(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなる雌型継手と、この雌型継手の内側において鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなる雄型継手とから構成される鋼管矢板継手であって、
前記雌型の一対のカギ型鋼材は前記鋼管外面に固定され、前記鋼管間の第１隔室を形成する基端側の脚部と、それぞれの先端から互いに接近する方向の内向きとなるように一体的に直角に折曲する内向き爪部と、それぞれの先端から前記鋼管側に突出し、前記脚部と平行な折り返し部からなり、
前記雄型の一対のカギ型鋼材は前記鋼管外面に固定され、前記鋼管間の第１隔室を形成する基端側の脚部と、それぞれの先端から互いに離反する方向の外向きとなるように一体的に直角に折曲する外向き爪部と、それぞれの先端から前記鋼管側に突出し、前記脚部と平行な折り返し部からなり、
前記雌型の一対のカギ型鋼材と前記雄型の一対のカギ型鋼材は前記内向き爪部と前記外向き爪部とが間隔をおいて平行に対向配置されるように組み合わせられ、
前記内向き爪部及び外向き爪部と、それぞれの折り返し部とにより、前記第１隔室の鋼管矢板壁厚方向の両側にそれぞれ第２隔室が設けられ、この第２隔室は充填材が注入されるグラウトジャケットが挿入可能な空間を形成していることを特徴とする鋼管矢板継手。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の継手構造であり、第１隔室と第２隔室にそれぞれ充填材が充填されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造において、雌型継手及び雄型継手で挟まれる鋼管外面にずれ止め突起部材が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の鋼管矢板の継手構造において、カギ型鋼材、球平形鋼材又はＬ形鋼材の充填材に接する面に、凹凸が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項５】
請求項１に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の施工方法であり、雌継手と雄継手を嵌合させつつ鋼管矢板を打設した後、内向き爪部及び外向き爪部と雌型継手及び雄型継手の折り返し部とで囲まれた第２隔室内の土砂を除去し、この第２隔室内に充填材を充填し、次いで、鋼管間の第１隔室内の土砂を除去し、この第１隔室内に充填材を充填することを特徴とする鋼管矢板の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板井筒基礎や鋼管矢板護岸などの鋼管矢板構造物の構築に用いられる鋼管矢板継手、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の鋼管矢板を連結する鋼管矢板継手には、従来から、軸方向のスリットを有する円形鋼管同士を嵌合させるＰ−Ｐ継手（例えば、特許文献１、２参照）、軸方向のスリットを有する円形鋼管の雌型継手とＴ型鋼材の雄型継手を噛み合わせるＰ−Ｔ継手（例えば、特許文献３、４参照）、一対のＬ型鋼材の雌型継手の間にＴ型鋼材の雄型継手を噛み合わせるＬ−Ｔ継手（例えば、特許文献５参照）などがある。
【０００３】
Ｐ−Ｐ継手は、円形鋼管同士を嵌合した状態で３室構造となり、止水性が確実になるなどの理由から一般的に使用されている。しかし、嵌合継手部は狭い３室から形成されているため、継手部の土砂掘削・洗浄及びモルタル充填を確実に行うことができず、品質が不安定となる恐れがあり、所定のせん断耐力を確実に発揮させることができないなどの問題がある。
【０００４】
これを解決できるものとして、一対のＬ型鋼材からなる雄型継手と雌型継手を嵌め合わせる広幅のＬ−Ｌ継手がある（例えば、特許文献６、７参照）。図４は、このＬ−Ｌ継手の一例を示したものであり、一対のＬ型鋼材５０からなる雌型継手と、この内側に配置した一対のＬ型鋼材５１からなる雄型継手を用いることにより、鋼管１、１間の継手嵌合空間Ａを広く大きくし、空間Ａ内の土砂掘削・洗浄及びモルタル充填を容易に確実に行えるようにしている。Ｌ型鋼材５０、５１間における鋼管１の外面には、異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材５２からなるずれ止めを複数本固定し、モルタルとの付着強度を高め、せん断耐力の向上を図っている。また、一対のＬ型鋼材５０の内側における鋼管１の外面に偏平状のゴムチューブ５３を取り付け、継手の嵌合後にゴムチューブ内に流体を充填して膨張させることにより、Ｌ型鋼材５０と５１の間の隙間を塞ぎ、外部から継手嵌合空間Ａ内への水や土砂の流入を防いでいる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２０１３５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５５９３１号公報
【特許文献３】特開平８−２７７７３号公報
【特許文献４】特開平８−２７７７４号公報
【特許文献５】特開平１１−１４０８６３号公報
【特許文献６】特開昭５４−１５４１１２号公報
【特許文献７】特開昭４９−２２４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のような従来の広幅Ｌ−Ｌ継手の場合、図４に示すように、継手嵌合空間Ａには圧縮に強いモルタルが充填され、Ｌ型鋼材５０の脚部５０ａ先端の爪部５０ｂとＬ型鋼材５１の脚部５１ａ先端の爪部５１ｂとが隙間の土砂を介して対向配置されている構造であるため、鋼管１、１を離隔させる方向の引張りに対して弱く、鋼管矢板構造物として十分に機能を発揮できないなどの課題がある。
【０００７】
また、止水用のゴムチューブが必要であり、ゴムチューブは、打ち込み時の損傷を防止すべく、縦糸補強層で補強された２倍以上に拡径するものを用い、保護用丸鋼で保護するなど、コストがかかり、さらに膨張したゴムチューブを雄継手の爪部に当接させるため、施工時及び完成後に水や土砂の侵入を確実に防止することができない恐れがあるなどの課題もある。
【０００８】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたもので、鋼管矢板構造物の広幅Ｌ−Ｌ継手において、比較的簡易な構造で引張耐力及び圧縮耐力や曲げ耐力等の向上が図れ、高剛性の継手が得られ、また施工時及び完成後に水や土砂の侵入を確実に防止することができる鋼管矢板継手、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに接近する方向の内向きとなるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雌型継手と、この雌型継手の内側において鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに離反する方向の外向きとなり、雌型継手の内向き爪部に対向配置されるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雄型継手とから構成される鋼管矢板継手（いわゆる広幅継手）であって、雌型継手の内向き爪部及び雄型継手の外向き爪部の先端にそれぞれの鋼管本体側に突出する折り返し部が設けられ、内向き爪部及び外向き爪部と、雌型継手及び雄型継手の折り返し部とにより、鋼管間中央の第１隔室（中央隔室）の両側に第２隔室（継手隔室）が設けられていることを特徴とする鋼管矢板継手である（図１参照）。
【００１０】
本発明の鋼管矢板継手は、鋼管矢板井筒基礎や鋼管矢板護岸などの鋼管矢板構造物に適用されるものであり、従来の広幅Ｌ−Ｌ継手を改良し、爪部の先端に折り返し部を設けることで、広く大きな中央の第１隔室の両側に第２隔室を設け、この第２隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、継手引張耐力を大幅に向上させ、また、モルタル等が充填された２箇所の第２隔室により確実な止水性能が得られるようにしたものである。脚部・爪部・折り返し部からなるカギ型鋼材は、断面長方形状の角型鋼を２分割することで、安価に製作することができる。また、鋼板を溶接等で組み立てるビルトアップ等でも製作することができる。第２隔室のモルタル等の充填には、グラウトジャケットを用い、隙間からのモルタル等の流失を防止するのが好ましい。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の鋼管矢板継手のカギ型鋼材の代わりに、雌型継手に球平形鋼材が、雄型継手にＬ型鋼材が用いられている場合の参考例を図４に示す。この参考例ではカギ型鋼材と同様に、広く大きな中央の第１隔室の両側に、内向き爪部・外向き爪部と球突起部で囲まれた第２隔室を設けることができる。この場合も、第２隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、継手引張耐力を大幅に向上させ、また、モルタル等が充填された２箇所の第２隔室により確実な止水性能が得られる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の継手構造であり、第１隔室と第２隔室にそれぞれ充填材（モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など）が充填されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造である（図２参照）。
【００１３】
第２隔室のモルタル等の圧縮により継手引張耐力が従来の広幅Ｌ−Ｌ継手と比べて大幅に増大する。また、せん断耐力増加を補償できる拘束力も増加する。広幅で大きい第１隔室のモルタル等により、従来の広幅Ｌ−Ｌ継手と同様に、引張耐力以外の圧縮耐力・曲げ耐力等が向上する。さらに、施工時にはモルタル等が充填された２箇所の第２隔室により土砂や水の再流入が防止され、中央の第１隔室に品質の良いモルタル等を打設することができる。従来のコストがかかる止水用ゴムチューブが不要となる。
【００１４】
本発明の請求項３は、請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造において、雌型継手及び雄型継手で挟まれる鋼管外面にずれ止め突起部材（異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材など）が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造である（図１、２参照）。
【００１５】
例えば、鋼管外面に鋼管軸方向に平行に配置した異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材により、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。これに限らず、鋼管外面に水平方向に配置したずれ止め突起部材などでもよい。また、カギ型鋼材の脚部の内面に鋼管軸方向の突起付き棒状鋼材あるいは水平方向のずれ止め突起部材等を設けることもできる。さらに、第１隔室内に鉄筋籠等を配置して剛性の向上を図ることもできる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の鋼管矢板の継手構造において、カギ型鋼材、球平形鋼材又はＬ形鋼材の充填材に接する面（主に内面、充填材に接する外面も含む）に、凹凸が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造であり、カギ型鋼材等に縞鋼板等を用いることでモルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。
【００１７】
本発明の請求項５は、請求項１に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の施工方法であり、雌継手と雄継手を嵌合させつつ鋼管矢板を打設した後、内向き爪部及び外向き爪部と雌型継手及び雄型継手の折り返し部（請求項１のカギ型鋼材）とで囲まれた第２隔室内の土砂を除去し、この第２隔室内に充填材（モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など）を充填し、次いで、鋼管間の第１隔室内の土砂を除去し、この第１隔室内に充填材（モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など）を充填することを特徴とする鋼管矢板の施工方法である（図３参照）。
【００１８】
鋼管を雌継手と雄継手を嵌合させつつ建て込む際、本発明の継手では、継手部が適度な嵌合余裕を有しているため、施工時の打設変位を吸収することができ、さらに２箇所で接続する継手構造のため、従来のＰ―Ｐ継手に比べて施工精度が向上する。また、第２隔室は、折り返し部がスペーサーとしての役目をし、従来のＰ−Ｐ継手よりも大きなスペースを確保することができ、ジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入して確実な土砂の掘削排出・洗浄を行うことができ、第２隔室内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することができる。さらに、第１隔室は、従来のＰ−Ｐ継手よりも十分に大きなスペースであるため、ジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入して確実な土砂の掘削排出・洗浄を行うことができ、第２隔室による土砂や水の再流入防止と相まって、第１隔室内に品質の良いモルタル等を打設することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
【００２０】
（1）広幅継手の爪部の先端に折り返し部等を設けることで、大きな中央の第１隔室の両側に第２隔室を設けるようにしたため、第２隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、比較的簡易な構造で継手引張耐力を大幅に向上させることができる。
【００２１】
（2）第１隔室の両側２箇所の第２隔室により施工時の第１隔室への土砂や水の再流入を防止することができ、広く大きな中央の第１隔室内に品質の良いモルタル等を打設することができ、圧縮耐力や曲げ耐力等を向上させることができる。また、従来のコストのかかる止水用ゴムチューブが不要となる。さらに、カギ型鋼材等に縞鋼板等を用いることや第１隔室内の鋼管外面やカギ型鋼材等の脚部の内面にずれ止め突起部材等を設けることで、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図ることもできる。
【００２２】
（3）以上から、止水性能が良好で高剛性の広幅継手を低コストで得ることができる。高い止水性能が要求される鋼管矢板構造物に適用することができ、また、２箇所で接続する高剛性継手により大口径の鋼管矢板に適用することができる。さらに、支保工を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の一実施形態を示す水平断面図と継手部材の製作方法の一例を示す断面図である。図２は、本発明の完成後の鋼管矢板の継手構造を示す部分拡大水平断面図である。図３は、本発明の鋼管矢板の施工方法を工程順に示す水平断面図である。
【００２４】
図１において、本発明の基本構造は、鋼管１の軸方向に対して平行に鋼管１の円周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材１０、１０からなる雌型継手２と、この雌型継手２の内側において鋼管１の軸方向に対して平行に鋼管１の円周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材１１、１１からなる雄型継手３とから構成される広幅継手である。
【００２５】
雌型のカギ型鋼材１０は、基端側の脚部１０ａと、この先端から一体的に直角に折曲する爪部１０ｂからなる。脚部１０ａは、鋼管矢板の接続方向と平行に配置され、一対の爪部１０ｂ、１０ｂが互いに接近する方向の内向きとなるように、溶接等で鋼管１外面に固定されている。雄型のカギ型鋼材１１も、同様の脚部１１ａと爪部１１ｂからなり、一対の爪部１１ｂ、１１ｂが互いに離反する方向の外向きとなるように、脚部１１ａが溶接等で鋼管１外面に固定されている。また、内向き爪部１０ｂと外向き爪部１１ｂとは、間隔をおいて平行に対向配置されるように構成されている。
【００２６】
このような広幅継手において、本発明では、内向き爪部１０ｂ、外向き爪部１１ｂの先端に、それぞれの鋼管１側に突出し、脚部１０ａ、１１ａと平行な折り返し部１０ｃ、１１ｃを一体的に設け、内向き爪部１０ｂ・外向き爪部１１ｂと、折り返し部１０ｃ・１１ｃとにより、鋼管間の第１隔室（中央隔室）Ａの鋼管矢板壁厚方向の両側にそれぞれ第２隔室（継手隔室）Ｂを設ける。第１隔室Ａは、従来の広幅Ｌ−Ｌ継手の継手嵌合空間Ａと同じ大きさであり、第２隔室Ｂは、掘削・洗浄用のパイプやモルタル充填用のパイプ等を余裕をもって挿入できるような大きさとし、例えば１０ｃｍ角程度の空間とする。
【００２７】
本発明のカギ型鋼材１０、１１は、図１（ｂ）に示すように、断面長方形型鋼の角パイプを切断して製作することができる。市販の型鋼を２分割して製作すれば、コストの低減を図ることができる。また、これに限らず、例えば３枚の鋼板を溶接等によるビルトアップで製作することもできる。
【００２８】
図２に示すように、第１隔室Ａ、第２隔室Ｂには、モルタル等のセメント系常温硬化性充填材１２、１３を充填し、後述するように良好な止水性能を有する引張対応型の高剛性広幅継手を得る。第２隔室Ｂの充填には、ナイロン製の袋などのグラウトジャケットを使用し、モルタル等の充填材の流出を防止するのが好ましい。
【００２９】
第１隔室Ａにおいては、一対のカギ型鋼材１０、１０、一対のカギ型鋼材１１、１１で挟まれた鋼管１の外面に、異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材１４からなるずれ止めを配置するのが好ましい。この突起付き棒状鋼材１４は、鋼管軸方向と平行に鋼管円周方向に間隔をおいて複数配置し、溶接等で取り付け、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。これに限らず、水平方向の棒状鋼材などを鋼管軸方向に間隔をおいて配置してもよい。また、カギ型鋼材の脚部１０ａ、１１ａの内面に鋼管軸方向の突起付き棒状鋼材あるいは水平方向の棒状鋼材等を設けるようにしてもよい。また、カギ型鋼材１０、１１に縞鋼板等を用い、内面に凹凸が形成されるようにしてもよい。必要に応じて充填材と接する部分の外面にも凹凸を形成してもよい。さらに、第１隔室Ａ内に鉄筋籠等を配置して剛性の向上を図ることもできる。
【００３０】
以上のような構成の鋼管矢板において、次のような手順で施工を行う（図３参照）。
【００３１】
（ａ）鋼管１を雌継手２と雄継手３を嵌合させつつ建て込む。継手部が適度な嵌合余裕を有し、施工時の打設変位を吸収することができ、また広幅継手では２箇所で接続する継手構造のため、従来のＰ―Ｐ継手に比べて施工精度が向上する。次いで、第２隔室Ｂ内にジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入し、土砂の掘削排出・洗浄を行う。第２隔室Ｂは、折り返し部１０ｃ、１１ｃがスペーサーとしての役目をし、従来のＰ−Ｐ継手よりも大きなスペースを確保することができ、前記のエアリフトタイプの使用も可能となるため、確実な掘削・洗浄により第２隔室Ｂ内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することができる。
【００３２】
（ｂ）第２隔室Ｂ内にグラウトジャケット１５を挿入し、モルタル等のセメント系常温硬化性充填材１３を注入する。爪部１０ｂ・１１ｂと折り返し部１０ｃ・１１ｃと充填材１３による止水性の良好なシール構造が両側２箇所に形成され、土砂の再流入を防止でき、ある程度の水の再流入も防止でき、中央の第１隔室Ａ内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することが可能となる。また、従来のゴムチューブ等の継手シールが不要になる。
【００３３】
（ｃ）第１隔室Ａ内にジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入し、土砂の掘削排出・洗浄を行う。第１隔室Ａは、従来のＰ−Ｐ継手よりも十分に大きなスペースであるため、確実な掘削・洗浄を行うことができ、上記の土砂や水の再流入防止と相まって、第１隔室Ａ内に品質の良いモルタル等を打設することができる。
【００３４】
（ｄ）第１隔室Ａ内にモルタル等のセメント系常温硬化性充填材１２を注入する。完成後は、鋼管１、１を離隔させる方向の引張りを第２隔室Ｂのモルタル等の圧縮で受けることができ、継手引張耐力が従来の広幅Ｌ−Ｌ継手と比べて大幅に増大する。また、せん断耐力増加を補償できる拘束力も増加する。第１隔室Ａは、広幅で大きい隔室であるため、従来の広幅Ｌ−Ｌ継手と同様に、引張耐力以外の圧縮耐力・曲げ耐力等が向上する。また、突起付き棒状鋼材１４などを設けることにより鋼管軸方向のせん断耐力も向上する。
【００３５】
さらに、従来のＰ−Ｐ継手に比べ止水性の高い構造であるため、処分場等の土留めとしても利用することができる。
【００３６】
なお、２箇所で接続する高剛性継手構造であるため、従来のＰ−Ｐ継手に比べて大口径（1000〜1600mm）の鋼管矢板の継手に適する。また、高剛性継手構造により支保工を低減できる。また、第１隔室Ａと第２隔室Ｂのそれぞれのモルタル等の強度により継手部の性能を変更することもできる。
【００３７】
図４は、カギ型鋼材１０、１１の代わりに、球平形鋼材２０とＬ型鋼材２１を用いた参考例であり、雌継手２に球平形鋼材２０を用い、雄継手３にＬ型鋼材２１を用いている。球平形鋼材２０は一端に球突起を有する球平形鋼をプレス加工で折り曲げて製作することができる。カギ型鋼材１０、１１と同様に、内向き爪部２０ｂ・外向き爪部２１ｂと球突起部２０ｃとにより、第２隔室（継手隔室）Ｂを形成することができる。この場合も、カギ型鋼材１０、１１と同様の上述した作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の一実施形態であり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は継手部材の製作方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の完成後の鋼管矢板の継手構造を示す部分拡大水平断面図である。
【図３】本発明の鋼管矢板の施工方法を工程順に示す水平断面図である。
【図４】本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の参考例を示す水平断面図である。
【図５】従来の広幅Ｌ−Ｌ継手を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１……鋼管
２……雌継手
３……雄継手
１０……カギ型鋼材
１０ａ…脚部
１０ｂ…爪部
１０ｃ…折り返し部
１１……カギ型鋼材
１１ａ…脚部
１１ｂ…爪部
１１ｃ…折り返し部
１２……充填材（モルタル等のセメント系常温硬化性充填材）
１３……充填材（モルタル等のセメント系常温硬化性充填材）
１４……突起付き棒状鋼材
１５……グラウトジャケット
２０……球平形鋼材
２０ａ…脚部
２０ｂ…爪部
２０ｃ…球突起部
２１……Ｌ型鋼材
２１ａ…脚部
２１ｂ…爪部
Ａ……第１隔室（中央隔室）
Ｂ……第２隔室（継手隔室）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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