JP2006336377A - プレキャストコンクリート杭芯材及びそれを用いた補強コンクリート構造物の撤去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で撤去・置換可能な非破壊予定部位の補強コンクリート構造物の杭芯材、及びその撤去方法の提供を課題とする。
【解決手段】本発明のプレキャストコンクリート杭芯材１０は、補強材としてプレストレスをかけて係留したアンボンドＰＣ鋼撚線２を長手方向に沿って複数埋設し、一方の係留部に電圧の印加或は機械力によるＰＣ鋼線材切断装置５を設け、他方の係留部のＰＣ鋼撚線の端部は所定長さ突出して設け、補強コンクリート構造物の破壊時期が到来した際に、前記ＰＣ鋼線材切断装置に電圧或は機械力を印加してＰＣ鋼撚線を切断することにより、他端から所定長さ突出して設けられたＰＣ鋼撚線を引き抜いて撤去可能に構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

非破壊予定部位の補強コンクリート構造物に用いるプレキャストコンクリート杭芯材、及びその杭芯材を用いた補強コンクリート構造物の撤去方法に関する。

従来、補強コンクリート構造物の解体方法は、削岩機や解体用重機などの機械的破壊方法が用いられていた。特に、地中に構築されたシールド機の発進・到着立て抗などの補強コンクリート構造の土留め壁は、土圧、水圧に晒されており、その構造は一般的に鉄筋コンクリート連壁或はＨ形鋼を杭芯材としてソイルセメントで固化した泥水固化壁等による強固なものとされていた。

このような補強コンクリート構造物の立坑の土留壁をシールド機のディスクカッターで直接切削、開口して発進到達ができれば、経済的であり、また安全でもある。しかし、立坑の土留壁には補強材として鉄筋や鋼材が埋設されており、シールド機のカッターで切削することはできなかった。

これらの問題を解決するため、鉄筋や鋼材に代わる補強材として高強度の炭素繊維強化プラスティックを用い、石灰砕石を粗骨材とするシールド機で切削可能な土留壁が知られている。しかし補強材の高強度の炭素繊維強化プラスティックが高価であるため経済性に問題があった。

特許文献１は、それらの問題を解決するための補強コンクリート構造物の解体方法、補強コンクリート構造物、補強コンクリート構造物の補強材およびシールド機を用いたトンネル掘削工法及びシールド機のカッタービットで切削可能な仮壁部を備えた立坑に関する発明である。

この発明は、補強コンクリート構造物の少なくとも破壊予定部位に設けられる補強材を導電性の中空の外部材と、この外部材内に間隔を有して遊挿される導電性の中空状または中実状の内部材とにより形成し、少なくとも外部材と内部材との間に電解質を介在させた状態で外部材と内部材との間に電圧を印加して外部材の内壁または内部材の外壁をアノード溶解して脆弱化した後、補強コンクリート構造物を破壊するものである。しかし、この発明では、杭芯材である外部材と内部材の溶解除去完了まで長時間を要する問題があった。また、この工法では電解質溶液の供給など施工設備を必要とし、工期に日程を要する問題があった。

特開２００１−９０４７３号公報（第２、３頁、第１図）

本発明は、前記の問題を解決するため、短時間で撤去・置換可能な非破壊予定部位の補強コンクリート構造物の杭芯材、及びその杭芯材を用いた補強コンクリート構造物の撤去方法の提供を課題とする。

前記課題を解決するため、本発明のプレキャストコンクリート杭芯材は、切削・破壊予定箇所を有する補強コンクリート構造物の杭芯材として用いる高強度コンクリート製の矩形コンクリート柱であって、
該矩形コンクリート柱は、その補強材としてプレストレスをかけて係留したアンボンドＰＣ鋼線材を長手方向に沿って複数埋設し、該アンボンドＰＣ鋼線材の一方の係留部に電圧の印加或は機械力によるＰＣ鋼線材切断装置を設け、他方の係留部のＰＣ鋼線材の端部は所定長さ突出して設け、
補強コンクリート構造物の破壊時期が到来した際に、前記ＰＣ鋼線材切断装置に電圧或は機械力を印加してＰＣ鋼線材を切断することにより、他端から所定長さ突出して設けられたＰＣ鋼線材を引き抜いて撤去可能に構成されていることを特徴とする。

また、前記アンボンドＰＣ鋼線材は、ＰＣ鋼撚線又は、ＰＣ鋼棒のいずれかであることを特徴とする。

また、前記ＰＣ鋼線材切断装置は、ＰＣ鋼撚線の周囲を包囲するように配設した炭素粉末又は炭素繊維の抵抗材（発熱体）と、抵抗材の外周囲に密接して設けた金属製の電極管と、ＰＣ鋼撚線及び電極管に接続された２本のリード線と、リード線に電圧を印加する直流電源とから構成された電気的切断、或は係留ピン・ボルト引抜き又は切断刃具の押圧による機械的切断のいずれかで構成されていることを特徴とする。

また、前記補強コンクリート構造物杭芯材は、長手方向の両端にプレストレスをかけたＰＣ鋼線材を係留するための支圧板（アンカープレート）及びアンカーヘッドを備え、さらに上下に建て込まれる鋼管或はＨ形鋼の補強材と連結するための継手部を長手方向の両端に備えていることを特徴とする

本発明の補強コンクリート構造物の撤去方法は、切削或は破壊予定箇所を有する地下の補強コンクリート構造物の撤去方法であって、
前記補強コンクリート構造物の切削・破壊予定部位に設けられる補強材を、請求項１記載のプレキャストコンクリート杭芯材で構築し、切削或は破壊予定時期に、直流電源装置からリード線を介してＰＣ鋼線材及び電極管に電圧を印加しＰＣ鋼線材の周囲を包囲するように配設した抵抗材（発熱体）に発生するジュール熱により前記プレキャストコンクリート杭芯材のＰＣ鋼線材の一方の端部を切断し、他方の端部からＰＣ鋼線材を抜き取り撤去し、ＰＣ鋼線材が撤去された杭芯材の空隙に強度を発現させるための早強性コンクリートを充填し、シールド機で直接切削することを特徴とする。

本発明のプレキャストコンクリート杭芯材によれば、従来のＨ形鋼或は鋼管杭に匹敵する強度の補強コンクリート構造物の杭芯材を提供すると共に、必要な時期にその杭芯材の補強材であるＰＣ鋼線材を切断して引き抜くことができる。

また、プレキャストコンクリート杭芯材のＰＣ鋼線材の切断は、プレキャストされているため、機械的切断、又は小容量の直流電源から電圧を印加することにより溶断する電気的切断により短時間で行うことができる。このため、従来の杭芯材の撤去のような設備の準備及び長い撤去期間を必要としない。

また、本発明の補強コンクリート構造物の撤去方法によれば、シールド工法又は推進工法で掘進する地中トンネルの発進立抗又は中間立抗における補強コンクリート土留め壁などを、短時間で、容易に撤去してシールド機で掘削可能な土留め壁にすることができる。

本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のプレキャストコンクリート杭芯材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示す。なお、（ａ）（ｂ）は一部断面を示す。

図１において、プレキャストコンクリート杭芯材１０は、矩形コンクリート柱１と、その上下端に設けられた継手部６とから構成されており、矩形コンクリート柱１の内部には補強材としてアンボンドＰＣ鋼撚線２が複数本埋め込まれている。アンボンドＰＣ鋼撚線２は、ＰＣ鋼棒材であってもよい。

前記アンボンドＰＣ鋼撚線２は、矩形コンクリート柱１の下端に設けた支圧板３の貫通孔の外側で、ＰＣ鋼線材切断装置５を備えた係留部で保持させ、一方の矩形コンクリート柱１の上端に設けた支圧板３の貫通孔の外側でプレストレスをかけてアンカーヘッド４で緊張固定されている。

前記継手部６は、一方端が矩形コンクリート柱１を囲む鋼板製で、他方端にＨ形鋼或は鋼管杭と接続するためのボルト孔を有する。

アンカーヘッド４からは、アンボンドＰＣ鋼撚線２の端部を所定長さ突出させておき、ＰＣ鋼線材切断装置５により矩形コンクリート柱１の下端のＰＣ鋼撚線本体２ａ（図２参照）が切断された際に、矩形コンクリート柱１内から引き抜く際の把持部としておく。

図１（ｂ）に示すように、この実施例では矩形コンクリート柱１に５本２列のアンボンドＰＣ鋼撚線２を埋め込んで補強材としている。

図１（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、この例では矩形コンクリート柱１の内部にアンボンドＰＣ鋼撚線２が１０本貫入されている。

ＰＣ鋼線材切断装置５は、内部にＰＣ鋼撚線を電圧の印加或は機械力により切断する切断装置を備えＰＣ鋼撚線の先端をアンカーヘッド（クサビ）などで係留する構造の係留部としている。

図２は、電圧の印加によるＰＣ鋼線材切断装置の模式図である。図２に示すＰＣ鋼線材切断装置５は、アンボンドＰＣ鋼撚線２のシース２ｂを剥いたＰＣ鋼撚線本体２ａの周囲を包囲するように配設した炭素粉末又は炭素繊維の抵抗材（発熱体）５ａと、抵抗材５ａの外周囲に密接して設けた金属製の電極管５ｂと、ＰＣ鋼撚線本体２ａ及び電極管５ｂに接続された２本のリード線９ｂ、９ａと、リード線９ａ、９ｂに電圧を印加する直流電源９とが係留部５ｃ内に収納されて、アンカーヘッド４でＰＣ鋼撚線本体２ａが係留部５ｃに把持された構成とされている。

前記リード線９ａ、９ｂの間に電圧を印加し、前記抵抗体５ａに発生するジュール熱によりＰＣ鋼撚線本体２ａが加熱切断されることによりプレストレスが加えられているＰＣ鋼撚線本体２ａが係留部５ｃから外れる。

なお、図示しないが、ＰＣ鋼撚線本体２ａの切断は、電圧の印加に限ることなく、係留ピン・ボルト引抜き又は切断刃具の押圧による機械的切断装置（図示せず）を備えさせてもよい。

本発明のプレキャストコンクリート杭芯材１０は、型枠にアンボンドＰＣ鋼撚線を配置して高強度コンクリートを流し込みプレストレスを与えながら製作するので、予め工場生産とし、一定の強度・品質とする事ができる。

図３は、本発明のプレキャストコンクリート杭芯材１０を用いたシールド機発進・到着立抗の土留め壁を示す模式図で、（ａ）は土留め壁に建て込まれた杭芯材の正面図、（ｂ）はエントランス部の断面図である。

図３に基づき、本発明の補強コンクリート構造物の撤去方法を説明する。

先ず、立抗掘削に際して、破壊予定の土留め壁部（図３ではシールド機の発進エントランス壁が施工される位置）に本発明のプレキャストコンクリート杭芯材１０が配置されるようにＨ形鋼５０とジョイントしたプレキャストコンクリート杭芯材１０を建て込む。

図３では、床付け８０より深い位置まではＨ形鋼５０とし、下端をＨ形鋼５０にジョイントしたプレキャストコンクリート杭芯材１０をエントランス壁７０の深度に建て込み、さらにその上部にＨ形鋼５０をジョイントしている。

プレキャストコンクリート杭芯材１０の上部からは、所定の長さ突出させたアンボンドＰＣ鋼撚線２と、下部からリード線９ａ、９ｂが延出されている。

この杭芯材が建て込まれた孔にソイルセメント６０を充填して固化させて土留め壁が構築される。

この後、立抗を掘削し、エントランス壁７０及びシールド機の据付を行う。シールド機の発進直前に、リード線９ａ、９ｂに直流電源９（図示せず）を接続し、ＰＣ鋼線材切断装置５（図１参照）に電圧を印加する。

プレキャストコンクリート杭芯材１０の下端の係留が切断により開放されたＰＣ鋼撚線本体２ａを、プレキャストコンクリート杭芯材１０の上端から引き抜き撤去する。

ＰＣ鋼撚線本体２ａが撤去された空隙（シール）内に早強性コンクリートなどの充填材を注入する。

ＰＣ鋼撚線の補強材が撤去された土留め壁をシールド機で切削して推進させる。

なお、本発明は、シールド機の発進・到着立抗の土留め壁に限らず、地上の補強コンクリート構造物であっても適用することができる。

本発明のプレキャストコンクリート杭芯材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図 （ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示す。 電圧の印加によるＰＣ鋼線材切断装置の模式図である。 本発明のプレキャストコンクリート杭芯材１０を用いたシールド機発進・到着立抗の土留め壁を示す模式図で、（ａ）は土留め壁に建て込まれた杭芯材の正面図、（ｂ）はエントランス部の断面図である。

符号の説明

１ 矩形コンクリート柱
２ アンボンドＰＣ鋼撚線
２ａ ＰＣ鋼撚線本体
２ｂ シース
３ 支圧板（アンカープレート）
４ アンカーヘッド
５ ＰＣ鋼線材切断装置
５ａ 抵抗材（発熱体）
５ｂ 電極管
５ｃ 係留部
６ 継手部
９ 直流電源（バッテリー）
９ａ リード線
９ｂ リード線
１０ プレキャストコンクリート杭芯材
５０ Ｈ形鋼
６０ ソイルセメント
７０ エントランス壁
８０ 床付け

Claims (5)

1. 切削・破壊予定箇所を有する補強コンクリート構造物の杭芯材として用いる高強度コンクリート製の矩形コンクリート柱であって、
   該矩形コンクリート柱は、その補強材としてプレストレスをかけて係留したアンボンドＰＣ鋼線材を長手方向に沿って複数埋設し、該アンボンドＰＣ鋼線材の一方の係留部に電圧の印加或は機械力によるＰＣ鋼線材切断装置を設け、他方の係留部のＰＣ鋼線材の端部は所定長さ突出して設け、
   補強コンクリート構造物の破壊時期が到来した際に、前記ＰＣ鋼線材切断装置に電圧或は機械力を印加してＰＣ鋼線材を切断することにより、他端から所定長さ突出して設けられたＰＣ鋼線材を引き抜いて撤去可能に構成されていることを特徴とするプレキャストコンクリート杭芯材。
2. 前記アンボンドＰＣ鋼線材は、ＰＣ鋼撚線又は、ＰＣ鋼棒のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート杭芯材。
3. 前記ＰＣ鋼線材切断装置は、ＰＣ鋼撚線の周囲を包囲するように配設した炭素粉末又は炭素繊維の抵抗材（発熱体）と、抵抗材の外周囲に密接して設けた金属製の電極管と、ＰＣ鋼撚線及び電極管に接続された２本のリード線と、リード線に電圧を印加する直流電源とから構成された電気的切断、或は係留ピン・ボルト引抜き又は切断刃具の押圧による機械的切断のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート杭芯材。
4. 前記補強コンクリート構造物杭芯材は、長手方向の両端にプレストレスをかけたＰＣ鋼線材を係留するための支圧板（アンカープレート）及びアンカーヘッドを備え、さらに上下に建て込まれる鋼管或はＨ形鋼の補強材と連結するための継手部を長手方向の両端に備えていることを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート杭芯材。
5. 切削或は破壊予定箇所を有する地下の補強コンクリート構造物の撤去方法であって、
   前記補強コンクリート構造物の切削・破壊予定部位に設けられる補強材を、請求項１記載のプレキャストコンクリート杭芯材で構築し、切削或は破壊予定時期に、直流電源装置からリード線を介してＰＣ鋼線材及び電極管に電圧を印加しＰＣ鋼線材の周囲を包囲するように配設した抵抗材（発熱体）に発生するジュール熱により前記プレキャストコンクリート杭芯材のＰＣ鋼線材の一方の端部を切断し、他方の端部からＰＣ鋼線材を抜き取り撤去し、ＰＣ鋼線材が撤去された杭芯材の空隙に強度を発現させるための早強性コンクリートを充填し、シールド機で直接切削することを特徴とする補強コンクリート構造物の撤去方法。

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