JP4455773B2 - コンクリート構造体の改修方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造体の改修方法に関するもので、特にトンネルの覆工や壁・スラブ等のコンクリート構造体を補修や補強する改修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設トンネルが長期間の使用により劣化したり、耐震補強の観点から改修、補強を必要とする場合、これを行う工法としてトンネル内壁に鉄筋コンクリートや吹付けコンクリートを内巻きする工法が知られている。即ち、トンネル内面をはつった後コンクリートで覆工し、その覆工面を改修前のトンネル内面より内側に張り出して施工するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の内巻きする工法は、次のような問題点がある。
＜イ＞コンクリート構造体を配置したトンネルや建物等の内空断面積に余裕がない場合は、内巻き厚さによる内空断面積の減少を避ける必要がある。このため特にトンネルの場合は、底盤部をはつって元の内空断面積と同等にする盤下げ工法が併用されることとなり、大規模工事となる。
内空を侵さないように施工する場合には、壁・スラブを撤去・新設することとなり、荷重を大規模な支保工等で受替え実施する必要がある。このため、荷重の大きな場合、空間が狭く大規模な仮設が難しい場合には適用し難い。
＜ロ＞トンネル内に、ハツリ機や覆工装置の搬入を必要とし、小さな内空断面積のトンネルには適用できず、またコンクリートの覆工に際しては支保工の組み立てや金網の敷設を要して作業が煩雑となる。
＜ハ＞また、壁に大きな開口をあける改修工事や補強工事では、壁や地山が崩壊する等の危険が生じる場合がある。
＜ニ＞せん断耐力の向上、部材のじん性の向上を目的としてコンクリート部材を鋼板で囲む事例があり、この構造を既設コンクリート壁に適用できる施工法が求められている。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、既設のコンクリート構造体を有効に利用し、既存の内空断面を維持でき、しかも安全に改修を行うことのできるコンクリート構造体の改修方法を提供することを目的とする。
また本発明は、盤下げ工法を併用するような大規模工事とすることのないコンクリート構造体の改修方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のコンクリート構造体の改修方法は、コンクリート構造体の部材主方向に複数の溝を形成し、この溝の深さよりも幅が広く、端部がわずかに溝外に飛び出る幅をもったせん断補強板を、前記複数の溝に設置し、前記せん断補強板間を連結する表面板をコンクリート構造体の表面に設置し、せん断補強板と表面板とコンクリート構造体との隙間に充填材を充填して行うことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞コンクリート構造体
本発明の改修方法を行うコンクリート構造体１は、長期間の使用により老朽化または補強を必要とする既設トンネルやコンクリート壁・スラブ等である。ここで改修とは補修と補強を含むものである。
本発明の改修方法は、老朽化した既設トンネルやコンクリート壁・スラブ等の主方向に短冊状にカッティングして多数の溝２を形成し、この溝２にせん断補強板３を設置して更に表面板４を連結して櫛状に区画し、区画した内部に充填材７を充填して行うものである。
以下はコンクリート壁１ａについて説明するが、トンネル覆工、鉄筋コンクリート製スラブにおいても同様である。
【０００８】
＜ロ＞溝
溝２をコンクリート壁１ａの部材主方向にカッティングして設ける。ここで部材主方向とは外力に抵抗する方向をいい、例えばコンクリート壁１ａでは鉛直方向である。また、トンネル覆工では円周方向、鉄筋コンクリート製スラブでは主鉄筋方向がこれに該当する。
溝２の幅は、せん断補強板３を設置することができ、更に充填材７を充填することができる大きさとする。溝２はコンクリート壁１ａの上部から下部にわたってカッティングし、その深さは、コンクリート壁１ａの厚さと略等しくする。
表面板４で両側から挟む場合には、溝２はコンクリート壁１ａを貫通させる。
したがって、溝２の形状はコンクリート壁１ａの断面形状と一致した大きさに形成される。
溝２を形成することによってコンクリート壁１ａは短冊状に分割される（図１参照）。
尚、溝２の深さをコンクリート壁１ａの厚さと等しくする必要はなく、コンクリート壁１ａの厚さの途中までカッティングして溝２を形成するようにしてもよい。
【０００９】
＜ハ＞せん断補強板及び表面板
本発明の改修方法では、せん断補強板３及び表面板４を使用する。
せん断補強板３及び表面板４は、鋼板、高強度コンクリート板、繊維強化プラスチック板、鋼繊維強化コンクリート板等を使用することができる。
以下は、せん断補強板３及び表面板４に鋼板を使用した場合について説明する。
せん断補強鋼板３及び表面鋼板４は、コンクリート壁１ａの寸法に合わせて予め工場で製作した板状体である。
せん断補強鋼板３を溝２に挿入して設置し、表面鋼板４をコンクリート壁１ａの表面を被うように取り付ける。
せん断補強鋼板３は、溝２の形状と略一致するように矩形に形成されているが、溝２に挿し込んで設置した場合、端部３１が溝２から僅かに飛び出るようにせん断補強鋼板３の幅は溝２の深さより大きく形成する。表面鋼板４は、せん断補強鋼板３の長さと一致しているが、幅は隣り合う溝２、２の間隔と等しくする。
【００１０】
隣り合うせん断補強鋼板３、３を表面鋼板４で順次結合して全体として断面櫛状の補強鋼板８を形成する。
隣り合うせん断補強鋼板３の端部３１に表面鋼板４を結合する方法としては、例えば溶接接合が好ましい。即ち、せん断補強鋼板３の端部３１と表面鋼板４の側部４２を一致させた溶接部６に、公知のアーク溶接等で接合する。
また、２枚のせん断補強鋼板３に表面鋼板４を予め溶接接合して断面コの字形とした補強鋼板８を形成し、これを溝２に設置してから、順次隣り合う補強鋼板８同士を溶接接合することもできる。
せん断補強鋼板３と表面鋼板４で形成された補強鋼板８が、コンクリート壁１ａを区画し、内部に隙間５を形成する。
【００１１】
表面鋼板４にはスタッドジベル４１等のズレ止めを固定して設け、充填材７との付着強度が大きくなるようにする。必要に応じてせん断補強鋼板３にもスタッドジベル４１を取り付けることができる。
また、スタッドジベル４１はせん断補強鋼板３、表面鋼板４が充填材７との一体化に寄与するだけでなく、強度部材としても設計することができ、改修したコンクリート壁１ａはスタッドジベル付き補強鋼板８と充填材７との強固な剛性構造として構成される。
尚、図３のように両面に表面板（４ａ、４ｂ）を設置する構造のように、コンクリート構造体１が鋼板に拘束される場合には、スタッドジベル４１等のズレ止めが不要な場合もある。
【００１２】
＜ニ＞充填材
充填材７はセメントミルク、モルタル、コンクリート等を使用する。
充填材７を補強鋼板８で囲んだ区画の内部、即ち隙間５に充填する。充填する方法として、例えば表面鋼板４に適当な大きさの充填材注入穴４３をあけておき、公知の充填材注入装置のノズルを注入穴４３に挿し込んで行うことができる。
【００１３】
次にコンクリート構造体の改修方法について説明する。
【００１４】
＜イ＞チッピング（図２（ａ））
図２はコンクリート壁１ａの平面を示す。
コンクリート壁１ａを改修するにあたり、先ず公知の方法でチッピング１０してコンクリート壁１ａ表面に凹凸をつける。チッピング１０を実施することによって、老朽化したコンクリート壁１ａの表面を取り除いたり、充填材７との付着強度を増すことができる。必要に応じてチッピング１０の替わりにコンクリート壁１ａの表面を削ることもできる。
なお、チッピング１０は必ずしも必要ではなく、場合によっては省略することができる。
【００１５】
＜ロ＞カッティング（図２（ｂ））
コンクリート壁１ａは鉛直方向の圧縮力を支えており、したがって鉛直方向が部材主方向となる。
公知のコンクリートカッター等によりコンクリート壁１ａを上部から下部、あるいは下部から上部に向けて鉛直方向にカッティングする。カッティングの幅はせん断補強鋼板３を設置し、充填材７を充填できるように、また改修時におけるコンクリート壁１ａの耐力低下を極力抑制するために例えば３〜５ｃｍ程度の大きさとする。
順次カッティングを行い、溝２を所定間隔に多数形成する。溝２によってコンクリート壁１ａは短冊状に分割される。
【００１６】
＜ハ＞鋼板の設置（図２（ｃ））
カッティングした溝２にせん断補強鋼板３を挿し込んで設置する。
前記したようにせん断補強鋼板３の板厚より溝２の幅の方が大きいので、せん断補強鋼板３は溝２との間で隙間を有している。
また、設置されたせん断補強鋼板３は、その端部３１が溝２から僅かに飛び出している。
【００１７】
＜ニ＞鋼板の溶接（図２（ｄ））
隣り合う溝２にせん断補強鋼板３を設置したら、端部３１、３１に表面鋼板４の側部４２を一致させて溶接する。せん断補強鋼板３の端部３１は溝２から飛び出ているので、端部３１、３１と表面鋼板４の側部４２を合わせて簡単に溶接接合することができる。
この手順を繰り返しながら隣接するせん断補強鋼板３を表面鋼板４で連結し、全体として断面櫛状の補強鋼板８を形成する。
尚、多数のせん断補強鋼板３を溝２に設置してから、表面鋼板４を隣り合うせん断補強鋼板３の端部３１に順次溶接接合して、全体として断面櫛状の補強鋼板８を形成してもよい。
せん断補強鋼板３の端部３１が溝２から飛び出ており、せん断補強鋼板３と溝２との間には隙間を有しているので、補強鋼板８はコンクリート壁１ａとの間に隙間５を形成する。即ち、補強鋼板８はコンクリート壁１ａを区画し、内部に隙間５を形成する。
【００１８】
＜ホ＞充填材の充填（図２（ｅ））
補強鋼板８とコンクリート壁１ａとの間の隙間５に充填材７を充填する。
充填材７は、例えば公知の充填材注入装置のノズルを表面鋼板４の注入穴４３に挿し込んで行う。
充填材７を充填することによって補修されたコンクリート壁１ａは、充填材７をせん断補強鋼板３で挟んだサンドイッチ構造となっている。また、補強鋼板８は充填材７を充填する際の型枠としての役割を兼用しており、充填材７を充填するに際し、別途に型枠の組立、撤去を行う必要がなく、現場での注入作業が簡単になる。
【００１９】
＜ヘ＞作用
本発明で重要なことは、板材（せん断補強鋼板３と表面鋼板４）がコンクリート構造体１との間に隙間５を形成することと、この隙間５に充填材７を充填して板材とコンクリート構造体１を一体化した複合構造とすることにある。
また本発明をトンネル覆工に使用する場合は、トンネル内周面に対して壁表面を鋼板で覆うだけであるから、既設トンネルの内空断面の減少が全くないか、最小限とし、かつ改修工事期間中のトンネル内通行制限を極力少なくすることができる。
また本発明は溝２をカッティングし、溝２内に板材を設置し、板材とコンクリート構造体１との隙間５に充填材７を充填してなる改修方法であるからスラブにも使用することができる。
【００２０】
【その他の実施例】
＜イ＞実施例１
これまで本発明は、隣り合う溝２にせん断補強鋼板３を設置したら、これに表面鋼板４を順次溶接して、全体として断面櫛状の補強鋼板８を形成する実施例を説明したが、これに限定されることはない。
コンクリート構造体１の形状、寸法は分かっているので、例えば予め工場などで補強鋼板８を製作しておき、これを現地でそのまま設置してもよい。即ち、コンクリート構造体１をカッティングして溝２を形成しておき、補強鋼板８を溝２に設置する。補強鋼板８はコンクリート構造体１を囲んで区画をつくるので、区画内部の隙間５に充填材７を充填することができる。
【００２１】
＜ロ＞実施例２
更に本発明はコンクリート構造体１の表面側に設置する表面板４ａの他に、裏面側に表面板４ｂの設置が可能なら、コンクリート構造体１をせん断補強板３と表面板４で囲むことができるので、強度を極めて大きくすることができる（図３参照）。
【００２２】
【本発明の効果】
本発明のコンクリート構造体の改修方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞コンクリート構造体の部材主方向にカッティングした溝に板材を設置して区画をつくり、区画の内部に充填材を充填して行う改修方法であるから、既設のコンクリート構造体を有効に利用し、既存の内空断面を維持することができる。
＜ロ＞カッティングし、鋼板を設置し、充填材を充填して行うだけの改修方法であるから、特にトンネルなどに実施した場合、従来のような盤下げ工法が併用されることがなく、大規模工事となることがない。また、トンネル内に支保工の組み立てや金網の敷設を要しないので、作業が極めて簡単である。
＜ハ＞カッティングするだけで壁に大きな開口をあけることがないので、壁が崩壊することがなく、安全に改修・補強を行うことができる。
＜ニ＞カッティングの方向が部材の主方向に一致しているために曲げ及び軸圧縮耐力の低下が少ないものとなる。
＜ホ＞溝のカッティング、せん断板、表面板の設置を一度に全域に対して実施せず、部分的な施工を繰り返すことにより、応力の急変を避け、より安全な施工が可能となる。
＜へ＞使用する部材が板材と充填材であること、溝のカッティングも小型機材で施工可能であることから資材の仮置場、施工場所が小規模となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリート構造体の改修状態の説明図。
【図２】コンクリート構造体の改修の施工手順を示す説明図。
【図３】コンクリート構造体の他の改修状態を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・コンクリート構造体
２・・・溝
３・・・せん断補強鋼板
４・・・表面鋼板
５・・・隙間
７・・・充填材

Claims (1)

1. コンクリート構造体の改修方法であって、
   コンクリート構造体の部材主方向に複数の溝を形成し、
   この溝の深さよりも幅が広く、端部がわずかに溝外に飛び出る幅をもったせん断補強板を、前記複数の溝に設置し、
   前記せん断補強板間を連結する表面板をコンクリート構造体の表面に設置し、
   せん断補強板と表面板とコンクリート構造体との隙間に充填材を充填して行う、
   コンクリート構造体の改修方法。

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