JP7008008B2 - 橋脚構築方法、橋脚 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ［刊行物名］ 『コンクリート工学』，Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．８ ［発行日］ 平成３０年８月１日

本発明は、橋脚構築方法およびこれにより構築される橋脚に関する。

橋脚を軽量化し、揺れなどにより発生する慣性力を低減するため、橋脚の内部に中空部が設けられることがある。

従来工法では、中空部を設けるための内型枠を外型枠の内側に設置し、支保工によって内型枠を支持したうえで外型枠の内側にコンクリートを打設する。その後、内型枠及び支保工を撤去することで中空部が形成される。

一方、特許文献１や非特許文献１のように内型枠として発泡スチロールからなる軽量のブロックを用い、そのブロックを橋脚内に埋設する方法もあり、これにより内型枠や支保工の設置、撤去に係る作業を省略して工期を短縮できる。

特開平7－216822号公報

「工期短縮［足場・型枠］」『日経コンストラクション』2004年2月27日号、p.70-71、日経BP社

上記のブロックは、コンクリートの打設圧による変位を防いで施工精度を確保する必要があり、そのため非特許文献１ではブロックと外型枠とをセパレータによって連結している。

しかしながら、ブロックと外型枠をセパレータで連結する場合、外型枠のセパレータ取付部が防水上のリスクとなる。特に水域で橋脚を施工するようなケースでは、高品質な橋脚を構築するためこのようなリスクを極力避けることが望ましい。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、高品質な橋脚を短工期で施工できる橋脚構築方法等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、橋脚を構築する橋脚構築方法であって、前記橋脚の平面の複数箇所において充填材を積層し、前記橋脚の外周部に沿って外型枠を設置する工程（ａ）と、前記外型枠の内側にコンクリートを打設する工程（ｂ）と、を有し、前記充填材を積層して形成された隣り合う充填部同士が、連結材で連結されることを特徴とする橋脚構築方法である。

本発明では充填材が橋脚の内型枠の役割を担うことで、内型枠や支保工の設置、撤去に係る作業を省略して工期を短縮することができる。また、充填部同士が連結材で連結されることで、各充填部が協働してコンクリートの打設圧に抵抗し、施工精度を確保することができる。結果、外型枠と充填部をセパレータで連結する必要が無く、外型枠に防水上のリスクとなるセパレータ取付部を設けなくてもよい。そのため、橋脚の品質を向上させることができる。

前記工程（ａ）において、前記複数箇所のそれぞれにガイド材を立設し、前記充填材の孔に前記ガイド材を通して前記充填材を設置することが望ましい。
これにより充填材を容易に設置することができ、且つ充填部の施工精度も向上する。

前記工程（ａ）において、最上段の充填材の上面に押え板を配置し、前記押え板を前記ガイド材に固定することが望ましい。
これにより、コンクリート打設時の充填材の浮き上がりを防止できる。

前記工程（ａ）において、前記充填材を平面において複数並べ一体化したユニットを予め作成し、前記ユニットを設置することが望ましい。
これにより、充填材の設置の手間を省いて工期短縮が可能になる。

上下の前記充填材の間に水平材が配置され、前記水平材の両端部が前記充填部の側面に設けた支圧板に固定されることが望ましい。
これによりコンクリート打設時にも充填部の幅が固定され、充填部の施工精度が向上する。

第２の発明は、コンクリートにより構築された橋脚であって、充填材を積層して形成された充填部を内部に有し、前記充填部が平面において複数設けられ、隣り合う前記充填部同士が連結材で連結されたことを特徴とする橋脚である。

本発明により、高品質な橋脚を短工期で施工できる橋脚構築方法等を提供することができる。

橋脚１を示す図。 充填部１２１を示す図。 充填部１２１の連結について示す図。 ブロック２の平面配置を示す図。 橋脚１の施工手順について説明する図。 柱部１２の上面を示す図。 橋脚１の施工手順について説明する図。 橋脚１の施工手順について説明する図。 橋脚１の施工手順について説明する図。 橋脚１の施工手順について説明する図。 ブロック２の設置手順を示す図。 ブロック２の設置手順を示す図。 止水材３０を示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．橋脚）
図１は、本発明の実施形態に係る橋脚構築方法で構築される橋脚１を示す図である。橋脚１は水域に構築され、基部１１、柱部１２、および鋼管矢板１３等を有する。水域は例えば海であるが、河川や湖であってもよい。

基部１１は橋脚１の最下部で矩形板状に設けられ、柱部１２は基部１１の上に配置される。鋼管矢板１３は、平面において基部１１の周囲に設けられる。基部１１と柱部１２はコンクリートにより構築され、コンクリート内には図示しない鉄筋も設けられる。詳細は省略するが、後述する橋脚１の施工手順では随時配筋作業が行われる。

柱部１２の内部にはブロック２の充填部１２１が設けられる。充填部１２１は水上に位置し、複数のブロック２が上下に積層されることにより充填部１２１の内空が充填される。充填部１２１は平面において複数箇所で設けられる。本実施形態では、後述する図６に示すように充填部１２１が縦横２列の計４箇所設けられる。

ブロック２はEPS(発泡スチロール)からなる略直方体形状の充填材であり、軽量性、耐圧縮性、耐水性および自立性等を有する。

（２．ブロック２の充填部１２１）
図２はブロック２の充填部１２１を拡大して示す図である。図２に示すように、充填部１２１のブロック２は、平面において複数並べて配置され、且つ上下複数段に積層される。平面において隣り合うブロック２同士、および、上下のブロック２同士は接着剤で接着される。

充填部１２１にはブロック２を貫通する支柱７が設けられる。また充填部１２１の上端には押え板９が配置される。押え板９は支柱７の上端に固定される。押え板９としては鉄板などの鋼板が用いられる。

各充填部１２１には、隣接する充填部１２１に向かって外側に延びるようにセパレータ２２（連結材）が取付けられる。隣り合う充填部１２１のそれぞれから延びるセパレータ２２同士が固定具６によって固定されることで、隣り合う充填部１２１同士がセパレータ２２によって連結される。

上記の固定具６は両充填部１２１の間に設けられた取付柱８に取付けられる。取付柱８には例えば溝形鋼が用いられる。

なお、図２の符号５１ａ、５１ｂは橋脚１の施工時に柱部１２のコンクリートに埋設されるピッグテールアンカー（アンカー材）である。ピッグテールアンカー５１ａ、５１ｂのコンクリート表面から所定深さ（例えば30cm程度）までの範囲にはエポキシ樹脂等による保護層が形成され、これによりピッグテールアンカー５１ａ、５１ｂの耐塩害性を向上させ、耐久性を確保する。

図３（ａ）は上下のブロック２を示す図である。図３（ａ）に示すように、各充填部１２１において、上下のブロック２の間には水平材２１が配置される。図３（ｂ）に示すように、水平材２１は平面の縦横方向のそれぞれで複数本並べて配置される。

図３（ａ）に示すように、水平材２１はフラットバー２１ａの一方の端部に棒材２１ｂを固定したものであり、鋼材によって形成される。フラットバー２１ａの棒材２１ｂと反対側の端部は、充填部１２１の側面に設けられた支圧板２３に溶接される。支圧板２３には鋼板が用いられる。

充填部１２１では、上記側面と反対側の側面にも支圧板２３が設けられ、棒材２１ｂの先端は当該支圧板２３の孔（不図示）に通される。棒材２１ｂの先端には雄ネジ部が設けられており、上記支圧板２３の外側に配置したＣＴコン２４内のネジ孔に締め込まれる。

こうして各水平材２１の両端部が充填部１２１の側面の支圧板２３に固定される。

ＣＴコン２４には外側に突出するセパレータ２２が接続され、水平材２１とセパレータ２２はＣＴコン２４を介して接続される。セパレータ２２の支圧板２３から所定長さ（例えば30cm程度）までの範囲には前記と同じくエポキシ樹脂等による保護層が形成され、これによりセパレータ２２の耐塩害性を向上させ、耐久性を確保する。

隣り合う充填部１２１のセパレータ２２同士は、前記したように固定具６によって固定される。図３（ｃ）に示すように、固定具６としては例えば両セパレータ２２を左右に並べた状態でスリーブ内に配置し、スリーブ内で両セパレータ２２を把持するものが用いられる。固定具６は前記の取付柱８に設けられたアングル８１にボルト等によって取付けられる。このように、セパレータ２２の連結や固定具６の取付けは非溶接で行われるので、作業時のブロック２への引火が防止される。

図４は、下から４、５段目のブロック２の平面配置の一例を示す図である。図４に示すように、ブロック２の平面割り付けは上下段の間で異なっており、平面におけるブロック２同士の境界の位置は上下段で異なる。これにより各充填部１２１でブロック２全体としての保形性が高くなり、型崩れ等が防止される。なお図中符号２６は支柱７を通すための孔であり、孔２６の位置は上下段で変わりは無い。

（３．橋脚構築方法）
次に、図５～図１０を参照して橋脚１の施工手順（橋脚構築方法）について説明する。

（３－１．橋脚１の基部１１と柱部１２の下部の構築）
本実施形態では、まず図５（ａ）に示すように橋脚１の施工箇所を鋼管矢板１３によって周囲の水域から締切り、水底の地盤を床付面まで掘削する。

その後、図５（ｂ）に示すように床付面上に橋脚１の基部１１を構築し、基部１１の上に柱部１２の下部（基部１１から充填部１２１の下端部までの高さ範囲）を構築する。充填部１２１の下端部には、充填部１２１に水が溜まった際の水抜き用のパイプ等（不図示）も設けられる。

図６はこの時の柱部１２の上面を示す図である。本実施形態では充填部１２１が平面において縦横２列の計４箇所で形成される。縦横に隣り合う充填部１２１の間には取付柱８が立設される。取付柱８の下端部は柱部１２のコンクリート内に埋設される。

（３－２．柱部１２の上部の構築）
本実施形態では上記のように柱部１２の下部を構築した後、柱部１２の上部を続けて構築する。

この際、図７に示すように柱部１２の上面の外周部に沿って鋼製型枠３（外型枠）を設置するとともに、鋼製型枠３の内側の各充填部１２１の形成箇所でブロック２を積層する。ブロック２は充填部１２１の高さ方向の途中まで設置されるが、その設置手順については後述する。また本実施形態ではブロック２の積層後に鋼製型枠３の設置を行うが、その順序は逆でもよい。

図７において、（ａ）は施工途中の橋脚１を前記の図５（ａ）、（ｂ）と同様に示す図であり、（ｂ）は鋼製型枠３付近を拡大して示す図である。以降の図８～図１０についても同様である。

鋼製型枠３は、大判の一枚のプレート３１の外側をトラス構造により補強したものである。プレート３１の内側には剥離剤が塗布される。

トラス構造は、縦材３２、束材３３、下弦材３４等を有する。縦材３２はプレート３１に沿って高さ方向に設けられ、束材３３は縦材３２の高さ方向の中央部から外側へと水平方向に設けられる。下弦材３４は束材３３の先端と縦材３２の上下の端部とをそれぞれ接続する。トラス構造はプレート３１の幅方向（図の紙面法線方向に対応する）に複数設けられ、隣り合うトラス構造同士が接続材（不図示）で接続される。

鋼製型枠３は、予め地組したものを施工現場まで搬送して設置する。鋼製型枠３を用いることにより、地組作業と大判化が容易になる。

鋼製型枠３の設置時は、鋼製型枠３の下端部をピッグテールアンカー５１ａとボルト５２により柱部１２の上面の外周部に固定する。すなわち、柱部１２の上面近傍のコンクリートにはピッグテールアンカー５１ａが埋設されており、ピッグテールアンカー５１ａのコンクリート表面側には雌ネジ部（不図示）が設けられる。鋼製型枠３の下端部に通されたボルト５２の雄ネジを上記の雌ネジ部にねじ込むことで、鋼製型枠３の下端部が柱部１２の上面の外周部に固定される。

一方、鋼製型枠３の上端部については、柱部１２を挟んで対向する位置にある鋼製型枠３の上端部同士をタイロッド４により連結しておく。

こうしてブロック２の積層と鋼製型枠３の設置を行った後、図８（ａ）に示すように鋼製型枠３の内側でブロック２の上端までコンクリートを打設する。

図８（ｂ）に示すように、鋼製型枠３の上部には別のピッグテールアンカー５１ｂが取付けられており、このピッグテールアンカー５１ｂは上記コンクリートに埋設される。

その後、図９（ａ）に示すように各充填部１２１のブロック２の上に残りのブロック２を積層する。また鋼製型枠３を上方にスライドさせ、柱部１２の上面の外周部に鋼製型枠３を設置し直す。

鋼製型枠３については、前記の図８（ｂ）に示した状態からボルト５２とタイロッド４を取り外すことで柱部１２のコンクリートから脱型でき、脱型した鋼製型枠３を図９（ｂ）に示すように上方にスライドさせ、ピッグテールアンカー５１ｂに再度ボルト５２を締め込んで鋼製型枠３の下端部を柱部１２の上面の外周部に再固定する。また柱部１２を挟んで対向する位置にある鋼製型枠３の上端部同士をタイロッド４により再度連結する。

その後、図１０（ａ）に示すように鋼製型枠３の内側にコンクリートを打設する。鋼製型枠３を脱型して鋼管矢板１３の内側を埋戻し、鋼管矢板１３を基部１１の上端に当たる位置で切断して鋼管矢板１３の上部を撤去することで、図１に示す橋脚１が構築される。

（４．ブロック２の設置手順）
図１１、図１２は前記の図５～図１０で説明した工程におけるブロック２の設置手順について示す図である。各充填部１２１のブロック２は、充填部１２１の上端部、下端部、およびその中間部の３つの部位に分けて設置され、以下その設置手順について説明する。

本実施形態では、前記の図５（ｂ）に示すように柱部１２の下部を構築した後、図１１（ａ）に示すように、充填部１２１の形成箇所のそれぞれに支柱７（ガイド材）を立設する。支柱７はH形鋼７１の上端にネジ７４を設けたものであり、H形鋼７１の下端を充填部１２１の底面に固定されたベースプレート（不図示）に溶接する。

次に、図１１（ｂ）に示すようにブロック２を各充填部１２１の下端部に積層する。ここでは、ブロック２を平面において複数並べ一体化した１段分のユニットＡを予め地組して作成し、その孔２６にガイド用の支柱７を通してユニットＡを設置する作業を繰り返す。

ユニットＡ内のブロック２同士は接着剤により接着され、また既設のユニットＡの上に新たなユニットＡを設置するごとに、上下段のユニットＡ同士も接着剤で接着する。これにより、ブロック２の隙間からコンクリートが侵入するのを防止する。これは以降のユニット設置時においても同様である。

こうしてブロック２を各充填部１２１の下端部に設置したら、図１３に示すように充填部１２１の下端部の壁面１２１ａとブロック２の間に止水材３０を設ける。これにより、コンクリート打設時に充填部１２１にコンクリートが回り込むのを防止してブロック２の浮き上がりを防ぐ。止水材３０には水膨張性のシーリング材を用いることができるが、これに限ることはない。

次に、図１１（ｃ）に示すように、一部の充填部１２１で先行して中間部のブロック２を設置する。この充填部１２１を、以下「先行充填部」ということがある。図６の符号ａは先行充填部１２１を示したものである。

ここでは、ブロック２を平面において複数並べたものを上下に積層し一体化した複数段分のユニットＢを予め地組して作成し、その孔２６に支柱７を通してユニットＢを設置する。ユニットＢは例えばブロック２を４段以上積層したものとし、図の例では１０段分のユニットＢを作成している。

次に、残りの充填部１２１で図１１（ｄ）に示すように中間部のブロック２を設置してゆく。この充填部１２１を、以下「後行充填部」ということがある。図６の符号ｂは後行充填部１２１を示したものである。後行充填部１２１は、前記した先行充填部１２１と縦横に隣り合う。

後行充填部１２１にブロック２を設置する際は、ブロック２を平面において複数並べたものを上下に積層し一体化した上下２段分のユニットＣを予め地組して作成し、その孔２６に支柱７を通してユニットＣを設置する作業を繰り返す。

ここで、ユニットＣの上下２段のブロック２には前記の水平材２１、支圧板２３、ＣＴコン２４等が配置されており、ユニットＣと対応する高さにある先行充填部１２１の上下２段のブロック２（符号Ｃ’参照）にも、同じく前記した水平材２１、支圧板２３、ＣＴコン２４等が配置されている。

本実施形態では、ユニットＣを設置するごとに、そのＣＴコン２４にセパレータ２２を接続する。また、ユニットＣと対応する高さにある先行充填部１２１の上下２段のブロック２のＣＴコン２４にもセパレータ２２を接続し、これらのセパレータ２２同士を固定具６によって固定する。そして、固定具６を前記したように取付柱８に取付ける。

こうして図１２（ａ）に示すように各充填部１２１において中間部のブロック２を設置した後、中間部のブロック２の上端まで柱部１２のコンクリートを打設する。コンクリート打設後の状態が、前記の図８で示した状態である。なおコンクリートは柱部１２の上面の中央部から先に打設することが望ましく、セパレータ２２の緊張により隣り合う充填部１２１の位置を好適に固定できる。

その後、図１２（ｂ）に示すように各充填部１２１の上端部のブロック２を積層する。ここでは、ブロック２を平面において複数並べ一体化した１段分のユニットＤを予め地組して作成し、その孔２６にガイド用の支柱７を通してユニットＤを設置する作業を繰り返す。

各充填部１２１の上端部についても、上下２段のブロック２に前記した水平材２１、支圧板２３、ＣＴコン２４等が設けられる。また隣り合う充填部１２１に設けられたＣＴコン２４のそれぞれにセパレータ２２が接続され、これらのセパレータ２２同士が固定具６で固定される。固定具６は前記と同様に取付柱８に取付けられる。

その後、図１２（ｃ）に示すように押え板９の孔（不図示）に支柱７の上端のネジ７４を通して最上段のブロック２の上面に押え板９を配置する。そして、図１２（ｄ）に示すようにネジ７４にナット７３を締め込んで押え板９を支柱７の上端に固定する。こうして押え板９によりブロック２を押え、コンクリート打設時の浮き上がりを防止したうえで前記の図１０で示すように柱部１２のコンクリートを更に打設する。

以上説明したように、本実施形態ではブロック２が柱部１２の内型枠の役割を担うことで、内型枠や支保工の設置、撤去に係る作業を省略して工期を短縮できる。また、ブロック２による充填部１２１同士がセパレータ２２で連結されることで、各充填部１２１が協働してコンクリートの打設圧に抵抗し、施工精度を確保できる。これにより、柱部１２の外周壁及び隣り合う充填部１２１の間の中仕切り壁として十分な壁厚が得られる。

結果、鋼製型枠３と充填部１２１をセパレータで連結する必要が無く、鋼製型枠３に防水上のリスクとなるセパレータ取付部を設けなくてもよい。そのため橋脚１の品質を向上させることができ、耐塩害性、長期耐久性に優れた橋脚１が得られる。

また本実施形態では支柱７をガイドとしてブロック２の設置を行うことで、ブロック２を容易に設置することができ、且つ支柱７により充填部１２１が位置決めされるので充填部１２１の施工精度も向上する。

また最上段のブロック２の上面に押え板９を配置し、押え板９を支柱７に固定することで、コンクリート打設時のブロック２の浮き上がりを防止できる。

また、ブロック２を平面において複数並べ一体化したユニットＡ～Ｄを予め作成し、これらのユニットＡ～Ｄを積層することで、ブロック２の設置の手間を省いて工期短縮が可能になる。

また、上下段のブロック２の間に水平材２１が配置され、水平材２１の両端部が充填部１２１の側面に設けた支圧板２３に固定されることで、コンクリート打設時にも充填部１２１の幅が固定され、充填部１２１の施工精度が向上する。

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限らない。例えば充填部１２１の数、配置、形状、大きさ等は特に限定されることはなく、個々の橋脚に応じて様々なバリエーションを取り得る。

また本実施形態ではブロック２にEPSを用いているが、ブロック２の材料がEPSに限ることはなく、その他の樹脂製品やゴム製品を用いることも可能である。またブロック２の形状や大きさも特に限定されない。

また押え板９も鋼板に限らず、ある程度の剛性を有する板材であれば良い。その他、支柱７や取付柱８、水平材２１なども前記した構成に限定されることはない。

また、本実施形態では水域に橋脚１を構築する例を説明したが、同様の手法は山間部など水域以外の箇所に橋脚を構築する際にも適用可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１：橋脚
２：ブロック
３：鋼製型枠
４：タイロッド
６：固定具
７：支柱
８：取付柱
９：押え板
１１：基部
１２：柱部
１３：鋼管矢板
２１：水平材
２２：セパレータ
２３：支圧板
２４：ＣＴコン
２６：孔
３０：止水材
１２１：充填部

Claims (6)

1. 橋脚を構築する橋脚構築方法であって、
   前記橋脚の平面の複数箇所において充填材を積層し、前記橋脚の外周部に沿って外型枠を設置する工程（ａ）と、
   前記外型枠の内側にコンクリートを打設する工程（ｂ）と、
   を有し、
   前記充填材を積層して形成された隣り合う充填部同士が、連結材で連結されることを特徴とする橋脚構築方法。
2. 前記工程（ａ）において、
   前記複数箇所のそれぞれにガイド材を立設し、前記充填材の孔に前記ガイド材を通して前記充填材を設置することを特徴とする請求項１記載の橋脚構築方法。
3. 前記工程（ａ）において、
   最上段の充填材の上面に押え板を配置し、前記押え板を前記ガイド材に固定することを特徴とする請求項２記載の橋脚構築方法。
4. 前記工程（ａ）において、
   前記充填材を平面において複数並べ一体化したユニットを予め作成し、前記ユニットを設置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の橋脚構築方法。
5. 上下の前記充填材の間に水平材が配置され、前記水平材の両端部が前記充填部の側面に設けた支圧板に固定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の橋脚構築方法。
6. コンクリートにより構築された橋脚であって、
   充填材を積層して形成された充填部を内部に有し、
   前記充填部が平面において複数設けられ、隣り合う前記充填部同士が連結材で連結されたことを特徴とする橋脚。

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