孔あき鋼板ジベルを用いた合成土留め壁
掘削土量を減らせる合理的な開削トンネル工法
開削トンネルは、地下にトンネルを構築する場合に、地面を掘削してからトンネル（本体構造）を構築し、その後で土を埋め戻す手順で作られます。この時、周囲の地盤が崩れないように土留め壁を構築してから地面を掘削します。特に都市部では周辺の構造物への影響を抑えるために、剛性の大きな土留め壁としてH形鋼を芯材とした柱列式地中連続壁が用いられることが多くなっています。
H形鋼の芯材を仮設の土留め壁としてだけでなく、永久構造物として本体構造に利用したものが合成土留め壁です。合成土留め壁は、仮設の土留め壁に比べ本体構造物の幅を縮小できるため、使用材料の縮減、掘削や埋戻し土量の削減ができ、建設コストを縮減できます。
鹿島では、SMWの芯材（H形鋼）と後から施工するコンクリートとの一体化に孔あき鋼板ジベルを使用し、さらなる合理化を図りました。
特許登録済
開削トンネルの土留め壁と孔あき鋼板ジベル
孔あき鋼板ジベルを取り付けた様子
- キーワード
- 開削トンネル、土留め壁、複合構造、合成構造、ずれ止め、孔あき鋼板ジベル
従来工法との比較
合成土留め壁では、H形鋼の芯材と鉄筋コンクリート（本体構造の壁部）との一体性を保持するためのジベル（ずれ止め）が必要となります．従来、頭付きスタッドが多く用いられてきましたが、これに代わり孔あき鋼板ジベル（PBLとも呼ばれる）を使う工法を開発しました。孔あき鋼板ジベルは、孔があいた鋼板を鋼材に溶接にて取り付け、孔に充填されたコンクリートにより鋼材とコンクリートを一体化するものです。孔あき鋼板ジベルを使うことで次のような利点があります。
- ジベルの必要高さが小さいため、ジベルを取り付けた状態でH形鋼（芯材）の建込みが可能となる。
- ジベルをH形鋼に取り付ける溶接作業が、建込み前に工場で可能となるため、現場の作業工程短縮となる。
頭付きスタッドと孔あき鋼板との形状比較
ずれ止めの違いによる工程比較
特長・メリットココがポイント
開削トンネルの用地幅を狭くすることが可能
- 合成土留め壁は、応力的に余裕のある土留め壁の鋼材を活かし、鉄筋コンクリート製の側壁の一部とするためこの側壁を薄くすることができます。
- 側壁が薄くなった分、コンクリート量を削減できるほか、掘削幅を狭くできため掘削・埋戻し土量も削減できます。
- 用地幅が狭くなるので、用地取得に要する費用も縮減することが可能です。
一般的な土留め構造と合成土留め構造の比較
一体化に必要なジベル（ずれ止め）の高さが低い
- 重機で地面を削孔後に、H形鋼（芯材）を建て込みます。この時、孔あき鋼板ジベルは鋼材とコンクリートを一体化するためのジベルの高さが小さいため、ジベルを取り付けた状態でH形鋼（芯材）の建込みが可能となります。
- 側壁の鉄筋を組み立てる際に、ジベルが低いことにより鉄筋との干渉がなく鉄筋組立の施工性が向上します。
- ジベルを工場で取付可能となるため、取付けにおける溶接の品質が向上します。
削孔範囲とH形鋼の断面形状
孔あき鋼板ジベルの状況
孔あき鋼板ジベルと側壁鉄筋の組上がり状況
適用実績
島屋北工区開削トンネル
場所：大阪府大阪市
竣工年：2012年3月
発注者：阪神高速道路
規模：合成土留め壁構造区間230m
学会論文発表実績
- 「孔あき鋼板ジベルを用いた合成土留め壁に関する研究」，土木学会論文集A，Vol.66，No.3，2010年
- 「合成土留壁構造道路トンネルの施工実績」，コンクリート工学，Vol.49，No.12，2011年
- 「阪神高速淀川左岸線（1期）の建設－新しい鋼コンクリート接合構造によるコスト縮減－」，土木施工，Vol.54，No.5，2013年