JP7396593B2 - 石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造の技術分野に属し、更にいえば、歴史的に貴重で保存価値が高い建築物の外壁部分である石垣又は石積み壁を保存し、その内部（背後）に改良を加えて保存・再生の目的を達成する補強技術に関する。

近年、表層の地盤が崩落または剥落する恐れのある斜面の地盤を安定化させるための斜面安定工として、例えば、特許文献１～３に係る技術が知られている。これらの技術は、共通して、地盤に掘削した孔に注入管を配置し、前記注入管に加圧注入した注入材によって補強材を造成する発明であり、引き抜き力に対する補強材の支圧抵抗力を増加させることができる等、一応の効果は認められる。

しかしながら、前記特許文献１～３に係る技術は、石垣又は石積み壁の補強技術に適用しようとすると、掘削工程を含み削孔を形成して行うので外観を損なう等、好ましくない。歴史的に貴重で保存価値が高い石垣又は石積み壁であれば尚更である。
一方、特許文献４は、掘削工程を含まない（削孔を形成しない）で石積壁を補強する技術であり、注目される。

前記特許文献４の図１、図２等に示したように、傾斜地山の前面に、裏込め栗石層を介在させて、複数の間知石を相互に隣接するようにして積み上げた石積壁に対して、複数の前記間知石同士が当接する目地部の複数箇所に、それぞれ補強材を打設し、前記補強材の周囲にグラウト材を充填することにより、前記補強材を前記傾斜地山に定着し、前記補強材の打設により、前記目地部の外周に隣接配置された複数の前記間知石を外方に押しやることで、前記間知石同士を相互に拘束する石積壁の補強方法の発明が開示されている（請求項２等の記載を参照）。
そして、同文献４の段落［００３２］に、前記グラウト材を補強材の周囲に充填する方法として、例えば、所定配合の流動性を有するモルタルを、石積壁の前面側から、補強材の周囲にポンプを用いて圧入させる方法（第１の方法）や、あるいは、予め、補強材の外周面にグラウト材を塗布しておいて、これを補強材とともに打設する方法（第２の方法）、さらには、補強材の内部ないしは外部にグラウト材の供給通路を形成しておき、補強材の打設後に、供給通路を介して、グラウト材を補強材の周囲に充填する方法（第３の方法）のいずれかを採用することができる旨の記載が認められる。

特許第６２５９７５０号公報 特許第６３２２５４２号公報 特許第６３２２５４３号公報 特許第４３１６９３９号公報

前記特許文献４に係る発明は、掘削工程を含まないで石積壁を補強できる利点はあるものの、グラウト材を充填する方法に課題がある。
すなわち、前記栗石層のように空隙が大きい箇所に充填する場合、前記第１の方法では、流動性を有するが故に必然的に圧入時にモルタルが重力方向に流れ落ちてしまい補強材のまわりに均一に固化体を形成できない課題がある。前記第２の方法では、どのようにすれば実現できるのか具体的手段が不明な上に、仮に実現できたとしても効果が曖昧で明らかに確実性に乏しい課題がある。前記第３の方法では、供給口付近の通路（孔）から多くのグラウト材が吐出してしまい、奥の傾斜地山までグラウト材が到達せず、不均一な補強材が形成されてしまう等、品質に問題があり十分な耐震補強性能を発揮できない課題がある。

また、前記栗石層は、栗石等の粗石だけで構成されているとは限らず、細かい土砂混じりの石礫で構成されている場合がある。その場合、栗石層にグラウト材等の注入材が万遍なく充填させることができない課題もある。

したがって、本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、掘削工程を含まない（削孔を形成しない）で、均一で高品質な補強材である筒状固化層体を確実に形成することにより、十分な耐震補強性能を発揮することができる、石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造を提供することにある。
また、本発明は、栗石層が細かい土砂混じりの石礫等の土砂成分で構成されている場合であっても、掘削工程を含まないで、均一で高品質な補強材である筒状固化層体を確実に形成することにより、十分な耐震補強性能を発揮することができる、石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る石垣又は石積み壁の補強工法は、
軸方向に複数の排出孔が設けられた中空棒状補強部材を築石層の目地部に挿入して位置決めすると共に、前記排出孔を利用して行う注水手段又はエアブロー手段により前記中空棒状補強部材の外周の土砂成分を除去する工程と、
前記中空棒状補強部材の内部に筒状の透水性シートを摺動させてセットする工程と、
前記筒状の透水性シート内に固化材を注入し、前記透水性シートから前記中空棒状補強部材の内側へ染み出した固化材を前記排出孔を通じて外部へ略均等に染み出させることにより、前記中空棒状補強部材の外周に筒状固化層体を形成して補強する工程と、
を有することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した石垣又は石積み壁の補強工法において、前記中空棒状補強部材は、その奥端部を、築石層の背後の栗石層を介して存在する定着層に定着させることにより位置決めし、前記筒状固化層体を前記栗石層に形成して補強することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した石垣又は石積み壁の補強工法において、前記中空棒状補強部材の排出孔は、前記固化材を注入するとき、上半部分で開口するように設けていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載した石垣又は石積み壁の補強工法において、前記固化材を注入した後、前記中空棒状補強部材の基端部に固定プレートを設けて前記石垣又は石積み壁を支圧することを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る石垣又は石積み壁の補強構造は、
筒状の透水性シートを内装した中空棒状補強部材が築石層の背後に位置決めされていること、
前記中空棒状補強部材は、軸方向に複数の排出孔が設けられ、前記筒状の透水性シートの中空部を通じて前記排出孔から排出された固化材が外部へ略均等に染み出して固化されることにより前記中空棒状補強部材の外周に筒状固化層体が形成されて補強されていることを特徴とする。

本発明に係る石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造によれば、以下の効果を奏する。
（１）掘削工程を含まない（削孔を形成しない）で、均一で高品質な補強材である筒状固化層体を確実に形成することにより、十分な耐震補強性能を発揮する石垣又は石積み壁を実現（再生）することができる。
また、栗石層が細かい土砂混じりの石礫等の土砂成分で構成されている場合であっても、掘削工程を含まないで、均一で高品質な補強材である筒状固化層体を確実に形成することにより、十分な耐震補強性能を発揮する石垣又は石積み壁を実現することができる。
（２）掘削工程を含まないので、外観保持の利点があり、歴史的に貴重で保存価値が高い建築物の外壁部分である石垣又は石積み壁を保存し、その内部（背後）に改良を加えて保存・再生の目的を達成することができる。

本発明に係る石垣又は石積み壁の補強工法の施工状況を概略的に示した説明図である。 図１の正面図（左側面図）である。 本発明に係る石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造を概略的に示した立断面図である。 図３の正面図（左側面図）である。 Ａは、本発明に係る筒状の透水性シートを内装した中空棒状補強部材を示した全体図であり、Ｂは、中空棒状補強部材を示した正面図であり、Ｃは、筒状の透水性シートを示した正面図である。 図５ＡのＸ－Ｘ線矢視の拡大断面図である。 Ａは、図５Ｂの中空棒状補強部材のＡ－Ａ線矢視の拡大断面図であり、Ｂは、同Ｂ－Ｂ線矢視の拡大断面図である。 図５Ｃの筒状の透水性シートの拡大断面図である。

次に、本発明に係る石垣又は石積み壁の補強工法及び補強構造を図面に基づいて説明する。

図１～図８は、本発明に係る石垣２０の補強工法及び補強構造の実施例を示している。
この石垣２０の補強工法は、軸方向に複数の排出孔１ａが設けられた中空棒状補強部材１を築石層２１の目地部に挿入して位置決めすると共に、前記排出孔１ａを利用して行う注水手段又はエアブロー手段により前記中空棒状補強部材１の外周の石礫等の土砂成分１３を除去する工程（図１、図２参照）と、
前記中空棒状補強部材１の内部に筒状の透水性シート２を摺動させてセットする工程と、前記筒状の透水性シート２内に固化材８を注入し、前記透水性シート２から前記中空棒状補強部材１の内側へ染み出した固化材８を前記排出孔１ａを通じて外部へ略均等に染み出させることにより、前記中空棒状補強部材１の外周に筒状固化層体９を形成して補強する工程（図３、図４参照）とを有する。

前記中空棒状補強部材１は、本実施例では、その奥端部を、築石層（築石）２１の背後の栗石層２２を介して存在する地山等の定着層２３にセメントやグラウト等の定着材１２で定着させることにより位置決めし、前記筒状固化層体９を前記栗石層２２に形成して補強する構成で実施している。
前記固化材８は、本実施例では発泡ウレタンが採用されるが発泡グラウトでも実施可能である。もっとも、重要文化財である石垣２０等では栗石２２と固化材８とを固着させると文化財的価値を失ってしまうため、栗石層２２の隙間を埋めて栗石２２を固定でき、また、容易に分離させることのできる発泡ウレタンが望ましい。

また、前記中空棒状補強部材１は、図５Ｂと図７Ａ、Ｂに示したように、肉厚の硬質な金属等の中空多孔管で実施されている。本実施例では一例として、内径１３ｍｍ、外径２８．５ｍｍ、全長２８００ｍｍの鋼管で実施している。奥端部にはロッドリング等を介して削孔ビット（ロストビット）７が回転自在に接続されている。
前記中空棒状補強部材１の中間部（栗石層２２の領域に相当する）の周壁には、軸方向長さ１５００ｍｍにわたって、内外を連通する排出孔１ａ（本実施例では、φ５～８ｍｍ程度）が、軸方向に所定のピッチ（本実施例では、３７．５ｍｍピッチ）で、周方向に所定の間隔をあけて列状（本実施例では、２列）に多数設けられている。前記２列とは具体的に、図７Ａ、Ｂに示したように、横断面でみると垂直線の左右両側の位置に約４５°方向に傾けた対称配置に２箇所設けられ、前記固化材８を斜め上向きに等しく排出可能な構造とされている。

前記排出孔１ａの大きさは、前記したようにφ５～８ｍｍ程度が好ましい。本実施例では、注入口が近く固化材８の排出量が多くなりやすい手前（築石２１）側の径を小さいφ５ｍｍで実施し（図７Ａ参照）、注入口から遠く固化材８の排出量が少なくなりやすい奥（定着層２３）側の径を大きいφ８ｍｍで実施し（図７Ｂ参照）、かつ、奥側へいくほどピッチ（孔間隔）を短く（例えば２５ｍｍピッチ）することにより、外部への排出量を手前側から奥側へわたって略均等になるよう調整し、栗石層２２に形成する前記筒状固化層体９を偏りがなくバランスの良い形状とする工夫を施している。
なお、前記排出孔１ａの径、配置間隔、及び穿設個数は、勿論これに限定されず、固化材８を栗石層２２へ効率よく排出・拡散できることを前提に、構造設計に応じて適宜設計変更可能である。

前記筒状の透水性シート２は、図５Ｃと図８に示したように、前記中空棒状補強部材１に内装可能なように、厚み０．２ｍｍ、外径（φ）１７．８ｍｍ、長さ１５００ｍｍ程度の略円筒形状に製作されている。
本実施例では、前記注水手段又はエアブロー手段により前記石礫等の土砂成分１３を除去した後、予め筒状に成形した透水性シート２を前記中空棒状補強部材１の内周部に内嵌めし、前記排出孔１ａが配設された前記中間部（栗石層２２）全域を覆うまで摺動させて位置決めする。もっとも、前記透水性シート２の全長は、図示例のような前記中間部（栗石層２２）全域を覆う程度に止まらず、前記築石層２１に届く長さ（２３００ｍｍ程度）で実施することもできる。
前記位置決め手段は種々あるが、本実施例では、前記透水性シート２の要所をテープ材（例えば両面テープ）を貼着させて前記中空棒状補強部材１の内周部へ固定している。
前記透水性シート２の性能（透過性）は、注入された固化材８を堰き止めつつ外部（中空棒状補強部材１の内周部）へ略均等に程よく染み出させることを可能とする、例えば透水係数が５×１０^－３ｃｍ／ｓ程度が好ましい。

この石垣２０の補強工法は、前記栗石層２２が、細かい土砂混じりの石礫等の土砂成分１３で構成されている場合、これを取り除き、後に注入する固化材８の充填効果、特には発泡効果を効率良く確実に発揮せしめるために実施される。

本補強工法は、先ず、前記中空棒状補強部材１を、回転しながら打撃を加えるドリフター等の削孔機（軽量ボーリングマシン。図示省略）により、築石層２１の目地部に挿入し、水平方向やや斜め下方に勾配（例えば５～１０度程度）をつけて地山等の定着層２３へ向けて打ち込む。本実施例では、図示は省略するが、前記削孔機にロッドを介して連結したインナービットを前記中空棒状補強部材１の先端部の削孔ビット７に内接させた構造とし、前記削孔機を作動させて前記ロッド及びインナービットを回転させつつ打撃力（推進力）を加え、前記インナービットの回転に追従（連動）して前記削孔ビット７を回転させることにより打ち込む。
なお、本実施例では、固化材８の良好な流動等を考慮し水平方向やや斜め下方に勾配をつけて定着層２３へ打設しているがこれに限定されず、水平方向へ打設して実施することも勿論できる。

前記中空棒状補強部材１を前記定着層２３の所定位置まで打ち込んだ後（又は打ち込みながら）、前記中空棒状補強部材１を回転させつつ、前記中空棒状補強部材１の注入口から中空部へ水又は空気を所定の圧力で注入することにより、前記中空部を通じて前記排出孔１ａから外部である栗石層２２へ注入又はエアブローを行い、前記中空棒状補強部材１の周辺における前記栗石層２２内の細かい土砂混じりの石礫等の土砂成分１３を除去（洗浄）する。

前記除去作業を終えた後、前記中空棒状補強部材１を、その後端部が石垣２０の外側から若干突き出す程度に位置決めした状態で前記定着層２３へ定着させる。この段階で、図６に示したように、前記中空棒状補強部材１の排出孔１ａは上半部分で開口するように設けておく。前記排出孔１ａを上向きに設ける意義は、前記排出孔１ａから排出される固化材８を、前記中空棒状補強部材１の周辺部の下方だけではなく、可能な限り上方へも排出・拡散させるためである。ひいては、固化領域が広い高強度・高品質の筒状固化層体９を形成するためである。

前記定着作業は、前記中空棒状補強部材１の中空部内にセメントやグラウト等の定着材１２を注入するための注入用チューブ（例えばφ１３ｍｍ程度。図示省略）を奥まで挿入する等の位置調整を行う。必要に応じ、リーク（漏れ）防止のための逆止弁パッカーを装着したインサートパッカーを挿入する等して注入部と非注入部とを区分する。
次に、前記注入用チューブを通じて前記定着材１２を注入し、前記中空棒状補強部材１の奥端部から外部へ吐出させ、図３に示したように、前記中空棒状補強部材１周辺の定着層２３を前記定着材１２で固結させてアンカーの役割を課す。

次に、前記中空棒状補強部材１の注入口から前記筒状の透水性シート２を前記中空棒状補強部材１の内周部に内嵌めし、前記排出孔１ａが配設された前記中間部（栗石層２２）全域を覆うまで摺動させて位置決めする。この位置決め作業は、本実施例では、前記透水性シート２の破損を防止するべく作業員の手指で慎重に行う。

前記中空棒状補強部材１の内部に前記筒状の透水性シート２をセットした後は、前記筒状の透水性シート２内に固化材（発泡ウレタン）８を注入する。前記固化材８は、前記透水性シート２の中空部を通じて前記透水性シート２の全長にわたって外部（前記中空棒状補強部材１の内部）へ略均等に染みだし、さらに前記排出孔１ａを通じて栗石層２２へ排出・拡散される。かくして、前記中空棒状補強部材１の内部はもとより、その周辺の栗石２２間に形成された間隙を埋めつつ栗石２２同士が固結され、もって、栗石層２２を所定の強度・剛性に改良する筒状固化層体９が形成される。

しかる後、前記中空棒状補強部材１の後端部（基端部）の突き出し部に固定プレート１１をボルト、溶接等の接合手段で接合することにより前記石垣２０を支圧する。

そして、上記段落［００２３］～［００２９］で説明した施工工程を、打設する前記中空棒状補強部材１の本数（図示例では略千鳥配置に１２本）に応じて繰り返し行い、もって、石垣２０の補強工法を終了する。

かくして、上述した石垣２０の補強工法で施工した補強構造は、前記中空棒状補強部材１は、築石層２１の背後の栗石層２２を介して定着層２３に位置決め固定され、前記筒状の透水性シート２の中空部を通じて前記透水性シート２の全長にわたって外部（前記中空棒状補強部材１の内部）へ略均等に染みだした固化材８が前記排水孔１ａから外部へ略均等に排出・拡散して固化されることにより前記中空棒状補強部材１の外周に、均一で高品質な筒状固化層体９が形成されて補強された構造を呈する。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、前記中空棒状補強部材１、透水性シート２の寸法、性能等は、あくまでも一例に過ぎない。中空棒状補強部材１は、一本物のほか、端部がネジきり加工された管材同士をカプラーで連結した構成で実施することも勿論できる。
また、本実施例では石垣２０を中心に説明したが、石積み壁にも同様に適用できる。

１ 中空棒状補強部材
１ａ 排出孔
２ 透水性シート
３ 保護管
３ａ スリット
４ 削孔ビット（ロストビット）
８ 固化材
９ 筒状固化層体
１１ 固定プレート
１２ 定着材（セメント）
１３ 土砂成分（石礫等）
２０ 石垣
２１ 築石層（築石）
２２ 栗石層（栗石）
２３ 定着層（地山）

Claims (5)

1. 軸方向に複数の排出孔が設けられた中空棒状補強部材を築石層の目地部に挿入して位置決めすると共に、前記排出孔を利用して行う注水手段又はエアブロー手段により前記中空棒状補強部材の外周の土砂成分を除去する工程と、
   前記中空棒状補強部材の内部に筒状の透水性シートを摺動させてセットする工程と、
   前記筒状の透水性シート内に固化材を注入し、前記透水性シートから前記中空棒状補強部材の内側へ染み出した固化材を前記排出孔を通じて外部へ略均等に染み出させることにより、前記中空棒状補強部材の外周に筒状固化層体を形成して補強する工程と、
   を有することを特徴とする、石垣又は石積み壁の補強工法。
2. 前記中空棒状補強部材は、その奥端部を、築石層の背後の栗石層を介して存在する定着層に定着させることにより位置決めし、前記筒状固化層体を前記栗石層に形成して補強することを特徴とする、請求項１に記載した石垣又は石積み壁の補強工法。
3. 前記中空棒状補強部材の排出孔は、前記固化材を注入するとき、上半部分で開口するように設けていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した石垣又は石積み壁の補強工法。
4. 前記固化材を注入した後、前記中空棒状補強部材の基端部に固定プレートを設けて前記石垣又は石積み壁を支圧することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載した石垣又は石積み壁の補強工法。
5. 筒状の透水性シートを内装した中空棒状補強部材が築石層の背後に位置決めされていること、
   前記中空棒状補強部材は、軸方向に複数の排出孔が設けられ、前記筒状の透水性シートの中空部を通じて前記排出孔から排出された固化材が外部へ略均等に染み出して固化されることにより前記中空棒状補強部材の外周に筒状固化層体が形成されて補強されていることを特徴とする、石垣又は石積み壁の補強構造。

Images