JP7051058B2 - 既存用水路の補修工法 - Google Patents

Description

本発明は、矢板鋼板で擁壁を形成した既存用水路の補修工法に関するものである。

矢板鋼板を両岸に打ち込んで擁壁とし、矢板鋼板の上端に笠木コンクリートを打設して形成した構造の灌漑のための用水路や排水路が知られている。これらの用水路は特に経年変化によって矢板鋼板部分が腐食して補修が必要となる。また一部の腐食部分の補修を行っても、いずれは他の部分も補修が必要となってくるので、腐食箇所ばかりではなく矢板鋼板の表面側に新たな擁壁を構築する手段が提案されている。

特許文献１（特開２０１４－８８７５３号公報）は、本出願人が先に提案したもので、矢板鋼板の適宜位置に装着した補強材にパネル取付部を設け、用水路底面から笠木部の下方に達する高さで、適宜幅のＦＲＰ樹脂板或いは薄鋼板等薄金属板で形成した擁壁板を、隣接する擁壁板と連続して既存矢板鋼板の表面を覆うようにパネル取付部に装着し、既存矢板鋼板と新たに設けた擁壁板の間に、セメント系充填材を充填打設して新規な表面擁壁を形成するものである。

また特許文献２（登録実用新案３２０１５７７号公報）に示されているコンクリート擁壁に装着した接続バーの先端にパネルを連結し、パネルと擁壁板の間にコンクリートを充填打設して新規な表面擁壁を構築する手段を、矢板鋼板の用水路の改修にも採用している（ストパネ工法・登録商標）。

前記特許文献１，２で示されているように矢板鋼板の外側に新たな擁壁を構築する手段で行うことが提案され、また実施されているが、前記の手段による新規に構築される表面擁壁は、矢板鋼板とは充填コンクリートで一体化しているとは言えるが、この表面擁壁は矢板鋼板と擁壁板とのサンドイッチ構造で、且つ両者は、矢板鋼板に装着した連結部材で連結されているに過ぎない。仮に連結部材の取付個所を腐食の程度が少ない箇所に設定したとしても、矢板鋼板は経年変化で当然その強度も低下している。このため、新規構築の表面擁壁の土圧に対する耐久力を、腐食している矢板鋼板自体で負担することになり、矢板鋼板の弱体化で表面擁壁が剥離して崩落する恐れも生じてしまう

本出願人は、前記の対策として特許文献３に開示しているとおり、矢板鋼板で形成された既存の擁壁の背後に適宜間隔で支柱杭を打ち込み、支柱杭と対応する位置の既存矢板鋼板に透孔を穿ち、前記透孔を通して適宜な連結部材を支柱杭に連結し、透孔から突出する連結部材に矢板鋼板表面側を覆うように擁壁板を連結配置し、連結配置した擁壁板の背後に適宜な充填材を充填し、表面擁壁を構築してなる補修工法を提案した。

特開２０１４－８８７５３号公報。 登録実用新案３２０１５７７号公報。 特開２０１８－２８２５４号公報。

補修のために構築する表面擁壁の荷重負担を軽減するために特許文献３記載のような背面支柱を設ける事を提案したが、矢板鋼板背面の土中に設けられた背面支柱と、表面擁壁を形成する擁壁板を連結する作業が煩瑣である。

そこで本発明は、矢板鋼板を使用した用水路の補修に際して、堅牢性を維持している既存用水路上縁に設けられている腹起し部材又は笠木部と腐食の進行の少ない用水路底面以下に埋設されている矢板鋼板に着目し、腐食している矢板鋼板部分に負担を掛けない被覆擁壁を構築する既存用水路の補修工法を提案したものである。

本発明に係る既存用水路の補修工法は、矢板鋼板で擁壁を形成した既存用水路において、矢板鋼板表面を直接モルタル又はコンクリートで被覆するもので、モルタル又はコンクリート被覆層の縦主芯筋を、矢板鋼板の前面側において縦主芯筋上端部分を既存用水路上縁に設けられている腹起し部材又は笠木部に連結し、下端が用水路底面以下の埋設されている矢板鋼板に連結して起立構築し、前記縦主芯筋に横芯筋又は網芯材或いは双方を連結した後、前記の芯材に対してモルタル吹付工又はコンクリート吹付工を施し（請求項１記載の発明）、或いは前記の芯材の前方に型枠を配置し、矢板鋼板と型枠間にモルタル又はコンクリートを打設して（請求項２記載の発明）、被覆擁壁を構築してなることを特徴とするものである。

而して縦主芯筋は堅牢性を維持している腹起し部材（一般的にはＨ鋼が採用されているので、その背面又は内側面）または笠木部と、用水路底面（地盤以下）に埋設されていて腐食の進行が少なく堅牢性を維持している埋設矢板鋼板に連結することで、構築される被覆擁壁全体で背後土圧を安定して受け止めることができ、老朽化した矢板鋼板部分に負担がかからない耐久性を備えた新規の被覆擁壁を構築できる。

本発明の請求項３，４記載に係る既存用水路の補修工法は、縦主芯筋を支柱や鉄筋又は鉄筋籠としたもので、適宜所望の部材を選択使用できるものである。

本発明の請求項５，６記載に係る既存用水路の補修工法は、縦主芯筋の上方連結構造を特定したもので、請求項５記載の発明は、縦主芯筋の上端をＨ鋼で形成された腹起し部材の下方縦面に当接して連結してなるもので、縦主芯筋の構築に際しての立設基準となり、施工が容易になる。

本発明の請求項６記載に係る発明は、特に縦主芯筋の上端を、笠木部に穿設した削孔に充填したモルタル又はコンクリートによって笠木部に連結してなるもので、腹起し部材との連結（溶接・螺子止め）に比較して堅牢に縦主芯筋が構築できる。

本発明の請求項７，８記載に係る既存用水路の補修工法は、縦主芯筋の下方連結構造を特定したもので、請求項７記載の発明は、既存用水路の底方における矢板鋼板に下方透孔を設け、当該下方透孔の背面に矢板鋼板裏面を用水路底面以下まで達する背面穴を掘削形成し、縦主芯筋の下端部分が前記下方透孔を跨いで矢板鋼板と連結してなるもので、構築縦主芯筋の下端部分を埋設矢板鋼板に直接連結することで、新規の被覆擁壁の荷重を埋設矢板鋼板が負担することになる。

請求項８記載の発明は、既存用水路の底方における矢板鋼板に下方透孔を設け、当該下方透孔の背面に矢板鋼板裏面を用水路底面以下まで達する背面穴を掘削形成し、用水路底面以下の埋設されている矢板鋼板に係止連結する連結部材に、縦主芯筋の下端部分を連結してなるものであり、縦主芯筋を連結する連結部材が、穿設した下方透孔を通して埋設矢板鋼板と連結することになり、新規の被覆擁壁の荷重を埋設矢板鋼板が負担することになる。

本発明の補修工法は上記のとおりで、矢板鋼板の表面に形成される新規の被覆擁壁が、堅牢性を維持している腹起し部材または笠木部と、埋設矢板鋼板に連結する縦主芯筋ならびに、適宜な横芯筋等で支持され、モルタル又はコンクリートの吹付工又は打設工で構築されるもので、被覆擁壁の構築が効率良く行われると共に、老巧化した矢板鋼板に負担を掛けず被覆擁壁を構築することができ、耐久力を備えた新規擁壁となる。

本発明工法の実施対象となる施工前の既存用水路断面図。 同実施に際して既存用水路の準備工の説明図。 同第一実施形態の支柱（縦主芯筋）の取付個所例の説明図（断面図）。 同図（平面図）。 同支柱構築工の説明図（第一実施例の直接連結）。 同図（第二実施例の連結部材使用）。 同図（他の連結部材・第三，四実施例の連結部材の説明図）。 同図（第三実施例の連結部材の装着前の説明図）。 同図（第三実施例の連結部材の装着後の説明図）。 同図（第四実施例の連結部材使用の説明図）。 同図（第五実施例の支持ブロック体使用）。 同第一実施形態の施工状態を示す説明図。 同施工順を示す説明図。 同第二実施形態の施工状態を示す説明図。 同施工順を示す説明図。

本発明工法が適用される補修対象の用水路は、矢板鋼板０１を地盤（用水路底面）０２に打ち込んで両岸からの背圧（土圧）を受け止めて水路０３を確保し、前記矢板鋼板０１の上縁に笠木部０４を設けて用水路を構築している。また笠木部０４は、土圧耐久力を高めるために前面に腹起し部材（一般にＨ鋼を採用している）０５を配置し、対向笠木間に切梁部材０６を架設した水路もある。

本発明工法は、前記の既存用水路の矢板鋼板０１の前面（用水路に面している表面）に新規にモルタル又はコンクリートによる被覆擁壁Ｘを構築するに際して、被覆擁壁Ｘの骨子となる芯材のうち縦主芯筋に特定の構築手段を採用したもので、第一実施形態は、縦主芯筋に支柱１を採用すると共に吹付工を以て被覆擁壁を構築する工法を例示したもので、第二実施形態は縦主芯筋に鉄筋（鉄筋籠）１ａを採用すると共に、型枠Ｚを使用した打設工を以て被覆擁壁を構築する工法を例示したものである。

第一実施形態は、基本的に支柱１を設置し（支柱設置工）、前記支柱１に横芯筋２及び網芯材２１を装着し（配筋工）、矢板鋼板０１の前面を被覆するようにモルタル・コンクリートの吹き付けを行うものである。また第二実施形態は、前記支柱１に替えて、鉄筋１ａを設置し（第一実施形態の支柱設置工と同様構成を採用できる）、鉄筋１ａに横芯筋２を連結し（配筋工）、所定の芯材を形成した後、芯材の前面に型枠Ｚを配置し、矢板鋼板０１と型枠Ｚの間にモルタル又はコンクリートの打設を行うものである。

また前記の各施工は構築しようとする被覆擁壁Ｘの長さに対応して適宜に工区を分け、或いは部分的に先行すべき各工を適宜実施していくものである。

また本発明工法（第一実施形態及び第二実施形態）の施工に際しては、既存用水路に対して準備施工を予め行う。第一に支柱（縦主芯筋）１の下端連結の根拠となる埋設矢板鋼板０１ａを露出させるために、用水路底面０２において矢板鋼板０１の前面を掘削し前面穴Ａを形成し、矢板鋼板０１の底方に、支柱１の埋設矢板鋼板０１ａへの連結手段に対応する適宜大きさ及び形状の下方透孔Ｂを穿設し、且つ下方透孔Ｂから埋設矢板鋼板０１ａの背面が露出する背面穴Ｃを掘削形成する。次に笠木部０４における矢板鋼板０１の上方部分に削孔Ｄを形成する。

尚前記の下方透孔Ｂ、背面穴Ｃ、削孔Ｄ（Ｄａ）の形成は、必ずしも必須の準備工ではなく、採用した各実施形態（実施例）において構築される支柱の上端部分が腹起し部材又は笠木部に連結し、且つ下端部分が埋設矢板鋼板０１ａに連結するために必要であれば採用するものである。

次に本発明工法の第一実施形態について説明する。第一実施形態は支柱１を立設して縦主芯筋を構築するもので、支柱設置工における支柱１の立設位置並びに笠木部０４や腹起し部材０５との連結個所及び連結手段は図３及び図４で示したとおりで、適宜選択して採用する。

例えば支柱（角柱等）１の上端を腹起し部材０５の背面０５Ａに位置させて腹起し部材０５と溶接やボルトで連結し、又は支柱１の上端方向の笠木部０４に支柱１の差し入れが可能となる大きさの削孔Ｄを穿設し、支柱１の上端部分を削孔Ｄ内に突出させ、削孔Ｄ内へのコンクリート充填で笠木部０４と一体化するようにしても良い。この支柱１は矢板鋼板０１の谷部０１Ａ内に位置し、山部０１Ｂと面一になる（図３及び図４の各イ）。

或いは支柱１の上端方向の笠木部０４に、鉄筋０７の差し入れが可能となる大きさの削孔Ｄａを穿設し、削孔Ｄａから鉄筋０７を支柱（上端部近傍に節板を備える）１の上端部分に差し入れ、削孔Ｄａ内及び支柱１内にコンクリートを充填して支柱１と笠木部０４と一体化するようにしても良い（図３及び図４のロ）。

又は支柱１の上端を腹起し部材０５の内側面０５Ｂに位置させて連結（溶接・ボルト連結）する。この支柱１は矢板鋼板０１の外側に位置することになる（図３及び図４の各ハ，ニ）。

支柱１と埋設矢板鋼板０１ａとの連結手段は種々の手法が採用できる。例えば支柱１を直接埋設矢板鋼板０１ａに連結する手段（図５・第一実施例）は、支柱１の下端部分を鉤状に折曲し、折曲部１１を前面穴Ａにおいて溶接手段やボルト等で直接連結しても良いが、下方透孔Ｂの下縁に折曲部１１を載置し、支柱１の下端を背面穴Ｃに差し入れ、後に行う充填打設工で背面穴Ｃにコンクリート打設を行うことで、支柱１の下端部分を埋設矢板鋼板０１ａと一体化しても良い。

また埋設矢板鋼板０１ａに適宜な連結部材３，３ａ，３ｂを装着し、当該連結部材３，３ａ，３ｂに支柱１を装着する手段を採用することができる。前記の連結部材３，３ａ，３ｂの採用に際しては、予め埋設矢板鋼板０１ａの前面穴Ａを、矢板鋼板の全長に渡って掘削して前面溝Ｅとし、当該前面穴Ａ（前面溝Ｅ）に砕石５を敷き、適宜足鋼材６を埋設し、必要に応じてコンクリート打設して基礎Ｙを築いておく。

第二実施例に使用する連結部材３は、図６に示したとおり連結横板３１に支柱１の設置位置と対応する支柱孔３２を設けると共に、下面に埋設矢板鋼板０１ａを挟持する下駄状の挟持部３３を設けたものである。

前記の連結部材３は、支柱１を支柱孔３２に挿通して連結部材３の一部を背面穴Ｃに差し入れ、挟持部３３で埋設矢板鋼板０１ａを挟持して連結部材３を固定するものである。尚削孔Ｄを穿設していない場合や、腹起し部材０５の内側面０５Ｂに連結する場合は、支柱孔３２に挿し入れた支柱１を持ち上げて（前面穴Ａに砕石５等を埋める。或いは連結部材３と固定する）、腹起し部材０５と連結固定する。

また前記の埋設矢板鋼板０１ａに支柱１を直接連結し、或いは連結部材３（後述する連結部材３ａ，３ｂも含む）を採用する場合には、支柱固定後に背面穴Ｃにコンクリート４を打設すると支柱１と埋設矢板鋼板０１ａとの堅牢な一体化が図れる。

第三実施例に使用する連結部材３ａは、図７イに示したとおりコの字鋼で形成され、下方透孔Ｂに後方部分を差し入れる挿入杆３１ａに、足板部３２ａ及び支柱装着部３３ａを設けたもので、足板部３２ａは挿入杆３１ａの後方下面に下設し、挿入杆３１ａの挿入方向を軸方向とする位置調整ボルト３４ａを付設してなり、支柱装着部３３ａは、挿入杆３１ａの前方所定位置の側面に突設した支持板３３１と、前記支持板３３１の前方に突設した平行ボルト軸部３３２と、前記平行ボルト軸部３３２に装着される抑え板３３３と、緊締ナット３３４で構成されるものである。

前記の連結部材３ａは、下方透孔Ｂから後方部分を差し入れ、足板部３２ａを埋設矢板鋼板０１ａの背後に位置させて、挿入杆３１ａを基礎Ｙ上に載置する（図９イ）。支柱１の下端部は、平行ボルト軸部３３２の間に差し入れた後、抑え板３３３を平行ボルト軸部３３２に装着し、緊締ナット３３４を螺合緊締することで支柱１が連結部材３ａに装着される（図９ロ）。

従って支柱１は腐食進行の少ない埋設矢板鋼板０１ａに連結されることになり、背面穴Ｃへのコンクリート充填（後に実施する吹付工或いは第二実施形態の場合の打設工と同時、又は予めコンクリート打設を行っても良い）で支柱１と埋設矢板鋼板０１ａが一体化するものである。

また第四実施例に使用する連結部材３ｂは、図７ロに示したとおり部材本体３１ｂと二本のボルト体３２ｂと抑え板３３ｂと緊締ナット３４ｂで構成される。

部材本体３１ｂは、Ｈ形状で後辺部３１１は前辺部３１２より幅広とし、縦辺部３１３は支柱１の立設位置に対応した所定の長さとしたもので、後辺部３１１には、支柱１の幅に対応してボルト装着溝３１４を設けてなり、抑え板３３ｂは前記した抑え板３３３と同一のものである。

前記の連結部材３ｂを使用する場合は、下方透孔Ｂが幅狭に形成されると共に、埋設矢板鋼板部分を含む（用水路の底面０２以下に達している）深さに形成する必要があり、前記下方透孔Ｂに部材本体３１ｂを立てた状態で差し入れ（図１０イ）、前辺部３１２が背面穴Ｃ内に侵入した状態で部材本体３１ｂを９０度回転させて、前辺部３１２が下方透孔Ｂの両側縁（埋設矢板鋼板０１ａ）に係止させる。当該状態でボルト体３２ｂをボルト装着溝３１４に係止装着し、支柱１の下端部をボルト体３２ｂの間に差し入れた後、抑え板３３ｂをボルト体３２ｂに装着し、緊締ナット３４ｂを螺合緊締することで支柱１が連結部材３ｂに装着される（図１０ロ）。尚予めボルト体３２ｂを部材本体３１ｂと一体に形成しておいても良い。

従って前記の第三実施例と同様に、背面穴Ｃへのコンクリート充填で支柱１と埋設矢板鋼板０１ａが一体化するものである。

また図１１に示す第五実施例のように、連結部材として支持ブロック体３ｃを採用しても良い。支持ブロック体３ｃは、下面前後中間に嵌合溝３１ｃを備えると共に、前記嵌合溝３１ｃを挟んで後方脚部３２ｃ及び前方脚部３３ｃを備えると共に、上面表面から嵌合溝３１ｃまで貫通する縦孔部３４ｃ備えると共に、前記縦孔部３４ｃが支柱１を装着する装着部も含む大きさに設ける。

前記の支持ブロック体３ｃは、縦孔部３４ｃに支柱１を挿通状態として下方透孔Ｂを跨ぎ、且つ後方脚部３２ｃの内側面を埋設矢板鋼板０１ａの裏面に当接するように設置する。支柱１の上端部分は腹起し部材０５と連結し、或いは削孔Ｄ内に位置させて笠木部０４と連結し、縦孔部３４ｃからコンクリートを流し込んで、埋設矢板鋼板０１ａと支持ブロック体３ｃとの隙間をコンクリート４で充たし、埋設矢板鋼板０１ａと支持ブロック体３ｃと支柱１を一体化させる。

前記の支柱設置工を終えると、配筋工を行う。配筋工は、支柱１に横芯筋２を胴張りし、更に網芯材２１を取り付ける。配筋工終了後に吹付工を行うもので、吹付工は、ポリマーセメントモルタル７や、ファイバーコンクリート７ａを使用して、所定の吹き付け機器を使用して行い、適宜コテ仕上げを行うものである。ポリマーセメントモルタル７や、ファイバーコンクリート７ａの固化によって矢板鋼板１の前面には被覆擁壁Ｘが形成され、腐食した矢板鋼板０１の用水路の補修がなされるものである。

また第二実施形態は、前記の各支柱設置工と同様に、鉄筋（縦主芯筋）１ａの上端を笠木部０４や腹起し部材０５と適宜な手段で連結し、下端部分は埋設矢板鋼板０１ａに直接又は連結部材３，３ａ，３ｂ，３ｃを介して連結し、縦主芯筋の補強として鉄筋籠１２に組み上げ、更に鉄筋籠１２に横芯筋２を適宜連結横架して配筋工を行う。

配筋工終了後に、配筋した鉄筋籠１２又は横芯筋２からセパレータ８を突設し、当該セパレータ８を使用して配筋面と対面して型枠Ｚを張り巡らし、型枠Ｚと矢板鋼板０１の前面との間にモルタル７又はコンクリート７ａを打設し、コンクリート等の固化後に型枠Ｚを外すと、矢板鋼板０１の前面には被覆擁壁Ｘが形成されることになる。

１ 支柱（縦主芯筋）
１ａ 鉄筋（縦主芯筋）
１１ 折曲部
１２ 鉄筋籠
２ 横芯筋
２１ 網芯材
３ 連結部材
３１ 連結横板
３２ 支柱孔
３３ 挟持部
３ａ 連結部材
３１ａ 挿入杆
３２ａ 足板部
３３ａ 支柱装着部
３３１ 支持板
３３２ 平行ボルト軸部
３３３ 抑え板
３３４ 緊締ナット
３４ａ 位置調整ボルト
３ｂ 連結部材
３１ｂ 部材本体
３１１ 後辺部
３１２ 前辺部
３１３ 縦辺部
３１４ ボルト装着溝
３２ｂ ボルト体
３３ｂ 抑え板
３４ｂ 緊締ナット
３ｃ 支持ブロック体（連結部材）
３１ｃ 嵌合溝
３２ｃ 後方脚部
３３ｃ 前方脚部
３４ｃ 縦孔部
４ コンクリート
５ 砕石
６ 足鋼材
７ モルタル
７ａ コンクリート
８ セパレータ
Ａ 前面穴
Ｂ 下方透孔
Ｃ 背面穴
Ｄ 削孔
Ｅ 前面溝
Ｘ 被覆擁壁
Ｙ 基礎
Ｚ 型枠
０１ 矢板鋼板
０１ａ 埋設矢板鋼板
０２ 底面（地盤）
０３ 水路
０４ 笠木部
０５ 腹起し部材
０６ 切梁部材
０７ 鉄筋

Claims (8)

1. 矢板鋼板で擁壁を形成した既存用水路において、矢板鋼板表面を直接モルタル又はコンクリートで被覆する補修工法であって、モルタル又はコンクリート被覆層の縦主芯筋を、矢板鋼板の前面側において縦主芯筋上端部分を既存用水路上縁に設けられている腹起し部材又は笠木部に連結し、下端が用水路底面以下の埋設されている矢板鋼板に連結して起立構築し、前記縦主芯筋に横芯筋又は網芯材或いは双方を連結した後、前記の芯材に対してモルタル吹付工又はコンクリート吹付工を施し、被覆擁壁を構築してなることを特徴とする既存用水路の補修工法。
2. 矢板鋼板で擁壁を形成した既存用水路において、矢板鋼板表面を直接モルタル又はコンクリートで被覆する補修工法であって、モルタル又はコンクリート被覆層の縦主芯筋を、矢板鋼板の前面側において縦主芯筋上端部分を既存用水路上縁に設けられている腹起し部材又は笠木部に連結し、下端が用水路底面以下の埋設されている矢板鋼板に連結して起立構築し、前記縦主芯筋に横芯筋又は網芯材或いは双方を連結した後、前記の芯材の前方に型枠を配置し、矢板鋼板と型枠間にモルタル又はコンクリートを打設して被覆擁壁を構築してなることを特徴とする既存用水路の補修工法。
3. 縦主芯筋が支柱である請求項１又は２記載の既存用水路の補修工法。
4. 縦主芯筋が鉄筋又は鉄筋籠である請求項１又は２記載の既存用水路の補修工法。
5. 縦主芯筋の上端をＨ鋼で形成された腹起し部材の露出する内方縦面に適宜手段で連結固定してなる請求項１乃至４記載の何れかの既存用水路の補修工法。
6. 縦主芯筋の上端部分を、笠木部に穿設した削孔に充填したモルタル又はコンクリートによって笠木部に連結固定してなる請求項１乃至４記載の何れかの既存用水路の補修工法。
7. 既存用水路の底方における矢板鋼板に下方透孔を設け、当該下方透孔の背面に矢板鋼板裏面を用水路底面以下まで達する背面穴を掘削形成し、縦主芯筋の下端部分が前記下方透孔を跨いで矢板鋼板と連結してなる請求項１乃至６記載の何れかの既存用水路の補修工法。
8. 既存用水路の底方における矢板鋼板に下方透孔を設け、当該下方透孔の背面に矢板鋼板裏面を用水路底面以下まで達する背面穴を掘削形成し、用水路底面以下の埋設されている矢板鋼板に係止連結する連結部材に、縦主芯筋の下端部分を連結してなる請求項１乃至６記載の何れかの既存用水路の補修工法。

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