JP2005297905A - ハイブリッド構造体のコンクリート打設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼殻を反転させることなく、幅広の扁平空間全体にコンクリートを打設・充填する。
【解決手段】 箱状に形成された鋼殻３の底板部５の外表面にコンクリート１６を打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、上記鋼殻３の底板部５の下方に所定の隙間１５をあけて型枠７、８を設け、上記鋼殻の底板部５にコンクリート１６を打設するための開口部９を形成し、この開口部９を通して上記隙間１５にコンクリート１６を加圧注入するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼とコンクリートとから構成されるハイブリッド構造体のコンクリート打設方法に関するものである。

鋼とコンクリートとを組み合わせて構成されるハイブリッド構造体は、種々の形状のものが様々な用途に利用されている。例えば、箱状に組み立てられた鋼殻の外表面にコンクリート層を形成して構成されたハイブリッド構造体が、浮体式係船岸（浮き桟橋）として用いられたり、他方、上下に鋼板が設けられた鋼殻の内部にコンクリート層を形成して構成されたサンドイッチ構造のハイブリッド構造体が、大きな耐荷重性を必要とする部分での床板等に用いられている。

上記浮体式係船岸は、潮の満ち引きに影響されることなく、船舶を一定の高さで着岸させることができる。この浮体式係船岸に、表面をコンクリートで覆ったハイブリッド構造体を利用したことによって、内部の鋼殻が海水に濡れることがなく、鋼殻の防錆作用が得られる。

従来、上記ハイブリッド構造体を建造するに際しては、図７に示すように、まず、箱状の鋼殻５１を製作し、その箱状鋼殻５１を上下が逆になるように架台５２上に載置し（図７（ａ）参照）、最初に上側に位置する底板部５３の外表面（上面）にコンクリート５４を打設する（図７（ｂ）参照）。そして、コンクリートが硬化した後、クレーン等の反転装置（図示せず）を用いて、底板部５３が下になるように反転させて（図７（ｃ）参照）、架台５２上に載置する。その後、側板部５５及び上板部５６の外表面にコンクリート５４を打設して（図７（ｄ）参照）、所定時間養生することでコンクリート打設管５４が硬化してハイブリッド構造体が完成する。

しかし、箱状鋼殻５１は重量が大きいので、上述のコンクリート打設方法では、クレーンで反転する作業が非常に大変であり、多くの手間と時間と費用を要していた。

そこで、図８及び図９に示すようなコンクリート打設方法が案出されていた。このコンクリート打設方法は、まず、箱状鋼殻５１を底板部５３が下になるように、コンクリート製架台５７上に載置する（図８（ａ）参照）。このコンクリート製架台５７は、この後に形成するコンクリート層と同等の高さを有している。そして、コンクリート製架台５７を内部に取り込むように底面及び側面の型枠５８（図９参照）を形成し、コンクリート５９を側板部５５と側面型枠５８の間より流し込む。このとき、コンクリートの打設空間は扁平形状であるので、打設されるコンクリート５９は高流動性のものを用いて、底板部５３の外表面にコンクリート５９をムラなく流し込むようになっている。その後、側板部５５の１／３程度の高さまでコンクリート５９の打設を行い（図８（ｂ）参照）、養生が終了すると、その上部の側板部５５及び上板部５６の外表面にコンクリート５９を打設して（図８（ｃ）参照）、所定時間養生することでハイブリッド構造体が完成する（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２５４８６８号公報 特開２００１−１８２０３２号公報 特開平１１−３２４３２６号公報 特開平１１−１３１８０７号公報

しかしながら、上記コンクリート打設方法では、底板部５３の外表面（下部）でのコンクリートの広がりは、コンクリート５９の流動性に左右される。すなわち、上記コンクリート打設方法では、高流動性のコンクリート５９を使用しているため、ある程度の距離なら水平方向へ広がることができるが、長い距離（例えば３ｍ以上）では、砂利と水分の分離等が発生して、良好な状態で広がることができない。そのため、上記コンクリート打設方法は、幅広のハイブリッド構造体には適用できず、この場合には、箱状鋼殻５１を反転させる方法を採用しなければならなかった。

そこで、本発明は、上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、鋼殻を反転させることなく、幅広の扁平空間全体にコンクリートを打設・充填できるハイブリッド構造体のコンクリート打設方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本願請求項１の発明は、箱状に形成された鋼殻の底板部の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、上記鋼殻の底板部の下方に所定の隙間をあけて型枠を設け、上記鋼殻の底板部にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項２の発明は、箱状に形成された鋼殻の底板部の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、上記鋼殻の底板部の下方に所定の隙間をあけて型枠を設け、この型枠にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項３の発明は、上記開口部に、コンクリート打設管を装着してコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項４の発明は、上記開口部を、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠の水平方向略中央部に形成したハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項５の発明は、上記開口部を、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠に複数形成しておき、中央側の開口部を通してコンクリートを打設した後、順次外側に位置する開口部を通してコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項６の発明は、上記鋼殻の底板部に、コンクリートの打設状態を確認するための監視穴を形成したハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項７の発明は、箱状に形成された鋼殻の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、上記鋼殻の底板部の下方及び鋼殻の側板部の側方に所定の隙間をあけて型枠を設け、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記底板部下方の隙間にコンクリートを加圧注入した後、このコンクリートが完全に硬化する前に上記鋼殻の側板部外表面のコンクリートを打設すると共にバイブレータで振動を与え、底板部のコンクリートと側板部のコンクリートとを一体的に形成するようにしたハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

請求項８の発明は、扁平形状に形成された鋼殻の内部にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、上記鋼殻の底板部または上板部にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたハイブリッド構造体のコンクリート打設方法である。

本発明によれば、鋼殻を反転させることなく、幅広の扁平空間全体にコンクリートを打設・充填できるといった優れた効果を発揮する。

本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態では、箱状に組み立てられた鋼殻の外周面にコンクリート層を形成して構成されたハイブリッド構造体（浮体式係船岸）のコンクリート打設方法を説明する。

ハイブリッド構造体を製造するに際しては、まず、鉄骨１や鋼板２等の鋼材を組み立てて箱状鋼殻（図１及び図２参照）３を製作する。箱状鋼殻３は、鉄骨１を柱や梁等の強度部材として組み上げ、その外面に鋼板２を貼り付けて形成されている。この箱状鋼殻３は、例えば、長さ略４０ｍ、幅略１０ｍ、高さ略２．５ｍの直方体形状で幅広に形成されている。鋼殻３の鋼板２の内側面には、鋼板２の強度を高めるための補強リブ４が、長さ方向及び幅方向それぞれに略２．５ｍピッチで配列されている。鋼殻３の外周面には、複数のスタッドジベル（図示せず）が所定ピッチで配列されている。鋼殻３の上板部１１には、マンホール１２が形成されている。

これとは別に、後の工程で鋼殻３を設置したときに、鋼殻３の下部と側部に位置する下部型枠７と側部型枠８を形成しておく（図１参照）。これら下部型枠７及び側部型枠８は、鋼殻３の底板部５と側板部６に対して所定の間隔（例えば１５０ｍｍ）のコンクリート打設空間（隙間）１５をあけるように、配置されている。

そして、型枠７、８の内面部或いは鋼殻３の外面部にメッシュワイヤ等の鉄筋（図示せず）を配筋固定する。その後、鋼殻３を型枠７、８内に設置する。このとき、鋼殻３の底板部５の水平方向略中央部に、コンクリートを打設するための開口部９を形成する。本実施の形態では、開口部９は、底板部５の幅方向略中間部に、長手方向に所定ピッチ（本実施の形態では略２．５ｍピッチ）で複数配置されている。開口部９は、補強リブ４の位置を避けて形成されている。各開口部９には、後述するコンクリート打設管１４を接続するための配管取付部材１３が溶接にてそれぞれ取り付けられている。配管取付部材１３には、シャットオフバルブが用いられている。一方、長手方向両端の開口部９の外側の底板部５には、コンクリート打設空間１５内のコンクリート１６の打設状態を確認するための監視穴１７が形成されている。

次に、図１及び図３（ａ）に示すように、マンホール１２よりコンクリート打設管１４を挿入して、その先端を底板部５に形成された開口部９に装着する。コンクリート打設管１４は、配管取付部材１３を介して開口部９に対して気密に装着されており、鋼殻３内と外側とは気密に区画されている。そして、コンクリート打設管１４から開口部９を通して５〜１０ＭＰａの圧力で加圧注入する。コンクリート打設管１４の上流側は、スクイーズポンプに接続されており、脈動を少なくしている。

このとき、コンクリート１６は普通コンクリート（スランプ１８ｃｍ程度）を用いる。また、コンクリート１６には粉体を使用し粘性を増大させ、ボイドが出来るのを防止する。コンクリート１６には、膨張材が適宜混入され、硬化時の収縮を抑制している。

また、コンクリート１６を打設の際には、底板部５の上面または下部型枠７の下面からバイブレータ（図示せず）を当てて、振動を与えることで、打設したコンクリート１６の締め固めを行う。バイブレータは先端が平板状に形成された型枠バイブレータを使用し、平板部を底板部５や下部型枠７に押し当てることで、振動を与える。

ここで、コンクリート１６は、比較的厚さの薄い扁平形状のコンクリート打設空間１５内で、底板部５の下面及び底部型枠７の上面に接して中実の状態で広がる。これとコンクリート打設管１４を底板部５の略中央部に形成された開口部９に装着してコンクリート１６を打設するようにしたことによって、コンクリート１６の注入圧力は、空気中へ逃げることがなく、コンクリート１６が広がる方向への押出力として利用することができる。よって、コンクリート１６を開口部９を中心として円形放射状に押し流すことができ、長距離（例えば１０ｍ程度）でも水平方向にコンクリート１６を確実に広げながら打設・充填することができる。また、注入圧力でコンクリート１６を押し広げているため、コンクリート１６の砂利と水分の分離等の発生を防止でき、コンクリート１６の良好な状態を保持しながら打設できる。

さらに、高流動のコンクリートを用いずとも、普通コンクリート１６で長距離にわたるコンクリート１６の確実な打設を行うことができる。また、型枠バイブレータを用いて底板部５に振動を与えているので、コンクリート１６の締め固めができると共に、水平方向への移動がさらに円滑になる。

このように、本発明によれば、水平方向に距離が長い幅広扁平形状のコンクリート打設空間１５でもコンクリート１６を広げながら打設・充填できるので、従来のように鋼殻３を反転させる必要がない。特に、高流動のコンクリートを用いても広がりきらない、巨大で大重量の鋼殻３の場合には、反転させるために大型のクレーンを必要としていたので、反転を必要としないメリットが大きい。

図２に示すように、長手方向の距離が非常に長い本実施の形態では、コンクリート打設管１４は、まず、長手方向中央に位置する開口部９（図２中、９（１）にて示す）に装着してコンクリート１６を打設する。このとき、隣接する開口部９の配管取付部材１３を開いて、コンクリート１６の打設状態を確認すると共に、開口部９以外の部分のコンクリート１６の打設状態を、打音ハンマー或いは超音波センサ等により確認する。さらに、鋼殻３の側板部６と側部型枠８との間を上部から目視し、幅方向両端の側部型枠８部分まで、コンクリート１６が広がったかを確認する。

そして、上記開口部９からのコンクリート１６の打設が終了した後は、コンクリート打設管１４を隣接する開口部９（図２中、９（２）にて示す）に装着し換えて、コンクリート１６を打設する。この開口部９からのコンクリート１６の打設が終了すると、最初にコンクリート打設管１４を装着した開口部９（９（１））の逆側に隣接する開口部９（図２中、９（３）にて示す）にコンクリート打設管１４を装着し換える。その後は、二番目にコンクリート打設管１４を装着した開口部９（９（２））の逆側に隣接する開口部９（図２中、９（３）にて示す）にコンクリート打設管１４を装着し換える。その後、最初にコンクリート打設管１４を装着した開口部９（９（１））を中心として、左右交互に装着する開口部９（９（４）〜９（７））を換えながら、順次外側に位置する開口部９を通してコンクリート１６を打設する。

なお、長手方向両端の開口部９（図２中、９（６）及び９（７）にて示す）からコンクリート１６を打設する際には、底板部５に予め形成しておいた監視穴１７より、コンクリート打設空間１５内を目視して、コンクリート１６の打設状態を確認する。本実施の形態では、監視穴１７の位置は、底板部５の幅方向中央部であるが、これに限られるものではなく、例えば、幅方向端部近傍であってもよい。

上記打設方法によれば、コンクリート１６は、コンクリート打設空間１５を中央部から外側へと徐々に打設されていくので、内部に空気が閉じ込められて空気溜まりが発生することなく、確実に充填されていく。よって、コンクリート１６の強度を低下させることはない。

なお、本実施の形態では、コンクリート打設管１４の装着は、中央の開口部９から順次外側の開口部９へと行うようにしているが、これに限られるものではない。例えば、長手方向一端側の開口部９から順次他端側の開口部９へと、コンクリート打設管１４を装着し換えながらコンクリート１６を打設・充填するようにしてもよい。

その後、一定時間養生を行い、コンクリート１６が完全に硬化する前に、図３（ｃ）に示すように、側部型枠８の上部に上部型枠１８を継ぎ足し、鋼殻３の側板部６外表面のコンクリート１６を打設すると共にバイブレータ（図示せず）で振動を与える。バイブレータは棒状バイブレータを使用し、新たに打設したコンクリート１６の上面から下部へと挿入して、底部に打設されていたコンクリート１６と新たに打設されたコンクリート１６との境界面を混ぜ合わせる。これにより、底板部５下部のコンクリート１６と側板部６側部のコンクリート１６とが一体的に形成される。

その後、一定時間養生を行う。側板部６側部のコンクリート１６が完全に硬化する前に、図４（ａ）に示すように、鋼殻３の上板部１１の上部のコンクリート１６を打設すると共にバイブレータ（図示せず）で振動を与える。バイブレータは先の工程と同様に棒状バイブレータを使用し、新たに打設したコンクリート１６の上面から下部へと挿入して、側部に打設されていたコンクリート１６と新たに打設されたコンクリート１６との境界面を混ぜ合わせる。これにより、側板部６側部のコンクリートと上板部１１上部のコンクリートとが一体的に形成され、鋼殻３外周のコンクリート１６が打ち継ぎ目のない一体的なものとなる。これにより、鋼殻３の被覆性が非常に高く、鋼殻３と海水との接触を確実に防止できるので、鋼殻３が錆びることはない。

なお、本実施の形態では、鋼殻３外周のコンクリート１６を打ち継ぎ目のない一体的なものとしたが、必ずしも、一体的でなければいけないものでもない。例えば、図３（ｂ）に示した状態の底部のコンクリート１６の打設後に、側板部６側部と上板部１１上部のコンクリート１６を同時に打設するようにしてもよい。この場合、底板部の近傍にコンクリートの打ち継ぎ目が発生するが、この打ち継ぎ目は、ハイブリッド構造体を水面に浮かせたときに水中に位置しているため、問題とはならない。すなわち、ハイブリッド構造体を水面に浮かせたときに水面近傍に当たる部分（喫水線）にコンクリートの打ち継ぎ目があると、波が当たって打ち継ぎ目から海水が浸入しやすくなるが、上述のハイブリッド構造体では、喫水線には、打ち継ぎ目はないので、海水の浸入は起こらない。

図５は本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な他の実施の形態を説明するための斜視図である。

本実施の形態は、図１の実施の形態が、底板部５にコンクリート打設用の開口部９を形成したのに対して、下部型枠７に開口部１９を形成したことを特徴とする。この場合、鋼殻３の底板部５には、コンクリート１６の打設状態を確認するための監視穴（図示せず）が形成されている。また、開口部９に取り付けられた配管取付部材１３には、ベント管もしくは空気弁が用いられている。その他の構成及び工程については、上記実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる他に、開口部１９は、鋼殻３の補強リブ４の位置に制限されることなく位置を決定できるので、コンクリート打設空間１５の丁度、中央部或いは幅方向中央部に形成することができる。これによって、コンクリートをさらにバランスよく打設することができる。

図６は本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適なさらに他の実施の形態を説明するための断面図である。

本実施の形態では、扁平形状に形成された鋼殻２１の内部にコンクリート１６を打設して形成されるサンドイッチ構造のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法を例に挙げて説明する。

鋼殻２１は、鋼板からなる底板部２２と上板部２３とを有しており、これら底板部２２と上板部２３は、鉄骨（図示せず）にて連結されているか、或いは端部で側板部（図示せず）により一体的に形成されている。

鋼殻２１内にコンクリート１６を打設するに際しては、上板部２３に、コンクリートを打設するための開口部２４を形成する。この開口部２４は、コンクリート打設空間２５の略中央部に形成されている。開口部２４は、コンクリート打設空間２５が大面積の場合には所定ピッチで複数配設されている。

なお、開口部２４は、上板部２３ではなく、底板部２２に形成してもよい。この場合、上板部２３には、コンクリート１６の打設状態を確認するための監視穴（図示せず）を形成する。

上記開口部２４にコンクリート打設管２６を装着して、このコンクリート打設管２６より開口部２４を通して、鋼殻２１内部のコンクリート打設空間（隙間）２５にコンクリート１６を加圧注入する。

開口部２４が複数設けられている場合には、中央側の開口部２４から外側の開口部２４へと、或いは一端側の開口部２４から他端側の開口部２４へと、順次コンクリート打設管２６を装着し換えて、コンクリート１６を打設していく。

本実施の形態によれば、面積が広い扁平形状のサンドイッチ構造のハイブリッド構造体でも、鋼殻２１内部にコンクリート１６を確実に打設・充填することができる。

本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な実施の形態を説明するための斜視図である。 本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な実施の形態を説明するための平面図である。 本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な実施の形態を説明するための（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図、（ｃ）は第三工程説明図である。 本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な実施の形態を説明するための（ａ）は第四工程説明図、（ｂ）は第五工程説明図である。 本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適な他の実施の形態を説明するための斜視図である。 本発明に係るハイブリッド構造体のコンクリート打設方法の好適なさらに他の実施の形態を説明するための断面図である。 従来のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法を説明するための（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図、（ｃ）は第三工程説明図、（ｄ）は第四工程説明図である。 従来のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法を説明するための（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図、（ｃ）は第三工程説明図である。 従来のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法を説明するための斜視図である。

符号の説明

３ （箱状）鋼殻
５ 底板部
６ 側板部
７ （下部）型枠
８ （側部）型枠
９ 開口部
１４ コンクリート打設管
１５ コンクリート打設空間（隙間）
１６ コンクリート
１７ 監視穴
１９ 開口部
２１ 鋼殻
２２ 底板部
２３ 上板部
２４ 開口部
２５ コンクリート打設空間（隙間）
２６ コンクリート打設管

Claims (8)

1. 箱状に形成された鋼殻の底板部の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、
   上記鋼殻の底板部の下方に所定の隙間をあけて型枠を設け、上記鋼殻の底板部にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたことを特徴とするハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
2. 箱状に形成された鋼殻の底板部の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、
   上記鋼殻の底板部の下方に所定の隙間をあけて型枠を設け、この型枠にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたことを特徴とするハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
3. 上記開口部に、コンクリート打設管を装着してコンクリートを打設する請求項１または２いずれかに記載のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
4. 上記開口部を、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠の水平方向略中央部に形成した請求項１〜３いずれかに記載のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
5. 上記開口部を、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠に複数形成しておき、中央側の開口部を通してコンクリートを打設した後、順次外側に位置する開口部を通してコンクリートを打設する請求項１〜４いずれかに記載のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
6. 上記鋼殻の底板部に、コンクリートの打設状態を確認するための監視穴を形成した請求項１〜５いずれかに記載のハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
7. 箱状に形成された鋼殻の外表面にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、
   上記鋼殻の底板部の下方及び鋼殻の側板部の側方に所定の隙間をあけて型枠を設け、上記鋼殻の底板部或いは上記型枠にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記底板部下方の隙間にコンクリートを加圧注入した後、このコンクリートが完全に硬化する前に上記鋼殻の側板部外表面のコンクリートを打設すると共にバイブレータで振動を与え、底板部のコンクリートと側板部のコンクリートとを一体的に形成するようにしたことを特徴とするハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
8. 扁平形状に形成された鋼殻の内部にコンクリートを打設するハイブリッド構造体のコンクリート打設方法において、
   上記鋼殻の底板部または上板部にコンクリートを打設するための開口部を形成し、この開口部を通して上記隙間にコンクリートを加圧注入するようにしたことを特徴とするハイブリッド構造体のコンクリート打設方法。
   

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