JP6115996B2 - 鋼管杭の被覆防食構造体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば海洋構造物に用いられる鋼管杭の飛沫帯・干満帯の腐食を防止するための、チタン合金等の耐食金属製保護カバーを用いた被覆防食構造体に関する。

海洋構造物の鋼管杭の飛沫帯・干満帯の腐食を防止するため、鋼管杭表面にペトロラタム系防食材による防食層を形成し、その周囲を樹脂緩衝層で覆い、最外面を耐食性金属や合成樹脂製の保護カバーで覆う被覆防食構造体が広く適用されている。
特に近年では、腐食に強く、耐候性にすぐれ、かつ、高い強度を有するチタン合金やステンレス鋼等の耐食性金属薄板が保護カバーとして用いられることが多くなっている。

チタン合金やステンレス鋼等の耐食性金属薄板を被覆防食構造体の保護カバーとして用いる場合、例えば、図１に示すように、鋼管杭Ｐの周囲を保護カバー（１１０）で覆った後、その重ね合わせ部分（１１８）をスポット溶接するということが行われている。その際、保護カバー（１１０）を、図示はしていないが鋼管杭Ｐの表面に形成した防食層又は該防食層の外周に設けた緩衝層の周りにテンションをかけつつ巻き回して保護カバー（１１０）の両端を重ね合わせ、重ね合わせ部分（１１８）の外側から一定間隔でスポット溶接Ｓし、重ね合わせ部分（１１８）の下側の外面と重ね合わせ部分（１１８）の上側の内面とを溶着させて固定している。

また、特許文献１に開示されているように、保護カバー（１１）の重ね合わせ部分に形成した貫通孔に、外圧を加えると端部が変形拡張する係止具であるチタンリベットピン（１４）を挿入し貫通させた後にチタンリベットピン（１４）の先端部を拡張させることにより保護カバー（１１）同士を密着させ、保護カバー（１１）を鋼管杭（５）に締め付け固定し、重ね合わせる保護カバー（１１）同士の少なくとも片側の端部を薄肉加工して、重ね合わせ部分に隙間が生じないようにさせるという鋼管杭の被覆防食構造体も提案されている（例えば、特許文献１、図２参照）。

特開２００４−１０７８７５号公報

ところが、前述した図１に示したようなスポット溶接を用いた鋼管杭（Ｐ）の被覆防食構造体（１００）においては、溶接部分一か所当りの溶着強度が弱いため、多数箇所を溶接しなければならず多大な労力と時間を要していた。しかも、スポット溶接は水中でも行われるが、チタン合金やステンレス鋼の保護カバー（１１０）に水中で質の良いスポット溶接（Ｓ）を行うためには、熟練した作業者が必要であった。また、図１に示すように、複数の保護カバーを上下方向に配置する場合には、防食層や緩衝層が海水に露出しないように、上側保護カバー（１１２）の下端と下側保護カバー（１１４）の上端とを重ね合わせるが、この重ね合わせ部分（１１６）に隙間ができ易く、その隙間から海水が保護カバー（１１０）の内部に浸入して内部防食層の防食性能を損ねるのみならず、この隙間に付着した稚貝が成長して保護カバー（１１０）を押し広げ、被覆防食構造体（１００）自体の耐久性を劣化させる原因になるという課題が指摘されていた。

一方、特許文献１に開示されたようなスポット溶接に代えて外圧を加えると端部が変形拡張する係止具を用いた鋼管杭の被覆防食構造の場合、水中でのスポット溶接作業がなく、熟練した作業者が不要であり、重ね合わせる保護カバー同士の少なくとも片側の端部を薄肉加工して、重ね合わせ部分に隙間が生じないようにできるという利点があるものの（同文献の［００３１］段落参照）、保護カバーがチタン薄板等の耐食性金属の場合には、その一部のみを更に薄く加工する際に、ひずみが生じ易いなどの課題が指摘されていた。

また、特許文献１に開示された被覆防食構造において重ね合わせ部分を薄肉加工する際は、重ね合わせ部分にできるだけ段差を生じないようにするために、薄肉加工部を可能な限り薄く加工する必要がある。しかし、薄肉加工部が薄すぎると施工中に折れ曲がったりするなど作業効率が悪くなり、また、施工後の波や異物の衝突等によって変形や破損が生じやすい。そのため、薄肉加工部はある程度の厚さを保たなければならないため、薄肉加工部以外の範囲は必要以上に厚くならざるを得ず、被覆防食構造体が重くなり、保護カバーの設置に多大な労力を必要とするという課題があった。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、防水性能および耐久性にすぐれ、加工精度および作業効率の面で加工性にすぐれ、設置時の作業負担が軽減された鋼管杭の被覆防食構造体を提供することである。

本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋼管杭の被覆防食構造体の構成について、鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。
（１）被覆防食構造体の重ね合わせ部分の接合構造として、防水性を接合部に配設したシール部材で確保するとともに、接合強度は外周面から巻回した締付部材で確保するという構造を採用することにより、締付部材で締め付け強度を増すにつれて接合強度が向上するとともに、重ね合わせ部分に挟入させたシール部材の厚みが押縮し面積方向に拡張することによりシール面積が増加し防水性が向上するという相乗効果が得られる。
（２）前述の構成によれば、水中での溶接作業が不要となるため作業負担が著しく改善されるのみならず、溶接時の熱によって生じがちな被覆防食構造体のひずみや変形の発生および金属材料の変質を回避でき、防水性および耐久性が向上する。
（３）特殊な加工や材料などを必要しないため、製造コストの上昇を招くことなく、防水性能、耐久性および加工性を向上させることができる。

本発明は、前記知見に基づいて研究を続けた結果、完成したものであって、次のような特徴を有する。
「（１） 鋼管杭の外周面上に防食層、樹脂緩衝層、金属保護層の順で巻き付けられ重ね合わせられてなる鋼管杭の被覆防食構造体であって、前記金属保護層は樹脂緩衝層外周面に両端で垂直重ね合わせ部分を形成するように巻回された耐食性金属保護カバーを有し、前記耐食性金属保護カバーは上下方向に互いに水平重ね合わせ部分を形成するように配設された上側保護カバーおよび下側保護カバーを少なくとも有し、前記上側保護カバーの下端部または下側保護カバーの上端部は前記水平重ね合わせ部分の幅を規制する段差を有し、前記金属保護層は外周面から締め付ける耐食性金属保護カバーと同材質の複数の締付具を有し、当該被覆防食構造体は下端に配設された外周面が前記樹脂緩衝層で覆われる立ち上がり部と前記下側保護カバーが着座するフランジ部とで構成される断面略Ｌ字形の電気絶縁体を有することを特徴とする鋼管杭の被覆防食構造体。
（２） 前記締付具が、一端が耐食性金属保護カバー外面に溶接された帯体と該帯体を固定する留め金具とにより構成されることを特徴とする（１）記載の鋼管杭の被覆防食構造体。
（３） 前記締付具が、少なくとも上側保護カバーの下端部と下側保護カバーの上端部との水平重ね合わせ部の外周面および前記電気絶縁体の立ち上がり部の外側の下側保護カバーの外周面とに配設されることを特徴とする（１）または（２）記載の鋼管杭の被覆防食構造体。
（４） 前記金属保護層と、前記上側保護カバーの裏面および前記水平重ね合わせ部分の範囲を除く下側保護カバーの裏面にあらかじめ貼着された樹脂緩衝材とが一体となって防食層上に重ね合わされていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼管杭の被覆防食構造体。」

本発明の鋼管杭の被覆防食構造体によれば、鋼管杭の上下方向に配置された複数の保護カバー同士は、上側保護カバーの下端部または下側保護カバーの上端部いずれかに段差が設けられて、上側保護カバーの下端部に下側保護カバーの上端部が重ね合わされているので、上下方向に配置された保護カバー同士の重ね合わせ部分に隙間ができにくく、海水が保護カバー内部に浸入することを防ぐことができる。
また、保護カバーの端部に薄肉加工を施す必要がないので保護カバーにひずみが生じるおそれがなく、保護カバーの加工が容易となる。また、保護カバーを必要最小限の厚さにすることができ、軽量化および省資源化ならびに材料費の低減が達成できる。
さらに、被覆防食構造体の下端に、外周面が樹脂緩衝層で覆われる立ち上がり部と、下側保護カバーが着座するフランジ部とで構成される断面略Ｌ字形の電気絶縁体が設置されているので、保護カバーがベルトで外周面から締付けられる際に、電気絶縁体の立ち上がり部と樹脂緩衝層とが密着し、海水が被覆防食構造体の内部に浸入することを防ぐことができる。

従来のスポット溶接を用いた鋼管杭の被覆防食構造体の概略斜視図。 本発明の一実施態様である被覆防食構造体の全体斜視図。 図２のＡ部における垂直断面図。 図２のＢ部における水平断面図。 図２のＣ部における垂直断面図。 図２のＡ部における別の態様を示す垂直断面図。 本発明の被覆防食構造体を施工する際に使用するラチェット式ベルト荷締機の斜視図。

本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
ここで、図２は本発明の被覆防食構造体の全体斜視図であり、図３は図２のＡ部における垂直断面図であり、図４は図２のＢ部における水平断面図であり、図５は図２のＣ部における垂直断面図である。

本発明の一実施態様の被覆防食構造体（２００）の構成の理解を助けるために、被覆防食構造体（２００）を施工する際の一手順に従って説明する。

（１）鋼管杭の素地調整
まず、本発明の被覆防食構造体（２００）が防食対象とする鋼管杭（Ｐ）の表面に汚土や浮いたミルスケール、さび、塗膜、異物などの付着物がない状態にする、いわゆる素地調整を行う。この素地調整の具体的方法は、ケレン棒、ハンマ、スクレパー、ワイヤブラシ、パワーブラシ、グラインダーなどを用いて、鋼管杭（Ｐ）表面の付着物を除去する。素地調整のグレードとしては、ＩＳ０ ８５０１−１規格のＳｔ２以上とすることが好ましい。

（２）ペトロラタム被覆の施工
次に、素地調整された鋼管杭（Ｐ）の表面にペトロラタム系防食材（Ｑ）を巻きつける。

（３）被覆防食構造体の構成
被覆防食構造体（２００）は、垂直重ね合わせ部分（２１８）に沿って、保護カバー（２１０）両端外面に、所定の間隔で溶接された保護カバー（２１０）と同材質の帯体（２２２、２２４）を有している。ここで、保護カバー（２１０）の材質としては、腐食に強く、耐候性にすぐれ、かつ、高い強度を有するチタン合金やステンレス鋼等の耐食金属を用いる。
そして、上側保護カバー（２１２）の下端部には、下側保護カバー（２１４）との重ね合わせ部分（２１６）の幅を規制する段差（２１３）が形成されている。このような構造を有する上側保護カバー（２１２）を、鋼管杭（Ｐ）の表面に巻回したペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に緩く巻き付ける（図３、図４参照）。
この際、図３、図４に図示したように、保護カバー（２１０）の垂直重ね合わせ部分（２１８）の隙間にパッキン等のシール部材（２３０）を挟み込み、または、シール材を塗布するか、或いは、垂直重ね合わせ部分（２１８）の淵の外側にシール材を塗布することによって垂直重ね合わせ部分（２１８）の隙間の水密性を高めることができる。さらに、図示はされていないが、垂直重ね合わせ部分（２１８）の隙間と淵の外側の両方をシールすることにより、水密性を一層高めることができる。

（４）上側保護カバーの巻回
垂直重ね合わせ部分（２１８）に沿って、保護カバー両端外面に、所定の間隔で溶接された保護カバーと同材質の帯体（２２２）を有し、裏面に樹脂緩衝材（２４０）が貼り付けられた上側保護カバー（２１２）を、ペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に緩く巻き付ける。

（５）上側保護カバーの仮止め
上側保護カバー（２１２）の周囲に図７に示すようなラチェット式ベルト荷締機（Ｒ）を巻いた後、ラチェット（Ｒ１）でベルト（Ｒ２）を締付け、鋼管杭（Ｐ）の表面に巻き回したペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に上側保護カバー（２１２）を仮止めする。
なお、上側保護カバー（２１２）に、あらかじめ樹脂緩衝材（２４０）を取り付けず、ペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に樹脂緩衝材（２４０）を巻き付けた後、その外側に上側保護カバー（２１２）を巻き付けることも出来る。すなわち、樹脂緩衝材（２４０）と下側保護カバー（２１２）とを別々に設置しても構わない。

（６）下側保護カバーの巻回
さらに、垂直方向の重なり部分（２１８）に沿って、下側保護カバー（２１４）両端外面に所定の間隔で溶接された下側保護カバー（２１４）と同材質の帯体（２２４）を有し裏面に樹脂緩衝材（２６０）が貼り付けられ下端に断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）が固設された下側保護カバー（２１４）を、上側保護カバー（２１２）の段差（２１３）に合わせて、ペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に緩く巻き付ける。

なお、図３においては、上側保護カバー（２１２）の下端を内側に絞るように段差（２１３）が設けられている場合を示しているが、図６に示すように、上側保護カバー（２１２）には段差を設けず、下側保護カバー（２１４）の上端が外側に広がるように段差（２１５）を設けても構わない。

上側保護カバー（２１２）と下側保護カバー（２１４）との水平方向の重ね合わせ部分（２１６）に、前述した保護カバー（２１０）の垂直方向の重ね合わせ部分（２１８）と同様のシール加工（２３０）を施して、水密性を高めることができる。

断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）は、鋼管杭（Ｐ）と下側保護カバー（２１４）との接触により生ずる異種金属接触腐食を防止するために設置するもので、クロロプレンゴム等のゴム製を使用すると水密性も兼ねるので望ましい。

（７）下側保護カバーの仮止め
そして前述した上側保護カバー（２１２）の仮止めと同様、下側保護カバー（２１４）の周囲にラチェット式ベルト荷締機（Ｒ）を巻いた後、ラチェット（Ｒ１）でベルト（Ｒ２）を締め付け、鋼管杭（Ｐ）に下側保護カバーを仮止めする。

なお、下側保護カバー（２１４）に、あらかじめ樹脂緩衝材（２６０）や断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）を取り付けず、ペトロラタム系防食材（Ｑ）の周囲に断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）と樹脂緩衝材（２６０）を巻き付けた後、その外側に下側保護カバー（２１４）を巻き付けることも出来る。すなわち、断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）と樹脂緩衝材（２６０）と下側保護カバー（２１４）とを別々に設置しても構わない。

（８）下部固定金具の設置
次いで、断面略Ｌ字形の電気絶縁体（２５０）の下部の鋼管杭（Ｐ）の周囲に、図５に示すように、下部固定金具（Ｔ）を固定する。下部固定金具（Ｔ）の材質としては、鋼材などが一般的に用いられる。

（９）保護カバーの締付け固定
上下の保護カバー（２１０）の両端に溶接された締付具（２２０）の帯体（２２２、２２４）を引っ張りながら、保護カバー（２１０）と同材質の留め金具（２２８）に通した後、折り曲げて保護カバー（２１０）を締め付け固定する（図４参照）。保護カバー（２１０）の締め付け固定が終了したら、仮止め用のラチェット式ベルト荷締機（Ｒ）を解く。

以上のような工程を経て、被覆防食構造体（２００）が構成される。
なお、図２および図４には、短尺の帯体（２２２、２２４）が保護カバー（２１０）の垂直重ね合わせ部分（２１８）に沿って保護カバー（２１０）両端外面の縦方向に溶接されているが、保護カバー（２１０）の片端外面の縦方向にのみに長尺の帯体を溶接し、反対側には留め金具（２２８）のみを溶接するという態様も可能である。

さらには、図示はしていないが、保護カバー（２１０）の外面に帯体（２２２、２２４）と留め金具（２２８）を溶接せず、仮止めした保護カバー（２１０）の外周面に保護カバー（２１０）の横幅よりも若干長く片端に留め金具（２２８）をあらかじめ溶接した帯体を一周させ、その帯体の他端を留め金具（２２８）に通した後、折り曲げて締め付け固定する構成であっても構わない。

なお、保護カバー（２１０）の締め付け固定する場所は、少なくとも、上側保護カバー（２１２）と下側保護カバー（２１４）との重ね合わせ部分（２１６）の外周面と、断面略Ｌ字型の電気絶縁体の立ち上がり部の外側の保護カバー（２１０）の外周面（２５２）とすることが、防水性を向上させる点で好ましい。

本発明の被覆防食構造体は、構造および取り付け工程が簡単であるので現場施工も容易であって、隙間が発生しにくい構造であるため防食材に含浸されている防錆剤の流出を防止し、長期に亘って安定した防食効果が得られる。そのため、海洋構造物のみならず、電柱、土木・建築物基礎柱、土地埋設管ならびに水管橋等の水中、土中、大気中ならびにこれらの境界部分に設置される管、柱、基礎杭等の外周面を容易かつ安価に防食や化粧、補強等の目的で被覆することができるため、その産業上の利用可能性はきわめて大きい。

１００、２００ ・・・ 被覆防食構造体
１１０、２１０ ・・・ 保護カバー
１１２、２１２ ・・・ 上側保護カバー
２１３ ・・・ 段差
１１４、２１４ ・・・ 下側保護カバー
２１５ ・・・ 段差
１１６、２１６ ・・・ 水平重ね合わせ部分
１１８、２１８ ・・・ 垂直重ね合わせ部分
２２０ ・・・ 締付具
２２２、２２４ ・・・ 帯体
２５０ ・・・ 電気絶縁体
Ｐ ・・・ 鋼管杭
Ｑ ・・・ 防食材
Ｒ ・・・ ラチェット式ベルト荷締機
Ｒ１ ・・・ ラチェット
Ｒ２ ・・・ ベルト
２３０ ・・・ シール材
２４０、２６０ ・・・ 樹脂緩衝材
２２８ ・・・ 留め金具

Claims (4)

1. 鋼管杭の外周面上に防食層、樹脂緩衝層、金属保護層の順で巻き付けられ重ね合わせられてなる鋼管杭の被覆防食構造体であって、
   前記金属保護層は樹脂緩衝層外周面に両端で垂直重ね合わせ部分を形成するように巻回された耐食性金属保護カバーを有し、
   前記耐食性金属保護カバーは上下方向に互いに水平重ね合わせ部分を形成するように配設された上側保護カバーおよび下側保護カバーを少なくとも有し、
   前記上側保護カバーの下端部または下側保護カバーの上端部は前記水平重ね合わせ部分の幅を規制する段差を有し、
   前記金属保護層は外周面から締め付ける耐食性金属保護カバーと同材質の複数の締付具を有し、
   当該被覆防食構造体は下端に配設された外周面が前記樹脂緩衝層で覆われる立ち上がり部と前記下側保護カバーが着座するフランジ部とで構成される断面略Ｌ字形の電気絶縁体を有すること
   を特徴とする鋼管杭の被覆防食構造体。
2. 前記締付具が、一端が耐食性金属保護カバー外面に溶接された帯体と該帯体を固定する留め金具とにより構成されること
   を特徴とする請求項１記載の鋼管杭の被覆防食構造体。
3. 前記締付具が、少なくとも上側保護カバーの下端部と下側保護カバーの上端部との水平重ね合わせ部の外周面および前記電気絶縁体の立ち上がり部の外側の下側保護カバーの外周面とに配設されること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の鋼管杭の被覆防食構造体。
4. 前記金属保護層と、前記上側保護カバーの裏面および前記水平重ね合わせ部分の範囲を除く下側保護カバーの裏面にあらかじめ貼着された樹脂緩衝材とが一体となって防食層上に重ね合わされていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鋼管杭の被覆防食構造体。