JP7002888B2 - 鋼矢板連続壁構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、継手を本体の両側に備える鋼矢板を横方向に連結した鋼矢板連続壁を、オーガを併用して地盤に構築する鋼矢板連続壁構築方法に関する。

護岸構造や止水壁などの矢板壁構築には、例えば断面Ｕ形の鋼矢板が広く一般に用いられており、この断面Ｕ形の部分を本体として、本体の縦方向に沿う両側縁に継手が延設されている。本体は、断面Ｕ形に限らず、半円形など、両側縁を通る平面に対して片側へ迂回した形状を有することで、横荷重に耐える構造となっており、また迂回した凹部にオーガ装置を配置する空間を確保できる。
一般に、従来の鋼矢板の接合にあっては、地中に打ち込んだ矢板天端の法線方向前方の継手部に、新たに打ち込む矢板下端の法線方向後方の継手部を上方から挿通して行なわれる。なお、特許文献１に記載されるように、横方向から差し入れて回転させることで嵌め合わせ可能な継手構造を有する鋼矢板もある。すなわち、前者が縦入れ式であるのに対し、後者が横入れ式であるということができる。

特許第５７５８７０９号公報

しかしながら、特許文献１の段落００３１及び図４によれば、半円形本体の内部しか掘削できない。
また同文献図５(b)によれば、Ｕ字型の本体の外部の継手端部いっぱいまで掘削する絵が記載されているが、「継手しろ」まで含んでおり現実的には隣接する先行矢板の継手に干渉するため、この範囲では掘削できない。すなわち、先行矢板の継手（連続壁延設方向前方の継手）が既に配置されている「継手しろ」から退避するようにオーガによる掘削半径を小さくせざるを得ない。その場合、施工中の鋼矢板の両側の継手より内側に掘削範囲が存在するから、次に施工する鋼矢板の継手（連続壁延設方向後方の継手）と連結される継手（連続壁延設方向前方の継手）が圧入される範囲は掘削範囲の外にある。
以上の結果、連続壁延設方向前方の継手も、連続壁延設方向後方の継手も、オーガによる掘削範囲外、すなわち揉み残し範囲にあたるという問題がある。
以上の問題は、鋼矢板本体の形状の如何や、継手の嵌合構造の如何によらず存在する問題である。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、継手を本体の両側に備える鋼矢板を横方向に連結した鋼矢板連続壁を、オーガを併用して地盤に構築するにあたり、鋼矢板の施工範囲における揉み残し範囲をできるだけ少なくする工法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、本体の縦方向に沿う両側縁に継手が延設され、当該本体が当該両側縁を通る平面に対して片側へ迂回した形状を有する鋼矢板を適用し、複数の当該鋼矢板を当該継手により横方向に連結した鋼矢板連続壁を、オーガを併用して地盤に構築する鋼矢板連続壁構築方法であって、
前記継手の一方を、前記鋼矢板連続壁を延設する方向の前方に配置される前方継手とし、他方を後方継手とし、
前記後方継手の前記本体からの延出長さは、前記前方継手の前記本体からの延出長さに、前記前方継手との前記後方継手との継手しろを合せた長さを少なくとも有し、
前記本体の両側縁から等距離の位置にオーガ軸を配置し、当該オーガ軸の先端部に設けられたオーガヘッドが前記鋼矢板の縦方向先端の先に配置された状態で、当該オーガヘッドの掘削時回転径範囲が前記前方継手の前端までを含み前記後方継手の後端から前記継手しろに相当する長さだけ前方の位置までを含まないようにして当該オーガヘッドにより掘削した地盤に対して当該鋼矢板を挿入するオーガ併用工程を実施する鋼矢板連続壁構築方法である。

請求項２記載の発明は、前記オーガ併用工程において、
前記本体から前記後方継手に沿って、前記前方継手の前記延出長さに相当する長さだけ後方の位置と、
前記後方継手の後端から前記継手しろに相当する長さだけ前方の位置との間に間隔を有し、
前記掘削時回転径範囲が、当該間隔の中間点までを少なくとも含むようにして前記オーガヘッドにより掘削した地盤に対して当該鋼矢板を挿入する請求項１に記載の鋼矢板連続壁構築方法である。

本発明によれば、継手を本体の両側に備える鋼矢板を横方向に連結した鋼矢板連続壁を、オーガを併用して地盤に構築するにあたり、鋼矢板の施工範囲における揉み残し範囲をできるだけ少なくすることができ、鋼矢板の圧入抵抗が軽減されて施工効率が向上する。
また、オーガの回転反力が施工中の鋼矢板にかかるが、前方継手によるスタビライザー効果により鋼矢板の回転変位を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る鋼矢板連続壁構築方法の実施状況を示す模式図であって、圧入機及びオーガ装置並びに鋼矢板連続壁（施工中）の側面図(a)及び同鋼矢板連続壁の水平断面図(b)である。 本発明の一実施形態に係る鋼矢板の横断面図(a)及び側面図(b)である。 本発明の一実施形態に係る鋼矢板の横断面図で、互いの継手が嵌合直前にある２本の鋼矢板を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼矢板の横断面図で、互いの継手が嵌合した状態にある２本の鋼矢板を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔圧入機、オーガ装置〕
図１に示す圧入機ｍ０１及びオーガ装置ｍ１０により本実施形態の鋼矢板連続壁構築方法を実施する。本方法は、従来の圧入機及びオーガ装置により実施可能である。以下に要点を説明する。
圧入機ｍ０１は、鋼矢板を地盤に圧入する装置であって、サドルｍ０２と、サドルｍ０２の下部に設けられ、既設の鋼矢板ｎ０１－ｎ０３の上端を掴むクランプ装置ｍ０３と、サドルｍ０２に対して前後動可能なスライドベースｍ０９と、スライドベースｍ０９上で左右に旋回可能なリーダーマストｍ０４と、リーダーマストｍ０４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置ｍ０５と、リーダーマストｍ０４に対してチャック装置ｍ０５を昇降駆動するメイン油圧シリンダｍ０６等を備え、鋼矢板（ｎ０４）をチャック装置ｍ０５で掴んで地中に圧入する。

また、圧入機ｍ０１にオーガ装置ｍ１０を組合せて使用する。
オーガ装置ｍ１０は、オーガ軸ｍ１１と、オーガ軸ｍ１１の外周に螺旋状に設けられたオーガスクリューｍ１２と、オーガ軸ｍ１１の先端部に設けられた拡縮式のオーガヘッドｍ１３と、オーガ軸ｍ１１及びオーガスクリューｍ１２が内部に挿通されるオーガケーシングｍ０７と、オーガケーシングｍ０７の上端に固定され、オーガ軸ｍ１１の上端が連結され、オーガ軸ｍ１１を回転させる駆動部ｍ０８とを備える。
チャック装置ｍ０５は、オーガケーシングｍ０７を把持する把持装置と、鋼矢板（ｎ０４）をオーガケーシングｍ０７に押し付けて固定する把持装置とを有する。したがって、チャック装置ｍ０５が鋼矢板（ｎ０４）及びオーガケーシングｍ０７を共に掴んで昇降することで、鋼矢板（ｎ０４）及びオーガケーシングｍ０７を共に昇降させることができるとともに、チャック装置ｍ０５がオーガケーシングｍ０７を掴み、鋼矢板（ｎ０４）を開放して、オーガケーシングｍ０７、従って、オーガ装置ｍ１０全体を昇降させることができる。後者の場合、鋼矢板（ｎ０４）が地盤ｍ２０、クレーン等に支持されていれば、オーガ装置ｍ１０と鋼矢板（ｎ０４）との相対的上下位置を変えることができる。なお、図１は水位ｍ２１上での施工例であるが、本方法は地上施工でも勿論適用可能であり、施工場所が限定されるものではない。
また、チャック装置ｍ０５は、鋼矢板（ｎ０４）及びオーガケーシングｍ０７を共に掴んで上記把持装置とともに中心軸回りに回転させる機構を有する。

〔鋼矢板〕
本実施形態で適用する鋼矢板（ｎ０１－ｎ０４）は、継手の嵌合構造が上述した縦入れ式、横入れ式のうち横入れ式であり、以下に説明を開示する。本発明は、横入れ式に限定されるものではなく、縦入れ式でも実施可能である。

図２に示すように本発明の一実施形態の鋼矢板ａ０１は、本体ａ０２と、一方の継手ａ０３と、他方の継手ａ０４とを備える。
図２(b)に示すように本体ａ０２の長手方向が縦方向ａ０５である。図２(a)は縦方向ａ０５に垂直な断面図である。
本体ａ０２の縦方向ａ０５に沿う両側縁ａ０６，ａ０７に継手ａ０３，ａ０４が延設されている。本体ａ０２は、両側縁ａ０６，ａ０７を通る平面ａ０８に対して片側へ迂回した形状を有する。図示例では、本体ａ０２は、断面半円形の構造により迂回した形状を形成しているが、断面Ｕ形等の他の構造でもよい。
継手ａ０３は、その屈曲部ａ０９により本体ａ０２の縦方向ａ０５に沿う嵌合溝ａ１０を形成している。
継手ａ０４は、図３の矢印ａ１１で示すように嵌合溝ａ１０に側方から相対的に差し入れられて、さらに図３の矢印ａ１２で示すように相対的に回転させられることで、図４に示すように嵌合可能な鉤状部ａ１３を形成している。ここで、「差し入れる」及び「回転させる」は、相対的であれば継手嵌合は成立するので、どちらの矢板を動かすこととなってもよい。

さらに構造を詳細に説明する。
図２に示すように継手ａ０３は、一側縁ａ０６において本体ａ０２から離れる横方向ａ１４に延設された腕部ａ１５を有する。継手ａ０３は、一側縁ａ０６に結合する側を基端とし、その逆側を先端とする。
さらに継手ａ０３は、腕部ａ１５の先端ａ１６から本体ａ０２の迂回方向ａ１７に曲がり本体ａ０２から離れる斜め方向ａ１８に延設された第１壁部ａ１９を有する。
さらに継手ａ０３は、第１壁部ａ１９の先端ａ２０から本体ａ０２から離れる横方向ａ１４に延設された第２壁部ａ２２を有する。
さらに継手ａ０３は、第２壁部ａ２２の先端ａ２３から本体ａ０２の迂回方向ａ１７の逆方向ａ２４に曲がり本体ａ０２に近づく斜め方向ａ２５へ延設された第３壁部ａ２６を有する。
継手ａ０３は、以上の第１壁部ａ１９と第２壁部ａ２２と第３壁部ａ２６とにより本体ａ０２の縦方向ａ０５に沿う上述の嵌合溝ａ１０を形成している。

一方、継手ａ０４は、他の一側縁ａ０７において本体ａ０２から離れる横方向ａ２７に延設された腕部ａ２８と、上述の鉤状部ａ１３とを有する。
鉤状部ａ１３は、腕部ａ２８の先端ａ２９から本体ａ０２の迂回方向ａ１７に曲がり本体ａ０２に近づく斜め方向ａ３０へ延設されている。
以上の構造により、図３の矢印ａ１１で示すように嵌合溝ａ１０に側方から相対的に差し入れられて、さらに図３の矢印ａ１２で示すように相対的に回転させられることで、図４に示すように嵌合可能な継手の嵌合構造が構成される。この継手の嵌合構造の基本は、特許文献１に記載の物と同様であり、嵌合溝ａ１０の開口幅寸法、奥側寸法、鉤状部ａ１３の先端の爪形状、最大幅寸法などを適宜に設計して実施する。
なお、横方向（ａ１４，ａ２７）は、縦方向（ａ０５）及び迂回方向（ａ１７）に垂直な方向である。

継手ａ０３，ａ０４の本体ａ０２からの延出長さは、次項で説明する不均等長さのものを適用する。

〔施工方法と継手の延出長さの設定〕
図１及び図４に示すように、いま、施工中の鋼矢板ｎ０４と、この鋼矢板ｎ０４が連結する先行の鋼矢板ｎ０３に、上述の鋼矢板ａ０１が適用されている。
図４に示すように継手ａ０４を、鋼矢板連続壁ｎ１０を延設する方向ｎ１１の前方に配置される前方継手ａ０４とし、継手ａ０３を後方継手ａ０３とする。
後方継手ａ０３の本体ａ０２からの延出長さＬ５は、前方継手ａ０４の本体ａ０２からの延出長さＬ２に、前方継手ａ０４との後方継手ａ０３との継手しろＬ３を合せた長さを少なくとも有するものを適用する。
本体ａ０２の両側縁ａ０６，ａ０７の間の中央点を点Ｏとする。側縁ａ０６から中央点Ｏまでの長さと、側縁ａ０７から中央点Ｏまでの長さが等しくＬ１である。長さＬ４は、（長さＬ５）－（長さＬ２）－（長さＬ３）に相当する余裕分の長さである。長さＬ４は０以上を取ることができる。
鋼矢板ｎ０４とオーガ軸ｍ１１との相対的配置は、中央点Ｏにオーガ軸ｍ１１の中心軸が合うようにする。但し、オーガ軸ｍ１１の中心軸が本体ａ０２の両側縁ａ０６，ａ０７から等距離にあれば、多少迂回方向ａ１７やその逆方向ａ２４にオフセットしても実施できる。図１(a)に示すようにオーガヘッドｍ１３が鋼矢板ｎ０４の縦方向先端ｎ１４(図１(a))より先に配置された状態において、オーガヘッドｍ１３を拡径する。このとき、オーガヘッドｍ１３の半径をＲとする。中央点Ｏからの半径Ｒの範囲が、オーガヘッドｍ１３の掘削時回転径範囲ｎ１５となる。

掘削時回転径範囲ｎ１５が前方継手ａ０４の前端ｎ１２までを含むようにする。すなわち、（半径Ｒ）≧（長さＬ１）＋（長さＬ２）である。
後方継手ａ０３の後端ｎ１３から継手しろＬ３に相当する長さだけ前方の位置ｎ１６までを含まないようにする。すなわち、（半径Ｒ）＜（長さＬ１）＋（長さＬ２）＋（長さＬ４）である。

以上の状態においてオーガ併用工程を実施する。すなわち、オーガ装置ｍ１０を稼働させてオーガヘッドｍ１３により地盤ｍ２０を掘削する。チャック装置ｍ０５を降下させて、オーガヘッドｍ１３により掘削した地盤ｍ２０に対して鋼矢板ｎ０４を挿入する。先行の鋼矢板ｎ０３の前方継手ａ０４と鋼矢板ｎ０４の後方継手ａ０３とが連結した状態である。適宜、チャック装置ｍ０５により、鋼矢板ｎ０４及びオーガケーシングｍ０７のより上方の位置を掴み直して、さらに鋼矢板ｎ０４及びオーガヘッドｍ１３を地盤ｍ２０深部に送り込み、オーガ装置ｍ１０による掘削と当該送り込みを繰り返し、地盤ｍ２０の目標の深度まで鋼矢板ｎ０４を挿入する。

以上の工法によれば、オーガヘッドｍ１３は、先行の鋼矢板ｎ０３に干渉することなく、回転し地盤ｍ２０を掘削することができ、施工中の前方継手ａ０４の前端ｎ１２までを、すなわち、本体ａ０２はもちろん前方継手ａ０４を挿入する範囲までを掘削することができる。

先行の鋼矢板ｎ０３に対しても同様に施工しているので、鋼矢板ｎ０３の施工時の掘削時回転径範囲ｎ１５‐１も同様に鋼矢板ｎ０３の前方継手ａ０４までを含む範囲とされ、この範囲が掘削されているから、次の鋼矢板ｎ０４の後方継手ａ０３の掘削時回転径範囲ｎ１５から突出した部分は、先行の鋼矢板ｎ０３の施工時の掘削時回転径範囲ｎ１５‐１に挿入され、鋼矢板ｎ０３の全部がオーガヘッドｍ１３により掘削した範囲に挿入することができる。
したがって、鋼矢板の挿入範囲に、揉み残し範囲がなく、鋼矢板の圧入抵抗が軽減されて施工効率が向上する。
余裕分の長さＬ４がないと、オーガヘッドｍ１３のブレ等による公差を許容できないので、余裕分の長さＬ４を設けることが好ましい。余裕分の長さＬ４を０とする場合は、オーガヘッドｍ１３と先行の鋼矢板ｎ０３との接触を防ぐ安全マージンを設けることができない。
例えば、Ｌ１＝１８０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍ、Ｌ３＝３０ｍｍ、Ｌ４＝１０ｍｍの条件において、Ｒ＝２４７ｍｍとすれば、範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５とが４ｍｍで重なり、オーガヘッドｍ１３と先行の鋼矢板ｎ０３との間に３ｍｍの安全マージンを設けることができる。同じ条件下で、Ｒ＝２４５ｍｍとすれば、範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５とが隙間も重なりもなく接し、オーガヘッドｍ１３と先行の鋼矢板ｎ０３との間に５ｍｍの安全マージンを設けることができる。同じ条件下で、Ｒ＝２５０ｍｍとすれば、範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５とが１０ｍｍで重なり、オーガヘッドｍ１３と先行の鋼矢板ｎ０３との間の安全マージンが０となる。
以上のように余裕分の長さＬ４を、範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５との重なりと、上記安全マージンとに分配できる。
範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５との間に掘削範囲の隙間が無い設定とすることが好ましい。
さらに好ましくは、範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５とで重なりがある設定とすることである。また、上記安全マージンも設けることが好ましい。そのためには、本体ａ０２から後方継手ａ０３に沿って、前方継手ａ０４の延出長さＬ２に相当する長さだけ後方の位置ｎ１７と、位置ｎ１６との間に間隔を有する、すなわち、余裕分の長さＬ４が０でないことがまず条件となる。さらに、掘削時回転径範囲ｎ１５が、当該間隔の中間点までを少なくとも含むようにすることである。すなわち、（長さＬ１）＋（長さＬ２）＋（長さＬ４）／２≦（半径Ｒ）＜（長さＬ１）＋（長さＬ２）＋（長さＬ４）
範囲ｎ１５‐１と範囲ｎ１５とで重なりが鋼矢板の挿入範囲に揉み残し範囲を生じさせない程度にあって、かつ、上記安全マージンが適度にあるように設定する。オーガヘッドｍ１３を先行の鋼矢板ｎ０３に接触させることなく掘削作業を安全かつ高効率に進行でき、鋼矢板の挿入範囲に揉み残し範囲を生じさせることなく円滑に鋼矢板を地盤に挿入できるから、施工効率が向上する。

鋼矢板ｎ０４の施工が終われば、オーガヘッドｍ１３を縮径して引き上げ、鋼矢板ｎ０４の前方継手ａ０４に連結する次の鋼矢板を同様に施工する。
以上を繰り返すことで、複数の鋼矢板（ｎ０１－ｎ０４）を継手ａ０３，ａ０４により横方向に連結した鋼矢板連続壁ｎ１０を、オーガを併用して地盤ｍ２０に構築する。

ａ０２ 本体
ａ０３ 後方継手
ａ０４ 前方継手
ｍ０１ 圧入機
ｍ０５ チャック装置
ｍ１０ オーガ装置
ｍ１１ オーガ軸
ｍ１２ オーガスクリュー
ｍ１３ オーガヘッド
ｎ０１ 鋼矢板
ｎ０２ 鋼矢板
ｎ０３ 鋼矢板
ｎ０４ 鋼矢板
ｎ１０ 鋼矢板連続壁
ｎ１２ 前方継手の前端
ｎ１３ 後方継手の後端
ｎ１４ 鋼矢板の縦方向先端
ｎ１５ 掘削時回転径範囲
Ｒ 掘削半径

Claims (2)

1. 本体の縦方向に沿う両側縁に継手が延設され、当該本体が当該両側縁を通る平面に対して片側へ迂回した形状を有する鋼矢板を適用し、複数の当該鋼矢板を当該継手により横方向に連結した鋼矢板連続壁を、オーガを併用して地盤に構築する鋼矢板連続壁構築方法であって、
   前記継手の一方を、前記鋼矢板連続壁を延設する方向の前方に配置される前方継手とし、他方を後方継手とし、
   前記後方継手の前記本体からの延出長さは、前記前方継手の前記本体からの延出長さに、前記前方継手との前記後方継手との継手しろを合せた長さを少なくとも有し、
   前記本体の両側縁から等距離の位置にオーガ軸を配置し、当該オーガ軸の先端部に設けられたオーガヘッドが前記鋼矢板の縦方向先端の先に配置された状態で、当該オーガヘッドの掘削時回転径範囲が前記前方継手の前端までを含み前記後方継手の後端から前記継手しろに相当する長さだけ前方の位置までを含まないようにして当該オーガヘッドにより掘削した地盤に対して当該鋼矢板を挿入するオーガ併用工程を実施する鋼矢板連続壁構築方法。
2. 前記オーガ併用工程において、
   前記本体から前記後方継手に沿って、前記前方継手の前記延出長さに相当する長さだけ後方の位置と、
   前記後方継手の後端から前記継手しろに相当する長さだけ前方の位置との間に間隔を有し、
   前記掘削時回転径範囲が、当該間隔の中間点までを少なくとも含むようにして前記オーガヘッドにより掘削した地盤に対して当該鋼矢板を挿入する請求項１に記載の鋼矢板連続壁構築方法。

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