(57)【要約】【課題】本発明は、従来より遮水性が一段と優れたＵ型鋼矢板を提供することを目的としている。【解決手段】ウエブとフランジとで断面がＵ字形を呈し、該フランジの先端に爪状のラルゼン型継手を備え、該継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を形成してなるＵ型鋼矢板の改良を行った。具体的には、鋼矢板のフランジ面がウエブ面の法線に対してなす傾き角を１０°以下に限定するようにした。この場合、製造コストの都合で、該傾き角は４°以上が好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブとフランジとで断面がＵ字形を呈し、該フランジの先端に爪状のラルゼン型継手を備え、該継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を形成してなるＵ型鋼矢板において、
前記フランジのウエブ面の法線に対する傾き角が１０°以下であることを特徴とする遮水性に優れたＵ型鋼矢板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮水性に優れたＵ型鋼矢板に係わり、詳しくは、遮水性が従来より良くなるような継手形状に改良され、産業廃棄物の海面処分場等で遮水壁として利用するのに有効なＵ型鋼矢板に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼矢板は、その幅方向の両端に設けた継手と隣接させる鋼矢板の継手とを互いに絡み合せて多数枚連接し、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、種々の構造のものがあるが、熱間圧延で大量生産ができて経済的なことから、ウエブとフランジとでＵ字形断面を呈し、フランジの先端に設けた継手が爪状をなす所謂「ラルゼン型鋼矢板」が多用されている。また、近年の土木、建築工事では、構造物が大型化する傾向にあり、鋼矢板の地中打ち込み深さが大きくなっており、該鋼矢板としては、強度はもとより、高い水圧に対しての遮水性（鋼矢板で壁を形成した際、一方の側から他方側へ継手を通って水が漏れないこと）が要求されることがある。しかも、この要求は、特に、環境問題の厳しい今日では、一段と強まっている。そのため、本出願人も、先に、図１に示すように、断面視で、フランジ１の先端に爪状のラルゼン型継手（以下、単に継手２という）を備えた鋼矢板において、該継手２の爪底部３の内面側に、止水材４を充填する凹溝５を熱間圧延で形成させ、従来より遮水性を良好にした鋼矢板を提案している（特許文献１参照）。これにより、凹溝５に充填した止水材４が打設時に水と接触して膨張し、絡み合った継手２同士の隙間を埋め、従来より遮水性が一層良好になると期待される。
【０００３】
ところで、廃棄物の海面処分場等に遮水壁には、通常、４Ｗ型，５Ｌ型，６Ｌ型の大型サイズのＵ型鋼矢板が使用されている（非特許文献１参照）。これら大型サイズのＵ型鋼矢板は、例えば土木工事の土留め壁等に土砂中に打設された際に爪外れを起さず、且つ打設抵抗が小さくなるように、継手に十分広い爪余裕（継手余裕ともいう）があるからである。また、鋼矢板複数枚を効率良く積み重ねられるように、一般に、継手２の「フランジの傾き」をウエブ面の法線６（図１参照）に対して１６〜１８°と大きくしてある。
【０００４】
しかしながら、このような大型サイズのＵ型鋼矢板に凹溝５を設けると、以下のような２つの問題が生じる。その一つ目は、鋼矢板の断面を示す図２から明らかなように、継手２を連接していく所謂「施工延長方向」（紙面では水平方向）に直交する方向の継手余裕（以下、直交継手余裕といい、記号：ｄｙで代表させる）が大きいので、打設時に凹溝５に充填した止水材４が膨張しても、前記隙間が埋まらず、遮水が不調になる。二つ目は、図３に示すように、前記「施工延長方向」に沿う継手余裕（以下、延長継手余裕といい、記号：ｄｘで代表させる）も大きいため、前記止水材４が凹溝５より流れ出してしまい、同様に遮水が不調になる。
【特許文献１】特開２００３−１６０９２９号公報
【非特許文献１】「鋼矢板標準製品仕様書」、（社）鋼管杭協会、２０００年１２月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑み、従来より遮水性が一段と優れたＵ型鋼矢板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、ウエブとフランジとで断面がＵ字形を呈し、該フランジの先端に爪状のラルゼン型継手を備え、該継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を形成してなるＵ型鋼矢板において、前記フランジのウエブ面の法線に対する傾き角が１０°以下であることを特徴とするＵ型鋼矢板である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、一方の鋼矢板の継手内面に設けた凹溝に充填され、打設時に膨張した止水材が、絡み合わせた他方の鋼矢板の継手外面と密着するようになるばかりでなく、該止水材が凹溝から流し出ることも解消される。その結果、継手の遮水性が従来より一段と向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１０】
発明者は、上記した従来のＵ型鋼矢板における２つの問題点、つまり「直交継手余裕ｄｙが大きいので、打設時に凹溝に充填した止水材が膨張しても、一方の鋼矢板の凹溝を設けた継手内面と他方の鋼矢板の継手外面との隙間が埋まらず、また、延長継手余裕ｄｘも大きいため、前記止水材が凹溝より流れ出してしまい、同様に遮水が不調になる」を解決するには、継手の形状を適正化する必要があると考えた。そして、継手の形状について下記のように種々の検討を行い、該問題の解決手段を本発明としたのである。
【００１１】
まず、発明者は、２枚の鋼矢板の継手同士を絡み合わせた際に、爪先端とフランジの隙間は、爪が離脱しない範囲とし、その幅を継手開口幅と定義した（図３参照）。該継手開口幅（以下、単に開口幅７という）は，それを形成する爪の厚みｔと前記延長継手余裕ｄｘとの和となる。そして、爪の厚みｔを一定としてｄｘを種々変更した開口幅（ｔ＋ｄｘ）と前記直交継手余裕（ｄｙ）との間に成立する関係を、図１に示した鋼矢板２のウエブ面の法線６に対するフランジの傾き角（以下、「フランジの傾き」と略す：記号θ）をパラメータにして調査した。
【００１２】
その結果、図４に示すような関係が得られ、「フランジの傾き」θが大きなると、直交継手余裕ｄｙが大きくなり、前記開口幅が大きいほど、その大きくなる程度も増える。経験によると、前記止水材が膨潤した際に止水機能を発揮する範囲はｄｙ≦７．０ｍｍであるので、「フランジの傾き」θが大きいケース；１８°では、開口幅は、１３．５ｍｍ以下となり，逆にθが小さいケース；２°では１５．０ｍｍ以下が止水機能を発揮するために許容される範囲となる。
【００１３】
一方、継手の絡み合わせにおいては、図５に示すように、隣接する爪同士の噛み合い面のなす傾き角で定義される爪回転角（記号：α）も配慮する必要がある。継手２を絡み合わせながら打設する際の難易度、つまり打設抵抗を表す指標となるからである。そこで、発明者は、この爪回転角（α）と前記開口幅（ｔ＋ｄｘ）との間に成立する関係についても、「フランジの傾き」θをパラメータにして調査した。
【００１４】
その結果、図６に示すような関係が得られた。経験によれば、Ｕ型鋼矢板を施工する場合、前記爪回転角（α）が３０°以上で問題なく打設できている。つまり、それより小さいと、爪の内部が狭くて、鋼矢板の打設が上手くいかないからである。この図６によれば、「フランジの傾き」θが１８°と大きい継手では、前記開口幅は１３．７ｍｍ以上が打設に対する適正値になる。従って，上記したように、ｄｙ≦７．０ｍｍに基づき求めた止水機能を発揮するために適当とされる開口幅は１３．５ｍｍ以上であったので、このｄｙ≦７．０ｍｍと打設に対する爪回転角（α）≧３０°とを両方満足できる開口幅の範囲は存在しないことになる。
【００１５】
一方、「フランジの傾き」θが２゜と小さい場合、図６で求まる開口幅は１３．０ｍｍ以上が打設に対する適正値となる。従って、前記したｄｙ≦７．０ｍｍに基づき求めた開口幅の適正値１５．２ｍｍ以下（図４の結果）と重ねてみると、止水機能を発揮するための開口幅の適正値と打設に対する爪回転角（α）≧３０°に基づき求めた開口幅の適正値では、両方満足できる範囲が存在することになる。
【００１６】
そこで、この２種類の適正値を同時に満足できる開口幅を有する継手になれば、それは、従来より遮水性が良くなると考え、図４及び図６よりそれぞれで適当とされる限界開口幅を別々に読み取り、それらの差（つまり、上記２種類の適正値を同時に満足できる開口幅の領域）を「フランジの傾き」θで整理した。その結果、図７に示す関係が得られた。この図７によれば、「フランジの傾き」θが１４°以下であれば、遮水性が従来より良くなることが明らかになった。しかしながら、実際の鋼矢板施工を試みたところ、開口部幅の許容値差はもう少し大きい方が良く、効率の良い施工には１ｍｍ以上、つまりフランジの傾きとして１０°以下が適切であることがわかったので、このことを要件に本発明を完成させた。
【００１７】
なお、本発明では、この「フランジの傾き」に対する下限は特に設けない。小さい方が開口部幅の許容値差が大きくなるからである。しかしながら、このような「フランジの傾き」が小さい継手を有するＵ型鋼矢板を圧延により製造するに際しては、圧延ロールの孔型管理に従来よりコストがかかるという問題が生じた。つまり、使用で磨耗した圧延ロールの孔型を復元するには、ロールのバイト切削が必要であるが、「フランジの傾き」が小さいほど、切削量が増加する傾向があったからである。そこで、その切削の実態を調査したところ、図８の関係が得られた。図８より、ロール切削量（原単位）を著しく悪化させる「フランジの傾き」は４゜未満であり、それを避けるとコストの増大はさほどないことも判明した。
【００１８】
さらに、本発明によれば、同一サイズの継手で比較すると、「フランジの傾き」θを小さくすることによって、爪底の幅が広くなり、凹溝の大きさや位置の設定の自由度が増加する。
【実施例】
【００１９】
本発明に係るＵ型鋼矢板を４Ｗ型（ＪＩＳ規格）相当、フランジの傾き：１０°で製造した。なお、従来の４Ｗ型のＵ型鋼矢板（爪底部溝なし）では、フランジ傾きは１８°である。開口幅の基準値は、ｄｙ≦７．０となる１４．４ｍｍ以下及びθ≧３０°となる１３．３ｍｍ以上から１４．０ｍｍとした。開口部の基準値を１４．０ｍｍとして製造すると、操業のばらつきで開口幅が１３．３〜１４．７ｍｍとなるものが得られた。開口幅が１３．３〜１４.４ｍｍのものはそのまま、開口幅が１４.４ｍｍを超えるものについては、冷間プロセスにより開口幅が１４．０ｍｍ近傍となるように矯正して製品とした。
【００２０】
これらの製品を海で打設したところ、従来の４Ｗ型のＵ型鋼矢板と同等の効率で打設できた。さらに、爪底部溝へ止水材を充填して、遮水性を調査した。つまり、海面で箱型に該鋼矢板を打設して井を形成し、その中に海水を注入した後、水位の変化を測定することで、透水係数をもとめ、遮水性を評価したのである。ここで、透水係数が小さいほど、遮水性は優れていることになる。この実施例では、透水係数は２〜３×１０-7ｃｍ／ｓｅｃとなり、財団法人  廃棄物研究財団：産業廃棄物最終処分場使用前検査マニュアル（平成１３年１月発行）に記載された基準値：１×１０-6ｃｍ／ｓｅｃ以下を満たす値であり、優れた遮水効果を呈することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】止水材充填用凹溝を備えた従来のＵ型鋼矢板の継手断面を示す図である。
【図２】従来の問題点を説明するＵ型鋼矢板の継手断面を示す図である。
【図３】図２とは別の従来の問題点を説明するＵ型鋼矢板の継手断面を示す図である。
【図４】フランジの傾き角をパラメータとした継手開口幅と直交継手余裕との関係を示す図である。
【図５】継手の爪回転角を定義する断面図である。
【図６】フランジの傾き角をパラメータとした継手開口幅と爪回転角との関係を示す図である。
【図７】フランジの傾き角をパラメータと継手開口幅の許容範囲との関係を示す図である。
【図８】ロール孔型の復元に要するロール研削量に及ぼすフランジの傾き角の影響を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    フランジ
２    継手
３    爪底部
４    止水材
５    凹溝
６    ウエブ面に対する法線
７    継手開口幅
【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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