(57)【要約】【課題】  断面視で鋼矢板の継手の爪底部に凹溝を有する鋼矢板を利用して、止水性の優れた遮水壁を構築することができる新たな鋼矢板の継手の止水方法を提供する。【解決手段】  断面視で、継手３の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝４が形成される鋼矢板を打設嵌合した後に、爪底部の凹溝４に止水材を注入するための注入用パイプ６を挿入し、その後、注入用パイプ６を引き上げながら止水材を注入する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した後に、
前記爪底部の前記凹溝に前記止水材を注入するための注入用パイプを挿入し、
その後、前記注入用パイプを引き上げながら前記止水材を注入することを特徴とする鋼矢板の継手の止水方法。
【請求項２】
前記止水材の粘性は１０〜５５Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板の継手の止水方法。
【請求項３】
断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した後に、
前記爪底部の前記凹溝に、粘性が１０〜５５Ｐａ・ｓの止水材を注入することを特徴とする鋼矢板の継手の止水方法。
【請求項４】
断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した遮水鋼矢板壁であって、
前記爪底部の前記凹溝に、粘性が１０〜５５Ｐａ・ｓの止水材を注入することを特徴とする遮水鋼矢板壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建築等に利用される鋼矢板に関し、特に鋼矢板の継手の止水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼矢板は、その幅方向の両端に設けた継手を互いに組み合わせて嵌合し、壁を形成できるので、港湾、河川等の土木や建築工事に利用される。この鋼矢板としては、種々の構造があるが、熱間圧延で大量生産ができて経済的なことから、図に示されるように継手が断面視で爪状をなす所謂「ラルゼン型鋼矢板」や「直線型鋼矢板」が多用されている。
【０００３】
鋼矢板壁は廃棄物最終処分場や汚染土壌等から流出する汚染水の拡散を防止する鉛直遮水壁として用いられることがある。高い止水性を求められる場合、事前に鋼矢板の継手部に水膨脹性の止水材を塗布する方法が一般的に用いられている。打設後に継手部の止水材が３〜５倍に膨潤することによって継手部の隙間が埋められ、止水性を発揮する。
【０００４】
しかしながら、鋼矢板の打設時に継手部同士の摩擦や地盤との摩擦により止水材が剥離・損傷することがあり、十分な止水性能を確保できないことがあった。また止水材は雨水などにさらされると膨潤して打設ができなくなるため、保管や運搬時に雨水等がかからないように考慮する必要がある。
【０００５】
さらに海面処分場に鋼矢板を用いる際は、鋼矢板を打設した後に波による繰り返し荷重や、沈下による鋼矢板の変形に伴い、継手部間のずれが生じ、鋼矢板に塗布した止水材が損傷を受ける懸念がある。このため、鋼矢板の打設は海面を陸地化したのちに打設するように限定されていた。陸地化した後に鋼矢板を打設する際は打設長が大きいため、継手部間に摩擦熱が生じ、これにより継手部に塗布した止水材が悪影響を受ける懸念があった。
【０００６】
これらの問題を解決するため、本出願人は、断面視で鋼矢板の継手の内底部内面側に凹溝を有する鋼矢板を地盤に打設すると共に、継手を連設して壁を施工するに際して、鋼矢板の打設後に爪底部の凹溝に水膨脹性の高い止水材を上方より充填する鋼矢板の施工方法（特許文献１、請求項１参照）や、爪底部の凹溝に事前に棒状止水材を挿入し、その後鋼矢板を打設する方法（特許文献１、請求項３参照）を提案している。この施工方法によれば、止水性の優れた遮水壁を構築することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記施工方法と同様な、断面視で鋼矢板の継手の爪底部内面側に凹溝を有する鋼矢板を利用して、止水性の優れた遮水壁を構築することができる新たな鋼矢板の継手の止水方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
鋼矢板の継手同士の隙間ｄｘは打設状況によって１〜９ｍｍ程度にばらつく。本発明者は、図１の止水材粘性と開口幅ｄｘとの関係に示されるように、低粘性の止水材を凹溝に注入すると隙間ｄｘから止水材が漏れてしまい、一方１０〜５５Ｐａ・ｓの高粘性の止水材を凹溝に注入すると止水材が隙間ｄｘに残ることを知見した。
【００１０】
請求項１〜４の発明はこのような知見に基づいてなされたものである。請求項１の発明は、断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した後に、前記爪底部の前記凹溝に前記止水材を注入するための注入用パイプを挿入し、その後、前記注入用パイプを引き上げながら前記止水材を注入することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の鋼矢板の継手の止水方法において、前記止水材の粘性は１０〜５５Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した後に、前記爪底部の前記凹溝に、粘性が１０〜５５Ｐａ・ｓの止水材を注入することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、断面視で、継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板を打設嵌合した遮水鋼矢板壁であって、前記爪底部の前記凹溝に、粘性が１０〜５５Ｐａ・ｓの止水材を注入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、高粘性の止水材を鋼矢板の爪底部の凹溝に途切れることなく充填することができ、したがって止水性の優れた遮水壁を構築することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、止水材が鋼矢板の継手同士の隙間ｄｘから漏れ出ることがない。
【００１６】
請求項３の発明によれば、止水材が鋼矢板の継手同士の隙間ｄｘから漏れ出ることがないので、止水性の優れた遮水壁を構築することができる。
【００１７】
請求項３の止水方法の発明は、請求項４の発明のように遮水鋼矢板壁の発明としてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の対象となる鋼矢板は、断面視で継手部の内面側に止水材が充填される凹溝が形成される鋼矢板である。図２はこのような鋼矢板の一例としてラルゼン継手を有する鋼矢板を示す。この鋼矢板は、断面視で、水平なウェブ１と、その幅方向両端を同じ向きに傾斜させたフランジ部２と、該フランジ部２の先端に設けられた爪状のラルゼン継手３を備える。ラルゼン継手３の爪底部の内面側には止水材を充填する凹溝４が熱間圧延で形成される。ここで爪底部とは爪５の根元とフランジ部２の根元を形成する部分である。
【００１９】
以下ラルゼン型継手の例で本発明の実施形態を説明する。まず鋼矢板の打設に先立って、ラルゼン継手３の隙間から止水材が漏洩するのを防止するため漏洩防止材を塗布する。漏洩防止材は、鋼矢板の打設に影響を及ぼさない程度の硬さで、打設時の摩擦で剥離しにくい接着性が必要である。また、継手の嵌合状態により隙間の大きさが変化するため、鋼矢板打設後に膨脹する物質が望ましい。この条件を満たす物質としては例えば市販の鋼矢板用水膨脹性止水材が挙げられる。
【００２０】
爪底部の凹溝４内の異物は注入用パイプの建て込み時の障害になるので事前に清掃除去しておく。また鋼矢板の移動あるいは打設時に凹溝４内に異物が浸入しないように、凹溝内には注入孔保護部材が取付けられる。
【００２１】
次に鋼矢板を地中へ打設し、ラルゼン継手３の連接をしながらさらなる鋼矢板を打設する。打設終了後、注入孔保護部材は取り除かれる。
【００２２】
図３は鋼矢板の継手の止水方法の工程図を示す。図３（１）は鋼矢板の打設嵌合後、注入孔保護部材が除かれた状態を示す。鋼矢板の打設嵌合後、注入ポケット（爪底部の凹溝）を確認し、注入パイプの挿入に支障がある場合は、掃除用治具を注入ポケットに挿入して清掃、除去しておく。次に図３（２）に示されるように、注入ポケットに注入用パイプ６（本実施形態の場合、例えば外径φ８〜φ１２ｍｍ程度）を所定深度、例えば下端まで建て込む。次に図３（３）に示されるように、注入用パイプ６を注入ポンプ７に接続し、止水材を注入ポンプ７にて注入する。ここでは、注入用パイプ６を下から上に向かって一定速度で引き上げながら注入ポンプにより止水材を注入する。
【００２３】
使用される止水材は、図１に示されるラルゼン継手３間の隙間ｄｘを満たせるように１０〜５５Ｐａ・ｓの粘性で、且つ水に溶けない性質（不溶性）をもつ。上述の漏洩防止材だけで完全に止水材の漏洩防止効果を期待することは難しいため、このような粘性が必要になる。例えば漏洩防止材に水膨脹性止水材を塗布し、海中で止水材の注入を行う場合、３０〜５０Ｐａ・ｓの粘性の止水材が望ましい。また周囲の水と直接接触した箇所が急激に硬化することで表面に膜をつくる性質を止水材に持たせることで、継手の隙間からの流出をより防止できる。止水材の主成分は特に限定されるものではないが、例えばシリコーンを好適に用いることができる。なおシリコーンを主成分とすると水膨潤性止水材ではないが、水膨潤性止水材を用いてもよい。
【００２４】
注入用パイプ６には、上記粘性の止水材を５０ｍ以下圧送可能な耐圧性を有するものが用いられる。上記粘性の止水材を例えば内径４ｍｍの管で２０ｍ圧送するためには１５〜２０ＭＰａ程度の圧力が必要である。この場合外径８ｍｍの合成繊維ブレードで補強した樹脂チューブが使用できる。止水材を送る注入ポンプ７にも止水材を５０ｍ以下圧送可能なものが用いられる。
【００２５】
高粘性の止水材を空隙無く注入用ポケットに充填するためには、凹溝下端から順番に打ち上げてくる必要がある。このとき注入用パイプ６が残っていると隙間がほとんど無くなるため、漏洩防止材を押しのけて継手外に流出する。したがって予め止水材の突出速度を測定しておき、想定される注入ポケットの体積から注入パイプの引抜速度を計算し、注入用パイプ６の先端が止水材の上面付近に位置するようにコントロールする。
【００２６】
止水材の充填が完了すると図３（４）で示される止水材充填完了になる。
【００２７】
図４は、本発明の鋼矢板の継手の止水方法を適用した、廃棄物海面最終処分場の遮水鋼矢板壁の施工手順の一例を示す。まず海上に護岸を築造し、海を外洋と内海とに分離する護岸築造工を行う（Ｓ１）。
【００２８】
従来の遮水鋼矢板壁の施工手順では、この後、護岸の内側を埋めて、その後に鋼矢板を打設するのがルール化されていた。これは波による繰り返し荷重によって継手間のずれが生じ、鋼矢板に塗布した止水材が損傷を受けるからである。これに対して、本実施形態の施工手順では、波があるにも関わらず鋼矢板を打設する（Ｓ２）。この鋼矢板の打設工程は上述したとおりであるが、図５にも示されるように、漏洩防止用止水材塗布工程と、止水材養生工程と、鋼矢板打設工程と、注入孔保護部材挿入工程とを備える。
【００２９】
その後、護岸の裏込を行い、また鋼矢板の両側を埋め立てる（Ｓ３）。鋼矢板の両側を埋め立てた状態で鋼矢板の注入用ポケットに止水材を注入する（Ｓ４）。この注入工程は上述したとおりであるが、図６に示されるように、注入孔保護部材除去工程と、注入孔清掃工程と、注入用パイプ挿入工程と、止水材注入工程とを備える。止水材を注入後、廃棄物処分場が供用開始される（Ｓ５）。
【００３０】
本実施形態のように、護岸の内側を埋め立てる前に鋼矢板を打設すると、鋼矢板の打設長を短くできるという利点がある。
【００３１】
なお上記実施形態では、ラルゼン継手を有する鋼矢板を用いた例で説明したが、本発明では、ラルゼン継手を有する鋼矢板に限られることなく、図７に示される直線型継手を有する鋼矢板を用いてもよい。この場合直線型継手の爪底部の内面にはやはり凹溝４が形成される。
【実施例】
【００３２】
〈実施例１〉
遮水鋼矢板４ｍ×５枚を用いて性能確認試験を実施した。凹溝内に注入パイプ（外径φ９ｍｍ、内径φ４ｍｍ）を所定深さまで挿入した。止水材は５０Ｐａ・ｓの高粘度流動性のシリコーンを用い、高圧ポンプ（エアポンプ）により注入を継続しながら注入パイプを引き抜いた。注入を、深度下端から上方に向かって引抜き注入の形態とした。止水材養生後に遮水性能を確認するための水槽試験を実施した結果、滲む程度のわずかな漏水しか見られず、従来以上の性能が確認された。
【００３３】
〈実施例２〉
内径が１０ｍｍの凹溝を持つ４Ａ型相当で全長１８ｍの鋼矢板に止水処理を施した。止水処理の対象は鋼矢板壁天端から海底面までの１３ｍの間である。鋼矢板の継手の一部には止水材料漏洩防止用として、市販の水膨潤性止水材をあらかじめ塗布した。なお潮位より上の部分は止水材が膨潤しないため、鋼矢板打設後に継手外側からパテを塗布した。
【００３４】
止水材としては、粘性が４０Ｐａ・ｓのシリコーン主成分のものを用いた。このシリコーンからなる止水材は周囲の水分と反応して急速に硬化する性質がある。ただし表面で硬化した部分が水の浸透を制限するため内部が硬化するまでにはしばらく時間がかかるため、十分に継手内の隅々に行き渡ることができた。
【００３５】
注入パイプとしての耐圧チューブは、内径が３．６ｍｍ、外径が８．３ｍｍ、ナイロンコアチューブを合成繊維ブレードで補強しポリウレタンで外側をカバーしており、２０ＭＰａの圧力まで耐えられる。最小曲げ半径が１５ｍｍと引抜時にも扱いやすい。このチューブを鋼矢板天端より海底面まで差込み、一定速度で引き上げながら高圧ポンプを使用して１５ＭＰａの圧力でシリコーンを注入した。
【００３６】
止水材の硬化を待って、止水処理を施した鋼矢板で囲まれる部分へ海水を注入したところ水位の低下は見られず、継手からの漏水が無いことが確認された。
【００３７】
〈実施例３〉
この実施例３では、爪底部の凹溝（充填ポケット）に事前に水膨潤性の止水ゴムを装着し鋼矢板を打設した場合と、鋼矢板打設後に充填ポケットから止水材を注入した場合とについて、水槽を用いて鋼矢板の漏水量を測定し、遮水性能を評価した。実験は、図８に示す幅２．０ｍ×長さ３．６ｍ×高さ３．３ｍの水槽中央部に鋼矢板を設置し、処分場側と外海側で水位差をつけ、鋼矢板の透水試験を行った。実験に使用した鋼矢板および充填ポケットに用いた止水ゴム、止水材の規格・特性を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
止水材については、水中で分離しにくく、かつ変形追随性および耐久性を考慮し高粘度流動性のシリコーンを採用した。シリコーンの注入は継手嵌合後に充填ポケットからφ９ｍｍの注入管を挿入し、エアポンプを用いて下から上に引き上げ圧送した。透水試験は表２に示すように充填ポケットに事前に止水ゴムを装着し鋼矢板を嵌合させた場合と、嵌合後に止水材を注入する場合と、片側に事前に止水ゴムを装着し、打設後に片側から止水材を注入する場合の３ケース行った。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
透水試験は遮水工を施した後に処分場側の水位を一定とし、鋼矢板継手からの透水した水を外海側にて測定した。測定は遮水工実施後(養生期間:止水ゴム１４日、シリコーン４日)の静水圧状態で２４時間おこなった後に、再度外海側に注水し鋼矢板を油圧ジャッキにて２４時間加振(載荷点変位±２５ｍｍ、周期５ｓｅｃ)し、再び２４時間の計測を実施した。
【００４２】
透水試験の結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
透水試験によって得られた結果より、ダルシー則(式１)を用いて、鋼矢板の換算透水係数を求めた。ここで、透水長Lは鋼矢板の壁厚を５０ｃｍ(透水層厚５０ｃｍに換算)と仮定した。表４に換算透水係数を示す。
【００４５】
q=A・k'・△h/L・・(式１)
q:単位時間あたりの透水量(ｃｍ3／ｓ)、A:透水断面積(ｃｍ2)［鋼矢板延長４０ｃｍ×４＝１６０ｃｍに高さ(処分場側と外海側の平均水位)を乗じたもの］
k':換算透水係数（ｃｍ／ｓ）
△h:水位差（ｃｍ）
L:透水長（ｃｍ）［L＝５０ｃｍと仮定］
【００４６】
【表４】
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【００４７】
Case１，２，３(止水材注入後)ともに加振前よりも加振後のほうが、換算透水係数が大きくなる傾向となった。ただし、Case１については、継手に僅に滲みが観察される程度なため、定量的な比較は行えなかった。Case１の止水ゴムに関して、養生１週間経過後では漏水が見られたが、２週間後の計測では継手間の漏水は見られず滲む程度であった。Case２においては注入時に継手嵌合部の隙間から止水材が一部漏れるものの、止水材自身の硬化により隙間が塞がれていく現象が見られた。Case３については、片側止水ゴムの状態では、継手の嵌合状況により漏水が生じるが、止水材を注入することにより漏水はほぼ０となった。
【００４８】
止水ゴムの膨潤状態および止水材の状況を確認するために、試験終了後に試験体を切断した。止水ゴムが膨潤し継手に圧着しており、ゴムの継手への接面応力によるシール効果が発揮されていることがわかった。止水材についても隙間部にほぼ充填されており、みず道を遮断していると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】止水材粘性と開口幅ｄｘとの関係を示すグラフ。
【図２】ラルゼン継手を有する鋼矢板を示す断面図。
【図３】鋼矢板の継手の止水方法の工程図。
【図４】廃棄物海面最終処分場の遮水鋼矢板壁の施工手順の一例を示す図。
【図５】遮水鋼矢板打設工の工程図。
【図６】注入工の工程図。
【図７】直線型継手を有する鋼矢板の断面図。
【図８】鋼矢板が設置された水槽を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
３…ラルゼン継手（継手）
４…凹溝
６…注入用パイプ
７…ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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