合成壁構造
【課題】鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁構造を提供する。
【解決手段】鋼製土留め壁１を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルト６が、表面ナット７と、鋼製土留め壁１に固定された裏面ナット４との間で螺着するようにして鋼製土留め壁１に固定され、表面ナット７付きずれ止め用ボルト６が、鋼製土留め壁１と鉄筋コンクリート壁２のずれ止めとして機能する鋼製土留め壁１と鉄筋コンクリート壁２からなる合成壁構造。鋼製土留め壁１は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、鋼矢板のフランジ部１１ｃに表面ナット７付きずれ止め用ボルト６が固定されている、または鋼製土留め壁１は、鋼管矢板１４で構成する。
【解決手段】鋼製土留め壁１を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルト６が、表面ナット７と、鋼製土留め壁１に固定された裏面ナット４との間で螺着するようにして鋼製土留め壁１に固定され、表面ナット７付きずれ止め用ボルト６が、鋼製土留め壁１と鉄筋コンクリート壁２のずれ止めとして機能する鋼製土留め壁１と鉄筋コンクリート壁２からなる合成壁構造。鋼製土留め壁１は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、鋼矢板のフランジ部１１ｃに表面ナット７付きずれ止め用ボルト６が固定されている、または鋼製土留め壁１は、鋼管矢板１４で構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築構造物に用いられる、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼矢板や鋼管矢板などを連結して構成した鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁の構築方法として、まず、鋼製土留め壁を地中に打設し、次に、鋼製土留め壁の内側を掘削して、鉄筋コンクリート壁との接合面に頭付きスタッドなどのずれ止めを溶接し、配筋後、型枠を組んでコンクリートを打設して、一体化する方法が一般的に行われている。
【０００３】
図１０は、特許文献１記載の合成土留め壁構造を示し、鋼製土留め壁１００を地中に打設し、鋼製土留め壁１００の内側を掘削した後で、鋼製土留め壁１００に複数のずれ止め材３００とずれ止め兼用せん断補強筋４００をスタッド溶接により固定し、さらに複数の配力筋を配置して、コンクリートを打設し、鉄筋コンクリート壁２００を構築している。
【０００４】
図１１（ａ）、（ｂ）は、特許文献２記載のソイルセメント柱列壁を利用した合成地下壁の構築方法を示し、土留め壁の芯材５００の表面に短いネジ切りボルト６００をあらかじめ溶接で取り付け、ネジ切りボルト６００に保護キャップ７００を設置し、ソイルセメント柱列壁を構築した後（図１１（ａ））、芯材５００の表面までソイルセメント１０００を除去し、保護キャップ７００を外し、ネジ切りボルト６００にジョイントカプラー８００、ネジ切りコネクター９００を順次取り付けて、ずれ止め材を形成した後、コンクリート１１００を打設する（図１１（ｂ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０３６５号公報
【特許文献２】特開平７−４８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１０に示した特許文献１記載の合成土留め壁構造は、鋼製土留め壁１００を地中に打設し、鋼製土留め壁１００の内側を掘削した後で、複数のずれ止め材３００とずれ止め兼用せん断補強筋４００を横向きのスタッド溶接により固定しなければならない。
【０００７】
横向きのスタッド溶接は、作業姿勢が横向きなること、重力の影響で溶融金属の偏りが生じることなどにより、下向き溶接に比べて施工性および施工品質が悪くなるため、日本建築学会の「鉄骨工事技術指針・工事現場施工編１９９６改定版」には、横向きのスタッド溶接に対しては、望ましくは軸径１６ｍｍ以下のスタッドに限定することと記載されている。
【０００８】
従って、作用力が大きくなり、軸径１９ｍｍ、軸径２２ｍｍのスタッドが必要となるケースに、特許文献１記載の合成土留め壁構造を適用することは困難である。また、大深度地下壁の構築などで深度が大きくなる場合には、さらに作用力が大きくなるため、設計上軸径３０ｍｍ程度以上のスタッドが必要となるケースも想定され、この場合、横向きのスタッド溶接の適用は施工性の面から事実上不可能となる。
【０００９】
また、特許文献２記載のソイルセメント柱列壁は、ネジ切りボルト６００、保護キャップ７００、ジョイントカプラー８００、ネジ切りコネクター９００でずれ止め材を構成する必要があり、部品数が多いため作業工数が多くかかり、また現場での作業が煩雑となる。
【００１０】
これらの部品は汎用品でないため、加工および製作コストが割高で、さらに、ネジ切りボルト６００の全長が５０ｍｍ程度と比較的長いため、傷がついたり、変形したりしないように、ネジ切りボルト回りの掘削を慎重に行う必要があり、掘削作業に時間を要する。これらの欠点は、軸径が大きくなるほど助長され、特に軸径３０ｍｍ程度以上では、加工および製作コストの面から、適用は困難であると考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決した合成壁構造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】
【００１２】
本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁であって、前記鋼製土留め壁を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記表面ナットと、前記鋼製土留め壁に固定された裏面ナットとの間で螺着するようにして、前記鋼製土留め壁を打設する際に用いた仮ボルトを置換して、前記鋼製土留め壁に固定され、該表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記鋼製土留め壁と前記鉄筋コンクリート壁のずれ止めとして機能することを特徴とする合成壁構造。
２．前記鋼製土留め壁は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、前記鋼矢板のフランジ部に前記表面ナット付きずれ止め用ボルトが固定されていることを特徴とする１記載の合成壁構造。
３．前記鋼製土留め壁は、鋼管矢板で構成されていることを特徴とする１記載の合成壁構造。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば以下の効果が得られ、産業上極めて有用である。
１．仮ボルト、本設用ボルト、裏面ナット、表面ナット、座金は、例えば市販品のボルトセットなどを用いることができるため、コストを抑えられ、かつ調達が容易である．たとえば日本橋梁建設協会の「’０１デザインデータブック 改定３版 ２００３年」には、ＪＩＳ Ｂ １１８０、ＪＩＳ Ｂ １１８１、ＪＩＳ Ｂ １２５６の六角ボルト、六角ナット、および座金として軸径６ｍｍ〜軸径８０ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ １１８６の高力ボルト、ナット、および座金として軸径１０ｍｍ〜軸径３６ｍｍが記載されている。
２．突出部である仮ボルトの頭部の高さ、裏面ナットの高さが低いため、鋼製土留め壁を地中に打設する際にほとんど抵抗とならない。
３．また、仮ボルトおよび裏面ナットが鋼製土留め壁に固定されているため、これらが打設時にほとんど変形を生じない。さらに、鋼製土留め壁の内側を掘削する際にも、仮ボルトの頭部の高さが小さいため、掘削作業が迅速に行える。
４．裏面ナットが溶接などにより固定されているため、鋼製土留め壁の内側からの作業のみで、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えを行うことができる。すなわち、片側からのボルト施工が可能となる。
５．また、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えは、例えば電動トルクレンチなどを用いることにより、精度よく、迅速かつ容易に作業できる。
６．鋼製土留め壁の内側を掘削した後に、施工性および施工品質が悪い横向きのスタッド溶接を行う必要がないため、軸径２４ｍｍ、軸径３０ｍｍ、軸径３６ｍｍなど、太径で高い耐力が得られるボルトの適用が可能となる。
７．以上より、コスト削減、現場での施工性および施工品質の向上、工期短縮、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁の接合部の耐力向上の効果が得られる。
８．さらに、鋼製土留め壁の裏面に板部材を付加する場合には、鋼製土留め壁を地中に打設する際に、鋼製土留め壁の剛性を高め、鋼製土留め壁の変形や座屈が防止される。
９．また、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁が一体となった合成壁においては、板部材が外縁側になるため、土圧や水圧などによる曲げモーメントなどの作用力に対して効率よく抵抗することができる。
１０．深度が大きくなり土圧や水圧などによる作用力が増大する場合、あるいはスラブや基礎との接合部で局部的に大きな力を生じる場合であっても、作用力が大きい部分に板部材を設置して部分的に耐力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】鋼製土留め壁に仮ボルトおよび裏面ナットが固定された状態を示す水平断面図。
【図２】合成壁の一実施形態を示す水平断面図。
【図３】図２に示す本発明の１実施例に係る合成壁における本設用ボルトの配置を示す図。
【図４】図１、２に示す本発明に係る合成壁の構築方法における工程の一例に示す。
【図５】本発明に係る他の実施例。
【図６】本発明に係る他の実施例（鋼管矢板を用いた場合）。
【図７】本発明に係る他の実施例。
【図８】本発明に係る他の実施例で図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】本発明に係る他の実施例。
【図１０】従来例。
【図１１】従来例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁において、鋼製土留め壁に、鉄筋コンクリート壁を固着させるためスタッド溶接で取り付けるずれ止め材に換えて、ボルトを用い、当該ボルトは鋼製土留め壁を地中に打設する前後で、短い仮設ボルトから長い本設用ボルトに交換されることを特徴とする。以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は鋼製土留め壁に仮ボルトおよび裏面ナットが固定された状態を示す水平断面図である。また、図２は本発明に係る合成壁構造の一実施形態を示す水平断面図である．これらの図において、１は鋼製土留め壁、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは鋼製土留め壁１の１区間を構成する鋼矢板、２は鉄筋コンクリート壁、３は仮ボルト、３ａは仮ボルト３の頭部、４は裏面ナット、５は座金、６は本設用ボルト、７は表面ナット、８は裏面ナット４を鋼矢板に固定する固定部、９は鉄筋コンクリート壁２の鉄筋、１０はコンクリート、１２は鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ同士を連結する継手部、１１１は鋼矢板のフランジで合成壁の内側となる内面、１１２は鋼矢板のフランジで合成壁の外側となる外面を示す。
【００１７】
以下の説明において、鋼製土留め壁１の内側とは、鉄筋コンクリート壁２に対向する側を指し、鋼製土留め壁１の外側とは、鋼製土留め壁１の外部となる土壌側を指す。合成壁の内側とは、合成壁の内部構造側、合成壁の外側とは合成壁の外部となる土壌側を指し、また、説明は、鋼製土留め壁１の鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅで構成される１区間を対象として行う。
【００１８】
鋼製土留め壁１は、連続して配置される、フランジとウェブを有する鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅで構成され、これらの鋼矢板はフランジが、鉄筋コンクリート壁に対して、凹凸となるように上下反転して連続配置される。フランジとウェブを有する鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅとして、例えばＵ形鋼矢板やハット形鋼矢板が利用できる。ここではＵ形鋼矢板を例として説明する。
【００１９】
鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを地中に打設する前に、前記鋼矢板のフランジのうち、合成壁の内側で、鉄筋コンクリート壁２と接するようになる、鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）のフランジに、ボルト孔（図では省略）を複数加工する。
【００２０】
前記ボルト孔に仮ボルト３をフランジの内面１１１側から挿通後、外面１１２側で裏面ナット４を螺着させる。鋼矢板１１ｂを地中に打設した際、仮ボルト３が弛まないように座金５を用いることが望ましい。
【００２１】
仮ボルト３がその頭部３ａと裏面ナット４間で鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）に締結された後、裏面ナット４を、鋼製土留め壁１の外側となる前記フランジの外面１１２にスポット溶接あるいは全周すみ肉溶接などにより固定部８で固定する。
【００２２】
仮ボルト３の長さは、鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）を地中に打設する際、変形せず、且つ鋼製土留め壁を挿通して裏面ナット４で固定できれば良く特に規定しない。例えば、軸径２２ｍｍのボルトセットを用いる場合、仮ボルト３の頭部の高さが１４ｍｍ程度、裏面ナットの高さが２２ｍｍ程度と小さく、鋼製土留め壁を打設する際にほとんど抵抗とならない。
【００２３】
また、鋼製土留め壁１の内側を掘削する際、仮ボルト３の頭部の高さが低く、突出部の長さが短いため、掘削作業が迅速に行える。尚、仮ボルト３を誤って損傷した場合でも、本設用ボルト６に取り替えるため、支障を生じない。
【００２４】
裏面ナット４の固定は、固定用部材を用いたり、接着剤等、溶接以外の手段を用いてもよい。必要に応じて仮ボルト３と裏面ナット４に止水処理を行うものとする。止水処理方法としては、止水材を塗布する方法、裏面ナット４に防水キャップ等を設置する方法などを用いる。
【００２５】
本発明では、鋼矢板１１ｂ、１１ｄに仮ボルト３および裏面ナット４を取り付けた状態で鋼矢板１１ａから順に、鋼矢板１１ｅを逐次打設して鋼製土留め壁１を地中に形成する。打設方法は、バイブロハンマによる施工、油圧装置による圧入施工など各種方法が適用可能である。
【００２６】
仮ボルト３を裏面ナット４に螺着させないで鋼製土留め壁１を打設した場合は、孔あき欠損により鋼製土留め壁１の剛性が小さくなるため、打設時に変形や座屈を生じやすくなるばかりでなく、孔から地下水などが浸透するおそれがある。このため、仮ボルト３は裏面ナット４に螺着させ、さらに必要に応じて仮ボルト３および裏面ナット４に止水処理を行なった上で打設するものとする。
【００２７】
上記鋼製土留め壁１を打設し、その内側を掘削した後、仮ボルト３を外し、表面ナット７を備えた本設用ボルト６に差し替え、表面ナット７と裏面ナット４で、螺着するようにして鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）に本設用ボルト６を固定する。その後、鉄筋コンクリート壁２を鋼製土留め壁の内側に凸となる鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジに接して平行となるように略直線状に打設して構築する。
【００２８】
図２は、鋼製土留め壁１と鋼製土留め壁１の内側に構築された鉄筋コンクリート壁２が、本設用ボルト６を介して一体化された状態を示している。本設用ボルト６がずれ止めとして機能するため、鉄筋コンクリート壁２と鋼製土留め壁１が一体化される。
【００２９】
本設用ボルト６および表面ナット７は、例えば市販品のボルトセットなどを用いればよい。また、必要に応じて座金を併用する。本設用ボルト６の軸径は仮ボルト３と同じとする．本設用ボルト６の長さは、鉄筋コンクリート壁２の厚さや本設用ボルト６の軸径によって異なるが、例えば鉄筋コンクリート壁２の厚さが３００ｍｍで本設用ボルト６の軸径が２２ｍｍの場合、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。
【００３０】
なお、鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジに加工するボルト孔の配置は、本設用ボルト６がずれ止めとしての所定の性能を発揮できるようなものとする。図３に、鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジ面に対する本設用ボルト６の配置例を示す。
【００３１】
本発明によれば、裏面ナット４が溶接などにより鋼製土留め壁１に固定されているため、片側からのボルト施工が可能で、鋼製土留め壁１の内側からの作業のみで、仮ボルト３の取り外しと本設用ボルト６の固定を行うことが可能である。
【００３２】
仮ボルト３から本設用ボルト６への差し替えは、例えば電動トルクレンチなどを用いることにより、精度よく、迅速かつ容易に作業可能である。図４に、本発明に係る合成壁の構築方法における工程の一例に示す。
【００３３】
図５に、本発明の他の実施形態に係る合成壁の断面構造を示す。鋼矢板１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各フランジに、本設用ボルト６が、上述した手順に従って取り付けられている。なお、鋼矢板１１ｃに取り付ける本設用ボルト６は鉄筋コンクリート壁２の中に５０ｍｍ以上入るような長さにすることが好ましい。
【００３４】
鉄筋コンクリート壁２は鋼製土留め壁１の一区間を構成する、鋼矢板１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの内側の形状に沿って連続的にコンクリートが打設されて構築される。
【００３５】
鋼製土留め壁の形状に合わせてコンクリートを打設すること、比較的長い本設用ボルトを併用することにより、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁の一体性がさらに高まり、耐力を大きくすることが可能である。
【００３６】
図６は、本発明の他の実施形態を示し、鋼製土留め壁１を連続して配置される鋼矢板に換えて、鋼管矢板１４を用いた場合を示す。鋼管矢板１４の管壁のうち、鉄筋コンクリート壁２側となる部分に、裏面ナット４と表面ナット７を用いて、本設用ボルト６を固定する。ボルト孔の加工から本設用ボルト６を固定するまでは上述した手順に準じる。
【００３７】
合成壁は深度が大きくなるにつれて、土圧や水圧などによる作用力が大きくなる．また、スラブや基礎との接合部で局部的に大きな力を生じる場合がある。従来の鋼製土留め壁は、断面形状を深さ方向に変化させることは困難である。
【００３８】
本発明では、作用力が大きい部分に板部材を設置して部分的に耐力を大きくすることも可能である。
【００３９】
図７に、図５に示す合成壁の、鋼製土留め壁に、板部材１３を取り付けた構造を説明する水平方向断面図を示す。
【００４０】
鋼矢板１１ｃを打設前に、ボルト孔を加工した板部材１３を、当該ボルト孔と鋼矢板１１ｃのフランジに加工されたボルト孔の位置が一致するようにして、鋼矢板１１ｃのフランジの外面１１２側に配置し、仮ボルトを挿通させる。
【００４１】
次に、板部材１３の裏面側で、裏面ナットを螺着させ、当該裏面ナットを板部材１３に溶接などで固定する。その後、必要に応じて仮ボルトおよび裏面ナット部分に止水処理を行なった上で鋼矢板１１ｃを打設し、土壌を掘削後、仮ボルトを本設用ボルト６に差し替えを行なう。ここで、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えは、板部材１３が応力の一部を分担していることを考慮して、１本づつ行なうことが望ましい。
【００４２】
鋼製土留め壁に板部材が付加された場合、鋼製土留め壁を地中に打設する際に、鋼製土留め壁の剛性を高め、鋼製土留め壁の変形や座屈が防止される。
【００４３】
図８に、図７のＡ−Ａ断面図を示す。板部材１３は作用力が大きい部分のみに設置して部分的に耐力を大きくすることができる。これにより、土圧や水圧などによる曲げモーメントなどの作用力に対して効率よく抵抗でき、断面の合理化、鋼重低減、およびコストダウンを実現できる。
【００４４】
図９に、鋼管矢板１４の内壁の一部に、板部材１３を取り付けた構造を示す。なお、板部材１３の取り付け位置は、鋼管矢板１４の内壁面となる。
【００４５】
以上の説明は、鋼製土留め壁を、Ｕ形鋼矢板、鋼管矢板で構築する場合について行ったが、ハット形鋼矢板、溝形鋼矢板、平板鋼矢板を用いて鋼製土留め壁を構築した場合でも、本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 鋼製土留め壁
２ 鉄筋コンクリート壁
３ 仮ボルト
３ａ 仮ボルト頭部
４ 裏面ナット
５ 座金
６ 本設用ボルト
７ 表面ナット
８ 固定部（溶接部）
９ 鉄筋
１０ コンクリート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ 鋼矢板
１２ 継手部
１３ 板部材
１４ 鋼管矢板
１１１ 内面
１１２ 外面
１００ 鋼製土留め壁
２００ 鉄筋コンクリート壁
３００ ずれ止め材
４００ ずれ止め兼用せん断補強筋
５００ 芯材
６００ ネジ切りボルト
７００ 保護キャップ
８００ ジョイントカプラー
９００ ネジ切りコネクター
１０００ ソイルセメント
１１００ コンクリート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築構造物に用いられる、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼矢板や鋼管矢板などを連結して構成した鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁の構築方法として、まず、鋼製土留め壁を地中に打設し、次に、鋼製土留め壁の内側を掘削して、鉄筋コンクリート壁との接合面に頭付きスタッドなどのずれ止めを溶接し、配筋後、型枠を組んでコンクリートを打設して、一体化する方法が一般的に行われている。
【０００３】
図１０は、特許文献１記載の合成土留め壁構造を示し、鋼製土留め壁１００を地中に打設し、鋼製土留め壁１００の内側を掘削した後で、鋼製土留め壁１００に複数のずれ止め材３００とずれ止め兼用せん断補強筋４００をスタッド溶接により固定し、さらに複数の配力筋を配置して、コンクリートを打設し、鉄筋コンクリート壁２００を構築している。
【０００４】
図１１（ａ）、（ｂ）は、特許文献２記載のソイルセメント柱列壁を利用した合成地下壁の構築方法を示し、土留め壁の芯材５００の表面に短いネジ切りボルト６００をあらかじめ溶接で取り付け、ネジ切りボルト６００に保護キャップ７００を設置し、ソイルセメント柱列壁を構築した後（図１１（ａ））、芯材５００の表面までソイルセメント１０００を除去し、保護キャップ７００を外し、ネジ切りボルト６００にジョイントカプラー８００、ネジ切りコネクター９００を順次取り付けて、ずれ止め材を形成した後、コンクリート１１００を打設する（図１１（ｂ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０３６５号公報
【特許文献２】特開平７−４８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１０に示した特許文献１記載の合成土留め壁構造は、鋼製土留め壁１００を地中に打設し、鋼製土留め壁１００の内側を掘削した後で、複数のずれ止め材３００とずれ止め兼用せん断補強筋４００を横向きのスタッド溶接により固定しなければならない。
【０００７】
横向きのスタッド溶接は、作業姿勢が横向きなること、重力の影響で溶融金属の偏りが生じることなどにより、下向き溶接に比べて施工性および施工品質が悪くなるため、日本建築学会の「鉄骨工事技術指針・工事現場施工編１９９６改定版」には、横向きのスタッド溶接に対しては、望ましくは軸径１６ｍｍ以下のスタッドに限定することと記載されている。
【０００８】
従って、作用力が大きくなり、軸径１９ｍｍ、軸径２２ｍｍのスタッドが必要となるケースに、特許文献１記載の合成土留め壁構造を適用することは困難である。また、大深度地下壁の構築などで深度が大きくなる場合には、さらに作用力が大きくなるため、設計上軸径３０ｍｍ程度以上のスタッドが必要となるケースも想定され、この場合、横向きのスタッド溶接の適用は施工性の面から事実上不可能となる。
【０００９】
また、特許文献２記載のソイルセメント柱列壁は、ネジ切りボルト６００、保護キャップ７００、ジョイントカプラー８００、ネジ切りコネクター９００でずれ止め材を構成する必要があり、部品数が多いため作業工数が多くかかり、また現場での作業が煩雑となる。
【００１０】
これらの部品は汎用品でないため、加工および製作コストが割高で、さらに、ネジ切りボルト６００の全長が５０ｍｍ程度と比較的長いため、傷がついたり、変形したりしないように、ネジ切りボルト回りの掘削を慎重に行う必要があり、掘削作業に時間を要する。これらの欠点は、軸径が大きくなるほど助長され、特に軸径３０ｍｍ程度以上では、加工および製作コストの面から、適用は困難であると考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決した合成壁構造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】
【００１２】
本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁であって、前記鋼製土留め壁を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記表面ナットと、前記鋼製土留め壁に固定された裏面ナットとの間で螺着するようにして、前記鋼製土留め壁を打設する際に用いた仮ボルトを置換して、前記鋼製土留め壁に固定され、該表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記鋼製土留め壁と前記鉄筋コンクリート壁のずれ止めとして機能することを特徴とする合成壁構造。
２．前記鋼製土留め壁は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、前記鋼矢板のフランジ部に前記表面ナット付きずれ止め用ボルトが固定されていることを特徴とする１記載の合成壁構造。
３．前記鋼製土留め壁は、鋼管矢板で構成されていることを特徴とする１記載の合成壁構造。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば以下の効果が得られ、産業上極めて有用である。
１．仮ボルト、本設用ボルト、裏面ナット、表面ナット、座金は、例えば市販品のボルトセットなどを用いることができるため、コストを抑えられ、かつ調達が容易である．たとえば日本橋梁建設協会の「’０１デザインデータブック 改定３版 ２００３年」には、ＪＩＳ Ｂ １１８０、ＪＩＳ Ｂ １１８１、ＪＩＳ Ｂ １２５６の六角ボルト、六角ナット、および座金として軸径６ｍｍ〜軸径８０ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ １１８６の高力ボルト、ナット、および座金として軸径１０ｍｍ〜軸径３６ｍｍが記載されている。
２．突出部である仮ボルトの頭部の高さ、裏面ナットの高さが低いため、鋼製土留め壁を地中に打設する際にほとんど抵抗とならない。
３．また、仮ボルトおよび裏面ナットが鋼製土留め壁に固定されているため、これらが打設時にほとんど変形を生じない。さらに、鋼製土留め壁の内側を掘削する際にも、仮ボルトの頭部の高さが小さいため、掘削作業が迅速に行える。
４．裏面ナットが溶接などにより固定されているため、鋼製土留め壁の内側からの作業のみで、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えを行うことができる。すなわち、片側からのボルト施工が可能となる。
５．また、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えは、例えば電動トルクレンチなどを用いることにより、精度よく、迅速かつ容易に作業できる。
６．鋼製土留め壁の内側を掘削した後に、施工性および施工品質が悪い横向きのスタッド溶接を行う必要がないため、軸径２４ｍｍ、軸径３０ｍｍ、軸径３６ｍｍなど、太径で高い耐力が得られるボルトの適用が可能となる。
７．以上より、コスト削減、現場での施工性および施工品質の向上、工期短縮、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁の接合部の耐力向上の効果が得られる。
８．さらに、鋼製土留め壁の裏面に板部材を付加する場合には、鋼製土留め壁を地中に打設する際に、鋼製土留め壁の剛性を高め、鋼製土留め壁の変形や座屈が防止される。
９．また、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁が一体となった合成壁においては、板部材が外縁側になるため、土圧や水圧などによる曲げモーメントなどの作用力に対して効率よく抵抗することができる。
１０．深度が大きくなり土圧や水圧などによる作用力が増大する場合、あるいはスラブや基礎との接合部で局部的に大きな力を生じる場合であっても、作用力が大きい部分に板部材を設置して部分的に耐力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】鋼製土留め壁に仮ボルトおよび裏面ナットが固定された状態を示す水平断面図。
【図２】合成壁の一実施形態を示す水平断面図。
【図３】図２に示す本発明の１実施例に係る合成壁における本設用ボルトの配置を示す図。
【図４】図１、２に示す本発明に係る合成壁の構築方法における工程の一例に示す。
【図５】本発明に係る他の実施例。
【図６】本発明に係る他の実施例（鋼管矢板を用いた場合）。
【図７】本発明に係る他の実施例。
【図８】本発明に係る他の実施例で図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】本発明に係る他の実施例。
【図１０】従来例。
【図１１】従来例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁において、鋼製土留め壁に、鉄筋コンクリート壁を固着させるためスタッド溶接で取り付けるずれ止め材に換えて、ボルトを用い、当該ボルトは鋼製土留め壁を地中に打設する前後で、短い仮設ボルトから長い本設用ボルトに交換されることを特徴とする。以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は鋼製土留め壁に仮ボルトおよび裏面ナットが固定された状態を示す水平断面図である。また、図２は本発明に係る合成壁構造の一実施形態を示す水平断面図である．これらの図において、１は鋼製土留め壁、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは鋼製土留め壁１の１区間を構成する鋼矢板、２は鉄筋コンクリート壁、３は仮ボルト、３ａは仮ボルト３の頭部、４は裏面ナット、５は座金、６は本設用ボルト、７は表面ナット、８は裏面ナット４を鋼矢板に固定する固定部、９は鉄筋コンクリート壁２の鉄筋、１０はコンクリート、１２は鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ同士を連結する継手部、１１１は鋼矢板のフランジで合成壁の内側となる内面、１１２は鋼矢板のフランジで合成壁の外側となる外面を示す。
【００１７】
以下の説明において、鋼製土留め壁１の内側とは、鉄筋コンクリート壁２に対向する側を指し、鋼製土留め壁１の外側とは、鋼製土留め壁１の外部となる土壌側を指す。合成壁の内側とは、合成壁の内部構造側、合成壁の外側とは合成壁の外部となる土壌側を指し、また、説明は、鋼製土留め壁１の鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅで構成される１区間を対象として行う。
【００１８】
鋼製土留め壁１は、連続して配置される、フランジとウェブを有する鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅで構成され、これらの鋼矢板はフランジが、鉄筋コンクリート壁に対して、凹凸となるように上下反転して連続配置される。フランジとウェブを有する鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅとして、例えばＵ形鋼矢板やハット形鋼矢板が利用できる。ここではＵ形鋼矢板を例として説明する。
【００１９】
鋼矢板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを地中に打設する前に、前記鋼矢板のフランジのうち、合成壁の内側で、鉄筋コンクリート壁２と接するようになる、鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）のフランジに、ボルト孔（図では省略）を複数加工する。
【００２０】
前記ボルト孔に仮ボルト３をフランジの内面１１１側から挿通後、外面１１２側で裏面ナット４を螺着させる。鋼矢板１１ｂを地中に打設した際、仮ボルト３が弛まないように座金５を用いることが望ましい。
【００２１】
仮ボルト３がその頭部３ａと裏面ナット４間で鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）に締結された後、裏面ナット４を、鋼製土留め壁１の外側となる前記フランジの外面１１２にスポット溶接あるいは全周すみ肉溶接などにより固定部８で固定する。
【００２２】
仮ボルト３の長さは、鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）を地中に打設する際、変形せず、且つ鋼製土留め壁を挿通して裏面ナット４で固定できれば良く特に規定しない。例えば、軸径２２ｍｍのボルトセットを用いる場合、仮ボルト３の頭部の高さが１４ｍｍ程度、裏面ナットの高さが２２ｍｍ程度と小さく、鋼製土留め壁を打設する際にほとんど抵抗とならない。
【００２３】
また、鋼製土留め壁１の内側を掘削する際、仮ボルト３の頭部の高さが低く、突出部の長さが短いため、掘削作業が迅速に行える。尚、仮ボルト３を誤って損傷した場合でも、本設用ボルト６に取り替えるため、支障を生じない。
【００２４】
裏面ナット４の固定は、固定用部材を用いたり、接着剤等、溶接以外の手段を用いてもよい。必要に応じて仮ボルト３と裏面ナット４に止水処理を行うものとする。止水処理方法としては、止水材を塗布する方法、裏面ナット４に防水キャップ等を設置する方法などを用いる。
【００２５】
本発明では、鋼矢板１１ｂ、１１ｄに仮ボルト３および裏面ナット４を取り付けた状態で鋼矢板１１ａから順に、鋼矢板１１ｅを逐次打設して鋼製土留め壁１を地中に形成する。打設方法は、バイブロハンマによる施工、油圧装置による圧入施工など各種方法が適用可能である。
【００２６】
仮ボルト３を裏面ナット４に螺着させないで鋼製土留め壁１を打設した場合は、孔あき欠損により鋼製土留め壁１の剛性が小さくなるため、打設時に変形や座屈を生じやすくなるばかりでなく、孔から地下水などが浸透するおそれがある。このため、仮ボルト３は裏面ナット４に螺着させ、さらに必要に応じて仮ボルト３および裏面ナット４に止水処理を行なった上で打設するものとする。
【００２７】
上記鋼製土留め壁１を打設し、その内側を掘削した後、仮ボルト３を外し、表面ナット７を備えた本設用ボルト６に差し替え、表面ナット７と裏面ナット４で、螺着するようにして鋼矢板１１ｂ（１１ｄ）に本設用ボルト６を固定する。その後、鉄筋コンクリート壁２を鋼製土留め壁の内側に凸となる鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジに接して平行となるように略直線状に打設して構築する。
【００２８】
図２は、鋼製土留め壁１と鋼製土留め壁１の内側に構築された鉄筋コンクリート壁２が、本設用ボルト６を介して一体化された状態を示している。本設用ボルト６がずれ止めとして機能するため、鉄筋コンクリート壁２と鋼製土留め壁１が一体化される。
【００２９】
本設用ボルト６および表面ナット７は、例えば市販品のボルトセットなどを用いればよい。また、必要に応じて座金を併用する。本設用ボルト６の軸径は仮ボルト３と同じとする．本設用ボルト６の長さは、鉄筋コンクリート壁２の厚さや本設用ボルト６の軸径によって異なるが、例えば鉄筋コンクリート壁２の厚さが３００ｍｍで本設用ボルト６の軸径が２２ｍｍの場合、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。
【００３０】
なお、鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジに加工するボルト孔の配置は、本設用ボルト６がずれ止めとしての所定の性能を発揮できるようなものとする。図３に、鋼矢板１１ｂ、１１ｄのフランジ面に対する本設用ボルト６の配置例を示す。
【００３１】
本発明によれば、裏面ナット４が溶接などにより鋼製土留め壁１に固定されているため、片側からのボルト施工が可能で、鋼製土留め壁１の内側からの作業のみで、仮ボルト３の取り外しと本設用ボルト６の固定を行うことが可能である。
【００３２】
仮ボルト３から本設用ボルト６への差し替えは、例えば電動トルクレンチなどを用いることにより、精度よく、迅速かつ容易に作業可能である。図４に、本発明に係る合成壁の構築方法における工程の一例に示す。
【００３３】
図５に、本発明の他の実施形態に係る合成壁の断面構造を示す。鋼矢板１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各フランジに、本設用ボルト６が、上述した手順に従って取り付けられている。なお、鋼矢板１１ｃに取り付ける本設用ボルト６は鉄筋コンクリート壁２の中に５０ｍｍ以上入るような長さにすることが好ましい。
【００３４】
鉄筋コンクリート壁２は鋼製土留め壁１の一区間を構成する、鋼矢板１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの内側の形状に沿って連続的にコンクリートが打設されて構築される。
【００３５】
鋼製土留め壁の形状に合わせてコンクリートを打設すること、比較的長い本設用ボルトを併用することにより、鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁の一体性がさらに高まり、耐力を大きくすることが可能である。
【００３６】
図６は、本発明の他の実施形態を示し、鋼製土留め壁１を連続して配置される鋼矢板に換えて、鋼管矢板１４を用いた場合を示す。鋼管矢板１４の管壁のうち、鉄筋コンクリート壁２側となる部分に、裏面ナット４と表面ナット７を用いて、本設用ボルト６を固定する。ボルト孔の加工から本設用ボルト６を固定するまでは上述した手順に準じる。
【００３７】
合成壁は深度が大きくなるにつれて、土圧や水圧などによる作用力が大きくなる．また、スラブや基礎との接合部で局部的に大きな力を生じる場合がある。従来の鋼製土留め壁は、断面形状を深さ方向に変化させることは困難である。
【００３８】
本発明では、作用力が大きい部分に板部材を設置して部分的に耐力を大きくすることも可能である。
【００３９】
図７に、図５に示す合成壁の、鋼製土留め壁に、板部材１３を取り付けた構造を説明する水平方向断面図を示す。
【００４０】
鋼矢板１１ｃを打設前に、ボルト孔を加工した板部材１３を、当該ボルト孔と鋼矢板１１ｃのフランジに加工されたボルト孔の位置が一致するようにして、鋼矢板１１ｃのフランジの外面１１２側に配置し、仮ボルトを挿通させる。
【００４１】
次に、板部材１３の裏面側で、裏面ナットを螺着させ、当該裏面ナットを板部材１３に溶接などで固定する。その後、必要に応じて仮ボルトおよび裏面ナット部分に止水処理を行なった上で鋼矢板１１ｃを打設し、土壌を掘削後、仮ボルトを本設用ボルト６に差し替えを行なう。ここで、仮ボルトから本設用ボルトへの差し替えは、板部材１３が応力の一部を分担していることを考慮して、１本づつ行なうことが望ましい。
【００４２】
鋼製土留め壁に板部材が付加された場合、鋼製土留め壁を地中に打設する際に、鋼製土留め壁の剛性を高め、鋼製土留め壁の変形や座屈が防止される。
【００４３】
図８に、図７のＡ−Ａ断面図を示す。板部材１３は作用力が大きい部分のみに設置して部分的に耐力を大きくすることができる。これにより、土圧や水圧などによる曲げモーメントなどの作用力に対して効率よく抵抗でき、断面の合理化、鋼重低減、およびコストダウンを実現できる。
【００４４】
図９に、鋼管矢板１４の内壁の一部に、板部材１３を取り付けた構造を示す。なお、板部材１３の取り付け位置は、鋼管矢板１４の内壁面となる。
【００４５】
以上の説明は、鋼製土留め壁を、Ｕ形鋼矢板、鋼管矢板で構築する場合について行ったが、ハット形鋼矢板、溝形鋼矢板、平板鋼矢板を用いて鋼製土留め壁を構築した場合でも、本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 鋼製土留め壁
２ 鉄筋コンクリート壁
３ 仮ボルト
３ａ 仮ボルト頭部
４ 裏面ナット
５ 座金
６ 本設用ボルト
７ 表面ナット
８ 固定部（溶接部）
９ 鉄筋
１０ コンクリート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ 鋼矢板
１２ 継手部
１３ 板部材
１４ 鋼管矢板
１１１ 内面
１１２ 外面
１００ 鋼製土留め壁
２００ 鉄筋コンクリート壁
３００ ずれ止め材
４００ ずれ止め兼用せん断補強筋
５００ 芯材
６００ ネジ切りボルト
７００ 保護キャップ
８００ ジョイントカプラー
９００ ネジ切りコネクター
１０００ ソイルセメント
１１００ コンクリート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁であって、前記鋼製土留め壁を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記表面ナットと、前記鋼製土留め壁に固定された裏面ナットとの間で螺着するようにして、前記鋼製土留め壁を打設する際に用いた仮ボルトを置換して、前記鋼製土留め壁に固定され、該表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記鋼製土留め壁と前記鉄筋コンクリート壁のずれ止めとして機能することを特徴とする合成壁構造。
【請求項２】
前記鋼製土留め壁は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、前記鋼矢板のフランジ部に前記表面ナット付きずれ止め用ボルトが固定されていることを特徴とする請求項１記載の合成壁構造。
【請求項３】
前記鋼製土留め壁は、鋼管矢板で構成されていることを特徴とする請求項１記載の合成壁構造。
【請求項１】
鋼製土留め壁と鉄筋コンクリート壁からなる合成壁であって、前記鋼製土留め壁を挿通する軸径２２〜３６ｍｍの表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記表面ナットと、前記鋼製土留め壁に固定された裏面ナットとの間で螺着するようにして、前記鋼製土留め壁を打設する際に用いた仮ボルトを置換して、前記鋼製土留め壁に固定され、該表面ナット付きずれ止め用ボルトが、前記鋼製土留め壁と前記鉄筋コンクリート壁のずれ止めとして機能することを特徴とする合成壁構造。
【請求項２】
前記鋼製土留め壁は、フランジ部とウェブ部を有する鋼矢板で構成され、前記鋼矢板のフランジ部に前記表面ナット付きずれ止め用ボルトが固定されていることを特徴とする請求項１記載の合成壁構造。
【請求項３】
前記鋼製土留め壁は、鋼管矢板で構成されていることを特徴とする請求項１記載の合成壁構造。
【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２０１２−１２９３２（Ｐ２０１２−１２９３２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０６４６（Ｐ２０１１−１７０６４６）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【分割の表示】特願２００７−１５３８６３（Ｐ２００７−１５３８６３）の分割
【原出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【分割の表示】特願２００７−１５３８６３（Ｐ２００７−１５３８６３）の分割
【原出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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