(57)【要約】  【課題】地中連続壁用鋼材のＵ形鋼矢板とＨ形鋼との溶接接合において、新たな専用の圧延機等により特別な形状のＵ形鋼矢板を製造する必要がなく、溶接後の熱歪による変形を最小限に抑えることができ、打設性に優れた地中連続壁用鋼材を安価に製造できるようにする。  【解決手段】ウェブ部２ａとウェブ部２ａの両端に設けられたフランジ部２ｂとフランジ部２ｂの先端に設けられた腕部２ｃとから断面がほぼＵ字状に形成されたＵ形鋼矢板２のウェブ部２ａにＨ形鋼３の一方のフランジ３ａの両端を溶接するに際して、フランジ両端の溶接を同一断面内の左右２箇所で同時に実施し、あるいは、フランジ両端のうち一方の溶接の溶接完了後における溶接部の温度（ＴA ）が２００℃以上の範囲で他方の溶接を開始し、断面内左右２箇所の熱歪を均等化する。【選択図】      図１
2005127033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ部と該ウェブ部の両端に設けられたフランジ部と該フランジ部の一端に設けられた腕部とから断面がほぼＵ字状に形成されたＵ形鋼矢板の前記ウェブ部にＨ形鋼の一方のフランジの両端を溶接して構成される地中連続壁用鋼材の製造方法であって、
フランジ両端の溶接を同一断面内の左右２箇所で同時に実施し、あるいは、前記同一断面内の左右２箇所のうち一方の溶接の溶接完了後における溶接部の温度が２００℃以上の範囲で他方の溶接を開始することを特徴とする地中連続壁用鋼材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフランジ両端の溶接をそれぞれ１パスにて行うことを特徴とする地中連続壁用鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築土木工事における土留め壁や河川の護岸壁などに用いられる地中連続壁用鋼材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼矢板には、Ｕ形、Ｚ形、直線形などがあり、土木工事に際しては、その継手同士を嵌合させながら打設することによって一体の地中連続壁とする。ここで、壁体の耐力を高める方法として、鋼矢板単体の断面性能を高める所謂サイズアップ、鋼矢板同士を組み合わせた組み合わせ鋼矢板、直線形鋼矢板にＨ形鋼を溶接接合した壁形鋼矢板などが広く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、左右の継手形状が非対称の直線形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合した壁形鋼矢板とその製造方法が開示されている。この特許文献１の発明では、直線形鋼矢板のウェブ部の裏面側に凹部を設けてＨ形鋼のフランジを配置し、この凹部の底面に形成した突条にＨ形鋼フランジの外面を当接させ、Ｈ形鋼フランジの両端部を開先溶接し、前記突条により直線形鋼矢板のウェブ部と溶接部とを離すことで、直線形鋼矢板のウェブ部が溶接熱により変形するのを防止している。また、前記直線形鋼矢板の製造には、孔形等が特殊な形状をした専用の孔形圧延機やユニバーサル圧延機等が使用される。
【０００４】
一方、Ｕ形鋼矢板は、左右の継手形状が対称であるものが一般的であり、打設に際して一枚ずつ向きを変えて継いでいくため、Ｈ形鋼や他の形鋼との組み合わせには適さなかったが、例えば、特許文献２に開示される左右の継手形状が非対称のＵ形鋼矢板を用いることによってその欠点が是正され、例えば、特許文献３には、左右の継手形状が非対称のＵ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接やボルト等で接合した地中連続壁用鋼材が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１４０８６４号公報
【特許文献２】特開平１０−７１４０１号公報
【特許文献３】特開２００２−２１２９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の左右の継手形状が非対称の直線形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合した壁形鋼矢板は、直線形鋼矢板の特殊な断面形状に対応した専用の孔型圧延機やユニバーサル圧延機等を用いて直線形鋼矢板を製造するものであり、本発明のように左右の継手形状が非対称のＵ形鋼矢板とＨ形鋼との溶接接合に応用するに当たっても、専用の孔型圧延機やユニバーサル圧延機等を用いて特殊な断面形状のＵ形鋼矢板を製造する必要があり、製造コスト面で課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献３の左右の継手形状が非対称のＵ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接やボルト等で接合した地中連続壁用鋼材は、接合方法が隅肉溶接またはフレア溶接の場合、溶接箇所がＵ形鋼矢板のウェブ部、またはウェブ部とフランジ部のコーナー部であることから、溶接後の熱歪によってＵ形鋼矢板が幅方向に変形し易いという課題があった。
【０００７】
Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼とを接合した地中連続壁用鋼材は、互いの継手を嵌合させて打設するため、地中連続壁用鋼材単体における幅方向の変形度合いの変動（ばらつき）が長手方向に大きい場合は、嵌合時における継手部の摩擦が増大して打設性を損ねることとなり、溶接接合後にガスあぶりやプレス矯正などによって変形を矯正する必要が生じる。
【０００８】
本発明は、Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼との溶接接合において、新たな専用の圧延機等により特別な形状のＵ形鋼矢板を製造する必要がなく、溶接後の熱歪による変形を最小限に抑えることができ、打設性に優れた地中連続壁用鋼材を安価に製造することができる地中連続壁用鋼材の製造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】
本発明は、ウェブ部と該ウェブ部の両端に設けられたフランジ部と該フランジ部の一端に設けられた腕部とから断面がほぼＵ字状に形成されたＵ形鋼矢板の前記ウェブ部にＨ形鋼の一方のフランジの両端を溶接して構成される地中連続壁用鋼材の製造方法であって、フランジ両端の溶接を同一断面内の左右２箇所で同時に実施し、あるいは、前記同一断面内の左右２箇所のうち一方の溶接の溶接完了後における溶接部の温度（以下、ＴA という）が２００℃以上の範囲で他方の溶接を開始することを特徴とする地中連続壁用鋼材の製造方法である（請求項１）。
【００１０】
本発明の溶接は、鋼材の横断面内中心線に対して左右対称に位置するＨ形鋼フランジ両端の鋼材長手方向の自動溶接または半自動溶接であり、Ｈ形鋼フランジ両端の溶接を同一断面内の左右２箇所で同時に実施し、あるいは、同一断面内の左右２箇所のうち一方の溶接を先に実施し、この溶接部の温度ＴA が２００℃以上の範囲で、他方の溶接を開始することにより、横断面内左右２箇所の溶接線における熱履歴及びそれに伴うに横断面内左右２箇所の熱歪を均等化することができ、地中連続壁用鋼材の熱歪による幅変動を抑制することができる。ＴA は、好ましくは４００℃以上、より好ましくは６００℃以上である。
【００１１】
また、上記の地中連続壁用鋼材の製造方法において、フランジ両端の溶接をそれぞれ１パスにて行うのが好ましい（請求項２）。溶接は隅肉溶接やフレア溶接であり、必要な溶接強度を確保するためには、所定長さの脚長を有する溶接部を形成することが重要である。所定長さの脚長を１回の溶接パスで形成することにより、溶接線に投入される総入熱量を最小限に抑えることができる。これにより、鋼材の横断面内左右２箇所において、溶接に伴う熱歪の絶対量を最小限に抑えることができ、地中連続壁用鋼材の幅変動の抑制がより効果的となる。
【００１２】
Ｕ形鋼矢板は、両腕部に継手をそれぞれ備えているが、この継手は、対称形に設けられたもの、非対称形に設けられたもののいずれでもよい。Ｈ形鋼は、Ｕ形鋼矢板のウェブ部の外側または内側のいずれに設けてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
（１）Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合した地中連続壁用鋼材において、Ｈ形鋼フランジ両端の同一断面内の２箇所の溶接を同時に進行させ、あるいは、２箇所のうち一方の溶接を先に実施し、この溶接部の温度ＴA が２００℃以上の範囲で、他方の溶接を開始することにより、溶接後の地中連続壁用鋼材の熱歪による幅変動を最小限に抑えることができ、打設性に優れた地中連続壁用鋼材を安価に製造することができる。
【００１４】
（２) 新たな専用の圧延機等により特別な形状のＵ形鋼矢板を製造する必要がなく、一般的なＵ形鋼矢板を用いることができ、また溶接も通常の溶接法を用いることができ、地中連続壁用鋼材の大幅なコストの低減を図ることができる。
【００１５】
（３) 溶接後の矯正可否を決定する管理値（温度) により、矯正不要なもの、または、矯正し易いものを得ることができ、量産品の製造において効果が極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、左右非対称の継手形状を有するＵ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合することによって得られた地中連続壁用鋼材を複数隣接打設して構築された地中連続壁の一例を示す横断面図である。
【００１７】
図１において、地中連続壁用鋼材１は、Ｕ形鋼矢板２とＨ形鋼３とから構成されている。Ｕ形鋼矢板２は、ウェブ部２ａと、このウェブ部２ａの両端にそれぞれ一体的に設けられたフランジ部２ｂと、両側のフランジ部２ｂの先端にそれぞれ一体的に設けられた腕部２ｃとから断面がほぼＵ字状に形成されている。両側の腕部２ｃの先端には、それぞれ互いに非対称の継手２ｄ、２ｅが形成されている。これら継手２ｄ、２ｅの凹部は、一方が外向き、他方が内向きに形成され、地中連続壁用鋼材１を向きを変えることなく同じ姿勢で隣接打設することができる。
【００１８】
図１（ａ）では、Ｕ形鋼矢板２のウェブ部２ａの外側面にＨ形鋼３の一方のフランジ３ａの外側面を接合しているが、図１（ｂ）に示すように、ウェブ部２ａの内側面にＨ形鋼３の一方のフランジ３ａの外側面を接合してもよい。但し、Ｕ形鋼矢板２の内側にＨ形鋼３が入る図１（ｂ）の地中連続壁用鋼材１−２の場合は、同じサイズのＨ形鋼を用いる場合に断面性能の点で不利となるため、通常は、Ｕ形鋼矢板２の外側にＨ形鋼３が突出する図１（ａ）の地中連続壁用鋼材１−１を用いる。
【００１９】
図２は、図１（ａ）の地中連続壁用鋼材１−１における溶接箇所の異なる２例を示す横断面図である。図２（ａ）は、Ｕ形鋼矢板２のウェブ部２ａの幅より狭いフランジ幅のＨ形鋼３を溶接接合する場合で、溶接の形態は、Ｕ形鋼矢板２のウェブ部２ａの外側面と、Ｈ形鋼３のフランジ３ａの先端面との間における隅肉溶接４Ａとなる。図２（ｂ）は、Ｕ形鋼矢板２のウェブ部２ａの幅より広いフランジ幅のＨ形鋼３を溶接接合する場合で、溶接の形態は、Ｕ形鋼矢板２のウェブ部２ａとフランジ部２ｂのコーナー外周面と、Ｈ形鋼３のフランジ３ａの外側面との間におけるフレア溶接４Ｂとなる。なお、図１（ｂ）の地中連続壁用鋼材１−２の場合は、隅肉溶接４Ａとなる。
【００２０】
図２（ａ）等の隅肉溶接４Ａ、図２（ｂ）のフレア溶接４Ｂは、いずれの場合も、横断面（鋼材長手方向に直交する断面）内中心線に対して左右対称に位置する２箇所における鋼材長手方向の溶接であり、これら左右２箇所の溶接４と４を同一横断面内で同時に行われるように進行させる。あるいは、左右２箇所の溶接４と４を前後して実施し、左右２箇所のうち後で実施する一方の溶接開始を、既に溶接を終えた他方の溶接箇所における温度ＴA が２００℃以上の範囲で行う。これにより、横断面内左右２箇所の溶接線における熱履歴及びそれに伴う横断面内左右２箇所の熱歪を均等化できる。
【００２１】
さらに、溶接法は、例えば炭酸ガスシールドアーク溶接による自動溶接あるいは半自動溶接であり、横断面内左右２箇所の溶接線における溶接パス回数をそれぞれ１回とする。これにより、前記溶接線における総入熱量を最小限に抑えることができるため、溶接に伴う熱歪の絶対量を最小限に抑えることができる。
【００２２】
以上により、溶接後の熱歪は最小限に抑えられ、かつ、熱歪は横断面内において左右ほぼ均等になり、かつ、熱歪による幅変動は長手方向に連続的穏やかものとなり、地中連続壁用鋼材として、矯正不要、または、矯正し易い製品を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
図２（ｂ）の地中連続壁用鋼材１−１Ｂを製造するに当り、横断面内左右２箇所の溶接箇所における片側の溶接開始を、既に溶接を終了したもう片側の溶接部温度ＴA を種々変化させて行った。
【００２４】
ここで、Ｕ形鋼矢板及びＨ形鋼には、下記の表１記載のものをそれぞれ使用した。また、溶接法はＣＯ2 半自動溶接とし、溶接パス回数は両側溶接線をそれぞれ１回とし、溶接条件は、下記の表２記載の条件とした。また、図３に示すように、溶接脚長ａは、１２ｍｍ−０ｍｍ、＋２ｍｍとし、Ｈ形鋼のフランジ外側面と溶接火口５とのなす角度θの狙いは、４５°±１０°とした。
【００２５】
【表１】
2005127033.tif 000003
【００２６】
【表２】
2005127033.tif 000004
【００２７】
図４は、上記の結果を示すグラフであり、横軸は、同一断面内左右２箇所のうち後に溶接する一方の溶接開始時における、既に溶接を終えた他方の溶接箇所の温度（ＴA ）。縦軸は、地中連続壁用鋼材の幅変動であり、溶接前のＵ形鋼矢板単体の幅と、溶接後（常温まで冷却後）のＵ形鋼矢板の幅との差。管理公差は、矯正不要の範囲、矯正可能レベルは、矯正要の範囲で、ガスあぶりやプレス矯正によって容易に矯正できる範囲、矯正不可は、矯正要の範囲で、容易には矯正できない範囲。
【００２８】
図４に示されるように、
（１）ＴA ≧６００℃以上の範囲で、片側の溶接を開始した場合は、ほぼ管理公差内で仕上げることができた。
（２）溶接開始を遅らせ、ＴA＝３００℃とＴA ＝２００℃で、片側の溶接を開始した場合は、管理公差内には入らなかったが、ほぼ矯正可能レベルで仕上げることができた。
（３）ＴA が常温まで冷えた後に、片側の溶接を開始した場合は、矯正可能レベルに入れることができなかった。
【００２９】
また、ＴA ≧６００℃で、片側の溶接の１パス目を行い、ＴA ≧２００℃で、さらに２パス目の溶接を行った場合は、 管理公差及び矯正可能レベルに入れることができなかった。
【００３０】
なお、本発明は、以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。例えば、両腕部に非対称形の継手を有するＵ形鋼矢板に限らず、対称形の継手を有するＵ形鋼矢板でもよい。また、Ｕ形鋼矢板の腕部が短くあるいは無くフランジ先端部に継手が設けられているＵ形鋼矢板でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】左右非対称の継手形状を有するＵ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合することによって得られた地中連続壁用鋼材を複数隣接打設して構築された地中連続壁の一例を示す横断面図であり、（ａ）はＵ形鋼矢板のウェブ部の外側面にＨ形鋼の一方のフランジの外側面を接合した場合、（ｂ）はＵ形鋼矢板のウェブ部の内側面にＨ形鋼の一方のフランジの外側面を接合した場合である。
【図２】左右非対称の継手形状を有するＵ形鋼矢板とＨ形鋼とを溶接接合することによって得られた地中連続壁用鋼材の一例を示す横断面図であり、（ａ）はＵ形鋼矢板のウェブ部の幅よりも狭いフランジ幅のＨ形鋼を接合した場合、（ｂ）はＵ形鋼矢板のウェブ部の幅よりも広いフランジ幅のＨ形鋼を接合した場合である。
【図３】図２（ｂ）の地中連続壁用鋼材を製造するに当り、Ｈ形鋼のフランジ外側面と溶接火口とのなす角度を示す横断面図である。
【図４】図２（ｂ）の地中連続壁用鋼材を製造するに当り、横断面内左右２箇所の溶接箇所における片側の溶接開始を、既に溶接を終えたもう片側の溶接箇所における温度（ＴA ）を種々に変化させて行った際の溶接前後におけるＵ形鋼矢板の幅変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１……地中連続壁用鋼材
２……Ｕ形鋼矢板
２ａ…ウェブ部
２ｂ…フランジ部
２ｃ…腕部
２ｄ…継手
２ｅ…継手
３……Ｈ形鋼
３ａ…フランジ
４……溶接
４Ａ…隅肉溶接
４Ｂ…フレア溶接
５……溶接火口
【図１】
2005127033.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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