JP2009167734A - 耐震補強工事における補強鋼板の地中貫入方法及び補強鋼板貫入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋脚等の柱状構造物の耐震補強工事における地中部を対象とした非開削方式による鋼板圧入工法において、転石やコンクリート片等の障害物がある場合でも容易に対応でき、あらゆる条件の施工現場に適用できる補強鋼板の地中貫入方法・補強鋼板貫入装置を提供する。
【解決手段】補強鋼板２を油圧ジャッキ１０による油圧圧入工法または油圧圧入工法と高圧水噴射工法の併用工法により地中部に圧入し、転石やコンクリート片等の障害物で圧入が不可能となった場合、重錘３１を補強鋼板の上部に落下させて衝撃力を加えるドロップハンマー方式の打撃装置３０あるいはパーカッション方式の打撃装置により補強鋼板２を地中部に貫入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋脚等の柱状構造物の耐震補強工事における地中部を対象とした非開削による鋼板補強工事に適用される補強鋼板の地中貫入方法及び補強鋼板貫入装置に関するものである。

新幹線高架橋などの橋脚耐震補強工事に適用される鋼板補強工法において、地中部を対象とした非開削による補強鋼板設置方法として、現在は油圧ジャッキによる鋼板圧入工法が用いられている。

図３は、従来の鋼板圧入工法の一例を示したものであり、ＲＣ橋脚１の地上部における各側面（４面）にホールアンカーを打設し、鋼板圧入用の油圧ジャッキ１０を４箇所(各面１箇所)配置し、ロッド先端の圧入治具１１が下に位置する下向きとなるように基部を固定している。

補強鋼板２は、左右に２分割の状態で搬入し、ＲＣ橋脚１を挟むように建て込み、半自動溶接などで併合する。ＲＣ橋脚１と補強鋼板２との一体化用のモルタル充填スペースを各側面均等に例えば５ｃｍずつ確保できるように、補強鋼板２の内側の各内面にはスペーサーとして縦リブが設けられている。４面の油圧ジャッキ１０を作動させ、押し当てた圧入治具１１を介して補強鋼板２を圧入し、これを順次繰り返して地中に圧入していく。

地盤の抵抗が大きく、油圧圧入のみで所定の深さまで貫入できない場合には、摩擦低減補助工法としてウォータージェット装置２０を併用する。ＲＣ橋脚１と補強鋼板２との間に高圧水パイプ２１を挿入し、補強鋼板２の下端のノズルから高圧水を噴射する。

ウォータージェット装置２０を併用しても圧入が不可能な場合は、土留またはオープンカットにより、開削設置工法に変更する。

圧入設置完了後は、ＲＣ橋脚１と補強鋼板２の間の土砂を洗浄除去した後、５ｃｍの空隙部にモルタルを充填し、ＲＣ橋脚１と補強鋼板２を一体化させる。

また、橋脚耐震補強工事における鋼板補強に関する先行技術文献として特許文献１〜３がある。特許文献１の発明は、橋脚の地中部に装着する筒状の地下枠を橋脚の周囲に配置し、地下枠を振動させると共に、地下枠と橋脚との間に高圧水を圧送して、地下枠を沈下打設するものである。

特許文献２の発明は、引張力を伝達する継手を両側に有する鋼板を用い、柱状構造物の地中部の周囲の地中に、鋼板を挿入した後、隣接して鋼板を継手で係合しながら挿入していくことにより併合するものである。

特許文献３の発明は、柱状構造物の地中部の周囲を包囲する補強枠と、柱状構造物の地中部と補強枠との間に充填される砂から地中部における補強構造を構成するものである。

特開平９−５３２０８号公報 特開２００５−２４８６１３号公報 特開２００６−１４４２７０号公報

土留掘削あるいはオープンカット等の開削を伴うと、工期が延び、同時に不経済でもある。従って、非開削方式の補強対策工法が望ましい。

しかし、障害物（転石やコンクリート片など）の状況確認が極めて困難であるため、油圧ジャッキによる油圧圧入装置及びウォータージェット装置で対応可能かどうかの定量的な判断ができない。前述した従来の鋼板圧入工法では、あらゆる条件の施工現場に対応することができなかった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので、橋脚等の柱状構造物の耐震補強工事における地中部を対象とした非開削方式による鋼板圧入工法において、転石やコンクリート片等の障害物がある場合でも容易に対応することができ、あらゆる条件の施工現場に適用することができる補強鋼板の地中貫入方法及び補強鋼板貫入装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、柱状構造物（橋脚など）の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入して柱状構造物の地中部を補強する耐震補強工事における補強鋼板の地中貫入方法において、補強鋼板を油圧圧入工法または油圧圧入工法と高圧水噴射（ウォータージェット）工法の併用工法により地中部に圧入し、圧入が不可能となった場合、打撃方式により補強鋼板に上から衝撃力を加えて補強鋼板を貫入することを特徴とする耐震補強工事における補強鋼板の地中貫入方法である。

本発明は、従来の非開削方式に、ドロップハンマー方式やパーカッション方式などの打撃装置を用いた打撃による貫入方式を付加したものである。これにより、油圧圧入及びウォータージェット併用で対応不可能であった転石やコンクリート片といった障害物に対し、衝撃力を加えることで、破砕貫入することができる。

また、基本的に、現行の油圧圧入工法とウォータージェット併用工法を実施し、なおかつ打設が不可能となった場合、打撃装置を後付けし、継続施工が可能なような機構とする。当然ながら、打撃装置を施工当初から装備することも可能である。

なお、補強鋼板はセパレート構造とする。作業ヤードが狭隘で、かつ、上空制限があるため、大型の機械装置や重機は使用することができないため、小分割可能な補強鋼板とすることで、小型の重機械で組立てを可能とする。

本発明の請求項２に係る発明は、柱状構造物（橋脚など）の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入するための補強鋼板貫入装置であって、柱状構造物に反力を取って補強鋼板を油圧により地中部に圧入する油圧圧入装置と、重錘を補強鋼板の上部に落下させて衝撃力により補強鋼板を地中部に貫入する打撃装置から構成されていることを特徴とする補強鋼板貫入装置である。

例えば図１に示すように、ドロップハンマー方式の打撃装置を用いた場合である。油圧圧入装置は従来と同様の油圧ジャッキであり、これにドロップハンマー方式の打撃装置を付加する。重錘を汎用ウインチで吊り上げて補強鋼板上部の打撃台の上に落下させ、転石やコンクリート片等の障害物を衝撃力により破砕して補強鋼板を貫入する。

本発明の請求項３に係る発明は、柱状構造物（橋脚など）の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入するための補強鋼板貫入装置であって、柱状構造物に反力を取って補強鋼板を油圧により地中部に圧入する油圧圧入装置と、補強鋼板の上部に衝撃力を加えて補強鋼板を地中部に貫入する打撃装置から構成されていることを特徴とする補強鋼板貫入装置である。

例えば図２に示すように、パーカッション方式の打撃装置を用いた場合である。油圧圧入装置は従来と同様の油圧ジャッキであり、これにパーカッション方式の打撃装置を付加する。装置のコンパクト化などのためには、図示例のように、油圧ジャッキの下部に打撃装置を取付けるのが好ましい。橋脚等の地上部の上部に反力受け部材を固定し、これに油圧ジャッキのロッド上端を取付け、シリンダ本体にパーカション方式の打撃装置を取付け、この打撃装置のロッド先端に圧入治具を設ける。

油圧ジャッキで補強鋼板を圧入し、転石やコンクリート片等の障害物に当たったらパーカッション方式の打撃装置を作動させ、障害物を衝撃力により破砕して補強鋼板を貫入する。打撃装置に内蔵されているハンマーによる打撃力により破砕できない障害物に遭遇した場合には、ロッド先端部を圧入治具から外し、パーカションドリルビットを取付け、これにより障害物を破砕することもできる。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

（1）補強鋼板を油圧圧入工法または油圧圧入工法と高圧水噴射工法の併用工法により地中部に圧入し、圧入が不可能となった場合、打撃方式により補強鋼板に上から衝撃力を加えて補強鋼板を貫入するため、土留掘削やオープンカット等の大規模な開削が不要となり、施工途中において工種を大幅に変更する必要がなく、工期の短縮及びコストの低減が図られる。

（2）転石やコンクリート片等の障害物がある場合でも容易に対応することができ、あらゆる条件の施工現場に適用することができる。

（3）打撃装置を後付けすることも可能であり、事前の圧入方式の選択が不要であり、かつ、障害物が出現しない場合には、従来工法のみで施工可能となり、汎用性が高まる。

以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。これは、橋脚の耐震補強工事に適用した例である。図１は、本発明に係る補強鋼板の地中貫入方法に用いる補強鋼板貫入装置の一例を示す斜視図である。図２は、補強鋼板貫入装置の他の例を正面図である。

図１は、ドロップハンマー方式の打撃装置３０を用いた場合である。油圧圧入装置は従来と同様の油圧ジャッキ１０であり、ＲＣ橋脚１の地上部における各側面（４面）にホールアンカーを打設し、油圧ジャッキ１０を４箇所(各面１箇所)配置し、ロッド先端の圧入治具１１が下に位置する下向きとなるようにシリンダ本体を固定する。これにドロップハンマー方式の打撃装置３０を油圧圧入が不可能になった場合に後付けし、あるいは施工当初から装着しておく。

ドロップハンマー方式の打撃装置３０は、重錘３１と、汎用ウインチ３２などから構成され、ＲＣ橋脚１の４つの角部に配置する。補強鋼板２の上部外面には平面形状が四角枠状の打撃台３３を取付け、この打撃台３３の４つの角部上面にガイドロッド３４を立設し、このガイドロッド３４を重錘３１の中心部に貫通させて重錘３１を昇降自在に支持する。この重錘３１には汎用ウインチ３２のワイヤロープ３２ａを接続し、重錘３１を吊り上げた後、打撃台３３の上に自由落下させ、転石やコンクリート片等の障害物を衝撃力により破砕して補強鋼板２を貫入する。

以上のような構成において、補強鋼板２を油圧ジャッキ１０による油圧圧入工法または油圧圧入工法と高圧水噴射工法の併用工法により地中部に圧入し、転石やコンクリート片等の障害物により圧入が不可能となった場合、重錘３１による打撃方式により補強鋼板２に上から衝撃力を加えて補強鋼板２を貫入する。

図２は、パーカッション方式の打撃装置４０を用いた場合である。油圧圧入装置の油圧ジャッキ１０の下部にパーカッション装置（パーカッションドリルのドリフター）４１を取付け、装置のコンパクト化などを図っている。ＲＣ橋脚１の地上部の上部に四角枠状の反力受け部材４２を固定し、これに油圧ジャッキ１０のロッド上端をピンにより取り付け、シリンダ本体の内側の側面にパーカション装置４１を取付ける。このパーカッション装置４１のロッド先端に補強鋼板２の上端部に係合する圧入治具４３を設ける。

以上のような構成において、油圧ジャッキ１０を作動させ、そのシリンダ本体を下降させることにより、パーカッション装置４１の圧入治具４３により補強鋼板２を圧入し、転石やコンクリート片等の障害物に当たったらパーカッション装置４１を作動させ、圧入治具４３で補強鋼板２の上端を叩き、転石やコンクリート片等の障害物を衝撃力により破砕して補強鋼板２を貫入する。

パーカッション装置４１に内蔵されているハンマーによる打撃力により破砕できない障害物に遭遇した場合には、ロッド先端部を圧入治具４３から外し、ロッド先端部にパーカションドリルビット４４を取付け、これにより障害物を破砕する。なお、パーカッション装置４１は、橋脚側面の中央位置に定置されているが、左右にスライド自在とし、障害物の位置に応じて移動できるようにすることもできる。

なお、補強鋼板２は左右に２分割のセパレート構造とする。作業ヤードが狭隘で、かつ、上空制限があるため、大型の機械装置や重機は使用することができないため、小分割可能な補強鋼板２とすることで、小型の重機械で組立てを可能とする。

また、セパレータ構造の補強鋼板２は、左右に分割した状態で搬入し、ＲＣ橋脚１を挟むように建て込み、半自動溶接などで併合する。ＲＣ橋脚１と補強鋼板２との一体化用のモルタル充填スペースを各側面均等に５ｃｍずつ確保できるように、補強鋼板２の内側の各内面にはスペーサーとして縦リブが設けられている。圧入設置が完了すると、ＲＣ橋脚１と補強鋼板２の間の土砂を洗浄除去した後、５ｃｍの空隙部にモルタルを充填し、ＲＣ橋脚１と補強鋼板２を一体化させる。

本発明に係る補強鋼板の地中貫入方法に用いる補強鋼板貫入装置の一例を示す斜視図である。 本発明の補強鋼板貫入装置の他の例を正面図である。 従来の鋼板圧入工法を示す斜視図であり、（ａ）は油圧圧入工法、（ｂ）はウォオータージェット併用工法である。

符号の説明

１……ＲＣ橋脚
２……補強鋼板
１０…油圧ジャッキ
１１…圧入治具
２０…ウォータージェット装置（高圧水噴射装置）
２１…高圧水パイプ
３０…ドロップハンマー方式の打撃装置
３１…重錘
３２…汎用ウインチ
３２ａ…ワイヤロープ
３３…打撃台
３４…ガイドロッド
４０…パーカッション方式の打撃装置
４１…パーカッション装置（パーカッションドリルのドリフター）
４２…反力受け部材
４３…圧入治具
４４…パーカションドリルビット

Claims (3)

1. 柱状構造物の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入して柱状構造物の地中部を補強する耐震補強工事における補強鋼板の地中貫入方法において、
   補強鋼板を油圧圧入工法または油圧圧入工法と高圧水噴射工法の併用工法により地中部に圧入し、圧入が不可能となった場合、打撃方式により補強鋼板に上から衝撃力を加えて補強鋼板を貫入することを特徴とする耐震補強工事における補強鋼板の地中貫入方法。
2. 柱状構造物の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入するための補強鋼板貫入装置であって、
   柱状構造物に反力を取って補強鋼板を油圧により地中部に圧入する油圧圧入装置と、重錘を補強鋼板の上部に落下させて衝撃力により補強鋼板を地中部に貫入する打撃装置から構成されていることを特徴とする補強鋼板貫入装置。
3. 柱状構造物の周囲を取り囲むように配置される補強鋼板を地上部から地中部へ貫入するための補強鋼板貫入装置であって、
   柱状構造物に反力を取って補強鋼板を油圧により地中部に圧入する油圧圧入装置と、補強鋼板の上部に衝撃力を加えて補強鋼板を地中部に貫入する打撃装置から構成されていることを特徴とする補強鋼板貫入装置。

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