JP4659513B2 - 中空柱状物の補強方法。 - Google Patents

Description

本発明は、電柱等の中空柱状物を補強する方法に関する。

市街地には、ケーブルや電線等を支持する電柱などの種々の柱状物が設置されている。これらの柱状物の多くは、鉄筋コンクリートや鋼管からなる中空形状の柱状物であり、その端部が地中に埋設された状態で地面に立設されている。このような中空柱状物は、長期間にわたり直射日光や風雨にさらされることから劣化が生じることは避けられず、特に、根元部付近において劣化が生じると、柱状物が倒れる虞がある。また、電線等が架け渡される２本の柱状物の間には、電線等に常時生じている張力により互いに接近する方向に力が作用していることがあるが、この場合には、根元部に大きな曲げ応力が作用することから、根元部に亀裂等が生じやすい。しかし、このような劣化や亀裂が生じた柱状物の全体を別の新しい柱状物と取り替えようとすると、架設されているケーブルや電線等を付け替えるなどの作業が必要であり、非常に手間がかかる。そこで、従来から、このような中空の柱状物を部分的に補強する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、柱状物の一部に強化繊維のシートを巻き付けてから、エポキシ樹脂等をシートに含浸させて硬化させることにより柱状物を外部から補強する方法が記載されている。また、特許文献２には、中空の柱状物内に、砂利や砕石等からなる骨材と二液反応性硬化樹脂からなる充填材を注入してから、充填材を硬化させることにより柱状物を内部から補強する方法が記載されている。

特開平５−３３２０３１号公報 特開２００２−２７６２０１号公報

しかし、特許文献１に記載された補強方法により、根元部付近を補強する場合には、この根元部の周囲をある程度の深さまで一旦掘り起こし、強化繊維のシートにより補強作業を行った後に、再び根元部を埋め戻す作業が必要になるし、場合によっては、補強作業中に柱状物が倒れないように柱状物を支える仮設材を設置する必要がある。そのため、柱状物を補強するための一連の作業がかなり大がかりなものとなる。また、特許文献２に記載された補強方法では、根元部の内部に充填された骨材と充填材のみで柱状物を補強することから、柱状物の径や高さ、あるいは、柱状物に作用する外力等の条件によっては、根元部の曲げ強度が不足する虞がある。

本発明の目的は、埋設された柱状物の根元部を掘り起こすなどの面倒な作業が不要で、且つ、柱状物を確実に補強することが可能な中空柱状物の補強方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の中空柱状物の補強方法は、その端部が地中に埋設された状態で地面に立設された、中空形状の柱状物を補強する方法であって、前記柱状物の内部空間のうちの、少なくとも地上側部分と地中側部分の境界付近に袋体を設置する袋体設置工程と、前記袋体の内部に流動性固化材を注入して前記袋体を膨張させる固化材注入工程と、前記流動性固化材を硬化させる硬化工程とを備えたことを特徴とするものである。

この補強方法においては、まず、柱状物の内部空間のうちの、地上側部分と地中側部分の境界付近、即ち、最も大きな曲げ応力が作用する根元部の内部に袋体を設置してから、この袋体の内部に流動性固化材を注入して袋体を膨張させた後、流動性固化材を硬化させる。すると、袋体と固化物（流動性硬化材が硬化したもの）とからなる補強構造により、柱状物の根元部がその内部から補強される。そのため、外部から補強する方法とは異なり、根元部を掘り起こすなどの面倒な作業が不要であり、施工が容易になる。また、柱状物は、袋体と固化物とからなる補強構造により内部から補強されるために、固化物のみで補強する場合と比較して柱状物全体の強度（特に、曲げ強度）が高くなることから、柱状物をより確実に補強することができる。

第２の発明の中空柱状物の補強方法は、前記第１の発明において、前記流動性固化材が注入される前の前記袋体の、前記柱状物内に設置されたときの前記柱状物の長さ方向と直交する断面における径は、前記柱状物の内径と比べてほぼ同じかそれよりも大きいことを特徴とするものである。従って、流動性固化材が注入されて袋体が膨張したときに袋体が柱状物の内面に密着して、袋体及び固化材からなる補強構造と柱状物が一体化するため、柱状物がより確実に補強される。

第３の発明の中空柱状物の補強方法は、前記第１又は第２の発明において、前記固化材注入工程の後に、前記柱状物の内部空間の前記袋体よりも上側に充填材を注入する充填材注入工程を備えたことを特徴とするものである。このように、柱状物の内部空間において、袋体よりも上側に充填材を注入すると、袋体と柱状物の内面との間に隙間が存在したとしても、この充填材により隙間が埋められて袋体と柱状物の密着性が向上するため、柱状物がより確実に補強される。また、柱状物の、袋体が設置された部分よりも上方の部分が充填材により内側から補強されるため、柱状物の補強効果がさらに高くなる。

第４の発明の中空柱状物の補強方法は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記袋体は筒状布帛からなり、この袋体にはパイプ部材が挿通され、前記パイプ部材の下端部に前記袋体の下端部が固定され、さらに、前記パイプ部材の途中部に前記袋体の上端部が固定されており、前記固化材注入工程において、前記パイプ部材を介して袋体内に流動性固化材を注入することを特徴とするものである。このように、筒状布帛からなる袋体にパイプ部材が袋体の全長に亙って挿通され、パイプ部材の下端部に袋体の下端部に固定されるとともに、パイプ部材の途中部に袋体の上端部が固定されているため、袋体に剛性が出て押し込みやすくなり、柱状物の内部に袋体を挿入して設置することが容易になる。また、柱状物の内部に設置されたときに袋体が弛みにくくなり、パイプ部材を介して袋体の内部に流動性固化材を注入したときに、筒状の袋体が径方向にほぼ均等に膨張してその側面全体に亙って柱状物の内面に沿った状態となるため、柱状物が内側から確実に補強される。

第５の発明の中空柱状物の補強方法は、前記第４の発明において、前記パイプ部材は、前記袋体からさらに上方へ延びており、前記固化材注入工程において、前記パイプ部材を介して袋体内に流動性固化材を注入した後、さらに、前記パイプ部材の袋体よりも上方へ延びる部分にも流動性固化材を充填しておくことを特徴とするものである。このように、パイプ部材を介して袋体の内部に流動性固化材を注入した後に、パイプ部材内にも流動性固化材を充填しておけば、流動性固化材が固化するまでの間、常時、パイプ部材内の流動性固化材によるヘッド圧が袋体内に作用することになるため、その状態のまま放置するだけで流動性固化材を脱水硬化させることができる。また、流動性固化材が脱水して袋体内の容積が減少したときには、その減少分だけパイプ部材内の流動性固化材が供給されるため、袋体を常時膨張させた状態でその内部の流動性固化材を固化させることができ、全体的に組織が緻密で品質の安定した固化物が得られる。

第６の発明の中空柱状物の補強方法は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記固化材注入工程において、前記流動性固化材を、前記柱状物の上端部からそのヘッド圧により袋体内へ注入することを特徴とするものである。この場合には、流動性固化材を注入するためのポンプ等の設備が不要になるため、施工コストを低減できる。

本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、中空柱状物である電柱を補強する場合に本発明を適用した一例である。
まず、電柱１０（図２参照）の内部に設置される補強用袋体１について図１を参照して説明する。図１に示すように、袋体１は、小径部８ａとこの小径部８ａに連なる大径部８ｂとを有し、円周方向に継ぎ目のない異径筒状布帛８からなる。この筒状布帛８としては、超高強力ポリエチレン繊維やアラミド繊維などの高強力繊維からなる経糸及び緯糸からなるものを使用できる。また、この筒状布帛８は、内部に注入される流動性固化材４（図２参照）が外に漏れ出さない程度に細かな織り組織に織成されており、例えば、繊度１０００ｄで撚り本数２の経糸と、繊度１０００ｄで撚り本数３の緯糸が用いられ、大径部８ｂにおける密度が、経糸５１２本／ｃｍ、緯糸６本／ｃｍであるものを使用できる。

この袋体１には、小径部８ａ側の端部から、その全長に亙って鋼管２が挿通されている。そして、鋼管２の下端部に袋体１の下端部が固定され、鋼管２の上端部に袋体１の上端部が固定されている。また、この鋼管２の上端部には、金具６を介して塩化ビニル製のパイプ３が接続されている。尚、鋼管２とパイプ３とが本願発明のパイプ部材に相当しており、後述するように、これら鋼管２及びパイプ３を介して袋体１内にモルタル等の流動性固化材４が注入される。また、鋼管２には、流動性固化材４を袋体１側へ流出させるための多数の孔２ａが形成されている。尚、図１においては、複数の孔２ａは鋼管２の途中部においてその長手方向に沿って適当間隔空けて配置されているが、複数の孔２ａは鋼管２の全長に亙って配置されていてもよく、あるいは、鋼管２の周方向に複数の孔２ａが配置されていてもよい。

次に、この袋体１を用いて電柱１０を補強する方法について図２を参照して説明する。ここで、本実施形態では、補強対象である電柱１０は鋼管からなる中空柱状物（鋼管柱）であり、先細り形状に形成されている。また、その下端部が地中に埋設された状態で電柱１０は地上に立設されている。尚、この電柱１０の地上高さは８ｍ、埋設深さは約１．３ｍである。また、電柱１０の上端の径は８ｃｍ、下端の径は約１９ｃｍである。

まず、図２（ａ）に示すように、電柱１０の上端の開口部から、鋼管２及びパイプ３が取り付けられた袋体１を電柱１０の内部に挿入して、図２（ｂ）に示すように、袋体１を、電柱１０の内部空間の、地上側部分と地中側部分の境界付近（根元部１０ａの内部）に設置する（袋体設置工程）。ここで、前述したように、筒状布帛８からなる袋体１に鋼管２が袋体１の全長に亙って挿通されており、さらに、鋼管２の下端部に袋体１の下端部が固定され、鋼管２の上端部に袋体１の上端部が固定されているため、袋体１を弛ませることなく電柱１０の内部に容易に挿入することができる。そして、筒状の袋体１は、その側面が電柱１０の内面に沿った状態で設置される。尚、袋体１としては、その大径部８ｂの径が電柱１０の内径と比べてほぼ同じかそれよりも大きい（例えば、２０ｃｍ程度）ものを用いる（この理由は後述する）。また、パイプ３は、袋体１を電柱１０内に設置したときに、その先端が電柱１０から突出しない程度の長さのものを用いる。

次に、図２（ｂ）に示すように、電柱１０の上端付近に位置するパイプ３の端から漏斗１１を用いて流動性固化材４を流し込むことにより、パイプ３及び鋼管２を介して、鋼管２に設けられた複数の孔２ａ（図１参照）から袋体１の内部に流動性固化材４を注入していき、図２（ｃ）に示すように、電柱１０内で袋体１を膨張させる（固化材注入工程）。ここで、本実施形態では、流動性固化材４を電柱１０の上端付近から注入することにより、その注入位置の高さから生じるヘッド圧により流動性固化材４を袋体１内へ注入する。そのため、流動性固化材４を加圧注入するためのポンプ等の設備は不要であり、施工コストを低減できる。尚、流動性固化材４としては、ポンプ等を用いずにヘッド圧だけで袋体１の内部に注入しやすくなるように、流動性の高いモルタルなどを使用することが好ましい。

ここで、筒状の袋体１は、その側面が電柱１０の内面に沿った状態で配置されていることから、袋体１の内部に流動性固化材４を注入していくにつれて、図２（ｃ）に示すように、袋体１は押し広げられて径方向に均等に膨張していく。さらに、袋体１の大径部８ｂの径は電柱１０の内径と比べてほぼ同じかそれよりも大きいことから、膨張した袋体１の側面が電柱１０の内面にほぼ全面的に密着することになる。尚、袋体１の側面が電柱１０の内面に密着するまで袋体１の内部に流動性固化材４を注入した後に、さらに、鋼管２及びパイプ３内にも流動性固化材４を充填しておく。

次に、図２（ｄ）に示すように、電柱１０の上端の開口部から袋体１の上側の空間に、流動性を有する充填材５を注入する（充填材注入工程）。すると、袋体１と電柱１０の内面との間に隙間が存在しても、注入された充填材５が入り込んでこの隙間を埋めていくため、袋体１と電柱１０の内面の密着性がより向上する。この充填材５としては、常温で硬化するものであって、さらに、筒状布帛８からなる袋体１と、鋼管製の電柱１０の内面との接着性に優れたものを用いることが好ましく、例えば、二液常温硬化型エポキシ樹脂などを使用することができる。

このようにして充填材５をある程度の高さまで充填した後に電柱１０の上端の開口部を塞いで放置し、流動性固化材４及び充填材５を硬化させる（硬化工程）。前述したように、鋼管２及びパイプ３内にも流動性固化材４が充填されているため、流動性固化材４が硬化するまでの間、パイプ３内の流動性固化材４によるヘッド圧が常時袋体１内に作用し、その内部の流動性固化材４が自然脱水される。つまり、流動性固化材４及び充填材５の注入が終了すれば、後はその状態のまま放置するだけで流動性固化材４及び充填材５が自然に硬化していくため、注入工程の完了により実質的な作業は終了することから、施工期間が短くなる。また、流動性固化材４が脱水して袋体１内の容積が減少しても、その減少分だけ鋼管２及びパイプ３内の流動性固化材４が袋体１内に供給されるため、常に袋体１を膨張させた状態でその内部の流動性固化材４を硬化させることができ、全体的に組織が緻密で品質の安定した固化物が得られる。尚、流動性固化材４が充填されたパイプ３は電柱１０から突出しておらず、電柱１０の内部に収容されているため、放置期間中に電柱１０の外観が損なわれることがない。

そして、流動性固化材４及び充填材５が完全に硬化したときに、流動性固化材４により膨張した袋体１が充填材５を介して電柱１０の根元部１０ａ付近の内面に接着された、電柱１０を内側から補強する構造が完成する。この補強構造は、モルタル等の固化物のみからなる場合と比較して、超高強力ポリエチレン繊維やアラミド繊維等の高強力繊維が用いられている袋体１が含まれている分だけ、補強構造自体の強度（特に、曲げ強度）は高い。その上、袋体１を介して電柱１０の内面に密着しており密着性が高いことから、電柱１０と一体化してこの電柱１０を確実に内側から補強することができる。また、充填材５は袋体１の上側にもある程度の高さまで充填されており、電柱１０の根元部１０ａよりも上側の部分が充填材５により内側から補強されることから、補強効果がさらに向上する。また、充填材５は、電柱１０の内面と袋体１の何れにもよく接着することから、補強効果がさらに向上する。

以上説明した電柱１０の補強方法によれば次のような効果が得られる。
袋体１と固化物からなる補強構造により、電柱１０の根元部１０ａがその内部から補強されるため、電柱１０を外部から補強する方法とは異なり、根元部１０ａを掘り起こすなどの面倒な作業が不要であり、補強作業が容易になる。また、電柱１０を内側から固化物のみで補強する場合と比較して補強構造の強度が高いことから、電柱１０を確実に補強することができる。

流動性固化材４が注入されて膨張した袋体１の径は、電柱１０の内径と比べてほぼ同じかそれよりも大きいため、膨張時に袋体１は電柱１０の内面に密着する。従って、流動性固化材４が注入された袋体１と電柱１０とが一体化するために、電柱１０が確実に補強される。また、流動性固化材４の注入後に、さらに、袋体１の上側から充填材５が注入されるため、充填材５により袋体１と電柱１０の内面の密着性がさらに向上する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］袋体１の内部に注入された流動性固化材４が硬化した後における、補強構造全体の曲げ強度を高めるために、例えば、超高強力ポリエチレン繊維やアラミド繊維などの高強力繊維で織られたベルトを袋体１に一体化させてもよい。あるいは、流動性固化材に前述のような高強力繊維材料の短繊維を混ぜることにより、高靭性の流動性固化材としたものを使用してもよい。

２］袋体１の内部に挿通される部分（前記実施形態では鋼管２）と袋体１から上方へ延びる部分（前記実施形態ではパイプ３）がそれぞれ別々のパイプ部材で構成されている必要はなく、１本のパイプ部材で構成されていてもよい。

３］袋体１を弛ませることなく電柱１０内に挿入しやすくするという観点からは、パイプ部材は、前記実施形態のような剛直な鋼管２やパイプ３であることが好ましいが、ある程度の可撓性を有するホースやチューブでも袋体１を弛ませずに挿入することは可能である。

４］前記実施形態では、袋体１は、根元部１０ａ付近の内部にのみ設置されているが、電柱１０の全長に亙って設置されていてもよい。

５］前記実施形態の袋体１は、その内部に注入された流動性固化材４が漏れ出さない程度の細かな織り組織に織成されているが、袋体が、流動性固化材４がある程度漏れ出すような粗い織り組織で織成されていてもよい。この場合には、袋体内に注入された流動性固化材４の一部は、袋体から外側へ漏れ出し、電柱１０の内面に直接接触するため、前記実施形態における補強構造と比べると、袋体と電柱１０の内面との間の密着性が多少低下する。しかし、固化物のみからなる補強構造（例えば、前述の特許文献２に記載の補強構造）と比べると、布帛からなる袋体が含まれている分、その強度（特に、曲げ強度）が高くなるため、確実に電柱１０を補強することができる。また、漏れ出した固化材により、補強構造との付着をとることができる。尚、この場合には、流動性固化材４が袋体から外に漏れ出すことから、前記実施形態のように、袋体と電柱１０の内面とを密着させるために袋体の径を電柱１０の内径とほぼ同じかあるいは大きくする必要は特にない。

６］前記実施形態は、鋼管製の電柱を補強する場合に本発明を適用した一例であるが、コンクリート製の電柱を補強する場合にも本発明を適用できる。さらに、本発明の適用対象は電柱に限られるものではなく、地面に立設されたものであれば、その他の用途に用いられる種々の中空の柱状物に対しても本発明を適用することは可能である。

本実施形態に係る鋼管及びパイプが組み付けられた状態の袋体の正面図である。 電柱の補強工程を示す図であり、（ａ）は袋体の設置途中の状態、（ｂ）は流動性固化材の注入中の状態、（ｃ）は流動性固化材の注入完了状態、（ｄ）は充填材の注入完了状態をそれぞれ示す。

符号の説明

１ 袋体
２ 鋼管
３ パイプ
４ 流動性固化材
５ 充填材
８ 筒状布帛
１０ 電柱

Claims (6)

1. その端部が地中に埋設された状態で地面に立設された、中空形状の柱状物を補強する方法であって、
   前記柱状物の内部空間のうちの、少なくとも地上側部分と地中側部分の境界付近に袋体を設置する袋体設置工程と、
   前記袋体の内部に流動性固化材を注入して前記袋体を膨張させる固化材注入工程と、
   前記流動性固化材を硬化させる硬化工程と、
   を備えたことを特徴とする中空柱状物の補強方法。
2. 前記流動性固化材が注入される前の前記袋体の、前記柱状物内に設置されたときの前記柱状物の長さ方向と直交する断面における径は、前記柱状物の内径と比べてほぼ同じかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の中空柱状物の補強方法。
   
3. 前記固化材注入工程の後に、前記柱状物の内部空間の前記袋体よりも上側に充填材を注入する充填材注入工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空柱状物の補強方法。
4. 前記袋体は筒状布帛からなり、
   この袋体にはパイプ部材が挿通され、
   前記パイプ部材の下端部に前記袋体の下端部が固定され、さらに、前記パイプ部材の途中部に前記袋体の上端部が固定されており、
   前記固化材注入工程において、前記パイプ部材を介して袋体内に流動性固化材を注入することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の中空柱状物の補強方法。
5. 前記パイプ部材は、前記袋体からさらに上方へ延びており、
   前記固化材注入工程において、前記パイプ部材を介して袋体内に流動性固化材を注入した後、さらに、前記パイプ部材の袋体よりも上方へ延びる部分にも流動性固化材を充填しておくことを特徴とする請求項４に記載の中空柱状物の補強方法。
6. 前記固化材注入工程において、前記流動性固化材を、前記柱状物の上端部からそのヘッド圧により袋体内へ注入することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の中空柱状物の補強方法。

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