JP4827782B2 - 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部材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１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。カバー部材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、カバー部材を海水中で取り付ける作業性の問題から、カバー部材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、継手部をカバー部材で防食する際、継手部にずれがあっても、確実にカバー部材を取り付けることができ、かつ、カバー部材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、次のようにした。
（１）鋼矢板の重防食被覆下端の下側に近接する爪部近傍に、あらかじめ接続前にフック金具を固定しておき、前記継手部を覆う形状を有し、鋼矢板側の面に軟質の充填材が塗付されたカバー部材の一端部を、前記フック金具に係合するように取り付け、前記カバー部材の他端部を固定手段によって鋼矢板の上端部に固定することにより、前記継手部をカバー部材によって覆うとともに、カバー部材と鋼矢板間に充填材を介在させて、カバー部材を固定するようにした。
さらに、前記（１）において、
（２）前記カバー部材の他端部を固定金具によって鋼矢板の上端部に固定した。
（３）前記カバー部材の他端部を溶接によって鋼矢板の重防食被覆上端の上側に固定した。
（４）前記カバー部材を固定後、カバー部材と鋼矢板を、重防食被覆上端の上側及び重防食被覆下端の下側においてさらに溶接した。
（５）前記充填材が、半硬化ウレタンあるいはエポキシパテのいずれかであるようにした。

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）重防食被覆下端の下側に近接する爪部近傍に、継手部を覆うカバー部材を取り付けるためのフック金具が固定されているようにした。
（７）さらに、前記（６）において、鋼矢板は爪部近傍まで重防食被覆が施されているものとした。

本発明によれば、継手部を覆うカバーの端部を、フック金具に嵌合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、その継手部をカバー部材で防食する際、継手部にずれがあっても、確実にカバー部材を取り付けることができる。また、カバー部材にあらかじめ充填材が塗付されているので、カバー部材と継手部との隙間に充填材を充填する作業を省略できる。その結果、カバー部材によって継手部の防食効果を高めたハット型鋼矢板構造体を作業性よく得ることができ、かつ、その構造体に使用する鋼矢板を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜５を用いて詳細に説明する。
図１は、断面がハット形状の鋼矢板、すなわちハット型鋼矢板を示し、図３、４には、そのハット型鋼矢板１を端部に形成された爪部２を互いに嵌合して、接続したハット型鋼矢板構造体の継手部７に、本発明を適用した例を示す。

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の嵌合部の反対側には、図１に示すように先端部に近いところまで被覆を施すことが可能であるが、嵌合部には被覆が施されておらず、図３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に重防食被覆６が施されていない部分が生じるため、その部分を防食する必要が生じる。

そこで、図３、４に示すように、重防食被覆６の下端の近傍で、かつ爪部２の近傍に、あらかじめ接続前にフック金具８を溶接して固定しておき、該フック金具８が固定されたハット型鋼矢板を実際に現場で打設した後、別にあらかじめ用意しておいたカバー部材１０の下端部を、隣接する鋼矢板にそれぞれ設けられたフック金具８の係止部９（図５）に嵌合させて、継手部を覆うように取り付ける。その後、カバー部材１０の上端部をハット型鋼矢板の上端部に固定金具１３を用いて固定する。

その際、鋼矢板側に配置される面にあらかじめ半硬化状態のあるいは軟質の充填材１１が塗付されたカバー部材１０を用いる。これにより、カバー部材１１と鋼矢板表面の間の間隔を充填材１１で埋めることができるとともに、充填材１１が爪部２の形状に倣って変形することにより、充填材１１と爪部の密着性を高め、爪部２に海水などが進入するのを防止する。

また、カバー部材１０を固定後、カバー部材１０と鋼矢板１とをさらに溶接して、カバーの固定を確実にしてもよい。溶接は、カバー部材の四隅に、アーク溶接やガス溶接でそれぞれビード１４（図５）を形成することにより行うのがよいが、必ずしも４隅に限定されるものではない。
一般に、鋼矢板の上端部はコンクリート構造物の中に埋設されるため、鋼矢板の上端部に固定金具を残したままにしておいても特に問題はないが、カバー部材の上端部を溶接する場合には、溶接後に固定金具１３を撤去することもできる。

以上の実施の形態においては、カバー部材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。

上記の実施の形態では、カバー部材の下端部を固定するフック金具８は、ある程度の強度が必要なことから、例えば鋼材によって形成されており、重防食被覆６の下側の被覆が施されていない部分で、爪部２に近接した位置にあらかじめ溶接によって固定される。その際、継手部が形成されたときには、隣接するフックどうしで図３のようにカバー部材の下端を固定するのに適する位置になるようにする。

そして、フック金具８は、鋼矢板端部側が開口する向きに固定され、その開口部は、鋼矢板表面との間にカバー部材１０と充填材１１が挿入係合できる大きさに形成される。打設後に継手部にずれがあっても確実にカバー部材を取り付けることができるように、フック金具の係止部９を図５に示すように上向きに形成するなど多少の余裕を持たせて、カバー部材１０をフック金具８にスムーズに取り付けできるようにすることが望ましい。

また、カバー部材１０の上端部を固定する固定金具１３は、図５に示すような、コ字上のフレームにボルトなどの固定手段が取り付けられたクランプ冶具が使用できるが、単に、かすがいと同様な形状の固定金具を用い、それをハンマーなどで打ち込んでカバー部材１０の上端部を固定してもよい。
なお、上記の実施の形態では、カバー部材１０の上端部の固定に固定金具を用いる場合を説明したが、固定金具を用いないで、直接溶接して固定することもできる。

以上のように、本発明では、カバー部材１０の固定を重防食被覆６の外側で行うことができるため、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、カバー部材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。

本発明で使用するカバー部材１０は、平板状で、図４に示すように突出する爪部２と干渉しないように中央にふくらみを持たせた形状とするのがよい。カバー部材の材料には、鋼材を用いるのがコスト的に有利であり、溶接も容易であるが、その場合には、表面に図３のように防食被覆１２を施す必要がある。
カバー部材に用いられるその他の材料としては、ステンレス鋼などの高耐食金属や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などによって成形されたものも使用できるが、ＦＲＰでは溶接によってより固定を確実にすることはできない。

カバー部材にあらかじめ塗付しておく充填材としては、半硬化状態にあるウレタン（半硬化ウレタン）やエポキシパテなどの軟質で変形可能な材料が用いられる。
このような軟質の充填材をあらかじめ塗付されたカバー部材を用いることで、爪部が確実に充填材と接触し、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、カバー部材の取り付け後に、カバー部材と爪部の隙間を埋める必要がなくなり、作業性の大幅な向上を図ることができる。

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、ブラスト処理で鋼材表面を除錆した後、下地処理、プライマー塗装、ポリウレタン塗装を行って、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）の重防食被覆下端の下２０ｃｍ位置の爪部近傍に、フック金具を図３、５のように溶接により取り付けた。

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、３．５ｍ長で、下２０ｃｍ、上３０ｃｍを除いて２ｍｍ厚のポリウレタン重防食塗装を両面に施し、内側部分にエポキシパテを塗布した鋼製カバー部材を、図３のようにフック金具間に取り付け、その上端を鋼矢板の上端部にクランプ冶具を用いて固定した。この後、カバーの鋼材露出部と鋼矢板を溶接した。また、残りの継手では、カバー部材を取り付けず、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部材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。それ以外のカバー部材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カバー部材を施設した鋼矢板構造体の正面図である。 図３に示す鋼矢板構造体の端面図である。 図３に示す鋼矢板構造体の側面図である。

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 フック金具
９ フック金具の係合部
１０ カバー部材
１１ カバー部材にあらかじめ塗付される充填材
１２ カバー部材の防食被覆
１３ 固定金具
１４ 溶接ビード

Claims (7)

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、鋼矢板の重防食被覆下端の下側に近接する爪部近傍に、あらかじめ接続前にフック金具を固定しておき、前記継手部を覆う形状を有し、鋼矢板側の面に軟質の充填材が塗付されたカバー部材の一端部を、前記フック金具に係合するように取り付け、前記カバー部材の他端部を固定手段によって鋼矢板の上端部に固定することにより、前記継手部をカバー部材によって覆うとともに、カバー部材と鋼矢板間に充填材を介在させたことを特徴とする鋼矢板の構造体。
2. 前記カバー部材の他端部を固定金具によって鋼矢板の上端部に固定したことを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の構造体。
3. 前記カバー部材の他端部を溶接によって鋼矢板の重防食被覆上端の上側に固定したことを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の構造体。
4. 前記カバー部材を固定後、カバー部材と鋼矢板を、重防食被覆上端の上側及び重防食被覆下端の下側においてさらに溶接したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼矢板の構造体。
5. 前記充填材が、半硬化ウレタンあるいはエポキシパテのいずれかであることを特徴とする請求項１から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、該鋼矢板の重防食被覆下端の下側に近接する爪部近傍に、継手部を覆うカバー部材を取り付けるためのフック金具が固定されていることを特徴とする鋼矢板。
7. 前記鋼矢板が、爪部近傍まで重防食被覆が施されたものであることを特徴とする請求項６に記載の鋼矢板。

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