JP6564623B2 - 鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強構造であって、例えば、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造の地下構造物の地山側の鉄筋を補強することが可能な、補強方法および補強構造に関する。

近年、既設インフラの耐震性強化を図るため、地下道やトンネルなどのＲＣ構造の地下構造物に対する補強工事が行われている。これらの技術は、側壁の内空側の鉄筋を補強する方法と、地山側の鉄筋を補強する方法とに大別される。
内空側の鉄筋を補強する公知技術としては、構造物の内空側に高強度繊維を貼り付ける方法や、内空側のかぶり部分のコンクリートをはつり、追加鉄筋を配設する方法等が知られている。
例えば、特許文献１には、ＲＣ構造物にその内面側から外面側に向けて形成されたスリットと、スリット内に配置された、複数の貫通孔を有する高強度繊維製の補強部材と、補強部材が配置された前記スリット内に充填された充填材と、を有するＲＣ構造物の補強構造が開示されている。
また、地山側の鉄筋を補強する公知技術として、内空側に増壁を配置し、荷重分担を図る方法が知られている。

特開２０１４−７０３８９号公報

前記した従来の技術には、次の問題点があった。
（１）側壁の内空側に高強度繊維を貼り付ける方法や増壁を設ける方法は、いずれも補強部分が側壁内空側の空間を占有するため、地下構造物の供用空間が狭くなる。また、例えば地下鉄構内などでは建築限界を侵してしまう場合がある。
（２）側壁の内空側に追加鉄筋を配設する方法は、はつり作業により既設構造物に大きなダメージを与える場合がある。
（３）上記いずれの工法も施工規模が大きく、施工コストが高い。
（４）老朽化により地山側の鉄筋が腐食している場合など、構造物への外力の条件によっては、内空側の鉄筋補強だけで足りず、地山側鉄筋を直接補強することが必要または効果的な場合がある。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強方法であって、前記鉄筋コンクリート構造物の壁面は、一方の面および他方の面を有するものであり、前記一方の面側から前記他方の面側に向けて穿孔してなる導入孔を、離隔して複数設ける工程と、前記複数の導入孔が互いに連通するように穿孔してなる収容孔を設ける工程と、少なくとも前記収容孔の内部に、補強部を設ける工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記収容孔を、前記他方の面側であって、前記他方の面側の鉄筋より前記一方の面側に設けることを特徴とする。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記複数の導入孔の径が、いずれも前記収容孔の径より大きいことを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第１発明乃至第３発明のうち何れかにおいて、前記補強部を、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、鋼線、鋼より線のうち何れかからなる基材に、充填材を充填して構築するか、または引張強度をもつ充填材を充填して構築することを特徴とする。
また、本願の第５発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強構造であって、前記鉄筋コンクリート構造物の壁面は、一方の面および他方の面を有するものであり、前記鉄筋コンクリート構造物の壁面の前記一方の面から前記他方の面側に延伸する、互いに隔離する複数の導入孔と、前記複数の導入孔を連通する略一直線状の収容孔と、少なくとも前記収容孔の内部に設ける補強部と、を少なくとも有することを特徴とする。

本願発明によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
（１）地山側の鉄筋を側壁の内部から直接補強することができる。
（２）増壁と異なり、補強後に側壁の内空側の空間を侵さない点で有益である。
（３）最小限の穿孔で施工できるため、既設構造物に与えるダメージが小さい。
（４）従来の工法と比較して、施工性が良く施工コストの低減も期待できる。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の補強構造の説明図 本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の補強方法の説明図

以下、図面を参照しながら本発明に係る補強方法と補強構造について詳細に説明する。便宜上、補強構造、補強方法の順番で説明する。

［地下構造物の補強構造］
＜１＞前提条件
本実施例に係る発明は、既設の地下構造物Ａの側壁の地山側鉄筋ａ１を、内空側から補強する補強構造に関するものである。
地下構造物ＡとしてＲＣ構造のボックスカルバートを例にして説明する。
地下構造物の側壁において、壁厚の中心線より内側を「内空側」、中心線より外側を「地山側」と定義する。地山側鉄筋ａ１を補強する区間を補強区間Ｒと定義する。

＜２＞全体構成（図１）
本実施例に係る補強構造は、地下構造物Ａの側壁内に形成される構造体であって、２つの導入孔１０と、これを連通する収容孔２０とで形成される倒Ｈ字状の空間に、充填材３２を充填してなる。２つの導入孔１０と収容孔２０の内部には基材３１を配設する。

＜３＞導入孔
導入孔１０は、地下構造物Ａの側壁に、地山側に向けて壁面直角方向に設ける孔である。
導入孔１０は、側壁の地山側であって、少なくとも地山側鉄筋ａ１より内空側の深さまで穿孔する。
導入孔１０は、地山側の壁面まで貫通するように設けても良いし、一部まで穿孔して有底状態となるように設けても良い。
図１では、導入孔１０は、補強区間Ｒの上端部側に穿孔する上方導入孔１１と、補強区間Ｒの下端部側に穿孔する下方導入孔１２と、からなる。下方導入孔１２は、上方導入孔１１の開口の直下から穿孔する。

＜４＞収容孔
収容孔２０は、地下構造物Ａの側壁の内部に垂直方向に設ける孔であって、上方導入孔１１から下方導入孔１２まで連通する孔である。 収容孔２０の長さは地山側鉄筋ａ１の補強区間Ｒに対応する。
収容孔２０は、側壁内部の地山側であって、地山側鉄筋ａ１より内空側に設けるものとする。当該条件を満たす範囲で、収容孔２０を形成する開始位置は、導入孔１０の先端部分に限らず導入孔の途上部分としてもよい。
収容孔２０の径は、上方導入孔１１、下方導入孔１２それぞれの径より小径とする。

＜５＞補強部
補強部３０は、コンクリート構造物の地山側の鉄筋を補強するための部分である。
本実施例では、補強部３０は、収容孔２０内に収容する基材３１と、収容孔２０および各導入孔１１，１２に充填する充填材３２とで構築する。
各部の詳細について、以下説明する。

＜５．１＞基材
基材３１は、収容孔２０内に配設する部材である。
基材３１は、所定の引張強さと可撓性を有する素材を採用する。
本実施例では、基材３１として、収容孔２０内に配設する炭素繊維基材を採用する。但しこれに限られず、アラミド繊維、ガラス繊維、鋼線、鋼より線等の公知の基材を採用することができる。

＜５．２＞充填材
充填材３２は、２つの導入孔１０と収容孔２０の内部に充填し、基材３１を孔内に定着させる部材である。
本実施例では、充填材３２として、無収縮モルタルを採用する。但しこれに限られず、コンクリート、有機系材料、セメント系無機系材など公知の材料を採用することができる。

［地下構造物の補強方法］
引き続き、図面を参照しながら本実施例に係る補強方法について説明する。
本実施例に係る補強方法は、地下構造物Ａの内空側を侵さずに地山側鉄筋ａ１を直接補強する技術である。

＜１＞導入孔の穿孔（図２（Ａ））
地下構造物Ａの側壁に、内空側から上方導入孔１１と下方導入孔１２をコア抜きする。
上方導入孔１１、下方導入孔１２は、それぞれ補強区間Ｒの上端部、下端部に対応する位置から壁面直角方向に穿孔する。穿孔にはコアボーリングマシン等の公知の手段を用いる。
コア抜きの際には、既設の主筋および配力筋を避け、切断しないように穿孔する。
上方導入孔１１および下方導入孔１２の深さは、側壁の地山側であって、地山側鉄筋ａ１より内空側の位置までとする。

＜２＞収容孔の穿孔（図２（Ｂ））
上方導入孔１１の最奥部付近から垂直方向に収容孔２０を穿孔し、下方導入孔１２に到達させる。穿孔には上方導入孔１１から差し入れたウォータージェット等の公知の手段を用いる。
収容孔２０の径は、上方導入孔１１および下方導入孔１２よりも小径とする。
補強区間Ｒが長い場合、上方導入孔１１と下方導入孔１２の中間位置に中間導入孔（図示せず）を増設し、中間導入孔を利用して収容孔２０を延伸させることもできる。

＜３＞基材の配設（図２（Ｃ））
上方導入孔１１から基材３１を挿入し、収容孔２０内におろして、基材３１の先端を下方導入孔１２まで到達させる。基材３１の後端は上方導入孔１１内に残す。

＜４＞充填材の充填（図２（Ｄ））
上方導入孔１１から、収容孔２０、下方導入孔１２内へ充填材３２を充填する。
充填材３２の硬化によって基材３１が収容孔２０内に定着することで、上方導入孔１１内から下方導入孔１２内に及ぶ補強部３０を有する補強構造が形成される。

＜５＞導入孔の定着機能
上方導入孔１１と下方導入孔１２は収容孔２０より大径であるため、前記収容孔２０との連通部分に位置する、上方導入孔１１内の充填材３２と下方導入孔１２内の充填材３２が、収容孔２０と基材３１に対する機械的な定着部４０として機能する。

＜６＞作用・効果
このように、本実施例に係る補強方法および補強構造によれば、地山側の鉄筋を側壁の内部から直接補強するため、側壁の内空側の空間を侵すことなく作業が可能である。また、最小限の穿孔で施工できるため、既設構造物に与えるダメージが小さい点も有益である。

前記した実施例１では、補強部３０を、基材３１と充填材３２で構築しているが、本発明は、基材３１を省略することもできる。
この場合、補強部３０を構成する箇所である、収容孔２０の全部に充填する充填材３２、および、導入孔１０のうち少なくとも前記収容孔２０と近傍する箇所に充填する充填材３２には、引張強度を有する液体（炭素繊維を混合したセメント系無機系材やエポキシ樹脂系の補修材など）を用いることが好ましい。

前記した実施例１および２では、本発明に係る複数の導入孔を「上方導入孔１１」および「下方導入孔１２」として説明したが、本発明に係る複数の導入孔１０の離隔方向は、「地山側の主筋の長手方向」に相当するものであり、上下方向に限定解釈する意図を有するものではない。

前記した実施例１および２では、本発明に係る補強方法および補強構造を、側壁の外側が地山である地下構造物に適用した例について説明したが、各実施例は本発明における「他方の面側」を「地山側」とした場合の例であって、本発明はその他の用途にも適用が可能である。
例えば、本発明における「他方の面側」は、地下構造物における「地山側」に限るものではなく、「他方の面側」は、ケーブルや管体などの構造物またはその他の建築物、放射線量の高い箇所などの障害の存在によって、作業員の立ち入りが困難な場所である箇所が含まれる。
さらに、本発明における「他方の面側」は、作業員の立ち入りが困難な場所であるに限られない。例えば、その他の従来工法に比べて本発明に係る工法がコストや工期の面で有利である場合などには、コンクリート構造物壁面の両面側とも作業員の立ち入りが可能な現場においても適用が可能である。

１０ 導入孔
１１ 上方導入孔
１２ 下方導入孔
２０ 収容孔
３０ 補強部
３１ 基材
３２ 充填材
４０ 定着部
Ａ 地下構造物
ａ１ 地山側鉄筋
ａ２ 内空側鉄筋
Ｒ 補強区間

Claims (5)

1. 鉄筋コンクリート構造物の補強方法であって、
   前記鉄筋コンクリート構造物の壁面は、一方の面および他方の面を有するものであり、
   前記一方の面側から前記他方の面側に向けて穿孔してなる導入孔を、離隔して複数設ける工程と、
   前記複数の導入孔が互いに連通するように穿孔してなる収容孔を設ける工程と、
   少なくとも前記収容孔の内部に、補強部を設ける工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする、
   鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
2. 前記収容孔を、前記他方の面側であって、前記他方の面側の鉄筋より前記一方の面側に設けることを特徴とする、請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
3. 前記複数の導入孔の径が、いずれも前記収容孔の径より大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
4. 前記補強部を、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、鋼線、鋼より線のうち何れかからなる基材に、充填材を充填して構築するか、または引張強度をもつ充填材を充填して構築することを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
5. 鉄筋コンクリート構造物の補強構造であって、
   前記鉄筋コンクリート構造物の壁面は、一方の面および他方の面を有するものであり、
   前記鉄筋コンクリート構造物の壁面の前記一方の面から前記他方の面側に延伸する、互いに隔離する複数の導入孔と、
   前記複数の導入孔を連通する略一直線状の収容孔と、
   少なくとも前記収容孔の内部に設ける補強部と、
   を少なくとも有することを特徴とする、
   鉄筋コンクリート構造物の補強構造。

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