(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支保工単位部材としては、並列させた鋼管相互を各鋼管の周面に端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ材で一体的に連結し、かつ、鋼管に継手を設けた二連タイプの鋼管矢板であり、この支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるように縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させることを特徴とした山留支保工。
【請求項２】
縦向きにした支保工単位部材のつなぎ材に横貫通孔を形成し、この横貫通孔に通して鋼材による横架材を山留壁背後に設置する請求項１記載の山留支保工。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に於いて構造物を構築する際の鋼管矢板による締切工や掘削山留めを行う場合などに使用する山留支保工に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
締切り工や土止め・山留工に使用される山留支保工としては、下記特許文献１にも記載されているが、図８〜図１０に示すように鋼管矢板１は鋼管２の左右周側に継手３を形成したものであり、この継手３同士を接続することで順次連続させる。なお、この継手３の形状は、ボックス形とＴ字形、Ｃ字形相互、Ｃ字形とＴ字形等組み合わせなど様々であり、図示は一例である。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−６３１６７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２０１３５公報
【０００４】
また、前記鋼管矢板１はディーゼルパイルハンマによる打設（杭打）機で打ち込む場合もあるが、これは打設にともなう騒音振動が大きく建設公害となる。そこで、アースオーガ掘削により嵌入抵抗を低減しながら、油圧ジャッキやバイブロハンマにより圧入する方法も採用されるが、いずれの場合も鋼管２を一本ずつセットしていくものである。
【０００５】
このように１本ずつ鋼管２を掘削孔に挿入したり、打設したりして締切り工が施工するのでは非常に手間がかかるとともに、施工の際に継手３の部分の挿入抵抗が多いので曲がりやすく鋼管矢板１自体の垂直精度の確保が困難である。さらに前記のごとくアースオーガ掘削を先行させて掘削孔内に鋼管矢板１をセットする場合に、このアースオーガに多軸のオーガ機を使用すれば掘削孔については一度に複数のものが同時形成できるが、鋼管矢板１の配置に関しては前記のように１本ずつ行うことを原則としているので、工数の削減にはならない。
【０００６】
また、軟弱地盤の場合は水深１０ｍ、堅固な地盤の場合は水深１５ｍを越えると、該工法による施工が技術的に困難であると言われている。
【０００７】
これに対して、発明者は先に特願２００１−１９８１１２号として、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となる鋼管矢板による締切り工を提案した。
【０００８】
これは、図１２に示すように鋼管矢板１は並列させる鋼管２の相互を各鋼管２の周面に端縁が結合するＨ形のつなぎ材（板）としてＨ鋼４でこのＨ鋼４の幅分だけ間隔を存して一体的に連結し、また、かかる相互連結と反対側には継手３を設けるようにした。
【０００９】
このＨ鋼４は形鋼によるものでもまた、適宜溶接により工場等で独自に組み立てたものでもよい。形鋼を利用する場合はフランジ４ａの左右端縁を鋼管周面に溶接することになり、これら平行するフランジ４ａと鋼管２、２とで四方を囲撓した密閉空間５を形成する。図中４ｂはウエブである。
【００１０】
鋼管２、２の前記Ｈ鋼４での相互連結側と反対側には継手３を設けて二連タイプの鋼管矢板１とする。前記継手３は図８〜図１０に示す従来例と同じく種々のタイプが考えられ、特に限定はなく、本実施形態の例は図９と同一で、スリット３ａを有する環体であるＣ字形を横断面とした管体を鋼管２の周面に溶接して取り付けた。継手３は鋼管２の真横に設けるが、このスリット３ａは継手３の真横でなく、斜め方向に開口するもので、継手３が相互に対向する場合はスリット３ａは対象的向きに開口し、スリット３ａを介して継手３が互いにお互いの中に入り込むように噛み合う。
【００１１】
なお、継手３は図示の例に限定されず、他の実施形態として一方の雄部は一枚の片で、これが他方の２枚の間隔を有する２枚の片による雌部に挿入されるような単純形のものでもよい。また、図示は省略するが、並列させたフランジ４ａを湾曲もしくは屈曲させることで鋼管２を角度をもって結合させることもできる。このようにすれば、鋼管矢板１をリングビーム等の円形で小径の円形に接続配置するのに好適なものとなる。なお、鋼管矢板１をリングビーム等の円形で比較的大径の場合は継手３の噛み合わせ角度のみの調整でも可能である。
【００１２】
この特願２００１−１９８１１２号の鋼管矢板によれば、鋼管矢板としては、鋼管とで四方を囲繞した密閉空間を形成する。つまり、鋼管と鋼管をＨ鋼の４点の端部で溶接された形状であり、Ｈ鋼で継ぐ事で複数の鋼管からなる、一体化した鋼管矢板となるので、その分強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。従来の両端に継手を持つ鋼管矢板の継手間は、設計上その剛性を考慮しないが、２本の鋼管をＨ鋼で継ぐ事で剛性を十二分に考慮でき、短軸方向の二次モーメントが増える。
【００１３】
従来の施工本数に対して、継手間が単純に半分以下になるため、止水工（モルタル注入や薬注) も半分以下で済み、経済的効果が大きく、又注入量が減ることから水質汚染が減少し、環境にやさしい（環境対策）工事となる。さらに、１本ずつ打設するより、２本同時に打設する方が有利であり、施工時間は大幅に短縮出来、海洋工事等に見られる台船使用期間の大幅な短縮は、経済的に陸上工事に比べて大きな有利となる。しかも、２本が定められた精度で継がれているために、その施工精度も高く、鉛直精度も向上する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軟弱地盤等で、掘削平面が大きく、例えば一辺が長大になる場合とか、河川、海等に近接した地域、または傾斜地等で片側に土圧を受けるような場合、従来から水平切梁工法、地盤アンカー工法、アイランド工法が用いられている。
【００１５】
従来から用いられている水平切梁工法は、一辺が長大の掘削面積の場合とか、河川、海等に近接した地域又は傾斜地等で片側から土圧を受けるような場合、最早水平切梁によって軸力を支承することが困難となり、軸力のばらつきも多く山留め壁の品質保証が出来なくなる。また、このような条件の下で採用される斜め地盤アンカー工法は、敷地条件に制約を受け採用困難な場合が多い。
【００１６】
そこでこのような場合は、アイランド工法が採用されるが、この工法は分割工事になることから工期が長期にわたり、建設コストも嵩み好まれないのが現状である。
【００１７】
そこで泥水処理が不要で、排出泥土も他の場所打ちＲＣ山留め工法に比べて少なく、工期も短く経済性の高いソイルセメント柱列山留め壁が考えられるが、ソイルセメント柱列山留め壁単独では、土圧に対して自立山留め壁としての強度及び剛性の不足により、安定した山留め壁の品質が期待できない。
【００１８】
また、鋼管矢板井筒基礎工法においては、掘削深度が深く、鋼管矢板に作用する土圧が大きい場合には、井筒内に設置される切梁やそれらを支える支持杭の配置計画は充分な検討が必要とされ、従来は井筒内の鋼管矢板の一部を中間支持杭として利用する等工夫が必要であった。
【００１９】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となるもので、このような鋼管矢板を支保工単位部材として利用し、自立性が極めて高く、その結果として切梁等が省略できる山留支保工を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、支保工単位部材としては、並列させた鋼管相互を各鋼管の周面に端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ材で一体的に連結し、かつ、鋼管に継手を設けた二連タイプの鋼管矢板であり、この支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるように縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させること、第２に、縦向きにした支保工単位部材のつなぎ材に横貫通孔を形成し、この横貫通孔に通して鋼材による横架材を山留壁背後に設置することを要旨とするものである。
【００２１】
請求項１記載の本発明によれば、まず、鋼管矢板としては、特願２００１−１９８１１２号と同じ作用が得られるものであり、つまり、鋼管と鋼管をＨ鋼の４点の端部で溶接された形状であり、Ｈ鋼で継ぐ事で複数の鋼管からなる、一体化した鋼管矢板となるので、その分強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。２本の鋼管をＨ鋼で継ぐ事で剛性を十二分に考慮でき、短軸方向の二次モーメントが増える。
【００２２】
従来の施工本数に対して、継手間が単純に半分以下になるため、止水工（モルタル注入や薬注) も半分以下で済み、経済的効果が大きく、又注入量が減ることから水質汚染が減少し、環境にやさしい（環境対策）工事となる。また、連結するＨ鋼の形状を変えることにより、あらゆる曲率を持つ形状部の施工が可能となる。しかも、１本ずつ打設するより、２本同時に打設する方が有利であり、施工時間は大幅に短縮出来、海洋工事等に見られる台船使用期間の大幅な短縮は、経済的に陸上工事に比べて大きな有利となる。しかも、２本が定められた精度で継がれているために、その施工精度も高く、鉛直精度も向上する。
【００２３】
また、支保工単位部材を継手相互の結合で横向きに連結して山留壁を形成する場合に、つなぎ材およびその先の鋼管が山留壁背後に配設されるようにしたので、この部分がバットレス支持杭としての役割を発揮できる。このようにして、縦向きにした支保工単位部材を適宜間隔で介在させることで、土圧を受ける際の抗力を向上させ、強度及び剛性を上げることができる。
【００２４】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、縦向きにした支保工単位部材のＨ鋼材で継がれている形状を有効に利用して、腹起し材としての鋼材による横架材を簡単にかつ迅速に山留壁背後に設置することができ、この横架材が閂的な役割を発揮し、これにより受ける土圧荷重を支保工単位部材を横向きに連結してなる山留壁の全体に均一的に掛けて安定度・強度及び剛性を上げることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の山留支保工の第１実施形態を示す平面図、図２は同上斜視図で、本発明で使用する支保工単位部材としての鋼管矢板１も、前記特願２００１−１９８１１２号と同じく、並列させる鋼管２の相互を各鋼管２の周面に端縁が結合するＨ形のつなぎ材（板）としてＨ鋼４でこのＨ鋼４の幅分だけ間隔を存して一体的に連結し、また、かかる相互連結と反対側には継手３を設けるようにした。
【００２６】
このＨ鋼４は形鋼によるものでもまた、適宜溶接により工場等で独自に組み立てたものでもよい。形鋼を利用する場合はフランジ４ａの左右端縁を鋼管周面に溶接することになり、これら平行するフランジ４ａと鋼管２、２とで四方を囲撓した密閉空間５を形成する。図中４ｂはウエブである。
【００２７】
鋼管２、２の前記Ｈ鋼４での相互連結側と反対側には継手３を設けて二連タイプの鋼管矢板１とする。前記継手３は図８〜図１０に示す従来例と同じく種々のタイプが考えられ、特に限定はなく、本実施形態の例は図９と同一で、スリット３ａを有する環体であるＣ字形を横断面とした管体を鋼管２の周面に溶接して取り付けた。継手３は鋼管２の真横に設けるが、このスリット３ａは継手３の真横でなく、斜め方向に開口するもので、継手３が相互に対向する場合はスリット３ａは対象的向きに開口し、スリット３ａを介して継手３が互いにお互いの中に入り込むように噛み合う。
【００２８】
本発明は基本的にはこの支保工単位部材としての鋼管矢板１を継手３を介して横一列に連結していくものであるが、その間に介在させるものは、前記Ｈ形のつなぎ材（板）としてＨ鋼４で並列させる鋼管２を連結した二連タイプの鋼管矢板１を縦向きにしたものである。
【００２９】
前記介在させる縦向きの鋼管矢板１は、並列させる鋼管２のうち１つの鋼管にはＨ鋼４が接合する方向と直角の方向の左右に継手３を設け、この継手３により横向きにした鋼管矢板１と接合する。
【００３０】
その結果、介在させる縦向きの鋼管矢板１は、つなぎ材であるＨ鋼４およびその先の鋼管２が山留壁背後に配設されるようになる。
【００３１】
図１に示す第１実施形態では、横向きの鋼管矢板１同士を２個単位で接続し、その間に縦向きにした鋼管矢板１を介在させるようにしたが、第２に実施形態として図４に示すように横向きの鋼管矢板１と縦向きにした鋼管矢板１を交互に接続していく場合や第３実施形態として図５に示すように横向きの鋼管矢板１同士を３個単位で接続し、その間に縦向きにした鋼管矢板１を介在させるようにした場合等が選択できる。さらに、これら第１〜３実施形態を適宜組み合わせてもよく、また、横向きの鋼管矢板１同士を３個以上とし、その間に縦向きにした鋼管矢板１を介在させるようにしてもよい。
【００３２】
本発明は前記縦向きにした鋼管矢板１のつなぎ材であるＨ鋼４に横貫通孔１０を形成し、この横貫通孔１０に通して鋼材による横架材としてＨ鋼１１を山留壁背後に設置した。該横貫通孔１０はこの箇所にはつなぎ材であるＨ鋼４を設けないでおくことで、結果的には上下のＨ鋼４間に横貫通孔１０用の空間を確保して簡単に形成できる。
【００３３】
また、横架材としてＨ鋼１１はいわゆる腹起しとしてのものであり、そのフランジが山留壁を形成する鋼管２に接合するように水平方向に強軸方向を合わせた。このようにして横架材としてＨ鋼１１はつなぎ材であるＨ鋼４で支承することで支承のためのブラケット等を用いずとも安定して設置することができる。
【００３４】
図１１は本発明の山留支保工の支保工単位部材の強度を説明するもので、鋼管矢板１を鋼管２をφ600 、Ｈ鋼４を400 Ｈとした場合で、横向きとした場合（α）の断面２次モーメントは長さｈ30ｍでは123,000 ｃm４／m となり、縦向きにした場合（β）の断面２次モーメントは817,479 ｃm４／m となる。このように横向きの鋼管矢板１に対して縦向きにした鋼管矢板１は約７倍弱の断面２次モーメントを発揮できるものであり、横向きの鋼管矢板１同士の接続に、適宜縦向きにした鋼管矢板１を介在させることで強度を飛躍的に向上させることができることが判る。
【００３５】
また、横架材としてＨ鋼１１を付加することで、さらに強度は向上する。なお、前記本発明の鋼管矢板１はソイルセメント連続壁工法での芯材として建込む場合にも利用できる。その場合はソイルセメント杭の表面を削って内部の鋼管２を露出させて、Ｈ鋼１１を接合させればよい。
【００３６】
図６は本発明の第４実施形態を示すもので、支保工単位部材としての鋼管矢板１を図７にも示すように、並列させる鋼管２の相互を各鋼管２の周面にフランジ端縁が結合するＨ形のつなぎ部材としてＨ鋼４でこのＨ鋼４の幅分だけ間隔を存して一体的に連結した点は前記第１〜３実施形態と同じであるが、かかる相互連結と反対側には雄継手７、雌継手８を設けるようにした。
【００３７】
雄継手７、雌継手８は鋼管２の相互のつなぎ部材と同じく、横断面形がＨ形のものとしてフランジ７ａ、８ａとウエブ７ｂ、８ｂの組み合わせからなり、フランジ７ａ、８ａの端縁が鋼管２の周面に結合するものである。雄継手７は雌継手８に対して多少小振りなものとする。
【００３８】
雄継手７と雌継手８との嵌合は、雌継手８のフランジ８ａ間に雄継手７のフランジ７ａが入り込み、さらにフランジ７ａの先端は雌継手８のウエブ８ｂに近接し、フランジ７ａ、８ａ、ウエブ７ｂ、８ｂで囲繞された密閉空間が形成できるので、ここにトレミー管を用いてコンクリートやモルタル等の充填材９を充填することもできる。さらに、必要に応じて鉄筋をこの密閉空間に配設することも可能である。
【００３９】
縦向きの鋼管矢板１も並列させる鋼管２のうち１つの鋼管にはＨ鋼４が接合する方向と直角の方向の左右に雄継手７と雌継手８を設け、この雄継手７と雌継手８により横向きにした鋼管矢板１と接合する。
【００４０】
この第４実施形態の場合は、継手も横断面形がＨ形として継ぐ事でウエブの存在で強度を増す事が出来、短軸方向のみならず長軸方向の耐力を受ける事が出来る。すなわち、せん断力は、略管軸方向に作用するので、管軸方向に沿ってウエブという補強部材を設けることで、有効に補強することができる。また、継手同士はフランジ端を重ねるようにするだけで嵌合でき、一方の継手のフランジ先端が他方の継手のウエブに衝合するように近接して堅牢な密閉空間を得ることができる。
【００４１】
図６において、鋼管矢板１の鋼管２の外側の円はソイルセメント杭の外径を示し、多軸掘削機で掘削孔を掘削し、掘削軸の先端の掘削ヘッドからセメントミルク、ベントナイト液等、目的に適応した固結材を吐出させて土中において原位置土とミキシングし、１エレメントの壁状の削孔混練を行い、原位置にソイルセメント壁を造成する。そしてこれに芯材として鋼管矢板１を建込む。鋼管矢板１は先行エレメントに先に建込んだ本発明の鋼管矢板１に対して同様の鋼管矢板１を雄継手７と雌継手８の嵌合で連続させるように建込み、以後、同様に連続的な一体の壁体を延設していき、鋼管矢板１も延ばしていく。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の山留支保工は、鋼管矢板としては、従来の鋼管矢板よりも強度を増すことになり、その結果、密閉空間が止水効果を発揮し、止水工による水質汚染が縮小され、経済効果も増し環境対策となるもので、このような鋼管矢板を支保工単位部材として利用し、自立性が極めて高く、その結果として切梁等が省略できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の山留支保工の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の山留支保工の第１実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の山留支保工の縦向きにした鋼管矢板の側面図である。
【図４】本発明の山留支保工の第２実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の山留支保工の第３実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の山留支保工の第４実施形態を示す平面図である。
【図７】第４実施形態での支保工単位部材の平面図である。
【図８】従来の鋼管矢板の第１例を示す平面図である。
【図９】従来の鋼管矢板の第２例を示す平面図である。
【図１０】従来の鋼管矢板の第３例を示す平面図である。
【図１１】本発明の支保工単位部材の説明図である。
【図１２】Ｈ鋼による連結鋼管の鋼管矢板の平面図である。
【符号の説明】
１…鋼管矢板                          ２…鋼管
３…継手                              ３ａ…スリット
４…Ｈ鋼                              ４ａ…フランジ
４ｂ…ウエブ                          ５…密閉空間
６…係合溝
７…雄継手                            ８…雌継手
７ａ、８ａ…フランジ                  ７ｂ、８ｂ…ウエブ
９…充填材                            １０…横貫通孔
１１…Ｈ鋼
【図１】
0003701280.tif 000002
【図２】
0003701280.tif 000003
【図３】
0003701280.tif 000004
【図４】
0003701280.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003701280.tif 000007
【図７】
0003701280.tif 000008
【図８】
0003701280.tif 000009
【図９】
0003701280.tif 000010
【図１０】
0003701280.tif 000011
【図１１】
0003701280.tif 000012
【図１２】
0003701280.tif 000013