JP2020041286A - 円形水路の改修工法 - Google Patents

Abstract

【課題】欠損が生じた円形水路の改修において、施工効率が良く短時間で施工でき、改修後の円形水路が既存部分と同様の強度や形状を有して、円形水路としての長期の使用に十分耐えうるものである円形水路の改修工法を提供すること。【解決手段】欠損が生じた既存の円形水路の上方部を少なくとも水路部の幅を有して長手方向にわたって除去して空洞部を設け、前記空洞部の下方に残った水路部上に該水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠を設置し、前記枠の上方部となる空洞部にコンクリート層を設け、その後前記枠を撤去する、円形水路の改修工法である。【選択図】図２

Description

本発明は、円形水路の改修工法、並びに前記円形水路の改修工法に使用するためのプレキャストブロック、枠及び吊り部材に関する。

円形水路は、昭和４５年以降、高速道路等の雨水を集水して排水する目的で設置されているが、施工後３０年以上となっているものが多く老朽化が顕著となっている。老朽化に伴い、車両による走行荷重の繰り返しやコンクリートの劣化等を主たる要因とし、特に円形水路の表面側の排水路（円形水路への入水路）として開口し強度の弱い部分となっている水呑み口周辺を中心としてひび割れや陥没等の欠損が生じている。その他、地盤の沈下による欠損等の様々な欠損が生じている。

その対策として、新しい円形水路に取り替えることや欠損の生じた円形水路部分を除去し、当該部分のみを新設の円形水路に取り替えたり、取り替えることなく欠損の生じた表面側のみを補強補修する等を行っている。しかし、円形水路を取り替えるには、既存の円形水路を破壊して除去し、当該箇所にプレキャスト製となる新しい円形水路を設置する作業を行う必要がある。また、円形水路を取り替えることなく表面側の補強のみの補修にあっては、排水口（円形水路への入水口）を設けた厚手の鉄板よりなる鋼製蓋を欠損の生じた表面側に取り付ける施工が主たるものであった。この鋼製蓋の取り付けは、鋼製蓋をアンカーにより円形水路のコンクリート層に打ち込み固定している。他方、特許文献１のように円形水路の水呑み口とその下方の水路を固定手段として利用して鋼製蓋を表面側に取り付けることが知られている。

上記円形水路全体を取り替える場合は、円形水路の破壊やクレーンによる吊り上げ撤去を行い、整地後、新しい円形水路を設置する等の多くの工程を必要とし施工時間が長くなる。その間、当該領域の車両交通を止めて工事を行わなければならず、交通量の少ない夜間等での施工が強いられ、過酷な条件下で施工作業を行なわなければならなかった。また、鋼製蓋等の補強材を使用しての補修は、既存の円形水路にアンカーを打ち込んで取り付ける等の仮設的なものであり、恒久的な対策にはなっていなかった。更に、円形水路全体が不等沈下している等の場合には、水路の円滑な傾斜を確保することができず、抜本的な補修対策にはならなかった。

特開２０１２−２４１５０９号公報

本発明の課題は、欠損が生じた円形水路の改修において、施工効率が良く短時間で施工でき、改修後の円形水路が既存部分と同様の強度や形状を有して、円形水路としての長期の使用に十分耐えうるものである円形水路の改修工法、並びに前記改修工法に好適に使用できるプレキャストブロック、枠及び吊り部材を提供することにある。

本発明者らは、欠損が生じた円形水路の改修を短時間で行うために、円形水路の全体を取り替えることなく、既存の円形水路を設置したままの状態で改修することを目的として検討を進めた。その結果、欠損が生じた既存の円形水路の上方部を除去し、除去した部分に水路部と同様の曲率の曲面を有するコンクリート層を設けることにより、欠損部周辺の円形水路全体を取り替えることなく、強度に優れ、欠損の生じていない既存部分との連結にも優れた改修ができることを見いだした。特に、水路部と同様の曲率の曲面を有するプレキャストブロックを、除去した部分に挿入してコンクリート層とすることにより、またコンクリート層を設けるに際して、断面の半径が水路部とほぼ同じである円筒形状の枠を使用して、その上方にコンクリート層を設けることにより、改修を短時間で行うことができ、施工後の強度にも優れる既存部分と同様の水路部を形成できることを見いだした。本発明は、こうして完成されたものである。

すなわち、本発明は以下に示す事項により特定されるものである。
（１）欠損が生じた既存の円形水路の上方部を少なくとも水路部の幅を有して長手方向にわたって除去して空洞部を設け、前記空洞部の下方に残った水路部上に該水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠を設置し、前記枠の上方部となる空洞部にコンクリート層を設け、その後前記枠を撤去する、円形水路の改修工法。
（２）円筒形状の枠の上方部となる空洞部にプレキャストブロックを設置して固定することにより、コンクリート層を設けることを特徴とする上記（１）記載の円形水路の改修工法。
（３）円筒形状の枠が、撤去するときに収縮することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の円形水路の改修工法。
（４）円筒形状の枠が伸縮自在であり、前記枠を水路部上に設置するときは、膨張させて前記水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠とし、前記枠を撤去するときは、収縮させて、空洞部を設けた部分以外の箇所の水呑み口を通して前記枠を撤去することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の円形水路の改修工法。
（５）プレキャストブロックに、空洞部の短手方向の長さより長い吊り部材を取り付け、前記吊り部材の両端を前記空洞部に面する円形水路の側壁に受け渡して前記プレキャストブロックを設置することを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれか記載の円形水路の改修工法。
（６）上記（２）〜（５）の円形水路の改修工法に使用するための、水路部と略同じ曲率の曲面を有するコンクリート製プレキャストブロック。
（７）上記（４）及び（５）の円形水路の改修工法に使用するための、チューブ形状の枠。
（８）上記（５）の円形水路の改修工法に使用するための、プレキャストブロックの取付機構及び高さ調整機構を備えた吊り部材。

本発明の円形水路の改修工法によると、欠損が生じた円形水路の改修工事を施工効率良く短時間で施工できる。また、改修後の円形水路は、既存部分と同様の強度や形状を有し、円形水路としての使用に耐えうるものとなる。

（ａ）欠損が生じた既存部分の円形水路の断面図。（ｂ）（ａ）に示した欠損が生じた既存部分の円形水路の上方部を除去し、空洞部を設けた後の断面図。 円形水路の上方部を除去した後に残った水路部上に円筒形状の枠を設置し、その上にコンクリート製プレキャストブロックを設置した状態の断面図。 プレキャストブロックと空洞部周囲及び枠との間にグラウト材を注入し硬化させ、硬化後円筒形状の枠を撤去した後の状態を示す断面図。 プレキャストブロックの上面図。 プレキャストブロックの側面図。 プレキャストブロックの設置時に吊り部材を使用した状態を示す断面図。 （ａ）空洞部を設けた後の円形水路にチューブ形状の枠（膨張前）を設置した状態を上方から見た模式図。（ｂ）空洞部を設けた後の円形水路にチューブ形状の枠（膨張後）を設置した状態を側面から見た模式図。

本発明の円形水路の改修工法は、欠損が生じた既存の円形水路の上方部を少なくとも水路部の幅を有して長手方向にわたって除去して空洞部を設け、前記空洞部の下方に残った水路部上に該水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠を設置し、前記枠の上方部となる空洞部にコンクリート層を設け、その後前記枠を撤去することを特徴とする。本発明における空洞部は、欠損の生じた既存の円形水路の上方部を除去して設けられる。空洞部の幅は、少なくとも空洞部の深さ位置での水路部の幅を有していればよく、水路部の幅以上でもよい。空洞部の長手方向の長さは、欠損部が全て取り除かれる長さであれば特に制限されない。空洞部の深さは、水路部の上端より下の位置の深さであれば特に制限されないが、水路部の略中心位置の深さが水路部の水平方向の幅が最も大きくなるので好ましい。水路部の略中心位置の深さまで、その位置での水路部の幅（すなわち水路部の直径）より左右の両側壁側にそれぞれ数センチメートル、例えば１〜５ｃｍ程度広い幅で長手方向に除去することが好ましい。欠損の生じた既存の円形水路の上方部の除去は、例えば、プランジカッター工法を用いて、除去する範囲の両端部を横断方向（短手方向）に切断し、大型コンクリートカッターを用いて除去する範囲の縦方向を切断し、切断部を吊り上げて撤去することにより行うことができる。空洞部を設けた後、空洞部の下方に水路部のうち除去されなかった部分が残る。

本発明の改修工法では、空洞部の下に残った水路部の上に、該水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状を有する円筒形状の枠を設置する。ここで、円筒形状とは内部が空洞の管状のもの、内部が空洞でない円柱状のものの両方を意味する。その後、前記円筒形状の枠の上方部となる空洞部にコンクリート層を設ける。前記コンクリート層は、生コンクリートを流し込んで硬化させて設けてもよく、コンクリート製のプレキャストブロックを空洞部に挿入することにより設けてもよい。空洞部に挿入されるプレキャストブロックは、挿入時に下方となる面に、プレキャストブロックの固定後に水路部となる曲面を設けることが好ましい。前記プレキャストブロックとしては、挿入時に下方となる面に、水路部と略同じ曲率を有する曲面が、挿入時に水路部の長手方向となる方向に伸びるように形成されていることが好ましい。コンクリート製のプレキャストブロックを空洞部に挿入する場合は、空洞部の隙間にモルタル等のグラウト材を注入し硬化させることによりプレキャストブロックを固定することができる。施工の簡易性や設けられるコンクリート層の強度等の品質の安定性の観点から、コンクリート層はプレキャストブロックにより設けられることが好ましい。

生コンクリートやプレキャストブロックを固定するグラウト材が硬化した後、先に設置した円筒形状の枠を撤去する。生コンクリートを流し込んで硬化させた場合、円筒形状の枠と接していた面に、水路部と略同じ曲率を有する曲面が形成され、新たに水路部が形成される。また、水路部と略同じ曲率の曲面を有するプレキャストブロックを、円筒形状の枠の上に設置して固定し、その後前記枠を撤去すれば、プレキャストブロックにより新たに水路部が形成される。本発明では、いったん欠損の生じた部分の上方部のみを除去した後、当該部分に新たに水路部を形成して、円形水路の改修を行うことができる。また、プレキャストブロックを設置する場合、プレキャストブロックに、空洞部の短手方向の長さより長い吊り部材を取り付け、吊り部材の両端を前記空洞部に面する円形水路の側壁に受け渡すと、プレキャストブロックを安定して設置することができる。また、吊り部材に高さ調整機構を備えておくとプレキャストブロックを設置する高さや左右の傾き等を調整することができる。

本発明の改修工法で用いる円筒形状の枠としては、水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状を有する円筒形状のものであれば、材質、構造等は特に制限されず、例えば材質としては、樹脂、ゴム、化学繊維等を挙げることができる。円筒形状の枠は、設置するときは空洞部の上方から設置することができるが、撤去するときは枠の上方がコンクリート層で塞がれているため、枠の上方から撤去することはできない。そのため、例えば、空洞部を設けた部分以外の円形水路の部分、例えば、水呑み口等から撤去できるように収縮できるものであることが好ましい。円筒形状の枠は、伸縮自在であり、枠を水路部上に設置するときは膨張させて、前記水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠とし、枠を撤去するときは収縮させて、水路の空洞部を設けた部分以外の箇所の水呑み口を通して撤去できるものであることが好ましい。このようなものとしては、材質、構造等特に制限されるものではないが、例えば、チューブ形状のものが好ましい。チューブ形状の枠の場合、設置時には端部を閉塞して空気を挿入して膨らませ、必要とされる大きさ及び形状の円筒形状の枠とし、撤去時には空気を抜いて縮ませてから水呑み口等を通じて水路部内から引き抜くことにより撤去できる。チューブ形状の枠としては、両端部を閉塞でき、閉塞した両端部の少なくとも一方が開放できる構造であり、空気の注入口を有する構造が好ましい。空気の注入口は、両端部の少なくとも一方を空気の注入口として使用してもよく、前記両端部とは別に空気の注入口を設けてもよい。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。図１（ａ）は、欠損部Ａが生じた円形水路１の短手方向の断面図を示している。図１（ａ）の点線で示すように、欠損部Ａが生じた水呑み口２の周辺を含む部分を、水路部３の直径に相当する幅より若干広い幅をもって、例えば、左右両側壁側にそれぞれ３０ｍｍ程度、水路部３の直径より広い幅で、水路部３の中心位置に至る深さまで、長手方向に上方からプランジカッターやコンクリートカッターにより欠損部周辺を切断して除去する。前記切断・除去により図１（ｂ）に示すように、円形水路１の上方部には長手方向に延設した空洞部４が形成されることになる。

図２は、コンクリート層を設けるためにコンクリート製プレキャストブロック６を使用した例を示す図である。水路部３の上に円筒形状の枠Ｂを設置する。そして、円筒形状の枠Ｂの上にコンクリート製プレキャストブロック６を設置する。プレキャストブロック６は、挿入時に下方となる面に水路部３と略同じ曲率を有する曲面が、円形水路の短手方向となる一方の端部から他方の端部まで形成されている。その後、空洞部４に面する円形水路の側壁５とプレキャストブロック６との間、及び円筒形状の枠Ｂとプレキャストブロック６及び側壁５との間にグラウト材としてモルタルを注入して硬化させ、硬化後円筒形状の枠Ｂを撤去する。図３は、円筒形状の枠Ｂが撤去された後の状態を示す図であり、グレー部分７がグラウト材が注入され硬化された部分である。図３に示すとおり、円筒形状の枠Ｂの撤去後、円筒形状の枠Ｂと同様の水路部、すなわち当初の水路部と同様の形状の水路部が、プレキャストブロック６と除去されずに残った空洞部４の下方の水路部３とにより、加えて若干のモルタル硬化部分とにより形成される。

図４は、プレキャストブロック６を上方から見た図である。プレキャストブロック６の水平面は、空洞部の水平面とほぼ同じ大きさ、外形であるが、プレキャストブロック６を空洞部に挿入するために必要な空隙、及びプレキャストブロック６を固定するためのグラウト材を充填するのに必要な空隙を、円形水路の側壁５との間に形成するために必要な程度、空洞部の水平面より若干小さくなっている。プレキャストブロック６には、断面長方形の貫通孔である水路部に通じる水呑み口８が設けられている。また、側面にはグラウト材を注入するための窪みであるグラウト材注入孔９が設けられている。グラウト材注入孔９を設けると、プレキャストブロック６と側壁５との間からスムーズにグラウト材を注入できる。プレキャストブロック６の上面は、雨水が水呑み口８に進入しやすいように、側面側の端部から水呑み口８にかけて下り傾斜となっている。図５は、プレキャストブロック６を側面から見た図である。プレキャストブロック６の下面の曲面ではない部分の両側から鉄筋６が突出している。また、この鉄筋部分は、図２及び３では省略されている。プレキャストブロック６が内部に有する鉄筋の一部を下面から突出させることにより、アンカー効果によりグラウト材との接合強度が高くなり、一体化する。

図６は、プレキャストブロック６の設置時に吊り部材１１を使用した状態示す図である。吊り部材１１は、例えば、鋼製の板状部材に、プレキャストブロック６を取り付けるためのボルト１２、及び側壁５の上面と接してプレキャストブロック６の設置位置の高さを調整するためのボルト１３を有する。また、吊り部材１１とプレキャストブロック６との間に適切な間隔を設けるためにスペーサー１４を有している。例えば、水路部３の下方が沈降していた場合、プレキャストブロック６をそのまま円筒形状の枠Ｂの上に設置すると、沈降した状態の水路部が形成されることになるが、吊り部材１１を使用して高さ調整機構１３を設けることにより、プレキャストブロック６を高めの位置に設置することができ、新に形成する水路部の高さ位置を調整できる。また、吊り部材１１を長手方向に複数箇所取り付けることにより、長手方向、短手方向の高さのバラつきを調整することができる。また、吊り部材１１を使用する場合は、プレキャストブロック６に吊り部材１１の取付けボルト１２を取り付けるためのセラミックインサートを設けるとよい。

図７（ａ）は、空洞部を設けた後の円形水路１を上方から見た模式図であり、空洞部４の下方の水路上にチューブ形状の枠１５を膨張していない状態で設置した状態を示す模式図である。膨張前のチューブ形状の枠１５を空洞部４の下方の残った水路上に置き、両端部は空洞部４に面している両側の水呑み口２’から、それぞれ円形水路の外に引き出して、それぞれの端部を締付クランプ１６で締め付けて閉塞する。また、チューブ形状の枠１５には、バルブの付いた空気注入チューブ１７が取り付けられている。空気注入チューブ１７を通して空気をチューブ形状の枠１５の内部に注入すると、チューブ形状の枠１５は膨らむ。このようにしてチューブ形状の枠１５を膨張させて、チューブ形状の枠１５を断面円形状が水路部の湾曲面に沿った大きさである円筒形状の枠とする。その状態を示したのが図７（ｂ）である。円筒形状の枠となったチューブ形状の枠１５の上方にコンクリート層を設け、その後締付クランプ１６の締付けを解除することにより、空気を抜いてチューブ形状の枠１５を縮め、縮めた状態で片方の水呑み口２’からチューブ状の枠１５を引き抜いて撤去する。このようにチューブ形状の枠１５を使用すれば、枠の設置及び撤去が、簡易な枠の構造及び操作で可能となる。空気注入チューブを取り付ける位置は、チューブ形状の枠１５を設置した状態で空気を注入できる位置であれば特に制限されない。チューブ形状の枠１５としては、例えば、サニーホース（登録商標）の商品名で市販されているホースを好適に使用することができる。水路部と同じ直径を有するホースを使用すれば、本発明における円筒形状の枠を容易に作製できる。図７では、チューブ形状の枠１５の両端部が円形水路の外部に引き出されている場合を示したが、片側を予め閉塞したチューブを使用して、片側のみを円形水路の外部に引き出すように設置してもよい。

本発明の円形水路の改修工法は、円形水路の全体を取り替えることなく、既存の円形水路を設置したままの状態で改修することができるので、欠損が生じた円形水路の改修工事を施工効率良く短時間で施工でき、また、改修後の円形水路は、既存部分と同様の強度や形状を有して円形水路としての使用に耐えうるものとなるので、高速道路等の各種道路、トンネル部等における円形水路の改修工事に好適である。また、本発明におけるコンクリート製プレキャストブロック、チューブ形状の枠及び吊り部材は、前記本発明の改修工法に好適に使用できる。

１ 円形水路
２ 水呑み口
２’ 水呑み口
３ 水路部
４ 空洞部
５ 空洞部に面する円形水路の側壁
６ プレキャストブロック
７ グラウト材
８ プレキャストブロックの水呑み口
９ グラウト材注入孔
１０ 鉄筋
１１ 吊り部材
１２ プレキャストブロック取付ボルト（取付機構）
１３ 高さ調整ボルト（高さ調整機構）
１４ スペーサー
１５ チューブ形状枠（膨張前）
１５’ チューブ形状枠（膨張後）
１６ 締付クランプ
１７ 空気注入チューブ（バルブ付）
Ａ 欠損部
Ｂ 円筒形状の枠

Claims (8)

1. 欠損が生じた既存の円形水路の上方部を少なくとも水路部の幅を有して長手方向にわたって除去して空洞部を設け、前記空洞部の下方に残った水路部上に該水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠を設置し、前記枠の上方部となる空洞部にコンクリート層を設け、その後前記枠を撤去する、円形水路の改修工法。
2. 円筒形状の枠の上方部となる空洞部にプレキャストブロックを設置して固定することにより、コンクリート層を設けることを特徴とする請求項１記載の円形水路の改修工法。
3. 円筒形状の枠が、撤去するときに収縮することを特徴とする請求項１又は２記載の円形水路の改修工法。
4. 円筒形状の枠が伸縮自在であり、前記枠を水路部上に設置するときは、膨張させて前記水路部の湾曲面に沿った大きさの断面円形状の円筒形状の枠とし、前記枠を撤去するときは、収縮させて、空洞部を設けた部分以外の箇所の水呑み口を通して前記枠を撤去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の円形水路の改修工法。
5. プレキャストブロックに、空洞部の短手方向の長さより長い吊り部材を取り付け、前記吊り部材の両端を前記空洞部に面する円形水路の側壁に受け渡して前記プレキャストブロックを設置することを特徴とする請求項２〜４のいずれか記載の円形水路の改修工法。
6. 請求項２〜５の円形水路の改修工法に使用するための、水路部と略同じ曲率の曲面を有するコンクリート製プレキャストブロック。
7. 請求項４及び５の円形水路の改修工法に使用するための、チューブ形状の枠。
8. 請求項５の円形水路の改修工法に使用するための、プレキャストブロックの取付機構及び高さ調整機構を備えた吊り部材。