TWI539062B - 組合鋼製壁 - Google Patents

Description

組合鋼製壁 發明領域

本發明有關於一種擋土牆工程、圍堰工程、護岸、新生地、堤防等所使用之組合鋼製壁。

本申請是根據2012年9月7日在日本所提出申請之特願2012-196899號來主張優先權，並將其之內容引用至此。

發明背景

所謂的組合鋼製壁是在由複數鋼板樁之連結所構築之壁體，提高了將H形鋼或鋼管等之補剛材組合並構築之剛性的壁構造，亦可適用於謀求較高壁高的現場等。又，藉由將相鄰之鋼板樁用接頭部嵌合並將壁體構築，與接頭之遊隙比較大的鋼管板樁相比，可使止水性提升。

在組合鋼製壁中，亦可將鋼管作為補剛材而使用時，具有施工上之各種長處。將H形鋼作為補剛材使用時，將H形鋼朝地基打入之際，因地基之阻力會有翼板部分容易變形等之問題。然而，為鋼管之情況下，由於如H形鋼之翼板沒有突出部分，因此埋入時不易引起變形。又，亦可一面使鋼管旋轉一面朝地基埋入。

作為組合鋼管與鋼板樁而成之鋼製壁的一例，眾所周 知有專利文獻1、專利文獻2、及專利文獻3所記載者。

在專利文獻1所記載之鋼製壁，在鋼板樁之表背面之至少任一方的面設有補剛材嵌合用的加工模具，透過該加工模具來設置H形鋼或鋼管板樁等之補剛材。作為補剛材，使用鋼管板樁時，對於補剛材嵌合用而安裝於鋼板樁之加工模具，使鋼管板樁之接頭嵌合來構成壁體。透過鋼管板樁之接頭來進行鋼管與鋼板樁之負重傳達。

專利文獻2、專利文獻3所記載之鋼製壁其特徵在於：複數鋼板樁由接頭所連結來設置壁體的同時，在前述壁體之全部或一部份之前述鋼板樁，鋼管將其長邊方向沿著前述鋼板樁之長邊方向來相接。藉由使其為組合鋼管與鋼板樁之壁體，便可提供一種兼備高止水性與高剛性之鋼製壁。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本國特開2005-299202號公報

[專利文獻2]國際公開第2011/142047號說明手冊

[專利文獻3]國際公開第2011/142367號說明手冊

發明概要

專利文獻1、專利文獻2、及專利文獻3中，作為1個實施形態，記載有跳過鋼管等補剛材之間距的構成。根據作為壁體所需要之剛性、耐力來跳過間距之構成，可藉由選擇鋼管或H形鋼等之補剛材而實現，但另一方面關於間 距之設定會有如以下之課題。

(a)當過度跳過鋼管之間距時，壁體就會顯示不安定之動作，有無法發揮所用之性能的可能性。

(b)當使鋼管之間距過小時，就無法用鋼板樁與補強材兩者適切地分擔來承受土壓，會變成用某一方集中地分擔負重之不佳構造。

組合了鋼板樁與補剛材之壁體的剛性、耐力，嚴格來說，根據補剛材之設置位置或其之附近、及相鄰之補剛材之中間附近等場所都有所不同，但假設如可用將此平均化之剛性來評價，愈使每1根之鋼管徑或H形鋼之尺寸變大，間距變大時，則愈可將使用之鋼材重量減低。

但，當使補剛材之間距變大時，對於鋼板樁壁之補剛效果無法達到均等，在相鄰之補剛材中間附近，鋼板樁壁之變形變大，作為壁體之變形在壁延伸設置方向(水平方向)變得不均勻。又，當使補剛材之間距進而過度變大時，就對於相鄰之補剛材中間附近的鋼板樁，已變成無法達到補剛效果之狀態。即，在補剛材附近作為將鋼板樁壁與補剛材組合之剛性較高的壁來動作，但會顯示成在相鄰之補剛材中間附近作為鋼板樁壁單體之動作，或是與此相近之動作。此時，考慮到無法平均化地處理作為壁體之剛性，在相鄰之補剛材中間附近，鋼板樁壁會塑性變形，或根據情況而局部地產生過度的變形，亦會有無法維持作為壁體之安定性的事態。

另一方面，當使補剛材之間距變小時，鋼板樁壁 所負擔之土壓就會變小，與只用補剛材來抵抗土壓之狀態相近。即，無關於藉由將補剛材與鋼板組合來使用，而會變成無法活用鋼板樁壁所持之剛性或耐力的狀態。可說是若將補剛材與鋼板樁組合來使用，活用鋼板樁壁與補剛材兩方之剛性或耐力來抵抗作用之土壓者才是合理的構造。

前述已往之發明中，並未提及針對對於鋼板樁壁可適切地獲得補剛材之效果的間距或活用補剛材與鋼板樁壁兩方而可抵抗土壓之間距的範圍等。

因此本發明目的在於提供一種組合鋼製壁，其可確保作為壁體之安全性、健全性，進而，具有可活用鋼管與鋼板兩方之剛性、耐力之合理的構造。

本發明為了達成上述目的，採用以下之構成。

(1)本發明之一態樣其特徵在於：複數鋼板樁利用接頭來連結並構成壁體，且其之壁體在延伸設置方向隔著間隔具有複數凹部，包夾前述壁體且在較低側的地基面，在一部分收容於前述凹部之狀態下，於前述地基面沿著前述鋼板樁之長邊方向來設立複數鋼管，在前述鋼板樁之長邊方向之至少一部分將前述壁體與前述鋼管連接，彼此相鄰之前述各鋼管中心間距離為最大的第1鋼管和第2鋼管之間的中心間距離即最大間隔L(mm)、與前述壁體之高度H(mm)、及合計前述第1鋼管和前述第2鋼管之各個半徑的尺寸D(mm)會滿足以下之數學式(A)。

[數1]D≦L≦(1/2)×H‧‧‧(A)

(2)如上述(1)所記載之組合鋼製壁，其中前述壁體與前述鋼管可藉由彼此接觸來連接。。

(3)如上述(1)所記載之組合鋼製壁，其中前述壁體與前述鋼管可藉由利用連結用構件連結來連接。

(4)如上述(3)所記載之組合鋼製壁，其中前述連結用構件可至少使前述鋼板樁及前述鋼管之上部連結。

(5)如上述(1)~(4)任一項所記載之組合鋼製壁，其中可設定前述最大間隔L(mm)，以使前述最大間隔L(mm)、前述壁體之高度H(mm)、前述鋼板樁之降伏應力σ_y(N/mm²)、前述鋼板樁之斷面係數Z_S(mm³)、及對前述壁體作用之最大彎曲力矩M_max(N．mm)滿足以下之數學式(B)。

(6)如上述(1)~(5)任一項所記載之組合鋼製壁，其中可設定前述最大間隔L(mm)，以使前述最大間隔L(mm)、前述壁體之高度H(mm)、前述鋼板樁之降伏應力σ_y(N/mm²)、前述鋼板樁之斷面係數Z_S(mm³)、及對前述壁體作用之最大彎曲力矩M_max(N．mm)滿足以下之數學式(C)。

(7)如上述(1)~(6)任一項所記載之組合鋼製壁，其中從前述長邊方向來觀察時，前述各凹部在前述壁體可用等間隔來形成，又，對於前述各凹部每隔一個地配置前述鋼管。

(8)如上述(1)~(6)任一項所記載之組合鋼製壁，其中從前述長邊方向來觀察時，前述各凹部在前述壁體可用等間隔來形成，又，對於前述各凹部每隔2個以上地配置前述鋼管。

根據上述構成，將相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁的發生應力減低，可發揮與鋼管組合之效果，並橫跨壁體延伸設置方向而不會有鋼板樁降伏，可確保作為壁體之安全性、健全性，進而，可活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力，便可為更加合理的構造。

1‧‧‧帽形鋼板樁(鋼板樁)

1a‧‧‧腹板

1b‧‧‧翼板

1c‧‧‧臂部

1d‧‧‧接頭

2‧‧‧鋼管

3‧‧‧鋼製壁

4‧‧‧壁體

D‧‧‧尺寸

G‧‧‧土槽

GH、GL‧‧‧地盤

J‧‧‧鋼板

K‧‧‧試樣

K1‧‧‧板樁

K2‧‧‧管部

K3‧‧‧連結板

M_smax‧‧‧相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁所產生的最大彎曲力矩

Z_s‧‧‧鋼板樁之延伸設置方向每1m之斷面係數

L‧‧‧鋼管之間距

p‧‧‧三角形分布負重之最大值

H‧‧‧壁之高度

M_max‧‧‧壁體所發生之最大彎曲力矩(=pH²/6)

[圖1A]是為了針對組合鋼製壁之鋼管的間距來檢討，已實施之室內模型實驗裝置的概略平面圖。

[圖1B]是圖1A所示之室內模型實驗裝置的概略側斷面圖。

[圖2]是顯示實驗1、實驗2、實驗3之概要的圖。

[圖3]是顯示各實驗之鋼管垂直方向之應變分布的圖表。

[圖4]是顯示各實驗之鋼板樁垂直方向之應變分布的圖表。

[圖5]是示意地顯示在鋼板樁從最深部到鋼管之間距分量之高度(L)，假設土壓作用之計算方法的圖。

[圖6]是顯示將使鋼管與鋼板樁接觸並配置於前面側之實驗1、實驗2之鋼板樁垂直方向的應變分布、與在鋼板樁從最深部到鋼管之間距分量之高度，假設土壓作用來計算 時的計算值加以比較的圖表。

[圖7]是示意地顯示在鋼板樁從最深部到鋼管之間距分量之2倍高度(2L)，假設土壓作用之計算方法的圖。

[圖8]是顯示將配置鋼管於前面側之實驗1、實驗2、實驗3之鋼板樁垂直方向的應變分布、與在鋼板樁從最深部到鋼管之間距之2倍高度，假設土壓作用來計算時之計算值加以比較的圖表。

[圖9A]是顯示本發明第1實施形態之組合鋼製壁之一例的概略平面圖，並顯示對於帽形鋼板樁3片配置鋼管1根之構成。

[圖9B]是顯示本發明第1實施形態之組合鋼製壁之一例的概略平面圖，並顯示對於帽形鋼板樁2片配置鋼管一根之構成。

[圖9C]是顯示本發明第1實施形態之組合鋼製壁之一例的概略平面圖，並顯示在板樁接頭部配置鋼管之構成。

[圖10A]是顯示本發明第2實施形態之組合鋼製壁的概略平面圖。

[圖10B]是圖10A所示之組合鋼製壁的概略側面圖。

[圖11A]是顯示本發明第2實施形態之組合鋼製壁之變形例的概略平面圖。

[圖11B]是圖11A所示之組合鋼製壁的概略側面圖。

用以實施發明之形態

本發明者們為了解決上述課題，鋼管與鋼板之組 合鋼製壁中，包夾壁體且在地基面較低側(本說明書中會有稱為「前面側」之情形)配置鋼管，對於跳過鋼管之間距的構造，進行室內模型實驗，針對在鋼板樁壁可適切地獲得鋼管之補剛效果的間距、或活用鋼管與鋼板樁壁兩方而可抵抗土壓之間距的範圍來進行檢討。

該室內模型實驗如以下所示。

圖1A、圖1B中顯示了室內模型實驗裝置之示意圖。圖1A是室內模型實驗裝置之概略平面圖，圖1B是沿著圖1A之I-I線所獲得之概略斷面圖。該室內模型實驗裝置是在寬度1957mm×高度1000mm×深度940mm之剛性土槽G內中央，將壓克力之試樣K利用接著劑在地基進行下端固定來構成。壓克力之試樣K是藉由模擬鋼板樁之波形板樁K1與模擬鋼管之管部K2(外徑140mm、肉厚3mm)組合來構成壁體。又，在上部模擬設置連結兩者之頂石(連結用構件)時，如圖1B所示，貼附連結板K3。又，圖1A所示之概略圖中，為了簡略化，並未圖示連結板K3。

室內模型實驗中，在試樣K之兩側將矽砂5號(乾燥砂)利用空中落下法來設置。且，從該狀態，確認將設置有管部K2之壁體前面側(圖1A、圖1B之右側)的矽砂5號往下挖掘至最深部壁體(壓克力之試樣K)的動作。在此，將設置有矽砂5號之側的地基當作GH，並將往下挖掘矽砂5號至最深部之側的地基當作GL。

為了針對板樁K1與管部K2之接觸狀況、有無連結板K3之影響來檢討，如圖2整體所示，改變條件來實施了 實驗1、實驗2、實驗3。

而，針對板樁K1與管部K2未接觸之實驗3，亦在板樁壁中心使管部K2之外周面位置一致且朝板樁壁之凹部使管部K2之一部份進入。即，無論哪一實驗，都是朝板樁壁凹部使管部K2之一部份進入之構成。

實驗時，對於管部K2，在中央部配置之管部K2板樁壁設置相反側的外周面，對於板樁K1，由相鄰之2根管部K2包夾，並在從兩管部K2距離最遠之板樁K1之腹板中央部，黏貼應變測量器，來計測掘削後所產生之應變。

又，中央部配置之管部K2中，在管部K2上部安裝變位計測用之模具，並在距下端(地基GL)1050mm之位置來計測上部的變位。

針對各實驗，將管部K2所產生之垂直應變之深度方向的分布顯示於圖3，並將在相鄰之管部K2中間位置板樁K1所產生之垂直應變深度方向的分布顯示於圖4。

圖3所示之圖表中，針對管部K2所產生之應變，將壓縮側當作正。

又，圖4所示之圖表中，針對板樁K1所發生之應變，將拉張側當作正。

而，圖表內，針對板樁K1與管部K2個別當作下端固定之懸桁，針對假設全部土壓作用時所算出之應變亦一併記入。針對此時之應變算出用的土壓，另外只用板樁K1進行同樣之實驗，從其結果算出土壓。

又，在下述表1顯示了距配置於中央之管部K2下端1050mm位置所計測之變位。

從圖3看來，針對管部K2之深部所產發生之垂直方向的應變，實驗1及實驗2中，相對於比在管部K2全部土壓作用時稍微小之值，實驗3中與實驗1、實驗2相比，顯示了更小之值。又，如表1所示，實驗3中，與實驗1、實驗2相比，管部之變位變得較小。

針對圖4所示之板樁K1所產生之應變，根據板樁K1與管部K2之接觸條件、有無連結板K3，產生量就會有所不同，但所有實驗中，在最深部會成為最大之應變，其應變比起只在板樁K1全部土壓作用而計算之應變會更小。即，即使在壁體延伸設置方向，相鄰之管部K2之中間附近，亦可減低板樁K1所產生之應變，可說是能發揮組合板樁K1與管部K2之效果。又，實驗3與實驗1、實驗2相比，顯示了板樁K1之應變為較大之值。亦即是，可說是藉由在板樁K1使負重分擔，便有可使管部K2之分擔減低之傾向。

以這些實驗結果為基礎，便可導出對於鋼板樁壁可適切地獲得鋼管之補剛效果的間距、或活用鋼管與鋼板樁壁兩方來抵抗土壓之間距的範圍。

首先，針對在鋼板樁壁橫跨壁體延伸設置方向可獲得鋼管之補剛效果的間距來檢討。

使鋼管(管部K2)與鋼板(波形之板樁K1)接觸來設置時(實驗1、實驗2)，即使對於相鄰之鋼管之中間鋼板樁，在上 部也幾乎沒有應變產生，但大約從最深部到鋼管之間距分量之高度(360mm)的位置就會有應變產生(圖4)。這可考慮為因藉由在鋼板樁(波形之板樁K1)兩側設置之鋼管(管部K2)來限制變形，但在深部相鄰之鋼管中間附近的鋼板樁，鋼管之限制就無法充分發揮，顯示局部地與鋼板樁壁單體相近之動作。

因此，如圖5所示，假設在只有鋼板樁之壁體從最深部到鋼管之間距L分量之高度位置，土壓會作用，而算出了應變。又將已算出之應變深度方向的分布(計算值)顯示於圖6。而，同圖中亦搭配圖4所示之實驗1、實驗2的實驗值來顯示。

從圖6看來，由於計算值與實驗值(實驗1、實驗2)大約一致，因此可說是鋼管與鋼板樁在長邊方向相接且在壁體前面側配置鋼管時，假設在只有鋼板樁之壁體從最深部到鋼管(管部K2)之間距L分量之高度位置土壓會作用而計算，藉此可表現相鄰鋼管中間位置之鋼板樁(波形之板樁K1)的垂直動作。因此，該構造中，當鋼管間距L與壁高相等時，相鄰鋼管中間位置之鋼板樁(波形之板樁K1)所產生之應力會顯示與只使用鋼板樁時大約相同之動作，而部分地無法達到鋼管之補剛效果。換言之，使鋼管之間距L為壁高H以下時(如滿足L≦H)，在從鋼管分離之部分鋼板樁之產生應力亦會減低，便可發揮與鋼管組合之效果。即，即使是跳過鋼管之間距，使用直徑較大之鋼管，發揮壁體所需要之剛性的構造，鋼板樁與鋼管亦可發揮組合之效果。

又，可考慮為鋼管與鋼板樁分離地設置，在上部連結時(實驗3)，鋼管之一部份會進入鋼板樁樁壁波型之凹部，藉此作為鋼板樁壁而變形時，雖可發揮一定程度之限制效果，但與直接地相接之實驗1及2相比，對於鋼板樁之鋼管的限制變得較小，由此可見，與實驗1及2相比，顯示與鋼板樁樁壁單體相近之動作的深度方向範圍會有變大之傾向。如圖7所示，將此時之土壓作用範圍假設成從最深部到鋼管之間距L分量之2倍高度(2L)位置，土壓會作用而算出垂直方向應變。將已算出之應變深度方向的分布(計算值)顯示於圖8。搭配同圖亦將圖4所示之實驗1~3的結果搭配地顯示。從圖8看來，當使從前述最深部之土壓作用範圍為2L以上時，即使在垂直應變最大之實驗3時，在從鋼管距離最遠之位置，鋼板樁深部所產生之垂直應變亦會比計算值更小。

從以上看來，在為組合鋼管與鋼板樁之組合鋼製壁，且包夾壁體並具有在地基面較低側(前面側)配置鋼管之構造的鋼製壁，鋼管會進入鋼板樁樁壁之凹部，在垂直方向任一位置，鋼管與鋼板樁接觸或利用連結用構件來連結，或是接觸且利用連結用構件來連結之構造時，只要滿足2L≦H，與只有鋼板樁時相比，就可更減低相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁所產生的應變。

亦即是，鋼管之間距L滿足以下之式時，可減低相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁的產生應力，看到與鋼管組合之效果。亦即是，由於橫跨壁體延伸設置方向來發揮鋼管之補剛效果，因此即使跳過鋼管之間距，使用直徑較大之鋼管， 發揮壁體所需要之剛性的構造，鋼板樁與鋼管亦可發揮組合之效果。

[數4]D≦L≦(1/2)×H‧‧‧(1)

又，鋼管之間距L比鋼管之直徑更大時，便可使鋼管與鋼板樁樁壁大致並排地配置。因此，L之下限值為將相鄰之2個鋼管之各自的半徑合計的尺寸D。如可將鋼管與鋼板樁樁壁大致並排地配置時，便可使鋼管與鋼板樁之組合壁體的壁寬度變小。亦即是，鋼管之間距L滿足上述式(1)時，可使組合壁體之壁寬度變小。

接著，主要構件即鋼管設定成可確保安全性、健全性時，從針對鋼板樁橫跨壁體延伸設置方向，壁體確保安全性、健全性的觀點來看，加以檢討。對於鋼板樁樁壁，在相鄰之鋼管中間附近，鋼管之補剛效果變得最小，在其之部分會有很大應力產生。如前所述，包夾壁體且在地基面較低側(前面側)配置鋼管，將鋼管之間距當作L，且為D≦L≦(1/2)H時，如圖7所示，假設在鋼板樁單體從最深部到鋼管之間距L分量之2倍的高度(2L)位置，土壓會作用時，相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁應力會成為所算出之應力以下。即，下式(2)會成立。在此，如圖7之(a)，當成在壁體使最深部之負重為p的三角形分布負重所作用者，此時將最大彎曲力矩當作M_max，並將對如圖7(b)之模型所算出之相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁作用的最大彎曲力矩當作M_smax，將最大應力當作σ_smax。

M_smax：相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁所產生之最大彎曲力矩

Z_s：鋼板樁之延伸設置方向每1m之斷面係數

L：鋼管之間距

p：三角形分布負重之最大值

H：壁之高度

M_max：壁體所產生之最大彎曲力矩(=pH²/6)

如(2)式之右邊為鋼板樁之降伏應力σ_y以下，包夾壁體並在地基面較低側(前面側)配置鋼管，將鋼管之間距當作L時，在相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁產生的最大應力會變成降伏應力σ_y以下。亦即是，如(3)式成立時，就不會有橫跨壁體延伸設置方向而鋼板樁到達降伏之情形，便可橫跨壁體延伸設置方向地確保安全性、健全性。

σ_y：鋼板樁之降伏應力

從以上看來，在為組合鋼管與鋼板樁之「組合鋼製壁」，包夾壁體且具有在地基面較低側(前面側)配置鋼管之構造的鋼製壁，鋼管會進入鋼板樁樁壁之凹部，在垂直 方向任一位置，鋼管與鋼板樁會接觸或利用連結用構件來連結，或是接觸且利用連結用構件來連結的構造，如對於鋼管之間距L(1)式及(3)式成立時，便可減低相鄰之鋼管中間附近之鋼板樁的產生應力，發揮與鋼管組合之效果，橫跨壁體延伸設置方向並不會有鋼板樁降伏之情形，便可確保作為壁體之安全性、健全性。

進而，為了使鋼管與鋼板樁之「組合鋼製壁」為更加合理的構造，便針對可活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力的實施形態(鋼管之間距)來加以檢討。

如前所述，本次之室內模型實驗中，針對鋼管之深部所產生的應變，相對於實驗1及實驗2中，相對於比起對鋼管全部土壓作用之情況會變成稍微較小的值，實驗3中則顯示了比實驗1、實驗2更加小之值。又，針對鋼管上部之變位，實驗3與實驗1、實驗2相比會變得更小。相對於此，鋼板樁深部的應變則顯示了實驗3是較大的值。亦即是，鋼板樁之負重分擔愈增加，則鋼管之負荷愈可減輕。亦即是，在使鋼管之間距變大，在不失去構造安定性之範圍，如能為亦對鋼板樁分擔適度大小之負重的構成時，便可構造成減輕鋼管所負擔的負重，並活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力，且抵抗作用負重之有效率的構造。

如前所述，申請者們調查了在構成本發明之組合壁體的鋼板樁，有在相鄰鋼管中間位置之深部產生很大之應力之傾向，並可用(2)式來表現其之值。

根據(2)式，相鄰鋼管中間位置之深部所作用的彎曲力 矩會變成對使用鋼板樁單體時所作用之彎曲力矩乘上減低係數(3H-4L)(2L)²/H³之值以下。

當使鋼管之間距變大，減低係數(3H-4L)(2L)²/H³之值變得過大時，鋼板樁之負重分擔就會變大，便有在鋼板樁應力產生而到達降伏之可能性出現。有鑑於此而限定鋼管之間距的範圍者，便是前述之(3)式。

另一方面，當藉由使鋼管之間距變小，減低係數之值變得過小時，在鋼板樁產生之應力就會變小，且鋼板樁之負重分擔變小。此時，藉由調整鋼管之間距，便可使減低係數之值變大。因此，當使鋼管之間距變大成一定程度以上時，便可減輕鋼管所負担之負重，便可構造成活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力並可抵抗作用負重之有效率的構造。但，因施工法上之限制、板樁寬度等之形狀條件，或是壁高等之構造條件等，亦有不易使鋼管之間距變大之情形。此時，使鋼板樁之型式變小，亦即是使鋼板樁之斷面係數變小，藉此便可削減鋼材之重量且使其為合理的之構造。例如，橫跨延伸設置方向而壁高有所變化時，從施工之觀點看來，當使用相同直徑之鋼管並在壁高較高處利用鋼管來確保高耐力、剛性時，會有必須使鋼管之間距變小之情形，此時鋼板樁所負擔之負重就會變小。前述條件下，雖無法相當期待利用鋼板樁來減輕鋼管之分擔負重的效果，但只要可選定配合鋼板樁所分擔之負重大小型式的鋼板樁，就可使其為將使用之構件的性能加以有效地活用的構成。

一般而言，土木構造物中，會考慮到作用負重或材料強度之不均，設定成在構成構造物之構件保持有一定程度的安全範圍。例如，道路橋樑規格書、同解說(平成24年3月，社團法人日本道路協會)等之許多設計方針中，設定有對鋼材之情況、降伏強度乘上1/1.7(≒0.6)之安全率的容許應力度，成為對作用負重或材料強度之不均有所顧慮的形式。

本構造中，亦從考慮對作用負重或材料強度之不均的安全性的觀點看來，在持有一定程度餘裕的範圍，考慮在鋼板樁使負重產生之情形為適當，並在鋼板樁使考慮了前述安全率之值的1/2程度以上的應力產生，亦即是，可認知在鋼板樁所產生之應力的範圍是降伏應力之0.3~0.6倍左右為妥當。

另一方面，現在一般使用之鋼板樁有數種類之型式，可根據所需要之剛性、耐力來分別使用。可認知若(3)式左邊之鋼板樁應力在降伏應力之0.3倍以下時，則使用較小型式之鋼板樁之可能性變得較高，才有餘力去合理化構造。從以上看來，從在鋼板樁使適度之應力產生之觀點看來，設定了下述(4)式。

藉由設定成(4)式成立，可跳過鋼管之間距並在 鋼板樁使負重分擔且減低鋼管之分擔負重，或是鋼板樁所分擔之負重較小時，可選擇適切之鋼板樁型式，便可使其活用鋼材所持之性能為合理的構造。

從以上看來，在為組合鋼管與鋼板樁之「組合鋼製壁」，包夾壁體並具有在地基面較低側(前面側)配置鋼管之構造的鋼製壁，會是鋼管進入鋼板樁樁壁之凹部，在垂直方向任一位置，鋼管與鋼板樁接觸或連結，或是接觸且利用連結用構件來連結的構造，如對於鋼管之間距L使(4)式満足時，便可活用鋼管與鋼板樁所持之各自的剛性、耐力，進而使其為合理的構造。

以下，針對根據上述之新知識而成之本發明，參照圖式來詳細地說明。

圖9A~圖9C是個別地顯示本發明第1實施形態之組合鋼製壁3的範例。

如圖9A~圖9C所示，本實施形態之組合鋼製壁3是利用帽形鋼板樁1所構成之壁體4，與沿著帽形鋼板樁1之長邊方向配置之鋼管2組合來構成。

例如，朝水平地基埋入後將鋼製壁3單面側之地基掘削，藉此在水平位置較高側之地基面與水平位置較低側之地基面之間，來設立鋼製壁3。

帽形鋼板樁具有：腹板1a、從腹板1a之兩側緣個別傾斜地延伸出去而彼此展開的一對翼板1b、從左右翼板1b前端與腹板1a平行地朝左右延伸出去的一對臂部1c、及設於臂部1c前端之接頭1d。

且，壁體4是將相鄰之帽形鋼板樁1之間利用彼此之接頭1d(連結用構件)連結而構成。

即，壁體4在其之延伸設置方向(水平方向)隔著間隔，構造成形成複數凹部。在此所言之凹部是意味著：(A)利用帽形鋼板樁1之腹板1a與一對翼板1b來形成之空間，或是，(B)利用相鄰之帽形鋼板樁1、1之臂部1c、1c與翼板1b、1b來形成之空間。

鋼管2在一部分收容於該壁體4之凹部的狀態下，沿著帽形鋼板樁1之長邊方向，包夾壁體4且在水平位置較低側的地基來設立。

在此，鋼管2與帽形鋼板樁1之翼板1b沿著垂直方向並未透過連結用構件等而直接相接。如上所述，使其為鋼管2與帽形鋼板樁1直接相接之構成時，便可利用鋼材彼此之接觸將對帽形鋼板樁1作用之土壓、水壓等的負重作為水平力來傳達。又，由於變得不需要在鋼管之外周面配置連結用構件，因此鋼管之外周面的突起物也消失，便可使鋼管旋轉貫入。

關於鋼管2之配置，例如，如圖9A所示，對於帽形鋼板樁1每3片來配置1根鋼管2的構成，即，對於壁體4之凹部每隔一個來配置鋼管之構成，如圖9B所示，對於帽形鋼板樁1每2片來配置1根鋼管2之的構成，即，可為對於壁體4之凹部每隔一個來配置鋼管之構成。

又，如圖9C所示，鋼管2可將鋼管配置成與帽形鋼板樁1之接頭1d相對面。

從鋼製壁3所需要之剛性，根據需要來設定鋼管2之直徑、板厚、間距等，並當將相鄰之鋼管2的各個半徑所合計的尺寸當作D，將鋼管2之間距當作L，將鋼製壁3之高度當作H時，就可將鋼管之間距設定成D≦L≦(1/2)H。

又，希望在長邊方向以上部來連結。如為上部時，可使鋼板樁與鋼管個別地埋入後，在容易進行連結作業之情況下，在鋼管與鋼板樁彼此相接之構造，即使假設埋入途中分開，至少可用上部來傳達水平力。進而，如將上部用熔接接合、或是混凝土來結合，便可抑制垂直方向之剪斷偏移，便可使作為壁體之剛性或耐力提升。

例如，使鋼製壁3之壁高H為5000mm，土壓之負重以三角形分布在最深部之負重P為27kN．m²，鋼板樁之降伏應力σ_y為295N/mm²時，則使鋼管之間距為1800mm，滿足(1)式，且成為(3)式之左邊=101N/mm²，亦滿足(3)式。故，減低相鄰鋼管中間附近之鋼板樁的發生應力，可發揮與鋼管組合之效果，並橫跨壁體延伸設置方向而不會有鋼板樁降伏之情形，便可確保作為壁體之安全性、健全性。又，由於亦滿足(4)式，因此可活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力，便可為更加合理的構造。

跳過鋼管之間距來將鋼管埋入時，當欲從複數已埋入之鋼管取得反作用力來將鋼管用油壓壓入或旋轉壓入加以施工時，反作用力用之夾持裝置變大之情況下，由於取得反作用力之鋼管與埋入之鋼管的距離變長，因此施工變得不安定，但此時夾持已埋入之鋼板樁並從該處取得反作用 力，藉此即使跳過鋼管之間距亦可安定地埋入。

圖10A、圖10B是本發明第2實施形態之組合鋼製壁之例。

如圖10A、圖10B所示，該實施形態之鋼製壁3設置成在將鋼板樁1與鋼管2在長邊方向為分開之狀態下，鋼管2之一部分進入壁體4之凹部，並用上部，詳而言之是頂上部，將鋼板樁J作為連結用構件來熔接，藉此連結鋼板樁1與鋼管2。藉由設置成鋼管2之一部分進入壁體4之凹部，對於壁體4可獲得鋼管2之補剛效果，並可使其為比鋼板樁之厚度(腹板1a與臂部1c之分開距離)與鋼管直徑的總和更小的壁厚，便可減低施工空間，使壁體4之壁厚縮小來構築組合鋼製壁3。

即使在此時，藉由設定成滿足(1)式及(3)式，可減低相鄰鋼管中間附近之鋼板樁的發生應力，可發揮與鋼管組合之效果，並橫跨壁體延伸設置方向不會有鋼板樁降伏之情形，便可確保作為壁體之安全性、健全性。又，如亦滿足(4)式，便可活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力，可使其為更加合理的構造。

此時，由於鋼板樁與鋼管分開地來設置，因此抑制施工上之噪音或振動，施工中亦不會有鋼板樁與鋼管接觸並變形之情況下，因鋼板樁與鋼管未接觸，因此亦可採用液壓振動錘工法等之振動工法。又，由於鋼板樁與鋼管不必設置嵌合用之模具或接頭等，以原狀態分開地設置，因此可適用使鋼管旋轉地埋入之旋轉壓入工法等。

又，可為在長邊方向至少一部分鋼管及鋼板樁彼此相 接或使用連結用構件連結來傳達水平力的構造。作為連結用構件，可使用橫跨鋼板樁與鋼管兩者設置之混凝土、利用鋼板樁與鋼管兩者熔接接合、螺栓、或自攻螺絲來安裝的鋼板樁或鋼筋、或是任一者之組合。又，用熔接接合、或混凝土來結合，抑制鋼板樁與鋼管垂直方向之剪斷偏移時，便可使作為壁體之剛性或耐力提升，減低壁體之變位且提升安全性，且可選擇更加經濟之鋼管與鋼板樁的組合。而，由於垂直方向之剪斷偏移在上部變得最大，因此希望連結成在上部可抑制偏移並傳達剪斷力。而，連結鋼管及鋼板樁時，希望在斷面內連結成2點以上或面狀。具體而言，如圖10A所示，對於一根鋼管，在斷面內設置2處以上之連結用構件，或如圖11A、圖11B所示，如變形例，可用設置之混凝土C來結合成將鋼管與鋼板樁用上部連結。

如圖10B所示，鋼板樁1與鋼管2之下端位置可個別地設定。為了安定壁體，在鋼管2確保所需要之埋置深度的長度的情況下，鋼板樁1只使謀求防止沸流、凍脹或滑坍方之分量來埋置等，只要可確保個別所需之埋置深度的長度即可。又，針對上部之位置，亦可將鋼管上部位置從鋼板樁之上部位置稍微向下。藉此，便可設定成在掌握鋼板樁且將鋼管油壓壓入或旋轉壓入時，夾持位置不會碰觸到已埋入之鋼管。

而，本發明並非限定於上述實施形態者，在不脫離發明之趣旨的範圍，可有各種之變更。

例如，上述實施形態中，雖顯示了每3個帽形鋼板樁1 來配置1根鋼管2之隔2個的構造、與每2個帽形鋼板樁1來配置1根鋼管2之隔一個之構造，但亦可為每4個以上之帽形鋼板樁1來配置1根鋼管2之隔3個以上的構造。

又，上述實施形態中，已針對組合相同寬度之帽形鋼板樁1、與相同直徑之鋼管2組合，設定成使鋼管2之間距L為一定之情況來說明，但針對帽形鋼板樁1之寬度、鋼管2之直徑可任意地設定，並針對相鄰之鋼管2之間距L亦可任意地設定。例如，將彼此相鄰之鋼管2之間隔任意地設定時，可將彼此相鄰之鋼管的中心間距離變成最大的第1鋼管及第2鋼管間的中心間距離(最大間隔)當作L。又，使用不同直徑之鋼管2時，可將合計相鄰之第1鋼管及第2鋼管之各個半徑的尺寸當作D。又，不限於帽形鋼板樁，亦可使用U形鋼板樁或Z形鋼板樁來組合。

又，無論將鋼板樁1與鋼管2在上部利用連結用構件來連結與否，或是利用混凝土C來結合與否，都可任意地設定。又，無論滿足(2)式、(3)式與否都可任意地設定。

產業上之可利用性

根據本發明，可提供一種組合鋼製壁，其可確保作為壁體之安全性、健全性，進而，具有可活用鋼管與鋼板樁兩方之剛性、耐力之合理的構造。

1‧‧‧帽形鋼板樁(鋼板樁)

1a‧‧‧腹板

1b‧‧‧翼板

1c‧‧‧臂部

1d‧‧‧接頭

2‧‧‧鋼管

3‧‧‧鋼製壁

4‧‧‧壁體

Claims (6)

1. 一種組合鋼製壁，其特徵在於：複數鋼板樁利用接頭來連結並構成壁體，且該壁體在延伸設置方向隔著間隔具有複數個凹部，包夾前述壁體且在較低側的地基面，在一部分收容於前述凹部之狀態下，於前述地基面沿著前述鋼板樁之長邊方向來設立複數個鋼管，在前述鋼板樁之長邊方向之至少一部分將前述壁體與前述鋼管連接，彼此相鄰之前述各鋼管中心間距離為最大的第1鋼管和第2鋼管之間的中心間距離即最大間隔L(mm)、與前述壁體之高度H(mm)、及合計前述第1鋼管和前述第2鋼管之各個半徑的尺寸D(mm)會滿足以下之數學式(1)，[數1]D≦L≦(1/2)×H‧‧‧(1),且設定前述最大間隔L(mm)，以使前述最大間隔L(mm)、前述壁體之高度H(mm)、前述鋼板樁之降伏應力σ_y(N/mm²)、前述鋼板樁之斷面係數Z_S(mm³)、及作用於前述壁體之最大彎曲力矩M_max(N．mm)滿足以下之數學式(2)及(3)，[數2]
2. 如請求項1之組合鋼製壁，其中前述壁體與前述鋼管藉由彼此接觸來連接。
3. 如請求項1之組合鋼製壁，其中前述壁體與前述鋼管藉由利用連結用構件連結來連接。
4. 如請求項3之組合鋼製壁，其中前述連結用構件至少使前述鋼板樁及前述鋼管之上部連結。
5. 如請求項1至4中任一項之組合鋼製壁，其中從前述長邊方向來觀察時，前述各凹部在前述壁體以等間隔來形成，又，對於前述各凹部每隔一個地配置前述鋼管。
6. 如請求項1至4中任一項之組合鋼製壁，其中從前述長邊方向來觀察時，前述各凹部在前述壁體以等間隔來形成，又，對於前述各凹部每隔2個以上地配置前述鋼管。