JP4555724B2 - プレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法に関し、特に、プラント建設のように、基礎や建家の建設工事と、建家内への機器組立、据付などの機械設置工事とがそれぞれ長期間を要する建設工事における建設工期の短縮を可能とする構造物の構築方法に関する。

従来、製鉄プラントなどのプラント建設工事においては、基礎構造及び建家などの構造物を構築後に、プラントとして必要な機器の組立、据付を構造物内で行っている。
一般プラント建設においては、架構上に構築した床面（床版）に機器が設置される構造となっているが、この構造物としての床面は、底版コンクリート、架構を構成する柱部材、架構上に設置される床面の順に、それぞれの段階で、現地にて、鉄筋加工、型枠組立、コンクリート打設、鉄筋コンクリートが所定の強度を発現するまでの養生、型枠の解体、という工程を繰り返すことにより構築されている。
図４，図５は、このような構造物の従来の構築方法の工程を示す図であり、（ａ）地盤の掘削後、均しコンクリート１１を築造する地業工程（掘削、型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体）、（ｂ)底版コンクリート１７を築造する底版築造工程(鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体)、次いで（ｃ）底版コンクリート１７上にコンクリート柱１５を築造する柱築造工程(鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体)、次いで（ｄ）底版コンクリート１７上に支保工１２を設ける支保工設置工程、次いで（ｅ）コンクリート柱１５上に結合してコンクリート床版１３を築造する床版築造工程(鉄筋・型枠、コンクリート充填・養生、型枠解体)、次いで（ｆ）支保工１２を解体撤去する支保工解体工程、その後（ｇ）床版上に機器を設置する機器設置工程という順序で建設工事が行われている。
この工法では、現地作業が多く手間がかると共に、例えば、昼夜二交代にて築造工事を行うとしても、現地作業工程の煩雑さ、及び鉄筋コンクリートの養生期間が必要であり、工期短縮には限界がある。
そして、構造物（床版）への機器の組み立て、据付は、（ｆ）の完了を待って開始される。

そこで、現地作業を省力化し、工期の短縮を図るために、プレキャストコンクリート部材を用いて施工する方法も採用されている。この施工方法は、底版コンクリートを築造した後、コンクリート柱１５の代わりにプレキャストコンクリート柱を建て込み、次いでプレキャストコンクリート柱上に床版を設置するものである。この施工方法において、底版コンクリートとプレキャストコンクリート柱とを結合する方法として、例えば、特許文献１には、プレキャストコンクリート製の柱部材の下端に端板を設け、基礎部（床版）に予め埋め込んでおいたアンカーボルトと結合する方法が提案されている。
また、一般的な構造物に対して、プレキャストコンクリート部材を用いて工期を短縮する方法として、例えば、特許文献２では、逆梁工法における床の製造にハーフＰＣ工法を適用し、逆梁躯体の施工にサイドプレハブ工法を適用することによって、工期の短縮、工事現場での省力化、躯体品質の安定化と工事安全性の向上を図る逆梁用ハーフＰＣスラブ及びそれを用いた逆梁躯体の施工法が提案されている。
特開２００４−１３１９６３号公報 特開２０００−１９９２６８号公報

上述のように、プレキャストコンクリート柱を用いて構造物を構築することにより、柱自体の構築に要する建設現地での工期短縮は図れるものの、プラント建設の全体の工期を短縮する効果は十分ではない。
すなわち、上記の従来の施工方法は、地業（掘削、及び均しコンクリート築造）を行い、底版コンクリートを築造した後、プレキャストコンクリート柱を建て込み、次いでコンクリート床版を設置するものであり、コンクリート床版の据付、固定完了後でなければ、機器の組立、据付け工事に着手できず、建設工事の工期短縮には限界がある。
また、特許文献１の方法では、上述のようにプレキャストコンクリート柱を使用する点では、省力化、工期短縮の効果は得られるものの、プレキャストコンクリート柱と底版コンクリートとの結合のために柱及び底版コンクリートに加工が必要であり、現地での据付等に、時間とコストがかかるのは避けられない。
また、特許文献２に提案された技術は、柱の築造後に行われる床の築造工程の短縮、スペースの確保を指向したものであり、プラント建設などにおける大幅な工期短縮は困難である。
本発明は、プラント建設工事などにおける基礎構造物の建設工事工程と基礎構築物上に設置する機器設置工事工程をラップさせることを可能とし、建設工事全体の工期を短縮可能とする構造物の構築方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。
本第１発明は、プレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法であって、（１）地業を行なって均しコンクリートを築造し、（２）この均しコンクリート上に、コンクリート床版を形成するための支保工を設置し、（３）次いで、支保工上に貫通孔を有するコンクリート床版を仮固定し、（４）プレキャストコンクリート製柱を均しコンクリート上に建て込んだ後、（５）コンクリート床版とプレキャストコンクリート製柱を結合し、（６）構造物の底版コンクリートを築造し、プレキャストコンクリート製柱と底版コンクリートとを結合することを特徴とする。
本第２発明は、本第１発明に記載のプレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法において、前記コンクリート床版がプレキャストコンクリート製柱を貫通させる貫通孔を備えたプレキャストコンクリート製床版であることを特徴とする。

本第１発明の構造物の構築方法によれば、地業を行なって、均しコンクリートを築造しプレキャストコンクリート製柱をこの均しコンクリート上に建て込み、この柱とコンクリート床版とを結合支持させるので、底版コンクリート築造に先立って、コンクリート床版への機器の組立、機器の据え付けなどの作業を開始することができる。
従って、底版コンクリートの築造に要する期間と、機器の組立、設置作業に要する期間をラップさせることができ、建設工期全体を大幅に短縮することができる。
本第２発明の構造物の構築方法によれば、現地でのコンクリート床版の構築（築造）作業、すなわち、現地での鉄筋・型枠加工、コンクリート打設・養生、型枠撤去などの作業、を省略することができ、また、これらに要する工期を短縮することができる。さらに、プレキャストコンクリート製柱を底版コンクリート上に迅速に降ろすことができ、あるいは、コンクリート床版とプレキャストコンクリート製柱との結合作業も効率的に進めることができるので工期の短縮が可能である。

以下に、実施形態の図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１（ｉ）〜（iv）および図２（ｖ）〜（vii）は、本発明の構造物の構築方法における工程を示す側面からの模式図であり、図２（ｖ）〜（vii）は図１（ｉ）〜（iv）に続く工程を示している。紙面垂直な方向を奥行きとする。
先ず、図１の（ｉ）は、構造物の基礎となる底版を築造するために必要な地業を行なう工程を示している。
まず、地盤を所定深さまで掘削後、均しコンクリート１の築造を行う。均しコンクリート１は、鉄筋／または鉄骨の無い、無筋コンクリート造りであり、基礎地盤を所要の形状に掘削した後、型枠（図示せず）を設置し、型枠にコンクリートを流し込み、所定期間養生した後、型枠を外す、いわゆる現場打ちによって構築される。なお、この均しコンクリートの厚さは、必要に応じて、上部構造の重量を支えるに十分な適切な厚さとする。

次に、図１の（ii）は均しコンクリート１上に支保工２を設ける工程を示している。
この支保工２は、コンクリート床版を設けるためのものであり、所要の位置に所要の高さに設けられる。通常の部材、例えば鋼管、矢板などを用いて設置することができる。

次に、図１の（iii ）はコンクリート床版３を設置する工程を示している。
コンクリート床版３は、支保工２上にコンクリート床版用の鉄筋／鉄骨、および型枠（いずれも図示せず）を設け、型枠内にコンクリートを流し込む、いわゆる現場打ちによって築造する。

しかしながら、建設工期の短縮、現地作業の効率化を図る観点からは、プレキャストコンクリート製のコンクリート床版３’（以下、プレキャストコンクリート床版とも記載する）を使用することが好ましい。これを用いれば、支保工上に据え付け、仮固定するだけでコンクリート床版を設置でき、現場打ちで築造するのに比べて、鉄筋、型枠の加工・設置、養生、型枠撤去作業などの期間が不要となる。

なお、本発明の構築方法では、コンクリート床版３（または３’）を設置したあと、プレキャストコンクリート柱５を均しコンクリート１に建て込むので、プレキャストコンクリート柱５を貫通させる孔をコンクリート床版３（または３’）の所定の位置に設けておく必要がある。
すなわち、図３は、コンクリート床版３（または３’）の一部を示す上面図であるが、図３に示すように、コンクリート床版の所定の位置、すなわちプレキャストコンクリート柱５が設けられる位置に対応する位置、には、貫通孔４が設けられる。

後述するように、コンクリート床版３（または３’）の貫通孔４の内径は、プレキャストコンクリート柱５の外面との間に充填材を充填して固化して結合部６を形成する間隙Ｇを得られる大きさとすることが好ましい。

この貫通孔４は、現場打ちコンクリート床版３、プレキャストコンクリート製床版３’のいずれの場合も、予め、鉄筋、型枠加工の際に貫通孔を形成するための開口部を設けておくか、またはコンクリート床版を形成した後、所要に位置に貫通孔を開けるなどの方法によって設けることができる。
なお、コンクリート床版は、構造物の大きさによって異なるが一体形成された一枚のコンクリート床版により構築されても良いし、複数のコンクリート床版を連結して一体のコンクリート床版としても良い。

次に、図１の（iv）はプレキャストコンクリート柱を建て込む工程を示している。
プレキャストコンクリート柱５が、上方から上記コンクリート床版３（または３’）の貫通孔４を通って均しコンクリート１上の所定の位置に対して適切に降ろされる。
なお、少なくともこの位置の均しコンクリートは、構造物の重量を支持するに十分な厚さとすることは言うまでもない。

次に、図２の（ｖ）は、プレキャストコンクリート柱とコンクリート床版とを結合する工程を示している。
プレキャストコンクリート柱５の下端が均しコンクリート１上に着いたあと、プレキャストコンクリート柱とコンクリート床版とを結合する。結合方法は特に限定するものではなく、公知の手段によって行うことができる。

たとえば、プレキャストコンクリート柱５とコンクリート床版３（または３’）とは、プレキャストコンクリート柱５とコンクリート床版３（または３’）の貫通孔４との間に径方向の間隙を設けておき、この間隙においてプレキャストコンクリート柱の床版の貫通孔４の内面に対向する近傍の外面の鉄筋を径方向に突出させると共に、コンクリート床版の貫通孔の内面には孔の中心方向に鉄筋を突出させておき、これらの鉄筋同士を重ねた後、この間隙にコンクリートなどの充填材を充填、固化させて結合部６を形成して結合することができる。この結合は、築造したコンクリート床版３およびプレキャストコンクリート床版３’のいずれの場合も適用できる。

次に、図１の（vi）は、均しコンクリート上に底版コンクリートを築造し、プレキャストコンクリート柱と結合する工程を示している。
底版コンクリート７は、通常の鉄筋コンクリート造りであり、基礎地盤上に所要の形状の鉄筋および／または鉄骨、および型枠を設置した後、型枠にコンクリートを流し込み、所定期間養生した後、型枠を外すことによって構築される。
プレキャストコンクリート柱５と底版コンクリート７との結合は、底版コンクリートへの埋め込み深さが、柱せいの１倍〜２倍程度とすることで、結合のためのアンカーボルトの設置、あるいは、プレキャストコンクリート製柱の下端部にベース板の設置等の加工が不要となり、現地での加工や据付作業の省力化が可能となる。

また、底版コンクリートへの埋め込み深さが十分取れない場合は、プレキャストコンクリート柱５の外面に、結合に必要な長さの鉄筋を突出させておき、底版コンクリートの鉄筋と重ね、コンクリートを打設することで結合部を形成し、プレキャストコンクリート柱と底版コンクリートとを結合することができる。

なお、プレキャストコンクリート柱５と底版コンクリート７との結合は、例えば、特許文献１にあるように、底版コンクリートにアンカーボルトを設け、プレキャストコンクリート柱の下端部にアンカーボルトの貫通孔を有するベース板を接合し、ベース板をアンカーボルトによって接合、固定する方法を用いることができることはいうまでもない。

図２の（vii）は、底版コンクリート７を築造し、底版コンクリート７とプレキャストコンクリート柱５とを結合した後、支保工２を取り去った状態を示している。

本発明の構築方法は、上述のように、図１の（vi）で底版コンクリートを築造し、プレキャストコンクリート製柱と底版コンクリートとを結合する前の、図２の（ｖ）の段階において、プレキャストコンクリート柱とコンクリート床版とが固定される。従って、図２の（ｖ）の工程が完了すれば、床版上での作業、例えば、機器の組立、設置工事を開始することができる。
すなわち、コンクリート床版上での機器の組立、設置などの工事と平行して、底版コンクリートの築造、及び、底版コンクリートとプレキャストコンクリート製柱との結合工程を行なうことができる。

前述のように、従来、（ａ）掘削後、均しコンクリートを築造する地業工程（掘削、型枠加工コンクリート充填・養生、型枠解体）、（ｂ）底版築造工程(鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体)、（ｃ）柱築造工程(鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体)、（ｄ）支保工設置工程、（ｅ）床版築造工程(鉄筋・型枠、コンクリート充填・養生、型枠解体)、（ｆ）支保工解体工程、（ｇ）床版上の機器設置工程という順序で建設工事が行われていたのに対して、本発明の方法によれば、（ｉ）掘削後、上部構造の重量を支えることが可能な適切な厚みを有した均しコンクリートを築造する地業工程（掘削、型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体）、（ii）支保工設置工程、（iii ）床版設置工程(鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体)、（iv）プレキャストコンクリート柱建て込み工程、（ｖ）プレキャストコンクリート柱とコンクリート床版とを結合する工程（鉄筋結合、コンクリート充填・養生）、（vi）床版上の機器設置工程、及び底抜コンクリート築造（鉄筋・型枠加工、コンクリート充填・養生、型枠解体）とプレキャストコンクリート柱と底版コンクリートとの結合工程（鉄筋結合、コンクリート充填・養生）、（vii）床版上の機器設置工程、及び支保工解体工程、という順序で建設が行われる。

これから判るように、本発明では、プレキャストコンクリート部材（柱、床版）を使用することによって、従来の現場打ちのコンクリートの場合に必要な、鉄筋、型枠加工、コンクリート打設養生、型枠の撤去などに要する作業および期間を省略でき、工期の短縮が可能であることは言うまでもない。

さらに、従来のプレキャストコンクリート部材を用いた構造物では、地盤レベルから上方に向かって順次築造し、柱築造の後に床版を築造する工法が用いられていたのに対して、本発明の方法では、上部構造の重量を支えることが可能な適切な厚みを有した均しコンクリート上に支保工を設置し、床版およびプレキャストコンクリート製柱を支えることにより、床版築造工程を最初に行なうことができるようになり、床版上で行われる機器の設置作業と底版築造工程とを平行して進めることができる結果、従来に比べて、大幅な工期短縮を図ることができる。

すなわち、従来に比べ１工程分早く機器の設置工事に着手できること、また、プレキャストコンクリート部材を使用することにより、現地での鉄筋・型枠加工、コンクリート充填、養生などの作業が、従来は少なくとも３回必要であったが、１回ないし２回で完了する。
従って、建設工程全体の短縮が図れると共に、コンクリートの構築に関連する工事の短縮、及びそれに伴う省力化、プレキャストコンクリート部材のように工場製作部材を多用することによる構造物の精度向上などの効果を得ることが出来る。

本発明のプレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法を示す図であり、（ｉ）〜（iv）はその各工程を示す。 本発明のプレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法を示す図であり、（ｖ）〜（vii）は、図１の（ｉ）〜（iv）の工程に続く各工程を示す。 プレキャストコンクリート部材を用いた構造物の本発明の構築方法の実施形態における床版を示す上面図である。 構造物の従来の構築方法を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）はその各工程を示す。 構造物の従来の構築方法を示す図であり、（ｅ）〜（ｇ）は、図４の（ａ）〜（ｄ）の工程に続く各工程を示す。

符号の説明

１ 均しコンクリート
２ 支保工
３ ３’ コンクリート床版
４ 貫通孔
５ プレキャストコンクリート柱
６ 結合部
７ 底版コンクリート
１１ 均しコンクリート
１２ 支保工
１３ コンクリート床版
１５ コンクリート柱
１７ 底版コンクリート

Claims (2)

1. （１）地業を行なって均しコンクリートを築造し、（２）この均しコンクリート上にコンクリート床版を形成するための支保工を設置し、（３）次いで、支保工上に貫通孔を有するコンクリート床版を仮固定し、（４）プレキャストコンクリート製柱を均しコンクリート上に建て込んだ後、（５）コンクリート床版とプレキャストコンクリート製柱とを結合し、（６）構造物の底版コンクリートを築造し、プレキャストコンクリート製柱と底版コンクリートとを結合することを特徴とするプレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法。
2. 前記コンクリート床版がプレキャストコンクリート製柱を貫通させる貫通孔を備えたプレキャストコンクリート製床版であることを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材を用いた構造物の構築方法。

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