JP5474900B2 - コンクリート床版内の空隙の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート床版内の空隙の洗浄方法、特に橋梁のコンクリート床版の補修システムにおける空隙の洗浄方法と、このシステムの実施に適する装置の開発に関するものである。

コンクリートの補強は、コンクリート構造物の維持管理に欠かせないものであり、種々の方法が提案されている。図３に示すように、橋梁等におけるコンクリート床版、特に床版上面増厚によって補強されたコンクリート床版にあっては、既設床版１０１内部や、既設床版１０１と増厚コンクリート１０２との境界面での水平剥離１０３が発生していることが知られている（図中、１０４は床版の上のアスファルト層を示す）。この水平剥離１０３では、コンクリートの土砂化や空隙が生じており、床版上面増厚により発揮されるべき補強効果が得られていない状況が指摘されている。そのため、空隙の発生した床版に対して、強度の回復をめざして、現在は次の工程からなる補修工法が床版上面から施工されいる。

図３を参照して、現状の補修工法を説明する。
（１）土砂化、空隙箇所を非破壊検査器で確認し、その箇所に該当する床版上面へマーキングを施す。
（２）複数の縦孔を床版上面から穿設し、１つの縦孔ａ１から1Mpa程度の高圧水、高圧エアを送り込むことにより、水平剥離箇所の洗浄を行なう。その際、必要に応じて加振機で振動を与える。他の縦孔ａ２から噴出する水の濁度がなくなった時点で洗浄完了し、次の縦孔ａ２から同様に洗浄を行なう。
（３）洗浄完了後、各縦孔から注入プラグを通じて速硬化型エポキシ樹脂を圧入する。所定量の注入を非破壊検査器で確認して終了する。

ところが、本発明者の試験では、上記の補修工法では、十分な洗浄が行なえていない場合が多いことが判明した。図４にて、その具体的例を示すと、一つの縦孔ａ１から高圧水を送り込むと、水は、水路ｂを形成するように流れて、他の縦孔ａ２から排出される。他の縦孔ａ２から噴出する水の濁度がなくなった時点で洗浄完了し、他の縦孔ａ２から同様に洗浄を行なっても、先に出来た水路ｂを通って、元の縦孔ａ１から排出される。その結果、斜線で示す非洗浄箇所ｃが残ってしまう。この非洗浄箇所ｃには、土砂化したコンクリートが残っているため、これに対して速硬化型エポキシ樹脂を圧入しても、十分な強度を得ることができないことが判明した。

他方、コンクリート床版の補強工事に関して、下記の先行技術文献が公開されている。特許文献１には、仮支承内部の砂に向けてウオータージェットを噴射して、砂をかき出す工法が開示されているが、この工法は、その図５及び明細書段落００３０に記載されているように、ウオータージェットの噴射ノズルを内部に挿入するものではない。
また、特許文献２には、鉛直方向から供給される高圧水を、水平方向に方向転換して、橋軸方向にアブレッシブウオータージェットを噴射する工法が開示されているが、その目的は床版の切断を行なうことにある。

特許４２１３８４１号公報 特開２００３−２８６７０６号公報

本発明は、コンクリート床版内の空隙を確実に洗浄して、その洗浄率を向上させる方法と、これに適する装置を提供することを課題とする。

また、本発明は、コンクリート床版内の空隙の洗浄率を改善し、目的の補強効果を確実に達成することができる補強方法を提供することを課題とする。

本発明は、内部に空隙を有するコンクリート床版に対して、その厚み方向に縦孔を明ける穿縦孔工程と、前記縦孔の中にノズルを入れて、前記ノズルから前記縦孔の軸方向と交わる方向に高圧水を噴射する噴射工程とを行い、前記縦孔の壁面における前記被補強物の空隙の開口部分から加圧された高圧水を直接侵入させて、前記空隙内部を洗浄することを特徴とするコンクリート床版内の空隙の洗浄方法を提供する。
本発明にあっては、前記噴射工程がウォータージェットによる超高圧水を、前記ノズルを回転を回転させながら噴射する工程として実施することが望ましい。

また、本発明では、前記穿縦孔工程において前記縦孔が複数明けられ、前記噴射工程において少なくとも１つの前記縦孔の中にノズルを入れて高圧水を噴射し、他の少なくとも１つの前記縦孔から前記噴射した水を排出させることができる。

また、本発明では、前記コンクリート床版に設置される基部と、前記ノズルを保持する保持部と、前記基部に対して前記保持部を送る送り部とを備えた操作装置を前記コンクリート床版に設置し、前記送り部によって前記保持部を動かすことで、前記ノズルを前記縦孔の中に侵入させるようにしてもよい。

さらに、上記の空隙の洗浄方法を実行する際に、橋梁の床版を前記コンクリート床版として実施し、前記の縦孔を橋梁の床版の下面から上方に向けて削孔するものであり、前記空隙の洗浄方法を実行した後に、前記縦孔の下方から充填材を前記空隙内に注入する充填工程を行うことにより、コンクリート床版の補強方法を確実になすことができる。
特に、本発明に係る上記の洗浄方法及び補強方法にあっては、内部に空隙を有するコンクリート床版に対して、前記床版の下面から上方に向けてその厚み方向に形成された縦孔の中に、前記床版の下面から上方に向けてノズルを入れるものであるため、交通規制を行なう必要がない点で、極めて有利な方法を提供することができたものである。

また、本発明は、内部に空隙を有するコンクリート床版に対して、前記床版の下面から上方に向けてその厚み方向に形成された縦孔の中に、前記床版の下面から上方に向けてノズルを入れて、前記ノズルから前記縦孔の軸方向と交わる方向に高圧水を噴射することにより前記空隙内部を洗浄する際に用いられる操作装置において、前記コンクリート床版の下面に設置される基部と、前記ノズルを保持する保持部と、前記基部に対して前記保持部を送るための送り部とを備え、前記送り部を動かすことによって、前記床版の下面から上方に向けて前記ノズルを前記縦孔の中に侵入させることができるようにしたコンクリート床版の洗浄方法に用いる操作装置を提供する。

本発明は、コンクリート床版内の空隙を確実に洗浄して、その洗浄率を向上させる方法を提供することができたものである。
また、本発明は、コンクリート床版内の空隙の洗浄率を改善し、目的の補強効果を確実に達成することができるコンクリート床版の補強方法を提供することができたものである。
さらに本発明は、上記方法の実施に際して、ノズルを安定して支持し、縦孔内に挿入することで、確実な洗浄を可能にした操作装置を提供することができたものである。

本願発明の実施の形態を示す側面からの説明図である。 本願発明の実施例の試験結果を示す平面図である。 従来例を示す側面からの説明図である。 従来例の試験結果を示す平面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
この実施の形態に係るコンクリート床版の空隙の洗浄方法並びに補強システムは次の工程にて実施される。なお、この実施の形態における洗浄補強の対象は、橋梁のコンクリート床版１１であり、この床版１１は、既設コンクリート１２と、補強工事に際して既設コンクリート１２の上面に形成された増厚コンクリート１３とを備える。この床版１１の上面にはアスファルト層１４が形成されており、自動車道路用の橋梁として供用されており、床版１１の内部、特に、既設コンクリート１２と増厚コンクリート１３との境界面には水平剥離１５が発生しているものとする。なお、従来の水平剥離１５に対する洗浄補強は、一般的に上面から実施されているものであったが、本発明では、既設コンクリート１２の下面から行なうことができるため、交通規制を行なう必要がなく、極めて有利である。

（１）確認工程
まず、水平剥離１５における空隙箇所を非破壊検査器で確認し、その箇所に該当する既設コンクリート１２の下面にマーキングを施す。

（２）穿縦孔工程
マーキングに従い、所定の位置に穿縦孔ドリルによって縦孔１６を複数個形成する。この縦孔１６は、少なくとも水平剥離１５に到達する長さとし、アスファルト層１４にまで達したり貫通してしまうものであっても実施不可能ではないが、アスファルト層１４には到達しない方が好ましい。ノズル２１の径は、15〜30mm程度のものが例示できるが、後述のノズル２１が挿入できるものであれば特に限定されない。この穿縦孔は、一定の間隔（例えば、400〜600mm間隔）で行なうことが望ましいが、ウオータージェットの圧力や水平剥離１５の状況に応じて適宜変更して実施することができる。

（３）噴射工程
（３−１）概要
穿縦孔した縦孔１６の中に水噴射用のノズル２１を入れて、ノズル２１の噴射孔２２から縦孔１６の軸方向と交わる方向に高圧水を噴射する。その際、ノズル２１にはウオータージェット用のものを用いて、超高圧水をボンプｐから噴射することが望ましい。この噴射は、縦孔１６の軸方向と交わる方向に行なわれるものであるため、縦孔１６の内壁面にて水平剥離１５が露出した空隙部分（以下、剥離開口１７という）に高圧水を直接侵入させることができ、これによって効率的に水平剥離１５内部を洗浄することができる。なお、ここで、水平剥離１５における「水平」とは、数学的な意味での水平を意味するものではなく、おおよそ床版１１の広がり方向に沿って伸びるものを意味し、厚み方向に部分的に屈曲湾曲しているものをも含む。また、上記の噴射は、縦孔１６の軸方向と交わる方向であればよく、直交するものに限るものではない。軸方向に対して斜めに噴射するものであっても、剥離開口１７に直接侵入するものであればよい。ここで直接侵入するとは、従来のように縦孔１６内を水が満たした後に、その水の圧力で剥離開口１７から水平剥離１５へと流れ込むものではなく、ノズル２１の噴射孔２２からの水の噴射が剥離開口１７に到達する状態で、剥離開口１７から水平剥離１５内へと水が侵入する状態を意味するものである。

（３−２）ノズルの運動
この噴射は、ノズル２１の先端を運動させて行なうことが望ましい。このノズルの運動は、旋回方式、回転揺動方式、揺動方式などの種々の方式で行なえばよく、いずれにしても、縦孔１６の周方向の全周に噴射孔２２を向けて噴射させるようにすることが望ましい。これらのノズルの運動は、噴射の反力を利用する自転方式でもよく、別途の駆動手段を用いた他動方式でもよい。また、ノズル２１の先端自体は運動させずに、ノズル２１の全体を縦孔１６の外部から手動又は動力を用いて回転旋回させるものでもよい。ノズル２１に設けられる噴射孔２２の数は、１個でもよく複数個でもよい。また、噴射中に従来のように、必要に応じて加振機で振動を与えることを妨げるものではない。

（３−３）ノズルの位置
このノズル２１は、噴射孔２２からの噴射位置が剥離開口１７に合致するように、セットすることが重要である。その方法は、予めファイバースコープで剥離開口１７の位置（深さ）を把握して、その位置にノズル２１の挿入長さを合わせるようにするなど、計器計測に基づく挿入を行なってもよく、或いは、計測を行なわずに、噴射しながら挿入していき、縦孔１６から戻って出てくる水の量を見ながら、戻ってくる水の量が少なくなる位置を探して行なってもよい（戻ってくる水量が減少することは、噴射孔２２からの噴射が剥離開口１７に合致して、剥離開口１７内に侵入していることを意味する）。また、位置が決定できれば、一定の挿入深さにノズル２１を止めて噴射を継続するようにすればよいが、縦孔１６の軸方向にノズル２１を僅かに動かしながら、噴射を行なうようにしてもよい。

（３−４）操作装置
この操作装置３１は、床版１１に設置される基部３２と、ノズル２１を保持する保持部３３と、基部３２に対して保持部３３を送るための送り部３４とを備える。
基部３２は、この例では全体が平板状をなしており、一方の面（上面）に床版１１の下面に接触する複数の設置脚３５を有すると共に、上下に貫通したノズル通過部３６を有する。この基部３２には、上下に貫通した固定用部分３７が設けられており、この固定用部分３７の、他方の面（下面）から上方の床版１１に、アンカー３８を打ち込んで固定する。

保持部３３は、ノズル２１を保持するもので、この例では、上下に２箇所の挟持部３９を備えたもので、挟持部３９にてノズル２１を挟むと共に押えネジ４０を締め付けて固定する。

送り部３４は、この例では、上記保持部３３に固定された移動子４１を有するもので、この移動子４１をねじによって上下に移動させる。具体的には、基部３２に、複数のガイド軸４２と雄ねじ４３とが、上下方向に設けられている。この移動子４１は、ねじの送り装置を内蔵し、ハンドル４４を回転させることで、内部のボールねじ（図示せず）が雄ねじ４３に対して送り作用を果たすもので、移動子４１は、ガイド軸４２にガイドされながら上下動すると共に、ハンドル４４による回転を停止した位置で、停止する。これにより、ノズル２１を縦孔１６の軸方向に移動させて所望の位置で停止させることができ、ノズル２１の位置決めを極めて簡単且つ確実に行なうことができる。なお、駆動手段は手動のほか、電動などで行なうこともでき、複雑な制御装置や計測装置を組み合わせて実施することもできるが、耐久性を考慮すると、本例の方が有利であるとも言える。

（３−５）噴射洗浄
洗浄は、ウォータージェットで行なうのが効果的である。具体的には、ノズル２１のセット完了後、ノズル２１に接続した超高圧ポンプを作動させ、水圧150Mpa〜250Mpa程度の超高圧水を噴射孔２２から噴射させて、噴射孔２２から剥離開口１７へ直接超高圧水を侵入させる。なお、水圧150Mpa未満の従来と同様な高圧水を噴射させることも排除するものではないが、150Mpa〜250Mpa程度の水圧で行なことが最も効果的である。
他の縦孔１６から噴出する水の濁度がなくなった時点で洗浄完了し、次の他の縦孔１６から同様に洗浄を行なう。

（４）乾燥工程
必要に応じて水平剥離１５内部を乾燥させる。縦孔１６から高圧空気や温風を送り込むことにより強制的に乾燥させてもよく、自然乾燥させてもよい。乾燥の程度や必要性については、次の充填工程に用いる充填材の条件に応じて実施する。

（５）充填工程
各縦孔１６から、注入プラグ等の注入器具を通じて、充填材を注入充填する。充填材としては、速硬化型エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリマーセメントスラリー等々、各種コンクリート補修用の充填材やコンクリート用接着剤を用いることができる。

以下、本発明の理解を高めるために実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定して理解されるべきではない。

試験体の作成：コンクリート板とアクリル板とを離間空隙距離3mmで設置し、当該空隙にウオータージェットはつりによって発生したスラッジを配置した試験体を作成した。試験体は、図２に示すように、平面の大きさが2500mm×1500mmとした。試験体の周囲（コンクリート板とアクリル板との空隙周囲）は目地止めで封止した。
穿縦孔工程：この試験体に８個の縦孔１６(1)〜１６(8)を下方のコンクリート板から上方のアクリル板に達するまで形成した。

噴射工程：操作装置３１によってノズル２１を１つの縦孔１６(1)に挿入し、コンクリート板とアクリル板との間の空隙部に噴射孔２２を位置合わせした。水圧約200Mpaの超高圧水を噴射孔２２から噴射させて、空隙部へ直接超高圧水を侵入させた。他の縦孔１６(2)〜１６(8)から噴出する水の濁度がなくなった時点で洗浄完了し、次の縦孔１６(2)〜１６(8)から順次同様に洗浄を行なった。噴射の順序は１６(1)〜１６(8)の順序とした。図２にスラッジの残部分ｓを斜線で示した。斜線の施されていない箇所はきれいに洗浄できた箇所であり、その面積の比率を洗浄率とすると、洗浄率は８６．６％であった。この洗浄率は、充填工程での接着剤などの充填で目的の強度を発揮させるに、十分な洗浄率であった。

１１ 床版
１２ 既設コンクリート
１３ 増厚コンクリート
１４ アスファルト層
１５ 水平剥離
１６ 縦孔
１７ 剥離開口
２１ ノズル
２２ 噴射孔
３１ 操作装置
３２ 基部
３３ 保持部
３４ 送り部
３５ 設置脚
３６ ノズル通過部
３７ 固定用部分
３８ アンカー
３９ 挟持部
４０ 押えネジ
４１ 移動子
４２ ガイド軸
４３ 雄ねじ
４４ ハンドル

Claims (6)

1. 内部に空隙を有するコンクリート床版に対して、前記床版の下面から上方に向けてその厚み方向に縦孔を明ける穿縦孔工程と、
   前記床版の下面から上方に向けて前記縦孔の中にノズルを入れて、前記ノズルから前記縦孔の軸方向と交わる方向に高圧水を噴射する噴射工程とを行い、
   前記縦孔の壁面における前記コンクリート床版の空隙の開口部分から加圧された高圧水を直接侵入させて、前記空隙内部を洗浄することを特徴とするコンクリート床版内の空隙の洗浄方法。
2. 前記噴射工程がウォータージェットによる超高圧水を、前記ノズルを回転させながら噴射する工程であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート床版内の空隙の洗浄方法。
3. 前記穿縦孔工程において前記縦孔が複数明けられ、
   前記噴射工程において少なくとも１つの前記縦孔の中にノズルを入れて高圧水を噴射し、他の少なくとも１つの前記縦孔から前記噴射した水を排出させることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート床版内の空隙の洗浄方法。
4. 前記コンクリート床版の下面に設置される基部と、前記ノズルを保持する保持部と、前記基部に対して前記保持部を送る送り部とを備えた操作装置を前記コンクリート床版に設置し、
   前記送り部によって前記保持部を動かすことで、前記ノズルを前記縦孔の中に前記床版の下面から侵入させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のコンクリート床版内の空隙の洗浄方法。
5. 橋梁の床版を前記コンクリート床版として、請求項１〜４に記載の空隙の洗浄方法を実行した後に、前記縦孔の下方から充填材を前記空隙内に注入する充填工程を行うことを特徴とするコンクリート床版の補強方法。
6. 内部に空隙を有するコンクリート床版に対して、前記床版の下面から上方に向けてその厚み方向に形成された縦孔の中に、前記床版の下面から上方に向けてノズルを入れて、前記ノズルから前記縦孔の軸方向と交わる方向に高圧水を噴射することにより前記空隙内部を洗浄する際に用いられる操作装置において、
   前記コンクリート床版の下面に設置される基部と、前記ノズルを保持する保持部と、前記基部に対して前記保持部を送るための送り部とを備え、
   前記送り部を動かすことによって、前記床版の下面から上方に向けて前記ノズルを前記縦孔の中に侵入させることができるようにしたコンクリート床版の洗浄方法に用いる操作装置。