JPS59126826A - 防食補強した水中鋼構造物及び水中防食補強法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は防食補強した水中鋼構造物及び水中防食補強
法に関する。

本出願人は工業技術院四国工業技術試験所の指導のもと
画期的な水中アークスタッド溶接の方法、装置を完成、
特許出願中で、既に実用している。今回の発明は、この
水中アークスタッド溶接技術を水中ｇｉ４構造物の腐食
進行防止、補強に活用して大きな効果をあげる方法、及
びこの思想を延長した腐食予防用コンクリート被覆つき
水中鋼構造物を提供する。

海中構造物を支える鋼管杭、岸壁を構成する鋼矢板に代
表される水中鋼構造物の防食法として実施されて来た方
法は、ペイント塗装と電気的防食法とが主なものである
。しかし、それによって鋼板の腐食、特に水のしぶきを
受ける部分の腐食を防止する事はできなかった。現に経
済成長期に大量構築された鋼矢板、鋼管杭の水面付近の
飛沫帯、干満帯の腐食が進み、岸壁土砂の流出、強度的
劣化による施設の陥没が出はじめている。しかも、その
腐食の進行を停め、薄くなったり穴があいたりした鋼板
腐食部を補強する適切な技術がない、という重大事態に
なっている。

大気中の鋼構造物の場合は腐食部を切取シ新しい鋼板を
溶接する。しかし、水中構造物の場合、それは非常な難
工事で、しかも空中におけるような良い溶接部は得がた
い。また溶接熱影響部が新しい腐食源となる。従って、
大気中における溶接補修法は水中構造物に適用できない
のである。

たソ鋼管杭の防食手段として最近、次の二つが提案され
ている。その−は防食剤を含浸させたテープを杭の外周
に巻付け、その上をＦＲＰ製カバカバーむもの、その二
は杭の外周に隙間をあけてＦＲＰ製筒をはめ、その隙間
をモルタルで埋めるものである。

いずれも鋼管杭のみに対応でき、よシ大量の岸壁用矢板
には全く使えないものである。また鋼管杭の防食効果は
あるが補強効果はあまシ期待できない。即ち前者は剛性
不足になシやすく、後者はモルタルと杭が一体化してい
ない弱点がある。

さて、この発明は従来、絶望視されていた岸壁の鋼矢板
の防食補強を主目的とするものであるが、熱論、鋼管杭
その他の水中鋼構造物にも適用し得るものである。まず
この発明の水中防食補強法の概要を述べると、水中鋼構
造物の腐食多発位置のや＼上下も含む一帯に回部ながぎ
シ多数のジベル用スタッドを水中アークスタッド溶接し
、これらジベルを含んで上記鋼構造物表面にコンクリー
ト被覆層を作る型枠を組み、コンクリートを充填、硬化
させることを特徴とする。

第１図は岸壁を構成する一連の鋼矢板ｌにこの発明を適
用する一実施例を示す。そのコは既設上部構造物（コン
クリート）の断面を示す。

鋼矢板／の背面で陸側の土砂Ｅを支えておシ、図の左手
が海側である。鋼矢板／の水面付近の腐食が進行して、
一部には腐食穴６までできている。

鋼矢板ｌの腐食多発位置は一々測定しなくても、周知の
腐食度分布図（第６図）から推定できる。図中ｘ、ｙ、
ｚは夫々満潮面、干潮面、海底で、αは飛沫が届かない
上部、ｂは飛沫帯、Ｃは干満帯、ｄは海水中、ｅは海底
内の部分を示す。干満帯Ｃの上下に腐食度の山ができる
ので、岸壁の干満帯の高さが分れば、その上下を含んだ
部分が腐食多発位置と分る。

そこで、その腐食多発位置のや＼上下を含む一帯に第１
図のようにジベル用スタッド３をアークスタッド溶接す
る。この例では海側へ突出する矢板ｌにのみスタッド３
を溶着し、凹面をつくる矢板ｌＶｃは溶着していない。

これは、鉄筋グ、ｊを使い、凹面のコンクリートも抑え
る設計であるためであって、熱論、凹面にもスタッド３
を溶着すればより強くなる。

腐食多発位置−帯と称しても、腐食の激しい部分にはス
タッド３を溶着できないので、その部分は除いて、でき
るだけ多くスタッド３を溶着する。この溶接作業は適当
な足場を組み、これに乗った水中溶接作業者が波に叩か
れながら行う。水面よシ上の部分でも水中アークスタッ
ド溶接でジベル用スタッド３を溶着するのは、溶接部に
僅の水分も禁物だからである。欠陥のない溶接をするた
め、水中アークスタッド溶接用ガンの水分払拭作用を生
かし、瞬間的に溶着するのである。

第４図のガンＧは、本発明者がさきに開発し出願中（％
開開５５−５５８７７号）の防水型水中スタッド溶接用
ガンの圧縮気体噴出による水分除去方式を採り、さらに
その残る難点を解消したものである。その主な構成部品
は、フェルール／Ｐを使用するスタッド溶接用ガン本体
／ｌ、この本体／／を気密に包み、前部にスタッド３を
囲む筒部１６を付けた防水ハウジングノコ、上記筒部／
６内に設けた７エルール保持部、２Ｑ１スタンドくわえ
金具／ｊを先端につけ、ガン本体／ｌからアーク長だけ
出入りする作動軸１３、この作動軸１３のガン本体側軸
受／７に設けた弾性シール部／≠、そしてハウジング／
２、本体／／、ハウジング筒部／６内へ圧縮空気を送る
送気管／ｒ等で、他は改良前のガンと同様であり、ガン
本体ｌは陸上で使用するもの（内外通気孔つき）を利用
できる。第４図のガンＧを付属三脚２≠が均等に鋼材ｌ
に当るように押付け、スイッチコｊを押すと、スタッド
３が少し引かれてアークを発し、直ちにバネで加圧され
溶着するのである。

圧縮空気は送気管ｉｔからハウジング／２を経て本体／
／内へ送られるものと、フェルール支持部２０を経てハ
ウジング筒部／４内へ送られるものとが別個に働く。前
者は弾性シール部ｌ≠から小量ずつ噴出してハウジング
内外圧を微小差に保ち、内外圧力差による作動軸１３の
動作阻害を防ぎ、軸受と作動軸との摩擦を減じ、溶接ス
パッタの付着を防止する。後者はフェルールｌり、スタ
ッド３の間隙から噴出して溶着位置の水を排除し瞬時に
乾燥させる。そこに瞬間アークを発してスタッド３を圧
着するのである。

この第４図のガンＧの開発によって、過酷な作業条件で
大量のスタッド溶接をするこの発明の水中防食補強法が
実施可能になったのである。

第１図のように必要箇所にスタッド３を溶着したら、ス
タッド３頭部のネジにナツト３ａを夫々はめてジベル作
用を強化する。そして、これらスタッド３を利用して横
鉄筋グ、縦鉄筋ｊを組む。これらの作業は、予め適当位
置にコンクリート型枠底板２、その受材１０．その支持
プラタン）　１０αを鋼矢板／に仮溶接等で取付け、こ
れを足場にして行うとよい。底板りを図のようにや＼大
きく作っておけば型枠側板ｒを組む際にも足場になる。

こうして型枠を組みおわったらコンクリートを充填、硬
化させてコンクリート被覆層７を作る。その後型枠の側
板ｒ１底板？、受材１０．プラタン）　１０αは解体し
て、隣接位置に組み直し、次々と被覆コンクリート層７
を横へ伸ばして工事を進められる。

次に鋼管杭２／の腐食部をこの発明にょシ補修する実施
例を第２図により説明する。原理的には鋼矢板の場合と
変りなく、まず腐食多発位置の上下を含む一帯に可能な
かぎり多数のジベル用スタッド３を水中スタッド溶接し
、このスタッド３を利用して鉄筋≠、夕を組む。この例
では縦筋ｊは杭：ｌ／の全周に等分布させ、横筋グは腐
食穴乙のある特に腐食の進んだ付近だけに環状に数本設
けるだけにしている。縦筋ｊは杭コｌの杭屈力、曲げ耐
力を強めるに有効であるが、横筋グは周方向、半径方向
に強めるものであるから、後者は杭本体の弱まった位置
だけにしたのである。前述の鋼矢板ｌの場合もそうであ
るが、鉄筋の使い方は現場の条件によシ設計者が考えて
決めるもので、スタッドジベル３だけで足りる場合は鉄
筋を用いない場合もある。

型枠の側板ｒ１底板？、そのプラタン）　１０ａの組み
方、はずし方、コンクリート投入法等、コンクリート被
覆層７を作るための周知作業は任意である。コンクリー
トは水中でよく硬化するものが市販されている。なおコ
ンクリートと称しているのは、粗骨材を含まないモルタ
ルも含めた総称である。

前後逆になったが、次に本願第一発明である防食補強し
た水中鋼構造物の説明に入る。

上述のように本発明者は優れた水中スタッド−溶接ガン
を活用して水中鋼構造物の腐食多発位置を補修する方法
を開発したが、その補修部は鎖部分の腐食を半永久的に
防止し、しかも鋼板とコンクリートを一体化するので太
き−な補強効果をあげられる。従って、これを腐食後の
補修でなく、腐食多発位置に予め施工しておけば、半永
久的に腐食を予防できる。このような構想から生れた第
一発明を一口でいえば、水面付近の腐食多発位置−帯に
、無数の溶着スタッドをジベルとするコンクリート被覆
層を有することを特徴とする防食補強した水中鋼構造物
である。

さきに述べた第二発明の水中防食補強法は必ず水中アー
クスタッド溶接ガンを使わねばならなかった。この第一
発明のスタッドジベルも原則的には同じガンを用いるの
であるが、今後新設される水中鋼構造物に限れば、ジベ
ル用スタッド３を鋼矢板１１鋼管杭コ／等の腐食多発（
予想）位置−帯に溶着する手段はアークスタッド溶接に
限らず、各種抵抗溶接、アーク手溶接でもよい。陸上で
予め溶着して水中へ沈められるからである。

水中構造物の設計時から、この発明を適用するのでなく
、既に水中に構築された構造物を第一発明の防食補強し
たものとする場合も、前述の水中アークスタッド溶接が
熱論、最適であるが、周知の水中アーク手溶接用トーチ
２３、半自動アーク溶接用ガン等を使ってスタッド３を
溶着することもできる（第５図参照）。また第６図のよ
うに、陸上で通常のアークスタッド溶接ガンでもって所
要数のスタッド３を溶着した適当形状の鋼板２２を水中
鋼構造物の腐食穴付近その他に当て、水中アーク溶接ト
ーチ２３により、その外周を隅肉溶接で溶着してもよい
。要するに腐食多発位置−帯に無数のジベル用スタッド
３が溶着されておシ、とのジベルによりコンクリート被
覆層（第１．２図の符号７）が鋼構造物と一体に固着し
ている事が第一発明の特徴で、スタッド３の溶着手段、
コンクリート被覆層の形成方法は問わないのである。

以上、少数の実施例にょシ、第一、第二発明の詳細な説
明したが、共に腐食多発位置−帯にジベル用スタッドが
多数、溶着され、これを含んで鋼構造物と一体になった
コンクリート被積層が作られる事を主な特徴とするもの
で、夫々の発明の要旨を変える事なく、現場の状況に応
じて技術者の周知技術により多様に変化、応用が行われ
得る。

溶着スタッド３の配置は鉄筋ｇ、ｊを使う場合、それに
適した規則的配置とする事が望ましいが、篩食の激しい
部分が広い場合、その周囲だけ特に短い間隔で、不規則
配置にするのもよい。必要に応じてコンクリート投入前
に腐食穴乙に板を当て＼塞ぐ。

スタッド３は普通、直径１６Ｗ＋程度のものがよいが、
鋼構造物の鋼板厚みにより決める。また腐食のため薄く
なった部分だけ小径スタッドにする事もできる。

この発明は水中鋼構造物に、従来のようた防食処理でな
く、はじめて防食と補強を同時に加える考え方を開いた
１、水中構造物の腐食多発位置は水面付近で波浪による
衝撃が最大の位置であり、また船その他の接触の可能性
も大きな位置である。従って、その危険な水面付近にコ
ンクリート被覆層をスタッドジベルを介して一体に作シ
つけ、防食と補強を同時に達成したこの発明は、海洋防
食技術に大きな進歩をもたらすものである。

また実際問題としで、全国的に大量に使われ、腐食が進
行しているにか＼わらず補修技術がないという重大事態
にある岸壁用鋼矢板を、この発明は半永久的に防食補強
し得るのである。

スタッドジベルは従来、橋梁等に多用され、鋼板、コン
クリート間のジベルとして品質、能率ともに優れている
事が実証されている。この発明はそのスタッドジベルが
水中鋼構造物の防食補強に著効ある手段である事を実証
した。即ち、スタッドジベルは現場の状況に応じ、腐食
多発位置を選び、その要所々々を指定して、そこに簡単
に溶着できる。水中アークスタッド溶接の作業者はガン
を当てがい、スイッチを入れるだけでよい。その溶融深
さが浅いので比較的薄くなった位置でもスタッドを溶着
できる。腐食穴があれば、その周囲に適当間隔で溶着し
、外力のか＼シ方に合わせてスタッド間隔を加減でき、
板厚、腐食進行度に合わせて局部的に異る寸法のスタッ
ドを使える。また各種ジベルのうち、スタッドジベル、
特にその頭部にナツトをはめたものは、コンクリ−ト保
持力が最大で、これを含むコンクリート被覆層と鋼板は
衝撃によって、も容易に分離しない強味がある。また、
そのコンクリート被覆層はスタッドジベルの寸法、配置
、鉄筋の入れ方、コンクリートの厚み等を加減して自由
にその強さ、特に衝撃強さを加減できるので、新製鋼構
造物に施工する場合は、鎖側重量を大きく節減でき、腐
食した構造物に施工する場合は、腐食度に応じた最も経
済的な設計、施工が可能である。

特に作業者が波浪と戦って水面付近を補修する場合、こ
の発明方法により水中アークスタッド溶接用ガンでもっ
て次々とスタッドジベルを溶着する以外には、ジベルを
溶着する事は不可能である。作業者の体の動揺と、波、
飛沫を受ける鋼板面とを考えれば溶接不能と考えるのが
当然で、水中アークスタッド溶接ガンが瞬間的に溶接面
を乾燥させて溶着するから、はじめて、それが可能にな
り、健全な溶接部を得られるのでおる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を岸壁用鋼矢板に適用した実施例説明
図、第２図は同じく鋼管杭に適用した実施例説明図、第
６図は海中鋼構造物と海面、海底位置と腐食度との関係
を示す線図、第４図は水中アークスタッド溶接ガンの一
例断面図、第５図はスタッドジベルを水中アーク溶接ト
ーチによシ構遺物に溶着させる状況説明図、第６図はス
タッド溶着すみ鋼板を構造物に水中アーク溶接トーチに
よシ溶接する状況説明図である。 ｌ・・・水中鋼構造物（鋼矢板）、３・・・スタッドジ
ベル、７・・・コンクリート被覆層、’　ｌり・・・型
枠、２／・・・水中鋼構造物（鋼管杭）。 特許出願人　　吉川海事興業株式会社 代理人　、Ｐつよ、Ｂ３．ヶゎ（”］、菖じ７　　− 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水面付近の腐食多発位置−帯に、無数の溶着スタ
   ッドをジベルとするコンクリート被覆層を有することを
   特徴とする防食補強した水中鋼構造物。 （２、特許請求の範囲（１）記載の構造物において、そ
   のコンクリート被覆層は鉄筋入シであるところの防食補
   強した水中鋼構造物。 （３）水中鋼構造物の腐食多発位置のや＼上下も含む一
   帯に可能なかぎシ多数のジベル用スタッドを水中アーク
   スタッド溶接し、これらジベルを含んで上記１構遺物表
   面にコンクＩＪ　＋ト被覆層を作る型枠を組み、コンク
   リートを充填、硬化させることを特徴とする水中防食補
   強法。 （４）　　特許請求の範囲（２）記載の補強法において
   、そのジベル用スタッドは頂部にナツトをはめるネジ部
   を有するものである水中防食補強法。