切削可能部材および切削可能杭
【課題】 十分な強度と良好な切削性を確保し、さらにＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材を提供する。
【解決手段】 一方向に配列されている長繊維材２６である第１の繊維と第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層１２で形成されている。硬化した繊維補強樹脂層１２によりＨ型断面形状となるように形成される。
【解決手段】 一方向に配列されている長繊維材２６である第１の繊維と第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層１２で形成されている。硬化した繊維補強樹脂層１２によりＨ型断面形状となるように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材、およびその切削可能部材を用いた切削可能杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中においてシールド掘削機が掘削を開始する地点である発進部や掘削を終了する到達地点である到達部としての鉄筋コンクリート製の土留め壁を構築する工法が知られている。この工法では、まず、シールド掘削機の発進部側の土留め壁の背面側の地盤とシールド掘削機の到達部側の土留め壁の地盤とに地盤改良材を注入して地下水等の噴出を防止することが行われる。そして、シールド掘削機の発進の際には発進部となる土留め壁の一部を人力により破壊し、シールド掘削機の到達の際には到達部となる土留め壁の一部も人力により破壊して、シールド掘削機による掘削が行われる。この工法の場合、シールド掘削機の発進または到達の際における土留め壁の掘削が困難なため、人力によって土留め壁の一部を破壊しなければならず、工数や手間の増大を招いてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、炭素繊維補強コンクリート部材と長尺のＨ型鋼とを連結した土留め壁構造部材を構成してこの土留め壁構造部材を多数並べることで土留め壁を形成し、シールド掘削機による発進部および到達部の掘削の容易化を図る工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、プラスチック発泡体に無機繊維を混在させた複合体を介してＨ型鋼を接合するように構成された土留め壁構造部材を用いる工法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０２４９０号公報
【特許文献２】特許第２９２９５３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された工法では、シールド掘削機による切削可能部材としての補強部材を多数並べて配置してその補強部材の端部を所定の連結金具に固定し、さらにその連結金具をＨ型鋼と連結するものであり、土留め壁の構築に複雑な手順が必要となって工数の増大を招いてしまうことになる。そして、この特許文献１に記載された工法では、高価な炭素繊維を用いた炭素繊維補強コンクリート部材を用いる必要があり経済的な負担増を招くとともに、さらに高い引張強度を有する炭素繊維のためにシールド掘削機による切削も困難になってしまうという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された工法では、プラスチック発泡体に無機繊維を混在させた薄い板状の複合体を用いており、この複合体を複数枚積層して接着することで、シールド掘削機による切削可能部材が、長方形の中実構造の断面形状となるように形成されている。この切削可能部材とＨ型鋼とを接合するに際しては、切削可能部材の端部に設けた鉄板挿入溝に所定の接着用鉄板を接着固定するとともに、この接着用鉄板の露出部をＨ型鋼の端部に機械的に固定する必要がある。そして、さらにＨ型鋼の端部のウェブ部を切削可能部材の端部に設けたウェブ挿入孔に挿入して接着固定するようになっている。このため、切削可能部材とＨ型鋼との接合構造が相当に複雑な構造になってしまう。また、複雑な接合構造であるため、その接合部における力の伝達メカニズムも複雑で不明確なものとなってしまい、この接合部の強度設計が困難になってしまうという問題もある。さらに、この切削可能部材では、シールド掘削機によって切削したときにはプラスチック発泡体の部分で破断して大きな切削屑が発生するため、切削性が悪化することになってしまう。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材に関し、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材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及び効果】
【０００８】
本発明に係る切削可能部材は、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材に関する。
そして、本発明に係る切削可能部材は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る切削可能部材における第１の特徴は、一方向に配列されている長繊維材である第１の繊維と当該第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層で形成され、硬化した前記繊維補強樹脂層によりＨ型断面形状となるように形成されていることである。
【００１０】
この構成によると、一方向に配列されている長繊維材に加えてこの長繊維材と異なる配列方向に配向するように配置された第２の繊維も含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、本発明の構成によると、繊維補強樹脂層で形成されており、さらに、第１の繊維と第２の繊維とが樹脂に分散された状態で強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。また、Ｈ型断面形状となるように形成されているため、一般的な鋼材であるＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができる。したがって、本発明の構成によると、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材を提供することができる。
また、本発明の構成によると、切削可能部材の全長がＨ型断面形状に形成されており、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分を有していることになる。このため、この切削可能部材を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、Ｈ型断面形状に形成されていることで、矩形断面形状のものに比して表面積を多く確保できるため、表面に沿って水が浸入する際における浸入経路を長くとることができ、水の浸入を抑制することができる。そして、上記くぼみ部分にモルタルを充填して硬化させたような場合にそのモルタル層にクラックが発生したときであっても、クラック発生面が切削可能部材の表面に沿って生成することが抑制されるため、水の浸入を抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る切削可能部材における第２の特徴は、前記第２の繊維は、ランダムな配向方向に配置されている短繊維材であることである。
【００１２】
この構成によると、一方向に配列されている長繊維材に加えてランダムな配向方向に配置された短繊維材も含有されているため、種々の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材に加えてランダム配置の短繊維材が樹脂に分散された状態で強度の偏りが非常に少ない状態になっており、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００１３】
本発明に係る切削可能部材における第３の特徴は、前記第２の繊維は、前記第１の繊維の配列方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であることである。
【００１４】
この構成によると、第１および第２の繊維として複数の方向に配向するように配列された長繊維材が含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材が複数の方向に配向して配列されているため強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００１５】
本発明に係る切削可能部材における第４の特徴は、前記繊維補強樹脂層はシート状に形成されており、当該繊維補強樹脂層が複数層積層されて硬化するとともに前記Ｈ型断面形状になるように形成されていることである。
【００１６】
この構成によると、繊維補強樹脂層を積層して硬化させることで形成できるため、寸法設計の自由度が大きく、大型の切削可能部材であっても容易に形成することができる。
【００１７】
本発明に係る切削可能部材における第５の特徴は、前記繊維補強樹脂層が硬化してコの字断面形状になるように形成されている繊維補強部材のウェブ部同士が接合されることで前記Ｈ型断面形状が形成されていることである。
【００１８】
この構成によると、コの字断面形状の繊維補強部材を形成してそのウェブ部同士で接合することで、Ｈ型断面形状の切削可能部材を容易に作製することができる。
【００１９】
本発明に係る切削可能部材における第６の特徴は、長手方向の端部において、ウェブ部およびフランジ部のうちの少なくともいずれか一方の平板状部分に対して取り付けられる金属プレートと、前記金属プレートと当該金属プレートが取り付けられる前記平板状部分とを貫通するように設けられている孔と、を更に備えていることである。
【００２０】
この構成によると、金属プレートと平板状部分とに貫通形成された孔にボルト等を挿通して金属プレートを切削可能部材に取り付けることができる。そして、この金属プレートを介して、Ｈ型鋼と切削可能部材とを容易に接合することができる。
【００２１】
本発明に係る切削可能部材における第７の特徴は、長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分に対して少なくとも充填されて固化された中詰め材を更に備えていることである。
【００２２】
この構成によると、くぼみ部分において充填固化された中詰め材を設けることで、高い切削性を確保しつつ曲げ剛性を増すことができ、さらに撓み変形量も小さく抑えることができる。また、両端部には中詰め材を設けていないため、施工現場においてその両端部を容易にＨ型鋼に接合することができる。
【００２３】
本発明に係る切削可能部材における第８の特徴は、前記中詰め材が前記くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで前記中間部が鼓型断面形状に形成されていることである。
【００２４】
この構成によると、中間部が鼓型断面形状に形成されているため、この切削可能部材を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。
【００２５】
本発明に係る切削可能部材における第９の特徴は、前記くぼみ部分と前記中詰め材との間に接着剤層が介在していることである。
【００２６】
この構成によると、くぼみ部分と中詰め材との間に接着剤層が介在しているため、くぼみ部分における中詰め材の接合強度をより高くすることができる。なお、接着剤層を形成するための接着剤としては、例えば、砂入りの樹脂モルタルなどを用いることができる。
【００２７】
本発明に係る切削可能部材における第１０の特徴は、前記ウェブ部を貫通するとともに、当該ウェブ部の両側に配置されている前記中詰め材を貫通して連結する棒状体を更に備えていることである。
【００２８】
この構成によると、ウェブ部とその両側に配置された中詰め材とを貫通して連結する棒状体を設けることで、中詰め材のウェブ部への接合強度をより高くすることができる。
【００２９】
また、本発明に係る切削可能部杭は、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【００３０】
前述の目的を達成するための本発明に係る切削可能杭における第１の特徴は、前述した切削可能部材と、当該切削可能部材に板状部材およびボルト部材を介して機械的に接合されているＨ型鋼と、を備えていることである。
【００３１】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼とを板状部材およびボルトを介して容易に接合して切削可能杭を構成することができる。また、Ｈ型鋼および切削可能部材はいずれもＨ型断面形状同士での接合であるため、そのＨ型鋼および切削可能部材の接合部における力の伝達メカニズムが明確であり、接合部の強度設計が容易になる。
【００３２】
本発明に係る切削可能杭における第２の特徴は、前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とが前記板状部材および前記ボルト部材を介して支圧接合構造により接合されていることである。
【００３３】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼とを板状部材およびボルト部材を介して支圧接合構造により接合することで、摩擦接合構造で接合する場合に比して、接合部の強度設計をより容易に行うことができる。
【００３４】
本発明に係る切削可能杭における第３の特徴は、前記切削可能部材と前記板状部材との間に接着剤層が介在していることである。
【００３５】
この構成によると、切削可能部材の表面に多少の凹凸を形成している不陸があっても、接着剤層にてこの不陸を吸収して板状部材を切削可能部材に対して強固に接合することができる。
【００３６】
本発明に係る切削可能杭における第４の特徴は、前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とを接合している接合部に設けられ、当該切削可能部材の端部および当該Ｈ型鋼の端部の外周を覆うように設けられた止水部を更に備えていることである。
【００３７】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼との接合部に両部材の端部の外周を覆う止水部を設けることで、簡易な構成で効率よく止水を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る切削可能部材は、地中構造体を構築するために広く用いることができるものであり、その切削可能部材を用いて本実施形態に係る切削可能杭が構成される。そして、本実施形態に係る切削可能部材およびこれを用いた切削可能杭は、地中においてシールド掘削機が掘削を開始する地点である発進部や掘削を終了する到達地点である到達部を形成する土留め壁などを構築するために用いることができるものである。
【００３９】
図１は、本実施形態に係る切削可能部材１および切削可能杭１０を示す平面図である。図１に示すように、切削可能杭１０は、切削可能部材１とＨ型鋼１１とを備えて構成されている。また、図２は図１のII−II線矢視断面図であり、図３は図１のIII−III線矢視断面図であり、図４は図１のIV−IV線矢視位置から見た図である。図１乃至図４に示すように、Ｈ型鋼１１だけでなく切削可能部材１もＨ型断面形状に形成されており、切削可能部材１とＨ型鋼１１とは、板状部材である複数の金属プレート２１（２１ａ、２１ｂ）・２２（２２ａ、２２ｂ）（以下、単にプレート２１・２２という）と、複数のボルト部材２３・２４（以下、単にボルト２３・２４という）とを介して機械的に接合されている。そして、これらの切削可能部材１とＨ型鋼１１とはプレート２１・２２およびボルト２３・２４を介して支圧接合構造により接合されている。
【００４０】
切削可能部材１は、シート状に形成された繊維補強樹脂層を複数層積層することで形成されており、この複数層積層された繊維補強樹脂層が硬化することでＨ型断面形状（図２参照）となるように形成されている。図５は、複数層積層されるうちの１つの繊維補強樹脂層１２の断面の構造を説明するための模式図である。この模式図に示す繊維補強樹脂層１２は、シート・モールド・コンパウンド２５（以下、「ＳＭＣ２５」という）に補強材のガラス長繊維材２６を加えて一体で成形したガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastic）として構成されている。そして、ガラス長繊維材２６は、一方向に並んで配列されている。
【００４１】
ＳＭＣ２５は、不飽和ポリエステル樹脂である樹脂マトリックス中に低収縮剤、充填剤、添加剤等を加えた混合物を強化材であるガラス短繊維材（図示せず）に含浸させ、厚さ１〜５ｍｍ程度のシート状に加工した熱硬化性成形材料として構成されている。ガラス短繊維材は、ＳＭＣ２５中においてランダムな配向方向に配置されている。なお、ガラス長繊維材２６とＳＭＣ２５におけるガラス短繊維材との原料物性は表１に示すとおりで、ＳＭＣ２５における不飽和ポリエステル樹脂の原料物性は表２に示すとおりである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
このように、切削可能部材１の形成に用いられる繊維補強樹脂層１２は、一方向に配列されているガラス長繊維材２６である第１の繊維に樹脂が含浸されて形成されているとともに、ガラス長繊維材２６の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維を含んで形成されている。この第２の繊維が、前述したように、ＳＭＣ２５においてランダム配置されているガラス短繊維材により構成されている。
【００４５】
また、切削可能部材１は、図６および図７の断面図に示すように、上記繊維補強樹脂層１２が硬化してコの字断面形状になるように形成されている２つの繊維補強部材２７のウェブ部２８同士が接合されることでＨ型断面形状が形成されている。すなわち。図６に示す２つのコの字断面の繊維補強部材２７が図中の矢印方向にそのウェブ部２８同士が接合されて、図７に示すＨ型断面形状の切削可能部材１が形成されている。
【００４６】
また、切削可能部材１には、図１および図２によく示すように、長手方向の端部において、ウェブ部２８の平板状部分に取り付けられる前述のプレート２１（２１ａ、２１ｂ）と、フランジ部２９の平板状部分に取り付けられる前述のプレート２２（２２ａ、２２ｂ）とが備えられている。さらに、切削可能部材１には、ウェブ部２８においてはプレート２２とこのプレート２２が取り付けられている平板状部分とを貫通するように孔３０が設けられており、フランジ部２９においてはプレート２１とこのプレート２１が取り付けられている平板状部分とを貫通するように孔３１が設けられている。なお、切削可能部材１のフランジ部２９およびプレート２１の間と、ウェブ部２８およびプレート２２との間には、例えば砂入り樹脂モルタルで構成される接着剤層が介在しており、これによりプレート２１・２２がフランジ部２９およびウェブ部２８に対して強固に接合されており、接合部の接合力を補助的に高めている。
【００４７】
図１に示すように、Ｈ型鋼１１の端部は、切削可能部材１に対してそのプレート２１・２２を介して接合されている。すなわち、プレート２１およびボルト２３を介して切削可能部材１のフランジ部２９とＨ型鋼１１のフランジ部とが接合され、プレート２２およびボルト２４を介して切削可能部材１のウェブ部２８とＨ型鋼１１のウェブ部とが接合されている。なお、図３に示すように、Ｈ型鋼１１のウェブ部とプレート２２との間には、切削可能部材１のウェブ部２８との厚さ調整のための調整板３２が介装されている。
【００４８】
次に、本実施形態の切削可能部材の製造方法について説明する。なお、切削可能部材としては、コの字状断面形状の繊維補強部材２７が接合されて形成された切削可能部材１ではなく、Ｈ型断面形状になるように繊維補強樹脂層１２が複数層積層された状態で硬化して形成された切削可能部材１ａの製造方法について説明する。なお、図８は、切削可能部材１ａの断面図であって図２に対応する断面図を示したものである。
【００４９】
図９は、切削可能部材１ａを金型３３を用いて製造する工程を説明する模式図である。金型３３は、上金型３４と下金型３５と一対の側面金型３６・３６とを備えて構成されている。この図９に示すように、切削可能部材１ａの製造においては、シート状に形成された繊維補強樹脂層１２を下金型１２の上面に複数枚積層して配置し、その複数層積層された繊維補強樹脂層１２をＨ型断面形状となるように形を調整しながら側面金型３６および上金型３４を配置する。そして、樹脂のはみ出しを防止するためのスペーサを適宜使用するとともに、図中矢印で示すように四方から（上下左右から）図示しないプレス機等で加圧しつつ適宜所定の手段を用いて加熱することで、硬化してＨ型断面形状の切削可能部材１ａが形成されることになる。
【００５０】
金型３３での成形が終了すると、冷却が行われる。そして、冷却が終了すると、上下金型（３４・３５）、側面金型３６が分解されて型開きが行われて、Ｈ型断面形状になった切削可能部材１ａが取り出される。取り出された切削可能部材１ａはトリミングされて寸法等の微調整が行われ、プレート２１・２２等が取り付けられる。そして、Ｈ型鋼１１と接合されると切削可能杭として完成されることになる。
【００５１】
以上説明した本実施形態の切削可能部材１によると、一方向に配列されているガラス長繊維材２６に加えてこのガラス長繊維材２６と異なる配列方向に配向するように配置された第２の繊維（ＳＭＣ２５中の短繊維材）も含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、切削可能部材１によると、繊維補強樹脂層１２で形成されており、さらに、第１の繊維と第２の繊維とが樹脂に分散された状態で強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。また、Ｈ型断面形状となるように形成されているため、一般的な鋼材であるＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができる。したがって、切削可能部材１によると、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材を提供することができる。
【００５２】
また、切削可能部材１によると、Ｈ型断面形状に形成されておりウェブ部２８およびフランジ部２９で形成されるくぼみ部分を有していることになる。このため、この切削可能部材１を備える切削可能杭１０を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、Ｈ型断面形状に形成されていることで、矩形断面形状のものに比して表面積を多く確保できるため、表面に沿って水が浸入する際における浸入経路を長くとることができ、水の浸入を抑制することができる。そして、上記くぼみ部分にモルタルを充填して硬化させたような場合にそのモルタル層にクラックが発生したときであっても、クラック発生面が切削可能部材の表面に沿って生成することが抑制されるため、水の浸入を抑制することができる。
【００５３】
また、切削可能部材１によると、一方向に配列されているガラス長繊維材２６に加えてランダムな配向方向に配置された短繊維材も含有されているため、種々の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、ガラス長繊維材２６に加えてランダム配置の短繊維材が樹脂に分散された状態で強度の偏りが非常に少ない状態になっており、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００５４】
また、切削可能部材１によると、繊維補強樹脂層１２を積層して硬化させることで形成できるため、寸法設計の自由度が大きく、大型の切削可能部材であっても容易に形成することができる。
【００５５】
また、切削可能部材１によると、コの字断面形状の繊維補強部材２７を形成してそのウェブ部２９同士で接合することで、Ｈ型断面形状の切削可能部材１を容易に作製することができる。
【００５６】
また、切削可能部材１によると、プレート２１・２２とウェブ部２８およびフランジ部２９の平板状部分とに貫通形成された孔３０・３１にボルト等を挿通してプレート２１・２２を切削可能部材１に取り付けることができる。そして、このプレート２１・２２を介して、Ｈ型鋼１１と切削可能部材１とを容易に接合することができる。
【００５７】
また、本実施形態の切削可能杭１０によると、切削可能部材１とＨ型鋼１１とをプレート２０・２１およびボルト２３・２４を介して容易に接合して切削可能杭を構成することができる。また、Ｈ型鋼１１および切削可能部材１はいずれもＨ型断面形状同士での接合であるため、そのＨ型鋼１１および切削可能部材１の接合部における力の伝達メカニズムが明確であり、接合部の強度設計が容易になる。
【００５８】
また、切削可能杭１０によると、切削可能部材１とＨ型鋼１１とをプレート２１・２２およびボルト２３・２４を介して支圧接合構造により接合することで、摩擦接合構造で接合する場合に比して、接合部の強度設計をより容易に行うことができる。
【００５９】
また、切削可能杭１０によると、接着剤層を介してプレート２１・２２が取り付けられるため、切削可能部材１の表面に多少の凹凸を形成している不陸があっても、接着剤層にてこの不陸を吸収してプレート２１・２２を強固に接合することができ、接合部の接合力を補助的に高めることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００６１】
（１）本実施形態においては、第１の繊維として一方向に配列された長繊維材を含有し、第２の繊維としてランダムな配向方向に配置された短繊維材を含有する場合について説明したが、この通りでなくてもよい。第２の繊維としては、第１の繊維の配向方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であってもよい。すなわち、切削可能部材１を形成する繊維補強樹脂層１２において、ＳＭＣ２５中にガラス長繊維材２６とは異なる方向（例えば、直交する方向）において一方向に配列されたガラス長繊維材などであってもよい。
【００６２】
この変形例によると、第１および第２の繊維として複数の方向に配向するように配列された長繊維材が含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材が複数の方向に配向して配列されているため強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００６３】
（２）図１５は、変形例に係る切削可能部材２の断面図を示したものである。図１５に示す切削可能部材２は、本実施形態の切削可能部材１ａと同様に構成されているが、中詰め材４３とボルト４４とを備えている点が異なっている。中詰め材４３は、例えば、切削可能杭２の長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部２８およびフランジ部２９で形成されるくぼみ部分に対して充填されて固化されたモルタルとして構成されている。また、この中詰め材４３は、図１５に示すように、くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで、上記中間部が鼓型断面形状になるように形成されている。また、くぼみ部分と中詰め材４３との間には、接着剤層（例えば、砂入り樹脂モルタルの層）が介在するように設けられている。また、ボルト４４は、ウェブ部２８を貫通するとともに、そのウェブ部２８の両側に配置されている中詰め材４３を貫通して連結する棒状体として構成されている。
【００６４】
この切削可能部材２によると、くぼみ部分において充填固化された中詰め材４３を設けることで、高い切削性を確保しつつ曲げ剛性を増すことができ、さらに撓み変形量も小さく抑えることができる。また、切削可能部材２の両端部には中詰め材４３を設けていないため、施工現場においてその両端部を容易にＨ型鋼に接合することができる。
【００６５】
また、切削可能部材２によると、その中間部が鼓型断面形状に形成されているため、この切削可能部材２を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、切削可能部材２によると、くぼみ部分と中詰め材４３との間に接着剤層が介在しているため、くぼみ部分における中詰め材４３の接合強度をより高くすることができる。
【００６６】
また、切削可能部材２によると、ウェブ部２８とその両側に配置された中詰め材４３とを貫通して連結する棒状体であるボルト４４を設けることで、中詰め材４３のウェブ部２８への接合強度をより高くすることができる。
【００６７】
（３）図１６は、変形例に係る切削可能杭を示す平面図である。図１６に示す切削可能杭は、本実施形態に係る切削可能杭１０と同様に構成されているが、図中に二点鎖線で示す止水部４５をさらに備えている点が異なっている。止水部４５は、切削可能部材１とＨ型鋼１１とを接合している接合部に設けられ、切削可能部材１の端部およびＨ型鋼１１の端部の外周を覆うように設けられている。この止水部４５は、例えば、ゴム板を接合部の外周に巻きつけて固定することにより設けられる。このように、切削可能部材１とＨ型鋼１１との接合部に両部材の端部の外周を覆う止水部４５を設けることで、簡易な構成で効率よく止水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る切削可能部材および切削可能杭を示す平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III線矢視断面図である。
【図４】図１のIV−IV線矢視位置から見た図である。
【図５】図１に示す切削可能部材を形成するための繊維補強樹脂層の断面の構造を説明するための模式図である。
【図６】図１に示す切削可能部材を形成するための繊維補強部材を示す断面図である。
【図７】図６に示す繊維補強部材を接合して切削可能部材を形成した状態を示す断面図である。
【図８】変形例に係る切削可能部材を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る切削可能部材を製造する工程を説明する図である。
【図１０】変形例に係る切削可能部材を示す断面図である。
【図１１】変形例に係る切削可能杭を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 切削可能部材
１０ 切削可能杭
１１ Ｈ型鋼
１２ 繊維補強樹脂層
２１、２２ 金属プレート
２５ シート・モールド・コンパウンド（樹脂、第２の繊維）
２６ ガラス長繊維材（第１の繊維）
２８ ウェブ部
２９ フランジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材、およびその切削可能部材を用いた切削可能杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中においてシールド掘削機が掘削を開始する地点である発進部や掘削を終了する到達地点である到達部としての鉄筋コンクリート製の土留め壁を構築する工法が知られている。この工法では、まず、シールド掘削機の発進部側の土留め壁の背面側の地盤とシールド掘削機の到達部側の土留め壁の地盤とに地盤改良材を注入して地下水等の噴出を防止することが行われる。そして、シールド掘削機の発進の際には発進部となる土留め壁の一部を人力により破壊し、シールド掘削機の到達の際には到達部となる土留め壁の一部も人力により破壊して、シールド掘削機による掘削が行われる。この工法の場合、シールド掘削機の発進または到達の際における土留め壁の掘削が困難なため、人力によって土留め壁の一部を破壊しなければならず、工数や手間の増大を招いてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、炭素繊維補強コンクリート部材と長尺のＨ型鋼とを連結した土留め壁構造部材を構成してこの土留め壁構造部材を多数並べることで土留め壁を形成し、シールド掘削機による発進部および到達部の掘削の容易化を図る工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、プラスチック発泡体に無機繊維を混在させた複合体を介してＨ型鋼を接合するように構成された土留め壁構造部材を用いる工法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０２４９０号公報
【特許文献２】特許第２９２９５３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された工法では、シールド掘削機による切削可能部材としての補強部材を多数並べて配置してその補強部材の端部を所定の連結金具に固定し、さらにその連結金具をＨ型鋼と連結するものであり、土留め壁の構築に複雑な手順が必要となって工数の増大を招いてしまうことになる。そして、この特許文献１に記載された工法では、高価な炭素繊維を用いた炭素繊維補強コンクリート部材を用いる必要があり経済的な負担増を招くとともに、さらに高い引張強度を有する炭素繊維のためにシールド掘削機による切削も困難になってしまうという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された工法では、プラスチック発泡体に無機繊維を混在させた薄い板状の複合体を用いており、この複合体を複数枚積層して接着することで、シールド掘削機による切削可能部材が、長方形の中実構造の断面形状となるように形成されている。この切削可能部材とＨ型鋼とを接合するに際しては、切削可能部材の端部に設けた鉄板挿入溝に所定の接着用鉄板を接着固定するとともに、この接着用鉄板の露出部をＨ型鋼の端部に機械的に固定する必要がある。そして、さらにＨ型鋼の端部のウェブ部を切削可能部材の端部に設けたウェブ挿入孔に挿入して接着固定するようになっている。このため、切削可能部材とＨ型鋼との接合構造が相当に複雑な構造になってしまう。また、複雑な接合構造であるため、その接合部における力の伝達メカニズムも複雑で不明確なものとなってしまい、この接合部の強度設計が困難になってしまうという問題もある。さらに、この切削可能部材では、シールド掘削機によって切削したときにはプラスチック発泡体の部分で破断して大きな切削屑が発生するため、切削性が悪化することになってしまう。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材に関し、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材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及び効果】
【０００８】
本発明に係る切削可能部材は、地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材に関する。
そして、本発明に係る切削可能部材は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る切削可能部材における第１の特徴は、一方向に配列されている長繊維材である第１の繊維と当該第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層で形成され、硬化した前記繊維補強樹脂層によりＨ型断面形状となるように形成されていることである。
【００１０】
この構成によると、一方向に配列されている長繊維材に加えてこの長繊維材と異なる配列方向に配向するように配置された第２の繊維も含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、本発明の構成によると、繊維補強樹脂層で形成されており、さらに、第１の繊維と第２の繊維とが樹脂に分散された状態で強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。また、Ｈ型断面形状となるように形成されているため、一般的な鋼材であるＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができる。したがって、本発明の構成によると、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材を提供することができる。
また、本発明の構成によると、切削可能部材の全長がＨ型断面形状に形成されており、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分を有していることになる。このため、この切削可能部材を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、Ｈ型断面形状に形成されていることで、矩形断面形状のものに比して表面積を多く確保できるため、表面に沿って水が浸入する際における浸入経路を長くとることができ、水の浸入を抑制することができる。そして、上記くぼみ部分にモルタルを充填して硬化させたような場合にそのモルタル層にクラックが発生したときであっても、クラック発生面が切削可能部材の表面に沿って生成することが抑制されるため、水の浸入を抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る切削可能部材における第２の特徴は、前記第２の繊維は、ランダムな配向方向に配置されている短繊維材であることである。
【００１２】
この構成によると、一方向に配列されている長繊維材に加えてランダムな配向方向に配置された短繊維材も含有されているため、種々の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材に加えてランダム配置の短繊維材が樹脂に分散された状態で強度の偏りが非常に少ない状態になっており、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００１３】
本発明に係る切削可能部材における第３の特徴は、前記第２の繊維は、前記第１の繊維の配列方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であることである。
【００１４】
この構成によると、第１および第２の繊維として複数の方向に配向するように配列された長繊維材が含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材が複数の方向に配向して配列されているため強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００１５】
本発明に係る切削可能部材における第４の特徴は、前記繊維補強樹脂層はシート状に形成されており、当該繊維補強樹脂層が複数層積層されて硬化するとともに前記Ｈ型断面形状になるように形成されていることである。
【００１６】
この構成によると、繊維補強樹脂層を積層して硬化させることで形成できるため、寸法設計の自由度が大きく、大型の切削可能部材であっても容易に形成することができる。
【００１７】
本発明に係る切削可能部材における第５の特徴は、前記繊維補強樹脂層が硬化してコの字断面形状になるように形成されている繊維補強部材のウェブ部同士が接合されることで前記Ｈ型断面形状が形成されていることである。
【００１８】
この構成によると、コの字断面形状の繊維補強部材を形成してそのウェブ部同士で接合することで、Ｈ型断面形状の切削可能部材を容易に作製することができる。
【００１９】
本発明に係る切削可能部材における第６の特徴は、長手方向の端部において、ウェブ部およびフランジ部のうちの少なくともいずれか一方の平板状部分に対して取り付けられる金属プレートと、前記金属プレートと当該金属プレートが取り付けられる前記平板状部分とを貫通するように設けられている孔と、を更に備えていることである。
【００２０】
この構成によると、金属プレートと平板状部分とに貫通形成された孔にボルト等を挿通して金属プレートを切削可能部材に取り付けることができる。そして、この金属プレートを介して、Ｈ型鋼と切削可能部材とを容易に接合することができる。
【００２１】
本発明に係る切削可能部材における第７の特徴は、長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分に対して少なくとも充填されて固化された中詰め材を更に備えていることである。
【００２２】
この構成によると、くぼみ部分において充填固化された中詰め材を設けることで、高い切削性を確保しつつ曲げ剛性を増すことができ、さらに撓み変形量も小さく抑えることができる。また、両端部には中詰め材を設けていないため、施工現場においてその両端部を容易にＨ型鋼に接合することができる。
【００２３】
本発明に係る切削可能部材における第８の特徴は、前記中詰め材が前記くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで前記中間部が鼓型断面形状に形成されていることである。
【００２４】
この構成によると、中間部が鼓型断面形状に形成されているため、この切削可能部材を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。
【００２５】
本発明に係る切削可能部材における第９の特徴は、前記くぼみ部分と前記中詰め材との間に接着剤層が介在していることである。
【００２６】
この構成によると、くぼみ部分と中詰め材との間に接着剤層が介在しているため、くぼみ部分における中詰め材の接合強度をより高くすることができる。なお、接着剤層を形成するための接着剤としては、例えば、砂入りの樹脂モルタルなどを用いることができる。
【００２７】
本発明に係る切削可能部材における第１０の特徴は、前記ウェブ部を貫通するとともに、当該ウェブ部の両側に配置されている前記中詰め材を貫通して連結する棒状体を更に備えていることである。
【００２８】
この構成によると、ウェブ部とその両側に配置された中詰め材とを貫通して連結する棒状体を設けることで、中詰め材のウェブ部への接合強度をより高くすることができる。
【００２９】
また、本発明に係る切削可能部杭は、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【００３０】
前述の目的を達成するための本発明に係る切削可能杭における第１の特徴は、前述した切削可能部材と、当該切削可能部材に板状部材およびボルト部材を介して機械的に接合されているＨ型鋼と、を備えていることである。
【００３１】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼とを板状部材およびボルトを介して容易に接合して切削可能杭を構成することができる。また、Ｈ型鋼および切削可能部材はいずれもＨ型断面形状同士での接合であるため、そのＨ型鋼および切削可能部材の接合部における力の伝達メカニズムが明確であり、接合部の強度設計が容易になる。
【００３２】
本発明に係る切削可能杭における第２の特徴は、前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とが前記板状部材および前記ボルト部材を介して支圧接合構造により接合されていることである。
【００３３】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼とを板状部材およびボルト部材を介して支圧接合構造により接合することで、摩擦接合構造で接合する場合に比して、接合部の強度設計をより容易に行うことができる。
【００３４】
本発明に係る切削可能杭における第３の特徴は、前記切削可能部材と前記板状部材との間に接着剤層が介在していることである。
【００３５】
この構成によると、切削可能部材の表面に多少の凹凸を形成している不陸があっても、接着剤層にてこの不陸を吸収して板状部材を切削可能部材に対して強固に接合することができる。
【００３６】
本発明に係る切削可能杭における第４の特徴は、前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とを接合している接合部に設けられ、当該切削可能部材の端部および当該Ｈ型鋼の端部の外周を覆うように設けられた止水部を更に備えていることである。
【００３７】
この構成によると、切削可能部材とＨ型鋼との接合部に両部材の端部の外周を覆う止水部を設けることで、簡易な構成で効率よく止水を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る切削可能部材は、地中構造体を構築するために広く用いることができるものであり、その切削可能部材を用いて本実施形態に係る切削可能杭が構成される。そして、本実施形態に係る切削可能部材およびこれを用いた切削可能杭は、地中においてシールド掘削機が掘削を開始する地点である発進部や掘削を終了する到達地点である到達部を形成する土留め壁などを構築するために用いることができるものである。
【００３９】
図１は、本実施形態に係る切削可能部材１および切削可能杭１０を示す平面図である。図１に示すように、切削可能杭１０は、切削可能部材１とＨ型鋼１１とを備えて構成されている。また、図２は図１のII−II線矢視断面図であり、図３は図１のIII−III線矢視断面図であり、図４は図１のIV−IV線矢視位置から見た図である。図１乃至図４に示すように、Ｈ型鋼１１だけでなく切削可能部材１もＨ型断面形状に形成されており、切削可能部材１とＨ型鋼１１とは、板状部材である複数の金属プレート２１（２１ａ、２１ｂ）・２２（２２ａ、２２ｂ）（以下、単にプレート２１・２２という）と、複数のボルト部材２３・２４（以下、単にボルト２３・２４という）とを介して機械的に接合されている。そして、これらの切削可能部材１とＨ型鋼１１とはプレート２１・２２およびボルト２３・２４を介して支圧接合構造により接合されている。
【００４０】
切削可能部材１は、シート状に形成された繊維補強樹脂層を複数層積層することで形成されており、この複数層積層された繊維補強樹脂層が硬化することでＨ型断面形状（図２参照）となるように形成されている。図５は、複数層積層されるうちの１つの繊維補強樹脂層１２の断面の構造を説明するための模式図である。この模式図に示す繊維補強樹脂層１２は、シート・モールド・コンパウンド２５（以下、「ＳＭＣ２５」という）に補強材のガラス長繊維材２６を加えて一体で成形したガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastic）として構成されている。そして、ガラス長繊維材２６は、一方向に並んで配列されている。
【００４１】
ＳＭＣ２５は、不飽和ポリエステル樹脂である樹脂マトリックス中に低収縮剤、充填剤、添加剤等を加えた混合物を強化材であるガラス短繊維材（図示せず）に含浸させ、厚さ１〜５ｍｍ程度のシート状に加工した熱硬化性成形材料として構成されている。ガラス短繊維材は、ＳＭＣ２５中においてランダムな配向方向に配置されている。なお、ガラス長繊維材２６とＳＭＣ２５におけるガラス短繊維材との原料物性は表１に示すとおりで、ＳＭＣ２５における不飽和ポリエステル樹脂の原料物性は表２に示すとおりである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
このように、切削可能部材１の形成に用いられる繊維補強樹脂層１２は、一方向に配列されているガラス長繊維材２６である第１の繊維に樹脂が含浸されて形成されているとともに、ガラス長繊維材２６の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維を含んで形成されている。この第２の繊維が、前述したように、ＳＭＣ２５においてランダム配置されているガラス短繊維材により構成されている。
【００４５】
また、切削可能部材１は、図６および図７の断面図に示すように、上記繊維補強樹脂層１２が硬化してコの字断面形状になるように形成されている２つの繊維補強部材２７のウェブ部２８同士が接合されることでＨ型断面形状が形成されている。すなわち。図６に示す２つのコの字断面の繊維補強部材２７が図中の矢印方向にそのウェブ部２８同士が接合されて、図７に示すＨ型断面形状の切削可能部材１が形成されている。
【００４６】
また、切削可能部材１には、図１および図２によく示すように、長手方向の端部において、ウェブ部２８の平板状部分に取り付けられる前述のプレート２１（２１ａ、２１ｂ）と、フランジ部２９の平板状部分に取り付けられる前述のプレート２２（２２ａ、２２ｂ）とが備えられている。さらに、切削可能部材１には、ウェブ部２８においてはプレート２２とこのプレート２２が取り付けられている平板状部分とを貫通するように孔３０が設けられており、フランジ部２９においてはプレート２１とこのプレート２１が取り付けられている平板状部分とを貫通するように孔３１が設けられている。なお、切削可能部材１のフランジ部２９およびプレート２１の間と、ウェブ部２８およびプレート２２との間には、例えば砂入り樹脂モルタルで構成される接着剤層が介在しており、これによりプレート２１・２２がフランジ部２９およびウェブ部２８に対して強固に接合されており、接合部の接合力を補助的に高めている。
【００４７】
図１に示すように、Ｈ型鋼１１の端部は、切削可能部材１に対してそのプレート２１・２２を介して接合されている。すなわち、プレート２１およびボルト２３を介して切削可能部材１のフランジ部２９とＨ型鋼１１のフランジ部とが接合され、プレート２２およびボルト２４を介して切削可能部材１のウェブ部２８とＨ型鋼１１のウェブ部とが接合されている。なお、図３に示すように、Ｈ型鋼１１のウェブ部とプレート２２との間には、切削可能部材１のウェブ部２８との厚さ調整のための調整板３２が介装されている。
【００４８】
次に、本実施形態の切削可能部材の製造方法について説明する。なお、切削可能部材としては、コの字状断面形状の繊維補強部材２７が接合されて形成された切削可能部材１ではなく、Ｈ型断面形状になるように繊維補強樹脂層１２が複数層積層された状態で硬化して形成された切削可能部材１ａの製造方法について説明する。なお、図８は、切削可能部材１ａの断面図であって図２に対応する断面図を示したものである。
【００４９】
図９は、切削可能部材１ａを金型３３を用いて製造する工程を説明する模式図である。金型３３は、上金型３４と下金型３５と一対の側面金型３６・３６とを備えて構成されている。この図９に示すように、切削可能部材１ａの製造においては、シート状に形成された繊維補強樹脂層１２を下金型１２の上面に複数枚積層して配置し、その複数層積層された繊維補強樹脂層１２をＨ型断面形状となるように形を調整しながら側面金型３６および上金型３４を配置する。そして、樹脂のはみ出しを防止するためのスペーサを適宜使用するとともに、図中矢印で示すように四方から（上下左右から）図示しないプレス機等で加圧しつつ適宜所定の手段を用いて加熱することで、硬化してＨ型断面形状の切削可能部材１ａが形成されることになる。
【００５０】
金型３３での成形が終了すると、冷却が行われる。そして、冷却が終了すると、上下金型（３４・３５）、側面金型３６が分解されて型開きが行われて、Ｈ型断面形状になった切削可能部材１ａが取り出される。取り出された切削可能部材１ａはトリミングされて寸法等の微調整が行われ、プレート２１・２２等が取り付けられる。そして、Ｈ型鋼１１と接合されると切削可能杭として完成されることになる。
【００５１】
以上説明した本実施形態の切削可能部材１によると、一方向に配列されているガラス長繊維材２６に加えてこのガラス長繊維材２６と異なる配列方向に配向するように配置された第２の繊維（ＳＭＣ２５中の短繊維材）も含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、切削可能部材１によると、繊維補強樹脂層１２で形成されており、さらに、第１の繊維と第２の繊維とが樹脂に分散された状態で強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。また、Ｈ型断面形状となるように形成されているため、一般的な鋼材であるＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができる。したがって、切削可能部材１によると、土留め壁を構成するための十分な強度を有するとともにシールド掘削機による良好な切削性も確保することができ、さらにＨ型鋼と簡易な構成で容易に接合することができてＨ型鋼との接合性に優れて工数の増大を抑制することができる切削可能部材を提供することができる。
【００５２】
また、切削可能部材１によると、Ｈ型断面形状に形成されておりウェブ部２８およびフランジ部２９で形成されるくぼみ部分を有していることになる。このため、この切削可能部材１を備える切削可能杭１０を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、Ｈ型断面形状に形成されていることで、矩形断面形状のものに比して表面積を多く確保できるため、表面に沿って水が浸入する際における浸入経路を長くとることができ、水の浸入を抑制することができる。そして、上記くぼみ部分にモルタルを充填して硬化させたような場合にそのモルタル層にクラックが発生したときであっても、クラック発生面が切削可能部材の表面に沿って生成することが抑制されるため、水の浸入を抑制することができる。
【００５３】
また、切削可能部材１によると、一方向に配列されているガラス長繊維材２６に加えてランダムな配向方向に配置された短繊維材も含有されているため、種々の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、ガラス長繊維材２６に加えてランダム配置の短繊維材が樹脂に分散された状態で強度の偏りが非常に少ない状態になっており、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００５４】
また、切削可能部材１によると、繊維補強樹脂層１２を積層して硬化させることで形成できるため、寸法設計の自由度が大きく、大型の切削可能部材であっても容易に形成することができる。
【００５５】
また、切削可能部材１によると、コの字断面形状の繊維補強部材２７を形成してそのウェブ部２９同士で接合することで、Ｈ型断面形状の切削可能部材１を容易に作製することができる。
【００５６】
また、切削可能部材１によると、プレート２１・２２とウェブ部２８およびフランジ部２９の平板状部分とに貫通形成された孔３０・３１にボルト等を挿通してプレート２１・２２を切削可能部材１に取り付けることができる。そして、このプレート２１・２２を介して、Ｈ型鋼１１と切削可能部材１とを容易に接合することができる。
【００５７】
また、本実施形態の切削可能杭１０によると、切削可能部材１とＨ型鋼１１とをプレート２０・２１およびボルト２３・２４を介して容易に接合して切削可能杭を構成することができる。また、Ｈ型鋼１１および切削可能部材１はいずれもＨ型断面形状同士での接合であるため、そのＨ型鋼１１および切削可能部材１の接合部における力の伝達メカニズムが明確であり、接合部の強度設計が容易になる。
【００５８】
また、切削可能杭１０によると、切削可能部材１とＨ型鋼１１とをプレート２１・２２およびボルト２３・２４を介して支圧接合構造により接合することで、摩擦接合構造で接合する場合に比して、接合部の強度設計をより容易に行うことができる。
【００５９】
また、切削可能杭１０によると、接着剤層を介してプレート２１・２２が取り付けられるため、切削可能部材１の表面に多少の凹凸を形成している不陸があっても、接着剤層にてこの不陸を吸収してプレート２１・２２を強固に接合することができ、接合部の接合力を補助的に高めることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００６１】
（１）本実施形態においては、第１の繊維として一方向に配列された長繊維材を含有し、第２の繊維としてランダムな配向方向に配置された短繊維材を含有する場合について説明したが、この通りでなくてもよい。第２の繊維としては、第１の繊維の配向方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であってもよい。すなわち、切削可能部材１を形成する繊維補強樹脂層１２において、ＳＭＣ２５中にガラス長繊維材２６とは異なる方向（例えば、直交する方向）において一方向に配列されたガラス長繊維材などであってもよい。
【００６２】
この変形例によると、第１および第２の繊維として複数の方向に配向するように配列された長繊維材が含有されているため、複数の方向から外力が作用する場合であってもそれぞれの方向において高い耐力を発揮することができ、土留め壁を構成するための十分な強度を確保することができる。そして、長繊維材が複数の方向に配向して配列されているため強度の偏りが少ない状態になっており、繊維が織物としての状態で含有されているものでもなく、大きな切削屑が発生することがない。このため、良好な切削性を確保することができる。
【００６３】
（２）図１５は、変形例に係る切削可能部材２の断面図を示したものである。図１５に示す切削可能部材２は、本実施形態の切削可能部材１ａと同様に構成されているが、中詰め材４３とボルト４４とを備えている点が異なっている。中詰め材４３は、例えば、切削可能杭２の長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部２８およびフランジ部２９で形成されるくぼみ部分に対して充填されて固化されたモルタルとして構成されている。また、この中詰め材４３は、図１５に示すように、くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで、上記中間部が鼓型断面形状になるように形成されている。また、くぼみ部分と中詰め材４３との間には、接着剤層（例えば、砂入り樹脂モルタルの層）が介在するように設けられている。また、ボルト４４は、ウェブ部２８を貫通するとともに、そのウェブ部２８の両側に配置されている中詰め材４３を貫通して連結する棒状体として構成されている。
【００６４】
この切削可能部材２によると、くぼみ部分において充填固化された中詰め材４３を設けることで、高い切削性を確保しつつ曲げ剛性を増すことができ、さらに撓み変形量も小さく抑えることができる。また、切削可能部材２の両端部には中詰め材４３を設けていないため、施工現場においてその両端部を容易にＨ型鋼に接合することができる。
【００６５】
また、切削可能部材２によると、その中間部が鼓型断面形状に形成されているため、この切削可能部材２を備える切削可能杭を掘削孔内に設置してそれに隣接している部分を掘削しているときに、掘削刃が設置済みの切削可能杭に当たりにくく次の掘削も行い易いことになる。また、切削可能部材２によると、くぼみ部分と中詰め材４３との間に接着剤層が介在しているため、くぼみ部分における中詰め材４３の接合強度をより高くすることができる。
【００６６】
また、切削可能部材２によると、ウェブ部２８とその両側に配置された中詰め材４３とを貫通して連結する棒状体であるボルト４４を設けることで、中詰め材４３のウェブ部２８への接合強度をより高くすることができる。
【００６７】
（３）図１６は、変形例に係る切削可能杭を示す平面図である。図１６に示す切削可能杭は、本実施形態に係る切削可能杭１０と同様に構成されているが、図中に二点鎖線で示す止水部４５をさらに備えている点が異なっている。止水部４５は、切削可能部材１とＨ型鋼１１とを接合している接合部に設けられ、切削可能部材１の端部およびＨ型鋼１１の端部の外周を覆うように設けられている。この止水部４５は、例えば、ゴム板を接合部の外周に巻きつけて固定することにより設けられる。このように、切削可能部材１とＨ型鋼１１との接合部に両部材の端部の外周を覆う止水部４５を設けることで、簡易な構成で効率よく止水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る切削可能部材および切削可能杭を示す平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III線矢視断面図である。
【図４】図１のIV−IV線矢視位置から見た図である。
【図５】図１に示す切削可能部材を形成するための繊維補強樹脂層の断面の構造を説明するための模式図である。
【図６】図１に示す切削可能部材を形成するための繊維補強部材を示す断面図である。
【図７】図６に示す繊維補強部材を接合して切削可能部材を形成した状態を示す断面図である。
【図８】変形例に係る切削可能部材を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る切削可能部材を製造する工程を説明する図である。
【図１０】変形例に係る切削可能部材を示す断面図である。
【図１１】変形例に係る切削可能杭を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 切削可能部材
１０ 切削可能杭
１１ Ｈ型鋼
１２ 繊維補強樹脂層
２１、２２ 金属プレート
２５ シート・モールド・コンパウンド（樹脂、第２の繊維）
２６ ガラス長繊維材（第１の繊維）
２８ ウェブ部
２９ フランジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材であって、
一方向に配列されている長繊維材である第１の繊維と当該第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層で形成され、
硬化した前記繊維補強樹脂層によりＨ型断面形状となるように形成されていることを特徴とする切削可能部材。
【請求項２】
前記第２の繊維は、ランダムな配向方向に配置されている短繊維材であることを特徴とする請求項１に記載の切削可能部材。
【請求項３】
前記第２の繊維は、前記第１の繊維の配列方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であることを特徴とする請求項１に記載の切削可能部材。
【請求項４】
前記繊維補強樹脂層はシート状に形成されており、当該繊維補強樹脂層が複数層積層されて硬化するとともに前記Ｈ型断面形状になるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項５】
前記繊維補強樹脂層が硬化してコの字断面形状になるように形成されている繊維補強部材のウェブ部同士が接合されることで前記Ｈ型断面形状が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項６】
長手方向の端部において、ウェブ部およびフランジ部のうちの少なくともいずれか一方の平板状部分に対して取り付けられる金属プレートと、
前記金属プレートと当該金属プレートが取り付けられる前記平板状部分とを貫通するように設けられている孔と、
を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項７】
長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分に対して少なくとも充填されて固化された中詰め材を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項８】
前記中詰め材が前記くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで前記中間部が鼓型断面形状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の切削可能部材。
【請求項９】
前記くぼみ部分と前記中詰め材との間に接着剤層が介在していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の切削可能部材。
【請求項１０】
前記ウェブ部を貫通するとともに、当該ウェブ部の両側に配置されている前記中詰め材を貫通して連結する棒状体を更に備えていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の切削可能部材と、当該切削可能部材に板状部材およびボルト部材を介して機械的に接合されているＨ型鋼と、を備えていることを特徴とする切削可能杭。
【請求項１２】
前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とが前記板状部材および前記ボルト部材を介して支圧接合構造により接合されていることを特徴とする請求項１１に記載の切削可能杭。
【請求項１３】
前記切削可能部材と前記板状部材との間に接着剤層が介在していることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の切削可能杭。
【請求項１４】
前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とを接合している接合部に設けられ、当該切削可能部材の端部および当該Ｈ型鋼の端部の外周を覆うように設けられた止水部を更に備えていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の切削可能杭。
【請求項１】
地中構造体を構築するために用いられる切削可能部材であって、
一方向に配列されている長繊維材である第１の繊維と当該第１の繊維の配列方向とは異なる方向に配向するように配置されている第２の繊維とに樹脂が含浸されて形成されている繊維補強樹脂層で形成され、
硬化した前記繊維補強樹脂層によりＨ型断面形状となるように形成されていることを特徴とする切削可能部材。
【請求項２】
前記第２の繊維は、ランダムな配向方向に配置されている短繊維材であることを特徴とする請求項１に記載の切削可能部材。
【請求項３】
前記第２の繊維は、前記第１の繊維の配列方向とは異なる方向において一方向に配列された長繊維材であることを特徴とする請求項１に記載の切削可能部材。
【請求項４】
前記繊維補強樹脂層はシート状に形成されており、当該繊維補強樹脂層が複数層積層されて硬化するとともに前記Ｈ型断面形状になるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項５】
前記繊維補強樹脂層が硬化してコの字断面形状になるように形成されている繊維補強部材のウェブ部同士が接合されることで前記Ｈ型断面形状が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項６】
長手方向の端部において、ウェブ部およびフランジ部のうちの少なくともいずれか一方の平板状部分に対して取り付けられる金属プレートと、
前記金属プレートと当該金属プレートが取り付けられる前記平板状部分とを貫通するように設けられている孔と、
を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項７】
長手方向における両端部以外の部分である中間部において、ウェブ部およびフランジ部で形成されるくぼみ部分に対して少なくとも充填されて固化された中詰め材を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項８】
前記中詰め材が前記くぼみ部分に対応して凹んだ状態となるように充填されて固化されることで前記中間部が鼓型断面形状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の切削可能部材。
【請求項９】
前記くぼみ部分と前記中詰め材との間に接着剤層が介在していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の切削可能部材。
【請求項１０】
前記ウェブ部を貫通するとともに、当該ウェブ部の両側に配置されている前記中詰め材を貫通して連結する棒状体を更に備えていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の切削可能部材。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の切削可能部材と、当該切削可能部材に板状部材およびボルト部材を介して機械的に接合されているＨ型鋼と、を備えていることを特徴とする切削可能杭。
【請求項１２】
前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とが前記板状部材および前記ボルト部材を介して支圧接合構造により接合されていることを特徴とする請求項１１に記載の切削可能杭。
【請求項１３】
前記切削可能部材と前記板状部材との間に接着剤層が介在していることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の切削可能杭。
【請求項１４】
前記切削可能部材と前記Ｈ型鋼とを接合している接合部に設けられ、当該切削可能部材の端部および当該Ｈ型鋼の端部の外周を覆うように設けられた止水部を更に備えていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の切削可能杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３１９７９（Ｐ２００７−３１９７９Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１３４４５（Ｐ２００５−２１３４４５）
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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