JP7223186B1 - バイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高架橋や橋梁及び深礎杭等の施工における柱状コンクリートの締固め作業に関し、特に小断面で複数の柱から構成されるラーメン高架橋等の柱状コンクリートの締固め作業において、省力化を図るとともに、高い品質を確保しつつ、打設コンクリートをより確実に締固めることが可能なバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法を提供する。【解決手段】 柱状コンクリートの打設工程において、コンクリートを締固めるためのバイブレータユニット１であって、揚重機４に吊持される吊り治具２と、該吊り治具に保持されたバイブレータ３を備え、該バイブレータは、吊り治具から垂下された中空パイプ状の鞘管３０と、該鞘管に挿通されたコード３１と、該コードの先端部に接続されるとともに、鞘管の下端先端部から露出するように設けられた振動部３２と、コードの中間部で、鞘管の上端先端部の外側に設けられたスイッチ部３３と、該スイッチ部と鞘管の間のコードに固定された抜け落ち防止部材３４を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法に関し、詳しくは、小断面で複数の柱から構成されるラーメン高架橋等の柱状コンクリートを締固め構築するためのバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法に関する。

高架橋の構造は、基礎、柱、梁及び床版に大別されるが、柱は、基礎、梁、床版と比較してコンクリート打設頻度が多く、高架橋の施工では工程的に大きな比重を占めている。また、完成した高架橋の美観は柱の仕上りに大きく左右されるため、柱状コンクリートの施工が高架橋工事の成否を担う大きな要素となっている。

良好な柱状コンクリートを構築するための作業として締固め作業がある。柱状コンクリートの締固め作業は、従来、柱型枠の上部周面に設置した足場から打設直後のフレッシュコンクリートにバイブレータなどの振動棒を挿入し、コンクリートに振動を与えることでコンクリートを締固めている。ここで、柱は小断面であることが多いことからコンクリートの打設速度が遅く、このため作業員がバイブレータを長時間保持する必要があった。また、バイブレータを型枠内で移動する場合は、人力で上げ下げを繰り返す必要があり、これらの作業で作業員の疲弊が大きくなるため、１日の打設量を制限する必要が生じていた。

また、締固め作業において、バイブレータの操作が不適切であった場合は、コンクリート面がアバタになるなどの不具合が生じやすくなる。また、コンクリート面の品質、美観はバイブレータを操作する作業員の技量によって大きく左右される。

高架橋の一つとしてラーメン高架橋がある。図１２（Ａ）（Ｂ）に、従来の一般的なラーメン高架橋の柱状コンクリートの締固め作業の概略側面図を示す。一般的なラーメン高架橋は、図１２（Ａ）に示すように、柱高さが６～７ｍ程度であり、締固め作業では、柱天端周囲に設置した足場から複数のバイブレータの同時運転（２～３台）が可能であるため、打設本数を制限することで一定の対応が可能となるが、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、柱の高さが高く、柱中間付近を中層梁で拘束する構造の場合には、中層梁下部の柱施工時にはコンクリート天端から柱筋が高く突出する状態となり、突出した柱筋が壁となってバイブレータの操作に支障を来す。そのため、通常は２～３人の作業員が同時に締固め作業に当たるのに対し、１人の作業員が柱筋の中に入ってバイブレータを操作することになり、１日の打設本数は更に制約を受けることとなる。

また、柱状コンクリートは、一般的に断面積が小さいことから、柱型枠に過度な側圧が生じないように打上り速度を調整する必要があり、ラーメン高架橋では、複数本（４本程度）の柱を１リフト２ｍ程度毎に巡回することによって側圧を制御している。従来工法では、巡回する度に繰り返す機材の移動にも時間を要するため、このことも１日の打設本数が制限される一因となっている。

そこで、これまでにコンクリート締固めの工法として、例えば、打設高さが高いコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法が開示されている（特許文献１）。特許文献１のコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法によれば、打設高さの高い橋脚などの柱状コンクリートに対して、剛性の高い型枠を備え、締固め装置を用いて１回で打設して締固めることができるため、締固め作業の省力化を図ることができるとしている。

特開２０２０－１０１０４３号公報

ここで、特許文献１の提案では、側圧に耐えるために高剛性な大型型枠を用いるので、型枠費用が高くなり、また、一気に打設高さの高いコンクリート柱を構築するため、締固め状況が十分確認できず締固めが不十分となり、コンクリート中に巻き込んだ気泡が型枠面に残留する可能性があるほか、打ち上り速度が速くなることによって、沈降クラックを誘発する恐れもある。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、高架橋や橋梁及び深礎杭等の施工における柱状コンクリートの締固め作業に関し、特に小断面で複数の柱から構成されるラーメン高架橋等の柱状コンクリートの締固め作業において、省力化を図るとともに、高い品質を確保しつつ、打設コンクリートをより確実に締固めることが可能なバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法を提供することを課題としている。

本発明のバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明のバイブレータユニットは、柱状コンクリートの打設工程において、コンクリートを締固めるためのバイブレータユニットであって、
揚重機に吊持される吊り治具と、該吊り治具に保持されたバイブレータを備え、
該バイブレータは、前記吊り治具から垂下された中空パイプ状の鞘管と、
該鞘管に挿通されたコードと、該コードの先端部に接続されるとともに、前記鞘管の下端先端部から露出するように設けられた振動部と、
前記コードの中間部で、前記鞘管の上端先端部の外側に設けられたスイッチ部と、
該スイッチ部と前記鞘管の間のコードに固定された抜け落ち防止部材を備えることを特徴とする。
第２に、上記第１の発明のバイブレータユニットにおいて、前記バイブレータにおける前記スイッチ部と前記振動部の間の前記コードが、内部に配線を有するホースであることが好ましい。
第３に、上記第１又は第２の発明のバイブレータユニットにおいて、前記吊り治具が、上視面において矩形形状のフレームを有し、該フレームの４隅近傍の各々に鞘管が垂下されており、
前記鞘管の各々に挿通された前記コードに接続された隣り合う振動部同士の間隔が、該振動部の断面直径の１０倍以下であることが好ましい。
第４に、上記第３の発明のバイブレータユニットにおいて、前記吊り治具は、前記フレームの四隅角部上面に、揚重機のワイヤーと接続可能で、かつ前記コードを固定可能な第１吊りボルトが設けられ、
前記フレームの四隅角部の内側に、直角をなす前記フレームの隣り合う二辺に対して斜めに固定されたブレース状フレームが設けられ、
該ブレース状フレームの下部側に、前記鞘管を垂下するための吊り部材を接続可能な第２吊りボルトが設けられ、
前記ブレース状フレームの長さ及び／又は前記第２吊りボルトの取り付け位置を調整することにより、前記振動部の位置が調整可能であることが好ましい。
第５に、上記第１から第４の発明のバイブレータユニットにおいて、前記吊り治具に、距離測定器が設けられ、打設したコンクリート面との距離を測定することにより、コンクリートの打設高さ情報を取得することが好ましい。
第６に、上記第１から第５の発明のバイブレータユニットにおいて、前記吊り治具に、カメラが設けられ、打設したコンクリート面を視認することにより、打設コンクリート表面状態の情報を取得することが好ましい。
第７に、本発明の柱状コンクリートの締固め方法は、第１から第６の発明に記載のバイブレータユニットを用いて、柱状コンクリートを締固める柱状コンクリートの締固め方法であって、
前記バイブレータユニットの前記振動部を型枠内の所定の打設層の高さにセットする第１ステップと、
コンクリートの供給打設を開始すると同時に前記振動部を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、前記振動部の運転を所定の時間継続する第２ステップと、前記第２ステップの次層の打設位置に前記振動部を引き上げ、コンクリートの供給打設を再開すると同時に前記振動部を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、前記振動部の運転を所定の時間継続する第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行うことを特徴とする。
第８に、上記第７の発明の柱状コンクリートの締固め方法において、上記第７の発明の第１ステップから第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行う作業を複数の柱コンクリートに対して実施する締固め方法であって、
所定の高さまで、前記第１ステップから第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行う作業を第１リフトとして、該第１リフトを複数の柱に対して巡回して実施する工程と、
前記第１リフトを実施した順番で、順次前記第１リフトと同様の工程の第２リフト以降を巡回して実施する工程を含むことが好ましい。

本発明のバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法は、高架橋や橋梁及び深礎杭などの柱状コンクリートの締固めに関し、特に小断面で複数の柱から構成されるラーメン高架橋などの柱状コンクリートの締固めにおいて、揚重機でバイブレータユニットを操作するために人的負荷が小さいこと、複数本のバイブレータの同時運転により締固めエネルギーが大きく作業効率が向上すること、特にラーメン高架橋では型枠内でのバイブレータの水平移動が不要なために打設速度が増大すること、柱間の巡回に伴う機材の移動が迅速にできることから、通常は２日に分割して打設していた柱コンクリートの施工を１日で行うなど、コンクリートの施工能力を大きくすることができ、工程面や経済面の負担を改善することができる。また、従来工法では、バイブレータの運転が個々の作業員の技量に委ねられることに対し、本発明ではバイブレータユニットの運転が一人の熟練工（作業責任者）の指示や合図により統率されるため、作業員の技量差による不具合を回避し、安定した高品質な柱状コンクリートの施工が可能となる。

本発明のバイブレータユニットの一実施形態を示す概略構成図である。 ４本のバイブレータを設けたバイブレータユニットの実施形態を示す概略上視面図である。 フレームの４隅にブレース状フレームを設けた吊り治具の実施形態を示す概略上視面図である。 吊り治具を揚重機で吊った状態を示す斜視図である。 吊り治具のフレームに距離測定器とカメラを取り付けた実施形態を示す概略下視面図である。 高架橋の柱状コンクリート締固めにおいて、バイブレータユニットを型枠内に挿入した状態を示す概略側面図である。 深礎杭の柱状コンクリート締固めにおいて、バイブレータユニットを深礎内に挿入した状態を示す概略側面図である。 距離測定器による打設コンクリートの高さ測定状況を示す概略説明図である。 １リフト各層ごとのコンクリートの締固め手順を示す概略説明図である。 複数の柱状コンクリートの締固め手順の実施形態を示すフロー図である。 （Ａ）は、１本の柱のリフト割りの実施形態を示す説明側面図であり、（Ｂ）は、リフトごとの巡回順序を示す上視面図である。 従来の締固め作業を示す概略側面図である。

以下に、本発明に係るバイブレータユニット及び柱状コンクリートの締固め方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るバイブレータユニットの一実施形態の概略構成図である。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

本実施形態のバイブレータユニット１は、揚重機に吊持される吊り治具２と、吊り治具２に保持されたバイブレータ３から構成されている。また、バイブレータ３は、吊り治具２から垂下された鞘管３０と、鞘管３０に挿通されたコード３１と、コード３１の先端部に接続された振動部３２を備えている。また、コード３１の中間部で、鞘管３０の上端側外部にはスイッチ部３３が設けられており、コード３１のスイッチ部３３と鞘管３０上端部の間には抜け落ち防止部材３４が固定されている。

本実施形態のバイブレータ３は、鞘管３０に挿通されたコード３１の先端に振動部３２が電気的に接続されており、コード３１の他端は電源装置（インバータ）に接続され、電源の供給により振動部３２が振動するように構成されている。コード３１の中間に設けられたスイッチ部３３は、バイブレータユニット稼働時では中空に位置するため、振動部のＯＮ／ＯＦＦ操作は、電源装置（インバータ）のスイッチで行なう。

吊り治具２から吊り下げられて配設される鞘管３０は、長尺で中空パイプ状の部材であり、中空部分にコード３１が挿通されている。吊り治具２と鞘管３０の接続は、例えば、鞘管３０の上端部に固定具３６としてＵバンド等を取り付け、これにワイヤー等の吊り部材３７を掛けて吊り治具２から垂下させることができる。鞘管３０の材質は、パイプ状で強度を有するものであれば特に制限はないが、軽量で取り扱い容易等の観点から塩ビ管を好適に用いることができる。

コード３１の先端に設けられた振動部３２は、鞘管３０の下端先端部から露出するように設けられている。振動部３２を鞘管３０の下端先端部から露出させることにより、振動部３２で発生させた振動エネルギーを直接コンクリートに伝達させることができるとともに、鞘管３０により振動部３２の位置を適切な位置に配置することを可能としている。

振動部３２としては、フレキシブル型バイブレータ等の可撓性バイブレータ、棒状バイブレータ等の非可撓性バイブレータ等を用いることができ、中でも、フレキシブル型バイブレータを好適に用いることができる。

ここで、振動部３２を直接コード３１で吊る構成とした場合、振動が直接コード３１に伝わり断線の原因になったり、コンクリートに振動部３２を挿入させるときにコード３１が撓み、所定の位置に振動部３２を配置しづらい場合がある。そのため、本実施形態のバイブレータユニット１においては、図１に示すように、スイッチ部３３と振動部３２の間のコード３１部分、即ち、少なくとも鞘管３０に挿通される部分を、内部に配線を有するホース３５とすることが好ましい。ホース３５としては、適度な硬さと柔軟性を有し、振動を吸収する材質のものが好ましく、例えば、適度なコシを有するゴム製ホースや可撓性樹脂製ホース等を例示することができる。スイッチ部３３と振動部３２の間を適度な硬さのホース３５とすることにより、鞘管３０に挿通させやすくなり、また、振動部３２の位置決めを容易に行うことが可能となる。また、本実施形態のバイブレータ３によれば、ホース３５がパイプ状の鞘管３０に挿通されているため、振動部３２が横移動してホース３５が柱筋に絡むことを防止することができる。

また、スイッチ部３３と鞘管３０の間の部分のホース３５には、ホース３５が鞘管３０内を抜け落ちないように、また、振動部３２全体が鞘管３０の下端部から露出するように位置を調整可能とするために、抜け落ち防止部材３４が設けられている。抜け落ち防止部材３４は、鞘管３０の上端部で引っ掛かって留まる大きさ、即ち、鞘管３０の直径より大きな物であれば特に限定されず、例えば、直交クランプ又は自在クランプ等を用いることができる。直交クランプや自在クランプを用いる場合には、対になっている一方のクランプをホース３５に固定し、他方のクランプを鞘管３０の上端部に当接させることにより抜け落ちを防止させることができる。

上記構成のバイブレータ３は、揚重機に吊り下げられた吊り治具２に取り付けられて、揚重機の操作により上下に移動可能となっている。吊り治具２の構成は、揚重機に吊り下げられるとともに、バイブレータ３の鞘管３０を取り付け可能な構成であれば特に限定されないが、通常、上視面において矩形形状のフレーム２１を有する構成とするのが好ましい。

図２は、正方形の柱に対して４本のバイブレータ３を使用したバイブレータユニット１の実施形態を示す上視面図である。本実施形態では、主筋、帯筋、中子筋等の鉄筋の間に、４本のバイブレータ３を配置している。また、本実施形態においては、隣り合う振動部３２同士の間隔を、振動部３２の性能等に合わせて適宜設定することができるが、通常、振動部３２の断面直径の１０倍以下の間隔とすることが好ましい。図２に示す実施形態では、柱寸法が１２００×１２００であるとき、Φ６０ｍｍの太径振動部４本を６０ｃｍの間隔で配置している。振動部３２同士の間隔を上記の配置とすることにより、バイブレータ３を型枠内で水平移動させることなく、振動部３２による締固め効果を柱断面の全域に行き渡らせることができる。

なお、図２に示す実施形態では、柱寸法が１２００×１２００である場合の振動部３２の規格及び配置を示しているが、振動部３２の規格及び配置は、バイブレータユニット１を極力型枠内で移動させることなく、締固め効果が全断面に均一に及ぶように柱断面形状に応じて適宜選択することが望ましい。また、柱の断面寸法が大きい場合や、断面形状が長方形でありバイブレータユニット１によって全断面を網羅できない場合は、型枠内で移動させて使用することができる。

本発明のバイブレータユニット１は、施工する柱状コンクリートの断面寸法に応じて振動部３２の断面直径、本数、配置を適宜設定し、振動部３２の振動伝搬範囲を確保することができる。また、全ての震動部を同時運転させることにより、極めて大きい締固め効果が得られ、施工速度を向上させることができる。

また、図３に示す実施形態の吊り治具２では、矩形形状のフレーム２１の四隅角部上面に、揚重機から吊り下げるための第１吊りボルト２３が設けられている。吊り治具２を揚重機から吊り下げる具体的な構成としては、例えば、図４に示すように、正方形のフレーム２１上面の４隅に備えた４点の第１吊りボルト２３にシャックル等の連結金具を介してワイヤー２７を掛けて揚重機で吊り下げる構成とすることができる。これにより、吊り治具２の水平を維持した状態で安定して吊り下げることができる。第１吊りボルト２３としては、例えばアイボルトを用いることができる。

なお、バイブレータ３のコード３１は吊り治具２の下部分に余分な弛みがあった場合、バイブレータユニット１の操作に支承が生じるため、バイブレータ３のコード３１を第１吊りボルト２３に固定することができる。コード３１の固定方法は特に限定されないが、例えば、第１吊りボルト２３に結束バンドを通してコード３１を固定することができる。これにより、吊り治具２の上部でコード３１を固定して折り返すことができる。

また、本実施形態の吊り治具２では、フレーム２１の四隅角部の内側に、直角をなすフレーム２１の隣り合う二辺に対して斜めにブレース状フレーム２２を固定して設けることができる。ブレース状フレーム２２の長さは、隣り合うブレース状フレーム２２同士が当接しない長さであれば特に限定されず、矩形形状の大きさに応じて適宜決定することができる。また、各々のブレース状フレーム２２の長さが異なっていても構わない。

ブレース状フレーム２２の下部側には、鞘管３０を垂下させるための第２吊りボルト２４を設けることができる。なお、第２吊りボルト２４の配設位置は、鞘管３０の位置、即ち、振動部３２の位置の決定に大きく影響する。そのため、振動部３２を適切な配置とするために、それに合わせた第２吊りボルト２４の配設が考慮される。また、第２吊りボルト２４の配設位置を調整するために、ブレース状フレーム２２の長さや取り付け角度、第２吊りボルト２４の取り付け位置を変更可能な構成とすることができる。第２吊りボルト２４には、第１吊りボルト２３と同様にアイボルトを好適に用いることができる。

なお、断面が長方形の柱に対して４本のバイブレータ３を配置する場合は、吊り治具２のフレーム２１形状を４本のバイブレータ３の配置に合わせて長方形とし、その形状に合わせてブレース状フレーム２２やその他の部材を取り付けた構成の吊り治具２とすることができる。

また、本実施形態のバイブレータユニット１においては、図５の下視面図に示すように、吊り治具２に距離測定器２５を設けるのが好ましい。距離測定器２５はブレース状フレーム２２に固定されており、吊り治具２から下方のコンクリート面までの距離が測定可能となるように設けられている。

柱状コンクリートを打設する場合のコンクリートの打ち上がり高さは、通常、図６に示すように、打ち上り高さ監視員がハンマー等で型枠を外部から叩き、その打撃音を聞き分けることにより判断している。そして、コンクリートが所定の打ち上り高さに至ったことを確認してホイッスル等により作業責任者に合図し、その合図を受けた作業責任者はコンクリートの供給打設の停止を、また締固め完了後は供給打設の再開を指示する。この手順を繰り返すことにより目的の高さまでコンクリートの打設と締固めを行っている。

ここで、本実施形態のように距離測定器２５を用いてコンクリート打ち上り高さを示す距離情報を取得することにより、コンクリート打ち上り高さを作業責任者が自ら定量的に把握することが可能となる。また、これにより打ち上り高さ監視員の配置を省略する場合は省人化を図ることができる。

作業責任者が計測結果を確認する方法としては、作業責任者が見える位置に画面表示装置を備え、距離測定器から打設面までの距離と吊り治具から振動部先端までの長さの関係を数値や図で示す。画面表示装置としてはタブレット等を用い、距離データをタブレットに表示してもよい。距離測定器から画面表示装置へ送る距離測定のデータは有線でも無線でもよい。距離測定器の種類は特に限定されず、例えば、レーザ距離計、超音波距離計、ステレオカメラ等を使用することができる。

さらに、本実施形態のバイブレータユニット１においては、図５に示すように、吊り治具２にカメラ２６を設けるのが好ましい。カメラ２６はブレース状フレーム２２に固定されており、吊り治具２の下方にあるコンクリート面の画像が撮影可能となるように設けられている。コンクリートの締固めにおいては、通常、打設コンクリートの表面を作業責任者が目視し、気泡が完全に抜けたことを判断しているが、型枠深部では目視しづらい場合があり、カメラ２６により拡大して視認することで、より確実に脱泡の状態を確認することができる。作業責任者が画像を確認する方法としては、作業責任者が見える位置にモニター画面を備え、打設面をモニターで目視する。モニター画面としてはタブレット等を用い、画像データをタブレットに表示してもよい。カメラ映像をモニターに送る画像データは有線でも無線でもよい。また、距離データと画像データを１台の画面表示装置例えばタブレットに送信して、同一画面で距離と画像の両方を表示してもよい。

なお、図５に示す実施形態では、距離測定器２５とカメラ２６をブレース状フレーム２２に取り付けているが、取り付け位置は、柱断面の中心付近を垂下させるコンクリートの圧送ホースにより、測定や画像確認が邪魔されない位置であれば特に限定されるものではない。また、矩形形状のフレーム２１や、ブレース状フレーム２２以外に別途フレームを増設し、そのフレームに取り付けてもよい。なお、距離測定器２５やカメラ２６は堅固なカバーで保護しておくのが好ましい。

上記構成を有する本発明のバイブレータユニット１によれば、揚重機に吊り下げられたバイブレータ３により締固め作業を行うことができるため、また型枠の内部の鉄筋の突出に関係なく、揚重機による上下動又は水平移動により、容易に振動部３２を所定の位置に配設することができるため、コンクリートの締固めに伴う人的負荷を大幅に軽減することが可能となる。

また、深礎は孔壁保護を行いながら地盤を開削により掘削し、鉄筋の組立を行った後にコンクリートの打設を行って杭を造成するが、深礎ではコンクリートの締固め作業が高所作業となるだけでなく、安全な足場の確保が難しいといった問題があり、本発明のバイブレータユニット１を用いることにより、他の柱状コンクリートと同様にクレーン等の揚重機によるバイブレータユニット１の操作により、作業員が深礎内に立ち入ることなく安全かつ効率的にコンクリートの締固め作業を行うことが可能となる。

以下に、上記構成の本発明のバイブレータユニット１を用いた柱状コンクリートの締固め方法について詳述する。図６は、高架橋の柱状コンクリート締固めにおいてバイブレータユニット１を型枠内に挿入した状態を示す概略側面図であり、図７は、深礎杭の柱状コンクリート締固めにおいて、バイブレータユニット１を深礎内に挿入した状態を示す概略側面図である。なお、図６、図７において鞘管３０の内側のホース２５等の記載を省略している。

本実施形態の柱状コンクリートの締固め方法では、バイブレータユニット１の振動部３２を型枠内の所定の打設層の高さにセットする第１ステップと、コンクリートの供給打設を開始すると同時に振動部３２を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、振動部３２の運転を所定の時間継続する第２ステップと、第２ステップの次層の打設位置に振動部３２を引き上げ、コンクリートの供給打設を再開すると同時に振動部３２を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、振動部３２の運転を所定の時間継続する第３ステップを実施する。第３ステップは所定のリフト高さに至るまで繰り返す。

（第１ステップ）
まず、揚重機４のブーム４１を操作して、打設する型枠の直上に吊り治具２の位置を合わせる。位置合わせ後、ブーム４１を停止状態とし、揚重機４のワイヤー２７を下げてバイブレータユニット１を型枠内に下降させ、振動部３２の先端を打設底部から所定の高さにセットする。なお、鞘管３０及び鞘管３０を吊る吊り部材３７には、予め振動部３２先端からの距離（目盛り）を付しておき、所定の目盛りを型枠上端に合わせることで振動部３２の位置（高さ）を確認することができる。

（第２ステップ）
次に、コンクリートの供給打設開始に合わせてバイブレータ３のスイッチを入れ振動部３２を起動させる。柱状コンクリートの内部に打設されるコンクリートの打ち上がり高さは、通常、図６に示すように、打ち上がり高さ監視員がハンマー等で型枠を外部から叩き、その打撃音を聞き分けることにより判断する。そして、所定の高さになったことを確認し、ホイッスル等で作業責任者に合図して、その合図を基にコンクリートの供給打設を停止する。

ここで、距離測定器２５を用いてコンクリートの打ち上り高さを示す距離情報を取得することにより、監視員が打音で判断していたコンクリートの打ち上り高さを、作業責任者が自ら定量的に把握することが可能となる。これにより、打ち上り高さ監視員の配置を省略する場合は省人化を図ることができる。

図８は、距離測定器２５による打設コンクリートの具体的な高さ測定状況を示す概略説明図である。なお図８では、説明を容易にするために鞘管３０等の記載を省略している。本実施形態では、吊り治具２から振動部３２先端までの長さＬ_０は規定値であり、吊り治具２に取り付けてある距離測定器２５から型枠の内部に打設されるコンクリートの打設面までの距離Ｌを測定する。

バイブレータ３の振動部３２の位置設定は、図８（Ａ）に示すように、振動部３２の先端を所定の位置になるように吊り治具２の高さを設定する。次に、図８（Ｂ）に示すように、振動部３２の上の所定の高さまでコンクリートを一層打設する。

そして、所定の高さまで打設したコンクリートの脱泡状態を確認して、脱泡の完了まで振動部３２の運転を継続する。ここで、カメラ２６を用いてコンクリートの打設面の状態を拡大して目視することにより、より簡便かつ正確にコンクリートの脱泡状態を把握することが可能となる。

（第３ステップ）
次に、揚重機４のワイヤー２７を引き上げ、第２ステップの次層の打設位置に振動部３２を配設する。そして、コンクリートの供給打設を再開すると同時に振動部３２を起動し、第２ステップと同様の手順により、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、振動部３２の運転を所定の時間継続する。更に、第３ステップの手順を繰り返して、所定のリフト高さまでコンクリートの打設と締固めを行う。次層の締固めでは、振動部３２を前層に１０ｃｍ程度挿入し、層境付近のコンクリートを一体化させる。ここで、吊り治具から振動部先端までの長さＬ_０と、吊り治具に取り付けてある距離測定器により得られた型枠内部のコンクリート面までの距離Ｌを対比することによって、振動部３の先端部が１０ｃｍ程度コンクリート中に挿入されていることを確認できる。

本発明の柱状コンクリートの締固め方法では、上記第１ステップから第３ステップ、また、第３ステップの繰り返し作業を行い、最初のリフト高さまでコンクリートの打設を行う第１リフト、次に同様のステップを繰り返し、第１リフト上部に打設する第２リフト、更に打設完了高さまで第３リフト以降の打設を繰り返し、それぞれのリフトを複数の柱で巡回施工することで、作業を中断することなくコンクリートの側圧を制御することが可能となり、打設高さの高い複数の柱状コンクリートを効率的に構築することができる。

図９は、上記第１リフトから第２リフト、更に第３リフト以降の具体的なコンクリートの締固め手順である。まず、（Ａ）事前にバイブレータユニット１を型枠内に位置決めしてセットしておき、（Ｂ）ポンプ車によるコンクリートの投入開始と同時にバイブレータ３を起動し、コンクリートを供給打設しながら振動部３２により締固める。なお、図９には表示してないが、振動部３２の先端は打設底部から所定の高さにセットされている。そして、５０ｃｍ程度打設したところで供給打設を一旦停止し、バイブレータ３の運転を１０～１５秒程度継続する。コンクリート表面を目視して気泡が完全に抜けたことを確認したら、（Ｃ）バイブレータユニット１を引き上げて振動部３２を次の位置にセットし、（Ｄ）次層５０ｃｍ程度の供給打設を再開し、コンクリートを投入しながら締め固める。その後、一旦停止してバイブレータ３の運転を継続し、再び気泡が完全に抜けたことを確認する。これを４層繰り返して第１リフト（２ｍ）を完了させる。同様の手順を第２リフト、第３リフトと打設完了高さまで繰り返す。

作業責任者は打ち上り高さを監視員からのホイッスルの合図により認知し、また締固め後の脱泡状態を目視確認して、クレーンオペレーターやインバータ等の電源装置のスイッチ番に指令を出して作業を統括する。５０ｃｍ程度毎に気泡が完全に抜けたことを確認しながら締固めていく手順及び、この手順に係る動作が個人の技量差に関係なく一人の熟練工（作業責任者）の指示・合図により統率される作業形態により、アバタ等がない美しいコンクリート面を実現することが可能となる。そして、上記の手順を第２リフト、第３リフトと繰り返すことにより、高架橋や橋梁及び深礎杭等の柱状コンクリートの締固めを行うことができる。

また、本発明の柱状コンクリートの締固め方法では、複数の柱コンクリートに対して実施する締固め方法として、所定の高さまで、第１ステップから第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行う作業を第１リフトとして、該第１リフトを複数の柱に対して巡回して実施し、第１リフトを実施した順番で、順次第１リフトと同様の工程の第２リフト以降を巡回して実施する柱状コンクリートの締固め方法とすることもできる。

図１０に、高架橋において所定の柱ごとのコンクリートの打設完了までのフロー図を示す。まず、１つ目の柱について第１リフトのコンクリート打設に伴うコンクリートの締固めを完了した後、次の柱にバイブレータユニット１を移動させ当柱の第１リフトのコンクリートの締固めを完了させ、この手順を所定の複数の各柱毎に巡回して各第１リフトの締固めを実施完了する工程を第１工程とし、次に、最初の柱の第１リフトの上部リフトへバイブレータユニット１を移動させ、第１リフトと同様に複数の各柱毎に巡回して各柱の上部リフトのコンクリートの締固めを完了させ、さらにこの手順をコンクリート打設高さまで繰り返すことで所定の柱ごとのコンクリートの締固めを完了させる第２工程とする。

本実施形態では、約２ｍの高さまでを１つのリフトとし、複数の柱を巡回し、例えば、４本程度の柱を一つの施工ブロックとして、各柱のリフトごとに巡回しながら締固める。これにより、型枠に作用するコンクリートの側圧を作業を中断することなく制御することができる。また、揚重機４とバイブレータユニット１の使用により、巡回の度に繰り返される柱間の機材の移動が迅速に行うことができる。本実施形態の柱状コンクリートの締固め方法は、特に小断面で複数の柱から構成されるラーメン高架橋等の柱状コンクリートの締固めに有効である。

なお、本実施形態では打設箇所が柱間を巡回して行われるため、インバータ等の電源供給装置の設置位置が打設箇所から離れることもあり、またバイブレータユニット１の巡回移動が頻繁に行われることから、スイッチのＯＮ、ＯＦＦ操作には専任の作業員を配置することが望ましい。

図１１は、所定の柱ごとのコンクリートの締固め手順の側面図及び巡回平面図であり、図１０のフロー図の第２工程について、その手順を図示したものである。図１１（Ａ）は、１つの柱についてコンクリートの締固めが上部に移っていくときのバイブレータユニット１とコンクリート位置の関係を示しており、図１１（Ｂ）は、４本の柱を１つの施工ブロックとし、ブロック内の各柱内を巡回してコンクリートの締固めを行い、完了後、次の施工ブロックである２ブロックに移り、所定ブロックの締固めを行う手順を示している。

本実施形態の柱状コンクリートの締固め方法によれば、複数の柱コンクリートに対しても、効率よく、かつ確実に柱コンクリートの締固め作業を実施することができ、高品質のコンクリート柱を施工することができる。

１ バイブレータユニット
２ 吊り治具
２１ フレーム
２２ ブレース状フレーム
２３ 第１吊りボルト
２４ 第２吊りボルト
２５ 距離測定器
２６ カメラ
２７ ワイヤー
３ バイブレータ
３０ 鞘管
３１ コード
３２ 振動部
３３ スイッチ部
３４ 抜け落ち防止部材
３５ ホース
３６ 固定具
３７ 吊り部材
４ 揚重機
４１ ブーム

Claims (8)

1. 柱状コンクリートの打設工程において、コンクリートを締固めるためのバイブレータユニットであって、
   揚重機に吊持される吊り治具と、該吊り治具に保持されたバイブレータを備え、
   該バイブレータは、前記吊り治具から垂下された中空パイプ状の鞘管と、
   該鞘管に挿通されたコードと、該コードの先端部に接続されるとともに、前記鞘管の下端先端部から露出するように設けられた振動部と、
   前記コードの中間部で、前記鞘管の上端先端部の外側に設けられたスイッチ部と、
   該スイッチ部と前記鞘管の間のコードに固定された抜け落ち防止部材を備えることを特徴とするバイブレータユニット。
2. 前記バイブレータにおける前記スイッチ部と前記振動部の間の前記コードが、内部に配線を有するホースであることを特徴とする請求項１に記載のバイブレータユニット。
3. 前記吊り治具が、上視面において矩形形状のフレームを有し、該フレームの４隅近傍の各々に鞘管が垂下されており、
   前記鞘管の各々に挿通された前記コードに接続された隣り合う振動部同士の間隔が、該振動部の断面直径の１０倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイブレータユニット。
4. 前記吊り治具は、前記フレームの四隅角部上面に、揚重機のワイヤーと接続可能で、かつ前記コードを固定可能な第１吊りボルトが設けられ、
   前記フレームの四隅角部の内側に、直角をなす前記フレームの隣り合う二辺に対して斜めに固定されたブレース状フレームが設けられ、
   該ブレース状フレームの下部側に、前記鞘管を垂下するための吊り部材を接続可能な第２吊りボルトが設けられ、
   前記ブレース状フレームの長さ及び／又は前記第２吊りボルトの取り付け位置を調整することにより、前記振動部の位置が調整可能であることを特徴とする請求項３に記載のバイブレータユニット。
5. 前記吊り治具に、距離測定器が設けられ、打設したコンクリート面との距離を測定することにより、コンクリートの打設高さ情報を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバイブレータユニット。
6. 前記吊り治具に、カメラが設けられ、打設したコンクリート面を視認することにより、打設コンクリート表面状態の情報を取得することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のバイブレータユニット。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のバイブレータユニットを用いて、柱状コンクリートを締固める柱状コンクリートの締固め方法であって、
   前記バイブレータユニットの前記振動部を型枠内の所定の打設層の高さにセットする第１ステップと、
   コンクリートの供給打設を開始すると同時に前記振動部を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、前記振動部の運転を所定の時間継続する第２ステップと、
   前記第２ステップの次層の打設位置に前記振動部を引き上げ、コンクリートの供給打設を再開すると同時に前記振動部を起動し、コンクリートを所定の高さでまで供給打設して停止し、前記振動部の運転を所定の時間継続する第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行うことを特徴とする柱状コンクリートの締固め方法。
8. 請求項７に記載の第１ステップから第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行う作業を複数の柱コンクリートに対して実施する締固め方法であって、
   所定の高さまで、前記第１ステップから第３ステップ及び、必要に応じて第３ステップを繰り返し行う作業を第１リフトとして、該第１リフトを複数の柱に対して巡回して実施する工程と、
   前記第１リフトを実施した順番で、順次前記第１リフトと同様の工程の第２リフト以降を巡回して実施する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の柱状コンクリートの締固め方法。

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