JP4192269B2 - コンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート鋼管柱造、即ち鋼管柱内にコンクリートを充填して構築物の柱となす工法におけるコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法に関する。

一般に、ＲＣ造、ＳＲＣ造に比べ耐震性能、耐火性能に優れた特性を発揮するＣＦＴ造（コンクリート充填鋼管柱造）が開発されている（例えば非特許文献１）。この工法は、鋼管柱内にコンクリートを充填した構造形式であり、コンクリートと鋼管柱の相互拘束効果により軸圧縮耐力・曲げ耐力及び変形性能が増大する。この相互拘束効果を発揮させるためには、均質・密実かつ隙間のないコンクリートの充填と所要の強度発現及び鋼管柱とコンクリートの一体化を保証することが必要となる。
このＣＦＴ造の施工におけるコンクリートの充填方法として、落とし込み充填工法及び圧入工法がある。落とし込み充填工法は、図７に示すように柱頭部から鋼管柱３1内にトレミー管３１又はフレキシブルホースを使用してコンクリートを鋼管柱底部から順次上方に向けて打ち上げる方法であり、落とし込み高さが比較的低い場合に用いられている。

圧入工法は、図８に示すように鋼管柱３０の低部に圧入口３２を形成しておきコンクリートポンプ３３を使用して鋼管柱底部からコンクリートを打ち上げる方法である。この圧入工法には高流動性のコンクリートが使用され、コンクリート打設高さが高い場合でも利用できる。

このような方法を使用することにより、打設時におけるコンクリートの分離を防止してコンクリートの品質を維持させるとともに、柱−梁仕口部とブレース接合部にダイアフラムが設けられている鋼管柱への充填に際し、ダイアフラム下の空隙発生を防止させるようにしている。
平成１４年９月３０日 社団法人新都市ハウジング協会発行 「コンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ）造 技術基準・同解説」

上述した従来の技術における従来の落とし込み工法は、鋼管柱及び梁・床を構築した後に、柱上部よりホースあるいは管からなるコンクリート導入筒を挿入し、打ち込み高さ、即ち打設されたコンクリートの上面とコンクリート導入筒の下端との距離を１ｍ以内程度に調整しつつコンクリートを落とし込み充填するものであるが、この場合、打ち込み高さ確保のために、揚重機を占有する必要があり、またコンクリートバケットを揚重機で揚重して打設するため、工程の遅延、コストの増大を招くことになるという問題がある。

本発明はこのような従来の落とし込み工法の問題に鑑み、コンクリートの落とし込み打設に際しては揚重機を占有せず、コンクリートの打ち込みと並行して揚重機を使用した他の作業を実施することができるようにして作業効率を向上させることができるコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、略鉛直状に立設された中空の鋼管柱内にコンクリート誘導落下させる誘導管を縦向きに挿入し、該誘導管の下端部開口の高さをコントロールしつつ、前記鋼管柱内にコンクリートを落とし込み充填するコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法において、
２ｍ程度の単管４本を上下に連結してなる前記誘導管と、該誘導管上端側において、最下端の前記単管である下端開口部を有する前記単管を昇降操作できる下端開口部昇降機構とを備えたコンクリート充填装置を使用し、

前記誘導管は、その互いに上下に隣り合う前記各単管において、上側の前記単管が下側の前記単管内に嵌合されて軸方向にスライド可能となるように連結されていることにより、長手方向に伸縮可能に構成され、且つ最上端の単管の上端に漏斗状のコンクリート投入用ホッパーが固定され、
前記下端開口部昇降機構は、前記ホッパーの上端部外面両側に固定された１対のウィンチと、該ウインチにより上端側が巻き取り操作され、下端側を前記誘導管の左右両側に沿わせ、その下端を前記最下端の単管に固定した一対のワイヤーロープとをもって構成され、前記各ウインチによりそれぞれワイヤーロープを巻き取り操作させて、前記最下端の単管を上昇させることにより、前記各単管が順に持ち上げられ、前記誘導管全体を略前記単管１つ分の長さにまで短縮することができるようになっており、

前記誘導管を前記鋼管柱内に挿入し、前記ホッパーの下端側を該鋼管柱に対して支持させることにより前記誘導管の上端側を固定状態とし、この状態で前記ホッパー内にコンクリートを投入することにより充填作業を行い、そのコンクリートの鋼管柱内充填高さに応じて前記下端開口部昇降機構により誘導管の下端開口の高さをコントロールしながら、前記鋼管柱の下部から上部までコンクリートを打設することにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、上記請求項１の構成に加え、下端開口部昇降機構を構成する各ウインチは手動式とし、手動によって下端開口高さをコントロールすることにある。

本発明においては、鋼管柱内にコンクリートを投入するための誘導管として複数の単管を軸方向にスライド可能なように嵌合させて長手方向に伸縮可能な構造のものを使用するとともに該誘導管にその下端開口高さをコントロールする下端開口部昇降機構を備えておき、該誘導管を前記鋼管柱内に挿入し、該鋼管柱に対して誘導管の上端側を固定状態としてコンクリート充填作業を行い、そのコンクリートの鋼管柱内充填高さに応じて前記下端開口部昇降機構により下端開口の高さをコントロールするようにしたことにより、コンクリートの充填作業に際しては、誘導管の下端開口の高さ調整のために誘導管全体を昇降可能なように吊り下げておく必要が無くなり、また、コンクリート圧送ポンプからのホース先端から誘導管の上端開口に直接コンクリートを投入することが可能なようになり、揚重機を使用せずにコンクリート充填作業ができる。

また、下端開口部昇降機構を手動式とし、手動によって下端開口高さをコントロールするようにすることにより、コンクリート充填高さを目視により確認しながら手動によって作業が可能となる。

更に、下端開口部昇降機構を、前記誘導管の上部に備えた巻き取り機構と、下端が最下端部の単管に固定され、上端側が前記巻き取り機構によって巻き取られる引張線材とをもって構成し、またその巻き取り機構として手動のウインチを使用することにより、簡単な機構によって下端開口部の昇降機構が構成される。

更に、誘導管の上端に漏斗状のコンクリート投入用ホッパーを備えることにより、コンクリートの投入が容易となる。

次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。先ず、本発明に係るコンクリート充填装置を図１〜図３について説明する。図中符号１は誘導管、２は誘導管の上端部に固定した漏斗状のホッパー、３は誘導管の下端開口部外周に固定した下端補強リングである。

誘導管１は複数、本実施例では４本の単管１０ａ〜１０ｄを使用している。これらの各単管は長さがそれぞれ約２ｍ、外径は最大径の最下端部単管が１３０ｍｍ程度のものを使用している。各単管は互いに隣り合う単管間において、上側のものが下側内に嵌り合う形状に形成され、互いに嵌り合って軸方向にスライドできるようになっている。また、互いに隣り合う単管間は、図３に示すように、最も伸びた状態で両者間が抜け止めされるように下側単管の上端内周及び上側単管の下端外周に抜け止め用のフランジ１１ａ，１１ｂが突設されている。

また、互いに隣り合う単管間において、両者が最も短縮された状態で、上側の単管の下端が抜け出さないように抜け止め突起１２が下側単管の下端部内周に突設されている。

このようにして誘導管１は、最上端部の単管１０ａを支持して垂下させることにより、図１に示すように自重で各単管がスライドして、誘導管１全体が最も長い状態となる。

また、一方で、最下端部の単管１０ｄを外力によって上昇させることにより、最下端部の単管１０ｄから順に各単管が持ち上げられ、図２に示すように誘導管全体が略単管１０ｄ１つ分の長さにまで短縮され、全体が最も短い状態となる。

ホッパー２は、誘導管１の最上部単管１０ａの上端部に上端補強リング１３を介して固定されている。

誘導管１には、最下端の単管１０ｄを上下に移動させることによって下端開口を上下動させる下端開口部昇降機構が備えられている。この機構は、誘導管１の左右両側に沿わせて張設したワイヤーロープからなる一対の引張線材１４，１４と、手動で各引張線材１４，１４の一端側をそれぞれ巻き取る一対のウインチ１５，１５とから構成されている。

各ウインチ１５はそれぞれホッパー２の上端部外面に固定されており、引張線材１４はその上端側がウインチ１５に巻き取られるようにし、下端側を滑車１６に掛け回して誘導管１の側面に沿わせ、下端を最下端部の単管１０ｄの補強リング３に固定している。これによって、両ウインチ１５によって引張線材１４を巻き取り又は巻き戻して繰り出し長さを変更することにより、最下端の単管１０ｄの高さが調整されるようになっている。

次に、このように構成されるコンクリート打設装置を使用した本発明に係るコンクリート打設方法について説明すると、図４に示すように落とし込み工法によってコンクリートを充填しようとする鋼管柱２０を縦向きに立設した後、その上端より揚重機を使用して、又は人力によって誘導管１部分を鋼管柱２０内に挿入し、ホッパー２の下側を鋼管柱２０に対して必要な支持部材２１を使用して支持させる。

このようにして誘導管１の上端側を鋼管柱２０に対して移動しない固定的状態とし、ウインチ１５を手動操作して誘導管１下端部単管１０ｄの下端開口、即ちコンクリート打設口の高さを、鋼管柱２０のコンクリート打設面に合わせて必要な高さとなるように調整する。

この状態でホッパー２内にコンクリート圧送ポンプからのホース２２からコンクリートを投入する。このようにして鋼管柱２０内の底部に誘導管１を通してコンクリートを打設し、その打設に伴うコンクリート打設上面２３の高さの上昇に合わせてウインチ１５により引張線材１４を巻き取り、図５に示すように最下端の単管１０ｄを上昇させ、その下端のコンクリート打設口の高さを、コンクリート打設上面２３の高さに合わせて必要な高さに調節しつつコンクリートの打設を続行させる。

このようにして図６に示すように誘導管１が最も短縮された状態に至るまでコンクリートを打設し、１本の鋼管柱２０に対するコンクリート充填を終了した後、装置全体を人力又は揚重機を使用して次の鋼管柱２０上に移動させて前述と同様に設置し、誘導管１を伸張させて下端のコンクリート打設口高さを調整し、前述と同様のコンクリート充填作業を行う。

尚、上述した装置及び方法では、下端開口部昇降機構に手動ウインチを使用しているが、この他鋼管柱上部で下端開口を上下に移動操作できる他の機構を使用することができ、また手動による機構に限らず、電動機を使用して作動させる例えば電動ウインチを使用したものであってもよい。

本発明に係る装置の概略を示す正面図である。 同上の誘導管を最も短縮させた状態を示す縦断面図である。 同上の誘導管の最も伸長した状態の部分省略拡大断面図である。 図１に示す装置を使用した本発明に係る方法の概略を示す縦断面図である。 同上のコンクリート充填途中の状態を示す縦断面図である。 同上のコンクリート充填完了時の状態を示す縦断面図である。 従来のコンクリート充填工法の一例を示す断面図である。 従来のコンクリート充填工法の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 誘導管
２ ホッパー
３ 下端補強リング
１０ａ〜１０ｄ 単管
１１ａ，１１ｂ フランジ
１２ 抜け止め突起
１３ 上端補強リング
１４ 引張線材
１５ ウインチ
１６ 滑車
２０ 鋼管柱
２１ 支持部材
２２ ホース
２３ コンクリート打設上面

Claims (2)

1. 略鉛直状に立設された中空の鋼管柱内にコンクリート誘導落下させる誘導管を縦向きに挿入し、該誘導管の下端部開口の高さをコントロールしつつ、前記鋼管柱内にコンクリートを落とし込み充填するコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法において、
   ２ｍ程度の単管４本を上下に連結してなる前記誘導管と、該誘導管上端側において、最下端の前記単管である下端開口部を有する前記単管を昇降操作できる下端開口部昇降機構とを備えたコンクリート充填装置を使用し、
   前記誘導管は、その互いに上下に隣り合う前記各単管において、上側の前記単管が下側の前記単管内に嵌合されて軸方向にスライド可能となるように連結されていることにより、長手方向に伸縮可能に構成され、且つ最上端の単管の上端に漏斗状のコンクリート投入用ホッパーが固定され、
   前記下端開口部昇降機構は、前記ホッパーの上端部外面両側に固定された１対のウィンチと、該ウインチにより上端側が巻き取り操作され、下端側を前記誘導管の左右両側に沿わせ、その下端を前記最下端の単管に固定した一対のワイヤーロープとをもって構成され、前記各ウインチによりそれぞれワイヤーロープを巻き取り操作させて、前記最下端の単管を上昇させることにより、前記各単管が順に持ち上げられ、前記誘導管全体を略前記単管１つ分の長さにまで短縮することができるようになっており、
   前記誘導管を前記鋼管柱内に挿入し、前記ホッパーの下端側を該鋼管柱に対して支持させることにより前記誘導管の上端側を固定状態とし、この状態で前記ホッパー内にコンクリートを投入することにより充填作業を行い、そのコンクリートの鋼管柱内充填高さに応じて前記下端開口部昇降機構により誘導管の下端開口の高さをコントロールしながら、前記鋼管柱の下部から上部までコンクリートを打設することを特徴としてなるコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法。
2. 下端開口部昇降機構を構成するウインチは手動式とし、手動によって下端開口高さをコントロールする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱のコンクリート充填方法。