JP2017504741A - シートパイル - Google Patents

Abstract

シートパイル壁を形成する方法は、Ｚ型パイル又はＵ型パイルを冷間矯正する工程と、少なくとも１つの係合部分を有するシートパイル壁を形成するために、複数の矯正された鋼パイルを連結する工程と、を備え、係合部分は、断面から見たときに、狭められた首部を有する窪みである。【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、例えば土木工学及び大規模建設計画で使用されるシートパイルに関する。

シートパイルは、土木工学において、垂直道路を支持するため、及び／又は、側圧に抵抗するために使用される。パイルは、地中に沈められるか打ち込まれる。シートパイルは、一般的に鋼で成形された個々のパイルで成形され、「壁」を形成するために互いに連結又は結合される。

シートパイル壁の使用は、例えば、背面水又は土を保持するために、擁壁として使用されることを含む。シートパイルを使って建設された壁は、一時的及び永久構造物の双方として使用され、一般的に、実質的に耐水である。シートパイル擁壁は、例えば、水深下の構造物又は地中の構造物を建設する際に、締め切り（cofferdam）として一般的に使用される。他の例では、川の橋脚の一部として使用される。

一般的に、個々のパイルは、実質「Ｕ型」、又は、フランジに対して約１２０°〜１３５°の「Ｚ」のウェブを有する実質「Ｚ型」のいずれかに成形される。パイルが反対向きの別のパイルと結合すると、略矩形波の断面を有するシートパイルが形成される。鋼パイルは、一般的に、製鋼所の熱間圧延ロールで成形されるが、冷間成形でもよい。パイルの奥行きは、鋼圧延機のロールの溝の奥行きで決定される。パイルの奥行きを大きくするためには、ロールの溝の奥行きを増加しなければならない。パイルの一般的な幅は、６００ｍｍ〜７００ｍｍである。

理解されるように、シートパイルの剛性は、重要なパラメータである。従来の剛性の指標は、鋼パイル又はシートパイルの断面係数となる。断面係数を増加するためには、パイルの奥行きを増加することが望ましいが、製鋼所の成形ロールの溝の奥行きに限界があるので、深い断面のパイルをロールすることはより困難になる。実際には、ロールの溝が深すぎて、破損され得る個所で溝がロールを弱くすることがないように、ロール可能な最大約５００ｍｍの奥行きとなる。

高い係数（modulus；引張応力）に対する要求の様々な課題が解決されている。現在の解決方法には、「Ｈ型」断面又は管断面と組み合わせて「Ｚ型」又は「Ｕ型」断面を使用して、壁を形成することが含まれる。理解されるように、これらの壁は、パイルの配置及び壁の要求に応じて、様々な形態が可能である。高い係数を実現するために、ウェブ断面が壁の前面に対して略９０°になるように、管又は「Ｈ型」断面が配置される。これによって、高い安定性及び強度が得られる。しかし、シートパイル壁の建設において、壁の奥行きが、重要な要素であり、パイルの配置によって、管又は「Ｈ型」断面を有する壁には、必然的に、壁に対して実質的な奥行きが加わる。例えば、都市の基礎に対して締め切りを行うとき等、空間に制限がある状況では、壁の奥行きが特に重要になる。利用可能な空間が損なわれる関係から、パイルの大きな奥行きは、建物の所有者にとって、多大な不利益となる。従って、壁の奥行きと強度との間で、しばしば妥協が必要となる。

高い剛性に対する要求の別の解決方法では、シートパイルに溶接されるプレートを使用することで、壁のシートパイルを強化する。これらのプレートは、一般的な「Ｚ型」又は「Ｕ型」シートパイル、又は、「Ｈ型」又は管断面を有するものに加えられる。しかし、要求される別の溶接及び材料によって、費用及び作業が増加する。さらに、パイルの重量が実質的に増加する。「Ｈ型」又は管パイルを建設するとき、同様の問題が生じる。完全にするためには、フランジ及びウェブと端部との双方で、厚い鋼を使用するという別の要素が必要である。明らかに、厚い鋼断面を使用すると、より大きな剛性が達成されるが、重量が大きくなり、さらに費用がかかるので望ましくない。上記の通り、一般的な厚さの鋼断面が想定される（一般的には２０ｍｍ）。

シートパイルの製造方法は、ＷＯ−Ａ−９９／４２６６９号に開示されている。この方法では、断面奥行きを大きくすると共に、断面係数を増加するために、冷間型鋼形成によって製造された「開いたＺ型」（"open Z-shape"）パイル又は「開いたＵ型」（"open U-shape"）パイルを冷間矯正して、フランジ及びウェブ間の角度が小さくなるが、「開いたＺ型」又は「開いたＵ型」の幅における少なくともいくつかの利点は維持されることが示唆されている。

シートパイルは、例えば、水流に対向する擁壁として使用され、この壁は、別の材料及び／又は構造物を使って強化又は最適化される。例えば、川の中で、壁は、流体に対する滑らかな面と、水流に対する障害及び摩耗と腐食との抵抗を最小にするための細い断面とが必要である。一般的に、これは、現場でコンクリートを流し込んで行われる。高い係数の擁壁は、一般的に、海洋用途で必要とされ、シートパイルは、しばしば、約１ｍ〜２ｍの径の大きな鋼パイルに連結される。これらの擁壁は、「コンビ」壁として知られる。しかし、これらの壁は、その形状のために、コンクリート被覆ができない。そのため、これらは、しばしば、摩耗及び腐食に晒されて、結果として、多大な維持費用がかかる。

本発明は、独立請求項で規定された方法及び装置を提供する。

第１の発明では、シートパイル壁を形成する方法が提供され、その方法は、Ｚ型パイル又はＵ型パイルを矯正する工程と、少なくとも１つの係合部分（engagement section；係合断面）を有するシートパイル壁を形成するために、矯正された複数のシートパイルを連結する工程と、を備える。係合部分は、断面から見たときに、狭められた首部を有する窪みである。

Ｚ型パイルは、２つのフランジ及び１つのウェブを備え、ウェブとフランジとの間の角度は９０°以上であって、パイルを矯正すると、角度が９０°未満に小さくなる。Ｕ型パイルは、２つのウェブ及び１つのフランジを備え、ウェブとフランジとの間の角度は９０°以上であって、パイルを矯正すると、角度が９０°未満に小さくなる。

係合部分は、シートパイルに対して他の構造物が係合可能な断面形状となっている。即ち、係合部分は、結合の「溝」（"groove"）部分を形成する係合部分によって、さねはぎ（tongue and groove）結合が使用され得る。例えば、係合部分は、ハトの尾形である。この断面を有するシートパイルは、下記で詳述される多くの利点を有する。

一実施形態では、矯正工程は、パイルを冷間形成する工程を備える。冷間形成は、大気温度でシートパイルを矯正することを意味するが、例えば、クラックを防止するために低温度環境で、加熱処理することも含まれることが認められる。

一実施形態では、各フランジとウェブとの間の角度を９０°未満に小さくするために、Ｚ型パイルを冷間成形する。別の実施形態では、各ウェブとフランジとの間の角度を９０°未満に小さくするために、Ｕ型パイルを冷間成形する。

本実施形態の発明の方法では、パイルのウェブとフランジとの間の角度が鈍角から鋭角になるように、「Ｚ型」又は「Ｕ型」パイル（いくつかの実施形態では、熱間矯正された「Ｚ型」又は「Ｕ型」パイル）を「閉じる」（"close"）。本発明では、パイルの奥行きを大きくすることなく、複数の矯正されたパイルを使用することで形成された壁の断面係数を増加でき、さらに、「魚の尾」、「さねはぎ」又は「ハトの尾」断面のシートパイルを即時に製造できるパイルに型を搬送できる大きな利点がある。

パイルの幅を小さくして、ウェブ／フランジ角度を９０°未満にするという発想は、シートパイルを建設するためのパイルの数及び労働量を少なくするために開いた型のパイルを使用するという業界標準に完全に反する。

第２の発明では、シートパイル壁を形成する方法が提供され、その方法は、Ｚ型パイル又はＵ型パイルを矯正する工程と、少なくとも１つの係合部分を有するシートパイル壁を形成するために、矯正された複数のシートパイルを連結する工程と、を備える。係合部分は、断面から見たときに、狭い首部を有する窪みである。

Ｚ型パイルは、２つのフランジ及び１つのウェブを備え、パイルを矯正する工程は、ウェブの少なくとも１箇所が、ウェブの第１端及び第２端の間に延設された直線ベクトルから離れて延設するように、パイルを矯正する工程を備える。Ｕ型パイルは、２つのウェブ及び１つのフランジを備え、パイルを矯正する工程は、フランジの少なくとも１箇所が、フランジの第１端及び第２端の間に延設された直線ベクトルから離れて延設するように、パイルを矯正する工程を備える。

「ウェブの第１端及び第２端の間に延設された直線ベクトル」とは、ウェブの一端（例えば、Ｚ型パイルにおいて、ウェブがフランジと連結する部分）からウェブの他端（例えば、Ｚ型パイルにおいて、ウェブが他のフランジと連結する部分）まで仮想直線を引く場合に、ウェブの少なくとも一部が、この線から外れる（即ち、この線から離れて曲げられる）ことを意味する。

即ち、パイルのウェブが直線にならないように、鋼パイル（鋼断面）が実質的に冷間矯正される。これによって、パイルが形成する包囲部の前方部分の幅より広い幅を有する係合部分が形成される（前方とは、包囲部の開口側を意味する）。例えば、Ｕ型パイルのウェブが内側（即ち、別の方向に向けて）に曲げられる場合、包囲部の開口は、ウェブが内側に曲げられる箇所よりも広く維持される。包囲部とは、一対の矯正されたＺ型パイル又は単一の矯正されたＵ型パイルのフランジ／ウェブによって部分的に囲まれ規定された範囲を意味する。

第１又は第２の発明の方法の一実施形態では、Ｚ型パイル又はＵ型パイルを矯正する工程は、パイルを冷間矯正する工程を備える。

一実施形態では、第１又は第２の発明は、別の機械的結合の必要がなく、例えば、現場打ちコンクリート及び鋼ケージ等、別の構造物を備えた複合壁を形成する方法を提供する。例えば、現場打ちコンクリートは、壁の一方又は双方に設けられる。

別の実施形態では、第１又は第２の発明は、２列の間に中空部が形成された２列の鋼シートパイルからなる複合壁を形成する方法を提供する。中空部は、コンクリート及び鋼ケージで補強され得る。本実施形態では、鋼パイルの各列は、壁の要求される特性に応じて、離間される。任意的に、壁は、鋼パイル列の一方面又は双方面に、追加の外側コンクリートを備える。

別の実施形態では、第１又は第２の発明は、切断、溶接又はボルト固定の必要がなく、壁の係合部分に確実に固定するハトの尾形状のアンカー又は別のアンカーを使用することで、別の構造物（例えば、タイロッド又は浮遊式緩衝部材（floating fender））が取り付けられ得る壁を形成する方法を提供する。別の実施形態では、（例えば、パイルが水中に沈められるとき）係合部分に別の構造物又はコンクリートを保持するために、堰板がシートパイルの基礎に固定され得る。

矯正前の２つのＺ型パイルのダブルパイルを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る矯正されたＺ型パイルを示す断面図。 矯正前の２つの開いたＵ型パイルで形成されたダブルパイルを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る矯正されたＵ型パイルを示す断面図。 相対角度を変更するために、パイルを冷間矯正し得る方法の一例を示す。 相対角度を変更するために、パイルを冷間矯正し得る方法の別の例を示す。 矯正前の２つのＺ型パイルのダブルパイルを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る２つのＺ型パイルのダブルパイルを示す断面図。 矯正前の２つのＵ型パイルのダブルパイルを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る２つのＵ型パイルのダブルパイルを示す断面図。 パイルのウェブを曲げるために、パイルを冷間矯正し得る方法の一例を示す。 矯正されたパイルの一実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。 矯正されたパイルの別の実施形態を示す。

シートパイル壁を形成する方法が提供され、この方法は、Ｚ型パイル又はＵ型パイルを矯正する工程を備える。矯正されると、シートパイル壁を形成するために、複数の矯正されたシートパイルが結合される。シートパイルの矯正、及び、シートパイル壁の矯正によって、少なくとも１つの窪み（又は、係合部分）が形成される。窪み又は係合部分は、（断面から見たとき）狭い首部を有し、窪みの開口部に向けて再び広げられ得る。そのため、窪みの形状は、ソケット又はさねはぎ（tongue and groove）結合を提供する。

図１ａは、２つの連結された熱間延形のＺ型鋼パイル１を示す。各パイル１は、１つのウェブ５及び２つのフランジ６を備え、各フランジは、その先端に連結部７を備える。各フランジ６が熱間圧延のＺ型パイル１のウェブ５に連結する角度αは、一般的に１２０°〜１３５°の鈍角である。本実施形態では、各Ｚ型鋼パイル１は矯正されて、少なくとも１つの角度αが鋭角（即ち、９０°未満）に形成される。１つのＺ型パイルのみを矯正する代わりに、双方の角度を変形して、対称に維持することもできる。図１ｂは、本発明に係る連結されて矯正された２つのＺ型鋼パイル２を示す。各フランジ６及びウェブ５の間の角度α１は、鋭角である。例えば、角度α１は、８５°、７０°、６０°、５０°又は４５°である。

図２ａは、２つの熱間圧延のＵ型鋼パイル２１を示す。各Ｕ型鋼パイルは、フランジ２６で連結された２つのウェブ２５を備える。各ウェブ５とフランジ２６との間の連結で規定された角度βは、一般的に１２０°〜１３５°の鈍角（即ち、９０°超え）である。本発明の実施形態では、Ｕ型鋼パイル２１は矯正されて、少なくとも１つの角度αが鋭角（即ち、９０°未満）に形成される。双方の角度を変形して、対称に維持することもできる。図２ｂは、本発明に係る矯正されたＵ型鋼パイル２２を示す。各フランジ／ウェブ連結での角度β１は、鋭角である。例えば、β１は、８５°、７０°、６０°、５０°、又は２０°超えの鋭角である。他の実施形態では、パイルが矯正されて、さらに鋭角な角度β２に形成される。β２は、例えば、４５°又は３０°である。

Ｚ型及びＵ型パイルの双方において、ウェブとフランジとの間の角度がさらに鋭角になると、単一のパイルの断面係数は、開先角度（included angle）が直角になる点まで、増加する。角度が実質９０°未満になると、角度が小さくなるので、単一のパイルの断面係数が小さくなり始める。しかし、角度が小さくなることで、壁の１ｍ当たりに設置できるパイルの数が増加する。従って、壁のユニット当たりの断面係数は増加する。例えば、当初の配置で７００ｍｍ幅のＺ型パイルは、３５０ｍｍの幅まで小さくできる。その結果、壁の厚さが小さく変更なく、壁の１ｍ当たりの断面係数は２倍になる。

図１ａ−ｂ及び２ａ−ｂの通り、パイルの先端において、「フック」形状の連結機構７，２７があり、これによって、各パイルが近接のパイルに連結される。パイルの連結端は、特に、本発明に係る新規な発想ではない。しかし、図２ａ−ｂの実施形態では、角度αが小さくなることで、「フック」２７に近接するウェブの相対角度も小さくなるので、隣接するパイルを連結する観点からは、フック２７が不適切に位置合わせされる。そのため、実際には、ウェブと「フック」に近接する部分との間の角度を開いたり「平らに」したりする必要がある。

一般的なＺ型パイル１を矯正して、矯正されたＺ型パイル２とすることで、少なくとも１つの他のパイル２が連結されると、パイル２が「ハトの尾（dove-tail）」形状５０を形成する（図１ｂ及び９〜１１参照）。同様に、一般的なＵ型パイル２１を矯正して、本発明の一実施形態に係る矯正されたＵ型パイル２２とすることで、「ハトの尾（dove-tail）」形状５０が形成される（図２ｂ参照）。このハトの尾又は魚の尾（fish-tail）形状５０は、例えば、さねはぎ（tongue and groove）連結を可能とすることで、鋼パイル２，２２と他の構造物（例えば、緩衝部材（fender）又はゴム蓋）との連結を容易にする。これによって、ボルト締め及び溶接の必要性が減少し（多くの例では、削減）、プレキャスト構造物を使用する範囲が増加する。これによって、製造及び建設費用、さらに、パイル壁の建設期間が減少する。

例えば、図１０の通り、ゴム製の保護クッション３０２は、ハトの尾形状５０に対応して形成され、さねはぎ形式の係合を可能にする。また、ゴム製クッション３０２の形状をハトの尾形状５０に対応させずに、ハトの尾形状５０に連結係合する他の形状であってもよい。壁３０１が形成されると、ゴム製クッション３０２がハトの尾形状５０に係合して、壁３０１の一方面に保護層を形成するように、ゴム製保護クッション３０２が壁３０１に連結され得る。一実施形態では、他の固定手段が必要ない。しかし、他の実施形態では、例えば、ゴム製クッション３０２を壁３０１に連結するボルトや、コンクリートでハトの尾形状５０の余分空間を埋めたりする他の手段で、ゴム製クッション３０１をさらに固定してもよい。別の手段又は付加する手段として、製造中に、鋼又はプラスチック繊維ロープをゴム内に形成してもよい。これらをハトの尾形状５０のコンクリート内に流し込んだり、他の手段でパイルに固定されたりする。好ましくは、ゴム製クッション３０２の背面の水圧又は空気圧に対抗するために、ハトの尾形状５０の隙間が充填される。

上記の通り、本発明は、ウェブとフランジとの間の角度（α）が実質９０°超えの熱間圧延パイルに関する。これは、１００°以上、好ましくは、１１４°以上である。実際上では、熱間圧延パイルの角度αは、１５０°を超えることはない。

図３及び図４は、熱間圧延されたパイルの冷間矯正の方法工程を示す。冷間矯正は、大気温度で鋼パイルを矯正することを意味するが、例えば、クラックを防止するための低温度環境での熱間方法を含むことも認められる。シートパイルに一般的に用いられる鋼は、通常、１８０°曲げの延性がある。しかし、低温度環境（例えば、０℃）では、特に、鋼の性質が脆弱である場合に、クラックを防止するため、約５０℃に鋼を予め加熱する必要がある。この加熱は最小限であるので、一般的な冷間矯正の定義に含まれる。

矯正工程は、例えば、
ａ）一般的な冷間くせ取りロールを通った単パイル
ｂ）巻き取り可能な他の装置を通った又は押圧された単パイル、又は
ｃ）圧延機の場所ではなく、二次工程の場所又は建設場所で矯正された単パイル又はダブルパイル
で実行される。

図３は、角度αを角度α１又はα２に小さくするために用いられるロール設備を再改変する工程を示す。図３の左側において、突出ローラ１０が角度の内側に配置され、一対のローラ１１，１２が外側に配置され、ローラ１１，１２の面の間の角度が、所定の角度α１又はα２を規定する。図３の右側において、突出ローラ１０が角度の内側に配置され、この実施例では、角度βは、２つの分離したローラ以外の窪みローラ１３の傾斜面の間で規定される。

図４の実施形態では、冷間加工方法は、ローラの代わりに、押圧ブロックの配列を使用する。「Ｖ」ブロック１４が示され、「Ｖ」の面の間の相対角度が、角度α１又はα２を規定する。ナイフプレス１６の突出ブレード１５がブロック１４内で押圧され、それらの間のパイルの角度で、角度をαからα１又はα２に変形する。勿論、同様の動作で、パイルの他の角度を形成できる。

様々な実施例において、２つ又はそれ以上の冷間矯正ステージで、角度αをα１又はα２に変形できることが認められる。

本発明の他の実施形態において、１つのウェブ３５及び２つのフランジ３６を有する２つの熱間形成されたＺ型パイル３１（図５ａ参照）が（例えば、冷間矯正によって）矯正され、ウェブ３５の少なくとも１箇所が曲げられる。Ｚ型パイル３１のウェブ３５は、いずれの方向及びいずれの箇所で曲げられ得る。これによって、Ｚ型パイル３２が矯正され、ウェブ３５は、２つのウェブとフランジとの連結（点線３８）の間で引かれる直線ベクトルから離れて延設される。ウェブとフランジとの連結の角度Ｙは、同一に維持される（例えば、角度Ｙは９０°超えに維持される）。また、ウェブとフランジとの連結の角度Ｙは、変更され得る。多くの係合部分又は「ソケット」６０を備えるパイル壁を形成するために、矯正されたＺ型パイル３２が使用される（図５ｂ、１２及び１３参照）。壁は、矯正されたＺ型パイル３２と改変されないＺ型パイル３１との組み合わせで形成されたり、矯正されたＺ型パイル３２だけで形成されたりする。

本実施形態では、２つのＺ型パイル３２によって形成された包囲部の少なくとも一部によって係合部分６０（又は、ソケット）が形成され、２つのパイル３２は、少なくとも１箇所で、包囲部の開口の幅ｌ_１より大きな幅ｌを有する（即ち、ウェブとフランジとの間の連結で形成された開口は、包囲部から外側に離れて延設する）。さらに、矯正されたＺ型パイル又はＵ型パイルのいずれかによって形成された包囲部の少なくとも一部によって係合部分が形成され、Ｚ型パイル又はＵ型パイルは、パイルによって形成された包囲部の前方部分の幅より大きな幅を有する（前方とは、包囲部の開口側を意味する）。例えば、Ｕ型パイルのウェブが内側（即ち、互いに向き合って）に曲げられると、包囲部の開口は、ウェブが内側に曲げられた箇所より広く維持される。しかし、後方（即ち、フランジ側の方向）の箇所では、包囲部は、２つの内側に曲げられた箇所の間の距離より広くなり、そのため、矯正されたパイルは、常時、係合部分を有する。係合部分６０は、ハトの尾形状５０と同様の機能を発揮することが認められる。係合部分６０は、さねはぎ（鍵及び鍵穴）連結の一部として使用され、それによって、パイル壁と他の材料との組み合わせを容易にする。

本発明の他の実施形態では、２つのウェブ４５及び１つのフランジ４６を有するＵ型パイル４１（図６ａ参照）が（例えば、冷間矯正によって）矯正されて、少なくとも１つのウェブ４５の少なくとも一部が曲げられる。Ｕ型パイル４１の少なくとも１つのウェブ４５が、いずれかの方向及びいずれかの箇所で曲げられ得る。その結果、矯正されたＵ型パイル４２（図６ｂ参照）のウェブ４５は、点線４８で示される通り、矯正されたウェブ４５がフランジ４６と交わる部分とその対向端との間で引かれる直線ベクトルから離れて延設される。パイルの所定の特性に応じて、パイル４１の一方のウェブ４５又は双方のウェブ４５を矯正できることが認められる。ウェブとフランジとの連結の角度δが同一に維持され得る（例えば、角度δは９０°超えに維持され得る）。また、ウェブとフランジとの連結の角度δは変更され得る。Ｕ型パイル４１の少なくとも１つのウェブ４５を矯正することで、係合部分６０が形成される。Ｚ型パイル３２及びＵ型パイル４２のハトの尾形状５０及び係合部分６０を有することで、係合部分６０は、さねはぎ形式でパイル壁と他の材料との組み合わせを容易にする。

ウェブ／フランジの連結部分以外でウェブ及びフランジの角度が形成されるという点を除いて、図３及び図４の内容と同じ技術を使って、矯正されたＺ型パイル３２及びＵ型パイル４２が形成され得る。例えば、図７は、ナイフブロック設備を使って、Ｚ型パイル３１及びＵ型パイル４１の双方を矯正する方法を示す。図４の方法は、ウェブ及びフランジに沿ってＺ型パイル３２及びＵ型パイル４２を矯正するために用いられることが認められる。ウェブ／フランジの連結部分以外でウェブ／フランジに沿って鋼パイルを矯正することが一般的に容易であることが認められる。

一般的な鋼パイルは、厚さが８ｍｍと１８ｍｍとの間であって、鋼の性能は、一般的に、Ｓ２４０ＧＰとＳ４３０ＧＰ（英国標準ＥＮ１０２４８−１：１９９６「非合金鋼の熱間ロールシートパイル。技術搬送条件」に従った基準）との間で変化する。長さに沿ってＺ型パイル３１又はＵ型パイル４１を矯正する際、一般的に、１ｍ当たり１００トンと１ｍ当たり３００トンとの間の押圧力が必要である。パイルの矯正又は曲げは、単一の送り又は矯正工程で完了する必要はない。複数の分離された曲げ又は矯正工程で鋼パイルを曲げることによって矯正することができる。例えば、曲げ角度及び曲げ長さの双方の工程ごとに徐々に材料を曲げることができる。

図８は、本発明の一実施形態を示す。図８は、複数の冷間矯正されたＺ型パイル２によって建設された鋼パイル壁１０１を示す。同様に、壁は、矯正されたＵ型パイル２２によって建設され得ることが認められる。壁１０１が、連続した魚の尾形又はハトの尾形を有するように、Ｚ型パイル２が配置される。コンクリート壁１０２がシートパイル壁１０１の反対側に流し込まれ、これによって、複合シートパイル及びコンクリート壁１００が形成される。図８の複合壁によって、さらなる強度と防水、及び腐食抵抗を得る。さらに、コンクリートが壁の表面仕上げとなる。壁１０１の魚の尾形が、コンクリート壁１０２の係合のアンカーとなり、これによって、コンクリート壁１０２の側方移動を規制する。これによって、従来の剛パイルを使用する際に必要な複数のせん断連結具の必要性が減少する。いくつかの実施形態では、コンクリートを保持し、係合部分からにじみ出ることを防止するために、下端堰板（不図示）が必要である。例えば、下端堰板は、側堰板の底に取り付けられ、ハサミのようにヒンジになっている。下端堰板を設置及び係合するため、ハサミ部分は、閉じて、設置されると開いて、パイル内に挿入される。開いた状態では、ハサミ部分が液状コンクリート圧に抵抗できる範囲で、ハサミ部分がシートパイルを係合する。さらに、開いた状態では、下端が、断面ハトの尾形孔を密閉して、コンクリートが係合部分の基部からにじみ出ることを防止する。下端は、油圧シリンダー又は他の機構手段の動作によって、閉じた状態から開いた状態になる。コンクリート設置後の取り外しは、設置と逆の工程となる（即ち、下端は、開いた状態から閉じた状態になる）。下端は、シートパイル壁の上端に固定手段で取り付けられ、又は、タイロッドを介して取り付けられ、パイルの上端を通過し、パイル壁の反対側で固定手段に取り付けられる。

図９は、本発明の別の実施形態を示し、図８で説明したように建設された複合壁２００は、アンカーパイル２０３で補強される。アンカーパイル２０３は、壁２００に対して固定及び支持し、壁２００の強度を増加する。

上記の通り、図１０は、本発明の別の実施形態を示し、壁３０１が連続するハトの尾又はさねはぎ形５０を有するように、複数の冷間矯正されたＺ型パイル２で建設された壁３０１が配置される。これによって、ゴム製の成形パネル３０２が、固定のためにハトの尾形５０に係合できる。ゴム製の成形パネル３０２が防水シールを形成し、パイル２の腐食又は浸食を防止する。特に、シールが、加速する低水腐食を防止する。ゴム製の成形パネル３０２は、壁３０１の建設後に組み込まれて、再利用の車両タイヤから形成される。本実施形態では、壁３０１はコンクリート層３０４によって補強されて、別の固定具３０５で強化される。

図１１は、本発明の別の実施形態を示し、壁４０１が連続するハトの尾又はさねはぎ形５０を有するように、複数の冷間矯正されたＺ型パイル２で建設された壁４０１が配置される。これによって、延設ペグ４０３及びヘッド４０４を有する予め成形されたコンクリート蓋４０２を、壁４０１の上端に挿入できる。蓋４０２の延設ペグ４０３は、２つの冷間矯正されたＺ型パイル２（又は、１つの冷間矯正されたＵ型パイル２２）によって成形されたハトの尾形５０が係合する形状となっており、ペグ４０３は、壁４０１の上端を塞ぐ蓋４０２のヘッド４０４でハトの尾形５０に挿入される。ハトの尾形５０は、固定するために、蓋４０２に対する固定係合ベースとなり、これによって、蓋４０２が、別の付属品なく適切に壁４０１に固定され得る。各蓋４０２は、一対の矯正されたＺ型パイル２又は単一の矯正されたＵ型パイル２２を覆う。蓋４０２のヘッド４０４は、別の建造物の基礎又は保護カバーを含む複数の状況で使用できる。蓋４０２のヘッド４０４は、連結機構を備え、これによって、１つの蓋４０２が、隣接する蓋４０２に連結され得る。ハトの尾形５０を形成する矯正されたＺ型パイル２及びＵ型パイル２２を使用することで、特に、建設前にコンクリート蓋４０２を予め製造できるという利点がある。現在の方法では、現場でコンクリートを打設し、多大な時間がかかる面倒な工程となる。そのため、本発明では、より速く安価な建設工程を可能とする。蓋４０２は、図９〜図１３の実施形態と組み合わせて、使用できることが認識される。さらに、当業者であれば、蓋４０２は、様々な材料で形成され得ることが認識される。プレキャストコンクリート蓋４０２を組み合わせることで、様々な形式のプレキャストコンクリート係合部材（不図示）を採用され得ることが認識される。例えば、腐食を遮蔽するプレキャストコンクリート部材が、壁４０１と係合され得る。本実施形態では、プレキャストコンクリート部材は、成形されたゴム製パネル３０２と同じ形状である。

図１２は、本発明の実施形態を示し、壁５０１を形成するために、矯正されたＺ型パイル２が使用される。壁５０１は、別の構造物に対する固定箇所（"anchorage point"）となる複数の係合部分６０を備える。例えば、壁５０１は、港湾内、又は、橋脚の一部として使用され得る。流水環境下で使用されるパイル擁壁は、特別な性質、例えば、流水、摩耗及び腐食抵抗のための滑らかな面を必要とする。さらに、一般的には、許容される外観を有する壁が要求される。このことは、係合部分６０を使用することによって、壁５０１で実行でき、プレキャスト（不図示）又は現場でのコンクリート充填５０２（ここで２つの層５０２ａ及び５０２ｂが示される）のいずれかを使用できる。コンクリート５０２は、パイルの係合部分６０内で固定され、他の固定具、例えば、レーキやボルトの必要性を少なくする。一度設置すると、コンクリートは、滑らかな面と美感的に好ましい仕上げを有する。さらに、成形された連結構造の結果（即ち、コンクリート５０２が係合部分６０に固定される）、複合壁５０１（即ち、パイル及びコンクリート）は、高い横剛性を有する高い垂直負荷支圧強度を備える一方、コンクリート単独で実行されるよりも高い柔軟性が維持される。壁５０１は、高い係数（modulus：引張応力）の壁の特性を備える一方、（変形されていない（即ち、矯正されていない）シートパイルで形成されたシートパイル壁よりも）薄い部分が維持され、これは、流水抵抗を減少するためにも重要となる。壁に対する損傷を防止するための緩衝部材等、コンクリートで覆われていない部分で、係合部分６０は、別の構造物に対する固定箇所となる。本実施形態では、強固で機能的な壁を速く建設することができ、モジュール形式でさらに改善されるものである。

図１３は、本発明の別の実施形態を示す。複合壁６０１は、２つの分離したシートパイル壁からなる。各壁６０２，６０３は、交互の方向（壁の中心線に対して内向き及び外向き）で、矯正されたＵ型パイル４２の列で形成される。各Ｕ型パイル４２が単一の係合部分６０を形成するように、Ｕ型パイル４２のフランジが矯正される。本実施形態では、内向きパイルが他の内向きパイルに対向するように、パイルが配列される。しかし、別の実施形態では、パイルは、様々な方向で配列される。別の実施形態では、内向きパイル及び外向きパイルは、異なる鋼厚さでもよい。例えば、外向きフランジ（即ち、フランジがパイルの前面である方向）は、厚い鋼で建設され（例えば、厚い鋼フランジを有する）、内向きパイルは、薄い鋼フランジを有する。これによって、鋼がより効果的に使用され、必要とされる壁の端点に厚い鋼が配置されるが、壁の内向き面には鋼が使用されない。

２つの分離されたパイル壁６０２，６０３によって規定された中空部６０４は、支持鋼ケージ６１０によって強化され、ケージ６１０は、シートパイル壁６０２，６０３の係合部分６１０に係合するための（例えば）ハトの尾形部分６１１を備え、さらに、中空部６０４は、コンクリート６０５で充填される。これによって、「ビーム効果」を奏する。壁の露出外向き面がコンクリート被覆され、コンクリートが外向き係合部分に固定されて、鋼パイルの保護及び壁６０１をさらに強化する。

一般的なＵ型パイルを使用（即ち、矯正されていないパイルを使用）する同様の壁に比べて、図１３の複合壁６０１は、非常に強化されている。これは、組合せ効果による。第１に、（係合部分６０での）コンクリート及びパイルの連結によって、構造物６０１の剛性及び強度が増加する。第２に、鋼パイル壁の係数が増加する。別の実施形態では、矯正されたＺ型パイル及びＵ型パイル２，２２を使用して、壁の１ユニット当たりの係数が非常に増加して、壁で高い係数のパイルの数が増加するので、特に大きな効果を奏する。

別の実施形態では、２つの分離されたパイル壁６０２，６０３の間に形成される空隙６０４は、壁６０１の必要性に基づいて、変更され得る。一実施形態では、２つのパイル壁６０２，６０３の間のエリア６０４は掘削されない。別の実施形態では、空隙又は空間６０４は、様々な好適な材料（例えば、コンクリート）で充填され得る。２つのパイル壁６０２，６０３の間の材料の掘削は、柱に設けられた油圧動作つかみ機によって実行され、パイルリグ（piling rig）によって動作され得る。パイルの係合部分６０に配置された材料の部分掘削は、パイルリグに設けられた螺旋刃で実行され得る。別の工程、又は、螺旋刃の工程と共に、係合部分６０に適した形状のスプーンが、柱の先端に設けられる。係合部分６０に挿入されると、柱が打ち込み降下して、係合部分の外側から材料を押出し、そして、２つのシートパイル壁６０２，６０３の間に形成された空間に材料を投入する。必要であれば、その後、廃棄物が、２つのパイル壁６０２，６０３の間の空間６０４から取り出される。単一のシートパイル壁で形成された壁、及び／又は、ハトの尾形５０を有する壁で、同様の機構が使用される。

複合壁６０１の建設において、シートパイルにへこみ（indentations）を形成して、鋼パイルの鉛直せん断力が完全にコンクリート６０５に移転することで、壁６０１の構造的な整合性が向上され得る。従って、パイル壁６０２，６０３の間の空間６０４がコンクリートで充填されると、コンクリート６０５がへこみを充填して、締まりばめ（interference fit）を形成し、せん断移転を容易にする。水平に設けられた複数の油圧シリンダーを有する柱をパイル壁６０２，６０３の係合部分６０内で降下することで、へこみが形成され得る。シリンダーは、好ましくは、強固な鋼製部分を備え、動作するときに、鋼製部分が各パイルの壁にへこみを形成する。複数のへこみを形成するために、これが繰り返される。

別の実施形態では、図１４の通り、複合壁７０１は、矯正されたＺ型パイル３２で形成される。複合壁７０２は、図１３の複合壁６０１と同様の特性及び利点を有する。

別の実施形態では、例えば、図１３及び図１４の複合壁６０１，７０１は、千鳥状に配置できる。例えば、鋼パイル壁６０２の頂点は第１高さ（例えば、地表高さ）となり、鋼パイル壁６０３の頂点は第２高さ（例えば、第１高さより低い）となり得る。鋼パイル壁６０２及び６０３が実質同一パイルで形成される場合、鋼パイル壁６０３の底は壁６０２の底より低くなる。従って、本実施形態において、複合壁の頂点及び底の双方で、複合壁６０１の断面は薄い壁部分となり、壁は鋼パイル壁６０２、６０３のいずれか一方のみで規定される。壁の全体高さにわたって同一の鋼断面が使用される一般的な高い係数の擁壁に比べて、鋼の浪費が少ないという別の利点がある。曲げモーメント（及び、壁に対する力）が中央部分より小さいことから、パイルの頭部（頂点）又は先端（底）で厚い鋼断面を使用する必要ないので、全体高さにわたって同一の鋼断面を使用することは、鋼の浪費である。しかし、千鳥配置で、複合壁６０１は、中央部分（例えば、壁に作用する力が最も高い箇所）でより高い係数を有し、壁で使用されるパイルを短くでき、それによって、鋼の量を少なくできる。

油圧押圧具等の環境に優しい機器を使って、矯正されたパイル２，２２，３２，４２を打ち込むことができるという点で、本発明の鋼パイル２，２２，３２，４２は、既存の擁壁、特に「コンビ」擁壁（"Combi" retaining walls）に対して特別な利点を有する。一方、「コンビ」擁壁は、ハンマー及びバイブレータ等の大きな機器を必要とし、「コンビ」壁を設置できる環境は制限される。そのため、本発明のパイル２，２２，３２，４２では、（建設技術の制限によって）既存の壁が所望よりも弱くなったり、壁の建設で周囲環境に悪影響を及ぼしたりする環境下で、壁を建設できる。さらに、本発明のパイルを使用して建設された壁は、容易にコンクリート被覆、又は、（例えば）ゴム製インサートで保護できるので、既存の高い係数の壁、特に「コンビ」壁（これらはコンクリート被覆ができない形状であるため）よりもメンテナンスを非常に少なくできる。

係合部分６０及びハトの尾形５０によって、壁を既存のシートパイル壁よりも非常に速く建設できる。これらの係合手段５０，６０によって、プレキャスト及び予め製造された構造物を壁に連結でき、建設期間及び現場での時間が少なくなる。係合手段５０，６０によって、複合壁及び他の構造物と壁（例えば、緩衝部材）とを固定するために一般的に必要な、ボルト、溶接及び他の固定工程の量が少なくなる。これによって、壁の建設に含まれる費用が少なくなる。

別の実施形態では、本発明のシートパイルを使用することで、曲げ壁又は円形の壁が建設される（例えば、壁を形成するためにパイルを打ち込むとき、壁が曲げられたり、壁が完全な円形を形成したりするように、パイルが矯正される）。本実施形態では、直線に打ち込まなければならない一般的な高い係数の壁とは異なり、曲げ壁は高い係数を保持する。本実施形態では、好ましくは、内側放射壁のハトの尾形５０（又は、係合部分６０）は、外側放射壁のハトの尾形５０（又は、係合部分６０）に対応する。これには、シートパイルを曲げるか再加工するための角度を変更して、小さな円弧に（例えば、内側放射壁シートパイルの連結を妨害し、かつ、対応する外側放射壁シートパイルの連結も妨害する内側放射壁によって規定される円形の中心から引かれる様々な直径の幅に）、各内側放射壁シートパイルの幅を小さくする必要がある。一実施形態では、内側放射壁のシートパイルは、外側放射壁のシートパイルよりも薄い。

図９〜図１４において、全ての実施形態が、本発明の別の矯正されたパイルで同様に建設され得る。例えば、図９〜図１２において、ウェブ／フランジの角度を小さくして矯正されたＵ型パイル２２、又は、ウェブ３５，４５に沿った箇所で曲げて矯正されたＺ型パイル３２及びＵ型パイル４２が、同等に適している。これらの実施形態は、上記と同様の利点を有する。

図１ａ，２ａ，５ａ及び６ａのＺ型パイル１，３１又はＵ型パイル２１，４１を矯正する別の代わりの方法を採用できることが認められる。例えば、一実施形態では、パイルを矯正して、型鋼ローラの第１及び第２セットの手段で、図１ｂ、２ｂ、５ｂ及び６ｂの矯正されたＺ型パイル２，３２及びＵ型パイル２２，４２を形成する。特に、先ず、パイルは、製鋼所内の型鋼からロールされて、従来技術を使って、図１ａ，２ａ，５ａ及び６ａのＺ型１，３１又はＵ型２１，４１パイルを形成する。その後、まだ保温中か冷間後のいずれかに、パイル１，２１，３１，４１が、第１セットとは異なる直径のローラの第２セットを通じて、図１ｂ、２ｂ、５ｂ及び６ｂの矯正されたＺ型２，３２及び矯正されたＵ型２２，４２パイルを製造する。別の実施形態では、冷間されたＺ型１，３１又はＵ型２１，４１パイルを再加熱し、さらに、第１セットとは異なる直径のローラの第２セットを使って成形することで、実行される。これらの実施形態は、単一の連続工程の一部であってもよいことが認められる。

図面、開示事項、請求項に基づいて、本発明を実行する当業者であれば、記載された実施形態に対する様々な変形が可能であることが理解できる。例えば、以下の例がある。
シートパイルは様々な厚さにできる。例えば、シートパイルは、５ｍｍ厚、１０ｍｍ厚、１５ｍｍ厚又は３０ｍｍ厚にできる。
シートパイルの連結は、２つのシートパイルを連結するための様々な手段にできる。
ウェブ又はフランジで複数の曲げを形成するために、ウェブ（Ｚ型）又はフランジ（Ｕ型）に沿ってパイルを曲げることでシートパイルの矯正を繰り返すことができる。

Claims (11)

1. シートパイル壁を形成する方法であって、
   複数のＺ型パイル又はＵ型パイルを準備する工程を備え、前記Ｚ型パイルは、２つのフランジ及び１つのウェブを備え、前記Ｚ型パイルの前記ウェブ及び前記フランジ間の角度は、実質的に９０°よりも大きく、前記Ｕ型パイルは、２つのウェブ及び１つのフランジを備え、前記Ｕ型パイルの前記ウェブ及び前記フランジ間の角度は、実質的に９０°よりも大きく、
   前記方法は、さらに、
   前記ウェブ／フランジ形状を変更するために、前記Ｚ型パイルの前記ウェブ及び前記フランジ間の前記角度を９０°未満に小さくすることで前記Ｚ型パイルを矯正する工程、又は、前記ウェブ及び前記フランジ間の前記角度を９０°未満に小さくすることで前記Ｕ型パイルを矯正する工程と、
   少なくとも１つの係合部分を有するシートパイル壁を形成するために、複数の前記矯正された剛パイルを連結する工程と、を備え、前記係合部分は、断面から見たとき、狭められた首部を有する窪みである
   ことを特徴とする方法。
2. シートパイル壁を形成する方法であって、
   複数のＺ型パイル又はＵ型パイルを準備する工程を備え、前記Ｚ型パイルは、２つのフランジ及び１つのウェブを備え、前記Ｕ型パイルは、２つのウェブ及び１つのフランジを備え、
   前記方法は、さらに、
   前記ウェブ／フランジ形状を変更するために、前記ウェブの少なくとも１箇所が、前記ウェブの第１端及び第２端の間に延設された直線ベクトルから離れて延設するように、前記Ｚ型パイルを矯正する工程、又は、前記フランジの少なくとも１箇所が、前記フランジの第１端及び第２端の間に延設された直線ベクトルから離れて延設するように、前記Ｕ型パイルを矯正する工程と、
   少なくとも１つの係合部分を有するシートパイル壁を形成するために、複数の前記矯正された剛パイルを連結する工程と、を備え、前記係合部分は、断面から見たとき、狭められた首部を有する窪みである
   ことを特徴とする方法。
3. 前記Ｚ型又はＵ型パイルは、前記角度が８０°未満で３０°より大きくなるように、矯正される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記係合部分は、別の材料又は構造物と連結する固定箇所となり、特に、前記係合部分は、ハトの尾形状である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. さらに、前記シートパイル壁の前記係合部分に、ゴム製インサート、予め形成されたコンクリート製の化粧パネル及び蓋、剛ケージ、又は、現場打ちコンクリートのうちの１つを係合する工程を含む
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 少なくとも２つのシートパイル壁が、複合壁として配置される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記複合壁の２つのシートパイル壁は、その間に空隙を有しており、前記空隙は、コンクリートで充填される
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 複数の前記矯正された剛パイルを連結する工程は、矯正されたパイルが連結機構を介して隣接するパイルと連結するように、矯正されたパイルを地中に打ち込む工程を備える
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. さらに、前記パイルを地中に打ち込む工程の後に、前記壁の前記係合部分内にある材料を掘削する工程を備える
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記Ｚ型パイル又は前記Ｕ型パイルを矯正する工程は、前記パイルを冷間矯正する工程を備える
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記Ｚ型パイル又は前記Ｕ型パイルは、鋼断面を熱間圧延することで形成される
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。

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