JP4340018B2 - 直線形鋼矢板の継手止水構造と鋼矢板連続壁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築および海洋構造物（例えば、海上に構築する廃棄物処理場の外周護岸や中仕切り護岸、堤防の遮水壁）などの分野において、止水性を必要とする止水壁の構築などに使用する直線形鋼矢板の継手止水構造と鋼矢板連続壁に関するものである。
【０００２】
また、本発明で用いる直線形鋼矢板とは、従来概念の直線形鋼矢板、すなわち、フラットな鋼板本体の両側縁に玉部と爪部とからなる嵌合継手を有する本来の直線形鋼矢板に加えて、この本来の直線形鋼矢板を構成の一部に具備するもの、すなわち、厚板Ｈ形鋼あるいはＣＴ形鋼を工場で組み立て加工してなる、いわゆる両爪タイプ、片爪タイプの高耐力、高剛性特殊鋼矢板も含む広い意味で使用する。
【０００３】
【従来の技術】
前記の各分野において、３０〜５０ｍ程度の土留めや地下壁を構築する場合、３〜５気圧程度の耐水圧性能が要求されることがある。この場合、鋼矢板を使って止水壁にするには、嵌合継手内空部（相対する継手間の間隙）に止水材を充填するのが一般的である。しかし、嵌合継手内空部に止水材を多量に充填すると嵌合余裕を殺してしまうので、継手を嵌合させながら鋼矢板を地中に施工するときの妨げとなってしまい具合が悪い。
【０００４】
前述の嵌合余裕浸食を回避する鋼製矢板としては、実公平７−６１７９号公報に記載の鋼矢板が知られている。この先行技術に開示された直線形鋼矢板は、継手の嵌合内接部の軸長手方向に凹状溝を穿設し、この凹状溝に水膨張止水材を充填するものである。
【０００５】
すなわち、図１２、図１３に示すように、玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂが互いに嵌り合った直線形鋼矢板の継手部１、２において、その嵌合内接面の位置、つまり、図１２では、玉部５ａ、５ｂの頂部５ａ1、５ｂ1の位置に凹状溝３が軸長手方向に穿設され、同じく、図１３では、玉部５ａ、５ｂの頚部５ａ2、５ｂ2の位置に凹状溝３が軸長手方向に穿設され、各凹状溝３に水膨張止水材４が充填されている。
【０００６】
図１２、図１３の継手構造では、継手部１、２の凹状溝３に水膨張止水材（水膨張性シール材）４が充填されているので、鋼矢板の打設時、この水膨張止水材４による嵌合継手内空部の嵌合余裕の浸食を回避することができるとされる。
【０００７】
また、図１２の継手構造では、２箇所で水膨張止水材４による止水が行われるため止水効果が高く、鋼矢板加工において、高水圧がかかる場所に使用するに適するとされている。また、図１３の継手構造では、２箇所で水膨張止水材４による止水が行われるため止水効果が高く、鋼矢板加工において、高水圧がかかる場所に使用されるが（この点は図１２と同じ）、頚部５ａ2、５ｂ2が外を向いているので、打設後における水膨張止水材４の吸水膨張がより円滑で、止水機能について信頼性が高いとされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
実公平７−６１７９号公報に開示された鋼矢板は、前述のように接合面に切削した凹状溝に水膨張止水材を充填した継手部にして、これにより鋼矢板打設時における、継手部の嵌合余裕浸食を回避する方法の一つであるが、この従来技術は、嵌合継手部に溝を掘って止水材を充填するものなので、付加加工が必要であるし、凹状溝の掘削による強度低下など継手の性能が低下することは否めない。
【０００９】
他方、図１４に示すように、直線形鋼矢板の継手部１、２の玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂで形成される円弧状凹部に沿って全体的に、水膨張止水材４を例えば、２ｍｍ程度の厚みで塗布することが考えられる。しかし、この方法では、円弧状凹部の開口部の幅、つまり、玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂの間が狭く塗布部分は奥まった場所であり、かつ鋼矢板は長手方向に長いので、幅狭の開口部から塗布用の刷毛を差し込んで、図のように円弧状凹部に沿って水膨張止水材４を塗布することは困難である。また、水膨張止水材４を塗布する面を下にして止水材を流し込むやり方では、一度に全域を塗布できないので、数回に分けて塗布・養生を繰り返す必要があるため手間がかり現実的でない。さらに、前記の方法では、多量の水膨張止水材４が必要になる。それに加え、前記方法では、継手部１、２の円弧状凹部に沿って全体的に水膨張止水材４を塗布するため、鋼矢板の打設時、水膨張止水材４と玉部５ａ、５ｂとが接触する可能性が多くなる、つまり、円滑な打設が妨げられる程度にまで嵌合余裕が浸食される可能性が高くなる。
【００１０】
その他の継手止水構造として、ラルゼン型鋼矢板継手において、体積膨張率が約２０倍程度の水膨張止水材を鋼矢板の嵌合継手長さ１ｍ当り約２００〜４００ｇ塗布することで止水継手とする事例（例えば、特開２０００−１９２４５１号公報）があるが、このラルゼン型鋼矢板継手でも、全体に亘り略等間隔で形成された接合部間隙に塗布された水膨張止水材が、鋼矢板打設時の継手部の嵌合余裕を浸食することになる。
【００１１】
本発明者は、前記従来技術の欠点を改良すべく、種々の観点から研究した。特に、嵌合継手内空部に水膨張止水材を充填することが、鋼矢板打設時における継手部の嵌合余裕を浸食するのであれば、施工支障とならない程度に少量の止水材を塗って、所定の耐水圧性能を満足する止水壁を形成する方法がないかとの観点から研究を重ねた。
【００１２】
この点に関して、従来は、図１４のように、継手部１、２の円弧状凹部に沿って全体的に水膨張止水材４を塗布する場合において、鋼矢板打設時の継手部の嵌合余裕の浸食を回避するため、仮に、嵌合余裕を浸食しない程度にごく少量塗布したとしても、それでは十分な止水性が得られないと考えられていた。
【００１３】
すなわち、従来は、嵌合継手内空部に施工支障とならない程度に少量の止水材を塗って所定の耐水圧性能を満足する継手止水構造は、最初から顧みられることがなかった。本発明者は、従来顧みられることがなかった前記の観点からさらに実験を繰り返した。その結果、直線形鋼矢板の継手部接合内面に余り施工支障とならない特定の部位にして、かつ、施工支障とならない程度に少量の止水材を塗っても、所期の耐水圧性能を満足する継手止水構造が実現可能なことを確認した。
【００１４】
本発明は、前記の知見に基づいてなされた直線形鋼矢板の継手止水構造と、これを用いた鋼矢板連続壁を提供することを目的とする。
【００１５】
【問題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１６】
第１の発明は、円弧状凹部の両端に玉部と爪部が形成された直線形鋼矢板の継手において、両継手の嵌め合わせ時に両継手の玉部間に形成される内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹部のみに、当該円弧状凹部の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が塗布されることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、相対する玉部と爪部との間に形成される外側空隙部の一部を構成する両継手の爪部の円弧状凹面のみに、当該円弧状凹面の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が更に塗布されることを特徴とする。
【００１９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹面にそれぞれ塗布される止水材は、互いに圧接し合っていることを特徴とする。
【００２０】
第４の発明は、第１〜３の何れかに記載の複数の直線形鋼矢板を、その継手部を介して水密的に連結して鋼矢板連続壁としたことを特徴とする。
【００２１】
【作用】
直線形鋼矢板継手部の嵌合余裕代は、軸方向（矢板幅方向）で１５ｍｍ、軸直角方向で１０ｍｍ程度ある。本発明において、嵌合継手内空部における２つの内側空隙部に水膨張止水材を塗布する場合、この２つの水膨張止水材が膨張時接触し合うことで一体化され、実質上のシール長を長くできるので、耐水圧性能が優れる。また、嵌合余裕が比較的小さい場所なので、少量の止水材を使うだけでシールできる。また、嵌合継手内空部における２つの内側空隙部に水膨張止水材を塗布するのに加え、２つの外側空隙部にも水膨張止水材を塗布することで、継手部の止水作用は一層向上する。なお、膨張後の水膨張止水材と同等の作用効果を有する弾性材料等の止水材を採用してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図３は、直線形鋼矢板において、本発明の第１実施形態に係る止水構造を実施した継手の嵌合状態の部分平面図で、図１は中立嵌合状態、図２は圧縮嵌合状態、図３は引張嵌合状態を示す図である。図４〜図６は、同じく第２実施形態に係る止水構造を実施した継手の嵌合状態の部分平面図で、図４は中立嵌合状態、図５は圧縮嵌合状態、図６は引張嵌合状態を示す図である。
【００２４】
図１〜図３において、直線形鋼矢板の継手部１、２は、被握部すなわち凹部９の両端に玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂを有し、雌雄同一の形態となっており、一方の継手部１と他方の継手部２の嵌合に際しては、各図に示されるようにそれぞれ玉部５ａ、５ｂを爪部６ａ、６ｂが握り込むように構成されている。
【００２５】
図１〜図３に示すように、凹部９と、玉部５ａ、５ｂと、爪部６ａ、６ｂを主要素とする継手部１、２は、嵌合時、中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態が存在するが、何れの嵌合状態にあっても、相対する継手部１、２の嵌合部内面の間には、中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態にある時々で、空隙の形状と大きさは異なるが、必ず異形の空隙が複数存在している。
【００２６】
本発明では、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れの嵌合状態においても、嵌合部内面には複数の空隙が存在することに着目し、この複数の空隙のうち、特定の部位の空隙に鋼矢板の打設に支障にならない態様で、かつ打設に支障にならない量の止水材、好ましくは水膨張止水材（水膨張シール材）７が塗布されている。図１〜図３において、両継手の玉部５ａ、５ｂ間に形成される２つの内側空隙部８、８に、鋼矢板の打設時に嵌合継手内空部の嵌合余裕を浸食しない、つまり、施工性を妨げない量の水膨張止水材７を塗布している。以下、止水材として水膨張止水材を用いた実施の形態を中心に説明する。
【００２７】
ここで施工性を妨げない量の水膨張止水材７とは、図１、図２に示すように、両継手部１、２が当接部（イ）で接している、中立、圧縮の嵌合状態で鋼矢板が打設されるとき、玉部５ａ、５ｂが水膨張止水材７と若干離れている程度に塗布されている場合があると共に、さらに、図３に示すように、両継手部１、２が当接部（イ）で接している、引張の嵌合状態で鋼矢板が打設されるとき、大きな抵抗とならない程度に玉部５ａ、５ｂが水膨張止水材７に若干当たる程度（当接部は、打設時、剥ぎ取られる）に塗布されている場合を含むものである。
【００２８】
さらに具体的には、膨張率が約１．２〜２０倍の水膨張止水材であると共に、水膨張止水材７の塗布量は、乾燥後の値で、水膨張止水材７のフラットな上面と空隙部の円弧状凹面の最深部との厚さが１ｍｍ〜１０ｍｍ、断面積が１０ｍｍ2〜１６０ｍｍ2である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態において、２つの内側空隙部８、８に塗布される水膨張止水材７の状態を順に説明する。
【００３０】
図１に示す継手部１、２が中立にある嵌合状態において、両継手部１、２の爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は、図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図１の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００３１】
図１に示されるように、水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が中立の嵌合状態において、水膨張止水材のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの両端との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂの両端に当たる可能性が少ない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在しており、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３２】
次に、図２に示す継手部１、２が圧縮の嵌合状態において、玉部５ａ、５ｂの端部が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部内側１３に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は、図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図２の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が１ｍｍ、断面積１０ｍｍ2が示されている。
【００３３】
図２に示されるように、前記水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が圧縮の嵌合状態において、水膨張止水材７のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの両端との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂ両端に当たる可能性が少ない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在し、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３４】
次に、図３に示す継手部１、２が引張の嵌合状態においては、爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図３の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が１０ｍｍ、断面積１６０ｍｍ2が示されている。
【００３５】
図３に示される例では、図１、図２に比べて水膨張止水材７の塗布量が若干多く、図のように、玉部５ａ、５ｂの端部が一部水膨張止水材７にかぶっている。したがって、鋼矢板の打設時、玉部５ａ、５ｂの端部が水膨張止水材７を一部剥ぎ取りながら打設されるが、元々の水膨張止水材７の塗布量が少ないので、それにより、殆ど打設時の障害にならない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在し、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３６】
図１〜図３の中立、圧縮、引張の嵌合位置において、直線形鋼矢板の打設後、２つの内側空隙部８、８における２つの水膨張止水材７が水を吸収して、体積膨張率、約２０倍、面積膨張率、約７．５倍で膨張したとき、図１〜図３に示すように、２つの内側空隙部８、８に存在する２つの膨張後シール材７ａが膨張時接触し合うことで一体化され、両継手部１、２間の水道（みずみち）における、実質上のシール長を長くできるので、耐水圧性能が優れ、また、嵌合余裕が比較的小さい場所において、少量の止水材を使うだけでシールできる。なお、図１においては、２つの膨張後シール材７ａのそれぞれが、乾燥時、２０ｍｍ2の断面積が、膨張時１４３ｍｍ2に増大し、図２においては、乾燥時、１０ｍｍ2の断面積が、膨張時７８ｍｍ2に増大した状態を示す。図３においては、乾燥時、１６０ｍｍ2相当の水膨張止水材７を塗布し嵌合した状態を示す。
【００３７】
本発明においては、前述のとおり、継手部１、２における２つの内側空隙部８、８に２つの水膨張止水材７を塗布すること、及び、この２つの膨張後シール材７ａが膨張時接触しあって一体化することが、優れた止水性を発揮できる要因であって、仮に、離れて配置する２つの膨張後シール材７ａでシールする場合の止水性に比べれば、それよりはるかに優れた止水性を発揮させることができる（試験結果を後述する）。
【００３８】
しかし、止水材の塗布厚さが１ｍｍ未満、または止水材の断面積が１０ｍｍ2未満の場合は、特に、継手の圧縮嵌合状態において、水膨張止水材７が膨張しても、両継手の玉部５ａ、５ｂに形成される２つの内側空隙部８、８を、２つの膨張後シール材７ａにて隙間なく充満させることができず、所定の耐水圧性能を満足させることができないため、止水材の塗布厚さを１ｍｍ未満、または止水材の断面積を１０ｍｍ2未満とするのが好ましい。一方、止水材の塗布厚さまたは断面積の上限は、玉部継手を下側にして流し込んで止水材を塗布する場合には、玉部継手最上面よりも高く塗布することは困難であることから限定される。すなわち、この方法で塗布できる最大塗布量として、止水材の厚さを１０ｍｍ以下、または止水材の断面積を１６０ｍｍ2以下とする。
【００３９】
次に、図４〜図６に示す第２実施形態は、図１〜図３に示した第１実施形態における、２つの内側空隙部８、８に２つの水膨張止水材７を塗布するのに加え、相対する玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂとの間に形成される２つの外側空隙部１０、１０に、鋼矢板の打設時に施工性を妨げない量の水膨張止水材７を塗布する例であり、この点が第１実施形態と相違する。図４、図５、図６は、それぞれ図１、図２、図３に対応して、中立、圧縮、引張の嵌合状態を示す。実施形態２の他の構成は、実施形態１と同じである。
【００４０】
図４〜図６の第２実施形態においても、水膨張止水材７は、体積膨張率が約１．２〜２０倍であると共に、水膨張止水材７の塗布量は、乾燥後の値で、水膨張止水材７のフラットな上面と空隙部の円弧状凹面の最深部との厚さが１ｍｍ〜１０ｍｍ、断面積が１０ｍｍ2〜１６０ｍｍ2である。
【００４１】
図４〜図６に示すように、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態にあるときにおいて、２つの外側空隙部１０、１０に塗布される水膨張止水材７の状態を順に説明する（なお、２つの内側空隙部８、８に塗布される水膨張止水材７の状態は、図１〜図３と同じであるので説明を省略する）。
【００４２】
図４に示す両継手部１、２の爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接している中立の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図４の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００４３】
図５に示す玉部５ａ、５ｂの端部が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部内側１３に当接している圧縮の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図５の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が１ｍｍ、断面積１０ｍｍ2が示されている。
【００４４】
図６に示す爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接している引張の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図６の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００４５】
図４〜図６に示されるように、外側空隙部１０、１０に塗布される水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れの嵌合状態においても、水膨張止水材７のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの端部との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂの端部に当たる可能性が少ないので、嵌合継手内空部の嵌合余裕を浸食しない。
【００４６】
したがって、図４〜図６の第２実施形態では、中立、圧縮、引張の嵌合位置において、止水継手構造を介して、直線形鋼矢板を数十メートルに渡って打設して山留め連続壁を構築したとき、地盤１４側の入口（Ａ）から、空間１５側の水道出口（Ｂ）まで、略Ｓ字形の嵌合継手内空部を通って水が浸出するとき、２つの外側空隙部１０、１０を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａで止められるのは勿論であるが、万一、入口（Ａ）側の膨張後シール材７ａを通り抜けたときは、さらに、２つの内側空隙部８、８を閉塞する膨張後シール材７ａで止められることになる。
【００４７】
さらに、水は２つの内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａによって、完全にシールされるが、それでも、万一、これを通り抜けたときは、さらに、出口（Ｂ）側の膨張後シール材７ａで止められ、結果、入口（Ａ）側から出口（Ｂ）の間において、略Ｓ字形の嵌合継手内空部を通って浸出する水は、２つの内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａと、２つの外側空隙部１０、１０を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａとの合計４箇所でせき止められるので、図４〜図６の継手の止水構造による止水作用は完全となる。
【００４８】
すなわち、外側空隙部１０、１０と内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａを水が通り抜けるのは、通常は、膨張後シール材７ａと継手部接合内面との間で、鋼矢板の長手方向全長の何れかの箇所に部分的に１つ又は複数の隙間が何らかの原因で存在することによるのが普通である。そして、仮に、外側空隙部１０、１０を閉塞する膨張後シール材７ａのみで止水継手が構成されている場合には、水道の入口（Ａ）側と出口（Ｂ）の外側空隙部１０、１０を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに、鋼製矢板の長手方向にずれた位置であっても、隙間が存在する限り、水は入口（Ａ）側からこの隙間を通じて出口（Ｂ）側へ通り抜ける。これは２つの外側空隙部１０、１０を閉塞する膨張後シール材７ａ同士が互いに離れて配置されており、膨張時互いに圧接し合うような配置間隔になく、膨張後シール材７ａ同士の隙間が長手方向の水道となることによる。
【００４９】
しかるに、外側空隙部１０、１０を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに加えて、内側空隙部８、８を閉塞する膨張後シール材７ａを設けた場合、この内側空隙部８、８を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａ同士は、膨張時、図に示すように互いに圧接し合い、したがって、この相互圧接部２９を含み、膨張した膨張後シール材７ａと継手部接合内面との圧接部位長が長くなる。したがって、この内側空隙部８、８を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに、鋼製矢板の長手方向にずれた位置に隙間が存在しても、２つの膨張後シール材７ａが膨張一体化することでシール長が延長された当該膨張後シール材７ａに何れかの部位で止水され、この内側空隙部８、８を閉塞する２つの膨張後シール材７ａによる止水の相乗作用が奏される。
【００５０】
本発明に係る継手止水構造の止水性を確認すべく、試験を行ったので以下に説明する。
【００５１】
実験は図７〜図９に示す方法で行った。すなわち、図９に示すような平面形状に切断された継手部１、２で、かつ上下に所定の長さに切断された継手部を間隔をあけて平行に配置した両辺継手部２０、２０を設け、この両辺継手部２０、２０の端部間を側板２１、２１で水密的に連結して平面矩形枠を構成し、両辺継手部２０、２０の端部間を側板２１、２１で水密的に連結した。さらに、両辺継手部２０、２０と側板２１、２１の上下端に、両部材からなる平面矩形枠よりも一回り大きい底板２３と上板２４を当てがい、平面矩形枠よりも外側の部位において、この底板２３と上板２４の間を、複数本の連結ボルト２５及びナット２６で締結して、平面矩形枠の内部を水密的に密閉した。上板２４には２つの圧力水注入口２７を開設し、また提げ手２８を設けている。
【００５２】
前記の試験装置を準備して、継手部１、２には、▲１▼、図１〜図３と同様に内側空隙部８、８に少量の水膨張止水材７を塗布した例、▲２▼、外側空隙部１０、１０のみに少量の水膨張止水材７を塗布した例、▲３▼、図１５に示すように継手部１、２の凹部９の底に水膨張止水材７を塗布した例について、かつ、それぞれ水膨張止水材７を塗布量（厚み）を変化させ、さらに、中立、引張、圧縮嵌合状態の各例につき試験した。試験には、上板２４の圧力水注入口２７から平面矩形枠の内部に圧力水を圧入し、注入圧力をどの値にまで上げたときに、水密的に密閉された平面矩形枠の側面をなす継手部１、２の嵌合接合部から浸出するかを測定した。その結果を、下記の表１に示す。
【００５３】
【表１】
嵌合継手止水性試験方法と結果
水膨張止水材塗布後、気中養生１〜７日（乾燥するまで）、水中養生１日。
０．０２Ｍｐａステップで平面矩形枠内の負荷水圧を上昇させ、各負荷圧で５分間保持し、継手部からの水の漏出を調べる。
（※）試験装置最大負荷
【００５４】
表１から分かるように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３では、図１５に示す継手部１、２の凹部９に水膨張止水材７を塗布厚みを変化させて塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも×評価であった。Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６は、継手部１、２の外側空隙部１０、１０のみに水膨張止水材７を塗布厚みを一定で塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも×評価であった。
【００５５】
さらに、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１１では、継手部１、２の内側空隙部８、８のみに水膨張止水材７を塗布厚みを変化させて塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも○評価で、試験装置最大負荷でも継手部からの漏出がなく、本発明による２つの内側空隙部８、８に少量の水膨張止水材７を塗布することによる止水性が完璧であることが確認された。なお、Ｎｏ．１２では、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１１と同様、継手部１、２の内側空隙部８、８のみに水膨張止水材７を塗布したが、その塗布厚みを０．５ｍｍとし、かつ中立嵌合状態で試験したが、塗布厚みが薄すぎるため、最大負荷圧０．２２Ｍｐａで継手部からの漏出があり、×評価であった。
【００５６】
さらに、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５では、継手部１、２の内側空隙部８、８および外側空隙部１０、１０のそれぞれに、水膨張止水材７を塗布厚み一定で塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１１同様に何れも○評価で、試験装置最大負荷でも継手部からの漏出がなく、止水性が完璧であることが確認された。
【００５７】
前記から、継手部１、２の内側空隙部８、８に、必要に応じさらに外側空隙部１０、１０にも水膨張止水材７を鋼矢板の施工を妨げない程度の少量を塗布させることで、優れた止水作用が奏されることが確認された。
【００５８】
本発明において、水膨張止水材７は、次の（ａ） 〜（ｄ）の 機能を有するものがよい。（ａ） 吸水し、膨潤する材料、（ｂ） 吸水膨潤後に所定の材料強度を有するもの（吸水膨潤後の材料強度が小さいと、水圧により押し出されるため所定の材料強度が必要となる）。（ｃ） 吸水により著るしく溶解しないもの。（ｄ） 所定の手段により継手に一体的に設けることが可能なもの。
【００５９】
前記の条件を満たす水膨張止水材７の例として、ウレタン系止水材（例えば特公平４−２５９９０号公報、特開昭５９−１６６５６７号公報に開示のもの）、又は酢酸ビニル系止水材（例えば特公昭４７−４３６１２号公報に開示のもの）、その他に水膨潤性ゴムなどいずれも使用できる。また、これらは塗料状のものがよい。塗料状の止水材であると、継手部１、２間の間隙部に流し込んだり、刷毛等の治具により塗布したりして、嵌合内接面に一体に設けられる。
【００６０】
ここまで、止水材として水膨張止水材を用いる場合を中心にして説明してきたが、止水材の機能としては、継手の空隙を密接に埋め、水圧に抵抗できる機能を有していればよく、水膨張止水材以外の止水材を採用することもできる。具体的には、発泡性合成ゴム止水材、発泡性ウレタン系止水材、発泡性ポリ塩化ビニル系止水材などが列挙できる。
【００６１】
本発明に係る継手止水構造は、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す鋼矢板に適用できる。図１０（Ａ）は、本来の直線形鋼矢板１６を止水構造の継手部１、２で結合して連続壁を構築する例を示し、図１０（Ｂ）は、フランジ端部に止水構造の継手部１、２を有する両爪タイプのＨ形鋼矢板１７で連続壁を構築する例を示す。図１１（Ａ）、（Ｂ）は、同じく止水構造の継手部１、２に、２種類の片爪タイプのＨ形鋼矢板１８、１９で連続壁を構築する例を示し、図１１（Ａ）のＨ形鋼矢板１８は、Ｈ形鋼の一側フランジに直線形鋼矢板を溶接して構成する例を示し、図１１（Ｂ）のＨ形鋼矢板１９は、ＣＴ形鋼矢板で構成する例を示す。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によると、次の効果がある。
▲１▼直線形鋼矢板には何らの付加加工が不要であるので、生産性と経済性に優れる。
▲２▼直線形鋼矢板の両継手間に形成される２つの内側空隙部に塗布する水膨張止水材は極めて少量の止水材でよく、この点でも生産性、経済性に優れる。さらに、２つの内側空隙部の２つの水膨張止水材が膨張時一体化することによるシール長延長効果で高い耐水性能を確保できる。
▲３▼継手部には何らの付加加工を施さないので、直線形鋼矢板の強度を全強確保できる。
▲４▼２つの内側空隙部に塗布する水膨張止水材に加え、さらに、２つの外側空隙部に塗布する少量の２つ水膨張止水材の相乗効果で一層高い耐水性能を確保できる。
▲５▼ ２つの内側空隙部と２つの外側空隙部に塗布される水膨張止水材は、施工性を妨げない量でよく、したがって、水膨張止水材の存在によって鋼矢板の打設時の施工性に殆ど支障を来さない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の中立嵌合状態の部分平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の圧縮嵌合状態の部分平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の引張嵌合状態の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の中立嵌合状態の平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の圧縮嵌合状態の平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の引張嵌合状態の平面図である。
【図７】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の組立て後の平面図である。
【図８】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の立面図である。
【図９】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の上板取付け前の平面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明係る継手止水構造を適用した直線形鋼矢板とＨ形鋼矢板の平面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明係る継手止水構造を適用したＨ形鋼と直線形鋼矢板を組み合わせた鋼矢板と、ＣＴ形鋼矢板の平面図である。
【図１２】第１従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１３】第２従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１４】第３従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１５】止水試験例として図示する継手止水構造の平面図である。
【符号の説明】
１ 継手部
２ 継手部
３ 凹状溝
４ 水膨張止水材（水膨張性シール材）
５ａ 玉部
５ｂ 玉部
５ａ1 頂部
５ｂ1 頂部
５ａ2 頚部
５ｂ2 頚部
６ａ 爪部
６ｂ 爪部
７ 水膨張止水材（水膨張性シール材）
７ａ 膨張後シール材
８ 内側空隙部
９ 凹部
１０ 外側空隙部
１１ 先端
１２ 頚部外側
１３ 頚部内側
１４ 地盤
１５ 空間
１６ 直線形鋼矢板
１７ Ｈ形鋼矢板
１８ Ｈ形鋼矢板
１９ Ｈ形鋼矢板
２０ 両辺継手部
２１ 両端
２２ 連結板
２３ 底板
２４ 上板
２５ 連結ボルト
２６ ナット
２７ 圧力水注入口
２８ 提げ手
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築および海洋構造物（例えば、海上に構築する廃棄物処理場の外周護岸や中仕切り護岸、堤防の遮水壁）などの分野において、止水性を必要とする止水壁の構築などに使用する直線形鋼矢板の継手止水構造と鋼矢板連続壁に関するものである。
【０００２】
また、本発明で用いる直線形鋼矢板とは、従来概念の直線形鋼矢板、すなわち、フラットな鋼板本体の両側縁に玉部と爪部とからなる嵌合継手を有する本来の直線形鋼矢板に加えて、この本来の直線形鋼矢板を構成の一部に具備するもの、すなわち、厚板Ｈ形鋼あるいはＣＴ形鋼を工場で組み立て加工してなる、いわゆる両爪タイプ、片爪タイプの高耐力、高剛性特殊鋼矢板も含む広い意味で使用する。
【０００３】
【従来の技術】
前記の各分野において、３０〜５０ｍ程度の土留めや地下壁を構築する場合、３〜５気圧程度の耐水圧性能が要求されることがある。この場合、鋼矢板を使って止水壁にするには、嵌合継手内空部（相対する継手間の間隙）に止水材を充填するのが一般的である。しかし、嵌合継手内空部に止水材を多量に充填すると嵌合余裕を殺してしまうので、継手を嵌合させながら鋼矢板を地中に施工するときの妨げとなってしまい具合が悪い。
【０００４】
前述の嵌合余裕浸食を回避する鋼製矢板としては、実公平７−６１７９号公報に記載の鋼矢板が知られている。この先行技術に開示された直線形鋼矢板は、継手の嵌合内接部の軸長手方向に凹状溝を穿設し、この凹状溝に水膨張止水材を充填するものである。
【０００５】
すなわち、図１２、図１３に示すように、玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂが互いに嵌り合った直線形鋼矢板の継手部１、２において、その嵌合内接面の位置、つまり、図１２では、玉部５ａ、５ｂの頂部５ａ1、５ｂ1の位置に凹状溝３が軸長手方向に穿設され、同じく、図１３では、玉部５ａ、５ｂの頚部５ａ2、５ｂ2の位置に凹状溝３が軸長手方向に穿設され、各凹状溝３に水膨張止水材４が充填されている。
【０００６】
図１２、図１３の継手構造では、継手部１、２の凹状溝３に水膨張止水材（水膨張性シール材）４が充填されているので、鋼矢板の打設時、この水膨張止水材４による嵌合継手内空部の嵌合余裕の浸食を回避することができるとされる。
【０００７】
また、図１２の継手構造では、２箇所で水膨張止水材４による止水が行われるため止水効果が高く、鋼矢板加工において、高水圧がかかる場所に使用するに適するとされている。また、図１３の継手構造では、２箇所で水膨張止水材４による止水が行われるため止水効果が高く、鋼矢板加工において、高水圧がかかる場所に使用されるが（この点は図１２と同じ）、頚部５ａ2、５ｂ2が外を向いているので、打設後における水膨張止水材４の吸水膨張がより円滑で、止水機能について信頼性が高いとされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
実公平７−６１７９号公報に開示された鋼矢板は、前述のように接合面に切削した凹状溝に水膨張止水材を充填した継手部にして、これにより鋼矢板打設時における、継手部の嵌合余裕浸食を回避する方法の一つであるが、この従来技術は、嵌合継手部に溝を掘って止水材を充填するものなので、付加加工が必要であるし、凹状溝の掘削による強度低下など継手の性能が低下することは否めない。
【０００９】
他方、図１４に示すように、直線形鋼矢板の継手部１、２の玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂで形成される円弧状凹部に沿って全体的に、水膨張止水材４を例えば、２ｍｍ程度の厚みで塗布することが考えられる。しかし、この方法では、円弧状凹部の開口部の幅、つまり、玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂの間が狭く塗布部分は奥まった場所であり、かつ鋼矢板は長手方向に長いので、幅狭の開口部から塗布用の刷毛を差し込んで、図のように円弧状凹部に沿って水膨張止水材４を塗布することは困難である。また、水膨張止水材４を塗布する面を下にして止水材を流し込むやり方では、一度に全域を塗布できないので、数回に分けて塗布・養生を繰り返す必要があるため手間がかり現実的でない。さらに、前記の方法では、多量の水膨張止水材４が必要になる。それに加え、前記方法では、継手部１、２の円弧状凹部に沿って全体的に水膨張止水材４を塗布するため、鋼矢板の打設時、水膨張止水材４と玉部５ａ、５ｂとが接触する可能性が多くなる、つまり、円滑な打設が妨げられる程度にまで嵌合余裕が浸食される可能性が高くなる。
【００１０】
その他の継手止水構造として、ラルゼン型鋼矢板継手において、体積膨張率が約２０倍程度の水膨張止水材を鋼矢板の嵌合継手長さ１ｍ当り約２００〜４００ｇ塗布することで止水継手とする事例（例えば、特開２０００−１９２４５１号公報）があるが、このラルゼン型鋼矢板継手でも、全体に亘り略等間隔で形成された接合部間隙に塗布された水膨張止水材が、鋼矢板打設時の継手部の嵌合余裕を浸食することになる。
【００１１】
本発明者は、前記従来技術の欠点を改良すべく、種々の観点から研究した。特に、嵌合継手内空部に水膨張止水材を充填することが、鋼矢板打設時における継手部の嵌合余裕を浸食するのであれば、施工支障とならない程度に少量の止水材を塗って、所定の耐水圧性能を満足する止水壁を形成する方法がないかとの観点から研究を重ねた。
【００１２】
この点に関して、従来は、図１４のように、継手部１、２の円弧状凹部に沿って全体的に水膨張止水材４を塗布する場合において、鋼矢板打設時の継手部の嵌合余裕の浸食を回避するため、仮に、嵌合余裕を浸食しない程度にごく少量塗布したとしても、それでは十分な止水性が得られないと考えられていた。
【００１３】
すなわち、従来は、嵌合継手内空部に施工支障とならない程度に少量の止水材を塗って所定の耐水圧性能を満足する継手止水構造は、最初から顧みられることがなかった。本発明者は、従来顧みられることがなかった前記の観点からさらに実験を繰り返した。その結果、直線形鋼矢板の継手部接合内面に余り施工支障とならない特定の部位にして、かつ、施工支障とならない程度に少量の止水材を塗っても、所期の耐水圧性能を満足する継手止水構造が実現可能なことを確認した。
【００１４】
本発明は、前記の知見に基づいてなされた直線形鋼矢板の継手止水構造と、これを用いた鋼矢板連続壁を提供することを目的とする。
【００１５】
【問題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１６】
第１の発明は、円弧状凹部の両端に玉部と爪部が形成された直線形鋼矢板の継手において、両継手の嵌め合わせ時に両継手の玉部間に形成される内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹部のみに、当該円弧状凹部の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が塗布されることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、相対する玉部と爪部との間に形成される外側空隙部の一部を構成する両継手の爪部の円弧状凹面のみに、当該円弧状凹面の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が更に塗布されることを特徴とする。
【００１９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹面にそれぞれ塗布される止水材は、互いに圧接し合っていることを特徴とする。
【００２０】
第４の発明は、第１〜３の何れかに記載の複数の直線形鋼矢板を、その継手部を介して水密的に連結して鋼矢板連続壁としたことを特徴とする。
【００２１】
【作用】
直線形鋼矢板継手部の嵌合余裕代は、軸方向（矢板幅方向）で１５ｍｍ、軸直角方向で１０ｍｍ程度ある。本発明において、嵌合継手内空部における２つの内側空隙部に水膨張止水材を塗布する場合、この２つの水膨張止水材が膨張時接触し合うことで一体化され、実質上のシール長を長くできるので、耐水圧性能が優れる。また、嵌合余裕が比較的小さい場所なので、少量の止水材を使うだけでシールできる。また、嵌合継手内空部における２つの内側空隙部に水膨張止水材を塗布するのに加え、２つの外側空隙部にも水膨張止水材を塗布することで、継手部の止水作用は一層向上する。なお、膨張後の水膨張止水材と同等の作用効果を有する弾性材料等の止水材を採用してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図３は、直線形鋼矢板において、本発明の第１実施形態に係る止水構造を実施した継手の嵌合状態の部分平面図で、図１は中立嵌合状態、図２は圧縮嵌合状態、図３は引張嵌合状態を示す図である。図４〜図６は、同じく第２実施形態に係る止水構造を実施した継手の嵌合状態の部分平面図で、図４は中立嵌合状態、図５は圧縮嵌合状態、図６は引張嵌合状態を示す図である。
【００２４】
図１〜図３において、直線形鋼矢板の継手部１、２は、被握部すなわち凹部９の両端に玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂを有し、雌雄同一の形態となっており、一方の継手部１と他方の継手部２の嵌合に際しては、各図に示されるようにそれぞれ玉部５ａ、５ｂを爪部６ａ、６ｂが握り込むように構成されている。
【００２５】
図１〜図３に示すように、凹部９と、玉部５ａ、５ｂと、爪部６ａ、６ｂを主要素とする継手部１、２は、嵌合時、中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態が存在するが、何れの嵌合状態にあっても、相対する継手部１、２の嵌合部内面の間には、中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態にある時々で、空隙の形状と大きさは異なるが、必ず異形の空隙が複数存在している。
【００２６】
本発明では、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れの嵌合状態においても、嵌合部内面には複数の空隙が存在することに着目し、この複数の空隙のうち、特定の部位の空隙に鋼矢板の打設に支障にならない態様で、かつ打設に支障にならない量の止水材、好ましくは水膨張止水材（水膨張シール材）７が塗布されている。図１〜図３において、両継手の玉部５ａ、５ｂ間に形成される２つの内側空隙部８、８に、鋼矢板の打設時に嵌合継手内空部の嵌合余裕を浸食しない、つまり、施工性を妨げない量の水膨張止水材７を塗布している。以下、止水材として水膨張止水材を用いた実施の形態を中心に説明する。
【００２７】
ここで施工性を妨げない量の水膨張止水材７とは、図１、図２に示すように、両継手部１、２が当接部（イ）で接している、中立、圧縮の嵌合状態で鋼矢板が打設されるとき、玉部５ａ、５ｂが水膨張止水材７と若干離れている程度に塗布されている場合があると共に、さらに、図３に示すように、両継手部１、２が当接部（イ）で接している、引張の嵌合状態で鋼矢板が打設されるとき、大きな抵抗とならない程度に玉部５ａ、５ｂが水膨張止水材７に若干当たる程度（当接部は、打設時、剥ぎ取られる）に塗布されている場合を含むものである。
【００２８】
さらに具体的には、膨張率が約１．２〜２０倍の水膨張止水材であると共に、水膨張止水材７の塗布量は、乾燥後の値で、水膨張止水材７のフラットな上面と空隙部の円弧状凹面の最深部との厚さが１ｍｍ〜１０ｍｍ、断面積が１０ｍｍ2〜１６０ｍｍ2である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態において、２つの内側空隙部８、８に塗布される水膨張止水材７の状態を順に説明する。
【００３０】
図１に示す継手部１、２が中立にある嵌合状態において、両継手部１、２の爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は、図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図１の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００３１】
図１に示されるように、水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が中立の嵌合状態において、水膨張止水材のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの両端との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂの両端に当たる可能性が少ない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在しており、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３２】
次に、図２に示す継手部１、２が圧縮の嵌合状態において、玉部５ａ、５ｂの端部が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部内側１３に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は、図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図２の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が１ｍｍ、断面積１０ｍｍ2が示されている。
【００３３】
図２に示されるように、前記水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が圧縮の嵌合状態において、水膨張止水材７のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの両端との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂ両端に当たる可能性が少ない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在し、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３４】
次に、図３に示す継手部１、２が引張の嵌合状態においては、爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接しており、この状態において、２つの内側空隙部８、８は図示のように形成されており、各内側空隙部８、８に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図３の例では、水膨張止水材７は、乾燥後の値で、内側空隙部８、８の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材７のフラットな上面までの厚さ（ｔ）が１０ｍｍ、断面積１６０ｍｍ2が示されている。
【００３５】
図３に示される例では、図１、図２に比べて水膨張止水材７の塗布量が若干多く、図のように、玉部５ａ、５ｂの端部が一部水膨張止水材７にかぶっている。したがって、鋼矢板の打設時、玉部５ａ、５ｂの端部が水膨張止水材７を一部剥ぎ取りながら打設されるが、元々の水膨張止水材７の塗布量が少ないので、それにより、殆ど打設時の障害にならない。また、水膨張止水材７を塗布しない他の部位には、嵌合継手内空部の嵌合余裕が存在し、円滑な直線形鋼矢板の打設が可能である。
【００３６】
図１〜図３の中立、圧縮、引張の嵌合位置において、直線形鋼矢板の打設後、２つの内側空隙部８、８における２つの水膨張止水材７が水を吸収して、体積膨張率、約２０倍、面積膨張率、約７．５倍で膨張したとき、図１〜図３に示すように、２つの内側空隙部８、８に存在する２つの膨張後シール材７ａが膨張時接触し合うことで一体化され、両継手部１、２間の水道（みずみち）における、実質上のシール長を長くできるので、耐水圧性能が優れ、また、嵌合余裕が比較的小さい場所において、少量の止水材を使うだけでシールできる。なお、図１においては、２つの膨張後シール材７ａのそれぞれが、乾燥時、２０ｍｍ2の断面積が、膨張時１４３ｍｍ2に増大し、図２においては、乾燥時、１０ｍｍ2の断面積が、膨張時７８ｍｍ2に増大した状態を示す。図３においては、乾燥時、１６０ｍｍ2相当の水膨張止水材７を塗布し嵌合した状態を示す。
【００３７】
本発明においては、前述のとおり、継手部１、２における２つの内側空隙部８、８に２つの水膨張止水材７を塗布すること、及び、この２つの膨張後シール材７ａが膨張時接触しあって一体化することが、優れた止水性を発揮できる要因であって、仮に、離れて配置する２つの膨張後シール材７ａでシールする場合の止水性に比べれば、それよりはるかに優れた止水性を発揮させることができる（試験結果を後述する）。
【００３８】
しかし、止水材の塗布厚さが１ｍｍ未満、または止水材の断面積が１０ｍｍ2未満の場合は、特に、継手の圧縮嵌合状態において、水膨張止水材７が膨張しても、両継手の玉部５ａ、５ｂに形成される２つの内側空隙部８、８を、２つの膨張後シール材７ａにて隙間なく充満させることができず、所定の耐水圧性能を満足させることができないため、止水材の塗布厚さを１ｍｍ未満、または止水材の断面積を１０ｍｍ2未満とするのが好ましい。一方、止水材の塗布厚さまたは断面積の上限は、玉部継手を下側にして流し込んで止水材を塗布する場合には、玉部継手最上面よりも高く塗布することは困難であることから限定される。すなわち、この方法で塗布できる最大塗布量として、止水材の厚さを１０ｍｍ以下、または止水材の断面積を１６０ｍｍ2以下とする。
【００３９】
次に、図４〜図６に示す第２実施形態は、図１〜図３に示した第１実施形態における、２つの内側空隙部８、８に２つの水膨張止水材７を塗布するのに加え、相対する玉部５ａ、５ｂと爪部６ａ、６ｂとの間に形成される２つの外側空隙部１０、１０に、鋼矢板の打設時に施工性を妨げない量の水膨張止水材７を塗布する例であり、この点が第１実施形態と相違する。図４、図５、図６は、それぞれ図１、図２、図３に対応して、中立、圧縮、引張の嵌合状態を示す。実施形態２の他の構成は、実施形態１と同じである。
【００４０】
図４〜図６の第２実施形態においても、水膨張止水材７は、体積膨張率が約１．２〜２０倍であると共に、水膨張止水材７の塗布量は、乾燥後の値で、水膨張止水材７のフラットな上面と空隙部の円弧状凹面の最深部との厚さが１ｍｍ〜１０ｍｍ、断面積が１０ｍｍ2〜１６０ｍｍ2である。
【００４１】
図４〜図６に示すように、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れかの嵌合状態にあるときにおいて、２つの外側空隙部１０、１０に塗布される水膨張止水材７の状態を順に説明する（なお、２つの内側空隙部８、８に塗布される水膨張止水材７の状態は、図１〜図３と同じであるので説明を省略する）。
【００４２】
図４に示す両継手部１、２の爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接している中立の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図４の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００４３】
図５に示す玉部５ａ、５ｂの端部が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部内側１３に当接している圧縮の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図５の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が１ｍｍ、断面積１０ｍｍ2が示されている。
【００４４】
図６に示す爪部６ａ、６ｂの先端１１が、相手側の玉部５ａ、５ｂの頚部外側１２に当接している引張の嵌合状態において、２つの外側空隙部１０、１０に水膨張止水材７が斜線で示す位置まで塗布されている。図６の例では、水膨張止水材７は、外側空隙部１０、１０の円弧状凹面の最深部と水膨張止水材のフラットな上面までの厚さ（ｔ1）が２ｍｍ、断面積２０ｍｍ2が示されている。
【００４５】
図４〜図６に示されるように、外側空隙部１０、１０に塗布される水膨張止水材７はごく少量であるので、継手部１、２が中立、圧縮、引張の何れの嵌合状態においても、水膨張止水材７のフラットな上面と玉部５ａ、５ｂの端部との間には若干の間隙が存在しており、この嵌合状態で直線形鋼矢板を打設するとき、当該水膨張止水材７が玉部５ａ、５ｂの端部に当たる可能性が少ないので、嵌合継手内空部の嵌合余裕を浸食しない。
【００４６】
したがって、図４〜図６の第２実施形態では、中立、圧縮、引張の嵌合位置において、止水継手構造を介して、直線形鋼矢板を数十メートルに渡って打設して山留め連続壁を構築したとき、地盤１４側の入口（Ａ）から、空間１５側の水道出口（Ｂ）まで、略Ｓ字形の嵌合継手内空部を通って水が浸出するとき、２つの外側空隙部１０、１０を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａで止められるのは勿論であるが、万一、入口（Ａ）側の膨張後シール材７ａを通り抜けたときは、さらに、２つの内側空隙部８、８を閉塞する膨張後シール材７ａで止められることになる。
【００４７】
さらに、水は２つの内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａによって、完全にシールされるが、それでも、万一、これを通り抜けたときは、さらに、出口（Ｂ）側の膨張後シール材７ａで止められ、結果、入口（Ａ）側から出口（Ｂ）の間において、略Ｓ字形の嵌合継手内空部を通って浸出する水は、２つの内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａと、２つの外側空隙部１０、１０を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａとの合計４箇所でせき止められるので、図４〜図６の継手の止水構造による止水作用は完全となる。
【００４８】
すなわち、外側空隙部１０、１０と内側空隙部８、８を膨張して閉塞する膨張後シール材７ａを水が通り抜けるのは、通常は、膨張後シール材７ａと継手部接合内面との間で、鋼矢板の長手方向全長の何れかの箇所に部分的に１つ又は複数の隙間が何らかの原因で存在することによるのが普通である。そして、仮に、外側空隙部１０、１０を閉塞する膨張後シール材７ａのみで止水継手が構成されている場合には、水道の入口（Ａ）側と出口（Ｂ）の外側空隙部１０、１０を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに、鋼製矢板の長手方向にずれた位置であっても、隙間が存在する限り、水は入口（Ａ）側からこの隙間を通じて出口（Ｂ）側へ通り抜ける。これは２つの外側空隙部１０、１０を閉塞する膨張後シール材７ａ同士が互いに離れて配置されており、膨張時互いに圧接し合うような配置間隔になく、膨張後シール材７ａ同士の隙間が長手方向の水道となることによる。
【００４９】
しかるに、外側空隙部１０、１０を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに加えて、内側空隙部８、８を閉塞する膨張後シール材７ａを設けた場合、この内側空隙部８、８を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａ同士は、膨張時、図に示すように互いに圧接し合い、したがって、この相互圧接部２９を含み、膨張した膨張後シール材７ａと継手部接合内面との圧接部位長が長くなる。したがって、この内側空隙部８、８を閉塞するそれぞれの膨張後シール材７ａに、鋼製矢板の長手方向にずれた位置に隙間が存在しても、２つの膨張後シール材７ａが膨張一体化することでシール長が延長された当該膨張後シール材７ａに何れかの部位で止水され、この内側空隙部８、８を閉塞する２つの膨張後シール材７ａによる止水の相乗作用が奏される。
【００５０】
本発明に係る継手止水構造の止水性を確認すべく、試験を行ったので以下に説明する。
【００５１】
実験は図７〜図９に示す方法で行った。すなわち、図９に示すような平面形状に切断された継手部１、２で、かつ上下に所定の長さに切断された継手部を間隔をあけて平行に配置した両辺継手部２０、２０を設け、この両辺継手部２０、２０の端部間を側板２１、２１で水密的に連結して平面矩形枠を構成し、両辺継手部２０、２０の端部間を側板２１、２１で水密的に連結した。さらに、両辺継手部２０、２０と側板２１、２１の上下端に、両部材からなる平面矩形枠よりも一回り大きい底板２３と上板２４を当てがい、平面矩形枠よりも外側の部位において、この底板２３と上板２４の間を、複数本の連結ボルト２５及びナット２６で締結して、平面矩形枠の内部を水密的に密閉した。上板２４には２つの圧力水注入口２７を開設し、また提げ手２８を設けている。
【００５２】
前記の試験装置を準備して、継手部１、２には、▲１▼、図１〜図３と同様に内側空隙部８、８に少量の水膨張止水材７を塗布した例、▲２▼、外側空隙部１０、１０のみに少量の水膨張止水材７を塗布した例、▲３▼、図１５に示すように継手部１、２の凹部９の底に水膨張止水材７を塗布した例について、かつ、それぞれ水膨張止水材７を塗布量（厚み）を変化させ、さらに、中立、引張、圧縮嵌合状態の各例につき試験した。試験には、上板２４の圧力水注入口２７から平面矩形枠の内部に圧力水を圧入し、注入圧力をどの値にまで上げたときに、水密的に密閉された平面矩形枠の側面をなす継手部１、２の嵌合接合部から浸出するかを測定した。その結果を、下記の表１に示す。
【００５３】
【表１】
嵌合継手止水性試験方法と結果
水膨張止水材塗布後、気中養生１〜７日（乾燥するまで）、水中養生１日。
０．０２Ｍｐａステップで平面矩形枠内の負荷水圧を上昇させ、各負荷圧で５分間保持し、継手部からの水の漏出を調べる。
【００５４】
表１から分かるように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３では、図１５に示す継手部１、２の凹部９に水膨張止水材７を塗布厚みを変化させて塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも×評価であった。Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６は、継手部１、２の外側空隙部１０、１０のみに水膨張止水材７を塗布厚みを一定で塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも×評価であった。
【００５５】
さらに、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１１では、継手部１、２の内側空隙部８、８のみに水膨張止水材７を塗布厚みを変化させて塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが何れも○評価で、試験装置最大負荷でも継手部からの漏出がなく、本発明による２つの内側空隙部８、８に少量の水膨張止水材７を塗布することによる止水性が完璧であることが確認された。なお、Ｎｏ．１２では、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１１と同様、継手部１、２の内側空隙部８、８のみに水膨張止水材７を塗布したが、その塗布厚みを０．５ｍｍとし、かつ中立嵌合状態で試験したが、塗布厚みが薄すぎるため、最大負荷圧０．２２Ｍｐａで継手部からの漏出があり、×評価であった。
【００５６】
さらに、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５では、継手部１、２の内側空隙部８、８および外側空隙部１０、１０のそれぞれに、水膨張止水材７を塗布厚み一定で塗布し、かつ中立、引張、圧縮嵌合状態で試験したが、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１１同様に何れも○評価で、試験装置最大負荷でも継手部からの漏出がなく、止水性が完璧であることが確認された。
【００５７】
前記から、継手部１、２の内側空隙部８、８に、必要に応じさらに外側空隙部１０、１０にも水膨張止水材７を鋼矢板の施工を妨げない程度の少量を塗布させることで、優れた止水作用が奏されることが確認された。
【００５８】
本発明において、水膨張止水材７は、次の（ａ） 〜（ｄ）の 機能を有するものがよい。（ａ） 吸水し、膨潤する材料、（ｂ） 吸水膨潤後に所定の材料強度を有するもの（吸水膨潤後の材料強度が小さいと、水圧により押し出されるため所定の材料強度が必要となる）。（ｃ） 吸水により著るしく溶解しないもの。（ｄ） 所定の手段により継手に一体的に設けることが可能なもの。
【００５９】
前記の条件を満たす水膨張止水材７の例として、ウレタン系止水材（例えば特公平４−２５９９０号公報、特開昭５９−１６６５６７号公報に開示のもの）、又は酢酸ビニル系止水材（例えば特公昭４７−４３６１２号公報に開示のもの）、その他に水膨潤性ゴムなどいずれも使用できる。また、これらは塗料状のものがよい。塗料状の止水材であると、継手部１、２間の間隙部に流し込んだり、刷毛等の治具により塗布したりして、嵌合内接面に一体に設けられる。
【００６０】
ここまで、止水材として水膨張止水材を用いる場合を中心にして説明してきたが、止水材の機能としては、継手の空隙を密接に埋め、水圧に抵抗できる機能を有していればよく、水膨張止水材以外の止水材を採用することもできる。具体的には、発泡性合成ゴム止水材、発泡性ウレタン系止水材、発泡性ポリ塩化ビニル系止水材などが列挙できる。
【００６１】
本発明に係る継手止水構造は、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す鋼矢板に適用できる。図１０（Ａ）は、本来の直線形鋼矢板１６を止水構造の継手部１、２で結合して連続壁を構築する例を示し、図１０（Ｂ）は、フランジ端部に止水構造の継手部１、２を有する両爪タイプのＨ形鋼矢板１７で連続壁を構築する例を示す。図１１（Ａ）、（Ｂ）は、同じく止水構造の継手部１、２に、２種類の片爪タイプのＨ形鋼矢板１８、１９で連続壁を構築する例を示し、図１１（Ａ）のＨ形鋼矢板１８は、Ｈ形鋼の一側フランジに直線形鋼矢板を溶接して構成する例を示し、図１１（Ｂ）のＨ形鋼矢板１９は、ＣＴ形鋼矢板で構成する例を示す。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によると、次の効果がある。
▲１▼直線形鋼矢板には何らの付加加工が不要であるので、生産性と経済性に優れる。
▲２▼直線形鋼矢板の両継手間に形成される２つの内側空隙部に塗布する水膨張止水材は極めて少量の止水材でよく、この点でも生産性、経済性に優れる。さらに、２つの内側空隙部の２つの水膨張止水材が膨張時一体化することによるシール長延長効果で高い耐水性能を確保できる。
▲３▼継手部には何らの付加加工を施さないので、直線形鋼矢板の強度を全強確保できる。
▲４▼２つの内側空隙部に塗布する水膨張止水材に加え、さらに、２つの外側空隙部に塗布する少量の２つ水膨張止水材の相乗効果で一層高い耐水性能を確保できる。
▲５▼ ２つの内側空隙部と２つの外側空隙部に塗布される水膨張止水材は、施工性を妨げない量でよく、したがって、水膨張止水材の存在によって鋼矢板の打設時の施工性に殆ど支障を来さない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の中立嵌合状態の部分平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の圧縮嵌合状態の部分平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る継手止水構造の引張嵌合状態の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の中立嵌合状態の平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の圧縮嵌合状態の平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る継手止水構造の引張嵌合状態の平面図である。
【図７】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の組立て後の平面図である。
【図８】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の立面図である。
【図９】本発明係る継手止水構造の止水性を試験する装置の上板取付け前の平面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明係る継手止水構造を適用した直線形鋼矢板とＨ形鋼矢板の平面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明係る継手止水構造を適用したＨ形鋼と直線形鋼矢板を組み合わせた鋼矢板と、ＣＴ形鋼矢板の平面図である。
【図１２】第１従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１３】第２従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１４】第３従来例に係る継手止水構造の平面図である。
【図１５】止水試験例として図示する継手止水構造の平面図である。
【符号の説明】
１ 継手部
２ 継手部
３ 凹状溝
４ 水膨張止水材（水膨張性シール材）
５ａ 玉部
５ｂ 玉部
５ａ1 頂部
５ｂ1 頂部
５ａ2 頚部
５ｂ2 頚部
６ａ 爪部
６ｂ 爪部
７ 水膨張止水材（水膨張性シール材）
７ａ 膨張後シール材
８ 内側空隙部
９ 凹部
１０ 外側空隙部
１１ 先端
１２ 頚部外側
１３ 頚部内側
１４ 地盤
１５ 空間
１６ 直線形鋼矢板
１７ Ｈ形鋼矢板
１８ Ｈ形鋼矢板
１９ Ｈ形鋼矢板
２０ 両辺継手部
２１ 両端
２２ 連結板
２３ 底板
２４ 上板
２５ 連結ボルト
２６ ナット
２７ 圧力水注入口
２８ 提げ手
Claims (4)
- 円弧状凹部の両端に玉部と爪部が形成された直線形鋼矢板の継手において、両継手の嵌め合わせ時に両継手の玉部間に形成される内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹面のみに、当該円弧状凹面の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が塗布されることを特徴とする直線形鋼矢板の継手止水構造。
- 相対する玉部と爪部との間に形成される外側空隙部の一部を構成する両継手の爪部の円弧状凹面のみに、当該円弧状凹面の最深部から塗布される水膨張性止水材のフラットに形成される上面までの厚さが乾燥状態において１ｍｍ〜１０ｍｍ、または断面積が乾燥状態において１０ｍｍ ２ 〜１６０ｍｍ ２ となるよう、水膨張性止水材が更に塗布されることを特徴とする請求項１記載の直線形鋼矢板の継手止水構造。
- 前記内側空隙部の一部を構成する両継手の円弧状凹面にそれぞれ塗布された膨張後の水膨張性止水材は、互いに圧接し合っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直線形鋼矢板の継手止水構造。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載の複数の直線形鋼矢板を、その継手部を介して水密的に連結して連続壁としたことを特徴とする鋼矢板連続壁。
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