JP7169900B2 - 構造物、構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物およびその施工方法に関する。

下水汚泥の嫌気性発酵消化槽として、プレストレストコンクリートによる卵形の側壁の内部に撹拌機を設けた貯槽（以下、PC卵形消化槽という）があり、死水域ができにくく撹拌性が高い点などで優れている。側壁には周方向と縦方向の緊張材によりプレストレスが導入されており、これにより液圧等の内圧に抵抗し、PC卵形消化槽からの液漏れ等を好適に防ぐことができる。

従来の現場打ちコンクリートによるPC卵形消化槽の施工時には、コンクリートの打設、断熱材の取付、防食塗装の作業が必要であり、これらの作業ごとに卵形の曲面に沿った複雑な足場を必要としていた。また、PC卵形消化槽は特殊な形状の上に周方向と縦方向のプレストレスを導入する必要があり、施工が難しかった。

これに対し、特許文献１にはプレキャストセグメント（以下、セグメントということがある）からなるPC卵形消化槽が記載されており、このようなセグメントを用いることで施工が簡略化される。

特許第4309835号

特許文献１では、PC卵形消化槽の側壁の高さ方向の中央を境にして、側壁の上部と下部をそれぞれ周方向に分割した複数のセグメントを用いており、上下のセグメントは上方のセグメントを下方のセグメント上に配置して接続される。しかしながら、これらのセグメントの鉛直面内の延在方向は異なっており、上方のセグメントは上方に行くにつれ内側に向かうように傾斜し、下方のセグメントは下方に行くにつれ内側に向かうように傾斜する。そのため上下のセグメントの配置は不安定になりやすく、これらのセグメントの安定性をより高めることが求められる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、上下のセグメントの安定性を高めることのできる構造物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、プレキャストセグメントを上下に配置して構築された構造体を有する構造物であって、前記構造体には、上下のプレキャストセグメントの内部を通る縦方向の緊張材の緊張により縦方向のプレストレスが導入され、上下のプレキャストセグメントは、鉛直面内において異なる方向に延在し、上方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第１の緊張材が、下方のプレキャストセグメントの貫通部を貫通して前記下方のプレキャストセグメントにて定着され、前記下方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第２の緊張材が、前記下方のプレキャストセグメントの前記上方のプレキャストセグメント側の端部で定着され、前記下方のプレキャストセグメントの前記貫通部は、前記鉛直面内において、前記第２の緊張材の外側に位置することを特徴とする構造物である。

本発明では、セグメントを上下に配置して構造体を構築し、縦方向の緊張材の緊張により構造体に縦方向のプレストレスを導入する場合において、上方のセグメントの内部に設けられた第１の緊張材を下方のセグメントの内部に通して当該セグメントにて定着し、下方のセグメントの内部にある第２の緊張材は、上方のセグメント側の端部で定着する。これにより、PC卵形消化槽のように上下のセグメントの延在方向が異なりセグメントの配置が不安定になりやすい場合でも、セグメント同士を容易に固定し安定して配置できる。

また本発明では、下方のセグメントにおいて、第１、第２の緊張材の干渉を防ぐことができる。
前記貫通部は、下方に行くにつれ外側へと向かうように鉛直方向に対して傾斜することも望ましい。

前記貫通部は、前記下方のプレキャストセグメントの拡幅部に設けられることが望ましい。
これにより、下方のセグメントにおいて、第１、第２の緊張材を配置するスペースを確保することができる。

前記構造体は、例えば平面において閉領域を形成する側壁であり、前記上方のプレキャストセグメントは、上方に行くに従って内側に向かうように傾斜し、前記下方のプレキャストセグメントは、下方に行くに従って内側に向かうように傾斜する。
これにより、中間部が外側に膨らむような形状の側壁を上下のセグメントによって構築する際に、上方のセグメントを下方のセグメント上に安定して配置することができる。

前記構造物は汚泥の消化槽であり、前記側壁の高さ方向の中間部は、頂端および底端に向けて曲線状に窄まることが望ましい。
これにより死水域ができにくく撹拌性が高い等の利点を有する略卵形の消化槽を形成できる。

第２の発明は、プレキャストセグメントにより構築された構造体を有する構造物の施工方法であって、プレキャストセグメントを上下に配置して前記構造体を構築する際に、上下のプレキャストセグメントの内部を通る縦方向の緊張材の緊張により前記構造体に縦方向のプレストレスが導入され、上下のプレキャストセグメントは、鉛直面内において異なる方向に延在し、上方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第１の緊張材が、下方のプレキャストセグメントの貫通部を貫通して前記下方のプレキャストセグメントにて定着され、前記下方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第２の緊張材が、前記下方のプレキャストセグメントの前記上方のプレキャストセグメント側の端部で定着され、前記下方のプレキャストセグメントの前記貫通部は、前記鉛直面内において、前記第２の緊張材の外側に位置することを特徴とする構造物の施工方法である。
第２の発明は第１の発明の構造物の施工方法である。

前記構造体は、例えば平面において閉領域を形成する側壁であり、前記側壁には周方向の緊張材によるプレストレスが導入され、前記上方のプレキャストセグメントは、前記側壁の上部を構成し、前記側壁の上部に周方向の緊張材によるプレストレスを導入する際に、前記第１の緊張材が前記貫通部内で内側に移動することが望ましい。
このように、側壁の上部に周方向のプレストレスを導入する場合では、上方のセグメントの第１の緊張材を下方のセグメントの貫通部内で内側に移動可能とすることにより、第１の緊張材によって周方向のプレストレスの導入が妨げられることがない。

本発明により、上下のセグメントの安定性を高めることのできる構造物等を提供することができる。

消化槽１を示す図。 側壁３を示す図。 セグメント３１、３２について示す図。 縦方向PC鋼材１５、１６の配置を示す図。 周方向PC鋼材１７と窪み３０を示す図。 周方向PC鋼材１８と切欠部３５を示す図。 鋼殻６０とコンクリート６６を示す図。 消化槽１の施工方法を示す図。 消化槽１の施工方法を示す図。 消化槽１の施工方法を示す図。 セグメント３２の地組とセグメント３１の設置について説明する図。 周方向に隣り合うセグメント３２の間の間隙を示す図。 セグメント３１、３２の延在方向の例。

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．消化槽１）
図１は本発明の実施形態に係る消化槽１を示す図であり、消化槽１の鉛直方向の断面を見たものである。また図２（ａ）は側壁３を示す斜視図であり、図２（ｂ）は側壁３を上から見た図である。

消化槽１は下水処理場等に設けられる構造物であり、内部に下水を貯留する貯槽である。消化槽１では、下水の汚泥を嫌気性消化によって処理する。消化槽１の内部には汚泥の処理を効率的に行うために撹拌機（不図示）が設けられる。

消化槽１は全体として略卵形の形状を有するPC卵形消化槽であり、側壁３、台座コンクリート５、底部部材６、蓋体７、鋼製足場８等を備える。消化槽１は半地下式の貯槽であり、側壁３の下部３ｃの一部や台座コンクリート５などは地表面下に埋設される。

側壁３はコンクリート製の構造体であり、頂端と底端に向けて窄まる略卵形の筒状部材である。より詳細には、側壁３の高さ方向の中間部３ａが球面状に外側に膨らみ、中間部３ａの上方と下方が円錐台状に頂端および底端に向けて窄まる。

鉛直面を見た場合、側壁３の中間部３ａの内面は、側壁３の高さ方向の中央にある中心Ｃから所定の曲率半径Ｒと中心角αで円弧状に膨らんで頂端および底端に向けて曲線状に窄まり、中間部３ａの上方および下方の内面はそれぞれ頂端と底端に向けて上記の円弧と滑らかに連続する直線状に窄まる。本実施形態では上記の中心角αを90°、中間部３ａの上方および下方の内面の傾斜角βを水平方向に対し45°とし、側壁３の内面が側壁３の高さ方向の中央に関して上下対称となるが、これに限ることはない。

側壁３は、側壁３の平面における中心軸Ｏからの離間距離が最大となる位置、すなわち側壁３の高さ方向の中央で上下に分けられる。側壁３の上部３ｂと下部３ｃは、複数のプレキャストセグメント３１、３２を側壁３の周方向に並べて構成される。セグメント３１はセグメント３２の上方に配置される。

図１に示すように、上下のセグメント３１、３２は、鉛直面内において異なる方向に延在している。すなわち、上方のセグメント３１は上方に行くに従って側壁３の内側に向かうように鉛直方向に対して傾斜し、下方のセグメントは、下方に行くに従って側壁３の内側に向かうように鉛直方向に対して傾斜している。なお、上記鉛直面は、本実施形態ではセグメント３１、３２の厚さ方向の面でもある。

側壁３の下部３ｃのセグメント３２は、さらに小セグメント３２１、３２２に分割される。上下の小セグメント３２１、３２２の分割位置は、前記の中心Ｃから延び水平方向に対し傾斜角β／２で下方に傾斜した線分Ｌと、側壁３との交点に対応する。

前記したように側壁３は筒状の部材であり、平面において閉領域を形成する。また側壁３の外周の形状は、セグメント３１、３２の製作容易性等を考慮し、多角形による疑似円周状（略円周状）となっている（図２（ｂ）参照）。なお、側壁３の内周も、外周の多角形を縮小した多角形による疑似円周状（略円周状）となっている。

側壁３の上部３ｂのセグメント３１は、図２（ｂ）に示すように、側壁３の上部３ｂを、中心軸Ｏを通る放射状の鉛直面で周方向に等分割した形状を有する。一部のセグメント３１（図２（ｂ）のＰ参照）は他のセグメント３１よりも外側に増厚しており、これが周方向PC鋼材１７（図１参照）の端部を定着するピラスターとして用いられる。

図３（ａ）の左図はセグメント３１（ピラスターＰ以外のセグメント３１）を上記鉛直面に沿って見た図であり、右図は当該セグメント３１の立面図である。セグメント３１は左右の幅（側壁３の周方向の長さ）より上下の長さの大きい細長形状であり、本体の幅は上端に行くにつれ狭くなる。

側壁３の下部３ｃのセグメント３２も、側壁３の下部３ｃを、中心軸Ｏを通る放射状の鉛直面で周方向に等分割した形状を有する。また一部のセグメント３２（図２（ａ）のＰ参照）の上部は他のセグメント３２の上部よりも外側に増厚しており、周方向PC鋼材１７（図１参照）の端部を定着するピラスターとして用いられる。

図３（ｂ）は、セグメント３２（ピラスターＰ以外のセグメント３２）を図３（ａ）と同様に示す図である。セグメント３２も、左右の幅より上下の長さの大きい細長形状を有し、本体の幅は下端に行くにつれ狭くなる。

小セグメント３２１の上端には、外側に段状に拡幅する拡幅部３２１ａが形成される。小セグメント３２２の上端にも、外側に段状に拡幅する拡幅部３２２ａが形成される。小セグメント３２１の下面は小セグメント３２２の上面と同じ厚さを有し、両セグメント３２１、３２２の内面および外面は滑らかに連続する。

セグメント３１および小セグメント３２１、３２２には、コンクリートを型枠に打設するなどして事前に製作されたプレキャストコンクリート部材が用いられる。小セグメント３２１、３２２については、１つの型枠の内部空間を鉄板等の仕切で２分割し、分割された各空間にコンクリートを打設するなどして一度に製作することが可能である。消化槽１を施工する際は、予めこれらのセグメントの内面に防食塗装を施し、またセグメントの外面には断熱材（不図示）を予め取付けておくこともできる。

セグメント３１、３２の内部には、縦方向PC鋼材１５、１６が通される。縦方向PC鋼材１５、１６は側壁３の縦方向に配置される緊張材であり、例えばPC鋼棒が用いられる。図４（ａ）は、セグメント３１、３２内に通される縦方向PC鋼材１５、１６の配置を、上下に連続するセグメント３１、３２の立面において示したものである。

縦方向PC鋼材１５（第１の緊張材）は、セグメント３１内に複数本通される。各縦方向PC鋼材１５の下端は、セグメント３２の上端の拡幅部３２１ａを貫通し、当該拡幅部３２１ａの下面で定着される。

一方、各縦方向PC鋼材１５の上端の定着位置は異なっている。すなわち、セグメント３１の幅方向の中央部にある縦方向PC鋼材１５の上端はセグメント３１の上端部で定着され、少なくともこの縦方向PC鋼材１５によってセグメント３１全体にプレストレスが導入される。これに対し、その両側の縦方向PC鋼材１５の上端は、上記中央部から離れるにつれ低い位置でセグメント３１内に定着される。これは、セグメント３１の上端部における縦方向PC鋼材１５の過密配置を防ぐためである。

縦方向PC鋼材１６（第２の緊張材）は、セグメント３２内に複数本通される。各縦方向PC鋼材１６の上端はセグメント３２の上端部で定着される。

一方、各縦方向PC鋼材１６の下端の定着位置は異なっている。すなわち、セグメント３２の幅方向の中央部にある縦方向PC鋼材１６の下端はセグメント３２の下端部から突出して当該下端部で定着され、少なくともこの縦方向PC鋼材１６によってセグメント３２全体にプレストレスが導入される。これに対し、その両側の縦方向PC鋼材１６の下端は、上記中央部から離れるにつれ高い位置でセグメント３２内に定着される。その目的は、上記と同様、セグメント３２の下端部における縦方向PC鋼材１６の過密配置を防ぐことである。

図４（ｂ）の左図は、セグメント３１、３２の接続部を拡大して示した鉛直方向の断面であり、右図は左図の線Ａ－Ａによる断面である。本実施形態では、セグメント３１内に通される縦方向のPC鋼材１５０の下端に継手１５１が設けられ、この継手１５１に取付けられた別のPC鋼材１５０がセグメント３２の拡幅部３２１ａにある貫通孔３２１ｂ（貫通部）を貫通し、セグメント３２の外面で定着される。これらのPC鋼材１５０が前記の縦方向PC鋼材１５を構成し、ここでは縦方向PC鋼材１５の下端をセグメント３２の拡幅部３２１ａの下面で定着することで、支圧板等を含む定着部１０の配置スペースを好適に確保できる。一方、縦方向PC鋼材１６は、セグメント３２内のシース管３２３に通され、その上端がセグメント３２の上端部すなわちセグメント３１側の端部にある定着部２０で定着される。

セグメント３２の拡幅部３２１ａにおいて、貫通孔３２１ｂは縦方向PC鋼材１６よりも外側に位置し、鉛直面内において貫通孔３２１ｂと縦方向PC鋼材１６が交差しない配置とされている。これにより、縦方向PC鋼材１５、１６の干渉が防止される。なお、側壁３の径方向に沿った貫通孔３２１ｂの長さＷは、縦方向PC鋼材１５の径ｄよりも大きい。

側壁３には、さらに周方向PC鋼材１７、１８も設けられる。周方向PC鋼材１７、１８は側壁３の周方向に配置される緊張材であり、例えばPC鋼線が用いられる。周方向PC鋼材１７は外ケーブルとして側壁３の外部に設けられ、周方向PC鋼材１８は内ケーブルとして側壁３の内部に設けられる。

図５（ａ）は側壁３の上部３ｂに設けられる周方向PC鋼材１７を示す図であり、側壁３の上部３ｂについて水平方向の断面を見たものである。

本実施形態では周方向PC鋼材１７が側壁３の外周に沿って円弧状に配置される。周方向PC鋼材１７の端部は、ピラスターＰのセグメント３１を一方の側面から貫通し、当該セグメント３１の他方の側面にある定着部４０で定着される。ピラスターＰのセグメント３１の上記一方の側面にも、上記周方向PC鋼材１７の他の端部あるいは他の周方向PC鋼材１７の端部を定着するための定着部４０が設けられており、ピラスターＰのセグメント３１内では周方向PC鋼材１７が交差して配置される。

ピラスターＰ以外のセグメント３１には、周方向PC鋼材１７を収容するための溝状の窪み３０がセグメント３１の幅方向に沿って設けられる。

図５（ｂ）は当該窪み３０の高さにおけるセグメント３１の平面を示す図である。セグメント３１本体の平面は略台形状であり、その外面は基本的に直線状となるが、溝状の窪み３０によって周方向PC鋼材１７を円弧状に配置するための円弧面（後述する端面３０１）がセグメント３１本体の外面に形成される。本実施形態ではセグメント３１の幅方向の両側で２つの窪み３０が形成されるが、１つの窪み３０がセグメント３１の全幅に亘って連続するように形成されてもよい。

図５（ｃ）は図５（ａ）の線Ｂ－Ｂによる鉛直方向の断面を示したものである。窪み３０は、セグメント３１の外面から内側に向かって凹状に形成され、端面３０１、上面３０２および下面３０３を有する。端面３０１は窪み３０の最内側の略鉛直面であり、平面においては円弧状に形成され、前記の円弧面を構成する（図５（ｂ）参照）。上面３０２と下面３０３はそれぞれ窪み３０の上下に配置される略水平面である。

周方向PC鋼材１７を緊張させてプレストレスを導入すると、周方向PC鋼材１７は内側に締まるように矢印Ｄに示す略水平方向へと変位しようとする。セグメント３１本体の外面は鉛直方向に対して傾斜し、上方に行くにつれ内側へと向かう傾斜面となっているが、前記の端面３０１は略鉛直面であり、上記矢印Ｄに示す方向と直交する。

図５（ａ）～（ｃ）は側壁３の上部３ｂに設けられる周方向PC鋼材１７の例であるが、側壁３の下部３ｃの地表面上の範囲においても同様に周方向PC鋼材１７が外ケーブルとして設けられ、セグメント３２には上記と同様の溝状の窪み３０が形成される。図５（ｄ）はこの窪み３０を図５（ｃ）と同様に示す図であり、前記と同様、端面３０１、上面３０２および下面３０３を有する。ただし、上面３０２の長さ（側壁３の径方向の長さ）は下面３０３より大きく、この点では上面３０２の長さが下面３０３より小さい図５（ｃ）の窪み３０とは異なっている。なお、前記の図２、３ではこれらの窪み３０の図示を省略している。

図６は、地表面下において側壁３の下部３ｃに設けられる周方向PC鋼材１８を示す図である。周方向PC鋼材１８は側壁３の内部のシース管３２４に通され、その端部がセグメント３２本体の一方の側面の定着部５０で定着される。さらに、当該セグメント３２本体の他方の側面にも定着部５０が設けられ、上記周方向PC鋼材１８の他の端部または他の周方向PC鋼材１８の端部が定着される。当該セグメント３２内では周方向PC鋼材１８が交差して配置される。

当該セグメント３２に隣接する両側のセグメント３２では、上記定着部５０側の内面に定着部５０の配置される切欠部３５がそれぞれ設けられ、周方向PC鋼材１８の緊張作業を行うための空間が確保される。切欠部３５は、緊張作業の後コンクリート等の充填材３６で充填され、内面が平滑化される。ピラスターのような突出部で周方向PC鋼材１８を定着すると、当該突出部が消化槽１における内部の下水の撹拌を阻害する恐れがあるが、本実施形態ではそのような恐れが無い。

なお、上記の周方向PC鋼材１８は地表面下において内ケーブルとして配置されるものであるが、例外的に、地表面上にあるセグメント３２の拡幅部３２１ａにおいても、縦方向PC鋼材１５との兼ね合いの点から干渉回避等を目的として同様の内ケーブルが配置される（図４（ｂ）参照）。

台座コンクリート５は、側壁３の下部３ｃの周囲に設けられ、側壁３の下部３ｃを収容するすり鉢状の凹部を有するように形成される。

底部部材６は、側壁３の下部３ｃのセグメント３２の下方に配置されるすり鉢状の部材である。底部部材６は、鋼殻にコンクリートを充填して形成され、側壁３の内部空間の底面を構成する。底部部材６の内面は、側壁３の底端の内面の傾斜と同じ傾斜を有し、当該内面と滑らかに連続する。

図７（ａ）は鋼殻６０を示す図であり、図７（ｂ）は鋼殻６０にコンクリート６６を充填した状態を示す鉛直方向の断面図である。鋼殻６０は、底板６１と仕切板６２、６３、６４、６５を有するすり鉢状の函形部材である。

底板６１は水平面に対し傾斜して設けられる板材であり、複数の底板６１が鋼殻６０の周方向に沿ってすり鉢状に並べられる。

仕切板６２は各底板６１の下端に設けられる板材であり、当該下端から上方に延びるように配置される。鋼殻６０では、複数の仕切板６２が鋼殻６０の周方向に沿って筒状に並べられる。

仕切板６３、６４は、それぞれ底板６１の上下方向の中間部と上端に設けられる板材であり、鋼殻６０の周方向に沿って底板６１と直交するように配置される。鋼殻６０では、複数の仕切板６３、６４が鋼殻６０の周方向に沿って環状に並べられ、仕切板６４には縦方向PC鋼材１６の下端を通すための孔６４１が設けられる。

仕切板６５は、鋼殻６０の上下方向に沿って底板６１と直交するように配置される板材である。鋼殻６０では、複数の仕切板６５が、仕切板６２、６３、６４と交差するように放射状に設けられる。

図７（ｂ）に示すように、コンクリート６６は、鋼殻６０に対し所定の被りが確保されるように充填される。コンクリート６６の充填時は、仕切板６４の孔６４１（図７（ａ）参照）の近傍で箱抜き部６６１を形成して縦方向PC鋼材１６の本緊張に係る作業を行うための空間を確保し、縦方向PC鋼材１６の本緊張の後、箱抜き部６６１をコンクリート等の充填材６６２で充填する。

蓋体７は側壁３の頂端の開口に設けられる。蓋体７には図示しない撹拌機が取付けられる。鋼製足場８は、蓋体７の周囲に設けられる作業用の足場である。

（２．消化槽１の施工方法）
次に、図８～図１０等を参照して消化槽１の施工方法について説明する。消化槽１を施工する際は、まず図８（ａ）に示すように基礎杭９の打設と地盤２の掘削を行う。そして、地盤２の掘削部の底面に均しコンクリート１３を打設する。

その後、図８（ｂ）に示すように掘削部の底面の中央部に鋼殻６０を配置し、鋼殻６０の周囲にセグメント３２を据え付けて側壁３の下部３ｃを組み立てる。セグメント３２は、拡幅部３２２ａの下面を支持材１４で支持して配置する。当該下面の高さは、セグメント３２の重心位置に対応し、消化槽１の施工時に地震等に対する安定性が向上する。消化槽１の完成後においても、当該下面が台座コンクリート５により支持されることで高い安定性が得られる。

本実施形態では、上下の小セグメント３２１、３２２を現場で地組し一体化してセグメント３２とした後、その据え付けを行う。図１１（ａ）に示すように、小セグメント３２２には予め縦方向のPC鋼材１６０が仕込まれており、その上端からPC鋼材１６０が突出している。

小セグメント３２１、３２２の地組時は、小セグメント３２１を小セグメント３２２の上面に接続する。この時、上記したPC鋼材１６０の突出部分は、小セグメント３２１のシース管（図４（ｂ）の符号３２３参照）内に通すPC鋼材１６０と継手１６１を用いて接続される。これらのPC鋼材１６０が前記の縦方向PC鋼材１６を構成し、その仮緊張と定着により上下の小セグメント３２１、３２２に縦方向のプレストレスを導入して連結する。小セグメント３２１、３２２の間では接着材（不図示）による接着も行われる。

セグメント３２の据え付け時は、セグメント３２の下端部から突出する縦方向PC鋼材１６（図４（ａ）参照）の下端を、鋼殻６０の仕切板６４の孔６４１に通し、デッドアンカー等で仕切板６４に接続する。セグメント３２の据え付け後、図８（ｃ）に示すように鋼殻６０上にコンクリート６６を打設して底部部材６を形成する。鋼殻６０は、セグメント３２の据え付け時の位置決めを行うとともに、底部部材６の補強材としても機能する。なお、この時点では前記の箱抜き部６６１を充填せずに残しておく。

また、図１２（ａ）に概略図として示すように、側壁３の周方向に隣り合うセグメント３２間の隙間では目地材３３が内外に設けられ、その間にグラウト３４（硬化材）が充填される。目地材３３としては、例えば耐硫酸性を有する樹脂等が用いられる。また、セグメント３２のシース管３２４の位置では、シース管３２４内にグラウト３４が流入しないよう、図１２（ｂ）に示すように、上記隙間に露出するシース管３２４の開口を、気体等により膨張させた袋体７０により予め塞いでおく。袋体７０は、グラウト３４の硬化後に収縮させて撤去する。

次に、各セグメント３２の縦方向PC鋼材１６の本緊張を行い、側壁３の下部３ｃに縦方向のプレストレスを導入する。上記の箱抜き部６６１は、縦方向PC鋼材１６の本緊張後充填する。

また、図９（ａ）に示すように周方向PC鋼材１７、１８をそれぞれ前記したように配置し、その緊張により側壁３の下部３ｃに周方向のプレストレスを導入する。セグメント３２の切欠部３５（図６参照）は、周方向PC鋼材１８の緊張作業の終了後、コンクリート等の充填材３６で充填する。

その後、図９（ａ）に示すように均しコンクリート１３上にコンクリートを打設し、台座コンクリート５を構築する。セグメント３２の外面にはジベル等の連結材（不図示）が取付けられ、これにより側壁３の下部３ｃと台座コンクリート５が一体化（剛結）される。連結材はセグメント３２の据え付け後に取付けても良いし、事前にセグメント３２に取付けておいても良い。台座コンクリート５の打設は型枠を設置しての逆打ち作業となるので、密実性を高めるためコンクリートに膨張剤等を含有させておくことが望ましい。

また必要に応じて、側壁３の内部の底部部材６上にステージ（不図示）を設け、その上で高所作業車を稼働させ、側壁３の下部３ｃの内面で塗装や目地処理等の作業を行う。

そして、図９（ｂ）に示すように側壁３の下部３ｃの周囲の掘削部を埋戻土２１で埋戻し、底部部材６の上に高所作業用のセンタータワー２２を設置する。上記のステージや高所作業車は事前に撤去しておく。

次に、図１０（ａ）に示すように側壁３の下部３ｃのセグメント３２上に側壁３の上部３ｂのセグメント３１を据え付けて側壁３の上部３ｂを組み立てる。図１１（ｂ）に示すように、セグメント３１には予め縦方向のPC鋼材１５０がアンボンド鋼材として仕込まれており、セグメント３１の下面近傍では、PC鋼材１５０の下端に継手１５１が設けられる。このセグメント３１をセグメント３２上に配置した後、セグメント３２の拡幅部３２１ａの貫通孔３２１ｂ（図４（ｂ）参照）に通した縦方向のPC鋼材１５０を上記継手１５１に接続する。前記したように、これらのPC鋼材１５０が本実施形態の縦方向PC鋼材１５を構成し、この時の貫通孔３２１ｂ内における縦方向PC鋼材１５の位置が、図４（ｂ）のＡ－Ａ断面における符号ａとして示されている。なお図１２（ａ）の例と同様、隣り合うセグメント３１間の隙間には目地材３３とグラウト３４が設けられる。

側壁３の上部３ｂの組み立てが完了したら、図１０（ｂ）に示すように周方向PC鋼材１７を配置し、縦方向PC鋼材１５と周方向PC鋼材１７の緊張により側壁３の上部３ｂに周方向と縦方向のプレストレスを導入する。

周方向のプレストレスの導入時、縦方向PC鋼材１５は貫通孔３２１ｂ内で図４（ｂ）のＡ－Ａ断面の符号ａで示す位置から符号１５で示す位置へと若干内側に移動する。側壁３の径方向に沿った貫通孔３２１ｂの長さＷは縦方向PC鋼材１５の径ｄより十分に大きく、上記の移動を可能としている。

必要に応じて、側壁３の上部３ｂの内面で塗装や目地処理等の作業を行い、センタータワー２２を撤去して図１に示すように側壁３の頂端に蓋体７と鋼製足場８を取り付けるとともに、残りの必要な部材を取り付けることで消化槽１が完成する。

このように、本実施形態では、消化槽１の側壁３をプレキャストセグメント３１、３２により構成することで、側壁３の施工時に、現場打ちコンクリートによる従来の消化槽の施工において必要であった足場を最小限に減らすことが可能となり、セグメント３１、３２の据え付け前に、工場または地上にて断熱材の取付や防食塗装を行うことが可能になる。そのため側壁３の施工が容易になり工期の短縮、コストの削減に寄与する。また経験の少ない作業者でも簡単に施工でき、品質の確保も容易になる。

さらに、本実施形態ではセグメント３１、３２を上下に配置して側壁３を構築し、縦方向PC鋼材１５、１６の緊張により側壁３に縦方向のプレストレスを導入するが、この際、セグメント３１の内部に設けられた縦方向PC鋼材１５をセグメント３２の貫通孔３２１ｂに通して当該セグメント３２にて定着し、セグメント３２の内部にある縦方向PC鋼材１６はセグメント３２の上端部で定着する。これにより、本実施形態のように上下のセグメント３１、３２の延在方向が異なりセグメントの配置が不安定になりやすい場合でも、セグメント３１、３２同士を容易に固定し安定して配置できる。

また、セグメント３２の貫通孔３２１ｂが、鉛直面内において縦方向PC鋼材１６と交差しないように位置することで、セグメント３２において、縦方向PC鋼材１５、１６の干渉を防ぐことができる。特に本実施形態では、貫通孔３２１ｂがセグメント３２の拡幅部３２１ａに設けられるので、セグメント３２において、これら２つの縦方向PC鋼材１５、１６を配置するスペースを確保することができる。

また、本実施形態では側壁３の中間部３ａが外側に膨らんでおり、当該側壁３を上下のセグメント３１、３２によって構築する際に、セグメント３１をセグメント３２の上に安定して配置することができる。特に、本実施形態の消化槽１は、側壁３の中間部３ａが頂端および底端に向けて曲線状に窄まる略卵形であり、死水域ができにくく撹拌性が高い、スカム等の除去が容易であるなどの利点を有する。

また本実施形態では、側壁３の上部３ｂに周方向のプレストレスを導入する際に、当該上部３ｂのセグメント３１の縦方向PC鋼材１５をセグメント３２の貫通孔３２１ｂ内で内側に移動可能とすることにより、縦方向PC鋼材１５によって周方向のプレストレスの導入が妨げられることがない。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えばセグメント３１、３２の形状は、周方向PC鋼材１７、１８の最小曲げ半径、PC鋼材の必要被り、セグメントの必要強度、運搬性、施工性等を勘案して定められ、前記の実施形態に限定されることはない。例えばこれらのセグメント３１、３２を同形状とすることで、１種類の型枠を用いてセグメント３１、３２を製造でき、セグメント３１、３２の製造に要する型枠コストを低減できる。

また、本実施形態では周方向に隣り合うセグメント間の隙間で樹脂等による目地材３３とグラウト３４を設け、グラウト３４の硬化後に周方向のプレストレスを導入しているが、目地材３３として水膨張性の止水ゴムを設け、周方向のプレストレスの導入により隣り合うセグメント間の隙間を狭めて止水ゴムを押し潰した後、グラウト３４を充填するような手順とすることも可能である。

また本実施形態ではPC鋼材１５０、１６０を継手１５１、１６１によって接続することで縦方向PC鋼材１５、１６を構成しているが、１本のPC鋼材により縦方向PC鋼材１５、１６を構成してもよい。例えば１本のPC鋼材により縦方向PC鋼材１５を構成する場合、セグメント３１の据え付け時にはセグメント３１の下端から突出する縦方向PC鋼材１５の突出部分をセグメント３２の拡幅部３２１ａの貫通孔３２１ｂに通して配置することが可能である。また１本のPC鋼材により縦方向PC鋼材１６を構成する場合、小セグメント３２１、３２２の地組時に、小セグメント３２２の上端から突出する縦方向PC鋼材１６の突出部分を小セグメント３２１のシース管３２３内に通し、その仮緊張と定着により上下の小セグメント３２１、３２２を連結することが可能である。

また、上下のセグメント３１、３２の延在方向も前記の実施形態で説明したものに限らず、これらのセグメント３１、３２が鉛直面内において異なる方向に延在していればよい。例えば図１３（ａ）で模式的に示すように上下のセグメント３１、３２がそれぞれ直線状に傾斜してもよいし、図１３（ｂ）のように上方のセグメント３１が鉛直方向に対して傾斜し、下方のセグメント３２が鉛直方向に沿って設けられてもよい。あるいは逆に、図１３（ｃ）のように上方のセグメント３１が鉛直方向に沿って設けられ、下方のセグメント３２が鉛直方向に対して傾斜してもよい。これらセグメント３１、３２の延在方向の組合せに応じて、縦方向PC鋼材１５を通すセグメント３２の貫通孔ｂの位置、縦方向PC鋼材１５をセグメント３２の外面で定着する定着部１０の位置などが適切に定められる。

また、前記の実施形態では上方のセグメント３１の縦方向PC鋼材１５の下端を下方のセグメント３２の貫通孔ｂに通して当該セグメント３２に定着しているが、図１３（ｄ）に模式的に示すように、下方のセグメント３２の縦方向PC鋼材１６（第１の緊張材）の上端を、上方のセグメント３１の貫通孔ｂに通して当該セグメント３１の外面に設けた定着部２０に定着してもよい。この場合、上方のセグメント３１の縦方向PC鋼材１５（第２の緊張材）の下端は、セグメント３１の下端部すなわちセグメント３２側の端部にある定着部１０にて定着する。

このようにセグメント３１、３２は鉛直面内において様々な方向に延在して設けることができる。従って、側壁は略卵形に限らず、様々な形状を取り得る。例えば図１３（ａ）のセグメント３１、３２を用いる場合、側壁３は錐台をその底面同士で上下に接続した形状とでき、図１３（ｂ）～（ｄ）のセグメント３１、３２を用いる場合、側壁３は筒体の上または下に錐台を設けた形状とできる。その他、側壁３を球形とすることなども可能である。

また本実施形態は消化槽１に限らず各種の貯槽に適用可能であり、上下のセグメントにより構築される構造体を有していれば貯槽以外の構造物にも適用可能である。

さらに、本実施形態では側壁３の下部３ｃと台座コンクリート５との間をジベル等で連結して剛結状態としたが、側壁３の下部３ｃを台座コンクリート５に対し非剛結状態としてもよい。非剛結状態とは、側壁３の下部３ｃと台座コンクリート５との間でせん断力およびモーメントを実質的に伝達しない状態をいうものとし、「実質的に」とは、摩擦やコンクリートの付着を介した微小な力の伝達を除いて、という意味である。

また、本実施形態では側壁３の下部３ｃのセグメント３２を上下の小セグメント３２１、３２２に分割しており、大サイズの消化槽１でセグメント３２が大きくなり運搬面、設置面の問題がある場合などに有効となる。しかしながら、そのような問題が無ければセグメント３２を最初から一体として製作してもよい。一方で、側壁３の上部３ｂのセグメント３１をセグメント３２と同様、上下の小セグメントに分割することも可能である。

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：消化槽
２：地盤
３：側壁
５：台座コンクリート
６：底部部材
７：蓋体
８：鋼製足場
９：基礎杭
１０、２０、４０、５０：定着部
１３：均しコンクリート
１５、１６：縦方向PC鋼材
１７、１８：周方向PC鋼材
３０：窪み
３１、３２：プレキャストセグメント
３２１、３２２：小セグメント
３２１ａ、３２２ａ：拡幅部
３２１ｂ：貫通孔
３２３、３２４：シース管

Claims (7)

1. プレキャストセグメントを上下に配置して構築された構造体を有する構造物であって、
   前記構造体には、上下のプレキャストセグメントの内部を通る縦方向の緊張材の緊張により縦方向のプレストレスが導入され、
   上下のプレキャストセグメントは、鉛直面内において異なる方向に延在し、
   上方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第１の緊張材が、下方のプレキャストセグメントの貫通部を貫通して前記下方のプレキャストセグメントにて定着され、
   前記下方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第２の緊張材が、前記下方のプレキャストセグメントの前記上方のプレキャストセグメント側の端部で定着され、
   前記下方のプレキャストセグメントの前記貫通部は、前記鉛直面内において、前記第２の緊張材の外側に位置することを特徴とする構造物。
2. 前記貫通部は、下方に行くにつれ外側へと向かうように鉛直方向に対して傾斜することを特徴とする請求項１記載の構造物。
3. 前記貫通部は、前記下方のプレキャストセグメントの拡幅部に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の構造物。
4. 前記構造体は、平面において閉領域を形成する側壁であり、
   前記上方のプレキャストセグメントは、上方に行くに従って内側に向かうように傾斜し、
   前記下方のプレキャストセグメントは、下方に行くに従って内側に向かうように傾斜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構造物。
5. 前記構造物は汚泥の消化槽であり、前記側壁の高さ方向の中間部は、頂端および底端に向けて曲線状に窄まることを特徴とする請求項４に記載の構造物。
6. プレキャストセグメントにより構築された構造体を有する構造物の施工方法であって、
   プレキャストセグメントを上下に配置して前記構造体を構築する際に、上下のプレキャストセグメントの内部を通る縦方向の緊張材の緊張により前記構造体に縦方向のプレストレスが導入され、
   上下のプレキャストセグメントは、鉛直面内において異なる方向に延在し、
   上方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第１の緊張材が、下方のプレキャストセグメントの貫通部を貫通して前記下方のプレキャストセグメントにて定着され、
   前記下方のプレキャストセグメントに通された縦方向の第２の緊張材が、前記下方のプレキャストセグメントの前記上方のプレキャストセグメント側の端部で定着され、
   前記下方のプレキャストセグメントの前記貫通部は、前記鉛直面内において、前記第２の緊張材の外側に位置することを特徴とする構造物の施工方法。
7. 前記構造体は、平面において閉領域を形成する側壁であり、
   前記側壁には周方向の緊張材によるプレストレスが導入され、
   前記上方のプレキャストセグメントは、前記側壁の上部を構成し、
   前記側壁の上部に周方向の緊張材によるプレストレスを導入する際に、前記第１の緊張材が前記貫通部内で内側に移動することを特徴とする請求項６記載の構造物の施工方法。

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