JP7169930B2 - 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。側壁には周方向と経線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経線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

PC卵形消化槽では、施工性等の観点から周方向の緊張材を側壁の外部に配置して外ケーブルとする場合がある。この場合、側壁には外ケーブルを定着するためのピラスターが設けられる。

セグメントを用いて側壁を構築する場合、ピラスター部分については特別に厚みを大きくしたり定着具を埋設したりする必要があるので、セグメントの製作に他のセグメントとは異なる別途の型枠を要したり、型枠内に定着具を仕込んでおく作業が別途必要になる。またピラスター部分が増厚することでセグメントのサイズや重量が大きくなり、ピラスター部分の無いセグメントだけであれば小さなトレーラーで運搬できるのにも関わらず、ピラスター部分を有するセグメントが含まれているがために大きなトレーラーが必要になることもある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、セグメントの製作や運搬を容易とす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により構築され、平面において閉領域を形成する側壁を有する構造物であって、前記側壁の上部は、頂端に向けて窄まり、前記側壁には、周方向の緊張材の緊張により周方向のプレストレスが導入され、前記緊張材は前記側壁の外部に設けられ、前記緊張材の両端部が１箇所の緊結具に固定され、前記緊結具が、プレキャストセグメント本体の外面に設けられた凹部に、プレキャストセグメント本体に埋設されずに収容され、前記側壁の上部に、上下複数段の前記緊張材が設けられ、前記凹部の前記周方向の長さが、前記頂端に行くにつれ短くなることを特徴とする構造物である。

本発明では、側壁の外部に周方向の緊張材（外ケーブル）を配置し、その緊張により側壁に周方向のプレストレスを導入する場合において、緊張材の両端部が１箇所の緊結具に固定され、当該緊結具がセグメント本体の外面に設けた凹部に収容され、セグメント本体に埋設されない状態となっている。係る構造物では前記のようなピラスターが不要になり、また凹部を有するセグメントは、凹部を形成するための箱抜きが必要になる以外は、他のセグメントの製作時と同じ型枠を用いて他のセグメントと同様に製作でき、緊結具を型枠内に仕込む必要も無く、運搬のために大きなトレーラーが必要になることも無い。

前記緊張材の一方の端部が、前記緊結具の孔に通されて前記緊結具の一方の側部で固定され、前記緊張材の反対側の端部が、前記緊結具の別の孔に通されて前記緊結具の反対側の側部で固定されることが望ましい。
緊結具としては、上記のように複数の孔を有し、それぞれの孔に通した緊張材の両端部を緊結具の両側部のそれぞれで固定するものを用いることで、緊張材の緊張と固定が容易になる。

前記側壁は、プレキャストセグメントを周方向に複数並べて構築され、前記緊張材の緊結具を収容する凹部を有するプレキャストセグメントが、前記緊張材により異なることが望ましい。
これにより凹部の配置が過密にならず、また側壁にバランス良くプレストレスを導入できる。

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。また、前記側壁の一部は地表面下にあり、前記凹部は、前記側壁の地表面上の部分で設けられることも望ましい。
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。消化槽の側壁の一部が地表面下に位置する場合は、地表面上にある周方向の緊張材に外ケーブルを適用することとし、前記の凹部は側壁の地表面上の部分に形成するとよい。

第２の発明は、平面において閉領域を形成する側壁を有する構造物の施工方法であって、前記側壁をプレキャストセグメントにより構築する工程と、周方向の緊張材の緊張により前記側壁に周方向のプレストレスを導入する工程と、を有し、前記側壁の上部は、頂端に向けて窄まり、前記緊張材は前記側壁の外部に設けられ、前記緊張材の両端部が１箇所の緊結具に固定され、前記緊結具が、プレキャストセグメント本体の外面に設けられた凹部に、プレキャストセグメント本体に埋設されずに収容され、前記側壁の上部に、上下複数段の前記緊張材が設けられ、前記凹部の前記周方向の長さが、前記頂端に行くにつれ短くな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。

前記側壁に周方向のプレストレスを導入する際、前記緊張材の一方の端部を前記緊結具の孔に通して前記緊結具の一方の側部で固定した状態で、前記緊結具の別の孔に通されて前記緊結具の反対側の側部から引出された前記緊張材の反対側の端部を緊張し、前記緊結具の反対側の側部で固定することが望ましい。
これにより、緊張材の緊張と固定を容易に行うことができる。

本発明により、セグメントの製作や運搬を容易とする構造物等を提供できる。

消化槽１を示す図。 側壁３の概略を示す図。 セグメント３１、３２の概略を示す図。 経線方向PC鋼材１５、１６の配置を示す図。 周方向PC鋼材１７の配置を示す図。 窪み３０を示す図。 凹部３７を示す図。 周方向PC鋼材１７の緊張作業について説明する図。 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。

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は側壁３の概略を示す図であり、図２（ａ）は側壁３の斜視図、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、頂端と底端に向けて窄まるコンクリート製の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。

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（後述する図５参照）。

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。

図３（ａ）はセグメント３１の概略を示す図であり、左図はセグメント３１を上記鉛直面に沿って見た図、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。

図３（ｂ）はセグメント３２の概略を図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、経線方向PC鋼材１５、１６が配置される。経線方向PC鋼材１５、１６は側壁３の経線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は、経線方向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。

経線方向PC鋼材１５は、セグメント３１内に複数本通される。各経線方向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、各経線方向PC鋼材１５の上端の定着位置は異なっており、セグメント３１の幅方向の中央部にある経線方向PC鋼材１５の上端はセグメント３１の上端で定着されるが、その両側の経線方向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の上端における経線方向PC鋼材１５の過密配置を防ぐためである。

経線方向PC鋼材１６は、セグメント３２内に複数本通される。各経線方向PC鋼材１６の上端はセグメント３２の上端で定着される。一方、各経線方向PC鋼材１６の下端の定着位置は異なっており、セグメント３２の幅方向の中央部にある経線方向PC鋼材１６の下端はセグメント３２の下端から突出し、当該下端で定着されるが、その両側の経線方向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の下端における経線方向PC鋼材１６の過密配置を防ぐことである。

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。周方向PC鋼材１７、１８としては、PC鋼線などの緊張材をシングルストランドとして用いることができる。

図５は側壁３の上部３ｂに設けられる周方向PC鋼材１７の配置を示す図であり、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が円周状に配置される。周方向PC鋼材１７は側壁３の外周に沿って１周し、緊張力を加えた状態でその両端部が１箇所に設けた緊結具４０に固定（定着）される。

図６（ａ）は図５の範囲ａの詳細を示す図である。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６（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を円周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６（ｃ）は図６（ａ）の線Ａ－Ａ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６（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。

図７（ａ）は図５の範囲ｂの詳細を示す図である。前記した緊結具４０はセグメント３１本体の外面に形成された凹部３７に収容され、周方向PC鋼材１７の両端部１７ａ、１７ｂが緊結具４０の両側部にそれぞれ固定される。緊結具４０はセグメント３１本体から浮いており、セグメント３１本体に埋設されず、セグメント３１本体に固定されない状態となっている。

図７（ｂ）は側壁３の上部３ｂの一部を示す斜視図である。周方向PC鋼材１７は上下に複数段配置されるが、周方向PC鋼材１７の緊結具４０を収容する凹部３７を有するセグメント３１は、周方向PC鋼材１７によって異なるものとできる。例えば、ある段の周方向PC鋼材１７の緊結具４０をあるセグメント３１（３１Ａ）の凹部３７に収容する場合、その上段および下段の周方向PC鋼材１７の緊結具４０は、当該セグメント３１（３１Ａ）から１８０度異なる位置にあるセグメント３１の凹部３７に収容することができる。

周方向PC鋼材１７の緊張時は、図８に示すように、周方向PC鋼材１７の一方の端部１７ａを緊結具４０の一方の孔４０１に通して楔（不図示）等により緊結具４０の一方の側部で固定した状態で、緊結具４０の別の孔４０２に通されて緊結具４０の反対側の側部から引出された周方向PC鋼材１７の反対側の端部１７ｂをジャッキ４１により緊張する。その後、当該端部１７ｂが緊結具４０の反対側の側部で固定され、余長の切断が行われる。端部１７ｂの固定は上記と同様、楔（不図示）等を用いて行われる。緊張作業はこのように１回で終了し、作業自体も容易に行うことができる。

周方向PC鋼材１７の緊張時には、緊結具４０が凹部３７上を矢印Ｂに示す方向に若干移動する。凹部３７の長さ（側壁３の周方向の長さ）は、この移動長を考慮し、緊結具４０の移動が凹部３７の壁面で妨げられないように定める。

なお、周方向PC鋼材１７の緊張時の緊結具４０の移動長は、周方向PC鋼材１７の周長が短いほど小さくなる。側壁３の上部３ｂでは、頂端に行くにつれ周方向PC鋼材１７の周長が短くなり、緊結具４０の移動長も小さくなる。そのため、凹部３７の長さは側壁３の頂端に行くにつれ短くすることができる。

図５～図８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る。そのため、セグメント３２の地表面上の範囲では上記と同様の窪み３０と凹部３７が形成され、周方向PC鋼材１７の緊張作業も上記と同様に行われる。なお前記の図２、３ではこれらの窪み３０と凹部３７の図示を省略している。

図９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（不図示）に通され、その端部がセグメント３２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の反対側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の両隣のセグメント３２では、上記定着部５０側の端部の外面に切欠部３５がそれぞれ形成され、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、外面が平滑化される。

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の上端の拡幅部３２１ａにおいても、経線方向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１参照）。

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１０（ａ）は鋼殻６０を示す図であり、図１０（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には経線方向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１０（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１０（ａ）参照）の近傍で箱抜き部６６１を形成して経線方向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、経線方向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１１～図１３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１１（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１１（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１４（ａ）に示すように、小セグメント３２２には予め経線方向の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（不図示）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が前記の経線方向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に経線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（小セグメント３２２）の下端から突出する経線方向PC鋼材１６（図４参照）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、鋼殻６０上にコンクリート６６を打設して図１１（ｃ）に示すように底部部材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１５（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のシース管の位置では、シース管内にグラウト３４が流入しないよう、図１５（ｂ）に示すように、上記隙間に露出するシース管３２０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の経線方向PC鋼材１６の本緊張を行い、側壁３の下部３ｃに経線方向のプレストレスを導入する。上記の箱抜き部６６１は、経線方向PC鋼材１６の本緊張後充填する。

また、図１２（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。周方向PC鋼材１７の緊張手順については前記した通りである。また、セグメント３２の切欠部３５（図９参照）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。

こうして周方向PC鋼材１７、１８の緊張作業を行った後、図１２（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１２（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１３（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１４（ｂ）に示すように、セグメント３１には予め経線方向の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上に配置するとともに、セグメント３２の拡幅部３２１ａの貫通孔（不図示）に通した経線方向のPC鋼材１５０を上記継手１５１に接続する。これらのPC鋼材１５０が本実施形態の経線方向PC鋼材１５を構成する。また図１５（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１３（ｂ）に示すように周方向PC鋼材１７を配置し、経線方向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に周方向と経線方向のプレストレスを導入する。周方向PC鋼材１７の緊張手順は前記した通りである。

必要に応じて、側壁３の上部３ｂの内面で内部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。側壁３の外面については図示しない保温材や外装板が取り付けられ、凹部３７や緊結具４０が外部に露出することは無く、凹部３７や緊結具４０に対する別途の処理は特に必要無い。ただし、ウレタン吹付や防錆材の塗布を行って緊結具４０に防錆処理を施してもよく、またモルタルやコンクリート等の固化材を凹部３７に設け、固化材に緊結具４０を埋設することも可能である。

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、側壁３の外部に周方向PC鋼材１７（外ケーブル）を配置し、その緊張により側壁３に周方向のプレストレスを導入するが、周方向PC鋼材１７の両端部は１箇所の緊結具４０に固定され、当該緊結具４０がセグメント３１、３２本体の外面に設けた凹部３７に収容され、セグメント３１、３２に埋設されない。そのため本実施形態の消化槽１では前記のようなピラスターが不要になり、また凹部３７を有するセグメント３１（３２）は、凹部３７を形成するための箱抜きが必要になる以外は、他のセグメント３１（３２）の製作時と同じ型枠を用いて他のセグメント３１（３２）と同様に製作でき、緊結具４０を型枠内に仕込む必要も無く、運搬のために大きなトレーラーが必要になることも無い。

また本実施形態では凹部３７の壁面に支圧板等を設けて周方向PC鋼材１７の端部を定着する必要もないので、凹部３７を浅くすることができる。そのため、壁厚の薄い側壁３であっても適用でき、支圧板付近で補強筋等を埋設するような細工も不要になり、また周方向PC鋼材１７の緊張時にジャッキ４１とセグメント３１の干渉も起こりにくい。さらに、本実施形態では周方向PC鋼材１７が側壁３を１周するように設けられるので、緊張作業も１箇所で済む。また、本実施形態のように周方向PC鋼材１７を外ケーブルとすることは、施工性の他、プレストレス導入時の側壁３の圧縮断面を増加させることが出来る点でも優れている。

緊結具４０としては、前記のように複数の孔４０１、４０２を有し、それぞれの孔４０１、４０２に通した周方向PC鋼材１７の両端部１７ａ、１７ｂを緊結具４０の両側部のそれぞれで固定するものを用い、前記の手順で緊張作業を行うことで、周方向PC鋼材１７の緊張と固定が容易になる。

また本実施形態では周方向PC鋼材１７が上下に複数段配置され、周方向PC鋼材１７の緊結具４０を収容する凹部３７を有するセグメント３１が周方向PC鋼材１７によって異なるので、凹部３７の配置が過密にならず、また側壁３にバランス良くプレストレスを導入できる。

また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消化槽１の側壁３の一部が地表面下に位置しているため、地表面上にある周方向PC鋼材１７に外ケーブルを適用することとし、前記の凹部３７は側壁３の地表面上の部分に形成している。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば消化槽１では側壁３の全体が地表面上に位置するような場合もあり、このようなケースでは側壁３の高さ方向の全体で外ケーブルを適用することも可能である。また、前記したように地表面上の部分で内ケーブルを適用する場合があり得るほか、地表面下にある部分に外ケーブルを適用することも可能であり、内ケーブルの端部の定着をセグメント本体の内面に設けた凹部で行うことも可能である。

また緊結具４０の構造や凹部３７内での緊結具４０の配置状態も前記したものに限らない。例えば本実施形態では図８に示すように孔４０１、４０２の位置がセグメントの厚さ方向に並ぶように緊結具４０を縦置きしているが、孔４０１、４０２の位置が上下（図８の紙面法線方向に対応する）に並ぶように緊結具４０を横置きしてもよい。凹部３７の深さや幅は緊結具４０の配置状態を考慮して定めることができ、例えば緊結具４０を横置きする場合、図８に示すように緊結具４０を縦置きする場合よりも、凹部３７を浅くし且つ凹部３７の幅を大きくする。なお凹部３７の幅とは凹部３７の上下の長さをいうものとする。

また、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を製作でき、セグメント３１、３２の製作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経線方向PC鋼材１５、１６を構成しているが、１本のPC鋼材により経線方向PC鋼材１５、１６を構成してもよい。例えば１本のPC鋼材により経線方向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経線方向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鋼材により経線方向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経線方向PC鋼材１６の突出部分を小セグメント３２１のシース管（不図示）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、本実施形態ではPC卵形消化槽の例を説明したが、側壁３の形状は卵形に限らず、例えば円筒形であってもよい。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、平面において閉領域を形成する側壁３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
１５、１６：経線方向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
３５：切欠部
３６：充填材
３７：凹部
４０：緊結具
４１：ジャッキ
５０：定着部
４０１、４０２：孔

Claims (7)

1. プレキャストセグメントにより構築され、平面において閉領域を形成する側壁を有する構造物であって、
   前記側壁の上部は、頂端に向けて窄まり、
   前記側壁には、周方向の緊張材の緊張により周方向のプレストレスが導入され、
   前記緊張材は前記側壁の外部に設けられ、
   前記緊張材の両端部が１箇所の緊結具に固定され、
   前記緊結具が、プレキャストセグメント本体の外面に設けられた凹部に、プレキャストセグメント本体に埋設されずに収容され、
   前記側壁の上部に、上下複数段の前記緊張材が設けられ、
   前記凹部の前記周方向の長さが、前記頂端に行くにつれ短くなることを特徴とする構造物。
2. 前記緊張材の一方の端部が、前記緊結具の孔に通されて前記緊結具の一方の側部で固定され、
   前記緊張材の反対側の端部が、前記緊結具の別の孔に通されて前記緊結具の反対側の側部で固定されたことを特徴とする請求項１記載の構造物。
3. 前記側壁は、プレキャストセグメントを周方向に複数並べて構築され、
   前記緊張材の緊結具を収容する凹部を有するプレキャストセグメントが、前記緊張材により異な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１から請求項３のいずれかに記載の構造物。
5. 前記側壁の一部は地表面下にあり、前記凹部は、前記側壁の地表面上の部分で設けられることを特徴とする請求項４に記載の構造物。
6. 平面において閉領域を形成する側壁を有する構造物の施工方法であって、
   前記側壁をプレキャストセグメントにより構築する工程と、
   周方向の緊張材の緊張により前記側壁に周方向のプレストレスを導入する工程と、
   を有し、
   前記側壁の上部は、頂端に向けて窄まり、
   前記緊張材は前記側壁の外部に設けられ、
   前記緊張材の両端部が１箇所の緊結具に固定され、
   前記緊結具が、プレキャストセグメント本体の外面に設けられた凹部に、プレキャストセグメント本体に埋設されずに収容され、
   前記側壁の上部に、上下複数段の前記緊張材が設けられ、
   前記凹部の前記周方向の長さが、前記頂端に行くにつれ短くなることを特徴とする構造物の施工方法。
7. 前記側壁に周方向のプレストレスを導入する際、
   前記緊張材の一方の端部を前記緊結具の孔に通して前記緊結具の一方の側部で固定した状態で、
   前記緊結具の別の孔に通されて前記緊結具の反対側の側部から引出された前記緊張材の反対側の端部を緊張し、前記緊結具の反対側の側部で固定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。

Images