(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に連通空間を有する略矩形筒状の鋼枠体と、
前記鋼枠体の内面に周設したコンクリート躯体と、
一部を前記鋼枠体の内面に固定し、他部を前記コンクリート躯体内に配設した複数の定着材と、
前記コンクリート躯体内に配設した、複数の鉄筋と、を備え、
前記複数の定着材を介して、前記鋼枠体と前記コンクリート躯体を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする、
ボックスカルバート。
【請求項２】
前記鉄筋の一部を、前記鋼枠体の内面に固定したことを特徴とする、請求項１に記載のボックスカルバート。
【請求項３】
前記定着材が、前記鋼枠体の内壁の周方向に沿って付設した２本の下弦材と、前記２本の下弦材より前記連通空間側に前記２本の下弦材と平行に配設した１本の上弦材と、各前記下弦材と前記上弦材をそれぞれ接続する連続する複数の山型斜材と、からなるトラス鉄筋ジベルであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のボックスカルバート。
【請求項４】
前記鋼枠体が、枠体本体と、前記枠体本体の一端に設けた雌継手と、前記枠体本体の他端に設けた雄継手と、を備え、前記雌継手が、内壁の全周にわたって前記連通空間側に延出する側板を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボックスカルバート。
【請求項５】
前記雄継手の外壁に弾性を有するシールリングを環設したことを特徴とする、請求項４に記載のボックスカルバート。
【請求項６】
前記鋼枠体が、前記コンクリート躯体打設時の型枠を兼ねることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボックスカルバート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボックスカルバートに関し、特に鋼板／コンクリート一体構造により、薄肉でありながら高耐力及び高品質を達成可能な、ボックスカルバートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボックスカルバートは、推進工法や開削工法等の建設用途に用いる鉄筋コンクリート製の函体である。
特許文献１には、推進工事用のボックスカルバート及びこれを用いたトンネル推進工法が開示されている。
ボックスカルバートを用いた推進工法では、ボックスカルバート前方の坑壁を掘削しつつ、油圧ジャッキを用いて順次ボックスカルバートを押し込み、連続するボックスカルバートの内部空間によって地下道や水路を構築する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７３３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術のボックスカルバートは、土圧、活荷重、地震外力等に対する十分な耐力を確保すべく、コンクリート躯体に一定の断面（壁厚）が要求されるため、壁厚を薄肉にして内部空間を広く確保することが困難であった。
また、推進工法において工区によって施工深度が異なる場合、土被りの大小によって要求される壁圧が異なるにもかかわらず、小土被りであっても大土被りの設計による大断面のボックスカルバートを用いらざるを得なかった。
このため、土被りの大小に関わらず大断面のボックスカルバートに対応する大型の掘削機が必要となることで、施工コストが嵩んでいた。
【０００５】
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決可能なボックスカルバートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のボックスカルバートは、内部に連通空間を有する略矩形筒状の鋼枠体と、鋼枠体の内面に周設したコンクリート躯体と、一部を鋼枠体の内面に固定し、他部をコンクリート躯体内に配設した複数の定着材と、コンクリート躯体内に配設した、複数の鉄筋と、を備え、複数の定着材を介して、鋼枠体とコンクリート躯体を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明のボックスカルバートは、鉄筋の一部を、鋼枠体の内面に固定してもよい。
【０００８】
本発明のボックスカルバートは、定着材が、鋼枠体の内壁の周方向に沿って付設した２本の下弦材と、２本の下弦材より連通空間側に２本の下弦材と平行に配設した１本の上弦材と、各下弦材と上弦材をそれぞれ接続する連続する複数の山型斜材と、からなるトラス鉄筋ジベルであってもよい。
【０００９】
本発明のボックスカルバートは、鋼枠体が、枠体本体と、枠体本体の一端に設けた雌継手と、枠体本体の他端に設けた雄継手と、を備え、雌継手が、内壁の全周にわたって連通空間側に延出する側板を有していてもよい。
【００１０】
本発明のボックスカルバートは、雄継手の外壁に弾性を有するシールリングを環設していてもよい。
【００１１】
本発明のボックスカルバートは、鋼枠体が、コンクリート躯体打設時の型枠を兼ねていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のボックスカルバートは、コンクリート躯体の外面を鋼枠体で被覆しつつ、定着材を介してコンクリート躯体と鋼枠体とを一体に挙動可能に連結した鋼板／コンクリート一体構造により、高いせん断耐力及び曲げ耐力を発揮することができる。
このため、コンクリート躯体の壁厚を薄肉にして、外寸に対して広い内部空間を確保でき、設計の自由度を高めることができる。
特に推進工法において、土被りの大小にかかわらず、薄肉で大断面のボックスカルバートを使用でき、小型の掘削機で施工できるため、施工コストを大幅に節減することが可能となる。
また、外周に鋼枠体が連続することで、推進時における周辺土との周面摩擦力が軽減するため、比較的小さな推進力で円滑に圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のボックスカルバートの雄継手側からの斜視図。
【図２】本発明のボックスカルバートの雌継手側からの斜視図。
【図３】型枠ユニットの説明図。
【図４】定着材の説明図。
【図５】鉄筋の説明図。
【図６】実施例２の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明のボックスカルバートについて詳細に説明する。
なお、本発明において「上」「下」「横」「前」「後」等の方向性の用語は、ボックスカルバートを、雄継手を正面側に向けて立設した状態、すなわち図１の状態における各方向を意味する。
【実施例１】
【００１５】
[ボックスカルバート]
＜１＞全体の構成（図１、２）
本発明のボックスカルバート１は、推進工法や開削工法等の建設用途に用いる函体である。
ボックスカルバート１は、略矩形筒状の鋼枠体１０と、鋼枠体１０の内面に周設したコンクリート躯体２０と、一部を鋼枠体１０の内面に固定し他部をコンクリート躯体２０内に配設した複数の定着材３０と、コンクリート躯体２０内に配設した複数の鉄筋４０と、を少なくとも備える。
鋼枠体１０及びコンクリート躯体２０の内部には、ボックスカルバート１の前後両面を連通する連通空間Ｓを有する。
本発明のボックスカルバート１は、複数の定着材３０を介して、鋼枠体１０とコンクリート躯体２０とを一体に挙動可能に結合した、鋼板／コンクリート一体構造に一つの特徴を有する。
すなわち、コンクリート躯体２０を鋼枠体１０で全体外巻きすることで、鋼枠体１０を構造部材と見立て、従来技術のボックスカルバートにおける外側鉄筋およびせん断抵抗材を省略することもできる。これによってコンクリート躯体２０の壁厚を薄肉にして内部空間を広く確保することが可能となる。
【００１６】
＜２＞鋼枠体
鋼枠体１０は、鋼板／コンクリート一体構造における引張抵抗材の機能を有する部材である。
鋼枠体１０は、内部に連通空間Ｓを有する略矩形筒状の枠体本体１１と、枠体本体１１の後部に設けた雌継手１２と、枠体本体１１の前部に設けた雄継手１３と、を少なくとも備える。
本例では鋼枠体１０として、厚さ９ｍｍのＳＭ４９０鋼板からなる筒状構造体を採用する。
鋼枠体１０の雌継手１２と雄継手１３は、対となる連結継手であり、雌継手１２と雄継手１３の嵌合によって、複数のボックスカルバート１をトンネル軸方向に連結することができる。
【００１７】
＜２．１＞雌継手
雌継手１２は、連続する複数のボックスカルバート１において、後続するボックスカルバート１の雄継手１３に嵌合する継手構造である。
雌継手１２は、枠体本体１１の後部において、枠体本体１１の内壁の全周にわたって連通空間Ｓ側に側板１２ａを延出してなる。
側板１２ａの前面は、コンクリート躯体２０の後面と接面する。すなわち、コンクリート躯体２０は、側板１２ａによって仕切られ、雌継手１２内にはコンクリート躯体２０が延在しない。
ボックスカルバート１を推進工法に用いる場合、推進時、特に急曲線部では雌継手１２の曲線部内側に推力が集中するが、この推力を側板１２ａに分散させることで、雌継手１２の外壁（カラー）の変形を抑止することができる。これによって、継手部のシール性能の悪化を防ぐことができる。
【００１８】
＜２．２＞雄継手
雄継手１３は、連続する複数のボックスカルバート１において、先行するボックスカルバート１の雌継手１２に嵌合する継手構造である。
雄継手１３は、枠体本体１１の前部において、枠体本体１１の少なくとも外壁を連通空間Ｓ側に縮径してなる。
雄継手１３の外壁には、弾性を有するシールリング１３ａを環設する。シールリング１３ａの構造は公知なのでここでは詳述しない。
【００１９】
＜２．３＞鋼枠体の機能
鋼枠体１０は、以下の複数の機能を発揮する。
（１）鋼板／コンクリート一体構造における外側の主鉄筋及び配力筋の機能。
（２）コンクリート躯体２０打設時の型枠機能。
（３）運搬時のコバ欠け等を防止するコンクリート躯体２０の保護機能。
（４）供用後の止水機能。
またボックスカルバート１を推進工法に用いる場合、上記に加えて更に以下の機能を発揮する。
（１）推進時、特に曲線推進の応力集中によるコンクリート躯体２０のひび割れ防止機能。
（２）ベンドナイト液等の滑剤を外壁に塗布することによる推進円滑化機能。
【００２０】
＜２．４＞型枠ユニット（図３）
本発明のボックスカルバート１は、鋼枠体１０と、鋼枠体１０の内壁に付設した定着材３０とによって、コンクリート躯体２０打設用の型枠ユニット１０Ａを構成する。
本例では、鋼枠体１０の内壁に、定着材３０に加えて鉄筋４０を付設しているため、型枠ユニット１０Ａが更に鉄筋４０を含む。
型枠ユニット１０Ａを用いたボックスカルバート１の製造方法については後述する。  
【００２１】
＜３＞コンクリート躯体
コンクリート躯体２０は、鋼板／コンクリート一体構造における圧縮抵抗材の機能を有する部材である。
コンクリート躯体２０は、鋼枠体１０の内側に周設する。
コンクリート躯体２０の内部には、ボックスカルバート１の用途に応じた形状の連通空間Ｓが構成される。
コンクリート躯体２０には、ＰＣ鋼棒やＰＣ撚り線による縦締め用のシース孔や、グラウト注入孔（不図示）等が設けられる。
ボックスカルバート１におけるコンクリート躯体２０のその他の構造は公知なので、ここでは詳述しない。
【００２２】
＜４＞定着材（図４）
定着材３０は、鋼枠体１０をコンクリート躯体２０に定着して一体化させるためのずれ止め部材である。
本例では定着材３０として、鋼枠体１０の内壁の周方向に沿って付設した２本の下弦材３２と、２本の下弦材３２より連通空間Ｓ側に２本の下弦材３２と平行に配設した１本の上弦材３１と、各下弦材３２と上弦材３１をそれぞれ接続する連続する複数の山型斜材３３と、からなるトラス鉄筋ジベルを採用する。
トラス鉄筋ジベルは、ずれ止め機能だけではなく、上弦材３１及び下弦材３２が主筋として作用し、山型斜材３３が剪断補強筋として作用することで、コンクリート躯体２０に対する高い補強機能を発揮する。また、部材間の隙間が大きいため、コンクリート躯体２０のコンクリート打設時に、コンクリートの充填性が高い。
本例では、定着材３０を、鋼枠体１０の各面において軸方向（周方向と直交する方向）に４列ずつ並列する。但し定着材３０の列数は４列に限らず、１列〜３列、又は５列以上であってもよい。
【００２３】
＜５＞鉄筋（図５）
鉄筋４０は、コンクリート躯体２０を補強する引張抵抗材である。
鉄筋４０は、コンクリート躯体２０の内部に埋設する。
本例では鉄筋４０として、鋼枠体１０の内壁の周方向に沿って配設する複数の主筋４１と、並列する複数の主筋４１の間に直交方向に架け渡す複数の配力筋４２と、鋼枠体１０の角部において直交する２方向の主筋４１の間に斜めに架け渡す複数のハンチ筋４３と、の組合せを採用する。
ただし鉄筋４０の構造は上記に限らず、要求性能に応じて、スターラップを配置する等の適宜の設計とすることができる。
また本例では、鋼枠体１０の第１面に沿って配設する主筋４１の両端部を、第１面に直交する第２面に沿って周方向に曲折して定着端４１ａを構成し、定着端４１ａを第２面に溶着する。
本例の場合、鉄筋４０が鋼枠体１０の内壁と連結することで、鉄筋４０を介して鋼枠体１０とコンクリート躯体２０の一体性を向上させることができる。
【００２４】
＜６＞製造方法
ボックスカルバート１は、例えば以下の手順で製造する。
鋼枠体１０の内壁に定着材３０及び鉄筋４０を溶接して型枠ユニット１０Ａを製作する。
型枠ユニット１０Ａを、雄継手１３を上に向けて作業ヤードに設置する。
型枠ユニット１０Ａの内空に、コンクリート躯体２０の連通空間Ｓを画設する外形の内型枠を配置する。
内型枠の配置により、鋼枠体１０の内壁と、雌継手１２の側板１２ａと、内型枠の外壁と、の間にコンクリートの打設空間が画設される。
必要に応じて型枠ユニット１０Ａの外側に支保材を組み、型枠ユニット１０Ａの鋼枠体１０を外側から支持する。
鋼枠体１０と内型枠の間に、鋼枠体１０の雄継手１３の縁までコンクリートを打設する。コンクリートの配合や種類は問わないが、定着材３０の性能劣化を防ぐため、混和剤として減水剤やＡＥ減水剤を使用することが望ましい。
コンクリートの硬化後、内型枠を連通空間Ｓ側に解体して取り外す。これによって、コンクリート躯体２０内に連通空間Ｓが構成され、ボックスカルバート１が完成する。
【００２５】
＜６．１＞コンクリート躯体の品質
本発明のボックスカルバート１は、鋼枠体１０とコンクリート躯体２０を鋼枠体１０の内壁に付設した定着材２０によって一体化する構造である。
従って、コンクリート躯体２０のずれ止めとしての側板（鍔材）を、雄継手１３側に設ける必要がない。
仮に鋼枠体の雄継手側にずれ止めとしての側板を備える場合、コンクリートの打設後、コンクリートの天端が側板に塞がれるため、コンクリートの天端付近にコンクリート内の気泡が滞留したまま硬化することで、コンクリート躯体の小口面の品質を著しく低下させる。
これに対し、本発明のボックスカルバート１は、鋼枠体１０の雄継手１３側に側板が無く開放されているため、コンクリートの打設後に気泡がコンクリートの天端から気中に抜ける。このため、コンクリート躯体２０の小口面を密実にすることで、コンクリート躯体２０の高い品質を確保することができる。
【実施例２】
【００２６】
[定着材の他の実施例]
実施例１では、定着材３０として、トラス鉄筋ジベルを採用したが定着材３０はこれに限らない。
例えば定着材３０として、頭付きスタットジベル（図６（ａ））、穴あき鋼板ジベル（図６（ｂ））、鋼パイプ貫通型穴あき鋼板ジベル（図６（ｃ））等を採用してもよい。
要は、鋼枠体１０とコンクリート躯体２０が一体に挙動可能な定着性能を有していればよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  ボックスカルバート
１０  鋼枠体
１０Ａ  型枠ユニット
１１  枠体本体
１２  雌継手
１２ａ  側板
１３  雄継手
１３ａ  シールリング
２０  コンクリート躯体
３０  定着材
３１  上弦材
３２  下弦材
３３  山型斜材
４０  鉄筋
４１  主筋
４１ａ  定着端
４２  配力筋
４３  ハンチ筋
Ｓ  連通空間
【要約】
【課題】特に鋼板／コンクリート一体構造により薄肉でありながら高耐力及び高品質を達成可能なボックスカルバートを提供すること。
【解決手段】本発明のボックスカルバート１は、内部に連通空間Ｓを有する略矩形筒状の鋼枠体１０と、鋼枠体１０の内面に周設したコンクリート躯体２０と、一部を鋼枠体１０の内面に固定し、他部をコンクリート躯体２０内に配設した複数の定着材３０と、コンクリート躯体内２０に配設した、複数の鉄筋４０と、を備え、複数の定着材３０を介して、鋼枠体１０とコンクリート躯体２０を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
0006925091.tif 000002
【図２】
0006925091.tif 000003
【図３】
0006925091.tif 000004
【図４】
0006925091.tif 000005
【図５】
0006925091.tif 000006
【図６】
0006925091.tif 000007