(57)【要約】【課題】  既設の橋脚１０でジャッキ１５の圧入反力を支持しつつ、補強管１２をジャッキ１５の推力で地中に圧入するに際し、空頭スペースが制限される条件下でも施工可能とする。【解決手段】  既設の橋脚１０でジャッキ１５の圧入反力を支持しつつ、橋脚１０の周囲を被覆する補強管１２をジャッキ１５の推力で地中に圧入する。この時、ジャッキ１５のプレスロッド１５ａの上端１５ａ２に加圧部材１７を連結し、この加圧部材１７を介して補強管１２の上端を押圧する。これにより、プレスロッド１５ａの下端１５ａ１よりも上方に、補強管１２へのジャッキ推力の作用点Ｐが配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が地中に埋設された既設の地中構造物で圧入反力を支持しつつ、被圧入部材をジャッキの推力で地中に圧入するに際し、
ジャッキのプレスロッドの圧入方向先端よりも反圧入方向側に、被圧入部材へのジャッキ推力の作用点を配した状態で被圧入部材を加圧する工程を含むことを特徴とする圧入方法。
【請求項２】
請求項１に記載した工程を経た後、ジャッキのプレスロッドの圧入方向先端よりも圧入方向側に、被圧入部材へのジャッキ推力の作用点を配した状態で被圧入部材を加圧する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の圧入方法。
【請求項３】
請求項１または２何れか記載の方法で地中に圧入した被圧入部材で既設の地中構造物の外周を被覆した後、被圧入部材の内周と地中構造物の外周との間の隙間に充填材を満たすことを特徴とする既設地中構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設の地中構造物で圧入反力を支持しつつジャッキで被圧入部材を地中に圧入する際の圧入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一部を地中に埋設した既設の地中構造物、例えば橋脚等の基礎（直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎を問わない）においては、その老朽化対策や耐震性向上のために、その柱状部の周囲を鋼板で被覆し、鋼板と柱状部との間の隙間に、コンクリート、モルタル、樹脂等の充填材を充填することにより補強する場合がある。
【０００３】
この種の補強方法の一例として、例えば特開２０００−３３６９４６号公報（特許文献１）には、図１１に示すように、橋脚１の外周に円筒状の鋼板ブロック２を形成した後、その外側に、上下の分割フレーム３、４およびジャッキ５を有する圧入装置を配置し、ジャッキ５により鋼板ブロック２を押し下げて地中に侵入させ、以後、鋼板ブロック２の組立と、その押し下げ動作を繰り返すことにより、鋼板ブロック２で橋脚１の外面を被覆する工法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３３６９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この工法では、ジャッキ５のプレスロッド５ａの先端５ａ１に取り付けた分割フレーム４で鋼板ブロック２を押圧するので、鋼板ブロック２へのジャッキ推力の作用点Ｐは、プレスロッド５ａの先端５ａ１よりも下方（圧入方向側）に存在する。そのため、高さ方向では、鋼板ブロック２の高さＬ１に圧入装置Ｌ２の高さを加算したスペースＬ’（＝Ｌ１＋Ｌ２）が作業スペースとして最低限必要となる。そのため、何らかの事情で空頭の作業スペースが制限される場合、施工が困難となるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明では、空頭の作業スペースが制限される場合でも鋼板ブロック等の被圧入部材を地中に圧入可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の達成手段として、本発明にかかる圧入方法は、少なくとも一部が地中に埋設された既設の地中構造物で圧入反力を支持しつつ、被圧入部材をジャッキの推力で地中に圧入するに際し、ジャッキのプレスロッドの圧入方向先端よりも反圧入方向側に、被圧入部材へのジャッキ推力の作用点を配した状態で被圧入部材を加圧する工程を含むものである。
【０００７】
この工程では、ジャッキを含む圧入装置がその内側（又は外側）に被圧入部材の一部を内蔵する形となる。そのため、圧入方向では圧入装置の占有スペースと被圧入部材の占有スペースとを一部重複させることができ、これにより当該方向での必要作業スペースを削減することが可能となる。
【０００８】
この工程は、圧入時に、ジャッキ推力がプレスロッドに引張力として作用する構成、および圧縮力として作用する構成を問わず実現することができる。前者としては、例えば図６（Ａ）に示すように、プレスロッド１５ａの圧入方向と反対側（以下、「反圧入方向側」という。図示例では図面上方）の端部１５ａ２から、加圧部材１７を介して被圧入部材１２のジャッキ推力の作用点Ｐにジャッキ推力を伝達させる構成が考えられる。後者としては、例えば図８（Ａ）に示すように、プレスロッド１５の圧入方向側（図示例では図面下方）の端部１５ａ１から、加圧部材２７を介して被圧入部材１２のジャッキ推力の作用点Ｐにジャッキ推力を伝達させる構成が考えられる。特に前者の場合、図６（Ｃ）に示すように、ジャッキの反圧入方向側の端部１５ａ２とジャッキ推力作用点Ｐとの間に、圧入方向に幅を持つスペーサ２３を１個もしくは複数個介在させることにより、ジャッキ推力の作用点Ｐをジャッキ本体１５ｂよりも圧入方向側に押し込むことが可能となる。
【０００９】
以上の工程を経た後、図８（Ｃ）に示すように、プレスロッド１５ａの圧入方向先端１５ａ１よりも圧入方向側（図面下方）に、被圧入部材１２へのジャッキ推力の作用点Ｐを配置することにより、被圧入部材１２を押し出すこともできる。これにより、次段の被圧入部材を継ぎ足すまでの前段の被圧入部材の圧入量を増やすことができるので、個々の被圧入部材の圧入方向長さを長くすることができ、より能率的な施工が可能となる。
【００１０】
以上に述べた方法で被圧入部材を地中に圧入し、この被圧入部材で既設の地中構造物の外周を被覆した後、被圧入部材の内周と地中構造物の外周との間の隙間に充填材を満たせば、既設の地中構造物の強度を回復または増大できるので、地中構造物の老朽化防止および耐震補強を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、既設の地中構造物で圧入反力を支持しつつ、被圧入部材をジャッキの推力で地中に圧入するに際し、プレスロッドの圧入方向先端よりも反圧入方向側に、被圧入部材へのジャッキ推力の作用点を配しているので、空頭等の作業スペースが制限される場合でも被圧入部材の圧入作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明方法の一実施形態として、既設橋脚１０における補強工事の施工状況を示す。この補強工事は、橋脚１０の柱状部１０ａ外周に被圧入部材としての補強管１２を配置し、これを圧入装置１１で地中に圧入することにより行われる。なお、以下の説明では、橋脚１０の柱状部１０ａの断面形状が円筒形である場合を例示しているが、当該断面形状は任意であり、これ以外の断面形状、例えば矩形状とすることもできる。また、柱状部１０ａは、中実形状もしくは中空形状の何れでもよい。
【００１４】
図２に示すように、補強管１２は、鋼板等を用いて柱状部１０ａの外周面形状と相似形の筒型に形成される。図示例では、縦に半割した二つの半円筒状分割体１２１からなる円筒状の補強管１２を例示している。この補強管１２は、柱状部１０ａの外周面に二つの分割体１２１を当てがった後、両者の突合せ端部同士を例えば溶接やボルト締め等の手段で一体化することにより製作され、製作後の円筒状の補強管１２は、図示しないホイスト等により橋脚１０外周の所定位置に吊り下げ支持される。この状態では、補強管１２の内周面と柱状部１０ａの外周面との間には環状隙間が形成される。
【００１５】
図１及び図２に示すように、圧入装置１１は、橋脚１０の柱状部１０ａを被覆する補強管１２の外周に配置され、上下に離隔配置されたリング状のフレーム１３、１４と、ジャッキ１５と、上下のフレームを連結する連結部材１６と、補強管１２に圧入力を付与する加圧部材１７とを主要な構成要素として構成される。
【００１６】
上フレーム１３はリング状をなし、柱状部１０ａの脚頭部に適宜の手段、例えば図示しないブラケットを介して固定されている。この上フレーム１３は、図３に例示するように、高さ方向の回転軸を有するヒンジ２１で結合した複数（図示例では二つ）の分割体１３ａで構成され、各分割体１３ａを開いた状態で内側に柱状部１０ａを収容した後、各分割体１３ａを閉じてその対向端部同士を結合することによりリング状に形成される。図１に示すように、上フレーム１３には、柱状部１０ａに固定した反力受け１８が上方から係合している。従って、補強管１２の圧入時には、ジャッキ１５から伝達された圧入反力が上フレーム１３、さらには反力受け１８を介して橋脚１０に支持される。
【００１７】
この他、上フレーム１３を構成する分割体１３ａは、図４に示すように互いに分離することもできる。この場合、各分割体１３ａをそれぞれを柱状部１０ａの外周に当てがった後、対向する両端同士を適当な連結手段で結合することにより上フレーム１３が組み立てられる。
【００１８】
下フレーム１４は、剛体からなる連結部材１６を介して上フレーム１３に吊り下げ支持される。図２に示すように、この下フレーム１４も上フレーム１３と同様に複数（図示例では二つ）の分割体１４ａで形成され、両分割体１４ａの両端を連結手段２０を介して連結することによりリング状に形成される。
【００１９】
下フレーム１４の下面には、プレスロッド１５ａおよびジャッキ本体１５ｂからなる複数の液圧式ジャッキ１５が取り付けられる。プレスロッド１５ａはジャッキ本体１５ｂの両端から突出している。本実施形態では、下フレーム１４の直径方向の対向位置に二つのジャッキ１５を配置した場合を例示しているが、ジャッキ１５の取付け個数や取付け位置は、ジャッキ１５の能力、必要圧入力等の施工条件、および圧入力のバランスを考慮して任意に定めることができる。
【００２０】
本実施形態では、ジャッキ１５として、図５に示すように、外周に複数の凸部１５ａ３が設けられた異径断面のプレスロッド１５ａを使用したタイプ（センターホールジャッキ）を例示している。この種のジャッキ１５では、ジャッキ本体１５ｂのシリンダ側およびピストン側にそれぞれチャック装置１５ｂ１、１５ｂ２が設けられる。ジャッキ本体１５ｂでプレスロッド１５ａを一方向に移動させると、何れか一方のチャック装置が凸部１５ａ３と係合してプレスロッド１５ａの位置を保持するので、ジャッキ１５を複数回往復駆動すれば、その往復ストロークを超えてプレスロッド１５ａを押し込むことができる。もちろん以上のジャッキ１５の構成は例示にすぎず、これ以外にも一般推進工法で使用されるジャッキを使用し、これとスペーサとの併用でプレスロッド１５ａを押し込むようにしてもよい。
【００２１】
図１に示すように、連結部材１６、下フレーム１４の分割体１４ａ、およびジャッキ１５で一つのユニット（揺動ユニット）を構成し、各揺動ユニットを、連結部材１６と上フレーム１３との間に介在させたヒンジ（図示省略）を介して揺動可能に構成するのが望ましい。これにより、二点鎖線で示すように各ユニットを開放位置に揺動させた状態で、次段の補強管１２の継ぎ足しを行い、その後、各ユニットを実線で示す閉鎖位置に戻すことで次段の補強管１２の圧入作業を開始することができ、補強管１２の継ぎ足し作業をスムーズに行うことが可能となる。
【００２２】
ジャッキ１５のプレスロッド１５ａの上端１５ａ２と補強管１２の上端との間には、リング状の加圧部材１７が配置される。加圧部材１７の下面には同じくリング状の受け部材２２が配置され、この受け部材２２が補強管１２の上端に載置されている。
【００２３】
以上の構成から、ジャッキ１５をプレスロッド１５ａの降下方向に駆動すると、その推力はプレスロッド１５、加圧部材１７、および受け部材２２を介して補強管１２に伝達され、補強管１２がジャッキ１５に牽引されて下方に押し込まれる。この時、補強管１２の上端がジャッキ推力の作用点Ｐとなり、下フレーム１４のジャッキ本体１５ｂとの接触部が圧入反力支点Ｑとなる。圧入反力支点Ｑからの圧入反力は、下フレーム１４、連結部材１６、上フレーム１３、および反力受け１８を介して橋脚１０に支持される。
【００２４】
以下、以上の構成からなる圧入装置１１を用いた補強管１２の圧入作業を図６および図７に基いて順次説明する。
【００２５】
１）図６（Ａ）に示すように、最下段の補強管１２ａを圧入装置１１に内蔵させた状態（初期状態）で、ジャッキ１５を複数回駆動してプレスロッド１５ａを降下させる。これにより、同図（Ｂ）に示すように、補強管１２が加圧部材１７に加圧されて下方に押し込まれる。
【００２６】
２）加圧部材１７が下フレーム１４の直上に達したところで、プレスロッド１５ａの移動方向を上昇方向に切替え、再度ジャッキ１５を複数回駆動してプレスロッド１５ａを初期状態に戻す。これにより、加圧部材１７の下面と受け部材１８の上面との間にプレスロッド１５ａの往復ストローク分の隙間が形成されるので、図６（Ｃ）に示すようにこの隙間にスペーサ２３を挿入する。この際、スペーサ２３を安定化させるため、図中の破線で示すように、スペーサ２３の中心に、一端を受け部材２２に固定した（加圧部材１７に固定してもよい）ガイドロッド２４を挿通させるのが望ましい。。
【００２７】
３）その後、再度ジャッキ１５を駆動してプレスロッド１５ａを降下させ、補強管１２ａを再度下方に押し込む。以後、必要に応じて以上の作業を繰返し、図６（Ｄ）に示すようにスペーサ２３を順次積み増しながら補強管１２ａを地中に圧入する。この圧入作業と並行して、補強管１２ａの内周と橋脚１０の柱状部１０ａ外周との間の隙間をウオータージェット等の適宜の手段で掘削する。
【００２８】
４）最下段の補強管１２ａが所定の深さまで圧入された後、使用した加圧部材１７およびスペーサ２３を撤去する。次いで、上述のように連結部材１６、下フレーム１４、およびジャッキ１５からなる揺動ユニットを開放位置に揺動させ（図１に二点鎖線で示す）、その後、図７に示すように、最下段の補強管１２ａの上に次段の補強管１２ｂを継ぎ足して、上下の補強管１２ａ、１２ｂを溶接固定する。次に、揺動ユニットを閉鎖位置（図１に実線で示す）に戻し、図６（Ａ）と同様に、加圧部材１７をプレスロッド１５ａの上端１５ａ２に取り付ける。以後、図６に示す工程を繰返し、次段の補強管１２ｂを下方に押し込む。
【００２９】
なお、上下の補強管１２同士の結合は、上述のとおり溶接で行う他、双方の補強管１２の端部にフランジ１２２（図９参照）を設け、フランジ１２２同士をボルト締めすることによって行うこともできる。
【００３０】
５）以上の圧入作業を繰返し、補強管１２を順次継ぎ足して、図１０に示すように橋脚１０の柱状部１０ａを多段の補強管（１２ａ〜１２ｇ）で被覆する。その後、各補強管１２ａ〜１２ｇの内周と柱状部１０ａの外周との間の隙間をコンクリート、モルタル、樹脂等の充填材２５で満たすことにより、補強作業が完了する。
【００３１】
以上の説明からも明らかなように、本発明では、図１に示す初期状態において、補強管１２へのジャッキ推力の作用点Ｐが、ジャッキ１５のプレスロッド１５ａの下端１５ａ１よりも上方（反圧入方向側）に位置する。そのため、最下段の補強管１２ａは、その上方の一部が圧入装置１１の内側に内蔵された形となり、補強管１２ａの高さ寸法と圧入装置１１の高さ寸法とが一部重複する。従って、高さ方向の作業スペースＬを、従来工法における高さ方向の作業スペースＬ’（図１１）よりも短くすることができ、これにより空頭スペースが制限される施工条件でも補強作業を行うことが可能となる。
【００３２】
図８（Ａ）は圧入装置１１’の他の実施形態を示すものである。図１に示す圧入装置１１では、上下のフレーム１３、１４の間隔が固定されているのに対し、この圧入装置１１’では当該間隔が可変である点が異なる。以下、この圧入装置１１’の構造および施工手順を説明する。但し、図１に示す圧入装置１１の各構成部材と機能・構造が共通する部材については同一の参照番号を付し、重複説明を省略する。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、この圧入装置１１’において、ジャッキ１５は、図１に示すジャッキと同様に、プレスロッド１５ａとして異径断面ロッドを使用したセンタホールジャッキで構成される。ジャッキ１５のジャッキ本体１５ｂは、上下のフレーム１３、１４の間にあって、何れか一方のフレーム、例えば上フレーム１３に固定され、プレスロッド１５ａの先端（本実施形態では下端１５ａ１）は下フレーム１４に取り付けられる。これにより、下フレーム１４がプレスロッド１５ａおよびジャッキ本体１５ｂを介して上フレーム１３に吊り下げ支持されるので、図１に示す連結部材１７は基本的に不要となる。プレスロッド１５ａの上端１５ａ２は上フレーム１３を貫通している。
【００３４】
下フレーム１４には、最下段の補強管１２ａの上端を加圧する、例えば逆Ｌ字型の加圧部材２７が装着される。従って、ジャッキ１５の駆動時には、補強管１２ａの上端がジャッキ推力の作用点Ｐとなり、上フレーム１３のジャッキ本体１５ｂとの接触部が圧入反力支点Ｑとなる。この時、プレスロッド１５ａの下端１５ａ１は、図１に示す実施形態と同様に、ジャッキ推力の作用点Ｐよりも下方にある。圧入反力支点Ｑに作用する圧入反力は、上フレーム１３、および反力受け１８を介して橋脚１０に支持される。
【００３５】
以下、以上の構成からなる圧入装置１１’を用いた補強管１２の圧入作業を図８および図９に基いて順次説明する。
【００３６】
１）図８（Ａ）に示す初期状態から、ジャッキ１５を往復駆動してプレスロッド１５ａを降下させる。これにより、補強管１２ａが加圧部材１７を介してジャッキ１５に牽引される形で押し下げられる。この時、図８（Ｂ）に示すように、補強管１２上端のジャッキ推力作用点Ｐが、図８（Ａ）に示す初期状態のプレスロッド１５ａの下端１５ａ１よりも下方に位置するまで補強管１２ａを押し下げる。この押し下げストロークが得られるように、予めプレスロッド１５ａの長さが定められる。
【００３７】
２）次いで、プレスロッド１５ａの移動方向を上昇方向に切替えて再度ジャッキ１５を複数回駆動し、同図（Ｃ）に示すように、プレスロッド１５ａを初期状態に戻す。この時、補強管１２ａは、同図（Ｂ）に示す圧入位置に保持される。
【００３８】
３）次いで、以上に述べた牽引工程から押出し工程への切り替えが行われる。この切替え作業は、初期位置に復帰させた下フレーム１４と補強管１２ａの上端との間にリング状受け部材２２を配置することで行われる（併せて図示のように加圧部材２７を撤去してもよい）。
【００３９】
４）この状態で、図９（Ａ）に示すように、ジャッキ１５をプレスロッド１５ａの降下方向に往復駆動すると、ジャッキ１５の推力が、下フレーム１４、および加圧部材２７を介して補強管１２ａに伝達され、補強管１２が押し出されるように地中に圧入される。
【００４０】
５）最下段の補強管１２ａが所定の深さまで圧入された後、図９（Ｂ）に示すように、最下段の補強管１２ａの上に次段の補強管１２ｂを継ぎ足し、以後、以上に述べた工程を繰返す。
【００４１】
６）以上の圧入作業を繰返し、補強管１２を順次継ぎ足して、図１０に示すように橋脚１０の柱状部１０ａを多段の補強管（１２ａ〜１２ｇ）で被覆する。その後、各補強管１２ａ〜１２ｇの内周と柱状部１０ａの外周との間の隙間をコンクリート、モルタル、樹脂等の充填材２５で満たすことにより、補強作業が完了する。
【００４２】
以上の工程でも、図１に示す実施形態と同様に、図８（Ａ）に示す初期状態において、補強管１２へのジャッキ推力の作用点Ｐが、ジャッキ１５のプレスロッド１５ａの下端１５ａ１よりも上方（反圧入方向側）に位置するため、高さ方向の作業スペースを、従来工法における高さ方向の作業スペースＬ’（図１１）よりも短くすることができ、これにより空頭スペースが制限される施工条件でも補強作業を行うことが可能となる。
【００４３】
また、この実施形態では、図６および図７に示す実施形態と異なり、ジャッキ１５による補強管１２の牽引工程（図８（Ａ）（Ｂ））に引き続いて、ジャッキ１５による補強管１２の押出し工程（図８（Ｃ）およ図９（Ａ））を行っているが、このように押出し工程を追加することにより、牽引工程のみを行う場合に比べ、次段の補強管１２ｂを継ぎ足すまでの前段の補強管１２ａの圧入量を増やすことができる。従って、個々の補強管１２の高さ寸法を増すことができ、補強管１２の継ぎ足し回数を減じて施工能率を向上させることができる。
【００４４】
なお、特に必要がなければ図８（Ｃ）および図９（Ａ）に示す押出し工程を経ることなく、図図９（Ｂ）に示す補強管１２ｂの継ぎ足し工程に移行しても構わない。
【００４５】
なお、以上の説明では、ジャッキ推力の作用方向を垂直方向とした場合を例示したが、ジャッキ推力の作用方向はこれ以外の方向、例えば水平方向とすることもでき、これにより、例えば既設水道管やガス管等の補強工事にも本発明を適用することが可能となる。また、本発明方法は、既設地中構造物の補強を施工目的とする場合のみならず、地中構造物で圧入反力を支持しつつ、被圧入部材をジャッキの推力で地中に圧入する限り、その施工目的を問わず広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明方法で使用する圧入装置の縦段面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線横断面図である。
【図３】上フレームの分割状態の一例を示す平面図である。
【図４】上フレームの分割状態の他例を示す平面図である。
【図５】プレスロッドの一例を示す正面図である。
【図６】本発明方法による施工手順の一例を示す縦段面図である。
【図７】本発明方法による施工手順の一例を示す縦段面図である。
【図８】本発明方法による施工手順の他例を示す縦段面図である。
【図９】本発明方法による施工手順の他例を示す縦段面図である。
【図１０】本発明方法で補強された橋脚の縦段面図である。
【図１１】従来の圧入装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      橋脚（地中構造物）
１０ａ    柱状部
１１      圧入装置
１１’    圧入装置
１２      補強管（被圧入部材）
１３      上フレーム
１４      下フレーム
１５      ジャッキ
１５ａ    プレスロッド
１５ａ１  下端
１５ａ２  上端
１６      連結部材
１７      加圧部材
１８      反力受け
２２      受け部材
２７      加圧部材
Ｐ        ジャッキ推力の作用点
Ｑ        圧入反力支点
【図１】
2006144304.tif 000003
【図２】
2006144304.tif 000004
【図３】
2006144304.tif 000005
【図４】
2006144304.tif 000006
【図５】
2006144304.tif 000007
【図６】
2006144304.tif 000008
【図７】
2006144304.tif 000009
【図８】
2006144304.tif 000010
【図９】
2006144304.tif 000011
【図１０】
2006144304.tif 000012
【図１１】
2006144304.tif 000013