JP7536592B2

JP7536592B2 - 土留め構造

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Publication number: JP7536592B2
Application number: JP2020176494A
Authority: JP
Inventors: 直史井上; 洋介渡邉; 慶樹重松; 利男坂梨; 陽兵平; 英基永谷; 進太郎大野
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2024-08-20
Anticipated expiration: 2040-10-21
Also published as: JP2022071228A

Description

本発明は、地盤の開削工事に際し、開削側（開削予定領域）と地山側（非開削領域）とを仕切って、施工場所に対する土留め（及び止水）を行う、土留め構造に関する。

通常、開削工事で用いる土留め（山留め）は、鋼矢板又はＨ形鋼を打設して、土留め壁を構成し、土留め壁の剛性・耐力で、土圧・水圧に耐えて、開削場所の安全を確保する。

また、特許文献１には、二重土留め壁が提案されている。
特許文献１に記載の二重土留め壁は、鋼矢板を２列に打設し、頭部どうしを頭部連結材により剛結して、ラーメン構造とすることにより、列間の地盤を拘束し、剛性アップ（自立性向上）を図っている。

特開２０１９－１２７８２２号公報

ところで、土留め壁として、鋼矢板を用いる場合は、安価に構築できる反面、十分な強度が得られないことがある。
また、土留め壁として、Ｈ形鋼を用いる場合は、十分な強度が得られる反面、高コストとなる。

本発明は、このような実状に鑑み、鋼矢板とＨ形鋼とを上手に併用することで、強度とコストとの両立を図った土留め構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る土留め構造（二重土留め壁）の第１態様及び第２態様は、
地盤に開削側と地山側とを仕切るように打ち込まれる第１の鋼矢板の列と、
前記第１の鋼矢板の列より地山側の地盤に、前記第１の鋼矢板の列に対し間隔をあけて打ち込まれる第２の鋼矢板の列と、
前記第１及び第２の鋼矢板の列中に介在するように地盤に打ち込まれ、ウェブの厚さが、前記第１の鋼矢板の厚さよりも厚く、かつ、前記第２の鋼矢板の厚さよりも厚いＨ形鋼と、
を含んで構成され、
上面視で、前記第１の鋼矢板の列の波形と前記第２の鋼矢板の列の波形とが同位相となるように、前記第１の鋼矢板の列と前記第２の鋼矢板の列とが並列に配置され、
前記Ｈ形鋼は、２つのフランジのそれぞれの両端縁に、前記鋼矢板の両端縁のジョイントと連結可能なジョイントを有し、
一方のフランジが、前記第１の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
他方のフランジが、前記第２の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結される。

本発明に係る土留め構造の第１態様では、第１の鋼矢板の列と第２の鋼矢板の列との間の地盤に固化材が注入される。
本発明に係る土留め構造の第２態様では、第１の鋼矢板の列と第２の鋼矢板の列との間の地下水位が低下させられる。

本発明によれば、ジョイント付きのＨ形鋼を用いて、鋼矢板の列中にＨ形鋼を介在させることにより、強度とコストとの両立を図ることができる。

特に二重土留め壁の場合は、Ｈ形鋼が第１及び第２の鋼矢板の列を剛結し、第１及び第２の鋼矢板の列の一体化効果、及び、これらの列間の地盤拘束効果を高め、二重土留め壁の更なる剛性・強度アップを図ることができる。

第１実施形態として土留め壁を用いた開削工事の施工例を示す図図１のII－II矢視に相当する土留め壁の拡大平面図第２実施形態として二重土留め壁を用いた開削工事の施工例を示す図図３のIV－IV矢視に相当する二重土留め壁の拡大平面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態として土留め壁を用いた立坑などの開削工事の施工例を示す図である。また、図２は図１のII－II矢視に相当する土留め壁の拡大平面図である。

本実施形態の土留め構造体１０は、地盤（開削前の地盤）Ｇに、開削側と地山側とを仕切るように、壁部材を１列に打設すること（壁部材を１単位ずつ打設し、これらを１列につなげること）により構築される土留め壁であり、打設用の壁部材として、鋼矢板（シートパイル）１と、Ｈ形鋼（ジョイント付きＨ形鋼）２とを併用する。言い換えれば、鋼矢板１とＨ形鋼２とを混在させて、打設することにより、土留め壁を構築する。

鋼矢板１は、図２に示されるように、断面が台形形状に屈曲し、表裏の一方の面が凸面、他方の面が凹面をなし、両端縁にジョイント（継ぎ手）１ｊを有している。従って、鋼矢板１を表と裏を逆にして互い違いに列設し、隣り合う鋼矢板１、１をジョイント１ｊ、１ｊどうしでつなげることで、鋼矢板１の列により土留め壁（壁体）を構築できる。

Ｈ形鋼２は、図２に示されるように、一対の平行なフランジ２ｆ１、２ｆ２と、両フランジの中間部をつなぐウェブ２ｗとを有する。

また、ここで用いるＨ形鋼２は、ジョイント付きである。すなわち、一対のフランジのうち一方のフランジ２ｆ１の両端縁に、鋼矢板１の両端縁のジョイント１ｊと連結可能なジョイント２ｊを有している。なお、ジョイント２ｊ付きのＨ形鋼２は、鋼矢板１のジョイント１ｊ部分を切り取って、Ｈ形鋼２の一方のフランジ２ｆ１の両端縁に溶接等で取付けることにより、製作できる。

ここにおいて、図２の実施形態では、地盤Ｇに開削側と地山側とを仕切るように、鋼矢板１を１列に打ち込み、また、かかる鋼矢板１の列中に一定の比率で介在するようにＨ形鋼２を打ち込む。

特に図２の実施形態では、鋼矢板１とＨ形鋼２との比は、例えば、３：１として、３枚の鋼矢板１をジョイント１ｊどうしでつなげながら連続的に打設した後、３枚目の鋼矢板１に続けて、ジョイント１ｊと２ｊとでつなげてＨ形鋼２を打設している。

このように鋼矢板１の列中にＨ形鋼２を混在させる方式とすることにより、鋼矢板１のみからなる土留め壁に対し、強度アップを図り、自立性能を向上させることができる。また、Ｈ形鋼２のみからなる土留め壁に対しては、コストダウンを図ることができる。従って、併用することで、強度アップとコストダウンとの両立を図ることができる。

鋼矢板１とＨ形鋼２の比率は、図２の例に限るものではなく、強度アップ及びコストダウンの要求に基づいて定めればよい。また、その比率は一定でなくてもよく、地盤の制約などから、より十分な強度が求められる箇所において、Ｈ形鋼２の比率を増やすなどしてもよい。

次に本発明の第２実施形態について説明する。
図３は本発明の第２実施形態として二重土留め壁を用いた立坑などの開削工事の施工例を示す図である。また、図４は図３のIV－IV矢視に相当する二重土留め壁の拡大平面図である。

本実施形態の土留め構造体２０は、第１の壁体２１と第２の壁体２２との二重構造（二重土留め壁）である。

第１の壁体２１は、地盤（開削前の地盤）Ｇに、開削側と地山側とを仕切るように、壁部材を１列に打設すること（壁部材を１単位ずつ打設し、これらを１列につなげること）により構築される。

第２の壁体２２は、第１の壁体２１より地山側の地盤に、第１の壁体２１に対し、１ｍ程度の間隔（詳しくはＨ形鋼２のウェブ２ｗの長さに対応する間隔）をあけて、壁部材を１列に打設すること（壁部材を１単位ずつ打設し、これらを１列につなげること）により構築される。

第１及び第２の壁体２１、２２のいずれについても、打設用の壁部材として、鋼矢板（シートパイル）１と、Ｈ形鋼（ジョイント付きＨ形鋼）２とを併用する。言い換えれば、鋼矢板１とＨ形鋼２とを混在させて、打設することにより、二重土留め壁を構築する。

鋼矢板１は、図４に示されるように、断面が台形形状に屈曲し、表裏の一方の面が凸面、他方の面が凹面をなし、両端縁にジョイント（継ぎ手）１ｊを有している。従って、鋼矢板１を表と裏を逆にして互い違いに列設し、隣り合う鋼矢板１、１をジョイント１ｊ、１ｊどうしでつなげることで、鋼矢板１の列により土留め壁（壁体）を構築できる。

Ｈ形鋼２は、図４に示されるように、一対の平行なフランジ２ｆ１、２ｆ２と、両フランジの中間部をつなぐウェブ２ｗとを有する。

また、ここで用いるＨ形鋼２は、ジョイント付きである。すなわち、一対のフランジ２ｆ１、２ｆ２の両端縁に、鋼矢板１の両端縁のジョイント１ｊと連結可能なジョイント２ｊを有している。なお、ジョイント２ｊ付きのＨ形鋼２は、鋼矢板１のジョイント１ｊ部分を切り取って、Ｈ形鋼２の一対のフランジ２ｆ１、２ｆ２の両端縁に溶接等で取付けることにより、製作できる。

ここにおいて、図４の実施形態では、第１の壁体２１として、鋼矢板１を１列に打ち込み、第１の壁体（第１の鋼矢板の列）２１に対し、１ｍ程度の間隔（詳しくはＨ形鋼２のウェブ２ｗの長さに対応する間隔）をあけて、第２の壁体２２として、鋼矢板１を１列に打ち込む。そして、第１の壁体（第１の鋼矢板の列）中に一定の比率でＨ形鋼２の一方のフランジ２ｆ１を介在させ、第２の壁体（第２の鋼矢板の列）中に一定の比率でＨ形鋼２の他方のフランジ２ｆ２を介在させるように、Ｈ形鋼２を打ち込む。なお、鋼矢板１及びＨ形鋼２の打設は、バイブロハンマー又は圧入機（パイラー）を用いて行う。

特に図４の実施形態では、各列での鋼矢板１とＨ形鋼（フランジ２ｆ１又は２ｆ２）との比は、例えば、３：１として、各列に３枚の鋼矢板１をジョイント１ｊどうしでつなげながら連続的に打設した後、各３枚目の鋼矢板１に続けて、ジョイント１ｊと２ｊとでつなげて１つのＨ形鋼２を打設している。

上記のようにして構築された土留め構造体（二重土留め壁）２０によれば、第１の壁体（第１の鋼矢板の列）２１と第２の壁体（第２の鋼矢板の列）２２とがＨ形鋼２（特にそのウェブ２ｗ）により剛結して、一体構造をなしている。従って、第１及び第２の壁体２１、２２の一体化により、第１及び第２の壁体２１、２２による二重土留め壁の剛性・強度アップを図ることができる。

また、第１及び第２の壁体１１、１２が互いに拘束されることで、第１及び第２の壁体１１、１２間の地盤を拘束することができる。これにより、内部の地盤の剛性が二重土留め壁の剛性アップに大きく寄与する。特に砂地盤の場合、大きな剪断抵抗を持つので、より大きな剛性アップが得られる。従って、１つの土留め壁の剛性×２以上の剛性を発揮させることができる。

しかも、第１及び第２の壁体２１、２２が深さ方向の全域でＨ形鋼２（特にそのウェブ２ｗ）により連結されるので、第１及び第２の壁体２１、２２の一体化効果、及び、第１及び第２の壁体２１、２２間の地盤拘束効果を更に高め、二重土留め壁の更なる剛性・強度アップを図ることができる。

ここでの第１及び第２の壁体２１、２２間の地盤による剛性アップ効果を更に高めるため、第１及び第２の壁体２１、２２間の地盤を補強するようにしてもよい。例えば、第１及び第２の壁体２１、２２間の地盤に固化材（薬液）を注入したり、ウェルポイント工法により、第１及び第２の壁体２１、２２間の地下水位を低下させたりしてもよい。

また、上記のように鋼矢板１の列中にＨ形鋼２を混在させる方式とすることにより、鋼矢板１のみからなる二重土留め壁に対し、強度アップを図り、自立性能を向上させることができる。また、Ｈ形鋼２のみからなる二重土留め壁に対しては、コストダウンを図ることができる。従って、併用することで、強度アップとコストダウンとの両立を図ることができる。

鋼矢板１とＨ形鋼２の比率は、図４の例に限るものではなく、強度アップ及びコストダウンの要求に基づいて定めればよい。また、その比率は一定でなくてもよく、地盤の制約などから、より十分な強度が求められる箇所において、Ｈ形鋼２の比率を増やすなどしてもよい。

また、図４の例では、鋼矢板１からなる第１及び第２の壁体２１、２２は、凸形状が同じ方向となる同位相に配置していて、第１及び第２の壁体２１、２２の間隔は壁体の延在方向のどこでも同じであるが、これに限るものではない、すなわち、鋼矢板１からなる第１及び第２の壁体２１、２２を、凸形状が反対方向となる逆位相に配置して、第１及び第２の壁体２１、２２の間隔が周期的に変化するような配置としてもよい。

なお、図示の実施形態はあくまで本発明を概略的に例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

また、Ｈ形鋼のうち、ウェブが長く、フランジが短いものを「Ｉ形鋼」と呼ぶ。このＩ形鋼も２つのフランジとこれらの中間部をつなぐウェブとからなる点でＨ形鋼と同じであり、本発明でいう「Ｈ形鋼」に当然に含まれる。
なお、出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
地盤に開削側と地山側とを仕切るように１列に打ち込まれる鋼矢板と、
前記鋼矢板の列中に介在するように地盤に打ち込まれるＨ形鋼と、
を含んで構成され、
前記Ｈ形鋼は、一方のフランジの両端縁に、前記鋼矢板の両端縁のジョイントと連結可能なジョイントを有し、
前記一方のフランジが、前記鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結されることを特徴とする、土留め構造。
［請求項２］
地盤に開削側と地山側とを仕切るように打ち込まれる第１の鋼矢板の列と、
前記第１の鋼矢板の列より地山側の地盤に、前記第１の鋼矢板の列に対し間隔をあけて打ち込まれる第２の鋼矢板の列と、
前記第１及び第２の鋼矢板の列中に介在するように地盤に打ち込まれるＨ形鋼と、
を含んで構成され、
前記Ｈ形鋼は、２つのフランジのそれぞれの両端縁に、前記鋼矢板の両端縁のジョイントと連結可能なジョイントを有し、
一方のフランジが、前記第１の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
他方のフランジが、前記第２の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結されることを特徴とする、土留め構造。
［請求項３］
前記Ｈ形鋼のジョイントは、前記Ｈ形鋼のフランジの両端縁に、当該両端縁から延長される形で、溶接により取付けられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の土留め構造。

１鋼矢板
１ｊジョイント
２Ｈ形鋼
２ｆ１、２ｆ２フランジ
２ｗウェブ
２ｊジョイント
１０土留め構造体（土留め壁）
２０土留め構造体（二重土留め壁）
２１第１の壁体（第１の鋼矢板の列）
２２第２の壁体（第２の鋼矢板の列）

Claims

地盤に開削側と地山側とを仕切るように打ち込まれる第１の鋼矢板の列と、
前記第１の鋼矢板の列より地山側の地盤に、前記第１の鋼矢板の列に対し間隔をあけて打ち込まれる第２の鋼矢板の列と、
前記第１及び第２の鋼矢板の列中に介在するように地盤に打ち込まれ、ウェブの厚さが、前記第１の鋼矢板の厚さよりも厚く、かつ、前記第２の鋼矢板の厚さよりも厚いＨ形鋼と、
を含んで構成され、
上面視で、前記第１の鋼矢板の列の波形と前記第２の鋼矢板の列の波形とが同位相となるように、前記第１の鋼矢板の列と前記第２の鋼矢板の列とが並列に配置され、
前記Ｈ形鋼は、２つのフランジのそれぞれの両端縁に、前記鋼矢板の両端縁のジョイントと連結可能なジョイントを有し、
一方のフランジが、前記第１の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
他方のフランジが、前記第２の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
前記第１の鋼矢板の列と前記第２の鋼矢板の列との間の地盤に固化材が注入されることを特徴とする、土留め構造。
地盤に開削側と地山側とを仕切るように打ち込まれる第１の鋼矢板の列と、
前記第１の鋼矢板の列より地山側の地盤に、前記第１の鋼矢板の列に対し間隔をあけて打ち込まれる第２の鋼矢板の列と、
前記第１及び第２の鋼矢板の列中に介在するように地盤に打ち込まれ、ウェブの厚さが、前記第１の鋼矢板の厚さよりも厚く、かつ、前記第２の鋼矢板の厚さよりも厚いＨ形鋼と、
を含んで構成され、
上面視で、前記第１の鋼矢板の列の波形と前記第２の鋼矢板の列の波形とが同位相となるように、前記第１の鋼矢板の列と前記第２の鋼矢板の列とが並列に配置され、
前記Ｈ形鋼は、２つのフランジのそれぞれの両端縁に、前記鋼矢板の両端縁のジョイントと連結可能なジョイントを有し、
一方のフランジが、前記第１の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
他方のフランジが、前記第２の鋼矢板の列中に介在して、両隣りの鋼矢板と互いのジョイントどうしで連結され、
前記第１の鋼矢板の列と前記第２の鋼矢板の列との間の地下水位が低下させられることを特徴とする、土留め構造。
前記Ｈ形鋼のジョイントは、前記Ｈ形鋼のフランジの両端縁に、当該両端縁から延長される形で、溶接により取付けられており、当該フランジの厚さが、前記第１の鋼矢板の厚さよりも厚く、かつ、前記第２の鋼矢板の厚さよりも厚く、当該両端縁間の距離が、前記Ｈ形鋼の２つのフランジ間の距離よりも短いことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の土留め構造。