(57)【要約】【課題】弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図ることを目的とする。【解決手段】人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造となし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造。
【請求項２】
人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法。
【請求項３】
人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造。
【請求項４】
人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中にある人孔の補強に用いる繊維シートとモルタルを併用した老朽人孔の更生構造とその工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人孔の補強工法として次のものがある。
【０００３】
開削で地上から人孔をつくり直す方法、人孔の内面を鋼材で補強する方法、人孔の内面に高強度シートを貼付け補強する方法、あるいは人孔の内面に全周にわたりモルタル、繊維シート、モルタルの三層構造で補強する方法がある。
【０００４】
【特許文献】
特開２００３−１５５７５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
開削で地上から人孔をつくり直す方法では、つくり直しの開削工事費はコストがかかり、工期も長く、安全性の観点からも問題が多い。さらに、地下埋設物や道路状況によっては、施工が困難な場合がある。
【０００６】
また、人孔の内面を鋼材で補強する方法では、人孔に設備があって、施工が困難な場合がある。
【０００７】
さらに、人孔の内面に高強度シートを貼付け補強する方法では、人孔の内壁の引張応力の増加のみで、圧縮応力、せん断力には対処できず、ボックス状の構造物としての強化レベルは低い。
【０００８】
さらにまた、本出願人は、施工コストが安く、工期が短く、安全上の問題もなく、地下埋設物や道路状況にも左右されず、また、人孔内に設備があっても施工が容易で、さらに、人孔のボックス状の構造物としての強度を増大させることを可能とすべく、人孔の内面に貼付けた繊維シートと、前記繊維シートの上に塗布したモルタルと、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けた３層構造を、人孔内面の全周に沿わせて施工した人孔補強構造とその工法を、特開２００３−１５５７５５号「繊維シートとモルタルを併用した人孔補強構造とその工法」を既に提案している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
老朽人孔を調査してみると、人孔の隅角部にクラックが存在し、また、鉄筋も存在しない場合が多いため、構造的にボックス状構造物として考えにくく、単純梁としての考察ができ、また、鉄筋がない無筋構造物でもコンクリート強度は標準値以上ある場合が多く、弱点部分のみの補強が適することが判明した。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図るべく、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造とした。
【００１１】
本発明は、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図るべく、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造となし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法とした。
【００１２】
また、本発明は、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図るべく、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造とした。
【００１３】
本発明は、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図るべく、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法とした。
【００１４】
【発明の実施の態様】
本発明を添付する図面に基づいて、以下詳細に説明する。
【００１５】
まず、本出願人が既に開発して出願した人孔内面の全周にわたり３層構造よりなる補強構造から説明する。
【００１６】
人孔には、電力ケーブルなどが収容される。古く構築された人孔の中には、ボックス状の構造物として殆ど強度がないものもあり、補強の必要がある。
【００１７】
図８は、従来の人孔内面の全周にわたり繊維シート、モルタル、繊維シートの３層構造よりなる補強構造３を施工した、地中１にある人孔２の断面図を示す。
【００１８】
図９〜図１１に、補強構造３の施工フローを断面を拡大して示し、図１２は人孔補強工法により構築されたボックス状の構造物を示す。
【００１９】
まず、図９に示すように、既設コンクリート１１の表面をケレンし、その表面を洗浄し、プライマー１２を塗布して、その上にエポキシ樹脂１４を塗布し、炭素繊維シート１３を貼付け、ローラー等で炭素繊維シート１３を押付けてエポキシ樹脂１４が炭素繊維シート１３の表面に浮き出るように含浸させる。図１０に示すプライマー１５はエポキシ樹脂１４とモルタル１６を接着するために塗布する。
【００２０】
本施工で使用する高強度無収縮モルタル１６の配合例を次に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
超早強セメントを使用することで、１時間程度で硬化し、上塗りが可能となる。このため、１日の施工厚さが５ｃｍ程度まで可能となった。
【００２３】
超早強セメントでは硬化時間の調整が難しいが、配合の変更と温度管理により現場ごとの施工性と施工量に合わせた硬化時間にできる。
【００２４】
高温の状況（夏期）は遅延剤を使用して硬化時間を遅くできる。遅延剤により粘性が低下し、壁面に塗布しにくくなるが、ポリプロピレン繊維を添加することにより、配合された高強度無収縮モルタル１６の粘性を増加させられる。
【００２５】
高温の状況（夏期）での混練は冷水を使用し、冷却した状態で保管・運搬することにより、塗り上げ作業前の時間を一定に調整することができる。
【００２６】
モルタルは混練時に小さな気泡が発生し除去できないため、硬化したモルタルの強度が低下するとともに、強度のバラツキが発生するが、強度のバラツキを防止するため、ガラス繊維・ポリプロピレン繊維を混入させる。
【００２７】
次に、図１０に示すように、高強度無収縮モルタル１６を必要な厚さまで、例えばコテにて塗布する。
【００２８】
続いて、図１１に示すように、高強度無収縮モルタル１６硬化後、図９に示すプライマー１２の塗布、その上にエポキシ樹脂１４を塗布し、炭素繊維シート１３を貼付け、ローラー等で炭素繊維シート１３を押付けてエポキシ樹脂１４が炭素繊維シート１３の表面に浮き出るように含浸の工程を行い、炭素繊維シート層を造成する。
【００２９】
図１２は、上記の工程により構築されたボックス状構造物２１を示す。その内面には補強構造３が施工されている。
【００３０】
本施工は、高強度無収縮モルタル１６を例えばコテにて塗布するが、コテで塗り上げてコンクリート構造物を築造する方法は、モルタルの強度・接着性・施工性・コスト面で問題があり、部分的な補修や表面修理を除けば採用されることはなかった。特に、上向きの施工（下に塗り重ねる）は強度的な品質確保が困難と考えられていた。
【００３１】
ラーメン構造などの構造形態を持つ鉄筋コンクリート構造物を、モルタルを塗り上げることで構造物全体として補強する工法はなかったが、本施工によると、特有の配合の高強度無収縮モルタル１６を使用するので、ボックス状構造物２１の補強ができる。一般的に、補強後の強度解析は既存構造物残存強度と補強部を一体化した、複雑な計算と検討が必要であった。
【００３２】
しかし、本施工の補強工法では、補強部構造物（補強のため築造した構造物）の、部分的な圧縮強度・引張強度、せん断強度および補強部構造物そのもののラーメン構造としての保有強度は、通常の鉄筋コンクリート構造物と同じ考え方で計算できる。よって、本施工では補強部構造物の要求強度を決めることで、パソコンによる市販ソフトにより簡便に補強計算が可能となる。
【００３３】
例えば、繊維シートを貼付け、表面にモルタル仕上げをしても、その物自体で外力に対する構造物としての強度は保有していないため、既存構造物と一体化した強度の算出が必要で、複雑な検討が必要であった。
【００３４】
本施工では、実施工と同様の施工状況・施工環境で供試体をとり、圧縮試験を行う方法や、補強部分のコア抜きを行い試験を行うことで強度確認ができる。
【００３５】
また、既存構造物残存強度に応じた補強構造とすることにより、既存構造物の延命補強に適した低コストの補強部構造物が構築できる。すなわち、既存構造物残存強度を踏まえた補強構造体が負担する引張応力については繊維シートの貼付け層の増減を行い、圧縮とせん断応力についてはモルタル層厚の増減を行い、既存構造物に適した繊維シートとモルタルを併用した補強部構造物の構築が可能である。
【００３６】
さらに、使用する繊維シートは、補強構造物が負担すべく引張強度により、例えば炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維を選定し、使用することにより、アラミド繊維シートとモルタルを併用した補強部構造物の構築が可能であり、ガラス繊維シートとモルタルを併用した補強部構造物の構築が可能である。
【００３７】
本発明について説明する。
【００３８】
図１は、本発明の部分補強図の一例である。
【００３９】
本発明では、図２に示すように、人孔３１の内面の全周にわたり繊維シート３２を貼付け、隅角部にモルタル３３を積層する。
【００４０】
人孔３１には図示のようにクラック３４が入っている場合が多い。その場合、土圧等の荷重に抵抗させるため、人孔３１の隅角部と隅角部の間の引張力のかかる中央部には繊維シート３２を貼付け、せん断力のかかる隅角部にはモルタル３３を積層して抵抗させる。
【００４１】
図３では、人孔３１の内面の全周にわたり繊維シート３２を貼付け、隅角部にモルタル３３を積層し、さらに隅角部のみに繊維シート３５を貼付ける。
【００４２】
図３の場合も図２の場合と同様、基本的には図１と同じ補強であるが、隅角部の内側にも繊維シート３５を貼付けることにより、水等による老朽化の防止対策や人孔３１の隅角部を拘束して、上載荷重等による、横ずれ（人孔３１が荷重により平行四辺形になろうとする）を抑制できる効果が得られる。
【００４３】
人孔の部分を補強する部分補強構造の補強効果を検討するため、試験モデルを作製して、次の３モデルで載荷試験を実施した。
【００４４】
モデル（１）  図４に示すような劣化した構造物（基準強度モデル）
モデル（２）  図５に示すような全面補強モデル（特開２００３−１５５７５号公報）
モデル（３）  図６に示すように、隅角部にクラックがあって、内面に繊維シートを貼付け、隅角部にモルタルを積層し、さらにモルタル内面に繊維シートを貼付けた構造物
【００４５】
【表２】
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【００４６】
ひびわれ荷重は、部分補強の場合（モデル（３））、無補強  （モデル（１））に対して１．６倍であり、効果が期待できる結果が得られた。
【００４７】
理論上の応力算出根拠は、各壁面ごとにおいて単純梁として行った。
【００４８】
それは、側壁上部ハンチに貫通しているクラックが生じており、ベースと側壁との間に打ち継ぎ目が生じており、側壁は無筋状態が大半であり、スラブおよびベースのそれぞれと縁が切れて、各壁は独立しているものと考慮したことによる。
【００４９】
図７に示すように、ダンプトラックにてＴ−２５荷重を既設人孔そのものに載荷し、無補強のケース（１）  、型枠でのサポート補強のケース（２）  、全周を炭素繊維シートで補強するケース（３）  、全周を炭素繊維シートを貼付け、隅角部にモルタルを塗布し、隅角部のモルタルに炭素繊維を塗布した部分補強後のケース（４）  のケース別載荷試験結果は表３に示す通りである。
【００５０】
補強ステップの実測値とその比率（％）を表３に示す。
【００５１】
【表３】
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【００５２】
無補強のケース（１）  では歪の実測値は０．１４５、サポート補強のケース（２）  では実測値は０．１３９、炭素繊維シートのケース（３）  では実測値は０．０９３、部分補強後のケース（４）  では実測値は０．０３３であり、歪の比率は、ケース（１）  を１００％とすると、ケース（２）  は９５．９％、ケース（３）  は６４．１％、ケース（４）  は２２．８％となり、サポート補強ケース（２）  による補強効果はわずかであるが、部分補強後のケース（４）  では変位量が大きく減少することから、高い効果が得られ、低コスト化が可能であることが検証できた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造となし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造であるので、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図ることができる。
【００５４】
本発明は、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布して２層構造となし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法であるので、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図ることができる。
【００５５】
また、本発明は、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生構造であるので、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図ることができる。
【００５６】
本発明は、人孔の内面に繊維シートを貼付け、前記繊維シートの隅角部の上にモルタルを塗布し、前記モルタルの上に繊維シートを貼付けて３層構造とし、隅角部と隅角部の間の中央部は繊維シートのみとした老朽人孔の更生工法であるので、弱点部分のみの補強をして、低コストで、工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部分補強図の一例である。
【図２】本発明の人孔の内面の全周にわたり繊維シートを貼付け、隅角部にモルタルを積層した状態の断面図である。
【図３】本発明の人孔の内面の全周にわたり繊維シートを貼付け、隅角部にモルタルを積層し、さらに隅角部のみに繊維シートを貼付けた状態の断面図である。
【図４】本発明の実験モデル（１）  の劣化した構造物の断面図である。
【図５】本発明の実験モデル（２）  に示すような全面補強モデルの断面図である。
【図６】本発明の実験モデル（４）  の隅角部にクラックがあって、内面に繊維シートを貼付け、隅角部にモルタルを積層し、さらにモルタル内面に繊維シートを貼付けた構造物の断面図である。
【図７】本発明に係る実験でダンプトラックにてＴ−２５荷重を構造物に載荷した状態の図である。
【図８】従来技術の三層構造による人孔補強構造の断面図である。
【図９】図８の人孔の内面にプライマー、炭素繊維シート、エポキシ樹脂を設けた要部拡大断面図である。
【図１０】図９の内面に高強度無収縮モルタルを設けた要部拡大断面図である。
【図１１】図１０の内面にプライマー、炭素繊維シート、エポキシ樹脂を設けた要部拡大断面図である。
【図１２】図９、図１０、図１１の工程により内面に補強構造が施工されたボックス状構造物の斜視図である。
【符号の説明】
３１…人孔
３２…繊維シート
３３…モルタル
３５…繊維シート
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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