利用拱效应的加筋自立式挡土结构以及利用此结构的地下开挖施工法.pdf

本发明提供新概念的加筋自立式挡土结构，其利用由于土颗粒与薄板之间的摩擦力而产生的拱效应形成加筋土法的自立式土块，且通过使用自立式土的自重(W)来抵抗施加到开挖空间的土压力。为此，H-支挡桩(10)安装在宽度B处且与地面垂直，所述支挡桩具有在插入有背板(30)的支挡桩一端的凸缘(12)中沿垂直方向整体成型的支挡桩插入部。薄板连接部(22)插入并连接到所述支挡桩插入部(14)。薄板突出部连续插入薄板插入部中。压缩支撑板突出部插入并耦合到所述薄板插入部。连续薄板群组(20)的长度L与两个连续薄板群组之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝10～34°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m2的范围内的关系式为0.5≤L/B≤3.0，这样由于拱效应土背压力不会施加到前面的背板。

1.   一种利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中支挡桩安装在宽度B处且与地面垂直，所述支挡桩10具有在插入有背板30的支挡桩10一端的凸缘12中沿垂直方向整体成型的支挡桩插入部14a，薄板突出部22a插入并连接到所述支挡桩插入部14a，薄板突出部22a连续插入薄板插入部22a′中，压缩支撑板突出部46a插入并耦合到所述薄板插入部22a′，且连续薄板群组的长度L与两个连续薄板群组之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝10～34°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m²的范围内为0.5≤L/B≤3.0，这样由于拱效应所述土背压力不会施加到前面的背板30。

2.   根据权利要求1所述的利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中所述连续薄板20的长度L与所述两个薄板群组之间的宽度B的关系式在内摩擦角Φ＝14～22°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0(ton/m²)的范围内为0.5≤L/B≤1.5。

3.   根据权利要求1所述的利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中所述连续薄板20的长度L和所述两个薄板群组之间的宽度B的关系式在内摩擦角Φ＝10～14°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0(ton/m²)的范围内为1.5≤L/B≤3.0。

4.   根据权利要求1或2所述的利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中所述支挡桩10的连接部包括支挡桩插入部14a或支挡桩突出部14a′，且耦合到所述支挡桩的所述连接部的所述薄板20的连接部包括薄板突出部220a或薄板插入部22a′。

5.   根据权利要求1或2所述的利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中压缩支撑板40包括垂直部42和水平部44，且所述压缩支撑板40的连接部包括压缩支撑板突出部46a或具有整体成型的所述垂直部42的压缩支撑板插入部46a′。

6.   根据权利要求1或2所述的利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中所述薄板20的所述连接部通过使用上部固定装置50a和下部固定装置50b牢牢固定，其中所述上部固定装置50a由耦合螺栓56a固定，所述耦合螺栓56a穿过所述薄板20、附接垫52a和耦合板54a，所述附接垫52a和所述耦合板54a按顺序位于所述薄板20的所述连接部的两侧，所述下部固定装置50b包括第一切割部52b和第二切割部56b，向上倾斜表面524b和钩阶梯526b形成于所述第一切割部52b处，且旋转板54b和弹簧59b形成于所述第二切割部56b处，上端倾斜表面542b形成于围绕铰轴58b旋转的所述旋转板54b的上端，下端旋转槽546b形成于所述旋转板54b的下端且垂直插入槽544b形成于所述旋转板54b的垂直面上，以及插入所述弹簧插入槽中的所述弹簧59b连接并固定到弹簧安装装置562b。

7.   一种使用加筋自立式挡土结构的地下开挖施工法，所述方法包括：
(a)将支挡桩10打到要开挖的边界面的地面中，宽度为B且垂直深度为H，垂直深度H为设计地面的深度；
(b)在连续薄板20的长度L与所述薄板之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝10～34°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m²的范围内为0.5≤L/B≤3.0的条件下，将薄板突出部22a插入到所述支挡桩的凸缘12处所形成的支挡桩插入部14a中并相互连接，连续不断地将所述薄板突出部22a插入到薄板插入部22a′中，以及将压缩支撑板突出部46a插入到所述薄板插入部中并相互连接；
(c)从地面逐步执行地下开挖到预定深度h₁，接着从所述支挡桩的顶端开始插入背板；
(d)当对所述预定深度h₁的开挖完成后，对预定深度h₂执行进一步开挖，接着从所述支挡桩10的顶端开始插入所述背板30；以及
(e)通过重复操作(c)和(d)完成所述地下开挖。

8.   根据权利要求7所述的方法，其中在操作(b)中，所述连续薄板20的长度L与所述薄板之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝14～22°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m²的范围内为0.5≤L/B≤1.5。

9.   根据权利要求7所述的方法，其中在操作(b)中，所述连续薄板20的长度L与所述薄板之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝10～14°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m²的范围内为1.5≤L/B≤3.0。

10.   根据权利要求7或8所述的方法，其中在操作(b)中，上部固定装置50a由耦合螺栓56a固定，所述耦合螺栓56a穿过所述薄板20、附接垫52a和耦合板54a，所述附接垫52a和所述耦合板54a按顺序位于所述薄板20的所述连接部的两侧，下部固定装置50b包括第一切割部52b和第二切割部56b，向上倾斜表面524b和钩阶梯526b形成于所述第一切割部52b处，且旋转板54b和弹簧59b形成于所述第二切割部56b处，上端倾斜表面542b形成于围绕铰轴58b旋转的所述旋转板54b的上端，下端旋转槽形成于所述旋转板58b的下端且垂直插入槽544b形成于所述旋转板54b的垂直面中，以及插入所述弹簧插入槽中的所述弹簧59b连接并固定到弹簧安装装置562b。

利用拱效应的加筋自立式挡土结构以及利用此结构的地下开挖施工法
技术领域
安装在开挖空间后部的利用拱效应的加筋自立式挡土结构不会干扰开挖工作，而且有助于有效的开挖工作。
具体来说，由于土背压力因拱效应并不施加到插入支挡桩(soldier pile)中的背板(lagging)，因此可形成自立式挡土结构，自立式挡土结构的自重支撑土背压力，这是连续板墙(sheet wall)的一个新概念。
根据本发明，由于加筋自立式挡土结构安装在开挖空间的后部，因此加筋自立式挡土结构并不会干扰开挖工作。因此，开挖空间很大，因此能在有限空间(例如挤满高层建筑的闹市区)里简单且有效地进行开挖工作。
由于薄板的连接部由上部固定装置和下部固定装置牢牢固定而产生组合截面，因此不仅刚度得到提高，而且上部固定装置和下部固定装置的结构得到简化，这样薄板容易组装和拆卸，同时薄板也可在施工完成后容易收集。
背景技术
一种用以在对地下结构工程的开挖施工期间防止开挖土背倒塌的常规临时挡土施工法会增强支挡桩对开挖土背压力不充足的支撑力。代表性施工法包含撑杆施工法和板桩施工法。
A)撑杆施工法
撑杆施工法是利用撑杆20增强支挡桩10对开挖土背压力不充足的水平支撑力，以自顶向下的方法开挖地面的一种施工法(参看图1)。
开挖土背压力为水平力，而支挡桩为垂直组件。
考虑到结构力学，仅利用垂直组件而不利用水平组件来支撑水平力是不可能的。相对于支挡桩10(其为垂直组件)，撑杆20起水平组件的作用。
撑杆20垂直于支挡桩10。撑杆20在两个支撑点上得到支撑。
撑杆20的两个支撑点为位于相对位置的支挡桩10。
由于撑杆20安装在相对的支挡桩10之间，因此横向方向上的撑杆和纵向方向上的撑杆在同一平面上相互垂直。
横向方向和纵向方向上的撑杆成为了减少供开挖工作所用设备进入并将土壤排放到外面的工作空间的障碍物。
具体来说，由于高层建筑围绕闹市区里的开挖空间，因此为了结构安全性，撑杆需更加密集地堆积。
由于撑杆是一种临时结构，因此在准备好开挖空间后，在安装永久性结构时，要按顺序移除安装好的撑杆。永久性结构的施工以自底向上的方法从底部朝向顶部分阶段执行。
因此，分阶段执行撑杆的移除。
举例来说，假设永久性建筑的最底层为B1，那么首先移除安装在层B1上的撑杆以对永久性建筑的层B1进行施工。
即使当层B1的撑杆被移除时，上层B2、B3、B4等中安装好的撑杆也会继续支撑土压力。
从层B1中移除的撑杆需要被移除到该建筑的外部，且因此横向方向和纵向方向上的撑杆阻止以致开挖工作受阻。
而且，层B1施工所用的混凝土灰浆和钢条需要经由层B2、B3、B4等的撑杆降低到B1。安装在上层的撑杆可能会阻碍材料的供应，以致工作效率可能会降低。
所述问题也会影响层B2、B3、B4等的施工。
因此，撑杆施工法是有问题的，这是因为安装在开挖空间内的撑杆面向支挡桩，这会使开挖工作和土壤排放工作所用的工作空间变窄。而且，由于撑杆是临时结构，因此在永久性结构施工期间，需分阶段移除撑杆。因此，上面剩余的撑杆会阻碍永久性结构的连续施工，以致工作效率可能会降低。
B)板桩施工法
第2008‑45182号韩国专利公开案(其为背景技术)揭示了“板桩墙成形体的结构”(“Structure of Sheet‑Pile Wall Forming Body”)。
第2008‑45182号韩国专利公开案的图3揭示了用以解决第6,715,964B2号美国专利的第一联锁装置446和第二联锁装置448(图2中所示)的问题的发明。
如图2中所示，泥锚444由第一板440的第一联锁装置446以及第二板442的第二联锁装置448耦合。土壤破坏平面是施加有主动土压力的最大拉力线T_max线。
作用力450是施加到土壤破坏平面的拉力。泥锚444抵抗拉力。
第2008‑45182号韩国专利公开案指出第6,715,964B2号美国专利的问题在于用于将板桩墙分段部耦合到锚具的连接部由于从周围区域中保留下来的地面的土压力而受到非常高的拉力。为解决此问题，第2008‑45182号韩国专利公开案的目的是开发可承受非常高的拉力而不会使得连接部拆开的成型体，其中第一联锁装置446和第二联锁装置448相互啮合。
第2008‑45182号韩国专利公开案的目的是配置可承受非常高的拉力而不会使得连接部16拆开的成型体。所述成型体为连接部16的形状和结构的筒式结构。
图3图解说明板桩墙分段部12、第一锚具14、连接部16、开室18、开室22、平板型组合体22、支撑墙24、焊接部26以及双T托架28。
第2008‑45182号韩国专利公开案和第6,715,964B2号美国专利对于土压力以及对抗土压力的力的平衡具有相同的基本概念。
图4图解说明使用板桩的挡土系统的基本概念。
参考符号200表示典型板桩的单胞结构。单胞结构200为U型。U型的板桩包含弯曲部210以及线性部220。弯曲部210是密闭的且线性部220是开放的。单胞结构200垂直安装。
图4是单胞结构200的平面图。单胞结构200是用以支撑土背压力P的结构，所述土背压力P经由填满单胞结构200内部的土传输的。
在单胞结构200上方建造一种结构(例如马路)。
土背压力P基于U型单胞结构200的边界条件。
参看图8，从单胞结构的背面开始施加土背压力P。在图4中，土背压力P施加到板桩的弯曲部210。
在图4中，力的平衡是摩擦力F(F＝μN)对应于土背压力P的概念。
具有相对施加方向的土背压力P和摩擦力F相互平衡。
N表示在板桩的线性部220上作用的垂直力。
图4的背景技术的基本概念可总结如下：在单胞结构200的弯曲部210上作用的土背压力P与摩擦力F平衡。
本发明的详细描述
技术问题
本发明提供新概念的加筋自立式挡土结构，其利用由于土颗粒与薄板之间的摩擦力而产生的拱效应形成加筋土法的自立式土块，且通过使用自立式土的自重来抵抗施加到开挖空间的土压力。
本发明提供利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其位于开挖空间的背面，这样不会成为开挖工作的障碍，从而可使用大的开挖空间。因此，可在高层建筑密集坐落的闹市区的有限空间内容易且有效地执行开挖工作。
本发明提供加筋自立式挡土结构，其可通过使得薄板的连接部成为组合截面来利用上部固定装置和下部固定装置增加系列薄板群组的连接部的刚度，同时由于上部固定装置和下部固定装置结构简单而便于装配和拆卸薄板连接部，因此在施工完成后容易收集安装好的薄板。
解决方式
由于本发明涉及利用拱效应的加筋自立式挡土结构，因此首先将描述拱效应的概要，接着将就土木工程描述拱效应。
A)拱效应的概要
将在下文参考图5描述拱效应的概要。
当上盖板打开的盒子中含有沙子且盒子底板中形成的直径d的孔打开时，沙子经由直径d的孔向下排放(参见图5(a))。
然而，即使当直径d的孔仍然打开时，沙子的排放也会终止。在沙子不再排放的状态下，可以看出沙子的形状形成弧的拱形。
当直径d的孔未打开时，所含沙子由底板支撑。当直径d的孔打开时，所含沙子由于沙子的自重W在一定程度上被排放，当沙子形成弧的拱形时，排放停止。
即使当存在沙子的自重W时，沙子也不再排放且由弧的拱形支撑，这种现象可被称为拱效应。
由于沙子的自重W而引起的将沙子经由直径d的孔排放的力，与由于沙子与盒子的四个垂直面之间的摩擦力而引起的限制沙子排放的力的平衡，会产生拱效应。
拱效应可为将沙子经由直径d的孔排放的力与沙子与四个垂直面密切接触时产生的摩擦力平衡的状态。
因此，仅当摩擦力的量与直径d的大小近似平衡时才会产生拱效应。当直径d的大小与摩擦力的量相比太大时，沙子会连续不断地经由直径d的孔排放，以致拱效应可能不会产生。
当直径d的孔是打开的时，沙子的自重W经由直径d的孔施加，因此沙子通过自重W经由直径d的孔排放。尽管如此，沙子还是不会连续不断地排放。当如图5(b)中所示形成弧的拱形时，沙子不会再排放且沙子的排放停止。
互剪应力产生在将经由直径d的孔排放的沙子与限制沙子排放的沙子颗粒之间。所述互剪应力支撑成弧的拱形的沙子的自重W。
弧的拱形为沙子颗粒由所排放的沙子与限制所排放沙子的沙子颗粒之间产生的剪应力重新设置的状态。
如图5(b)中所示，拱形相对于施加沙子的自重W的方向向上有特色地形成弧。
沙子的自重W由图5(b)的弧的拱形支撑。
B)土木工程方面的拱效应
在下文参考图8就土木工程来描述连续板墙引起的拱效应。
虽然土结构的安全问题是三维上的问题，但所述安全问题通常以二维方式来解释。这是因为与开挖高度H相比，具有长宽度B和长长度L的正常土结构可能差不多具有二维边界条件。
即使当通过三维方式来解释安全问题时，与二维状态相比，由于拱效应的作用，主动土压力会显着减小且被动土压力会在一定程度上增加，这样结果比二维解释获得更大程度上的安全。
图8是具有图6的宽度B和长度L的挡土结构的二维平面图。
由于土压力P表示同一开挖高度H处的土压力，因此土压力P的量是相同的。
B表示薄板之间的宽度，L表示连续不断安装的薄板的长度。
摩擦力F等于μP_O(F＝μP_O)，其中μ表示摩擦系数且P_O表示静止土压力。P_O的施加方向是与薄板垂直的方向。
摩擦力F由土背压力p产生且剪应力τ如图22或图9中所示分布。剪应力τ朝向中心部O渐渐降低。
由于图5(b)中形成的弧的拱形为沙子颗粒被重新设置的状态，因此将就土木工程对弧的拱形进行描述。
当将土应力修正问题作为二维问题处理时，如果向土的一个元素施加应力(如图23(a)中所示)，那么仅法向应力σ1和σ3被施加到所述元素和平面，即I‑I平面和III‑III平面(其为剪应力为0的两个垂直平面)存在。施加到垂直平面(即I‑I平面和III‑III平面)的法向应力σ1和σ3被称为主应力。法向应力σ1为最大主应力，法向应力σ3为最小主应力。
如图23(b)所示，除垂直应力σ外，还有必要向除主应力平面(即I‑I平面和III‑III平面)以外的平面施加剪应力τ。
当从I‑I平面开始以角α沿逆时钟方向倾斜的a‑a平面上的剪应力τ和垂直应力σ用τ‑α关系式来表达时，a‑a平面上的剪应力τ和垂直应力σ为图23C的点“a”。当角α从0°到180°变化时，点a的轨迹可能会画出直径的两端为点I和点III的莫尔应力圆C，相对于轴σ上的点A，点I表示最大主应力σ1且点III表示最小主应力σ3。
根据莫尔应力圆C获得点a的垂直应力σ和剪应力τ的结果可表示如下。
σ＝1/2(σ1+σ3)+1/2(σ1‑σ3)cos2α①
τ＝1/2(σ1‑σ3)sin2α             ②
当α＝90°时，τ＝0且σ＝σ1。
当旋转土颗粒时，点a的剪应力τ为0且土颗粒仅受到主应力。
图5(b)的弧的拱形(通过沙子颗粒的重新设置而形成)处在剪应力τ为0的状态，即仅受到主应力的状态。
将在下文参考图9描述通过土背压力p的操作产生的弧的拱形。
当向土颗粒施加土背压力p时，以通过摩擦力F的效应旋转的主应力方向重新设置土颗粒。
当具有连续主应力方向的点由于沙子颗粒的重新设置(如图5(b)中所示)而在剪应力τ＝0(即仅施加主应力)的状态下连接时，形成弧的拱形线。
同一拱形线上存在的土块起到支撑土压力的拱形横梁的作用。
图5(b)中设置在弧的拱形上方的沙子自重W的支撑是基于拱形的上述功能。
在图9中，多个拱弧1号，2号，3号，4号，...，以及n号表示以稳定间隔表示的弧的拱形。拱弧1号支撑最高的土背压力p且土背压力p的程度随着号码的增加而减少。在拱弧n号处不施加土背压力。在拱弧n号的区域A中，土背压力p为0。由于区域A是背板30所处于的地点，因此土背压力p并不施加到背板30。
由于土背压力p并不施加到背板30的区域A，因此背板30并不起用于支撑土压力的结构组件的作用，而是起到仅用于防止土往下流的保护组件的作用。
相比之下，与本发明不同，对应于背板30的根据背景技术的单胞结构200的弯曲部210为用于支撑土背压力p的结构组件。因此，考虑到结构力学，单胞结构200的弯曲部210与本发明的背板30完全不同。
由于拱效应，土背压力p从拱弧1号到拱弧2号，3号，4号，...，和n号逐渐减少。由于靠近背板30的区域A中的土背压力p必然为0，因此相互平行设置的薄板内的土形成土块，土块相对于土背压力p起自立式结构的作用。
图10图解说明因拱效应而产生的自立式结构。
参看图10，自立式结构与土背压力p之间的力平衡与加筋土类似。即，土背压力p由自立式结构的土块的自重W支撑。
因拱效应而引起的自立式结构的概念是与具有图4的U型的单胞结构200的概念完全不同的新概念。
将在下文描述利用拱效应的加筋自立式挡土结构的结构。
参看图13和图14，本发明揭示利用拱效应的加筋自立式挡土结构，其中支挡桩10安装在宽度B处并与地面垂直，支挡桩10具有在插入有背板30的支挡桩10一端的凸缘12中沿垂直方向整体成型的支挡桩插入部14a，薄板突出部22a插入并连接到支挡桩插入部14a，薄板突出部22a连续不断地插入薄板插入部22a′中，压缩支撑板突出部46a插入并耦合到薄板插入部22a′，且连续薄板20的长度L与薄板20之间的宽度B之间的关系式在土的内摩擦角Φ＝10～34°的范围内以及粘附力C＝0.0～5.0ton/m2的范围内为0.5≤L/B≤3.0，这样由于拱效应土背压力不会施加到前面的背板30。
关系式0.5≤L/B≤3.0通过兰金土压力法(Rankine earth pressure method)利用内摩擦角Φ和粘附力C计算出来，其结果展示在图24的图表中。
当0.5≤L/B≤3.0的L/B超过3.0时，薄板20的长度增加，安装薄板20不再具有经济效益。当安装地点是闹市区时，可能会出现有关边界的争论。而且也很难收集薄板20。
当L/B并未达到0.5时，组件(例如薄板20)的刚度会减小以致组件力不充足。
参看图24，当L/B的量在范围0.5≤L/B≤3.0内降低时，施工是具有经济效益的。为此，可将范围0.5≤L/B≤3.0划分为范围0.5≤L/B≤1.5和范围1.5≤L/B≤3.0。
当范围为0.5≤L/B≤1.5时，土的内摩擦角Φ在范围Φ＝14～22°内且粘附力C为C＝0.0～5.0ton/m2。
当范围为1.5≤L/B≤3.0时，土的内摩擦角Φ为Φ＝10～14°且粘附力C在范围C＝0.0～5.0ton/m2内。
薄板插入部22a′形成于薄板20的一端，薄板突出部22a形成于薄板的另一端。在另一实施例中，S型弯部22b形成于薄板20的一端，逆S型弯部22b′形成于薄板20的另一端。
由于薄板20连接在支挡桩10与压缩支撑板40之间，因此支挡桩10和压缩支撑板40的连接部的形状可能会根据薄板20连接部的形状而发生变化。
举例来说，当薄板突出部22a连接到支挡桩10且薄板插入部22a′连接到压缩支撑板40时，支挡桩10连接部的形状应为支挡桩插入部14a，压缩支撑板40连接部的形状应为压缩支撑突出部46a。相比之下，支挡桩10连接部的形状应为支挡桩突出部14a′，压缩支撑板40连接部的形状应为压缩支撑板插入部46a′。
由于支挡桩突出部14a′和压缩支撑板插入部46a′可能会根据薄板20连接部的形状而发生变化，因此图中未对支挡桩突出部14a′和压缩支撑板插入部46a′进行图解说明，而是使用位于相同位置处的支挡桩插入部14a和压缩支撑板突出部46a。
而且，当薄板20的S型弯部22b连接到支挡桩10且薄板20的逆S型弯部22b′连接到压缩支撑板40时，支挡桩10连接部的形状应为逆S型弯部14b′，压缩支撑板40连接部的形状应为S型弯部46b。
相比之下，支挡桩10连接部的形状应为S型弯部14b，压缩支撑板40连接部的形状应为逆S型弯部46b′。
由于逆S型弯部14b′根据薄板20连接部的形状而发生变化，因此图中未绘示逆S型弯部14b′，而是使用位于同一位置处的S型弯部14b。
因此，由于支挡桩10和压缩支撑板40的连接形状根据薄板20的左连接形状和右连接形状而发生变化，因此为便于说明，将薄板突出部22a和薄板插入部22a′的连接形状作为连接形状的实例来描述。
支挡桩10的连接形状为支挡桩插入部14a或支挡桩突出部14a′，或者为S型弯部14b或逆S型弯部14b′。
压缩支撑板40的连接形状为压缩支撑板突出部46a或压缩支撑板插入部46a′，或者为S型弯部46b或逆S型弯部46b′。由于S型弯部46b或逆S型弯部46b′是根据薄板20的左连接形状和右连接形状而选择，因此图中未图解说明逆S型弯部46b′，而是使用位于同一位置处的S型弯部14b。
为增加薄板20的区域I的刚度和二阶矩，通过上部固定装置50a和下部固定装置50b来牢牢固定薄板连接部22。
虽然薄板20的连接部22由上部固定装置50a和下部固定装置50b牢牢固定，但上部固定装置50a由耦合螺栓56a固定，耦合螺栓56a穿过薄板20、附接垫52a和耦合板54a，附接垫52a和耦合板54按顺序位于薄板20连接部22的两侧。下部固定装置50b包含第一切割部52b和第二切割部56b。向上倾斜表面524b和钩阶梯526b形成于第一切割部52b处，旋转板54b和弹簧59b形成于第二切割部56b处。上端倾斜表面542b形成于围绕铰轴58b旋转的旋转板54b的上端。下端旋转槽546b形成于旋转板54b的下端，垂直插入槽544b形成于旋转板54b的垂直表面中。插入弹簧插入槽548b中的弹簧59b连接并固定到弹簧安装装置562b。
形成在第二切割部56b中的旋转板54b通过弹簧59b的弹力围绕安装在轴点582b处的铰轴58b旋转，使得旋转板54b的上端倾斜表面542b被第一切割部52b的钩阶梯526b钩住。
旋转板54b的下端旋转槽546b形成得很深，足以让旋转板54b能顺利旋转，不会被薄板20的下端部钩住。
下部固定装置50b安装在两个相邻薄板20的连接部处，两个相邻薄板20通过第一切割部52b和第二切割部56b耦合。第一切割部52b形成于一个薄板20中，第二切割部56b形成于另一薄板20中。两个相邻薄板20通过旋转板54b的作用而固定并相互耦合。
当薄板20连接部的上部和下部通过上部固定装置50a和下部固定装置50b牢牢固定时，两个相邻薄板20变成一个组合截面，且利用区域I的二阶矩使得刚度得到改进。
接下来，下文说明连续薄板20的长度L和产生拱效应的两个薄板20之间的宽度B的关系。
假设施加到薄板20之间宽度B的每单位面积的土背压力为p，那么土压力的总和P可表示为P＝p×B。
P＝p×B    (1)
即，向连续薄板20之间的土块施加表达式(1)的土压力p的总和P。当土块的自重为W时，自重W抵抗土压力p的总和P。