JP2007239440A - 既設コンクリート橋脚の耐震補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋脚周囲土壌を深くまで掘削することなく、連続壁を形成する必要がない、施工期間を短縮でき、施工費用が低コストとなる既設コンクリート橋脚の耐震補強工法を提供することを目的とする。
【解決手段】既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、既設コンクリート橋脚の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から橋脚躯体内に斜め下方に橋脚躯体下部まで伸びる孔を形成し、前記孔の中に補強部材を挿入し固化材により一体化することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、既設コンクリート橋脚の耐震補強工法に関するものである。

近年、大地震により高架橋のコンクリート橋脚が甚大な被害を受ける事案が多数発生し、既設のコンクリート橋脚の耐震性向上の必要性が求められている。従来の既設のコンクリート橋脚の耐震補強工法として、特開平９−７１９０８号には、既設のコンクリート橋脚の周囲土壌をフーチングまで掘削し、橋脚躯体の周壁を鋼板からなる補強筒体で囲繞し、橋脚躯体の周壁と補強筒体との間の環状空間に複合ポリマーエマルジョンを主剤とする接着剤を充填し、橋脚躯体と補強筒体を一体化する既設コンクリート橋脚の耐震補強工法が開示されている。

また、特開２００１−１０７３１９号公報には、既設のコンクリート橋脚の周囲土壌をフーチングまで掘削し、橋脚躯体の外周に鉄筋コンクリートからなる耐震補強部を巻き立て、耐震補強部と橋脚躯体とを複数のアンカーボルトで連結して一体化する既設コンクリート橋脚の耐震補強工法が開示されている。
特開平９−７１９０８号公報 特開２００１−１０７３１９号公報

しかし、従来の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法は、橋脚躯体の周囲土壌をフーチングまで掘削しなければならず、掘削の為、重機が必要であり、さらに、掘削された環状空間の保持のためや、橋脚が水中から伸びている場合は、橋脚の耐震補強箇所をドライな環境にするため、鋼矢板を連結した止水壁を形成する必要があり、施工期間が長く施工コストが高価になるという問題がある。特に、既設のコンクリート橋脚が河川の堤防に構築されている場合、堤防を掘削するためには、工事期間中の河川の増水対策として既存の堤防の外側に仮堤防を構築しなければならず、施工期間の長期化と莫大な施工費が必要となる。

本発明は、前記課題を解決する、橋脚周囲土壌を深くまで掘削することなく、止水壁を形成する必要がない、施工期間を短縮でき、施工費が低コストとなる既設コンクリート橋脚の耐震補強工法を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、既設コンクリート橋脚の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から橋脚躯体内に斜め下方に橋脚躯体下部まで伸びる孔を形成し、前記複数の孔に補強部材を挿入し固化材により一体化することを特徴とする。なお、地上部近傍とは、地上部の周囲地盤を浅く根切りしてその外周面から孔を形成することも含むことを意味する。

本第２発明は、本第１発明の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔の中に未固化の固化材を注入した後、補強部材を挿入し一体化することを特徴とする。

本第３発明は、本第１発明の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔の中に補強材を挿入した後、未固化の固化材を注入し固化させ一体化することを特徴とする。

本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔の中に補強部材を挿入し固化材により一体化した後、地上部近傍又は水上部分の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定することを特徴とする。

本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記補強部材を異形鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、異形ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒のいずれかとすることを特徴とする。

本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔の中に一本又は複数の補強部材を束ねたものを挿入することを特徴とする。

本第７発明は、本第１〜第６発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記補強部材の先端外周に補強部材の径より径の大きい突起物を固定することを特徴とする。

本第８発明は、本第７発明の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔中に複数の補強部材を挿入する場合、前記補強部材の先端部外周に固定される突起物の位置を前記孔の軸方向に千鳥状にずらして配置することを特徴とする。

本第９発明は、本第１〜第８発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔に補強部材を挿入し固化材が固化後、補強部材に引張力を付加し地上部又は水上部の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定することを特徴とする。

本第１０発明は、本第１〜第９発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記斜め方向に伸びる孔を同一方向に高さを変えて複数段形成することを特徴とする。

本第１１発明は、本第１〜第１０発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔に充填される固化材が所要の強度、流動性、材料分離抵抗性、ノンブリーディング性を備え、必要に応じて膨張材が混入されることを特徴とする
。

本第１２発明は、本第１〜第１１発明のいずれかの既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、前記孔中に挿入される一本又は複数の補強部材を束ねたものの外周に螺旋状に鋼材を巻き付けることを特徴とする。

既設コンクリート橋脚の耐震補強工法において、既設コンクリート橋脚の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から橋脚躯体内に斜め下方に橋脚躯体下部まで伸びる孔を形成し、前記孔の中に補強部材を挿入し固化材により一体化する構成により、橋脚周囲の土壌の深くまでの掘削や止水壁の構築をすることなく、既設コンクリート橋脚の剪断耐力、曲げ耐力及びじん性を向上させ耐震能力を大幅に増加することができ、施工期間の短縮と施工コストの低減化が可能な既設コンクリート橋脚の耐震補強工法を提供することができる。
孔の中に未固化の固化材を注入した後、補強部材を挿入し一体化する構成により、補強部材を挿入後に固化材を注入するのに比較し、固化材の孔への注入が容易となる。
孔の中に補強部材を挿入し固化材により一体化した後、地上部近傍又は水上部分の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定する構成により、橋脚躯体の補強部材の端部の露出部を定着材で覆い橋脚躯体表面の見栄えを良くすると共に、補強部材の大気中への露出させないことにより、補強部材の腐食を防止することができる。
補強部材を異形鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、異形ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒のいずれかとする構成により、補強部材の選択の自由度を増すことができる。
孔の中に一本又は複数の補強部材を束ねたものを挿入する構成により、孔の径、耐震補強の程度に応じて補強部材の挿入本数を自由に選択できる。
補強部材の先端外周に補強部材の径より径の大きい突起物を固定する構成により、補強部材の孔中の定着が強化され、補強効果を大きくすることができる。
孔中に複数の補強部材を挿入する場合、前記補強部材の先端部外周に固定される突起物の位置を前記孔の軸方向に千鳥状にずらして配置する構成により、突起物による孔内での干渉を防止することができ、径の小さい孔でも突起物を固定した複数の補強部材を挿入することができる。
孔に補強部材を挿入し固化材の固化後、補強部材に引張力を付加し地上部又は水上部の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定する構成により、既設コンクリート橋脚の剪断耐力や曲げ耐力、じん性をより向上させ耐震能力を増加することができる。
斜め方向に伸びる孔を同一方向に高さを変えて複数段形成する構成により、橋脚の規模に応じた耐震補強が可能となる。また、孔や補強部材に沿ったひび割れを分散させる効果もある。
孔に充填される固化材が所要の強度、流動性、材料分離抵抗性、ノンブリーディング性を備え、必要に応じて膨張材を混入する構成により、孔内の補強部材と固化材の充填性が向上し、補強効果を大きくすることができる。
孔中に挿入される一本又は複数の補強部材を束ねたものの外周に螺旋状に鋼材を巻き付ける構成により、孔や補強部材に沿ったひび割れの進展を防止できる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、既設コンクリート橋脚の設置状態を示すものである。図において、１はコンクリート橋脚躯体、２は、上部桁、３はフーチングである。図１（ａ）は、コンクリート橋脚躯体１の上部まで地下に埋設された状態を示し、図１（ｂ）は、コンクリート橋脚１が水中から立設している状態を示し、図１（ｃ）は、コンクリート橋脚躯体１が河川等の堤防から立設している状態を示すものである。

このような状態で立設している既設コンクリート橋脚の耐震補強工法として、従来、既設のコンクリート橋脚躯体の周囲土壌をフーチング３まで掘削し、コンクリート橋脚躯体の周壁を鋼板からなる補強筒体で囲繞し、コンクリート橋脚躯体の周壁と補強筒体との間の環状空間に接着剤を充填し、コンクリート橋脚躯体と補強筒体を一体化するものや、既設のコンクリート橋脚躯体の周囲土壌をフーチング３まで掘削し、コンクリート橋脚躯体の外周に鉄筋コンクリートからなる耐震補強部を巻き立て、耐震補強部とコンクリート橋脚躯体とを複数のアンカーボルトで連結して一体化するものが知られている。従来工法では、図１（ａ）の状態では、コンクリート橋脚躯体１の下部フーチング３まで掘削する必要があり、掘削のための重機が必要であり、施工期間が長期化し、施工コストが高価になる。図１（ｂ）の状態では、コンクリート橋脚躯体１が水中から立設しているため、コンクリート橋脚躯体１の周囲を補強するためコンクート橋脚躯体１の外周をドライな作業空間とする必要があり、コンクリート橋脚躯体１の外周に鋼矢板を連設した止水壁を構築しなければならず、施工期間が長期となり施工コストが高価になる。図１（ｃ）の状態では、コンクリート橋脚躯体１が河川等の堤防に立設しているため、コンクリート橋脚躯体１の耐震補強のため堤防を掘削する必要があり、工事中の洪水を防止するために既存の堤防の外側に仮堤防を構築しなければならず、莫大な施工費を必要とする。

図２は、従来の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法のもつ課題を解決する本発明の一実施形態の耐震補強の施工後の状態を示すものである。本発明の耐震補強工法の特徴は、コンクリート橋脚躯体１の周囲の土壌の深くまでの掘削や止水壁の構築の必要のない既設コンクリート橋脚の耐震補強工法としたことである。

そのため、コンクリート橋脚躯体１の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から、削孔装置により、斜め下方にコンクリート製橋脚躯体１の下部まで伸びる孔４を形成する。孔４は、コンクリート橋脚躯体１を貫通することなく盲孔状とする。孔４は、コンクリート橋脚躯体１に１本又は複数本形成する。コンクリート橋脚躯体１の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から形成される孔４の径、本数は、コンクリート製橋脚躯体１の断面形状や、断面積や、フーチング３からの高さ等を考慮した耐震補強設計により決定する。削孔作業にあたり、コンクリート製橋脚躯体１中の既存の補強鉄筋に大きな損傷を与えないように、既設コンクリート橋脚の構築時の設計図に基づき補強鉄筋の配置を事前に確認して実施するのが望ましい。

削孔装置としては、コンクリート橋脚躯体１の周囲の地盤の安定度や、傾斜や、作業空間の確保等の条件により決定する。コンクリート橋脚躯体１が水中から立設している場合や、周囲地盤が傾斜しているような場合や、作業空間が狭いような場合、コンクリート橋脚躯体１の周囲土壌を浅く掘削したり、コンクリート橋脚躯体１の周囲に作業足場を構築して削孔作業を実施する。

削孔装置によりコンクリート橋脚躯体１中に孔４が形成されると、盲孔状の孔４内にエアージェット又は圧力水を噴射し、孔４内の削孔屑を除去するためのクリーニング作業をする。クリーニングが終了した孔４の中に補強部材５を挿入する。補強部材５としては、異形鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、異形ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒のいずれかを用いる。

孔４と補強部材５との環状空間には固化材６が充填される。固化材６としては、モルタル、エポキシ樹脂等の樹脂系接着剤、モルタルと樹脂系接着剤の混合物等を用いる。固化材を選択する条件としては、コンクリート橋脚躯体１を構成するコンクリートとの定着性、補強部材５としての鋼材との定着性、固化の際の収縮性等を考慮して選択する。さらに、孔４の中に補強部材５を挿入後に未固化の固化材６を注入充填する場合、注入を容易にするため、固化材６として流動性の高いものを選択する。他の実施形態としては、クリーニング終了後の削孔４中に未固化の固化材６を注入充填した後、補強部材５を挿入しても良い。補強部材５の挿入前であるので、未固化の固化材６の注入充填作業が容易となる。固化材６に求められる条件をまとめると、所要の強度、良好な流動性、材料分離抵抗性、ノンブリーディング性を備えるものである。必要に応じて膨張材を混入すると充填性がより向上する。

補強部材５の孔４中での固化材６によるコンクリート橋脚躯体１との一体化が終了後、つまり固化材６の養生期間を含む固化工程が終了した後、コンクリート橋脚躯体１の地上部近傍又は水上部の外周面の補強部材５の端部を定着材７により橋脚に固定する。定着材７としては鋼製、アルミ製、モルタル、コンクリート等である。補強部材５と定着材７との固定手段としては、溶接、接着剤等の手段を用いる。そうすることで、補強部材５の外周面からの突出による外見の悪さを解決すると共に、補強部材５の大気中への露出による腐食を防止できる。

図３は、本発明の他の実施形態の耐震補強の施工後の状態を示すものである。この実施形態においては、孔４に挿入される補強部材５の先端外周に突起物８を固定する。突起物８の固定は、例えば、補強部材５の先端に断面Ｃ形の部材を挿入して断面Ｃ形の部材を工具でかしめて固定したり、管状部材を補強部材５の先端に挿入し、補強部材５と管状部材との環状空間にエポキシ等の接着剤を注入して固化させ固定する。補強部材５の先端に突起物８を固定することにより、突起物８の補強部材５の先端に固定後の径は、補強部材５の径より若干大径とするが、橋脚躯体１に削設される孔４の径は、小径が望ましいので、突起物８の径はできるだけ小径とする。補強部材５の先端外周に突起物８を固定することにより、固化材６の固化により補強部材５と固化材の定着性が向上し、補強効果を向上すことができる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、孔４中に挿入される補強部材５の実施形態を示す。図４（ａ）（ｂ）は、孔４中に複数の補強鋼材５を束ねて挿入する実施形態を示し、図４（ｃ）は、孔４中に１本の補強部材５を挿入する実施形態を示す。図４（ａ）に示されるように、孔４中に先端に突起物８を固定した補強部材５を複数束ねて挿入する場合、突起物８の位置を孔４の軸方向に対して千鳥状に配置する。突起物８を千鳥状に配置することにより、小径の孔４であっても、突起物８同士の干渉を防止することができる。

孔４中に１本又は複数の補強部材５を束ねて挿入し、孔４中に固化材６を充填し、固化材６が固化した後、引張力を付加し、引張力の付加された状態の補強部材５の端部を定着材７で固定する。補強部材５に引張力を付加することにより、既設コンクリート橋脚の剪断耐力や曲げ耐力、じん性を向上させ耐震能力をより向上することができる。

図５（ａ）（ｂ）は、孔４中に１本又は複数の補強部材５を束ねて挿入する場合、１本又は束ねた複数の補強部材５の外周に鋼線等の鋼材９を螺旋状に巻き付け配置した実施形態を示す。鋼材９を螺旋状に巻き付け配置することにより、孔４や補強部材５に沿ったひび割れの進展を防止することができる。

図６は、本発明の他の実施形態の耐震補強の施工後の状態を示すものである。この実施形態においては、コンクリート橋脚躯体１に斜め方向に伸びる孔４を同一方向で高さを変えて複数段形成する。橋脚躯体１の規模、耐震補強の程度に応じて孔４の削孔数を決定する。他の構成は前述の実施形態と同様である。

上記のように、本発明の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法は、橋脚躯体１の周囲の地盤の深くまでの掘削や、橋脚躯体１周囲への止水壁の構築の必要がなく、橋脚躯体１に形成された斜め下方に伸びる孔４中に挿入固定される補強材５により、剪断耐力や曲げ耐力、じん性が向上し耐震性能を著しく向上することができる。

（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：コンクリート橋脚躯体、２：上部桁、３：フーチング、４：孔、５：補強部材
６：固化材、７：定着材、８：突起物、９：鋼材

Claims (12)

1. 既設コンクリート橋脚の地上部近傍又は水上部の外周部の位置から橋脚躯体内に斜め下方に橋脚躯体下部まで伸びる孔を形成し、前記孔に補強部材を挿入し固化材により一体化することを特徴とする既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
2. 前記孔の中に未固化の固化材を注入した後、補強部材を挿入し一体化することを特徴とする請求項１に記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
3. 前記孔の中に補強材を挿入した後、未固化の固化材を注入し固化させ一体化することを特徴とする請求項１に記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
4. 前記孔に補強部材を挿入し固化材により一体化した後、地上部又は水上部の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
5. 前記補強部材を異形鉄筋、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、異形ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒のいずれかとすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
6. 前記孔の中に一本又は複数の補強部材を束ねたものを挿入することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
7. 前記補強部材の先端外周に補強部材の径より径の大きい突起物を固定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
8. 前記孔中に複数の補強部材を挿入する場合、前記補強部材の先端部外周に固定される突起物の位置を前記孔の軸方向に千鳥状にずらして配置することを特徴とする請求項７に記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
9. 前記孔に補強部材を挿入し固化材が固化後、補強部材に引張力を付加し地上部又は水上部の補強部材の端部を定着材により橋脚に固定することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
10. 前記斜め方向に伸びる孔を同一方向に高さを変えて複数段形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
11. 前記孔に充填される固化材が所要の強度、流動性、材料分離抵抗性、ノンブリーディング性を備え、必要に応じて膨張材が混入されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。
12. 前記孔中に挿入される一本又は複数の補強部材を束ねたものの外周に螺旋状に鋼材を巻き付けることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の既設コンクリート橋脚の耐震補強工法。

Images