地下连续墙用钢材的制造方法
技术领域
本发明涉及一种土木建筑领域中的用于构建地下连续墙体的地下连续墙用钢材的制造方法,该地下连续墙体作为挡土墙、基础构造、护墙、港湾河川的护岸墙、隔水墙等来使用。
本申请基于2009年2月12日在日本提出申请的专利2009-030310号并主张其优先权,这里引用其内容。
背景技术
在土木建筑领域中,在构建作为防止土砂等的塌陷的挡土墙、或支撑填土或切土的护墙等使用的地下连续墙体时,一般使用钢板桩作为地下连续墙用钢材。近年来,为了实现作为地下连续墙用钢材的截面性能的提高,提出了如图13所示的对截面大致为帽形形状的钢板桩110固定H形钢120而成的地下连续墙用钢材101(例如参照专利文献1及2)。
该地下连续墙用钢材101通过对钢板桩110的腹板部111固定H形钢120的一个凸缘部122而构成。在组装加工地下连续墙用钢材101时,一般使用在由该钢板桩110的腹板部111和H形钢120的凸缘部122形成的角部上沿着长度方向连续或离散地焊接并固定的方法。
钢板桩及H形钢通过轧制加工或压力加工在工厂中成形。因而,如图14A、图14B所示的帽形钢板桩130那样,钢板桩或H形钢在发生了称作弯曲或翘曲的变形的状态下被从工厂出货。另外,这里所述的弯曲,是指钢板桩及H形钢在沿着构建的地下连续墙体的墙面的水平方向上弯曲(参照图14A)。此外,所谓翘曲,是指钢板桩等在与构建的地下连续墙体的墙面正交的方向上弯曲(参照图14B)。
对于钢板桩,由于在构建地下连续墙体时与相邻的钢板桩的接头部嵌合并打设,所以要求将打设时的接头阻力抑制为一定值以下。因而,为了防止所打设的相邻的钢板桩的接头部相互的脱离,要求在从工厂出货时将钢材的弯曲及翘曲的变形量设为一定的管理值以下。
例如,关于帽形钢板桩130,根据JIS A5523,在钢板桩的全长L(m)超过10m的情况下,要求由弯曲产生的变形量X(m)满足下述数式(1),要求由翘曲产生的变形量Y(m)满足下述数式(2)。此外,关于H形钢也同样,规定了JIS G3192所要求的由弯曲、翘曲产生的变形量。
X≤(L-10)×0.10(%)+0.012…(1)
Y≤(L-10)×0.20(%)+0.025…(2)
关于地下连续墙用钢材101,也在构建地下连续墙体时将构成相邻的地下连续墙用钢材101的钢板桩110的接头部117嵌合并打设。因此,地下连续墙用钢材101也与上述的帽形钢板桩130同样,需要将构成组装加工后的地下连续墙用钢材101的钢板桩110的弯曲及翘曲所引起的变形量设为一定的管理值以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-212943号公报
专利文献2:日本特开2005-127033号公报
发明概要
发明要解决的问题
这里,如果着眼于地下连续墙用钢材101的组装加工工序,则组装加工后的地下连续墙用钢材101的钢板桩110的变形量主要是将下述两个变形量合并的量,该两个变形量为:由通过在焊接加工前进行的轧制加工等而进行的成形预先产生的钢板桩110的变形量、以及由通过焊接加工进行的热应变产生的钢板桩110的变形量。因此,在使用由轧制加工等的成形产生的变形量接近于管理值界限的钢板桩110或H形钢120来组装地下连续墙用钢材101的情况下,因焊接加工时的热应变而地下连续墙用钢材1的弯曲、翘曲的变形量增大,偏离作为目标的管理值的可能性变高。
在组装地下连续墙体用钢材101后弯曲或翘曲超过管理值的情况下,一般在焊接加工后进行基于线状加热的矫正操作。该线状加热是如下的方法:通过将如接头部117那样的、钢板桩110的一部分加热、急冷,使钢材被部分性收缩,使温度应力向与地下连续墙用钢材101上发生的弯曲或翘曲相反方向作用,来矫正弯曲及翘曲。但是,在该操作中,需要几小时到1天左右的时间,而且花费较多操作成本。此外,也有通过线状加热不能矫正的情况,如果在组装地下连续墙体用钢材110后偏离管理值,则有根本不能出厂的问题。
此外,为了使组装后的变形量成为管理值以下,可以考虑从组装前的阶段开始对钢板桩110或H形钢120进行基于线状加热的矫正、或者用压力加工机等进行矫正,但这导致工序数增大、成本提高,所以不能说是优选的解决对策。特别是,在通过压力加工进行矫正的情况下,在压力加工时在钢板桩110等上产生的弹性复原力的作用下,压力加工后的钢板桩110等的形状复原。因此,需要在考虑难以控制的弹性复原力的基础上进行操作以得到作为目标的形状,所以在进行基于压力加工的矫正的情况下矫正操作变得复杂。
在专利文献2中,作为其改善对策,公开了左右同时实施钢板桩的腹板部和H形钢的凸缘部的左右两端的焊接的方法、以及在左右两处中的一处的焊接操作完成后、在焊接部的温度为200℃以上的条件下开始另一处的焊接操作的方法。由此,在专利文献2的公开技术中,使由左右两端的焊接引起的热应变均等化。
但是,在左右同时实施焊接的方法中,根据焊接操作员的技能及习惯,使用电流电平及焊接速度不同。因此,在焊接加工时在左右两端发生热应变差的可能性较高,难以充分抑制焊接加工时的变形。此外,在左右两处中的一处的焊接操作完成后在焊接部的温度为200℃以上的条件下开始另一处的焊接操作的方法中,不仅现场操作变得复杂,而且焊接管理较难,从操作性的观点看并不优选。
发明内容
所以,本发明是鉴于上述问题而做出的,其目的是提供一种地下连续墙用钢材的制造方法,在组合了截面略帽形形状的钢板桩和H形钢的地下连续墙用钢材中,通过降低该组装后的钢板桩的弯曲、翘曲,抑制焊接加工后的矫正操作的发生,并且能够不依存于技术工的习惯而使现场操作容易化。
用于解决问题的手段
本发明为了解决上述问题而采用以下的手段。
(1)本发明的第1技术方案是一种地下连续墙用钢材的制造方法,包括:面对工序,使钢板桩的腹板部与H形钢的凸缘部面对;第1固定工序,在第1固定位置上固定上述钢板桩和上述H形钢;弯曲矫正工序,通过使上述钢板桩和上述H形钢变形,矫正上述钢板桩的宽度方向的弯曲和上述H形钢的宽度方向的弯曲;第2固定工序,在从上述第1固定位置沿上述钢板桩的长度方向离开的第2固定位置上,固定上述钢板桩和上述H形钢;以及焊接工序,将上述钢板桩和上述H形钢沿着上述钢板桩的长度方向焊接。
(2)在上述(1)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述弯曲矫正工序包括:第1弯曲矫正夹具安装工序,在从上述第1固定位置沿上述钢板桩的长度方向离开的位置上,将第1弯曲矫正夹具安装在上述钢板桩上;以及第1弯曲矫正楔片打入工序,在上述第1弯曲矫正夹具与上述H形钢的侧面之间打入第1弯曲矫正楔片。
(3)在上述(2)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述第1弯曲矫正夹具通过焊接安装在上述钢板桩上。
(4)在上述(2)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,还包括:第2弯曲矫正夹具安装工序,在从安装了上述第1弯曲矫正夹具的位置沿上述钢板桩的长度方向离开的位置上,将第2弯曲矫正夹具安装在上述钢板桩上;以及第2弯曲矫正楔片打入工序,在上述第2弯曲矫正夹具与上述H形钢的侧面之间打入第2弯曲矫正楔片。
(5)在上述(4)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述第2弯曲矫正夹具是从上述钢板桩卸下的上述第1弯曲矫正夹具。
(6)在上述(1)~(5)中任一项所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,还包括翘曲矫正工序,该翘曲矫正工序中,通过使上述钢板桩和上述H形钢变形,矫正上述钢板桩的厚度方向的翘曲和上述H形钢的厚度方向的翘曲。
(7)在上述(6)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述翘曲矫正工序包括:第1翘曲矫正夹具安装工序,在从上述第1固定位置沿上述钢板桩的长度方向离开的位置上,将第1翘曲矫正夹具安装在上述钢板桩上;以及第1翘曲矫正楔片打入工序,在上述第1翘曲矫正夹具与上述H形钢的上述凸缘部的上表面之间打入第1翘曲矫正楔片。
(8)在上述(7)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述第1翘曲矫正夹具通过焊接安装在上述钢板桩上。
(9)在上述(7)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,还包括:第2翘曲矫正夹具安装工序,在从安装了上述第1翘曲矫正夹具的位置沿上述钢板桩的长度方向离开的位置上,将第2翘曲矫正夹具安装在上述钢板桩上;第2翘曲矫正楔片打入工序,在上述第2翘曲矫正夹具与上述H形钢的上述凸缘部的上表面之间打入第2翘曲矫正楔片。
(10)在上述(9)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述第2翘曲矫正夹具是从上述钢板桩卸下的上述第1翘曲矫正夹具。
(11)在上述(1)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述钢板桩由帽形钢板桩或连结成截面大致为帽形形状的两个Z型钢板桩构成。(12)在上述(1)所述的地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,上述第1固定工序具备:在上述钢板桩上固定固定用翘曲矫正夹具的工序;在上述固定用翘曲矫正夹具与上述H形钢的上述凸缘部之间打入固定用楔片的工序。
发明效果
根据上述(1)、(6)所述的本发明的结构,在使构成地下连续墙用钢材的钢板桩同时变形以使其弯曲及翘曲变小的基础上,使H形钢也向与使钢板桩变形的方向相反方向变形后,将它们在变形的状态下固定。因此,作用于H形钢和钢板桩的弹性复原力相互抵消。即,通过H形钢的弹性复原力将钢板桩的弯曲、翘曲矫正的状态下保持。因此,在地下连续墙用钢材的组装加工工序中能够简单地进行将矫正操作本身。此外,在本发明中,在组装地下连续墙用钢材时,在进行钢板桩的弯曲及翘曲的矫正后进行固定操作,所以与对于钢板桩在进行轧制加工等的成形后不进行矫正而进行固定操作加工的情况相比,能够大幅减小构成焊接加工后的地下连续墙用钢材的钢板桩的弯曲及翘曲的变形量。因此,能够批量生产具有比对弯曲及翘曲所要求的管理值低的弯曲及翘曲的地下连续墙用钢材,并且能够大幅地抑制以往在焊接加工后进行的线状加热矫正等的矫正操作的发生。结果,能够降低地下连续墙用钢材的制造成本并缩短制造时间。
根据上述(2)、(7)所述的本发明的结构,由于仅通过将弯曲矫正用楔片或翘曲矫正用楔片那样的楔片打入的简单的操作就能够实现钢板桩的矫正操作,而且不需要特别的重型设备或工具而仅通过人力就能够实现,所以操作性、经济性非常好。
根据上述(3)、(8)所述的本发明的结构,能够容易地进行弯曲矫正夹具及翘曲矫正夹具的安装、拆卸操作,能够提高操作性。
根据上述(4)、(9)所述的本发明的结构,由于分为多个部位来矫正钢板桩及H形钢的弯曲及翘曲,所以能够更高精度地矫正弯曲及翘曲。
根据上述(5)、(10)所述的本发明的结构,能够减少所需要的弯曲矫正夹具及翘曲矫正夹具的个数,能够降低组装操作所需要的成本。
附图说明
图1A是通过本发明的制造方法得到的地下连续墙用钢材的主视图。
图1B是由多个地下连续墙用钢材构建的地下连续墙体的俯视图。
图2A是概略地表示在组装地下连续墙用钢材时使用的钢板桩和H形钢的结构的侧视图。
图2B是概略地表示在组装地下连续墙用钢材时使用的钢板桩和H形钢的结构的俯视图。
图3是表示地下连续墙用钢材的组装中途的状态的主视图。
图4A是用于说明弯曲矫正夹具固定在钢板桩上的状态的立体图。
图4B是表示对弯曲矫正夹具打入弯曲矫正用楔片后的状态的俯视图。
图5A是用于说明翘曲矫正夹具固定在钢板桩上的状态的立体图。
图5B是表示对翘曲矫正夹具打入翘曲矫正用楔片后的状态的侧视图。
图6A是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第1工序的概略的俯视图。
图6B是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第2工序的概略的俯视图。
图6C是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第3工序的概略的俯视图。
图6D是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第4工序的概略的俯视图。
图7A是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第1工序的概略的侧视图。
图7B是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第2工序的概略的侧视图。
图7C是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第3工序的概略的侧视图。
图7D是用于说明有关本发明的第1实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第4工序的概略的侧视图。
图8A是用于说明有关本发明的第2实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第1工序的概略的侧视图。
图8B是用于说明有关本发明的第2实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第2工序的概略的侧视图。
图8C是用于说明有关本发明的第2实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第3工序的概略的侧视图。
图8D是用于说明有关本发明的第2实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第4工序的概略的侧视图。
图9A是用于说明有关本发明的第3实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第1工序的概略的俯视图。
图9B是用于说明有关本发明的第3实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第2工序的概略的俯视图。
图9C是用于说明有关本发明的第3实施方式的地下连续墙用钢材的制造方法的第3工序的概略的俯视图。
图10A是表示作为本发明的应用对象的地下连续墙用钢材的另一例的主视图。
图10B是表示作为本发明的应用对象的地下连续墙用钢材的另一例的主视图。
图11A是表示作为本发明的应用对象的地下连续墙用钢材的又一例的主视图。
图11B是用于说明使用闭塞杆进行翘曲的矫正的工序的主视图。
图12A表示通过应用本发明而组装的地下连续墙用钢材的组装前后的弯曲变形率。
图12B表示通过应用本发明而组装的地下连续墙用钢材的组装前后的翘曲变形率。
图13是用于对以往技术说明的地下连续墙用钢材的主视图。
图14A是用于对钢板桩的弯曲进行说明的立体图。
图14B是用于对钢板桩的翘曲进行说明的立体图。
具体实施方式
以下,作为本发明的优选的实施方式,对在挡土墙等中使用的地下连续墙用钢材的制造方法详细地说明。
图1A表示通过本发明的制造方法得到的地下连续墙用钢材1的主视图。图中,a表示钢板桩的长度方向,b表示钢板桩的宽度方向,c表示钢板桩的厚度方向。
地下连续墙用钢材1具备钢板桩10和H形钢20。
钢板桩10具备:腹板部11;凸缘部12,在腹板部11的两侧向内侧倾斜而一体设置;臂部13,从该凸缘部12的前端起与腹板部11平行地一体设置;以及接头部14,设置在臂部13的前端。钢板桩10由这些腹板部11、凸缘部12及臂部13形成为截面大致呈帽形的形状,在本实施方式中,由所谓的帽形钢板桩构成。图中左右的接头部14中的一个接头部14a和另一个接头部14b在本实施方式中调节为相互点对称的形状。
H形钢20具备腹板部21、和在该腹板部21的两端上设置的一对凸缘部22、23。该H形钢20的一个凸缘部22通过角焊缝焊接27固定在钢板桩10的腹板部11的外侧。该角焊缝焊接27对由钢板桩10的腹板部11和H形钢20的凸缘部22形成的角部实施。角焊缝焊接27既可以沿着地下连续墙用钢材1的长度方向以任意间隔离散地实施,也可以连续地实施。
钢板桩10及H形钢20例如通过热轧加工、或冷压加工成形。
图1B表示作为地下连续墙体5的例子的俯视图,该地下连续墙体5通过将这样构成的地下连续墙用钢材1相互连结而构建。该地下连续墙体5构成为经由各地下连续墙用钢材1的接头部14相互连结的一个墙体。该地下连续墙体5通过将相同的地下连续墙用钢材1连续配置而构成。
接着,对在采用了本发明的地下连续墙用钢材1的制造方法中使用的部件详细地进行说明。
图2A是概略地表示在组装地下连续墙用钢材1时使用的钢板桩10和H形钢20的结构的侧视图,图2B是概略地表示这些结构的俯视图。
在组装地下连续墙用钢材1时,作为H形钢20使用具有与钢板桩10的弯曲相反方向的弯曲或在相同方向上具有比其小的弯曲的结构。在本实施方式中,钢板桩10和H形钢20分别使用具有相反方向的弯曲的结构。
这里所述的钢板桩10或H形钢20的弯曲,是指如图1A所示的、在沿着构建的地下连续墙体5的墙面的水平方向A上、钢板桩10或H形钢20大致以凸状弯曲。此外,这里所述的水平方向A,是指钢板桩10的腹板部11的宽度方向或H形钢20的凸缘部22的宽度方向,换言之,是指与钢板桩10或H形钢20的长度方向正交的方向、并且与钢板桩10的腹板部11或H形钢20的凸缘部22平行的方向。
此外,在组装地下连续墙用钢材1时,作为H形钢20使用具有与钢板桩10的翘曲相反方向的翘曲或在相同方向上具有比其小的翘曲的结构。在本实施方式中,钢板桩10和H形钢20分别使用具有相反方向的翘曲的结构。
这里所述的钢板桩10或H形钢20的翘曲,是指图如1B所示的、钢板桩10或H形钢20在与构建的地下连续墙体5的墙面正交的方向B上大致以凸状弯曲。此外,这里所述的方向B是指钢板桩10的腹板部11的板厚方向或H形钢20的凸缘部22的板厚方向。
用图2A、图2B的例子说明,钢板桩10如图2B所示,在方向P1上具有弯曲,H形钢20在作为与方向P1相反方向的方向P2上具有弯曲。此外,钢板桩10如图2A所示,在方向Q1上具有翘曲,H形钢20在作为与方向Q1相反方向的方向Q2上具有翘曲。另外,图2A、图2B中的Δ是作为表示变形量的指标的记号,不是意味着具体的大小,钢板桩10和H形钢20的关于弯曲、翘曲的变形量分别不需要是相同的大小。
图3是表示地下连续墙用钢材1的组装中途的状态的主视图。在组装地下连续墙用钢材1时,使用固定在钢板桩10的一面侧的弯曲矫正夹具31及翘曲矫正夹具33。图4A是用于说明将该弯曲矫正夹具31被固定的状态的立体图,图5A是用于说明将该翘曲矫正夹具33被固定的状态的立体图。另外,在图4A、图5A中,为了将图简略化而省略了接头部14。
弯曲矫正夹具31具备:安装面31a,沿着钢板桩10的一面侧抵接而固定;以及被推压面31b,相对于H形钢20的凸缘部22的侧面22a,隔开间隔来面对。在本实施方式中,弯曲矫正夹具31由大致梯形状的钢板构成。弯曲矫正夹具31的安装面31a为与应在钢板桩10的一面侧抵接的部位相应的形状。弯曲矫正夹具31只要具备这样的安装面31a和被推压面31b,则关于其形状不作特别限定。
翘曲矫正夹具33具备:安装面33a,沿着钢板桩10的一面侧抵接而固定;以及被推压面33b,相对于H形钢20的凸缘部22的内面22b,隔开间隔来面对。在本实施方式中,翘曲矫正夹具33由大致L字状的钢板构成。翘曲矫正夹具33的安装面33a具有与应在钢板桩10的一面侧抵接的部位相应的形状。翘曲矫正夹具33只要具备这样的安装面33a和被推压面33b,则关于其形状不作特别限定。
弯曲矫正夹具31及翘曲矫正夹具33并不是特别限定对钢板桩10的固定机构,但由于如后述那样反复进行安装、拆卸操作,所以从提高操作性的观点看优选通过焊接来固定。在此情况下,在固定在钢板桩10上后,能够通过锤子等的工具的击打来拆卸,能够容易地进行拆卸操作。此外,弯曲矫正夹具31及翘曲矫正夹具33都将其安装面31a、33a固定在钢板桩10的凸缘部12的一面侧,但只要是固定H型钢20的钢板桩10的一面侧、并且是能够实施后述的矫正操作的位置,则关于其固定的位置不作特别限定。
在弯曲矫正夹具31的被推压面31b和与其面对的H形钢20的凸缘部22的侧面22a之间,如图4A所示,打入弯曲矫正用楔片35。图4B是表示打入弯曲矫正用楔片35之后的状态的俯视图。该弯曲矫正用楔片35具有相互倾斜的倾斜面35a、35b,由这些倾斜面35a、35b形成为锐角。
此外,在翘曲矫正夹具33的被推压面33b和与其面对的H形钢20的凸缘部22的内面22b之间,如图5A所示,打入翘曲矫正用楔片37。图5B是表示打入翘曲矫正用楔片37之后的状态的侧视图。该翘曲矫正用楔片37具有相互倾斜的倾斜面37a、37b,由这些倾斜面37a、37b形成为锐角。
弯曲矫正用楔片35及翘曲矫正用楔片37在本实施方式中都由大致三角形状的钢板构成,但只要构成为具有这样的倾斜面35a、35b、37a、37b的楔,则关于其形状、材质不作特别限定。
接着,对有关本发明的地下连续墙用钢材1的制造方法的第1实施方式进行说明。
图6A~图6D是用于说明组装地下连续墙用钢材1时的工序的概略的俯视图,图7A~图7D是其概略的侧视图。
首先,如图6A、图7A所示,在钢板桩10的腹板部11上配置H形钢20的一个凸缘部22,该H形钢20具有与钢板桩10的弯曲相反方向的弯曲,并且具有与钢板桩10的翘曲相反方向的翘曲。
在钢板桩10的腹板部11上配置H形钢20后,对于钢板桩10和H形钢20,在长度方向的范围的一部分中,定位它们的宽度方向及长度方向的相对位置及朝向。在定位时,在其长度方向的范围的一部分中,使钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2与H形钢20的凸缘部22的宽度方向的中心位置L1大致一致,并且使钢板桩10的腹板部11与H形钢20的凸缘部22抵接。在本实施方式中,在定位时使钢板桩10与H形钢20的长度方向的端部彼此对准而面对。
在定位后,在该定位的部位将钢板桩10和H形钢20固定。在固定该钢板桩10与H型钢20时,既可以使用焊接、螺栓接合或螺纹式夹钳、闭塞杆(注册商标)等的固定金属零件,也可以使用固定用的其他适当的夹具。在本实施方式中,使用翘曲矫正夹具33将钢板桩10与H形钢20固定。在固定钢板桩10与H形钢20时,在该定位的部位处,将翘曲矫正夹具33通过焊接等固定在钢板桩10的一面侧之后,在翘曲矫正夹具33与H形钢20的凸缘部22的内面22b之间打入翘曲矫正用楔片37。翘曲矫正用楔片37例如如图5B所示,在将翘曲矫正用楔片37的前端37d配置在翘曲矫正夹具33与H形钢20的凸缘部22之间后,通过用锤子等的工具击打翘曲矫正用楔片37的底面37c来打入。
通过打入翘曲矫正用楔片37,与翘曲矫正夹具33的被推压面33b接触的翘曲矫正用楔片37的倾斜面37a将翘曲矫正夹具33向上侧推压,从而向固定着该翘曲矫正夹具33的钢板桩10施加方向S1的负荷,并且与H形钢20的凸缘部22的内面22b接触的翘曲矫正用楔片37的倾斜面37b将凸缘部22向下侧推压,从而向H形钢20施加方向S2的负荷。即,通过打入翘曲矫正用楔片37,将钢板桩10和H形钢20在定位的部位处以相互压接的状态固定。
接着,对钢板桩10的弯曲及翘曲进行矫正。弯曲的矫正如以下这样进行,即:使钢板桩10变形以使其弯曲被矫正,并且使H形钢20向与使钢板桩10针对其弯曲而变形的方向相反方向变形,由此使钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2与H型钢20的凸缘22的宽度方向的中心位置L1大致一致。翘曲的矫正如以下这样进行,即:使钢板桩10变形以使其翘曲矫正,并且使H形钢20向与使钢板桩10针对其翘曲而变形的方向相反方向变形,由此使钢板桩10的腹板部11与H型钢20的凸缘部22大致压接。
为了矫正弯曲,首先,如图6B所示,在从定位后固定的钢板桩10与H形钢20的固定部(固定位置)43沿长度方向离开的位置上,在钢板桩10的一面侧通过焊接等而固定弯曲矫正夹具31。
然后,在弯曲矫正夹具31的被推压面31b与H形钢20的侧面22a之间打入弯曲矫正用楔片35。弯曲矫正用楔片35例如如图4B所示,在将弯曲矫正用楔片35的前端35d配置在弯曲矫正夹具31与H形钢20的凸缘部22之间后,通过用锤子等的工具击打弯曲矫正用楔片35的底面35c来打入。
通过打入弯曲矫正用楔片35,如图4B所示,与弯曲矫正夹具31的被推压面31b接触的弯曲矫正用楔片35的倾斜面35a推压弯曲矫正夹具31,从而向固定着该弯曲矫正夹具31的钢板桩10施加方向R1的负荷,并且与H形钢20的凸缘部22的侧面22a接触的弯曲矫正用楔片35的倾斜面35b推压凸缘部22,从而向H形钢20施加方向R2的负荷。
这里,弯曲矫正夹具31需要在俯视图中,相对于H形钢20的凸缘部22的宽度方向的中心位置L1、在与钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2相反侧固定于钢板桩10。由此,通过打入弯曲矫正用楔片35,对钢板桩10和H形钢20分别向相反方向施加负荷,根据弯曲矫正用楔片35的打入量,钢板桩10变形以使弯曲被矫正,H形钢20向与钢板桩10针对弯曲而变形的方向相反方向变形。弯曲矫正用楔片35被打入至变形为如下程度,即:被打入弯曲矫正用楔片35的部位的、钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2与H形钢20的凸缘部22的宽度方向的中心位置L1大致一致。
为了矫正翘曲,首先,如图7B所示,在从定位后形成的固定部(固定位置)43沿长度方向离开的位置上,在钢板桩10的一面侧通过焊接等固定翘曲矫正夹具33。然后,如上述那样,通过打入翘曲矫正用楔片37,对钢板桩10和H形钢20分别向相反方向施加负荷,并根据翘曲矫正用楔片37的打入量的量,钢板桩10变形以使翘曲被矫正,H形钢20向与钢板桩10针对翘曲而变形的方向相反方向变形。翘曲矫正用楔片37被打入至在被打入翘曲矫正用楔片37的部位上,钢板桩10与H形钢20相互大致压接的程度变形。
通过打入弯曲矫正用楔片35及翘曲矫正用楔片37,在固定着弯曲矫正夹具31或翘曲矫正夹具33的部位,钢板桩10或H形钢20变形,并且保持该变形的状态。
这样的弯曲矫正用楔片35及翘曲矫正用楔片37的打入如图6C、图6D、图7C、图7D所示以多次进行,以从定位后形成的固定部(固定位置)43沿长度方向离开。由此,如图6D、图7D所示,钢板桩10的弯曲及翘曲在长度方向的全长上被矫正。
接着,如图6D、图7D所示,在保持使钢板桩10和H形钢20变形的状态下,将钢板桩10的腹板部11和H形钢20的凸缘部22沿着长度方向焊接。在此情况下,对由钢板桩10的腹板部11和H形钢20的凸缘部22形成的角部进行角焊缝焊接27。在此情况下,通过打入翘曲矫正用楔片37,钢板桩10和H形钢20成为沿着长度方向相互压接的状态,所以能够容易地开展焊接操作。
然后,将固定在钢板桩10上的弯曲矫正夹具31及翘曲矫正夹具33卸下,地下连续墙用钢材1的组装完成。
接着,说明这样的有关本发明的地下连续墙用钢材1的制造方法起到的效果。
在本发明中,在使构成地下连续墙用钢材1的钢板桩10变形以使其弯曲、翘曲变小的基础上,使H形钢20也向与使钢板桩10变形的方向相反方向变形之后,将它们在变形的状态下固定,所以作用于它们的弹性复原力相互抵消。即,通过H形钢20的弹性复原力,将钢板桩10的弯曲、翘曲矫正的状态下保持。因此,在以往的压力加工等的矫正操作中发生的弹性复原力的作用下的形状的复原不成为较大的问题,在地下连续墙用钢材1的组装加工工序中能够简单地进行矫正操作本身。
此外,在本发明中,在组装地下连续墙用钢材1时,在进行钢板桩10的弯曲及翘曲的矫正后进行焊接加工。因此,与对于钢板桩10在进行轧制加工等的成形后不进行矫正而进行焊接加工的情况相比,能够大幅地减小构成焊接加工后的地下连续墙用钢材1的钢板桩10的弯曲及翘曲的变形量。因此,能够批量生产具有比对弯曲及翘曲所要求的管理值低的弯曲及翘曲的地下连续墙用钢材1,能够大幅抑制以往在焊接加工后进行的线状加热矫正等的矫正操作的发生。结果,能够降低地下连续墙用钢材1的制造成本并缩短制造时间。此外,也不需要为了使地下连续墙用钢材1的组装后的变形量成为管理值以下而从组装前的阶段开始对钢板桩10及H形钢20进行矫正,所以相应地能够实现制造成本的降低及制造时间的缩短。
此外,在本发明中,仅通过进行将弯曲矫正用楔片35及翘曲矫正用楔片37那样的楔片打入的简单的操作就能够实现钢板桩10的矫正操作,而且不需要特别的重型设备或工具而仅通过人力就能够实现,所以操作性、经济性非常好。
接着,对有关本发明的地下连续墙用钢材1的制造方法的第2实施方式进行说明。另外,对于与上述构成要素相同的构成要素,通过赋予相同的符号而在以下省略说明。
图8A~图8D是用于说明本发明的第2实施方式的工序的概略的侧视图。
在该实施方式中,如图8A所示,以与第1实施方式同样的过程在钢板桩10的腹板部11上配置H形钢20的基础上,将它们定位后在一部分固定。接着,为了矫正弯曲或翘曲而进行弯曲矫正用楔片35或翘曲矫正用楔片37的打入,但在此之前,在定位后被打入翘曲矫正用楔片37的部位即固定部(固定位置)43上,将钢板桩10和H形钢20通过焊接等固定。在本实施方式中,如图8B所示,在翘曲矫正夹具33的长度方向的两侧,将钢板桩10和H形钢20通过点焊接41固定。
接着,在将翘曲矫正夹具33从钢板桩10卸下后,在从定位后形成的固定部(固定位置)43沿长度方向离开的位置上,在钢板桩10上通过焊接等固定未图示的弯曲矫正冶具31,打入弯曲矫正用楔片35,矫正钢板桩10的弯曲。接着,在相对于该固定的弯曲矫正夹具31而与其之间夹着H形钢20的相反侧,将刚才卸下的翘曲矫正夹具33通过焊接等固定到钢板桩10上,进行翘曲矫正用楔片37的打入。接着,在被打入了弯曲矫正用楔片35或翘曲矫正用楔片37的部位,与刚才同样,将钢板桩10和H形钢20通过点焊接41等固定后,将弯曲矫正冶具31及翘曲矫正夹具33从钢板桩10卸下。然后,如图8C所示,在下一个沿长度方向离开的位置上的弯曲矫正操作及翘曲矫正操作时,使用这些矫正夹具重复上述的操作,最后,如图8D所示,将钢板桩10和H形钢20沿着长度方向焊接并固定。
通过采用这样的方法,在多次的弯曲矫正操作及翘曲矫正操作时能够反复使用相同的弯曲矫正夹具31、翘曲矫正夹具33、弯曲矫正用楔片35、翘曲矫正用楔片37。即,能够减少需要的弯曲矫正夹具31及翘曲矫正夹具33的个数,能够降低组装操作所需要的成本。
接着,对有关本发明的地下连续墙用钢材1的制造方法的第3实施方式进行说明。
图9A~图9D是用于说明本发明的第3实施方式的工序的概略的俯视图。
在该实施方式中,前提是不进行钢板桩10及H形钢20的翘曲的矫正,而仅进行弯曲的矫正。因此,在本实施方式中,使用具有与钢板桩10的弯曲相反方向的弯曲、具有与钢板桩10的翘曲相同方向的翘曲的H形钢20,钢板桩10与H形钢20的由翘曲产生的变形量使用相同程度的变形量。
首先,如图9A所示,在钢板桩10和H形钢20的长度方向的范围的中间部47,在钢板桩10的腹板部11上配置H形钢20的凸缘部22而使钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2与H形钢20的凸缘22的宽度方向的中心位置L1大致一致并定位后,将它们通过点焊接41固定。像这样,关于在钢板桩10的腹板部11上配置H形钢20后固定的部位并没有特别限定。
接着,如图9B所示,在从定位后形成的钢板桩10与H形钢20的固定部(固定位置)43向长度方向的两侧离开的位置上,将钢板桩10的弯曲矫正夹具31通过焊接等固定后,进行弯曲矫正楔片35的打入。在此情况下,弯曲矫正夹具31也在俯视图中相对于H形钢20的凸缘部22的宽度方向的中心位置L1、在与钢板桩10的腹板部11的宽度方向的中心位置L2相反侧即图中右侧固定在钢板桩10上。
然后,如图9C所示,多次进行弯曲矫正用楔片35的打入,以使得从定位后形成的固定部(固定位置)43向长度方向的两侧离开,然后,将钢板桩10和H形钢20沿着长度方向焊接。
这样,在不进行翘曲的矫正的情况下,也由于H形钢20的凸缘部22的板厚方向即强轴方向的截面二次力矩比腹板部21的板厚方向即弱轴方向的截面二次力矩大、且H形钢20关于作为发生翘曲的方向的强轴方向的刚性较高,所以不易通过焊接加工时的热应变在钢板桩10上发生较大的翘曲。因此,在此情况下,也能够批量生产具有比对弯曲及翘曲所要求的管理值低的弯曲及翘曲的地下连续墙用钢材1,发挥大幅抑制以往在焊接加工后进行的线状加热矫正等的矫正操作的发生的本发明的期望的效果。
另外,作为本发明的应用的对象的地下连续墙用钢材1并不限定于上述例子,也可以如图10A所示,将H形钢20的凸缘部22的宽度方向长度形成为比钢板桩10的腹板部11的宽度方向长度长。在此情况下,弯曲矫正夹具31由L字状的钢板构成,以使其被推压面31b与H形钢20的凸缘部22的侧面22a面对。翘曲矫正夹具33由大致U字状的钢板构成,以使其被推压面33b与H形钢20的凸缘部22的内面22b面对。此外,在通过使用弯曲矫正冶具31及弯曲矫正用楔片35等而使钢板桩10变形以将弯曲、翘曲矫正后,将钢板桩10的腹板部11和H形钢20的凸缘部22在长度方向上离散或连续地实施喇叭形坡口焊接29而固定。
此外,本发明的地下连续墙用钢材1如图10B所示,也可以将H形钢20的凸缘部22固定在钢板桩10的腹板部11的内侧。
此外,本发明的地下连续墙用钢材1也可以如图11A所示,钢板桩10将所谓的Z型钢板桩50组合而构成。该Z型钢板桩50具备腹板部51、在腹板部51的两侧设置的臂部52、以及在臂部52的前端设置的接头部14,由腹板部51和臂部52形成为截面大致Z型。
图11A的钢板桩10构成为,通过将Z型钢板桩50A和Z型钢板桩50B经由接头部14连结,截面大致成为帽形形状,该Z型钢板桩50A的两侧的接头部14向图中下侧开口,该Z型钢板桩50B的两侧的接头部14向图中上侧开口,并且该Z型钢板桩50B的腹板部51及臂部52的配置形态相对于Z型钢板桩50A为镜面对称。Z型钢板桩50A和Z型钢板桩50B也可以并不一定一体化,但优选的是,将相互嵌合的接头部14在地下连续墙用钢材1的组装加工前通过焊接、或由压力机进行的所谓的铆接(机械密接)等固定而一体化,来加工为截面大致帽形形状。
该钢板桩10由具有相互嵌合的接头部14的臂部52形成作为钢板桩10的腹板部11,由各个Z型钢板桩50的腹板部51形成作为钢板桩10的凸缘部12,由不与其他接头部14嵌合的Z型钢板桩50的臂部52形成作为钢板桩10的臂部13。
钢板桩10既可以如图1A、图1B所示由帽形钢板桩构成,也可以如图11A所示由连结成截面大致帽形形状的两个Z型钢板桩50A、50B构成。即,钢板桩10只要其宽度方向的两侧的接头部14的形状是能够与相邻的其他地下连续墙用钢材1的其他接头部14相互嵌合的形状、而且嵌合强度被提高到在嵌合时接头部14不相互脱离,则对于其形状不作特别限定。因此,钢板桩10的宽度方向的两侧的接头部14如图1A、图1B等所示,除了调节为相互成为点对称的形状而构成的情况以外,例如也可以由通过冷压加工弯折而成形的接头、或带有缝隙的大致C型钢管与棒材的组合接头等构成。
此外,本发明的地下连续墙用钢材1的钢板桩10的长度方向的长度与H形钢20的长度方向的长度也可以不同。
此外,在本发明中,如图11B所示,在翘曲的矫正时,也可以使用具备闭塞杆64的拉合装置61,作为翘曲矫正用楔片37的代替。以下,对该拉合装置61的使用方法的一例进行说明。
拉合装置61具备链63、在链63的两侧设置的钩62、以及在链63的中间部设置、且通过杠杆65的操作将链63卷取的闭塞杆64。在翘曲的矫正时,将两个拉合装置61的链63经由钩62连结而形成为环状。并且,在地下连续墙用钢材1的与长度方向正交的截面外侧卷上该形成为环状的两个拉合装置61后,通过杠杆65操作将链63卷取。由此,向钢板桩10与H形钢20相互接近的方向施加负荷,从而使钢板桩10和H形钢20变形以相互压接。这样,只要能够通过使用拉合装置61而使钢板桩10和H形钢20变形以相互压接,则并不特别限定于这样的使用方法。
此外,在本发明中,在翘曲及弯曲的矫正时,也可以通过机器人手臂等的机械机构使钢板桩10和H形钢20分别向相反方向变形。在此情况下,也通过在保持该变形的状态下将钢板桩10和H形钢20沿着长度方向焊接,进行钢板桩10的弯曲及翘曲的矫正工序后进行焊接加工,焊接加工后的构成地下连续墙用钢材1的钢板桩10的弯曲及翘曲的变形量变小。
此外,在图6A~图6D、及图9A~图9D所示的实施方式中,示出了在俯视图中具有向图中右方向以大致凸状弯曲了的弯曲的钢板桩10和具有向图中左方向以大致凸状弯曲了的弯曲的H形钢20的组合例,但也可以是分别具有与图示相反方向的弯曲的钢板桩10和H形钢20的组合。此外,在图7A~图7D、及图8A~图8D所示的实施方式中,示出了在侧视图中具有向上方向以大致凸状弯曲了的翘曲的钢板桩10和具有向下方向以大致凸状弯曲了的翘曲的H形钢20的组合例,但也可以是分别具有与图示相反方向的翘曲的钢板桩10和H形钢20的组合。
此外,在本发明中,作为在地下连续墙用钢材1的组装加工时配置在钢板桩10的腹板部11上的H形钢20,既可以配置与钢板桩10的弯曲相同方向上具有比其小的弯曲的H形钢,也可以配置与钢板桩10的翘曲相同方向上具有比其小的翘曲的H形钢。在任何情况下,都在进行钢板桩10的弯曲或翘曲的矫正后进行焊接加工,所以与在焊接加工前不对钢板桩进行矫正而进行焊接加工的情况相比,能够降低构成焊接加工后的地下连续墙用钢材1的钢板桩10的弯曲及翘曲。
这里,在地下连续墙用钢材1的组装加工时配置在钢板桩10的腹板部11上的H形钢20由于以下所示的理由,从现场加工管理的角度来看优选配置具有与钢板桩10的弯曲及翘曲相反方向的弯曲、翘曲的H形钢。在配置与钢板桩10的弯曲、翘曲相同方向上具有比其小的弯曲、翘曲的H形钢20的情况下,例如不能将在与钢板桩10的弯曲相同方向上具有比其大的弯曲的H型钢20配置到该钢板桩10上,能够采用的H形钢20的形状受到制约。相对于此,在配置与钢板桩10的弯曲、翘曲相反方向上具有弯曲、翘曲的H形钢20的情况下,在配置前的准备阶段中H形钢20不管在哪个方向上具有弯曲、翘曲,都可以仅通过使H形钢20以水平轴或铅直轴为中心旋转180°就能够使H形钢20的弯曲、翘曲反向,并且能够大幅减少能够采用的H形钢20的形状的制约,能够容易地应用本发明。此外,配置了具有与钢板桩10的弯曲、翘曲相反方向的弯曲、翘曲的H形钢20时钢板桩10更大地得到矫正。
另外,根据加工现场而存在用地制约等,假设难以使H形钢20旋转180°的情况下,也可以如下述这样进行地下连续墙用钢材1的组装加工。首先,在多个钢板桩10及H形钢20的坯材接纳检查时,对各个钢材标记坯材号码后,测量关于各钢材的弯曲、翘曲。接着,在地下连续墙用钢材1的组装加工时,选择基于刚才测量的测量结果来组合的钢板桩10和H形钢20,以作为配置在钢板桩10的腹板部11上的H形钢20而配置与钢板桩10的弯曲相反方向或相同方向上具有比其小的弯曲的H形钢、或者配置与钢板桩10的翘曲相反方向或相同方向上具有比其小的翘曲的H形钢。接着,进行如上所述的组装加工操作。通过这样的过程,也能够发挥本发明期望的效果。
实施例
以下,通过实施例进一步说明本发明的效果。在实施例中,由具有下述的表1所示的条件的尺寸、弯曲变形率及翘曲变形率的钢板桩10,通过适用本发明而组装了地下连续墙用钢材1。作为钢板桩10使用有效宽度为900mm、高度为230mm、每1片的截面积为110cm2、每1片的截面二次力矩为9430cm3的型式为10H的帽形钢,作为H形钢20使用高度为700~900mm的结构,钢板桩10和H形钢20使用其长度方向长度相同的长度的结构。H形钢20使用在与钢板桩10的弯曲、翘曲相反方向上具有与钢板桩10相同程度的弯曲变形率、翘曲变形率的结构。在本焊接工序中进行的焊接的焊接部的焊脚长为一般使用的7mm。
[表1]
表1中的长度是指部件全长的长度,焊接率是指焊接长度相对于部件全长的长度的比率,弯曲变形率、翘曲变形率如图2A、图2B所示是指用由钢板桩10及H形钢20的弯曲及翘曲产生的最大的变形量Δ除以长度方向的两端间的长度L而得到的值。此外,容许值是指用在JIS A5523中记载的关于帽形钢板桩的弯曲及翘曲的变形量容许差(Δ)除以长度L而得到的数值,弯曲变形率的容许值用下述的数式(3)表示,翘曲变形率的容许值用数式(4)表示。如果是该容许值以下,则与通常的钢板桩同样,能够将打设时的接头阻力抑制为一定值以下,满足作为地下连续墙用钢材所要求的性能。
{(L-10)×0.10×0.01+12×0.001}/L…(3)
{(L-10)×0.20×0.01+25×0.001}/L…(4)
图12A表示地下连续墙用钢材1的组装前后的弯曲变形率的变化,图12B表示组装前后的翘曲变形率的变化。关于弯曲,如图12A所示,9例中7例的弯曲与组装前相比相同或变小,而且,如表1所示,可以确认在9例中的全部的例子中在组装后成为JIS的容许值内。此外,在组装前的时点,号码F、G的例子超过JIS的容许值,但可以确认在组装后成为容许值内。关于翘曲,如表1及图12B所示,可以确认在9例中的全部的例子中在组装后成为容许值内。此外,在焊接率是100%的号码G、H的例子中,预想到由焊接加工引起的变形量变大,但在这些例子中也可以确认弯曲及翘曲是容许值内。
如以上说明,地下连续墙用钢材具备:截面大致帽形形状的钢板桩,在腹板部的两端设有一对凸缘部,在上述凸缘部的前端设有臂部,并且在该臂部的前端设有接头部;以及H形钢,一个凸缘部通过焊接固定在上述钢板桩的腹板部的外侧或内侧,在该地下连续墙用钢材的制造方法中,在腹板部的宽度方向上具有弯曲的钢板桩的该腹板部上,配置具有与该钢板桩的弯曲相反方向的弯曲、或在相同方向上具有比其小的弯曲的H形钢的一个凸缘部,使上述钢板桩及上述H形钢分别向相反方向变形以将上述钢板桩的弯曲矫正,在保持该变形的状态下,将上述钢板桩和上述H形钢沿着长度方向焊接。
在上述地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,在上述腹板部的板厚方向上还具有翘曲的上述钢板桩的该腹板部上,配置还具有与该钢板桩的翘曲相反方向的翘曲、或在相同方向上具有比其小的翘曲的上述H形钢,使上述钢板桩及上述H形钢分别向相反方向变形,以将上述钢板桩的弯曲及翘曲矫正。
在上述地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,将配置在上述钢板桩的腹板部上的上述H形钢相对于该钢板桩在一部分上固定,在从上述钢板桩与H形钢的固定部(固定位置)沿长度方向离开的部位上,在固定于上述钢板桩上的弯曲矫正夹具与上述H形钢的侧面之间打入楔片,由此使上述钢板桩及上述H形钢分别向相反方向变形。
在上述地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,将配置在上述钢板桩的腹板部上的上述H形钢相对于该钢板桩在一部分上固定,在从上述钢板桩与H形钢的固定部(固定位置)沿长度方向离开的部位上,在固定于上述钢板桩上的弯曲矫正夹具与上述H形钢的侧面之间打入楔片,并且在固定于上述钢板桩上的翘曲矫正夹具与上述H形钢的一个凸缘部内面之间打入另一楔片,由此使上述钢板桩及上述H形钢分别向相反方向变形。
在上述地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,多次进行上述楔片的打入,以从上述钢板桩与H形钢的固定部(固定位置)沿长度方向离开。
在上述地下连续墙用钢材的制造方法中,也可以是,在被打入上述楔片的部位上,将上述H形钢相对于上述钢板桩固定后,将上述弯曲矫正夹具和/或上述翘曲矫正夹具从上述钢板桩卸下,将上述卸下的弯曲矫正夹具和/或翘曲矫正夹具在下一上述楔片的打入时使用。
工业实用性
根据本发明,能够提供一种地下连续墙用钢材的制造方法,在组合截面大致帽形形状的钢板桩和H形钢而成的地下连续墙用钢材中,通过减小该组装后的钢板桩的弯曲、翘曲,抑制焊接加工后的矫正操作的发生,并且能够不依存于技术工的习惯而使现场操作容易化。因而,工业实用性较高。
符号说明
1 地下连续墙用钢材
5 地下连续墙体
10 钢板桩
11 腹板部
12 凸缘部
13 臂部
14 接头部
20 H形钢
21 腹板部
22、23凸缘部
27 角焊缝焊接
31 弯曲矫正夹具
33 翘曲矫正夹具
35 弯曲矫正用楔片
37 翘曲矫正用楔片
41 点焊接
43 固定部(固定位置)
50 Z型钢板桩
51 腹板部
52 臂部