(57)【要約】【課題】内空を有する程度の比較的大型の地中構造物について構造物の内部から補強することで、耐震性能を向上させ、安価に、新設することなしに、さらに構造物の周辺地盤に影響を与えることなく、既設構造物を有効的に再機能させること。【解決手段】地中構造物の頂版に穿孔部を穿設し、地中構造物の内空部分に穿孔部からセメント系材料を打設充填し、かつ頂版の穿孔部分の全箇所についてセメント系材料を構造物中桝内に打設充填し、セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化する、又は内部側壁を増厚する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内空を有する地中構造物の補強において、
地中構造物の頂版を穿孔機により複数箇所穿孔し、
地中構造物の内空部分に穿孔部からセメント系材料を打設充填し、
かつ頂版の穿孔部分の全箇所についてセメント系材料を打設充填し、
セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化することで
地中構造物を内部から補強することを特徴とする
内空を有する地中構造物の補強方法。
【請求項２】
内空を有する地中構造物の補強において、
地中構造物の頂版を穿孔機により複数箇所穿孔し、
地中構造物の内空部分に穿孔部からセメント系低強度材料を補強を要しない高さまで一定量打設し、
セメント系低強度材料を固化させ、
さらに固化したセメント系低強度材料より上の上部空間の補強を要する高さについて穿孔部からセメント系材料を打設充填し、
かつ頂版の穿孔部分の全箇所についてセメント系材料を充填し、
セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化することで
地中構造物を内部から補強することを特徴とする
内空を有する地中構造物の補強方法。
【請求項３】
内空を有する地中構造物の補強において、
地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に一定の離隔を保ち、かつ補強を要する箇所にコンクリート成形型枠を設置し、
地中構造物壁体とコンクリート成形型枠とで形成する空間にセメント系材料を打設充填し、
セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化し地中構造物壁体を増厚することで
地中構造物を内部から補強することを特徴とする
内空を有する地中構造物の補強方法。
【請求項４】
内空を有する地中構造物の補強において、
地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に一定の離隔をとり補強鋼板を設置し、
補強鋼板及びセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化し地中構造物壁体を増厚することを特徴とする
請求項３に記載の内空を有する地中構造物の補強方法。
【請求項５】
内空を有する地中構造物の補強において、
セメント系材料を高強度繊維コンクリートとすることを特徴とする
請求項１〜請求項４に記載の内空を有する地中構造物の補強方法。
【請求項６】
内空を有する地中構造物の補強において、
地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に沿って鉄筋又はＰＣ緊張材を配設するか若しくはコンクリート補強用繊維シートを貼設することを特徴とする
請求項１〜請求項５に記載の内空を有する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、建設分野における既設地中構造物の耐力向上に関し、地中構造物の内部から補強する地中構造物の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の設計にあたって、その耐震設計の根拠となる基準は当該構造物の供用期間に想定される地震動強さにあるため、兵庫県南部地震をはじめとして過去の例を超える強度の地震発生には、建設構造物の設計基準の見直しが検討され、耐震基準は漸次向上している現状にある。
【０００３】
つまり、旧来設計を基準として築造された構造物は、現行耐震性能を満足しないものが多く存在し、最新の設計基準まで耐力向上させる補強工事が急がれている。
【０００４】
ここで、地盤面より上部、つまり地上部に突出している構造物部分の高耐力化施工については、その施工容易性もあることから種々の補強方法が提案されており、また実際に様々な形で補強工事がなされている。
【０００５】
ただし、地中部に埋設されている構造物部分については、直接的に補強することが難しいため、周辺地盤を固化改良する等して間接的に地中構造物に対する外力影響を軽減する措置を講ずる例が多い。
【０００６】
特に、地中構造物形状が杭体や柱状体等のような縦横比が大きなものについては、上述のような地盤改良技術が頻用されるが、その供用形態がケーソンのような比較的大型の基礎である場合または地下室のような大きな空間を必要とする容器構造物である場合等には、地盤の大規模な改良体の造成が必要となり、実施工を見据えると工期及び工費の面から現実的手法とはいえない。
【０００７】
従来、このような大型の地中構造物は、耐震設計指針の基準変更がなされてからも、その設計基準を満足する程度の耐震性能を有するものも存在したが、上述する大型地震発生を契機として一気に耐震基準が向上したことで、大型の地中構造物であっても補強工事を必要とする例が増加しているという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１４４６５公報
【特許文献２】特開２００３−０５５９９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、内空を有する程度の比較的大型の地中構造物について構造物の内部から補強することで、耐震性能を向上させ、安価に、新設することなしに、さらに構造物の周辺地盤に影響を与えることなく、既設構造物を有効的に再機能させることで解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的の達成及び課題を解決するために、本発明は次のように構成される。
【００１１】
本願請求項１に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、地中構造物の頂版を穿孔機により複数箇所穿孔し、地中構造物の内空部分に穿孔部からセメント系材料を打設充填し、かつ頂版の穿孔部分の全箇所についてセメント系材料を打設充填し、セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化することで地中構造物を内部から補強することを特徴とする。
【００１２】
本願請求項２に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、地中構造物の頂版を穿孔機により複数箇所穿孔し、地中構造物の内空部分に穿孔部からセメント系低強度材料を補強を要しない高さまで一定量打設し、セメント系低強度材料を固化させ、さらに固化したセメント系低強度材料より上の上部空間の補強を要する高さについて穿孔部からセメント系材料を打設充填し、かつ頂版の穿孔部分の全箇所についてセメント系材料を充填し、セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化することで地中構造物を内部から補強することを特徴とする。
【００１３】
本願請求項３に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に一定の離隔を保ち、かつ補強を要する箇所にコンクリート成形型枠を設置し、地中構造物壁体とコンクリート成形型枠とで形成する空間にセメント系材料を打設充填し、セメント系材料を固化させセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化し地中構造物壁体を増厚することで地中構造物を内部から補強することを特徴とする。
【００１４】
本願請求項４に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、請求項３に記載の発明において、地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に一定の離隔をとり補強鋼板を設置し、補強鋼板及びセメント系材料からなる補強体を地中構造物と一体化し地中構造物壁体を増厚することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項５に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、請求項１〜４のうち何れか１項記載の発明において、セメント系材料を高強度繊維コンクリートすることを特徴とする。
【００１６】
本願請求項６に係る内空を有する地中構造物の補強方法は、請求項１〜５のうち何れか１項記載の発明において、地中構造物の内部から地中構造物壁体の内側面に沿って鉄筋又はＰＣ緊張材を配設するか若しくはコンクリート補強用繊維シートを貼設することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、大型の地中構造物のような内部空間を有する構造物の耐震補強方法について、地盤改良等を要せず経済的に施工することが可能で、工期も短く、また別途新設構造物を築造することもなく既設構造物の内部から補強することが可能であり、さらに構造物外部の周辺地盤には一切の影響を与えることなく構造物の耐力を向上させることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、過去に橋梁基礎として築造された地中構造物を補強する場合を例にして図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、図１は本発明の実施形態の補強対象となる地中構造物の縦断面である。図１に示すように、橋脚１ｇの基礎構造物として設計及び築造されるような地中構造物１ａは、その構造物全体が原地盤面２ａから低位し、また規模が比較的大きいことからその内部構造は頂版１ｄ、底盤１ｅ及び側壁１ｆと併せて中仕切壁１ｃにより複数の中桝１ｂを構成することが一般的であり、さらに地中構造物１ａが地下水位２ｃより低位する場合には中桝１ｂの内部に中詰水２ｄが地下水位２ｃに相当する水位レベルまで注水されている構成となる。
【００２０】
図２は、地中構造物１ａに補強体を築造する準備段階の各工程を示している。この準備段階の最初の工程は、原地盤面２ａを掘削機等により掘削する（図示を省略する）ことで掘削地盤面２ｂを成形し地中構造物１ａの頂版１ｄの上面を露出させる。
【００２１】
つぎに、穿孔機３ａにより頂版１ｄを穿孔することで穿孔部３ｂを穿設し、中桝１ｂへの連通路とする。このとき、中桝１ｂが複数構成されている地中構造物１ａでは、中桝１ｂの大きさ及び構成数に応じて必要な数だけ穿孔部３ｂを穿設する。以降、地中構造物１ａの中桝１ｂと外部（地上部）とのアクセスは、当該穿設した連通路によりなされる。なお、穿孔部３ｂの開口寸法は、構造物耐力に影響しない範囲でかつ作業者又は必要材料の出入が可能な程度に最小とすればよい。
【００２２】
つぎに、地中構造物１ａが地下水位２ｃより低位する場合には、中桝１ｂに注水されている中詰水２ｄを排水ポンプ等により排水し、また中桝１ｂを構成する地中構造物１ａの内壁面、つまり頂版１ｄ、底盤１ｅ、中仕切壁１ｃ及び側壁１ｆの各表面状態に従って、中桝１ｂの内部をウォータジェット等により洗浄する（図示を省略する）。さらに、以降の工程のため必要に応じて目荒らし等の前処理をしておく（図示を省略する）。
【００２３】
つぎに、アジテータトラック４で運搬された低強度モルタル５ａを穿孔部３ｂから中桝１ｂに直接、又はコンクリートポンプ等で打設し固化させる。ここで、旧設計による地中構造物１ａが補強を必要とする部分、つまり現行設計の所要強度に達しない部分は、その殆どの場合において地中構造物１ａの断面上部（地中構造物１ａの構造物高さの上側３分の２程度）に位置していることから、構造物下方（同様に、下側３分の１程度）の補強を要しないことが多い。よって、ここで打設するセメント系低強度材料としての低強度モルタルは、以降に説明する補強体の構造部材にはならず、地中構造物１ａに補強体を築造する上での仮設の作業床を造成し施工基面として機能するものであるため、勿論、流動化処理土等を使用してもよく、さらには単に砂を敷設する等だけでも構わない。
【００２４】
図３は、地中構造物１ａに補強体を築造する本設段階の施工状態を示しており、アジテータトラック４で運搬された普通コンクリート５ｂを穿孔部３ｂから中桝１ｂ及び穿孔部３ｂに直接、又はコンクリートポンプ等で打設充填し固化させることで、地中構造物１ａの中桝１ｂに補強体を築造した上で普通コンクリート５ｂと地中構造物１ａとを一体化させる。ここで、図示では、全ての中桝１ｂに対して補強体を築造しているが、勿論、補強に必要な中桝１ｂに対して穿孔部３ｂを穿設し、普通コンクリート５ｂを打設充填すればよい。また、旧設計による地中構造物１ａは、特に縦方向の配筋量不足が問題となることが多く、この鉄筋強度を補足するために、普通コンクリート５ｂに代えて高強度繊維コンクリート５ｂを利用することも可能である。なお、本例では、中桝１ｂの内部に作業者の入凾を要せず一連の作業が可能となる場合も存在する。
【００２５】
最後に、掘削地盤面２ｂを原地盤面２ａの状態に現況復旧し補強完了となる（図示を省略する）。
【００２６】
また、上述とは異なる補強パターンとして、図４に示すように、地中構造物１ａの補強に必要な箇所にわたってコンクリート成形型枠６を設置した上で、同様に、普通コンクリート５ｂや高強度繊維コンクリート５ｂをコンクリート成形型枠６で区画された中桝１ｂ及び穿孔部３ｂに直接、又はコンクリートポンプ等で打設充填し固化させることで、地中構造物１ａの補強体を築造し地中構造物１ａの側壁１ｆと一体化させ側壁１ｆを増厚する。
【００２７】
この場合、補強体の構造規模により必要に応じて鉄筋７やＰＣ緊張材７を配設し、さらにはコンクリート補強用繊維シートを側壁１ｆ等に貼設することも可能であり、また設置するコンクリート成形型枠６に代えて補強鋼板６を利用することも可能である。ただし、先述する穿孔部３ｂの開口寸法の大きさから材料の投入寸法がある程度制限されるため、例えばコンクリート成形型枠６や補強鋼板６等は予め帯状に加工し投入した上で、中桝１ｂで設置する際に組立てることとなる。なお、先述する穿孔部３ｂの開口寸法の大きさにより適宜作業員の出入り口として利用したり、別個に、中桝１ｂ内に接続する出入り口を頂版１ｄに設け、鉄筋またはＰＣ緊張材の組立を作業員により組立てる。
【００２８】
なお、この側壁１ｆを増厚して補強する場合は、側壁１ｆを有しない中桝１ｂ（例えば、図４に示す中央の中桝）をはじめ補強が不要な箇所については、当然、頂版１ｄに穿孔部３ｂを穿設する必要もなく、中桝１ｂに注水されている中詰水２ｄを排水する必要もない。
【００２９】
また、地上と中桝１ｂとの連絡路として穿設する穿孔部３ｂは、地中構造物１ａの側壁１ｆ等に設けることも可能であるが、この場合は当然ながら地盤の掘削量及び工期が増加することになる。ただし、地中構造物１ａが基礎として本例による橋脚１ｇを支持している場合等をはじめ、頂版１ｄの施工平面が広範には得られず施工の自由度に制約が発生するような状況では、側壁１ｆに連絡路を設置する手段は有効である。さらに、中桝１ｂと他の中桝１ｂとを仕切る中仕切壁１ｃを穿孔して連絡路とすることで、頂版１ｄに穿設する穿孔部３ｂの箇所数を減じることも可能である。
【００３０】
最後に、図５に示すように、補強体を築造した中桝１ｂに地下水位２ｃのレベルまで中詰水２ｄを注水し、掘削地盤面２ｂを原地盤面２ａの状態に現況復旧し補強完了となる。なお、補強鋼板６を設置した場合には、当然ながらコンクリート成形型枠６を脱型する作業は省略される。
【００３１】
なお、地中構造物１ａが完全に地下水位２ｃより低位する場合（例えば、河川水面下等）に予め地中構造物１ａを囲繞する形態で仮締切りを施工した上で本発明を実施する等、ここでの実施形態に示した構成を適宜設計変更して実施することは本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の補強対象となる地中構造物の断面図である。
【図２】本発明の実施形態の補強体を築造する準備段階（原地盤を掘削する工程、頂版を穿孔する工程、及び低強度モルタルを打設する工程）を示す地中構造物の断面図である。
【図３】本発明の実施形態のコンクリートからなる補強体を築造する工程を示す地中構造物の断面図である。
【図４】本発明の実施形態のコンクリート又は鉄筋コンクリートからなる補強体により構造物側壁を内部から増厚する工程を示す地中構造物の断面図である。
【図５】本発明の実施形態のコンクリート、コンクリートと補強鋼板又は鉄筋コンクリートと補強鋼板からなる補強体により構造物側壁を内部から増厚する最終状態を示す地中構造物の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ  地中構造物
１ｂ  中桝
１ｃ  中仕切壁
１ｄ  頂版
１ｅ  底盤
１ｆ  側壁
１ｇ  橋脚
２ａ  原地盤面
２ｂ  掘削地盤面
２ｃ  地下水位
２ｄ  中詰水
３ａ  穿孔機
３ｂ  穿孔部
４  アジテータトラック
５ａ  セメント系低強度材料（低強度モルタル）
５ｂ  セメント系材料（普通コンクリート又は高強度繊維コンクリート）
６  コンクリート成形型枠又は補強鋼板
７  鉄筋又はＰＣ緊張材
【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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