(57)【要約】【課題】鉄道や車道に適用される橋梁において、フーチングの底面接地圧を十分に高めた上で、シートパイルによる地盤補強効果を最大限に引き出す。【解決手段】地盤２にシートパイル５を打設し（図（ｂ）参照）、シートパイル５に包囲された地盤２を掘削する（図（ｃ）参照）。シートパイル５の内側面に治具６を横向きに溶接し、治具６に弾性部材７を周設する（図（ｆ）参照）。シートパイル５の内側にフーチングコンクリートを打設して、フーチング３を施工する（図（ｆ）参照）。これにより、死荷重作用時はシートパイル５に軸力伝達せず、地震発生時に水平荷重や回転力が作用したときにシートパイル５に軸力伝達することができる。【選択図】図４
2005213903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に施工されたフーチングと、このフーチングの側囲に打設されたシートパイルとの接合部に用いられる接合部材であって、
前記シートパイルの内側面に取り付けられる治具を有し、
前記フーチングと前記シートパイルとの相対変位を吸収する弾性部材を前記治具に設けたことを特徴とする接合部材。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記治具が貫通可能な貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載の接合部材。
【請求項３】
前記弾性部材は、円筒状をなすことを特徴とする請求項２記載の接合部材。
【請求項４】
前記弾性部材は、外側面から内側面に至る切り込みを有することを特徴とする請求項２又は３記載の接合部材。
【請求項５】
地盤にフーチングを施工し、
前記フーチングの側囲にシートパイルを打設して当該フーチングと接合したシートパイル基礎構造において、
前記シートパイルの内側面に治具が取り付けられ、
前記フーチングと前記シートパイルとの相対変位を吸収する弾性部材が前記フーチングと前記治具との接合部に設けられたことを特徴とするシートパイル基礎構造。
【請求項６】
治具の基部にのみ弾性部材が設けられた引張力伝達用の接合部材を前記フーチングの上下端部近傍に配置し、
治具の全長にわたって弾性部材が設けられたせん断力伝達用の接合部材を前記フーチングの中央部に配置したことを特徴とする請求項５記載のシートパイル基礎構造。
【請求項７】
請求項５又は６記載のシートパイル基礎構造を備えたことを特徴とする橋梁。
【請求項８】
地盤にシートパイルを打設する工程と、
前記シートパイルに包囲された地盤を掘削する工程と、
前記シートパイルの内側面に治具を設ける工程と、
前記治具に弾性部材を設ける工程と、
前記シートパイルの内側にフーチングコンクリートを打設する工程と
を備えたことを特徴とする、フーチングとシートパイルの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道や車道に適用される橋梁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の橋梁においては、地盤抵抗特性を向上させるため、フーチングにシートパイル（鋼矢板）を組み合わせることにより、シートパイルによる囲い込み効果によって底面支持力を高めていた。このとき、フーチングの底面の荷重が十分に発揮された上で、補助的にシートパイルが抵抗する機構を構築することが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、橋脚の立ち上げ前にフーチングとシートパイルを剛結してしまうと、橋脚や橋桁などの上部構造の荷重はシートパイルの貫入抵抗により負担され、フーチングの底面接地圧は上昇せず、地盤抵抗特性があまり向上しない。一方、フーチングとシートパイルを結合しない場合、地震が発生したときに、慣性力による回転モーメントに対して、シートパイルの軸力とフーチングの幅との積として抵抗するモーメントが期待できない。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、フーチングの底面接地圧を十分に高めた上で、シートパイルによる地盤補強効果を最大限に引き出すことができる、接合部材、シートパイル基礎構造、橋梁、フーチングとシートパイルの接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
まず、請求項１に係る発明は、地盤に施工されたフーチングと、このフーチングの側囲に打設されたシートパイルとの接合部に用いられる接合部材であって、前記シートパイルの内側面に取り付けられる治具を有し、前記フーチングと前記シートパイルとの相対変位を吸収する弾性部材を前記治具に設けたことを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、前記弾性部材は、前記治具が貫通可能な貫通孔を有することを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、前記弾性部材は、円筒状をなすことを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記弾性部材は、外側面から内側面に至る切り込みを有することを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、地盤にフーチングを施工し、前記フーチングの側囲にシートパイルを打設して当該フーチングと接合したシートパイル基礎構造において、前記シートパイルの内側面に治具が取り付けられ、前記フーチングと前記シートパイルとの相対変位を吸収する弾性部材が前記フーチングと前記治具との接合部に設けられたことを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、治具の基部にのみ弾性部材が設けられた引張力伝達用の接合部材を前記フーチングの上下端部近傍に配置し、治具の全長にわたって弾性部材が設けられたせん断力伝達用の接合部材を前記フーチングの中央部に配置したことを特徴とする。
また、請求項７に係る発明は、請求項５又は６記載のシートパイル基礎構造を備えたことを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、地盤にシートパイルを打設する工程と、前記シートパイルに包囲された地盤を掘削する工程と、前記シートパイルの内側面に治具を設ける工程と、前記治具に弾性部材を設ける工程と、前記シートパイルの内側にフーチングコンクリートを打設する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、死荷重作用時はシートパイルに軸力伝達せず、地震発生時に水平荷重や回転力が作用したときにシートパイルに軸力伝達することができる。その結果、フーチングの底面接地圧を十分に高めた上で、シートパイルによる地盤補強効果を最大限に引き出すことが可能となる。
【０００７】
また、治具の基部にのみ弾性部材が設けられた引張力伝達用の接合部材をフーチングの上下端部近傍に配置し、治具の全長にわたって弾性部材が設けられたせん断力伝達用の接合部材をフーチングの中央部に配置すると、シートパイルによる地盤補強効果を効率的に引き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
シートパイル基礎構造１は、図１に示すように、地盤２に施工された矩形のフーチング３を有しており、フーチング３の側囲には波形断面の４枚のシートパイル５が打設されている。フーチング３の下側には平板状の基礎コンクリート１０が打設されている。フーチング３とシートパイル５との接合部には多数個の接合部材４が用いられている。各接合部材４は、シートパイル５の内側面に横向きに溶接された治具６と、フーチング３とシートパイル５との相対変位を吸収するために治具６の基部に周設された円筒状の弾性部材７とから構成されている。この治具６としては、図２に示すように、頭付きスタッドジベル６１を用いてもよく、図３に示すように、異形棒鋼（異形鉄筋）６２を採用しても構わない。また、弾性部材７としては、図２に示すように、外側面から内側面に至る切り込み７１ｂを有する半割り円筒状の弾性ゴム７１（頭付きスタッドジベル６１の場合）や、図３に示すように、貫通孔７２ａを有する円筒状の弾性ゴム７２（異形棒鋼６２の場合）を用いることができる。
【００１０】
次に、図４に基づき、このシートパイル基礎構造１を施工する手順を述べる。ここでは、説明の便宜上、治具６の全長にわたって弾性部材７を周設した接合部材４を用いる場合について説明する。
【００１１】
まず、図４（ａ）に示すように、地盤２に試掘、埋設切り回しを行う。
【００１２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、地盤２に４枚のシートパイル５を打設する。
【００１３】
次いで、図４（ｃ）に示すように、シートパイル５に包囲された地盤２を掘削し、シートパイル５、５間に土止め支保工９を架設する。
【００１４】
次いで、図４（ｄ）に示すように、シートパイル５内の地盤２上に基礎コンクリート１０を打設する。
【００１５】
次いで、図４（ｅ）に示すように、各シートパイル５の内側面に多数個の接合部材４を取り付ける。それには、各シートパイル５の内側面に多数個の治具６を横向きに溶接し、各治具６に弾性部材７を周設する。このとき、治具６が頭付きスタッドジベル６１である場合は、外側面から内側面に至る切り込み７１ｂを有する半割り円筒状の弾性ゴム７１を弾性部材７として用い、また、治具６が異形棒鋼６２である場合は、貫通孔７２ａを有する円筒状の弾性ゴム７２を弾性部材７として用いることにより、治具６に対して弾性部材７を簡便に短時間で取り付けることができる。
【００１６】
最後に、図４（ｆ）に示すように、基礎コンクリート１０上にフーチング３を施工する。それには、シートパイル５の内側にフーチングコンクリートを打設し、所定時間だけ養生して固化させる。
【００１７】
ここで、シートパイル基礎構造１の施工が終了する。
【００１８】
こうして施工されたシートパイル基礎構造１においては、４枚のシートパイル５による囲い込み効果により、フーチング３の底面支持力が向上し、地盤抵抗特性が向上する。
【００１９】
そして、図４（ｇ）に示すように、フーチング３上に橋脚１３を立ち上げ、橋脚１３に橋桁（図示せず）を架設した後、シートパイル５の上端を切断し、埋め戻しを行う。すると、これらの上部構造（橋脚１３および橋桁）の自重によってフーチング３が地盤２に沈み込む。このとき、各接合部材４の治具６には、その全長にわたり、フーチング３とシートパイル５との相対変位を吸収する弾性部材７が周設されているので、フーチング３の沈み込んでも、その沈み込み量が弾性部材７の肉厚を越えない限り、治具６がフーチング３に押し下げられて下降することはない。その結果、上部構造の自重は、シートパイル５へは軸力伝達されず、フーチング３のみで負担される。したがって、死荷重作用時は、フーチング３の底面接地圧が上昇し、地盤抵抗特性が十分に向上する。
【００２０】
また、地震発生時に水平荷重や回転力がフーチング３に作用し、フーチング３の周縁部の昇降量が所定量（弾性部材７の肉厚に相当する量）を越えると、図４（ｈ）に示すように、フーチング３が弾性部材７を押し潰して治具６に当接するため、せん断力が治具６に伝達され、シートパイル５の軸力が増大する。その結果、シートパイル５の軸力とフーチング３の幅との積として抵抗するモーメントが十全に発揮され、シートパイル５による地盤補強効果が最大限に引き出される。
【００２１】
なお、上述した第１の実施形態においては、治具６の全長にわたって弾性部材７を周設した接合部材４を用いた場合について説明したが、治具６の基部にのみ弾性部材７を周設してもよい。
【００２２】
また、フーチング３に回転力が作用した場合、フーチング３の中央部では接合部材４に主としてせん断力が作用するのに対して、フーチング３の上下端部近傍では接合部材４にせん断力および引張力が作用する。この点に着目し、図５（ａ）に示すように、短い治具６Ｂの全長にわたって弾性部材７が周設された接合部材４Ｂをせん断力伝達用としてフーチング３の中央部に配置し、図６に示すように、長い治具６Ａの基部にのみ弾性部材７が周設された接合部材４Ａを引張力伝達用としてフーチング３の上下端部近傍に配置することにより、シートパイル５による地盤補強効果を効率的に引き出すこともできる。なお、図５（ｂ）に示すように、専用可動型スタッドジベルアンカーを利用して鋼製カバー１４を取り付けてもよい。
【００２３】
このシートパイル基礎構造１の施工手順は次のとおりである。
【００２４】
まず、図７（ａ）に示すように、地盤２に４枚のシートパイル５を打設する。
【００２５】
次いで、図７（ｂ）に示すように、シートパイル５に包囲された地盤２を掘削し、この地盤２上に基礎コンクリート１０を打設する。
【００２６】
次いで、各シートパイル５の内側面に多数個の接合部材４を取り付ける。このとき、フーチング３の上下端部近傍に相当する部位には引張力伝達用の接合部材４Ａを配置し、フーチング３の中央部に相当する部位にはせん断力伝達用の接合部材４Ｂを配置する。それには、図７（ｃ）に示すように、フーチング３の上下端部近傍に相当する部位において、シートパイル５の内側面に多数個の長い治具６Ａを溶接し、図７（ｄ）に示すように、これらの治具６Ａの基部に弾性部材７を周設する。一方、フーチング３の中央部に相当する部位においては、図７（ｃ）に示すように、シートパイル５の内側面に多数個の短い治具６Ｂを溶接し、図７（ｄ）に示すように、これらの治具６Ｂの全長にわたって弾性部材７を周設する。
【００２７】
次いで、図７（ｅ）に示すように、フーチング配筋１２を配設する。
【００２８】
最後に、図７（ｆ）に示すように、基礎コンクリート１０上にフーチング３を施工する。それには、シートパイル５の内側にフーチングコンクリートを打設し、所定時間だけ養生して固化させる。
【００２９】
ここで、シートパイル基礎構造１の施工が終了する。
【００３０】
こうして施工されたシートパイル基礎構造１においては、４枚のシートパイル５による囲い込み効果により、フーチング３の底面支持力が向上し、地盤抵抗特性が向上する。
【００３１】
そして、図７（ｇ）に示すように、フーチング３上に橋脚１３を立ち上げ、橋脚１３に橋桁（図示せず）を架設する。すると、これらの上部構造（橋脚１３および橋桁）の自重によってフーチング３が地盤２に沈み込む。このとき、せん断力伝達用の接合部材４Ｂは、治具６Ｂの全長にわたって弾性部材７が周設されているので、フーチング３が沈み込んでも、その沈み込み量が弾性部材７の肉厚を越えない限り、治具６Ｂがフーチング３に押し下げられて下降することはない。一方、引張力伝達用の接合部材４Ａは、治具６Ａの基部にのみ弾性部材７が周設されているので、フーチング３の沈み込みに伴い、治具６Ａは、その先端部が下降し、基部が曲げ変形を起こす。しかし、上部構造の載荷によるフーチング３の沈み込み量は少ないので、このとき各治具６Ａに発生する引張力は無視できるほど小さい。これらの結果、上部構造の自重は、シートパイル５へは軸力伝達されず、フーチング３のみで負担される。したがって、死荷重作用時は、フーチング３の底面接地圧が上昇し、地盤抵抗特性が十分に向上する。
【００３２】
また、地震発生時に水平荷重や回転力がフーチング３に作用し、フーチング３の周縁部の昇降量が所定量（弾性部材７の肉厚に相当する量）を越えると、図７（ｈ）に示すように、フーチング３が接合部材４Ｂの弾性部材７を押し潰して治具６Ｂに当接するため、せん断力が各治具６Ｂに伝達され、シートパイル５の軸力が増大する。同時に、治具６Ａはその基部が大きな曲げ変形を起こすため、治具６Ａの引張力がシートパイル５に伝達され、シートパイル５の軸力が増大する。これらの結果、シートパイル５の軸力とフーチング３の幅との積として抵抗するモーメントが十全に発揮され、シートパイル５による地盤補強効果が最大限に引き出される。
【００３３】
また、上述の実施形態においては、フーチング３が矩形である場合について説明したが、矩形以外の形状（例えば、多角形や円形）のフーチング３にも適用可能である。
【００３４】
また、上述の実施形態においては、シートパイル５の断面形状が波形である場合について説明したが、シートパイル５の断面形状は波形に限るわけではない。
【００３５】
また、上述の実施形態においては、フーチング３の下側に基礎コンクリート１０を打設する場合について説明したが、この基礎コンクリート１０を省くこともできる。
【００３６】
また、上述の実施形態においては、試掘、埋設切り回し、土止め支保工９の架設、基礎コンクリート１０の打設、シートパイル５の上端の切断、埋め戻しを行う場合について説明したが、これらの作業を省略することも可能である。
【００３７】
また、上述の実施形態においては、弾性部材７として、半割り円筒状の弾性ゴム７１や円筒状の弾性ゴム７２を用いる場合について説明したが、半割り角筒状の弾性ゴム（図示せず）や角筒状の弾性ゴム（図示せず）を代用してもよい。或いはまた、発泡スチロール（ＥＰＳ：発泡ポリスチレン）を直巻きしたり、ウレタン樹脂を吹き付けたりして、これを弾性部材７としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るシートパイル基礎構造の一実施形態を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその鉛直断面図である。
【図２】本発明に係る接合部材の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る接合部材の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るシートパイル基礎構造の施工手順の一例を示す工程図である。
【図５】本発明に係る接合部材の第３の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図６】本発明に係る接合部材の第４の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図７】本発明に係るシートパイル基礎構造の施工手順の別の例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３９】
１……シートパイル基礎構造
２……地盤
３……フーチング
４……接合部材
５……シートパイル
６……治具
７……弾性部材
７１ｂ……切り込み
７２ａ……貫通孔
【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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【図６】
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【図７】
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