JP2006063641A - 遮水パネル用鋼管矢板及び該鋼管矢板を用いた遮水用鋼管矢板パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 工場や現場での溶接作業を簡便にでき、遮水壁構築時における鋼管杭の使用本数の削減化に伴う施工費用の低減化を図るとともに、遮水性能及び施工作業の向上、遮水処理費用の低減化を図り、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理を容易に行えるようにする。
【解決手段】 円筒管状の鋼管杭２と、該鋼管杭の一方の接合端部に接合されるスリット３ａを有する円筒管状の嵌合継ぎ手３と、前記鋼管杭の他方の接合端部に一端部が接合される鋼板継ぎ手４とで遮水パネル用鋼管矢板１を構成し、該鋼管矢板の２本一対を、前記継ぎ手鋼板の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設させるとともに、前記継ぎ手鋼板の他端部間に鋼板パネル部材６を接合する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、廃棄物処分場における遮水性護岸壁等の構築に用いられる遮水パネル用鋼管矢板及び、該鋼管矢板を用いた遮水用鋼管矢板パネルに関する。

産業廃棄物あるいは一般廃棄物を海面埋め立て処分する場合、遮水性護岸壁の構築により、海面を外海側と処分場側とに区画し、埋立て処分場からの汚染された保有水（濁水）が外海に浸出するのを防止する必要がある。

従来、このような遮水壁の構築には、例えば矢板として鋼管矢板が用いられ、この鋼管矢板を、多数本に亘って遮水層からなる海底の基礎地盤上に並列させて打設し、互いに隣接する鋼管矢板同士を継ぎ手にて接合して連繋することにより、遮水壁の施工工事が行われている。

従来の鋼管矢板には、図６（ａ）に示すように、円筒管からなる鋼管杭１００の左右双方の接合端部に、スリット１０１ａを有する円筒管状の嵌合継ぎ手１０１を溶接により固定したものや、あるいは、図６（ｂ）に示すように、鋼管杭１００の一方の接合端部に、スリット１０２ａを有する円筒管状の雌型継ぎ手（嵌合継ぎ手）１０２を溶接により固定し、接合し、その他方の接合端部にＴ字状の雄型継ぎ手１０３を溶接により固定したものがある。

しかし、図６（ａ）、（ｂ）に示す従来構造の鋼管矢板では、遮水壁の構築時に、鋼管杭１００を１本ずつセットして打設しているために、非常に手間と時間が掛かり、作業性に劣るばかりでなく、特に、図６（ａ）に示すように、鋼管杭１００の両端部に２本の嵌合継ぎ手１０１を有するものでは、継ぎ手部分の挿入抵抗が大きく、曲がり易いために、鋼管杭１００の垂直精度の確保が困難である。しかも、１本の鋼管杭１００には、少なくとも１本の嵌合継ぎ手１０１（または１０２）があるため、処分場などの遮水性能を確保する場合、現場で嵌合継ぎ手内の洗浄を行い、モルタル、アスファルトなどの止水材を嵌合継ぎ手内に充填したりする必要が生じ、継ぎ手の遮水処理費用が高くなるという問題がある。

そこで、従来では、特許文献１、特許文献２に開示されているように、２本一対の鋼管杭を接合して遮水用鋼管矢板パネルを構成することにより、上述した不具合を解消してなるものが提案されている。

特許文献１の鋼管矢板パネルでは、互いに隣り合う２本一対の鋼管杭における内側周面の対向面間を平行な２枚の鋼板で接合し、その外側周面に１本の嵌合継ぎ手をそれぞれ溶接にて固定して一体化している。

一方、特許文献２の鋼管矢板パネルでは、図７に示すように、互いに隣り合う２本一対の鋼管杭１００、１００における内側周面の対向面間をＨ型鋼１０４で接合し、その外側周面に１本の嵌合継ぎ手１０１をそれぞれ溶接にて固定して一体化している。

このような２本の鋼管杭と１本の嵌合継ぎ手からなる鋼管矢板パネルは、遮水壁の構築時に、１枚ずつセットして打設し、互いに隣接する鋼管矢板パネル同士を継ぎ手にて接合して連繋することにより、遮水壁の施工工事が行われるため、上述した鋼管矢板と比較して、１枚のパネルにおける鋼管杭間の剛性が高く、鋼管杭の垂直精度を確保でき、また、施工作業を効率良く行うことができ、作業時間を短縮することができるとともに、継ぎ手の遮水処理個所も半減し、その処理費用も安価になるという利点がある。

しかし、上記した鋼管矢板パネルは、２本の鋼管杭の間を接続している２枚の鋼板またはＨ型鋼の製造寸法誤差、あるいは、鋼管杭自体の曲がりや反りと２枚の鋼板またはＨ型鋼が持つ曲がりや反り等の相互関係により、鋼管杭と２枚の鋼板またはＨ型鋼との中心軸間隔にバラツキが生じ易い。また、それらの寸法差により、溶接する個所の間隔もバラツクため、その間隔を埋める溶接量の違いによる熱ひずみのバラツキなどの影響を直接受け易い。

そのため、従来の鋼管矢板パネルでは、２本の鋼管杭の間隔管理が難しく、パネルの上杭部とした杭部で鋼管杭間の間隔が異なるため、鋼管杭の現場溶接部に目違いが生じ、特に、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理に支障を来たす。

すなわち、遮水壁の構築に際して、鋼管矢板パネルの打設長さが長くなる場合、予め鋼管矢板パネルを所定の長さに分割し、各パネル分割体を打設しながら、現場での溶接により継ぎ足して行く必要がある。ところが、従来の鋼管矢板パネルのように、２本の鋼管杭間が２枚の鋼板またはＨ型鋼で接合されていると、パネル剛性が高過ぎ、特に、パネル幅方向に変形の自由度がないため、工場での加工時に、２本の鋼管杭間隔のバラツキが大きいと、現場で縦継ぎを行う場合、２本の鋼管杭の中心位置を、上部鋼管矢板パネルと下部鋼管矢板パネルとを合わせるための現場調整ができない。そのため、上下鋼管杭間の現場継ぎ部の目違いが大きくなり、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理ができない。

また、鋼管矢板パネルの溶接加工においても、２本の鋼管杭を２枚の鋼板やＨ型鋼で接合する場合には、いずれも溶接個所が４個所となり、特に、Ｈ型鋼の溶接作業では、パネルの表面と裏面の両側からとなるため、片側溶接後に、半溶接状態にあるパネルを反転させる必要があることから、作業が複雑になるばかりでなく、危険性を伴うという問題がある。

特開平１０−１０２４８２号公報 意匠登録第１１３８２９２号公報

本発明の目的は、鋼管杭に溶接される嵌合継ぎ手を１本化し、工場や現場での溶接作業を簡便にでき、また、遮水壁構築時における鋼管杭の使用本数の削減化に伴う施工費用の低減化を図り、さらに、鋼管杭間の剛性を高めて、垂直精度を確保するとともに、遮水性能及び施工作業の向上、遮水処理費用の低減化を図り、しかも、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理を容易に行うことができる遮水パネル用鋼管矢板及び該鋼管矢板を用いた遮水用鋼管矢板パネルを提供することにある。

本発明によると、前記課題は、次の各項に記載の発明に基づいて解決される。
（１）円筒管状の鋼管杭と、該鋼管杭の一方の接合端部に接合されるスリットを有する円筒管状の嵌合継ぎ手と、前記鋼管杭の他方の接合端部に一端部が接合される継ぎ手鋼板とを備えた遮水パネル用鋼管矢板を提供する。

（２）円筒管状の鋼管杭と、該鋼管杭の一方の接合端部に接合されるスリットを有する円筒管状の嵌合継ぎ手と、前記鋼管杭の他方の接合端部に一端部が接合される継ぎ手鋼板とで遮水パネル用鋼管矢板を構成し、該鋼管矢板の２本一対を、前記継ぎ手鋼板の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設させるとともに、前記継ぎ手鋼板の他端部間に鋼板パネル部材を接合した遮水用鋼管矢板パネルを提供する。

（３）上記（２）項において、前記鋼板パネル部材は、波型鋼板からなる。

（４）上記（２）項または（３）項において、前記鋼管矢板の上下両杭部間に、鋼製のアングル材またはチャンネル材からなる間隔保持部材を仮接合する。

［ａ］上記（１）項に記載の発明によると、工場での嵌合継ぎ手及び継ぎ手鋼板の鋼管杭への取付作業が、従来の鋼管矢板と同様に、ターニングローラと溶接機などを用いた簡単なプロセスで行うことができる。また、２本の鋼管矢板を容易に連結することができ、これにより、施工性を損なうことがなく、現場での嵌合継ぎ手個所を減らすことにより、経済性、遮水性能に優れた遮水用鋼管矢板パネルを製作することができる。

［ｂ］上記（２）項に記載の発明によると、鋼管矢板の鋼管杭には、直接熱ひずみを生じさせず、従前のような溶接加工による鋼管杭の変形が少なくなるため、隣り合う鋼管杭の間隔保持が容易に行える。また、溶接加工時における鋼管矢板の継ぎ手鋼板と鋼板パネル部材との溶接作業は、鋼管矢板を反転させることなく一方向から行えるため、生産能率が高く、しかも、作業も安全に行える。さらに、パネルの両端部が合成の高い鋼管矢板で構成されているため、パネルが長尺であっても、施工性を損なうことがなく、鋼板パネル部材のパネル幅を変えることにより、鋼管杭の現場での縦継ぎ部の溶接品質管理が容易に行えるとともに、嵌合継ぎ手個所を減らすことができ、経済性、遮水性能に優れた遮水用鋼管矢板パネルを製作することができる。

［ｃ］上記（３）項に記載の発明によると、鋼板パネル部材が波型鋼板からなることから、パネル幅方向における面内方向及び面外方向に伸縮による変形の自由度を有するため、現場でジャッキやチェーンブロックなどのような簡単な加圧機で、鋼管杭間の間隔調整が容易に行え、工場加工時に、２本の鋼管矢板間の間隔のバラツキが大きくなった場合でも、現場でのパネル縦継ぎ時における上下鋼管杭間の目違いを許容量以内に調整することができる。これにより、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理を容易に行うことができる。また、波型鋼板は、波型の一方向に剛性を有することから、設計外力に応じて等辺山形鋼などを使用して、波型鋼板の軸直角方向に固定することにより、波型鋼板が幅広になっても、波力などの外力に対して抵抗力を持つ耐力パネルとして使用することができる。

［ｄ］上記（４）項に記載の発明によると、パネルの上下両杭部間に、短冊状のプレート、等辺山形鋼などの鋼製のアングル材またはチャンネル材などからなる間隔保持部材を仮接合してなることから、搬送時の荷積みや荷降し、あるいは、打設時などにおける吊上げ作業及び打設時において、パネルの鋼管杭間の間隔を常に一定に保持しておくことができる。

以下、実施例について説明する。

以下、図面に基づいて詳細に説明すると、図１は、本発明に係る遮水パネル用鋼管矢板の第１の実施形態を示す。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本発明の遮水パネル用鋼管矢板１は、円筒管状の鋼管杭２と、この鋼管杭２の一方の接合端部に接合されるスリット３ａを有する円筒管状の嵌合継ぎ手３と、鋼管杭２の他方の接合端部に一端部が接合される継ぎ手鋼板４とを備えて構成されている。

すなわち、前記鋼管矢板１の製作は、鋼管杭２への工場での嵌合継ぎ手３及び継ぎ手鋼板４の取付作業が、従来の鋼管矢板と同様に、工場においてターニングローラと溶接機などを用いた簡単なプロセスで行うことができる。また、２本の鋼管矢板１、１を、各々の継ぎ手鋼板４、４の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設し、それらの間を鋼板などのパネル部材を用いて溶接あるいはボルトなどにより固定し接続することにより、容易に連結することができる。

これにより、本第１の実施形態における鋼管矢板１では、施工性を損なうことがなく、現場での嵌合継ぎ手個所を減らすことにより、経済性、遮水性能に優れた遮水用鋼管矢板パネルを製作することができる。

図２は、本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、図１に示す遮水パネル用鋼管矢板１の２本一対を、互いの継ぎ手鋼板４、４の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設させるとともに、これら継ぎ手鋼板４、４の他端部間に鋼板パネル部材としての平型鋼板５を施工現場において溶接部８により固定して接合することにより、遮水用鋼管矢板パネル１０を構成している。そして、この鋼管矢板パネル１０は、図５（ａ）に示すように、多数枚を現場で並列して互いの嵌合継ぎ手３、３で横継ぎすることにより、連続した遮水壁を構築するようになっている。

すなわち、本第２の実施形態における鋼管矢板パネル１０は、上述したように、鋼管杭２に嵌合継ぎ手３及び継ぎ手鋼板４を溶接加工後の２本の鋼管矢板１、１を、互いの継ぎ手鋼板４、４の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設し、それらの継ぎ手鋼板４、４間の下に裏当て金を溶接などにより固定して、鋼管矢板１、１間を所定の間隔に保持するとともに、鋼管杭２、２間に平型鋼板５を置いて、この平型鋼板５の端部と鋼管矢板１の継ぎ手鋼板４の他端部を溶接部８で接合することにより、容易に２本の鋼管矢板１、１を接合することができる。このとき溶接部８は鋼管杭２から離れた位置にあるので溶接熱が鋼管杭２に伝達されず鋼管杭２に熱ひずみが生じるような不具合がない。

これにより、鋼管矢板１の鋼管杭２には、直接熱ひずみを生じさせず、従前のような溶接加工による鋼管杭２の変形が少なくなるため、隣り合う鋼管杭２、２の間隔保持が容易に行える。また、溶接加工時における鋼管矢板１の継ぎ手鋼板４と鋼板５との溶接作業は、鋼管矢板１、１を反転させることなく一方向から行えるため、生産能率が高く、しかも、作業も安全に行える。さらに、鋼管矢板パネル１０の両端部が合成の高い鋼管矢板１、１で構成されているため、鋼管矢板パネル１０が長尺であっても、施工性を損なうことがなく、鋼板５のパネル幅を変えることにより、鋼管杭２の現場での縦継ぎ部の溶接品質管理が容易に行えるとともに、嵌合継ぎ手個所を減らすことができ、経済性、遮水性能を高めることができる。

図３は、本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、図２に示す鋼管矢板パネル１０における２本一対の鋼管矢板１、１の継ぎ手鋼板４、４間に接合される平型鋼板５に代えて、波型鋼板６を溶接部８により固定して接合したものである。そして、この鋼管矢板パネル１０は、図５（ｂ）に示すように、多数枚を現場で並列して互いの嵌合継ぎ手３、３で横継ぎすることにより、連続した遮水壁を構築するようになっている。

すなわち、本第３の実施形態における鋼管矢板パネル１０は、鋼板パネル部材が波型鋼板６からなることから、パネル幅方向における面内方向及び面外方向に伸縮による変形の自由度を有するため、現場でジャッキやチェーンブロックなどのような簡単な加圧機で、鋼管杭間の間隔調整が容易に行え、工場加工時に、２本の鋼管矢板１、１間の間隔のバラツキが大きくなった場合でも、現場でのパネル縦継ぎ時における上下鋼管杭間の目違いを許容量以内に調整することができる。

これにより、現場縦継ぎ溶接部の溶接品質管理を容易に行うことができる。また、波型鋼板６は、波型の一方向に剛性を有することから、設計外力に応じて等辺山形鋼などを使用して、波型鋼板６の軸直角方向に固定することにより、波型鋼板６が幅広になっても、波力などの外力に対して抵抗力を持つ耐力パネルとして使用することができる。本第３の実施形態においても、溶接部８は鋼管杭２から離れた位置にあるので溶接熱が鋼管杭２に伝達されず鋼管杭２に熱ひずみが生じるような不具合がない。

図４は、本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第４の実施形態を示す。本第４の実施形態における鋼管矢板パネル１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、図３に示す波型鋼板６で接合された２本の鋼管矢板１、１間の上下両杭部間に、短冊状のプレート、等辺山形鋼などの鋼製のアングル材またはチャンネル材などからなる間隔保持部材７を溶接等により仮接合してなる構成を有する。

すなわち、本第４の実施形態における鋼管矢板パネル１０は、パネルの上下両杭部間に、間隔保持部材７を仮接合してなることから、搬送時の荷積みや荷降し、あるいは、打設時などにおける吊上げ作業及び打設時において、パネルの鋼管杭２、２間の間隔を常に一定に保持しておくことができる。なお、この間隔保持部材７は、現場での縦継ぎ溶接時には取り外せばよい。

比較例

図１に示す鋼管矢板１としては、直径が８００ｍｍの鋼管杭２を用い、直径が１６５ｍｍのパイプ型嵌合継ぎ手３と、板厚が９ｍｍ、幅が２００ｍｍの継ぎ手鋼板４とで構成する。そして、この鋼管矢板１を２本用意し、これらを幅が５７０ｍｍ、板厚が６ｍｍ、波部高さが９７ｍｍの波型鋼板６で接合して、図３に示すような鋼管矢板パネル１０を製作する。これにより、鋼管矢板パネル１０は、有効幅を２８１８ｍｍに構成することができる。一方、同じ直径の鋼管杭で、同じ直径のパイプ型嵌合継ぎ手を有する従来の鋼管矢板では、有効幅が１０１８ｍｍとなるため、本発明における鋼管矢板パネル１０の継ぎ手個所は、従来の鋼管矢板に比べて、１／２．７となり、同じ継ぎ手遮水構造を適用するとすれば、約２．７倍も遮水性能が高い鋼管矢板パネル１０を提供することができる。

また、従来の遮水継ぎ手の材料加工費及び現場処理費が、鋼管矢板の材料費に占める割合を１／２と仮定すれば、遮水壁に必要な曲げ剛性を同じとし、鋼管杭の使用重量も同じとして仮定しても、本発明における鋼管矢板パネル１０では、壁１ｍ当りの遮水継ぎ手部の個所数が少なくなるため、概略２割程度のパネル製作費を削減することができるとともに、施工時間も１／２〜１／３に短縮できるという効果がある。

なお、上述した効果は、１例であり、パネル部材の板厚、形状、パネル幅の選択により、自由な設計が可能であることは云うまでもない。

本発明に係る遮水パネル用鋼管矢板の第１の実施形態を示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図である（実施例１）。 本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第の２実施形態を示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である（実施例２）。 本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第３の実施形態を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である（実施例３）。 本発明に係る遮水用鋼管矢板パネルの第４の実施形態を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である（実施例４）。 遮水壁の構築状態を示し、図５（ａ）は第１の実施形態の遮水用鋼管矢板パネルを用いた遮水壁の平面図、図５（ｂ）は第２の実施形態の遮水用鋼管矢板パネルを用いた遮水壁の平面図である。 従来の鋼管矢板による遮水壁の構築状態を示し、図６（ａ）は２本の嵌合継ぎ手による接合構造を示す平面図、図５（ｂ）は１本の嵌合継ぎ手による接合構造を示す平面図である。 従来の遮水用鋼管矢板パネルの一例を示す平面図である。

符号の説明

１ 遮水パネル用鋼管矢板
２ 鋼管杭
３ 嵌合継ぎ手
３ａ スリット
４ 継ぎ手鋼板
５ 鋼板パネル部材（平型鋼板）
６ 鋼板パネル部材（波型鋼板）
７ 間隔保持部材
８ 溶接部
１０ 遮水用鋼管矢板パネル

Claims (4)

1. 円筒管状の鋼管杭と、該鋼管杭の一方の接合端部に接合されるスリットを有する円筒管状の嵌合継ぎ手と、前記鋼管杭の他方の接合端部に一端部が接合される継ぎ手鋼板とを備えたことを特徴とする遮水パネル用鋼管矢板。
2. 円筒管状の鋼管杭と、該鋼管杭の一方の接合端部に接合されるスリットを有する円筒管状の嵌合継ぎ手と、前記鋼管杭の他方の接合端部に一端部が接合される鋼板継ぎ手とで遮水パネル用鋼管矢板を構成し、該鋼管矢板の２本一対を、前記継ぎ手鋼板の他端部同士が互いに対向するように離間させて並設させるとともに、前記継ぎ手鋼板の他端部間に鋼板パネル部材を接合したことを特徴とする遮水用鋼管矢板パネル。
3. 前記鋼板パネル部材は、波型鋼板からなることを特徴とする請求項２に記載の遮水用鋼管矢板パネル。
4. 前記鋼管杭の上下両杭部間に、鋼製のアングル材またはチャンネル材などからなる間隔保持部材を仮接合したことを特徴とする請求項２または３に記載の遮水用鋼管矢板パネル。