(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製矢板の継手における雌側継手に予め充填される粒状充填材であって、該粒状充填材が木粉を３０〜１００重量％、ベントナイトを０〜７０重量％含有し、鋼管矢板の継手における雌側継手に挿入できる径の袋または容器に容入されていることを特徴とする鋼製矢板継手用充填材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼製矢板の沈設に際し、鋼製矢板の雌側継手内に土砂が侵入するのを防止する目的で充填する充填材に関するものである。ここで、鋼製矢板とは、雄・雌の継手を持つ鋼製の部材であり、雌側継手に雄側継手を順次嵌合させ、土留め、止水を目的とする連続又は閉合した鋼製構造を構築するための部材をいう。例えば、鋼管矢板、シートウォール、鋼矢板（Ｈ形、Ｕ型、Ｚ型、直線）などが相当する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製矢板の沈設の際に、施工時に鋼製矢板の雌側の継手内に土砂が侵入すると、次の鋼製矢板の雄側継手が沈設される際、侵入した土砂が障害となり、雄側継手が容易に嵌合出来なくなる問題があった。その結果、沈設が途中で出来なくなったり（高止まり）、継手部位の破損を引起すことがあった。また沈設後、矢板壁を固定し止水壁とするため、ウオータージェットにより継手内部の異物を取除きモルタルを注入する際、継手内部で締め固まった土砂は容易に取除くことが出来ず、残留した土砂が矢板壁の止水効果を低下させる問題があった。
【０００３】
そこで、それらの問題を解決するため、鋼製矢板雌側継手内への土砂侵入について、浸入防止技術は種々提案されており、鋼製矢板の継手部構造に関するもの（例えば、特許文献１乃至３参照）、継手部内に充填する充填材に関するもの（例えば、特許文献４および５参照）、鋼製矢板沈設時の継手部内部への土砂流入防止に関するもの（例えば、特許文献６乃至８参照）、継手部内部の洗浄、土砂排除方法に関するもの（例えば、特許文献９参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開昭５４−１２５８１６号公報
【特許文献２】実開平３−８６１３３号公報
【特許文献３】実開平７−２９０１７号公報
【特許文献４】特開平４−１７９７２５号公報
【特許文献５】特開２００４−２２５４４４号公報
【特許文献６】特開平１０−１０２４８３号公報
【特許文献７】特開２００１−１５２４４５号公報
【特許文献８】特開２００１−３５５２３２号公報
【特許文献９】特開平４−３４１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述のような従来の対策では、雌側の継手内への土砂進入防止が十分ではなく、特に地下水位以深での砂層や砂礫層では、土砂の浸入を防ぐことは出来なかった。
鋼製矢板の継手部構造に関するものは、沈設時の土砂侵入圧力を弱める効果はあるものの、土砂の侵入を防ぐことは出来なかった。また、スリット部の蓋に関するものは、土水圧に弱くて破損し易く、雄側継手嵌合の際、スリット部の蓋を切裂く為、嵌合部位の隙間から土砂が侵入する欠点、侵入した土砂が締め固められる欠点、蓋が外側でなく、継手部内側にめくれて次の打設障害の因になる欠点もあった。
【０００５】
継手部内に充填する充填材に関するものは、前述の欠点を補うため、予め雌側継手内部に充填材を入れておき、スリット部からの土砂の浸入を防ぐものであったが、原料が高吸水性繊維材やアスファルトコンパウンドで、継手部から取除く事が出来ない素材であり、モルタル充填工法を前提としていないため、それ自身が止水能力を持つことを特徴としている。しかし、高吸水性繊維材は長期安定性に欠けるために短期間施工用で、鋼製矢板を引抜いて繰返し使用できることを特徴とし、アスファルトコンパウンドは環境への問題が懸念される上、モルタル充填工法と比較して温度変動に弱く、優れた止水工法とは言い難い。
鋼製矢板沈設時の継手部内部への土砂流入防止に関するものは、継手部内部に発泡スチロール及び発泡ビニリデンを充填するもの、継手スリット部を塞ぐパイプを継手内に設置するもので、前者は充填材の除去・回収し難い欠点があり、後者はパイプ設置の難しさがある。
【０００６】
本出願人らは、本出願人らの特許（特許３６６８４１０）に基づき、ベントナイト粒剤を止水及び砂礫侵入防止目的で鋼製矢板沈設時の継手部に使用してきたが、概ね良好な結果が得られるものの、工事現場の打設方法、土壌条件により、沈設が途中で出来なくなる現場が発生した。原因としては、継手部内の充填材による抵抗であり、充填材としての改良が求められた。
【０００７】
粘土またはＣＢモルタルを充填する方法（特開２００２−２８５５４６号公報）が公開されているが、本出願人らの実施実績からも推測されるように、粘土（ベントナイト）配合から得られる潤滑性は限定的な条件下であり、目的とする効果は容易に得ることが出来ない。また、ＣＢモルタルは、鋼製矢板沈設に先立ち、予め継手部内に充填、硬化させる必要が有り、モルタルが時間の経過と共に硬度が高くなるため、安定した効果が得られない問題がある。更に、これらの除去は容易ではなく、継手内部での残留が懸念される。
【０００８】
この発明は、前述のような従来の問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、充填作業が容易で、鋼製矢板の施工性を損なう事無く、継手内への土砂侵入を確実に防止することが出来、且つ容易に排出できる充填材を提供することにある。
この発明は、本発明者らが、鋼製矢板を沈設する前に、雌側継手内に雄側継手を嵌合する時せん断され易く、継手内部洗浄時に容易に排土され易い粒状充填材が、鋼製矢板の雌側継手の充填材として好ましいことに着目し、鋭意研究した結果、この発明に至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、この発明の鋼製矢板継手用充填材は、鋼製矢板の継手における雌側継手に予め充填される粒状充填材であって、該粒状充填材が木粉を３０〜１００重量％、ベントナイトを０〜７０重量％含有し、鋼管矢板の継手における雌側継手に挿入できる径の袋または容器に容入されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成により鋼製矢板を沈設する前にこの粒状充填材を雌側継手内に充填しておくと、鋼製矢板沈設時に雌側継手に土砂の浸入することを防止でき、また、次の鋼製矢板の雄側継手が、既に打設された鋼製矢板の雌側継手に嵌合される際、土砂の侵入を防ぐことができる。さらに、この粒状充填材は、雌側継手内に雄側継手を嵌合する時せん断され易く、継手内部洗浄時に容易に排土されやすいので、施工が容易であるし、継手内部を、例えばウォータージェットにより洗浄する際、容易に水に分散して継手外部に排出することができる。
また、この粒状充填材は、木粉およびベントナイトを原料とするため、洗浄して継手外部に排出しても、土壌や環境に悪影響を与えることもない。
【００１１】
この粒状充填材は、雌側継手スリットに蓋をし、直接充填しても良いし、袋状若しくは円筒形の容器内に充填してから、継手内に充填しても良い。また、継手内部へ袋状若しくは円筒形の容器を挿入してから、充填材を圧縮空気により空送、充填しても良い。本発明により提供される充填材は粒状であり、継手の形状に左右されること無く、また、継手内部へ空送若しくは自然落下により充填することが可能である。
粒状充填材に使用される木粉は、水に対する分散性及び環境負荷の観点から、６０ｍｅｓｈ通過品が好ましく、木材の種類は問わない。粒度の細かい木粉（６０ｍｅｓｈ通過品）を使用した場合、水を速やかに吸水して分散し水中に沈下する。一方、粒度が粗い場合、水に対する分散性が低下するうえ、木粉が水面に浮遊し、環境上好ましくない。また、前述の性状が満たされるならば、木粉は短繊維状のパルプ等でも代用できる。
使用されるベントナイトは、Ｃａ型、Ｎａ型または活性化されたものを用いても、前述の目的を達成できる。
【００１２】
また、この発明の粒状充填材で、木粉を３０〜１００重量％、ベントナイトを０〜７０重量％したのは、木粉が３０重量％未満で、ベントナイトが７０重量％を超えると、雌側継手内に雄側継手を嵌合する時のせん断性や継手内部洗浄時の排出性が低下して好ましくないからである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の鋼製矢板継手用充填材によれば、次のような効果を奏する。
（１）鋼製矢板の雌側継手内に予め充填して沈設施工すると、鋼製矢板の沈設の際、雌側継手内への土砂の浸入を防ぐため、次の鋼製矢板の沈設の際、雄側継手の嵌合が容易になり、施工性が向上する。
（２）また、粒状充填材は容易にせん断されるため、雄側継手の嵌合が容易となる。特に、水存在下でせん断抵抗が低下するため効果が大きい。
（３）継手内部へ土砂が侵入し、鋼製矢板の雌側継手内部で、打設時の振動及び雄側継手の嵌合圧力による締め固まりが起こらないため、継手部内部の洗浄が容易になり、ジェットウォーターでの継手内部の完全排土の際に、異物残留を防ぐことが出来る。
（４）本充填材は粒状であるため、継手部の形状に拘らず、様々な継手形状に対応できる。また、圧縮空気による空送が可能である。施工が容易であるため、鋼製矢板の施工性を損なう事が無い。
（５）原料に木粉を用いているため軽量で、充填作業が容易である。また、木粉と粘土鉱物であるベントナイトから出来ており、環境への負荷が低い。
（６）ベントナイトは止水効果があり、継手嵌合部位から漏出しても継手周辺の止水材としての効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態を説明する鋼管矢板の斜視図、図２は、この発明の実施の形態を示す一部破断の正面図であり、本例では鋼製矢板としてＰ−Ｐ型継手鋼管矢板で示している。
【００１５】
図１に示す鋼管矢板１は、それぞれ雌側継手３と雄側継手２が鋼管矢板１長手方向に平行に取り付けられており、雌側継手３の先端部分は土砂の浸入を防ぐ蓋４が溶接されている。この鋼管矢板１は、雌側継手３に予め充填部材６が充填され沈設施工されると共に、その鋼管矢板１の横に隣接して次の鋼管矢板１を沈設する時は、次の鋼管矢板１の雄側継手２を、既に沈設された鋼管矢板１の雌側継手３に嵌合して沈設施工される。この時、雌側継手３には、充填部材６が充填されているので、土砂の浸入が防止されると共に、充填部材６の粒状充填材８はせん断が容易なため、雄側継手２の嵌合にほとんど障害とならず嵌合できる。この充填部材６は、木粉を３０〜１００重量％、ベントナイトを０〜７０重量％含有したものを造粒した粒状充填材８が、メッシュ状の袋を７に容入された場合で示している。
【００１６】
図２は、前記造粒した粒状充填材８が、メッシュ状の袋７に容入された充填部材６を示しており、この充填部材６が雌側継手３に隙間なく充填される。メッシュ状の袋７は、雌側継手３の内径よりも数ｃｍ細い直径としてあり、雌側継手３内部への充填を容易にしてある。このメッシュ状袋７は、鋼管矢板１を打設するため立たせた際、雌側継手３下部へ自重により圧密され、継手スリット部５を隙間無く塞ぐことになる。これにより、沈設時の雌側継手３内部への土砂の浸入が防止される。次の鋼管矢板１の雄側継手３が雌側継手３内の充填部材６を切裂きながら沈設されるが、充填部材６のせん断時の抵抗が低く、土砂の浸入が無いため沈設が容易に且つ迅速に行うことが出来る。また、粒状充填材８は水により更にせん断抵抗が低下されるため、水のある環境下での打設には、より効果的となる。
【００１７】
打設後、矢板壁固定のため継手内部にモルタルを注入し固定化する際、継手内部の粒状充填材８を除去する必要が有る。その際、本粒状充填材８は水で容易に分散するため、ウオータージェットで容易に取除くことが出来、土砂等の異物の残留を避けることが出来る。また、継手から漏れた粒状充填材８に関しては、組成上ベントナイトを含むため、継手周辺部の止水材としても効果が期待できる。また、環境上問題となる成分を含まないため、環境汚染源となることがない。
【００１８】
メッシュ状の袋７は、図２に示した形状が取扱い上容易であるが、雌側継手３内部に継手長と同じ長さの袋を予め挿入し、その後、袋内へ粒状充填材８を圧縮空気により空送することも出来る。この空送による充填方法は鋼管矢板を何本も溶接で接合する大型橋梁などの場合に適する。その他、継手スリット部５に蓋をし、充填部材６又は粒状充填材８を充填しても良い。また、粒状充填材８が粒状のため、袋の形状に拘る事は無く、継手の形状に合わせて、様々な形状を選択することが出来る。
メッシュ状袋７の素材及び粒状充填材８を入れる容器については、雄側継手２の嵌合圧力によりせん断されるものであれば、素材は問わない。
【００１９】
本発明による充填材は、雌部継手内において土砂の浸入を防ぐばかりでなく、雄側継手の嵌合の際、せん断抵抗が少なく、除去する際、水に容易に分散する必要が有る。
その為には、木粉を３０〜１００重量％、ベントナイトを０〜７０重量％有する３ｍｍ径程度の粒子形状が望ましい。望ましくは木粉を５０〜１００重量％、ベントナイトを０〜５０重量％有する３ｍｍ径粒状が適している。木粉の配合比が多い程、せん断抵抗が低く、水に対して分散し易いが、施工時に粉化し発塵し易く、施工性が悪化する傾向がある。
これらの原料は、押出造粒法、転動造粒法、圧縮造粒法、流動層造粒法等、種々の造粒方法により、ペレット状若しくは顆粒状の粒状に造粒されるが、造粒方法について拘るものでは無い。
また、ここで言う粒状とは、粒径が１〜１０ｍｍ程度の直径の粒子を示している。
【実施例１】
【００２０】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。表１は、木粉およびベントナイトの配合を変えて、押出造粒法により造粒されたペレット状の充填材を示す実施例および比較例とその評価を示したものであり、試験No.１乃至No.８が本発明の実施例１乃至８であり、試験No.９が比較例である。
【００２１】
【表１】
0005103602.tif 000002
※膨潤量：１０ｍｉｎ後の値を記載
※ＮＤ：抵抗が低く測定不可能
【００２２】
上記試験は、水中崩壊試験方法およびせん断抵抗値測定方法で実施したものであり、試験方法および測定方法は、次の通りである。
〈水中崩壊試験方法〉
１００ｍｌのビーカーに市水１００ｍｌを分取して試料５ｇを入れ、５・１０・１５・２０ｍｉｎ経過時に撹拌し崩壊物の深さ（膨潤量）を測定する。また、粒子の残留状態から粒子崩壊時間（崩壊時間）を確認する。従って、短時間における膨潤量が多い程、崩壊時間が短い程、水に対する分散性の良いことを示している。
〈せん断抵抗値測定方法〉
内径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの鋼管にサンプルを充填し、上方より１００ｍｍ幅、１０ｍｍ厚の板を差込む。その際の押込み圧力をせん断抵抗値とした。水浸漬時に関しては、サンプルの充填された鋼管を水に浸漬し、２４時間後に前述の試験を実施し、押込む際の圧力を測定した。
【００２３】
上記表１に示す実施例１乃至８および比較例の試験結果によれば、木粉（１００ｍｅｓｈアンダー品を使用）の配合比が増えるに従い、膨潤量が増加し更に崩壊時間が短くなる傾向が読み取れた。
施工との整合性により、せん断抵抗値は０．８ＭＰａ以下が望ましいと推測されるため、実施例１〜８（試験No.１〜８）の配合比（ベントナイト７０％以下、木粉３０％以上）が、本発明の目的に合致している。更に膨潤量は３０ｍｌ以上が、同様の理由により望まれるため、実施例５〜８（試験No.５〜８）の配合比（ベントナイト５０％以下、木粉５０％以上）がより適切であるといえる。
粒子径については、充填材が水に浸漬した際の水の浸透時間に影響を与えると考えられる。
実施例３〜５（試験No.３〜５）を比較した際、短時間（１０ｍｉｎ）当たりの膨潤量は、実施例５（試験No.５）（粒径φ３ｍｍ）の値が最も多く、粒径が適切であることを示している。実施例３（試験No.３）（粒径φ５ｍｍ）は、充填材内部への浸透は早いものの、一粒粒子内部への浸透が遅く膨潤し難く、逆に実施例４（試験No.４）（粒径φ２ｍｍ）は、一粒粒子内部への浸透は早いものの、膨潤崩壊した層が充填材内部への水の浸透を妨げるため、充填材表面のみ膨潤し、充填材内部への水の浸透が遅れていることが観察された。実施例３〜５（試験No.３〜５）（φ５ｍｍ、φ２ｍｍ、φ３ｍｍ）は、６時間後には同等の膨潤量を得ており、実際の使用に当ってはφ３ｍｍｎに限定するものではない。
本充填材は、水浸漬時のせん断抵抗値が、乾燥時のせん断抵抗値に比べて著しく低下しており、水存在下での使用が効果的であることが読み取れる。
比較例（試験No.９）のベントナイト１００％は、乾燥時、水浸漬時何れもせん断抵抗値が高く、本用途には施工条件が限定的でることが読み取れる。
【００２４】
なお、前記実施の形態および実施例は、この発明を制限するものではなく、この発明は、要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が許容される。例えば、前記実施の形態では、鋼製矢板としてＰ−Ｐ型継手鋼管矢板（鋼管矢板継手）で示しているが、これは他の鋼製矢板（例えば、シートウォール、鋼矢板など）も含むものであり、また、雄側継手および雌側継手の構成も、他の従来公知のものを採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態を説明する鋼管矢板の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す一部破断の正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  鋼管矢板
２  雄側継手
３  雌側継手
４  蓋
５  スリット部
６  充填部材
７  メッシュ状袋
８  粒状充填材
【図１】
0005103602.tif 000003
【図２】
0005103602.tif 000004