説明

鋼管矢板継手、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法

【課題】鋼管矢板構造物の広幅L−L継手において、比較的簡易な構造で引張耐力及び圧縮耐力や曲げ耐力等の向上が図れ、高剛性の継手が得られ、また施工時及び完成後に水や土砂の侵入を確実に防止できるようにする。
【解決手段】一対のカギ型鋼材10、10からなる雌型継手2と、一対のカギ型鋼材11、11からなる雄型継手3から構成される広幅継手において、内向き爪部10b、外向き爪部11bの先端に、それぞれの鋼管1側に突出し、脚部10a、11aと平行な折り返し部10c、11cを一体的に設け、内向き爪部10b・外向き爪部11bと、折り返し部10c・11cとにより、鋼管間の第1隔室(中央隔室)Aの両側にそれぞれ第2隔室(継手隔室)B設け、A及びBにモルタルを充填して耐力を確保し、引張に対して第2隔室Bのモルタルで圧縮を受け、2箇所の第2隔室Bで確実な止水性能を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼管矢板井筒基礎や鋼管矢板護岸などの鋼管矢板構造物の構築に用いられる鋼管矢板継手、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複数の鋼管矢板を連結する鋼管矢板継手には、従来から、軸方向のスリットを有する円形鋼管同士を嵌合させるP−P継手(例えば、特許文献1、2参照)、軸方向のスリットを有する円形鋼管の雌型継手とT型鋼材の雄型継手を噛み合わせるP−T継手(例えば、特許文献3、4参照)、一対のL型鋼材の雌型継手の間にT型鋼材の雄型継手を噛み合わせるL−T継手(例えば、特許文献5参照)などがある。
【0003】
P−P継手は、円形鋼管同士を嵌合した状態で3室構造となり、止水性が確実になるなどの理由から一般的に使用されている。しかし、嵌合継手部は狭い3室から形成されているため、継手部の土砂掘削・洗浄及びモルタル充填を確実に行うことができず、品質が不安定となる恐れがあり、所定のせん断耐力を確実に発揮させることができないなどの問題がある。
【0004】
これを解決できるものとして、一対のL型鋼材からなる雄型継手と雌型継手を嵌め合わせる広幅のL−L継手がある(例えば、特許文献6、7参照)。図4は、このL−L継手の一例を示したものであり、一対のL型鋼材50からなる雌型継手と、この内側に配置した一対のL型鋼材51からなる雄型継手を用いることにより、鋼管1、1間の継手嵌合空間Aを広く大きくし、空間A内の土砂掘削・洗浄及びモルタル充填を容易に確実に行えるようにしている。L型鋼材50、51間における鋼管1の外面には、異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材52からなるずれ止めを複数本固定し、モルタルとの付着強度を高め、せん断耐力の向上を図っている。また、一対のL型鋼材50の内側における鋼管1の外面に偏平状のゴムチューブ53を取り付け、継手の嵌合後にゴムチューブ内に流体を充填して膨張させることにより、L型鋼材50と51の間の隙間を塞ぎ、外部から継手嵌合空間A内への水や土砂の流入を防いでいる。
【0005】
【特許文献1】特開2000−220135号公報
【特許文献2】特開2000−355931号公報
【特許文献3】特開平8−27773号公報
【特許文献4】特開平8−27774号公報
【特許文献5】特開平11−140863号公報
【特許文献6】特開昭54−154112号公報
【特許文献7】特開昭49−22404号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前述のような従来の広幅L−L継手の場合、図4に示すように、継手嵌合空間Aには圧縮に強いモルタルが充填され、L型鋼材50の脚部50a先端の爪部50bとL型鋼材51の脚部51a先端の爪部51bとが隙間の土砂を介して対向配置されている構造であるため、鋼管1、1を離隔させる方向の引張りに対して弱く、鋼管矢板構造物として十分に機能を発揮できないなどの課題がある。
【0007】
また、止水用のゴムチューブが必要であり、ゴムチューブは、打ち込み時の損傷を防止すべく、縦糸補強層で補強された2倍以上に拡径するものを用い、保護用丸鋼で保護するなど、コストがかかり、さらに膨張したゴムチューブを雄継手の爪部に当接させるため、施工時及び完成後に水や土砂の侵入を確実に防止することができない恐れがあるなどの課題もある。
【0008】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたもので、鋼管矢板構造物の広幅L−L継手において、比較的簡易な構造で引張耐力及び圧縮耐力や曲げ耐力等の向上が図れ、高剛性の継手が得られ、また施工時及び完成後に水や土砂の侵入を確実に防止することができる鋼管矢板継手、鋼管矢板の継手構造及び鋼管矢板の施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の請求項1に係る発明は、鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに接近する方向の内向きとなるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雌型継手と、この雌型継手の内側において鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに離反する方向の外向きとなり、雌型継手の内向き爪部に対向配置されるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雄型継手とから構成される鋼管矢板継手(いわゆる広幅継手)であって、雌型継手の内向き爪部及び雄型継手の外向き爪部の先端にそれぞれの鋼管本体側に突出する折り返し部が設けられ、内向き爪部及び外向き爪部と、雌型継手及び雄型継手の折り返し部とにより、鋼管間中央の第1隔室(中央隔室)の両側に第2隔室(継手隔室)が設けられていることを特徴とする鋼管矢板継手である(図1参照)。
【0010】
本発明の鋼管矢板継手は、鋼管矢板井筒基礎や鋼管矢板護岸などの鋼管矢板構造物に適用されるものであり、従来の広幅L−L継手を改良し、爪部の先端に折り返し部を設けることで、広く大きな中央の第1隔室の両側に第2隔室を設け、この第2隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、継手引張耐力を大幅に向上させ、また、モルタル等が充填された2箇所の第2隔室により確実な止水性能が得られるようにしたものである。脚部・爪部・折り返し部からなるカギ型鋼材は、断面長方形状の角型鋼を2分割することで、安価に製作することができる。また、鋼板を溶接等で組み立てるビルトアップ等でも製作することができる。第2隔室のモルタル等の充填には、グラウトジャケットを用い、隙間からのモルタル等の流失を防止するのが好ましい。
【0011】
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の鋼管矢板継手のカギ型鋼材の代わりに、雌型継手は球平形鋼材が、雄型継手はL型鋼材が用いられていることを特徴とする鋼管矢板継手である(図4参照)。カギ型鋼材と同様に、広く大きな中央の第1隔室の両側に、内向き爪部・外向き爪部と球突起部で囲まれた第2隔室を設けることができる。この場合も、第2隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、継手引張耐力を大幅に向上させ、また、モルタル等が充填された2箇所の第2隔室により確実な止水性能が得られる。
【0012】
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2のいずれかに記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の継手構造であり、第1隔室と第2隔室にそれぞれ充填材(モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など)が充填されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造である(図2参照)。
【0013】
第2隔室のモルタル等の圧縮により継手引張耐力が従来の広幅L−L継手と比べて大幅に増大する。また、せん断耐力増加を補償できる拘束力も増加する。広幅で大きい第1隔室のモルタル等により、従来の広幅L−L継手と同様に、引張耐力以外の圧縮耐力・曲げ耐力等が向上する。さらに、施工時にはモルタル等が充填された2箇所の第2隔室により土砂や水の再流入が防止され、中央の第1隔室に品質の良いモルタル等を打設することができる。従来のコストがかかる止水用ゴムチューブが不要となる。
【0014】
本発明の請求項4は、請求項3に記載の鋼管矢板の継手構造において、雌型継手及び雄型継手で挟まれる鋼管外面にずれ止め突起部材(異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材など)が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造である(図1、2参照)。
【0015】
例えば、鋼管外面に鋼管軸方向に平行に配置した異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材により、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。これに限らず、鋼管外面に水平方向に配置したずれ止め突起部材などでもよい。また、カギ型鋼材の脚部の内面に鋼管軸方向の突起付き棒状鋼材あるいは水平方向のずれ止め突起部材等を設けることもできる。さらに、第1隔室内に鉄筋籠等を配置して剛性の向上を図ることもできる。
【0016】
本発明の請求項5に係る発明は、請求項3又は請求項4に記載の鋼管矢板の継手構造において、カギ型鋼材、球平形鋼材又はL形鋼材の充填材に接する面(主に内面、充填材に接する外面も含む)に、凹凸が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造であり、カギ型鋼材等に縞鋼板等を用いることでモルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。
【0017】
本発明の請求項6は、請求項1又は請求項2に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の施工方法であり、雌継手と雄継手を嵌合させつつ鋼管矢板を打設した後、内向き爪部及び外向き爪部と雌型継手及び雄型継手の折り返し部(請求項1のカギ型鋼材)又は球突起部(請求項2の球平形鋼材)とで囲まれた第2隔室内の土砂を除去し、この第2隔室内に充填材(モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など)を充填し、次いで、鋼管間の第1隔室内の土砂を除去し、この第1隔室内に充填材(モルタル等のセメント系常温硬化性充填材など)を充填することを特徴とする鋼管矢板の施工方法である(図3参照)。
【0018】
鋼管を雌継手と雄継手を嵌合させつつ建て込む際、本発明の継手では、継手部が適度な嵌合余裕を有しているため、施工時の打設変位を吸収することができ、さらに2箇所で接続する継手構造のため、従来のP―P継手に比べて施工精度が向上する。また、第2隔室は、折り返し部がスペーサーとしての役目をし、従来のP−P継手よりも大きなスペースを確保することができ、ジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入して確実な土砂の掘削排出・洗浄を行うことができ、第2隔室内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することができる。さらに、第1隔室は、従来のP−P継手よりも十分に大きなスペースであるため、ジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入して確実な土砂の掘削排出・洗浄を行うことができ、第2隔室による土砂や水の再流入防止と相まって、第1隔室内に品質の良いモルタル等を打設することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
【0020】
(1)広幅継手の爪部の先端に折り返し部等を設けることで、大きな中央の第1隔室の両側に第2隔室を設けるようにしたため、第2隔室に充填したモルタル等の圧縮で鋼管を離隔する方向の引張りを受けることができ、比較的簡易な構造で継手引張耐力を大幅に向上させることができる。
【0021】
(2)第1隔室の両側2箇所の第2隔室により施工時の第1隔室への土砂や水の再流入を防止することができ、広く大きな中央の第1隔室内に品質の良いモルタル等を打設することができ、圧縮耐力や曲げ耐力等を向上させることができる。また、従来のコストのかかる止水用ゴムチューブが不要となる。さらに、カギ型鋼材等に縞鋼板等を用いることや第1隔室内の鋼管外面やカギ型鋼材等の脚部の内面にずれ止め突起部材等を設けることで、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図ることもできる。
【0022】
(3)以上から、止水性能が良好で高剛性の広幅継手を低コストで得ることができる。高い止水性能が要求される鋼管矢板構造物に適用することができ、また、2箇所で接続する高剛性継手により大口径の鋼管矢板に適用することができる。さらに、支保工を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の一実施形態を示す水平断面図と継手部材の製作方法の一例を示す断面図である。図2は、本発明の完成後の鋼管矢板の継手構造を示す部分拡大水平断面図である。図3は、本発明の鋼管矢板の施工方法を工程順に示す水平断面図である。
【0024】
図1において、本発明の基本構造は、鋼管1の軸方向に対して平行に鋼管1の円周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材10、10からなる雌型継手2と、この雌型継手2の内側において鋼管1の軸方向に対して平行に鋼管1の円周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材11、11からなる雄型継手3とから構成される広幅継手である。
【0025】
雌型のカギ型鋼材10は、基端側の脚部10aと、この先端から一体的に直角に折曲する爪部10bからなる。脚部10aは、鋼管矢板の接続方向と平行に配置され、一対の爪部10b、10bが互いに接近する方向の内向きとなるように、溶接等で鋼管1外面に固定されている。雄型のカギ型鋼材11も、同様の脚部11aと爪部11bからなり、一対の爪部11b、11bが互いに離反する方向の外向きとなるように、脚部11aが溶接等で鋼管1外面に固定されている。また、内向き爪部10bと外向き爪部11bとは、間隔をおいて平行に対向配置されるように構成されている。
【0026】
このような広幅継手において、本発明では、内向き爪部10b、外向き爪部11bの先端に、それぞれの鋼管1側に突出し、脚部10a、11aと平行な折り返し部10c、11cを一体的に設け、内向き爪部10b・外向き爪部11bと、折り返し部10c・11cとにより、鋼管間の第1隔室(中央隔室)Aの鋼管矢板壁厚方向の両側にそれぞれ第2隔室(継手隔室)Bを設ける。第1隔室Aは、従来の広幅L−L継手の継手嵌合空間Aと同じ大きさであり、第2隔室Bは、掘削・洗浄用のパイプやモルタル充填用のパイプ等を余裕をもって挿入できるような大きさとし、例えば10cm角程度の空間とする。
【0027】
本発明のカギ型鋼材10、11は、図1(b)に示すように、断面長方形型鋼の角パイプを切断して製作することができる。市販の型鋼を2分割して製作すれば、コストの低減を図ることができる。また、これに限らず、例えば3枚の鋼板を溶接等によるビルトアップで製作することもできる。
【0028】
図2に示すように、第1隔室A、第2隔室Bには、モルタル等のセメント系常温硬化性充填材12、13を充填し、後述するように良好な止水性能を有する引張対応型の高剛性広幅継手を得る。第2隔室Bの充填には、ナイロン製の袋などのグラウトジャケットを使用し、モルタル等の充填材の流出を防止するのが好ましい。
【0029】
第1隔室Aにおいては、一対のカギ型鋼材10、10、一対のカギ型鋼材11、11で挟まれた鋼管1の外面に、異形棒鋼等の突起付き棒状鋼材14からなるずれ止めを配置するのが好ましい。この突起付き棒状鋼材14は、鋼管軸方向と平行に鋼管円周方向に間隔をおいて複数配置し、溶接等で取り付け、モルタル等との付着強度を高め、鋼管軸方向のせん断耐力の向上を図る。これに限らず、水平方向の棒状鋼材などを鋼管軸方向に間隔をおいて配置してもよい。また、カギ型鋼材の脚部10a、11aの内面に鋼管軸方向の突起付き棒状鋼材あるいは水平方向の棒状鋼材等を設けるようにしてもよい。また、カギ型鋼材10、11に縞鋼板等を用い、内面に凹凸が形成されるようにしてもよい。必要に応じて充填材と接する部分の外面にも凹凸を形成してもよい。さらに、第1隔室A内に鉄筋籠等を配置して剛性の向上を図ることもできる。
【0030】
以上のような構成の鋼管矢板において、次のような手順で施工を行う(図3参照)。
【0031】
(a)鋼管1を雌継手2と雄継手3を嵌合させつつ建て込む。継手部が適度な嵌合余裕を有し、施工時の打設変位を吸収することができ、また広幅継手では2箇所で接続する継手構造のため、従来のP―P継手に比べて施工精度が向上する。次いで、第2隔室B内にジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入し、土砂の掘削排出・洗浄を行う。第2隔室Bは、折り返し部10c、11cがスペーサーとしての役目をし、従来のP−P継手よりも大きなスペースを確保することができ、前記のエアリフトタイプの使用も可能となるため、確実な掘削・洗浄により第2隔室B内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することができる。
【0032】
(b)第2隔室B内にグラウトジャケット15を挿入し、モルタル等のセメント系常温硬化性充填材13を注入する。爪部10b・11bと折り返し部10c・11cと充填材13による止水性の良好なシール構造が両側2箇所に形成され、土砂の再流入を防止でき、ある程度の水の再流入も防止でき、中央の第1隔室A内に品質の良いモルタル等の充填材を打設することが可能となる。また、従来のゴムチューブ等の継手シールが不要になる。
【0033】
(c)第1隔室A内にジェット噴射・エアリフト方式などの掘削洗浄装置を挿入し、土砂の掘削排出・洗浄を行う。第1隔室Aは、従来のP−P継手よりも十分に大きなスペースであるため、確実な掘削・洗浄を行うことができ、上記の土砂や水の再流入防止と相まって、第1隔室A内に品質の良いモルタル等を打設することができる。
【0034】
(d)第1隔室A内にモルタル等のセメント系常温硬化性充填材12を注入する。完成後は、鋼管1、1を離隔させる方向の引張りを第2隔室Bのモルタル等の圧縮で受けることができ、継手引張耐力が従来の広幅L−L継手と比べて大幅に増大する。また、せん断耐力増加を補償できる拘束力も増加する。第1隔室Aは、広幅で大きい隔室であるため、従来の広幅L−L継手と同様に、引張耐力以外の圧縮耐力・曲げ耐力等が向上する。また、突起付き棒状鋼材14などを設けることにより鋼管軸方向のせん断耐力も向上する。
【0035】
さらに、従来のP−P継手に比べ止水性の高い構造であるため、処分場等の土留めとしても利用することができる。
【0036】
なお、2箇所で接続する高剛性継手構造であるため、従来のP−P継手に比べて大口径(1000〜1600mm)の鋼管矢板の継手に適する。また、高剛性継手構造により支保工を低減できる。また、第1隔室Aと第2隔室Bのそれぞれのモルタル等の強度により継手部の性能を変更することもできる。
【0037】
図4は、カギ型鋼材10、11の代わりに、球平形鋼材20とL型鋼材21を用いた実施形態であり、雌継手2に球平形鋼材20を用い、雄継手3にL型鋼材21を用いる。球平形鋼材20は一端に球突起を有する球平形鋼をプレス加工で折り曲げて製作することができる。カギ型鋼材10、11と同様に、内向き爪部20b・外向き爪部21bと球突起部20cとにより、第2隔室(継手隔室)Bを形成することができる。この場合も、カギ型鋼材10、11と同様の上述した作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の一実施形態であり、(a)は水平断面図、(b)は継手部材の製作方法の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の完成後の鋼管矢板の継手構造を示す部分拡大水平断面図である。
【図3】本発明の鋼管矢板の施工方法を工程順に示す水平断面図である。
【図4】本発明の鋼管矢板継手及び継手構造の他の実施形態を示す水平断面図である。
【図5】従来の広幅L−L継手を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【0039】
1……鋼管
2……雌継手
3……雄継手
10……カギ型鋼材
10a…脚部
10b…爪部
10c…折り返し部
11……カギ型鋼材
11a…脚部
11b…爪部
11c…折り返し部
12……充填材(モルタル等のセメント系常温硬化性充填材)
13……充填材(モルタル等のセメント系常温硬化性充填材)
14……突起付き棒状鋼材
15……グラウトジャケット
20……球平形鋼材
20a…脚部
20b…爪部
20c…球突起部
21……L型鋼材
21a…脚部
21b…爪部
A……第1隔室(中央隔室)
B……第2隔室(継手隔室)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに接近する方向の内向きとなるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雌型継手と、この雌型継手の内側において鋼管軸方向に沿い鋼管周方向に所定の間隔をおいて配置された一対のカギ型鋼材からなり、一対のカギ型鋼材の先端側の爪部が互いに離反する方向の外向きとなり、雌型継手の内向き爪部に対向配置されるように各カギ型鋼材の基端側の脚部が鋼管外面に固定された雄型継手とから構成される鋼管矢板継手であって、
雌型継手の内向き爪部及び雄型継手の外向き爪部の先端にそれぞれの鋼管本体側に突出する折り返し部が設けられ、内向き爪部及び外向き爪部と、雌型継手及び雄型継手の折り返し部とにより、鋼管間中央の第1隔室の両側に第2隔室が設けられていることを特徴とする鋼管矢板継手。
【請求項2】
請求項1に記載の鋼管矢板継手のカギ型鋼材の代わりに、雌型継手は球平形鋼材が、雄型継手はL型鋼材が用いられていることを特徴とする鋼管矢板継手。
【請求項3】
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の継手構造であり、第1隔室と第2隔室にそれぞれ充填材が充填されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項4】
請求項3に記載の鋼管矢板の継手構造において、雌型継手及び雄型継手で挟まれる鋼管外面にずれ止め突起部材が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項5】
請求項3又は請求項4に記載の鋼管矢板の継手構造において、カギ型鋼材、球平形鋼材又はL形鋼材の充填材に接する面に、凹凸が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項6】
請求項1又は請求項2に記載の鋼管矢板継手を用いた鋼管矢板の施工方法であり、雌継手と雄継手を嵌合させつつ鋼管矢板を打設した後、内向き爪部及び外向き爪部と雌型継手及び雄型継手の折り返し部又は球突起部とで囲まれた第2隔室内の土砂を除去し、この第2隔室内に充填材を充填し、次いで、鋼管間の第1隔室内の土砂を除去し、この第1隔室内に充填材を充填することを特徴とする鋼管矢板の施工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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