JP2009114850A - 建屋の貫通穴の穴埋め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
原子力発電プラント及び再処理プラントの建屋の壁に設けられた配管・ダクト等を通す貫通開口部の穴を埋める個所のうち、モルタルを充填する箇所において、充填性を確保・向上し、効率的に作業が可能な穴埋め方法を提供する。
【解決手段】
建屋の躯体１１に横方向に貫通して設けられた角開口１２に中空構造物である配管１４を通し、前記配管１４が貫通する型枠５１，５３を前記角開口１２の両端部に取付け、前記角開口１２と連通するモルタル溜め部を前記角開口１２の上面よりも高い位置で前記角開口１２の外側に形成し、モルタルが前記モルタル溜め部内に達するまで前記角開口１２内にモルタルを充填（モルタル充填レベル１９）し、前記モルタルが固化した後、前記モルタル溜め部及び前記モルタル溜め部内のモルタルを撤去する建屋の貫通穴の穴埋め方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、建屋の壁などの構成部材に配管・ダクト等を貫通させるために設けられた貫通穴の穴埋めをモルタルを充填することで行う穴埋め方法に関する。

原子力発電プラント及び再処理プラントの建屋の構成部材である躯体には、配管・機器等を貫通させる為に、１プラント当たり数千箇所程度の貫通穴による開口部が設定され、配管・機器等を設置した後、貫通箇所の躯体に対する要求条件により選定された開口部の閉止（以下、穴埋めと称す）方法（以下、穴埋め方法と称す）により、開口部が閉止される。穴埋めの施工は、迅速かつ効率的であることが、プラントの工期短縮から鑑みても望ましい。

穴埋めは、躯体に要求される条件に従い、様々な方法が採用されるが、遮蔽・水密・気密・防火等、複数の要求条件に有効であるのが、モルタル充填による穴埋め方法である。モルタルによる穴埋め箇所のうち、遮蔽・水密・気密・防火等の要求箇所においては、モルタルの充填性が要求される。特に放射線の遮蔽要求箇所においては、放射線防護の観点から、モルタルを開口部空間に充填する際、モルタルが確実に充填され、硬化後のモルタルの比重が２.１５ｇ／cm³以上を満足していることが必須条件となる。

しかしながら、穴埋め施工時に開口部にモルタルを充填する際、貫通穴内に空気が残留すると、モルタル硬化後に開口部内に空隙が生じ、モルタルの充填性が低下する為、充填性確保には、空気抜きの方法が重要なポイントとなる。特に、開口部上部は空隙が発生し易い傾向にあり、対策が必要であった。

貫通穴にモルタルを充填する穴埋め工法としては次のようなものが存在している。

（１）手詰め（手作業）による穴埋め工法
本施工方法は、原子力発電プラント及び再処理プラントの配管・機器等貫通開口部の穴埋め箇所のうち、モルタルを充填する箇所において、一般的に採用されている工法であり、モルタルを硬練りして球状に成形し、手作業で充填していく方法である。本施工方法は、硬練りしたモルタルを順次、手作業で空間部に積重ねるようにして充填していく為、空間部へのモルタル充填の確実性という面では優れているが、穴埋め作業に要する工数が大きい。また、狭隘箇所においては、作業者が寄付けず、穴埋めが困難となる。この対策として、効率的な施工方法の確立が必要であった。

（２）流し込みによる穴埋め工法
本施工方法は、建築により多く採用されている。壁面の場合は開口部の両端を、床面の場合は開口部の下面のみに型枠と呼ばれる板を取付ける。型枠は、モルタルを充填した際に、モルタルが開口部から外に流出しないように仮の閉止板として機能する。

壁面を例にとると、まず開口部の片面に型枠を設置・仮閉止し、次に反対側の面の開口部上部にモルタル充填（流し込み）用の角孔を設け、その下部の開口部は型枠で仮閉止する。モルタルはバケツまたは、容器に入れて角孔より流し込み、空間部を充填する。これが流し込みによる穴埋め工法である。尚、従来の工法では、型枠は木製または鉄製であった。

手詰め（手作業）による穴埋め工法と比較すると、穴埋め作業に要する工数は少ないが、モルタル充填の際、型枠の設置により、開口部内部のモルタル充填状況を外側から確認できないという難点がある。また、モルタルを充填・硬化した後は、型枠を取外し、表面を補修する必要があり、これにも多くの工数を要していた。

（３）穴埋め工法ではないがポンプを用いたモルタルの型枠内への充填方法に以下のようなものが公知である。

即ち、枠体の内部に比較的下部からポンプでコンクリートを圧送して充填し、その充填に伴って、枠体の比較的上部から枠体内の空気を排気して充填性を向上させる（例えば、特許文献１参照）。

更には、試験体を対象としているが、透明なアクリル板を型枠としてボルトボックスの外観形状と同形に型枠を組み立てて試験体とし、その型枠内にポンプでモルタルを比較的下方から充填し、更には、比較的上方からその充填に対応して型枠内の空気の排気を行い、充填状況に関して型枠越しに視認による確認を行えるようにしたことが公知である（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２２７５９５号公報 特開２０００−１２８６１１号公報

従来の技術はモルタルの充填性は高いが、効率化が望めない工法であるか、またはある程度効率化は図れるが、モルタル充填状況の確認が難しい工法となっており、一長一短があるものであった。また、穴埋め工法以外では、ポンプによるモルタルの型枠内への充填方法は公知ではあるが、ポンプでモルタルを充填しても空気が混在した状態で固化したり固化時点で収縮して間隙が生じたりする懸念があるので、その方法は穴埋め方法においては単純には採用されていなかった。

要するに、原子力発電プラント及び再処理プラントの配管・ダクト等貫通開口部のモルタルによる穴埋め箇所については、下記の課題が挙げられる。
（１）穴埋め施工時の工程尤度がないことから、穴埋め作業の効率化が必要である。
（２）遮蔽・水密・気密・防火等の要求箇所については、モルタルの充填性の確保が要求されるが、この為には、空間部に残留している空気抜きを確実に実施する方法の確立が必要である。
（３）特に遮蔽要求箇所については、比重２.１５ｇ／cm³以上を満足していることが必須条件である。

本発明の目的は、モルタルによる穴埋め作業の効率化，充填性確保及び信頼性の向上を実現する穴埋め方法を提供することである。

本発明の課題を解決する為の手段としては、建屋の構造部材に横方向に貫通して設けられた貫通穴に中空構造物を通し、前記中空構造物が貫通する型枠を前記貫通穴の両端部に取付け、前記貫通穴内と連通するモルタル溜め部を前記貫通穴の上面よりも高い位置で前記貫通孔の外側に形成し、モルタルが前記モルタル溜め部内に達するまで前記貫通穴内にモルタルを充填し、前記モルタルが固化した後、前記モルタル溜め部及び前記モルタル溜め部内のモルタルを撤去する建屋の貫通穴の穴埋め方法が採用される。

更に、本発明の課題を解決する為の実施例に沿った具体的な手段においては、穴埋め作業の効率化対策として、原子力発電プラント及び再処理プラントの配管・機器等貫通開口部の穴埋め箇所のうち、モルタルを充填する箇所において、自吸・圧送可能なポンプを用いてモルタルを圧送し、空間部を充填する穴埋め工法（以下、モルタルポンプ工法と称す）を採用し、穴埋め箇所の充填性向上対策として、空間部の空気抜きを可能とする工法を提供する。

自吸・圧送可能なポンプを用いてモルタル充填を行う際、開口部の両面に空気抜き箇所（ホース・配管・開口等）を設置し、そこから空間部に残留している空気を逃がして充填性を向上させる工法（以下、総称して空気抜きホース工法と称す）や穴埋め箇所の信頼性確保の対策として、モルタル穴埋め箇所において、開口部両端に取付ける型枠として、アクリル板又は強化ガラスを適用し、モルタル充填時に外部からモルタルの充填状況を確認可能とする工法を提供する。

以上のように、本発明によれば、コンクリート構造物に開けられた穴を埋めるモルタルの充填性が良くなるので、その穴の部分における遮蔽性能が向上する効果が得られる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を空気抜きホース工法の実施例として説明する。

本実施例による施工方法は、型枠に空気抜き箇所を設置して空気を抜き、充填性を高める工法である。以下では、本発明の実施例として、型枠の片面には丸穴をあけてホースを設置し、型枠のもう片面にはテーパ付開口を設置する工法で説明するが、両面にホースを設置する工法や両面にテーパ付開口を設置する工法も含むものである。また、ホースの替わりに配管を使用する工法も含むものである。尚、本施工法で使用するモルタルは、充填性の要求条件に応じて、普通モルタルまたは無収縮モルタルを選択して使用する。

図１は配管貫通開口部（壁部）の斜視図である。以下では、本発明の実施例として、配管貫通角開口部の壁部を用いて説明するが、必ずしも配管貫通部のみではなく、機器・ダクト等の貫通開口部や工事用の仮開口部等も含むものである。また、角開口部のみではなく、丸穴部も含むものである。更に、壁部のみではなく、床（天井）部等も含むものである。

躯体１１には角開口１２が設定されており、角開口１２の周囲には、コーナーアングル１３と呼ばれるＬ型の鋼材が設置されている。コーナーアングル１３は、躯体１１を建設する時点で予め設置しておいたものであり、角開口１２の両面に設置されている。角開口１２の内部には、配管１４が設置されている。角開口１２の両面を塞ぐように、角開口
１２の両面には、型枠５１及び型枠５３を取付ける。型枠５１及び型枠５３は、アクリル板または強化ガラスにて製作し、モルタル充填時に、角開口１２の内部のモルタル充填状況が外部から確認可能な構造とする。

角開口１２の位置に対して、配管１４が設定されている位置を測定し、型枠５１及び型枠５３に配管貫通用の丸孔５６を設ける。丸孔５６は、配管１４の外径よりも数ミリ程度大きめに開け、モルタル充填時は、モルタルが角開口１２から外部に流出することのないように、配管１４と丸孔５６との隙間をウエスやテープ等で閉止する。型枠５１は、角開口１２の全面を覆うものとし、上部に丸穴を設け、角開口１２の内部から外部へ空気抜き用のホース５２を設置する。型枠５３は角開口１２の上面から下側に５０mm〜２００mm程度低い位置までを覆うものとし、型枠５３の天側は、テーパ部５４に接続する。テーパ部５４は、角開口１２の上面から１００mm程度上方まで伸びており、モルタル充填口兼空気抜き兼オーバーフローモルタル受け箇所の３つの機能を兼ねている。尚、これらの数値設定は、開口の大きさに応じて変更可能なものとする。

図２はコーナーアングル１３と型枠５１の取合い部の詳細を示す正面図で、型枠５１の周囲及び型枠５３の左・右・下部の３方向に、鋼材６１を取付け、鋼材６１をコーナーアングル１３と溶接５５して型枠５１を固定する。また、型枠５３についても同様に固定する。

図３は配管貫通角開口部（壁）の側面図であり、図４は図３のコーナーアングル１３と型枠５１，５３の取合い部を拡大した側面図で、型枠５１及び型枠５３には板厚の部分にネジ切り穴８１を設け、同様に鋼材６１にもネジ切り穴８２を設けて、両者をネジ切りボルト３２で固定する。尚、型枠５１及び型枠５３の固定においては、鉄筋コンクリート工事において、型枠の間隔を正確に保つものとして使用されるセパレーターを用いて型枠を引っ張り、壁をはさんで固定する方法や、型枠５１，５３を丸孔５６の中心をとおる水平線を境に上下に分割し、上下に分割した型枠を丸孔５６に配管１４が収まるように上下から合わせてボルトで固定することで一枚の型枠５１，５３とする方法等も適用可能である。

図３は配管貫通角開口部（壁）の側面図で、自吸・圧送可能なポンプ３５の吸込み側ノズル３６と、モルタル充填用のホッパー３８をホース３７を介して接続する。この際、ポンプ３５は自吸式であるが、ホッパー３８はポンプ３５よりも高い位置に設置し、自重でモルタルがポンプ３５に流入するような配置がより望ましい。またホース３７は極力短く直線的な引き回しとすることがより望ましい。

ポンプ３５の吐出側ノズル３４とホース３３を接続し、先に設定した型枠のテーパ部５４よりも上位から角開口１２にホースを挿入する。型枠のテーパ部５４は型枠５３の上端に図３のように角開口１２内に向けて下り勾配の斜めにしてアクリル板を設けてモルタルの貯留個所として構成される。モルタルをホッパー３８から注入し、ポンプ３５のスイッチを入れてポンプ３５を起動すると、モルタルがホース３７及びホース３３を介して、角開口１２に圧送・充填される。ホース５２から容器８４内へモルタルがオーバーフローしても、継続してモルタルを充填し、テーパ部５４の上面のモルタル充填レベル１９までモルタルが充填されたところでポンプ３５のスイッチを切ってポンプ３５を停止し、ホース３３及びホース５２を引き抜く。尚、ホース３３及びホース５２は引き抜かず、壁面で切断し、壁部を補修する方法も可能である。

ポンプ３５は、自吸・圧送可能なもので、粘性のある流動体を圧送できるポンプであれば、市販のポンプを適用可能である。尚、ポンプ３５は、角開口１２の大きさ（充填量）・位置及び、現場の作業性等を考慮し、使用する機種を選定する。現場でのハンドリングを考慮すると、極力軽量で持ち運びし易いものがより望ましい。また、ホース３３及びホース３７はポンプ３５による吸引で潰れないものを使用する。ホース３３及びホース３７は、施工状況に応じて配管に替えて適用可能である。

テーパ部５４の上面にまでモルタルを充填してから数日間放置し、モルタルが硬化した後、溶接５５部を取外して型枠５１や型枠５３及びテーパ部５４を撤去し、テーパ部５４に充填されたモルタル部分をはつり、壁面を仕上げる。

尚、型枠５１及び型枠５３を工事用の仮設とせず、本設品として撤去しない工法も可能である。この際、テーパ部５４のみは撤去しテーパ部に充填されたモルタル部分をはつり、壁面を仕上げる。また、必要に応じて型枠５１及び型枠５３のアクリル板または強化ガラスの外側にステンレス鋼または炭素鋼の板を取付ける。

本実施例によれば、以下の効果がある。
（１）自吸・圧送可能なポンプ３５を使用することで、穴埋め作業効率が向上する。また、狭隘部でもモルタル充填作業が可能となる。
（２）角開口１２の上部にホース５２を設けることにより、空気抜き機能が付加され、空隙部発生による未充填箇所の発生防止が可能となり、充填性が向上する。
（３）角開口１２の上部にテーパ部５４を設けることにより、充填されたモルタルが角開口１２の内部へ流れ込む。また、空気抜き機能も果たすことから、空隙部発生による未充填箇所の発生防止が可能となり、充填性が向上する。
（４）型枠５１及び型枠５３にアクリル板または強化ガラス板を用いることにより、角開口１２の内部のモルタル充填状況を外部から確認することが可能となり信頼性確保につながる。
（５）粘性のある流動体を自吸・圧送可能なポンプ３５を使用することにより、ポンプ
３５の脈動等によってモルタルが解離することなく角開口１２の空間部を充填可能となり、硬化後のモルタルの比重２.１５ｇ／cm³以上の確保も可能となる。
（６）モルタルがホース５２を通じて残留する空気を同伴してオーバーフローして容器８４に入るから、空気の角開口１２内での残留が低減され、且つテーパ部５４に貯留したモルタルが角開口１２内の空隙に置き換わって緻密に角開口１２内のモルタル充填が達成される。

本発明の実施例によれば、配管・機器等貫通開口部のモルタル充填穴埋め箇所に自吸・圧送可能なポンプを適用することにより、穴埋め作業の効率を向上させる効果がある。また、二度打ち工法や空気抜きホース工法等により、空気抜きが確実に可能となり、モルタルの充填性を向上させる効果が見込まれる。更に、アクリル板または強化ガラスを型枠として使用することにより、モルタル充填時の充填状況が確認可能となり、信頼性向上の効果がある。

本発明の実施例における配管１４は、流体を通す配管や電線を通す配管やケーブルや空気を通すダクトなどの中空構造物に置き換えて、或いはそれらの複数種類を混在させて考えることもできる。

本発明による配管貫通角開口部（壁）の斜視図（空気抜きホース工法）である。 図１のコーナーアングルと型枠の取合い部の詳細を示す正面図である。 図１の配管貫通角開口部（壁）の側断面図である。 図３のコーナーアングルと型枠の取合い部Ａを拡大した図である。

符号の説明

１１…躯体、１２…角開口、１３…コーナーアングル（鋼材）、１４…配管、５１，５３…型枠（アクリル板または強化ガラス）、５６…丸孔、１８…溶接、１９…モルタル充填レベル、３２…ネジ切りボルト、３３，３７…ホース、３４…ポンプノズル（吐出側）、３５…ポンプ、３６…ポンプノズル（吸込み側）、３８…ホッパー、８１…ネジ切り穴（型枠側）、８２…ネジ切り穴（鋼材側）、５２…空気抜きホースまたは配管、５４…テーパ部（モルタル充填口兼空気抜き兼オーバーフローモルタル受け）、５５…溶接、６１…鋼材、８４…容器（オーバーフローモルタル回収用）。

Claims (4)

1. 建屋の構造部材に横方向に貫通して設けられた貫通穴に中空構造物を通し、前記中空構造物が貫通する型枠を前記貫通穴の両端部に取付け、前記貫通穴内と連通するモルタル溜め部を前記貫通穴の上面よりも高い位置で前記貫通孔の外側に形成し、モルタルが前記モルタル溜め部内に達するまで前記貫通穴内にモルタルを充填し、前記モルタルが固化した後、前記モルタル溜め部及び前記モルタル溜め部内のモルタルを撤去する建屋の貫通穴の穴埋め方法。
2. 請求項１において、前記貫通穴の両端に位置する開口のうち一方の開口に対して、一方の前記型枠を、前記型枠の上端が前記貫通穴の上面よりも低い位置になるように、前記貫通穴の両端に位置する開口のうち一方の開口に対してこの開口を塞ぐように装着し、空気抜き手段を通す穴を備えた他方の前記型枠を、他方の開口に対して前記他方の開口を塞ぐように装着し、前記一方の型枠に、前記貫通穴の上面よりも高く且つ前記貫通穴方向に下り勾配の斜面を有する前記モルタル溜め部を形成し、その後に前記モルタルの充填を前記モルタル溜め部を利用して行い、前記空気抜き手段を通す穴を利用して前記貫通穴内の空気を排気させ、更には、前記空気抜き手段を通す穴を利用して前記貫通穴内から前記モルタルをオーバーフローさせて前記貫通穴内にモルタルを充填する建屋の貫通穴の穴埋め方法。
3. 請求項１において、前記型枠が透明な部材で構成され、前記モルタルの充填の状況を前記型枠越しに視認して確認できるようにした建屋の貫通穴の穴埋め方法。
4. 請求項１又は請求項３において、前記モルタルをポンプで貫通穴内に圧送して充填する建屋の貫通穴の穴埋め方法。

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