JP3017443B2 - 既設水路内面の補強ユニット及び補強工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、既設水路の補強
又は内面補修に適用される補強ユニット及び水路補強工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水道、工業用水、農業用水路に用いら
れる水路トンネルは、長期間の使用により老朽化し、ま
た水路内トンネルに流入する各種の水が化学変化を起こ
し、そのため発生した硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）等により、覆
工コンクリート層に劣化が生じたり、さらに覆工コンク
リート層内の鉄筋までも腐食されることがある。

【０００３】このような水路トンネルの老朽化や劣化を
防止するため、特開平５−２７２１６７号公報および実
公昭５９−３８５５３号公報等に水路トンネル（洞道、
カルバート）を補強又は補修する技術が開示されてい
る。

【０００４】その特開平５−２７２１６７号公報記載の
技術は、既設のボックスカルバート内に分割された内巻
体を配置し、既設ボックスカルバートの内壁面と内巻体
の間にグラウト材を充填するものである。

【０００５】また、実公昭５９−３８５５３号公報記載
の技術は、既設カルバートの床板部に対応する部分を除
き他の内壁面に対応して成形したドーム状の補強板を、
既設カルバート内に搬入し、その補強板と既設カルバー
ト間に生じる隙間にモルタル（コンクリート）を打設
し、補強板と既設カルバートを一体化するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各々の
工法では、特に下水用に使用した場合には、以下のよう
な欠点がある。 (1) 内面の仕上がコンクリートのままとなるので内面が
再び劣化し易い。 (2) 内巻体または補強板を内部に挿入するため、ボック
スカルバートの断面が小さくなり流量が小さくなる。 (3) グラウト材、コンクリート等の中込材を注入した時
の浮力防止方法および横移動防止の方法がないため定位
置にて固定されない。 (4) 内巻体、補強板は規格品であり、補修（補強）個所
の劣化度合に応じた形状等ではなく、コスト的に高いも
のとなっている。

【０００７】また特開平５−２７２１６７号公報記載の
技術の場合、 (1) 分割された部材（重量物）をボックスカルバート内
に持込む手間がかかる。 (2) ボックスカルバート内で組立るため、特に下水用の
場合必要な勾配が設定しにくい。

【０００８】一方、実公昭５９−３８５５３号公報記載
の技術の場合には、 (1) ボックスカルバートの床板部の劣化に対して処置で
きないなどの問題がある。

【０００９】そこで、この発明の課題は、水路内での補
強・補修作業を簡素化するとともに、その補強・補修に
伴う流量低下をなくすことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、既設水路内面の補強ユニットに係る請求項１記載の
発明は、水路内面に沿う断面形状の補強用筒体から成
り、その補強用筒体は、内面が前記水路内面に比べて粗
度係数の小さい保護材で形成されて、その保護材層の裏
面に補強筋を埋設したコンクリート層が形成されたもの
であり、かつ、補強用筒体の周囲には内側から操作し得
て前記水路内面に突っ張って補強用筒体を水路内に固定
する手段を設けた構成としたのである。

【００１１】このとき、補強用筒体は、補強筋によって
引張強度を担保しており、補強筋ゆえに、該筒体の断面
形状及び配筋形状を適宜に設定することができる。この
ため、補強用筒体は、水路の必要補強度合に応じて、そ
の断面形状及び配筋形状を設定するとよい（請求項
２）。

【００１２】この補強ユニットを使用した水路補強工法
に係る請求項３記載の発明は、上記補強ユニットの外面
形状を水路の内面形状より若干小さく設定し、その補強
ユニットを、水路内の底面上に設置したレール上に載せ
て、水路内の所定位置に移動させるとともに、上記固定
する手段を内側から操作し、水路内面周囲に突っ張って
補強ユニットを水路内に固定し、つぎに、その固定した
補強ユニットの後端に、同様にして、上記レール上に載
せて他の補強ユニットを導入して接続するとともに、水
路内に固定する作業を繰り返して、所要数の補強ユニッ
トを順次連結し、この連結した各補強ユニットの外面と
水路内面の間にモルタルを打設することとしたのであ
る。

【００１３】このようにして補強又は補修された水路
は、内面が従来より粗度係数の小さい保護材で形成され
ているため、すなわち滑性があるため、従来に比べて、
水は流れ易くなる。このため、水路断面積が減少となっ
ても、流し得る量、すなわち所要の流量を確保し得る。
保護材は、耐蝕性、耐酸性、耐摩耗性（硬度）等を考慮
して適宜に設定し、耐蝕、耐酸性はＨ₂ Ｓ等に効果的で
あり、耐摩耗性は、合流式水路を流れる異物に対して損
傷を少なくし得る効果がある。

【００１４】また、レールを設置する際、そのレールを
所要の傾きに設定すれば、レールによって補強ユニット
の傾きを設定でき、かつ、補強ユニットをその周囲で水
路内面に突き当てて固定した状態でモルタルを打設する
ため、補強ユニットもその打設によって動かず、前記の
設定勾配で補強ユニットが水路内に固着され、新たな水
路に所要の勾配を確保し得る。

【００１５】さらに、上記保護材層をパネルなどの取替
え可能なもので形成すれば、補強後の水路（補強用筒
体）内面の損傷は保護材層のみの取替えで補修し得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】補強ユニットの一実施形態を図１
乃至図８に示し、その補強ユニット１は、図１に示すよ
うに、補強用筒体２とその下方に設けた車輪１５よりな
る。この補強用筒体２は、パネル３とコンクリート４お
よび筒体２の端面に接着剤により取付けた止水ゴム５に
より構成され、上記コンクリート４の内部には鉄筋を格
子状に組んだ補強筋１０が設けられている。その補強筋
１０は主筋１１及び副筋１２からなる。止水ゴム５は端
面全周に設けてある。

【００１７】上記パネル３は、天井パネル３ａ、上部コ
ーナーパネル３ｂ、側壁パネル３ｃ、底板側部パネル３
ｄ、底板中央パネル３ｅに分割され、ＦＲＰ板、ＦＲＰ
Ｍ板、塩化ビニル板等のプレス成形品、または塩化ビニ
ル板等の押出成形品を使用する。

【００１８】上記パネル３（各パネル３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄ、３ｅ）には、図４に示すように適宜個所に取
付孔２２が設けられており、皿ネジ２０でコンクリート
４に埋設したナット２１にネジ結合する。このパネル３
とコンクリート４の結合は、コンクリート４の打設時に
一体化してもよいし、コンクリート４の打設後に一体化
してもよい。ネジ２０及びナット２１に代えてアンカー
ボルトを採用し得る。図中、１９はナット２４に横方向
に溶接された抜け防止用部材である（以下、同様）。

【００１９】上記補強用筒体２の上部および側面には図
５に示すようにパネル３およびコンクリート４にそれぞ
れ取付孔２５、２６が形成されて、またその外側部にナ
ット２４が埋設されており、このナット２４に、突っ張
り手段となる固定ボルト２３をネジ結合させる。この固
定ボルト２３を締めつけることにより、同図鎖線のごと
く、その先端が突出する。このとき、ボルト２３は、そ
の先端が水路４０の内面に接触し、その際に補強用筒体
２の内面に突出しないように長さを設定しておく（図８
参照）。また、固定ボルト２３にて補強ユニット１を水
路内に固定した後、取付孔２５、２６はシール材２７等
でパネル３表面とほぼ同一になるよう塞ぐ。

【００２０】上記パネル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ
の接続部の各コーナーには、図６（ａ）に示すようにコ
ーナーの止水をするために目地ゴム３１を皿ネジ３２、
ナット３３にて取付ける。なお、コーナーの止水は、同
図（ｂ）に示すように断面Ｈ型形状の成型品３１’を接
着又は嵌着したり、シール材を注入する方法であっても
良い。

【００２１】上記補強用筒体２の四面（上面、側面、下
面）の適宜位置には、モルタル注入用の孔３０が設けら
れており、この各孔３０には逆止弁（図示せず）が設け
られて、後述のモルタル４８が噴出しないようになって
いる。

【００２２】上記補強用筒体２の下面側部には、図７に
示すようにコンクリート４に設けた車輪取付用の切欠き
１４が形成されており、車輪１５がボルト１６にて切欠
き１４に埋設したナット１７にネジ結合して取付けられ
ている。切欠き部１４の補強筋１０は、車輪１５の取付
け及び走行の支障とならないようにその長さを調整して
おく。

【００２３】上記補強用筒体２の上面には、水路４０内
に吊下ろす際に使用するアイボルト等をネジ結合するた
めにナット１８を埋設しておき、このナット１８には補
強筋１３を溶接する（図３参照）。水路４０内に搬入後
アイボルトは取り外す。

【００２４】なお、前記の埋設する各ナット１７、１
８、２１、２４等は補強ユニットの作成時、コンクリー
ト打設前に予め型枠に設けておく。

【００２５】この実施形態の補強用ユニット１は以上の
構成であり、つぎにそのユニット１を使用した補強工法
の作業手順について、図８、図９を用いて説明する。

【００２６】(1) 補強対象の既存水路４０内のコンクリ
ート層に対してレイタンスや風化層を除去するべく、表
面研磨と高圧ウォータージェットもしくはエアブローを
用いて洗浄や清掃を行う。その後、モルタルの付着強度
を確保するために下地処理として接着剤樹脂を用いてプ
ライマー塗布を行う。モルタルによってはプライマー塗
布を省略できる。

【００２７】(2) 既存水路４０内面の下地処理を行った
後、図９に示すように補強（補修）をする水路４０の一
部に搬入部４３を開口し、この搬入部４３からレール４
１を搬入し、レール用支持材４２を介して水路４０の底
面上に設置する。

【００２８】(3) 補強ユニット１の上面に設けたナット
１８に吊下げ用アイボルトをネジ結合し、アイボルトに
クレーンＣのフックを掛けて、レール４１上に止水ゴム
５側をウインチ４４の方に向けて載置する。その後、図
９に示すように、ウインチ４４により水路４０内の所定
位置に引き込む。

【００２９】(4) 図５に示すように、ボルト２３を締め
付けてそのボルト２３の先端部を水路内面に接触させて
突っ張ることにより、補強用筒体２を水路４０内に固定
し、固定ボルト２３の取付孔２５、２６の部分をシール
材２７でシールする。

【００３０】(5) 前記(3) 及び(4) と同様に２番目の補
強ユニット１を水路４０内で固定されている１番目の補
強用筒体２に接着された止水ゴム５が圧接するまで引き
込み、その２番目の補強ユニット１の補強用筒体２を前
記と同様にボルト２３を締め付けて水路４０内に固定
し、固定ボルト２３の貫通孔２５、２６およびユニット
接続部の止水ゴム５の内側を液状シール材２７でシール
する。そのシール材２７は液状のものでなく、固形のも
のでも良い。

【００３１】(6) 前記(5) と同様に３番目以降の補強ユ
ニット１の補強用筒体２を順次連結し、１回のモルタル
打設距離（１スパン）に必要な台数の補強用筒体２を水
路４０内に設ける。

【００３２】(7) １スパンの補強用筒体２を水路４０内
に設けた後、図９に示すように、補強用筒体２の外周面
と水路４０内面との間の適宜位置に、エアーバッグなど
のモルタルの漏れ防止用の間仕切板４５を装着する。そ
の後、モルタル４８を、そのプラント４６から注入管４
７を介して水路４０内に導き、補強用筒体２に設けたモ
ルタル注入孔３０より補強用筒体２の外周面と水路４０
内面との間に、水路４０と筒体２が一体となるように隙
間なく打設する。

【００３３】使用するモルタル４８は、流動性かつ無収
縮性に優れ、ならびに養生時間の短い電気化学工業株式
会社製のデンカタスコンを使用することが望ましい。

【００３４】補強ユニット１は、その断面形状（パネル
３、コンクリート４の形状及び厚み）及び配筋形状（鉄
筋径、ピッチ、配筋方法）を求めることにより、必要補
強割合に応じた設計にて形状を適宜に設定し得ることが
できる。例えば、水路壁に圧縮及び引張強度で３０％の
劣化があれば、補強ユニット１はその３０％の劣化を補
う必要十分な断面形状及び配筋形状に設定する。その設
定に伴って、パネル３の形状も、例えば、図１０に示す
ように変形させる。同図では、天井パネル３ａを２分割
し、側壁パネル３ｃの下部をさらに分割３ｃ’してい
る。この実施形態の水路４０内への設置状態を図１１に
示す。

【００３５】各補強ユニット１の端面接続形状として
は、図１２に示す形状ともし得る。また、車輪１５をな
くし、レール４１上を滑走させてもよい。ウインチ４５
に代えて、後から押す推進機を採用し得る。

【００３６】なお、図１３に示すように枝管Ｓを取り込
む際には、パネル３及びコンクリート４に孔をあけ、こ
の孔に接続パイプ５０を挿通してパネル３に接続し、シ
ール５１を行う。このとき、パネル３とパイプは同材質
のものを用いるとよい。

【００３７】また、配筋において、部分的に高い引張強
度を要求される個所、例えば、天井部分はダブル配筋と
することが好ましく、また、図１鎖線で示すように配筋
方法を変えることもでき、さらに、図１０のように筒体
２の断面厚さを中央に向かって薄くして、応力がその中
央で突き当たるようにして許容強度を高めてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、補強
用筒体の内面を、既設コンクリート内面に比べ粗度係数
が小さい保護材で形成したので、流路の断面が小さくな
っても所要の流量を確保できる。

【００３９】また、補強ユニットは、コンクリート層の
引張強度を配筋で担保するようにしたので、水路の必要
補強割合に応じた形状及び強度に容易に対応することが
でき、補強（補修）のコストを必要最小限に抑え得る。

【００４０】さらに、補強ユニットを既設水路（ボック
スカルバート）の外で組立てて、既設水路内に挿入し、
レールに沿ってその補強ユニットを配設するので水路内
での作業が簡略化できるとともに、補強ユニットの外面
と既設水路内面の間にモルタルを打設するので、既設水
路の強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】補修ユニットの一実施形態の正面図

【図２】同実施形態の左側面図

【図３】同実施形態の中央切断左側面図

【図４】同実施形態におけるパネルをボルトを介して結
合させた状態を示す一部拡大断面図

【図５】同実施形態における固定ボルトを結合させた状
態を示す一部拡大断面図

【図６】同実施形態におけるパネルのコーナー取付状態
の各例を示す一部拡大断面図

【図７】同実施形態における車輪部分を示し、（ａ）は
その拡大側面図、（ｂ）はその拡大切断正面図

【図８】水路内に補強ユニットを設置した切断正面図

【図９】水路内面の補強工法を示す概要図

【図１０】補強ユニットの他の実施形態の正面図

【図１１】水路内に同補強ユニットを設置した切断正面
図

【図１２】補強ユニットの接続形状の他例を示す概略図

【図１３】水路内に補強ユニットを設置した他の形態の
切断正面図

【符号の説明】

１ 補強ユニット ２ 補強用筒体 ３ パネル（保護層） ４ コンクリート ５ 止水ゴム １０ 補強筋 ２３ 突っ張りボルト ２４ ナット ３０ モルタル注入孔 ４０ 水路 ４１ レール ４３ 搬入部 ４４ ウインチ ４６ モルタル注入プラント ４８ モルタル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 泰文 大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式 会社栗本鐵工所内 (56)参考文献 特開 昭58−99586（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−263395（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−303192（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E03F 7/00 E21D 11/04 F16L 57/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路内面に沿う断面形状の補強用筒体か
   ら成り、その補強用筒体は、内面が前記水路内面に比べ
   て粗度係数の小さい保護材で形成されて、その保護材層
   の裏面に補強筋を埋没したコンクリート層が形成された
   ものであり、かつ、補強用筒体の周囲には内側から操作
   し得て前記水路内面に突っ張って補強用筒体を水路内に
   固定する手段を設けたことを特徴とする既設水路内面の
   補強ユニット。
2. 【請求項２】 上記補強用筒体は、水路の必要補強割合
   に応じて、その断面形状及び配筋形状を設定することを
   特徴とする請求項１記載の既設水路内面の補強ユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の補強ユニットの外
   面形状を水路の内面形状より若干小さく設定し、その補
   強ユニットを、水路内の底面上に設置したレール上に載
   せて、水路内の所定位置に移動させるとともに、上記固
   定する手段を内側から操作し、水路内面周囲に突っ張っ
   て補強ユニットを水路内に固定し、つぎに、その固定し
   た補強ユニットの後端に、同様にして、上記レール上に
   載せて他の補強ユニットを導入して接続するとともに、
   水路内に固定する作業を繰り返して、所要数の補強ユニ
   ットを順次連結し、この連結した各補強ユニットの外面
   と水路内面の間にモルタルを打設することを特徴とする
   既設水路内面の補強工法。