JP4823126B2 - 継手部防食性に優れる重防食被覆鋼矢板の構造体及びその構造体に使用する鋼矢板 - Google Patents

Description

本発明は、海洋等の厳しい腐食環境に対して、打設後の防食性に優れるハット型鋼矢板の構造体、及びその構造体に使用する鋼矢板に関する。

土木建築分野における地下土留め、基礎構造および港湾、河川における護岸、地中における止水壁などの壁体構成部材として、鋼矢板が従来から広く適用されている。従来は、この鋼矢板として、一般的にはＵ形鋼矢板が主に使用されていたが、近年ではＵ型鋼矢板より幅広で、矢板壁を形成する際に、鋼矢板の打設に要する工数や時間の短縮が図れるため、図１で示されるような断面がハット形状のハット型鋼矢板も使用され始めている（例えば特許文献１参照）。

このような鋼矢板を、河川や海洋等の腐食環境で使用する際の対策として、水面に接する干満帯や飛沫帯に重防食被覆を行う防食方法が採られている。ポリエチレンやポリウレタンなどの厚膜被覆を行った重防食鋼矢板では、数十年の耐久性が期待できるが、鋼矢板の継手部には一般的には重防食被覆が行われていない。このため、従来の一般的なＵ形鋼矢板では、例えば特許文献２、３で示されるような、鋼矢板を打設した後、継手部分に高耐食性のカバープレートをボルトや溶接などの手段で固定する防食対策が提案されており、ハット型鋼矢板でも、継手部の防食対策が望まれている。

ハット型鋼矢板を接続するための爪部２は、図２に示すように、嵌合時の作業性を考慮して余裕を持った形状に形成されており、そのため、図２（ａ）に示すように嵌合時に左右にずれて接続されたり、図２（ｂ）に示すように湾曲されて接続されたりする場合がある。カバープレートを用いて継手部の防食対策をする場合、そのような接続にずれがあるような場合でも、ずれに適応できるような構造であることが必要であるとともに、カバープレートを海水中で取り付ける作業性の問題から、カバープレートの取付け構造も簡単なものであることが必要である。

特開２００１−１３１９５７号公報 特開２０００−２１２９８５号公報 特開２００４−１３１９５７号公報

そこで、本発明は、ハット型鋼矢板を施工後、継手部をカバープレートで防食する際、継手部にずれがあっても、確実にカバープレートを取り付けることができ、かつ、カバープレートを取り付ける際の作業性のよい防食構造を有するハット型鋼矢板の構造体、及びその構造体に使用する鋼矢板を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、一方の面に重防食被覆が施され、断面がハット形状の複数の鋼矢板を、端部に形成された爪部を相互に嵌合することによって形成される継手部により接続した鋼矢板の構造体について、
（１）接続された各鋼矢板の爪部近傍の重防食被覆上に、爪部に沿ってベースプレートが鋼矢板と電気的に絶縁して固定されており、前記継手部をはさんで配置された一対のベースプレート間に防食シートを介在させた状態で、前記継手部を覆う耐食性金属板よりなるカバープレートを前記ベースプレートにスポット溶接して、前記継手部を前記カバープレートにより覆うようにした。
さらに、前記（１）において、
（２）前記カバープレートと前記ベースプレートとを、チタン板またはチタン合金板より形成されているようにした。
（３）前記ベースプレートは、鋼矢板の接続前にあらかじめ重防食被覆上に固定されているようにした。
（４）前記ベースプレートは、半硬化状態の重防食被覆上に載置されることにより重防食被覆上に固定されるようにした。
（５）前記防食シートが、防錆剤を含浸した繊維シートであるようにした。

また、前記（１）に記載の鋼矢板の構造体に使用され、一方の面に重防食被覆が施された断面がハット形状の鋼矢板について、
（６）鋼矢板の爪部近傍の重防食被覆上に、継手部を覆うカバープレートを溶接して取り付けるためのベースプレートが、爪部に沿って固定されているようにした。
さらに、前記（６）において、
（７）前記ベースプレートが、チタン板またはチタン合金板より形成されているようにした。
（８）ベースプレートが、半硬化状態の重防食被覆上に載置されることにより重防食被覆上に固定されているようにした。

本発明によれば、継手部を覆うカバープレートを、鋼矢板と電気的に絶縁されたベースプレートにスポット溶接するという簡単な構造を採用したので、ハット型鋼矢板を施工後、継手部をカバープレートで防食する際、継手部にずれがあっても、作業性よく確実にカバープレートを取り付けることができ、かつ、異種金属接触腐食の問題が発生しないハット型鋼矢板構造体、及び、その構造体に使用する鋼矢板を提供することができる。また、該カバープレートと爪部との間に形成される間隔に防食シートが介在されるので、継手部の防食効果も高いハット型鋼矢板構造体が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜４を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、ハット型鋼矢板１は中央のフランジ部３と、フランジ部３の両端から斜め方向に伸びるウェブ部４と、ウェブ部４から横方向にフランジ部３と平行に伸びるアーム部５と、アーム部５の端部に形成される爪部２により構成される。
各鋼矢板１には、実際に現場で打設された場合に、海水面に接する干満帯や海水が飛散する飛沫帯に相当する部分に重防食被覆６が施されている。重防食被覆６は爪部２には前記のように施されておらず、図３（ａ）に示すようにハット型鋼矢板の隣接する爪部２を相互に嵌合して接続して矢板壁のような構造体を形成した場合、隣接する鋼矢板の継手部７を防食する必要が生じる。

そこで、以下、図３、４を用いて説明するように、継手部をカバープレートで覆って防食するようにする
そのために、まず、鋼矢板１のアーム部５の重防食被覆上に、鋼矢板と電気的に絶縁した状態で耐食性金属の薄板よりなるベースプレート８を爪部２に沿って固定し、図３に示すように、接続されたハット型鋼矢板構造体において、一対のベースプレート８が継手部７をはさんで配置されるようにする。ベースプレート８を鋼矢板と電気的に絶縁して固定することにより、ベースプレート８に鋼以外の金属を使用しても異種金属接触腐食の問題が発生しない。

そして、ベースプレートと同一の金属の板よりなるカバープレート１０及び防食シート９を別にあらかじめ用意しておき、ハット型鋼矢板を実際に現場で打設した後、防食シート９を前記一対のベースプレート８間に張り付け、その上からカバープレート１０を継手部を覆うように配置し、カバープレート１０を隣接する鋼矢板にそれぞれ設けられたベースプレート８に複数の箇所１１でスポット溶接して継手部に取り付けるようにする。

なお、カバープレート１０の内側にあらかじめ防食シート９を貼り付けておき、防食シート９をカバープレート１０とともに継手部に配置することもできる。
また、カバープレート１０の下端部からの水の浸入を防ぐため、さらにカバープレート１０の下端部を水中硬化パテなどでシールしたシール部１２を形成してもよい。

これにより、カバープレート１０によって継手部を覆うとともにカバープレート１０と鋼矢板の爪部２の間の間隔を防食シート９で埋めることにより、爪部２に海水などが進入するのを防止することができる。
さらに、カバープレート１０を重防食被覆６の上に取り付けることができるため、図１のように重防食被覆６を爪部直近まで施したハット型鋼矢板を使用することができ、カバープレート１０で覆わない継手部を含め、全体の防食性能をさらに高めることができる。

また、カバープレート１０の溶接に当たっては、ベースプレート８との間に位置の正確さが格別要求されないので、図２で説明したようなずれがあっても、そのずれに影響されることなく、カバープレート１０の溶接を容易に実施することができる。

ペースプレート８とカバープレート１０には、電気化学的な反応である異種金属接触腐食が発生しないように、同一の耐食性金属を用いるのがよい。耐食性金属としては、モリブデンを２％以上含む海水環境でも耐食性の高いステンレス鋼やチタンなどが使用できるが、チタンあるいはチタン合金がより好ましい。
チタンあるいはチタン合金は、多くの環境でステンレス鋼をしのぐ優れた耐食性を示し、加えて強度も高く、しかも、軽くて取り扱いやすくカバープレートの取り付け時の作業性がよい材料である。

カバープレート１０は、薄手の平板状のもので、容易に変形できるものを用い、ペースプレート８に取り付ける際に、突出する爪部２と干渉しないように中央にふくらみを持った形状に変形させるのがよい。
そのためには、カバープレート１０の厚さは、０．２〜１．０ｍｍが好ましい。厚さが０．２ｍｍ未満ではカバーとして必要な強度を確保することができないためであり、１．０ｍｍを超える厚さでは、変形しにくくなるとともにコストが増大するためである。

ベースプレート８も、カバープレート１０と同様の薄板を用いる。
ベースプレート８の厚さは、０．４ｍｍ以上が望ましい。厚さが０．４ｍｍ未満ではスポット溶接時にベースプレートが変形して必要な溶接強度を得ることができない。ベースプレートの場合は厚みがあってもよいが、費用上の点から２ｍｍで十分である。

ベースプレート８は、鋼矢板を打設した後、継手部に接着して固定することもできるが、打設する前にあらかじめ鋼矢板に接着しておくのが作業性の点から有利である。鋼矢板は前述のように重防食皮膜６がなされるが、重防食皮膜６を塗布後で重防食皮膜６が硬化する前に、ベースプレート８を重防食皮膜上６に載置することにより、ベースプレート８を重防食皮膜６に、鋼矢板と電気的に絶縁して接着することができる。その際、ペースプレート８の載置する時期が早すぎると、ベースプレート８が軟らかい重防食皮膜中に埋没したり、傾斜して接着されたりする恐れがある。また、その時期が遅すぎると接着強度が十分でないので、ベースプレートを載置する時期を選択する必要がある。

ベースプレート８及びカバープレート１０の長さは、特に継手部の防食が必要な長さとするが、実際には、重防食被覆６の長さ程度である。

カバープレート１０をスポット溶接する箇所１１の数及び間隔は、カバープレート１０とベースプレート８間の密着性や接着強度の点から適宜選択されるが、スポット溶接する箇所１１の間隔は、３０ｃｍ以下とすることが好ましい。

また、スポット溶接に際しては、カバープレート１０をあらかじめ仮止めしておくことが望ましい。強い磁着力を有する固定用磁石をカバープレート１０の上から鋼矢板面に磁着させて、カバープレート１０を仮止めしておくとよい。これにより、スポット溶接の作業能率を大幅に高めることができる。

防食シート９としては、防食用テープ（シート）として市販されている各種のものが使用できるが、特に、カバープレート１０の取り付け時に圧縮変形して、カバープレート１０と爪部２との間の空間を隙間なく埋めるとともに爪部に確実に接触することができるものが好ましく、そのためには、例えば、防錆剤を含浸した繊維シートが好適である。

繊維シートには各種繊維の織布、不織布を用いることができ、その厚みは例えば1〜2ｍｍ程度とし、必要な膜厚に適宜重ね合わせて使用すると良い。繊維シート７に含浸させる防錆剤としては、例えば水中で変成しにくいペトロラタムを主成分としタンニン酸を配合した粘着性のある防錆ペーストが適している。粘着性のある防錆ペーストを用いることにより、防食シートの爪部表面への密着性が高まるとともに、防食シート９をベースプレート８間に貼り付けた状態で、あるいは、あらかじめカバープレート１０の内側に貼り付けた状態でそのまま保持することができるので、カバープレート１０を取り付ける際の作業性が高まる。

なお、防食シート９は、繊維シートの外側（カバープレート側）にポリオレフィン樹脂等の軟質樹脂シートが積層された２層構造としてもよい。軟質樹脂シートを用いることにより、防水性が高まり、防錆剤による防食機能が強化される。

繊維シートのような容易に変形可能な材質の防食シート９を用いることで、カバープレート１０の取り付け時に押圧されて圧縮し、防食シート９が爪部の形状に追随して、爪部に確実に接触するようになり、爪部の水の透過等による劣化が極力抑えられるため、継手部の耐久性寿命が大幅に増加する。
また、防食シート９の取り付けは、カバープレート１０の取り付け前におこなわれるため、従来例のようにカバープレート１０の取り付け後に、カバープレート１０と爪部２の隙間を埋める必要がなくなるので、作業性の大幅な向上を図ることができる。

以上の実施の形態においては、カバープレート１０を鋼矢板構造体の谷となる側に取り付ける例を説明したが、図３、４とは反対の山となる側に取り付けるような構造も可能である。しかし、一般的には、図３、４の例の方が後退した位置に設けられるためより好ましい。

本発明では、重防食被覆の態様については特に限定するものではないが、一般的には、ポリオレフィン、あるいはポリウレタン系の樹脂を用いて５００μｍ以上の重防食が行われる。その際、エポキシなどを用いた下塗り層を設け、その上に重防食被覆を行ってもよい。

本発明に使用する鋼矢板の鋼種についても特に限定するものではないが、普通鋼、あるいはＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及び窒素、酸素を制御した鋼材、あるいは更に、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｖ，Ｃａ等の元素を添加した合金鋼で熱延工程によって形状加工を行ったものが使用される。

以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
干満帯に相当する３ｍの部分に、３ｍｍ厚みのポリウレタン重防食被覆を行ったハット型鋼矢板（長さ１０ｍ）のアーム部の重防食被覆上に、図３のように１×５０×２５００ｍｍのチタン製ベースプレートを取り付けた。ベースプレートの取り付けは、重防食被覆が固化する前にその上に載置することにより行った。

これらを海浜部の試験個所にてバイブルハンマーにより打設後、一部の継手では、内側部分にポリエステル不織布にペトロラタム系の粘着性防錆材を含浸させた防食シート（日東電工製：１．１ｍｍ厚み）を２枚重ねて張付けた０．４ｍｍ厚のチタン板製カバープレートを、図４のようにベースプレート間におよそ１０ｃｍ間隔でスポット溶接して取り付けた。本構造ではベースプレート及びカバープレートと鋼矢板間に絶縁体である重防食被覆が必ず存在するため、耐蝕金属をカバーに用いても異種金属接触腐食の問題がない。一方、残りの継手では、カバープレートを取り付けず、打設時の状態のままとした。
施工後、６ヶ月経過し、外観の変化を観察した。比較例であるカバープレートを取り付けてない継手部は、錆が発生し、劣化が進行している。それ以外のカバープレートを取り付けた本発明例は、錆の発生も見られず、極めて良好な外観であった。

ハット型の鋼矢板の概観を示す図である。 ハット型の鋼矢板の継手部を示す図である。 ハット型の鋼矢板の継手部に本発明の実施の形態に係るベースプレートを施設した鋼矢板構造体の正面図である。 ハット型の鋼矢板の継手部に本発明の実施の形態に係るカバープレートを施設した鋼矢板構造体の一部正面図である。

符号の説明

１ ハット型鋼矢板
２ ハット型鋼矢板の爪部
３ ハット型鋼矢板のフランジ部
４ ハット型鋼矢板のウェブ部
５ ハット型鋼矢板のアーム部
６ 重防食被覆
７ ハット型鋼矢板の継手部
８ ベースプレート
９ 防食シート
１０ カバープレート
１１ スポット溶接箇所
１２ シール部

Claims (8)

1. 一方の面に重防食被覆が施され、断面がハット形状の複数の鋼矢板を、端部に形成された爪部を相互に嵌合することによって形成される継手部により接続した鋼矢板の構造体であって、接続された各鋼矢板の爪部近傍の重防食被覆上に、爪部に沿ってベースプレートが鋼矢板と電気的に絶縁して固定されており、前記継手部をはさんで配置された一対のベースプレート間に防食シートを介在させた状態で、前記継手部を覆う耐食性金属板よりなるカバープレートを前記ベースプレートにスポット溶接して、前記継手部を前記カバープレートにより覆うようにしたことを特徴とする鋼矢板の構造体。
2. 前記ベースプレート及びカバープレートは、チタン板またはチタン合金板より形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の構造体。
3. 前記ベースプレートは、鋼矢板の接続前にあらかじめ重防食被覆上に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼矢板の構造体。
4. 前記ベースプレートが、半硬化状態の重防食被覆上に載置されることにより重防食被覆上に固定されることを特徴とする請求項３に記載の鋼矢板の構造体。
5. 前記防食シートが、防錆剤を含浸した繊維シートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼矢板の構造体。
6. 請求項１に記載の鋼矢板の構造体に使用され、一方の面に重防食被覆が施された断面がハット形状の鋼矢板であって、該鋼矢板の爪部近傍の重防食被覆上に、継手部を覆うカバープレートを溶接して取り付けるためのベースプレートが、爪部に沿って鋼矢板と電気的に絶縁して固定されていることを特徴とする鋼矢板。
7. 前記ベースプレートが、チタン板またはチタン合金板より形成されていることを特徴とする請求項６に記載の鋼矢板。
8. 前記ベースプレートが、半硬化状態の重防食被覆上に載置されることにより重防食被覆上に固定されていることを特徴とする請求項６または７に記載の鋼矢板。

Images