[发明专利]Z形钢板桩

说明书

技术领域

本发明涉及在地下挡土、河流护岸等中使用的Z形钢板桩。

在本说明书中，所谓Z形钢板桩是指在呈斜向配置的腹板的两端与该腹板连续地形成有凸缘的、全体形状呈大致Z形的钢板桩。

背景技术

作为通过使钢板桩的接头嵌合而构筑的钢板桩壁的性能指标之一，存在表示壁的刚性的截面惯性矩（I）。一般来说，如果截面惯性矩（I）大，则当作用有土压、水压等载荷时的壁体的变形量小。

虽然可以通过增加钢板桩的板厚（t）、高度（H）等而增大截面惯性矩（I），但从经济性的观点来看，希望尽可能减小截面积（A）从而减轻钢重（W）。

另一方面，钢板桩的大型化会导致钢板桩的贯入阻力（R）增大。贯入阻力（R）是影响钢板桩的施工性（贯入性）的主要指标，希望贯入阻力（R）尽可能小。即，如果贯入阻力小，则会导致钢板桩的施工速度、施工效率提高。

钢板桩的贯入阻力（R）主要由基于地基阻力的支承力与接头阻力构成。其中，对于基于地基阻力的支承力（前端+周面摩擦），通过使用射水沉桩法（water jet method）等辅助施工方法暂时降低地基的强度，能够人为地使支承力降低一定程度。

另一方面，接头彼此、或者接头与接头内的砂土之间的摩擦阻力是接头阻力的重要因素。

通常，由于在接头之间设置有数mm以下的间隙，因此，在与先行打入的钢板桩完全保持平行地打入的情况下，理论上应该几乎不会产生接头彼此之间的摩擦。

但是，由于实际上钢板桩并不是刚体，因此会由于基于地基阻力的支承力而导致钢板桩的截面变形，产生弯曲。结果，接头彼此接触而产生摩擦。

另外，为了减少摩擦阻力，虽然有在接头涂敷润滑剂的方法，但润滑剂会因接头与砂土之间的摩擦而剥离，因此其效果受到限制。

当产生接头阻力时，会发生如下的恶性循环：钢板桩倾斜，进而摩擦增加。

由于一旦陷入恶性循环则难以进行修正，因此，在打入钢板桩时使用引导框，以尽可能避免产生倾斜，在产生了倾倒、偏移的情况下，进行拔出钢板桩，再次重新打入的作业。

针对钢板桩的此类倾倒、偏移，虽然也有通过严格规定施工管理的标准来抑制接头阻力的方法，但同时导致了施工效率的降低。

并且存在如下问题：并未消除因钢板桩的截面变形而导致摩擦阻力增加的原因，从而即便拔出钢板桩并再次重新打入，也无法进行修正。

如上所述，虽然需要从经济性与施工性的观点考察钢板桩的截面设定，但在这一点，例如在以下所示的专利文献1～5中对帽型（hat－type）钢板桩的截面形状的设定方法进行了考察。

专利文献1以及2公开了如下的形状设定方法以及帽型钢板桩，通过同时满足新定义的凸缘宽度（Bf）与有效宽度（B）之间的关系式、和截面惯性矩（I）、高度（H）与B之间的关系式，能够得到比现有的U型钢板桩、宽幅型钢板桩更优异的截面性能。

另一方面，在专利文献3中，示出了利用截面惯性矩（I）的关系式来限定腹板角度θ的范围，从而使贯入阻力（R）最小化的帽型钢板桩。另外，专利文献5也同样示出了设定为满足I、B以及单位重量（W）的关系式，从而确保了贯入性的帽型钢板桩。

并且，专利文献4示出了如下帽型钢板桩，通过同时满足设定为超过现有的U型钢板桩的单位重量（W）与截面惯性矩（I）之间的线形关系的帽型钢板桩的I与W之间的关系式、有效宽度（B）与凸缘宽度（Bf）之间的关系式，由此提高了经济性。

上述情况均以帽型钢板桩作为前提，以有效宽度（B）为700～1200mm、高度（H）为约200～350mm、截面惯性矩（I）为10000～20000cm⁴/m前后的帽型钢板桩作为对象。

专利文献1:日本特开2008-069631号公报

专利文献2:日本专利第4069030号公报

专利文献3:日本专利第3488233号公报

专利文献4:日本专利第3458109号公报

专利文献5:日本特开2005-213895号公报

在上述专利文献1～5中，在帽型钢板桩的截面形状的设定中，着眼于经济性或者贯入性（施工性）中的任意一个，对其进行了专门考察。

但是，上述钢板桩的形状设定方法并不是在同时获得最佳的经济性与施工性这种明确的概念下的钢板桩的形状设定方法。在发明者所知范围内，没有关于同时获得最佳的经济性、施工性以及稳固性的Z形钢板桩的公开文献。