JP2007051518A - 土木構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性を有する建設機械を用いながらも、型枠の形成に際しての用地確保、経済性及び施工性に関する問題を解決し得る施工方法および土木構造物、ならびに型枠成形方法および型枠成形用装置の提供。
【解決手段】 ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンクリートと同等のコンシステンシー（consistency）を有する硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物の施工方法であり、少なくとも、当該土木構造物の傾斜面となる位置に存在する硬質材料を締固めて型枠を構築する型枠構築工程を含む土木構造物の施工方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、型枠を用いて砂防ダムや擁壁などの土木構造物を構築する施工方法および土木構造物、ならびに型枠成形方法および型枠成形用装置に関する。

従来、砂防ダムや擁壁などの土木構造物を構築する際、その傾斜面（法面）を成形するために、土砂型枠、コンクリート及び鋼材型枠等が使用されている。型枠で土木構造物における傾斜面の外側を確定し、その内側にコンクリート・土砂などの内部構成材料を充填してこれを硬化させることで、当該土木構造物を構築するものである。

また、最近注目されている工法として、ＩＮＳＥＭ（IN-situ Stabilized Excavation Materials Method）工法やＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）工法（以下ＣＳＧ工法と総称する）と称する施工方法があり、これらの工法ではセメントを混合したスランプ零の材料を内部材として用い、これをローラー等によって転圧して施工するものであり、コンクリートブロックや，鋼製壁、あるいは土砂を盛る事によって、これらを型枠として使用する方法が取られている。

具体的には、上記ＣＳＧ工法においても、地表部より上方の構造物に適用する場合には型枠を使用することがあり、その為の型枠として、従来は土砂型枠、コンクリート及び鋼材型枠などが使用されている。

しかし、前者は地表部からの突出高が大きくなると盛土量が大量に必要となり、盛土材の確保や使用後の処分、及び用地確保や経済性・施工性に関する問題が生じる。一方、後者は相対的に高価なため、その使用はＣＳＧの使用に伴うコスト縮減効果を低下させるものとなる。

ＣＳＧ工法における土砂型枠の成形方法に関する先行文献として特許文献１（特開２００３−２２７１２３号公報）がある。併しながら、この特許文献１に示されている土砂型枠の成形方法は、施工性については改善がなされているかも知れないが、用地確保や経済性に関する問題は何ら改善されていない。
特開２００３−２２７１２３号公報

型枠の形成に際しての盛土材の確保や使用後の処分、用地確保、経済性及び施工性に関する問題を解決する為には、構造物もしくは構造物付加断面ののり面をＣＳＧで直接構築することが望ましい。併しながら、砂防施設はのり勾配が急なため、通常の土工で行われる土羽バケットによる整形は困難である。ＣＳＧ材で法面を構築する方法として、道路工事などに使用されるスリップフォーム工法を用いることも考えられなくはないが、この工法に使用されるスリップフォームペーバーは、大型で高価、且つ市場性が低いという欠点がある。

よって本発明は、汎用性を有する建設機械を用いながらも、型枠の形成に際しての盛土材の確保や使用後の処分、用地確保、経済性及び施工性に関する問題を解決し得る施工方法および土木構造物、ならびに型枠成形方法および型枠成形用装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するべく、本発明者らは市場性及び汎用性が高いバックホウをベースマシンとして、ＣＳＧ材を用いてＣＳＧ工法のための型枠を設置する工法（CSG Form by CSG、以下「Ｆ−ＣＳＧ工法」とする）を開発した。

即ち本発明は、ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物の施工方法であり、少なくとも、当該土木構造物の傾斜面となる位置に存在する硬質材料を締固めて型枠を構築する型枠構築工程を含むことを特徴とする土木構造物の施工方法を提供し、前記課題を解決するものである。

かかる本発明の施工方法では、土木構造物（少なくともその傾斜面）を構成する硬質材料を用いて型枠を形成していることから、土砂型枠の時のような用地確保や盛土材の確保や使用後の処分等、経済性・施工性に関する問題が生じることはなく、またコンクリート及び鋼材型枠の時のようなコスト上の問題も生じない。

この型枠を形成する硬質材料としては、ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有するものが使用されており、依って施工期間の短縮を図ることができる。即ちこのようなコンシステンシー（流動性あるいは固体性の程度、練り混ぜ直後の練り具合、又は水量の多少による軟らかさの程度のことであり、固化していない状態における材料の性質）を有する硬質材料は、水分含有量が少なく、敷均した後に転圧工程を経て締固めることで充分な強度を発現し得ることから、養生による長時間硬化を待つことなく、引き続き連続して次の作業を進めることができる為である。また、この硬質材料は内部材と同じ材料であることから、別途製造、運搬の作業は発生せず、施工性を損なう事もない。

かかる硬質材料としては、いわゆる超硬練りコンクリートであり、例えばクラッシャランを用いてなるセメント混合物や、ＩＮＳＥＭ工法、ＣＳＧ工法などに使用される砂防ソイルセメントなどを使用することができる。特に、砂防ソイルセメントは、施工現場で採取した玉石や砂礫を含む現地発生土砂を利用し、これにセメント、セメントミルク及びモルタルの少なくとも何れかを配合して製造するものであり、運送費や建設残土の処理を軽減し、工期の短縮化とコストの低減を果たすとの効果が得られる。依って砂防ソイルセメントを使用すれば、施工性や経済性に関して一層の向上を図ることができる。

また、前記硬質材料の締固めは、走行式建設機械のアームの先端に設けられた型枠成形用装置によって行われる事が望ましい。アームを有する走行式建設機械としては、バックホウなどを使用することができ、これは汎用性及び市場性を有することから、前述した本発明の課題を解決することができる。

本発明にかかる施工方法では、型枠構築工程に先立ち、前記硬質材料を畝状（又は土手状）に成形する成形工程を含むことができ、また同じく型枠構築工程に先立ち、硬質材料を施工箇所に敷均す硬質材料敷均工程、及び敷均された硬質材料を構造物の傾斜面となる位置に移動する移動工程を含むことができる。硬質材料敷均工程では、例えばＣＳＧ工法において既設打設層上に構築される新たな層を構築する為の施工箇所であって、型枠が成形される部分以外の施工箇所に硬質材料を敷均す他、型枠が成形される部分を含めていっきに当該硬質材料を敷均すことができる。型枠が成形される施工箇所にも硬質材料を敷均した場合には、敷均された硬質材料を構造物の傾斜面となる位置に移動する移動工程を省略することができる。

一方、施工箇所に敷均される硬質材料が、型枠が成形される部分には投入されていない場合、別途、硬質材料を構造物の傾斜面となる位置に移動する移動工程が必要になる。かかる移動工程は、望ましい態様において、走行式建設機械のアーム先端に設けられた型枠成形用装置に装着された鉄板でＣＳＧ材を挟み、そのまま法面端部に移動させる。このような態様では、走行式建設機械を使用することができ、また移動後、そのまま型枠成形用装置により締固めることができるので、施工性が大幅に向上する。

そして、上記の様に構築された型枠を使用し、土木構造物を構築する場合には、構築された型枠の内側にも硬質材料を敷均し、これを締め固めることにより構築することができる。但し、型枠の内側の硬質材料が前記硬質材料敷均工程で既に敷均されている場合には、型枠を成形するための移動により生じた空間に別の硬質材料を充填し、この充填された硬質材料だけを敷均せば良いことになる。

また本発明は、前記課題の解決手段として、上記の施工方法によって構築される土木構造物、及び特に工法を限定しない以下の土木構造物を提供する。

即ち、ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有し、セメント、セメントミルク及びモルタルの少なくとも何れかを混合してなる硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物であり、当該土木構造物は、傾斜面近傍の型枠部分と、当該型枠部分以外の内側部分とを有しており、型枠部分の締固め密度はコンクリートと盛土材との中間的な値である２．０〜２．３５ｔ／ｍ^３であることを特徴とする傾斜面を有する土木構造物である。

上記製造方法によって構築された土木構造物では、その施工に際して、型枠を成形する際の施工性や経済性が大幅に向上され、かつ汎用的な走行式建設機械を使用することができるとの効果が得られる。

そして、傾斜面近傍の型枠部分と当該型枠部分以外の内側部分とを有し、型枠部分の締固め密度が２．０〜２．３５ｔ／ｍ^３である土木構造物の場合には、当該型枠部分は硬質材料を用いて構築することができ、且つ汎用的な走行式建設機械で締め固めることができることから、施工性及び経済性が大幅に向上することになる。なお、この様に構築された土木構造物においては、内側部分の締固め密度は２．０〜２．３５ｔ／ｍ^３であることが望ましい。

また本発明は、前記課題の解決手段として、施工現場において型枠を成形する型枠成形方法であって、ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を、少なくとも型枠成形位置に敷均す型枠材料敷均工程、及び型枠成形位置に敷設した硬質材料を締固める型枠締固め工程を含むことを特徴とする型枠成形方法を提供する。かかる型枠成形方法により、型枠を成形する際の施工性及び経済性を大幅に向上することができる。

そして本発明は、前記課題の解決手段として、施工現場において型枠を成形する為の型枠成形用装置であって、走行式建設機械のアーム先端に取り付けられるブラケットと、構築された法肩に合致する向きに延在する法面プレートと、この法面プレートと協働して型枠形成材料を挟み込む鉛直プレート部分とを備えることを特徴とする型枠成形用装置を提供する。

かかる型枠成形用装置は、汎用性のある走行式建設機械で使用し得ることができ、且つ容易に型枠を構築し得ることから望ましい。

以上の様に構成された本発明の施工方法および土木構造物、ならびに型枠成形方法および型枠成形用装置によれば、汎用性を有する建設機械を用いながらも、型枠の形成に際しての盛土材の確保や使用後の処分、用地確保、経済性及び施工性に関する課題を解決することができる。

以下、図面に示した実施態様に基づいて、本発明にかかる施工方法および土木構造物10、ならびに型枠13成形方法および型枠13成形用装置を具体的に説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、特に本発明の工法をＣＳＧ工法に適用した態様であり、型枠13の構築にはＣＳＧ材11を用いていることから、以下ではこの工法を「Ｆ-ＣＧＳ（CGS Form by CGSの意）」工法とも称する。

〔第１実施形態〕
先ず、図１に基づいて第１の実施形態における土木構造物10の施工方法を具体的に示す。第１実施形態にかかるＦ−ＣＳＧ工法の施工手順は、以下の通りであり、硬質材料として現地発生土砂に対してセメント及び水を配合して成るＣＳＧ材11が使用されている。

即ちこのＦ−ＣＳＧ工法では、最初に、図１（Ａ）に示す様にＣＳＧ材11を、土木構造物10における法面付近の施工箇所の内部側、即ち、型枠13が形成される法面近傍を除いた施工部分Sに荷卸してこれを敷均す（硬質材料敷均工程）。このとき施工工程によっては、荷卸のみとなる場合もある。例えば、型枠13を成形してから最後に全体をまとめて締め固めるような場合である。例えば、構築される土木構造物10が砂防堰堤である場合には、上流側の法面に本発明にかかる型枠13を構築し得ることから、当該上流側法面付近を除いた堰堤の内部側にＣＳＧ材11を荷卸して敷均す。

次に図１（Ｂ）に示す様に、荷卸しした直後のＣＳＧ材11又は敷均したＣＳＧ材11の内、法面側に存在するもの（11'）を、振動コンパクタ43に装着したプレート45（例えば鉄板）で挟み込み、そして図１（Ｃ）に示す様に、挟んだＣＳＧ材11'がこぼれない様にして、土木構造物10において法面を構成する端部に移動させる（移動工程）。挟んだＣＳＧ材11'の移動は、既設打設層12の上を滑らせるようにして移動させるのが望ましい。また、振動コンパクタ43は、汎用性のある走行式建設機械42（バックホウ等）におけるアーム41の先端に取りつけて使用されるもので、図４に、その要部拡大図を示す。図４において、符号41は走行式建設機械4242（バックホウ等）のアーム41を示しており、符号43は実施態様１の工法で使用されている型枠13成形用装置を示している。そしてこの型枠13成形用装置43は、当該アーム41の先端に取り付けられるブラケット44と、構築される法肩に合致する向きに延在する法面プレート46と、この法面プレートと協働して型枠13形成材料を挟み込む鉛直プレート部分45とを備えている。

本実施の形態では、土木構造物10における端部（法面となる部分）に移動された所要量のＣＳＧ材11'は既に成形されていることから、そのまま図１（Ｄ）に示す様に、振動コンパクタ43によって振動を加えることで、これを締め固めて、図１（Ｅ）に示すような、ＣＳＧ材11'からなる畝状乃至は土手状の型枠13を、法面となる土木構造物10の端部に構築する（型枠構築工程）。なお、型枠13となるＣＳＧ材11'の締め固めは、図示したような振動コンパクタ43を用いて、天端面と法面とから同時に締め固める他、天端面と法面とを異なるタイミングで、或いは天端面と法面とを異なる作業機械で締め固めることもできる。

最後に、図１（Ｆ）に示す様に、ＣＳＧ材11'を移動させたことによって生じた空間には、別のＣＳＧ材11"を充填し、充填したＣＳＧ材11"又は全体を締め固めて、当該層の構築を完了させる。この工程を繰り返して行うことにより、次第に高さを増大させていき、最終的に砂防ダムや擁壁などような、傾斜面（法面）を有する土木構造物10を構築することができる。

〔第２実施形態〕
図２に基づいて第２の実施形態における土木構造物10の施工方法を具体的に示す。即ち、第２実施形態にかかるＦ−ＣＳＧ工法の施工手順は、以下の通りであり、この態様でも硬質材料として、現地発生土砂に対してセメント及び水を配合して成るＣＳＧ材11が使用されている。この第２の実施形態に示す工法は、構築する型枠13における内側（土木構造物10の中心側）の面は成形せずに、法面と天端面を成形する工法である。

即ちこのＦ−ＣＳＧ工法では、最初に図２（Ａ）に示す様に、少なくとも型枠13が形成される法面近傍にＣＳＧ材11'を投入するものであり、必要に応じてその他の施工面にもＣＳＧ材11を投入してこれを敷均す（硬質材料敷均工程）ことができる。このとき法面近傍に投入された硬質材料（ＣＳＧ材11'）は、施工工程によっては、荷卸しのみとなる場合もある。また、型枠13を構築するために法面近傍に投入されるＣＳＧ材11'は、それ以外の施工面に投入されるＣＳＧ材11と連続したものでもよく、更に天端面が面一となっていても良い。

次に図２（Ｂ）に示す様に、法面近傍に投入されたＣＳＧ材11'を、必要に応じて成形し（成形工程）、振動コンパクタ43によって振動を加えることで、これを締め固めて、図２（Ｃ）に示すような、ＣＳＧ材11'からなる畝状乃至は土手状の型枠13を、法面となる土木構造物10の端部に構築する（型枠構築工程）。なお、型枠13となるＣＳＧ材11'の締め固めは、図示したように、汎用性のある走行式建設機械42（バックホウ等）のアーム41先端に取りつけた振動コンパクタ43を用いて、天端面と法面とから同時に締め固める他、天端面と法面とを異なるタイミングで、或いは異なる作業機械で締め固めることもできる。

最後に、図２（Ｄ）に示す様に、構築された型枠13の背面側に空間が生じている場合には、当該空間に別のＣＳＧ材11"を充填し、充填したＣＳＧ材11"又は全体を締め固めて、当該層の構築を完了させる。但し、構築された型枠13の背面側に空間が存在しない場合には、当然にこのようなＣＳＧ材11"を充填する工程を省略することができる。

そして以上の工程を繰り返して行うことにより、次第に高さを増大させていき、最終的に砂防ダムや擁壁などような、傾斜面（法面）を有する土木構造物10を構築することができる。

〔第３実施形態〕
図３は、上記した第１実施形態又は第２実施形態によって構築された土木構造物30を示しており、特に本実施の形態では、砂防堰堤として当該土木構造物30を具体化した例を示している。

この図３に示す砂防堰堤では、その傾斜面である法面部分（即ち、上流側と下流側の壁面）が型枠13として形成されており、この型枠13間に内部を構成するＣＳＧ材11が締め固められている。この堰堤は、即ち外側と内側が共にＣＳＧ材11(11')で形成されており、依って施工性、経済性を大幅に向上させることができる。

そして、上記工法によって構築された砂防堰堤は、型枠13として成形された部分の締固め密度が２．０〜２．３５ｔ／ｍ^３であることから、十分な強度を有するものとなっている。

なおこの砂防堰堤では、必要に応じてその外側を、該硬質材料（本実施の形態ではＣＳＧ材11）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こともでき、これにより一層の強度増強を図ることができる。例えば、本実施の形態の様に砂防堰堤を構築する場合は、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。

第１実施形態にかかる施工方法を示す工程図。 第２実施形態にかかる施工方法を示す工程図。 本発明にかかる土木構築物を示す縦断面図。 成形用装置（振動コンパクタ）を示す要部拡大図。

符号の説明

10,30 土木構造物
11 ＣＳＧ材
12 既設打設層
13 型枠
41 アーム
42 走行式建設機械
43 成形用装置（振動コンパクタ）
44 ブラケット
45 法面プレート
46 鉛直プレート
S 施工部分

Claims (11)

1. ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物の施工方法であり、
   少なくとも、当該土木構造物の傾斜面となる位置に存在する硬質材料を締固めて型枠を構築する型枠構築工程を含むことを特徴とする土木構造物の施工方法。
2. 前記硬質材料の締固めは、走行式建設機械のアームの先端に設けられた型枠成形用装置によって行われる、請求項１に記載の施工方法。
3. 前記型枠構築工程に先立ち、前記硬質材料を畝状（又は土手状）に成形する成形工程を含む請求項１又は２に記載の施工方法。
4. 前記型枠構築工程に先立ち
   硬質材料を施工箇所に敷均す硬質材料敷均工程、及び
   敷均された硬質材料を構造物の傾斜面となる位置に移動する移動工程を含む請求項１〜３の何れか一項に記載の施工方法。
5. 前記移動工程は、走行式建設機械のアーム先端に設けられた型枠成形用装置に装着された鉄板等のプレートでＣＳＧ材を挟み、そのまま法面端部に移動させる請求項４に記載の施工方法。
6. 前記硬質材料が、現地発生土砂に対して、セメント又はセメントミルクを配合して成る混合材料である請求項１〜５の何れか一項に記載の施工方法。
7. 前記型枠構築工程で構築された型枠の内側に敷均された硬質材料を締め固める締固め工程を含む請求項１〜６の何れか一項に記載の施工方法。
8. ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物であり、
   当該土木構造物は、請求項１〜６の何れか一項に記載された施工方法で構築されていることを特徴とする、傾斜面を有する土木構造物。
9. ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を用いて構築された傾斜面を有する土木構造物であり、
   当該土木構造物は、傾斜面近傍の型枠部分と、当該型枠部分以外の内側部分とを有しており、
   型枠部分の締固め密度は２．０〜２．３５ｔ／ｍ^３であることを特徴とする傾斜面を有する土木構造物。
10. 施工現場において型枠を成形する型枠成形方法であって、
    ＪＩＳ Ａ １１０１により測定されるスランプ値が零のコンシステンシー（consistency）を有する、セメント、セメントミルク又はモルタルを混合した硬質材料を、少なくとも型枠成形位置に敷均す型枠材料敷均工程、及び
    型枠成形位置に敷設した硬質材料を締固める型枠締固め工程
    を含むことを特徴とする型枠成形方法。
11. 施工現場において型枠を成形する為の型枠成形用装置であって、
    走行式建設機械のアーム先端に取り付けられるブラケットと、
    構築された法肩に合致する向きに延在する法面プレートと、
    この法面プレートと協働して型枠形成材料を挟み込む鉛直プレート部分とを備えることを特徴とする型枠成形用装置。