JP2005264593A

JP2005264593A - 鋼矢板及び該鋼矢板を用いた鋼矢板壁

Info

Publication number: JP2005264593A
Application number: JP2004079627A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Oka; 由剛岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP4340880B2

Abstract

【課題】鋼矢板の継手部の嵌合状態がいかなる状態にあったとしても、ずれに対する強度を確保して止水性に優れる継手部を有する鋼矢板を提供する。
【解決手段】爪底部の内面側に凹溝１１を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板１であって、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さをフランジ側溝壁高さよりも低く設定し、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態になるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木、建築等に利用される止水性に優れた鋼矢板及び該鋼矢板を用いた鋼矢板壁に関する。

鋼矢板は、その幅方向の両端に設けた継手を互いに絡み合せて連接し、壁を形成できるので、港湾、河川等の土木や建築工事に利用される。この鋼矢板としては、種々の構造のものがあるが、熱間圧延で大量生産ができて経済的なことから、継手が断面視で爪状をなす所謂「ラルゼン形継手を有する鋼矢板」が多用されている。

ところで、近年の土木、建築工事では、構造物が大型化する傾向にあり、鋼矢板の地中打ち込み深さが大きくなっている。そのため、鋼矢板には強度はもとより、高い水圧に対しての止水性が要求されている。ここで、止水性とは、鋼矢板で壁を形成した際、一方の側から他方側へ継手を通って水が漏れないことを意味している。この要求は、特に、環境問題の厳しい今日では、一段と強まっている。

従来のラルゼン形継手を有する鋼矢板では、継手同士を嵌合させて地盤中に打設するため、嵌合時の継手同士の摩擦抵抗を低減するため、通常、継手間には嵌合状態において1〜2mm程度の隙間が発生するように継手形状が決められている。このため、このようなラルゼン形継手を有する鋼矢板を用いて止水目的で鋼矢板壁を構築する場合、こうした継手間の隙間から水が漏出するため、なんらかの止水処理が必要となる。
ところが、従来のラルゼン形継手では、隙間が狭く鋼矢板打設後に止水処理を施すことは困難であった。
そこで、このようなラルゼン形継手であっても有効な止水処理をできるようにするために、継手の爪底部の内面側に凹溝を熱間圧延で形成し、鋼矢板打設後その凹溝を利用して止水材を充填するようにしたラルゼン形継手を備えた鋼矢板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６０９２９

特許文献１に提案されたラルゼン形継手を有する鋼矢板は、一般のラルゼン形継手を有する鋼矢板と同様に、鋼矢板打設時の摩擦抵抗低減のために継手間に1〜2mm程度の隙間が発生するように継手形状が決められている。
従って、鋼矢板を打設して止水処理が行われた後に土圧や水圧等の外力が鋼矢板壁に働いた場合、継手の相対位置がずれる可能性がある。
この点、特許文献１に記載の発明の場合、充填する止水材として水に接触してその体積が数倍に膨張する物質を用いるため、止水処理時の継手の相対位置が適切な関係にあり、かつ止水材の膨張率が十分に大きければ、ずれに対しても膨張・変形し止水性能を損なうことがない。
すなわち、継手部の嵌合状態を示す図６に示すように、一方の継手部５１Ａと他方の継手部５１Ｂの嵌合状態が中立状態の場合や、図７に示すように、一方の継手部５１Ａと他方の継手部５１Ｂの嵌合状態が圧縮状態にある場合には、一方の継手部５１Ａの爪先端部５３Ａと他方の継手部５１Ｂの凹溝５５Ｂの溝壁上端縁との間、及び他方の継手部５１Ｂの爪先端部５３Ｂと一方の継手部５１Ａの凹溝５５Ａの溝壁上端縁との間に隙間がある。そのため、図６、図７に示すように、凹溝５５Ａ、５５Ｂに充填された止水材５７（図中斜線で示す部分）が、継手部間の隙間（各凹溝５５Ａ、５５Ｂよりも爪先端側）にも充填され、両者のずれに対しても止水性を損なうこともない。

しかしながら、打設された鋼矢板の継手部の嵌合状態は様々であり、必ずしも、図６、図７に示すような状態にあるとは限らない。
すなわち、継手部の嵌合状態が最も引張状態のとき（図中の矢印の方向に力が作用して鋼矢板同士が引張状態にあるとき）には、図８に示すように、一方の継手部５１Ａの爪先端部５３Ａと他方の継手部５１Ｂの凹溝５５Ｂの両溝壁上端部、及び他方の継手部５１Ｂの爪先端部５３Ｂと一方の継手部５１Ａの凹溝５５Ａの両溝壁上端部がそれぞれ当接して凹溝開口部が塞がれた状態になる。この状態で、凹溝５５Ａ、５５Ｂに止水材が充填されたとしても凹溝開口部が塞がれているため、止水材が継手部間の隙間内全体に行き渡らない。
このため、図８に示す状態で充填された止水材が固化すると、継手部間には何も充填されていない空間５９が存在し、嵌合状態が圧縮状態になると容易にずれ易く、嵌合状態が中立や圧縮のときに止水材を充填した場合に比べてずれに対する強度は大幅に低下する。また、ずれに対する強度が低下してずれ易いことはすなわち止水性にも欠けることになる。
すなわち、本発明の課題とするところは、従来の凹溝を有するラルゼン形継手部を有する鋼矢板の継手部の嵌合状態如何によっては、ずれに対する強度、止水性が低下するという点にある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、鋼矢板の継手部の嵌合状態がいかなる状態にあったとしても、ずれに対する強度を確保して止水性に優れる継手部を有する鋼矢板及び該鋼矢板を有する鋼矢板壁を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、発明者は鋭意検討した結果、鋼矢板の継手部の嵌合状態がいかなる状態にあったとしても、継手間のずれ防止を図り止水性を向上させるためには、凹溝に充填材を充填したときに、継手部の嵌合状態の如何を問わず、継手部間の隙間に充填材が充填されるようにすればよいとの発想を得て本発明を完成したものである。

（１）本発明に係る鋼矢板は、爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えたものであって、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態になるようにしたものである。両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態となることにより、前記凹溝に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填される。

（２）また、爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板であって、前記凹溝の爪先端側の溝壁高さをフランジ側溝壁高さよりも低く設定し、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態になるようにしたものである。これにより、前記凹溝に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填される。

（３）また、爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板であって、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接した状態において、前記爪先端部と前記爪底部における前記凹溝よりもフランジ側部が当接し、前記爪先端部と前記爪底部における前記凹溝よりも爪先端部との間に隙間ができるようにしたものである。このような隙間を形成することにより、凹溝に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填される。

（４）また、本発明に係る鋼矢板壁は、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼矢板を連結して形成した鋼矢板壁であって、各鋼矢板の凹溝に接着力を有する充填材を注入したことを特徴とするものである。
上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼矢板を用いることで、凹溝に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填される。そして、充填材に接着力があることから、両継手部の爪先端部で形成される空間に充填された充填材が接着力によって外力に抵抗する。

（１）〜（３）に記載の本発明においては、継手部の嵌合状態の如何を問わず凹溝に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填されるので、ずれに対する強度と高い止水性を確保することができる。
また、（４）に記載の本発明においては、両継手部の爪先端部で形成される空間に充填された充填材が接着力によって外力に抵抗することから、ずれに対してさらに高い強度と止水性を確保できる。

図１は本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の説明図である。本実施の形態に係る鋼矢板１は、図１に示すように、断面視で、水平なウエブ部３と、その幅方向両端を同じ向きで傾斜させたフランジ部５と、該フランジ部５の先端に爪状のラルゼン形の継手部７とを備えている。
そして、ラルゼン形の継手部７の爪底部９の内面側には、充填材を充填するための凹溝１１が形成されている。
さらに、継手部７の嵌合状態がいかなる状態にあったとしても、嵌合状態において、凹溝１１に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填されるようにするために、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１をフランジ側溝壁高さｈ_２よりも低く設定している（図２参照）。
このため、図２に示すように、嵌合状態がもっとも引張状態になって一方の継手部７Ａの爪先端部１３Ａが他方の継手部７Ｂの凹溝１１Ｂよりもフランジ側の溝壁上端縁９Ｂに当接したときに、凹溝１１Ｂよりも爪先端側の溝壁上端縁１０Ｂと爪先端部１３Ａとの間に隙間が生ずる。このため、継手のかん合状態が最も引張状態のときでも凹溝１１Ｂに充填した充填材１５が両継手部７Ａ、７Ｂの爪先端部で形成される空間にもまわりこみ、この空間にも充填材１５が充填される。

このため、両継手部７Ａ、７Ｂの爪先端部１３Ａ，１３Ｂで形成される空間が充填材１５で満たされ、その後に土圧や水圧等の外力が鋼矢板壁に作用しても、空間を満たす充填材がずれに対する抵抗になり、ずれに対する強度を確保できる。継手部がずれることなく充填材で満たされておれば、高い止水性を確保することもできる。

以上のように、本実施の形態においては、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１をフランジ側溝壁高さｈ_２よりも低く設定したので、凹溝１１に充填した充填材が両継手部の爪先端部で形成される空間にも充填され、ずれに対する高い強度と止水性を確保できる。
なお、凹溝１１の溝壁の高さの差が大きいほど爪先端部で形成される空間への充填剤の充填性は良くなるが、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１を低くすることによって爪先端側の溝壁上端部１０Ｂでの板厚が減少し、継手強度が低下する。そこで、溝壁高さｈ_１の高さは爪先端部の最小の板厚を爪先端側の溝壁上端部１０Ｂでの板厚が下回らないように設計するのが望ましい。

充填剤としては、高い止水力を要求される護岸のような場合には、止水性に優れたものが好ましく、水に接触してその体積が数倍に膨張するようなものが好ましい。例えば、樹脂やゴムに高吸水性高分子物質を配合したもの、例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム等に、澱粉系、セルロース系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系等の高分子物質を配合したものが挙げられる。

なお、鋼製矢板壁を形成した際に、止水性よりもずれ防止が要求される場合がある。このような場合には、エポキシ樹脂接着剤のように接着力のあるものを充填材として用いることが好ましい。なぜなら、土圧や水圧等の外力が鋼矢板壁に作用したときに、充填材の接着力によってずれ力に抵抗するので、ずれに対する強度をより高く確保できるからである。
この場合においては、充填材としては、充填後固化したときに圧縮力に対して体積変化が少ないものが望ましい。体積変化が少ないことにより、圧縮力に対する抵抗力が大きくなり、ずれに対する強度をより確保できるからである。

凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１を低くする方法としては種々の方法が選択可能である。凹溝１１の形成を鋼矢板の熱間圧延工程で行う場合には、凹溝形成時の圧下力の調整によって形成できる。また、圧延ロールの形状によって対応することもできる。
また、溝壁高さの等しい凹溝を形成した後で、爪先端側の溝壁を低くするように切削加工を行ってもよい。
なお、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１を低くするのは、鋼矢板全長に亘って行ってもよいが、必ずしも全長である必要はない。鋼矢板の軸線方向で一箇所または数箇所形成して、凹溝に充填材を充填したときに、両継手部で形成される空間にも充填材が回り込むようにできればよい。

また、上記の実施の形態においては、嵌合状態が最も引張状態になっても凹溝に充填した充填材が両継手部で形成される空間に回りこむようにするために、凹溝１１の爪先端側の溝壁高さｈ_１をフランジ側溝壁高さｈ_２よりも低く設定した例を示した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、要するに互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と凹溝とが連通状態になるようにすればよい。
そのための態様としては、例えば図３に示すように、互いに嵌合する継手部７Ａ，７Ｂの一方の爪先端部１３Ａが他方の爪底内面部のフランジ側の溝壁上端部９Ｂに当接した状態において、爪先端部１３Ａと爪先端側の溝壁上端部１０Ｂとの間に隙間ができるようにしてもよい。より具体的には、爪先端部１３Ａの先端を若干短く設定すればよい。
もっとも、爪の長さを短くすると、圧縮嵌合状態での離脱強度が低下するので、あまり短くすることは好ましくない。

上記実施の形態の効果を実証するために以下の実験をおこなった。
図１、図２に示した形状の継手部を有する２枚の継手試験体１７Ａ，１７Ｂを作成し（図４参照）、これらの継手部を嵌合させて連結した。そして、充填材として、主剤にビスフェノールA/F型エポキシ樹脂、硬化剤に変性脂肪族ポリアミンを用いたエポキシ樹脂接着剤を用い、水中で充填作業を行った。
接着剤が硬化後、図４に示す載荷装置によって載荷装試験を行い荷重とずれ量（変位）との関係を求めた。この結果をグラフで示したのが、図５であり、縦軸は加重（ｋN）、横軸は変位量（ｍｍ）を示している。
図５に示されるように、試験開始後ずれ量が1mm弱で荷重のピークを迎え、その後は荷重がピーク値の約半分になっている。荷重が半減するところが接着剤と鋼材の付着が切れるところである。
図５に示されるように、荷重が半減した後も、ほぼ同一の耐力を維持していることがわかる。これは、両継手部の爪先端部で形成される空間に接着剤が充填されているため、この接着剤と爪先端部との摩擦力により、半分程度の耐荷力を維持できたものと考えられる。
このように、本発明によれば、せん断力に対する耐力も向上することができるが実証された。これにより鋼矢板壁が地盤の沈下により不等沈下を起こす場合にも隣接する鋼矢板相互間で支え合うことが期待でき、また鋼矢板壁法線方向に対する変形に対する抵抗も期待できる。

なお、前記実施例では充填材にエポキシ樹脂接着剤を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、他の材料を用いた接着剤やモルタルなどを用いてもよい。

本発明に係る一実施の形態に係る鋼矢板の断面全体を示す図である。本発明に係る一実施の形態に係る継手部の嵌合状態の説明図である。本発明に係る一実施の形態の他の態様の説明図である。本発明の実施例の説明図である。本発明の実施例の効果を示すグラフである。課題を説明するための説明図である（その１）。課題を説明するための説明図である（その２）。課題を説明するための説明図である（その３）。

符号の説明

１鋼矢板
３ウェブ部
５フランジ部
７継手部
１１凹溝

Claims

爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板であって、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態になるようにしたことを特徴とする鋼矢板。
爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板であって、前記凹溝の爪先端側の溝壁高さをフランジ側溝壁高さよりも低く設定し、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接したときに、両継手部の爪先端部で形成される空間と前記凹溝とが連通状態になるようにしたことを特徴とする鋼矢板。
爪底部の内面側に凹溝を有するラルゼン形継手を備えた鋼矢板であって、互いに嵌合する継手部の一方の爪先端部が他方の爪底部に当接した状態において、前記爪先端部と前記爪底部における前記凹溝よりもフランジ側部が当接し、前記爪先端部と前記爪底部における前記凹溝よりも爪先端部との間に隙間ができるようにしたことを特徴とする鋼矢板。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼矢板を連結して形成した鋼矢板壁であって、各鋼矢板の凹溝に接着力を有する充填材を注入したことを特徴とする鋼矢板壁。