(57)【要約】      （修正有）【課題】山留めＨ形鋼杭の接合構造及びその接合工法に関するものであり、深さ方向に山留めＨ形鋼杭の断面性能を変化させることを可能とする接合構造とその方法を提案し、山留めＨ形鋼杭にかかるコストを低減することを目的とする。【解決手段】長さ方向に配置するＨ形鋼の上下杭(1)・(2)のうち、一方の杭(1)のウェブ高さ(h)を他方の杭(2)のウェブ高さ(h′)に対して殆ど変化させない寸法とし、一方の杭(1)のフランジの幅に対して他方の杭(2)のフランジの幅を変化させた寸法とし、且つ長さ方向における両杭の各片側のフランジ同士を面位置に合わせ、両杭(1)・(2)の端面同士を連結固定したことを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合構造。【選択図】図２
2008175025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に配置するＨ形鋼杭(1)・(2)のうち、一方の杭(1)のウェブ高さ(h)を他方の杭(2)のウェブ高さ(h′)に対して殆ど変化させない寸法とし、一方の杭(1)のフランジ(11)の幅(w)に対して他方の杭(2)のフランジ(21)の幅(w′)を変化させた寸法とし、且つ長さ方向における両杭の各片側のフランジ(11)・(21)同士を面位置に合わせ両杭(1)・(2)の端面(11)・(21)同士をジョイント部材(3)で連結固定したことを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合構造。
【請求項２】
長さ方向に配置するＨ形鋼の杭(1)・(2)のうち、一方の杭を下杭(1)とし、他方の杭を上杭(2)とし、下杭(1)のウェブ高さ(h)に対して上杭(2)のウェブ高さ(h′)をほぼ同じ寸法とし、下杭(1)のフランジ(11)の幅(w)に対して上側杭(2)のフランジ(21)の幅(w′)を短い寸法とし、且つ上下杭における片側のフランジ(11)・(21)同士を面位置に合わせ、下杭(1)と上側杭体(2)の端面(1′)・(2′)同士をジョイント部材(3)で連結固定したことを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合構造。
【請求項３】
長さ方向の上下位に配置するＨ形鋼杭(1)・(2)のうち、一方の杭を上杭(1)とし、他方の杭を下杭(2)とし、上杭(1)のウェブ高さ(h)に対して下杭(2)のウェブ高さ(h′)をほぼ同じ寸法とし、下杭(1)のフランジ(11)の幅(w)に対して上杭(2)のフランジ(21)の幅(w′)を短い寸法とし、且つ上下杭における片側のフランジ(11)・(21)同士を面位置に合わせ、上杭(2)と下杭(1)の端面(21)・(11)同士をジョイント部材(3)で連結固定したことを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合構造。
【請求項４】
垂直の長さ方向の下位にＨ形鋼の下杭(1)を、上位にＨ形鋼の上杭(2)をそれぞれ配置し、且つ下杭 (1)のウェブ高さ(h)に対してほぼ同じウェブ高さ(h′)の寸法にすると共に、下杭(1)のフランジ幅(w)に対して短い寸法とした上杭(2)を用意し、ＳＭＷ工法によって削孔した削孔径(5)内に下杭(1)を建て込み、当該下杭(1)の上端部を削孔開口面近傍に配置した状態において、上杭(2)の片側のフランジ外面を下杭(1)の片側のフランジ外面と同一面に合わせた状態にしてジョイント部材(3)で連結固定した後、当該連結杭の建て込みを継続することを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合工法。
【請求項５】
垂直の長さ方向の下位にＨ形鋼の下杭(1)を、上位にＨ形鋼の上杭(2)をそれぞれ配置し、且つ下杭(1)のウェブ高さ(h)に対してほぼ同じウェブ高さ(h′)の寸法にすると共に、下杭(1)のフランジ幅(w)に対して短い寸法とした上杭(2)を用意し、ＳＭＷ工法によって削孔した削孔径(5)内に下杭(1)を建て込み、当該下杭(1)の上端部を削孔開口面近傍に配置した状態において、上杭(2)のジョイント部材(3)で連結固定した後、当該連結杭の建て込みを継続することを特徴とする山留めＨ形鋼杭の接合工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山留めＨ形鋼杭の接合構造及びその接合工法に関するものであり、深さ方向に山留めＨ形鋼杭の断面性能を変化させることを可能とする接合方法を提案し、山留めＨ形鋼杭にかかるコストを低減することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地下構造物を構築するため行われる根切り・土留め工事は、取り扱う土そのものが材料学的に複雑であり、さらに、施工場所の地盤条件や地下水の有無によって施工の難易度が異なるため、従来から、建築工事の中で最も困難な工程のひとつとされてきた。
【０００３】
近時、アクセスに便利な地域への回帰に際して建設コストの低減化をはかる一方、敷地面積を有効に利用するために、隣接する既設の建築物にごく近接する位置に土留壁を造成して建造物を構築することが行われている。
【０００４】
図１１及び図１２は従来提案されているもので、上杭２と下杭１の連結工法であり、フランジ幅ｗ・ｗ′は略同じであるが、上杭２と下杭１のウェブ高さｈ・ｈ′が異なるため、ＳＭＷ機（３軸オーガー）による削孔径５内に山留めＨ形鋼杭を建て込んだときに、そのＨ形鋼杭の重心のずれによる建て込み精度が低下するという課題がある。
【０００５】
また、図１３は従来の土留工法を示す断面図である。通常、長さ方向に断面性能に変化のないＨ形鋼の親杭（土留杭）11を打ち込み、杭間に横矢板（さん木）を嵌め込んで、腹起し・切梁による支保工（図示省略）を施した土留壁内を掘削する。軟弱地盤では隔孔設置、全孔設置またはその組合せでＨ形鋼を芯材とするソイルセメント柱列壁を造成するが、いずれも長さ方向に断面性能に変化のないＨ形鋼杭が使用されている。
【０００６】
通常の土留壁は、図１４に示すように、土留杭11のウェブ高さＨ＝350mmとした場合、ＳＭＷ機のオーガー芯41を土留杭11のウェブ高さの２分１、すなわち、躯体外層16から175mm程離れた位置に設定して削孔し、そのオーガー孔41内に土留杭11を建込む。そして、躯体外層16と敷地境界線Bとの距離を270mmとすると、土留杭11が敷地境界ＢよりFの距離、すなわち、F＝350mm−270mm＝80mm敷地境界から出てしまうことになる。敷地境界から出てしまうことは、道義的にも法律的にも許されない行為である。
【０００７】
そのため、従来は、図１５に示すとおり、土留杭11のフランジの外面が敷地境界線Ｂに接する位置になるようにオーガー芯41′を移動して施工していた。結果として、設計図面で計画されていた躯体外層16をFの距離、すなわち、F＝80mmセットバックした形（符号16′）に設計変更して施工することになる。このように、地下躯体を設計変更して縮小することは、上部の構造まで影響を与える重大な問題である。
一方、上記従来の問題を解決するために下記の発明が提供されている。
【特許文献１】特開２００２−０２１０８１号公報の発明
【特許文献２】特開平８−６０７４１号公報の発明
【特許文献３】特開２００３−３４２９４８号公報の発明
【０００８】
上記の「特許文献１」は、山留め壁の上端部を撤去する場合にも、鋼製芯材の切断作業を省くことができて、しかも、山留め壁の背面側に別の壁体を設けなくても、地表面近くの土圧に充分に対抗することができる山留め壁を提供することを目的としている。
【０００９】
そして、ソイルセメント柱列壁に鋼材からなる芯材を建て込んで形成した山留め壁において、芯材の上端に切欠き部が設けられ、地下躯体構築などの工事のために撤去を要するソイルセメントの部位に、芯材の切欠き部を配置したことを解決手段としている。
【００１０】
次に、「特許文献２」は、太さの異なるＨ形鋼製の上下柱を、幅寸法の差が大きくても、簡単にかつ堅固にボルト接合可能とすることを目的とする。
【００１１】
そして、下側柱の上端における上側柱よりも広がった部分を上側柱の幅に略一致する幅まで斜めに切り落としてテーパ状切欠部とする。この下側柱のウェブの上端に補強金物をボルトで接合する。補強金物はアングル材等からなり、そのフランジをテーパ状切欠部の縁部に沿って両面に突出させる。上側柱のフランジ、補強金物のフランジ、および下側柱のフランジに渡って、折れ板状の内側添え板および外側添え板を内外面に重ねる。これら内外の添え板を両添え板間に挟まれた各フランジ部分と共にボルトで接合することを解決手段としている。
【００１２】
「特許文献３」は、敷地境界線近くに、長さ方向に閲し断面性能を変化させた土留杭を建て、断面性能の小さな上杭を利用して根入れより上部の建造物を大きくして敷地面積を有効に利用できるようにした土留工法を提供すことを目的とする。
【００１３】
そして、根入れ長さ部分を基準断面Ｈ形鋼製下杭に、基準断面以下としたＨ形鋼製上杭を接合して長さ方向に閲し断面性能を変化させた土留杭を用意する。上下杭の対向端にエンドプレートを配置し、側圧を受ける側の上下杭のフランジ面に添接板を固着する。敷地境界内の位置に杭を建て、各杭間に横矢板を嵌め込み、土留壁を形成させながら地下領域を掘削したのち、下杭に対し断面性能を小さくした上杭の内フランジ面に沿って地下躯体外層を構築することを解決手段としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、特許文献１にあって、下杭となるＨ形鋼材に連結する上杭となるＨ形鋼材の補強材は、そのフランジの左右の横幅は当該Ｈ形鋼材と補強材とも同じであるが、ウェブ高さは下杭となるＨ形鋼材に比べて上杭となるＨ形鋼材の補強材が低くなっている。
【００１５】
また、特許文献２にあって、フランジ幅は下側杭のフランジと上側柱とも同じであるが、下側柱となるＨ形鋼材に連結する上側柱となるＨ形鋼材は、当該下側柱よりウェブ高さが低くなっている。
【００１６】
さらに、特許文献３にあって、図１０において、下杭1のフランジ１1′の幅wに比べて上杭のフランジ２1′の幅w′が短いことと、ウェブ高さも下杭のウェブ高さｈ(上下のウェブ１1・１1′間)に比べて上杭２のウェブ高さｈ′(上下のウェブ２1・２1′間)の方が低くなっている。
【００１７】
そのため、上記各特許文献におけるＨ形鋼材の上下の杭１・２を削孔径５内に建て込んだときに、上側杭体２が断面剛性が小、下側体１が断面剛性が大となり、且つ、上側杭体２のフランジｗの横端部分ｗｎ（図10の○枠ｒ部分）が削孔径５を削孔するＳＭＷ機のオーガーに接触して施工不能となることから、Ｈ形鋼杭を上下でサイズ変更した場合でも施工可能にする必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、山留めＨ形鋼杭の接合構造とその使用方法において、Ｈ形鋼のウェブ高さを極端に変化させずＨ形鋼のフランジ幅を変化させたサイズを組合せジョイントすることにより上記従来技術の課題の解決を図るものである。
【００１９】
本発明の第１は、山留めＨ形鋼杭の接合構造において、長さ方向に配置するＨ形鋼杭のうち、一方の杭のウェブ高さを他方の杭のウェブ高さに対して殆ど変化させない寸法とし、一方の杭のフランジ幅に対して他方の杭のフランジ幅を変化させた寸法とし、且つ長さ方向における両杭の各片側のフランジ同士を面位置に合わせ、両杭の端面同士を連結固定したものである。
【００２０】
本発明の第２は、山留めＨ形鋼杭の接合構造において、長さ方向の上下位に配置するＨ形鋼杭のうち、一方の杭を下杭とし、他方の杭を上杭とし、下杭のウェブ高さに対して上杭のウェブ高さをほぼ同じ寸法とし、下杭のフランジの幅に対して上のフランジの幅を短い寸法とし、且つ上下杭における片側のフランジ同士を面位置に合わせ、下杭と上杭の端面同士を連結固定したものである。
【００２１】
本発明の第３は、山留めＨ形鋼杭の接合構造において、長さ方向の杭のウェブ高さに対して下杭のウェブ高さをほぼ同じ寸法とし、上杭のフランジの幅に対して下杭のフランジの幅を短い寸法とし、且つ上下杭における片側のフランジ同士を面位置に合わせ、上杭と下杭の端面同士を連結固定したものである。
【００２２】
本発明の第４は、山留めＨ形鋼杭の接合工法において、垂直の長さ方向の下位にＨ形鋼の下杭を、上位にＨ形鋼の上杭をそれぞれ配置し、且つ下杭のウェブ高さに対してほぼ同じウェブ高さの寸法にすると共に、下杭のフランジ幅に対して短い寸法とした上杭を用意し、ＳＭＷ工法のＳＭＷ機によって削孔した削孔径内に下杭を建て込み、当該下杭の上端部を削孔開口面近傍に配置した状態において、上杭の片側のフランジ外面を下杭の片側のフランジ外面と同一面に合わせた状態で連結固定した後、当該連結杭体の建て込みを継続するようにしたものである。
上記の「ＳＭＷ工法」は、土(Soil)とセメント系懸濁液を原位置で混合撹拌（Mixing）し造成する地中壁(Wall)であることを意味し、「ＳＭＷ機」は、当該ＳＭＷ工法を実施するための３軸オーガーよる削孔機を意味する。
【００２３】
本発明の第５は、山留めＨ形鋼杭の接合工法において、垂直の長さ方向の下位にＨ形鋼のした杭を、上位にＨ形鋼の上杭をそれぞれ配置し、且つ下杭のウェブ高さに対してほぼ同じウェブ高さの寸法にすると共に、下杭のフランジ幅に対して短い寸法とした上杭を用意し、ＳＭＷ工法によって削孔した削孔径内に下杭を建て込み、当該下杭の上端部を削孔開口面近傍に配置した状態において、上杭の片側のフランジ外面を下杭の片側のフランジ外面と同一面に合わせた状態で連結固定した後、当該連結杭の建て込みを継続するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記の構成であるから、次のような効果がある。
（１）土圧により発生する応力の変化に適合した山留Ｈ形鋼杭の実施形態として、最大応力発生部分に剛性の大きいＨ形鋼杭を使用し、応力の小さい部分にはそれに適合したＨ形鋼を使用すること＾によりコスト低減できる。
（２）土圧により発生する変形量の変化に適合した山留Ｈ形鋼杭の実施形態として、最大変位量が発生する部分に剛性の大きいＨ形鋼杭を使用し、変形量が小さい部分にはそれに適合したＨ形鋼杭を使用することによりコストの低減ができる。
（３）山留Ｈ形鋼杭の建て込み精度の問題解消する。すなわち、従来発明において、上杭と下杭のジョイント工法の問題点として山留Ｈ形鋼杭の重心のずれによる建て込み精度の低下という問題に対して、本発明にあっては、ほぼ同じウェブ高さのＨ形鋼をジョイント部材で連結固定することによって山留Ｈ形鋼杭の重心のずれによる建て込み精度低下の改善が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、上記の構成においてこれを実施するための最良の形態は、次の通りである。
【００２６】
図１は、本発明に係る山留めＨ形鋼杭の接合構造における上下杭の横断面図であり、地表面から地中に向かって掘削した削孔径５内に建て込んだ上下のＨ形鋼かなる上下の杭１・２が当該削孔径内の略中心位置で略垂直に配置している。これは、上下の杭に用いる上下のＨ形鋼材からなるフランジ幅ｗ・ｗ′は多少異なるものの、ウェブ高さｈ・ｈ′は同じに設定してあるため、図２のように重心位置がウェブ高さの中心になり、当該Ｈ形鋼材の垂直が保持されることになる。
【実施例１】
【００２７】
図１〜４において、１はＨ形鋼からなる下杭、２はＨ形鋼からなる上杭であり、そのウェブ高さｈ′は、下杭１の高さｈと同一又はほぼ同一であり、上下フランジ１1・１2の左右の幅ｗ′は下杭１の幅ｗの略２．５分の１ないし３分の１程度狭く（短く）設定してあり、そのフランジの一端面１1・２1が面位置になっている。３は上下の杭体１・２の上下端部を連結固定するジョイント部材、４は固定用鋲部材である。
図５〜７にあっては、上記図１〜４の上下の杭を逆に配置したものを配置し、その両杭１・２の接合端部をジョイント部材３・締め付け鋲４とで連結固定したものを示す。
【００２８】
「具体的な作業工程例」
（１）「土圧により発生する応力の変化に適合した山留Ｈ形鋼杭の実施形態」（図１〜図４）
地表面G.Lから深さ方向ＳＭＷ機で削孔した削孔径５内に上下のＨ形鋼杭を建て込んで山留杭とを列設したときに、その内側の地表面G.Lより所定の高低差Ａがある低所の地盤G.L′において、図４のように山留杭に生じる応力の変化曲線αが生じる。すなわち、下杭１の断面剛性が大となる。これに対してジョイント部材３より上半部の上杭２の断面剛性が小となる。
【００２９】
（２）「土圧により発生する変形量の変化に適合した山留めＨ形鋼材製杭の実施形態」（図５〜図７）
地表面G.Lから深さ方向に削孔した削孔径５内に上下のＨ形鋼の杭１・２を建て込んで山留杭とを列設したときに、その内側の地表面G.Lより所定の高低差Ａ′がある低所の地盤G.L′において、図７のように山留杭に生じる応力の変化曲線βが生じる。すなわち、フランジ２1の横幅ｗ′が相手方のフランジ１１の横幅ｗより狭い杭を下杭１とし、当該下杭の断面剛性が小となる。これに対してジョイント部材３より上半部の上杭２の断面剛性が大となる。
【００３０】
（３）「山留Ｈ形鋼杭の建て込み精度改善の実施形態」（図８・図９）
フランジｗ・ｗ′は異なるが、ウェブ高さｈ・ｈ′は殆ど同じの上杭２と下杭１をジョイント部材３で連結してなるＨ形鋼を削孔した削孔径５内に建て込んだときに、センターラインに沿って建て込まれ、山留Ｈ形鋼の重心のずれによる建て込み精度の低下が改善されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る山留めＨ形鋼杭の接合構造における上下杭の横断面図。
【図２】下杭のフランジ幅より狭いフランジ幅の上杭を高さ方向に連結した上下杭の連結固定部位を示す正面図。
【図３】図３の側面図。
【図４】図２・３の断面剛性の変化曲線を示す側面図。
【図５】下杭が上杭よりフランジ幅が短い状態で連結した上下杭の連結固定部位を示す正面図。
【図６】図５の側面図。
【図７】図５・６の断面剛性の変化曲線を示す側面図。
【図８】本発明による連結した上下杭の建て込み状態を示す縦断面図。
【図９】図８の拡大横断面図。
【図１０】従来の山留めＨ形鋼杭の接合構造における上下杭の横断面図。
【図１１】図8に比べて重心のずれによって課題を有する従来の高さ方向に連結した上下杭を削孔内に建て込んだ状態の縦断面図。
【図１２】図９に比べて重心のずれによって課題を有する図１１の拡大横断面図。
【図１３】従来の土留工法を示す断面図。
【図１４】図１３における土留杭部分の拡大平面図。
【図１５】図１４における計画オーガー芯を変更して土留杭を敷地境界線内に入れた状態の拡大平面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…Ｈ形鋼材からなる下杭
２…Ｈ形鋼材からなる上杭
３…ジョイント部材
４…締付け用鋲
５…削孔径
ｈ・ｈ′…ウェブ高さ
ｗ・ｗ′…フランジ幅
【図１】
2008175025.tif 000003
【図２】
2008175025.tif 000004
【図３】
2008175025.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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