JP2014201944A - 床版ユニット及びそれを用いた舗装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】不同沈下により道路が通行不能となる事態を高度に防止することができ、且つ、施工容易な舗装構造およびそれに貢献する舗装要素が求められている。【解決手段】床版ユニット３は、地盤ないし路体１０の性質ないし構造が変化する箇所に跨って敷設され、不同沈下発生時に相対回転可能に連結された構造を有する複数の床版３１，３２と、不同沈下発生時に複数の床版３１，３２が相対回転するよう両床版３１，３２を連結するヒンジ６と、複数の床版３１，３２の相対回転軸（ヒンジ６）近傍に形成され、不同沈下発生時に両床版３１，３２の相対回転を助勢する脆弱部７と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、床版ユニット及びそれを用いた舗装構造に関し、特に、地盤ないし路体の性質ないし構造が変化する箇所、中でも、不同沈下の可能性がある箇所に敷設される床版ユニット及びそれを用いた舗装構造に関する。

大規模地震に伴う液状化現象や地盤沈下によって、道路には段差又は亀裂が発生するとものと想定されている。このような段差又は亀裂は、災害時に緊急車両の通行又は早期復旧の妨げになるおそれがある。

現在、地盤沈下の予防工事として、地中の深い所まで地盤改良工事を行う対策が行われている。

また、特許文献１には、「埋設物の上方の地表面に敷設された第一の床版と、前記第一の床版の両側に敷設された第二の床版と、を備える地盤沈下対策構造であって、前記第二の床版に、当該第二の床版を貫通する注入孔が予め形成されていることを特徴とする地盤沈下対策構造。」が提案されている。

特許文献１の地盤沈下対策構造の目的は、埋設物Ｕの周辺で不同沈下が発生して、埋設物Ｕの上方を横断する道路に、図６（Ａ）に示すような段差が形成されることの防止である。特許文献１の地盤沈下対策構造によれば、埋設物Ｕの前後の地盤に沈下が発生した際に、下記のように作用する：
「前後に延設された床版が傾斜してスロープになるので、構造物の前後に段差が形成されることが防止される。また、床版には予め注入孔が形成されているため、地盤沈下に伴って、床版の下に空隙が形成された場合には、この注入孔を利用して充填材を空隙に注入することができる。」。

特開２００９−２５０００６号公報（請求項１、段落００１３参照）

上述した地盤改良工事によれば、地中の深い所まで地盤を掘り返す必要があるため、施工に手間とコストがかかるという問題がある。

特許文献１の地盤沈下対策構造によれば、第一の床版（床版部分）と第二の床版（床版部分）が一体に接続された床版１０１において、第一の床版部分と第二の床版部分の相対回転の軸となる箇所が予め設定されていない。このため、予想を超える不同沈下が発生した場合、床版１０１の予期せぬ箇所に大きなせん断力が作用して、図６（Ｂ）に示すように、床版１０１が左右に分断されたり或いは上下にずれたりして、床版１０１上の舗装道路に亀裂又は大きな段差が発生する可能性がある。

かくして、不同沈下により道路が通行不能となる事態を高度に防止することができ、且つ、施工容易な舗装構造およびそれに貢献する舗装要素が求められている。

第１の視点において、床版ユニットは下記の要素を備えている。
地盤ないし路体の性質ないし構造が変化する箇所に跨って敷設され、不同沈下発生時に相対回転可能に連結された構造を有する複数の床版；
不同沈下発生時に複数の床版が相対回転するよう該複数の床版を連結するヒンジ；
複数の床版の相対回転軸近傍に形成され、不同沈下発生時に該複数の床版の相対回転を助勢する脆弱部。

第２の視点において、舗装構造は下記の要素を備えている。
地盤ないし路体上に敷設される第１の視点の床版ユニット；
第１の視点の床版ユニット上に形成される舗装。

第１の視点の床版ユニットおよび第２の視点の舗装構造は、下記の効果に貢献する。
（ａ）複数の床版を含む床版ユニットにヒンジおよび脆弱部を設けることによって、床版ユニットに予め支点が形成されるため、不同沈下発生時、回転ないし沈下する側の床版を積極的に回転させることができる。
（ｂ）不同沈下発生時、一体化されていた複数の床版は、それらを連結するヒンジ回りに、相対回転する。
（ｃ）不同沈下発生時、ヒンジ近傍に予め形成されていた脆弱部によって、複数の床版がヒンジ回りで相対回転することが保障され、換言すると、複数の床版の予期せぬ部分における段差発生に結びつくような破断の発生が防止され、ヒンジを介して複数の床版が連結した状態が保持される。
（ｄ）床版ユニットを路盤上に敷設することによって、段差発生の予防のために行われてきた大規模な地盤ないし路体改良工事を省力化でき、又、不同沈下に伴い道路に車両が通行不能となるほどの段差が発生することが抑制でき、若しくは不同沈下に伴い発生する段差を可及的に小さくして復旧工事を容易化できる。

実施形態１に係る床版ユニット及びそれを用いた舗装構造を示す部分断面図である。 図１の動作図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、床版ユニットの様々な施工例を示す実施形態２の説明図であって、（Ａ）は床版ユニットの施工例１を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の動作図であり、又、（Ｄ）〜（Ｆ）は、床版ユニットの施工例２〜４をそれぞれ示す模式図である。 施工例５を示す模式図である。 （Ａ）は、図１に示した実施形態１の床版ユニットの要部拡大図であり、（Ｂ）は、実施形態３に係る床版ユニットの要部拡大図である。 （Ａ）は、不同沈下による道路に段差が発生する様子を示す模式図であり、（Ｂ）は、不同沈下によって敷設されていた床版に問題が発生する様子を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、他の形態でも実施可能であり、又、様々な実施形態を組み合わせて実施することができる。

脆弱部は、床版ユニットの下面に形成された第１の溝と、床版ユニットの上面に形成された第２の溝と、を有する。第１および第２の溝によって、床版ユニットにおける相対回転軸近傍の断面積が減じられ、床版ユニットを構成する複数の床版間の相対回転が助勢される。また、このような溝によって、床版ユニットを構成する複数の床版が相対回転する際に、複数の床版の角同士が干渉して、相対回転の妨げとなることが防止される。

第１ないし第２の溝に、目地材を充填してもよい。なお、上側の第２の溝には、舗装の平滑化のため、目地材を充填することが好ましい。また、第１の溝と第２の溝の大きさや形状の相違によって、床版の回転方向しやすい方向を定めることもできる。

脆弱部は、床版ユニットないし床版の幅方向の全長ないしほぼ全長にわたって形成することが好ましい。また、床版ユニットにおいて、脆弱部の断面積は、他の部分の断面積に対して、２／５〜４／５とすることが好ましい。

床版ユニットは、床版ユニット下面に幅方向に延在して設けられ、第１の溝を形成する捨て型枠を有する。捨て型枠の使用によって、第１の溝を容易に形成することができる。また、第１の溝を床版ユニットの幅方向（道路の幅員方向）に延在して形成することによって、不同沈下発生時における複数の床版の相対回転がさらに保障される。

不同沈下により、例えば、複数の床版の上部に引張応力が印加され、同下部に圧縮応力が印加されることが予想される場合には、ヒンジ上部の変形能をヒンジ下部の変形能よりも高くすることによって、スムーズな相対回転が発生し易くなる。なお、逆の場合には、上記と反対の設定にすればよい。

床版は、不同沈下時、設定した支点以外で破壊が生じないよう、剛性の高い材料ないし構造、例えば、鉄筋コンクリート製とする。床版は、現場で打設してもよく、プレキャストしてもよい。床版の製造方法は、床版ユニットの重量又は大きさに応じて選択すればよい。ヒンジにメナーゼヒンジを用いる場合、床版中の配筋と共に、メナーゼヒンジ筋を配置し、コンクリートを打設すればよい。

複数の埋設物が断続的に存在する場合には、ヒンジおよび脆弱部を介して、二枚又は三枚以上の床版を連結すればよい。

ヒンジには、種々のコンクリートヒンジ又は一般的なヒンジを用いることができる。ヒンジには、不同沈下発生時、複数の床版の相対回転を積極的に推進するが、複数の床版が大きく離間しないよう両者の連結状態を確保できるものを用いる。

脆弱部は、複数の床版の相対回転軸近傍、すなわち、ヒンジ近傍に形成され、床版ユニットの断面を欠損させるものである。脆弱部によって、床版ユニットの変形支点が予め形成される。脆弱部が溝である場合、防水又は舗装の平滑度の維持のため、溝に目地材を充填することができる。

路体として、地盤、岩盤、又はそれらの中の埋設物が例示される。岩盤又は埋設物の上方の地盤とそうでない箇所の地盤との間では、地震又は洪水或いは経時変化が原因となって、不同沈下が発生する可能性がある。

続いて、舗装構造の一例について説明する。床版ユニットの下方には、地盤ないし路体上に施工される路床、路床上に施工される路盤が積層される。路床には、一般的な路床材料を用いればよく、例えば、砂である。路盤には、一般的な路盤材料を用いればよく、例えば、砕石である。床版ユニットの上方には、舗装が形成される。舗装は、床版ユニット上の基層と、基層上の表層から一般的に構成される。基層は粗いアスファルト混合物から構成することができ、表層は密なアスファルト混合物から構成することができる。舗装に、アスファルト以外の材料、例えば、セメントを用いてもよい。

上記舗装構造の一例では、床版ユニットを舗装と路盤の間に敷設する例を説明したが、床版ユニットを他の層間に敷設することもできる。例えば、地盤ないし路体と路盤との間に、床版ユニットを敷設してもよい。また、床版ユニットを、路盤として活用することもできる。

埋設物が地表近くにある場合、この埋設物に床版ユニットを連結してもよい。床版ユニットを埋設物の上方に敷設する場合には、ヒンジが埋設部の端よりも外側に位置するよう、床版ユニットを構成する複数の床版の長さを定める。床版ユニットの施工後、ヒンジの位置は、埋設物の端から数メートル以内にあることが、適切なスロープの形成を図る上で好ましい。

床版ユニットは、下記に例示する各種の埋設部の上方を横断するよう敷設される：
共同溝、水道管、ガス管、ケーブル洞道、暗渠、地下室、岩盤、固く締まった地盤。

床版ユニットは、下記に例示する箇所に好適に適用される：
工場又は発電所の構内、堤防道路に接続するアクセス道路、経時変化又は温度変化によって不同沈下が発生する可能性がある建造物の床又は歩廊。

実施形態１

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、実施形態１に係る床版ユニット及びそれを用いた舗装構造を示す部分断面図である。

図１を参照すると、舗装構造１は、地下に埋設された構造物などの埋設物Ｕを含む路体（地盤）１０上に形成されている。舗装構造１は、路体１０上に施工された路床５と、路床５上に施工された路盤４と、路盤４上に敷設された実施形態１の床版ユニット３と、床版ユニット３上に敷設された舗装（表層２ａおよび基層２ｂから構成される）と、を備えている。路体１０の性質ないし構造は、埋設物Ｕがある図中左部分と、埋設物Ｕがない図中右部分とで相違している。

床版ユニット３は、一体化され連続体を構成している第１および第２の床版３１，３２と、第１および第２の床版３１，３２が積極的に相対回転するよう両者を連結するヒンジ６と、第１および第２の床版３１，３２の相対回転軸（ヒンジ６）の近傍に形成され、第１および第２の床版３１，３２の相対回転を助勢する脆弱部７と、を備えている。

第１および第２の床版３１，３２は、鉄筋コンクリート製であって、配筋３１ａ，３２ａを有している。第１および第２の床版３１，３２は、コンクリートおよびヒンジ６によって連結され、一体化された連続体を構成している。第１の床版３１は、埋設物Ｕ上の地盤ないし路体１０上に位置し、第２の床版３２は通常の地盤ないし路体１０上に位置している。すなわち、床版ユニット３は、地盤ないし路体１０の性質ないし構造が変化する箇所に跨って敷設されている。図示の形態においては、第１の床版３１が固定側であり、第２の床版３２が回転側、すなわち、スロープ形成側となる。

ヒンジ６は、路体１０に不同沈下が発生した時に、第１および第２の床版３１，３２が離間せずに相対回転するよう第１および第２の床版３１，３２を連結している。本実施形態１において、ヒンジ６は、配筋３１ａ，３２ａの一部がそれぞれ延長されて形成されたメナーゼヒンジから構成されている。ヒンジ６は、第１および第２の床版３１，３２の境界において、上部配筋６ａの延長部と下部配筋６ｂの延長部がＸ状に交差するよう形成されている。

脆弱部７は、ヒンジ６近傍の床版ユニット３の強度を低下させ、不同沈下発生時に、ヒンジ６近傍を回転軸とする第１および第２の床版３１，３２の相対回転を保障する。脆弱部７は、床版ユニット３の下面に形成された第１の溝７ａを少なくとも有し、さらに、床版ユニット３の上面に形成された第２の溝７ｂ、を有している。第１および第２の溝７ａ，７ｂは、上記相対回転軸近傍ないしヒンジ６近傍の断面積を減じ、相対回転を発生しやすくしている。

下側の第１の溝７ａは、捨て型枠８を用いて形成することができる。捨て型枠８は、床版ユニット３下面に幅方向に延在するよう配置され、コンクリート打設時、捨て型枠８内にコンクリートが侵入しないよう機能する。捨て型枠８は、第１および第２の床版３１，３２の相対回転を邪魔しないよう、薄板、例えば、鉄板から形成する。

上側の第２の溝７ｂは、型枠又は掘削によって形成することができる。上側の第２の溝７ｂには、舗装（２ａ，２ｂ）の平滑性を維持するため、目地材を充填することが好ましい。

図２は、図１の動作図であって、不同沈下発生後の床版ユニット３の様子を模式的に示している。

図１から図２を参照して、地震又は地盤の圧密等によって、図中右側の路体１０が、埋設物Ｕがある図中左側の路体１０に比べて、大きく沈下したとする。

沈下量が大きい側の第２の床版３２は、第１の床版３１に対して、ヒンジ６を介した連結状態を保ちながら、ヒンジ６回りに図中時計方向に回転する。これによって、床版ユニット３においては、ヒンジ６近傍以外の箇所でコンクリートの破断が発生することが高度に防止されている。ヒンジ６によって、第１および第２の床版３１，３２が積極的に相対回転し、さらに、脆弱部７によってこの相対回転が助勢されているからである。なお、状況によっては、第２の床版３２が図中反時計方向に回転することもあり得る。

かくして、不同沈下が発生しても、床版ユニット３の適切な変形によって、道路ないし舗装（２ａ，２ｂ）に図６（Ｂ）に示したような段差又は亀裂が発生することが防止され、代わりに、車両の通行が可能となる程度の傾斜をもったスロープが形成される。

実施形態２

本実施形態２では、一実施形態に係る床版ユニットの様々な施工例を説明する。図３（Ａ）は床版ユニットの施工例１を示す正面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の平面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）の動作図である。図３（Ｄ）〜図３（Ｆ）および図４は、床版ユニットの施工例２〜５をそれぞれ示す模式図である。

［施工例１］
図３（Ａ）を参照すると、床版ユニット３は、第１の床版３１の左右に第２の床版３２がそれぞれ連結されている。第１の床版３１は埋設物Ｕの上方に敷設され、左右の第２の床版３２，３２は埋設物Ｕの左右上方に敷設されている。図３（Ｂ）を参照すると、第１の溝７ａは、床版ユニット３の幅方向全長にわたって形成されている。図３（Ｃ）を参照すると、不同沈下発生時、左右の第２の床版３２，３２が、埋設物Ｕ上方の第１の床版３１に対して回転し、第１の床版３１の左右上方の道路において、車両の通行を可能とするようなスロープが形成される。なお、第２の床版３２の端部に、さらに、第１の床版３１を連結してもよい。

［施工例２］
図３（Ｄ）を参照して、埋設物Ｕは、共同溝又は地下室のような構造物ではなく、岩盤の場合もある。この場合でも、床版ユニット３は有効に機能する。

［施工例３］
図３（Ｅ）を参照して、床版ユニット３は、予め、部分的に又は全体的に傾斜を付けて敷設することができる。

［施工例４］
図３（Ｆ）を参照すると、埋設部Ｕが地表直下又は露出している場合、床版ユニット３ないし第１の床版３１の一端を埋設物Ｕに接続すればよい。

［施工例５］
図４を参照して、床版ユニット３の敷設箇所の長さ及び構造に応じて、二枚以上の固定側の第１の床版３１と、二枚以上の回転側の第２の床版３２と、を接続してもよい。また、第２の床版３２は、その敷設箇所の状況に応じて、第２の床版３２の端部が上方に向かって回転する場合も下方に向かって回転する場合もある。

実施形態３

本実施形態３においては、主として、前記実施形態１と本実施形態３の床版ユニットの相違点について説明し、両者の共通点については、前記実施形態１の記載を適宜参照するものとする。図５（Ａ）は、図１に示した実施形態１の床版ユニットの要部拡大図であり、図５（Ｂ）は、実施形態３に係る床版ユニットの要部拡大図である。

図５（Ａ）を参照すると、前記実施形態１では、ヒンジ６としてメナーゼヒンジ（メナーゼヒンジ筋、コンクリートヒンジ）を用いたが、図５（Ｂ）を参照すると、本実施形態３では、一般的なヒンジ１６を用いる。

図５（Ｂ）を参照すると、床版ユニット３の厚み方向ほぼ中央にヒンジ１６が配置され、ヒンジ１６の両端部は、第１および第２の床版３１，３２の相対回転時に抜けないよう、第１および第２の床版３１，３２中に強固に固定されている。

本発明の床版ユニット及びそれを用いた舗装構造は、不同沈下の可能性がある様々な箇所に適用され、例えば、工場等の敷地内の道路、堤防道路、岩盤と近接する海岸道路、及びその他の一般道路、或いは、建造物の床又は歩廊などに適用される。

１ 舗装構造
２ａ 表層
２ｂ 基層
２ａ，２ｂ 舗装（道路）
３ 床版ユニット
４ 路盤
５ 路床
６ ヒンジ（メナーゼヒンジ）
６ａ 上部配筋
６ｂ 下部配筋
７ 脆弱部
７ａ 第１の溝（下側）
７ｂ 第２の溝（上側）
８ 捨て型枠
１０ 路体（地盤、岩盤、埋設物）
１６ ヒンジ（一般的なヒンジ）
３１ 第１の床版
３１ａ 配筋
３２ 第２の床版
３２ａ 配筋

Claims (4)

1. 地盤ないし路体の性質ないし構造が変化する箇所に跨って敷設され、不同沈下発生時に相対回転可能に連結された構造を有する複数の床版と、
   不同沈下発生時に前記複数の床版が相対回転するよう該複数の床版を連結するヒンジと、
   前記複数の床版の相対回転軸近傍に形成され、不同沈下発生時に該複数の床版の相対回転を助勢する脆弱部と、
   を備える、ことを特徴とする床版ユニット。
2. 前記脆弱部は、前記床版ユニットの前記相対回転軸近傍の断面積を減じるよう、前記床版ユニットの下面に形成された第１の溝と、同上面に形成された第２の溝と、を有することを特徴とする請求項１記載の床版ユニット。
3. 前記床版ユニット下面に幅方向に延在して設けられ、前記第１の溝を形成する捨て型枠を有することを特徴とする請求項２記載の床版ユニット。
4. 地盤ないし路体上に敷設される請求項１〜３のいずれか記載の床版ユニットと、
   前記床版ユニット上に形成される舗装と、
   を備える、ことを特徴とする舗装構造。

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