JP4569294B2 - 鋼管矢板および鋼管矢板壁 - Google Patents
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海中や水中に打設される鋼管矢板に対しては、何らかの防食処理が必要である。特に大型の鋼管矢板壁を長年にわたって維持・管理するには膨大なコストが必要であり、たとえ初期投資がやや高額になっても、平素の管理が容易で長期の耐食性が期待できる防食工法を採用することが長い目で見た場合のトータルライフサイクルコストを低減させる結果となる。
特許文献1に記載の技術は、耐食性金属板で鋼材の表面を被覆することで鋼材の表面を腐食性環境から遮断し、被覆する金属板の耐食性により長期の耐食性能を得るものである。
しかしながら、この技術では耐食性金属板をインダイレクトシーム溶接によって鋼材の表面に固定するものであるので、耐食性金属板相互の重なり部が不可避的な隙間構造となるため、耐食性金属板として特許文献1に記載されているような各種のステンレス鋼板を使用すると、隙間腐食を発生するという問題点がある。
請求項2に記載の発明は、前記覆装板の形状を、前記継手と前記鋼管本体との取り付け部に沿うような形状とし、前記取り付け部近傍の前記継手の表面を、前記覆装板で被覆することを特徴とする請求項1に記載の鋼管矢板である。
記
PRE=Cr+3.3×(Mo+0.5×W)+20×N ・・・(1)
ただし、上記式の右辺の元素記号はステンレス鋼中におけるそれぞれの元素の濃度(質量%)を表わす。
請求項5に記載の本発明は、前記覆装板がステンレス鋼を抵抗溶接で前記継手に仮固定した後、前記覆装板の外周部分をTIG溶接、あるいはプラズマ溶接で連続溶接することにより、前記鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封するものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼管矢板である。
請求項6に記載の本発明は、前記覆装板がステンレス鋼を抵抗溶接で前記鋼管本体に仮固定した後、前記覆装板の外周部分をTIG溶接、あるいはプラズマ溶接で連続溶接することにより、前記鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封するものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の鋼管矢板である。
請求項8に記載の本発明は、前記鋼管本体の前記覆装板で被覆される範囲が、打設された状態においてさく望平均干潮面より1m以上水中に入ったところから水面上大気部までである請求項1〜7のいずれか1項に記載の鋼管矢板である。
請求項10に記載の本発明は、前記継手が、打設された状態においてさく望平均干潮面より1m以上水中に入ったところから水面上大気部までがステンレス鋼からなり、それ以外の部分が炭素鋼からなる請求項1〜9のいずれか1項に記載の鋼管矢板である。
請求項12に記載の本発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載の鋼管矢板を継手を介して連続して打設し、この継手の嵌合部内にモルタルを充填してなる鋼管矢板壁である。
PRE=Cr+3.3×(Mo+0.5×W)+20×N ・・・(1)
ただし、上記式の右辺の元素記号はステンレス鋼中におけるそれぞれの元素の濃度(質量%)を表わす。
本発明に適合するステンレス鋼と適合しないステンレス鋼の例を表1に示す。
本発明で使用する鋼管矢板は、覆装板を継手に溶接して鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封するという観点から、T字形の雄継手ならびにL字形の雌継手を有するものが好ましい。これ以外の形状を有する公知の継手の場合は、鋼管本体と継手との間に狭隘部が存在するため、溶接欠陥を生じることなく覆装板を継手に溶接することが困難であり、鋼管本体の表面を密封できない。
また本発明において覆装板と鋼管本体との隙間および/または覆装板相互の重なり部を密封することが好ましい。隙間が存在すると隙間腐食が発生する可能性があり、長期の耐久性を期待できなくなるからである。
本発明では、TIG溶接、あるいはプラズマ溶接する際には、前記のPREが40以上の溶接棒(フィラーワイヤ)を用いることが好ましい。PREが40未満の場合には、溶接ビード部において水中部からさく望平均干潮面にかけては海洋生物の付着に起因する隙間腐食が発生し、飛沫帯から海上大気部においては塩化物の濃縮に由来する孔食が発生するからである。
本発明では、鋼管矢板の全長にわたってステンレス鋼の溶接被覆を施してもよいのはいうまでもないが、コスト削減の観点から、さく望平均干潮面から飛沫帯、さらには海上大気部のみを被覆するようにしてもよい。さらには打込み深さの施工誤差を考慮した上で、さく望平均干潮面より1m以上水中に入った部分から海上大気部までを覆装板で被覆するようにしてもよい。これらの場合、被覆を施さない水中部分については電気防食により防食する。防食電位が、標準電極(SCE)に対して−760〜−1100mVの範囲であれば、電気防食は犠牲陽極方式でも外部電源方式のいずれでもかまわない。防食電位が−760mVvs.SCEより貴である場合は電気防食では炭素鋼の腐食を抑制できず、また防食電位が−1100mVvs.SCEより卑であると発生する水素による炭素鋼の脆化が懸念され、これらの場合は電気防食は好ましくないので図1に示したような全長にわたって耐食性を付与した鋼管矢板を採用せざるをえない。
また、セルや護岸等のように鋼管矢板壁の片面しか水に接触せず、残りの面は土中に埋設されることが明らかな場合には、覆装板による被覆は水と接触する面のみとし、水に接触しない面については被覆を省略することができる。
また、鋼管矢板の全長にわたって防食構造とする場合においても、根入れされる先端部分については、土中のため腐食性環境が甚だしくないこと、打設の際に被覆が剥離しやすいこと、等により、被覆を省略することもできる。
図1は実施例の鋼管矢板の一部を示す部分斜視図、図2はその水平断面図で、1は炭素鋼である鋼管本体、21、22はL−T形(二港湾形)と呼ばれる一対のステンレス鋼製の継手で21はT字形の雄継手、22はL字形の雌継手であり、鋼管本体1の対向する側面に溶接により取り付けられている。3(3a〜3c)は鋼管本体1の表面に溶接により取り付けられた覆装板、Pは仮固定用のスポット溶接である。
図5は他の実施例の鋼管矢板の一部を示す部分斜視図で、図の上半部分は図1と同様であるが、下半分については覆装板3の被覆がなく鋼管本体1が露出しており、また継手23、24はステンレス鋼製ではなく炭素鋼製である。4は電気防食用の犠牲陽極である。覆装板3の有無による境界位置が前記の「さく望平均干潮面より1m以上水中に入った部分」に相当し、ここから海上大気部まで、鋼管本体1は覆装板3で被覆し、継手はステンレス鋼製としている。なお、ステンレス鋼製の継手21、22と、炭素鋼製継手23、24との境目は溶接等により接合してもよいし、そのままでもよい。
すなわち、覆装板3の溶接による被覆は、まず抵抗スポット溶接Pによって適当な間隔で覆装板3a、3bを鋼管本体1の表面に仮固定した後、抵抗シーム溶接Sa、Sbで上下方向の重なり部分を拘束し、あるいは抵抗シーム溶接Scで覆装板3cを鋼管本体表面に仮固定し、また抵抗シーム溶接Sdで継手表面に仮固定した後、覆装板の上下方向の重なり部および下端などの外周部分をTIG溶接T、あるいはプラズマ溶接で連続溶接して隙間構造を残すことなく密封するのである。抵抗シーム溶接Sa、Sdはステンレス鋼板同士、Sb、Scはステンレス鋼板と炭素鋼との溶接となる。なお鋼管矢板の下半分には適当な密度で犠牲陽極4を取り付けて鋼管本体1の露出部および継手23、24を電気防食する。
図8はさらに他の実施例の鋼管矢板の水平断面図である。これまでの実施例との相違は、覆装板3が一対の継手21、22で仕切られる鋼管本体1の表面の片側しか被覆していないことである。セルや護岸等のように鋼管矢板壁の片面しか水に接触せず、残りの面は土中に埋設されることが明らかな場合に、覆装板による被覆は水と接触する面のみとし、水に接触しない面については被覆を省略した例である。
3、3a、3b、3c 覆装板
4 犠牲陽極
21、23 継手(T字形の雄継手)
22、24 継手(L字形の雌継手)
M モルタル
P スポット溶接
Sa、Sb、Sc、Sd シーム溶接
T TIG溶接(部分)
Claims (12)
- T字形の雄継手ならびにL字形の雌継手を有する鋼管矢板において、前記継手の少なくとも一部がステンレス鋼からなり、かつ前記鋼管矢板の鋼管本体の表面の少なくとも一部をステンレス鋼からなる覆装板で被覆して前記覆装板の端面を前記継手のステンレス鋼に溶接して密封することにより前記鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封し、かつ前記覆装板と前記鋼管本体との隙間および前記覆装板相互の重なり部の隙間を密封してなることを特徴とする鋼管矢板。
- 前記覆装板の形状を、前記継手と前記鋼管本体との取り付け部に沿うような形状とし、前記取り付け部近傍の前記継手の表面を、前記覆装板で被覆することを特徴とする請求項1に記載の鋼管矢板。
- 前記継手および/または覆装板をなすステンレス鋼の下記の式(1)で定義されるPRE(孔食係数)が33以上である請求項1または2に記載の鋼管矢板。
記
PRE=Cr+3.3×(Mo+0.5×W)+20×N ・・・(1)
ただし、上記式の右辺の元素記号はステンレス鋼中におけるそれぞれの元素の濃度(質量%)を表わす。 - 前記覆装板の板厚が0.4mm以上3.0mm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 前記覆装板がステンレス鋼を抵抗溶接で前記継手に仮固定した後、前記覆装板の外周部分をTIG溶接、あるいはプラズマ溶接で連続溶接することにより、前記鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封するものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 前記覆装板がステンレス鋼を抵抗溶接で前記鋼管本体に仮固定した後、前記覆装板の外周部分をTIG溶接、あるいはプラズマ溶接で連続溶接することにより、前記鋼管本体の表面の少なくとも一部を密封するものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 前記覆装板のステンレス鋼をTIG溶接、あるいはプラズマ溶接で固定する際に使用する溶接棒の前記(1)式で定義されるPREが40以上である請求項5または6に記載の鋼管矢板。
- 前記鋼管本体の前記覆装板で被覆される範囲が、打設された状態においてさく望平均干潮面より1m以上水中に入ったところから水面上大気部までである請求項1〜7のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 前記鋼管本体の前記覆装板で被覆される範囲が、打設された状態において水と接触する面のみである請求項8に記載の鋼管矢板。
- 前記継手が、打設された状態においてさく望平均干潮面より1m以上水中に入ったところから水面上大気部までがステンレス鋼からなり、それ以外の部分が炭素鋼からなる請求項1〜9のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 前記鋼管矢板の打設後水中となる部分に電気防食用の犠牲電極を取り付けたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の鋼管矢板。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の鋼管矢板を継手を介して連続して打設し、この継手の嵌合部内にモルタルを充填してなる鋼管矢板壁。
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