JP2009121104A - 無筋コンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な施工で優れた補強効果を得ることが可能で、安全性にも優れたコンクリート構造物の補強方法を提供する。
【解決手段】上流側面１１ａに下流側面１１ｂよりも大きな外力が作用する既存の橋脚１を補強する無筋コンクリート構造物の補強方法であって、橋脚１０の断面の引張側に、この橋脚１０の天端１２ａから上流側面１１ａに沿って補強部材挿入孔２０を削孔する工程と、補強部材挿入孔２０に鉄筋２１を挿入する工程と、鉄筋２１が挿入された補強部材挿入孔２０に充填材２２を充填する工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存の無筋コンクリート構造物の補強方法に関する。

無筋コンクリート構造物に、大きな横方向の外力が一方向から作用すると、外力により生じる引張応力により無筋コンクリート構造物が倒壊する場合がある。例えば、橋脚やダム等は、洪水時の流水等による突発的な大きな横方向の外力が作用するため、この外力により倒壊する虞がある。

そのため、このような既存のコンクリート構造物の耐力の増強を目的として、補強方法が多数開発されており、実用化に至っている。

従来のコンクリート構造物の補強方法としては、コンクリート巻き立て工法、モルタル巻き立て工法、鋼板巻き立て工法、繊維シート接着工法等、コンクリート構造物の外周面を補強部材により被覆する方法が一般的に行われている。
例えば、特許文献１には、コンクリート構造物の外周囲をモルタルにより被覆することで補強を行うコンクリート構造物の補強工法が開示されている。この特許文献１に記載の補強工法では、被覆材の巻き立て厚の薄肉化を目的として、コンクリート構造物の表面に溝を形成し、この溝に鉄筋を配設した後、周面をモルタルにより被覆している。

また、この他の従来のコンクリート構造物の補強方法としては、コンクリート構造物の上端からＰＣ鋼棒を挿入し、このＰＣ鋼棒の下端部を接着剤で定着した後、プレストレス力を導入することで、コンクリート構造物を補強する方法がある。

特開２００５−６８９３１号公報

ところが、前者のコンクリート構造物の外周囲を被覆する工法は、コンクリート構造物の周囲に足場を設置することや、資材等の搬入路を確保する必要があるため、手間が掛かるとともに費用が嵩む。また、コンクリート構造物の側面の被覆は、例えば橋脚の補強に採用した場合、水面下での施工が困難なため、渇水期に施工を行う必要があり、施工時期が限られている。さらに、流木や転石等による損傷を受け易く、耐力が低下する場合がある。

また、後者のプレストレス力を導入する補強方法は、ＰＣ鋼棒の破壊や定着部の破壊等により、構造物の頭部からＰＣ鋼棒が抜け出す場合があるという問題点を有していた。また、冬季での施工は、定着部の所望の接着力を確保できない等、施工時期が限られている。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、施工が可能の時期が限定されることがなく、簡易な施工で優れた補強効果を得ることが可能で、安全性にも優れたコンクリート構造物の補強方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、一方の側面に他方の側面よりも大きな外力が作用する既存のコンクリート構造物を補強する無筋コンクリート構造物の補強方法であって、前記コンクリート構造物の断面の引張側に、当該コンクリート構造物の天端から前記一方の側面に沿って補強部材挿入孔を削孔する工程と、前記補強部材挿入孔に補強部材を挿入するとともに該補強部材挿入孔に充填材を充填する工程と、を備えることを特徴としている。

かかる無筋コンクリート構造物の補強方法によれば、引張側に配設された補強部材が、引張応力に対して抵抗するため、大きな外力がコンクリート構造物に作用してもコンクリート構造物が倒壊することが防止される。
また、コンクリート構造物の天端からの作業のみで完了するため、作業性に優れており、仮設工事等の手間や費用を省略することができる。
また、補強部材を、プレストレスを導入することなく配置すれば、何らかの原因で補強部材に破損が生じたとしても、補強部材が突き出すことがなく、安全性が確保される。

なお、補強部材挿入孔への充填材の充填は、補強部材を補強部材挿入孔に挿入する前に行ってもよいし、補強部材を補強部材挿入孔に挿入した後に行ってもよい。

また、前記無筋コンクリート構造物の補強方法において、前記充填材が、無収縮モルタルであれば、鉄筋挿入孔に挿入された鉄筋とコンクリート構造物との一体化がより効果的に行われるため、好適である。

本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法によれば、簡易な施工で優れた補強効果を得ることが可能で、かつ、安全性にも優れた補強を行うことが可能である。

本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、河川を横断する供用中の鉄道用橋梁を構成する橋脚の補強を行う場合に本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法を採用する場合について説明する。

補強の対象となる橋脚１０は、図１に示すように、直接基礎からなる重力式構造であって、断面台形の本体部１１と、本体部１１の上部に一体に形成された頭部１２と、を有して構成されている。

補強前の橋脚１０は、無筋コンクリート製であって、川底に十分な根入れ深さを確保した状態で構築されており、下端面が岩着されている。なお、橋脚１０の基礎の根入れ深さは限定されるものではない。

本体部１１は、上流Ｕ側の側面（以下、単に「上流側面１１ａ」という）と下流Ｄ側の側面（以下、単に「下流側面１１ｂ」という）が、上方に行くに従い互いの間隔が狭くなるように傾斜していることで、断面台形に形成されている。なお、本体部の形状は台形に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、上流側面１１ａまたは下流側面１１ｂのいずれか一方のみが傾斜していてもよい。

頭部１２は、鉄道の軌道等を配設することが可能となるように、本体部１１との接続部よりも天端側が拡幅されおり、その天端は平らに形成されている。
頭部１２には、鉄道のレール１３と、レール１３を敷設するための枕木１４と、枕木１４を支持するためのブレス１５が、上下に配置されている。

本実施形態に係る無筋コンクリート構造物の補強方法は、補強部材挿入孔２０を形成する削孔工程と、補強部材挿入孔２０に鉄筋（補強部材）２１を挿入する挿入工程と、鉄筋２１が挿入された補強部材挿入孔２０に充填材２２を充填する充填工程と、を備えて構成されている。

削孔工程は、図２（ａ）に示すように、橋脚１０の断面の引張側（上流Ｕ側）に、本体部１１の上流側面１１ａに沿った補強部材挿入孔２０を、橋脚１０の天端１２ａから削孔する工程である。

補強部材挿入孔２０の削孔は、天端１２ａに配設されたボーリングマシンＢＭにより、削孔管２３を回転させながら下降させることにより、補強部材挿入孔２０が、上流側面１１ａと平行に形成されるように行う。なお、ボーリングマシンＢＭの形式や規模等は限定されるものではない。また、本実施形態では、補強部材挿入孔２０の削孔に、ボーリングマシンＢＭを使用するものとしたが、インパクト・ドリルやロータリーハンマ・ドリル、コア・ドリルなどの他の穿孔手段を使用してもよい。

本実施形態では、図１に示すように、補強部材挿入孔２０を、橋脚１０の中心線ＣＬよりも上流Ｕ側に形成する。補強部材挿入孔２０の内径は、補強部材挿入孔２０に挿入される鉄筋２１の形状に応じて適宜設定する。

補強部材挿入孔２０は、挿入された鉄筋２１が、上流側面１１ａから所望のコンクリート被り厚さを確保することができるように、上流側面１１ａから所定長離れた位置に形成される。また、補強部材挿入孔２０は、橋脚１０の下端から所定の厚みを確保した状態で有底に形成されている。

挿入工程は、図２（ｂ）に示すように、削孔工程において形成された補強部材挿入孔２０に、鉄筋２１を挿入する工程である。
鉄筋２１は、補強部材挿入孔２０に挿入されることで、上流側面１１ａと平行に配置される。

補強部材挿入孔２０への鉄筋２１の挿入は、補強部材挿入孔２０を削孔する際に使用したボーリングマシンＢＭを利用して行ってもよいし、クレーン等、別途他の機械を使用して行ってもよい。また、人力により取り扱いが可能であれば、人力にて行ってもよい。

本実施形態では、補強部材挿入孔２０に挿入する補強部材として、異形鉄筋を使用するものとしたが、補強部材は鉄筋に限定されるものではなく、例えば、鉄骨、鋼棒、ＰＣ鋼より線、炭素線材等であってもよい。また、鉄筋２１として、異形鉄筋ではなく、ネジ鉄筋や丸鋼棒等を使用してもよい。また、鉄筋２１として、先端部分に定着部が形成されたものを使用してもよい。

充填工程は、図２（ｃ）に示すように、挿入工程において鉄筋２１が挿入された補強部材挿入孔２０に、無収縮モルタルからなる充填材２２を充填する工程である。
補強部材挿入孔２０に挿入された鉄筋２１は、充填材２２が硬化することにより、橋脚１０と一体化される。

補強部材挿入孔２０への充填材２２の充填方法は限定されるものではないが、注入用のチューブ（管材）を補強部材挿入孔２０の底部から上昇させながら充填材２２を充填すれば、補強部材挿入孔２０内に空気が介在することなく、高品質に充填することが可能なため、好適である。

なお、本実施形態では、補強部材挿入孔２０に充填する充填材２２として、無収縮モルタルを使用するものとしたが、充填材２２はこれに限定されるものではない。

以上、本実施形態に係る無筋コンクリート構造物の補強方法によれば、コンクリート構造物（橋脚１０）の断面の引張応力が作用する側の面（上流側面１１ａ）に沿って、鉄筋２１を配設するため、引張応力に対する耐力が増強される。そのため、洪水時の流水力等の大きな力が、橋脚１０に上流Ｕ側から作用したとしても、破損を防止することが可能となる。

また、施工が簡易なため、早期に施工を行うことが可能である。そのため、供用中の橋梁の橋脚１０に対する補強であっても、夜間等の限られた時間内での施工が可能で、橋梁の使用に支障をきたすことがない。

また、補強部材（鉄筋２１）には、プレストレスが導入されるなどの処置が施されていないため、鉄筋２１に破損が生じることで、鉄筋２１が補強部材挿入孔２０から抜け出すようなことがなく、安全性に優れている。

また、施工は、橋脚１０の天端１２ａのみから行うことが可能なため、従来の巻き立て工法等のように、橋脚１０の周囲への足場の設置や、資材搬入路の形成等の手間や費用を省略することが可能である。

また、既存の橋脚１０が有する景観に影響を与えることなく、補強を行うことが可能なため、好適である。

補強部材挿入孔２０は、上流側面１１ａから所定長離れた位置に形成されているため、鉄筋２１は、所定のコンクリート被り厚さを確保した状態で、橋脚１０に配設される。そのため、水の浸透等により、鉄筋が劣化することが防止されている。

また、補強部材挿入孔２０は、有底であるため、橋脚１０の底部から補強部材挿入孔２０に水等が浸透することがない。

充填材２２として、無収縮モルタルを使用しているため、充填材２２の硬化に伴って、充填材２２が収縮することで、補強部材挿入孔２０内に隙間が形成されることが防止される。そのため、補強部材挿入孔２０に水等が浸透することで鉄筋２１（補強部材）が劣化する等の悪影響が生じることが無い。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、橋脚に本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法を適用する場合について説明したが、例えば重力式ダムに使用するなど、本発明が適用可能なコンクリート構造物は橋脚に限定されるものではない。

また、前記実施形態では、鉄道の橋梁の橋脚に適用する場合について説明したが、本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法が適用可能な橋脚は、道路用橋梁の橋脚であってもよく、その使用目的は限定されるものではない。
また、本発明が適用可能な橋脚は、河川の橋梁に限定されるものではなく、例えば海や湖等にも適用可能であり、橋脚の設置箇所は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、挿入工程の後に充填工程を行うことで、鉄筋が挿入された補強部材挿入孔に充填材を充填するものとしたが、挿入工程と充填工程との順番はこれに限定されるものではない。つまり、削孔工程の後であって挿入工程の前に充填工程を行うことで、充填材が注入された補強部材挿入孔に、補強部材を挿入する構成としてもよい。この場合において、注入される充填材の量は、補強部材が挿入された状態で、補強部材挿入孔内が充填される量が少なくとも注入されることが望ましい。

また、本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法は、レール、枕木、ブレス等を撤去することなく施工してもよいし、一時的にレール、枕木、ブレス等を撤去した状態で施工してもよい。

また、橋脚の構成は、前記実施形態で説明したものに限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
また、補強部材は、コンクリート構造物に作用する引張応力に対する十分な耐力を発現することが可能であれば、必ずしも上流側面と平行に配置されなくてもよい。

また、本発明の無筋コンクリート構造物の補強方法が適用可能な橋脚（コンクリート構造物）の基礎構造は直接基礎の限定されるものではない。
また、橋脚（コンクリート構造物）の基礎の形状も限定されるものではなく、例えばつま先版やかかと版が形成されていてもよい。

本発明の好適な実施の形態に係る無筋コンクリート構造物の概略を示す立面図である。 図１の無筋コンクリート構造物の補強方法の各工程を示す部分拡大図であって、（ａ）は削孔工程、（ｂ）は挿入工程、（ｃ）は充填工程を示している。

符号の説明

１０ 橋脚
１１ 本体部
１１ａ 上流側面（一方の側面）
１１ｂ 下流側面（他方の側面）
１２ 頭部
１２ａ 天端
２０ 補強部材挿入孔
２１ 鉄筋（補強部材）
２２ 充填材

Claims (2)

1. 一方の側面に他方の側面よりも大きな外力が作用する既存のコンクリート構造物を補強する無筋コンクリート構造物の補強方法であって、
   前記コンクリート構造物の断面の引張側に、該コンクリート構造物の天端から前記一方の側面に沿って補強部材挿入孔を削孔する工程と、
   前記補強部材挿入孔に補強部材を挿入するとともに該補強部材挿入孔に充填材を充填する工程と、を備えることを特徴とする、無筋コンクリート構造物の補強方法。
2. 前記充填材が、無収縮モルタルであることを特徴とする、請求項１に記載の無筋コンクリート構造物の補強方法。

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