[發明專利]Z形鋼板樁

有效

• 申請號: 201080055902.5
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102656319A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 宇佐美俊輔;河野謙治;恩田邦彥
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: E02D5/04
• 分類號: E02D5/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王軼;李洋

技術領域

本發明涉及在地下擋土、河流護岸等中使用的Z形鋼板樁。

在本說明書中，所謂Z形鋼板樁是指在呈斜向配置的腹板的兩端與該腹板連續地形成有凸緣的、全體形狀呈大致Z形的鋼板樁。

背景技術

作為通過使鋼板樁的接頭嵌合而構筑的鋼板樁壁的性能指標之一，存在表示壁的剛性的截面慣性矩（I）。一般來說，如果截面慣性矩（I）大，則當作用有土壓、水壓等載荷時的壁體的變形量小。

雖然可以通過增加鋼板樁的板厚（t）、高度（H）等而增大截面慣性矩（I），但從經濟性的觀點來看，希望盡可能減小截面積（A）從而減輕鋼重（W）。

另一方面，鋼板樁的大型化會導致鋼板樁的貫入阻力（R）增大。貫入阻力（R）是影響鋼板樁的施工性（貫入性）的主要指標，希望貫入阻力（R）盡可能小。即，如果貫入阻力小，則會導致鋼板樁的施工速度、施工效率提高。

鋼板樁的貫入阻力（R）主要由基于地基阻力的支承力與接頭阻力構成。其中，對于基于地基阻力的支承力（前端+周面摩擦），通過使用射水沉樁法（water?jet?method）等輔助施工方法暫時降低地基的強度，能夠人為地使支承力降低一定程度。

另一方面，接頭彼此、或者接頭與接頭內的砂土之間的摩擦阻力是接頭阻力的重要因素。

通常，由于在接頭之間設置有數mm以下的間隙，因此，在與先行打入的鋼板樁完全保持平行地打入的情況下，理論上應該幾乎不會產生接頭彼此之間的摩擦。

但是，由于實際上鋼板樁并不是剛體，因此會由于基于地基阻力的支承力而導致鋼板樁的截面變形，產生彎曲。結果，接頭彼此接觸而產生摩擦。

另外，為了減少摩擦阻力，雖然有在接頭涂敷潤滑劑的方法，但潤滑劑會因接頭與砂土之間的摩擦而剝離，因此其效果受到限制。

當產生接頭阻力時，會發生如下的惡性循環：鋼板樁傾斜，進而摩擦增加。

由于一旦陷入惡性循環則難以進行修正，因此，在打入鋼板樁時使用引導框，以盡可能避免產生傾斜，在產生了傾倒、偏移的情況下，進行拔出鋼板樁，再次重新打入的作業。

針對鋼板樁的此類傾倒、偏移，雖然也有通過嚴格規定施工管理的標準來抑制接頭阻力的方法，但同時導致了施工效率的降低。

并且存在如下問題：并未消除因鋼板樁的截面變形而導致摩擦阻力增加的原因，從而即便拔出鋼板樁并再次重新打入，也無法進行修正。

如上所述，雖然需要從經濟性與施工性的觀點考察鋼板樁的截面設定，但在這一點，例如在以下所示的專利文獻1～5中對帽型（hat－type）鋼板樁的截面形狀的設定方法進行了考察。

專利文獻1以及2公開了如下的形狀設定方法以及帽型鋼板樁，通過同時滿足新定義的凸緣寬度（Bf）與有效寬度（B）之間的關系式、和截面慣性矩（I）、高度（H）與B之間的關系式，能夠得到比現有的U型鋼板樁、寬幅型鋼板樁更優異的截面性能。

另一方面，在專利文獻3中，示出了利用截面慣性矩（I）的關系式來限定腹板角度θ的范圍，從而使貫入阻力（R）最小化的帽型鋼板樁。另外，專利文獻5也同樣示出了設定為滿足I、B以及單位重量（W）的關系式，從而確保了貫入性的帽型鋼板樁。

并且，專利文獻4示出了如下帽型鋼板樁，通過同時滿足設定為超過現有的U型鋼板樁的單位重量（W）與截面慣性矩（I）之間的線形關系的帽型鋼板樁的I與W之間的關系式、有效寬度（B）與凸緣寬度（Bf）之間的關系式，由此提高了經濟性。

上述情況均以帽型鋼板樁作為前提，以有效寬度（B）為700～1200mm、高度（H）為約200～350mm、截面慣性矩（I）為10000～20000cm⁴/m前后的帽型鋼板樁作為對象。

專利文獻1:日本特開2008-069631號公報

專利文獻2:日本專利第4069030號公報

專利文獻3:日本專利第3488233號公報

專利文獻4:日本專利第3458109號公報

專利文獻5:日本特開2005-213895號公報

在上述專利文獻1～5中，在帽型鋼板樁的截面形狀的設定中，著眼于經濟性或者貫入性（施工性）中的任意一個，對其進行了專門考察。

但是，上述鋼板樁的形狀設定方法并不是在同時獲得最佳的經濟性與施工性這種明確的概念下的鋼板樁的形狀設定方法。在發明者所知范圍內，沒有關于同時獲得最佳的經濟性、施工性以及穩固性的Z形鋼板樁的公開文獻。