地中連続壁用鋼材、地中連続壁および地中連続壁の構築方法
【課題】溶接接合のような溶接後の温度管理や長手方向の全長に亘るボルト接合のような煩雑な作業が不要な地中連続壁用鋼材、地中連続壁および地中連続壁の構築方法を提供する。
【解決手段】地中連続壁用鋼材は、幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とから構成され、前記鋼矢板のウェブ部と前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする。
【解決手段】地中連続壁用鋼材は、幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とから構成され、前記鋼矢板のウェブ部と前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事で主に土砂などの崩落を防ぐ土留め壁や地下構造物の壁、河川や港湾の護岸壁、道路工事などの擁壁に用いられる地中連続壁用鋼材およびこの地中連続壁用鋼材から構築される地中連続壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築土木分野において、主に土砂などの崩落を防ぐ土留め壁や河川の護岸壁などに用いられる地中連続壁用鋼材として一般に鋼矢板が使用される。その一例としてＵ形、Ｚ形、直線形、ハット形などがあり、土木建築工事に際しては、その継手どうしを嵌合させながら打設することで一体の地中連続壁とする。ここで、壁体の耐力を高める方法として、鋼矢板単体の断面性能を高める所謂サイズアップや、Ｕ形鋼矢板２枚を継手部合わせて溶接加工にて一体化し筒状を成した組み合わせ鋼矢板や、直線鋼矢板、Ｕ形、Ｚ形、直線形、ハット形鋼矢板にＨ形鋼やＣＴ鋼を溶接接合した加工鋼矢板などがある。
【０００３】
加工鋼矢板の従来技術としては、例えば特許文献１には、直線鋼矢板の幅方向中央部にＣＴ形鋼のウェブ部先端を溶接し、前記ＣＴ形鋼のフランジ部にプレキャストコンクリート版を挿入した高剛性鋼矢板が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、左右の継手形状が非対称な略Ｕ形鋼矢板のウェブ面内にＴ形鋼のウェブ部を溶接した地中連続壁用鋼製部材が開示されている。
【０００５】
さらに、鋼矢板にＨ形鋼を溶接接合した地中連続壁に関する発明がいくつか開示されている。例えば特許文献３では、左右の継手形状が非対称の直線鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合した壁形鋼矢板とその製造方法が開示されている。この特許文献３に記載の発明では、直線鋼矢板のウェブ部の裏面側に凹部を設けてＨ形鋼のフランジを配置し、この凹部の底面に形成した突条にＨ形鋼のフランジ外面を接させ、Ｈ形鋼フランジの両端部を開先溶接し、前記突条により直線鋼矢板のウェブ部と溶接部とを離すことで直線鋼矢板ウェブ部が溶接熱により変形することを防止している。
【０００６】
特許文献４では、特許文献２におけるＴ形鋼の加工手間や製作上の問題を解決した発明として、左右の継手形状が非対称の略Ｕ字形状の鋼矢板にＨ形鋼を溶接あるいはボルト接合した地中連続壁用鋼材が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、前記特許文献４の地中連続壁用鋼材における鋼矢板とＨ形鋼を溶接加工する際に生じる溶接後の熱ひずみによって鋼矢板が幅方向に変形しやすいという問題点を解決するため、Ｈ形鋼フランジ部両端の溶接を左右同時に実施し、あるいは溶接時の温度を管理し断面内左右２箇所の熱ひずみを均等化するという製造方法の発明が開示されている。
【特許文献１】特許第２６８０３８３号公報
【特許文献２】特開平６−２８０２５１号公報
【特許文献３】特開平１１−１４０８６４号公報
【特許文献４】特開２００２−２１２９４３号公報
【特許文献５】特開２００５−１２７０３３号公報
【特許文献６】特開２００６−２４１８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記、特許文献１、特許文献２および特許文献４は、鋼矢板壁の耐力を高める方法としてＣＴ形鋼、Ｔ形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼部材との異なる組み合わせを提案しているが、主に鋼矢板と形鋼部材の接合は溶接接合によるものである。この鋼矢板と形鋼部材の溶接接合では、両者の溶接は接合部全長に亘って行われるのが通常である。ところが、上記、特許文献３および５で指摘されているように、溶接による接合では、溶接後の熱ひずみにより鋼矢板が幅方向あるいは長手方向に大きく変形するという問題がある。
【０００９】
ここで、溶接が接合部全長に亘って行われるのは、地中連続壁の断面性能を確保するためと考えられる。例えば、特許文献６では、特許文献４に記載される発明に相当する実施例が記載されている。それによると、鋼矢板としてＳＭ−Ｊパイル、Ｈ形鋼としてＨ５８８×３００×１２×２０を用いて鋼矢板ウェブ部とＨ形鋼フランジ部を隅肉溶接またはフレア溶接して両者を一体化させたものである。この地中連続壁用鋼材を用いて地中連続壁を構築した場合、壁体の断面性能は８７２０ｃm３/mとなることが記載されている。
【００１０】
ここで、断面性能の考え方は以下の式を満足する必要がある。
【００１１】
表１に上式中の記号の意味を示す。上式が成立するためには、図１に示す鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２のフランジ部２aが溶接部４の位置で溶接され、両者が一体化されていることが前提であり、このとき地中連続壁用鋼材の中立軸はGとなる。
【００１２】
【表１】
【００１３】
以上から、特許文献４および特許文献６に記載の発明が成立するためには、溶接部が図２(a)に示すように鋼矢板３とＨ形鋼２の全長にわたって行われていること、又は図２(b)に示すように１mあたり数十%の溶接部４が全長にわたって行われている必要があることが判る。仮に溶接が全長にわたって行われていなければ、特許文献４および特許文献６に示される断面性能を発揮することはできない。
【００１４】
また、溶接が原因の熱ひずみによる鋼矢板の変形は、両側に位置する継手の長手方向の直線性に大きく影響を与えて、この直線性が保持できなくなる。鋼矢板に代表される地中連続用鋼材は、互いの継手を嵌合させて打設するため、地中連続壁用の継手の直線性が保持できない場合、嵌合時における継手部の摩擦が増大して打設性を損ねることとなり、溶接接合後にガスあぶりやプレス矯正などによって変形を矯正する必要が生じる。
【００１５】
特許文献３では、左右の継手形状が非対称の特殊な断面形状の直線鋼矢板を用いることで直線鋼矢板のウェブ部と溶接部を離すことを可能とし、直線鋼矢板のウェブ部が溶接熱により変形するのを防止しているが、専用の孔型圧延機やユニバーサル圧延機等を用いて特殊直線鋼矢板を製造する必要があり、コスト面での課題がある。
【００１６】
特許文献４では、鋼矢板とＨ形鋼の接続方法において、溶接だけではなくボルトによる方法でもよいと記述されており、ボルト接合を採用した場合、鋼矢板とＨ形鋼を個別に搬送し、現地にて組立てることが可能となる。また、溶接加工によって生じる鋼矢板の矯正作業を行う必要は無い。しかし、鋼矢板とＨ形鋼は全長にわたって接合しなければならず、ボルト孔の加工、組立て作業、軸力管理など非常に煩雑な作業が生じることから溶接による接合方法と比較しても利便性が大きく向上するわけではない。
【００１７】
特許文献５では、特許文献４に記載の地中連続壁用鋼材を製作する際に生じる熱ひずみを抑えるため、Ｈ形鋼両端フランジ部の溶接を左右同時に実施し、あるいは、フランジ部両端のうち一方の溶接の溶接完了後における溶接部の温度が２００℃以上の範囲で他方の溶接を開始し、断面内左右２箇所の熱ひずみを均等化するという製造方法が記載されている。上記方法にて熱ひずみを抑制するためには徹底した製造管理が必要となり、場合によっては大掛かりな設備導入を行う必要がある。たとえ、熱ひずみを抑制した加工を行うことができたとしても、それを確認するための煩雑な形状測定をオフラインにて行う必要がある。
【００１８】
以上より、鋼矢板壁の耐力を高めるためにＣＴ形鋼、Ｔ形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼部材を組み合わせた構造は、溶接加工、形状測定、ひずみの矯正作業、その他煩雑な作業により必ずしも経済的な構造であるとはいい難い。また、これらの製造方法は徹底した管理の下で行われることが必須条件であり、工場などで加工した後、施工現場に搬送することとなる。鋼矢板やＨ形鋼は、その横断面形状から搬送時に積み重ねが可能であるが、特許文献４の発明による地中連続壁用鋼材では鋼矢板とＨ形鋼を溶接加工しているため、複雑な横断面形状となり運搬の際に非常に非効率であり、運搬した後の工事現場での保管にも広大なスペースが必要となってくる。
【００１９】
上記の従来技術を踏まえ、本発明においては溶接接合のような溶接部の温度管理、長手方向の全長に亘るボルト接合のような煩雑な作業が不要であり、かつ運搬・保管効率に優れた地中連続壁用鋼材、地中連続壁および地中連続壁の構築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】
【００２０】
第１の発明は、幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とからなる地中連続壁用鋼材であって、前記鋼矢板のウェブ部と前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、本第１の発明による地中連続壁用鋼材において、前記鋼矢板がＵ形鋼矢板、直線鋼矢板、又は、ハット形鋼矢板であることを特徴とする。
【００２２】
第３の発明は、本第１の発明または第２の発明による地中連続壁用鋼材において、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材は、Ｈ形鋼又はＴ形鋼であることを特徴とする。
【００２３】
第４の発明は、本第１の発明から第３の発明による地中連続壁用鋼材において、前記一端の拘束が、コーピング、溶接、ボルト、又は、ドリルねじによるものであることを特徴とする。
【００２４】
第５の発明は、本第１の発明から第４の発明による地中連続壁用鋼材において、複数の前記地中連続壁用鋼材が前記継手を介して嵌合され、地中に壁状に設置されてなることを特徴とする。
【００２５】
第６の発明は、本第５の発明による地中連続壁の構築方法であって、複数の前記鋼矢板同士を、前記継手を介して嵌合して地盤内に打設することで前記鋼矢板による壁体を構築した後、当該壁体における各鋼矢板のウェブ部に、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材のフランジ部が長手方向に沿って重なるように、複数の前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束することを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、本第５の発明による地中連続壁の構築方法であって、先行の前記鋼矢板を地盤内に打設した後、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、当該鋼材のフランジ部が前記鋼矢板のウェブ部に長手方向に沿って重なるように地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束して前記地中連続壁用鋼材を構築し、更にその後、後行の前記鋼矢板を、前記継手を介して前記構築した地中連続壁用鋼材に嵌合するように地盤内に打設し、当該構築方法にて地中連続壁用鋼材を構築することを繰り返して地中連続壁を構築することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の鋼矢板と断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材で構成された地中連続壁用鋼材は、長手方向の一端のみをコーピング、溶接、ボルト、ドリルねじで拘束する構造であるため、溶接以外の拘束方法では鋼矢板の矯正を行う必要がなく、溶接による拘束方法においても鋼矢板の変形量を従来技術よりも抑えることが可能である。
【００２８】
ボルト接合を行う場合、鋼矢板とＨ形状の鋼材の一端のみを接合するためボルト孔の加工、軸力管理などの煩雑な作業を従来技術よりも抑えることが可能である。
【００２９】
この結果、工場にて煩雑な管理加工を行う必要性はなくなり、必ずしも地中連続壁用鋼材を工場で製作する必要もなく、鋼矢板と断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を個別に搬送した後、現地サイトもしくはその近傍サイトにおいて組立て加工を行うことができる。そのため、現地サイトへは鋼矢板とＨ形状の鋼材を分けて搬送することができ、この場合は、搬送における非効率性が発生することなく、搬送コストを１/２〜１/３程度まで低減することができる。
【００３０】
また、同程度の剛性をもつ従来Ｕ形鋼矢板と比較して鋼材重量を低減し、経済性のある地中連続壁を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、断面がＨ形状の鋼材であるＨ形鋼を代表例として説明するが、断面がＴ形状の鋼材であるＴ形鋼や、平鋼からビルドアップして作成した断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材についても、同様に適用できる。
【００３２】
図３は、本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した断面図である。図３(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２のフランジ部２aが接するように設置された地中連続壁用鋼材である。図３(b)は、図３(a)とは反対側のウェブ部３aとＨ形鋼フランジ部２aを接するように設置された地中連続壁用鋼材である。図３(c)(d)はハット形鋼矢板３の変わりにＵ形鋼矢板５を用い、Ｕ形鋼矢板５のウェブ部５aとＨ形鋼２のフランジ部２aを接するように設置された地中連続壁用鋼材である。これらの地中連続壁用鋼材は、工場で製作することも、現地で製作することもできる。
【００３３】
図４は、本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。図４(a)は、図３(a)に示す地中連続壁用鋼材１の継手３bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。図４(b)は、図３(b)に示す地中連続壁用鋼材１の継手３bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。図４(c)は、図３(c)(d)に示す地中連続壁用鋼材１の継手部５bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。この継手３b,５bは互いに着脱自在に嵌合可能な構成であればラルゼン形に限らずいかなるものを適用するようにしてもよい。
【００３４】
図４では鋼矢板１枚に対してＨ形鋼１枚を対にした構造としているが、必要とする曲げ剛性に応じてＨ形鋼の本数を減らすことも可能である。図５は、ハット形鋼矢板３の全数に対してＨ形鋼２を半数設置した地中連続壁の例である。
【００３５】
鋼矢板とＨ形鋼は、両者の強軸(断面の主軸のうち、最大の断面２次モーメントを与える主軸)が平行となるように、かつ鋼矢板のウェブ部とＨ形鋼のフランジ部が接するように設置し、両者の一端(頭部、上端)を拘束する。
【００３６】
図６は、鋼矢板とＨ形鋼の一端を拘束する方法の一例を示す。図６(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２の片方のフランジ部が接するように地中に設置した後、地上側の一端をコーピング６にて拘束した地中連続壁１の例である。図６(b)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２の片方のフランジ部２aを接するように地中に設置した後、地上側一端のハット形鋼矢板３ウェブ部３aとＨ形鋼の片方のフランジ部２aを溶接部４により拘束した例である。(c)は溶接の変わりにボルト７により拘束したもの、(d)は溶接の変わりにドリルねじ８を用いて拘束したものの例である。一端とは、鋼矢板壁を構築した際に地上へ突出する側の端部であり、鋼矢板背面地盤から作用する荷重に対して拘束部が破断しないよう溶接長やボルト本数を決定すればよい。
【００３７】
図７は、図６で示した地中連続壁用鋼材１の斜視図である。図７(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２の片方のフランジ部２aを接するように地中に設置した後、地上側一端のハット形鋼矢板３ウェブ部３aとＨ形鋼の片方のフランジ部２aをボルト７により拘束した例である。図７(b)はボルトによる拘束の代わりに溶接４により拘束した例である。
【００３８】
図８(a)は、本地中連続壁用鋼材１を地盤中に打設したときの側面図である。ハット形鋼矢板３に対してＨ形鋼２は十分に大きな剛性をもっており、ハット形鋼矢板３の変形を背面に設置したＨ形鋼２が拘束部９を介して支える構造である。壁体の法面をそろえるためにＨ形鋼２はハット形鋼矢板３の背面に設置することが好ましいが、図８(b)に示すようハット形鋼矢板３の前面にＨ形鋼２を設置し、ハット形鋼矢板３の変形を剛性の大きな前面のＨ形鋼２が支える構造としてもよい。
【００３９】
従来技術である鋼矢板とＨ形鋼を全長に亘って溶接加工した構造は、作用する荷重に対して鋼矢板とＨ形鋼が一体として抵抗するため高い断面性能を期待できる。一方、本発明である鋼矢板とＨ形鋼の頭部のみを拘束した構造は、鋼矢板とＨ形鋼間の荷重伝達が頭部拘束部のみで行われるため全長に亘って溶接加工した構造に比べて剛性が劣るものの、溶接加工・形状測定・矯正作業・加工管理に費やす手間・コストを無くし、保管・運搬効率に優れた地中連続壁構造を構築することが可能である。
【００４０】
また、本発明は地中連続壁用鋼材として最も広く利用されているＵ形鋼矢板と比べても十分な経済性を確保している。表２はＵ型鋼矢板のうち比較的剛性の高いSP-VLおよびSP-VILの断面２次モーメントと鋼材重量の関係である。断面２次モーメントを求めるにあたってはコーピング処理を行ったことを想定し、継手効率０.８を考慮している。表３は本発明による地中連続壁用鋼材の断面２次モーメントと鋼材重量の関係である。同じ断面２次モーメントをもつＵ形鋼矢板と比較する場合、鋼材重量を低減することが可能であるため、経済性に優れた地中連続壁を構築できる。また、Ｕ形鋼矢板の多くは壁体構築後にコーピング処理を行うため、本発明による地中連続壁用鋼材の頭部拘束が特別なコスト増にはならない．
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
本地中連続壁用鋼材を用いて壁体を構築する方法は大きく分けて３つある。１つめは、図９(a)に示すようにハット形鋼矢板３とＨ形鋼２の一端をあらかじめ工場内もしくは現地にて溶接して拘束部９を設け、その後、地盤内に設置する方法である。本方法では、ハット形鋼矢板３およびＨ形鋼２を寝かせた状態で加工することが可能であるため、加工の作業性に優れた方法である。また、地盤が硬いなどの条件下では、図９b)に示すよう拘束部９とは反対側の地中内の一端に仮止め１０を行うことにより、設置過程で鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部２がバラバラになることを防ぐことができる。この仮止め１０の方法としては、上記設置過程において鋼矢板３とＨ形鋼２とが互いに離間しない程度に固定することが可能であればいかなる手法を用いるようにしてもよい。例えば、鋼矢板とＨ形鋼の一端（頭部、上端）を拘束する方法をこの仮止め１０の方法として適用するようにしてもよく、図６(b)は溶接、(c)はボルト、(d)はドリルねじを用いて、地中内の一端に仮止め１０を行うときの例である。特許文献４に示す鋼矢板とＨ形鋼を全長溶接した地中連続壁用鋼材は全幅の変形が生じやすい構造であり、施工時に継手間抵抗として施工難渋を引き起こす恐れがある。本方法では、鋼矢板とＨ形鋼の一端を溶接しても全幅の変形は小さく、その変形が施工難渋となることはない。また、拘束方法をボルトやドリルねじとしたとき、鋼矢板の変形を考慮する必要はない。
【００４３】
２つめは、図１０に示すようにハット形鋼矢板３を地盤内に設置してハット形鋼矢板の壁体を構築した後、ハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部が接するようにＨ形鋼２を設置し、両者の地上側の一端を拘束して地中連続壁とする方法である。本方法ではハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を個々に地盤に設置するため、上記方法と比べて施工に時間を要するが、ハット形鋼矢板３を構築した後にＨ形鋼２と地上側の一端を拘束するため、溶接による拘束を行う場合に関しても鋼矢板の変形による施工性低下・施工トラブルを完全に無くすことが可能である。コーピング処理を行う場合には、コンクリート打設を行う過程でハット形鋼矢板３とＨ形鋼２の一端が拘束されるため、とくに溶接やボルト接合等の加工を改めて行う必要がない。
【００４４】
３つめは、図１０に示すようにハット形鋼矢板３を地盤内に１枚設置し、ハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部が接するようにＨ形鋼２を設置し、両者の地上側の一端を拘束して地中連続壁用鋼材１を構築する．その後、別のハット形鋼矢板３を既に打設したハット形鋼矢板３と嵌合させることにより順次地中連続壁を構築する方法である。
【００４５】
鋼矢板を設置したあとＨ形鋼を設置する方法は、鋼矢板３のウェブとＨ形鋼２のフランジが接するために導梁１１を用いたほうがよい。導梁を用いることで、壁体垂直方向へのずれを抑制することができる。また、図１１に示すように導梁に横ずれ防止治具１２を取り付けることにより、Ｈ形鋼２のフランジ部が壁体水平方向へ横ずれすることを防止することができる。
【００４６】
図８に示す実施形態は、ハット形鋼矢板３とＨ形鋼２との全長をほぼ等しくしているが、図１２(a)に示すように状況に応じて地中側のハット形鋼矢板３をＨ形鋼２より長くしたり、図１２(b)に示すように地中側のＨ形鋼２をハット形鋼矢板３より長くしたりすることでより経済的な構造とすることができる。また、図１２(c)は地上側のＨ形鋼２をハット形鋼矢板３よりも短くし、頭部を拘束した例である。図１３(a)は地上側のＨ形鋼２とハット形鋼矢板３の端部をそろえて溶接した例であり、図１２(c)のようにＨ形鋼２の長さを短くすることにより、頭部溶接長さを図１３(a)から図１３(b)のように深さ方向に少なくすることが可能となる。同様の理由にて、地上側のハット形鋼矢板３をＨ形鋼２より短くしてもよい。
【００４７】
図１４(a)にハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を個別に工事現場へ搬送する場合の荷姿を、図１４(b)にハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を工場にて溶接加工して工事現場へ搬送する場合の荷姿を示す。図に示すとおり５枚の地中連続壁用鋼材１を運搬しようとした場合、個別に工事現場へ搬送し、現地にて組み立て作業を行うことで輸送効率を１/２まで低減することが可能である。
【００４８】
本発明の地中連続壁用鋼材及び地中連続壁の構造を満足するためには、地中連続壁に土圧が作用した際に、鋼矢板からＨ形鋼へ十分にせん断力が伝達されるように、拘束部の強度を確保すれば良い。すなわち、確保すべき強度を満足するように、コーピング、溶接、ボルト接合、ドリルねじ等の仕様を決定すれば良い。
【実施例】
【００４９】
図８(a)に示すハット形鋼矢板３とＨ形鋼３(Ｈ４５０×２００×９×１４)を用いて地中連続壁を構築する場合の頭部拘束部９の実施例を示す。
【００５０】
地盤条件を平均N値１０、内部摩擦角φ=３０の砂質地盤(地下水面は考慮せず)とし、壁高４mの掘削を行う場合を想定した。地中連続壁に作用する土圧の考え方は各設計基準にて様々であり、本実施例においては「災害復旧工事の設計要領」に準じた考え方を用いることとし、壁体には常時の土圧のみが作用すると考える。壁高４mに相当する土圧が地中連続壁に作用するとき、仮想地盤面を固定端、地上側の端部をローラー支点とする一端固定梁と考えると、地上側の鋼矢板とＨ形鋼は１０kN以上の拘束力にて拘束をしておけば、作用する荷重にて頭部にて十分にせん断力を伝達することができる。これをのど厚６mm、Ｈ形鋼フランジ部２箇所にて溶接行ったとすると、地上側の端部からの溶接長は１箇所あたり１６mm以上とすることで、達成できることが判る。
【００５１】
溶接に代えて、ボルトやドリルネジによる接合や、コーピングによる接合も同様に可能である。
【００５２】
ボルト及びドリルネジの場合は、作業性の面から地上側の端部に近い部分を拘束することが好ましい。コーピングを行う場合、コンクリート打設により両者が接合されるため溶接等の特別な処理をする必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術を説明するための図であり、特許文献４および特許文献６の発明に対応する断面図である。
【図２】(a)(b)従来技術を説明するための図であり、特許文献４および特許文献６の発明に対応する斜視図である。
【図３】(a)(b)(c)(d)本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した断面図である。
【図４】(a)(b)(c)本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。
【図５】本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。
【図６】本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した図であり、(a)は頭部拘束方法としてコーピング処理、(b)は溶接、(c)はボルト接合、(d)はドリルねじを用いた方法を示した図である。
【図７】(a)、(b)本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した斜視図である。
【図８】(a)、(b)本発明の地中連続壁の一例を示した側面図である。
【図９】(a)、(b)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図である。
【図１０】本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図である。
【図１１】本発明の地中連続壁を構築する際に使用する治具の一例を示した断面図である。
【図１２】(a)〜(c)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図および斜視図である。
【図１３】(a)、(b)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した他の側面図および斜視図である。
【図１４】本発明の地中連続壁用鋼材の運搬方法の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 地中連続壁用鋼材
２ Ｈ形鋼
２a Ｈ形鋼フランジ部
３ ハット形鋼矢板
３a ハット形鋼矢板ウェブ部
３b ハット形鋼矢板継手部
４ 溶接部
５ Ｕ形鋼矢板
５a Ｕ形鋼矢板ウェブ部
５b Ｕ形鋼矢板継手部
６ コーピング
７ ボルト
８ ドリルねじ
９ 頭部拘束部
１０ 仮止め
１１ 導梁
１２ 横ずれ防止治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事で主に土砂などの崩落を防ぐ土留め壁や地下構造物の壁、河川や港湾の護岸壁、道路工事などの擁壁に用いられる地中連続壁用鋼材およびこの地中連続壁用鋼材から構築される地中連続壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築土木分野において、主に土砂などの崩落を防ぐ土留め壁や河川の護岸壁などに用いられる地中連続壁用鋼材として一般に鋼矢板が使用される。その一例としてＵ形、Ｚ形、直線形、ハット形などがあり、土木建築工事に際しては、その継手どうしを嵌合させながら打設することで一体の地中連続壁とする。ここで、壁体の耐力を高める方法として、鋼矢板単体の断面性能を高める所謂サイズアップや、Ｕ形鋼矢板２枚を継手部合わせて溶接加工にて一体化し筒状を成した組み合わせ鋼矢板や、直線鋼矢板、Ｕ形、Ｚ形、直線形、ハット形鋼矢板にＨ形鋼やＣＴ鋼を溶接接合した加工鋼矢板などがある。
【０００３】
加工鋼矢板の従来技術としては、例えば特許文献１には、直線鋼矢板の幅方向中央部にＣＴ形鋼のウェブ部先端を溶接し、前記ＣＴ形鋼のフランジ部にプレキャストコンクリート版を挿入した高剛性鋼矢板が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、左右の継手形状が非対称な略Ｕ形鋼矢板のウェブ面内にＴ形鋼のウェブ部を溶接した地中連続壁用鋼製部材が開示されている。
【０００５】
さらに、鋼矢板にＨ形鋼を溶接接合した地中連続壁に関する発明がいくつか開示されている。例えば特許文献３では、左右の継手形状が非対称の直線鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合した壁形鋼矢板とその製造方法が開示されている。この特許文献３に記載の発明では、直線鋼矢板のウェブ部の裏面側に凹部を設けてＨ形鋼のフランジを配置し、この凹部の底面に形成した突条にＨ形鋼のフランジ外面を接させ、Ｈ形鋼フランジの両端部を開先溶接し、前記突条により直線鋼矢板のウェブ部と溶接部とを離すことで直線鋼矢板ウェブ部が溶接熱により変形することを防止している。
【０００６】
特許文献４では、特許文献２におけるＴ形鋼の加工手間や製作上の問題を解決した発明として、左右の継手形状が非対称の略Ｕ字形状の鋼矢板にＨ形鋼を溶接あるいはボルト接合した地中連続壁用鋼材が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、前記特許文献４の地中連続壁用鋼材における鋼矢板とＨ形鋼を溶接加工する際に生じる溶接後の熱ひずみによって鋼矢板が幅方向に変形しやすいという問題点を解決するため、Ｈ形鋼フランジ部両端の溶接を左右同時に実施し、あるいは溶接時の温度を管理し断面内左右２箇所の熱ひずみを均等化するという製造方法の発明が開示されている。
【特許文献１】特許第２６８０３８３号公報
【特許文献２】特開平６−２８０２５１号公報
【特許文献３】特開平１１−１４０８６４号公報
【特許文献４】特開２００２−２１２９４３号公報
【特許文献５】特開２００５−１２７０３３号公報
【特許文献６】特開２００６−２４１８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記、特許文献１、特許文献２および特許文献４は、鋼矢板壁の耐力を高める方法としてＣＴ形鋼、Ｔ形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼部材との異なる組み合わせを提案しているが、主に鋼矢板と形鋼部材の接合は溶接接合によるものである。この鋼矢板と形鋼部材の溶接接合では、両者の溶接は接合部全長に亘って行われるのが通常である。ところが、上記、特許文献３および５で指摘されているように、溶接による接合では、溶接後の熱ひずみにより鋼矢板が幅方向あるいは長手方向に大きく変形するという問題がある。
【０００９】
ここで、溶接が接合部全長に亘って行われるのは、地中連続壁の断面性能を確保するためと考えられる。例えば、特許文献６では、特許文献４に記載される発明に相当する実施例が記載されている。それによると、鋼矢板としてＳＭ−Ｊパイル、Ｈ形鋼としてＨ５８８×３００×１２×２０を用いて鋼矢板ウェブ部とＨ形鋼フランジ部を隅肉溶接またはフレア溶接して両者を一体化させたものである。この地中連続壁用鋼材を用いて地中連続壁を構築した場合、壁体の断面性能は８７２０ｃm３/mとなることが記載されている。
【００１０】
ここで、断面性能の考え方は以下の式を満足する必要がある。
【００１１】
表１に上式中の記号の意味を示す。上式が成立するためには、図１に示す鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２のフランジ部２aが溶接部４の位置で溶接され、両者が一体化されていることが前提であり、このとき地中連続壁用鋼材の中立軸はGとなる。
【００１２】
【表１】
【００１３】
以上から、特許文献４および特許文献６に記載の発明が成立するためには、溶接部が図２(a)に示すように鋼矢板３とＨ形鋼２の全長にわたって行われていること、又は図２(b)に示すように１mあたり数十%の溶接部４が全長にわたって行われている必要があることが判る。仮に溶接が全長にわたって行われていなければ、特許文献４および特許文献６に示される断面性能を発揮することはできない。
【００１４】
また、溶接が原因の熱ひずみによる鋼矢板の変形は、両側に位置する継手の長手方向の直線性に大きく影響を与えて、この直線性が保持できなくなる。鋼矢板に代表される地中連続用鋼材は、互いの継手を嵌合させて打設するため、地中連続壁用の継手の直線性が保持できない場合、嵌合時における継手部の摩擦が増大して打設性を損ねることとなり、溶接接合後にガスあぶりやプレス矯正などによって変形を矯正する必要が生じる。
【００１５】
特許文献３では、左右の継手形状が非対称の特殊な断面形状の直線鋼矢板を用いることで直線鋼矢板のウェブ部と溶接部を離すことを可能とし、直線鋼矢板のウェブ部が溶接熱により変形するのを防止しているが、専用の孔型圧延機やユニバーサル圧延機等を用いて特殊直線鋼矢板を製造する必要があり、コスト面での課題がある。
【００１６】
特許文献４では、鋼矢板とＨ形鋼の接続方法において、溶接だけではなくボルトによる方法でもよいと記述されており、ボルト接合を採用した場合、鋼矢板とＨ形鋼を個別に搬送し、現地にて組立てることが可能となる。また、溶接加工によって生じる鋼矢板の矯正作業を行う必要は無い。しかし、鋼矢板とＨ形鋼は全長にわたって接合しなければならず、ボルト孔の加工、組立て作業、軸力管理など非常に煩雑な作業が生じることから溶接による接合方法と比較しても利便性が大きく向上するわけではない。
【００１７】
特許文献５では、特許文献４に記載の地中連続壁用鋼材を製作する際に生じる熱ひずみを抑えるため、Ｈ形鋼両端フランジ部の溶接を左右同時に実施し、あるいは、フランジ部両端のうち一方の溶接の溶接完了後における溶接部の温度が２００℃以上の範囲で他方の溶接を開始し、断面内左右２箇所の熱ひずみを均等化するという製造方法が記載されている。上記方法にて熱ひずみを抑制するためには徹底した製造管理が必要となり、場合によっては大掛かりな設備導入を行う必要がある。たとえ、熱ひずみを抑制した加工を行うことができたとしても、それを確認するための煩雑な形状測定をオフラインにて行う必要がある。
【００１８】
以上より、鋼矢板壁の耐力を高めるためにＣＴ形鋼、Ｔ形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼部材を組み合わせた構造は、溶接加工、形状測定、ひずみの矯正作業、その他煩雑な作業により必ずしも経済的な構造であるとはいい難い。また、これらの製造方法は徹底した管理の下で行われることが必須条件であり、工場などで加工した後、施工現場に搬送することとなる。鋼矢板やＨ形鋼は、その横断面形状から搬送時に積み重ねが可能であるが、特許文献４の発明による地中連続壁用鋼材では鋼矢板とＨ形鋼を溶接加工しているため、複雑な横断面形状となり運搬の際に非常に非効率であり、運搬した後の工事現場での保管にも広大なスペースが必要となってくる。
【００１９】
上記の従来技術を踏まえ、本発明においては溶接接合のような溶接部の温度管理、長手方向の全長に亘るボルト接合のような煩雑な作業が不要であり、かつ運搬・保管効率に優れた地中連続壁用鋼材、地中連続壁および地中連続壁の構築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】
【００２０】
第１の発明は、幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とからなる地中連続壁用鋼材であって、前記鋼矢板のウェブ部と前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、本第１の発明による地中連続壁用鋼材において、前記鋼矢板がＵ形鋼矢板、直線鋼矢板、又は、ハット形鋼矢板であることを特徴とする。
【００２２】
第３の発明は、本第１の発明または第２の発明による地中連続壁用鋼材において、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材は、Ｈ形鋼又はＴ形鋼であることを特徴とする。
【００２３】
第４の発明は、本第１の発明から第３の発明による地中連続壁用鋼材において、前記一端の拘束が、コーピング、溶接、ボルト、又は、ドリルねじによるものであることを特徴とする。
【００２４】
第５の発明は、本第１の発明から第４の発明による地中連続壁用鋼材において、複数の前記地中連続壁用鋼材が前記継手を介して嵌合され、地中に壁状に設置されてなることを特徴とする。
【００２５】
第６の発明は、本第５の発明による地中連続壁の構築方法であって、複数の前記鋼矢板同士を、前記継手を介して嵌合して地盤内に打設することで前記鋼矢板による壁体を構築した後、当該壁体における各鋼矢板のウェブ部に、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材のフランジ部が長手方向に沿って重なるように、複数の前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束することを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、本第５の発明による地中連続壁の構築方法であって、先行の前記鋼矢板を地盤内に打設した後、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、当該鋼材のフランジ部が前記鋼矢板のウェブ部に長手方向に沿って重なるように地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束して前記地中連続壁用鋼材を構築し、更にその後、後行の前記鋼矢板を、前記継手を介して前記構築した地中連続壁用鋼材に嵌合するように地盤内に打設し、当該構築方法にて地中連続壁用鋼材を構築することを繰り返して地中連続壁を構築することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の鋼矢板と断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材で構成された地中連続壁用鋼材は、長手方向の一端のみをコーピング、溶接、ボルト、ドリルねじで拘束する構造であるため、溶接以外の拘束方法では鋼矢板の矯正を行う必要がなく、溶接による拘束方法においても鋼矢板の変形量を従来技術よりも抑えることが可能である。
【００２８】
ボルト接合を行う場合、鋼矢板とＨ形状の鋼材の一端のみを接合するためボルト孔の加工、軸力管理などの煩雑な作業を従来技術よりも抑えることが可能である。
【００２９】
この結果、工場にて煩雑な管理加工を行う必要性はなくなり、必ずしも地中連続壁用鋼材を工場で製作する必要もなく、鋼矢板と断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を個別に搬送した後、現地サイトもしくはその近傍サイトにおいて組立て加工を行うことができる。そのため、現地サイトへは鋼矢板とＨ形状の鋼材を分けて搬送することができ、この場合は、搬送における非効率性が発生することなく、搬送コストを１/２〜１/３程度まで低減することができる。
【００３０】
また、同程度の剛性をもつ従来Ｕ形鋼矢板と比較して鋼材重量を低減し、経済性のある地中連続壁を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、断面がＨ形状の鋼材であるＨ形鋼を代表例として説明するが、断面がＴ形状の鋼材であるＴ形鋼や、平鋼からビルドアップして作成した断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材についても、同様に適用できる。
【００３２】
図３は、本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した断面図である。図３(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２のフランジ部２aが接するように設置された地中連続壁用鋼材である。図３(b)は、図３(a)とは反対側のウェブ部３aとＨ形鋼フランジ部２aを接するように設置された地中連続壁用鋼材である。図３(c)(d)はハット形鋼矢板３の変わりにＵ形鋼矢板５を用い、Ｕ形鋼矢板５のウェブ部５aとＨ形鋼２のフランジ部２aを接するように設置された地中連続壁用鋼材である。これらの地中連続壁用鋼材は、工場で製作することも、現地で製作することもできる。
【００３３】
図４は、本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。図４(a)は、図３(a)に示す地中連続壁用鋼材１の継手３bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。図４(b)は、図３(b)に示す地中連続壁用鋼材１の継手３bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。図４(c)は、図３(c)(d)に示す地中連続壁用鋼材１の継手部５bを介して嵌合させることにより構築された地中連続壁の例である。この継手３b,５bは互いに着脱自在に嵌合可能な構成であればラルゼン形に限らずいかなるものを適用するようにしてもよい。
【００３４】
図４では鋼矢板１枚に対してＨ形鋼１枚を対にした構造としているが、必要とする曲げ剛性に応じてＨ形鋼の本数を減らすことも可能である。図５は、ハット形鋼矢板３の全数に対してＨ形鋼２を半数設置した地中連続壁の例である。
【００３５】
鋼矢板とＨ形鋼は、両者の強軸(断面の主軸のうち、最大の断面２次モーメントを与える主軸)が平行となるように、かつ鋼矢板のウェブ部とＨ形鋼のフランジ部が接するように設置し、両者の一端(頭部、上端)を拘束する。
【００３６】
図６は、鋼矢板とＨ形鋼の一端を拘束する方法の一例を示す。図６(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２の片方のフランジ部が接するように地中に設置した後、地上側の一端をコーピング６にて拘束した地中連続壁１の例である。図６(b)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２の片方のフランジ部２aを接するように地中に設置した後、地上側一端のハット形鋼矢板３ウェブ部３aとＨ形鋼の片方のフランジ部２aを溶接部４により拘束した例である。(c)は溶接の変わりにボルト７により拘束したもの、(d)は溶接の変わりにドリルねじ８を用いて拘束したものの例である。一端とは、鋼矢板壁を構築した際に地上へ突出する側の端部であり、鋼矢板背面地盤から作用する荷重に対して拘束部が破断しないよう溶接長やボルト本数を決定すればよい。
【００３７】
図７は、図６で示した地中連続壁用鋼材１の斜視図である。図７(a)はハット形鋼矢板３のウェブ部３aとＨ形鋼２の片方のフランジ部２aを接するように地中に設置した後、地上側一端のハット形鋼矢板３ウェブ部３aとＨ形鋼の片方のフランジ部２aをボルト７により拘束した例である。図７(b)はボルトによる拘束の代わりに溶接４により拘束した例である。
【００３８】
図８(a)は、本地中連続壁用鋼材１を地盤中に打設したときの側面図である。ハット形鋼矢板３に対してＨ形鋼２は十分に大きな剛性をもっており、ハット形鋼矢板３の変形を背面に設置したＨ形鋼２が拘束部９を介して支える構造である。壁体の法面をそろえるためにＨ形鋼２はハット形鋼矢板３の背面に設置することが好ましいが、図８(b)に示すようハット形鋼矢板３の前面にＨ形鋼２を設置し、ハット形鋼矢板３の変形を剛性の大きな前面のＨ形鋼２が支える構造としてもよい。
【００３９】
従来技術である鋼矢板とＨ形鋼を全長に亘って溶接加工した構造は、作用する荷重に対して鋼矢板とＨ形鋼が一体として抵抗するため高い断面性能を期待できる。一方、本発明である鋼矢板とＨ形鋼の頭部のみを拘束した構造は、鋼矢板とＨ形鋼間の荷重伝達が頭部拘束部のみで行われるため全長に亘って溶接加工した構造に比べて剛性が劣るものの、溶接加工・形状測定・矯正作業・加工管理に費やす手間・コストを無くし、保管・運搬効率に優れた地中連続壁構造を構築することが可能である。
【００４０】
また、本発明は地中連続壁用鋼材として最も広く利用されているＵ形鋼矢板と比べても十分な経済性を確保している。表２はＵ型鋼矢板のうち比較的剛性の高いSP-VLおよびSP-VILの断面２次モーメントと鋼材重量の関係である。断面２次モーメントを求めるにあたってはコーピング処理を行ったことを想定し、継手効率０.８を考慮している。表３は本発明による地中連続壁用鋼材の断面２次モーメントと鋼材重量の関係である。同じ断面２次モーメントをもつＵ形鋼矢板と比較する場合、鋼材重量を低減することが可能であるため、経済性に優れた地中連続壁を構築できる。また、Ｕ形鋼矢板の多くは壁体構築後にコーピング処理を行うため、本発明による地中連続壁用鋼材の頭部拘束が特別なコスト増にはならない．
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
本地中連続壁用鋼材を用いて壁体を構築する方法は大きく分けて３つある。１つめは、図９(a)に示すようにハット形鋼矢板３とＨ形鋼２の一端をあらかじめ工場内もしくは現地にて溶接して拘束部９を設け、その後、地盤内に設置する方法である。本方法では、ハット形鋼矢板３およびＨ形鋼２を寝かせた状態で加工することが可能であるため、加工の作業性に優れた方法である。また、地盤が硬いなどの条件下では、図９b)に示すよう拘束部９とは反対側の地中内の一端に仮止め１０を行うことにより、設置過程で鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部２がバラバラになることを防ぐことができる。この仮止め１０の方法としては、上記設置過程において鋼矢板３とＨ形鋼２とが互いに離間しない程度に固定することが可能であればいかなる手法を用いるようにしてもよい。例えば、鋼矢板とＨ形鋼の一端（頭部、上端）を拘束する方法をこの仮止め１０の方法として適用するようにしてもよく、図６(b)は溶接、(c)はボルト、(d)はドリルねじを用いて、地中内の一端に仮止め１０を行うときの例である。特許文献４に示す鋼矢板とＨ形鋼を全長溶接した地中連続壁用鋼材は全幅の変形が生じやすい構造であり、施工時に継手間抵抗として施工難渋を引き起こす恐れがある。本方法では、鋼矢板とＨ形鋼の一端を溶接しても全幅の変形は小さく、その変形が施工難渋となることはない。また、拘束方法をボルトやドリルねじとしたとき、鋼矢板の変形を考慮する必要はない。
【００４３】
２つめは、図１０に示すようにハット形鋼矢板３を地盤内に設置してハット形鋼矢板の壁体を構築した後、ハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部が接するようにＨ形鋼２を設置し、両者の地上側の一端を拘束して地中連続壁とする方法である。本方法ではハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を個々に地盤に設置するため、上記方法と比べて施工に時間を要するが、ハット形鋼矢板３を構築した後にＨ形鋼２と地上側の一端を拘束するため、溶接による拘束を行う場合に関しても鋼矢板の変形による施工性低下・施工トラブルを完全に無くすことが可能である。コーピング処理を行う場合には、コンクリート打設を行う過程でハット形鋼矢板３とＨ形鋼２の一端が拘束されるため、とくに溶接やボルト接合等の加工を改めて行う必要がない。
【００４４】
３つめは、図１０に示すようにハット形鋼矢板３を地盤内に１枚設置し、ハット形鋼矢板３のウェブ部とＨ形鋼２のフランジ部が接するようにＨ形鋼２を設置し、両者の地上側の一端を拘束して地中連続壁用鋼材１を構築する．その後、別のハット形鋼矢板３を既に打設したハット形鋼矢板３と嵌合させることにより順次地中連続壁を構築する方法である。
【００４５】
鋼矢板を設置したあとＨ形鋼を設置する方法は、鋼矢板３のウェブとＨ形鋼２のフランジが接するために導梁１１を用いたほうがよい。導梁を用いることで、壁体垂直方向へのずれを抑制することができる。また、図１１に示すように導梁に横ずれ防止治具１２を取り付けることにより、Ｈ形鋼２のフランジ部が壁体水平方向へ横ずれすることを防止することができる。
【００４６】
図８に示す実施形態は、ハット形鋼矢板３とＨ形鋼２との全長をほぼ等しくしているが、図１２(a)に示すように状況に応じて地中側のハット形鋼矢板３をＨ形鋼２より長くしたり、図１２(b)に示すように地中側のＨ形鋼２をハット形鋼矢板３より長くしたりすることでより経済的な構造とすることができる。また、図１２(c)は地上側のＨ形鋼２をハット形鋼矢板３よりも短くし、頭部を拘束した例である。図１３(a)は地上側のＨ形鋼２とハット形鋼矢板３の端部をそろえて溶接した例であり、図１２(c)のようにＨ形鋼２の長さを短くすることにより、頭部溶接長さを図１３(a)から図１３(b)のように深さ方向に少なくすることが可能となる。同様の理由にて、地上側のハット形鋼矢板３をＨ形鋼２より短くしてもよい。
【００４７】
図１４(a)にハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を個別に工事現場へ搬送する場合の荷姿を、図１４(b)にハット形鋼矢板３とＨ形鋼２を工場にて溶接加工して工事現場へ搬送する場合の荷姿を示す。図に示すとおり５枚の地中連続壁用鋼材１を運搬しようとした場合、個別に工事現場へ搬送し、現地にて組み立て作業を行うことで輸送効率を１/２まで低減することが可能である。
【００４８】
本発明の地中連続壁用鋼材及び地中連続壁の構造を満足するためには、地中連続壁に土圧が作用した際に、鋼矢板からＨ形鋼へ十分にせん断力が伝達されるように、拘束部の強度を確保すれば良い。すなわち、確保すべき強度を満足するように、コーピング、溶接、ボルト接合、ドリルねじ等の仕様を決定すれば良い。
【実施例】
【００４９】
図８(a)に示すハット形鋼矢板３とＨ形鋼３(Ｈ４５０×２００×９×１４)を用いて地中連続壁を構築する場合の頭部拘束部９の実施例を示す。
【００５０】
地盤条件を平均N値１０、内部摩擦角φ=３０の砂質地盤(地下水面は考慮せず)とし、壁高４mの掘削を行う場合を想定した。地中連続壁に作用する土圧の考え方は各設計基準にて様々であり、本実施例においては「災害復旧工事の設計要領」に準じた考え方を用いることとし、壁体には常時の土圧のみが作用すると考える。壁高４mに相当する土圧が地中連続壁に作用するとき、仮想地盤面を固定端、地上側の端部をローラー支点とする一端固定梁と考えると、地上側の鋼矢板とＨ形鋼は１０kN以上の拘束力にて拘束をしておけば、作用する荷重にて頭部にて十分にせん断力を伝達することができる。これをのど厚６mm、Ｈ形鋼フランジ部２箇所にて溶接行ったとすると、地上側の端部からの溶接長は１箇所あたり１６mm以上とすることで、達成できることが判る。
【００５１】
溶接に代えて、ボルトやドリルネジによる接合や、コーピングによる接合も同様に可能である。
【００５２】
ボルト及びドリルネジの場合は、作業性の面から地上側の端部に近い部分を拘束することが好ましい。コーピングを行う場合、コンクリート打設により両者が接合されるため溶接等の特別な処理をする必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術を説明するための図であり、特許文献４および特許文献６の発明に対応する断面図である。
【図２】(a)(b)従来技術を説明するための図であり、特許文献４および特許文献６の発明に対応する斜視図である。
【図３】(a)(b)(c)(d)本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した断面図である。
【図４】(a)(b)(c)本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。
【図５】本発明の地中連続壁の一例を示した断面図である。
【図６】本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した図であり、(a)は頭部拘束方法としてコーピング処理、(b)は溶接、(c)はボルト接合、(d)はドリルねじを用いた方法を示した図である。
【図７】(a)、(b)本発明の地中連続壁用鋼材の一例を示した斜視図である。
【図８】(a)、(b)本発明の地中連続壁の一例を示した側面図である。
【図９】(a)、(b)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図である。
【図１０】本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図である。
【図１１】本発明の地中連続壁を構築する際に使用する治具の一例を示した断面図である。
【図１２】(a)〜(c)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した側面図および斜視図である。
【図１３】(a)、(b)本発明の地中連続壁の構築方法の一例を示した他の側面図および斜視図である。
【図１４】本発明の地中連続壁用鋼材の運搬方法の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 地中連続壁用鋼材
２ Ｈ形鋼
２a Ｈ形鋼フランジ部
３ ハット形鋼矢板
３a ハット形鋼矢板ウェブ部
３b ハット形鋼矢板継手部
４ 溶接部
５ Ｕ形鋼矢板
５a Ｕ形鋼矢板ウェブ部
５b Ｕ形鋼矢板継手部
６ コーピング
７ ボルト
８ ドリルねじ
９ 頭部拘束部
１０ 仮止め
１１ 導梁
１２ 横ずれ防止治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とからなる地中連続壁用鋼材であって、前記鋼矢板のウェブ部と、前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする地中連続壁用鋼材。
【請求項２】
前記鋼矢板がＵ形鋼矢板、直線鋼矢板、又は、ハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項１に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項３】
前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材は、Ｈ形鋼又はＴ形鋼であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項４】
前記一端の拘束が、コーピング、溶接、ボルト、又は、ドリルねじによるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中連続壁用鋼材を用いた地中連続壁であって、複数の前記地中連続壁用鋼材が前記継手を介して嵌合され、地中に壁状に設置されてなることを特徴とする地中連続壁。
【請求項６】
請求項５に記載の地中連続壁の構築方法であって、複数の前記鋼矢板同士を、前記継手を介して嵌合して地盤内に打設することで前記鋼矢板による壁体を構築した後、当該壁体における各鋼矢板のウェブ部に、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材のフランジ部が長手方向に沿って重なるように、複数の前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
【請求項７】
請求項５に記載の地中連続壁の構築方法であって、先行の前記鋼矢板を地盤内に打設した後、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、当該鋼材のフランジ部が前記鋼矢板のウェブ部に長手方向に沿って重なるように地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束して前記地中連続壁用鋼材を構築し、更にその後、後行の前記鋼矢板を、前記継手を介して前記構築した地中連続壁用鋼材に嵌合するように地盤内に打設し、当該構築方法にて地中連続壁用鋼材を構築することを繰り返して地中連続壁を構築することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
【請求項１】
幅方向の中央部にウェブ部を有し且つ両端部に継手を有する鋼矢板と、ウェブ部の端部にフランジ部を有する断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材とからなる地中連続壁用鋼材であって、前記鋼矢板のウェブ部と、前記断面がＨ形状鋼材の片方のフランジ部又は前記断面がＴ形状鋼材のフランジ部とが長手方向に沿って重なっていると共に、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、一端のみが拘束されていることを特徴とする地中連続壁用鋼材。
【請求項２】
前記鋼矢板がＵ形鋼矢板、直線鋼矢板、又は、ハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項１に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項３】
前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材は、Ｈ形鋼又はＴ形鋼であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項４】
前記一端の拘束が、コーピング、溶接、ボルト、又は、ドリルねじによるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中連続壁用鋼材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中連続壁用鋼材を用いた地中連続壁であって、複数の前記地中連続壁用鋼材が前記継手を介して嵌合され、地中に壁状に設置されてなることを特徴とする地中連続壁。
【請求項６】
請求項５に記載の地中連続壁の構築方法であって、複数の前記鋼矢板同士を、前記継手を介して嵌合して地盤内に打設することで前記鋼矢板による壁体を構築した後、当該壁体における各鋼矢板のウェブ部に、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材のフランジ部が長手方向に沿って重なるように、複数の前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
【請求項７】
請求項５に記載の地中連続壁の構築方法であって、先行の前記鋼矢板を地盤内に打設した後、前記断面がＨ形状又はＴ形状の鋼材を、当該鋼材のフランジ部が前記鋼矢板のウェブ部に長手方向に沿って重なるように地盤内に打設し、その後、前記重なっている部分の長手方向の両端のうち、地上側の一端のみを拘束して前記地中連続壁用鋼材を構築し、更にその後、後行の前記鋼矢板を、前記継手を介して前記構築した地中連続壁用鋼材に嵌合するように地盤内に打設し、当該構築方法にて地中連続壁用鋼材を構築することを繰り返して地中連続壁を構築することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２６７０６９（Ｐ２００８−２６７０６９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１４５０６（Ｐ２００７−１１４５０６）
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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