排水機能付き矢板および矢板壁
【課題】製作及び取扱いが容易で、施工性に優れ、土砂による目詰まりが生じにくい排水機能付矢板および矢板壁を提供する。
【解決手段】Ｕ形、ハット形等の鋼矢板２の内側等に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付ける。立体網状構造体はポリプロピレン等の線状体の接点を溶着したものであり、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成してもよく、全体として略長方形断面等の長尺筒状体に整形する。排水部材４の下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でＵ形、ハット形等の鋼矢板２のウェブ２ａに取り付けることで鋼矢板２と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにする。表面近傍の密な部分４ａは地震時に土砂の侵入を防止する機能を有し、その内側の粗な部分４ｂと中空部分４ｃで過剰間隙水圧を逸散させ、地盤の液状化を抑止する。
【解決手段】Ｕ形、ハット形等の鋼矢板２の内側等に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付ける。立体網状構造体はポリプロピレン等の線状体の接点を溶着したものであり、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成してもよく、全体として略長方形断面等の長尺筒状体に整形する。排水部材４の下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でＵ形、ハット形等の鋼矢板２のウェブ２ａに取り付けることで鋼矢板２と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにする。表面近傍の密な部分４ａは地震時に土砂の侵入を防止する機能を有し、その内側の粗な部分４ｂと中空部分４ｃで過剰間隙水圧を逸散させ、地盤の液状化を抑止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤に施工される耐震補強用壁体、土留め壁、護岸等に用いられる排水機能付き矢板および矢板壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋立地その他、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤においては、液状化対策として、地盤中に排水機能を付与した排水部材（ドレーン材）を打設したり、あるいは矢板や杭等に排水部材を取り付けて打設し、地震時にこれらの排水部材を通じて過剰間隙水圧を逸散させることで液状化を抑制する技術が各種開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、透水用の多数の孔を開設したパイプの外周に土粒子の侵入を阻止するためのメッシュ状フィルターを被せた液状化防止用のドレーンパイプが開示されている。
【０００４】
また、本願の出願人による特許文献２には、鋼管、樹脂パイプ、棒鋼その他の棒状体の外周に立体網状構造体を装着し、さらにその外周に土砂の侵入を防ぐためのフィルターを装着した液状化対策用の排水部材が開示されている。
【０００５】
また、同じく本願の出願人による特許文献３には、矢板の所定区間に多数の開口部を有するリブ付き平板を取り付け、液状化対策用の排水空間を形成したものが開示されており、リブ付き平板の開口部には土砂の侵入を防ぐためのフィルターも取り付けている。
【０００６】
この他、特許文献４にも矢板にドレーン部材を一体化し、ドレーン部材と矢板を同時に打設できるようにしたものが開示されている。
【０００７】
また、本願の出願人による特許文献５には、ハット形鋼矢板のウェブ部に溝形鋼を取り付け、ハット形鋼矢板のウェブ部または溝形鋼にフィルター付きの多数の排水孔を設けたり、あるいはフランジ部間に多数のフィルター付きの排水孔を多数設けた有孔板を取り付けるなどして、液状化対策用の排水空間を形成させたものが開示されている。
【０００８】
なお、上述した立体網状構造体としては、例えばポリプロピレン等の樹脂線状体の接点を溶着したもの等があり、非特許文献１に記載されているように土木用の排水部材として市販されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平０６−０１１９９０号公報
【特許文献２】特許第２６６３６０３号公報
【特許文献３】特許第３０３１３３６号公報
【特許文献４】特開平１０−１６８８６８号公報
【特許文献５】特開平０９−２４２１００号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“ヘチマロン・土木用途”、［online］、新光ナイロン株式会社、［平成２２年１１月２６日検索］、インターネット＜URL：http://www.shinko-nylon.co.jp/doboku/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような従来の液状化対策用の排水部材では、土砂の侵入による目詰まりを防止するためにメッシュの細かい合成樹脂あるいは合成繊維製の薄いフィルターを用いるのが一般的である。
【００１２】
しかしながら、これらのフィルターは排水部材あるいは排水部材を一体化した矢板等の地盤への打設時や運搬時に損傷を受けやすいという問題がある。
【００１３】
フィルターの外周にさらにフィルター保護部材を取り付ける場合もあるが、保護部材の取り付けなどの製作手間、施工手間や材料費が増え、また保護部材を地中に残す場合には、その分、透水性が損なわれるといった問題もある。
【００１４】
また、排水部を構成する鋼材あるいは樹脂パイプに開口部を設け、開口部にフィルターを取り付ける形式では、フィルターの損傷はある程度抑えることができるが、製作費や材料費が嵩むといった問題がある。
【００１５】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、排水部材を一体化してなる矢板として、製作及び取扱いが容易で、施工性に優れ、土砂による目詰まりが生じにくい排水機能付き矢板および矢板壁を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の請求項１に係る発明は、土中または水中に打設して壁体を構成する矢板本体に、該矢板本体の長手方向に延びる樹脂製立体網状構造体からなる排水部材を一体化してなる排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことを特徴とするものである。
【００１７】
矢板本体が鋼矢板の場合、その鋼矢板としては、Ｕ型鋼矢板、左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、Ｚ型鋼矢板、直線型鋼矢板、Ｈ形鋼とハット形鋼矢板（あるいは左右非対称鋼矢板）を組み合わせた鋼材、鋼矢板同士の組合せ鋼矢板、鋼管矢板、Ｈ形鋼矢板等をあげることができる。矢板本体はコンクリートであってもよい。本発明の排水機能付き矢板は、いずれの場合でも、容易に排水部材を取り付けて製作することができる。
【００１８】
また、これらの矢板は、土中あるいは水中への打設の際、両側の継手の嵌合等により容易に接続していくことができ、本発明の場合、一体化した排水部材を従来工法により同時に打設することができる。
【００１９】
樹脂製立体網状構造体からなる排水部材は、代表的にはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル等の樹脂線状体の接点を溶着したものであり、線状体の太さや密度を変えることで隙間あるいは内部空間の大きさを調整することができる。
【００２０】
本発明ではこの排水部材としての樹脂製立体網状構造体について、表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にすることで、上方への排水性能は主として網状構造が粗となる内側で発揮され、網状構造が密となる表面側は土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮するため、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することもできる。
【００２１】
また、樹脂製立体網状構造体は、一般的なフィルターに比べ摩耗にも強いので損傷しにくく、仮に部分的に損傷したとしても隙間が立体状に形成されているため性能に与える影響がほとんどなく、かつ耐圧性を有しそれ自体で整形された形状をある程度保つことができる。
【００２２】
したがって、排水部材の保護部材を設けなくても、地盤中に直接打ち込み設置することが可能である。ただし、フィルターや保護部材を併用することは妨げない。
【００２３】
表面近傍の網状構造と内側の網状構造の密度は、密と粗の２段階に変化させる場合に限らず、多段階に変化させてもよく、また連続的に変化させてもよい。
【００２４】
なお、液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さの間隙水が飽和状態の比較的緩い砂質地盤等で生じる可能性が高いため、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化地層と判定される層に対して必要な範囲に取り付ければよい。
【００２５】
地震時には、従来の液状化対策工と同様、排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００２６】
請求項２は、請求項１に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の内部が中空であることを特徴とするものである。
【００２７】
排水部材の内部を中空とすれば、中空部では排水に対する抵抗がほとんどないので、排水性能を向上させることができる。ただし、整形や耐圧性の面では中空部がない方が有利となる場合もある。
【００２８】
請求項３は、請求項１または２に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の少なくとも一部が矢板本体に接合されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本願発明において、排水部材と樹脂製立体網状構造体の一体化は、排水部材を矢板本体に装着した状態で同時に土中または水中に打設できる状態であればよく、例えば排水部材の上下を矢板本体に留め付けたり、あるいは治具や鋼線などで簡易に固定したもの、排水部材の下部のみ矢板本体と接合したもの、排水部材の下部と排水部材の途中位置などを適当に留め付けたものなどでもよい。また、排水部材は矢板本体から全体的に少し離れていても排水部材のどこかが矢板本体に留められてあればよい。
【００３０】
請求項４は、請求項１、２または３に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％以上であることを特徴とするものである。
【００３１】
排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％程度以上あれば、排水性能を大きく損なうことはないと考えられる。
【００３２】
請求項５は、請求項１〜４に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材が矢板本体の片面または両面に、１条または複数条取り付けられていることを特徴とするものである。
【００３３】
排水部材は矢板の幅や断面形状等に応じて、１つの矢板本体の幅方向に複数条取り付けてもよく、また壁体の両側で液状化対策が必要な場合あるいは壁体への取付け面積を増やす場合には、矢板本体の両面に取り付けることもできる。
【００３４】
請求項６は、請求項１〜５に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の外表面および／または前記排水部材の内部が中空である場合には中空側内表面がフィルターで覆われていることを特徴とするものである。
【００３５】
本願発明では、樹脂製立体網状構造体の網状構造が密となる表面側が土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮するため、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することができるというものであるが、フィルターの損傷が少ない条件においては、合成繊維等からなるフィルターを併用することで、さらに細かい土粒子の侵入を阻止し、立体網状構造体の目詰まり防止などをさらに確実にすることができる。
【００３６】
その場合のフィルターとしては、合成繊維製のものや合成樹脂製のものが好ましく、例えばナイロン製、ポリエチレンモノフィラメント製などの経編布や、ポリプロピレン製、ポリエステル繊維製などの不織布などを用いることができる。また、合成繊維どうし、合成樹脂どうし、あるいは合成樹脂と合成樹脂を組み合わせたり、重ね合せたりして、フィルターとしてもよい。
【００３７】
フィルターとしての経織布や不織布などのメッシュ間隔または間隙は、液状化防止などの対象とする地盤（一般には砂地盤）の土の粒径分布を勘案して、土砂によるフィルターの目詰まりを起こさないように設定する。
【００３８】
フィルターの立体網状構造体表面への取付け方法としては、フィルターを立体網状構造体の外周に巻付け、フィルターの端部を留め金具で留めるなどして行うことができる。また、巻付けたフィルターの外周を針金、ロープなどでしばり付けて留めてもよいし、留めバンドなどで留めてもよい。
フィルターの他の取付け方法としては、立体網状構造に中空部を設ける場合には、中空部の外側表面近くにフィルターを設置してもよい。
【００３９】
請求項７は、請求項１〜６に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材が保護部材で保護されていることを特徴とするものである。
【００４０】
保護部材は、樹脂製立体網状構造体や、その表面が合成繊維等からなるフィルターで覆われている場合には、そのフィルターの損傷を防止する目的や、樹脂製立体網状構造体を一体化した矢板の打設をスムーズにする目的で使用される。
【００４１】
例えば、尖った石等が混じった固い地盤に打設する場合等においても、保護部材を併用することで、排水部材付き矢板をより安全に地盤に打設することができる。すなわち、従来フィルターで覆った排水部材を多数の小孔を有する保護部材で保護した場合に、フィルター損傷なしに打設することが困難であったが、保護部材を併用した排水機能付き矢板では、フィルター機能をほとんど低下させることなく厳しい地盤にでも打設できる。
【００４２】
加えて、ウォータージェットや地盤の先行撹拌など補助工法を用いれば、本発明の排水部材付き矢板を一段と安全に打設することができる。
【００４３】
この保護部材としては、鋼、ステンレスなどの金属製、ポリエチレン、強化プラスチックなどの合成樹脂製のものなどを用いることができる。
【００４４】
保護部材を排水部材付き矢板の打設後もそのまま土中などに残す場合には、多数の小孔を設けるなどして通水性を有するものを用いる必要があるが、排水部材付き矢板の打設後に引き抜く場合には、孔のない保護部材を用いることもできる。
【００４５】
また、保護部材は、筒状体を用いて、排水部材の外周部を全面的に保護する構造でもよい。
【００４６】
請求項８は、請求項７に係る排水機能付き矢板において、前記保護部材が、開口率が４％以上ある保護部材であることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項８は請求項４と同様、液状化対策としての排水性能の面から規定したものであり、保護部材の開口率が４％程度以上あれば、排水性能を大きく損なうことはないと考えられる。
【００４８】
排水性能の面からは、より好ましくは保護部材の開口率を８％以上とすれば排水材による排水機能が大きくは損なわれず、液状化対策の機能を効果的に発揮させることができる。
【００４９】
ただし、保護部材の開口率が２０％、あるいはそれ以上になると、排水性能の面では好ましいものの、保護部材としての強度・剛性を確保するためにはコストが上昇し、また開口率が大きくなることで排水部材あるいはフィルターの保護の面では不利となる。
【００５０】
請求項９は、請求項７または８に係る排水機能付き矢板において、前記保護部材は矢板本体または前記排水部材に対し着脱自在であることを特徴とするものである。
【００５１】
保護部材を矢板本体または排水部材に対し着脱自在とすることで、排水部材付き矢板の打設後、保護部材を引き抜き、転用することができる。
【００５２】
また、保護部材を打設後もそのまま土中などに残す場合には、多数の小孔を設けるなどして通水性を有するものを用いる必要があるが、排水部材付き矢板の打設後に引き抜く場合には、孔のない保護部材を用いることができるため、打設時における樹脂製立体網状構造体やフィルターの損傷をより確実に防止することができる。
【００５３】
請求項１０に係る排水機能付き矢板壁は、請求項１〜９に係る排水機能付き矢板どうしを多数連結してなる矢板壁であって、前記矢板壁の投影面積に対して、片側に取り付けられた排水部材の排水部の投影面積が８％以上であることを特徴とするものである。
【００５４】
矢板に設けられる排水部は、矢板壁方向の幅が大きいほど排水機能・集水機能が増すことは自明であるが、施工性や剛性の面から選択されることが多い、Ｕ型鋼矢板やハット型鋼矢板などを考えた場合、矢板の形状から排水部材を設けることができる位置や幅が限定されることになる。
【００５５】
また、取り付けのコストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、解析的には矢板壁の幅と排水部の矢板壁方向の幅（複数の排水部の幅の合計）に関連し、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積は、一般的な地盤では８％以上であることが望ましい。
【００５６】
さらに、地盤の性質にもよるが、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積が１０％以上あれば、排水部の投影面積を１００％とした場合と比較して大きくは低下することのない排水機能が発揮できると考えられる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明では、矢板に一体化される排水部材としての樹脂製立体網状構造体の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことで、網状構造が密となる表面近傍が土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮し、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することができる。
【００５８】
また、樹脂製立体網状構造体は、一般的なフィルターに比べ損傷しにくく、仮に部分的に損傷したとしても隙間が立体状に形成されているため性能に与える影響がほとんどなく、かつ耐圧性を有しそれ自体で整形された形状をある程度保つことができる。
【００５９】
したがって、排水部材の保護部材を設けなくても、地盤中に直接打ち込み設置することも可能である。使用環境や条件によっては、フィルターや保護部材を適用しても構わない。
【００６０】
排水部材が壁体を構成する矢板本体に取り付けられていることで、壁体位置での液状化抑止効果が確実となり、また排水部材が矢板に一体化されているため、運搬や地盤への打設作業において効率がよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の排水機能付き矢板の一実施形態を示したもので、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は正面図、(c)は排水部材のみの拡大断面図、(d)は(a)のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１に対応する斜視図である。
【図３】本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態としてＵ形鋼矢板に適用した場合の斜視図である。
【図４】(a)〜(d)は本発明で用いる排水部材のバリエーションを示す断面図である。
【図５】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の排水機能付き矢板を用いた矢板壁の例を示す水平断面図である。
【図６】本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態として保護部材を設けた場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【図７】図６の実施形態の変形例として保護部材が平板状のパンチングメタルの場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【図８】図６の実施形態のさらに他の変形例として保護部材が溶接金網である場合を示した斜視図である。
【図９】保護部材が矢板に対し着脱可能な場合の実施形態を示したものであり、(a)は排水機能付き矢板全体の斜視図、(b)は着脱部分の断面図、(c)は着脱部分の他の例の断面図である。
【図１０】他の実施形態として、開口部がない保護部材を用い、打設後、保護部材のみ引き抜く場合の着脱機構と引き抜き手順を示した斜視図である。
【図１１】排水部材の矢板壁に対する取付け面積割合に関する説明図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６３】
図１は、本発明の排水機能付き矢板の一実施形態を示したもので、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は正面図、(c)は排水部材のみの拡大断面図、(d)は(a)のＡ−Ａ断面図、図２は、図１に対応する斜視図である。
【００６４】
本実施形態では、図１(a)に示すように、矢板本体として左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板２やＪパイル（商品名）のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付けている。
【００６５】
本実施形態で、排水部材４を構成する立体網状構造体はポリプロピレン等の線状体の接点を溶着したものであり、図１(c)に示すように、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成し、全体として略長方形断面の長尺筒状体に整形してある。
【００６６】
このように整形された排水部材４を、図１(b)、(d)、図２に示すように、ハット形鋼矢板２の長手方向に沿わせている。この例では排水部材４の下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でハット形鋼矢板２のウェブ２ａに取り付けることでハット形鋼矢板２と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにしている。
【００６７】
先端取付部材５の上部に図１のように排水部材保護プレート７を設けておくことで、矢板の地盤打設時、排水部材近傍の地盤密度を一時的に緩和させる効果により排水部材が損傷する懸念を小さくすることができる。
【００６８】
排水部材４の取付け方は、先端を固定するとともに排水部材４の中間部を矢板本体に簡易的に拘束してもよい。
【００６９】
表面近傍の密な部分４ａは土砂の侵入を防止する機能を有する。好ましくは、密な部分４ａの網状構造の隙間（網状体の繊維の太さを除いた間隔をいう。）が、平均１０ｍｍ以内である。地盤条件に応じて、例えば０．５ｍｍ程度、あるいは１ｍｍ程度としてもよい。また、同じ隙間であっても、密な部分４ａの厚さを厚くすれば、土粒子の侵入抑制効果は大きい。実用的には、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度以上の大きさの土粒子の侵入がかなり阻止できれば多くの場合十分であり、そのように表面近傍の密な部分４ａの隙間及び厚さを設定すればよい。それ以下の粒径の砂やシルトの多少の侵入は排水機能の維持の面からはそれほど問題とならない場合が多いが、地盤条件や使用条件等によって、より細かい粒子の侵入を抑制されるように、密な部分４ａの隙間及び厚さが選択されていてもよい。
【００７０】
排水部材４の内側の粗な部分４ｂと中空部分４ｃは排水機能を持たせたものである。すなわち、排水部材４に流入した地中間隙水は、通水抵抗の小さい粗な部分４ｂおよび／または中空部分を通じて排水部材４の上端部から排水される。
【００７１】
なお、先端取付部材５については、図１(d)に示すように下端にテーパーを付けることで地盤中への打設における抵抗を軽減させ、スムーズに打設できるようにしている。
【００７２】
図３は、排水機能付き矢板の他の形態として、矢板本体としてＵ形鋼矢板３に適用した場合の斜視図である。排水部材４をＵ形鋼矢板３の長手方向に沿わせ、その下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でＵ形鋼矢板３のウェブ３ａに取り付けることでＵ形鋼矢板３と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにした基本構成は、図２のハット形鋼矢板２の場合と同様である。
【００７３】
図４(a)〜(d)は本発明で用いる排水部材４のバリエーションを示す軸方向と直角な断面図である。
【００７４】
図４(a)の例は、図１と同様、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成し、全体として略長方形断面の長尺筒状体に整形してある。
【００７５】
また、この例では、中空部４ｃを形成するために芯材４ｄを入れているが、芯材４ｄはなくてもよい。芯材４ｄとしては中空の管体に孔を開けたものや金網を筒状に丸めたものなどを用いることができる。
【００７６】
図４(b)の例は、図４(a)の例に対し中空部４ｃがない場合である。図４(c)の例は、図４(a)の例に対し、排水部材４を全体として円筒状断面の長尺筒状体に整形した場合である。また、図４(d)の例は、図４(c)の例に対し中空部４ｃがない場合である。
【００７７】
その他、形状や密な部分と粗な部分の配置、忠実の芯材を用いる場合など種々のバリエーションが考えられる。
【００７８】
図５(a)〜(d)は、それぞれ本発明の排水機能付き矢板を用いた矢板壁の例を示す水平断面図である。
【００７９】
図５(a)は、図１と同様、排水部材４を、ハット形鋼矢板２のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に取り付け、左右非対称継手により同じ向きで接続することで、矢板壁１を構成したものである。
【００８０】
地震時には、過剰間隙水圧が排水部材４を通じて逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００８１】
図５(b)は、排水部材４を、Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に取り付け、両端の継手により向きを交互にして接続することで、矢板壁１を構成したものである。
【００８２】
なお、以上の例で排水部材４は、ハット形鋼矢板２のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に１条（図５(a)の場合）、またはＵ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に１条（図５(b)の場合）ずつ取り付けているが、ウェブ２ａ、３ａの反対側面に取り付けることもできる。また、一つの矢板本体に対し、排水部材４を複数条取り付けてもよい。
【００８３】
図５(c)、(d)は、それぞれ図５(a)、(b)に対し、排水部材４をウェブ２ａ、３ａの両側の面に取り付けたものに相当する。
【実施例２】
【００８４】
図６は、本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態として保護部材を設けた場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【００８５】
この例では、保護部材として、溝型鋼２１ａのウェブ部分に多数の小孔２２を設けた保護部材２１を用い、この保護部材２１をＵ形鋼矢板３の長手方向に沿わせて取り付けた排水部材４の表面を覆うように取り付けてある。
【００８６】
溝型鋼２１ａからなる保護部材２１は、例えばそのフランジ部の先端を、点溶接などでＵ形鋼矢板３のウェブ３ａに取り付けることができる。
【００８７】
小孔２２は図のような円形の孔に限定されず、矩形状あるいはスリット状のものでもよい。この場合、排水部材４の排水機能を損なわないようにするためには、保護部材２１前面における多数の小孔２２の開口率を４％以上、より好ましくは１０％以上とする。
【００８８】
保護部材２１以外の構成は、基本的には図３の実施形態と同じである。なお、排水部材４を留めつけるための先端取付部材５と保護部材２１の下端とを点溶接などで簡易的に接合してもよい。
【００８９】
なお、保護部材２１を用いているため、図６には示していないが、排水部材４の表面を合成繊維製のフィルターで覆い、細かい土粒子の侵入を阻止するようにすれば、立体網状構造体からなる排水部材４の目詰まり防止をさらに確実にすることができる。
【００９０】
また、この例では、排水部材４として、図４(b)のタイプを示しているが、図４(a)の中空部４ｃを有するタイプを用いてもよい。
【００９１】
図７は、図６の実施形態の変形例として保護部材２１が平板状のパンチングメタル２１ｂの場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【００９２】
保護部材２１は主として打設時に排水部材４等の損傷を防止できる強度、剛性を有するものであればよく、図７は図６の孔あきの溝形鋼２１ａの代わりにパンチングメタル２１ｂを用いたものである。この場合、排水部材４の側面が露出することになる。
【００９３】
保護部材２１としてのパンチングメタル２１ｂの開口率の考え方は、図６の場合と同様であり、４％以上、より好ましくは１０％以上とすればよい。
【００９４】
図８は、図６の実施形態のさらに他の変形例として保護部材が溶接金網２１ｃである場合を示した斜視図である。
【００９５】
図８の実施形態も基本的な考え方は、図６、図７の実施形態と同様であるが、保護部材２１がより安価で、取り付けも容易である。この場合、溶接金網２１ｃの強度、剛性はそれほど問題とならないが、開口率が大きくなることで、排水部材４等の表面に損傷が生じないように留意する必要がある。
【００９６】
また、この例では、排水部材４を取り付けるための先端取付部材５および後端取付部材６が、保護部材２１としての溶接金網２１ｃの固定具を兼ねている。
【実施例３】
【００９７】
図９は、保護部材が矢板に対し着脱可能な場合の実施形態を示したものであり、(a)は排水機能付き矢板全体の斜視図、(b)は着脱部分の断面図、(c)は着脱部分の他の例の断面図である。
【００９８】
本実施形態では、図９(a)に示すように、Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付け、そのＵ形鋼矢板３の前面側に、着脱可能な保護部材２１として、多数の小孔２２（透水孔）を有する孔穿き板２１ｄを設置している。
【００９９】
保護部材２１としての孔穿き板２１ｄは、図９(b)に示すように、Ｕ形鋼矢板３のフランジ３ｂに設けた係止部材２３の内側に挿入され、排水部材４と係止部材２３に挟まれる形で納まり、そのままＵ形鋼矢板３、排水部材４とともに打設される。係止部材２３は、Ｕ形鋼矢板３の長手方向に連続するものでもよいが、むしろ短いものを所定間隔で不連続に設ける方が施工は容易である。
【０１００】
打設時は、この保護部材２１としての孔穿き板２１ｄにより、排水部材４が損傷しないように保護されるが、打設後は保護部材２１のみ上方に引き抜くことにより、保護部材２１が排水部材４への通水を阻害することがなくなる。
【０１０１】
なお、このように、打設後は保護部材２１を取り除く前提においては、保護部材２１に小孔２２がなくてもよく、鋼板、その他必要な強度を有する孔なしのパネルを用いることもできる。
【０１０２】
図９(c)は、保護部材２１としての孔穿き板２１ｄが二重に設けた係止部材２３間に納まるようにしたものであり、図９(b)のものに比べ、保護部材２１を安定的に納めることができる。
【実施例４】
【０１０３】
図１０は、他の実施形態として、開口部がない保護部材を用い、打設後、保護部材のみ引き抜く場合の着脱機構と引き抜き手順を示した斜視図である。
【０１０４】
Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付け、そのＵ形鋼矢板３の前面側に、着脱可能な保護部材２１を取り付ける構成は図９の場合と同様であり、本実施形態では保護部材２１として開口部がない溝形鋼２１ｅを用いている。
【０１０５】
Ｕ形鋼矢板３の打設に際しては、排水部材４を保護部材２１で覆った状態で、保護部材としての溝形鋼２１ｅの先端部、すなわち下端部を先端取付部材５に点溶接２６等で簡易に接合しておく（図９(a)参照）。
【０１０６】
保護部材２１としての開口部がない溝形鋼２１ｅの上端には、把持片２４が溶接２５されており、打設後、この把持片２４を、引抜き機のチャックで把持するか、または把持片に開孔しこの孔にワイヤー等を通し、保護部材２１のみ引き上げる（図９(b)参照）。
【０１０７】
溝形鋼２１ｅを完全に引き抜くことで、Ｕ形鋼矢板３と排水部材４のみが地中に残り、保護部材２１が排水効率を阻害する恐れがない（図９(c)参照）。
【実施例５】
【０１０８】
図１１は、排水部材の矢板壁に対する取付け面積割合に関する説明図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【０１０９】
前述したように、液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さの間隙水が飽和状態の緩い砂質地盤等で生じる可能性が高いため、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化地層と判定される層に対して必要な範囲に取り付ければよい。
【０１１０】
また、取り付けのコストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、排水効率は解析的には矢板壁の幅と排水部の矢板壁方向の幅（複数の排水部の幅の合計）に関連し、その範囲に限定してとらえるのが合理的である。
【０１１１】
図１１はそのような観点から、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積を基準に解析を行おうとしたものである。
【０１１２】
ここで求めようとする矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積（排水部材取り付け面積比率ＲA）は、図１１を参照し、ＲA＝（２×ｃ×ｄ）／（ａ×ｂ）で求められる。
【０１１３】
このＲAは、コストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、１０％以上であることが望ましく、さらに好ましくは、２０％以上あれば、排水部の投影面積を１００％とした場合と比較して遜色のない排水機能が発揮できることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の排水機能付き矢板は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤における、アンダーパス、沈砂池、共同溝・洞道などの各種地中構造物や河川堤防、堰堤、鉄道盛土・鉄道擁壁、道路等の盛土状構造物の安定化などのため設けられる、液状化対策壁体、耐震補強壁体として、あるいは土留め壁、護岸、岸壁などとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１…矢板壁、２…ハット形鋼矢板、２ａ…ウェブ、２ｂ…フランジ、３…Ｕ形鋼矢板、３ａ…ウェブ、３ｂ…フランジ、４…排水部材（立体網状構造体）、４ａ…密な部分、４ｂ…粗な部分、４ｃ…中空部、４ｄ…芯材、４ｅ…芯材、５…先端取付部材、６…後端取付部材、７…排水部材保護プレート、
２１…保護部材、２１ａ…孔あき溝形鋼、２１ｂ…パンチングメタル、２１ｃ…溶接金網、２１ｄ…孔穿き板、２１ｅ…溝形鋼、２２…小孔、２３…係止部材、２４…把持片、２５…溶接、２６…点溶接
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤に施工される耐震補強用壁体、土留め壁、護岸等に用いられる排水機能付き矢板および矢板壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋立地その他、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤においては、液状化対策として、地盤中に排水機能を付与した排水部材（ドレーン材）を打設したり、あるいは矢板や杭等に排水部材を取り付けて打設し、地震時にこれらの排水部材を通じて過剰間隙水圧を逸散させることで液状化を抑制する技術が各種開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、透水用の多数の孔を開設したパイプの外周に土粒子の侵入を阻止するためのメッシュ状フィルターを被せた液状化防止用のドレーンパイプが開示されている。
【０００４】
また、本願の出願人による特許文献２には、鋼管、樹脂パイプ、棒鋼その他の棒状体の外周に立体網状構造体を装着し、さらにその外周に土砂の侵入を防ぐためのフィルターを装着した液状化対策用の排水部材が開示されている。
【０００５】
また、同じく本願の出願人による特許文献３には、矢板の所定区間に多数の開口部を有するリブ付き平板を取り付け、液状化対策用の排水空間を形成したものが開示されており、リブ付き平板の開口部には土砂の侵入を防ぐためのフィルターも取り付けている。
【０００６】
この他、特許文献４にも矢板にドレーン部材を一体化し、ドレーン部材と矢板を同時に打設できるようにしたものが開示されている。
【０００７】
また、本願の出願人による特許文献５には、ハット形鋼矢板のウェブ部に溝形鋼を取り付け、ハット形鋼矢板のウェブ部または溝形鋼にフィルター付きの多数の排水孔を設けたり、あるいはフランジ部間に多数のフィルター付きの排水孔を多数設けた有孔板を取り付けるなどして、液状化対策用の排水空間を形成させたものが開示されている。
【０００８】
なお、上述した立体網状構造体としては、例えばポリプロピレン等の樹脂線状体の接点を溶着したもの等があり、非特許文献１に記載されているように土木用の排水部材として市販されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平０６−０１１９９０号公報
【特許文献２】特許第２６６３６０３号公報
【特許文献３】特許第３０３１３３６号公報
【特許文献４】特開平１０−１６８８６８号公報
【特許文献５】特開平０９−２４２１００号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“ヘチマロン・土木用途”、［online］、新光ナイロン株式会社、［平成２２年１１月２６日検索］、インターネット＜URL：http://www.shinko-nylon.co.jp/doboku/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような従来の液状化対策用の排水部材では、土砂の侵入による目詰まりを防止するためにメッシュの細かい合成樹脂あるいは合成繊維製の薄いフィルターを用いるのが一般的である。
【００１２】
しかしながら、これらのフィルターは排水部材あるいは排水部材を一体化した矢板等の地盤への打設時や運搬時に損傷を受けやすいという問題がある。
【００１３】
フィルターの外周にさらにフィルター保護部材を取り付ける場合もあるが、保護部材の取り付けなどの製作手間、施工手間や材料費が増え、また保護部材を地中に残す場合には、その分、透水性が損なわれるといった問題もある。
【００１４】
また、排水部を構成する鋼材あるいは樹脂パイプに開口部を設け、開口部にフィルターを取り付ける形式では、フィルターの損傷はある程度抑えることができるが、製作費や材料費が嵩むといった問題がある。
【００１５】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、排水部材を一体化してなる矢板として、製作及び取扱いが容易で、施工性に優れ、土砂による目詰まりが生じにくい排水機能付き矢板および矢板壁を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の請求項１に係る発明は、土中または水中に打設して壁体を構成する矢板本体に、該矢板本体の長手方向に延びる樹脂製立体網状構造体からなる排水部材を一体化してなる排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことを特徴とするものである。
【００１７】
矢板本体が鋼矢板の場合、その鋼矢板としては、Ｕ型鋼矢板、左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板、Ｚ型鋼矢板、直線型鋼矢板、Ｈ形鋼とハット形鋼矢板（あるいは左右非対称鋼矢板）を組み合わせた鋼材、鋼矢板同士の組合せ鋼矢板、鋼管矢板、Ｈ形鋼矢板等をあげることができる。矢板本体はコンクリートであってもよい。本発明の排水機能付き矢板は、いずれの場合でも、容易に排水部材を取り付けて製作することができる。
【００１８】
また、これらの矢板は、土中あるいは水中への打設の際、両側の継手の嵌合等により容易に接続していくことができ、本発明の場合、一体化した排水部材を従来工法により同時に打設することができる。
【００１９】
樹脂製立体網状構造体からなる排水部材は、代表的にはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル等の樹脂線状体の接点を溶着したものであり、線状体の太さや密度を変えることで隙間あるいは内部空間の大きさを調整することができる。
【００２０】
本発明ではこの排水部材としての樹脂製立体網状構造体について、表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にすることで、上方への排水性能は主として網状構造が粗となる内側で発揮され、網状構造が密となる表面側は土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮するため、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することもできる。
【００２１】
また、樹脂製立体網状構造体は、一般的なフィルターに比べ摩耗にも強いので損傷しにくく、仮に部分的に損傷したとしても隙間が立体状に形成されているため性能に与える影響がほとんどなく、かつ耐圧性を有しそれ自体で整形された形状をある程度保つことができる。
【００２２】
したがって、排水部材の保護部材を設けなくても、地盤中に直接打ち込み設置することが可能である。ただし、フィルターや保護部材を併用することは妨げない。
【００２３】
表面近傍の網状構造と内側の網状構造の密度は、密と粗の２段階に変化させる場合に限らず、多段階に変化させてもよく、また連続的に変化させてもよい。
【００２４】
なお、液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さの間隙水が飽和状態の比較的緩い砂質地盤等で生じる可能性が高いため、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化地層と判定される層に対して必要な範囲に取り付ければよい。
【００２５】
地震時には、従来の液状化対策工と同様、排水部材を通じて、過剰間隙水圧が逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００２６】
請求項２は、請求項１に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の内部が中空であることを特徴とするものである。
【００２７】
排水部材の内部を中空とすれば、中空部では排水に対する抵抗がほとんどないので、排水性能を向上させることができる。ただし、整形や耐圧性の面では中空部がない方が有利となる場合もある。
【００２８】
請求項３は、請求項１または２に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の少なくとも一部が矢板本体に接合されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本願発明において、排水部材と樹脂製立体網状構造体の一体化は、排水部材を矢板本体に装着した状態で同時に土中または水中に打設できる状態であればよく、例えば排水部材の上下を矢板本体に留め付けたり、あるいは治具や鋼線などで簡易に固定したもの、排水部材の下部のみ矢板本体と接合したもの、排水部材の下部と排水部材の途中位置などを適当に留め付けたものなどでもよい。また、排水部材は矢板本体から全体的に少し離れていても排水部材のどこかが矢板本体に留められてあればよい。
【００３０】
請求項４は、請求項１、２または３に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％以上であることを特徴とするものである。
【００３１】
排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％程度以上あれば、排水性能を大きく損なうことはないと考えられる。
【００３２】
請求項５は、請求項１〜４に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材が矢板本体の片面または両面に、１条または複数条取り付けられていることを特徴とするものである。
【００３３】
排水部材は矢板の幅や断面形状等に応じて、１つの矢板本体の幅方向に複数条取り付けてもよく、また壁体の両側で液状化対策が必要な場合あるいは壁体への取付け面積を増やす場合には、矢板本体の両面に取り付けることもできる。
【００３４】
請求項６は、請求項１〜５に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材の外表面および／または前記排水部材の内部が中空である場合には中空側内表面がフィルターで覆われていることを特徴とするものである。
【００３５】
本願発明では、樹脂製立体網状構造体の網状構造が密となる表面側が土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮するため、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することができるというものであるが、フィルターの損傷が少ない条件においては、合成繊維等からなるフィルターを併用することで、さらに細かい土粒子の侵入を阻止し、立体網状構造体の目詰まり防止などをさらに確実にすることができる。
【００３６】
その場合のフィルターとしては、合成繊維製のものや合成樹脂製のものが好ましく、例えばナイロン製、ポリエチレンモノフィラメント製などの経編布や、ポリプロピレン製、ポリエステル繊維製などの不織布などを用いることができる。また、合成繊維どうし、合成樹脂どうし、あるいは合成樹脂と合成樹脂を組み合わせたり、重ね合せたりして、フィルターとしてもよい。
【００３７】
フィルターとしての経織布や不織布などのメッシュ間隔または間隙は、液状化防止などの対象とする地盤（一般には砂地盤）の土の粒径分布を勘案して、土砂によるフィルターの目詰まりを起こさないように設定する。
【００３８】
フィルターの立体網状構造体表面への取付け方法としては、フィルターを立体網状構造体の外周に巻付け、フィルターの端部を留め金具で留めるなどして行うことができる。また、巻付けたフィルターの外周を針金、ロープなどでしばり付けて留めてもよいし、留めバンドなどで留めてもよい。
フィルターの他の取付け方法としては、立体網状構造に中空部を設ける場合には、中空部の外側表面近くにフィルターを設置してもよい。
【００３９】
請求項７は、請求項１〜６に係る排水機能付き矢板において、前記排水部材が保護部材で保護されていることを特徴とするものである。
【００４０】
保護部材は、樹脂製立体網状構造体や、その表面が合成繊維等からなるフィルターで覆われている場合には、そのフィルターの損傷を防止する目的や、樹脂製立体網状構造体を一体化した矢板の打設をスムーズにする目的で使用される。
【００４１】
例えば、尖った石等が混じった固い地盤に打設する場合等においても、保護部材を併用することで、排水部材付き矢板をより安全に地盤に打設することができる。すなわち、従来フィルターで覆った排水部材を多数の小孔を有する保護部材で保護した場合に、フィルター損傷なしに打設することが困難であったが、保護部材を併用した排水機能付き矢板では、フィルター機能をほとんど低下させることなく厳しい地盤にでも打設できる。
【００４２】
加えて、ウォータージェットや地盤の先行撹拌など補助工法を用いれば、本発明の排水部材付き矢板を一段と安全に打設することができる。
【００４３】
この保護部材としては、鋼、ステンレスなどの金属製、ポリエチレン、強化プラスチックなどの合成樹脂製のものなどを用いることができる。
【００４４】
保護部材を排水部材付き矢板の打設後もそのまま土中などに残す場合には、多数の小孔を設けるなどして通水性を有するものを用いる必要があるが、排水部材付き矢板の打設後に引き抜く場合には、孔のない保護部材を用いることもできる。
【００４５】
また、保護部材は、筒状体を用いて、排水部材の外周部を全面的に保護する構造でもよい。
【００４６】
請求項８は、請求項７に係る排水機能付き矢板において、前記保護部材が、開口率が４％以上ある保護部材であることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項８は請求項４と同様、液状化対策としての排水性能の面から規定したものであり、保護部材の開口率が４％程度以上あれば、排水性能を大きく損なうことはないと考えられる。
【００４８】
排水性能の面からは、より好ましくは保護部材の開口率を８％以上とすれば排水材による排水機能が大きくは損なわれず、液状化対策の機能を効果的に発揮させることができる。
【００４９】
ただし、保護部材の開口率が２０％、あるいはそれ以上になると、排水性能の面では好ましいものの、保護部材としての強度・剛性を確保するためにはコストが上昇し、また開口率が大きくなることで排水部材あるいはフィルターの保護の面では不利となる。
【００５０】
請求項９は、請求項７または８に係る排水機能付き矢板において、前記保護部材は矢板本体または前記排水部材に対し着脱自在であることを特徴とするものである。
【００５１】
保護部材を矢板本体または排水部材に対し着脱自在とすることで、排水部材付き矢板の打設後、保護部材を引き抜き、転用することができる。
【００５２】
また、保護部材を打設後もそのまま土中などに残す場合には、多数の小孔を設けるなどして通水性を有するものを用いる必要があるが、排水部材付き矢板の打設後に引き抜く場合には、孔のない保護部材を用いることができるため、打設時における樹脂製立体網状構造体やフィルターの損傷をより確実に防止することができる。
【００５３】
請求項１０に係る排水機能付き矢板壁は、請求項１〜９に係る排水機能付き矢板どうしを多数連結してなる矢板壁であって、前記矢板壁の投影面積に対して、片側に取り付けられた排水部材の排水部の投影面積が８％以上であることを特徴とするものである。
【００５４】
矢板に設けられる排水部は、矢板壁方向の幅が大きいほど排水機能・集水機能が増すことは自明であるが、施工性や剛性の面から選択されることが多い、Ｕ型鋼矢板やハット型鋼矢板などを考えた場合、矢板の形状から排水部材を設けることができる位置や幅が限定されることになる。
【００５５】
また、取り付けのコストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、解析的には矢板壁の幅と排水部の矢板壁方向の幅（複数の排水部の幅の合計）に関連し、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積は、一般的な地盤では８％以上であることが望ましい。
【００５６】
さらに、地盤の性質にもよるが、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積が１０％以上あれば、排水部の投影面積を１００％とした場合と比較して大きくは低下することのない排水機能が発揮できると考えられる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明では、矢板に一体化される排水部材としての樹脂製立体網状構造体の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことで、網状構造が密となる表面近傍が土砂の侵入を阻止するフィルター機能を発揮し、従来、損傷が問題となっていた合成繊維等からなるフィルターを省略することができる。
【００５８】
また、樹脂製立体網状構造体は、一般的なフィルターに比べ損傷しにくく、仮に部分的に損傷したとしても隙間が立体状に形成されているため性能に与える影響がほとんどなく、かつ耐圧性を有しそれ自体で整形された形状をある程度保つことができる。
【００５９】
したがって、排水部材の保護部材を設けなくても、地盤中に直接打ち込み設置することも可能である。使用環境や条件によっては、フィルターや保護部材を適用しても構わない。
【００６０】
排水部材が壁体を構成する矢板本体に取り付けられていることで、壁体位置での液状化抑止効果が確実となり、また排水部材が矢板に一体化されているため、運搬や地盤への打設作業において効率がよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の排水機能付き矢板の一実施形態を示したもので、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は正面図、(c)は排水部材のみの拡大断面図、(d)は(a)のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１に対応する斜視図である。
【図３】本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態としてＵ形鋼矢板に適用した場合の斜視図である。
【図４】(a)〜(d)は本発明で用いる排水部材のバリエーションを示す断面図である。
【図５】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の排水機能付き矢板を用いた矢板壁の例を示す水平断面図である。
【図６】本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態として保護部材を設けた場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【図７】図６の実施形態の変形例として保護部材が平板状のパンチングメタルの場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【図８】図６の実施形態のさらに他の変形例として保護部材が溶接金網である場合を示した斜視図である。
【図９】保護部材が矢板に対し着脱可能な場合の実施形態を示したものであり、(a)は排水機能付き矢板全体の斜視図、(b)は着脱部分の断面図、(c)は着脱部分の他の例の断面図である。
【図１０】他の実施形態として、開口部がない保護部材を用い、打設後、保護部材のみ引き抜く場合の着脱機構と引き抜き手順を示した斜視図である。
【図１１】排水部材の矢板壁に対する取付け面積割合に関する説明図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６３】
図１は、本発明の排水機能付き矢板の一実施形態を示したもので、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は正面図、(c)は排水部材のみの拡大断面図、(d)は(a)のＡ−Ａ断面図、図２は、図１に対応する斜視図である。
【００６４】
本実施形態では、図１(a)に示すように、矢板本体として左右非対称継手により同じ向きで接続可能なハット形鋼矢板２やＪパイル（商品名）のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付けている。
【００６５】
本実施形態で、排水部材４を構成する立体網状構造体はポリプロピレン等の線状体の接点を溶着したものであり、図１(c)に示すように、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成し、全体として略長方形断面の長尺筒状体に整形してある。
【００６６】
このように整形された排水部材４を、図１(b)、(d)、図２に示すように、ハット形鋼矢板２の長手方向に沿わせている。この例では排水部材４の下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でハット形鋼矢板２のウェブ２ａに取り付けることでハット形鋼矢板２と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにしている。
【００６７】
先端取付部材５の上部に図１のように排水部材保護プレート７を設けておくことで、矢板の地盤打設時、排水部材近傍の地盤密度を一時的に緩和させる効果により排水部材が損傷する懸念を小さくすることができる。
【００６８】
排水部材４の取付け方は、先端を固定するとともに排水部材４の中間部を矢板本体に簡易的に拘束してもよい。
【００６９】
表面近傍の密な部分４ａは土砂の侵入を防止する機能を有する。好ましくは、密な部分４ａの網状構造の隙間（網状体の繊維の太さを除いた間隔をいう。）が、平均１０ｍｍ以内である。地盤条件に応じて、例えば０．５ｍｍ程度、あるいは１ｍｍ程度としてもよい。また、同じ隙間であっても、密な部分４ａの厚さを厚くすれば、土粒子の侵入抑制効果は大きい。実用的には、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度以上の大きさの土粒子の侵入がかなり阻止できれば多くの場合十分であり、そのように表面近傍の密な部分４ａの隙間及び厚さを設定すればよい。それ以下の粒径の砂やシルトの多少の侵入は排水機能の維持の面からはそれほど問題とならない場合が多いが、地盤条件や使用条件等によって、より細かい粒子の侵入を抑制されるように、密な部分４ａの隙間及び厚さが選択されていてもよい。
【００７０】
排水部材４の内側の粗な部分４ｂと中空部分４ｃは排水機能を持たせたものである。すなわち、排水部材４に流入した地中間隙水は、通水抵抗の小さい粗な部分４ｂおよび／または中空部分を通じて排水部材４の上端部から排水される。
【００７１】
なお、先端取付部材５については、図１(d)に示すように下端にテーパーを付けることで地盤中への打設における抵抗を軽減させ、スムーズに打設できるようにしている。
【００７２】
図３は、排水機能付き矢板の他の形態として、矢板本体としてＵ形鋼矢板３に適用した場合の斜視図である。排水部材４をＵ形鋼矢板３の長手方向に沿わせ、その下端と上端を、それぞれ先端取付部材５と後端取付部材６でＵ形鋼矢板３のウェブ３ａに取り付けることでＵ形鋼矢板３と一体化し、そのまま地盤中に打設できるようにした基本構成は、図２のハット形鋼矢板２の場合と同様である。
【００７３】
図４(a)〜(d)は本発明で用いる排水部材４のバリエーションを示す軸方向と直角な断面図である。
【００７４】
図４(a)の例は、図１と同様、表面近傍に密な部分４ａ、その内側に粗な部分４ｂを形成し、さらにその内側に中空部４ｃを形成し、全体として略長方形断面の長尺筒状体に整形してある。
【００７５】
また、この例では、中空部４ｃを形成するために芯材４ｄを入れているが、芯材４ｄはなくてもよい。芯材４ｄとしては中空の管体に孔を開けたものや金網を筒状に丸めたものなどを用いることができる。
【００７６】
図４(b)の例は、図４(a)の例に対し中空部４ｃがない場合である。図４(c)の例は、図４(a)の例に対し、排水部材４を全体として円筒状断面の長尺筒状体に整形した場合である。また、図４(d)の例は、図４(c)の例に対し中空部４ｃがない場合である。
【００７７】
その他、形状や密な部分と粗な部分の配置、忠実の芯材を用いる場合など種々のバリエーションが考えられる。
【００７８】
図５(a)〜(d)は、それぞれ本発明の排水機能付き矢板を用いた矢板壁の例を示す水平断面図である。
【００７９】
図５(a)は、図１と同様、排水部材４を、ハット形鋼矢板２のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に取り付け、左右非対称継手により同じ向きで接続することで、矢板壁１を構成したものである。
【００８０】
地震時には、過剰間隙水圧が排水部材４を通じて逸散され、地盤の液状化が抑止される。
【００８１】
図５(b)は、排水部材４を、Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に取り付け、両端の継手により向きを交互にして接続することで、矢板壁１を構成したものである。
【００８２】
なお、以上の例で排水部材４は、ハット形鋼矢板２のウェブ２ａとフランジ２ｂに囲まれた内側に１条（図５(a)の場合）、またはＵ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に１条（図５(b)の場合）ずつ取り付けているが、ウェブ２ａ、３ａの反対側面に取り付けることもできる。また、一つの矢板本体に対し、排水部材４を複数条取り付けてもよい。
【００８３】
図５(c)、(d)は、それぞれ図５(a)、(b)に対し、排水部材４をウェブ２ａ、３ａの両側の面に取り付けたものに相当する。
【実施例２】
【００８４】
図６は、本発明の排水機能付き矢板の他の実施形態として保護部材を設けた場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【００８５】
この例では、保護部材として、溝型鋼２１ａのウェブ部分に多数の小孔２２を設けた保護部材２１を用い、この保護部材２１をＵ形鋼矢板３の長手方向に沿わせて取り付けた排水部材４の表面を覆うように取り付けてある。
【００８６】
溝型鋼２１ａからなる保護部材２１は、例えばそのフランジ部の先端を、点溶接などでＵ形鋼矢板３のウェブ３ａに取り付けることができる。
【００８７】
小孔２２は図のような円形の孔に限定されず、矩形状あるいはスリット状のものでもよい。この場合、排水部材４の排水機能を損なわないようにするためには、保護部材２１前面における多数の小孔２２の開口率を４％以上、より好ましくは１０％以上とする。
【００８８】
保護部材２１以外の構成は、基本的には図３の実施形態と同じである。なお、排水部材４を留めつけるための先端取付部材５と保護部材２１の下端とを点溶接などで簡易的に接合してもよい。
【００８９】
なお、保護部材２１を用いているため、図６には示していないが、排水部材４の表面を合成繊維製のフィルターで覆い、細かい土粒子の侵入を阻止するようにすれば、立体網状構造体からなる排水部材４の目詰まり防止をさらに確実にすることができる。
【００９０】
また、この例では、排水部材４として、図４(b)のタイプを示しているが、図４(a)の中空部４ｃを有するタイプを用いてもよい。
【００９１】
図７は、図６の実施形態の変形例として保護部材２１が平板状のパンチングメタル２１ｂの場合を示したものであり、(a)は部材軸方向と直角な断面図、(b)は斜視図である。
【００９２】
保護部材２１は主として打設時に排水部材４等の損傷を防止できる強度、剛性を有するものであればよく、図７は図６の孔あきの溝形鋼２１ａの代わりにパンチングメタル２１ｂを用いたものである。この場合、排水部材４の側面が露出することになる。
【００９３】
保護部材２１としてのパンチングメタル２１ｂの開口率の考え方は、図６の場合と同様であり、４％以上、より好ましくは１０％以上とすればよい。
【００９４】
図８は、図６の実施形態のさらに他の変形例として保護部材が溶接金網２１ｃである場合を示した斜視図である。
【００９５】
図８の実施形態も基本的な考え方は、図６、図７の実施形態と同様であるが、保護部材２１がより安価で、取り付けも容易である。この場合、溶接金網２１ｃの強度、剛性はそれほど問題とならないが、開口率が大きくなることで、排水部材４等の表面に損傷が生じないように留意する必要がある。
【００９６】
また、この例では、排水部材４を取り付けるための先端取付部材５および後端取付部材６が、保護部材２１としての溶接金網２１ｃの固定具を兼ねている。
【実施例３】
【００９７】
図９は、保護部材が矢板に対し着脱可能な場合の実施形態を示したものであり、(a)は排水機能付き矢板全体の斜視図、(b)は着脱部分の断面図、(c)は着脱部分の他の例の断面図である。
【００９８】
本実施形態では、図９(a)に示すように、Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付け、そのＵ形鋼矢板３の前面側に、着脱可能な保護部材２１として、多数の小孔２２（透水孔）を有する孔穿き板２１ｄを設置している。
【００９９】
保護部材２１としての孔穿き板２１ｄは、図９(b)に示すように、Ｕ形鋼矢板３のフランジ３ｂに設けた係止部材２３の内側に挿入され、排水部材４と係止部材２３に挟まれる形で納まり、そのままＵ形鋼矢板３、排水部材４とともに打設される。係止部材２３は、Ｕ形鋼矢板３の長手方向に連続するものでもよいが、むしろ短いものを所定間隔で不連続に設ける方が施工は容易である。
【０１００】
打設時は、この保護部材２１としての孔穿き板２１ｄにより、排水部材４が損傷しないように保護されるが、打設後は保護部材２１のみ上方に引き抜くことにより、保護部材２１が排水部材４への通水を阻害することがなくなる。
【０１０１】
なお、このように、打設後は保護部材２１を取り除く前提においては、保護部材２１に小孔２２がなくてもよく、鋼板、その他必要な強度を有する孔なしのパネルを用いることもできる。
【０１０２】
図９(c)は、保護部材２１としての孔穿き板２１ｄが二重に設けた係止部材２３間に納まるようにしたものであり、図９(b)のものに比べ、保護部材２１を安定的に納めることができる。
【実施例４】
【０１０３】
図１０は、他の実施形態として、開口部がない保護部材を用い、打設後、保護部材のみ引き抜く場合の着脱機構と引き抜き手順を示した斜視図である。
【０１０４】
Ｕ形鋼矢板３のウェブ３ａとフランジ３ｂに囲まれた内側に、立体網状構造体からなる排水部材４を取り付け、そのＵ形鋼矢板３の前面側に、着脱可能な保護部材２１を取り付ける構成は図９の場合と同様であり、本実施形態では保護部材２１として開口部がない溝形鋼２１ｅを用いている。
【０１０５】
Ｕ形鋼矢板３の打設に際しては、排水部材４を保護部材２１で覆った状態で、保護部材としての溝形鋼２１ｅの先端部、すなわち下端部を先端取付部材５に点溶接２６等で簡易に接合しておく（図９(a)参照）。
【０１０６】
保護部材２１としての開口部がない溝形鋼２１ｅの上端には、把持片２４が溶接２５されており、打設後、この把持片２４を、引抜き機のチャックで把持するか、または把持片に開孔しこの孔にワイヤー等を通し、保護部材２１のみ引き上げる（図９(b)参照）。
【０１０７】
溝形鋼２１ｅを完全に引き抜くことで、Ｕ形鋼矢板３と排水部材４のみが地中に残り、保護部材２１が排水効率を阻害する恐れがない（図９(c)参照）。
【実施例５】
【０１０８】
図１１は、排水部材の矢板壁に対する取付け面積割合に関する説明図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【０１０９】
前述したように、液状化は地表から２０ｍ以内程度の深さの間隙水が飽和状態の緩い砂質地盤等で生じる可能性が高いため、液状化対策のための排水部材も現地地盤に応じて液状化地層と判定される層に対して必要な範囲に取り付ければよい。
【０１１０】
また、取り付けのコストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、排水効率は解析的には矢板壁の幅と排水部の矢板壁方向の幅（複数の排水部の幅の合計）に関連し、その範囲に限定してとらえるのが合理的である。
【０１１１】
図１１はそのような観点から、矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積を基準に解析を行おうとしたものである。
【０１１２】
ここで求めようとする矢板壁の投影面積に対する排水部材の排水部の投影面積（排水部材取り付け面積比率ＲA）は、図１１を参照し、ＲA＝（２×ｃ×ｄ）／（ａ×ｂ）で求められる。
【０１１３】
このＲAは、コストや施工の容易性、排水効率などを考慮した場合、１０％以上であることが望ましく、さらに好ましくは、２０％以上あれば、排水部の投影面積を１００％とした場合と比較して遜色のない排水機能が発揮できることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の排水機能付き矢板は、地震時に液状化が発生する恐れのある地盤における、アンダーパス、沈砂池、共同溝・洞道などの各種地中構造物や河川堤防、堰堤、鉄道盛土・鉄道擁壁、道路等の盛土状構造物の安定化などのため設けられる、液状化対策壁体、耐震補強壁体として、あるいは土留め壁、護岸、岸壁などとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１…矢板壁、２…ハット形鋼矢板、２ａ…ウェブ、２ｂ…フランジ、３…Ｕ形鋼矢板、３ａ…ウェブ、３ｂ…フランジ、４…排水部材（立体網状構造体）、４ａ…密な部分、４ｂ…粗な部分、４ｃ…中空部、４ｄ…芯材、４ｅ…芯材、５…先端取付部材、６…後端取付部材、７…排水部材保護プレート、
２１…保護部材、２１ａ…孔あき溝形鋼、２１ｂ…パンチングメタル、２１ｃ…溶接金網、２１ｄ…孔穿き板、２１ｅ…溝形鋼、２２…小孔、２３…係止部材、２４…把持片、２５…溶接、２６…点溶接
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中または水中に打設して壁体を構成する矢板本体に、該矢板本体の長手方向に延びる樹脂製立体網状構造体からなる排水部材を一体化してなる排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことを特徴とする排水機能付き矢板。
【請求項２】
前記排水部材の内部が中空であることを特徴とする請求項１記載の排水機能付き矢板。
【請求項３】
前記排水部材の少なくとも一部が矢板本体に接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の排水機能付き矢板。
【請求項４】
前記排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％以上であることを特徴とする請求項１、２または３記載の排水機能付き矢板。
【請求項５】
前記排水部材は矢板本体の片面または両面に、１条または複数条取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項６】
前記排水部材の外表面および／または前記排水部材の内部が中空である場合には中空側内表面がフィルターで覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項７】
前記排水部材が保護部材で保護されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項８】
前記保護部材が、開口率が４％以上ある保護部材であることを特徴とする請求項７記載の排水機能付き矢板。
【請求項９】
前記保護部材は矢板本体または前記排水部材に対し着脱自在であることを特徴とする請求項７または８記載の排水機能付き矢板。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板どうしを多数連結してなる矢板壁であって、前記矢板壁の投影面積に対して、片側に取り付けられた排水部材の排水部の投影面積が８％以上であることを特徴とする排水機能付き矢板壁。
【請求項１】
土中または水中に打設して壁体を構成する矢板本体に、該矢板本体の長手方向に延びる樹脂製立体網状構造体からなる排水部材を一体化してなる排水機能付き矢板において、前記排水部材の表面近傍の網状構造を内側の網状構造より密にしたことを特徴とする排水機能付き矢板。
【請求項２】
前記排水部材の内部が中空であることを特徴とする請求項１記載の排水機能付き矢板。
【請求項３】
前記排水部材の少なくとも一部が矢板本体に接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の排水機能付き矢板。
【請求項４】
前記排水部材の表面近傍の網状構造の隙間の面積比率が４％以上であることを特徴とする請求項１、２または３記載の排水機能付き矢板。
【請求項５】
前記排水部材は矢板本体の片面または両面に、１条または複数条取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項６】
前記排水部材の外表面および／または前記排水部材の内部が中空である場合には中空側内表面がフィルターで覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項７】
前記排水部材が保護部材で保護されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板。
【請求項８】
前記保護部材が、開口率が４％以上ある保護部材であることを特徴とする請求項７記載の排水機能付き矢板。
【請求項９】
前記保護部材は矢板本体または前記排水部材に対し着脱自在であることを特徴とする請求項７または８記載の排水機能付き矢板。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の排水機能付き矢板どうしを多数連結してなる矢板壁であって、前記矢板壁の投影面積に対して、片側に取り付けられた排水部材の排水部の投影面積が８％以上であることを特徴とする排水機能付き矢板壁。
【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２０１２−１４０８１３（Ｐ２０１２−１４０８１３Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６３（Ｐ２０１１−３６３）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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