(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が地盤によって囲まれたカルバートなどの既設地中構造物の壁体に設けられた貫通孔と、先端にフランジ部を備えて貫通孔に挿通された鋼材と、前記鋼材を壁体内側における貫通孔端部に固定するための固定部材と、前記貫通孔と前記鋼材との隙間に充填されて硬化してなる充填材とからなり、
前記フランジ部には、前記地盤側から地下水や土砂が前記貫通孔内部に流入することを防止する水膨張性ポリウレタン高分子または水膨張性弾性ゴムからなる水膨脹材を設けたことを特徴とする既設地中構造物の補強構造。
【請求項２】
前記貫通孔の地盤側端部に封止材を設けた請求項１に記載の既設地中構造物の補強構造。
【請求項３】
前記鋼材が、ねじ鋼棒またはねじ山が外周に形成された鋼管の何れか一方の部材により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の既設地中構造物の補強構造。
【請求項４】
外周面が地盤によって囲まれたカルバートなどの既設地中構造物の壁体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の壁体外側端部に地下水や土砂の流入を防止するための封止材を設ける工程と、先端にフランジ部及び前記地盤側からの地下水や土砂が前記貫通孔内部に流入することを防止する水膨張性ポリウレタン高分子または水膨張性弾性ゴムからなる水膨脹材を備えた鋼材を前記貫通孔内に挿設する工程と、前記鋼材を壁体内側の貫通孔端部に固定するとともに該貫通孔端部を封止するための固定部材を設ける工程と、前記鋼材と貫通孔との空隙に硬化性の充填材を充填する工程とを含む既設地中構造物の補強工法。
【請求項５】
前記鋼材として鋼管を使用し、該鋼管内を通して前記貫通孔内の空隙に硬化性の充填材を充填する工程を含む請求項４記載の既設地中構造物の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の地中構造物の補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設された既設構造物、例えば、図８（ａ）に示したようなボックスカルバート５１では、外周面が地盤によって囲まれているので、面外のせん断力に対する構造物自体の補強は困難である。
【０００３】
すなわち、図８（ｂ）に示したように主筋５５と剪断補強筋５４とが埋設された壁部材５３において、新たに剪断補強筋を後打ちする場合、壁部材５３のコンクリートを削って貫通孔を設ける必要があるが、この貫通孔に補強筋を挿入してグラウト材を注入しても、貫通孔には周囲地盤からの土砂と地下水が流入するため、グラウト材と貫通孔内面との付着が損なわれるという欠点があった。
【０００４】
また貫通孔に挿設した補強筋に壁部材５３の背面側でフックを形成することはできず、フック無しの異形鉄筋ではグラウト材との間に付着破壊を生じるため、剪断補強筋を定着させることは困難であった。したがって、既設の地中構造物の耐震化を図る場合には、周囲地盤を改良して固化する方法が実施されているが、これも、広範囲にわたる地盤改良を要するため構造物の立地条件に影響を受けやすく、工期や施工コストが掛かり過ぎるという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、構造物の立地条件に影響を受けず、広範囲にわたる地盤改良による耐震化を必要とせず、既設地中構造物に新たに剪断補強筋を設けることにより容易に、しかも、剪断耐力を確かに高めることができる補強構造を提供することにある。
【０００６】
また本発明の課題は、既設地中構造物の背面側に地下水があっても施工可能な補強工法を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、外周面が地盤によって囲まれたカルバートなどの既設地中構造物の壁体に設けられた貫通孔と、先端にフランジ部を備えて貫通孔に挿通された鋼材と、前記鋼材を壁体内側における貫通孔端部に固定するための固定部材と、前記貫通孔と前記鋼材との隙間に充填されて硬化してなる充填材とからなり、  前記フランジ部には、前記地盤側から地下水や土砂が前記貫通孔内部に流入することを防止する水膨張性ポリウレタン高分子または水膨張性弾性ゴムからなる水膨脹材を設けたことを特徴とする既設地中構造物の補強構造が提供される。
【０００８】
ここで、前記鋼材は鋼棒または鋼管の何れか一方の部材を使用することができる。前記鋼材として鋼管を使用した場合には、鋼管の中空部を通して貫通孔の内部に充填材を注入することができるので、補強構造の構築が容易になる。
【０００９】
また前記フランジ部は、貫通孔に挿入することができる範囲で可能な限り大きな外径であれば良く、例えば、鋼材として螺子鋼棒を用いればナットを先端に螺合して形成することができる。
【００１０】
また本発明によれば、外周面が地盤によって囲まれたカルバートなどの既設地中構造物の壁体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の壁体外側端部に地下水や土砂の流入を防止するための封止材を設ける工程と、先端にフランジ部及び前記地盤側からの地下水や土砂が前記貫通孔内部に流入することを防止する水膨張性ポリウレタン高分子または水膨張性弾性ゴムからなる水膨脹材を備えた鋼材を前記貫通孔内に挿設する工程と、前記鋼材を壁体内側の貫通孔端部に固定するとともに該貫通孔端部を封止するための固定部材を設ける工程と、前記鋼材と貫通孔との空隙に硬化性の充填材を充填する工程とを含む既設地中構造物の補強工法が提供される。
【００１１】
ここで、前記鋼材として鋼管を使用し、該鋼管内を通して前記貫通孔内の空隙に硬化性の充填材を充填する工程を行なうことも可能である。
【００１２】
また前記鋼材のフランジ部には水膨張性の部材を設けても良く、この部材の膨張により貫通孔が封止されれば、地下水や土砂の貫通孔内への流入を防止できるので、前記封止材を貫通孔の壁体外側端部に設ける工程を省くことが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。◆
図１は本発明に係る補強構造１０の断面図であり、補強構造１０が適用された既設地中構造物は、背面側に土砂や地下水が存在する一方で、内側に補強工事を行なうためのスペースが存在する、例えば、ボックスカルバートのような構造物である。
【００１４】
ここで、補強構造１０は、既設地中構造物の壁体２０に設けられた貫通孔２０ａと、貫通孔２０ａの地盤側端部に挿設された、例えば、ゴムパッキングもしくは水膨張性ゴムからなる封止材１５と、先端にナット１４が螺合されて貫通孔２０ａに挿設されたねじ鋼棒１１と、ねじ鋼棒１１の後端に螺合された固定部材１２と、貫通孔２０ａ内に充填されて硬化してなる、例えば、膨張性セメントペースト又はエポキシ系樹脂モルタル等からなるグラウト材１３とから成る。
【００１５】
前記ナット１４は貫通孔２０ａに挿入することができる範囲で可能な限り大きなものを使用する。また前記固定部材１２としては、図５の平面図に示したように、ほぼ中央に螺子孔１２ｂが設けられ、グラウト材１３の注入と空気抜きのための孔１２ａが穿設され、貫通孔２０ａよりも大きなナットを用いる。さらに、図１では、鋼材としてねじ鋼棒１１を例示したが、これ以外に、図４のように外周にねじ山を備える鋼管２５を用いるか、または図６のように先端が溶融されてフランジ部２７ａが形成された異形鉄筋２７を用いることができる。
【００１６】
次に、本発明に係る補強工法について図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。最初に、図２（ａ）に示すように壁体２０に貫通孔２０ａを穿設し、この貫通孔２０ａの地盤側端部に封止材１５を挿設して、地盤側から地下水や土砂が貫通孔２０ａの内部に流入することを防止した後に、貫通孔２０ａ内を洗浄する。
【００１７】
次いで、図２（ｂ）に示すように先端にナット１４を螺合したねじ鋼棒１１を貫通孔２０ａに挿設し、ねじ鋼棒１１の後端には、図２（ｃ）のように固定部材１２を螺合する。そして、固定部材１２の一つの孔１２ａから空気を抜きながら他の孔１２ａから貫通孔２０ａ内にセメントペーストを注入する。
【００１８】
このセメントペーストの注入方法を更に詳細に説明すれば、図３に示したように、チューブ１６を固定部材１２の孔１２ａに通して、その先端１６ａを貫通孔２０ａの地盤側端部まで延長し、このチューブ１６を通してセメントペーストを圧送する。これにより、貫通孔２０ａ内部の空気は矢印で示したように固定部材１２の他の孔１２ａから抜け出て、セメントペーストは地盤側から徐々に貫通孔２０ａに充填される。セメントペーストが孔１２ａから流れ出るまで充填されたら、セメントペーストの圧送を終了し、チューブ１６を孔１２ａから抜き取れば、図２（ｄ）に示すように補強構造は完成する。
【００１９】
なお、上記補強工法において、ねじ鋼棒１１先端のナット１４に、図７に示したような、例えば、水膨張性ポリウレタン高分子とゴムからなる水膨張性弾性ゴム材２９を予め取り付けておけば、ねじ鋼棒１１の貫通孔２０ａへの挿設後に、水膨張材２９が貫通孔２０ａの内部で地下水と接触して膨張し、貫通孔２０ａを封止するので、上記封止材１５との相乗作用で防水効果が格段に向上する。また水膨張材２９の防水効果によっては、上記封止材１５を挿設する工程が省略できて、水膨張材２９のみにより貫通孔２０ａを封止することも可能になる。
【００２０】
また上記補強工法において、ねじ鋼棒１１の替わりに、図４に示したようなねじ山が外周に形成された鋼管２５を使用することも可能である。この場合、上記チューブ１６は不要であり、セメントペーストは矢印で示したように鋼管２５の中空部２１ａを通して貫通孔２０ａへ充填される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の補強構造では、先端にフランジ部を備える鋼材が貫通孔に挿通され、貫通孔と鋼材との隙間に充填された充填材が硬化して成るので、鋼材に剪断力が作用した場合であっても、フランジ部が支圧部材となって、硬化した充填材と鋼材との間の付着破壊の発生が防止される。したがって、従来の剪断補強筋のようなフックを壁体の外側端部に形成しなくても、剪断補強筋として後打ちする鋼材の定着が可能になり、既設の地中構造物の耐震化が容易に行なえて、工期の短縮と施工コストの低減が可能になる。
【００２２】
また本発明の補強工法では、既設地中構造物の壁体に貫通孔を形成した後に、貫通孔の壁体外側端部に封止材を設ける工程を含むので、貫通孔内への地下水や土砂の流入を防止することができて、貫通孔内の洗浄が可能になり、硬化性充填材と貫通孔内面との間の付着破壊の防止が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補強構造の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る補強工法を示した簡略図である。
【図３】図２における補強工法の一工程を拡大して示した断面図である。
【図４】図１及び図３とは異なる一工程を拡大して示した断面図である。
【図５】本発明の補強構造に用いる固定部材の平面図である。
【図６】本発明の補強構造に用いる鋼材を示した側面図である。
【図７】水膨張材を備えた鋼材を示した側面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は従来のボックスカルバートを示した断面図である。
【符号の説明】
１０  補強構造
１１  ねじ鋼棒（鋼材）
１２  固定部材
１３  グラウト材（充填材）
１４  ナット（フランジ部）
１５  封止材
２０  壁体
２０ａ  貫通孔
２５  鋼管（鋼材）
２７ａ  フランジ部
【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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