(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼矢板が横方向に連結されてなり、下方が掘削空間側へ進出するように傾斜する土留壁であって、
当該土留壁は平面視で直線部を接続した形状を有し、
当該土留壁における前記直線部の接続部であるコーナー部は、正面視において下方に向かって横幅が狭まるような形状の鋼矢板が連結されてなることを特徴とする土留壁。
【請求項２】
請求項１記載の土留壁であって、
前記直線部と前記コーナー部との遷移部分での鋼矢板間の折角度は、前記コーナー部での隣接する鋼矢板間の折角度よりも小さいことを特徴とする土留壁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の土留壁であって、
前記コーナー部を構成する鋼矢板は、
長方形状の本体部と、当該本体部の両側から平面視においてハの字型に広がるように延びる側部とを備えた一対の長方形の鋼矢板を、夫々前記本体部において互いに異なる方向に斜めに切断し、
前記異なる方向に切断した鋼矢板を、切断面同士を溶接することにより屈曲した状態に接続することで製造されたものであることを特徴とする土留壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼矢板を連結してなる傾斜した土留壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立孔や地下構造物を構築する際には、周囲の地盤を支持するため、土留壁を構築するが、土留壁のみでは自立することができないので、土留壁内に切梁支保工を架け渡す必要がある。このような切梁支保工を設けると、切梁支保工が土留壁内側における作業の障害となって作業性が損なわれるという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、切梁支保工を省略するべく、土留壁の後方の地盤に鋼管杭を打設し、この鋼管杭により土留壁を支持する方法が記載されている。さらに、同文献には、土留壁を下方が掘削空間側へ進出するように傾斜させることにより、土圧を軽減できること（同文献図４参照）や、土留壁として鋼矢板を用いることができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３―２１３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように土留壁を傾斜させる場合には、土留壁が湾曲するコーナー部において長方形状の鋼矢板を用いると、横方向に隣接する鋼矢板の下部同士が干渉してしまう。このため、土留壁を環状に閉合することができないので、止水性が要求される土留壁に適用することができない。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、鋼矢板からなる土留壁を傾斜させる場合であっても、コーナー部において鋼矢板が干渉しないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の土留壁は、鋼矢板が横方向に連結されてなり、下方が掘削空間側へ進出するように傾斜する土留壁であって、当該土留壁は平面視で直線部を接続した形状を有し、当該土留壁における前記直線部の接続部であるコーナー部は、正面視において下方に向かって横幅が狭まるような形状の鋼矢板が連結されてなることを特徴とする。
【０００８】
上記の土留壁において、前記直線部と前記コーナー部との遷移部分での鋼矢板間の折角度は、前記コーナー部での隣接する鋼矢板間の折角度よりも小さいこととしてもよい。
また、前記コーナー部を構成する鋼矢板は、長方形状の本体部と、当該本体部の両側から平面視においてハの字型に広がるように延びる側部とを備えた一対の長方形の鋼矢板を、夫々前記本体部において互いに異なる方向に斜めに切断し、前記異なる方向に切断した鋼矢板を、切断面同士を溶接することにより屈曲した状態に接続することで製造されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、土留壁のコーナー部を構成する鋼矢板として、下方に向かって横幅が狭まるような形状のものを用いているため、コーナー部においても鋼矢板が干渉することがなく、連続的に土留壁を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の土留壁のコーナー部を含む部分の斜視図である。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図１におけるＩＩ部の拡大平面図である。
【図４】直線部を構成する鋼矢板を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図５】コーナー部を構成する鋼矢板を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図、（Ｄ）は底面図である。
【図６】コーナー部を構成する鋼矢板を製造する方法を説明するための図である。
【図７】コーナー部における鋼矢板の配置を模式的に示す斜視図である。
【図８】ＪＫＰ平面を示す図である。
【図９】コーナー部の鋼矢板と平行な面を示す図である。
【図１０】コーナー部を構成する鋼矢板を設計する別の方法を説明するための図である。
【図１１】切断した鋼矢板を屈曲された状態に接続したコーナー部の鋼矢板を用いた実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の土留壁の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の土留壁１０のコーナー部を含む部分の斜視図、図２は図１におけるＩ−Ｉ断面図、図３は図１におけるＩＩ部の拡大平面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態の土留壁１０は、下方が掘削空間２側へ進出するように傾斜した状態で設けられた複数の鋼矢板２１、３１が横方向に連結されてなる。また、図１及び図３に示すように、土留壁１０は、平面視において鋼矢板２１が直線状に連結されてなる直線部２０と、平面視において鋼矢板３１が略円弧状に連結されてなるコーナー部３０とが組み合わされて構成されており、敷地形状に合わせて環状に閉合されている。
【００１２】
このように本実施形態の土留壁１０は、下方が掘削空間２に側へ進出するように傾斜することにより、主働滑り崩壊面と土留壁１０との間の土砂の体積が減り、土留壁１０に作用する土圧が低減されるため、掘削空間２内に支保工を設けることなく、自立可能となる。なお、本実施形態では、山留壁を傾斜させることにより自立可能とした場合について説明するが、これに限らず、控え杭などの他の支持構造を設けてもよい。
【００１３】
図４は、直線部２０を構成する鋼矢板２１を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。同図（Ａ）に示すように、直線部２０を構成する鋼矢板２１は、正面視において長方形状を呈しており、正面視長方形状の本体部２２と、本体部２２の両端の縁から水平断面においてハの字型に延びる側部２３と、側部２３の縁に設けられ、端部が折り返されてなる連結部２４とを備える。図３に示すように、土留壁１０の直線部２０は、隣接する鋼矢板２１の連結部２４同士を嵌合させることにより、複数の鋼矢板２１が水平方向に連結されることで構成されている。
【００１４】
図５は、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図、（Ｄ）は底面図である。同図（Ａ）に示すように、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１は、正面視において下方に向かって横幅が狭くなるような略台形状を呈しており、正面視において下方に向かって幅が狭まるような形状の本体部３２と、本体部３２の両端の縁から水平断面においてハの字型に延びる側部３３と、側部３３の縁に設けられ、端部が折り返されてなる連結部３４とを備える。図３に示すように、土留壁１０のコーナー部３０は、直線部２０を構成する鋼矢板２１と同様に、隣接する鋼矢板３１の連結部３４同士を嵌合させることにより、複数の鋼矢板３１が横方向に連結されることで構成されている。
【００１５】
コーナー部３０を構成する鋼矢板３１は、以下に説明するように直線部２０に用いられている長方形状の鋼矢板２１を用いて製造することができる。
まず、図６に示すように、直線部２０を構成する鋼矢板２１と同様に正面視において長方形状の鋼矢板４１Ａ，４１Ｂの本体部４２を、長尺方向に互いに異なる方向に斜めに（すなわち、同図（Ａ）では右上方から左下方に向かって、同図（Ｂ）では左上方から右下方に向かって）切断する。これにより、本体部４２が異なる方向に斜めに切断された鋼矢板を夫々２枚ずつ製造することができる。
そして、同図（Ｃ）に示すように、これら異なる方向に斜めに切断された鋼矢板４４Ａ、４４Ｂと，鋼矢板４４Ｃ、４４Ｄを、本体部４２が平板状になるように切断面同士を溶接する。これにより、同図（Ｃ）に示すように、正面視において下方に向かって横幅が狭くなるような略台形状の２つの鋼矢板３１を製造できる。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１を下方に向かって横幅が狭まるような形状とすることで、コーナー部３０においても隣接する鋼矢板３１の下部が干渉することなく連続的に土留壁１０を構築することができる。これにより、下部が掘削空間２側へ進出するような土留壁１０であっても、環状に閉合させることができる。
【００１７】
また、図６を参照して説明したように、一対の正面視長方形状の鋼矢板４１Ａ，４１Ｂを、本体部４２において長尺方向に互いに異なる方向に斜めに切断し、これら異なる方向に斜めに切断された一対の鋼矢板４４Ａ〜４４Ｄの切断面同士を溶接することでコーナー部３０を構成する鋼矢板３１を製造することができる。すなわち、市販されている正面視において長方形状の鋼矢板を用いて、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１を製造することができる。
【００１８】
＜設計式について＞
以下、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１の形状を設計するための設計式について説明する。
図６を参照して説明したように、コーナー部３０を構成する鋼矢板３１は、平面視長方形状な一対の鋼矢板４１Ａ，４１Ｂを本体部４２において互いに異なる方向に斜めに切断し、切断された鋼矢板４４Ａ，４４Ｂと、鋼板４４Ｃ，４４Ｄを切断面同士で溶接接続して製造する。この長方形状の鋼矢板４１Ａ，４１Ｂの長さをＬとし、本体部４２の上下の縁における側部から切断位置までの距離を夫々ａ、ｂ（ａ＞ｂ）とし、切断面の鉛直方向に対する角度をφとする。なお、本実施形態では、鋼矢板４１Ａ、４１Ｂとして、正面視において本体部の幅が２００ｍｍ、側部の幅が１００ｍｍであるものを用いているが、鋼矢板４１Ａ、４１Ｂの寸法はこれに限られない。本実施形態と異なる寸法の鋼矢板を用いる場合には、対応する数値に適宜置換することで、本実施形態の設計方法を用いることができる。
【００１９】
図６（Ｃ）に示すように、コーナー部の鋼矢板３１は、正面視において下方に向かって幅が狭まるような形状に形成されており、ＡＤ、ＢＣの長さはΔＡＥＤ、ΔＢＦＣに着目することで以下の式（１）、（２）により算出することができる。
ＡＤ＝２×（１００＋ａ）×ｃｏｓφ  …（１）
ＢＣ＝２×（１００＋ｂ）×ｃｏｓφ  …（２）
また、ｔａｎφ＝（ａ―ｂ）／Ｌより、ｃｏｓφは以下の式（３）により算出できる。
【数１】
0005593753.tif 000002
【００２０】
図７は、コーナー部における鋼矢板の配置を模式的に示す斜視図である。同図において、点Ｏ、Ｐ、及び、Ｌの定義は次の通りである。
点Ｏ：各鋼矢板の側辺を延長した直線の交点
点Ｐ：円弧ＪＫの中心、すなわち、点Ｏの直上で、鋼矢板の上端と同じ高さの点
点Ｌ：点Ｊから、点Ｏを含む水平面へ下ろした垂線の脚
同図に示すように、コーナー部を構成する鋼矢板は円錐台の外周面に沿うように配置されている。ここで、平面視におけるコーナー部の角度（すなわち、コーナー部を挟む直線部の角度）をεとし、鋼矢板の鉛直方向に対する角度（すなわち、土留壁の傾斜確度）をθとし、コーナー部を構成する鋼矢板３１の枚数をｎとする。
【００２１】
図８は、ＪＫＰ平面を示す図である。同図におけるΔＰＡＤは、ＡＰ＝ＤＰ（＝ｒ１）の二等辺三角形である。このΔＰＡＤにおいて、ＰからＡＤにおろした垂線の足をＨ´とすると、以下の式（４）が導かれる。
ＡＨ´＝ｒ１×ｓｉｎ（ε／２ｎ）  …（４）
【００２２】
また、ＡＨ´＝ＡＤ／２であるので、以下の式（５）、（６）が導かれる。
（１００＋ａ）ｃｏｓφ＝ｒ１×ｓｉｎ（ε／２ｎ）  …（５）
ｒ１＝（１００＋ａ）ｃｏｓφ／ｓｉｎ（ε／２ｎ）  …（６）
【００２３】
次に、直角三角形ＪＬＯに着目すると、以下の式（７）が導かれる。
ＪＯ＝ｒ２＝ｒ１／ｓｉｎθ
＝（１００＋ａ）ｃｏｓφ／{ｓｉｎθ×ｓｉｎ（ε／２ｎ）}  …（７）
【００２４】
図９は、コーナー部の鋼矢板と平行な面を示す図である。同図に示すように、ΔＯＡＤはＡＯ＝ＤＯの二等辺三角形である。ΔＯＡＤとΔＯＢＣとは相似形であるため、以下の式（８）が成立する。
ＡＤ／ＢＣ＝ＡＯ／ＢＯ  …（８）
【００２５】
よって以下の式（９）が成立する。
【数２】
0005593753.tif 000003
【００２６】
上記の式においてｓｉｎθｓｉｎ（ε／２ｎ）＝αとすると、上記の式（９）は、以下（１０）に置きかえられる。
【数３】
0005593753.tif 000004
【００２７】
よって、（１００＋ａ）ｃｏｓφ−αＬ＝（１００＋ｂ）ｃｏｓφとなり、以下の式（１１）が導かれる。
（ａ−ｂ）ｃｏｓφ＝αＬ  …（１１）
【００２８】
＜計算例＞
以下、上記の設計式に基づき、コーナー部の鋼矢板を設計する計算例を示す。
本計算例では、Ｌ＝９０００［ｍｍ］、ε＝９０°、θ＝１０°とする。また、隣接する鋼矢板の折角度は６°以下とする必要があるため、ｎ＝１６とする。切断、溶接によるロスを考慮した本体部の縁の長さをＤとし、鋼矢板を切断、溶接する際の加工によるロスが１０［ｍｍ］あるものとすると以下の式（１２）が導かれる。
ａ＋ｂ＝Ｄ＝２００−１０＝１９０  …（１２）
【００２９】
また、上記の式（３）、（６）、（１１）を連立させることで以下の式（１３）が算出される。
ａ−ｂ＝７６．７７  …（１３）
さらに、この式（１３）と式（１２）とを連立させることで、ａ＝１３３．３８６［ｍｍ］、ｂ＝５６．６１４［ｍｍ］と求めることができる。
【００３０】
なお、上記の鋼矢板の設計方法では、計算によりコーナー部を構成する鋼矢板を設計していたが、鋼矢板の設計方法はこれに限られない。土留壁のコーナー部を構成する鋼矢板が略台形状を呈しているとともに、円錐台の表面の一部に沿うように配置されている場合には、以下に説明するようにして鋼矢板の形状を設計することができる。以下の説明では、コーナー部の角度が９０°である場合について説明する。
【００３１】
まず、土留壁の上端高さでのコーナー部における鋼矢板の配置を決定する。隣接する鋼矢板の折角度は６°以下とする必要があるため、配置する枚数をｎ＝１６枚とする。これにより、隣接する鋼矢板の折角度は９０°／１６＝５．６２５°となる。なお、コーナー部の端部の鋼矢板と直線部の端部の鋼矢板との折角度は５．６２５°／２＝２．８１２５°とする。
【００３２】
次に、図１０（Ａ）に示すように、直線部の端部から、直線部に対して、２．８１２５°傾いた直線をひき、この直線とコーナー部の上端部の形状を示す線との交点を求める。この交点が１枚目の鋼矢板と２枚目の鋼矢板との連結位置となる。同様に、１枚目の鋼矢板に対して、５．６２５°傾いた直線をひき、この直線とコーナー部の上端部の形状を示す線との交点を求める。この交点が２枚目の鋼矢板と３枚目の鋼矢板の連結位置となる。このようにして、コーナー部を構成する鋼矢板の連結位置を順次求めていく。そして、隣接する鋼矢板の連結位置間の距離が鋼矢板の上辺の長さとなる。
【００３３】
次に、鋼矢板の平面視における長さを算出する。例えば、鋼矢板の長さＬ＝９０００［ｍｍ］、鋼矢板の傾きが鉛直から１０°である場合には、９０００×ｓｉｎ１０°で算出できる。そして、図１０（Ｂ）に示すように、コーナー部の上端部を示す円弧と同心の、半径がコーナー部の円弧の半径よりも上記算出した鋼矢板の平面視における長さ分短い円弧を描く。この円弧が、コーナー部の下端部の形状を示す。そして、このコーナー部の下端部の形状を示す円弧と、鋼矢板の端部と円弧の中心とを結ぶ線分との交点が、平面視におけるコーナー部の下端部の鋼矢板の連結位置となる。すなわち、隣接する下端部の鋼矢板の連結位置の長さを求めることで、鋼矢板の形状が決定される。
本実施形態のように、コーナー部を構成する鋼矢板を幾何的に設計することも可能である。
【００３４】
なお、上記の実施形態では、切断した鋼矢板を本体部が平板状になるように溶接してコーナー部の鋼矢板を製造したが、これに限らず、図１１に示すように、切断した鋼矢板を屈曲された状態に接続したコーナー部の鋼矢板１３１を用いてもよい。かかる場合には、コーナー部を構成するために必要な鋼矢板の枚数を減らすことができ、また、コーナー部の径を小さくすることができるため、デッドスペースを削減することができる。
【符号の説明】
【００３５】
２  掘削空間
１０  土留壁
２０  直線部
２１、３１、４１Ａ，４１Ｂ  鋼矢板
２２、３２、４２  本体部
２３、３３  側部
２４、３４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ  連結部  
【図２】
0005593753.tif 000005
【図３】
0005593753.tif 000006
【図４】
0005593753.tif 000007
【図５】
0005593753.tif 000008
【図６】
0005593753.tif 000009
【図７】
0005593753.tif 000010
【図８】
0005593753.tif 000011
【図９】
0005593753.tif 000012
【図１０】
0005593753.tif 000013
【図１１】
0005593753.tif 000014
【図１】
0005593753.tif 000015