JP2019210777A - 鋼矢板水路の補修方法及び補修構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて短い矢板により補修が可能な補修方法及び補修構造を提供する。【解決手段】両側に鋼矢板２，２を設けた既設水路１の補修方法において、鋼矢板２の外側にコンクリート矢板１１を打ち込む工程と、両側のコンクリート矢板１１，１１の上部間に切梁２２を設ける工程と、鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間に固化材たるグラウト材を注入する工程とを備える。既設水路１の水底地盤６より下方の新設当初の耐荷力を有する鋼矢板２を残して利用し、鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間にグラウト材を注入して既設水路１の下部側を補強し、背面から作用する土圧を、切梁２２と、グラウト材が固化して鋼矢板２とコンクリート矢板１１とが一体になった既設水路１の根入部分とで分散して支持することができる。【選択図】図６

Description

本発明は、両側に鋼矢板を設けた鋼矢板水路の補修方法及び補修構造に関する。

従来、農業施設の排水路などには、両側に鋼矢板を設けた水路が多数採用されており、この鋼矢板水路は、軟弱地盤に対応できると共に、経済性及び施工性に優れる。多数の鋼矢板水路のなかで耐用年数を超えたものは、鋼矢板の腐食により鋼矢板の板厚断面が減少し、強度が低下するという問題がある。

このため鋼矢板水路の設計では、鋼材の腐食代を考慮して実際の厚さを設計板厚より厚く設定している。従って、腐食量が実際の厚さと設計板厚の差以下の場合は、設計耐荷力が確保されているため、鋼矢板をそのまま残した補修が行われる。

前記補修の方法としては、鋼矢板の水路面側に残存型枠を設け、それら鋼矢板と残存型枠との間にコンクリートを打設するプレキャスト型枠残存工法（例えば特許文献１）や、超防食セラミックコーティングや防食材（例えば特許文献２）を用いた防食工法が知られている。

一方、鋼矢板の腐食量が設計上の腐食代を超えている場合や、腐食が進行して鋼矢板が切断しているような場合は、耐荷力を回復する必要があるため、上記補修方法を用いることができない。

これに対して、内側に新しい鋼矢板を打込む既設水路の更新方法（例えば特許文献３の図３）があるが、既設鋼矢板と新設鋼矢板の間隔分だけ水路が狭くなるという問題がある。

この問題を解決する方法として、既設の鋼矢板壁の背面にコンクリート矢板や重防食塗料を施した鋼矢板を打ち込んだ後、既設矢板を撤去する方法が用いられている。

しかし、腐食が進んだ既設鋼矢板は引き抜き時にちぎれてしまい、地中に残ってしまうという問題がある。また、更新するコンクリート矢板や鋼矢板は、既設鋼矢板と同等以上の長さが必要であり、長い矢板を打ち込むために大型の施工機械が必要となり、住宅化などの周辺環境の変化に対応することができない。

その他の方法として、既設水路内にコンクリート製のＵ型水路（例えば特許文献４）を構築する工法もあるが、既設水路の鋼矢板を引き抜くことができず、地中に残ってしまうことや、コンクリート製Ｕ型水路は重量が大きいため、地盤の支持力が不足して基礎の構築が必要となる。

特開２０１４−２１１０６８公報 特開昭５９−１９２１３５号公報 特開平９−１７７０６２号公報 特開２０１０−１９６２７１号公報

本発明は上記した問題点に鑑み、従来に比べて短い矢板により補修が可能な鋼矢板水路の補修方法及び補修構造を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、両側に鋼矢板を設けた既設水路の補修方法において、前記鋼矢板の外側に矢板を打ち込む工程と、両側の前記矢板の上部間に切梁を設ける工程と、前記鋼矢板と前記矢板の間に固化材を注入する工程とを有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記鋼矢板の上部を切断して除去した後、前記矢板に、前記切断箇所に係止する沈下防止部材を設けることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、両側に鋼矢板を設けた既設水路の補修構造において、前記鋼矢板の外側に打ち込んだ矢板と、両側の前記矢板の上部間に設けた切梁と、前記鋼矢板と前記矢板の間に設けられ固化材が固化した固化部とを備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記矢板に設けられ前記鋼矢板の上部を切断除去して残った該鋼矢板の切断箇所に係止する沈下防止部材を備えることを特徴とする。

請求項１の構成によれば、既設水路の水底地盤より下方の新設当初の耐荷力を有する鋼矢板を残して利用し、前記鋼矢板と前記矢板の間に固化材を注入して既設水路の下部側を補強し、背面から作用する土圧を、切梁と、固化材が固化して鋼矢板と矢板とが一体になった既設水路の下部側の根入部分とで分散して支持することができ、従来に比べて短い矢板により施工可能な補修方法を提供できる。

請求項２の構成によれば、矢板に設けた沈下防止部材が鋼矢板の切断箇所に係止するため、新設の矢板の沈下を防止できる補修方法を提供することができる。

請求項３の構成によれば、従来に比べて短い矢板により施工可能な補修構造が得られる。

請求項４の構成によれば、矢板に設けた沈下防止部材が鋼矢板の切断箇所に係止するため、新設の矢板の沈下を防止できる。

本発明の実施例１を示す既設水路の断面図である。 同上、笠コンクリートと鋼矢板の上端部を除去した既設水路の断面図である。 同上、新設の矢板を打ち込んだ断面図である。 同上、既設の鋼矢板を切断箇所から切断する前の断面図である。 同上、既設の鋼矢板を切断箇所から切断して除去した後の断面図である。 同上、補修構造の断面図である。 同上、沈下防止構造の分解斜視図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の鋼矢板水路の補修方法及び補修構造を、添付図面を参照して説明する。

図１〜図７は、本発明の実施例１を示し、既設水路１は、両側に鋼矢板２，２・・・を連続打設して鋼矢板壁３，３が形成され、これら鋼矢板壁３，３の上部に笠コンクリート４，４が設けられている。また、両側の鋼矢板壁３，３の背面には背面地盤５，５が位置すると共に、鋼矢板壁３は土留め壁として作用し、それら両側の背面地盤５，５の地面５Ａ，５Ａより低い水底地盤６が両側の鋼矢板壁３，３の間に設けられている。

また、前記鋼矢板２は平面略Ｕ字形をなし、端部の爪部（図示せず）を互いに係合して連続打設されている。また、図中Ｈは、既設水路１の通常水位である。

上記のような既設水路１の鋼矢板２においては、水底地盤６より下方は酸素が供給されないため、腐食が進んでおらず、新設当初の耐荷力をそのまま維持していることに発明者らは着目した。そして、通常水位Ｈの上部位置が鋼矢板２の切断箇所７となる。尚、水底地盤６の上方において、鋼矢板２の腐食量が設計上の腐食代を超えていてもよい。

そこで、補修工事において、笠コンクリート４を有する鋼矢板壁３では、その背面に、矢板たるコンクリート矢板１１を添わせて打込むために、図２に示すように、笠コンクリート４の下方で鋼矢板２の上部を切断して笠コンクリート４と鋼矢板２の上端部を撤去し、鋼矢板２の上端部撤去箇所１３より上の背面地盤５を掘削して土砂を撤去する。

この場合、上端部撤去箇所１３と略同一高さで掘削平面部１４を略水平に形成し、この掘削平面部１４と前記背面地盤５の地面５Ａとの間に、段差部たる斜めの掘削斜面部１５を形成する。

図３に示すように、既設の笠コンクリート４を撤去した後、鋼矢板２の外側にコンクリート矢板１１を打ち込む工程において、鋼矢板壁３の背面に添ってコンクリート矢板１１を打ち込み、複数のコンクリート矢板１１を既設水路１の長さ方向に連続打設することにより新設矢板壁たるコンクリート製の矢板壁１２が形成される。

コンクリート矢板１１は、図７に示すように、水路１側となる内面１１Ｎが略平坦面に形成され、端部には互いに係合する凹凸係合部１１Ａ，１１Ｂが形成され、これら凹凸係合部１１Ａ，１１Ｂを互いに係合して連続打設されている。

この場合、コンクリート矢板１１の下端１１Ｋは、水底地盤６の位置より下方で、既設の鋼矢板２の下端より上方である。また、コンクリート矢板１１の上端１１Ｊの高さ位置は、上端部撤去箇所１３と地面５Ａとの間で上端部撤去箇所１３側に位置する。このように後述する新設の笠コンクリート２１を取り付けるために、上端１１Ｊを掘削平面部１４より僅かに上方に突設しておく。

既設の笠コンクリート４を除去した後で、切断箇所７から鋼矢板２の上部を切断する前までの間に、根入部注入作業を行う。尚、根入部は水底地盤６より下方の部分である。また、切断箇所７を、鋼矢板２が腐食して亀裂が入った部分にすれば、切断作業が容易となる。

鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間に固化材を注入する工程において、前記根入部注入作業は、前記鋼矢板壁３と矢板壁１２との間に、固化材たるグラウト材１６を注入し、このグラウト材１６により前記切断箇所７とコンクリート矢板１１の下端位置との間に根入注入固化部１７を形成する。この場合、根入注入固化部１７は水底地盤６の上方から下方に渡って形成され、下端はコンクリート矢板１１の下端１１Ｋに位置する。

この例では、セメント系のグラウト材１６を用い、このグラウト材１６が前記鋼矢板２とコンクリート矢板１１との間の土砂などと混ざって固化することにより根入注入固化部１７が形成され、この根入注入固化部１７により鋼矢板壁３とコンクリート製の矢板壁１２とが一体化される。

図３の状態で前記根入部注入作業を行う場合は、前記鋼矢板壁３と矢板壁１２との間に縦方向の注入孔１８を形成し、この注入孔１８は切断箇所７の位置又は切断箇所７の下方の位置まで掘削され、地上より注入孔１８を通してグラウト材１６を注入することにより、前記根入注入固化部１７が形成される。この方法では、前記根入部注入作業は、前記コンクリート矢板１１を打設して矢板壁１２を構築した後、後述する新設の笠コンクリート２１を取り付ける前まで施工することができる。

また、笠コンクリート２１を取り付けた後、図４及び図５の状態で前記根入部注入作業を行う場合は、水底地盤６上において、鋼矢板２に横方向の注入孔１９を穿設し、この注入孔１９から鋼矢板壁３の背面にグラウト材１６を圧入することにより、前記根入注入固化部１７を形成する。この方法では、前記根入部注入作業は、前記コンクリート矢板１１を打設して矢板壁１２を構築した後、後述する鋼矢板２の上部を切断箇所７から切断する前まで施工することができるが、切梁２２の設置後に行うことが好ましい。尚、グラウト材１６が固化した後、鋼矢板２を切断箇所７から切断する。

そして、両側のコンクリート矢板１１，１１の上部間に切梁２２を設ける工程では、笠コンクリート２１の施工後に切梁２２を配置する。新設の笠コンクリート２１を前記矢板壁１２の上端を覆うように取り付け、その笠コンクリート２１の上面部２１Ｊは略地面５Ａの高さに位置する。また、前記矢板壁１２の外面側（背面側）において、笠コンクリート２１の下面部２１Ｋは前記掘削平面部１４上に載置される。この場合、新設の笠コンクリート２１は、現場で型枠を組み、現場打ちコンクリートにより形成されたり、笠コンクリート２１用のプレキャストコンクリートブロックを用いたりして形成される。

また、両側に矢板壁１２，１２を構築した後、水路幅方向の切梁２２を設置する。笠コンクリート２１の上面内側角部には、切梁２２の端部２２Ｔを挿入接続する接続用凹部２３を設け、この接続用凹部２３が既設水路１の長さ方向に間隔を置いて複数形成され、両側の笠コンクリート２１，２１の対応する接続用凹部２３，２３に切梁２２の端部２２Ｔ，２２Ｔを挿入して接続する。この場合、背面地盤５から受ける土圧などに対応して、切梁２２の数や強度を設定する。また、切梁２２はコンクリート製のものを用いているが、鋼製などでもよい。

前記切梁２２を設置した後、前記切断箇所７において鋼矢板２を切断し、切断箇所７の上部の鋼矢板２を撤去する。また、切断箇所７の上部の鋼矢板２と矢板壁１２との間の土砂を除去する。

また、笠コンクリート２１の背面側を埋戻し土砂２５などにより埋戻し、地面５Ａと笠コンクリート２１の上面部２１Ｊとを略面一に仕上げる。

上述したように根入注入固化部１７を形成し、切断箇所７から上部の鋼矢板２を撤去した後、図６に示すように、矢板壁１２の沈下防止構造３１を構築する。

前記沈下防止構造３１は、図７に示すように、前記切断箇所７の高さ位置に対応して、前記コンクリート矢板１１の内面１１Ｎに取付部たる凹部３２を形成し、この凹部３２は上下左右の内面部３３，３３，３３，３３と底面部３４とを有し、角型をなす。また、前記凹部３２に嵌入する沈下防止部材３５を備える。

前記沈下防止部材３５はコンクリート製の二次製品でブロック状をなし、基端側に前記凹部３２に嵌入する角柱形の嵌入部３６を備え、下面部３７は略水平に形成され、上面部３８は先端側が細くなるように湾曲面に形成されている。尚、前記下面部３７は、コンクリート矢板１１が沈下した場合に前記切断箇所７に係止する係止部である。また、前記下面部３７は前記切断箇所７に接する必要はなく、近接していればよく、矢板壁１２に沈下する力が発生した際に、切断箇所７に当たって沈下を防止すればよい。

そして、切断箇所７で鋼矢板２を切断し、切断箇所７より上の鋼矢板２を撤去し、切断箇所７より上のコンクリート矢板１１の内面１１Ｎ側の土砂などの撤去物を撤去し、内面１１Ｎを露出した後、沈下防止部材３５の嵌入部３６をコンクリート矢板１１の凹部３２に挿入して固定する。この場合、嵌入部３６を凹部３２に、嵌入して固定したり、セメントや接着剤などを用いて固定したりすることができる。

上記の補修構造では、水底地盤６の高さ位置より下方の既設の鋼矢板壁３に、新設の矢板壁１２が部分的に重複するだけで済み、新設のコンクリート矢板１１が短いもので済むため、材料費の軽減が可能で、打ち込み作業が容易となる。

また、既設の鋼矢板壁３の処理も、水底地盤６の上方の切断箇所７から上部の鋼矢板２を撤去するだけで済む。尚、沈下防止構造３１が不要な場合は、切断箇所７から上部の鋼矢板２を撤去しなくてもよい。さらに、根入注入固化部１７により残存した鋼矢板壁３と新設の矢板壁１２との一体化を図ることができると共に、既設水路１内と矢板壁１２の下端１１Ｋにおける止水性を確保できる。

このように本実施例では、請求項１に対応して、両側に鋼矢板２，２を設けた既設水路１の補修方法において、鋼矢板２の外側に矢板たるコンクリート矢板１１を打ち込む工程と、両側のコンクリート矢板１１，１１の上部間に切梁２２を設ける工程と、鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間に固化材たるグラウト材１６を注入する工程とを有するから、既設水路１の水底地盤６より下方の新設当初の耐荷力を有する鋼矢板２を残して利用し、鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間にグラウト材１６を注入して既設水路１の下部側を補強し、背面から作用する土圧を、切梁２２と、グラウト材１６が固化して鋼矢板２とコンクリート矢板１１とが一体になった既設水路１の下部側の根入部分とで分散して支持することができ、従来に比べて短いコンクリート矢板１１により施工可能な補修方法を提供できる。

このように本実施例では、請求項２に対応して、鋼矢板２の上部を切断箇所７で切断して除去した後、コンクリート矢板１１に、切断箇所７に係止する沈下防止部材３５を設けるから、コンクリート矢板１１に設けた沈下防止部材３５が鋼矢板２の切断箇所７に係止するため、新設のコンクリート矢板１１の沈下を防止できる補修方法を提供することができる。

このように本実施例では、請求項３に対応して、両側に鋼矢板２，２を設けた既設水路１の補修構造において、鋼矢板２の外側に打ち込んだ矢板たるコンクリート矢板１１と、両側のコンクリート矢板１１の上部間に設けた切梁２２と、鋼矢板２とコンクリート矢板１１の間に設けられ固化材たるグラウト材１６が固化した固化部たる根入注入固化部１７とを備えるから、従来に比べて短いコンクリート矢板１１により施工可能な補修構造が得られる。

このように本実施例では、請求項４に対応して、矢板たるコンクリート矢板１１に設けられ鋼矢板２の上部を切断除去して残った鋼矢板２の切断箇所７に係止する沈下防止部材３５を備えるから、新設のコンクリート矢板１１の沈下を防止できる。

以下、実施例上の効果として、根入注入固化部１７は水底地盤６の上下に渡って形成されているから、既設鋼矢板壁３の水底地盤６よりも上の部分を補強できると共に、水底地盤６の上下において鋼矢板壁３と矢板壁１２とを一体化することができる。また、両側のコンクリート矢板１１，１１の上部間に切梁２２を配置し、鋼矢板２，２の腐食した上部を除去するから、補修後の水路１の美観が向上し、さらに、切断箇所７，７の上方においては水路幅を拡幅することができる。また、コンクリート矢板１１の内面１１Ｎが平面状に形成されているから、波型に比べてグラウト材１６の充填量が少なく済む。

また、鋼矢板壁３と矢板壁１２との間に縦方向の注入孔１８を形成した場合は、グラウト材１６の注入作業を水路１の外部で行うことができるため、水位Ｈに係らず作業を行うことができる。一方、鋼矢板２に横方向の注入孔１９を穿設する場合は、水が少ない条件では直接的に注入できるため、作業性が向上する。

また、沈下防止部材３５はコンクリート製の二次製品であり、二次製品であるコンクリート矢板１１の製造時に形成した凹部３２に嵌め入れて固定するものであるから、取付作業を容易に行うことができると共に、錆びないため、耐久性に優れたものとなる。

尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では新設の矢板にコンクリート矢板を用いたが、新設の矢板に鋼矢板を用いてもよく、この場合は重防食塗装などの防食処理を施した鋼矢板を用いることが好ましい。また、実施例では内面が平坦なコンクリート矢板を用いたが、内面が凹凸状の波型のコンクリート矢板を用いてもよい。また、実施例では、固化材にセメント系のグラウト材を用いたが、固化性を有する薬液などを用いてもよい。さらに、実施例では、沈下防止部材にコンクリート製ブロックを用いたコンクリート製に限定されず、例えば、沈下防止構造として、沈下防止部材は防錆処理を施した金属製のものをアンカーボルトなどの固定部材により取り付けた構造でもよい。

１ 既設水路
２ 鋼矢板
７ 切断箇所
１１ コンクリート矢板（矢板）
１６ グラウト材（固化材）
１７ 根入注入固化部（固化部）
２２ 切梁
３５ 沈下防止部材

Claims (4)

1. 両側に鋼矢板を設けた既設水路の補修方法において、前記鋼矢板の外側に矢板を打ち込む工程と、両側の前記矢板の上部間に切梁を設ける工程と、前記鋼矢板と前記矢板の間に固化材を注入する工程とを有することを特徴とする鋼矢板水路の補修方法。
2. 前記鋼矢板の上部を切断して除去した後、前記矢板に、前記切断箇所に係止する沈下防止部材を設けることを特徴とする請求項１記載の鋼矢板水路の補修方法。
3. 両側に鋼矢板を設けた既設水路の補修構造において、前記鋼矢板の外側に打ち込んだ矢板と、両側の前記矢板の上部間に設けた切梁と、前記鋼矢板と前記矢板の間に設けられ固化材が固化した固化部とを備えることを特徴とする鋼矢板水路の補修構造。
4. 前記矢板に設けられ前記鋼矢板の上部を切断除去して残った該鋼矢板の切断箇所に係止する沈下防止部材を備えることを特徴とする請求項３記載の鋼矢板水路の補修構造。

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