JP2004225453A

JP2004225453A - 土木構造物の施工方法

Info

Publication number: JP2004225453A
Application number: JP2003016922A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Akiyama; 祥克秋山; Hiroyuki Handa; 博幸半田; Koji Nakano; 耕司中濃
Original assignee: INBAKKUSU KK
Current assignee: INBAKKUSU KK
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】現地発生材を利用して材料コストの低廉化を図り、しかも十分な強度を発現でき、さらに施工作業の迅速化を実現する。
【解決手段】施工現場で採取した現地発生材、水およびセメント系固化材を少なくとも含む混合材料１ａを練り混ぜて生成する（練り混ぜ工程）。次いで、混合材料１ａを施工現場に投入する（投入工程）。その後、施工現場に投入した混合材料１ａを敷き均しするとともに、該混合材料１ａを転圧して締め固める（敷き均し転圧工程）。以上の工程により構造物を施工する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、砂防ダムなどの土木構造物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、砂防ダムなどの土木構造物にあっては、ＣＳＧ（ＣｅｍｅｎｔｅｄＳａｎｄａｎｄＧｒａｖｅｌ）工法と称する施工方法が、コスト削減を目的として実施されている。ＣＳＧ工法は、施工現場で採取した玉石や砂礫を含む現地発生材を骨材に利用して、施工現場にてコンクリートを製造するために、運送費や建設残土の処理が軽減されて、これにより工期の短縮化とコストの低減が期待されている。
ＣＳＧ工法によれば、まず現地発生材、セメントおよび水を所定の配合量で練り混ぜてコンクリートを生成し、施工現場に投入する。その後、投入されたコンクリートを敷き均すとともに、振動ローラなどを用いて転圧して締め固める。これらの工程を繰り返して段階的に高さを増していき、所望の土木構造物を構築する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８０４３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＣＳＧ工法に用いられる現地発生材は、施工現場で調達するため、その品質が施工現場毎に異なり品質が安定しない。特に、現地発生材に粘性土やシルトが多く含まれていた場合、セメントによる結合力が不足して著しく強度が低下する問題があった。そこで、あらかじめ現地発生材の品質を分析し、ＣＳＧ工法に適さないと判定された場合は現地発生材の使用を断念せざるを得なかった。この場合、遠方から高価な生コンクリートを調達しなければならず、施工費用が高価格となる。
【０００５】
一方、上記特許文献１には、現地発生材の有効利用を目的とするコンクリート構造物の施工方法が開示されている。同文献に開示された施工方法は、現場で掘削した玉石などを含む現地発生材を骨材に利用し、型枠としての閉路壁内に該骨材を施設するとともに、施設した骨材を撹拌しながらその撹拌位置へセメント固化材を噴射して混練りし、該混練体を所要時間養生させてコンクリート層を形成する工程を含んでいる。
上記特許文献１の施工方法によれば、現地発生材を骨材として利用するため、ＣＳＧ工法と同様に施工コストを抑制できる効果を奏する。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に開示されたコンクリート構造物の施工方法では、骨材にスラリー状のセメント固化材を噴射して混練体を生成するため、該混練体もスラリー状の流体物となる。このように流動性のある混練体をもって構造物を施工するため、周囲に型枠を配設したり、所要の養生期間が必要となってくる。
そして、混練体の養生に長時間を必要とする結果、養生が終わるまで次工程に移ることができず、迅速な施工作業が行い得ないという問題があった。さらに、骨材とセメント固化材の撹拌に、特殊な回転ドラムを必要とするため汎用性に欠ける問題も有していた。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、現地発生材を利用して材料コストの低廉化を図り、しかも十分な強度を発現でき、さらに施工作業の迅速化を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る土木構造物の施工方法は、施工現場で採取した現地発生材、水およびセメント系固化材を少なくとも含む混合材料を練り混ぜて生成する練り混ぜ工程と、
混合材料を施工現場に投入する投入工程と、
施工現場に投入した混合材料を敷き均しするとともに、該混合材料を転圧して締め固める敷き均し転圧工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、軟弱地盤に対する地盤改良などに用いられるセメント系固化材を配合して混合材料を生成するので、現地発生材に粘性土やシルトなどセメントとの結合力が弱い物質が多く含まれていても大きな強度を発現することができる。
そして、施工現場に投入された混合材料は、敷き均し転圧工程を経て締め固められるので、養生を必要とせず、連続して作業を進めることができる。よって、施工期間の短縮を図ることができる。
【００１０】
ここで、敷き均し転圧をかけることができる混合材料は、いわゆる超硬練りコンクリートと同様に、スランプ値零に相当する流動性を示す乾燥状態であることが好ましい（請求項２）。コンクリートの柔らかさや流動性を示す基準に、ＪＩＳＡ１１０１に規定された「スランプ値」がある。このスランプ値が大きいほど柔らかく流動性が増す。一方、スランプ値零では、流動性がなく固体化した状態となる。このように硬い混合材料であるから、敷き均して転圧をかけることが可能となり、しかも転圧により充分な強度を発現することが可能となる。流動性のある柔らかいコンクリートでは、転圧により締め固めることはできず、一定の養生期間をおいて徐々に硬化させなければならない。
【００１１】
なお、本発明に係る土木構造物の施工方法において、上記投入工程では、あらかじめ構築した型枠内に混合材料を投入してもよい。スランプ値零に相当する超硬練りの混合材料は、型枠を設けなくとも任意の高さまで盛り上げることができるが、構造物に高い寸法精度が要求される場合は、あらかじめ型枠を設けることで、混合材料の広がりを防止することができる。
【００１２】
また、本発明は、上記混合材料により構築した土木構造物の外側を、該混合材料よりも高い強度を発現するコンクリート、コンクリートブロックまたは鋼矢板で補強する補強工程を含むこともできる。これにより、いっそうの強度増強を図ることができる。例えば、本発明方法により砂防ダムを構築する場合は、流送砂利による耐摩耗性や土石流等による耐衝撃性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を砂防ダムの施工に適用した実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る施工方法により構築される砂防ダムの構造例を示す側面断面図である。
砂防ダム１００は、混合材料１ａからなる内部構造体１０１と、コンクリート１ｂおよび鉄筋１ｃを含む外壁１０２で構築されている。内部構造体１０１は、施工現場で採取した現地発生材、水およびセメント系固化材を含む混合材料１ａにより構築されている。また、外壁１０２は、内部構造体１０１を補強するためのものであり、内部構造体１０１の外側に構築されている。すなわち、この実施形態では、強度の高いコンクリート１ｂおよび鉄筋１ｃからなる外壁１０２を内部構造体１０１の外周に構築して、内部構造体１０１を補強している。
【００１４】
図２および図３は本実施形態に係る砂防ダム（土木構造物）の施工方法を説明するための図であり、図２（ａ）は練り混ぜ工程を示し、図２（ｂ）は投入工程を示し、図２（ｃ）は敷き均し転圧工程を示し、図３（ａ）は型枠設置工程を示し、図３（ｂ）は外壁設置工程を示す。
【００１５】
まず、施工現場を採掘した際に得られる現地発生材の成分品質をあらかじめ検査し、検査結果に応じて現地発生材を調整するとともに、セメント系固化材、水などの配分量を決定する。現地発生材の成分品質は、施工現場によって異なり、玉石や砂礫を多く含み骨材として良品質の土砂もあれば、粘性土やシルトを多く含み骨材として適さない低品質のものも存在する。しかし、本発明によれば、セメント系固化材を使用するため、現地発生材に粘性土やシルトなどセメントとの結合力が弱い成分が多く含まれていても、充分な強度を発現することができる。
なお、現地発生材が骨材として使える玉石や砂礫などを多く含む場合は、本発明によらず既述したＣＳＧ工法など、既存の施工方法を用いて施工することもできる。
【００１６】
このようにして決定した配合割合にしたがい、現地発生材、セメント系固化材および水などを混合し、所望の混合材料１ａを生成する。すなわち、施工現場に仮設された混合ヤード２内に現地発生材、セメント系固化材および水等を投入し、バックホウ３によって練り混ぜて混合材料１ａを生成する（練り混ぜ工程、図２（ａ）参照）。
ここで、混合材料１ａは、スランプ値零に相当する硬さ（いわゆる超硬練り）に練り混ぜる。
混合材料１ａの練り混ぜには、専用の装置を用いる必要がなく、通常のコンクリートと同様の作業をもって行うことができるので汎用性があり、よって特定の施工会社に拘束されることなく柔軟に施工会社を選択することが可能となる。
【００１７】
次いで、混合材料１ａを混合ヤード２からダンプトラック４によって施工現場まで搬送し、Ｈ型鋼５ａを積み上げて設置した型枠５内に投入される（投入工程、図２（ｂ）参照）。なお、本実施形態では型枠５を使用しているが、超硬練りされた混合材料１ａは、型枠５を構築せずにそのまま施工現場に投入することもできる。
【００１８】
その後、混合材料１ａの敷き均し工程および転圧工程を実施する。敷き均し工程では、例えば、敷き均し厚さが、転圧後１リフト当たり５０ｃｍ（２５ｃｍを２層敷き均し）になるように、混合材料１ａを敷き均しする。この敷き均し工程は、転圧効果を十分にすることと、運搬および投入時に分離した混合材料１ａをかき混ぜて均質な状態にすることを目的としている。ダンプトラック４によって型枠５内に投入すると成分分離が生じ易く、敷き均し厚さを厚くすると玉石など粗骨材に相当する成分だけが固まった箇所が発生して、転圧しても粗骨材の隙間にセメント系固化材が充填されなくなるおそれがある。このため、敷き均しを薄く行うことによって、材料の分離を解消するとともに、ブルドーザー等の敷き均し機械によって数回に分けて撒き出し敷き均して、転圧効果を向上させることが好ましい。
【００１９】
転圧工程では、例えば、１ｔ級、３ｔ級または６ｔ級の振動ローラ６の自重による圧密と、振動による骨材間摩擦の減少およびセメント系固化材の流動作用により、混合材料１ａを締固める（図２（ｃ）参照）。このように、敷き均し工程および転圧工程を行うことで、水分量の少ない混合材料１ａであっても養生による長時間硬化を待つことなく所望の硬度が得られるので、引き続き次工程を実施でき施工期間を短縮できる。
【００２０】
次いで、混合材料１ａからなる内部構造体１０１の外側に、鉄筋１ｃを加工して組み立てるとともに、型枠７を設置する（図３（ａ）参照）。そして、この型枠７と内部構造体１０１との間に、例えば、呼び強度２１Ｎ／ｍｍ^２程度と比較的強度の大きなコンクリート１ｂをポンプ車８によって投入して、コンクリート１ｂおよび鉄筋１ｃからなる外壁１０２を構築する（図３（ｂ）参照）。このように、内部構造体１０１を補強するための外壁１０２を構築することにより、流送砂利による耐摩耗性や土石流等による耐衝撃性を向上させることができる。
【００２１】
そして、コンクリート１ｂが固まった後（例えば、投入から約２４時間程度経過後）に、転圧が終了した混合材料１ａの上に新たな型枠５を設置して、同じ手順で各作業が繰り返される。本実施形態では、コンクリート１ｂが固まるまでの養生期間が必要となるが、その場合であっても内部構造体１０１の体積は外壁１０２に比べはるかに大きいため、内部構造体１０１を既述した特許文献１の工法で施工した場合よりも格段に養生期間は短縮される。
【００２２】
なお、外力が比較的小さな条件下に構築される砂防ダムにあっては、鉄筋１ｃを省略して無筋コンクリートにより外壁１０２を構築してもよい。
【００２３】
図４は本発明の第２実施形態に係る施工方法により構築される砂防ダムの構造例を示す側面断面図、図５は同じく正面図である。
本実施形態では、内部構造体１０１の外側に、高い強度を有するコンクリートブロック２１を積み重ねて外壁を構築することにより、内部構造体１０１を補強する構造としてある。なお、内部構造体１０１の施工方法は、既述した第１実施形態と同一である。
【００２４】
本実施形態では、コンクリートブロック２１を、図５に示す如く各段ごと千鳥状にずらせて積み重ねるとともに、同ブロック２１の２箇所に縦方向に穿設した透孔２１ａをそれぞれ異なるコンクリートブロック２１の間で連通させ、該透孔２１ａに鉄筋２２を挿入することにより、各コンクリートブロック２１のずれ防止と、外力に対する強化を図っている。また、本実施形態では、図４に示す如く、棒状のアンカー２３を内部構造体１０１内に延在するように配置するとともに、このアンカー２３を介してコンクリートブロック２１と内部構造体１０１とを連結し、内部構造体１０１との一体化を図っている。
【００２５】
図６および図７は本発明の第２実施形態に係る砂防ダムの施工方法を説明するための図である。なお、本実施形態においても、内部構造体１０１は、先に説明した第１実施形態と同様、練り混ぜ工程、投入工程、敷き均し工程、転圧工程の各工程をもって構築される。
【００２６】
まず、図６（ａ）に示す如く、第一段目のコンクリートブロック２１を、砂防ダムの外壁を構築する位置に合わせて並べて配置する。そして、図２（ａ）で示した如く混合ヤード２内で練り混ぜて生成した混合材料１ａを、図２（ｂ）で示したと同様にダンプトラックをもって搬送し、並べて配置したコンクリートブロック２１の内側に投入する。続いて、先の第１実施形態と同様に（図２（ｃ）参照）、混合材料１ａの敷き均し工程および転圧工程を実施して、混合材料１ａを敷き固める。
【００２７】
第一段目のコンクリートブロック２１の内側に混合材料１ａを敷き固めた後、同コンクリートブロック２１に穿設された透孔２１ａに鉄筋２２を差し込む（図６（ｂ）参照）。このとき、透孔２１ａの内面と鉄筋２２との間に隙間がある場合は、該隙間にモルタル等の充填材を挿入して鉄筋２２を固定しておくことが好ましい。
【００２８】
鉄筋２２は、コンクリートブロック２１の上面から適宜の長さだけ突き出す全長としてある。この突き出した鉄筋２２に、図７に示す如く棒状のアンカー２３の基端部を引っ掛けるとともに、同アンカー２３を内部構造体１０１の上面に配置する。なお、本実施形態では、アンカー２３の基端部は、鉄筋２２に引っ掛けるためにフック形状としてあり、その先端部は、外側への引抜き抵抗を増加させるために屈曲させてあるが、該アンカー２３の構成は任意に変更できることは勿論であり、例えば、アンカー２３の基端部をコンクリートブロック２１にあらかじめ埋設しておくこともできる。さらに、コンクリートブロック２１と内部構造体１０１とを連結して一体化を図る手段については、アンカー２３を介する以外にも種々の構成が考えられる。
【００２９】
次に、図６（ｃ）に示す如く、第二段目のコンクリートブロック２１を積み重ねる。このとき、同コンクリートブロック２１の透孔２１ａに、第一段目のコンクリートブロック２１から突き出た鉄筋２２を差し込む。そして、同じ手順で各作業が繰り返される。このように、内部構造体１０１を補強する外壁をコンクリートブロック２１を用いて構築することによっても、流送砂利による耐摩耗性や土石流等による耐衝撃性を向上させることができる。
【００３０】
図８乃至図１２は本発明方法の他の土木構造物への適用例を示す図である。
すなわち、本発明方法は、図８に示すような道路擁壁１０の施工、図９に示すようなダム基礎１１や堤体基礎地盤の施工、図１０に示すような砂防ダム袖部１２の巻き込みおよび間詰め１２ａの施工、図１１に示すような護岸ブロック１５の施工にも適用することができる。
また、道路１３ａが山間部の渓流等を横切る場合に、本発明方法によって道路構造体１３を強化すれば、盛土部分１４の安定化を図り、土石流に対する防災機能が向上する（図１２参照）。
【００３１】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、大規模な構造物については、バックホウによる現地混合方式（現地ヤード方式）に代えて、プラント混合方式や簡易プラント混合方式を使用してもよい。
【００３２】
また、コンクリートの外側を補強する手段として外部コンクリートまたはコンクリートブロックによる構成を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、鋼矢板やカーボン繊維等の耐摩耗性および耐衝撃性に優れた部材をもって外壁を構築してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の施工方法によれば、現地発生材を利用して材料コストの低廉化を図り、しかも十分な強度を発現でき、さらに施工作業の迅速化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る施工方法により構築される砂防ダムの構造例を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る砂防ダム（土木構造物）の施工方法を説明するための図であり、（ａ）は練り混ぜ工程を示し、（ｂ）は投入工程を示し、（ｃ）は敷均し転圧工程を示す。
【図３】図２に続く、本発明の第１実施形態に係る砂防ダム（土木構造物）の施工方法を説明するための図であり、（ａ）は型枠設置工程を示し、（ｂ）は外壁設置工程を示す。
【図４】本発明の第２実施形態に係る施工方法により構築される砂防ダムの構造例を示す側面断面図である。
【図５】同じく正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る砂防ダムの施工方法を説明するための側面断面図である。
【図７】図６（ｂ）に示した施工段階における砂防ダムの平面図である。
【図８】この発明方法の道路擁壁への適用例を示す側面断面図である。
【図９】この発明方法の砂防ダム等の基礎地盤への適用例を示す側面断面図である。
【図１０】この発明方法の砂防ダム袖部等の人工地山や間詰めやダム下流部等の洗掘部への適用例を示す平面図である。
【図１１】この発明方法の河川護岸への適用例を示す側面断面図である。
【図１２】この発明方法の道路構造体への適用例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１００：砂防ダム
１０１：内部構造体
１０２：外壁
１ａ：混合材料
１ｂ：コンクリート
１ｃ：鉄筋
２：混合ヤード
５：型枠
５ａ：Ｈ型鋼
６：振動ローラ
７：型枠
１０：道路擁壁
１１：ダム基礎
１２：砂防ダム袖部
１３：道路構造体
１３ａ：道路
１４：盛土部分
１５：ブロック護岸
２１：コンクリートブロック
２２：鉄筋
２３：アンカー

Claims

施工現場で採取した現地発生材、水およびセメント系固化材を少なくとも含む混合材料を練り混ぜて生成する練り混ぜ工程と、
前記混合材料を施工現場に投入する投入工程と、
前記施工現場に投入した混合材料を敷き均しするとともに、該混合材料を転圧して締め固める敷き均し転圧工程と、
を含むことを特徴とする土木構造物の施工方法。
前記練り混ぜ生成された混合材料は、コンクリートの流動性を示すスランプ値と同一の測定基準をもって、スランプ値零に相当する流動性を示すものであることを特徴とする請求項１に記載した土木構造物の施工方法。
前記投入工程は、あらかじめ構築した型枠内に、前記混合材料を投入するものであることを特徴とする請求項１または２に記載した土木構造物の施工方法。
前記混合材料により構築した土木構造物の外側を、該混合材料よりも高い強度を発現するコンクリート、コンクリートブロックまたは鋼矢板で補強する補強工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載した土木構造物の施工方法。