JP6345328B1 - 元位置建柱工法および元位置建柱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既設柱を新設柱へ建替えるに際し、新たな用地の確保、基礎部の撤去作業を必要とせず、施工時間と工費の削減が可能な、元位置建柱工法および元位置建柱構造を提供する。
【解決手段】既設柱の上部を切断、除去するとともに、既設柱の根入れ部を含む基礎部を元位置に残し、基礎部の上面にアンカーボルトを立設し、既設柱の上部に相当する柱部分を有し、該柱部分の下部にベースプレートを有し、該柱部分の下部の内部中央部にベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有する新設柱を、芯柱部が根入れ部内に挿入されるとともに、ベースプレートがアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整された状態にて、基礎部に対して固定し、基礎部の上面とベースプレートとの間および芯柱部の外周面と根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルを注入、充填、養生することを特徴とする元位置建柱工法、および元位置建柱構造。
【選択図】図２

Description

本発明は、既設柱から新設柱に建替える場合に、既設柱の基礎部を再利用して新設柱を建柱するようにした元位置建柱工法および元位置建柱構造に関する。

これまで、老朽化などの理由により、防災無線柱や信号柱などの既設柱（例えば、鋼管柱）を建替える場合、既設柱の近傍に新たに用地を確保し、そこに新設柱を建柱していた。このような工法では、既設柱の撤去も行わなければならず、既設柱の抜柱、コンクリート基礎の撤去、産廃処理など、大きな労力と費用が発生していた。

従来技術として、例えば特許文献１に、既存杭を用いた杭の構築工法が開示されている。この特許文献１に開示の工法は、古い建物や建造物等に使用された既存杭を覆うようにして新たな鋼管杭を打設し、鋼管杭内面と既存杭外面との間隙部に高強度モルタルを充填してこれらを一体的に固着して新設杭を構築する工法である。既存杭をそのまま再活用する工法であるが、杭部分のみの構築に関する工法であるため、この工法を既設柱の新設柱への建替えに展開することは困難である。

また、例えば特許文献２、３には、建築物の柱と杭の接合において、鋼管杭を用いる場合の鋼管柱と鋼管杭の接合構造および工法が開示されており、特に鋼管柱の鋼管および鉛直度調整が容易な構造および工法が開示されている。しかしこれらの構造および工法もまた、１本１本が独立したポール構造の既設柱の新設柱への建替えに展開することは困難である。

特開平７−１１６３６号公報 特許第３８４３８９６号公報 特許第３８３８１６５号公報

そこで本発明の課題は、ポール構造の既設柱を新設柱へ建替えるに際し、新たな用地の確保、基礎部の撤去作業を必要とせず、施工時間と工費の削減が可能な、新規な元位置建柱工法および元位置建柱構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る元位置建柱工法は、
既設柱を地盤面よりも上方の位置で切断して既設柱の上部を除去するとともに、既設柱の地中への根入れ部を含む基礎部を元位置に残し、
前記根入れ部の周囲に位置する前記基礎部の上面に複数のアンカーボルトを立設し、
前記既設柱の上部に相当する柱部分を有し、該柱部分の下部周囲に該柱部分の下部と一体化されたベースプレートを有し、該柱部分の下部の内部中央部に設けられるとともに該柱部分の下部に固着されかつ前記ベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有する新設柱を、前記芯柱部が前記根入れ部内に挿入されるとともに、前記ベースプレートが前記複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整、固定された状態にて、前記基礎部に対して固定し、
前記基礎部の上面と前記ベースプレートとの間および前記芯柱部の外周面と前記根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルを注入、充填した後、養生する、
ことを特徴とする工法からなる。すなわち、既設柱の上部構造（ＧＬ［グランドライン、地盤面］から上の部分）を現場にて切断して除去し、既設柱の基礎部を再利用して新設柱を建柱する元位置建柱工法である。

このような本発明に係る元位置建柱工法においては、既設柱の根入れ部を含む基礎部が元位置にそのまま残され、該基礎部の上面に複数のアンカーボルトが立設される。建替えられる新設柱は、既設柱の上部に相当する柱部分を有し、該柱部分の下部周囲にベースプレートを有し、かつ、該柱部分の下部の内部中央部に該柱部分の下部に固着されベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有する構造とされ、該新設柱が、その芯柱部が残されている基礎部の既設柱の根入れ部内に挿入されるとともに、そのベースプレートが複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢（例えば、ベースプレートが水平になる姿勢あるいは新設柱が鉛直となる姿勢）になるように調整され、その状態にて、基礎部に対して固定される。ここまでのステップで、新設柱は、既設柱の基礎部が再利用されて、その基礎部に対し目標とする姿勢（建替え姿勢）にて固定された状態となる。この状態から、本発明ではさらに、基礎部の上面とベースプレートとの間および芯柱部の外周面と根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルが注入、充填され、充填された無収縮モルタルが養生される。この無収縮モルタルを介して、目標とする姿勢に調整済みの新設柱の下部が、元位置に残された既設柱の基礎部に強固に完全に固定されることになる。このように、本発明に係る元位置建柱工法においては、既設柱の近傍に新たに建替え用地を確保していた従来の建柱工法に比べ、既設柱の基礎部を再利用することにより、新たな用地の確保や基礎部の撤去作業が不要となり、施工時間と工費の大幅な削減が可能になる。

上記本発明に係る元位置建柱工法においては、柱の形態は特に限定されず、既設柱としてはその根入れ部を含む基礎部を有するもので、新設柱としては、その下部に、アンカーボルトを介して所定の姿勢に調整可能なベースプレートと、残されている根入れ部内に挿入可能な芯柱部を有するものであればよい。とくに、既設柱および新設柱が鋼管からなる場合に、本発明に係る元位置建柱工法の実施が容易である。

また、元位置に残される既設柱の基礎部としては、コンクリート製根巻を含むものであることが好ましい。コンクリート製根巻を有することにより、基礎部の上面としてのコンクリート製根巻の上面にアンカーボルトを容易に立設することができる。

アンカーボルトとしては、設置の容易性、設置後の強度等の面から、樹脂系後施工アンカーを用いることが好ましい。なお、この樹脂系後施工アンカーは、一般に「ケミカルアンカー（登録商標）」の名称でも使用されている。

新設柱の下部に設けられたベースプレートは、複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整されるに際し、アンカーボルトに螺着されるナットを介して所定の姿勢に調整されることが好ましい。すなわち、各アンカーボルトをベースプレートに挿通させるとともに、ベースプレートを挟むように上下ナットを螺着させ、それらナットを締め込むことで、複数のアンカーボルトに対しベースプレートを、ひいては新設柱を、目標とする所定の姿勢に、調整、固定することができる。

また、本発明に係る元位置建柱工法においては、元位置に残される既設柱の基礎部における根入れ部内に該根入れ部内の所定高さまで砂詰めされた後、新設柱の下部に設けられた芯柱部が根入れ部内に挿入されることが好ましい。このようにすれば、砂詰めにより根入れ部内の底面の高さが略所定高さに決められるので、該根入れ部内に新設柱の芯柱部を挿入する際、挿入された芯柱部の下端を根入れ部内の底面に略着地させることが可能になり、それによって新設柱の重量の少なくとも一部を根入れ部内の底面で受けることが可能になる。そうすれば、新設柱の重量を軽減したのと同等の状態になるので、例えば固定前の新設柱の姿勢を微調整したりする際に、とくに前述のアンカーボルトを介したベースプレートの姿勢の微調整が行い易くなる。

また、本発明に係る元位置建柱工法においては、上記無収縮モルタルを注入するに際し、基礎部の上面とベースプレートとの間の周囲に型枠を設置することが好ましい。型枠を設置することで、基礎部の上面とベースプレートとの間から外部への無収縮モルタルのはみ出しや流出を回避でき、精度よく所望の部位に無収縮モルタルを注入、充填することが可能になる。なお、無収縮モルタルは、グラウト材とも呼ばれ、無収縮という名称の通り、一般的なモルタルのような収縮が起こらない強度の高い素材で、耐震補強工事をはじめとした施工の仕上げ材として非常に優れた素材である。

本発明に係る元位置建柱構造は、既設柱の地中への根入れ部を含む基礎部を元位置に残した状態にて地盤面よりも上方の位置で切断、除去された既設柱の上部に対し置き換えられた新設柱を有し、
該新設柱が、その下部周囲に該下部と一体化されたベースプレートを有し、該下部の内部中央部に設けられるとともに該下部に固着されかつ前記ベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有しており、
前記新設柱が、前記ベースプレートが前記根入れ部の周囲に位置する前記基礎部の上面に立設された複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整、固定された状態にて、前記基礎部に対して固定されており、
前記基礎部の上面と前記ベースプレートとの間および前記芯柱部の外周面と前記根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルが充填、養生されていることを特徴とする構造からなる。

この本発明に係る元位置建柱構造においても、前述の本発明に係る元位置建柱工法で説明したのと同様の各種好ましい構造を採用することができる。

このように、本発明に係る元位置建柱工法および元位置建柱構造によれば、既設柱の近傍に新たに建替え用地を確保していた従来の建柱工法に比べ、新たな建柱用の用地確保を必要とせず、既設柱の基礎部を有効に再利用できる。基礎部再利用のため、コンクリート等の産廃処理が発生しない。また、新たな建替え用地が不要で、既設柱の基礎部を再利用できるため、施工時間と工費を大幅に削減できる。さらに、建柱、周囲施設を含めて設備の早期復旧が可能になる。

本発明の一実施形態に係る元位置建柱工法の各ステップを順に示す部分斜視図である。 図１のステップに続く各ステップを順に示す部分斜視図である。 完成された本発明の一実施形態に係る元位置建柱構造の部分縦断面図（Ａ）および部分平面図（Ｂ）である。

以下に、本発明に係る元位置建柱工法および元位置建柱構造の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る元位置建柱工法の各ステップを順に示している。図１において、ステップ（１）として建替えられる根入れ式の既設柱の建替え前の状態が示されており、１は、既設柱を示しており、２は、コンクリート製根巻３を含む既設柱１の基礎部を示している。先ず、ステップ（２）において、既設柱１が地盤面よりも上方の位置で（図示例では、基礎部２のコンクリート製根巻３の直上方の位置で）切断され、既設柱１の上部１ａが除去されるとともに、既設柱１の地中への根入れ部１ｂおよびコンクリート製根巻３を含む基礎部２が元位置に残される。既設柱１の切断には、適当な切断手段を使用すればよい。

続いて、本実施形態では、ステップ（３）において、上記根入れ部１ｂ内に上方から該根入れ部１ｂ内の所定の高さ位置まで砂詰めが行われる。詰められる砂４には、例えば山砂が用いられる。砂詰めされる根入れ部１ｂ内の所定の高さ位置は、後述する根入れ部１ｂ内に挿入された芯柱部の下端位置と略一致する高さ位置であることが好ましい。

続いて、本実施形態では、ステップ（４）において、根入れ部１ｂの周囲に位置する基礎部２の上面に（本実施形態では、コンクリート製根巻３の上面に）複数のアンカーボルト５が立設される。アンカーボルト５としては、設置の容易性、設置後の強度等の面から樹脂系後施工アンカーを用いることが好ましく、樹脂系後施工アンカーとしては、「ケミカルアンカー（登録商標）」を用いることができる。

続いて、本実施形態では、ステップ（５）において、立設された各アンカーボルト５に、レベル調整用のナット６が取り付けられる。この段階で、各ナット６の位置（レベル）を調整するために、各アンカーボルト５挿通孔を有するダミーの平板（図示略）を用いて、該平板に全アンカーボルト５を挿通させ該平板を各ナット６上に仮置きした状態にて、水準器等を用いて平板が水平状態となるように各ナット６の各アンカーボルト５への螺着位置を調整し、調整後に平板を除去することが好ましい。あるいは、次に述べるステップ（６）の段階で、各ナット６のレベルを、次のステップ（６）で設けられる上側のナットとともに、ベースプレートが水平になるように調整することも可能であるが、上記の如くダミーの平板を用いて先に各ナット６のレベル調整を行っておく方が楽であり、次のステップ（６）で設けられる上側のナットとともに調整してベースプレートの姿勢の最終的な調整を行うのは、必要に応じて行われる最終微調整とする方が好ましい。

続いて、本実施形態では、図２に示すステップ（６）において、上記根入れ部１ｂを含む既設柱の基礎部２に対して、新設柱１０が設置（建込み）される。新設柱１０は、既設柱の上部１ａに相当する柱部分１０ａを有し、該柱部分１０ａの下部周囲に水平方向に広がるベースプレート１１を有し、かつ、該柱部分１０ａの下部の内部中央部に該柱部分１０ａの下部に円環状の支持体１２（次のステップ（７）の図に表示）を介して固着され、ベースプレート１１よりも下方まで延びる芯柱部１３を有している。ベースプレート１１は、柱部分１０ａの周囲に設けられた複数のリブ１４に補強された状態にて、柱部分１０ａに一体化されている。この新設柱１０の芯柱部１３が根入れ部１ｂ内に挿入されるとともに、ベースプレート１１に設けられた複数のボルト挿通孔１５に複数のアンカーボルト５が挿通され、先にレベル調整されている各ナット６の位置でベースプレート１１が係止される。先に各ナット６の位置が水平になるようにレベル調整されていれば、ベースプレート１１も水平姿勢に調整された状態にて係止される。ベースプレート１１上に突出された各アンカーボルト５に、各ナット１６が螺合されて締め込まれ、ナット６とナット１６によりベースプレート１１が所定の水平姿勢に固定される。各アンカーボルト５は基礎部２に対して固定されているから、ベースプレート１１は、各アンカーボルト５を介して、基礎部２に対して所定の水平姿勢に固定されることになる。ナット１６による締め付け固定強度を確保し、緩みを防止するために、ナット１６にはダブルナットや特殊な緩み止めナットを使用することが好ましい。また、この段階で、各アンカーボルト５に対して各ナット６と各ナット１６の螺着位置を微調整し、ベースプレート１１の水平度の精度をより高めることも可能である。また、ベースプレート１１と新設柱１０の柱部分１０ａは実質的に一体化されているから、例えば、新設柱１０の柱部分１０ａの鉛直度を観測しながら各ナット６と各ナット１６の螺着位置の微調整を行うことも可能である。いずれにしても、このステップ（６）において、既設柱の基礎部２の元位置に対する新設柱１０の建柱位置と姿勢が決められる。なお、根入れ部１ｂ内に挿入される芯柱部１３の下端の位置と根入れ部１ｂ内に詰められた砂４の上面の位置は必ずしも一致する必要はないが、実質的に一致させておくことで、注入、充填される無収縮モルタルが不要に過剰にされたりすることを回避でき、また、新設柱１０の重量の一部を砂４の上面で受け持たせることも可能になることから、新設柱１０の姿勢の微調整が行い易くなる。

続いて、本実施形態では、ステップ（７）において、後続のステップ（８）で行われる無収縮モルタルの注入・充填のための型枠１７が、基礎部２の上面とベースプレート１１との間の周囲に設置される。型枠１７を設置することで、基礎部２の上面とベースプレート１１との間から外部への無収縮モルタルのはみ出しや流出を回避でき、精度よく所望の部位に無収縮モルタルを注入、充填することが可能になる。

続いて、ステップ（８）において、ベースプレート１１に開設されている注入孔１８を通し、適当な注入チューブ１９付き注入器を用いて、無収縮モルタル２０が、基礎部２の上面とベースプレート１１との間および芯柱部１３の外周面と根入れ部１ｂの内周面との間に注入、充填される。所定の部位に所定量充填された無収縮モルタル２０は、ステップ（９）において適切な期間養生される。養生後に型枠１７を除去すれば、ステップ（１０）に示すように、既設柱の元位置に新設柱の施工が完了する。

完成された上記実施形態に係る元位置建柱構造を図３に示す。上記実施形態で例示したように、本発明に係る元位置建柱工法および元位置建柱構造においては、既設柱の近傍に新たに建替え用地を確保していた従来の建柱工法に比べ、新たな建柱用の用地確保を必要とせず、既設柱の基礎部を有効に再利用できる。また、既設柱の基礎部を再利用するため、既設柱の基礎部撤去によるコンクリート等の産廃処理が発生しない。また、新たな建替え用地が不要で、既設柱の基礎部を再利用できるため、用地確保や基礎部施工が不要となり、施工時間と工費を大幅に削減することが可能になる。さらに、施工時間の削減により、建柱、周囲施設を含めて設備の早期復旧が可能になる。

なお、図１〜図３に示した形態は、本発明の一実施形態としての例示であり、本発明で規定した構成を逸脱しない限り、図示の形態に準じる形態も本発明の範囲に含まれる。

本発明は、あらゆる既設柱の新設柱への建替えに適用でき、とくに、老朽化等の理由で建替えが要求される防災無線柱や信号柱などの鋼管柱の建替えに好適なものである。

１ 既設柱
１ａ 既設柱の上部
１ｂ 既設柱の根入れ部
２ 基礎部
３ コンクリート製根巻
４ 砂
５ アンカーボルト
６ ナット
１０ 新設柱
１０ａ 既設柱の上部に相当する新設柱の柱部分
１１ ベースプレート
１２ 支持体
１３ 芯柱部
１４ リブ
１５ ボルト挿通孔
１６ ナット
１７ 型枠
１８ 注入孔
１９ 注入チューブ
２０ 無収縮モルタル

Claims (8)

1. 既設柱を地盤面よりも上方の位置で切断して既設柱の上部を除去するとともに、既設柱の地中への根入れ部を含む基礎部を元位置に残し、
   前記根入れ部の周囲に位置する前記基礎部の上面に複数のアンカーボルトを立設し、
   前記既設柱の上部に相当する柱部分を有し、該柱部分の下部周囲に該柱部分の下部と一体化されたベースプレートを有し、該柱部分の下部の内部中央部に設けられるとともに該柱部分の下部に固着されかつ前記ベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有する新設柱を、前記芯柱部が前記根入れ部内に挿入されるとともに、前記ベースプレートが前記複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整、固定された状態にて、前記基礎部に対して固定し、
   前記基礎部の上面と前記ベースプレートとの間および前記芯柱部の外周面と前記根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルを注入、充填した後、養生する、
   ことを特徴とする元位置建柱工法。
2. 前記既設柱および前記新設柱が鋼管からなる、請求項１に記載の元位置建柱工法。
3. 前記基礎部がコンクリート製根巻を含む、請求項１または２に記載の元位置建柱工法。
4. 前記アンカーボルトとして樹脂系後施工アンカーを用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の元位置建柱工法。
5. 前記ベースプレートを、前記アンカーボルトに螺着されるナットを介して所定の姿勢に調整する、請求項１〜４のいずれかに記載の元位置建柱工法。
6. 前記根入れ部内に該根入れ部内の所定高さまで砂詰めした後、前記芯柱部を前記根入れ部内に挿入する、請求項１〜５のいずれかに記載の元位置建柱工法。
7. 前記無収縮モルタルを注入するに際し、前記基礎部の上面と前記ベースプレートとの間の周囲に型枠を設置する、請求項１〜６のいずれかに記載の元位置建柱工法。
8. 既設柱の地中への根入れ部を含む基礎部を元位置に残した状態にて地盤面よりも上方の位置で切断、除去された既設柱の上部に対し置き換えられた新設柱を有し、
   該新設柱が、その下部周囲に該下部と一体化されたベースプレートを有し、該下部の内部中央部に設けられるとともに該下部に固着されかつ前記ベースプレートよりも下方まで延びる芯柱部を有しており、
   前記新設柱が、前記ベースプレートが前記根入れ部の周囲に位置する前記基礎部の上面に立設された複数のアンカーボルトを介して所定の姿勢に調整、固定された状態にて、前記基礎部に対して固定されており、
   前記基礎部の上面と前記ベースプレートとの間および前記芯柱部の外周面と前記根入れ部の内周面との間に無収縮モルタルが充填、養生されていることを特徴とする元位置建柱構造。

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