(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとすることを特徴とした連結鋼管矢板。
【請求項２】
鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、複数継手相互の嵌合で連結し、継手内にはコンクリート等の充填材を充填することを特徴とした連結鋼管矢板を用いた鋼管連結構造。
【請求項３】
鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、複数継手相互の嵌合で連結し、継手内にはコンクリート等の充填材を充填することを特徴とした連結鋼管矢板を用いた鋼管矢板壁。
【請求項４】
鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、連続壁の芯材とすることを特徴とした連結鋼管矢板を用いたソイルセメント連続壁。
【請求項５】
連結鋼管矢板は複数を継手相互の嵌合で連結して連続壁の芯材とする請求項４記載の連結鋼管矢板を用いたソイルセメント連続壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手構造に特徴を有する鋼管矢板、及びその鋼管矢板同士の連結構造に係り、特に大規模な鋼管矢板基礎に有効な連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、鋼管矢板基礎は、橋梁基礎のひとつとして欠くことの出来ないものとなっている。水中において橋脚等の基礎構造物を構築する際、該目的構造物の周囲を締切るための鋼管矢板による（仮）締切り工が施工される。
【０００３】
締切り工に使用される鋼管矢板１は図１１〜図１３に示すように鋼管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、並びにＣ字形とＴ字形等々組み合わせは様々であり、ここでの図示は一例である。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
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を施工するのでは非常な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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。特に、一重鋼矢板仮締切り工法の場合は、深い水中においては該工法を採用してはならないという行政通達があり、止水性も満足できない欠陥がある。
【０００８】
さらに、二重鋼矢板仮締切り工法と自立式二重鋼矢板仮締切り工法などがあるが、これらの場合は、比較的大規模或いは大水深の場合に好適であり、二重に鋼矢板を打設することによって形成される堤体自体の安定を確保するために堤体幅が広くなり、その結果、該仮締切り工法施工のために用地的に広い面積を必要ととする。
【０００９】
一方、鋼管矢板基礎に水平方向の外力が作用した場合、継手３の部分については、上下方向のせん断力が作用する。このせん断力が継手のせん断耐力より大きくなると、継手部のずれ変形が急増し、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性低下の度合いも大きくなる。
【００１０】
継手自体のせん断耐力を向上させる方法としては、例えば、継手部材の円形鋼管の内面に対して多数の突起を設けるものであって、その突起の効果によって円形鋼管とモルタルとの付着強度を増加させて継手のせん断耐力を向上させるものや、継手部材を構成する円形鋼管の径を大きくする方法であって、径を大きくすることで鋼管とモルタルとの付着面積を増加させて、継手のせん断耐力を向上させるもの、特開平2000-220135 号公報にあるように、継手としての円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、円形鋼管における鋼管矢板本管への取付け部からスリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうち、円弧長が長い側の当該円形鋼管の外面と、本管外面とを補強部材で連結するものなどの方法がある。
【００１１】
しかし、これらでも継手の強度は十分と言えるものではなかった。
【００１２】
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全体の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り、しかも、継手の降伏耐力を高めることで、継手部のせん断耐力を著しく向上させることができる連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁を提供することにある。
【００１３】
【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、連結鋼管矢板として、鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとすることを要旨とするものである。
【００１４】
第２に、連結鋼管矢板を用いた鋼管連結構造として、鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、複数継手相互の嵌合で連結し、継手内にはコンクリート等の充填材を充填することを要旨とするものである。
【００１５】
第３に、鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、複数継手相互の嵌合で連結し、継手内にはコンクリート等の充填材を充填すること、第４に、鋼管矢板壁構築方向に複数本配列させる鋼管相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合する横断面形がＨ形のつなぎ部材で一体的に連結し、両端部の鋼管連結側と反対側に継手を設けた鋼管矢板であって、前記継手も横断面形がＨ形としてフランジ端縁が鋼管の周面に結合するものであり、雄継手は雌継手のフランジ内側面とウエブ面に囲繞された空間に嵌合可能であるように多少小振りなものとする連結鋼管矢板を、連続壁の芯材とすること、第５に、連結鋼管矢板は複数を継手相互の嵌合で連結して連続壁の芯材とすることを要旨とするものである。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、まず、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形鋼の４点の端部で溶接された形状であり、Ｈ形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、複数の鋼管をＨ形鋼で継ぐ事で剛性を十二分に考慮でき、短軸方向の断面二次モーメントが増える。
【００１７】
従来の施工本数に対して、継手間が単純に半分以下になり、その止水工（モルタル注入や薬注) も半分以下で済み、経済的効果が大きい。また、連結するＨ形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。
【００１８】
１本ずつ打設するより、２本以上複数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、複数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。
【００１９】
さらに、Ｈ形鋼で継がれている形状を有効に利用出来、バックアンカー・タイロットの施工設置において、従来の鋼管に穴を空ける等の手間、労力が削減でき、経済的である。Ｈ形鋼で、継がれている事で、各々の打設された連結鋼管の短軸方向面を容易に補強、継ぐことができ、連結鋼管の短軸方向の曲げ剛性のみならず、長軸方向にはより大きな曲げ剛性を得られる特性を生かし、「抑止杭」「桟橋」「仮設橋」などにも利用開発できる。
【００２０】
しかも、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。
【００２１】
請求項２記載の本発明によれば、継手相互の嵌合で閉塞した内側部分には、コンリート等の充填材を充填することにより、継手相互の外側部分をコンクリート等の充填材で被覆でき、可撓性板での止水効果を向上させることができるとともに、このコンクリート等の充填材はトレミー管により簡単に打設することができる。
【００２２】
請求項３記載の本発明によれば、請求項１の連結鋼管矢板を用いて、また、請求項２の連結鋼管矢板を用いた鋼管連結構造により鋼管矢板壁を合理的に作製できる。
【００２３】
請求項４および請求項５記載の本発明によれば、ソイルセメント連続壁を請求項１の連結鋼管矢板を用いて、また、請求項２の連結鋼管矢板を用いた鋼管連結構造により合理的に作製できる。
【００２４】
【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〜図５は本発明の鋼管矢板の連結構造または鋼管矢板壁の種々の実施形態を示す平面図である。先に鋼管矢板の１ユニットから説明すると図６にも示すように、鋼管矢板１は並列させる鋼管２の相互を各鋼管２の周面にフランジ端縁が結合するＨ形のつなぎ部材としてＨ形鋼４でこのＨ形鋼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雄継手７、雌継手８を設けるようにした。
【００２５】
このＨ形鋼４は形鋼圧延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。圧延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とで四方を囲繞した密閉空間５を形成する。図中４ｂはウエブである。
【００２６】
鋼管２，２の前記Ｈ形鋼４での相互連結側と反対側には雄継手７、雌継手８を設けて二連タイプの二連結鋼管矢板１とする。前記雄継手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。
【００２７】
寸法は様々であるが、下記のごとく組み合わせが必要に応じて可能である。
0003854850.tif 000002
【００２８】
雄継手７と雌継手８との嵌合の詳細を図６に示すと、雌継手８のフランジ８ａの先端内側面と、雄継手７のフランジ７ａの外側面にそれぞれ突起１０を設ける。この突起１０には丸棒やフラットバーが利用できる。
【００２９】
さらにこれら突起１０とは別にフランジ７ａの外側面やフランジ８ａの内側面に膨潤止水材１２を塗りまた必要に応じて、フランジ７ａの外側面やフランジ８ａの内側面に凹溝１１を形成して、ここに膨潤止水材１２を予め塗布しておく。
【００３０】
この膨潤止水材１２には日本化学塗料株式会社の商品名パイルロックが好適である。同膨潤止水材は具体的には特許第１９６０２２３号にあるように、カルボキシメチルセルローズである電離性吸水ポリマー、硫酸アルミニウム、硫酸クロム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、クロムミヨウバン、水酸化カルシウムから選ばれる１種である多価金属化合物およびエチレン酢酸ビニル共重合体とクロロプレンゴムとの混合物であるエラストマーの有機溶剤溶液からなり、エラストマー１００重量部に対して、電離性吸水ポリマー１００〜４００重量部、多価金属化合物５〜５０重量部および有機溶剤３００〜５００重量部の割合からなる水膨張性塗料組成物である。
【００３１】
本発明の鋼管矢板１の打設方法としては、バイブロハンマによる打設、油圧ハンマによる打設、多軸掘削機等で先行掘削した掘削孔内に配設する埋込み施工法などが採用できる。特に、バイブロハンマによる複数の鋼材の一括打設は古くから施工実績があり、油圧チャックを有するアダプタを用いて本発明の鋼管矢板１の何箇所かを同時に吊り下げて振動を与える。
【００３２】
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、図７に示すようにフランジ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。なお、図示は省略するが、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。
【００３３】
前記多軸掘削機での掘削の一態様として、ソイルセメント連続壁工法である原位置土混合工法（ＳＭＷ工法）があり、この多軸掘削機はクローラー等のベースマシンのリーダマストに吊支されるものとして、駆動装置に連結する並列の掘削軸に移動翼であるスクリューと水平羽根状の混練翼を設けている。
【００３４】
図１〜図５に示す外側の円は多軸掘削機での掘削軌跡αを示すもので、図１は３軸で５５０−４５０ｍｍピッチ、図２は３軸で６５０−４５０ｍｍピッチ、図３は３軸で８００−６００ｍｍピッチ、図４は３軸で８００−６００ｍｍピッチ、図５は３軸で８００−６００ｍｍピッチである。
【００３５】
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。
【００３６】
図８、図９は本発明の応用例を示すもので、図８に示すように、雌継手８のウエブ８ｂから先に位置するフランジ８ａを内面に向けて曲げ、これに対応して雄継手７のウエブ７ｂから先に位置するフランジ７ａを外面に向けて曲げるようにした。このようにすることで雄継手７と雌継手８はより外れ難い嵌合となる。
【００３７】
また、図９に示すようにフランジ８ａとフランジ７ａの先端を鉤形に折り曲げて相互に係合させてもよい。
【００３８】
図１０は水中における打設の様子を示すもので、雄継手７、雌継手８内には水中部分では通常のコンクリートやモルタル等の充填材９もしくは水中打設コンクリートを充填し、上部の水中からでる部分ではアルファルトコンクリート１３を打設するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁は、まず、鋼管矢板としては、陸上や海上の基礎工事に使用するものとして、一度に複数本の鋼管矢板をセットできるので手間の削減と工期の短縮が可能であるとともに、建込み精度が向上し、また、継手の数が少なくなるので、継手部分による建込み時の抵抗が少なく、止水性も高いものである。このように止水性が高いので、薬注等の補助工法も省略できるか、簡素化できる。
【００４０】
さらに、継手の降伏耐力を高めることで、継手部のせん断耐力を著しく向上させることができる。
【００４１】
また、鋼管矢板の連結構造や鋼管矢板壁は、陸上や海上の基礎工事に使用するものとして、一度に複数本の鋼管矢板をセットできるので手間の削減と工期の短縮が可能であるとともに、建込み精度が向上し、また、継手の数が少なくなるので、継手部分による建込み時の抵抗が少なく、止水性も高いものである。このように止水性が高いので、薬注等の補助工法も省略できるか、簡素化できる。
【００４２】
さらにこれを用いたソイルセメント連続壁工法としても、同様な効果を発揮することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の第２実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の第３実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の第４実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の第５実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の基本ユニットの平面図である。
【図７】本発明の鋼管矢板の連結構造の要部を示す拡大平面図である。
【図８】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の応用例を示す要部の平面図である。
【図９】本発明の連結鋼管矢板とそれを用いた鋼管連結構造および鋼管矢板壁およびソイルセメント連続壁の応用例を示す要部の平面図である。
【図１０】水中での打設を示す縦断側面図である。
【図１１】従来の鋼管矢板の第１例を示す平面図である。
【図１２】従来の鋼管矢板の第２例を示す平面図である。
【図１３】従来の鋼管矢板の第３例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…鋼管矢板                          ２…鋼管
３…継手                                  ３ａ…スリット
４…Ｈ形鋼                            ４ａ…フランジ
４ｂ…ウエブ                          ５…密閉空間
７…雄継手                            ８…雌継手
７ａ、８ａ…フランジ                  ７ｂ、８ｂ…ウエブ
９…充填材                            １０…突起
１１…凹溝                            １２…膨潤止水材
１３…アスファルトコンクリート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003854850.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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