親杭工法に根固めの必要性?

こんにちは大野です。

今日は親杭工法をオーガーで先行削孔をして立て込む場合に根固めが必要かどうかについてのお話です。

設計図に必要と書いてある場合もありますが、書いてない場合も多いので、根固めの有無の判断を現場でしないといけない場合もあります。

 

 

 根固めの有無は設計段階で判断している?

山留を計算する場合、施工方法毎に計算手法を変えたりはしませんので、設計段階では根固めの有無を考慮して計画はしていません

 

つまり、根固めをしてもしなくても計算結果に違いがないため、根固めの有無は施工性や周辺環境によって決めなければなりません

 

 

根固め有無では何が違う?

 

先行削孔による親杭工法の場合、削孔径は杭幅より大きいため杭と削孔径の間には隙間が生じる。

隙間をしっかり埋め戻さないと大きく山留壁が変形してしまいます。

 

↓↓根固めをしないい場合の親杭の変形

 

↓↓根固めをした場合の親杭

 

根固めの必要性の判断

根固めの有無の判断は親杭の変形が大きくなってもよいかどうかの判断によって決まってきます。

 

親杭が変形してよいかの判断は次の事項に当てはまる現場の場合は根固めをしたほうが良いと判断します。

①親杭背面の影響範囲内に既設構造物がある。

②掘削背面が道路で一般に開放している。

③精度良い計測管理が必要な現場

(根固めをしないと計算より変位が大きくなる場合がある)

④新設構造物と親杭隙間があまりない現場

 

上記のように変位が大きくなるとトラブルになりそうな現場や精度良い計測管理を必要とする現場は根固めをしたほうが良いです。

 

山留に関する質問がある場合は、コメントをお願いします。
できる範囲で回答しようと思っています。

それではまた。

 

 

山留壁に作用する上載荷重

こんにちは大野です。

今日は山留計画をするときに考慮する上載荷重についてのお話です。

上載荷重は山留壁の背面の状況によって、違います。

①近接した場所に構造物がない場合。

②近接した箇所に構造物がある場合。

③掘削影響内に盛り土や山留壁背面が法面場合

この3つの場合について説明したいと思います。

 

近接した場所に構造物がない場合の上載荷重

 

通常は10kN/m2の上載荷重を考慮して計画をします。

10KN/m2は何の荷重を想定しているかというと、山留壁背面を通る大型車やバックホウやクレーン等の重機の荷重です。

かなり大きな重機例えば100tクラスのクレーンを山留の近接したところで使用する場合は10kN/m2では危険側になるので、別途検討が必要です。

 

近接した箇所に構造物がある場合の上載荷重

構造物による上載荷重については

建築学会「山留設計施工指針」に表示されています。

この表によると例えば山留背面に地下室のないS造の3階建ての建物がある場合

 

基礎 10kN/m2 + 1階 13kN/m2 + 2・3階 7kN/m2×2=37kN/m2

の上載荷重で検討をします。

 

ただしこれは建物に杭がない場合の上載荷重になりますので、杭がある場合は通常の10kN /m2で検討を行います。

 

掘削影響内に盛り土や山留壁背面が法面場合の上載荷重

 

盛り土や法面が山留に影響する場合にはその影響する範囲法面の重量を換算した上載荷重として考える。

 

換算式はq=A×ɤ/ℓ

q:換算上荷重(kN/m2)

A:影響範囲の断面積(m2)図の網掛け部の面積

ɤ:影響範囲の土の単位体積重量(kN/m3)

ℓ:影響範囲の水平距離(m)

 

法面の影響を換算する公式はいろいろありますが、上の式が一般的な公式です。

 

 

今日は山留壁に作用する上載荷重についてのお話でした。

 

それではまた。

 

 

 

自立工法のサイズと長さの目安

こんにちは大野です。

今日は自立工法の山留壁はどの程度のものを使用するかというお話です。

 

自立工法は軟弱地盤で掘削深さ3.0m良質地盤で掘削地盤4.0m以浅で適用される工法です。

自立工法に使用する部材は掘削深さによって変わりますが、だいたいの目安を知っていたほうが良いと思います。

 

設計条件

日本建築学会でChangの公式にて算出します

N値=10の砂質地盤で算出します

地盤反力係数 Kh=1000×N値で算出。

 

自立鋼矢板のサイズと長さの目安

 

掘削深さ:H

H=2.0m 3型 L=5.0m たわみ10㎜

H=2.5m 3型 L=6.0m たわみ18㎜

H=3.0m 3型 L=7.5m たわみ32㎜

H=3.5m 4型 L=9.0m たわみ33㎜

H=4.0m 4型 L=10.0m たわみ53㎜

という結果になります。

 

H鋼親杭のサイズと長さの目安

掘削深さ:H

親杭の打設間隔:@

H=2.0m H200 @1.5m L=5.5m たわみ18㎜

H=2.5m H250 @1.5m L=6.5m たわみ21㎜

H=3.0m H300 @1.5m L=8.0m たわみ32㎜

H=3.5m H350 @1.2m L=9.5m たわみ28㎜

H=4.0m H350 @1.0m L=10.5m たわみ32㎜

 

自立工法のサイズと長さの目安

 

鋼矢板 掘削深さH×2.5倍

親杭  掘削深さH×2.5倍+0.5m

程度を目安として、N値=10よりも地盤が良くない場合や水位が高い場合はサイズアップや長さを長くしていきましょう。

あくまで目安としての話なので、実施工の場合は計算により確認をしてください。

 

 

今日は自立工法のサイズと長さについてのお話でした。

それではまた。

 

 

 

 

 

 

 

鋼矢板の腐食はどのくらい進行するの?

こんにちは大野です。

今日は鋼矢板の腐食に関するお話です。

鋼矢板の腐食代は使用する場所、条件によって異なりますが、条件の違いにより各基準が定められています。

港湾・土中・水中の3つについて、説明していきたいと思います。

 

港湾および河川における鋼矢板の腐食速度

 

港湾関係

港湾の施設の技術上の基準・同解説(平成元年2月) 日本港湾協会

H.W.L(高水位)からの距離で腐食速度が決まっています。

 

河川関係

建設省事務連絡(昭和54年4月10日)

表裏合わせて2㎜ただし特に腐食が著しいと判断される場合は現地に適合した腐食代を見込む

 

災害復旧の設計要領

一級河川 裏表合わせて2㎜

 

 

土中における鋼矢板の腐食速度

 

土中の腐食速度は最初は大きいが、次第に減少していき、ほぼ2年以上になると腐食速度は一定値を保つようになる。

鋼材メーカーの技術資料(1975年 住友金属工業)より引用

 

 

水中での鋼矢板の腐食速度

淡水中では水表面以外ではほとんど腐食は進行せずに、大気中の腐食よりも小さい。

鋼材メーカーの技術資料(1975年 住友金属工業)より引用

 

 

海水中の鋼矢板の腐食速度

海水中の腐食は、塩分の成分、潮流、波浪などに大きく影響されます。

港湾構造物設計基準によると

H.W.L以上 0.3mm/年

H.W.L~海底間 0.2mm/年

海底泥層中 0.05mm/年

上記の港湾の施設の技術上の基準とほぼ同じ値です。

 

今日は鋼矢板の腐食に関するお話でした。

 

山留に関する質問がある場合は、コメントをお願いします。

できる範囲で回答しようと思っています。

 

それではまた。

 

 

 

自立工法の最大変位は?

こんにちは大野です。

自立工法は支保工がなく掘削工事・鉄筋工事・躯体工事がやりやすくなる工法です。

しかし、支保工を設置しないため、山留壁の変形が大きくなる工法であるため、変位の管理が重要となります。

「変位の最大値はいくつにすればよいか?」というお話をしていきます。

 

土木基準での最大変位

土木山留の基準書「道路土工 仮設構造物指針」に許容変位について明記があります。

「山留壁の頭部変位は、掘削深さの3%を目安にする」

とあります。

具体的には

掘削深さH=2.0m → 許容変位60㎜

掘削深さH=3.0m → 許容変位90㎜

掘削深さH=4.0m → 許容変位120㎜

となります。

 

ただし、既設構造物が隣接している場合は、隣接構造物に与える影響を考慮し変位量を抑制しなければなりません。

 

 

建築基準での最大変位

建築基準の「山留め設計施工指針」では具体的に最大変位を定めていません

山留をする現場の状況により現場ごとに基準を定めなければなりません。

 

しかしながら、建築学会から2015年に

「近接山留めの手引き」が発行されました。

その中に既設構造物が近い場合の変位の基準が記載されています。

構造物までの距離:L

掘削深さ:H

①L/H=1未満の場合

近接構造物が小規模構造物の場合:20㎜以下

近接構造物が木造・S造の場合:20㎜以下

近接構造物がRC造・SRC造の場合:10㎜以下

 

②L/H=1~2未満の場合

近接構造物が小規模構造物の場合:40㎜以下

近接構造物が小規模構造物以外の木造・S造の場合:40㎜以下

近接構造物が小規模構造物以外のRC造・SRC造の場合:20㎜以下

 

※小規模建築物 基礎がRCの直接基礎形式で、地上3階以下、建物の高さ13m以下、軒高9m以下および延べ面積500m2を満足する建物のこと

 

上の基準は

小規模構造物と小規模構造物以外の木造・S造の場合は背面地盤の傾斜角を3/1000以下

小規模構造物以外のRC造・SRC造の場合1/1000以下

となるような山留の変位量から定められています。

 

 

今日は自立工法の最大変位についてのお話でした。

 

それではまた。

 

 

 

山留壁に頭つなぎをする効果

こんにちは大野です。

 

自立の山留を施工する場合は、杭頭の変位の管理がとても重要になってきます。

 

今日は自立の山留壁の変位を押さえる目的に使用される頭つなぎがほんとに効果あるのかというお話をしていきます。

 

頭つなぎの効果

 

頭つなぎの効果は変位を抑える一定の効果があると考えれれています。

頭つなぎの効果について記載されたの文献は「道路土工 仮設構造物指針」に鋼矢板についてのみですが記載があります。

「鋼矢板頭部から30㎝程度まで連結して固定したもの等については、断面二次モーメントと断面係数の断面効率を80%まで上げることができる。」

※頭つなぎをしていない場合60%と45%で計算します。

このように一定の効果があることが「道路土工 仮設構造物指針」に記載されています。

 

 

鋼矢板の頭つなぎを考慮した検討

 

鋼矢板の頭つなぎを考慮した検討はできるのでしょうか?

 

「道路土工 仮設構造物指針」に断面二次モーメントと断面係数の断面効率を80%に上げて検討してよいとあります。

 

土木では通常の断面二次モーメント60%と断面係数45%で計算するため、この2つを80%に上げることで計算上の効果を出すことができます

 

 

建築でも通常の断面二次モーメント60%と断面係数80%で検討するため、断面2時モーメントを80%に上げて計算することで、計算上の効果を出すことができます

 

 

親杭とSMWの頭つなぎを考慮した検討

 

親杭とSMWでは実際には効果があると経験的には知られていますが、計算方法について載っている文献がありませんので、効果を計算値に表すことができません

頭つなぎを付けた場合とない場合の計測結果があれば、わかりやすいのですが、なかなかそういった計測結果がありません。

頭つなぎの効果を知る一番いい方法は、現場で頭つなぎを付けたものと付けてないものの変位を計測するのが良いでしょう。

 

 

頭つなぎの形状

 

頭つなぎの形状にはどのようなものがあるのでしょうか?

文献に記載されているものはコンクリートのものが多いですね。

 

↓↓SMW研究会資料

 

 

鋼矢板セクションの杭頭部を50㎝溶接すればよい「道路土工 仮設構造物指針」に記載があります。

ただし溶接した部分はスクラップとなりますので、注意しましょう

 

↓↓鋼矢板の頭つなぎの例

 

 

文献には載っていないですが、建築の現場でよく見るのが、H形鋼のH300X300をブルマンで固定する方法です。

 

効果はありますし、施工も早いし、スクラップも出ないので、経済性と施工性が良い方法です。

よく見る方法ではないかと思います。

 

↓↓形状はこのような形です。

 


 

今日は頭つなぎに関するお話でした。

 

何か山留に関する質問がありましたら、コメント欄にお願いします。

答えれる範囲で回答をしようと思っています。

 

 

それではまた。

 

 

 

鋼矢板の継ぎ手効率の根拠

こんにちは大野です。

 

今日は鋼矢板の継ぎ手効率についてのお話です。

 

鋼矢板の継手効率の根拠

 

鋼矢板の継手効率の考え方で断面二次モーメントは45%、断面係数は60%とする場合がありますが、何を根拠としているのでしょうか

 

鋼矢板は通常、何枚かの鋼矢板を連続して打ち込んでいます。

継ぎ手を結合していくことにより、一体壁として山留壁を形成させています。

この鋼矢板に、掘削により土や水の側圧が作用すると、壁体がたわみ始め、鋼矢板の継手部ではせん断によるずれが生じます。

のずれにより、山留壁は一体壁としての機能を失い、剛性の低下を起こします

 

 

 

この剛性の低下に関する実験が過去に旧国鉄や建設省土木研究所、首都高速公団など行われました。

その結果を旧国鉄や土木研究所が整理を行いました。

鋼矢板の継手効率は、継ぎ手方法やさびの発生状況や施工時の土砂のつまり具合などによっても異なるそうですが、U型鋼矢板の曲げ剛性の有効率は40~50%、断面係数の有効率は60~80%となることがわかりました

このように、鋼矢板の継ぎ手効率は実験値により決められた値です

 

 

 

継ぎ手効率

 

実験や計測をもとに、実務においては、以下のように適用されている。

道路関係・・・断面2時モーメント:45% 断面係数:60%
鉄道関係・・・断面2時モーメント:80% 断面係数:80%
建築関係・・・断面2時モーメント:80% 断面係数:80%

 

各機関で違う値を採用し得います。

これは実験結果や過去の計測などを総合的に各機関が評価して決められています。

継ぎ手効率の違いもありますので、山留の計画をする際は、どの機関の基準で計画をするか確認をしてから計画をしましょう。

 

 

今日は鋼矢板の継手効率に関するお話でした。

 

それではまた。

 

 

鋼矢板・親杭の継手はどうする!?

こんにちは大野です。

 

今日は鋼矢板と親杭の継手についてのお話です。

 

継手を設置する位置と継ぎ手の形状について説明します。

鋼矢板や親杭が現場継ぎ手となるのは

①上空制限等の制約で鋼矢板が打設できない場合

②運搬上の問題(トレーラーなどの大型車が現場に入れない等)で長尺物が運べない場合

 

このような場合に現場継ぎ手とします。

 

継手の位置

 

鋼矢板

鋼矢板はどうしても継ぎ手無しの鋼矢板に比べ継ぎ手箇所が弱点となる。

 

そのため、継ぎ手位置は下図のように千鳥に配置したほうが、構造上安全になります。

 

したがって、継ぎ手位置は曲げモーメントが大きいところ(だいたい床付けより上下3~4mぐらいの範囲が目安)は避けるように設定するのが良いです。

 

↓↓鋼矢板の継手位置

 

 

 

親杭やSMW芯材

 

SMWや親杭の継手位置について定義されている文献はありません

しかしながら、鋼矢板と同じように構造力学的に同じ位置に継ぎ手がある場合は、山留壁の強度が弱くなってしましますので、千鳥に配置するほうが良いです。

そのため、千鳥に継ぎ手を配置した場合、継ぎ手とその隣が無しと交互になり、継ぎ手が同じ位置にある場合と比べると応力が高くなります。

 

 

 

継手の仕様

 

現場継ぎ手は溶接ボルト接合の2種類あります。

どちらを採用するかといいますと、鋼矢板は溶接継ぎ手親杭とSMWの芯材はボルト継ぎ手を採用するのが良いです。

 

 

鋼矢板は止水性を求められる山留壁なので、ボルト孔があると漏水の原因になってしまいます。

床付けより下にあっても、ボイリングやヒービングの原因となってしまいます。

そのため鋼矢板には、溶接継ぎ手を採用します。

 

 

親杭やSMWの芯材は、ボルト継ぎ手を用して下さい。

理由は現場溶接は溶接をする人の技量や現場の気象条件によって、品質のバラツキが大きくなるためです。

ボルト接合は規定のトルクでボルトを回すことで、作業する人の技量によって均一な品質が保たれます。

止水に関係のない親杭やSMWの芯材はボルト継ぎ手を採用して、品質を安定させます。

 

 

継手の形状

 

継ぎ手の参考図です。

※重仮設業協会資料より引用

補強のプレートを付けて溶接します。

 

鋼矢板

↓↓鋼矢板2型

 

↓↓鋼矢板3型

 

 

↓↓鋼矢板4型

 

 

↓↓鋼矢板5型

 

 

↓↓鋼矢板2w型

 

 

↓↓鋼矢板3w型

 

 

↓↓鋼矢板4w型

 

親杭

↓↓H300×300×10×15

 

↓↓H350×350×12×19

 

 

↓↓H400×400×13×21

 

 

以上、今日は山留壁の継手に関するお話でした。

 

それではまた。

 

 

土留計画に使用する土質定数は?

こんにちは大野です。

 

今日は山留を計画するときの構造計算に用いる土質定数についてのお話です。

 

仮設構造物の設計においては、土質定数の設定が、作用土圧や抵抗土圧、あるいは掘削底面の影響に大きく影響します。

必要な土質定数は以下のものがあります。

①N値
②土の単位体積重量
③せん断抵抗角(内部摩擦角)
④粘着力
⑤水平地盤反力係数

N値

 

N値は、標準貫入試験法により求める値です。

柱状図にN値の表示があります。

 

↓柱状図の例

青枠の数値がN値になります。

 

 

土の単位体積重量

 

土の単位体積重量は、土質試験から得られた実重量を用いることを原則しています。

しかし、標準貫入試験を行うときに、単位体積重量を試験しない場合があります。

その時は下の表を参考にして、設定してください。

※単位:kN/m3

 

上表は湿潤状態(地下水位以深)の単位体積重量で地下水位より上部の乾燥単位体積重量土木基準の設計では9.0kN/m3建築基準での設計では10.0kN/m3を差し引いた値を設定します。

 

 

 

せん断抵抗角(内部摩擦角)φ(°)

 

砂質土のせん断抵抗角(内部摩擦角)が試験結果から得られない場合は、N値から換算式を用いて求めます。

ただし、単位体積重量と同じで、土木基準と建築基準では換算式では違います

 

土木:φ=√(15N)+15 

建築:φ=√(20N)+15

N:N値

 

 

 

 

粘着力 C(kN/m2)

 

粘着力は、土質試験結果から求めることが望ましいが、試験をしない場合は下の表を参考にして決定する。

単位:kN/m2

 

この表のほかに

テルツァギー・パックの式

C=N/0.16(kN/m2)

 

から求める方法もあります。

上の表の範囲と同様の値になります。

 

 

 

 

水平地盤反力係数kh(kN/m3)

 

水平地盤反力は土留壁の水平変位等に用いられる係数となる。

地盤が山留壁を押さえる強度を表す係数です。

この値も土木基準と建築基準で違ってきます。

 

 

 

建築基準(建築学会)

 

砂質地盤

Kh=α×1000×N

α:下限値=0.5  上限値=2.0 N:N値

 

粘性土

kh=α×100×C

α:下限値=0.5  上限値=2.0 C:粘着力(kN/m3)

 

 

 

 

 

土木基準(道路土工)

 

kh=η×kH0×(BH/0.3)-3/4

 

ここに、η:壁体形式に関わる係数

連続した壁体の場合 η=1

親杭横矢板の場合 η=Bo/Bf、ただし η≦4

Bo:親杭中心間隔(m) Bf:親杭フランジ幅(m)

BH:換算載荷幅(m)親杭横矢板壁、連続壁ともにBH=10.0m

kH0:直径30cmの剛体円板により平板載荷試験の値に相当する水平方向地盤反力係数(kN/m3) kH0=1/0.3×α×E0

 

E0:地盤の変形係数(kN/m2)

α:地盤反力係数の推定に用いる係数

 

Eoとαの関係

①Eo:ボーリング孔内で測定した変形係数→ α=4

②Eo:供試体の一軸または三軸圧縮試験から求めた変形係数→ α=4

③標準貫入試験のN値よりEo=2800×Nで求めた変形係数→ α=1

 

今日は山留計画に使用する土質定数の話でした。

 

 

土質定数はN値さえわかれば、換算式がありますので、計画はできることになります。

軟弱地盤や大規模掘削では土質試験をしたほうがいいですが、その他は現場の状況を考慮してN値のみで計画をすることは可能です。

 

それではまた !!

 

 

 

鋼矢板工法

こんにちは大野です。

 

今日は山留壁の鋼矢板工法についてのお話です。

 

鋼矢板はジョイント部を接合しながら連続して打設するので、止水性に優れた性能を発揮する工法です。

 

鋼矢板の施工方法には、振動工法、オーガー併用圧入、圧入工法またウォータージェット工法など様々な工法があります。

 

現場の地盤条件、工事規模、施工条件、敷地条件、周囲の環境を総合的に考え、施工方法を決定しなければなりません。

 

今回は施工方法の中の電動バイブロハンマー油圧バイブロハンマーについて、また圧入工法について説明します。

 

電動バイブロハンマー工法

 

バイブロハンマーをクレーンで吊りこみ振動させることで、この振動を鋼矢板に伝え土中に打ち込む工法です。

施工効率が高いため、打ち込みだけでなく引き抜きにも利用できます。

振動が発生するため、使用場所が制限されます。

ウォータージェットを併用することにより、ある程度硬い地盤にも施工可能です。

打ち込みの際には激しい振動が発生します。

地盤が固くなるにつれてが施工スピードが遅くなりますので、ウォータージェット併用等を計画したほうがいい場合があります。

 

 

油圧バイブロハンマー

 

振動機の周波数をより高くすることで地盤に伝わる振動を低減する打ち込み工法

バイブロ系の施工機械では最も振動音が小さい。

電動バイブロほどではないが振動が発生する。

工費は電動バイブロに比べて割高になる。

電動バイブロと同じで、地盤が固くなるにつれてが施工スピードが遅くなりますので、ウォータージェット併用等を計画したほうがいい場合があります。

 

 

油圧圧入工法

 

油圧で鋼矢板を圧入する工法です

施工性、安全性が高く振動・騒音が少ないので、周辺地盤にも影響が少ない工法である。

施工方法は、一般社団法人 全国圧入協会のほうで詳しい説明がありますので、知りたい方は見てください。

 

↓↓一般社団法人 全国圧入協会(アイコンをクリックしたらHPに行きます)

 

圧入機のサイレントパイラーは㈱技研製作所の製品です。

おそらく他の会社で製作されているとあまり聞いたことがありませんので、㈱技研製作所の特許製品ではないかと思います。

通常の圧入機だけでなく、硬質地盤対応のクラッシュパイラー・上空に制限がある場所で施工できる上空障害クリア工法、などあらゆる条件に対応した圧入機を開発されています。

 

↓↓株式会社 技研製作所 ーGIKEN

 

 

今日は鋼矢板の施工に関するお話でした。

 

それではまた。