技報 第 5 号（2007 年）

PCaPC 工法による換気塔の施工
かなめちょう－SJ62 工区(1)換気所工事（ 要 町 換気塔）－
東京建築支店

PC 工事部石田雅宏

概要：要町換気塔は，首都高速中央環状新宿線に新設される９カ所の換気塔の１つとして建設された．他の換気塔と異なり PCa 柱・梁部材を架設し目地モルタル強度発
現後，PC 鋼棒と PC 鋼より線にて圧着接合するラーメン構造を採用した．換気塔という建物の機能上スラブが無いため，内部には作業構台を兼ねた足場を設け，緊張側には連層システム足場を組みサイクル工程に合わせて順次せり上げし工事を行った．

Key Words：PCaPC 工法，換気塔，ラーメン構造，仮設計画，引っ掻き試験

１．はじめに
中央環状新宿線は都心環状線の慢性的な渋滞を解消すべく，都道環状６号線（通称山手通り）の地下に 2007 年 12 月開通を目指して道路工事が進められている．全線がトンネルとなっている
ため換気塔は，坑内の「換気」および火災が発生した場合に煙を排出する「排煙」の２つの機能を有している．坑内の排気ガスは空気浄化装置を通して大気中に放出されるが，沿道にはマンシ
ョンやビルが林立し地上高く舞い上げなければならないため，地上から 45m の高さに設定された．本換気塔は，給排気用のファン数が多いため他８カ所の換気塔と規模が異なり PCaPC フレームによるラーメン構造が採用された．

２．工事概要2.1 工事概要
工事概要を以下に，建物外観を写真－１に示す。
工事名称 ：SJ62 工区(1)換気所工事
主要用途 ：高速道路トンネル用換気所
工事場所 ：東京都豊島区千早町１丁目地先
発注者：首都高速道路(株)設計：(株)大建設計監理：首都高速道路(株)施工：間・東洋・太平特定建設共同企業体

PC 施工：(株)ピーエス三菱 東京建築支店

全体工期 ：平成 17 年 3 月 5 日～平成 19 年 12 月 31 日
PC 工期：平成 18 年 11 月 1 日～平成 19 年 3 月 31 日

構造・規模：PCaPC 造，G.L＋45,000mm(11 層)
建築面積 ：2,054ｍ2
延床面積 ：9,154m2

写真－１ 建物外観

石田雅宏
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2.2

PC 構造概要

図－１に基準階平面図，図－２に断面図を示す．標準階高は基準階で 4,500mm であるが，最上階で4,000mm である．１フロア当たり柱８P，スパン梁４P，桁梁６P，小梁５P の構成となっている．（外壁カーテンウォール（以下，外壁 CW）は施工範囲外）表－１に PC 部材諸元を示す．なお PC 部材は当社茨城500工場にて製作した．
▽Z114,000

Y45,380

4,500▽Z104,500▽Z94,500

▽Z8Y2

▽Z7

X36,005

X44,500

6,875
18,200X545,000

5,320

X64,500

図－１ 基準階平面図▽Z64,500▽Z5表－１ ＰＣ部材諸元▽Z4梁

1,100×1,150

中柱850×1,150

ｽﾊﾟﾝ梁

550×1,100

桁梁

550×900

小梁

200×800(t)▽Z317.920,16,12－36φ

4,500

隅柱(N/mm2)4,500

使用鋼材(mm)13.9
60

12～4－15.2φ

▽Z2
4,500

柱

設計基準強度 １P当り重量

5.4
5.7

1－17.8φ2,700 500

部材種類

断面寸法

2.5

▽Z1=GL±0

▽基部下端
5,320
X36,875
18,2006,005
X5X4X6

図－２ 断面図
図－３に柱梁パネルゾーン詳細の一例を示す．
柱部材には PC 鋼棒 C 種 36φ，梁部材には PC 鋼より線 15.2φおよび 17.8φを使用し PC 圧着工法によりフレームを構築した．また，柱頭部分に関して定着具が取り付
く部分は収まりの関係上 100mm 外部側に，その他の部分は縁辺距離を確保するため 25mm それぞれ柱脚部分より大きな形状とした．
4030900300

カップラー

30

目地モルタルPL-150x150x32

300

4530300

4040350
450

600

40

目地モルタル

40
PC鋼より線:各2c-15.2φ(シース80/84φ)
125

300

6565

40

PC鋼棒4-36φ(シース55/59φ)40PC鋼棒各6-36φ(シース55/59φ)

125

125

550

275

断面図

平面図

2530

図－３ パネルゾーン詳細図
2/8

150

1,100
600

4030

PC鋼より線:各2c-15.2φ(シース80/84φ)

1,550

600
800

150

450

406565600
650

900

1,275

300

300

125Zn

125

550

150250525

PC鋼棒36φ(シース55/59φ)

4040

40

定着具:C-MA 12S15.2300

300
300
850
900

1252752530技報 第 5 号（2007 年）

３．揚重機・仮設計画
3.1 揚重機計画
図－４に揚重機配置図を示す．建物高さ，部材重量（柱部材で max

17.9ton）を考慮して 300ton クローラークレーン（48m ブーム，ラッフィング仕様）とした．土木トンネル工事との絡みでクレーン設置場所の構台補強が限定されたため，クローラークレーンの位置が計画当初より遠くなり 39m ジブを採用した．

山手通り（外廻り）
No . 2

GAT E

No . 3

仮囲い
半径
作業
最小

KOB E L CO
7300SL

１８ｍ

誘導員

GAT E

P C作業ヤード

仮囲い
No . 4

部材仮置き時クレーン移動作業
半径

３ ８ｍ

仮囲い
No . 7

GAT E

仮囲い
GAT E
No . 5

GAT E

山手通り（内廻り）

図－４ 揚重機配置図

3.2 仮設計画
3.2.1 内部足場
通常工事の場合スラブ上が作業スペースとなる．しかし，換気塔という建物の機能上スラブが無いので，内部足場は作業構台を兼ねた TS 部材による足場計画とした．
写真－２に示すように，作業フロアまで内部足場が立ち上がっているため作業性・安全性の両面で良好であった．
特に柱 PC 鋼棒の緊張作業では，通常ジャッキの横移動と梁架設が重なりクレーンの取り合いになる場合が多かったが，本工事ではジャッキの移動にクレーンを使用しないので作業効率が上がった．
写真－２ 内部足場

3.2.2 外部足場

外部足場については，緊張端側は梁 PC 鋼より線の通線および緊張作業に対応するため，連層システム足場を１フロア分組み立てサイクル工程に合わせ，クレーンを使用して順次せり上げていった．概略図を図－５に，せり上げ状況を写真－３にそれぞれ示す．PC 梁上に固定金物を取付け，製作もののフレームにて荷重を受けている．（状況を写真－４に示す．）足場材として日綜産業の 3S 材を採用し，ホリゾンタル（水平材）のピッチを細かくすることにより，床レベルを様々な状況に対応できるようにした．また，外壁 CW を引き
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込んで取り付けるため支障が無いように出寸法を 1,200mm に設定した．固定端側の足場は，跳ね出し足場を組み，盛り換えながら対応した．

Ｘ66005固定端1296875

2789

ハンガーフレーム（Ｃ）

ハンガーフレーム（Ａ）
3195

1275
1653

3715

342

975

Ａ
2063

1015

275

1073

7 0 03 2 53195

緊張端

1200

1295

Ｙ3

1200

600

1053
700 275

5380

Ｙ4

1959

Ｘ56875

Ａ

ハンガーフレーム（Ｂ）

2058

2063

3715

7316

2148

7925

吊治具

ワイヤー
1829

1829

吊金具

1829

1219

1829

4470

1803

▽床

カップリングピン

1829

1800 31200

650 250

バーチカル

1219

1803

ハンガーフレーム

1800 188 1800 3▽床固定ピースs e c Ａ－Ａ

シルクロード用タラップ

1189

650 250859▽床▽床

シルクロード

6794

1829

4470

1829

6401Ｘ427895320

ハンガーフレーム（Ｃ）

Ｘ3

グリーンネット図－５ 連層システム足場概略図

写真－３ 連層システム足場せり上げ状況

写真－４ 連層システム足場固定金物
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４．サイクル工程
表－２にサイクル工程を示す．柱建て方から外部足場のせり上げまでを１サイクルとし，架設→目地→緊張→グラウトの一連作業を終了するように計画した．作業員の人数は８人で設定し，サイクル工程が軌道に乗るまでは２名ほど増員した．今回は冬季の施工となるので，目地モルタルの強度発現に伴う PC 鋼棒の緊張時期が一番の問題となった．使用材料である MG－15M ハイパーの性状試験では５℃の環境下で材齢２日強度が 43 N／mm2 であることから，１サイクルを６日に設定し柱の目地モルタルを土曜日に打設して，材齢２日目の月曜日に緊張することによってこの問題を解決した．
外壁 CW 取り付け用ファスナーを現場にて溶接する必要があるため，PC 部材の先行搬入を５日目にして架設までに溶接が完了できるようにした．（事前の打合せでは，溶接箇所が柱 16 箇所，梁 72 箇所の合計 88箇所あり溶接作業に２日要するとのことだった．）このファスナーは梁部材下面にもあり，溶接の作業性を考慮して梁を仮置きする際，部材を横倒ししなければならず手間を要した．また，建築主から近隣に対して外観のイメージを早く見せたいとの要望があり，７層のサイクル終了後 PC 工事を１週間中断し３層分の外壁CW 取り付け工事を行った．
サイクル工程の利点で，作業員に慣れが生じたことや，上層階では鋼材数量が減るため工期途中から６日目に前倒しで柱の建て方を行えるようになった．
表－２ サイクル工程表
１日目

ｻｲｸﾙ
項目

8910111213

２日目
141516178910111213

３日目
1415161789101112131415161714151617

墨出鳶工（足場）

各種足場復旧柱・梁PC架設

目地工事固定端側足場掛け

柱PC建方

材料荷揚げ

建入れ調整

柱目地型枠

梁PC架設

柱目地ﾓﾙﾀﾙ注入

梁目地型枠

柱緊張作業工程

梁目地ﾓﾙﾀﾙ注入

柱PC緊張

梁鋼線挿入

梁PC鋼線挿入・緊張段取り

梁緊張グラウト柱グラウト梁Z-1 ｸﾞﾗｳﾄ注入

ＰＣ雑工事

柱PC 建方ヤード

クローラークレーン

梁PC 搬入梁PC 搬入柱ＰＣ 建方ｻｲｸﾙ
項目

梁PC 架設PC鋼線荷解き梁ＰＣ 架設(柱緊張ｼﾞｬｯｷ移動）

梁ＰＣ 架設（ｼﾞｬｯｷ移動）

４日目
8910111213

梁ＰＣ鋼線挿入５日目
141516178910111213

墨出

６日目
1415

16178

9101113

基準墨出し

鳶工（足場）

内部足場嵩上げ

柱・梁PC架設

ﾌｧｽﾅｰ付き部材仮置きｼｽﾃﾑ足場せり上げ

足場整備

各種資材荷揚げ柱PC建方段取り

目地工事

柱緊張作業工程12

梁鋼線挿入

梁緊張梁PC鋼線緊張グラウト柱グラウト梁

ｸﾞﾗｳﾄ注入ｸﾞﾗｳﾄ段取り

ＰＣ雑工事

梁受けブラケット解体・インサート穴埋め

ヤード

クローラークレーン

梁PC鋼線緊張PC部材 仮置き架設段取り

PC部材先行搬入

ｼｽﾃﾑ足場せり上げ

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５．施工
本工事の施工における特徴を以下に示す．併せて施工状況を写真－５から写真－１０に示す．

写真－５ 柱建て方状況

写真－６ 梁架設状況

写真－７ 柱 PC 鋼棒の緊張状況

写真－８ PC 鋼より線通線状況

写真－９ PC 鋼より線緊張状況

写真－１０ グラウトプレート取付状況

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5.1 第三者災害防止
供用中の山手通り中央部分に建設することから，飛来落下により第三者災害が発生することが懸念された．特に，ケーブル切断時に発生する火の粉およびグラウト注入時にグラウト漏れによるグラウトの飛散が問題となる．
火の粉に関しては切断箇所をスパッターシートで覆い火の粉が落下しないようにした．グラウトの漏れに関して
は，写真－１１に示すようにグラウトプレート部分をビニールシートにて養生した．
5.2 緊張時の目地モルタル強度確認
強度の確認方法は試験機関にて圧縮試験を行うのが一

写真－１１ グラウトの漏れ養生

般的であるが，試験機関まで供試体を運搬し緊張する日の朝一番に試験しなければならないなど実務上困難な場合が多い．そこで今回は実験的に，日本建築仕上学会により提案されている引っ掻き試験器により強度を確認した．図－５に試験器概要図を，写真－１２に試験状況を示す．これはトリガピン部分を供試体に押し当て，コンクリート表面に付いた引っ掻き傷の幅を測定することにより強度を推定する方法である．これにより煩雑な手間を省き，緊張作業に速やかに進むことが出来た．また引っ掻き試験と併せて再確認としておよそ半数に対して圧縮強度試験を実施した．この結果と比較すると引っ掻き試験は 15N／mm2 ほど低い値を示すが，これは安全側に出ているので引っ掻き試験の有用性が確認された．

写真－１２ 試験状況
図－５ 引っ掻き試験器
5.3 柱の建入れ確認
柱の建入れは PC 鋼棒をインパクトレンチにて仮緊張することによって調整した．通常 X,Y の２方向にトランシットを据えて確認するが，本工事ではトランシットを据える場所が無いため，風の影響を受けないダイヤル下げ振りを使用した．使用状況を写真－１３に示す．これは部材表面に当てることにより部材の倒れが mm 単位で表示されるので，品質管理上の取付け精度±5mm を測定することができる．しかし，部材表面に凹凸があるとその部分を拾って測定してしまうので，型枠面にねじれがあると正確な値が測定できない．
写真－１３ ダイヤル下げ振り使用状況
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5.4 グラウトの洗い水処理
換気塔の地下部分では土木トンネル工事が行われているため，グラウト作業終了時に機材を洗う際の洗い水を地中に流すことができなかった．そこで練り場の床にコンパネを敷きブルーシートで覆い洗い水がこぼれないようにし，さらにミキサー，ホッパーの外面は養生テープを貼った．写真－１４にグラウト練り場状況を示す．また，トンネル工事の共同溝埋め戻し部分に廃棄場所を確保し，そこにポンプでグラウトの余りと洗い水を捨てるようにした．
写真－１４ グラウト練り場状況

６．まとめ

本工事において以下の点で PCaPC 工法のメリットを発揮することができた．
① 高耐久性構造によるメンテナンスフリー
躯体外部は外壁 CW に囲まれ，内部は押出成形セメント板が取付くために，竣工後は交通規制を敷きゴンドラなどを設置しなければ躯体の健全状況を確認することができない．そこで工場で製作された部材を現場にて組み立てるこの工法なら，品質および施工管理を適切に実施すればメンテナンスフリーで十分な性能が得られる．
② サイクル工程による工事内容の明確化
土木トンネル工事と並行して工事が行われているので，土木工事担当者の建築工事に対する理解を得ることが重要である．本工事ではサイクル工程を６日と設定したことで，曜日毎に作業内容が一定しているので，この曜日には換気塔はどのような作業をしているかということが容易にわかるので搬入の調整などはうまく行われた．サイクル工程を短縮することも可能であったが，この流れを壊すと土木工事の搬入などの絡みが複雑になるので，サイクル工程の短縮は図らなかった．

謝辞
トンネル内の換気塔として，都心にこのような建築物を建設するのは世界的に見ても例が無く，その中でもこの要町換気塔は工法・規模とも他の換気塔と異なっていた．道路内の建物で敷地も限られているという悪条件の中で無事に竣工できたのは，首都高速道路(株)東京建設局，(株)間組，当社本社設計部 PC 構造グループ，東京建築支店ならびに東京土木支店の皆様より，貴重な助言やご協力をいただいたからだと思います．
紙面を借りてここに御礼申し上げます．

8/8