JP7463244B2

JP7463244B2 - 土留め壁

Info

Publication number: JP7463244B2
Application number: JP2020157071A
Authority: JP
Inventors: 真輔松本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: JP2022050895A

Description

本発明は、土留め壁に関する。

近年、シールドトンネルの大口径化に伴い、土留め壁用芯材（特許文献１参照）の長尺化が進んでいる。芯材の生産上の制約、輸送上の制約から、芯材の長さが足りない場合は長さ方向に分割した芯材を施工現場に輸送し、施工現場で接続する対応を行っている（特許文献２参照）。

特開平８－３０３１７８号公報特開２０１８－１３５７１７号公報

施工現場での接続にあたり、芯材の継ぎ目は凹凸の形状となっており、これらを差し込むことによって接続する方法を採用することが考えられる。
しかしながら、上記手法では芯材の長さ方向の一か所の断面において、長さ方向の断面積が最大１／２に寸断される。よって、芯材の長さ方向の引張強度が低下し、製品体としても継ぎ部分の曲げ強度が低下する要因となっている。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、芯材の長さ方向の引張強度及び曲げ強度の低下を防いだ芯材を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る土留め壁は、素材を複数層重ねた芯材を備え、複数の前記芯材が、長手方向に継ぎ目を介して接続され、前記芯材の各層ごとの前記継ぎ目は長手方向に分散されており、前記芯材の長手方向のいずれの断面においても前記継ぎにより断面欠損している層の割合が１／２未満であることを特徴とする。

この発明によれば、芯材の各層ごとの継ぎ目は長手方向に分散されており、芯材の長手方向のいずれの断面においても継ぎにより断面欠損している層の割合が１／２未満である。よって、継ぎ目の位置が長手方向の一か所に集中するようなことがなく、長手方向における局所的な断面欠損が生じない。その結果、芯材の長さ方向の引張強度の低下や、局所的な曲げ性能の低下を防止することができる。
また、曲げ性能の低下を防止することで、土留め壁用芯材の断面を小さくすることができる。そのため、これまで必要とされた材料を削減することができることで、芯材の材料費、運搬に係る費用、施工に係る費用を削減でき、結果として工事費用を低減することができる。

また、前記素材は、ガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体により形成された板であってもよい。

この発明によれば、芯材がガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体からなる。よって、例えば、シールドトンネルの掘削をする際に芯材を直接削ることができるために土留め壁の開口作業を必要とせず、作業を安全に行うことができる。

また、前記素材は、コンクリートに補強筋が埋設されてなっていてもよい。

この発明によれば、素材は、コンクリートに切削可能な補強筋が埋設されてなる。このような素材が複数層重ねられて芯材が形成されている。すなわち、芯材全体では、コンクリートの内部に複数層の補強筋が重ねられている。そして、その周囲にコンクリートを打設して補強筋を埋設することで芯材が形成されている。
これにより、素材がガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体からなるときと同様に、シールドトンネルの掘削をする際に芯材を直接削ることができるために土留め壁の開口作業を必要とせず、作業を安全に行うことができる。

また、前記芯材の各層の前記継ぎ目が等間隔に配置されていてもよい。

この発明によれば、芯材の各層の継ぎ目が等間隔に配置されている。よって、素材を重ねて芯材とする際に素材の長さの管理を容易に行うことができる。

また、前記芯材の前記継ぎ目が各層ごとに階段状に配置されていてもよい。

この発明によれば、芯材の継ぎ目が各層ごとに階段状に配置されている。すなわち、芯材を構成する素材のうちの継ぎ目を形成する端部が、芯材の厚さ方向の第１側から第２側に向けて、徐々に長く延びている。言い換えると、芯材のうちの長手方向の端部が凹凸になっていない。よって、凸凹の継ぎ目同士の位置を調整して差し込む作業が不要となり、継ぎ目同士を接続する際の作業を容易に行うことができる。

また、前記芯材の前記継ぎ目が各層ごとに凹凸となり、前記凸部の先端が前記芯材の長手方向に分散されていてもよい。

この発明によれば、前記継ぎ目が各層ごとに凹凸となっており、凸部の先端が芯材の長手方向に分散されている。よって、凸部の先端が同じ位置にある場合に生じる局所的な断面欠損を防ぐことができる。更に、芯材の層同士の凹凸をかみ合わせることができることから、幅方向（図１に示すＤ２の方向）の曲げに対してより高い耐曲げ性能を確保することができる。

また、前記芯材の前記継ぎ目が各層ごとに凹凸となり、前記凸部の先端が各層ごとに階段状に配置されていてもよい。

この発明によれば、芯材の継ぎ目が各層ごとに凹凸となっており、継ぎ目の先端が各層ごとに階段状となるよう配置されている。よって、継ぎ目の先端の凸凹同士をかみ合わせることによる厚さ方向の曲げ性能を確保できることに加え、継ぎ目の先端が階段状になっていることによる芯材を接続する際の作業のしやすさの両方を確保することができる。

また、前記芯材の前記継ぎ目が接着により一体化されてもよい。

この発明によれば、芯材の継ぎ目が接着によって一体化されている。

本発明によれば、芯材の長さ方向の引張強度及び幅方向の曲げ強度の低下を防いだ芯材を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る土留め壁の斜視図である。図１に示す土留め壁の平面図である。図１に示す土留め壁の厚さ方向の各層における継ぎ目位置を規則的に変更した例である。図１に示す土留め壁の厚さ方向の各層における継ぎ目位置を任意の位置に変更した例である。本発明の一変形例に係る土留め壁を、補強筋を埋設したコンクリートにより製造した例の斜視図である。図５に示す土留め壁の平面図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る土留め壁を説明する。
図１に示すように、芯材１は、接続前の芯材１ａと１ｂとを長手方向Ｄ１に継ぎ目２ａ、２ｂを介して接続することで形成されている。芯材１ａ及び１ｂは、それぞれ板状の素材３０を厚さ方向Ｄ３に複数層重ねることで形成されている。芯材１ａ、１ｂの各層ごとの継ぎ目２ａ、２ｂは長手方向Ｄ１に分散されている。また、各層の素材３０同士及び芯材１ａ、１ｂ同士は接着剤により接着されている。

素材３０は種々の材料で形成することができるが、木材、樹脂のほか、例えば、ガラス長繊維で強化された硬質ウレタン樹脂発泡体等の複合材で形成することができる。なお、素材３０は、エスロンネオランバーＦＦＵ（登録商標、積水化学工業株式会社製）で形成することが好ましい。

継ぎ目２ａ、２ｂは、芯材１ａ及び１ｂにおいて複数層重ねられた素材３０の、各層ごとの長手方向Ｄ１の先端部である。継ぎ目２ａ及び２ｂの位置は、芯材１ａと１ｂとを接続して一体化した際に長手方向Ｄ１に隙間が生じないよう、各層ごとに合わせられている。

また、長手方向Ｄ１の任意の断面において、継ぎ目２ａ、２ｂにより断面欠損している層の割合が１／２未満となるよう、素材３０の各層の継ぎ目２ａ、２ｂの長手方向Ｄ１の位置は分散されている。
ここで、長手方向Ｄ１の特定の断面において、継ぎにより断面欠損している層の割合とは、以下のように求める。
（１）芯材１における上記特定の断面を決定する。なお、上記特定の断面とは、芯材１において、長手方向Ｄ１に直交する断面である。
（２）上記特定の断面の全断面積を求める。なお全断面積とは、＜１＞素材３０の断面積、＜２＞厚さ方向Ｄ３に重ねられた素材３０の間に配置された接着剤の断面積、＜３＞継ぎ目２ａ、２ｂ間に配置された接着剤の断面積、を含む。
（３）上記全断面積で、上記＜３＞の接着剤の断面積で割る。
上記（３）の結果が、長手方向Ｄ１の特定の断面において、継ぎにより断面欠損している層の割合となる。

また、芯材１において隣り合う各層の継ぎ目２ａ、２ｂ同士の長手方向Ｄ１の距離は、いずれの層においても等しくなっている。すなわち、素材３０の各層の継ぎ目２ａ、２ｂの位置は長手方向Ｄ１に等間隔に分散されている。
各層の継ぎ目２ａ、２ｂを前述のように等間隔に備える際、その間隔は芯材１の幅方向Ｄ２に対して２倍以上とし、詳細の間隔については製品断面サイズごとに決定される。
なお、生産工場にて接続前の芯材１ａ及び１ｂを製作する際に各層の素材３０の長手方向に継ぎ目が発生する際は、各層ごとにタッカーによって継ぎ目を長さ方向に固定し、芯材１ａ及び１ｂの製作時に長さ方向に隙間が生じることを防ぐ。

接着剤は、積層した素材３０及び継ぎ目２ａ、２ｂ同士を接着する。接着剤は、素材３０同士の厚さ方向Ｄ３の間及び継ぎ目２ａ及び２ｂの長手方向Ｄ１の間に塗布して使用する。
接着剤としては、ウレタン接着剤、ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。

芯材１ａ及び１ｂの各層の継ぎ目２ａ及び２ｂについて、長手方向Ｄ１における分散のさせ方は種々の方法が考えられる。
例えば、図２に示すように、芯材１ａ及び１ｂの長手方向Ｄ１において、芯材１ａ及び１ｂの素材３０の厚さ方向Ｄ３のいずれか一方の側から反対の側にかけて、継ぎ目２ａ及び２ｂの位置が規則的に一様に移動している。すなわち、芯材１を構成する素材３０のうちの継ぎ目２ａ及び２ｂを形成する端部が、芯材１の厚さ方向Ｄ３の第１側から第２側に向けて、徐々に長く延びている。いわゆる階段状に継ぎ目２ａ及び２ｂを設ける方法が考えられる。

以上説明したように、本実施形態に係る土留め壁によれば、芯材１は、接続前の芯材１ａと１ｂとを長手方向Ｄ１に接続することで形成され、芯材１ａ及び１ｂは、それぞれ板状の素材３０を厚さ方向Ｄ３に複数層重ねることで形成され、芯材１ａ、１ｂの各層ごとの継ぎ目２ａ、２ｂは長手方向Ｄ１に分散され、各層の素材３０同士及び芯材１ａ、１ｂ同士は接着剤により接着されている。

この発明により、芯材１の各層ごとの継ぎ目２ａ及び２ｂが長手方向Ｄ１に分散されており、芯材１の長手方向Ｄ１のいずれの断面においても継ぎにより断面欠損している層の割合が１／２未満である。よって、継ぎ目２ａ及び２ｂの位置が長手方向Ｄ１の一か所に集中するようなことがなく、長手方向Ｄ１における局所的な断面欠損が生じない。その結果、局所的な曲げ性能の低下を防止することができる。

また、曲げ性能の低下を防止することで、これまでに土留め壁用芯材で必要とされていた断面サイズを小さくすることができる。そのため、これまで必要とされた材料を削減することができることで、芯材の材料費、運搬に係る費用、施工に係る費用を削減でき、結果として工事費用を低減することができる。

また、芯材１ａ及び１ｂをガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体によって製造することで、例えば、シールドトンネルの掘削をする際に芯材を直接削ることができるために土留め壁の開口作業を必要とせず、作業を安全に行うことができる。

また、芯材１の各層の継ぎ目２ａ及び２ｂを等間隔に配置することによって、素材３０を重ねて芯材１ａ又は１ｂとする際に素材の長さの管理を容易に行うことができる。

また、芯材１の継ぎ目２ａ及び２ｂが各層ごとに階段状に配置、すなわち、芯材１ａ又は１ｂを構成する素材のうちの継ぎ目２ａ及び２ｂを形成する端部が、芯材の厚さ方向の第１側から第２側に向けて、徐々に長く延びている。言い換えると、芯材１のうちの長手方向Ｄ１の端部が凹凸になっていない。この場合は、凸凹の継ぎ目同士の位置を調整して差し込む作業が不要となり、継ぎ目同士を接続する際の作業を容易に行うことができる。

また、この発明によれば、芯材１の継ぎ目２ａ及び２ｂが接着によって一体化されている。

（第１変形例）
なお、図３に示すように、継ぎ目２ａ及び２ｂの位置は凹凸になっていてもよい。つまり、長手方向Ｄ１において継ぎ目２ａ及び２ｂから十分離れた任意の位置に基準点を設け、その基準点から各層の継ぎ目２ａ及び２ｂまでの長手方向Ｄ１の距離を考えたとき、厚さ方向Ｄ３に積層された素材３０のいずれの継ぎ目２ａ及び２ｂについても、いずれか一方の隣の層より遠く、反対の隣の層より近いという距離とならないような構造である。

例えば、継ぎ目２ａ及び２ｂが各層ごとに凹凸となっており、凸部の先端が芯材の長手方向に分散されているという構造を採ってもよい。また、その場合の継ぎ目２ａ及び２ｂの各層ごとの間隔については、各層ごとに階段状となるよう配置されていてもよい。つまり、芯材１ａ及び１ｂの長手方向Ｄ１において、芯材１の継ぎ目２ａ及び２ｂの位置が各層ごとに凹凸となっており、かつ、隣り合う凸側の先端同士の距離を等しくして、いずれか一方の側から反対の側にかけて、徐々に長く延びていてもよい。
また、その規則性により継ぎ目２ａ及び２ｂの先端位置を設ける際は、素材３０の１層ごとに凹凸を設けるだけでなく、複数層ごとに凹側と凸側とがまとまっていても、その際の凹側及び凸側の素材３０の層の枚数がそれぞれ異なっていてもよい。
これにより、継ぎ目２ａ及び２ｂの先端の凸凹同士をかみ合わせることによる厚さ方向の曲げ性能を確保できることに加え、継ぎ目の先端が階段状になっていることによる芯材を接続する際の作業のしやすさの両方を確保することができる。

また、芯材１の継ぎ目２ａ及び２ｂが各層ごとに凹凸となっているものの、上述のように隣り合う各層の継ぎ目同士の長手方向Ｄ１の距離をいずれの層においても等しくするといった規則性を持たせずに、図４に示すように、継ぎ目２ａ及び２ｂの凸側の先端を任意の位置に設けてもよい。この場合、継ぎ目２ａ及び２ｂの凸側の先端が、芯材１の幅方向Ｄ２に対して２倍以上とする要件を満たしていることが好ましい。
これにより、凸部の先端が同じ位置にある場合に生じる局所的な断面欠損を防ぐことができる。更に、芯材の層同士の凹凸をかみ合わせることができることから、幅方向Ｄ２の曲げに対してより高い耐曲げ性能を確保することができる。

（第２変形例）
また、図５に示す変形例に係る芯材１のように、素材３０が、コンクリート３２に補強筋３１が埋設された構成であってもよい。この芯材１では、複数層の素材３０が、一体成形されている。すなわち、芯材１全体では、コンクリート３２の内部に複数層の補強筋３１が重ねられている。この場合、図示しない型枠内に補強筋３１を配筋した後、その周囲にコンクリート３２を打設して補強筋３１を埋設することで芯材１が形成されていてもよい。

この芯材１では、素材３０が、補強筋３１と、コンクリート３２の一部と、によって形成されていると言える。前記コンクリート３２の一部とは、コンクリート３２全体のうち、各補強筋３１の全体が埋設される部分である。前記コンクリート３２の一部とは、コンクリート３２の全体を厚さ方向Ｄ３に、補強筋３１ごとに対応する領域ごとに分割してなる一部である。なお図５及び図６では、厚さ方向Ｄ３に隣り合う素材３０の間に、仮想の破線を示しているが、実際には素材３０の間に境界面はない。

補強筋３１は、コンクリート３２の強度を補うものである。補強筋３１は、芯材１ａ及び１ｂの厚さ方向Ｄ３に複数層重ねられる。補強筋３１は芯材１ａ及び１ｂ内部に等間隔に並べられる。また、補強筋３１の大きさ及び間隔は、適宜施工条件等によって決定される。補強筋３１としては、例えば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が好適に用いられる。

コンクリート３２は、補強筋３１の周囲に打設される。コンクリート３２を補強筋３１の周囲に打設する際、継ぎ目２ａ及び２ｂ付近の補強筋３１は埋設されないように製造する。継ぎ目２ａ及び２ｂ付近の補強筋３１は、施工現場にて芯材１ａ及び１ｂを組み合わせた後にコンクリート３２を打設することにより埋設される。また、コンクリート３２としては、例えば、超速硬高流動コンクリートが好適に用いられる。

この芯材１ａ、１ｂでは、両芯材１ａ、１ｂを接続する前に、芯材１ａ、１ｂの端部から、補強筋３１の端部が長手方向Ｄ１に突出している。補強筋３１の端部は、コンクリート３２から露出している。
両芯材１ａ、１ｂを接続するときには、図６に示すように、露出している補強筋３１の端部同士を突き合わせる。この状態で、両芯材１ａ、１ｂの間には、補強筋３１の端部が位置する空間１ｃに、コンクリート３２を追加で打設する。なお、このとき、空間１ｃにおける幅方向Ｄ２の両側面に、更に適宜補強筋を重ねてもよい（不図示）。
コンクリート３２が硬化すると、芯材１ａ、１ｂが接合される。

これにより、素材３０がガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体からなるときと同様に、シールドトンネルの掘削をする際に芯材１を直接削ることができるために土留め壁の開口作業を必要とせず、作業を安全に行うことができる。
なおこの変形例のように、互いに重ねられた複数層の素材３０の間に、明確な境界面が設けられていない。すなわち、芯材１は、複数層の素材３０が境界面を有した状態で重ねられていてもよく、複数層の素材３０が境界面を有さない状態で重ねられていてもよい。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、芯材１の各層における継ぎ目２ａ及び２ｂの位置は、厚さ方向Ｄ３のある部位を境として階段状となっている層と凹凸となっている層が混在していてもよい。
このような形状とすることで、より接続作業のしやすさと曲げ性能の両方を確保することができる。

また、素材３０の積層及び芯材１ａと１ｂとの接続には、接着剤を用いずにボルト等の締結部材を用いてもよい。
このような方法を執ることで、接着を用いた場合は一度固定した部位は外すことが出来ないのに対し、芯材１の厚さ等の調整（素材３０の枚数を増減する等）を施工現場で行うことができる。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１、１ａ、１ｂ…芯材
２ａ、２ｂ…継ぎ目
３０…素材
Ｄ１…長手方向
Ｄ２…幅方向
Ｄ３…厚さ方向

Claims

素材を複数層重ねた芯材を備え、
複数の前記芯材が、長手方向に継ぎ目を介して接続された土留め壁であって、
前記芯材の各層ごとの前記継ぎ目は前記長手方向に分散されており、前記土留め壁の前記長手方向のいずれの断面においても、前記継ぎ目により断面欠損している層の割合が１／２未満であり、
前記素材は、ガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体により形成された板であり、
前記芯材の前記継ぎ目が各層ごとに凹凸となり、
前記凹凸の凸部の先端が前記芯材の前記長手方向に分散されている、
土留め壁。
素材を複数層重ねた芯材を備え、
複数の前記芯材が、長手方向に継ぎ目を介して接続された土留め壁であって、
前記芯材の各層ごとの前記継ぎ目は前記長手方向に分散されており、前記土留め壁の前記長手方向のいずれの断面においても、前記継ぎ目により断面欠損している層の割合が１／２未満であり、
前記素材は、ガラス長繊維で強化されたウレタン樹脂発泡体により形成された板であり、
前記芯材の前記継ぎ目が各層ごとに凹凸となり、
前記凹凸の凸部の先端が各層ごとに階段状に配置された、
土留め壁。
前記芯材の各層の前記継ぎ目が等間隔に配置されている、
請求項１又は２に記載の土留め壁。
前記芯材の前記継ぎ目が接着により一体化される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の土留め壁。