JP2010090580A - ボックスカルバート補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも格段にボックスカルバートへの土圧の低減を実現することができるとともに、コスト的な面と、二酸化炭素の削減効果の面とからも極めて有利なボックスカルバート補強方法を提供する。
【解決手段】地盤Ａ内に埋設されたボックスカルバート１の少なくとも頂版２上に破砕ゴム片層１０が配設されてなる。破砕ゴム片層１０がボックスカルバート１の頂版２上に直接配設されていることが好ましい。破砕ゴム片層１０はボックスカルバートの頂版２上に盛土層と交互に積層されてもよい。破砕ゴム片層１０が廃タイヤの破砕片からなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤内に埋設されるボックスカルバート補強方法に関し、詳しくは、ボックスカルバートの頂版上の盛土から加圧される圧力を低減することができるボックスカルバート補強方法に関する。

地中に埋設し、下水道、排水路、地下河川、地下道等として機能するカルバートは、アーチ型、円筒型、ボックス型等の断面形状を有する。これらのうち、ボックスカルバートと称する矩形断面を有する鉄筋コンクリート構造物は、道路や鉄道等の盛土中に埋設されて地下道や水路等を形成するために広く用いられている。

かかるボックスカルバートを使用したトンネル構造物は、盛土を構築した後、盛土をトンネル工事のように掘削し、かかるトンネル内をボックスカルバートにて覆うことにより形成される。

例えば、特許文献１には、カルバート構築式トンネル工法について作業の合理性、安定性、安全性を図りながら構造欠陥のない高強度のトンネルを構築することのできるカルバート構築式トンネル工法が報告されている。このカルバート構築式トンネル工法では、カルバート構築工程と内部掘削工程とを有し、カルバート構築工程のときは、改良土と非改良土とを用い、かつ、地盤上において、相対的に強度の高い改良土によりカルバート周壁を、相対的に強度の低い改良土によりカルバート内側の内空充実層を、さらに非改良土によりカルバート外側の覆土層をそれぞれ形成し、一方、内部掘削工程のときは、内空充実層を取り除いてカルバート周壁内にカルバート内空部を形成することが開示されている。

また、特許文献２には、軟弱地盤上の道路を盛土によって交差道路や水路といったトンネルを構築するために、従来のプレロード、プレロードの掘削、カルバートボックスの施工、カルバート構築時の裏込め施工といった一連の工程を必要とせず、盛土の沈下状況に合わせて自由度をもった施工とすることができ、トンネル部の掘削を迅速かつ容易に行うことができるトンネル構築方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、ボックスカルバートの頂版の上、または頂版の上と側壁の外側に、発泡スチロール等圧縮変形し易い材料を土に接する面がアーチ形になるように設置し、ボックスカルバートの土被りが増してもボックスカルバートに作用する土圧が増加しないようにする方法が報告されている。その他、このように発泡スチロールを使用する工法として、発泡スチロール土木工法（ＥＰＳ工法）が知られている。このＥＰＳ工法は、大型の発泡スチロールブロックを盛土材料として積み重ねていくもので、材料の軽量性、耐圧縮性、耐水性および積み重ねた場合の自立性等の特徴を有効に利用する工法である。この工法は、軟弱地盤上の盛土、急傾斜地盛土、構造物の裏込め、直立壁、盛土の拡幅などの荷重軽減および土圧低減をはかる必要のあるところに適用でき、地盤処理、仮設工事などが簡略化されるなどの利点がある。
特開２００２−３７１５７４号公報 特開２０００−１２００９４号公報 特開平５−３３９９７６号公報

特許文献１や特許文献２に記載されているような工法に比べ、発泡スチロールを使用してボックスカルバートを補強するＥＰＳ工法等の工法は、補強的には優れているが、コストが高くなることに加え、ボックスカルバートの頂版上に盛る土の高さが高くなり、例えば、２０ｍ以上になると、発泡スチロールとして、より耐圧性能の高いものを使用しなければならなくなり、より一層コストが高くなるという問題があった。また、今日、ボックスカルバートに対し、これまで以上に高い安全性が求められている

そこで本発明の目的は、従来よりも格段にボックスカルバートへの土圧の低減を実現することができるとともに、コスト的な面と、二酸化炭素の削減効果の面とからも極めて有利なボックスカルバート補強方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のボックスカルバート補強方法は、地盤内に埋設されたボックスカルバートの少なくとも頂版上に破砕ゴム片層を配設することを特徴とするものである。

本発明のボックスカルバート補強方法においては、前記破砕ゴム片層をボックスカルバートの頂版上に直接配設することが好ましく、また、前記破砕ゴム片層をボックスカルバートの頂版上に盛土層と交互に積層してもよい。また、前記破砕ゴム片層が廃タイヤの破砕片からなることが好ましい。

本発明によれば、地盤内に埋設されたボックスカルバートの少なくとも頂版上における破砕ゴム片層上部により、ボックスカルバートへの土圧を大幅に低減することができる。また、破砕ゴム片層に廃タイヤの破砕片を使用することにより廃タイヤのリサイクルが可能となり、コスト面で有利であるというだけでなく、廃タイヤの燃焼等による廃棄を回避することができることから二酸化炭素の削減効果の面からも極めて有利である。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のボックスカルバート補強方法の一実施の形態をトンネル構築に適用した状態を示す模式的断面図である。

図１に示すボックスカルバート１は、鉄筋コンクリートにて形成されてなり、その構造は既知の構造のものを適宜選定することができる。このボックスカルバート１の頂版２上には、直接適宜厚さの破砕ゴム片層１０が配設され、この破砕ゴム片層１０上方には、適宜厚さの地盤Ａが積層されている。この破砕ゴム片層１０の存在により、地盤Ａからのボックスカルバート１への土圧を大幅に低減することができる。

破砕ゴム片層１０に用いられるタイヤ破砕ゴム片は、廃タイヤを機械的な処理により破砕したもので、廃タイヤの種類は、トラックバス用タイヤ、乗用車用タイヤ、オフロード用タイヤなど、いずれの種類のタイヤでもよく、また、その性状としては、ランダム破砕品、カット品、例えば１／１６カット品、１／３２カット品、扇形カット品など、いずれの性状であってもよい。さらに、タイヤ破砕ゴム片のサイズは、長径が略１〜３００ｍｍ、好ましくは１５〜１５０ｍｍ、更に好ましくは２０〜６０ｍｍであり、５０ｍｍのスクリーン通過品を好適に用いることができる。

なお、破砕ゴム片層１０の層厚は、ボックスカルバート１の寸法、地盤Ａの深さ（通常、１０〜２０ｍ）、適用場所等により適宜定められる。

図２は、本発明のボックスカルバート補強方法の他の実施の形態をトンネル構築に適用した状態を示す模式的断面図である。
図示する例においては、破砕ゴム片層１０がボックスカルバート１の頂版２上に地盤層ａと交互に積層されている。このように、破砕ゴム片層１０を地盤層ａと交互に積層することにより、ボックスカルバート１の頂版２上への土圧を、より効果的に低減することができる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（比較例１）
図３の（ａ）に示すように、直方体容器Ｂ（１０００ｍｍ×５００ｍｍ×１５００ｍｍ）内に、中空状のコンクリートブロックｃ（２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×１８０ｍｍ）を４体組合せたブロック体Ｃ（５００ｍｍ×１８０ｍｍ×３６０ｍｍ）を直方体容器Ｂ内の中央に配設した。このようにブロック体Ｃを配設した状態で、直方体容器Ｂの内部に砂Ｓを充填し、この際、図示する箇所に圧力変換器を配置した。この状態で、砂Ｓの上面に足場４（９００ｍｍ×４５０ｍｍ）を配設して上部より載荷し、各配置箇所の圧力を測定した。

図３の（ｂ）は、足場４を加圧した際、砂Ｓ及びブロック体Ｃにかかる加圧状態を模式的に示す。この図から、足場４を押圧すると、圧力は矢印で示すようにブロック体Ｃに集中することが分かる。その結果、上方への垂直矢印に示すように、直方体容器Ｃ上に最も大きな圧力がかかり、その周囲に移行するに従い圧力が小さくなることが分かった。

（比較例２）
図４の（ａ）に示すように、ブロック体Ｃの頂版上に、５枚の厚さ２０ｍｍの発泡スチロールブロックを積層し、全厚さ１００ｍｍ、強度１０ｋｇ／ｍ^３のＥＰＳスラブ２０を配設した以外は比較例１と同様にして各位置の圧力を測定した。尚、図中、高さＨ_１は２００ｍｍ、Ｈ_２は１００ｍｍとした。

図４の（ｂ）から、足場４を押圧すると、圧力は矢印で示すようにブロック体Ｃに集中せず、その周囲に分散することが分かる。その結果、上方への垂直矢印に示すように、直方体容器Ｃ上において最も圧力が小さくなり、その周囲に移行するに従い圧力が大きくなることが分かった。

（実施例）
図５の（ａ）に示すように、ブロック体Ｃの頂版上に、厚さ１００ｍｍの廃タイヤの破砕片による破砕ゴム片層３０を配設した以外は比較例１と同様にして各位置の圧力を測定した。

図５の（ｂ）から、足場４を押圧すると、比較例２よりもさらに圧力はその周囲に分散し、その結果、直方体容器Ｃ上において、比較例２よりもさらに大幅に圧力が小さくなることが分かった。

図６乃至図９は、ブロック体Ｃの頂片上に直接砂Ｓを配設した場合（比較例１）、ブロック体Ｃの頂版上にＥＰＳスラブ２０を配設した場合（比較例２）およびブロック体Ｃの頂版上に破砕ゴム片層３０を配設した場合（実施例）における、ブロック体Ｃの上部にかかる加圧の推移を示す。

なお、図６は土被り２０ｃｍを、図７は土被り４０ｃｍを、また図８は土被り６０ｃｍを、さらに図９は土被り８０ｃｍを、夫々施した状態におけるブロック体Ｃ上部の圧力変化の推移をそれぞれ表す。

本発明のボックスカルバート補強方法の一実施の形態をトンネル構築に適用した状態を示す模式的断面図である。 本発明のボックスカルバート補強方法の他の実施の形態をトンネル構築に適用した状態を示す模式的断面図である。 比較例１におけるブロック体への圧力の変化を示す説明図である。 比較例２におけるブロック体への圧力の変化を示す説明図である。 実施例におけるブロック体への圧力の変化を示す説明図である。 ブロック体の上部に土被り２０ｃｍを施した状態の圧力変化の推移である。 ブロック体の上部に土被り４０ｃｍを施した状態の圧力変化の推移である。 ブロック体の上部に土被り６０ｃｍを施した状態の圧力変化の推移である。 ブロック体の上部に土被り８０ｃｍを施した状態の圧力変化の推移である。

符号の説明

１ ボックスカルバート
２ 頂版
３ 圧力変換器
４ 足場
１０ 破砕ゴム片層
２０ 粒状ゴム層
Ａ 地盤
ａ 地盤層
Ｂ 直方体容器
Ｃ ブロック体
ｃ コンクリートブロック
Ｓ 砂

Claims (4)

1. 地盤内に埋設されたボックスカルバートの少なくとも頂版上に破砕ゴム片層を配設することを特徴とするボックスカルバート補強方法。
2. 前記破砕ゴム片層をボックスカルバートの頂版上に直接配設する請求項１記載のボックスカルバート補強方法。
3. 前記破砕ゴム片層をボックスカルバートの頂版上に盛土層と交互に積層する請求項１または２記載のボックスカルバート補強方法。
4. 前記破砕ゴム片層が廃タイヤの破砕片からなる請求項１〜３のうちいずれかに記載のボックスカルバート補強方法。

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