JP6228397B2 - 構造体の敷設工法および構造体の敷設構造 - Google Patents

構造体の敷設工法および構造体の敷設構造 Download PDF

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Description

本発明は、構造体の敷設工法および構造体の敷設構造に関する。
構造物の基礎や路盤を施工するための工法として、ジオセル工法と呼ばれる工法がある。この工法では、ハニカム状に配置された複数のセル構造体からなるセル集合体が用いられる。セル構造体は、合成樹脂などの可撓性の材料からなる軽量の型枠である。各セル構造体の内部には、土砂、砕石等の中詰材が充填される。
ジオセル工法により路盤等を敷設することについては、特許文献1等に記載されている。
また、特許文献2には、セル構造体(同文献の型枠ブロック)どうしを、タッピングビスにより連結する方法や、エアーステープラーを用いて連結する方法が記載されている。これら連結方法では、上下方向に一列に並ぶ複数の連結金具(タッピングビス、又は金属ステープル)により、セル構造体どうしを連結する。
特表2012−504058号公報 実用新案登録第3128107号公報
本発明者は、特許文献2に記載の技術では、以下に説明する問題があると考えた。
上下方向に一列に並ぶ複数の連結金具によりセル構造体どうしを連結する場合、過度の荷重が一本の線状の領域に集中してしまうことから、セル構造体どうしの連結強度を十分に得ることができない可能性がある。
本発明の目的は、セル構造体どうしの連結強度を高め、且つ、セル構造体どうしの連結部位の耐荷重性能を向上することが可能な構造体の敷設工法を提供することにある。
また、本発明の目的は、セル構造体どうしの連結強度が高められているとともに、セル構造体どうしの連結部位の耐荷重性能が向上した構造の構造体の敷設構造を提供することにある。
本発明は、複数のセル集合体を水平方向に連結することにより形成される構造体を構造物基礎又は路盤として敷設する工法において、
前記セル集合体の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体を有し、
前記セル構造体の各々は、可撓性の一対の帯状体により形成され、
前記一対の帯状体は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部において互いに接合されることにより一体化されて、前記セル構造体を形成し、
当該工法は、
前記一対の帯状体の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数の前記セル集合体を水平方向に並べて配置する工程と、
水平方向において隣り合う前記セル集合体の端部に位置する前記セル構造体のうち、互いに対応するセル構造体どうしを相互に連結する工程と、
各セル構造体内に中詰材を充填する工程と、
を備え、
前記セル構造体どうしを相互に連結する工程では、相互に連結される一対のセル構造体の一端部どうしを相互にオーバーラップさせて、そのオーバーラップ部分における第1連結部および第2連結部の各々において前記一対のセル構造体どうしを連結し、
前記第1連結部と前記第2連結部とが前記一対のセル構造体の並び方向において互いにオフセットされている構造体の敷設工法を提供する。
この構造体の敷設工法によれば、相互に連結される一対のセル構造体の並び方向において互いにオフセットされた第1連結部と第2連結部との各々において、隣接するセル構造体どうしを連結するので、セル構造体どうしの連結部位の連結強度を向上することができる。そして、セル構造体どうしの連結部位に対して加わる荷重を第1連結部と第2連結部とに分散できるので、隣接するセル構造体どうしの連結部位の耐荷重性能を向上することができる。
また、本発明は、複数のセル集合体を水平方向に連結することにより形成され、構造物基礎又は路盤として敷設された構造体の敷設構造であって、
前記セル集合体の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体を有し、
前記セル構造体の各々は、可撓性の一対の帯状体により形成され、
前記一対の帯状体は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部において互いに接合されることにより一体化されて、前記セル構造体を形成し、
前記一対の帯状体の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数の前記セル集合体が水平方向に並べて配置され、
水平方向において隣り合う前記セル集合体の端部に位置する前記セル構造体のうち、互いに対応するセル構造体どうしが相互に連結され、
各セル構造体内に中詰材が充填され、
相互に連結された一対のセル構造体の一端部どうしが相互にオーバーラップし、そのオーバーラップ部分における第1連結部および第2連結部の各々において前記一対のセル構造体どうしが連結され、
前記第1連結部と前記第2連結部とが前記一対のセル構造体の並び方向において互いにオフセットされている構造体の敷設構造を提供する。
本発明によれば、セル構造体どうしの連結強度を高め、且つ、セル構造体どうしの連結部位の耐荷重性能を向上することができる。
セル構造体どうしの連結構造を示す斜視図である。 相互に一体形成された複数のセル構造体を有するセル集合体の斜視図である。 各セル構造体の開口面積が広がるようにセル集合体を変形させた状態を示す斜視図である。 構造物基礎の模式的な斜視図である。 構造物基礎の上に構造物を設置した状態を示す模式的な斜視図である。 隣り合うセル集合体の対応するセル構造体どうしを連結する前の状態を示す斜視図である。 セル構造体どうしの連結部分の断面図である。 セル構造体どうしの連結部分の平面図である。 路盤を敷設する一連の工程を示す模式的な斜視図である。 路盤を敷設する一連の工程を示す模式的な斜視図である。 第2の実施形態の変形例1を示す模式的な断面図である。 第2の実施形態の変形例2を示す模式的な断面図である。 鉄道路盤の上に軌道を敷設した状態を示す断面図である。 セル構造体どうしの連結構造の変形例1を示す図であり、このうち(a)は連結構造の斜視図、(b)は連結に用いられる連結具の分解図、(c)は連結構造の断面図である。 セル構造体どうしの連結構造の変形例2を示す斜視図である。 図16(a)は実施例で説明する試験に用いた試料を示す図、図16(b)は実施例の試験状況を示す正面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
〔第1の実施形態〕
本実施形態では、複数のセル集合体2を水平方向に連結することにより、構造体としての構造物基礎70を施工する。図1はセル構造体1どうしの連結構造を示す斜視図である。図2は相互に一体形成された複数のセル構造体1を有するセル集合体2の斜視図である。図3は各セル構造体1の開口面積が広がるようにセル集合体2を変形させた状態を示す斜視図である。図4は構造物基礎70の模式的な斜視図である。図5は構造物基礎70の上に構造物80を設置した状態を示す模式的な斜視図である。図6は隣り合うセル集合体2の対応するセル構造体1どうしを連結する前の状態を示す斜視図である。図7はセル構造体1どうしの連結部分(第1連結部16)の断面図である。なお、第2連結部17の断面は、図7と同様であるため図示を省略している。図8はセル構造体1どうしの連結部分の平面図である。
本実施形態に係る構造体の敷設工法は、複数のセル集合体2を水平方向に連結することにより形成される構造体を構造物基礎又は路盤(本実施形態の場合、構造物基礎70)として敷設する工法である。セル集合体2の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体1を有する。セル構造体1の各々は、可撓性の一対の帯状体11、12により形成されている。一対の帯状体11、12は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部13において互いに接合されることにより一体化されて、セル構造体1を形成している。
この工法は、以下の工程を備える。
1)一対の帯状体11、12の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数のセル集合体2を水平方向に並べて配置する工程
2)水平方向において隣り合うセル集合体2の端部に位置するセル構造体1のうち、互いに対応するセル構造体1どうしを相互に連結する工程
3)各セル構造体1内に中詰材8を充填する工程
ここで、セル構造体1どうしを相互に連結する工程では、相互に連結される一対のセル構造体の一端部14どうしを相互にオーバーラップさせて、そのオーバーラップ部分15における第1連結部16および第2連結部17の各々において一対のセル構造体1どうしを連結する。そして、第1連結部16と第2連結部17とは、一対のセル構造体1の並び方向(矢印B方向)において互いにオフセットされている(互いに位置がずれている)。以下、詳細に説明する。
この施工方法では、例えば、図2および図3に示すようなセル集合体2を用いる。セル集合体2は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体形成された複数のセル構造体1を有する。
セル集合体2は、可撓性の材料により構成された3枚以上の長尺なストリップ材7を有している。これらストリップ材7は、互いに並列に配置されている。これらストリップ材7の並び方向(配列方向)は矢印A方向、これらストリップ材7の長手方向は矢印B方向である。互いに隣り合う一対のストリップ材7は、それらの長手方向(矢印B方向)において一定間隔で配置された接合部13の各々において相互に接合されている。これら接合部13のうち、一の接合部13から、矢印B方向において当該一の接合部13の隣に位置する他の接合部13までの範囲の一対のストリップ材7により個々のセル構造体1が構成されている。複数のストリップ材7のうち、互いに隣り合う第1のストリップ材7と第2のストリップ材7とは、それらの長手方向(矢印B方向)において一定間隔で配置された接合部13(第1接合部)の各々において相互に接合されている。また、第2のストリップ材7と、第2のストリップ材7に対して第1のストリップ材7とは反対側に隣接する第3のストリップ材7とは、それらの長手方向(矢印B方向)において一定間隔で配置された接合部13(第2接合部)の各々において相互に接合されている。第2接合部の並び方向(矢印B方向)における各第2接合部の位置は、隣り合う第1接合部の中間の位置に設定されている。同様に、第1接合部の並び方向(矢印B方向)における各第1接合部の位置は、隣り合う第2接合部の中間の位置に設定されている。
ストリップ材7は、高密度ポリエチレンなどの樹脂材料により構成されている。隣り合うストリップ材7どうしは、接合部13において、例えば熱圧着により相互に溶着されている。
1つのセル集合体2が有するセル構造体1の数(セル数)は任意である。なお、図2に示すセル集合体2と、図3に示すセル集合体2とでは、互いにセル数が異なる。
上記のように、個々のセル構造体1は、一対の帯状体11、12により構成されている。つまり、帯状体11、12は、一対のストリップ材7の長手方向における一部分ずつからなる。帯状体11は、帯状体11により互いに仕切られる複数のセル構造体1に共用の構造である。同様に、帯状体12は、帯状体12により互いに仕切られる複数のセル構造体1に共用の構造である。
帯状体11、12には、例えば、排水用の複数の孔9が形成されている。ただし、帯状体11、12に排水用の孔9が形成されていなくても良い。
また、セル集合体2の端部(矢印B方向における端部)に位置するセル構造体1の一端部14には、該セル構造体1を他のセル構造体1と相互に連結するための通し孔22が形成されている。一端部14には、例えば一対の通し孔22が互いに上下方向に離間して形成されており、後述する結束バンド21をループさせることができるようになっている。
各セル構造体1の帯状体11、12の両端部の間の中間部が互いに離間するようにセル集合体2を変形させることにより、各セル構造体1の開口面積が広がるようにセル集合体2を展張することができる(図3)。ここで、図3に示すように、セル集合体2を展張した状態において、接合部13が平面視において千鳥状の配置となるように、各接合部13の位置が設定されている。このため、セル集合体2を展張した状態において、複数のセル構造体1がハニカム状に配列される。なお、図3では、一部のセル構造体1内に中詰材8が充填され、残りのセル構造体1内には中詰材8が充填されていない状態を示している。
本実施形態では、構造物80(図5)の基礎、すなわち構造物基礎70(図4、図5)を敷設する。この構造物基礎70は、複数のセル集合体2を水平方向に連結することによって形成される。
図4に示すように、平坦な地盤71上に構造物基礎70が敷設されている。図5に示すように、構造物基礎70の上には、構造物80が設置されている。なお、構造物基礎70の上に構造物80を直接設置しても良いし、構造物基礎70の上に均しコンクリート72を形成し、その均しコンクリート72の上に構造物80を設置しても良い。構造物80は、例えば、複数のコンクリートブロック81を相互に連結したものである。地盤71と構造物基礎70との間および構造物基礎70と均しコンクリート72との間には、それぞれ必要に応じて、シート材73を配置しても良い。このシート材は73、透水性のものであることが好ましい。透水性のシート材73としては、不織布等からなるもの、又は、網目構造のものが挙げられる。
構造物基礎70は、例えば、セル集合体2を地盤71上に1層に並べて配置することにより構成されている。設置される構造物80の寸法に応じて、必要数のセル集合体2が水平方向に並べて配置され、これらセル集合体2が相互に連結されている。なお、水平方向にて隣り合うセル集合体2どうしを連結することにより、これらセル集合体2どうしの継ぎ目6の位置にもセル構造体1が形成される(図4、図6参照)。
各セル集合体2のセル構造体1内には中詰材8が充填されている。中詰材8は、現地発生土などの土砂、砕石、コンクリート又はモルタルなどである。
構造物基礎70内には、必要に応じて、補強のための棒状連結材(鋼線、鋼撚り線、鉄筋等の鋼棒、FRP(Fiber Reinforced Plastics)ロッドなど)(図示略)が挿入されていても良い。棒状連結材は、各セル構造体1のセル形状の保持の向上に寄与する。
なお、必要に応じて、構造物基礎70を複数層に積層しても良い。この場合、隣り合う層の構造物基礎70どうしの間に上記のシート材73を配置しても良い。
以下、本実施形態に係る構造体の敷設工法を工程順に説明する。
先ず、地盤71上において、構造物80が設置される領域に、必要数のセル集合体2を水平方向に並べて配置する。ただし、ここで言う水平方向は、必ずしも厳密に水平面に沿った方向に限定されない。ここで言う水平方向は、概ね水平な方向(横方向)であれば良く、複数のセル集合体2からなる構造物基礎70により構造物80を安定的に形成できる程度に傾斜した方向であっても良い。
ここで、各セル集合体2の各セル構造体1の一対の帯状体11、12の間に形成される空間が、上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数のセル集合体2を配置する(図6参照)。なお、構造物基礎70の下にシート材73を配置する場合、地盤71上にシート材73を敷いた後で、セル集合体2をシート材73の上に配置する。
次に、水平方向において隣り合うセル集合体2の端部(矢印B方向における端部)に位置するセル構造体1のうち、互いに対応するセル構造体1どうしを相互に連結する。すなわち、セル集合体2に含まれるセル構造体1のうち、矢印B方向における端部に位置する複数のセル構造体1の各々と、隣のセル集合体2の対応するセル構造体1と、を個別に相互に連結する。つまり、図6に示すセル構造体1aの矢印B方向における一端部14と、このセル構造体1aと対応するセル構造体1bの矢印B方向における一端部14と、を隣り合うセル集合体2の継ぎ目6において相互に連結する。
このためには、先ず、相互に連結される一対のセル構造体1a、1bの一端部14どうしを相互にオーバーラップさせる。そして、そのオーバーラップ部分15(図1参照)における第1連結部16および第2連結部17の各々において一対のセル構造体1a、1bどうしを相互に連結する。ここで、第1連結部16と第2連結部17とが、矢印B方向において互いにオフセットされるように、第1連結部16および第2連結部17の各々において一対のセル構造体1a、1bを連結する。第1連結部16および第2連結部17の双方において、一対のセル構造体1a、1bを連結することにより、それらの連結強度を向上することができる。
一対のセル構造体1a、1bどうしを第1連結部16および第2連結部17の各々において相互に連結する手法は、特に限定しない。ただし、金属の含有比率が50重量%未満の連結具を用いて連結することが好ましい。これにより、連結具の腐食(錆び)を抑制することができる。特に、金属材料以外の材料からなる連結具を用いて連結することにより、連結具の腐食(錆び)をより確実に抑制することができる。この連結具における樹脂の含有比率は50重量%以上であることが好ましい。具体的には、例えば、この連結具は、樹脂からなるものとすることができる。或いは、この連結具は、樹脂と金属との複合材からなるもの(例えば、合成繊維と金属細線との撚り線など)とすることもできる。
連結具としては、図1および図7に示すように結束バンド21を用いることが好ましい例である。すなわち、図1および図7に示すように、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14に形成された通し孔22を通して結束バンド21により一端部14どうしを連結することができる。結束バンド21を用いて一対のセル構造体1a、1bを連結することにより、セル構造体1a、1bの変形に追従して結束バンド21が変形することができる。このため、仮にセル構造体1a、1bが変形した場合でも、セル構造体1a、1bどうしの連結を維持することができる。また、結束バンド21の伸び変形が可能であるため、仮にセル構造体1a、1bが大きく変形し、結束バンド21が伸び変形した場合でも、セル構造体1a、1bどうしの連結を維持することができる。なお、結束バンド21は、樹脂により構成されていても良いし、樹脂と金属との複合材により構成されていても良い。
ここで、図1及び図8に示すように、第1連結部16と第2連結部17とのうちの少なくとも何れか一方が、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13に対して、矢印B方向においてオフセットされるように、一対のセル構造体1a、1bの一端部14どうしを連結する。
好ましくは、図1及び図8に示すように、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13が、矢印B方向において第1連結部16と第2連結部17との間に位置するように、一対のセル構造体1a、1bの一端部14どうしを連結する。すなわち、第1連結部16と第2連結部17との双方を、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13に対して、矢印B方向においてオフセットさせる。
このため、セル構造体1aを構成する帯状体11、12どうしが二股に分かれる分岐部18と、この分岐部18に対して概ね錯角の関係となる屈曲部19とが、矢印B方向において第1連結部16と第2連結部17との間に位置する。
同様に、セル構造体1bを構成する帯状体11、12どうしが二股に分かれる分岐部18と、この分岐部18に対して概ね錯角の関係となる屈曲部19とが、矢印B方向において第1連結部16と第2連結部17との間に位置する。
そして、一対のセル構造体1a、1bの連結部位を平面視したときに、一対のセル構造体1a、1bの帯状体11、12がX字状に交差した状態となる。
矢印B方向において隣り合うセル集合体2のセル構造体1どうしをすべて連結し終えたら、各セル構造体1内に、現地発生土などの土砂、砕石、コンクリート又はモルタル等の中詰材8を充填して締め固めを行う(図3における左側の8つのセル構造体1を参照)。
ここで、構造物基礎70の幅(図5における斜め奥行き方向の寸法)は、設置される構造物80の幅に応じた任意の寸法に調節する。構造物基礎70の幅に応じて、構造物基礎70の幅方向において並べて配置するセル集合体2の数を調節する。構造物基礎70の幅方向にならぶセル集合体2をすべて連結したら、各セル集合体2のセル構造体1内に中詰材8を充填し、中詰材8の締め固めを行う。
次に、図示しない型枠を用いて、セル集合体2および中詰材8の上に均しコンクリート72を平坦に形成する。なお、構造物基礎70の上にシート材73を配置する場合、構造物基礎70の上にシート材73を敷いた後で、シート材73の上に均しコンクリート72を形成する。その後、型枠を撤去する。これにより、構造物基礎70が形成される。
その後、均しコンクリート72の上に複数のコンクリートブロック81を並べて設置し、これらコンクリートブロック81を、金具等を用いて相互に連結することにより、構造物基礎70の上に構造物80が設置される。
このように、構造物基礎70を設けた後、この構造物基礎70の上に構造物80を設置することにより、地盤71が軟弱な場合などにおいて、容易に構造物基礎70により地盤71を補強することができるので、構造物80を安定的に設置することが可能となる。
以上のような構造体の敷設工法により得られる構造体の敷設構造は、以下のような構造となる。
すなわち、この構造体の敷設構造は、複数のセル集合体2を水平方向に連結することにより形成され、構造物基礎70又は路盤として敷設された構造体の敷設構造(例えば構造物基礎70の敷設構造)である。セル集合体2の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体1を有する。セル構造体1の各々は、可撓性の一対の帯状体11、12により形成される。一対の帯状体11、12は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部13において互いに接合されることにより一体化されて、セル構造体1を形成している。一対の帯状体11、12の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数のセル集合体2が水平方向に並べて配置されている。水平方向において隣り合うセル集合体2の端部に位置するセル構造体1のうち、互いに対応するセル構造体1どうしが相互に連結されている。各セル構造体1内に中詰材8が充填されている。相互に連結された一対のセル構造体1の一端部どうしが相互にオーバーラップし、そのオーバーラップ部分15における第1連結部16および第2連結部17の各々において一対のセル構造体1どうしが連結されている。第1連結部16と第2連結部17とが一対のセル構造体1の並び方向(矢印B方向)において互いにオフセットされている。
以上のような第1の実施形態に係る構造体の敷設工法によれば、相互に連結される一対のセル構造体1a、1bの並び方向(矢印B方向)において互いにオフセットされた第1連結部16と第2連結部17の各々において、一対のセル構造体1a、1bを連結するので、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の連結強度を向上することができる。そして、セル構造体1a、1bどうしの連結部位に加わる構造物80等の荷重を第1連結部16と第2連結部17とに分散できるので、隣接するセル構造体1a、1bどうしの連結部位の耐荷重性能を向上することができる。これにより、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断が抑制される。よって、各セル構造体1の形状(セル形状)を好適に維持することができるので、構造物基礎70によって構造物80を安定的に支持することが可能である。
構造体(構造物基礎70)を構成するセル集合体2には、構造物80等の荷重が加わる。重力によって、セル集合体2には、鉛直方向の力が加わる。
ここで、上記のように、セル集合体2どうしの継ぎ目6の位置にもセル構造体1が形成されることにより、構造物基礎70は、その全体が平坦な盤状に形成されるため、上からの荷重に対して偏り無く、面として力を受けることになる。その結果、構造物基礎70の不等沈下が抑制される。
また、セル集合体2に加わる鉛直方向の力に対して地盤からの反力が作用し、その際に鉛直方向の力の一部が水平方向に変わる。このため、セル集合体2には、鉛直方向の力だけでなく、水平方向の力も加わると考えられる。
セル集合体2に加わる荷重の水平方向成分は、連結されたセル集合体2に対して、その屈曲部19(図8)、すなわち接合部13の近辺に最も強く作用することが想定される。したがって、第1連結部16および第2連結部17は、荷重が最も強く作用する部位から、矢印B方向にオフセットされていると考えられる。このため、第1連結部16および第2連結部17に過度の荷重が作用してしまうことを抑制できるので、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断が抑制される。その結果、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断に起因する構造物基礎70の不等沈下を抑制できる。つまり、構造物基礎70の耐荷重性能が向上するため、より重量の大きい構造物80を構造物基礎70の上に設置することが可能となる。
また、第1連結部16と第2連結部17とのうちの少なくとも何れか一方が、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13に対して、矢印B方向においてオフセットされるように、一対のセル構造体1a、1bの一端部14どうしを連結する。これにより、第1連結部16と第2連結部17とのうちの少なくとも何れか一方に過度の荷重が加わってしまうことを抑制できるので、第1連結部16と第2連結部17とのうちの少なくとも何れか一方においてセル構造体1a、1bどうしの連結が外れてしまうことを抑制できる。このため、第1連結部16と第2連結部17とのうち、接合部13に対して矢印B方向にオフセットしている方については、ある程度の強度で連結がなされていれば良く、さほど強固に連結されている必要がない。このため、第1連結部16と第2連結部17とのうち、接合部13に対して矢印B方向にオフセットしている方については、結束バンド21を用いる代わりに、紐状体(図示略)を用いて一対のセル構造体1a、1bどうしを結びつけて連結することも可能である。紐状体としては、例えば、合成繊維の撚り線、または合成繊維と金属細線との撚り線などが挙げられる。
より具体的には、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13を、矢印B方向において第1連結部16と第2連結部17との間に配置して、一対のセル構造体1a、1bの一端部14どうしを連結する。これにより、第1連結部16および第2連結部17を接合部13近辺に対して矢印B方向においてオフセットすることができる。これにより、第1連結部16および第2連結部17に過度の荷重が加わってしまうことを抑制できるので、第1連結部16ならびに第2連結部17においてセル構造体1a、1bどうしの連結が外れてしまうことを抑制できる。このため、第1連結部16と第2連結部17の各々においては、ある程度の強度で連結がなされていれば良く、さほど強固に連結されている必要がない。このため、第1連結部16と第2連結部17の各々において、結束バンド21を用いる代わりに、上記の紐状体を用いて一対のセル構造体1a、1bどうしを結びつけて連結することも可能である。
また、一対のセル構造体1a、1bどうしを連結する連結具として、金属の含有比率が50重量%未満の連結具を用いるので、連結具の腐食(錆び)を抑制することができる。具体的には、例えば、樹脂の含有比率が50重量%以上の連結具を用いることが好適である。特に、金属材料以外の材料からなる(例えば樹脂からなる)連結具を用いて連結することにより、連結具の腐食(錆び)をより確実に抑制することができる。
また、その連結具として結束バンド21を用いることにより、容易且つ十分な強度で一対のセル構造体1a、1bを第1連結部16および第2連結部17にて相互に連結することができる。また、結束バンド21による連結作業は、人力で容易に行うことができるため、例えばエアコンプレッサーなどの設備やその稼働用の電力が不要である。
また、本実施形態に係る構造体(構造物基礎70)によれば、相互に連結された一対のセル構造体1a、1bの並び方向(矢印B方向)において互いにオフセットされた第1連結部16と第2連結部17の各々において、一対のセル構造体1a、1bが連結されているので、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の連結強度が向上されている。そして、セル構造体1a、1bどうしの連結部位に加わる構造物80等の荷重を第1連結部16と第2連結部17とに分散できるので、隣接するセル構造体1a、1bどうしの連結部位の耐荷重性能も向上されている。
〔第2の実施形態〕
本実施形態では、複数のセル集合体2を水平方向に連結することにより、構造体としての路盤90を施工する。図9および図10は路盤90を敷設する一連の工程を示す模式的な斜視図である。
先ず、図9に示すように、地盤91上に、複数のセル集合体2を水平方向に並べて配置する。ただし、ここで言う水平方向は、必ずしも厳密に水平面に沿った方向に限定されない。ここで言う水平方向は、概ね水平な方向(横方向)であれば良く、車両が通行可能な道路95を形成するのに適した程度に傾斜した方向であっても良い。
複数のセル集合体2は、敷設される道路95(図10)の経路に沿って配置する。ここで、上記の矢印B方向が道路95の経路に沿った方向となるように、セル集合体2を配置する(図9)。なお、セル集合体2の下(つまり路盤90の下)には上記と同様のシート材73を配置しても良い。
次に、これらセル集合体2のうち、互いに隣り合うセル集合体2どうしを連結する。セル集合体2どうしを連結する方法は、上記の第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
次に、セル集合体2の各セル構造体1内に中詰材8を充填して締め固めを行う。これにより、路盤90が形成される(図10)。なお、中詰材8をセル構造体1内に充填する際に、路盤90の周囲(路側)に、中詰材8と同じ材料からなる路側材93を路盤90と同等の高さまで地盤91上に敷き詰めて、路側材93も中詰材8とともに締め固める。これにより、図10に示すように、路盤90が路側材93に埋設された状態となる。
上記のように、複数のセル集合体2を道路95の経路に沿って配置するので、路盤90は水平方向における一方向に長尺に形成される。
このような路盤90を地盤91に設けることにより、地盤91が軟弱な場合などにおいても、容易に道路95を敷設することができる。
なお、路盤90の上には、必要に応じて、アスファルトなどの舗装路面のような道路表層(図示略)を敷設しても良い。
以上のような第2の実施形態に係る構造体の敷設工法によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の場合も、セル集合体2どうしの継ぎ目6の位置にもセル構造体1が形成されることにより、路盤90は、その全体が平坦な盤状に形成されるため、上からの荷重に対して偏り無く、面として力を受けることになる。その結果、路盤90の不等沈下(不陸)が抑制される。よって、各セル構造体1の形状(セル形状)を好適に維持できるので、車両がスムーズに道路95を通行することができる。特に、路盤90に対しては、車輪の接地部分にのみ荷重が加わるため、構造物基礎70の場合よりも偏荷重が加わりやすいが、継ぎ目6の位置にもセル構造体1が形成されることにより、不等沈下を有効に抑制できる。
また、上記の第1の実施形態と同様に、第1連結部16および第2連結部17に過度の荷重が作用してしまうことを抑制できるので、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断が抑制される。その結果、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断に起因する路盤90の不等沈下を抑制できる。つまり、路盤90がより大きい活荷重に耐えうるようにできるため、より交通量の多い道路にも路盤90を適用することが可能となる。
<第2の実施形態の変形例1>
図11は第2の実施形態の変形例1を示す断面図(路盤90の横断方向の断面図)である。図11に示すように、本変形例では、路盤90の形成前に地盤91に溝92を形成し、この溝92内に構造体としての路盤90を敷設する。ここで、路盤90の短手方向における少なくとも一方の側面90a(例えば両方の側面90a)が溝92の側壁により支えられるように、溝92および路盤90を形成することが好ましい。
なお、溝92の側壁と路盤90の側面90aとの間にクリアランスが存在する場合、そのクリアランスに、中詰材8と同じ材料の充填材(図示略)を充填し、この充填材を中詰材8とともに締め固めると良い。
本変形例によれば、上記の第2の実施形態と同様の効果が得られる。
また、路盤90を溝92内に敷設するので、路盤90の周囲に路側材93を敷き詰める必要がなくなるか、または、路側材93の量を低減することができる。
また、溝92の側壁によって路盤90の側面90aを支えることにより、路盤90の形状がより安定する。
<第2の実施形態の変形例2>
図12は第2の実施形態の変形例2を示す断面図(路盤90の横断方向の断面図)である。図12に示すように、本変形例では、路盤90を複数段に積層して敷設する。このため、複数段の路盤90によって更に強固に地盤91を補強することができる。なお、隣り合う段の路盤90どうしの間には、上記と同様のシート材73を介装しても良い。
本変形例によっても、上記の第2の実施形態と同様の効果が得られる。
また、路盤90を複数段に積層するので、より強固に地盤91を補強することができる。
〔第3の実施形態〕
図13(a)および図13(b)は、鉄道路盤210の上にレール(軌道)207を敷設した状態を示す断面図である。本実施形態では、複数のセル集合体2を水平方向に連結することにより、構造体としての鉄道路盤210を施工する。
先ず、地盤201上に複数のセル集合体2を水平方向に並べて配置する(図13(a)の紙面に直交する方向(奥向き)に並べる)。ただし、ここで言う水平方向は、必ずしも厳密に水平面に沿った方向に限定されない。ここで言う水平方向は、概ね水平な方向(横方向)であれば良く、鉄道車両が走行可能な鉄道路盤210を形成するのに適した程度に傾斜した方向であっても良い。
複数のセル集合体2は、敷設されるレール207の経路に沿って配置する。ここで、上記の矢印B方向がレール207の経路に沿った方向となるように、セル集合体2を配置する。
次に、これらセル集合体2のうち、互いに隣り合うセル集合体2どうしを連結する。セル集合体2どうしを連結する方法は、上記の第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図13(a)の例では、セル集合体2どうしを連結した後、各セル構造体1内に中詰材8としてバラスト等の骨材202を充填し、骨材202を締め固める。
次に、セル集合体2の上に、型枠203を重ねて配置する。型枠203は、不織布等からなり、浅い箱形状に形成されている。
次に、型枠203の上から骨材202を撒くことにより、型枠203内に骨材202を充填し、骨材202を締め固める。なお、型枠203内に骨材202を充填する際に、セル集合体2および型枠203の両側にも骨材202を敷き詰め、その後、その骨材202も締め固める。
次に、型枠203の上に枕木205を配置する。更に、枕木205の周囲にも骨材202を撒いて、この骨材202を締め固める。こうして、鉄道路盤210が敷設される。なお、この段階での鉄道路盤210は、途中段階のものである。
次に、枕木205の上に一対のレール207を敷設する。その後、レール207上に鉄道車両を所定期間走行させ、全体の骨材202の締め固めを行う。
次に、型枠203の上方から流動状態の充填材204を流し込む。この充填材204は、例えば、コンクリート、モルタル、またはアスファルト等である。充填材204は、型枠203内の骨材202どうしの間隙に充填される。次に、この充填材204を硬化させる。
こうして、鉄道路盤210が完成する。
ここで、図13(a)の例では、鉄道路盤210は、型枠203内に骨材202と充填材204が充填されることにより構成された補強版220を備えることにより、強固な構造となっている。
一方、図13(b)に示すように、補強版220を省略した形態の鉄道路盤210を敷設しても良い。図13(b)の例の場合、セル集合体2どうしを連結した後、セル集合体2の上から、バラスト等の骨材202を撒くことにより、各セル構造体1内に中詰材8としての骨材202を充填するとともに、セル集合体2および型枠203の両側にも骨材202を敷き詰める。その後、骨材202を締め固める。こうして、鉄道路盤210が敷設される。その後、鉄道路盤210の上に枕木205を配置する。次に、枕木205の周囲にバラスト206を撒いて、該バラスト206を締め固めた後、枕木205の上に一対のレール207を敷設する。
以上のような第3の実施形態に係る構造体の敷設工法によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の場合も、セル集合体2どうしの継ぎ目6の位置にもセル構造体1が形成されることにより、鉄道路盤210は、その全体が平坦な盤状に形成されるため、上からの荷重に対して偏り無く、面として力を受けることになる。その結果、鉄道路盤210の不等沈下(不陸)が抑制される。よって、各セル構造体1の形状(セル形状)を好適に維持できるので、鉄道車両がスムーズにレール207上を走行することができる。
また、上記の第1の実施形態と同様に、第1連結部16および第2連結部17に過度の荷重が作用してしまうことを抑制できるので、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断が抑制される。その結果、セル構造体1a、1bどうしの連結部位の破断に起因する鉄道路盤210の不等沈下を抑制できる。つまり、鉄道路盤210がより大きい活荷重に耐えうるようにできるため、より走行量の多い鉄道にも鉄道路盤210を適用することが可能となる。
<セル構造体どうしの連結構造の変形例1>
図14はセル構造体1a、1bどうしの連結構造の変形例1を示す図である。このうち(a)は連結構造の斜視図、(b)は連結に用いられる連結具30の分解図、(c)は連結構造の断面図である。
図14(b)に示すように、連結具30は、第1部分31と第2部分32とにより構成される。第1部分31はピン状の差込部33と、差込部33の一端に設けられた頭部34と、を有する。第2部分32は、ベース部35と、ベース部35より一方に向けて突出している複数の固定フック36と、を有する。ベース部35には、差込部33を差し込むための差込孔37が形成されている。第1部分31および第2部分32はそれぞれ弾性材料により構成されている。なお、第1部分31および第2部分32は、それぞれ樹脂により構成されていても良いし、複数種類の材料からなる複合材により構成されていても良い。後者の具体例としては、第2部分32について、そのベース部35を樹脂材料により構成し、固定フック36を金属材料又はFRPにより構成することが挙げられる。差込部33をベース部35の差込孔37に差し込むことにより、差込部33に対して複数の固定フック36が係合して、差込部33が第2部分32から抜けなくなる(第1部分31が第2部分32に対してロック状態となる)ようになっている。
先ず、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14に形成された通し孔22に第2部分32の複数の固定フック36を差し込む。次に、第1部分31の差込部33をベース部35の差込孔37に差し込み、差込部33に対して各固定フック36を係合させる。これにより、各固定フック36の先端部が互いに離間する方向に各固定フック36が弾性変形した状態となり、固定フック36が通し孔22から脱落しないようになる。
これにより、第1連結部16においては、固定フック36とベース部35との間にセル構造体1bの一端部14の帯状体11、12と、セル構造体1aの一端部の帯状体12とを挟み込んで、セル構造体1a、1bどうしを連結することができる。
同様に、第2連結部17においては、固定フック36とベース部35との間にセル構造体1aの一端部14の帯状体11、12と、セル構造体1bの一端部の帯状体11とを挟み込んで、セル構造体1a、1bどうしを連結することができる。
なお、図14(a)に示すように、第1連結部16と第2連結部17の各々において、上下方向の複数箇所にて連結具30によりセル構造体1a、1bどうしを連結することが好ましい。
この変形例1によっても、上記の各実施形態と同様に、セル構造体1どうしの連結強度を高め、且つ、セル構造体1どうしの連結部位の耐荷重性能を向上することができる。
<セル構造体どうしの連結構造の変形例2>
図15はセル構造体1a、1bどうしの連結構造の変形例2を示す斜視図である。変形例2では、エアーステープラーを用いて一対のセル構造体1a、1bどうしを連結する。エアーステープラーとは、コンプレッサーを用いたエア駆動式のステープラーであり、門型の連結金具であるステープル40を高圧空気によって連結部位に打ち込むものである。図15に示すように、第1連結部16と第2連結部17の各々において、上下方向の複数箇所にてステープル40によりセル構造体1a、1bどうしを連結することが好ましい。
なお、変形例2の場合、セル集合体2の端部に位置するセル構造体1には、通し孔22が形成されていない。
この変形例2によっても、上記の各実施形態と同様に、セル構造体1どうしの連結強度を高め、且つ、セル構造体1どうしの連結部位の耐荷重性能を向上することができる。
(実施例1)
連結されたセル構造体1a、1bの引っ張り強さ試験を行った。図16(a)は実施例で説明する試験に用いた試料を示す図、図16(b)は実施例の試験状況を示す正面図である。
<試験方法>
JIS L 1908準拠し、低速伸長形引張試験機を使用した。
引張試験機の一対のチャックどうしの距離(チャック間距離)は20cmとした。
引張速度は、1分間につきチャック間距離の40%の距離を引っ張るように設定した。すなわち、引張速度は8cm/minとした。
図16(a)に示すように、試料として、一対のセル構造体1a、1b同士を接続したものを用いた。セル構造体1aとしては、帯状体11、12の幅が10cm、帯状体11、12の厚さが1.5mm、帯状体11、12の材質が高密度ポリエチレンのものを用いた。また、セル構造体1a、1b同士の接続には、結束バンド21を2本用いた。すなわち一方の結束バンド21を第1連結部16の連結に用い、他方の結束バンド21を第2連結部の接続に用いた。図1に示すように、一対のセル構造体1a、1bの各々の一端部14の接合部13を、第1連結部16と第2連結部17との間に位置させた。結束バンド21としては、ヘラマンタイトン株式会社製のINSULOK(登録商標)AB200−W(黒色)を用いた。
温度は22℃、湿度(RH)は50%であった。
試料を6つ作製した。各試料について、引張試験機の一方のチャックによりセル構造体1aを把持し、他方のチャックによりセル構造体1bを把持して、セル構造体1aとセル構造体1bとを相互に反対方向に引っ張る試験を行った(図16(b)参照)。
(比較例)
実施例では第1連結部16および第2連結部17の2箇所でセル構造体1a、1bどうしを連結した試料を用いたのに対し、比較例では、セル構造体1a、1bどうしを1箇所で連結した試料を用いて、実施例と同じ引っ張り強さ試験を行った。
<試験結果>
実施例では、各試料の最大引っ張り強さ(試料が破断する直前の荷重)は、3700N/10cm、2920N/10cm、3760N/10cm、2280N/10cm、3640N/10cm、3690N/10cmとなった。したがって、最大引っ張り強さの平均は、3330N/10cmとなった。また、実施例では、第1連結部16でも第2連結部17でもない箇所で試料が破断した。
一方、比較例では、セル構造体1a、1bどうしの連結部が破断した。
その結果、実施例では、セル構造体1a、1bどうしの連結強度ならびに連結部位の耐荷重性能が比較例よりも高いことが分かった。
1、1a、1b セル構造体
2 セル集合体
6 継ぎ目
7 ストリップ材
8 中詰材
9 孔
11、12 帯状体
13 接合部
14 セル構造体の一端部
15 オーバーラップ部分
16 第1連結部
17 第2連結部
18 分岐部
19 屈曲部
21 結束バンド
22 通し孔
30 連結具
31 第1部分
32 第2部分
33 差込部
34 頭部
35 ベース部
36 固定フック
37 差込孔
40 ステープル
70 構造物基礎
71 地盤
72 均しコンクリート
73 シート材
80 構造物
81 コンクリートブロック
90 路盤
91 地盤
92 溝
93 路側材
95 道路
201 地盤
202 骨材
203 型枠
204 充填材
205 枕木
206 バラスト
207 レール
210 鉄道路盤
220 補強版

Claims (15)

  1. 複数のセル集合体を水平方向に連結することにより形成される構造体を構造物基礎又は路盤として敷設する工法において、
    前記セル集合体の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体を有し、
    前記セル構造体の各々は、可撓性の一対の帯状体により形成され、
    前記一対の帯状体は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部において互いに接合されることにより一体化されて、前記セル構造体を形成し、
    当該工法は、
    前記一対の帯状体の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数の前記セル集合体を水平方向に並べて配置する工程と、
    水平方向において隣り合う前記セル集合体の端部に位置する前記セル構造体のうち、互いに対応するセル構造体どうしを相互に連結する工程と、
    各セル構造体内に中詰材を充填する工程と、
    を備え、
    前記セル構造体どうしを相互に連結する工程では、相互に連結される一対のセル構造体の一端部どうしを相互にオーバーラップさせて、そのオーバーラップ部分における第1連結部および第2連結部の各々において前記一対のセル構造体どうしを連結し、
    前記第1連結部と前記第2連結部とが前記一対のセル構造体の並び方向において互いにオフセットされている構造体の敷設工法。
  2. 前記セル構造体どうしを相互に連結する工程では、前記第1連結部と前記第2連結部とのうちの少なくとも何れか一方が、前記一対のセル構造体の各々の前記一端部の前記接合部に対して、前記並び方向においてオフセットされるように、前記一対のセル構造体の一端部どうしを連結する請求項1に記載の構造体の敷設工法。
  3. 前記セル構造体どうしを相互に連結する工程では、前記一対のセル構造体の各々の前記一端部の前記接合部が、前記並び方向において前記第1連結部と前記第2連結部との間に配置されるように、前記一対のセル構造体の一端部どうしを連結する請求項2に記載の構造体の敷設工法。
  4. 前記第1連結部と前記第2連結部とにおいて前記一対のセル構造体どうしを連結する連結具として、金属の含有比率が50重量%未満の連結具を用いる請求項1乃至3の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  5. 前記連結具における樹脂の含有比率が50重量%以上である請求項4に記載の構造体の敷設工法。
  6. 前記第1連結部と前記第2連結部とにおいて前記一対のセル構造体どうしを連結する連結具は結束バンドであり、
    前記セル構造体どうしを相互に連結する工程では、前記一対のセル構造体の各々の前記一端部に形成された通し孔を通して前記結束バンドにより前記一対のセル構造体の一端部どうしを連結する請求項1乃至5の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  7. 前記構造体を水平方向における一方向に長尺に形成する請求項1乃至6の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  8. 地盤に溝を形成する工程を更に備え、
    前記構造体を前記溝内に敷設する請求項1乃至7の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  9. 前記構造体の短手方向における少なくとも一方の側面を前記溝の側壁により支える請求項8に記載の構造体の敷設工法。
  10. 前記構造体を複数段に積層して敷設する請求項1乃至9の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  11. 前記構造体は前記構造物基礎であり、
    当該工法は、
    前記構造物基礎の上に構造物を設置する工程を更に備える請求項1乃至10の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  12. 前記構造体は前記路盤であり、
    当該工法は、
    前記路盤の上に道路表層を敷設する工程を更に備える請求項1乃至10の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  13. 前記構造体は鉄道路盤であり、
    当該工法は、
    前記鉄道路盤の上に軌道を敷設する工程を更に備える請求項1乃至10の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  14. 前記セル集合体は、互いに並列に配置された3枚以上のストリップ材を有し、このうち互いに隣り合う一対のストリップ材は、それらの長手方向において一定間隔で配置された接合部の各々において相互に接合され、このうち一の接合部から、前記一対のストリップ材の長手方向において当該一の接合部の隣に位置する他の接合部までの範囲の前記一対のストリップ材により個々の前記セル構造体が構成され、
    前記ストリップ材のうち、互いに隣り合う第1のストリップ材と第2のストリップ材とは、それらの長手方向において一定間隔で配置された第1接合部の各々において相互に接合され、
    前記第2のストリップ材と、前記第2のストリップ材に対して前記第1のストリップ材とは反対側に隣接する第3の前記ストリップ材とは、それらの長手方向において一定間隔で配置された第2接合部の各々において相互に接合され、
    前記第2接合部の並び方向における各第2接合部の位置は、隣り合う前記第1接合部の中間に位置する請求項1乃至13の何れか一項に記載の構造体の敷設工法。
  15. 複数のセル集合体を水平方向に連結することにより形成され、構造物基礎又は路盤として敷設された構造体の敷設構造であって、
    前記セル集合体の各々は、ハニカム状に配列され且つ互いに一体化された複数のセル構造体を有し、
    前記セル構造体の各々は、可撓性の一対の帯状体により形成され、
    前記一対の帯状体は、それらの長手方向における両端部の各々に形成された接合部において互いに接合されることにより一体化されて、前記セル構造体を形成し、
    前記一対の帯状体の間に形成される空間が上下方向にそれぞれ開口した姿勢となるように、複数の前記セル集合体が水平方向に並べて配置され、
    水平方向において隣り合う前記セル集合体の端部に位置する前記セル構造体のうち、互いに対応するセル構造体どうしが相互に連結され、
    各セル構造体内に中詰材が充填され、
    相互に連結された一対のセル構造体の一端部どうしが相互にオーバーラップし、そのオーバーラップ部分における第1連結部および第2連結部の各々において前記一対のセル構造体どうしが連結され、
    前記第1連結部と前記第2連結部とが前記一対のセル構造体の並び方向において互いにオフセットされている構造体の敷設構造。
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