JPH1161860A - 小判形沈設体用セグメントピース - Google Patents

小判形沈設体用セグメントピース

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JPH1161860A
JPH1161860A JP9213340A JP21334097A JPH1161860A JP H1161860 A JPH1161860 A JP H1161860A JP 9213340 A JP9213340 A JP 9213340A JP 21334097 A JP21334097 A JP 21334097A JP H1161860 A JPH1161860 A JP H1161860A
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Yoshiyuki Hamada
良幸 濱田
Atsushi Ito
篤 伊藤
Kazuyoshi Sato
和義 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小判形沈設体に使用する、直線部分のセグメ
ントを特別堅固にしたり、また、余分のコストを掛ける
事なく、円形部と同程度の耐力を得られる小判形沈設体
用セグメントピースを提供すること。 【解決手段】 小判形沈設体用直線部セグメントピース
10の継手板12にPC鋼材定着孔12b、縦リブ13
にPC鋼材取付孔13bを設け、PC鋼材取付孔13b
にPC鋼材を貫通させ、PC鋼材定着孔12bで定着す
ることにより、所定の予圧で小判形沈設体用セグメント
ピース10に引っ張り力を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中構造物の構築
に使用する断面が少なくとも一対の直線部と一対の半円
部とを備える小判形沈設体用セグメントピースに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、都会地の建築物等の根切りを行な
う場合、親杭や鋼矢板を腹起し材で支持することにより
土圧や水圧に耐える土留め工事が行なわれている。一般
に、建築物の土台等は長方形が多いので、土留め工事も
長方形に行なわれる場合が多い。その際、鋼矢板や腹起
し材の直線部分を補強するために切梁を、また、鋼矢板
や腹起し材の偶角部を補強するために火打ち梁を用いる
必要があった。しかし、掘削空間内に縦横に切梁を設け
ることは、機械掘削が難しくなり、従って工期が長くか
かる等の問題があった。これに対し、特公昭51ー12
329として、腹起し材にプレストレスを導入する事に
より、切梁を用いる事なく土圧に抵抗する土留め工法が
提案されている。この「プレストレス土留め工法」に付
いて図5を参照して説明する。図5は「プレストレス土
留め工法」に用いる構造材の平面図である。
【0003】まず、プレストレス導入について説明す
る。プレストレスは従来、コンクリートに対して用いる
技術であり、コンクリートが圧縮強度に比べて引張強度
が非常に小さいことに対応して考案された。すなわち、
コンクリートの使用に先立ち圧縮応力度を加えることに
より、構造部材としての利用範囲を広げようとするもの
である。プレストレス導入の方法としては、高強度の鋼
棒や鋼線を引張って両端をコンクリートに固定して圧縮
応力度を加えるのが一般的である。このとき用いられる
鋼棒や鋼線は高炭素鋼の冷間加工や焼入れ、焼戻しなど
の熱処理をして強度を高めた物であり、プレストレスト
コンクリートの略のPCを用いてPC鋼棒、PC鋼線、
あるいはそれらをまとめてPC鋼材と呼ばれている。
【0004】次に、図5を参照して、「プレストレス土
留め工法」を説明する。図5に示すように、この工法
は、平面矩形状根切り面周囲に鋼矢板61を連続して打
ち込み、上部所定深さだけ根切りを行なった後、腹起し
材62を矩形枠状に取り付け、偶角部に火打梁63を入
れる。この状態で偶角部を除き、腹起し材62に別の腹
起し材64を重ね梁状にボルト65で継ぎ合わせて合成
桁とし、重ね合わせた腹起し材64の断面内又は断面外
にPC鋼材66を配置する。このPC鋼材66を重ね合
わせた腹起し材64の端部67で偶角部の空間部68を
作業空間として緊張、定着を行なって、合成された腹起
し材62、64にプレストレスを導入する。この工法に
よれば、腹起し材の土圧に対する曲げ抵抗力は数倍に増
大し、腹起し材の支持間隔も数倍となる。従って、一辺
20〜4グmの長方形根切りの場合には切梁は不必要と
なり、掘削の効率が良好となる。
【0005】しかし、上記「プレストレス土留め工法」
は土留めのための工法であるため、縦方向へ連続して行
うことは考慮されていない。また、作業員が内部に入っ
て作業する必要があるため、地中深くに設置することは
危険が大きく、地下深度が大きいときには使用できな
い。そのため、このまま地中構造物の構造体として使用
することには無理があった。
【0006】一方、従来の地中構造物の構築工法として
は、地中に沈設体として、円形、長方形などの中空箱を
地中の支持地盤まで潜掘沈下させ構造物を支えるケーソ
ン工法がある。ケーソンとしては、鉄筋コンクリート製
あるいは鋼製が一般的に使用されている。
【0007】ここで、ケーソン工法の1つである、圧入
式ケーソン工法について図6を参照して説明する。図6
は圧入式ケーソン工法の説明図である。この工法は、ま
ず地中内にグラウンドアンカー51を設置し、ケーソン
50を地上で構築し、内部を水中掘削する。さらに、グ
ラウンドアンカー51の反力をとって圧入桁52を介し
てジャッキ53にてケーソン50を押圧して沈設し、そ
れを繰り返して所望の深度まで地中に圧入する。その
後、底版コンクリートを打設し、内部にコンクリートの
2次巻きを行なうことにより立坑としたり、あるいは鉄
筋カゴを挿入しコンクリートを打設することにより基礎
としたりする。
【0008】圧入式ケーソン工法によれば、地盤改良の
必要がなく経済性に優れている、圧入の途中でコンクリ
ートの躯体養生がなく、連続施工が可能なので工期が短
縮できる、等の利点がある。また、ケーソン50は地上
で構築し圧入するので、作業員が坑内に入る必要が無
く、安全に地中深くに使用できる工法である。
【0009】ケーソン工法で用いられる鋼製ケーソンと
しては、従来、円形が一般的である。その理由として
は、円形のケーソンは、周囲の地盤からの土圧に対する
耐力が大きく、切梁が不要なので機械掘削を利用でき、
掘削が容易であること、また、ケーソンを複数のセグメ
ントで構成する場合、各セグメントが同一の形状である
ことが挙げられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円形の
鋼製ケーソンを利用するケーソン工法は、地下構造物の
内空を利用する場合、一般に平面が長方形状に利用する
ことが多いので、空間の無駄が非常に大きく、コスト的
にも無駄が大きい。また、円形ケーソンでは必要な内空
を得るためにはかなり余計に広く掘削する必要があるの
で、施工ヤードに余裕が無い場合には利用できない。
【0011】そのため、最近では、小判形の鋼製ケーソ
ンに対するニーズが大きくなっている。小判形は、両端
に略(注:略半円部または円弧部)半円部(以下、単に
半円部と称する。)を持ち、その中間を直線でつないだ
形状である。小判形ケーソンは、円形ケーソンに比べて
内空の無駄が少ないことや、長方形ケーソンのように角
部が無いため、一点に土圧が集中することもない点が主
な理由である。
【0012】しかし、小判形には直線部分があり、直線
部は円形部に比べて土圧に対する耐力が小さい。円形部
と同程度の耐力を得るためには直線部を特別堅固な構造
としなくてはならない。すなわち、例えば直線部のセグ
メントピースに使用する鋼板を非常に厚いものにする、
あるいは、直線部のセグメントピースには数多くの補強
部材を使用する等が必要となる。その場合、円形部のセ
グメントピースに比べて非常にコストがかかる、あるい
は、直線部のセグメントピースが非常に重くなるため、
大型重機が必要となり、そのためさらにコストアップ
し、また、施工ヤードも大きく必要となるなど問題点が
多い。
【0013】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、小判形沈設体に使用す
る、直線部分のセグメントを特別堅固にしたり、また、
コストアップする事なく、円形部と同程度の耐力を得ら
れる小判形沈設体用セグメントピースを提供することを
目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1の発明によれば、地中に構築される筒状
の構造体であって、断面が一対の直線部と一対の半円部
とを備える小判形沈設体を構成するものであって、所定
の間隔をおいて平行に配置される一対の主桁と、該一対
の主桁の両端を連結して平行に配置される一対の継手板
と、該主桁、該継手板の外側に連結され地盤に面する外
殻板とを有する小判形沈設体用セグメントピースにおい
て、前記直線部の両端の前記継手板に所定の予圧で引っ
張り力を付加する緊張部材を備えたことを特徴とする。
【0015】緊張部材によって直線部のセグメントピー
スに所定の予圧で引っ張り力を付加するので、直線部に
おいても半円部と同程度の耐力を持ち、外部からの土圧
あるいは水圧に耐えることができる。予め、直線部のセ
グメントピースの両端の継手板に予圧を付加することに
より、直線部のセグメントピースの外殻板を外側へたわ
ませる方向の力が働く。一方、外部からの土圧あるいは
水圧は、外部から外殻板を内側へ押す力となる。従っ
て、予圧と土圧あるいは水圧が打ち消し合うことによ
り、さらに大きな土圧あるいは水圧にも耐えることが可
能となる。従って、円形部と同程度の耐力を持たせるこ
とが可能であり、非常に使用しやすい小判形沈設体を構
築することができる。
【0016】請求項2の発明によれば上記問題点を解決
するために、請求項1に記載する小判形沈設体用セグメ
ントピースにおいて、前記継手板の間に配置され両端が
前記一対の主桁に連結し、前記緊張部材を貫通させる貫
通部が形成された複数の縦リブを有するとともに、前記
継手板に前記緊張部材に引っ張り力を付加するための定
着部が形成され、前記貫通部に前記緊張部材を貫通さ
せ、前記定着部において前記緊張部材を定着させること
より、前記小判形沈設体に予圧を導入することを特徴と
する。
【0017】継手板に定着部が、また縦リブに貫通部が
形成されることにより、特にコストアップすることなく
緊張部材を取り付け、予圧をかけることが可能である。
また、沈設体内部の空間に部材が突出しないので、内空
を圧迫することが無く、内空を利用する場合にも容易に
利用できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る小判形沈設体
用セグメントピースについて、具体化した実施の形態を
挙げ、図面に基づいて詳細に説明する。本発明の小判形
沈設体用セグメントピースの一実施の形態について、図
1〜図4を参照して説明する。図1は小判形沈設体用直
線部セグメントピースの斜視図、図2は円形部セグメン
トピースの斜視図、図3、図4は図1の小判形沈設体用
直線部セグメントピースと図2の円形部セグメントピー
スの使用方法の説明図である。
【0019】図1に示すように、小判形沈設体用直線部
セグメントピース10のすべての面は厚さ3〜25mm
の鋼板で構成され、各部材は溶接により接続されてい
る。一対の主桁11,11は、例えば長さ2〜3mの長
方形状であり、約1mの間隔をおいて平行位置に対置さ
れている。主桁11,11の両端に長方形の継手板1
2,12が連結され、長方形の枠状を構成している。さ
らに、主桁11,11と継手板12,12の構成する枠
内に、継手板12,12に平行に、長方形状の複数の縦
リブ13,13,…が設けられ、それぞれ両主桁11,
11に溶接されている。さらに、主桁11,11と継手
板12,12の構成する枠内に、長方形状の外殻板(ス
キンプレート)14が主桁11,11、継手板12,1
2、縦リブ13,13…のすべてに溶接して構成され
る。
【0020】さらに、小判形沈設体用直線部セグメント
ピース10には、主桁11,11、継手板12,12に
それぞれ複数の接合孔11a,12a,…が設けられ
る。これは、他のセグメントピースと連結して沈設体を
構築するために使用される。また、小判形沈設体用直線
部セグメントピース10の縦リブ13,13…にはPC
鋼材40を取り付けるためのPC鋼材取付孔13b、1
3b…が、継手板12,12にはPC鋼材を定着するた
めのPC鋼材定着孔12b、12bが設けられている。
PC鋼材取付孔13bは、PC鋼材定着孔12bに比べ
て充分大きく、PC鋼材40がPC鋼材取付孔13b内
部である程度移動できるように構成されている。一方、
PC鋼材定着孔12bは、使用するPC鋼材の貫通を妨
げない程度の大きさに構成される。
【0021】次に、小判形沈設体用直線部セグメントピ
ース10と接続して小判形沈設体30を構成するため
の、円形部セグメントピース20に付いて図2を参照し
て説明する。図2に示すように、円形部セグメントピー
ス20は小判形沈設体用直線部セグメントピース10と
同様に全ての面は厚さ3〜25mmの鋼板で構成され、
各部材は溶接により接続されている。一対の主桁21,
21は、直径3〜6(注:最大外径のイメージ)mの半
円形をなし、その両端に長方形の継手板22,22が連
結され、さらに、主桁21,21と継手板22,22の
外側に接して半円筒形の外殻板24が溶接され、全体で
半円筒形のセグメントを構成する。さらに、主桁21,
21と外殻板24に接して、長方形の縦リブ23,2
3,…が一定の間隔をおいて溶接される。
【0022】さらに、円形部セグメントピース20に
は、主桁21,21、継手板22,22にそれぞれ複数
の接合孔21a,22a,…が設けられ、他の円形部セ
グメントピース20、あるいは、小判形沈設体用直線部
セグメントピース10と連結されて、沈設体の構築に用
いられる。また、円形部セグメントピース20の継手板
22,22にはPC鋼材を定着するためのPC鋼材定着
孔22b,22bが設けられている。なお、PC鋼材定
着孔22bは、小判形沈設体用直線部セグメントピース
10に設けられたPC鋼材定着孔12bと同程度の大き
さに構成される。
【0023】小判形沈設体30を構築する際には、小判
形沈設体用直線部セグメントピース10の接合孔12a
と円形部セグメントピースの接合孔22aとを貫通させ
てボルト締めする事により両セグメントピースを接合す
る。小判形沈設体用直線部セグメントピース10と円形
部セグメントピース20とを交互に接続することによ
り、図3に示すような小判形沈設体30を構成すること
が出来る。さらに、小判形沈設体30同士を各セグメン
トピースの主桁に形成された接合孔11a、21aでボ
ルト締めする事により接続して、必要な深さの断面小判
形の筒状沈設体を構築することが出来る。
【0024】次に、この小判形沈設体用直線部セグメン
トピース10を使用する方法について図3、図4を参照
して説明する。まず、図3に示すように、図1のように
構成された小判形沈設体用直線部セグメントピース10
の一方のPC鋼材定着孔12bから縦リブ13,13…
に開けられたPC鋼材取付孔13b,13b…を貫通し
て、他方のPC鋼材定着孔12bへとPC鋼材40を貫
通させる。使用するPC鋼材40としては、φ12.7
mmまたはφ15.2mmのPC鋼棒またはPC鋼線が
適当である。PC鋼材40の両端部は、定着のためのネ
ジが形成されている。図4に示すように、PC鋼材40
は、各小判形沈設体用直線部セグメントピース10に付
き、上下2本ずつ挿入する。
【0025】さらに、PC鋼材40の端部が円形部セグ
メントピース20のPC鋼材定着孔22bを貫通するよ
うに、小判形沈設体用直線部セグメントピース10と、
円形部セグメントピース20とを交互に2個ずつボルト
締めして固定することにより、全体で小判形沈設体30
を構築する。次に、円形部セグメントピース20と小判
形沈設体用直線部セグメントピース10のPC鋼材定着
孔22bと12bとの重ね合わせ部分の、小判形沈設体
用直線部セグメントピース10側に空回り止ナット、円
形部セグメントピース20側に定着用ナットを取り付け
る。
【0026】さらに、貫通させた各PC鋼材40の両端
にはネジが形成されているので、PC鋼材定着孔12
b、22bにおいて、両側から一定のトルクで定着用の
ナットを締め付ける。この作業は、地上で、円形部セグ
メントピース20内空間を作業空間として作業すること
ができる。ここでは、PC鋼材40に引っ張り力10to
n/本程度のプレストレスを導入する。従って、各小判
形沈設体用セグメントピースには、PC鋼材40が2本
使用されているので全体で約20tonの力が加えられ
る。この際、小判形沈設体用直線部セグメントピース1
0の外部から引っ張ること、すなわち、PC鋼材40を
所定のトルクで定着する作業を円形部セグメントピース
20側で行ない、プレストレスを導入することにより、
小判形沈設体用セグメントピース10の全体に均一にス
トレスを与えることができる。
【0027】なお、この引っ張り力、PC鋼材40の太
さ等については、この数値にこだわることなく、施工環
境や使用するセグメントピースの材質等により適宜変化
させることが可能である。例えば、地中浅い部分に使用
するセグメントピースに関しては、周囲からの土圧、あ
るいは水圧がさほど大きくないので、プレストレスを小
さく設定したり、あるいは、PC鋼材40を1本のみ中
央部に設けることによってコストダウンすることも可能
である。また、より地中深くに使用する場合は、周囲か
らの土圧あるいは水圧に合わせてプレストレス値を大き
く設定する必要があるが、地中に沈設する以前に沈設体
に変形を起すほど大きくすることは適当でない。
【0028】上記のように、プレストレス導入を行なう
と、小判形沈設体用直線部セグメントピース10には外
殻板14を外部へたわませる方向の力となる。あるい
は、PC鋼材40を沈設体内側へたわませる力となる。
PC鋼材取付孔13bは、PC鋼材40の太さに比べて
十分大きく形成し、余裕を持たせてあるので、小判形沈
設体用直線部セグメントピース10あるいはPC鋼材4
0がたわんでも妨げるものでなく、PC鋼材40と小判
形沈設体用直線部セグメントピース10とが抵触するこ
とはない。なお、ここではPC鋼材取付孔13bとした
が、必ずしも孔である必要はなく、縦リブに切り欠きを
形成してPC鋼材40をはめ込むこともできる。その場
合は、小判形沈設体30を構築してから後にPC鋼材4
0をはめ込むこともできる。
【0029】上記の手順で、地上において小判形沈設体
30の直線部にプレストレスを導入した後、地中へ沈設
する。地中深くに沈設されると外部地盤からの土圧を、
あるいは水中沈設の場合は水圧を受ける。土圧あるいは
水圧は小判形沈設体30の外部から内側へ、沈設体をつ
ぶす方向へ働く。小判形沈設体用直線部セグメントピー
ス10には片側20tonの予圧を掛けて有るので外部か
ら20ton程度の圧力を受けると相殺される。さらに、
小判形沈設体用直線部セグメントピース10自身の耐力
も有るので、地中深くに沈設した場合にも沈設体の変形
を起すことが無い。
【0030】以上説明したように、本発明の小判形沈設
体用直線部セグメントピース10によれば、PC鋼材4
0によって小判形沈設体用直線部セグメントピース10
に所定の予圧で引っ張り力を付加するので、小判形沈設
体30の直線部においても半円部と同程度の耐力を持
ち、外部からの土圧あるいは水圧に耐えることができ
る。従って、非常に使用しやすい小判形沈設体30を構
築することができる。また、継手板12、22にPC鋼
材定着孔12b,22bが、また縦リブ13にPC鋼材
取付孔13bが形成されることにより、他の部材を必要
としないので余分なコストを掛けることなく予圧をかけ
ることが可能である。また、小判形沈設体30内部の空
間に部材が突出しないので、内空を圧迫することが無
く、内空を利用する場合にも容易に利用できる。また、
これら部材の構築はすべて現場において、地上で行われ
る。従って、運搬や取り扱いが容易であり、大型重機を
必要としないので、施工ヤードが狭い場合にも使用でき
る。
【0031】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限ることなく、色々な応
用が可能である。例えば本実施の形態では、直線部、円
形部とも各2ピースで小判形を構成するとしたが、直線
部を複数個連続させたり、また、円形部を複数の円弧ピ
ースに分けるなどしてさらに大きな小判形沈設体を構成
することも可能である。また、例えば本実施の形態で
は、構造部材の外側面が平坦であるが、この外側面に突
起を設ければ、押し込み・引抜きに対して強い地中構造
物を構築することが可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明の小判形沈設体用セグメントピー
スによれば、緊張部材によって直線部のセグメントピー
スに所定の予圧で引っ張り力を付加するので、直線部に
おいても半円部と同程度の耐力を持ち、外部からの土圧
あるいは水圧に耐えることができる。予め、直線部のセ
グメントピースの両端の継手板に予圧を付加することに
より、直線部のセグメントピースの外殻板を外側へたわ
ませる方向の力が働く。一方、外部からの土圧あるいは
水圧は、外部から外殻板を内側へ押す力となる。従っ
て、予圧と土圧あるいは水圧が打ち消し合うことによ
り、さらに大きな土圧あるいは水圧にも耐えることが可
能となる。従って、円形部と同程度の耐力を持たせるこ
とが可能であり、非常に使用しやすい小判形沈設体を構
築することができる。
【0033】また、継手板に定着部が、また縦リブに貫
通部が形成されることにより、余分なコストを掛けるこ
となく予圧をかけることが可能である。また、沈設体内
部の空間に部材が突出しないので、内空を圧迫すること
が無く、内空を利用する場合にも容易に利用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る小判形沈設体用直
線部セグメントピースの斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る円形部セグメント
ピースの斜視図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係る小判形沈設体用セ
グメントピースの使用方法の説明の上面図である。
【図4】本発明の一実施の形態に係る小判形沈設体用セ
グメントピースの使用方法の説明の斜視図である。
【図5】「プレストレス土留め工法」に用いる構造材の
平面図である。
【図6】圧入式ケーソン工法の施工方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
10 小判形沈設体用直線部セグメントピース 11 主桁 11a 主桁接続孔 12 継手板 12a 継手板接続孔 12b PC鋼材定着孔 13 縦リブ 13b PC鋼材取付孔 14 外殻板 20 円形部セグメントピース 30 小判形沈設体 40 PC鋼材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI E21D 11/14 (72)発明者 伊藤 篤 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の1 株式会社加藤建設内 (72)発明者 佐藤 和義 埼玉県熊谷市大字三ケ尻6100番地 日本鋼 管ライトスチール株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に構築される筒状の構造体であっ
    て、断面が一対の直線部と一対の半円部とを備える小判
    形沈設体を構成するものであって、 所定の間隔をおいて平行に配置される一対の主桁と、 該一対の主桁の両端を連結して平行に配置される一対の
    継手板と、 該主桁、該継手板の外側に連結され地盤に面する外殻板
    とを有する小判形沈設体用セグメントピースにおいて、 前記直線部の両端の前記継手板に所定の予圧で引っ張り
    力を付加する緊張部材を備えたことを特徴とする小判形
    沈設体用セグメントピース。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載する小判形沈設体用セグ
    メントピースにおいて、 前記継手板の間に配置され両端が前記一対の主桁に連結
    し、前記緊張部材を貫通させる貫通部が形成された複数
    の縦リブを有するとともに、 前記継手板に前記緊張部材に引っ張り力を付加するため
    の定着部が形成され、 前記貫通部に前記緊張部材を貫通させ、前記定着部にお
    いて前記緊張部材を定着させることより、前記小判形沈
    設体に予圧を導入することを特徴とする小判形沈設体用
    セグメントピース。
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