JP2018123564A - 既設管路構造物の補強構造及び既設管路構造物の補強構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管路構造物の内部に既存の設備があっても補強対策を施工可能とする既設管路構造物の補強構造及び補強構造の施工方法を提供する。
【解決手段】既設管路構造物の補強構造３０であって、既設管路構造物の内空壁の天端において周方向に配される上方支持部３２、既設管路構造物の内空壁の下端において周方向に配される下方支持部３３、及び上方支持部と下方支持部とを連結する支柱部３１とを有する躯体部Ｗを備え、躯体部は、管路軸方向に複数間隔を有して配置され、上方支持部、下方支持部、及び支柱部に沿って配される複数のＩ型配筋部材と、複数のＩ型配筋部材に支持され、上方支持部、下方支持部及び支柱部の表面を形成する表面部材と、天端、下端、及び表面部材によって囲まれる充填空間に充填される充填材と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、劣化した既設管路構造物を補強するための補強構造及び既設管路構造物の補強構造の施工方法に関する。

既設のシールドトンネル等の管路構造物の中には、経年変化により劣化が進行し、将来的に強度が低下する虞が生じるものがある。特許文献１には、既設のトンネル構造物の内側に補強用の内壁を新設する方法が記載されている。

特開２００１−３１１３８７号公報

共同溝や電力用の既設の管路構造物の内部には、稼働中のケーブル等の既存の設備が内壁等に設置されている場合がある。このような既設の管路構造物を補強する場合、特許文献１に記載された補強方法では既存の設備が邪魔となって補強対策を行うことが困難となる場合がある。
本発明は、管路構造物の内部に既存の設備があっても補強対策を施工可能とする既設管路構造物の補強構造及び既設管路構造物の補強構造の施工方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る既設管路構造物の補強構造は、
前記既設管路構造物の内空壁の天端において周方向に配される上方支持部、前記既設管路構造物の前記内空壁の下端において周方向に配される下方支持部、及び前記上方支持部と前記下方支持部とを連結する支柱部とを有する躯体部を備え、
前記躯体部は、
管路軸方向に複数間隔を有して配置され、前記上方支持部、前記下方支持部、及び前記支柱部に沿って配される複数のＩ型配筋部材と、
前記複数のＩ型配筋部材に支持され、前記上方支持部、前記下方支持部及び前記支柱部の表面を形成する表面部材と、
前記天端、前記下端、及び前記表面部材によって囲まれる充填空間に充填される充填材と、を備える。

本発明は、このような構成により、既設管路構造物の内部に既存の設備があっても補強対策となる補強構造を構築することができる。

本発明は更に、前記Ｉ型配筋部材が前記既設管路構造物の断面中心から水平方向に偏心して配置されるよう構成されていてもよい。

本発明は、Ｉ型配筋部材の位置を変更して設置できるため、既設管路構造物の内部に既存の設備があっても既存の設備を回避して支柱部を構築することができる。

本発明は更に、前記充填空間に前記既設管路構造物の内部に設置された既設設備が含まれるよう構成されていてもよい。

本発明は、既存の設備を移動せずにそのまま補強構造内に既存の設備を含んで構築できるため、施工性が向上する。

本発明は更に、前記複数のＩ型配筋部材の前記管路軸に沿った方向の両端の前記Ｉ型配筋部材に締結され、前記充填空間の前記管路軸に沿った方向の両端の断面形状を覆う形状を有する一対の端面枠を更に備えるよう構成されていてもよい。

本発明は、一対の端面枠により、複雑な形状を有する充填材の充填空間に対しても型枠を形成することができる。

本発明は更に、一対の前記端面枠と前記両端の前記Ｉ型配筋部材とを締結する締結部材と、
前記締結部材と前記端面枠との間に配置される止水部と、を更に備えるよう構成されていてもよい。

本発明は、端面枠に設けられた止水部によって端面枠から充填材が漏れるのを防止することができる。

本発明は、前記既設管路構造物を更に補強するための拡張補強部材を更に備え、
前記上方支持部の水平方向の両端部と前記下方支持部の水平方向の両端部とには前記拡張補強部材を接続するための拡張継手が形成されているよう構成されていてもよい。

本発明は、補強構造を構築した後に期間が経過して管路構造物が更に劣化しても拡張補強部材によって補強することができ、劣化の進行度合いに応じた補強対策をすることができる。

本発明は更に、前記拡張補強部材が前記内空壁の断面形状に合致して形成されているよう構成されていてもよい。

本発明は、最初に構築した補強構造が補強しなかった部分を将来的に拡張補強部材によって補強することができる。

本発明は、前記複数のＩ型配筋部材を支持し、前記管路軸に沿って前記下端の床面に配置されるレール状の本体部と、
前記管路軸に沿った前記床面の平面形状に合わせて設置高さを調整自在に、前記本体部を前記床面に固定する固定部と、を有するレール部を更に備えるよう構成されていてもよい。

本発明は、設置高さが調整自在なレール部によって床面が不均一であってもＩ型配筋部材を整列して配置することができる。

本発明は、前記固定部と前記床面との間に配置される止水部を更に備えるよう構成されていてもよい。

本発明は、床面から侵入する水を止水部で遮断することで補強構造の劣化の進行を遅延することができる。

本発明の一態様に係る既設管路構造物の補強構造の施工方法は、
前記既設管路構造物の内空壁の天端において周方向に配される上方支持部と、前記既設管路構造物の前記内空壁の下端において周方向に配される下方支持部及び前記上方支持部と前記下方支持部とを連結する支柱部とにより構成される躯体部を形成するための複数のＩ型配筋部材を、管路軸方向に複数間隔を有して配置する配筋部材配置工程と、
前記複数のＩ型配筋部材に支持され、前記上方支持部、前記下方支持部及び前記支柱部の表面を形成する表面部材を配置する表面部材配置工程と、
前記既設管路構造物の前記天端、前記下端、及び前記表面部材によって囲まれる充填空間に充填材を充填する充填工程と、を備える。

本発明はこのような構成により、既設管路構造物の内部に既存の設備があっても補強対策となる補強構造を構築することができる。

本発明に係る既設管路構造物の補強構造及び既設管路構造物の補強構造の施工方法によると、管路構造物の内部に既存の設備があっても補強対策を施工可能とする。

実施形態に係る補強構造を示す斜視図である。 補強構造を構成する主配筋部材の構成を示す図である。 横方向に偏心して配置される主配筋部材の構成を示す図である。 表面部材を固定するための爪部の構成を示す拡大図である。 単独で用いられる上方支持部材の構成を示す図である。 単独で用いられる下方支持部材の構成を示す図である。 主配筋部材を床面に固定する固定部材の構成を示す図である。 主配筋部材に締結される端面板の構成を示す図である。 端面板の締結方法を示す図である。 表面部材の固定方法を示す図である。 既存の設備を残したまま表面部材を固定する状態を示す図である。 既存の設備を残したまま表面部材を固定する状態を示す図である。 主配筋部材を床面に固定するためのレール部の構成を示す図である。 主配筋部材を床面に固定するためのレール部の構成を示す図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 シールドトンネル内に補強構造を構築する方法を示す斜視図である。 補強構造を拡張するための構成を示す図である。 拡張補強構造の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る既設管路構造物の補強構造及び補強構造の施工方法について説明する。

[第１実施形態]

図１に示されるように、補強構造３０は、既設の管路構造物であるシールドトンネル１０を補強するためにシールドトンネル１０の内部に設置されるＩ型断面の柱状体である。補強構造３０は、経年劣化によりセグメントの主鉄筋に腐食が生じて耐力が低下したシールドトンネル１０を補強する。補強構造３０は、例えば鉄筋コンクリートで構築される。補強構造３０は、シールドトンネル１０の天板部１１を支持する上方支持部３２、シールドトンネル１０の下部に形成された歩床（インバート部１２）上に形成された下方支持部３３、及び上方支持部３２と下方支持部３３とを連結する支柱部３１を有する躯体部Ｗを備える。

上方支持部３２は、シールドトンネル１０の内空壁１０ａの天端において内空壁１０ａの周方向（水平方向）を支持し、トンネル軸Ｌに沿って連続して配置される。上方支持部３２は、シールドトンネル１０の天板部をトンネル中心から左右に３０度の角度の範囲を支持するよう形成されている。シールドトンネル１０の天板部では、キーセグメントがトンネル軸Ｌに沿って千鳥配置されており、キーセグメントの継手部分に最大の曲げモーメントが生じるため、上方支持部３２でこの部分を補強する。

下方支持部３３は、シールドトンネル１０の内空壁１０ａの下端においてインバート部１２のトンネル軸Ｌ方向に対して横方向を支持すると共にトンネル軸Ｌ方向に沿って連続して配置される。支柱部３１は、所定の間隔でトンネル軸Ｌ方向に沿って配置される。支柱部３１は、例えばシールドトンネル１０の周方向に生じる継ぎ目部分に設置される。

躯体部Ｗは、シールドトンネル１０のトンネル軸Ｌ方向に沿ってシールドトンネル１０内に所定の間隔で複数配置される。躯体部Ｗは、柱状体として形成されているため、シールドトンネル１０内に既設のケーブル等の設備が設置されたままで構築可能となる。そして、補強構造３０は、構築された後でも、作業者が入る空間を確保してシールドトンネル１０内でケーブル等の維持管理を行える形状を有している。

躯体部Ｗの鉄筋コンクリート構造は、複数のＩ型の主配筋部材（Ｉ型配筋部材）４０と、複数に配列された主配筋部材４０の両端に配置される一対のＩ型の端面板（端面枠）４６と、主配筋部材４０と端面板４６との外縁に固定される複数の表面部材６０と、表面部材６０と主配筋部材４０、端面板４６との間の空間（図２０参照）を充填する充填材７０とで構成される。

図２に示されるように、主配筋部材４０は、Ｉ型断面を有する配筋部材である。主配筋部材４０は、例えば鋼板から形成される。主配筋部材４０は、３つの部材から構成されている。主配筋部材４０は、支柱部３１を配筋するための支柱部配筋部材４１と、上方支持部３２を配筋するための上方配筋部材４２と、下方支持部を配筋するための下方配筋部材４３とを有する。支柱部配筋部材４１と上方配筋部材４２とは例えば、ボルトＢ（不図示）及びナットＮ（不図示）で互いに締結されている。

同様に、支柱部配筋部材４１と下方配筋部材４３とは例えば、ボルトＢ（不図示）及びナットＮ（不図示）で互いに締結されている。以下、締結あるいは連結という場合は、ボルトＢ及びナットＮを用いるものとする。

支柱部配筋部材４１は、Ｉ型の板状体である。支柱部配筋部材４１の長手方向の中心には肉抜き部４１ａが形成されている。肉抜き部４１ａは、後述のように充填材７０が充填されて硬化した後、充填材７０と支柱部配筋部材４１との境界での剥離を防止する。支柱部配筋部材４１の上端には短手方向の両側方向に伸びる一対の腕部４１ｂが設けられている。一対の腕部４１ｂは、上方配筋部材４２と締結される。

一対の腕部４１ｂと上方配筋部材４２との間には複数の肉抜き部４１ｃ、４１ｄが形成される。支柱部配筋部材４１には、外周に沿って多数のボルト穴Ｈ（図４、図１０参照）と、表面部材６０と嵌合部材６１とを嵌合して固定するための後述の多数の爪部Ｍ（図４、図１０参照）が形成されている。

多数のボルト穴Ｈは、主配筋部材４０をシールドトンネル１０内に設置する際に、隣接する支柱部配筋部材４１同士を連結するために用いられる。連結の際に用いられるボルトＢ（不図示）は、隣接する主配筋部材４０同士を連結すると共に配力鉄筋として機能する。

支柱部配筋部材４１の下端には短手方向の両側方向に伸びる一対の脚部４１ｆが設けられている。一対の脚部４１ｆは、下方配筋部材４３と締結される。一対の脚部４１ｆと下方配筋部材４３との間には一対の肉抜き部４１ｇが形成される。

図３に示されるように、支柱部配筋部材４１は、上方配筋部材４２と下方配筋部材４３とに対して水平方向の左または右に偏心して締結されてもよい。これにより、支柱部配筋部材４１は、シールドトンネル１０の断面中心から水平方向に偏心して配置され得る。支柱部配筋部材４１の移動配置距離は例えば６０ｍｍであるが、これに限定されない。これにより、補強構造３０は、シールドトンネル１０内に既存の設備等がある場合でも支柱部３１が既存の設備に干渉することを回避することができる。

上方配筋部材４２は、水平方向に対して対称に形成された板状体である。上方配筋部材４２の上端４２ａは、シールドトンネル１０の内空壁１０ａの形状に合わせた曲率で湾曲している。この曲率は主配筋部材４０がシールドトンネル１０内に設置された際、上端４２ａと内空壁１０ａとの間には隙間ができるよう調整されている（図４参照）。この隙間は、後述のように充填材７０が充填される充填空間Ｚとなる（図４参照）。充填材７０は、例えばモルタルやコンクリートである。上方配筋部材４２の両方の端部４２ｃには、肉抜き部４２ｂが形成されている。

図４に示されるように、上方配筋部材４２の端部４２ｃの下方及び側方には、外周に沿って多数のボルト穴Ｈと、表面部材６０を嵌合して固定するための多数の爪部Ｍが形成されている。ボルト穴Ｈは、対向して隣接する上方配筋部材４２同士を連結するために用いられる。爪部Ｍは、隣接する上方配筋部材４２同士で表面部材６０を支持する。表面部材６０については後述する。

上方配筋部材４２は、支柱部配筋部材４１と締結されて用いられる他、補強構造３０において支柱部３１が無い部分を形成するために単独でも用いられる（図５参照）。この場合、支柱部配筋部材４１があった場所を連結するための帯状の連結部材４２ｇが設けられる。

下方配筋部材４３は、水平方向に対して対称に形成された板状体である。下方配筋部材４３の下端４３ａは、インバート部１２の床面１２ａの形状に合わせて直線的に形成されている。下方配筋部材４３の両端には、複数の肉抜き部４３ｂ，４３ｃが形成されている。インバート部１２の床面１２ａと下方配筋部材４３の下端４３ａとの間には隙間ができるようにレール部５０が配置される。この隙間には、後述のように充填材７０が充填される。

下方配筋部材４３も、支柱部配筋部材４１と締結されて用いられる他、上方配筋部材４２と同様に補強構造３０において支柱部３１が無い部分を形成するために単独でも用いられる（図６参照）。この場合、支柱部配筋部材４１があった場所を連結するための帯状の連結部材４３ｇが設けられる。

図７に示されるように、レール部５０に載置された主配筋部材４０は、インバート部１２にＬ型の固定部材８０によって倒立状態で固定される。固定部材８０は、矩形の平板状の水平部材８１と、水平部材８１の基端から上方に起立した矩形の板状体の鉛直部材８２とを有する。鉛直部材８２の上端には、貫通孔が形成されており、ボルトＢが挿通されている。鉛直部材８２は、ボルトＢ及びナットＮによって主配筋部材４０の下方配筋部材４３を締結する。

水平部材８１の端部には貫通孔が形成されており、鉛直方向にねじが切られたアンカーＡが挿通されている。アンカーＡは、例えばケミカルアンカーである。アンカーＡの下端は、インバート部１２に形成された孔１２ｂに挿入され、孔１２ｂとアンカーＡとの間にできた隙間１２ｃを接着剤等の充填材で充填することで固定される。

アンカーＡとインバート部１２の床面１２ａとの境界部分には弾性体のパッキン（止水部）Ｐが挿通されている。パッキンＰは、ワッシャＱを介してナットＮで上方から押圧され弾性変形して床面１２ａに密着し、インバート部１２に形成された孔からひびわれ等の影響によって侵入する水を止水する。パッキンＰは、例えばポリエチレン発砲体が用いられるが他のものであってもよい。アンカーＡには、上方からナットＮが螺入されている。

ナットＮは上方から締め込まれることによって水平部材８１を下方に押圧する。これにより、主配筋部材４０は、レール部５０からの反力と固定部材８０を介して加えられる下方への力によってインバート部１２の上部で、倒立した状態で固定される。そして、主配筋部材４０は、レール部５０上に沿って複数連ねられて配置される（図１８参照）。このとき、複数の主配筋部材４０の間に鋼管柱や立金物等の既設設備があってもそれらを設置したままで施工を進めてもよい（図１１、図１２参照）。即ち、充填材７０が充填される充填空間Ｚ（図４参照）には、既設設備を含んでいてもよい。

複数に配列された支柱部配筋部材４１の両端には、充填材７０を止めるための一対の端面板４６が配置される。一対の端面板４６は、支柱部配筋部材４１に締結される。図８に示されるように、端面板４６は、支柱部配筋部材４１の形状に合わせて形成された鋼製の型枠である。一方、補修工区の区切りとなる箇所においては、両端の主配筋部材４０に合致する上方端面板４６ａ及び下方端面板４６ｂを有する一対の端面板４６が配置される。そのとき端面板４６は支柱部配筋部材４１に、上方端面板４６ａは上方配筋部材４２に、下方端面板４６ｂは下方配筋部材４３にそれぞれ締結される。

即ち、端面板４６は、複数の主配筋部材４０のトンネル軸Ｌに沿った方向の両端に配置され、充填材７０が充填される充填空間Ｚのトンネル軸Ｌに沿った方向の両端の断面形状を覆う形状に形成されている。端面板４６は、充填材７０が充填されて充填材７０が硬化した後もそのまま残置される。

施工後の腐食を防止するため、端面板４６は、例えば溶融亜鉛メッキ処理がされている。端面板４６には、支柱部配筋部材４１と締結されるためのボルト穴（不図示）が複数形成されている。同様に、上方端面板４６ａには上方配筋部材４２と、下方端面板４６ｂには下方配筋部材４３と締結されるためのボルト穴（不図示）が複数形成されている。端面板４６は、鋼板で一体に形成されてもよいし、複数の板状体から形成されていてもよい。端面板４６は、鋼板を用いて形成されているが、充填材７０に対する型枠としての剛性を有しているのであれば樹脂や合板等の他のものを用いてもよい。

図９に示されるように、端面板４６と支柱部配筋部材４１との締結には、例えば片ノックプレスボルトＢ１とナットＮ、及び袋ナットＮ２が用いられる。端面板４６と支柱部配筋部材４１との間には高ナットＮ１とワッシャＱ及びパッキン（止水部）Ｐが配置され、高ナットＮ１とナットＮとで支柱部配筋部材４１を挟持する。高ナットＮ１は、袋ナットＮ２と協働して端面板４６を挟持し、その際、ワッシャＱを介してパッキンＰを弾性変形させて端面板４６に密着させ、ボルト穴から充填材７０が漏れるのを防止する。

図１０に示されるように、複数に配列された主配筋部材４０と一対の端面板４６が配置された後、複数の表面部材６０が複数に配列された主配筋部材４０の外周を覆うように嵌め込まれる。表面部材６０は、例えば樹脂製の異形門型断面を有するレール状の部材である。表面部材６０は、爪部Ｍに予め嵌め込まれた嵌合部材６１を介して爪部Ｍに嵌め込まれる。表面部材６０を嵌め込む際には、例えばプラスチックハンマーで打撃が加えられる。

表面部材６０が爪部Ｍに連なって嵌め込まれると、隣接する表面部材６０同士が弾性変形して密着し、充填材７０が漏れるのが防止される。さらに、嵌合部材６１の底部にシール部６１ａを形成して表面部材６０と密着させることでも充填材の漏れを防止することができる。表面部材６０は、帯状の為、補強構造３０のＩ型断面の側面形状に沿って配置することができ、複雑な曲面形状を形成することができる。表面部材６０は、樹脂製のため、嵌め込まれる対象物に合わせて例えば鋸を用いて切断することができる。

例えば、図１１及び図１２に示されるように、表面部材６０を嵌め込む際、立金物Ｘ１，Ｘ３や鋼管柱Ｘ２等の既設設備Ｘｍがある場合でも表面部材６０の一部を切断し、既設設備Ｘｍを撤去せず、そのまま施工することができる。

表面部材６０が主配筋部材４０の全ての表面を覆った後、表面部材６０が取り付けられない隙間を急結モルタル等の目止材７１で目止めを行う（図４参照）。そして、表面部材６０、目止材７１、一対の端面板４６、及び内空壁１０ａによって密閉された充填空間Ｚ（図４参照）を形成する。そして、端面板４６や表面部材６０に適宜設けた注入口から充填材７０を注入する。充填材７０が主配筋部材４０間の隙間に充填され、補強構造３０が構築される。このとき、既設設備Ｘｍがある場合、補強構造３０に含まれて一体に構築される。次に、主配筋部材４０を支持するレール部５０について説明する。

図１３に示されるように、インバート部１２の床面１２ａには、主配筋部材４０を配置するためのレール部５０が設置される。レール部５０は、帯状の平板部５１と、平板部５１の中心軸に沿って延在する起立板５２とからなる本体部を有する。平板部５１の長手方向には、所定の間隔で、起立板５２を挟んで対向する一対の貫通孔５３が連続して複数設けられている。貫通孔５３は、ねじが切られていない通し孔である。

一対の貫通孔５３の上部には一対の固定ナット５４が固定されている箇所があり、一対の固定ナット５４と一対の貫通孔５３が交互に配置されている。固定ナット５４は、例えば平板部５１に溶接されている。

図１４に示されるように、貫通孔５３（図１３参照）には、下端がインバート部１２に固定されるアンカー５６が挿通される。アンカー５６には、ねじ溝が切られている。アンカー５６には、ナット５７が螺入される。ナット５７は、平板部５１に当接した状態から更に回転が加えられてねじ込まれることにより、上方から平板部５１を押さえる方向に力を加える。固定ナット５４には、上方からボルト５５が螺入される。

ボルト５５は、下端がインバート部１２の床面１２ａに当接し、当接した状態から更に回転が加えられてねじ込まれることにより、平板部５１を下方から持ち上げる方向に力を加える。即ち、レール部５０は、アンカー５６、ナット５７、固定ナット５４、貫通孔５３、ボルト５５とからなる設置高さを調整できる調整機構を有する固定部により、インバート部１２に確実に固定される。

また、レール部５０は、それぞれのボルト５５あるいはそれぞれのナット５７を調整することにより、インバート部１２の床面１２ａが不均一であっても追従して固定されると共に、レール部５０自体は直線状に設置される。レール部５０の上部には、主配筋部材４０が倒立した状態で載置される。レール部５０も充填材７０によって周囲を充填されて補強構造３０の一部となる。

以下、補強構造３０の築造方法について説明する。

図１５に示されるように、補強対策の対象となるシールドトンネル１０内の底部には、インバート部１２が形成されている。インバート部１２の床面１２ａは、例えば現場打ちコンクリートで形成されるため、必ずしも平坦であるとは限らない。図１６に示されるように、インバート部１２の床面１２ａに一対のレール部５０がトンネル軸Ｌに沿って並置される。

一対のレール部５０は、床面１２ａからの高さを調整自在な固定部によってインバート部１２の床面１２ａに固定される。上述したようにレール部５０は、インバート部１２の床面１２ａが不均一であってもトンネル軸Ｌに沿って直線状に配置される。即ち固定部は、床面１２ａの平面形状に合わせて高さを調整自在とし、レール部５０の本体部を床面１２ａに固定することができる。

図１７に示されるように、一対のレール部５０の上部に主配筋部材４０が固定部材８０によって倒立して固定される。図１８に示されるように、同様に複数の主配筋部材４０が一対のレール部５０に沿って倒立して固定される。隣接する主配筋部材４０同士は、例えばボルトＢ（不図示）及びナットＮ（不図示）で複数個所において連結される。

ボルトＢ及びナットＮは、隣接する主配筋部材４０同士を連結すると共に配力鉄筋となる。これにより、補強構造３０を形成するための鉄筋の枠体が形成される。複数の主配筋部材４０の配置間隔は、既設設備Ｘｍの配置位置やシールドトンネル１０のカーブ形状に合わせるために必ずしも一定でなくてもよい。

図１９に示されるように、複数の主配筋部材４０の両端には、充填材７０を止めるための一対の端面板４６が両端の主配筋部材４０に締結される。同時に支柱部配筋部材４１が無い場所に上方配筋部材４２及び下方配筋部材４３が連続してレール部５０に沿って固定される。補修工区の区切りとなる箇所においては、両端の主配筋部材４０に合致する上方端面板４６ａ及び下方端面板４６ｂを有する一対の端面板４６が配置される（不図示）。

図２０に示されるように、複数の主配筋部材４０を覆うように複数の表面部材６０が嵌め込まれる。同様に上方配筋部材４２及び下方配筋部材４３にも表面部材６０が嵌め込まれる。その後、表面部材６０で覆われた充填空間Ｚ内に充填材７０が充填される。充填材７０が硬化すると補強構造３０が構築される。

上述した補強構造３０によると、劣化が生じている既設のシールドトンネル１０等の管路構造物を補強することができる。また、補強構造３０によると、既設設備Ｘｍがシールドトンネル１０内にあってもそれらを撤去することなくそのまま含んで施工することができる。更に補強構造３０によると、支柱部配筋部材４１が左右に偏心して配置自在なため既設設備を回避して施工することができる。

更に補強構造３０によると、表面部材６０が複雑な形状の充填空間Ｚを覆うように自由に形状を変更できるため、施工性が向上する。そして、一対の端面板４６は、充填空間Ｚのトンネル軸Ｌ方向の両端を覆うことができ、シールドトンネル１０内にＩ型の補強構造３０を構築することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では劣化が進行したシールドトンネル１０を補強する補強構造３０を例示した。第２実施形態では、補強されたシールドトンネル１０が更に劣化した状況が生じても更なる補強対策が可能な補強構造を提案する。以下の説明では第１実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、同様の説明については省略する。

図２１に示されるように、主配筋部材４０において、上方配筋部材４２の両端部には、拡張継手４２ｘ，４２ｙが設けられている。同様に、下方配筋部材４３の両端部には、拡張継手４３ｘ，４３ｙが設けられている。図２２に示されるように、拡張継手４２ｘ，４２ｙ，４３ｘ，４３ｙには、シールドトンネル１０の内空壁１０ａに沿って延在する一対の拡張補強部材１００が接続される。一対の拡張補強部材の内側の端部１００ａに沿って表面部材６０を嵌め込むための爪部Ｍ及び連結用のボルト穴Ｈが多数設けられている（図４、図１０参照）。

これにより、拡張補強部材１００にも表面部材６０を嵌め込んで表面部材６０で仕切られた充填空間に充填材７０を充填し、シールドトンネル１０を更に補強する拡張補強構造を構築することができる。第１期の施工において、拡張継手４２ｘ，４２ｙ，４３ｘ，４３ｙが露出するように充填空間Ｚに充填材７０を充填して補強構造３０を構築する。

これにより、上方支持部３２は拡張継手４２ｘ，４２ｙを、下方支持部３３は拡張継手４３ｘ，４３ｙを備えたものが構築される。即ち、補強構造３０によると、将来的に更に劣化が進行したシールドトンネル１０を第２期の施工において拡張補強構造を構築することによって更に補強することができる。

上述したように、補強構造３０に拡張継手４２ｘ，４２ｙ，４３ｘ，４３ｙを設けておくことにより、将来的に劣化が進行したシールドトンネル１０を拡張補強構造で補強することができ、劣化の進行度合いに応じて補強対策を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記実施形態では、既設のシールドトンネル１０の補強構造３０について例示したが、上記の補強構造は他の既設の管路構造物の補強に対しても適用できる。例えば、既設の管路構造物は、円形断面に限らず矩形断面の管路構造物に適用してもよい。その他、上記の補強構造は、将来劣化の虞がある既設構造物であればどのようなものに適用してもよい。

１０…シールドトンネル、１０ａ…内空壁、１１…天板部、１２…インバート部、１２ａ…床面、３０…補強構造、３１…支柱部、３２…上方支持部、３３…下方支持部、４０…主配筋部材、４１…支柱部配筋部材、４２…上方配筋部材、４２ｇ…連結部材、４２ｘ…拡張継手、４２ｙ…拡張継手、４３…下方配筋部材、４３ｇ…連結部材、４３ｘ…拡張継手、４３ｙ…拡張継手、４６…端面板、５０…レール部、５１…平板部、５２…起立板、５３…貫通孔、５４…固定ナット、５５…ボルト、５６…アンカー、５７…ナット、６０…表面部材、６１…嵌合部材、７０…充填材、８０…固定部材、８１…水平部材、８２…鉛直部材、１００…拡張補強部材、１００ａ…端部、Ｐ…パッキン、躯体部…Ｗ

Claims (10)

1. 既設管路構造物の補強構造であって、
   前記既設管路構造物の内空壁の天端において周方向に配される上方支持部、前記既設管路構造物の前記内空壁の下端において周方向に配される下方支持部、及び前記上方支持部と前記下方支持部とを連結する支柱部とを有する躯体部を備え、
   前記躯体部は、
   管路軸方向に複数間隔を有して配置され、前記上方支持部、前記下方支持部、及び前記支柱部に沿って配される複数のＩ型配筋部材と、
   前記複数のＩ型配筋部材に支持され、前記上方支持部、前記下方支持部及び前記支柱部の表面を形成する表面部材と、
   前記天端、前記下端、及び前記表面部材によって囲まれる充填空間に充填される充填材と、を備える、
   既設管路構造物の補強構造。
2. 前記Ｉ型配筋部材は、前記既設管路構造物の断面中心から水平方向に偏心して配置される、
   請求項１に記載の既設管路構造物の補強構造。
3. 前記充填空間に前記既設管路構造物の内部に設置された既設設備が含まれる、
   請求項１または２に記載の既設管路構造物の補強構造。
4. 前記複数のＩ型配筋部材の前記管路軸に沿った方向の両端の前記Ｉ型配筋部材に締結され、前記充填空間の前記管路軸に沿った方向の両端の断面形状を覆う形状を有する一対の端面枠を更に備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の既設管路構造物の補強構造。
5. 一対の前記端面枠と前記両端の前記Ｉ型配筋部材とを締結する締結部材と、
   前記締結部材と前記端面枠との間に配置される止水部と、を更に備える、
   請求項４に記載の既設管路構造物の補強構造。
6. 前記既設管路構造物を更に補強するための拡張補強部材を更に備え、
   前記上方支持部の横方向の両端部と前記下方支持部の横方向の両端部とには前記拡張補強部材を接続するための拡張継手が形成されている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の既設管路構造物の補強構造。
7. 前記拡張補強部材は、前記内空壁の断面形状に合致して形成されている、
   請求項６に記載の既設管路構造物の補強構造。
8. 前記複数のＩ型配筋部材を支持し、前記管路軸に沿って前記下端の床面に配置されるレール状の本体部と、
   前記管路軸に沿った前記床面の平面形状に合わせて設置高さを調整自在に、前記本体部を前記床面に固定する固定部と、を有するレール部を更に備える、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の既設管路構造物の補強構造。
9. 前記固定部と前記床面との間に配置される止水部を更に備える、
   請求項８に記載の既設管路構造物の補強構造。
10. 既設管路構造物の補強構造の施工方法であって、
    前記既設管路構造物の内空壁の天端において周方向に配される上方支持部と、前記既設管路構造物の前記内空壁の下端において周方向に配される下方支持部及び前記上方支持部と前記下方支持部とを連結する支柱部とにより構成される躯体部を形成するための複数のＩ型配筋部材を、管路軸方向に複数間隔を有して配置する配筋部材配置工程と、
    前記複数のＩ型配筋部材に支持され、前記上方支持部、前記下方支持部及び前記支柱部の表面を形成する表面部材を配置する表面部材配置工程と、
    前記既設管路構造物の前記天端、前記下端、及び前記表面部材によって囲まれる充填空間に充填材を充填する充填工程と、を備える、
    既設管路構造物の補強構造の施工方法。

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