JPH11140863A - 鋼管矢板の継手部材、継手構造、及びそれらを用いた鋼管矢板基礎 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、継手のせん断強度、剛性を従来より
向上させて、継手のずれ変形を抑止可能な鋼管矢板の継
手部材、継手構造及びこれらを用いた鋼管矢板基礎を提
供することを目的としている。 【解決手段】鋼管矢板本管の外面に、該本管の軸方向に
沿って取付けられ、互いに隣接する本管同士を、断面が
Ｔ字形の雄部材と、Ｌ字形の雌部材２枚とで嵌合係止さ
せる１組の継手部材において、前記雌部材で囲む空間内
に、本管外面を覆う板状部材を組み入れ、これら板状部
材、Ｔ字形及びＬ字形部材の対向する表面に、それぞれ
前記本管の軸方向に垂直な複数本の突条を設けたことを
特徴とする鋼管矢板の継手部材である。また、これら継
手部材を用いた継手構造及び鋼管矢板基礎である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管矢板の継手部
材、継手構造、及びそれらを用いた鋼管矢板基礎に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、鋼管矢板基礎は、橋梁基礎形式の
１つとして欠くことのできないものになっている。それ
は、（財）日本道路協会が、昭和５９年２月に「鋼管矢
板基礎の設計指針・同解説」を作成し、それに記載され
た設計思想の統一や設計施工に関する基本的事項の規定
が、工事を容易に進めることに貢献したと思われる。

【０００３】この鋼管矢板基礎は、図６に示すように、
複数本の鋼管矢板１２（本管１と継手部材２、３、４、
９とからなる）を地盤中に打設し、それらを互いに継手
部材２、３、４、９（図７参照）で連結して円形、小判
形、矩形などの閉鎖形状に組み合わせ、その閉鎖形状の
内部空間に敷砂１６、底盤コンクリート１５及び頂版コ
ンクリート１３（以下、頂版という）を施工したもので
ある。なお、橋梁等の躯体１１は、その頂版１３上に立
設され、工事完成後には、該頂版１３の天端面より上方
に突き出ている鋼管矢板１２の一部は、切断除去され
る。

【０００４】ところで、このような鋼管矢板基礎の中心
軸に関する曲げ剛性は、その構造特性から、（１）各鋼
管矢板の曲げ剛性と、（２）各鋼管矢板の曲げの中立軸
（基礎が円形の場合、基礎中心軸と一致）からの距離に
よる曲げ剛性との和で定義されるが、（２）の剛性は、
前記継手部材の連結で形成した継手部分（以下、単に継
手という）のせん断特性に大きく依存している。そし
て、従来は、鋼管矢板基礎用に製造してきた鋼管矢板の
継手部材としては、図７に示したように、Ｐ−Ｐ型継手
部材９と呼ばれ、前記本管１より小径の円形鋼管に、そ
の管軸方向に沿ってスリット１０を設けたものが一般的
であった。また、鋼管矢板基礎の施工工事は、相隣り合
う本管１のかかる継手部材同士を、スリット１０を嵌合
させながら地盤に打設した後、嵌合部の空間内を掘削、
排土、洗浄し、該空間内にモルタル等のセメント系充填
剤７を中詰めすることで、継手に所要のせん断強度、あ
るいは剛性を発揮させていた。また、このＰ−Ｐ型継手
部材９に用いる円形鋼管には、通常、その内面に突起等
の無い鋼管が用いられ、継手としてのせん断強度、剛性
は、鋼管内面と充填モルタルとの付着力のみに依存して
いた。そのため、ある大きさ以上のせん断力が、かかる
従来の継手に作用すると、この付着が容易に切れ、該継
手にずれ変形が生じる。

【０００５】特に、鋼管矢板基礎に水平な外力が作用し
た場合には、各本管１に曲げ変形が生じ、継手にも上下
方向のせん断力が作用し、前記付着がきれてずれ変形が
生じる。このずれ変形が生じ始めると、継手のせん断剛
性が次第に低下し、鋼管矢板基礎の曲げ剛性のうち、前
述の（２）に相当する曲げ剛性が、継手が相互に完全剛
結していると仮定した場合よりもかなり低減する。した
がって、鋼管矢板基礎の曲げ剛性を従来よりも向上させ
るには、継手部材とセメント系充填剤との付着力を高め
て、該継手のせん断強度及び剛性を向上させる必要があ
った。

【０００６】そこで、特開平８−２７７７４号公報は、
「水平方向に隣接する鋼材を連結するための嵌合継手部
材であって、嵌合継手部材の嵌合面に複数の突起もしく
は突条が、設けられた継手部材」を提案し、それら突起
等によって、セメント系固化剤と継手部材との間の付着
強度を高めるようにした。しかしながら、特開平８−２
７７７４号公報記載の技術では、図５に示すような所謂
Ｌ−Ｔ型継手の場合、本管１の外面に突起等は設けてい
ないので、その部分は、セメント系固化剤７との付着力
のみとなる。そのため、突起あるいは突条のある嵌合に
比べて、この部分が弱点となり、長手方向のせん断力を
受けた時、セメント系固化剤７の剥離が生じ、継手のせ
ん断強度、剛性が低下する可能性がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、継手のせん断強度、剛性を従来より向上させ
て、継手のずれ変形を抑止可能な鋼管矢板の継手部材、
継手構造及びこれらを用いた鋼管矢板基礎を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、矢板本管外面とセメント系充填剤との剥離
防止を鋭意検討し、従来の継手部材にその具体的手段を
追加することで、本発明を完成させた。すなわち、本発
明は、鋼管矢板本管の外面に、該本管の軸方向に沿って
取付けられ、互いに隣接する本管同士を、断面がＴ字形
の雄部材と、Ｌ字形の雌部材２枚とで嵌合係止させる１
組の継手部材において、前記雌部材で囲む空間内に、本
管外面を覆う板状部材を組み入れ、これら板状部材、Ｔ
字形及びＬ字形部材の対向する表面に、それぞれ前記本
管の軸方向に垂直な複数本の突条を設けたことを特徴と
する鋼管矢板の継手部材である。

【０００９】また、本発明は、隣接する鋼管矢板本管の
外面に、該本管の軸方向に沿って対向して取付けられ、
それぞれ２枚のＬ字形部材で形成した雌部材と、該雌部
材に嵌合係止する断面がＨ字形の雄部材とからなる１組
の継手部材において、前記それぞれの雌部材で囲む空間
内に、本管外面を覆う板状部材を組み入れ、これら板状
部材、Ｈ字形及びＬ字形部材の対向する表面に、それぞ
れ前記本管の軸方向に垂直な複数本の突条を設けたこと
を特徴とする鋼管矢板の継手部材である。

【００１０】さらに、本発明は、前記突条の高さを１〜
１０ｍｍ，間隔を１０ 〜１００ｍｍとしてなることを
特徴とする鋼管矢板の継手部材である。加えて、本発明
は、前記の継手部材を用いた鋼管矢板基礎の継手構造で
あって、前記本管外面と雌部材とで囲む空間内に、セメ
ント系充填剤を中詰めしたり、隣接する本管に、前記継
手部材を複数組取り付けたり、あるいは隣接する本管外
面と、それぞれ２組の前記した継手部材とで囲む空間内
に、セメント系充填剤を中詰することを特徴とする鋼管
矢板の継手構造である。

【００１１】さらに加えて、本発明は、前記いずれかの
継手構造を用いると共に、前記本管内にセメント系充填
剤を中詰して形成させたことを特徴とする鋼管矢板基礎
でもある。本発明では、従来の継手部材の１組に、新し
く鋼管矢板本管の外面を覆う板状部材を設けると共に、
該板状部材、Ｔ字形あるいはＨ字形の雄部材、Ｌ字形の
雌部材のそれぞれが対向する面に、矢板本管の軸方向に
垂直な突条を設けるようにしたので、矢板本管の外面で
も該突条とセメント系充填剤とが噛み合い、継手全体の
せん断強度、及び剛性が向上する。つまり、従来のよう
に、鋼材と充填剤との付着力のみでなく、充填剤のせん
断もしくは圧縮破壊強度が付加される（付着力＋機械的
結合力）ようになる。なお、これらの突条は、継手の長
手方向のせん断強度、及び剛性を最大限に向上させるよ
う、すなわち、鋼管矢板基礎の高強度かつ高剛性化に最
も有効に作用するよう、継手の長手方向に対して直角に
配置するのが好ましい。

【００１２】また、本発明では、隣接する本管にこれら
の継手部材を複数組み取付けたり、雌継手部材が矢板本
管の外面とで形成する空間内、あるいは複数組の継手部
材によって形成する空間内に、セメント系充填剤を中詰
めするようにしたので、上記効果は一層促進されるよう
になる。さらに、本発明では、これら継手部材及び継手
構造を用いると共に、本管にも中詰コンクリートを充填
するようにしたので、従来よりも格段とせん断強度及び
剛性の大きい、鋼管矢板基礎を構築することが可能とな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をなすに至った経緯
もまじえ、本発明の実施形態を説明する。まず、既に図
５において平面図で示した従来の所謂Ｌ−Ｔ型継手であ
るが、それは、２枚の断面がＬ字形の雌部材４を本管１
の外面に、その軸方向に沿って溶接し、縦長の空間とス
リット１０とを形成する。一方、別の本管１には、断面
がＴ字形の雄部材２を、本管１の軸方向に沿い溶接す
る。従って、上記２本の本管１同士を係止させるＬ−Ｔ
型継手の基本的な構造としては、上記雄部材２の一部
を、雌部材４に嵌合させたものであり、両部材２、４は
１組として扱われる。該継手構造を実際に施工するに
は、雌部材４を備えた本管１を、打込みもしくは中掘工
法で地盤に打設後、雄部材２を前記空間に嵌合させなが
ら、該雄部材２を備えた別の本管１を打設し、前記空間
内を掘削、排土、洗浄した後、そこにセメント系充填剤
７を詰め、固化させる。前記特開平８−２７７７４号公
報記載の技術は、かかる継手構造を形成する部材に、突
起あるいは突条を設け、それにより、継手部材と前記空
間に充填したモルタルとの噛み合いを強化したものであ
る。しかし、本発明者がこの技術の実施を検討したとこ
ろ、図５に矢印で示す部分、つまり本管外面には突起、
あるいは突条がない。従って、モルタル等との付着強度
がこの部分だけが弱くなることが予想された。これで
は、せっかく突起、突条を設けても、継手全体としての
せん断強度や剛性は、さほど向上しない。そこで、本発
明者は、その問題点を是正するため鋭意検討を重ね、下
記の本発明をしたのである。

【００１４】すなわち、本発明では、前記雌部材４が囲
む空間の本管１外面に、図１（ａ）に示すように、突条
８を有する板状部材５を別途溶接するようにした。つま
り、雄部材２及び雌部材４からなる継手部材に１組に板
状部材５を加えたのである。そして、前記雄部材２、雌
部材４及び板状部材５に設ける突条８は、複数本とし、
これら部材が相互に対向する面に、本管１軸方向に垂直
とした。つまり、鋼管矢板基礎が施工された際に、該基
礎にかかる外力（特に、曲げ）に対抗できるようにした
のである。なお、この板状部材５は、突条８のない本管
１外面をほぼ覆う程度のサイズであれば良く、その表面
は、雄部材２の表面と向きあっていれば、かならずしも
平行である必要はない。また、本発明では、図１（ｂ）
に示すように、雄部材２をＴ字形に代えて、本管１と独
立させたＨ字形とし、雌部材４は、隣接する別の本管１
外面に、該本管１の軸方向に沿って対向して取付けら
れ、それぞれ２枚のＬ字形部材４で形成した。そして、
上記発明と同様、それぞれの雌部材４で囲む空間内に、
本管１外面を覆う板状部材５を組み入れ、これら板状部
材５、Ｈ字形３及びＬ字形部材４の対向する表面に、そ
れぞれ前記本管１の軸方向に垂直な複数本の突条８を設
けたのである。

【００１５】かかる構造の継手部材、及び継手構造を鋼
管矢板基礎の施工に用いると、前記問題点が解消され、
従来より強固な鋼管矢板基礎が建設できるようになる。
特に、図１（ｂ）に示した継手部材は、継手の施工が容
易になり、工事の迅速化が図れるという利点もある。次
に、本発明では、上記突状８は、図８及び９の継手部材
用鋼材に示すように、間隔１９が１０〜１００ｍｍ、高
さ２０が１〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。間
隙１９が１００ｍｍを超え、高さ２０が１ｍｍ未満であ
ると、セメント系充填剤７を係止する作用が弱く、間隙
１９が１０ｍｍ未満では、そこに該充填剤７が進入でき
ないからである。突条８の高さ２０は、１０ｍｍを超え
ても良いが、１０ｍｍ以上の突条８を複数本有する鋼材
は、現在の圧延技術では製造できないので、現実的な意
味で１０ｍｍを好ましいとした。なお、雌部材４や板状
部材５には、現在製造可能な所謂リブ付き鋼板２３（図
８参照）が、雄部材２、３には、フランジ２１の幅に突
条８を有するＨ形鋼２４（例えば、図９に示す商標「ス
トライブＨ」で市販されている）が利用できる。また、
空間に詰めるセメント系充填剤７としては、モルタル、
コンクリート等、公知のものが使用される。

【００１６】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る継
手構造の別の形態例を示す平面図である。上記継手部材
を本管１に２組取付け、前記空間にセメント系充填剤７
を詰めている。これにより、上記突条８及び板状部材５
の効果は、一層促進され、継手構造のせん断強度、剛性
が２倍に強化されたものとなる。なお、本発明では、継
手部材の組数を限定するものではないが、本管１に取り
付ける都合上、その組数は、本管１及び継手部材自体の
サイズに依存する。

【００１７】図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明
に係る継手構造のさらに別の形態であり、隣接する本管
１外面と、それぞれ２組の継手部材とで囲む空間内に、
セメント系充填剤７を中詰している。これにより、上記
図２（ａ）及び（ｂ）に示した継手構造に比べ、継手の
せん断強度、剛性がさらに増加させることが可能であ
る。

【００１８】最後になるが、図４（ａ）及び（ｂ）は、
上記いずれかの継手構造を、実際に使用して鋼管矢板基
礎を建設する際に、本管１を地盤に打設後、該本管１内
を掘削、排土して中詰コンクリート１８を充填すること
で、鋼管コンクリート構造として、従来より高強度で、
且つ高剛性の鋼管矢板基礎としたものである。その際、
本管１と中詰コンクリート１８との付着力を向上させ、
鋼管コンクリート構造としての曲げ剛性を強化するため
に、本発明では、本管１として内面に突条８を設けた所
謂リブ付鋼管を用いても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、鋼管
矢板の継手部のせん断強度及び剛性、並びに鋼管矢板本
管の曲げ剛性を従来のものに比較して、著しく向上させ
ることができた。その結果、鋼管矢板基礎そのものの曲
げ剛性を、従来より飛躍的に増加させることができ、以
前は適用が困難であった大規模橋梁の基礎にも、鋼管矢
板基礎の適用が可能になると期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼管矢板の継手部材及び継手構造
を示す平面図であり、（ａ）は雄部材がＴ字形、（ｂ）
はＨ字形の場合である。

【図２】本発明に係る鋼管矢板の継手部材を２組使用し
た継手構造の平面図であり、（ａ）は、雄部材及び雌部
材を２組共に同一本管に取付けた場合、（ｂ）は交互に
取り付けた場合である。

【図３】本発明に係る鋼管矢板の継手部材を２組使用
し、且つそれらが形成する空間にセメント系充填剤を詰
め、補強した継手構造の平面図であり、（ａ）は、雄部
材及び雌部材を２組共に同一本管に取付けた場合、
（ｂ）は交互に取り付けた場合、（ｃ）は雄部材にＨ字
形部材を使用した場合である。

【図４】本発明に係る鋼管矢板の継手部材を使用し、鋼
管矢板基礎を建設した時に、矢板本管の内部にもセメン
ト系充填剤を詰め、補強した継手構造を示すの平面図で
ある。

【図５】従来の鋼管矢板の所謂Ｌ−Ｔ型の継手部材及び
継手構造を示す平面図である。

【図６】鋼管矢板基礎を用いて橋梁を建設している状況
を示す斜視図である。

【図７】所謂Ｐ−Ｐ型の継手構造を示す平面図である。

【図８】継手部材に使用するリブ付き鋼板を示す図であ
り、（ａ）は平面、（ｂ）は側面である。

【図９】継手部材に使用するＨ形鋼を示す図であり、
（ａ）は正面、（ｂ）フランジ側面、（ｃ）は側面、
（ｄ）はフランジ平面である。

【符号の説明】

１ 鋼管矢板本管（本管） ２ Ｔ字形部材（雄部材） ３ Ｈ字形部材（雄部材） ４ Ｌ字形部材（雌部材） ５ 板状部材 ６ 継手構造 ７ セメント系充填剤 ８ 突条 ９ Ｐ型継手部材 １０ スリット １１ 橋梁の躯体 １２ 鋼管矢板 １３ 頂版コンクリート（頂版） １４ 敷砂 １５ 底盤コンクリート １６ 地盤 １７ 水面 １８ 中詰コンクリート １９ 間隙 ２０ 高さ ２１ フランジ ２２ ウエブ ２３ リブ付き鋼板 ２４ Ｈ形鋼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石澤 毅 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 水谷 太作 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管矢板本管の外面に、該本管の軸方向
   に沿って取付けられ、互いに隣接する本管同士を、断面
   がＴ字形の雄部材と、Ｌ字形の雌部材２枚とで嵌合係止
   させる１組の継手部材において、 前記雌部材で囲む空間内に、本管外面を覆う板状部材を
   組み入れ、これら板状部材、Ｔ字形及びＬ字形部材の対
   向する表面に、それぞれ前記本管の軸方向に垂直な複数
   本の突条を設けたことを特徴とする鋼管矢板の継手部
   材。
2. 【請求項２】 隣接する鋼管矢板本管の外面に、該本管
   の軸方向に沿って対向して取付けられ、それぞれ２枚の
   Ｌ字形部材で形成した雌部材と、該雌部材に嵌合係止す
   る断面がＨ字形の雄部材とからなる１組の継手部材にお
   いて、 前記それぞれの雌部材で囲む空間内に、本管外面を覆う
   板状部材を組み入れ、これら板状部材、Ｈ字形及びＬ字
   形部材の対向する表面に、それぞれ前記本管の軸方向に
   垂直な複数本の突条を設けたことを特徴とする鋼管矢板
   の継手部材。
3. 【請求項３】 前記突条の高さを１ 〜 １０ｍｍ，間
   隔を１０ 〜１００ｍｍとしてなることを特徴とする請
   求項１又は２記載の鋼管矢板の継手部材。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載の継手部材
   を用いた鋼管矢板基礎の継手構造であって、 前記本管外面と雌部材とで囲む空間内に、セメント系充
   填剤を中詰めすることを特徴とする鋼管矢板の継手構
   造。
5. 【請求項５】 隣接する本管に、前記継手部材を複数組
   取り付けたことを特徴とする請求項４記載の鋼管矢板の
   継手構造。
6. 【請求項６】 隣接する本管外面と、それぞれ２組の請
   求項１〜３いずれかに記載の継手部材とで囲む空間内
   に、セメント系充填剤を中詰することを特徴とする請求
   項５記載の鋼管矢板の継手構造。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれかに記載の継手構
   造を用いると共に、前記本管内にセメント系充填剤を中
   詰して形成させたことを特徴とする鋼管矢板基礎。