JP2016070016A - コンクリート壁の補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】補強強度を確保する上で有利なコンクリート壁の補強工法を提供する。【解決手段】側壁１０の外側面１２から削孔された孔１４に、孔１４の長さ方向にわたって延在する補強部材１６を挿入する。孔１４に挿入された補強部材１６と孔１４の内周面との間の隙間に、補強部材１６と側壁１０とを一体的に結合する充填材１８を充填する。孔１４の開口１４Ａ側で孔１４の内部に位置させて閉塞板２１の雌ねじ２１０２を鉄筋１６０２の雄ねじ１６１０を螺合する。閉塞板２１を回転させ、閉塞板２１を鉄筋１６０２の軸方向で孔１４の奥部側に移動させることで孔１４に充填された充填材１８を圧縮する。充填材１８に混入していた空気が抜けて充填材１８に部分的に生じていた隙間が解消され、充填材１８の充填率が高まる。【選択図】図２

Description

本発明はコンクリート壁の補強工法に関する。

従来からコンクリート構造物の耐震性を強化する補強工法が提案されている。
引用文献１−３には、コンクリート壁に孔を削孔したのち、孔に充填材を充填し、孔に補強部材を挿入し、充填材を硬化させることにより、補強部材とコンクリート壁とを結合させ、コンクリート壁のせん断力を補強することが提案されている。

特開２００５−１０５８０８号公報 特開２０１２−２１１４４０号公報 特開２０１３−４４１０３号公報

しかしながら、上記従来技術では、充填材を細長い孔に充填するため、充填の際に充填材に混入した空気を抜くことが難しく、孔に充填された充填材には部分的に隙間が生じる場合がある。
孔に充填された充填材に隙間が生じた状態で硬化すると、補強部材とコンクリート壁との結合強度が低下するため、コンクリート壁の補強強度を確保する上で改善の余地がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、補強強度を確保する上で有利なコンクリート壁の補強工法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、コンクリート壁に孔を削孔する削孔工程と、前記孔に充填材を充填する充填工程と、前記孔に補強部材を挿入する挿入工程とを備えるコンクリート壁の補強工法であって、前記充填工程、挿入工程の後に、前記孔に充填された充填材を圧縮する圧縮工程を行なうことを特徴とする。

本発明によれば、充填工程、挿入工程の後に、孔に充填された充填材を圧縮するようにした。
したがって、充填材を圧縮することにより、充填材に部分的に生じていた隙間が解消されるため、充填材の充填率を高めることができる。
そのため、補強部材とコンクリート壁との結合強度を高めることができ、コンクリート壁の補強強度を確保する上で有利となる。

第１の実施の形態におけるコンクリート壁の補強工法の説明図であり、（Ａ）はコンクリート壁に孔を削孔した状態を示す断面図、（Ｂ）は孔に補強部材を挿入した状態を示す断面図、（Ｃ）は孔に充填材を充填した状態を示す断面図である。 第１の実施の形態におけるコンクリート壁の補強工法の説明図であり、（Ａ）は雌ねじと雄ねじを螺合し充填材圧縮用部材により孔を閉塞した状態を示す断面図、（Ｂ）は孔に充填された充填材を圧縮した状態を示す断面図、（Ｃ）は充填材圧縮用部材の手前側に生じた空間に修復剤を充填した状態を示す断面図である。 充填材圧縮用部材が閉塞板で構成されている場合を示す要部の断面図である。 充填材圧縮用部材が閉塞板と雌ねじ部材とで構成されている場合を示す要部の断面図である。 充填材圧縮用部材が充填材充填用孔を有する閉塞板で構成されている場合を示す要部の断面図である。 第２の実施の形態におけるコンクリート壁の補強工法の説明図であり、（Ａ）はコンクリート壁に孔を削孔した状態を示す断面図、（Ｂ）は孔に補強部材を挿入した状態を示す断面図、（Ｃ）は孔に充填材を充填した状態を示す断面図である。 第２の実施の形態におけるコンクリート壁の補強工法の説明図であり、（Ａ）は雌ねじと雄ねじを螺合し充填材圧縮用部材により孔を閉塞した状態を示す断面図、（Ｂ）は孔に充填された充填材を圧縮した状態を示す断面図、（Ｃ）は充填材圧縮用部材の手前側に生じた空間に修復剤を充填した状態を示す断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
本実施の形態では、コンクリート壁が、地中に埋設されることにより鉄道用の地下トンネルを構成するボックスカルバートの側壁である場合について説明する。
なお、本発明は、掘割道路、擁壁や橋梁アバットなどの従来公知の様々なコンクリート構造物を構成する側壁や底壁、天井壁などの壁部に適用可能である。

まず、図１（Ａ）に示すように、穿孔装置を用いてボックスカルバートの側壁１０の外側面１２から側壁１０に厚さ方向に延在する孔１４を、側壁１０の延在方向に間隔をおいて複数削孔する（削孔工程）。
削孔される孔１４の直径は、後述する補強部材１６が挿入可能な大きさとされ、孔１４の長さは、補強部材１６の全長よりも若干大きい寸法とされる。
穿孔装置としては、ドリル装置、コアボーリング装置、ウォータジェット穿孔装置など従来公知の様々な装置が使用可能である。

側壁１０に孔１４が削孔されたならば、図１（Ｂ）に示すように、各孔１４に、孔１４の長さ方向にわたって延在する補強部材１６を挿入する（挿入工程）。
補強部材１６は、直線状に延在する棒状の鉄筋１６０２と、充填材１８（図１（Ｃ））に定着する定着部材１６０４とを備えている。
鉄筋１６０２は、孔１４に挿入される側の先部と反対に位置する基部１６Ａに雄ねじ１６１０が形成されている。
本実施の形態では、鉄筋１６０２として、予め全長にわたって雄ねじ１６１０が形成されたねじ節鉄筋を用いている。
定着部材１６０４は、鉄筋１６０２の先部に設けられ、鉄筋１６０２の断面形状よりも大きく、かつ、孔１４に挿入可能な断面形状を有している。

定着部材１６０４としては、鉄筋１６０２の先部に取着された円板状や矩形板状の金属板が使用可能である。あるいは、鉄筋１６０２の先部の雄ねじ１６１０に螺合したナットを定着部材１６０４として使用することもできる。
補強部材１６は、その先部が孔１４の奥部に当接した状態で、その基部１６Ａは孔１４の内部で開口１４Ａ寄りに位置している。

次に、図１（Ｃ）に示すように、孔１４に挿入された補強部材１６と孔１４の内周面との間の隙間に、補強部材１６と側壁１０（コンクリート壁）とを一体的に結合する充填材１８を充填する（充填工程）。
充填材１８としては、コンクリート、モルタル、あるいは、接着剤が使用可能である。
なお、充填材１８の孔１４への充填は、上述したように補強部材１６を孔１４に挿入したのちに行っても良いし、補強部材１６を孔１４に挿入する前に充填材１８を孔１４に充填しておき、次いで、補強部材１６を充填材１８が充填された孔１４に挿入するようにしてもよい。

次に、図２（Ａ）に示すように、孔１４の開口１４Ａ側で孔１４の内部に位置させて充填材圧縮用部材２０を補強部材１６の基部１６Ａに取り付ける。
図３に示すように、充填材圧縮用部材２０は、本実施の形態では、孔１４に挿入可能で孔１４を閉塞する大きさの外径の閉塞板２１で構成されている。
閉塞板２１の中心に鉄筋１６０２の雄ねじ１６１０と螺合する雌ねじ２１０２が設けられている。
したがって、充填材圧縮用部材２０の補強部材１６の基部１６Ａへの取り付けは、充填材圧縮用部材２０の雌ねじ２１０２を鉄筋１６０２の雄ねじ１６１０に螺合することでなされる。

充填材圧縮用部材２０は、硬化していない段階の可塑性を有する軟らかい充填材１８を圧縮するに足る剛性を有するものであればよく、充填材圧縮用部材２０を構成する材料として、合成樹脂、ゴム、鉄などの従来公知の様々な材料が使用可能である。

雌ねじ２１０２と雄ねじ１６１０を螺合することで閉塞板２１により孔１４が閉塞され、次に、図２（Ｂ）に示すように、閉塞板２１を回転させ、閉塞板２１を鉄筋１６０２の軸方向で孔１４の奥部側に移動させることで孔１４に充填された充填材１８を圧縮する（圧縮工程）。
なお、充填材圧縮用部材２０は、上述のような図３に示す閉塞板２１で構成されていてもよいし、あるいは、図４、図５に示す充填材圧縮用部材２０であってもよい。

図４に示す充填材圧縮用部材２０は、孔１４に挿入可能で孔１４を閉塞する大きさの外径を有しその中心に補強部材挿通孔２２０２が形成された閉塞板２２と、雄ねじ１６１０に螺合可能な雌ねじ２４０２を有する雌ねじ部材２４とで構成されている。
このように充填材圧縮用部材２０が２つの部材で構成されている場合、圧縮工程において、閉塞板２２の補強部材挿通孔２２０２に補強部材１６が挿通され、雌ねじ部材２４は閉塞板２２の孔１４の開口１４Ａ側に配置されて雌ねじ２４０２が雄ねじ１６１０に螺合され、雌ねじ部材２４を回転させることで閉塞板２２を補強部材１６の軸方向に沿って孔１４の奥部側に移動させる。

図５に示す充填材圧縮用部材２０は、図４に示す充填材圧縮用部材２０の閉塞板２２に充填材充填用孔２２２０を設けたものであり、充填材充填用孔２２２０の雌ねじとキャップ２２２２の雄ねじが結合し、充填材充填用孔２２２０はキャップ２２２２により閉塞可能である。
図５に示す充填材圧縮用部材２０は、圧縮工程において、雌ねじ部材２４を回転させることで閉塞板２２を補強部材１６の軸方向に沿って孔１４の奥部側に移動させることは図４に示す充填材圧縮用部材２０と同様であるが、図５に示す充填材圧縮用部材２０では、充填材充填用孔２２２０を有するため、挿入工程の前に充填材圧縮用部材２０を予め補強部材１６に組み付けておくことができる。

すなわち、充填材圧縮用部材２０が組み付けられた補強部材１６を孔１４に挿入後、充填材充填用孔２２２０から充填材１８を孔１４に充填でき、圧縮工程の前に充填材充填用孔２２２０をキャップ２２２２で閉塞する。
この閉塞板２２に充填材充填用孔２２２０を設ける構成は、図３に示す充填材圧縮用部材２０にも適用可能である。
何れの場合も、圧縮工程において充填材圧縮用部材２０の移動に伴い補強部材１６が孔１４から出る方向に変位すると、充填材１８に対して作用する圧力が低下してしまう。

したがって、不図示の治具を用いて、補強部材１６を孔１４に対して押さえつけるか、あるいは、充填材圧縮用部材２０を孔１４に対して押さえつける。これにより、充填材圧縮用部材２０の鉄筋１６０２の軸方向に沿った移動により充填材１８に対して圧力を確実に加えることができる。
充填材１８を圧縮することにより、充填材１８に混入していた空気が抜けて充填材１８に部分的に生じていた隙間が解消され、充填材１８の充填率が高まる。

圧縮工程後、開口１４Ａ側で孔１４の内部Ｓに補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０が露出した状態となっている。
そこで、図２（Ｂ）に示すように、開口１４Ａ側の孔１４の内部Ｓに、図２（Ｃ）に示すように、修復材２６を充填することで補強部材１６の基部１６Ａおよび補強部材１６を埋設する（修復工程）。
このように修復材２６で補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０を埋設すると、補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０の劣化や腐食の防止を図る上で有利となる。
また、側壁１０の外側面１２の孔１４が埋設され平坦面とされることで、外側面１２の美観の向上を図る上で有利となる。
修復材２６としては、エポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は防水性に優れているため、補強部材１６を構成する鉄筋１６０２の腐食、劣化を防止する上で有利となる。
また、修復材２６として、コンクリートやモルタルを用いても良い。コンクリートやモルタルは耐熱性、耐火性に優れているため、火災が想定される環境下において耐久性を確保する上で有利となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、側壁１０に削孔した孔１４に充填材１８を充填すると共に補強部材１６を挿入したのち、充填材圧縮用部材２０を回転させることで孔１４に充填された充填材１８を圧縮するようにした。
したがって、充填材１８を圧縮することにより、充填材１８に部分的に生じていた隙間が解消されるため、充填材１８の充填率が高められた状態で充填材１８が硬化する。
そのため、補強部材１６と側壁１０との結合強度を高めることができ、側壁１０の補強強度を確保する上で有利となる。
また、以上の効果を補強部材１６にねじ結合された充填材圧縮用部材２０を設けるといった簡単な構成により確実に達成でき、側壁１０の補強強度を低コストで向上させる上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に、図６、図７を参照して第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同様の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態は、補強部材１６として先部に半円状に湾曲されたフック部１６２０Ｂを有する鉄筋１６２０を用いると共に、鉄筋１６２０に対応した孔１４を削孔する点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図６（Ｂ）に示すように、補強部材１６は、直線状に延在する直線部１６２０Ａと、直線部１６２０Ａの先部に設けられたフック部１６２０Ｂとを備える鉄筋１６２０で構成され、フック部１６２０Ｂは、充填材１８に定着する定着部として機能する。

なお、フック部１６２０Ｂの形状は、半円状に限定されるものではなく、鉄筋１６２０の直線部１６２０Ａの先端から直線部１６２０Ａと直交する方向に屈曲された形状でもよく、要するにフック部が定着部として機能すれば、どのような形状であってもよい。

まず、図６（Ａ）に示すように、穿孔装置を用いてボックスカルバートの外側面１２から側壁１０にその厚さ方向に延在する孔１４を、側壁１０の延在方向に間隔をおいて複数削孔する（削孔工程）。
その際、補強部材１６の全長よりも若干長い寸法の孔１４を直線状に削孔したのち、孔１４の底面から孔１４の延在方向と直交する方向にフック部１６２０Ｂを収容する凹部２８を削孔する。

凹部２８は、図６（Ｂ）に示すように、フック部１６２０Ｂの中間部が孔１４の底面に当接した状態で、フック部１６２０Ｂの先端が凹部２８に収容される形状、大きさとなるように削孔する。
直線状の孔１４の削孔は、第１の実施の形態と同様に、ドリル装置、コアボーリング装置、ウォータジェット削孔装置など従来公知の様々な削孔装置を用いて行なうことができる。
また、凹部２８の削孔は、孔１４の延在方向と直交する方向に高圧水を噴射する噴射部を有するウォータジェット削孔装置を用いて行なうことができる。

側壁１０に凹部２８を有する孔１４が削孔されたならば、図６（Ｂ）に示すように、各孔１４に、孔１４の長さ方向にわたって延在する補強部材１６を挿入する（挿入工程）。
より詳細には、補強部材１６をフック部１６２０Ｂから孔１４に挿入し、フック部１６２０Ｂの中間部が孔１４の底面に当接したならば、フック部１６２０Ｂが凹部２８に収容されるように補強部材１６を直線部１６２０Ａの周方向に回転して位置決めする。

次に、図６（Ｃ）に示すように、孔１４に挿入された補強部材１６と孔１４の内周面との間の隙間に、補強部材１６と側壁１０（コンクリート壁）とを一体的に結合する充填材１８を充填する（充填工程）。
なお、この第２の実施の形態でも充填工程後に挿入工程を行なっても良い。

次に、図３に示すように、第１の実施の形態と同様に、雄ねじ１６１０に雌ねじ２１０２を螺合させて充填材圧縮用部材２０を補強部材１６の基部１６Ａに取り付ける。これにより図７（Ａ）に示すように、充填材圧縮用部材２０で孔１４は閉塞される。

次に、図７（Ｂ）に示すように、充填材圧縮用部材２０を回転させ、充填材圧縮用部材２０を鉄筋１６２０の軸方向で孔１４の奥部に移動させることで孔１４に充填された充填材１８を圧縮する（圧縮工程）。
充填材１８を圧縮することにより、充填材１８に混入していた空気が抜けて充填材１８に部分的に生じていた隙間が解消され、充填材１８の充填率が高まる。

なお、フック部１６２０Ｂおよび凹部２８を、フック部１６２０Ｂの先端が凹部２８のうち孔１４の延在方向と交差する方向に延在する壁面２８０２（図７（Ａ）参照）に係止するように構成しておくと、圧縮工程において、フック部１６２０Ｂの先端が凹部２８の壁面２８０２に係止することで補強部材１６の開口１４Ａ側への移動が規制されるため、作業性の向上を図る上で有利となる。

圧縮工程後、開口１４Ａ側で孔１４の内部Ｓに補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０が露出した状態となっている。
そこで、図７（Ｂ）に示すように、開口１４Ａ側の孔１４の内部Ｓに、図７（Ｃ）に示すように、修復材２６を充填することで補強部材１６の基部１６Ａおよび補強部材１６を埋設する（修復工程）。
このように修復材２６で補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０を埋設すると、補強部材１６の基部１６Ａおよび充填材圧縮用部材２０の劣化や腐食の防止を図る上で有利となる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、補強部材１６としてフック部１６２０Ｂを有する鉄筋１６２０を用いたので、鉄筋１６２０の先部に定着部材を設ける必要がなくなり、補強部材１６の構成の簡素化を図れ、コストの低減を図る上で有利となる。
また、フック部１６２０Ｂの先端を凹部２８の壁面２８０２に係止するように構成しておくと、圧縮工程において、補強部材１６の開口１４Ａ側への移動が規制されるため、作業性の向上を図る上で有利となる。

１０ 側壁（コンクリート壁）
１２ 外側面
１４ 孔
１４Ａ 開口
１６ 補強部材
１６Ａ 基部
１６０２ 鉄筋
１６０４ 定着部材
１６１０ 雄ねじ
１６２０ 鉄筋
１８ 充填材
２０ 充填材圧縮用部材
２１、２２ 閉塞板
２１０２ 雌ねじ
２２２０ 充填材充填用孔
２２２２ キャップ
２４ 雌ねじ部材
２４０２ 雌ねじ
２６ 修復材

Claims (6)

1. コンクリート壁に孔を削孔する削孔工程と、
   前記孔に充填材を充填する充填工程と、
   前記孔に補強部材を挿入する挿入工程と、
   を備えるコンクリート壁の補強工法であって、
   前記充填工程、挿入工程の後に、前記孔に充填された充填材を圧縮する圧縮工程を行なう、
   ことを特徴とするコンクリート壁の補強工法。
2. 前記孔に挿入可能でその中央に雌ねじを有する充填材圧縮用部材を設け、
   前記補強部材の前記孔に挿入される側の先部と反対に位置する基部に前記雌ねじに螺合可能な雄ねじを設け、
   前記充填材圧縮用部材を前記孔の開口側で前記孔の内部に位置させて前記雌ねじと前記雄ねじを螺合し、
   前記圧縮工程を、前記充填材圧縮用部材を回転させることで前記充填材圧縮用部材を前記補強部材の軸方向に沿って前記孔の奥部側に移動させることで行なう、
   ことを特徴とするコンクリート壁の補強工法。
3. 前記充填材圧縮用部材は、前記孔に挿入可能で前記孔を閉塞する大きさの外径の閉塞板で構成され、
   前記雌ねじは前記閉塞板の中心に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のコンクリート壁の補強工法。
4. 前記閉塞板に、充填材充填用孔が形成され、
   前記充填材充填用孔はキャップにより閉塞可能である、
   ことを特徴とする請求項３記載のコンクリート壁の補強工法。
5. 前記充填材圧縮用部材は、前記孔に挿入可能で前記孔を閉塞する大きさの外径を有しその中心に補強部材挿通孔が形成された閉塞板と、前記雄ねじに螺合可能な雌ねじを有する雌ねじ部材とで構成され、
   前記圧縮工程において、前記閉塞板の前記補強部材挿通孔に前記補強部材が挿通され、前記雌ねじ部材は前記閉塞板の前記孔の開口側に配置されて前記雌ねじが前記雄ねじに螺合され、前記雌ねじ部材を回転させることで前記閉塞板を前記補強部材の軸方向に沿って前記孔の奥部側に移動させる、
   ことを特徴とする請求項３または４記載のコンクリート壁の補強工法。
6. 前記補強部材は、前記先部が前記孔の奥部に当接した状態で前記基部が前記孔の開口よりも前記孔の奥部側に変位した箇所に位置し、
   前記圧縮工程後、前記充填材圧縮用部材は前記孔の開口よりも前記孔の奥部に変位した箇所に位置し、
   前記圧縮工程後、前記孔の開口側で前記孔の内部に露出した前記補強部材の基部と前記充填材圧縮用部材とを前記孔の内部に修復材を充填して埋設する修復工程が行なわれる、
   ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項記載のコンクリート壁の補強工法。

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