(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、
前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝の底厚が前記フランジ部の肉厚より大きくして、熱間圧延で形成してなることを特徴とする鋼矢板。
【請求項２】
断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、
前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の底厚が、前記フランジ部の肉厚より大きいことを特徴とする鋼矢板。
【請求項３】
断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、
前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の開口幅が、溝内部の最大幅より小さいことを特徴とする鋼矢板。
【請求項４】
前記凹溝の開口部幅が、溝内部の最大幅より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼矢板。
【請求項５】
断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、
前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の中心線が前記爪底部の幅方向中央より爪側寄りにあることを特徴とする鋼矢板。
【請求項６】
前記凹溝の中心線が前記爪底部の幅中央より爪側寄りにあることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼矢板。
【請求項７】
前記凹溝の中心線が前記爪底部の幅中央より爪側寄りにあることを特徴とする請求項３又は４に記載の鋼矢板。
【請求項８】
それぞれが孔型ロールを備えた粗圧延機、中間圧延機及び仕上げ圧延機を用いて鋼材を圧延し、断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板を製造するに際して、
前記粗圧延機で爪底部の肉厚を厚く形成し、前記中間圧延機で前記爪底部の内面側にＶ字状溝を加工してから、前記仕上げ圧延機で前記Ｖ字状溝をＵ字状溝に変形すると共に、爪を内側に押し曲げて継手を形成することを特徴とする鋼矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼矢板及びその製造方法に係わり、特に、土木、建築等に利用される止水性に優れた鋼矢板とその製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼矢板は、その幅方向の両端に設けた継手を互いに絡み合せて連接し、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、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】
ところで、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いる。そのため、鋼矢板には強度はもとより、高い水圧に対しての止水性が要求されている。ここで、止水性とは、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を意味している。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。
【０００４】
そのため、従来より、鋼矢板の止水性を改良するための研究開発が行われ、公開された技術も多い（特開昭６２−１４８６２９号公報、特開昭６４−６２５１１号公報、特開平１−２０７５２０号公報等参照）。また、実公平７−６１７９号公報（実開平３−１２８７２５号公報）は、上記公報に記載された鋼矢板が１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2の水圧に対して止水性がないのを改めるため、別の技術を提案した。それは、図５に示すように、継手９の嵌合内接部の軸長方向に凹条溝４が穿設され、かつ該凹条溝４に水膨張性シール材６が充填されている雌雄同一継手を有する鋼矢板１０であった。これにより、水圧が２〜３ｋｇｆ／ｃｍ2で極めて止水性が良好になり、作業の安全性を高め、耐久性の優れた構造物の建設が可能となる旨報告している。
【０００５】
しかしながら、この鋼矢板１０は、熱間圧延で製造するとしても、熱間圧延後に板を伏臥状態として、上方からバイト等で凹条溝４を穿設するので、製造に２つの工程を要し、１工程の場合に比べて生産性が低くなる可能性がある。また、製造費も高くなるという問題もある。さらに、図５に示したように、通常の厚み（６〜１０ｍｍ程度）の継手底に凹条溝４を設けるので、強度の点から凹条溝４の深さを大きくできず、深さ３ｍｍ、溝幅１０ｍｍ程度の小サイズの凹条溝４を設けるようにしている。そのため、溝中に埋める水膨張性シール材６も少なく、５ｋｇｆ／ｃｍ2以上の高水圧に耐えることは期待できない。さらにまた、溝を加工する工具の刃先形状や刃物台の形式により、溝の断面形状及び爪底における位置は制限されていた。また、加工工具によっては鋼矢板の長さが制約される場合があった。なお、止水材の充填は打設前に限定されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、５ｋｇｆ／ｃｍ2以上の高水圧の環境で使用しても止水性に優れた鋼矢板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００８】
すなわち、本発明は、断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝の底厚が前記フランジ部の肉厚より大きくして、熱間圧延で形成してなることを特徴とする鋼矢板である。また、本発明は、断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の底厚が、前記フランジ部の肉厚より大きいことを特徴とする鋼矢板でもある。この場合、前記凹溝の開口部幅が、溝内部の最大幅より小さい、あるいは前記凹溝の中心線が前記爪底部の中心線幅方向中央より爪側寄りにあることが好ましい。
さらに、本発明は、断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板において、前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の開口部幅が、溝内部の最大幅より小さいことを特徴とする。この場合も、前記凹溝の中心線が前記爪底部の中心線幅方向中央より爪側寄りにあることが好ましい。
加えて、本発明は、前記継手の爪底部の内面側に、止水材を充填する凹溝を、該凹溝が断面視で直径１０ｍｍ以上の円が入る大きさとして、熱間圧延で形成してなり、前記凹溝の中心線が前記爪底部の中心線幅方向中央より爪側寄りにあることを特徴とする鋼矢板である。
【０００９】
さらに、本発明は、それぞれが孔型ロールを備えた粗圧延機、中間圧延機及び仕上げ圧延機を用いて鋼板を圧延し、断面視で、フランジ部の先端に爪状のラルゼン型継手を備えた鋼矢板を製造するに際して、前記粗圧延機で爪底部の肉厚を厚く形成し、前記中間圧延機で前記爪底部の内面側にＶ字状溝を加工してから、前記仕上げ圧延機で前記Ｖ字状溝をＵ字状溝に変形すると共に、爪を内側に押し曲げて継手を形成することを特徴とする鋼矢板の製造方法である。
【００１０】
本発明では、熱間圧延だけで爪底部の内面に大きな空間を有する継手を加工するようにしたので、従来の凹溝付き鋼矢板より安価で、しかも効率良く、多量の止水材が充填できる鋼矢板とすることができるようになる。つまり、該鋼矢板で壁を形成した際には、継手に止水材を途切れることなく連続させて行き渡らせることができるので、水圧が高い環境下であっても、水が継手から漏れることがない。また、継手の嵌合前でも、嵌合後でも継手に止水材を装入又は注入できる。さらに、熱間圧延だけで製造するので、止水材の固定に有利な溝形状及び止水性の向上に有利な溝位置にすることができ、また長尺の製品も製造できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、発明者は、継手の嵌合が従来と同等に実施できるよう、継手の爪部及び該爪部が入り込む空間の形状を基本的に従来と同じにすることにした。ただし、鋼矢板が熱間圧延だけで製造できるように、前記空間は、継手の嵌合を爪底部中央、あるいは爪底部中央から爪側によった位置で集中して行えるような余裕を持った大きさとする。また、継手の嵌合前でも、嵌合後でも、止水材が装入できるように、爪底部内面に設ける凹溝の大きさも断面視で１０ｍｍφ以上を確保できるようにすることにした。
【００１３】
その結果、図１に一例を示すようなラルゼン型継手を有する鋼矢板１０を想到した。すなわち、本発明の対象とする鋼矢板１０は、断面視で、水平なウエブ部１と、その幅方向両端を同じ向きで傾斜させたフランジ部２と、該フランジ部２の先端に爪状のラルゼン型継手とを備えた鋼矢板であり、且つ該ラムゼン型継手の爪底部３の内面側には、多量の止水材６を充填する凹溝４を熱間圧延で形成したものである。ここで、爪底部３とは、図２に示すように、爪５とフランジ部２の根元を形成する部分である。
【００１４】
本発明の重要なポイントは、圧延工程で凹溝４の加工前に該爪底部３の厚みを厚くすることである。その結果、従来より多量の止水材６を充填できるような大きさの凹溝４が熱間圧延で容易に形成できるようになる。ここで、多量の止水材６を充填できるような大きさの凹溝４とは、図２に○で示す円の直径が１０ｍｍ以上であることをいう。発明者の調査によれば、１０ｍｍ未満では、５ｋｇｆ／ｃｍ2以上の水圧で水漏れを防止できる量の止水材６が容易に充填できないからである。
【００１５】
また、本発明では、前記凹溝４の底厚が、前記フランジ部２の肉厚より大きいことが好ましい。凹溝４の底厚が薄過ぎると、その部分の強度が小さく、鋼矢板１０の耐久性に問題が生じるからである。この底厚が十分に厚いと、止水材６を充填する必要のない場合にも、本発明に係る鋼矢板１０の使用が可能となるからでもある。
【００１６】
さらに、本発明では、図７（ａ）に示すように、断面視で凹溝４の開口部幅２１が溝内部の最大幅２２より小さいことが好ましい。開口部を狭くしているため、溝内部で止水材と溝壁との間に多少の隙間があっても、大きな振動を伴う埋設時に止水材６が溝４から外れることがない。この場合、開口部の張り出しは、図７（ｂ）に示すように、溝壁の片側だけでも良い。
【００１７】
加えて、本発明では、図８（a）に示すように、凹溝４の中心線（例えば,Ｂで示す）が爪底部の幅方向中央（Ａで示す）より爪５側寄りであるのが好ましい。膨張した止水材２３が占める場所を斜線で示すが、図８（ｂ）に示すような凹溝４の中心線が爪底部の幅方向中央にある場合と比べ、より多くの止水材が絡み合う爪部に回り込むので、継手部隙間を占める膨張した止水材の量が図８（ｂ）の場合と同じでも、止水効果は向上する。あるいは、少ない占有率でも同等の止水効果を発揮する。
【００１８】
なお、充填する止水材１０の種類については、本発明では特に限定しない。水に接触してその体積が数倍に膨張すれば良いからであり、従来より使用されている樹脂やゴムに高吸水性高分子物質を配合したもので十分である。例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム等に、澱粉系、セルロース系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系等の高分子物質を配合したものが挙げられる。
【００１９】
次に、熱間圧延の方法は、一般に行われる鋼矢板の製造と同様に、孔型を有するロール７を使用すれば良い。例えば、図３に示すような粗圧延機、中間圧延機及び仕上げ圧延機に、鋼材１１を→で示すように通過させて圧延する（図中のＫ．１，Ｋ．２・・は、図４の孔型を表している）。ただし、各圧延機で上下に一対として配置するロール７は、継手に凹溝４を形成させるため、図４に示すような形状の孔型８を有するものとする。ここで、重要なことは、粗圧延機で、爪底部３になる部分が厚くなるように圧延した後、中間圧延の段階で、凹溝４の形状をまずＶ字状とし、仕上げ圧延機でＵ字状にすると共に、爪５を押し曲げることである。爪底部３になる部分の肉厚が薄いと、本発明に係る鋼矢板が製造できないし、一気にＵ字状にすると、圧延だけで形状の良い凹溝４が加工できないからである。なお、溝の断面形状及び形成位置の変更は、ロールの孔型を変更することで容易に行える。
【００２０】
【実施例】
本発明に係る鋼矢板を、鋼種ＳＹ  ２９５で、厚み３００ｍｍ×幅４００ｍｍ，長さ５０００ｍｍの鋼材１１を素材にして、熱間圧延だけで製造した。その際使用した圧延機及びロールは、図３及び図４に示したものと同様のものである。そして、圧延時の素材ウエブ温度を、粗圧延機で１０５０〜１２５０℃、中間圧延機で９００〜１０５０℃、仕上げ圧延機で７００〜８５０℃として、ラルゼン型継手に形成する凹溝の大きさを種々変更した圧延を行った。その結果、何らトラブルなく製品の鋼矢板１０が安定して製造できた。製品のサイズは、ウエブ部厚み１６．１ｍｍ、有効幅４００ｍｍ，フランジ部厚み９．０ｍｍ，有効高さ１８５ｍｍである。
【００２１】
引き続き、継手部隙間の充填性について調査した。調査方法としては、得られた鋼矢板１０の凹溝４に止水材６を充填し、継手を嵌合し、含水させた後、継手部隙間１２が止水材でどれだけ充填できるかで評価した。なお、継手の嵌合は、図６に示すように、形成される継手部隙間１２の容積が最大となるように調整した。
【００２２】
本発明に係る鋼矢板としては、溝径が１０ｍｍφ及び１２ｍｍφのものを用いた。比較材としては深さ３ｍｍ、幅１０ｍｍの凹溝を穿設した従来材を用いた。なお、止水材６としては、膨張率３００％及び５００％のものを使用した。結果を表１に示す。
【００２３】
本発明に係る鋼矢板は、いずれも７５％以上の高い充填率が得られたのに対し、従来の鋼矢板では低い充填率しか得られなかった。ただし、実際に打設した場合は、間隙に土砂が含まれ、また嵌合の具合にもよるので、この方法による充填率が１００％であることが止水のために必須であるわけでないが、少なくとも５０％以上の充填率が望ましい。なお、充填率が７５％以上であれば、止水は確実である。
【００２４】
実際に、本発明に係る溝径１２ｍｍφの鋼矢板に膨張率３００％の止水材６を溝部に充填した後、地中に打設して防水壁を施工したところ、施工後、止水材が完全に膨張した時から６ケ月経過後においても水漏れはなく、良好な状態を維持している。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
また、径１２ｍｍφの溝に、径が１２ｍｍφの止水材を充填する場合には、接着剤を使用しなければ、溝より脱落することがあったが、開口部幅１０ｍｍの図７（ａ）に示した鋼矢板に止水材を充填した場合には、接着剤を使用しなくても、止水材の脱落による埋設のやり直しは不要であった。さらに、溝径が１２ｍｍφで、図８（ａ）に示したように、凹溝の中心線が爪底部の幅方向中央より３ｍｍだけ爪側寄りにあると、打設後に止水材を充填する際の止水を確実にする止水材の充填率が、止水に有効な場所の隙間が塞がれるので、７５％から７０％に低減できた。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、従来の凹溝付き鋼矢板より安価で、しかも効率良く、多量の止水材が充填できる鋼矢板とすることができるようになる。その結果、高水圧がかかる環境下でも、廃棄物処理場でも止水性が確保でき、打設前でも後でも止水材を充填できる鋼矢板の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼矢板の断面全体を示す図である。
【図２】本発明に係る鋼矢板の継手部を示す断面図である。
【図３】本発明に係る鋼矢板を製造する圧延機の配置を示す模式図である。
【図４】図３の各圧延機で使用するロールの孔型を説明する断面図である。
【図５】従来の継手に凹条溝を有する鋼矢板を示す断面図である。
【図６】継手部隙間の容積を最大にする継手の嵌合状態を示す図である。
【図７】本発明に係る鋼矢板の別形態の継手部を示す断面図であり、（ａ）は凹溝の開口部幅が、溝内部の最大幅より小さい場合、（ｂ）は開口部の張り出しが溝壁の片側だけの場合である。
【図８】本発明に係る鋼矢板のさらに別形態の継手部を示す断面図であり、（ａ）は凹溝４の中央部位置（例えば,Ｂで示す）が爪底部の幅方向中央（Ａで示す）より爪５側寄りである場合、（ｂ）は凹溝４の開口部が爪底部の幅方向中央にある場合である。
【符号の説明】
１    ウエブ部
２    フランジ部
３    爪底部
４    凹溝（凹条溝）
５    爪
６    止水材（水膨張性シール材）
７    ロール
８    孔型
９    継手
１０  鋼矢板
１１  鋼材
１２  継手部隙間
２１  溝開口部幅
２２  溝内部の最大幅
２３  膨張後の止水材
Ａ    爪底部の幅方向中央（二点鎖線）
Ｂ    凹溝の中心線（一点鎖線）
【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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