JP2014206025A - カルバート - Google Patents

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【課題】工期短縮と施工手間の削減を図ることができるカルバートを提供する。【解決手段】カルバート本体2の軸方向端部にて一対の側面部25にそれぞれ固定される左右のウイング体3と、カルバート本体2の上面部24に連続して左右のウイング体3の上部に亘って固定されるスラブ体4と、を備え、ウイング体3は、側面部25の端面から軸方向Xに延出する延出部31と、延出部31の先端から左右方向Y外方に延びる鍔部32と、を有して平面視L字形に形成されたプレキャストコンクリート製であるとともに、延出部31を軸方向に貫通した棒材を介してカルバート本体2に固定され、スラブ体4は、左右のウイング体3における延出部31の上端面から突出したアンカー材を介してウイング体3に固定される。【選択図】図13

Description

本発明は、カルバートに係り、水路やトンネル等の地中構造体として用いられるカルバートに関するものである。
従来、軸方向に延びるカルバート本体と、カルバート本体の軸方向端部に固定されるウィングと、を備えたウィング付きカルバートが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のカルバートは、カルバート本体である角筒状のボックスカルバートの端部から側方に突出した連結用鉄筋と、ウイングから突出した連結用鉄筋と、これらを一体化する現場打ちコンクリートと、によってボックスカルバートにウイングが固定されている。
特開2012−188832号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたカルバートのように、カルバート本体及びウイングからそれぞれ連結用鉄筋を突出させておき、これらを現場打ちコンクリートによって一体化することでボックスカルバートにウイングを固定する工法では、施工現場において、ウイングを仮固定した状態で型枠を組み立てたり、現場打ちコンクリートを打設した後に養生したり、型枠を脱型したり、などの現場作業が必要となり、工期が長期化するとともに施工手間が増大してしまうという不都合がある。
したがって、本発明は、工期短縮と施工手間の削減を図ることができるカルバートを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載のカルバートは、水路やトンネル等の地中構造体として用いられるカルバートであって、上面部及び互いに対向する一対の側面部を少なくとも有して軸方向に延びるカルバート本体と、前記カルバート本体の軸方向端部にて前記一対の側面部にそれぞれ固定される左右のウイング体と、前記カルバート本体の上面部に連続して前記左右のウイング体の上部に亘って固定されるスラブ体と、を備え、前記ウイング体は、前記側面部の端面から軸方向に延出する延出部と、該延出部の先端から軸方向と交差した左右方向外方に延びる鍔部と、を有して平面視L字形に形成されたプレキャストコンクリート製であるとともに、前記延出部を軸方向に貫通した棒材を介して前記カルバート本体の側面部に固定され、前記スラブ体は、前記左右のウイング体における前記延出部の上端面から突出したアンカー材を介して該ウイング体に固定されることを特徴とする。
このような本発明によれば、平面視L字形に形成されたプレキャストコンクリート製であるウイング体を用い、その延出部を軸方向に貫通した棒材を介してカルバート本体の側面部にウイング体が固定されることで、カルバート本体に対してウイング体を固定するために必要な施工現場の作業手間を削減することができる。ここで、棒材としては、PC鋼棒やPC鋼線等が例示でき、そのような棒材をウイング体とカルバート本体とに挿通するとともに、適宜な緊張力を加えて両端部を定着させることで、ウイング体を強固に固定することができる。
また、左右のウイング体の上部に亘ってスラブ体を設けるとともに、延出部の上端面から突出したアンカー材を介してスラブ体をウイング体に固定することで、スラブ体の設置作業も迅速に実施することができる。このような左右のウイング体とスラブ体とによって、カルバート本体の端部開口における上辺及び左右の縦辺に沿った三方の構造体が構築できるので、現場打ちコンクリートによって構築する場合と比較して、大幅な施工手間の削減と工期短縮を実現することができる。
この際、本発明のカルバートでは、前記スラブ体は、前記カルバート本体の上面部と連続して略水平に延びる水平面部を少なくとも有したプレキャストコンクリート製であって、前記水平面部の先端から立ち上がる立上面部を一体に有して形成されるか、又は、前記水平面部の先端に設けた定着筋によって現場打ちコンクリート製の立上りが形成されることが好ましい。
このような構成によれば、スラブ体が水平面部と立上面部とを有して一体に形成されたプレキャストコンクリート製、又は、水平面部の先端に現場打ちコンクリート製の立上りが形成されることで、構築したカルバートの上側に土を埋め戻したり、道路などの他の構造物を構築したりする際に、埋戻し土や他の構造物をスラブ体で支持することができる。
また、本発明のカルバートでは、前記ウイング体は、上下方向に分割された複数で構成され、各ウイング体が少なくとも2本以上の前記棒材を介して前記カルバート本体の側面部に固定されることが好ましい。
このような構成によれば、ウイング体が上下方向に分割されているので、輸送制限を超えないサイズでウイング体を工場等で製作してから施工現場に搬送することができ、ウイング体の搬送効率を向上させることができる。また、施工現場においても、クレーン等でウイング体を吊り上げる際の負荷を低減することができ、大型の揚重機を用いなくても施工できることから、施工性を向上させることができる。さらに、分割された個々のウイング体がそれぞれ2本以上の棒材を介してカルバート本体に固定されるので、各ウイング体の固定強度を確保しつつ、固定状態の安定性を向上させることができる。
さらに、本発明のカルバートでは、前記左右のウイング体のうち、一方のウイング体における前記鍔部は、前記カルバート本体の軸直交方向よりも該カルバート本体側に傾斜して形成され、他方のウイング体における前記鍔部は、前記カルバート本体の軸直交方向よりも該カルバート本体から離れる側に傾斜して形成されていてもよい。
このような構成によれば、構築したカルバートの上方に位置する道路が軸方向と傾斜している場合や、前面に他の水路や道路が傾斜して接続される場合において、その傾斜角に応じた適宜な角度をウイング体の鍔部に設けておくことで、カルバート出口の接続形態に柔軟に対応することができる。
また、本発明のカルバートでは、前記左右のウイング体の下部には、左右方向内方に突出した定着筋が設けられ、該左右のウイング体間に亘って現場打ちコンクリート製の底版部が設けられ、該底版部のコンクリートに前記定着筋が定着されていてもよい。
このような構成によれば、底版部を現場打ちコンクリートによって構築する場合において、ウイング体の下部に定着筋が設けられていることで、底版部とウイング体及びカルバート本体を一体化することができる。また、ウイング体をカルバート本体に固定してから底版部の現場打ちコンクリートを打設することとなるので、ウイング体で囲まれた内部で作業することができ、安定した施工環境によって施工効率を向上させることができる。
以上の本発明によれば、カルバート本体にプレキャストコンクリート製のウイング体を固定するとともに、左右のウイング体に亘ってスラブ体を固定することで、これらの設置に要する作業手間を削減することができるとともに、カルバート本体の端部開口における三方を囲む構造体を迅速に構築することができ、施工手間の削減と工期短縮を実現することができる。
本発明の一実施形態に係るカルバートを用いた道路トンネルを示す斜視図である。 前記カルバートを示す側面図である。 前記カルバートを示す正面図である。 前記カルバートにおけるウイング体を示す分解斜視図である。 前記カルバートの施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図5に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図6に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図7に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図8に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図9に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図10に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図11に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの図12に続く施工手順を示す斜視図である。 前記カルバートの変形例を示す断面図である。 前記カルバートの他の変形例を示す断面図である。 前記カルバートにおけるウイング体及びスラブ体の変形例を示す斜視図である。
以下、本発明の一実施形態にかかるカルバートを、図1〜図13に基づいて説明する。本実施形態に係るカルバート1は、例えば、道路トンネルに利用されるものであって、図1に示すように、上方の道路Rと交差して道路Rの下側を通り抜けるトンネルTを構成するものである。道路Rは、地山や盛土の上に造成されており、この道路Rの側方には法面Sが形成されており、法面Sの下端縁とトンネルT出口の路面T1とが略同一高さに位置している。また、カルバート1の上部には、道路Rの法面Sと連続する被覆土Cが設けられ、法面S及び被覆土Cの表面には、適宜な保護工法と緑化工法が施されている。
カルバート1は、図2、3に示すように、カルバート本体2と、カルバート本体2の端部に設けられる左右のウイング体3と、左右のウイング体3の上部に亘って設けられるスラブ体4と、左右のウイング体3の下部に亘って設けられる底版部5と、を備えて構成されている。
カルバート本体2は、トンネルTの軸方向Xに沿って延びる全体各筒状に形成され、トンネルTの周壁のうちの上壁及び左右の側壁を構成する門型カルバート21と、トンネルTの路面T1を構成する底版22及び舗装23と、を有して構成されている。門型カルバート21は、上面部24及び互いに対向する一対の側面部25を有して形成されるとともに、軸方向Xに沿った所定の長さ寸法(例えば、1m)ごとに分割されたプレキャスト(PCa)コンクリート製であり、この門型カルバート21が軸方向Xに並べられて互いに連結されている。また、底版22は、門型カルバート21の下部に設けられた現場打ちコンクリート製であり、一対の側面部25の下端部に設けられた定着筋を介して門型カルバート21と連結されている。舗装23は、底版22の上面に設けられ、トンネルT内の路面T1を構成するものである。
左右のウイング体3は、カルバート本体2におけるトンネルT出口側端部に位置する門型カルバート21に固定されるものであって、それぞれ門型カルバート21の側面部25の端面から軸方向Xに延出する延出部31と、この延出部31の先端から左右方向Yの外方に延びる鍔部32と、を有して平面視L字形に形成されたプレキャストコンクリート製である。また、ウイング体3は、上下方向Zに沿って分割された複数(本実施形態では5個)で構成され、図4にも示すように、下から上に向かって第一ウイング体3A、第二ウイング体3B、第三ウイング体3C、第四ウイング体3D及び第五ウイング体3Eで構成されている。
これらの第一〜第五ウイング体3A〜3Eにおいて、上方に向かうにしたがって鍔部32の長さ寸法が大きく形成されており、即ち、ウイング体3が法面Sの傾斜に応じて上部の幅が広くなる正面視台形状に形成されている。さらに、第一〜第三ウイング体3A〜3Cの高さ寸法よりも、第四、第五ウイング体3D,3Eの高さ寸法が小さく形成され、鍔部32の長さ寸法と、盛土から受ける土圧とに応じて、各ウイング体3A〜3Eに生じる応力の均等化が図られている。
また、ウイング体3は、延出部31を軸方向Xに貫通した棒材としてのPC鋼棒33を介してカルバート本体2に固定されている。さらに、ウイング体3は、連結金物34によって門型カルバート21の側面部25に固定されるとともに、上下のウイング体3A〜3E同士が連結金物35によって互いに連結されている。なお、各ウイング体3A〜3Eは、盛土から受ける土圧が小さい又は土圧を受けない場合には、全てのウイング体3A〜3EがPC鋼棒33によってカルバート本体2に固定されていなくてもよく、適宜なウイング体3A〜3EにおいてPC鋼棒33によるカルバート本体2への固定が省略されていてもよい。また、最上段の第五ウイング体3Eにおける鍔部32の上面には、複数の定着筋36が設けられ、後述するように、現場打ちコンクリートによる立上り部37が第五ウイング体3Eと一体に形成されるようになっている。
スラブ体4は、カルバート本体2における門型カルバート21の上面部24に連続するとともに、左右のウイング体3における第五ウイング体3Eの延出部31に固定されるものであって、略水平に延びる水平面部41と、この水平面部41の先端から立ち上がる立上面部42と、を有して形成されたプレキャストコンクリート製の部材で構成されている。このスラブ体4は、水平面部41の左右両端部に定着用の挿通孔43が形成され、これらの挿通孔43には、第五ウイング体3Eの延出部31の上端面から突出したアンカー材44が挿通されるとともに、挿通孔43内部に無収縮モルタル等のグラウト材が充填されることで、アンカー材44を介してウイング体3に固定される。
底版部5は、左右のウイング体3の下端部(第一ウイング体3A)間に亘って現場打ちコンクリートによって構成されている。この底版部5は、第一ウイング体3Aの左右方向Y内方に突出した定着筋51(後述する図11参照)によって、ウイング体3と一体化されている。また、底版部5の上側には舗装23が設けられ、トンネルT内の路面T1と前方側の道路面とが連続して形成されるようになっている。
次に、カルバート1の施工手順について図5〜図13も参照して説明する。先ず、門型カルバート21を軸方向Xに複数連結するとともに、底版22のコンクリートを打設してカルバート本体2を形成する。このカルバート本体2の出口側の端部において、左右のウイング体3のうち、先ず、図5に示すように、第一ウイング体3Aをクレーン等で搬送して設置し、図6に示すように、その延出部31に2本のPC鋼棒33を貫通させるとともに、これらのPC鋼棒33を門型カルバート21の側面部25に挿通する。さらに、PC鋼棒33の両端部を定着金物によって延出部31の先端側と側面部25とに定着し、PC鋼棒33に緊張力を導入して第一ウイング体3Aを側面部25に押圧状態で固定する。さらに、第一ウイング体3Aの延出部31と門型カルバート21の側面部25との各端縁に設けた金物受けに連結金物34を高力ボルトで固定し、これにより第一ウイング体3Aを側面部25に固定する。
次に、図7に示すように、第一ウイング体3Aの上に第二ウイング体3Bを設置し、その延出部31に2本のPC鋼棒33を貫通させるとともに、これらのPC鋼棒33を門型カルバート21の側面部25に挿通する。さらに、PC鋼棒33の両端部を定着金物によって延出部31の先端側と側面部25とに定着し、PC鋼棒33に緊張力を導入して第二ウイング体3Bを側面部25に押圧状態で固定する。また、第二ウイング体3Bの延出部31と門型カルバート21の側面部25とを連結金物34で固定するとともに、第一ウイング体3A及び第二ウイング体3Bの延出部31同士と鍔部32同士とを連結金物35で固定する。
また、第二ウイング体3Bと同様に、図8に示すように、第三ウイング体3Cを第二ウイング体3Bの上に設置し、PC鋼棒33及び連結金物34によって門型カルバート21の側面部25に固定するとともに、連結金物35によって第二ウイング体3Bに固定する。さらに、図9に示すように、第四ウイング体3Dを第三ウイング体3Cの上に設置し、PC鋼棒33及び連結金物34によって門型カルバート21の側面部25に固定するとともに、連結金物35によって第三ウイング体3Cに固定する。これに続いて、図10に示すように、第五ウイング体3Eを第四ウイング体3Dの上に設置し、PC鋼棒33及び連結金物34によって門型カルバート21の側面部25に固定するとともに、連結金物35によって第四ウイング体3Dに固定する。
以上のように第一〜第五ウイング体3A〜3Eを門型カルバート21の側面部25に順次固定し、左右のウイング体3の設置が完了したら、図11に示すように、左右のウイング体3(第五ウイング体3E)に亘って、それぞれ延出部31の上側にスラブ体4を載置する。この際、各延出部31の上端面から突出させたアンカー材44をスラブ体4の挿通孔43に挿通させるとともに、挿通孔43内部に無収縮モルタル等のグラウト材を充填して、スラブ体4をウイング体3に固定する。さらに、左右のウイング体3の下部(第一ウイング体3A)における延出部31の内面に複数の定着筋51を固定する。この定着筋51は、ケミカルアンカーや機械式アンカー等によりウイング体3に固定される異形鉄筋等で構成されるものである。
次に、図12に示すように、左右のウイング体3の下部間に亘り、かつカルバート本体2の底版22に連続させて、現場打ちコンクリートを打設して底版部5を形成する。さらに、左右のウイング体3の上部における鍔部32上面に複数の定着筋36を固定する。この定着筋36は、定着筋51と同様に、ケミカルアンカーや機械式アンカー等の異形鉄筋等で構成されるものである。次に、図13に示すように、鍔部32の上側に現場打ちコンクリートを打設して立上り部37を形成し、この立上り部37とスラブ体4の立上面部42とを連続させる。以上によってカルバート1が構築され、この後に、カルバート1の周囲に法面Sの盛土を埋め戻すとともに、カルバート本体2の上面部24及びスラブ体4の水平面部41の上側に被覆土Cを盛って施工が完了する。
なお、本実施形態において、ウイング体3の延出部31と鍔部32とは、互いに直交するものに限らず、延出部31の先端から左右方向Yに傾斜した方向に延びて鍔部32が形成されていてもよい。具体的には、図14に示すように、カルバート本体2の軸方向Xに直交する左右方向(軸直交方向)Yから角度θ1だけ傾斜して道路Rや前面道路が設けられる設置条件の場合において、鍔部32は、その先端が傾斜角(角度θ1)に応じて位置するように、左右方向Yから角度θ2だけ傾斜して設けられている。即ち、図14の左側のウイング体3における鍔部32は、左右方向Yよりもカルバート本体2側(図の下側)に傾斜して形成され、図14の右側のウイング体3における鍔部32は、左右方向Yよりもカルバート本体2から離れる側(図の上側)に傾斜して形成されている。
さらに、図15に示すように、左右方向(軸直交方向)Yと道路Rや前面道路との角度(角度θ1)が大きい設置条件の場合には、門型カルバート21を平面視平行四辺形状に形成してカルバート本体2を構成し、その端部に固定される左右のウイング体3も軸方向Xにずらして設けるとともに、鍔部32を左右方向Yから角度θ2だけ傾斜して設けてもよい。即ち、左右のウイング体3における延出部31の先端を結ぶ直線が左右方向Yから角度θ3だけ傾斜して設けられ、軸方向Xに沿って後退した図15の左側のウイング体3における鍔部32は、左右方向Yよりもカルバート本体2側(図の下側)に角度θ2だけ傾斜して形成され、軸方向Xに沿って前進した図15の右側のウイング体3における鍔部32は、左右方向Yよりもカルバート本体2から離れる側(図の上側)に角度θ2だけ傾斜して形成されている。また、左右のウイング体3の設置位置に応じてスラブ体4及び底版部5も平面視平行四辺形状に形成されていればよい。
本実施形態によれば、プレキャストコンクリート製のウイング体3をカルバート本体2の側面部25に固定することで、ウイング体3を構築するために必要な施工現場の作業手間を削減することができる。さらに、左右のウイング体3の上部に亘ってプレキャストコンクリート製のスラブ体4を固定することで、スラブ体4の設置作業も迅速に実施することができる。このような左右のウイング体3とスラブ体4とによって、カルバート本体2の端部開口における三方の構造体が構築できるので、現場打ちコンクリートによって構築する場合と比較して、大幅な施工手間の削減と工期短縮を実現することができる。
また、ウイング体3が上下方向Zに複数に分割されているので、輸送制限を超えないサイズで各ウイング体3A〜3Eを工場等で製作してから施工現場に搬送することができ、ウイング体3A〜3Eの搬送効率を向上させることができる。また、施工現場においても、クレーン等でウイング体3A〜3Eを吊り上げる際の負荷を低減することができ、大型の揚重機を用いなくても施工できることから、施工性を向上させることができる。さらに、分割された個々のウイング体3B〜3Eがそれぞれ2本以上のPC鋼棒33を介してカルバート本体2に固定されるので、各ウイング体3A〜3Eの固定強度を確保しつつ、固定状態の安定性を向上させることができる。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、前記実施形態では、カルバート1の用途として、道路トンネルを例示したが、これに限らず、本発明のカルバートは、水路に利用されるものでもよいし、地下通路や地下鉄などの適宜な地下構造物に利用されるものでもよい。また、前記実施形態では、カルバート本体2が門型カルバート21と底版22とで構成されていたが、これに限らず、箱型カルバートを連結してカルバート本体が構成されていてもよい。また、ウイング体3は、上方に向かって幅広に形成されたものに限らず、上下方向に同一幅寸法を有して形成されてもよいし、上方に向かって幅狭となるように形成されてもよい。さらに、ウイング体3は、上下方向に複数に分割されたものに限らず、一体で形成されていてもよい。
また、前記実施形態では、スラブ体4は、水平面部41と立上面部42とが一体に形成されたプレキャストコンクリート製であったが、これに限らず、図16に示すように、スラブ体4は、水平面部41を有したプレキャストコンクリート製であって、水平面部41の先端に設けた定着筋45によって現場打ちコンクリート製の立上りが形成されるものであってもよい。この立上りとしては、鍔部32の上側に形成される立上り部37と一体的に現場打ちコンクリートを打設して形成されればよい。また、前記実施形態では、上下方向に分割したウイング体3を連結金物35によって固定したが、図16に示すように、上下のウイング体3を貫通する貫通孔を設けておき、この貫通孔にPC鋼棒38を挿通して定着金物で締め付けることによって上下のウイング体3を固定してもよい。さらに、PC鋼棒38の先端を上方に突出させておき、このPC鋼棒38の先端をアンカー材44としてスラブ体4の挿通孔43に挿通させ、スラブ体4をウイング体3に固定してもよい。
1 カルバート
2 カルバート本体
3 ウイング体
4,4A スラブ体
5 底版部
24 上面部
25 側面部
31 延出部
32 鍔部
33 PC鋼棒(棒材)
41 水平面部
42 立上面部
44 アンカー材
51 定着筋

Claims (5)

  1. 水路やトンネル等の地中構造体として用いられるカルバートであって、
    上面部及び互いに対向する一対の側面部を少なくとも有して軸方向に延びるカルバート本体と、
    前記カルバート本体の軸方向端部にて前記一対の側面部にそれぞれ固定される左右のウイング体と、
    前記カルバート本体の上面部に連続して前記左右のウイング体の上部に亘って固定されるスラブ体と、を備え、
    前記ウイング体は、前記側面部の端面から軸方向に延出する延出部と、該延出部の先端から軸方向と交差した左右方向外方に延びる鍔部と、を有して平面視L字形に形成されたプレキャストコンクリート製であるとともに、前記延出部を軸方向に貫通した棒材を介して前記カルバート本体の側面部に固定され、
    前記スラブ体は、前記左右のウイング体における前記延出部の上端面から突出したアンカー材を介して該ウイング体に固定されることを特徴とするカルバート。
  2. 前記スラブ体は、前記カルバート本体の上面部と連続して略水平に延びる水平面部を少なくとも有したプレキャストコンクリート製であって、
    前記水平面部の先端から立ち上がる立上面部を一体に有して形成されるか、又は、前記水平面部の先端に設けた定着筋によって現場打ちコンクリート製の立上りが形成されることを特徴とする請求項1に記載のカルバート。
  3. 前記ウイング体は、上下方向に分割された複数で構成され、各ウイング体が少なくとも2本以上の前記棒材を介して前記カルバート本体の側面部に固定されることを特徴とする請求項1又は2に記載のカルバート。
  4. 前記左右のウイング体のうち、一方のウイング体における前記鍔部は、前記カルバート本体の軸直交方向よりも該カルバート本体側に傾斜して形成され、他方のウイング体における前記鍔部は、前記カルバート本体の軸直交方向よりも該カルバート本体から離れる側に傾斜して形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のカルバート。
  5. 前記左右のウイング体の下部には、左右方向内方に突出した定着筋が設けられ、該左右のウイング体間に亘って現場打ちコンクリート製の底版部が設けられ、該底版部のコンクリートに前記定着筋が定着されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のカルバート。
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