貫通孔１１を有する。

また、支保工ユニット１０の側面には、それぞれ２つの結合部１２，１３を備えている。結合部１２は凹部、結合部１３は、結合部１２の形状に対応させた凸部からなる。そして、複数の支保工ユニット１０を並べた場合、隣接する２つの支保工ユニット１０の結合部１２，１３が嵌合する。なお、結合部１２を、上面側が下面側よりも広がった形状の凹部で構成し、結合部１３を、上面側が下面側よりも広がった形状の凸部で構成してもよい。この場合には、隣接する支保工ユニット１０を容易かつ強く嵌合させることができる。なお、後述するプレロードジャッキに当接する側面においては、荷重を受けることができる形状で形成されている。

図１（ｂ）に示すように、支保工ユニット１０は、プレキャストコンクリート部材であって、鉄筋を内蔵し、コンクリート打設により形成されている。本実施形態の鉄筋は、主筋１０ａと、せん断補強筋としてのあばら筋１０ｂとを備えている。なお、支保工ユニット１０は、鉄筋として主筋１０ａのみを備えていてもよい。
図１（ｃ）に示すように、貫通孔１１は、支保工ユニット１０の上面から下面に貫通する。貫通孔１１は、後述する固定孔２３の内径及び後述するスタッド３０が入る大きさよりも大きい内径を有する。この貫通孔１１内は、目荒らしされていることが好ましい。なお、貫通孔１１の大きさは、プレロードジャッキにより加圧した場合を考慮して、固定孔２３に対して余裕を設けて行なう。

また、図１（ｄ）に示すように、合成切梁に用いられる鋼製梁２０は、ウェブを介して、上部フランジ２１と下部フランジ２２が結合されている。そして、上部フランジ２１には、他の鉄骨と接合するための固定孔２３が設けられている。

支保工ユニット１０の貫通孔１１は、合成切梁を構築する場合、支保工ユニット１０を鋼製梁２０に結合させるために用いられる。このため、貫通孔１１は、上部フランジ２１の固定孔２３の配置に対応して、各固定孔２３に整合する位置に設けられている。

次に、図２、図３を用いて、上述した支保工ユニット１０及び鋼製梁２０を用いた合成切梁１００の構築方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、本実施形態では、まず、２本の鋼製梁２０を平行に並べる。

次に、図２（ｂ）に示すように、２本の鋼製梁２０上に、支保工ユニット１０を並べる。この場合、支保工ユニット１０を、鋼製梁２０の上部フランジ２１に設けられた固定孔２３の位置に一致するように配置する。この場合、貫通孔１１と固定孔２３とが整合される。
図３（ａ）に示すように、先端にねじ山が形成されたスタッド３０に、固定孔２３の内径よりも大きいナット３１を螺合して予め固定しておく。そして、このスタッド３０を、貫通孔１１から挿入し、固定孔２３からスタッド３０の先端部を導出させる。この場合、ナット３１により、スタッド３０は貫通孔１１内に保持される。

次に、図３（ｂ）に示すように、上部フランジ２１の下側から、固定孔２３の内径よりも大きいナット３２を螺合させて、スタッド３０を貫通孔１１内に固定する。

更に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔１１内に、充填材としての無収縮モルタル４０を注入し、スタッド３０を貫通孔１１内で固定する。これにより、スタッド３０及び無収縮モルタル４０を結合部材として用いて、支保工ユニット１０と鋼製梁２０とを一体化させる。
この場合、図４に示すように、支保工ユニット１０と鋼製梁２０は、支保工ユニット１０の貫通孔１１及び鋼製梁２０の固定孔２３内の空間に配置されたスタッド３０、無収縮モルタル４０によって固定される。

そして、図２（ｃ）に示すように、２本の鋼製梁２０の全長上に、支保工ユニット１０を並べることにより、合成切梁１００が完成する。この場合、設置した支保工ユニット１０間に隙間が発生している場合には、隙間を無収縮モルタルで充填してもよい。これにより、支保工ユニット１０間で、効率的に荷重を伝達することができる。そして、上述したように、合成切梁１００を構成する各支保工ユニット１０と鋼製梁２０とは、スタッド３０を介して結合される。
図４に示すように、この合成切梁１００は、掘削領域に打設された棚杭５０に、ブラケット５１、支持部５２によって支持される。

次に、図５〜図７を用いて、合成切梁１００を含む山留め支保工の構築方法を説明する。
まず、掘削領域を囲うように、ソイルセメント柱列壁や矢板壁等の山留め壁を設ける。この掘削領域は、建物の地下躯体を構築するために掘削される領域である。

次に、山留め壁６０で囲まれた地盤に、Ｈ形鋼からなる棚杭５０を打設する。本実施形態では、切梁を設ける領域に沿って、２本の棚杭５０を１対にして配置する。
そして、図５（ａ）に示すように、掘削領域の地盤を掘削した後、棚杭５０にブラケット５１を設置する。

図５（ｂ）、図７（ａ）に示すように、切梁を構築する方向に対して配置された１対の棚杭５０に対して支持部５２の橋渡しを行なう。
そして、図５（ｃ）、図７（ｂ）に示すように、橋渡しされた支持部５２上に鋼製梁２０及びプレロードジャッキ１８を設置する。この場合、直交方向で支持部５２が配置され、この支持部５２上に鋼製梁２０を設置する。この２本の鋼製梁２０は、支保工ユニット１０の幅に対応させて配置する。そして、鋼製梁２０を、山留め壁６０の前面に配置した腹起しに固定する。

そして、図５（ｄ）に示すように、山留め壁６０の前面に配置した腹起しに対して、支保工ユニット１０を、鋼製梁２０上に配置する。
更に、図６（ａ）に示すように、支保工ユニット１０に対して、プレロードジャッキ１７を設置する。

更に、図６（ｂ）に示すように、プレロードジャッキ１７に対して、順次、支保工ユニット１０を設置する。なお、合成切梁１００において、複数のプレロードジャッキ１７を設置してもよい。
そして、図６（ｃ）、図７（ｃ）に示すように、棚杭５０のブラケット５１上に設置された支持部５２で保持された支保工ユニット１０と鋼製梁２０とにより、合成切梁１００が完成する。

次に、合成切梁１００の解体方法を説明する。
合成切梁１００の解体時には、プレロードジャッキ１７を緩める。そして、上部フランジ２１の下側のナット３２を取り外す。次に、スタッド３０が一体化している支保工ユニット１０を、鋼製梁２０に対して上方向に取り外し、支保工ユニット１０と鋼製梁２０とを分離する。その後、合成切梁１００の施工時とは逆に、鋼製梁２０上の支保工ユニット１０を、順次、取り外す。そして、すべての支保工ユニット１０を取り除いた後で、鋼製梁２０を取り除いて、合成切梁１００を解体する。その後、支持部５２、ブラケット５１や棚杭５０を撤去する。
なお、鋼製梁２０から取り外した支保工ユニット１０の貫通孔１１内の無収縮モルタル４０を取り除き、貫通孔１１からスタッド３０を取り出すことにより、支保工ユニット１０を再利用可能となる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、２本の鋼製梁２０上に並べた複数の支保工ユニット１０により合成切梁１００を構築する。これにより、鉄筋コンクリート造の支保工ユニット１０を予め準備しておくことができるので、現場打ちに比べて、効率的に合成切梁１００を構築することができる。

（２）本実施形態では、支保工ユニット１０と鋼製梁２０とを、貫通孔１１、固定孔２３内のスタッド３０を用いて結合する。これにより、ＲＣ部分と鋼製梁とからなる合成切梁１００を構築することができる。

（３）本実施形態では、スタッド３０を取り外すことにより、ＲＣ部分（支保工ユニット１０）と鋼製梁２０とを分離する。これにより、合成切梁１００の解体時の騒音や振動を抑制することができる。更に、鋼製梁２０や支保工ユニット１０を再利用することにより、コンクリートガラ等の廃棄物の発生を抑制し、コスト抑制を図ることができる。

（４）本実施形態では、支保工ユニット１０の貫通孔１１内を、目荒らしすることで、支保工ユニット１０は、無収縮モルタル４０を介して、スタッド３０をより強固に保持することができる。

（５）本実施形態では、支保工ユニット１０の側面には、それぞれ２つの結合部１２，１３を備えている。これにより、隣接する支保工ユニット１０の横滑りを抑制しながら、両者を連結することができる。
（６）本実施形態では、複数の支保工ユニット１０を配置して合成切梁１００を形成する。これにより、支保工ユニット１０間にプレロードジャッキ１７を導入し、鉄筋コンクリート造部材にプレロード（荷重）を加えることができる。

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、支保工ユニット１０の側面には、２個の凹部からなる結合部１２、凸部からなる結合部１３を備える。結合部の数や形状は、これらに限定されるものではない。

・上記実施形態においては、２本の鋼製梁２０上に、支保工ユニット１０を並べる。鋼製梁２０の本数も、２本に限定されるものではない。この場合には、支保工ユニット１０に、鋼製梁２０の本数や配置に応じた貫通孔１１を設ける。
・上記実施形態においては、鋼製梁２０、棚杭５０、ブラケット５１、支持部５２として、Ｈ形鋼を用いたが、鉄骨の形状は、これに限定されるものではない。また、棚杭５０に代えて、本設の柱を用いてもよい。
・上記実施形態においては、支保工ユニット１０として、プレキャストコンクリート部材を用いた。支保工ユニット１０は、事前に形成したブロックであれば、プレキャストコンクリートに限定されるものではない。例えば、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等、支保工ユニットへの外力に対する耐力を有した材料を用いることができる。

・上記実施形態においては、山留め支保工として、支保工ユニット１０と鋼製梁２０とから構成された合成切梁１００として説明した。上述した支保工ユニット１０と鋼製梁２０とから構成される山留め支保工であれば、切梁に限定されず、火打ち梁等であってもよい。

・上記実施形態においては、貫通孔１１と固定孔２３とを貫通するように、スタッド３０を挿入する。このスタッド３０により、鋼製梁２０と支保工ユニット１０とを結合する。鋼製梁２０と支保工ユニット１０との結合方法は、スタッド３０を用いる方法に限定されるものではない。例えば、支保工ユニット１０に、鋼製梁２０の固定孔２３に嵌合する突起した接続部を設けておき、この接続部を固定孔２３に挿入するようにしてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）鋼製梁に設けられた固定孔に結合させる接続部が設けられた鉄筋コンクリート造の山留め支保工ユニット。
従って、この（ａ）に記載の発明によれば、鋼製梁と鉄筋コンクリート造とを結合できる。

１０…支保工ユニット、１１…貫通孔、１２，１３…結合部、１７，１８…プレロードジャッキ、２０…鋼製梁、２１…上部フランジ、２２…下部フランジ、２３…固定孔、３０…スタッド、３１，３２…ナット、４０…無収縮モルタル、５０…棚杭、５１…ブラケット、５２…支持部、６０…山留め壁。

Claims (3)

1. 山留め壁間に配置され、固定孔を有する鋼製梁と、
   貫通孔が設けられた事前形成ブロックからなる支保工ユニットとを有し、
   前記鋼製梁上に、複数の支保工ユニットが配置され、前記固定孔と前記貫通孔とを整合させて結合した合成梁を備えたことを特徴とする山留め支保工。
2. 前記支保工ユニットには、隣接して配置された他の支保工ユニットと嵌合する結合部を有し、
   前記隣接して配置された支保工ユニット同士を、前記結合部により嵌合させたことを特徴とする請求項１に記載の山留め支保工。
3. 山留め壁間に、固定孔を有する鋼製梁を配置し、
   前記鋼製梁上に、貫通孔が設けられた事前形成ブロックからなる支保工ユニットを配置し、
   前記山留め壁間に、前記支保工ユニットを隣接させ、
   前記固定孔と前記貫通孔とを整合させて生成された空間に結合部材を入れて結合した合成梁を構築することを特徴とする山留め支保工の構築方法。

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