(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継手を有する鋼材を打設し、鋼製壁の一部または全部を形成するとともに、該鋼製壁の片側に仮設鋼材を打設して仮設鋼製壁を形成し、鋼製壁と仮設鋼製壁とで挟まれた領域内の土砂を除去し、前記鋼製壁の継手部を洗浄した後、該継手部を自動溶接することを特徴とする鋼製壁の製造方法。
【請求項２】
鋼矢板壁と仮設鋼矢板壁との間、または鋼矢板壁と仮設鋼矢板壁の端部に、前記領域内への土砂の入り込みを防止する遮蔽部材を設置して前記領域を作成することを特徴とする請求項１記載の鋼製壁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、廃棄物処分場、建物の地下壁、道路擁壁等の遮水を必要とする個所に用いる鋼製壁の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来の廃棄物処分場等における遮水方法として鋼矢板壁を用いる場合、鋼矢板打設前に継手部に膨潤性止水材を所定量塗布し、打設後に該止水材が海水等で膨潤することを利用して遮水する方法がある。
【０００３】
また、特許文献１には「止水壁」として、図６に示すように複数のＵ字型鋼矢板６１の継手６２を溶接により一体化した止水壁構成体６３を形成し、複数の止水壁構成体６３を、その側端縁の継手６４どうしを嵌合させながら地盤中に連設するとともに、互いに隣接する止水壁構成体６３どうしの継手６４の周囲に地盤改良６５を施したものが記載されている。
【０００４】
この他、特許文献２には、「鋼管柱列による止水壁の構築方法」として、図７に示すように鋼管矢板７１の継手の一方である雌継手材７３を、一対の翼部７４，７５のうちの一方の翼部７５に外方に延出する裾部７５ａを設けたものとし、この鋼管矢板７１を多数、互いに雄継手材７２と雌継手材７３を嵌め合せて連結し、鋼管矢板壁を形成した後、建造物の構築側となる片側の地盤を掘削して継手部を露出させ、雌継手材７３の裾部７５ａの先端を、相手方の鋼管矢板７１の鋼管本体の外側面に溶接７６により水密に固着する方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０２６９２５号公報
【特許文献２】
特開平７−３２４３２９号公報
【特許文献３】
特開平１−１６８７６６公報
【特許文献４】
特開平１−２８０１２２号公報
【特許文献５】
特開２０００−１９２４５１号公報
【特許文献６】
特開２０００−０７３３６１号公報
【特許文献７】
特開２００１−２１４４３５号公報
【特許文献８】
特開２００２−１４６７７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
膨潤性止水材を用いる方法は、膨潤性止水材自身の環境安全性や耐久性が問われるとともに、鋼矢板等への塗布や据付け時から鋼矢板等の打設までの期間が長い場合に、止水材が雨や結露、湿気等で膨潤し、鋼矢板等の打設に手間がかかったり、鋼矢板打設時に止水材が剥がれたり、熱によって炭化する等の恐れがあり、形成された遮水壁の止水性を確認する必要が生じる。
【０００７】
その際、例えば廃棄物処分場側から遮水壁外側に水が流出しているかどうかを検査する必要が生じたり、止水が不十分な部分については止水性を確保するために漏出部周囲の地盤改良を行う等の必要が生じ、工費・工期が増加する他、漏出の不安感が拭い切れないといった問題がある。
【０００８】
また、特許文献１記載の発明では、一体化した止水壁構成体６３の重量に見合う重機や治具の選定に加え、止水壁構成体６３の継手６４付近の地盤改良６５による止水の確保と、地盤改良６５に用いる材料の環境安全性の確保が必要である。
【０００９】
一方、特許文献２記載の発明では、特殊な形状の雌継手材７３を用いるため、打設時に雌継手材７３が変形する恐れがあり、掘削地盤中の地下水等で湿潤状態あるいは水中状態にある露出継手部の鉛直溶接の確実性が疑問である。また、これらの方法では自動溶接機が使用できない。
【００１０】
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、仮設鋼矢板を用いて鋼製矢板壁の継手部の自動溶接が可能な空間を形成し、止水性の高い鋼製壁を効率よく安価に形成させることができる鋼製壁の製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る鋼製壁の製造方法は、継手を有する鋼材を打設し、鋼製壁の一部または全部を形成するとともに、該鋼製壁の片側に仮設鋼材を打設して仮設鋼製壁を形成し、鋼製壁と仮設鋼製壁とで挟まれた領域内の土砂を除去し、前記鋼製壁の継手部を洗浄した後、該継手部を自動溶接することを特徴とするものである。
【００１２】
鋼製壁を構成するための継手を有する鋼材としては、ウエブとその両側にフランジを有するＵ型鋼矢板、直線型鋼矢板、鋼管矢板、さらにこれらと形鋼を組み合わせたもの、その他、特に限定されない。
【００１３】
仮設鋼材としても上述のＵ型鋼矢板、直線型鋼矢板、鋼管矢板、さらにこれらと形鋼を組み合わせたもの、その他、特に限定されず、また鋼製壁本体を構成する鋼材と仮設鋼材は異なる形態のものであってもよい。
【００１４】
仮設鋼材を用いる目的は自動溶接を可能とする空間を形成することであり、この仮設鋼材は施工中または施工後において再利用可能である。また、仮設鋼材によって形成される仮設鋼製壁は、複数の仮設鋼材を接続して形成される場合に限らず単一の仮設鋼材で形成される場合もある。
【００１５】
継手部の洗浄は、溶接を可能とし、さらに溶接の品質を確保するために行われるものであり、水あるいはエアー等の高圧噴射等が効率的である。
【００１６】
継手部の自動溶接は、例えば自動溶接用のガイドを鋼矢板に磁石で取り付ける等して通常の方法により行うことができる。
【００１７】
本願発明において、所要の肉厚と溶着部長が確保できる溶接速度は、例えばＣＯ２  ガスをシールドガスとしたＭＡＧ溶接では１０〜２０ｃｍ／分前後、プラズマ溶接ではこの倍程度を採用することができ、長時間にわたりほとんど同程度の品質の溶接が簡易なセッティングで可能である。従って、溶接工の溶接作業に比べ、均質かつ能率のよい溶接ができ、鋼矢板を用いる廃棄物処分場等、溶接延長が長いほど、溶接コストを低減することができる。
【００１８】
鋼製壁の継手部分以外の個所では、鋼製壁と仮設鋼製壁とがほぼ接していることが好ましいが、自動溶接機の大きさ、鋼矢板等の継手を有する鋼材の打設機の仕様等により必要があれば、これらは離れていてもよい。
【００１９】
なお、継手溶接部の性能に関しては、予め湿潤状態にした非対称継手を有する鋼矢板を用い、溶接間隔と速度を変化させて継手部の自動溶接を試み、その溶接部を切断計測することにより溶接肉厚および溶着部を検討した結果、継手が湿潤状態であっても、自動溶接によって十分な溶接肉厚と溶着部を得られることが判明した。
【００２０】
本願発明は、材料面での環境安全性を満たし、かつ溶接工による溶接では足場や休憩が必要であり、溶接自体が下向き溶接に比べ困難な鉛直方向溶接（横向き溶接）となるのに対し、溶接を自動溶接とすることで湿潤状態においても鋼材継手部の溶接が可能であることを実証し、これを実施工に適用したものである。
【００２１】
すなわち、本願発明のように溶接の対象となる継手部を囲む領域を鋼材で形成し、その領域内の土砂を掘削除去した場合、地下水が継手部や鋼製壁と仮設鋼製壁との接面（直接接しておらず、土砂が挟まっていてもよい）から浸出する程度であれば、自動溶接による継手部の止水が可能であり、かつこの溶接部の腐食を考慮しても止水性能が維持される遮水鋼製壁を製造することができる。
【００２２】
また、鋼製壁を形成する鋼材の型式あるいは形態により、鋼製壁の平面幅や溶接対象となる継手部の位置、必要とする仮設鋼材の枚数等が異なってくるが、これらで形成される領域では、領域内の土砂を除去した時点で漏水状態が判明するため、必要であれば自動溶接可能な状態を確保するために、漏水位置や漏水状態に応じて、例えば鋼製壁の継手部の外側または継手部内に帯板あるいは棒状部材を設置したり、鋼製壁と仮設鋼製壁の接面部または最も接近した位置の外側等に半割の鋼管または帯板を設置すればよい。
【００２３】
さらに、打設位置の近傍に水みちがある場合なども、必要に応じてこれらの部材を設置すればよい。設置した鋼管や帯板あるいは棒状部材は、水圧や土圧により領域方向へ押されるので漏水量が減少するだけでなく浸出量も均等となり、自動溶接が可能な状態を確保することができる。
【００２４】
溶接対象となる継手部が確実に止水できているかどうかは、例えば自動溶接機にカメラを取り付けておけば、溶接直後に確認することができる。
【００２５】
鋼製壁と仮設鋼製壁の離間量が大きく、横面から土砂が入り込んでくる場合には、それを防ぐために鋼矢板壁と仮設鋼矢板壁との間に何らかの遮蔽部材を設置してもよい。
【００２６】
請求項２は、請求項１に係る鋼製壁の製造方法において、鋼矢板壁と仮設鋼矢板壁との間、または鋼矢板壁と仮設鋼矢板壁の端部に、前記領域内への土砂の入り込みを防止する遮蔽部材を設置して前記領域を作成することを特徴とするものである。
【００２７】
遮蔽部材も鋼材が好ましいが、鋼製壁と仮設鋼製壁との間に打設可能なものであれば特に限定されない。また、遮蔽部材は鋼矢板や仮設鋼矢板と結合させてもよいが、必ずしも結合している必要はない。
【００２８】
なお、本願発明は、継手部の遮水性能が高い遮水鋼製壁の製造方法を提供するものであるが、製造時の遮水性だけでなく、鋼材の腐食速度（淡水で０．２ｍｍ／年以下）等を考慮して、溶接部の溶着長を決めればよい。溶接部の溶着長を鋼矢板の最小厚み以上としておけば、鋼製壁本体以上に十分な耐食性を確保することができる。
【００２９】
また、鋼製壁と仮設鋼製壁とで挟まれた領域から掘削等により除去した土砂は、継手部の自動溶接が終了した後に埋め戻すことで、排土をなくすことができる。この他、遮水鋼製壁設置位置が廃棄物で汚染されているかどうかは、掘削土の検査により工事着工直後に確認することができる。
【００３０】
さらに、排土の埋戻しの後、遮水鋼製壁の気中部を笠コンクリート等で覆えば、遮水鋼製壁の腐食代が大きく低減でき、供用年数を大幅に延長することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は継手を有する鋼材および仮設鋼材として鋼矢板を用いた場合の本願発明の施工手順の一例をフローチャートとして示したもので、以下の手順で作業が行われる。
【００３２】
鋼矢板打設機器の施工能力、使用台数に応じて、完成遮水鋼製壁のいずれかの部位から鋼矢板壁の構築を開始する（図１▲１▼）。
【００３３】
少なくとも１箇所に、仮設鋼矢板を打設し（図１▲２▼）、鋼矢板壁の一部と仮設鋼矢板とで囲まれる領域を形成する（図１▲３▼）。
【００３４】
閉領域内の土砂を掘削除去（図１▲４▼）した後、領域内の鋼矢板壁の継手部を洗浄する（図１▲５▼）。
【００３５】
続いて、自動溶接機を領域内にセットして（図１▲６▼）、自動溶接（図１▲７▼）を行う。
【００３６】
止水が確実であることを確認した後、仮設矢板を抜去する（図１▲８▼）。
【００３７】
上述の▲１▼〜▲８▼を繰返すことで、遮水鋼製壁を完成する。
【００３８】
なお、▲８▼の仮設鋼矢板の抜去の前に、次の仮設鋼矢板を打設して、▲２▼〜▲７▼を行ってもよく、その場合、先に打設した仮設鋼矢板の抜去はその間の何れの時点でもよく、例えば先行した溶接部の止水の確実性の確認を行った後に抜去してもよい。
【００３９】
図２は鋼製壁Ａを構成する鋼材として、Ｕ型鋼矢板１を用いた場合の一実施形態を示したものであり、鋼製壁Ａは交互に逆向きに配置したＵ型鋼矢板１の両端の継手どうしを接続することで形成されている。
【００４０】
この鋼製壁Ａの片側に、この例では同様のＵ型鋼矢板である仮設鋼矢板１１からなる仮設鋼製壁Ｂを配置し、鋼製壁Ａと仮設鋼製壁Ｂに挟まれる閉領域Ｃを形成している。
【００４１】
また、この例では１つの閉領域Ｃを形成するために、３枚の仮設鋼矢板１１を用いており、この閉領域Ｃにおける鋼製壁Ａの溶接対象継手部２は２箇所である。
【００４２】
なお、仮設鋼矢板１１を５枚連設すれば、同時に２つの閉領域Ｃを形成させることができ、それらの領域Ｃ内における溶接対象継手部２は４箇所となる。さらに仮設鋼矢板１１を７枚連設すれば、同時に３つの閉領域Ｃが形成され、そのときの溶接対象継手部２は６箇所となる。これらは施工条件や鋼材の形状、施工機器、施工手順等に応じて、適宜決めることができる。
【００４３】
図３は鋼製壁Ａを構成する鋼材として、両端の継手部２２における継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合可能とし、両端の継手部２２の近傍に打設法線と同方向となるフラット部を有し、互いに係合する鉤状の継手の一方が鋼製壁Ａの最外縁に対して内向き、他方が外向きに形成された非対称Ｕ型鋼矢板２１を用いた場合の一実施形態を示したものである。
【００４４】
この場合、図に示すように、仮設鋼矢板３１としても非対称Ｕ型鋼矢板を用いれば、１つの非対称Ｕ型鋼矢板で１つの閉領域Ｃを形成することができる。もちろん、仮設鋼矢板３１としての非対称Ｕ型鋼矢板を複数連接し、同時に複数の閉鎖領域Ｃを形成させることもできる。
【００４５】
また、このような非対称Ｕ型鋼矢板を用いた場合、同程度の断面剛性を有するＵ型鋼矢板と比較し、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合できるという非対称性な継手の特性から遮水鋼製壁Ａの厚さを小さく抑えることができる。
【００４６】
そのため、例えば廃棄物処分場に適用する際、施工可能なスペースが限られていても、廃棄物処分場の有効体積が最大となるような鋼製壁Ａの製造が可能となる。
【００４７】
さらに、鋼製壁Ａや仮設鋼矢板３１に非対称Ｕ型鋼矢板を用いると、図３に示すように、溶接対象の継手部２２を仮設鋼矢板３１から最も遠い位置に配置することができ、かつ全ての溶接個所が同じ向きとなるので、自動溶接しやすい等の利点がある。
【００４８】
図４は鋼製壁Ａを構成する鋼材として、非対称Ｕ型鋼矢板２１に鋼製壁Ａの剛性を高めるためのＨ形鋼２３が一体化されたものを用いた場合の一実施形態を示したものである。
【００４９】
この例では仮設鋼矢板３１に非対称Ｕ型鋼矢板を用い、２枚の仮設鋼矢板３１により仮設鋼製壁Ｂを形成している。この場合、大きな閉領域Ｃが形成され、閉領域Ｃの土砂を掘削除去した後、内側から鋼製壁Ａの継手部２２を自動溶接する。
【００５０】
非対称Ｕ型鋼矢板２１に代えて通常のＵ型鋼矢板あるいは直線型鋼矢板とし、またＨ形鋼２３の代わりにＴ形その他の鋼材を用いる場合も同様である。また、自動溶接機による溶接が可能な領域が得られるものであれば、仮設鋼矢板３１の代わりに任意の形態の仮設鋼矢板を用いることができる。
【００５１】
図５は鋼製壁Ａを構成する鋼材として、直線型鋼矢板４１を用い、また仮設鋼製壁Ｂとの間に帯鋼板、Ｈ形鋼やＴ形鋼の遮蔽部材５３を設置した場合の実施形態をまとめて示したものである。
【００５２】
直線型鋼矢板４１により鋼製壁Ａを形成する場合、Ｕ型鋼矢板や非対称Ｕ型鋼矢板に比べ、そのままでは鋼製壁Ａと仮設鋼製壁Ｂとの離間距離を大きくとることが難しいため、図５のように遮蔽部材５３で閉領域Ｃの横面を閉塞し、自動溶接のための最低限の止水性を確保し、あるいは掘削部分への土砂の流入を防止することが望ましい。
【００５３】
図２や図３のように、鋼製壁Ａと仮設鋼製壁Ｂとの距離が一定でない場合には、例えば自動溶接する継手の存在する領域の隣の領域に遮蔽部材として鋼板や形鋼などを設置することにより、掘削部分への土砂の流入を防止することができる。
【００５４】
図５のように土圧で遮蔽部材５３が倒れる恐れがある態様の場合は、十分な根入れを行ったりスペーサーを設置すればよい。また、前述したように、遮蔽部材５３は必ずしも鋼製壁Ａや仮設鋼製壁Ｂに接していなくてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本願発明では、継手を有する鋼材どうしの接続により鋼製矢板を製造する場合において、仮設鋼矢板を用いて鋼製矢板壁の継手部の自動溶接が可能な空間を形成することで、均質な溶接を効率よく安価に行うことができ、完成した鋼製壁についても遮水壁として高い信頼性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】継手を有する鋼材および仮設鋼材として鋼矢板を用いた場合の本願発明の施工手順の一例をフローチャートとして示した図である。
【図２】本願発明における鋼製壁を構成する鋼材としてＵ型鋼矢板を用いた場合の一実施形態を示す平面図である。
【図３】本願発明における鋼製壁を構成する鋼材として非対称Ｕ型鋼矢板を用いた場合の一実施形態を示す平面図である。
【図４】本願発明における鋼製壁を構成する鋼材として非対称Ｕ型鋼矢板にＨ形鋼を一体化した鋼材を用いた場合の一実施形態を示す平面図である。
【図５】本願発明における鋼製壁を構成する鋼材として直線型鋼矢板を用い、遮蔽部材を併用した場合の実施形態を示す平面図である。
【図６】従来例としての特許文献１における遮水構造を示す水平断面図である。
【図７】従来例としての特許文献２における遮水構造を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ…鋼製壁、Ｂ…仮設鋼製壁、Ｃ…閉領域、
１…Ｕ型鋼矢板、２…継手部、１１…仮設鋼矢板、２１…非対称Ｕ型鋼矢板、２２…継手部、２３…Ｈ形鋼、３１…仮設鋼矢板、３２…継手部、４１…直線型鋼矢板、４２…継手部、５１…仮設鋼矢板、５２…継手部、５３…遮蔽部材
【図１】
0003633604.tif 000002
【図２】
0003633604.tif 000003
【図３】
0003633604.tif 000004
【図４】
0003633604.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003633604.tif 000007
【図７】
0003633604.tif 000008