JP7175792B2

JP7175792B2 - 構造物、構造物の施工方法

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Publication number: JP7175792B2
Application number: JP2019026742A
Authority: JP
Inventors: 好幸野呂; 健介北田; 隆夫新川; 篤田中; 勝則田口; 聡松木; 浩郎南; 哲也山沢; 哲也河野
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2022-11-21
Anticipated expiration: 2039-02-18
Also published as: JP2020133197A

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

ところで、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。しかしながら、図１４に示すようにPC卵形消化槽の側壁ａの外面は鉛直方向に対して傾斜しているので、仮に周方向の緊張材ｂを直接側壁ａの外面に沿って配置し、これを緊張すると、周方向の緊張材ｂが内側に締まるように変位しようとし（矢印ｃ参照）、これに伴い、側壁ａの傾斜面に沿った緊張材ｂの位置ずれ（矢印ｄ参照）が生じる。

特許文献１ではセグメントの端部にリブを設け、このリブの貫通孔に外ケーブルを通しており上記のような位置ずれが生じることは無いが、セグメントが複雑な形状となり製作コストがかかる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、外ケーブルの緊張時の位置ずれを簡易な構成で防止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、前記側壁の高さ方向の中央から前記側壁の頂端の蓋体までの範囲が、一体のプレキャストセグメントを前記側壁の周方向に並べて構成され、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、前記範囲に位置する前記緊張材の定着を行うための、一部の前記プレキャストセグメントであるピラスターが、高さ方向の全長に亘って、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントよりも外側に増厚しており、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントのプレキャストセグメント本体の外面に、周方向の緊張材を収容するための窪みが設けられ、前記窪みは、周方向の緊張材が緊張時に内側に変位しようとする方向と略直交する面を有す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、周方向の緊張材が側壁のセグメント本体の外面に設けた窪みに収容される。当該窪みは、周方向の緊張材がその緊張時に内側に変位しようとする方向と略直交する面を有するので、周方向の緊張材の緊張時の位置ずれを防止できる。本発明はセグメント本体の外面に窪みを形成するだけの簡易な構成なので、セグメントの形状が複雑となることも無い。また緊張材を貫通孔に通して配置するような手間も掛からず、施工も簡単である。

プレキャストセグメント本体の外面は、鉛直方向に対して傾斜する傾斜面を有し、前記窪みは前記傾斜面に設けられることが望ましい。
仮に傾斜面に周方向の緊張材を直接配置して緊張すると、前記のように緊張材が傾斜面に沿って位置ずれする。本発明は、このような位置ずれを防止できる点で特に有効である。

前記窪みは前記外面から内側に向かって凹状に形成され、上面および下面を有することが望ましい。
これにより、窪みの上面や下面によっても周方向の緊張材の緊張時の位置ずれを防止でき、また上面や下面によって緊張材の配置時の位置決めができるので施工精度も向上する。

前記側壁の外周は多角形状であり、前記窪みの前記面は平面において円弧状に形成されることが望ましい。
これにより、側壁の外周が多角形状であっても、別途の治具を要すること無く周方向の緊張材を円弧状に配置できる。

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、前記窪みは、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、前記の窪み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、前記側壁の高さ方向の中央から前記側壁の頂端の蓋体までの範囲が、一体のプレキャストセグメントを前記側壁の周方向に並べて構成され、前記範囲に位置する前記緊張材の定着を行うための、一部の前記プレキャストセグメントであるピラスターが、高さ方向の全長に亘って、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントよりも外側に増厚しており、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントのプレキャストセグメント本体の外面に、周方向の緊張材を収容するための窪みが設けられ、前記窪みは、周方向の緊張材が緊張時に内側に変位しようとする方向と略直交する面を有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。

本発明により、外ケーブルの緊張時の位置ずれを簡易な構成で防止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。経線方向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。窪み３０の例。緊張材ｂの移動について説明する図。

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（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、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。

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、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用いることができる。

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Ｂ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Ｂ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（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の両隣のセグメント３２では、上記定着部５０側の端部に切欠部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、内面が平滑化される。

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、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１２（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上に配置した後、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、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。

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。

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、これにより側壁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は側壁３のセグメント３１、３２本体の外面に設けた窪み３０に収容される。当該窪み３０は、周方向PC鋼材１７がその緊張時に内側に変位しようとする方向Ｂ（図５（ｃ）、（ｄ）参照）と直交する端面３０１を有するので、周方向PC鋼材１７の緊張時の位置ずれを防止できる。なお、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。

本実施形態は、セグメント３１、３２本体の外面に窪み３０を形成するだけの簡易な構成なので、セグメント３１、３２の形状が複雑となることも無い。また周方向PC鋼材１７を貫通孔に通して配置するような手間も掛からず、施工も簡単である。

また、セグメント３１、３２は鉛直方向に対し傾斜する傾斜面を有するが、本実施形態ではこの傾斜面に上記の窪み３０が設けられることで、傾斜面に周方向PC鋼材１７を直接配置して緊張した場合に周方向PC鋼材１７が傾斜面に沿って位置ずれするのを防止できる点で特に有効である。

また、窪み３０は、上面３０２と下面３０３を有する凹状に形成されるので、上面３０２や下面３０３によっても周方向PC鋼材１７の緊張時の位置ずれを防止でき、また上面３０２や下面３０３によって周方向PC鋼材１７の配置時の位置決めができるので施工精度も向上する。

また本実施形態では、側壁３の外周が多角形状でありセグメント３１、３２の製作容易性に優れ、且つ窪み３０の端面３０１は平面において円弧状に形成されるので、側壁３の外周が多角形状であっても、別途の治具を要すること無く周方向PC鋼材１７を円弧状に配置できる。

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、前記の窪み３０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。

また窪み３０の形状も前記したものに限らず、例えば図１３（ａ）に示すように上面３０２の無いものであってもよく、あるいは下面３０３の無いものであってもよい。さらに、側壁３の外面は傾斜面に限らず、図１３（ｂ）に示すように鉛直方向に形成されていてもよい。

加えて、図１３（ｃ）の左図に示すように、端面３０１が周方向PC鋼材１７の外周に沿った円弧状であってもよい。図１３（ｃ）の右図は、周方向PC鋼材１７が緊張時に内側に移動しようとする方向Ｂと端面３０１との交点Ｄを拡大したものであるが、この場合も、当該方向Ｂとほぼ直交する面が、当該方向Ｂと端面３０１との交点Ｄ付近において形成される。本発明において「略直交する面を有する」とは、このような円弧状の端面３０１も含む、という意味である。

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、例えば球形であってもよい。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
１３：均しコンクリート
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
３３：目地材
３４：グラウト
３５：切欠部
３６、６６２：充填材
４０、５０：定着部
６０：鋼殻
６６：コンクリート
７０：袋体
３０１：端面
３０２：上面
３０３：下面
３２１、３２２：小セグメント
３２１ａ、３２２ａ：拡幅部
６４１：孔
６６１：箱抜き部

Claims

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、
前記側壁の高さ方向の中央から前記側壁の頂端の蓋体までの範囲が、一体のプレキャストセグメントを前記側壁の周方向に並べて構成され、
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、
前記範囲に位置する前記緊張材の定着を行うための、一部の前記プレキャストセグメントであるピラスターが、高さ方向の全長に亘って、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントよりも外側に増厚しており、
前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントのプレキャストセグメント本体の外面に、周方向の緊張材を収容するための窪みが設けられ、
前記窪みは、周方向の緊張材が緊張時に内側に変位しようとする方向と略直交する面を有することを特徴とする構造物。
プレキャストセグメント本体の外面は、鉛直方向に対して傾斜する傾斜面を有し、前記窪みは前記傾斜面に設けられることを特徴とする請求項１記載の構造物。
前記窪みは前記外面から内側に向かって凹状に形成され、上面および下面を有す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。
前記側壁の外周は多角形状であり、前記窪みの前記面は平面において円弧状に形成され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。
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４のいずれかに記載の構造物。
前記側壁の一部は地表面下にあり、前記窪みは、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５に記載の構造物。
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、
前記側壁の高さ方向の中央から前記側壁の頂端の蓋体までの範囲が、一体のプレキャストセグメントを前記側壁の周方向に並べて構成され、
前記範囲に位置する前記緊張材の定着を行うための、一部の前記プレキャストセグメントであるピラスターが、高さ方向の全長に亘って、前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントよりも外側に増厚しており、
前記ピラスター以外の前記プレキャストセグメントのプレキャストセグメント本体の外面に、周方向の緊張材を収容するための窪みが設けられ、
前記窪みは、周方向の緊張材が緊張時に内側に変位しようとする方向と略直交する面を有することを特徴とする構造物の施工方法。