JP7059344B1 - 親杭横矢板工法 - Google Patents

Abstract

【課題】一般の連続する鋼矢板を用いた山留め工法に比べて作業性を高めることができる親杭横矢板工法を提供する。【解決手段】親杭横矢板工法は、隣接する親杭１２の間で、地盤面に対して直立姿勢に、地面ＧＬに打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板１４を保持する工程と、直立姿勢の平板１４に上方から接近するバイブロハンマー３１のチャック３２によって、平板１４の板面に直交する姿勢で平板１４に固定される把持板を挟んで、バイブロハンマー３１に平板１４および把持板を含む横矢板１３を連結する工程と、バイブロハンマー３１から鉛直方向に横矢板１３に打ち込み力を加えて地面ＧＬに直立姿勢の平板１４を打ち込む工程とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、隣接する親杭の間に、地盤面に直立姿勢に横矢板を配置する親杭横矢板工法に関する。

特許文献１は親杭横矢板工法を開示する。親杭横矢板工法では地表面から複数の親杭（Ｈ形鋼）が打ち込まれる。親杭は、地表面よりも下方に予定される空間の壁面に沿って間隔を空けて配置される。掘削の後、隣接する親杭の間に木製の横矢板は設置される。こうして山留め壁は構築される。山留め壁の働きで周囲の地盤の崩壊は防止されることができる。

特開２００２－８８７５７号公報 特開２０１５－１９０２２８号公報

木製の横矢板は地中に残され浪費されることから、再利用可能な鋼矢板の利用が模索される。鋼矢板は掘削に先立って地面から打ち込まれる。例えば特許文献２に開示されるように、水平方向に矢板が連結されることで山留め壁は構築される。しかしながら、鋼矢板は親杭同士の間隔よりも著しく小さい幅しか有しないことから、打ち込みおよび引き抜きの回数が著しく増大する。親杭横矢板工法で木製の横矢板が鋼製の横矢板に置き換えられれば、打ち込みおよび引き抜きの回数は減少し、作業性は高められることができる。とはいえ、本発明者の検証によれば、十分に親杭の間隔を維持し、座屈を回避しながら地盤面に対して直立姿勢の平板を打ち込むことは難しいことが判明した。

本発明は、一般の連続する鋼矢板を用いた山留め工法に比べて作業性を高めることができる親杭横矢板工法を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、隣接する親杭の間で、地盤面に対して直立姿勢に、地面に打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板を保持する工程と、直立姿勢の平板に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによって、平板の板面に直交する姿勢で平板に固定される把持板を挟んで、バイブロハンマーに平板および把持板を含む横矢板を連結する工程と、バイブロハンマーから鉛直方向に横矢板に打ち込み力を加えて地面に直立姿勢の平板を打ち込む工程とを備える親杭横矢板工法は提供される。

バイブロハンマーから横矢板に打ち込み力が加わると、把持板は平板の板面に直交する姿勢で平板に固定されることから、把持板の直交方向に打ち込み力の不釣り合いが生じても、把持板の倒れは把持板よりもその直交方向に大きく広がる平板で支持されることができる。打ち込み力の付加にあたって平板の倒れは防止されることができる。打ち込み力は鉛直方向に効果的に平板に作用することができる。横矢板は地面に対して倒れることなく地面から地中に打ち込まれることができる。こうして山留め壁は構築されることができる。本発明者の検証によれば、十分に親杭の間隔が維持されても、座屈を回避しながら地盤面に対して直立姿勢の平板は地面に打ち込まれることが確認された。仮に、平板の上端がそのままバイブロハンマーのチャックで把持されると、平板の直交方向に打ち込み力の不釣り合いが生じると、平板の倒れが引き起こされて平板の打ち込みは阻害されてしまう。

本発明の第２側面によれば、親杭横矢板工法に用いられる横矢板であって、地面に打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板と、直立姿勢の平板に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによって挟まれる位置で、平板の板面に直交する姿勢で平板に固定される把持板とを備える横矢板は提供される。こうした横矢板は前述の親杭横矢板工法の成立に大いに貢献することができる。

以上のように本発明によれば、一般の連続する鋼矢板を用いた山留め工法に比べて作業性を高めることができる親杭横矢板工法は提供されることができる。

本発明の一実施形態に係る親杭横矢板工法で構築された山留め壁を概略的に示す概念図である。 山留め壁の（ａ）正面図、および（ｂ）上面図である。 横矢板の（ａ）正面図および上面図、（ｂ）背面図、並びに、（ｃ）鉛直方向に連結された図である。 バイブロハンマーの概念図である。 横矢板の打ち込み作業を概略的に示す概念図である。 親杭の間隔が平板の幅よりも大きい場合に親杭の間に打ち込まれる横矢板を示す概念図である。 平板の幅が親杭の間隔よりも大きい場合に打ち込まれる横矢板を示す概念図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１は本実施形態に係る親杭横矢板工法で構築される山留め壁の構造を概略的に示す。
山留め壁１１は、間隔を空けて一続きに配置され、地盤面に対して直立姿勢で地中に打ち込まれた複数の親杭１２と、地盤面に対して直立姿勢で、隣接する親杭１２の間に配置され、上下に直列に連結された横矢板１３とを備える。山留め壁１１は前方に地面下の空間を区画する。山留め壁１１の後方で土は堰き止められる。山留め壁１１の後方で地盤の崩壊は防止されることができる。

図２に示されるように、親杭１２は例えばＨ形鋼で形成される。Ｈ形鋼はＨ形の均一断面で鉛直方向ＶＤに線形に延びる。Ｈ形鋼は、鉛直方向に線形に延びる板で形成されるウエブ１２ａと、ウエブ１２ａの一長辺から連続し、ウエブ１２ａに直交する姿勢で鉛直方向に線形に延びる板で形成される第１フランジ１２ｂと、ウエブ１２ａの他長辺から連続し、第１フランジ１２ｂに平行に鉛直方向に線形に延びる板で形成される第２フランジ１２ｃとを有する。地面ＧＬに対して親杭１２が打ち込まれる際には、直立姿勢の親杭１２に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによってウエブ１２ａは挟まれる。こうして親杭１２はバイブロハンマーに連結される。

図３に示されるように、個々の横矢板１３は、金属製の平板１４と、直立姿勢の平板１４に上方から接近するバイブロハンマーに連結される位置で平板１４の裏面に固定される補助部材１５とを備える。補助部材１５は直立姿勢の平板１４の上端よりも上方に突出する。横矢板１３同士の連結にあたって下側の横矢板１３の補助部材１５に上側の横矢板１３の平板１４が結合される。

平板１４は例えば均一な厚みを有する矩形の鋼板から形成される。平板１４の厚みは、直立姿勢で地面ＧＬに打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに設定される。平板１４には、左右の長辺に沿って鉛直方向に４つの第１貫通孔１６が直列に配列される。第１貫通孔１６は上辺の垂直二等分線１７に対して左右対称に配置される。平板１４には、上辺および下辺に沿って水平方向に２つの第２貫通孔１８が直列に配列される。上側の２つの第２貫通孔１８は上辺の垂直二等分線１７に対して左右対称に配置される。同様に、下側の２つの第２貫通孔１８は上辺の垂直二等分線１７に対して左右対称に配置される。平板１４は水平方向に例えば１３００［ｍｍ］以上の幅を有する。平板１４は鉛直方向に例えば１５００［ｍｍ］以上の長さを有する。

補助部材１５はＨ形鋼から形成される。Ｈ形鋼は、平板１４の板面に直交する姿勢で平板１４に固定されるウエブ１５ａと、ウエブ１５ａに直交する姿勢でウエブ１５ａの一鉛直辺から連続し、平板１４への固定にあたって平板１４の板面に部分的に重ねられる第１フランジ１５ｂと、ウエブ１５ａに直交する姿勢でウエブ１５ａの他鉛直辺から連続し、第１フランジ１５ｂに平行に延びる第２フランジ１５ｃとを有する。重ねられた部位で第１フランジ１５ｂが平板１４に固定される。固定にあたって、平板１４の板面に直交する軸線に同軸のボルトおよびナットが用いられてもよく、溶接が用いられてもよい。補助部材１５のウエブ１５ａは、地面に対して横矢板１３が打ち込まれる際に直立姿勢の平板１４に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによって挟まれる把持板として機能する。

平板１４の上端よりも上方で第１フランジ１５ｂには左右１対の第３貫通孔１９が形成される。上下方向に横矢板１３が直列に連結される際に、下側の平板１４の上端に上側の平板１４の下端が突き当てられると下側の平板１４の上方で上側の平板１４の裏面に第１フランジ１５ｂは重ねられる。下側の横矢板１３の第１フランジ１５ｂは上側の横矢板１３の平板１４に重ねられることができる。このとき、平板１４には第１フランジ１５ｂの第３貫通孔１９に同軸に４つの第４貫通孔２１が形成される。下側の横矢板１３の補助部材１５は上側の横矢板１３の平板１４にボルトおよびナットで連結されることができる。ボルトおよびナットの働きで下側の平板１４の板面を含む仮想平面に対して上側の平板１４の倒れは防止されることができる。図３（ｃ）に示されるように、上下方向に横矢板１３が連結される際に、下側の平板１４および上側の平板１４には連結板２２が重ねられてもよい。連結板２２は第２貫通孔１８に配置されるボルトおよびナットで下側の平板１４および上側の平板１４に固定されればよい。

平板１４には拡張板２３が連結されることができる。拡張板２３は例えば平板１４と同一な厚みを有する矩形の鋼板から形成される。拡張板２３は鉛直方向に平板１４の左右の長辺と同じ長さを有する。拡張板２３には、鉛直方向に４つの第１貫通孔１６と同じ間隔で水平方向に長い４つの長孔２４が形成される。拡張板２３は平板１４の左右の長辺に沿って平板１４の裏面に固定されることができる。固定にあたって拡張板２３の長孔２４は個々に対応する第１貫通孔１６に重ねられる。長孔２４および第１貫通孔１６を貫通するボルトと、ボルトに噛み合うナットとの働きで拡張板２３は平板１４に結合される。拡張板２３は平板１４の左右端から水平方向に外側に突出する。こうして水平方向に平板１４の幅は拡大することができる。長孔２４の働きで平板１４の幅は任意に調整されることができる。

次に本実施形態に係る親杭横矢板工法を説明する。親杭横矢板工法の実施にあたってバイブロハンマー３１は用意される。図４に示されるように、バイブロハンマー３１は、油圧の働きで厚み方向に板材を挟み保持するチャック３２と、チャック３２に結合されて、回転する振り子３３ａの振動に応じてチャック３２に伝達される振動を生成する起振機３３と、クレーンで吊り下げられて、渦巻きばね３４ａ経由で起振機３３を弾性支持するハンガー３４とを備える。バイブロハンマー３１は一般の構造を有すればよく、ここではバイブロハンマー３１の詳述は割愛される。

掘削に先立って、地面ＧＬから地中に親杭１２は打ち込まれる。打ち込みにあたってバイブロハンマー３１は用いられる。バイブロハンマー３１のチャック３２は親杭１２のウエブ１２ａを挟む。こうしてバイブロハンマー３１に直立姿勢の親杭１２は連結される。バイブロハンマー３１で起振機３３が作動すると、バイブロハンマー３１から鉛直方向の打ち込み方向に親杭１２に打ち込み力が加わる。このとき、ウエブ１２ａの直交方向に打ち込み力の不釣り合いが生じても、ウエブ１２ａの倒れはウエブ１２ａよりもその直交方向に大きく広がる第１フランジ１２ｂおよび第２フランジ１２ｃで支持されることができる。打ち込み力の付加にあたって親杭１２の倒れは防止されることができる。打ち込み力は鉛直方向に効果的に親杭１２に作用することができる。親杭１２は地盤面に対して直立姿勢で地面ＧＬに打ち込まれていく。図２に示されるように、親杭１２の長さは地面ＧＬよりも下方に予定される空間ＳＰの深さよりも十分に大きく設定される。

図５（ａ）に示されるように、隣接する親杭１２の間で横矢板１３は位置決めされる。横矢板１３の平板１４は左右の親杭１２の第１フランジ１２ｂおよび第２フランジ１２ｃの間で第１フランジ１２ｂに重ねられる。平板１４は地盤面に対して直立姿勢に保持される。直立姿勢の保持にあたってクレーンは用いられることができる。

図５（ｂ）に示されるように、直立姿勢の横矢板１３にバイブロハンマー３１は連結される。バイブロハンマー３１は直立姿勢の平板１４の上方からクレーンで吊り下げられる。バイブロハンマー３１のチャック３２は補助部材１５のウエブ１５ａを挟む。バイブロハンマー３１で起振機３３が作動すると、バイブロハンマー３１から鉛直方向の打ち込み方向に横矢板１３に打ち込み力が加わる。このとき、ウエブ１５ａの直交方向に打ち込み力の不釣り合いが生じても、ウエブ１５ａの倒れはウエブ１５ａよりもその直交方向に大きく広がる平板１４で支持されることができる。打ち込み力の付加にあたってウエブ１５ａおよび平板１４の倒れは防止されることができる。打ち込み力は鉛直方向に効果的に平板１４に作用することができる。図５（ｃ）に示されるように、横矢板１３は地盤面に対して倒れることなく地面ＧＬから地中に打ち込まれることができる。その後、バイブロハンマー３１は横矢板１３から取り外される。

図５（ｄ）に示されるように、打ち込まれた横矢板１３（以下「下側横矢板１３ａ」という）には２枚目の横矢板１３（以下「上側横矢板１３ｂ」という）が結合される。下側横矢板１３ａの上方で直立姿勢の上側横矢板１３ｂは位置決めされる。位置決めにあたって例えばクレーンは用いられることができる。

上側横矢板１３ｂの平板１４の下端は下側横矢板１３ａの平板１４の上端に突き当てられる。上側横矢板１３ｂの平板１４の裏面は下側横矢板１３ａの補助部材１５の第１フランジ１５ｂに重ねられる。平板１４の第４貫通孔２１は第１フランジ１５ｂの第３貫通孔１９に位置合わせされる。第３貫通孔１９および第４貫通孔２１を貫通するボルトにナットが噛み合って締め付けられると、下側横矢板１３ａの平板１４の板面を含む仮装平面に対して上側横矢板１３ｂの倒れは防止されることができる。ボルトには例えばハイテンボルトが用いられることができる。下側横矢板１３ａおよび上側横矢板１３ｂの連結にあたってさらに連結板２２が用いられてもよい。

図５（ｅ）に示されるように、直立姿勢の上側横矢板１３ｂにバイブロハンマー３１は連結される。バイブロハンマー３１は直立姿勢の平板１４の上方からクレーンで吊り下げられる。バイブロハンマー３１のチャック３２は補助部材１５のウエブ１５ａを挟む。バイブロハンマー３１で起振機３３が作動すると、バイブロハンマー３１から鉛直方向の打ち込み方向に横矢板１３に打ち込み力が加わる。上側横矢板１３ｂは先に打ち込まれた下側横矢板１３ａに案内されながら地面ＧＬから打ち込まれていく。下側横矢板１３ａが決められた深さに達すると、バイブロハンマー３１は横矢板１３から取り外される。鉛直方向に連結される横矢板１３の枚数は空間ＳＰの深さに応じて決定される。こうして横矢板１３の連結および打ち込みは繰り返されることができる。こうして山留め壁は構築される。

図６に示されるように、親杭１２の間隔が平板１４の幅よりも大きい場合には、平板１４の左右には拡張板２３が連結される。拡張板２３は平板１４の左右縁に沿って平板１４の裏面に重ねられる。拡張板２３の長孔２４は平板１４の第１貫通孔１６に位置合わせされる。長孔２４および第１貫通孔１６を貫通するボルトにナットが噛み合って締め付けられると、平板１４の裏面を含む仮想平面に沿って拡張板２３は固定されることができる。ボルトには例えばハイテンボルトが用いられることができる。長孔２４の働きで平板１４の幅は任意に調整されることができる。

図７に示されるように、親杭１２の間隔よりも平板１４の幅が大きい場合には、親杭１２の第２フランジ１２ｃの外面に横矢板１３の平板１４は重ねられる。横矢板１３は親杭１２の第２フランジ１２ｃに沿って地面ＧＬから地中に打ち込まれる。

予定される空間ＳＰに沿って決められた親杭１２および横矢板１３が打ち込まれると、地面ＧＬは掘削される。山留め壁の働きで周囲の地盤の崩壊は防止されることができる。親杭横矢板工法で木製の横矢板が鋼製の横矢板１３に置き換えられることから、一般の連続する鋼矢板に比べて打ち込みの回数は減少する。作業性は高められる。

空間ＳＰで予め決められた作業が完了すると、横矢板１３および親杭１２は地面ＧＬから引き抜かれることができる。横矢板１３の引き抜きにあたって地面ＧＬから突き出る補助部材１５のウエブ１５ａにバイブロハンマー３１は連結される。鉛直方向に複数の横矢板１３が連結されても、一度の作業で横矢板１３は引き抜かれることができる。一般の連続する鋼矢板に比べて引き抜きの回数は減少する。作業性は高められる。引き抜かれた横矢板１３および親杭１２は再利用されることができる。

本実施形態に係る親杭横矢板工法は、隣接する親杭１２の間で、地盤面に対して直立姿勢に、地面ＧＬに打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板１４を保持する工程と、直立姿勢の平板１４の上方から吊り下げられるバイブロハンマー３１のチャック３２によって、平板１４の板面に直交する姿勢で平板１４に固定されるウエブ１５ａを挟んで、バイブロハンマー３１に平板１４およびウエブ１５ａを含む横矢板１３を連結する工程と、バイブロハンマー３１から鉛直方向に横矢板１３に打ち込み力を加えて地面ＧＬに直立姿勢の平板１４を打ち込む工程とを備える。本発明者の検証によれば、十分に親杭１２の間隔が維持されても、座屈を回避しながら地盤面に対して直立姿勢の平板１４は地面ＧＬに打ち込まれることが確認された。仮に、平板１４の上端がそのままバイブロハンマー３１のチャック３２で把持されると、平板１４の直交方向に打ち込み力の不釣り合いが生じると、平板１４の倒れが引き起こされて平板１４の打ち込みは阻害されてしまった。

本実施形態ではバイブロハンマー３１はクレーンに吊り下げられる。ただし、バイブロハンマー３１は基礎機械に取り付けられてもよい。この場合には、基礎機械では、ブームの先端や、関節回りで屈折するアームの先端にバイブロハンマー３１は連結されればよい。バイブロハンマー３１は、ブームの起伏やアームの屈折および起伏に応じて横矢板１３に対して打ち込み力や引き抜き力を発揮することができる。バイブロハンマー３１は直立姿勢の平板１４に上方から接近することができる。

１２…親杭、１３…横矢板、１４…平板、１５ａ…把持板（補強部材のウエブ）、３１…バイブロハンマー、３２…チャック、ＧＬ…地面。

Claims (2)

1. 隣接する親杭の間で、地盤面に対して直立姿勢に、地面に打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板を保持する工程と、
   直立姿勢の前記平板に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによって、前記平板の板面に直交する姿勢で前記平板に固定される把持板を挟んで、前記バイブロハンマーに前記平板および前記把持板を含む横矢板を連結する工程と、
   前記バイブロハンマーから鉛直方向に前記横矢板に打ち込み力を加えて前記地面に直立姿勢の前記平板を打ち込む工程と、
   を備えることを特徴する親杭横矢板工法。
2. 親杭横矢板工法に用いられる横矢板であって、
   地面に打ち込まれる際に座屈を回避する曲げ強さを有する厚みに形成される金属製の平板と、
   直立姿勢の前記平板に上方から接近するバイブロハンマーのチャックによって挟まれる位置で、前記平板の板面に直交する姿勢で前記平板に固定される把持板と
   を備えることを特徴する横矢板。
   

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