JP2003328319A - 高構造物の改修構造及び高構造物の改修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模な足場や締切り工事を必要としない高
構造物の改修方法を提供すること。 【解決手段】 高構造物１の改修構造を構築する高構造
物の改修方法において、所定の位置で高構造物の外周を
１段目の構造パネル２で囲繞した後に、１段目の構造パ
ネルを高構造物に沿って下方又は上方に移動させ、移動
した１段目の構造パネルの上端又は下端に別の構造パネ
ル２を接合することで高構造物の外周を囲繞する２段目
の構造パネルを構築し、１段目の構造パネル及び２段目
の構造パネルを下方又は上方に移動させ、上記同様に構
造パネルの構築と移動を繰り返して所定の段数の構造パ
ネルで高構造物を覆った後に、最下段の構造パネルの下
端部を閉塞し、高構造物と構造パネルの間に接合材３を
充填することを特徴とする方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートや鋼
材などで構築した橋脚、柱、タンク又は煙突などの高構
造物の劣化による強度低下の回復、劣化の進行防止、耐
震補強等、高構造物の補修、補強、機能向上工事によっ
て構築する高構造物の改修構造及び高構造物の改修方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物や鋼製構造物は、種
々の材料的・構造的な要因により経年劣化が生じ、ひび
割れが発生して内部の鉄筋が腐食したり、腐食により断
面欠損などを生じて構造耐力が低下したりするため、必
要に応じて補修、補強等の改修をおこなう必要がある。
従来、上下方向に連続した平面を有する橋脚、柱、タン
ク又は煙突などの高構造物の改修は、地上から高構造物
と同じ高さの大掛かりな足場を組んだり、不安定な移動
足場を使用したりしておこなっていた。特に、水中に設
置した橋脚ａなどを改修するには、止水矢板ｃなどを設
置して仮締切りをおこない、ドライな状態にして改修工
事をおこなう必要があった（図７参照）。また、従来の
改修方法には、プレキャストコンクリート版を設置する
方法、鋼板等を設置する方法、炭素繊維等の化学繊維シ
ートを巻き付ける方法、モルタルを吹き付ける方法、化
学材料を塗布する方法などが実施されていた。特に、鋼
材の防食方法としては、塗覆装方法が多用され、塗装、
有機ライニング、無機ライニングなどがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
高構造物の改修方法には以下のような問題点がある。 ＜イ＞高構造物の改修には、通常、大規模な足場を設け
る必要がある。特に、水中に設置されている高構造物を
改修するには、仮締切りをおこなうなど付帯する工事が
大掛かりとなり、多大な費用及び工期がかかる。また、
高層足場や仮締切りは、風雨や波浪の影響を受けるた
め、安全対策を慎重におこなう必要があるうえに作業時
間が制限される可能性が高い。 ＜ロ＞上記した方法による場合は仮設構造物の撤去が必
要なため、工期が長期化する原因となる。 ＜ハ＞プレキャストコンクリート版を設置する方法や鋼
板等を設置する方法では、通常、同じ厚さの板材を突き
合わせて接合する。このため、接合部が弱部となり易
く、補強板などで補強する場合は、他の部分より接合部
の壁厚が厚くなって突出するため、改修前は平面であっ
た高構造物の外周を平面に維持することができない。 ＜ニ＞塗覆装による防食方法では、鋼材の表面の浮き錆
びや貝類などの付着物をはつり取って、表面を平滑にし
た後に塗装などを塗布する必要がある。このため、下地
作業に非常に手間と時間がかかる。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記したような従来の問題を解
決するためになされたもので、大規模な足場や締切り工
事を必要としない高構造物の改修方法を提供することを
目的とする。また、高構造物の改修の目的に合致した品
質を容易に確保できる高構造物の改修構造及び高構造物
の改修方法を提供することを目的とする。また、安全性
の高い作業が確保でき、気象の変化によって作業時間の
制限を受け難い高構造物の改修方法を提供することを目
的とする。さらに、接合部が弱部とならず、改修した高
構造物の外周を平面に維持できる高構造物の改修構造及
び高構造物の改修方法を提供することを目的とする。本
発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するもの
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、本発明の高構造物の改修構造は、上下方向
に連続した平面を有する高構造物の外周をパネルで囲繞
する高構造物の改修構造であって、前記パネルが２枚の
基本パネルで補強層を挟んだ構造パネルからなり、前記
構造パネルを、内側パネルの両端が外側パネルから突出
した単位パネルと、外周に沿って接合した単位パネルの
外側パネル間に嵌め込む接続パネルによって構成し、高
構造物と構造パネルの間に接合材を充填した構造であ
る。ここで、基本パネルに高強度コンクリートパネルを
使用することができる。コンクリート系材料は、任意の
形状に成形しやすいので、高構造物の外周が曲線部を有
する構造であっても、その形状に合わせたパネルを容易
に製造することができる。

【０００６】また、上記した高構造物の改修構造におい
て、前記単位パネルを構成する内側パネルのすべての端
部が外側パネルから突出した構造であり、隣接する単位
パネル間に生じる外側パネル間の隙間に接続パネルを嵌
め込むことができる。例えば、矩形の単位パネルを使用
する場合に、内側パネルの４隅が外側パネルから突出し
た構造であれば、上下左右のすべての接合部に接続パネ
ルを配置することができる。

【０００７】また、本発明の高構造物の改修方法は、上
記したいずれかの高構造物の改修構造を構築する高構造
物の改修方法において、所定の位置で高構造物の外周を
１段目の構造パネルで囲繞した後に、１段目の構造パネ
ルを高構造物に沿って下方又は上方に移動させ、移動し
た１段目の構造パネルの上端又は下端に別の構造パネル
を接合することで高構造物の外周を囲繞する２段目の構
造パネルを構築し、１段目の構造パネル及び２段目の構
造パネルを下方又は上方に移動させ、上記同様に構造パ
ネルの構築と移動を繰り返して所定の段数の構造パネル
で高構造物を覆った後に、最下段の構造パネルの下端部
を閉塞し、高構造物と構造パネルの間に接合材を充填す
ることを特徴とする方法である。一定の場所で構造パネ
ルを構築し、高さ方向に構築した構造パネルを移動させ
るだけなので、高構造物に合わせて高層足場を構築した
り、高構造物に沿って足場を移動させたりする必要がな
い。

【０００８】ここで、最下段に配置される構造パネルの
内周に可撓性チューブを取り付け、最下段の構造パネル
が所定の位置に配置された後に、前記可撓性チューブに
繋がれた注入ホースから接合材を注入することによって
最下段の構造パネルの内面と高構造物の間隙を閉塞し、
さらに注入ホースから接合材を注入することによって前
記可撓性チューブに設けた圧力弁を開放して、高構造物
と構造パネルの間に接合材を充填することもできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１０】＜イ＞構造パネル 構造パネル２は、基本パネルと補強層２１３と接着剤と
で構成する。構造パネル２は、補強層２１３を２枚の基
本パネルで挟み、接着剤で一体化して形成する。補強層
２１３を挟む基本パネルには、それぞれに異なる材料を
使用することができる。また、基本パネルは複数のパネ
ルを重ね合わせて形成することもできる。基本パネル
は、補強層２１３を保護し、構造パネル２の剛性を上げ
るために使用する板材である。基本パネルには、高強度
コンクリート、繊維補強コンクリート、フレキシブルボ
ード、ポリオレフィン系繊維補強パネル等をなどが使用
できる。高強度コンクリートなどのセメント系材料（コ
ンクリートやモルタルなど）を使用すれば、基本パネル
を容易に任意の形状に成形することができる。このた
め、高構造物１が曲面を有する形状であっても、適合す
る構造パネル２を容易に成形することができる。例え
ば、水とプレミックスセメント及び細骨材、ポリオレフ
ィン系繊維、高性能減水剤などを混合した高強度高流動
セメント系材料が使用できる。

【００１１】フレキシブルボードは、セメント、有機繊
維（パルプ）を主成分としており、それらを混練した
後、ロール状に成形し、脱水プレスしたものである。こ
の高強度のフレキシブルボードは、周知の製品を使用す
ることができ、入手が容易なものは、厚さ３ｍｍ〜６ｍ
ｍの規格の製品である。フレキシブルボードは、工場に
おいて容易に製造可能であり製品の品質が安定してお
り、曲げ強度が３０（Ｎ／ｍｍ^２）以上と大きく、表面
にひび割れが発生しない、不燃性を有するなどの耐久性
からみた利点がある。さらに、曲げ加工等が容易にで
き、曲率に応じて、所望の形状に成形が可能であるこ
と、比重が１．６〜１．８と軽いため作業性や運搬が容
易であることなどの施工性からみた利点もある。

【００１２】ポリオレフィン系繊維補強パネルは、ポリ
オレフィン系補強繊維と、セメントと、有機繊維とを混
合して成形したパネルである。ここで、有機繊維として
はパルプ等を使用する。ポリオレフィン系繊維補強パネ
ルは、厚さ３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の製品で、通常のプレ
キャストコンクリート版に比べて非常に薄くて軽い。こ
のため、パネル１枚当たりの大きさを大きくすることが
でき、施工性に富む。また、曲げ加工などの成形が容易
にできる。

【００１３】ポリオレフィン系補強繊維は、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン系
材料からなる繊維材料である。この中でも、特にポリプ
ロピレンを原料として使用したポリオレフィン系補強繊
維が好適である。ポリオレフィン系補強繊維は、例えば
６〜３０ｍｍ程度の長さに形成して短繊維として使用す
る。また、ポリオレフィン系補強繊維の表面には、特殊
なエンボス加工を施して凹凸状にする。この結果、セメ
ントからの抜けが起こりにくくなり、パネルの曲げタフ
ネス（粘り強さ）が向上する。さらに、ポリオレフィン
系補強繊維の表面形状には親水処理を施し、セメントマ
トリックスとの界面接着力を大きくする。ポリプロピレ
ンは、未処理のままでは表面が水となじまない疎水性で
あるため、親水処理を施すことでパネルの強度やタフネ
スを向上させることができる。ポリオレフィン系補強繊
維の引張り強度は４００〜４８０（Ｎ／ｍｍ^２）あり、
パネルの強度特性や諸物性を改良することができる。ポ
リプロピレンを原料としたポリオレフィン系補強繊維
は、耐アルカリ性に優れ、錆びないだけでなく、燃焼時
において窒素、硫黄、塩素系の有害ガスを発生させるこ
とがない。さらに、比重が０．９１と軽いため、パネル
を軽量化することができる。

【００１４】＜ロ＞単位パネル及び接続パネル 単位パネル２１は構造パネル２を構成するパネルであ
る。複数の単位パネル２１を接合して構造パネル２を構
築する。単位パネル２１は、２枚の基本パネルとその間
に挟んだ補強層２１３からなり、高構造物側に配置する
基本パネルを内側パネル２１１、外周に配置する基本パ
ネルを外側パネル２１２という。内側パネル２１１の両
端は、外側パネル２１２より突出している（図３参
照）。構造パネル２を構築する際には、隣接する内側パ
ネル２１１同士を接合する。内側パネル２１１同士の接
合は、公知の接合継手を介したものであっても良い。そ
して、単位パネル２１，２１を接合したときに発生する
外側パネル２１２，２１２間の隙間に設置する基本パネ
ルが接続パネル２２である。接続パネル２２の内側には
必要に応じて補強層２１３を貼り付けておいてもよい。
この接続方法によれば、接続パネル２２によって単位パ
ネル２１，２１間の接合部を覆うので、構造パネル２を
強固に一体化して構築できる。

【００１５】＜ハ＞補強層 補強層２１３は、構造パネル２の強度を上げるために配
置するシート状又は板状の材料である。補強層２１３に
は、例えば炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ポリ
エチレン繊維シート、ポリプロピレン繊維シート、ガラ
ス繊維シート、ビニロン繊維シート等が使用できる。こ
こで、各種繊維シートは、公知の単一配向シート、単一
配向シートを合板のように交互に積層したもの、クロス
状のもの等を使用することができる。補強層２１３とし
て各種繊維シートを使用する場合は、接着剤を含浸させ
るため、少なくとも接着剤が浸透するような材質又は織
り方である必要がある。ここで、含浸とは、多孔性物体
（繊維シート）の改質のために空隙中に液状物質（接着
剤）を浸入させることをいう。接着剤の含浸は、単位パ
ネル２１や接続パネル２２を製造する前に予め行ってお
いても、製造中に行ってもよい。

【００１６】ここで炭素繊維シートは、比重が１．７〜
１．８と軽量であり、錆びない特性を有するとともに、
繊維方向では、鉄筋の約５倍〜６倍である５０００〜６
０００（Ｎ／ｍｍ^２）という大きな引張強度を有してい
る。そのため、強度の高い基本パネルの間に、炭素繊維
シートを配置することにより、薄膜で鉄筋コンクリート
と同等以上の構造耐力を得ることができる。なお、補強
層２１３は上記したシートを複数枚重ねて形成すること
もできる。

【００１７】＜ニ＞接着剤 接着剤は、基本パネルと補強層２１３、補強層２１３と
接続パネル２２とを強固に接合して、一体成形できる材
料であればどのような種類のものを用いてもよいが、接
着強度や作業性の点から、エポキシ樹脂が好ましい。な
お、その他の接着剤としては、酢酸ビニル樹脂系、ＥＶ
Ａ系（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系）、アクリル樹
脂系等の樹脂系接着剤や、クロロプレンゴム系、スチレ
ン・ブタジエンゴム系等のゴム系接着剤や、セメント
系、石膏系等の水・気硬性接着剤を用いることも可能で
ある。

【００１８】＜ホ＞接合材 接合材３は、構造パネル２と高構造物１の間に介在させ
て両者を一体化する材料である。一体化できる材料であ
ればどのような種類のものを用いてもよいが、接着強度
や作業性の点から、高強度無収縮モルタルが好ましい。
なお、その他の接合材３としては、エポキシ樹脂、ＥＶ
Ａ系（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系）、高分子樹脂
系、酢酸ビニル樹脂系、シリコーン系、アクリル樹脂系
等の樹脂系接着剤や、クロロプレンゴム系、スチレン・
ブタジエンゴム系等のゴム系接着剤や、セメント系、石
膏系等の水・気硬性接着剤を用いることも可能である。

【００１９】本発明の高構造物の改修方法は、コンクリ
ートや鋼材などで構築した橋脚１ａ、鋼管杭１ｂ、柱、
タンク又は煙突などの上下方向に連続した平面を有する
高構造物１を改修する場合に適している。以下、図面を
参照しながら橋脚１ａ及び桟橋５２を支持する鋼管杭１
ｂ本の改修方法について説明する。

【００２０】＜イ＞橋脚を改修する方法（図１，２） 水中に構築した橋脚１ａを水上で改修する場合、構造パ
ネル２を構築するための足場を確保する必要がある。足
場は、橋桁５１から吊り下げた吊り足場６２であって
も、水上に浮かべた船舶を利用してもよい。いずれにし
ても本発明では、高構造物１の高さに比べて小規模な足
場を用意するだけでよい。まず、必要に応じて橋脚１ａ
の表面の劣化部分を取り除き、所定の位置で１段目の構
造パネル２を組み立てる。構造パネル２の組み立ては、
単位パネル２１の設置及び接合、接続パネル２２の取り
付けの順におこなう（図２上半図参照）。単位パネル２
１の内側パネル２１１の内面には必要に応じて間隔保持
材４を取り付けておく。１段目の構造パネル２の組み立
てが終了した後に、１段目の構造パネル２をパネルの高
さ分だけ吊り下げる。構造パネル２の移動は、クレーン
等で吊り下げておこなうことも、予め取り付けた公知の
移動用レールなどを使用しておこなうこともできる。そ
して、１段目の構造パネル２の上端に単位パネル２１を
接合して２段目の構造パネル２を構築する。１段目と２
段目の構造パネル２の接合には、公知の接合継手や単位
パネル２１間を接続した接続パネル２２を使用する方法
を採用することができる。接続パネル２２を使用する場
合には、単位パネル２１の上下端においても内側パネル
２１１を外側パネル２１２から突出させておく。そし
て、所定の段数分、構造パネル２の組み立てと、移動を
繰り返す。すべての構造パネル２の構築と移動が終了し
た後に、最下段の構造パネル２の下端部を閉塞する。橋
脚１ａの構造によっては、構造パネル２を橋脚１ａの底
版上に載せるだけで閉塞できる場合もある。底版上が地
盤に埋もれている場合は、予め洗浄や水中掘削などして
底版を露出させておけばよい。また、潜水作業などで構
造パネル２の外側から下端のシール作業をおこなうこと
もできる。最後に、構造パネル２と橋脚１ａの間に接合
材３を充填する（図２下半図参照）。水中では構造パネ
ル２の外側から水圧が作用して、接合材３の充填圧に対
抗することができるので、特別に補強しなくとも接合材
３を充填することができる。内側パネル２１１の橋脚１
ａ側の面には、必要に応じてジベルなどの突起物を取り
付けて、付着力を増加させることもできる。

【００２１】＜ロ＞鋼管杭を改修する方法（図４，５） 海上の桟橋５２などを支持する鋼管杭１ｂを、防食等を
目的として改修する方法について説明する。この場合
も、上記した橋脚１ａの改修と同様に、吊り足場６２な
どの簡単な足場を使用するだけで改修をおこなうことが
できる。上記と同様にして１段目の構造パネル２ａから
順に組み立てと移動を繰り返し、複数段の構造パネル２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを構築する（図４参
照）。各段間の接合は、環状に組み立てられたジョイン
ト突起２１４や接続パネル２２を使用しておこなう（図
５参照）。また、構造パネル２は薄肉となる場合が多い
ため、必要に応じて補強リング２１５などを設けておく
こともできる。構造パネル２の移動は、例えば吊りワイ
ヤ６１などを使用しておこなう。

【００２２】最下段に配置される１段目の構造パネル２
ａの下部には可撓性チューブ４を取り付けておく。可撓
性チューブ４は最後の移動が終わるまでは萎んだ状態に
しておき、構造パネル２の移動の障害にならないように
しておくのが好ましい。構造パネル２の構築が終了した
後に、注入ホース３１により接合材３を可撓性チューブ
４に充填して、最下段の構造パネル２ａの内面と鋼管杭
１ｂの間の間隙を閉塞する。

【００２３】可撓性チューブ４には、例えば接合材３を
吐出する吐出口４１と、吐出口４１を覆う圧力弁４２を
設けておく。圧力弁４２は、例えば切欠き部のある環状
の帯材で、可撓性チューブ４が膨張して、内部圧力が高
まると接合材３の圧力によって押し上げられ、接合材３
が圧力弁４２の両脇から流れ出る（図６参照）。そし
て、注入が終わると、接合材３の重みで圧力弁４２が押
し下げられ、吐出口４１が閉じる。可撓性チューブ４の
鋼管杭１ｂ側の面には緩衝材４３を貼り付けておけば、
可撓性チューブ４が膨張したときの保護材の役目を果た
す。可撓性チューブ４には、注入ホース３１を接続して
おき、水上から接合材３の注入がおこなえるようにして
おくのが好ましい（図４参照）。

【００２４】＜ハ＞その他の実施例 上記した説明では、水上で組み立てた構造パネル２を水
中に降下させる例について説明したが、本発明の適用は
これに限定されるものではない。例えば、煙突や渓谷に
設置された高さのある橋脚等を改修する場合に、地上で
構造パネル２を組み立てて、順次、上方に上昇させるこ
ともできる。そして、すべての構造パネル２の構築が完
了した後に、接合材３を下方又は上方から充填する。

【００２５】

【発明の効果】本発明の高構造物の改修構造及び高構造
物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＞大規模な足場や締切り工事を必要としない。この
ため、短期間かつ経済的に高構造物の改修をおこなうこ
とができる。また、安全な場所で作業をおこなうことが
できる。 ＜ロ＞工場生産された高品質のパネルが使用できるの
で、現場での作業は最小限となり、高品質な高構造物の
改修構造を構築することができる。 ＜ハ＞内側に設置した単位パネルの接合部を接続パネル
で塞ぐため、接合部を平面に形成できるうえに、接合部
が弱部にならない。 ＜ニ＞複合構造のパネルを使用するため、必要とされる
強度、形状又は使用環境に応じて、強度及び材料を自由
に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高構造物の改修方法の実施例の説明
図。

【図２】高構造物の改修方法を上半分に、高構造物の改
修構造を下半分に示した断面図。

【図３】単位パネルを接続する実施例の説明図。

【図４】桟橋の鋼管杭の改修方法の実施例の説明図。

【図５】鋼管杭の改修方法の実施例の断面図。

【図６】切断した可撓性チューブの実施例の斜視図。

【図７】従来の橋脚の改修方法の実施例の説明図。

【符号の説明】

１・・・高構造物 ２・・・構造パネル ２１・・単位パネル ２１１・内側パネル ２１２・外側パネル ２１３・補強層 ２２・・接続パネル ３・・・接合材 ３１・・注入ホース ４・・・可撓性チューブ ４２・・圧力弁

フロントページの続き (72)発明者 坂本全布 東京都新宿区揚場町２番14号 シビルリニ ューアル株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 AA03 BB15 DD16 GG02 GG05 GG23 GG40 2E176 AA01 AA13 AA15 BB29

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下方向に連続した平面を有する高構造物
   の外周をパネルで囲繞する高構造物の改修構造であっ
   て、 前記パネルが２枚の基本パネルで補強層を挟んだ構造パ
   ネルからなり、 前記構造パネルを、内側パネルの両端が外側パネルから
   突出した単位パネルと、外周に沿って接合した単位パネ
   ルの外側パネル間に嵌め込む接続パネルによって構成
   し、 高構造物と構造パネルの間に接合材を充填した、 高構造物の改修構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の高構造物の改修構造におい
   て、 基本パネルに高強度コンクリートパネルを使用したこと
   を特徴とする、高構造物の改修構造。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の高構造物の改修構造
   において、 前記単位パネルを構成する内側パネルのすべての端部が
   外側パネルから突出した構造であり、隣接する単位パネ
   ル間に生じる外側パネル間の隙間に接続パネルを嵌め込
   むことを特徴とする、高構造物の改修構造。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の高構造
   物の改修構造を構築する高構造物の改修方法において、 所定の位置で高構造物の外周を１段目の構造パネルで囲
   繞した後に、１段目の構造パネルを高構造物に沿って下
   方又は上方に移動させ、 移動した１段目の構造パネルの上端又は下端に別の構造
   パネルを接合することで高構造物の外周を囲繞する２段
   目の構造パネルを構築し、 １段目の構造パネル及び２段目の構造パネルを下方又は
   上方に移動させ、 上記同様に構造パネルの構築と移動を繰り返して所定の
   段数の構造パネルで高構造物を覆った後に、最下段の構
   造パネルの下端部を閉塞し、 高構造物と構造パネルの間に接合材を充填することを特
   徴とする、 高構造物の改修方法。
5. 【請求項５】請求項４記載の高構造物の改修方法におい
   て、 最下段に配置される構造パネルの内周に可撓性チューブ
   を取り付け、 最下段の構造パネルが所定の位置に配置された後に、前
   記可撓性チューブに繋がれた注入ホースから接合材を注
   入することによって最下段の構造パネルの内面と高構造
   物の間隙を閉塞し、 さらに注入ホースから接合材を注入することによって前
   記可撓性チューブに設けた圧力弁を開放して、高構造物
   と構造パネルの間に接合材を充填することを特徴とす
   る、 高構造物の改修方法。