JP7453837B2

JP7453837B2 - コンクリート構造物の配筋構造および鉄筋施工方法

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Publication number: JP7453837B2
Application number: JP2020070379A
Authority: JP
Inventors: 喜昭竹本
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: JP2021167509A

Description

本発明は、例えば、土間コンクリートスラブなどのコンクリート構造物の配筋構造および鉄筋施工方法に関するものである。

従来、コンクリートスラブの施工は、プラントからミキサーで運ばれたコンクリートをポンプ車などで型枠内部に打設し、全体を決められた高さになる様に均す方法が一般的である。具体的な施工方法としては、図７（１）に示すように、作業者がレーザーレベラーの高さに合わせて１～２ｍの間隔で高さをチェックしてコンクリート上に鏝で印を付け、別の作業者が印と印の間を長トンボなどの均し道具で均すことでコンクリート全体の高さを合わせてゆく。この方法は、レーザーレベルと金鏝や長トンボのような簡易な道具で済むこともあり、コンクリートスラブの施工方法として、これまで長い間ほとんど変化なく用いられてきた。ところが、この方法によるコンクリートスラブの平滑性・平坦性は、作業者の技能に依存する部分が大きい。さらには、高い技能を持つ作業者の高齢化、人材不足が顕在化している近年では、コンクリートスラブの施工品質は従来よりも低下していると言われている。

一方、海外でのコンクリートスラブ施工は、図７（２）に見られるような施工機械であるレーザースクリードによる均し作業が主流である。レーザースクリードは、施工範囲外に設置した発信器からのレーザーの高さを、機械に設置してある２ヶ所のレーザー受信器によって感知し、機械の鏝の高さをアクチュエーターで常に一定に保つことでコンクリートスラブの高さを一定に保つことができる。レーザースクリードを使用することで、施工の省力化が実現でき、作業者の体力的な負担が軽減され、かつ施工速度が速く、施工後のコンクリートスラブの平滑性は高いなど多くのメリットが得られる。

特開２０１１－２４６９８３号公報

ところで、図７（２）に示すような小型レーザースクリードでも重量が６００ｋｇ程度あり、鏝の付いている車輪には２３０ｋｇ～２５０ｋｇの重量がかかっている。そのため、図７（３）に示すように、レーザースクリードの走行によってコンクリートスラブ内部の結束筋が切断することで、鉄筋を曲げてしまったり、鉄筋を支えているバー型スペーサーを潰したりするおそれがある。

このような問題への対処方法として、海外では、施工面積が広いこともあり、長いアームを持つ巨大なレーザースクリードを使って機械が鉄筋に乗らない方法を採用したり、鉄筋を使用しない綱繊維コンクリートを使用したりしている。一方、海外に比べて施工面積が狭い日本では、レーザースクリードを使用するために、鉄筋の仕様を変えることで対処している。例えば、レーザースクリードの重量に耐えられるように、通常の土間鉄筋コンクリートスラブに使用される鉄筋径であるＤ１３を太くし、鉄筋間隔の２００ｍｍを短くして、さらには鉄筋を支えるバー型スペーサーの間隔を９００ｍｍから短くすることで対処している。

しかし、その分の材料費と労務量が大幅に増えることになる。省力化を目指すコンクリートスラブ施工の機械化において、結果的に鉄筋に対する作業量やコストが大幅に増加することは望ましくない。このため、レーザースクリードなどの均し施工機械が硬化途中のコンクリート上を走行しても鉄筋に影響を及ぼさない、より簡易で安価な鉄筋施工技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を実現するための簡易で安価なコンクリート構造物の配筋構造および鉄筋施工方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造は、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の配筋構造であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋と、主筋と配力筋の交差部を所定の間隔で結束する結束筋と、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーとを備え、主筋が延びる方向は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設定されており、結束筋の太さは、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定されており、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔に設定されていることを特徴とする。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造は、上述した発明において、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造は、上述した発明において、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部は結束筋で固定されることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄筋施工方法は、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の施工方法であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋の交差部を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定された結束筋を用いて、所定の間隔おきに結束機で結束するステップと、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーを、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔おきに設置するステップと、主筋が延びる方向を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設置するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法は、上述した発明において、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法は、上述した発明において、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部を結束筋で固定することを特徴とする。

本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造によれば、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の配筋構造であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋と、主筋と配力筋の交差部を所定の間隔で結束する結束筋と、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーとを備え、主筋が延びる方向は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設定されており、結束筋の太さは、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定されており、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔に設定されているので、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を簡易かつ安価に実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造によれば、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであるので、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであるコンクリート構造物の均し施工の省力化を実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造によれば、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部は結束筋で固定されるので、車輪の据え切りによって鉄筋にかかる横方向の力に効果的に抵抗することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る鉄筋施工方法によれば、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の施工方法であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋の交差部を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定された結束筋を用いて、所定の間隔おきに結束機で結束するステップと、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーを、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔おきに設置するステップと、主筋が延びる方向を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設置するステップとを有するので、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を簡易かつ安価に実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法によれば、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであるので、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであるコンクリート構造物の均し施工の省力化を実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法によれば、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部を結束筋で固定するので、車輪の据え切りによって鉄筋にかかる横方向の力に効果的に抵抗することができるという効果を奏する。

図１は、結束筋の施工説明図であり、（１）は結束道具（ハッカー）、（２）は結束機による施工、（３）は結束機の結束筋ホルダーである。図２は、バー型スペーサーの施工説明図であり、（１）はバー型スペーサー、（２）はプレート付きバー型スペーサー、（３）は車輪通過時の変形である。図３は、鉄筋変形量の測定概要図である。図４は、バー型スペーサーの変形量（車輪走行時と車輪通過後）を示す図である。図５は、鉄筋の方向と車輪の走行方向の関係図であり、（１）は配力筋と直交して走行する場合、（２）は主筋と直交して走行する場合である。図６は、本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造の実施の形態を示す図であり、（１）は平面図、（２）は断面図である。図７は、従来の施工状況を示す写真図であり、（１）は簡易な均し道具による施工状況、（２）は海外のレーザースクリードによる施工状況、（３）はレーザースクリードの走行による鉄筋の破損例である。

以下に、本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造および鉄筋施工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態では、レーザースクリードの走行方法などに応じて、結束筋の太さや配置間隔、結束方法、バー型スペーサーの種類と配置間隔などを変更する場合を例にとり説明するが、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

本実施の形態は、レーザースクリード（均し施工機械）による土間コンクリートスラブ（コンクリート構造物）の均し作業における上記の問題点に対して、レーザースクリードの走行に問題のない配筋構造および鉄筋施工方法を提供するものである。コンクリートスラブ内の鉄筋がレーザースクリードの車輪から与えられる重量に対して、破損しないためのポイントは、結束筋の切れ防止、バー型スペーサーの潰れ防止、レーザースクリードの走行方向の３点である。まず、これらのポイントについて説明する。

（１）結束筋の切れ防止
結束筋は、鉄筋の交差部を固定するための線状の鋼材である。レーザースクリードの走行によって結束筋が切れると、鉄筋の曲がりが大きくなったり、面で受けていた輪荷重が１点に集中したりすることで、鉄筋が曲がった状態で復元しなくなる可能性がある。鉄筋の結束は、一般的には図１（１）に示されるハッカーを使って手で固定してゆく。このハッカーによる鉄筋の結束は技能が必要であり、鉄筋を締め付ける力には個人差があるため施工品質は一定ではない。そこで、レーザースクリードが走行することを想定した鉄筋の施工には、図１（２）に例示するような市販の結束機を使用することが望ましい。このような結束機を用いれば、結束機本体に回転自在に支持されるワイヤリールから結束筋を送り出して鉄筋の周囲に巻き付けて結束することができる。

また、ハッカーで施工される結束筋の太さは通常０．８ｍｍであるが、切れを防ぐためにこれよりも太いものを使用する。例えば太さ１．０ｍｍ程度の結束筋は、これまで通りハッカーでも固定できるが、数が多いと身体的な負担が大きくなる。一方、結束機は特に技能がなくても使うことができ、施工品質のばらつきが少ない。ロール状の結束筋によって連続した施工が可能であるため、ハッカーによる施工と比較して１．５倍以上の速度で施工できる。そのため、結束筋の太さを０．８ｍｍから１．０ｍｍに変更する材料費よりも、施工面積を稼ぐことができる人件費のコストメリットが生まれる。施工面積が増えても作業者の身体的な負担は結果的に低減されるため、結束筋を太くして結束機を使用するメリットは大きい。

結束箇所は、例えば鉄筋の交差部を１つ飛ばしにするのがよい。ただし、レーザースクリードが走行方向を変える場所では、鉄筋に車輪の据え切りによる横方向の大きな力が掛かるため、全ての交差部を結束することが望ましい。

（２）バー型スペーサーの潰れ防止
鉄筋を所定の高さに設置する目的で使用されるバー型スペーサーは、大きく分けて、図２（１）に示すように、逆Ｕ字状の脚を有する一般的なものと、図２（２）に示すように、脚の下端をプレートで連結して補強したプレート付きのものが知られている。バー型スペーサーは通常、水平方向に配置された鉄筋の下面と打設面との間に配置される。結束筋が切れなければ、車輪の重量を鉄筋の面で支えることになるため、バー型スペーサーは潰れにくい。ただし、結束筋が切れなくても、図２（３）に示すように、バー型スペーサーの直上を車輪が通過するケースでは、荷重の掛かり方によって脚が潰れる可能性がある。

図３は、バー型スペーサー１を使用して鉄筋２を格子状に組み、中央を車輪３によって走行した際の変形量の測定概要である。鉄筋はＤ１３を用い、配置ピッチＡは２００ｍｍとした。バー型スペーサー１は、上記の一般的なもの（一般用）と、プレート付きのものを用いた。スペーサー１の頂部の間隔Ｂは、９００ｍｍと、６００ｍｍに設定した。図４は、車輪走行時と通過後の変形量測定結果である。スペーサーの種類と間隔による変形量の違いを示している。この図に示すように、スペーサーの間隔Ｂが９００ｍｍの場合は、鉄筋２の変形量が一般用とプレート付きともに３０ｍｍ近くになり、車輪３が通過した後には一般用で６．１ｍｍ、プレート付きで５．０ｍｍの変形が残っている。スペーサーの間隔Ｂを６００ｍｍとした場合は、変形量は１２．２ｍｍと１０．９ｍｍに抑えられ、車輪通過後の変形もいずれも０．５ｍｍとなっている。したがって、バー型スペーサー１の間隔Ｂは６００ｍｍがよく、車輪３が直上を通っても潰れる可能性のないプレート付きバー型スペーサーを使用することが望ましい。

（３）レーザースクリードの走行方向
土間コンクリートスラブ内に略水平に配置される鉄筋は、バー型スペーサーの上に主筋を通し、その上に配力筋を直角に交差させて配置し、交差部を結束筋で固定する。レーザースクリードの動きは直線的であるので、コンクリートの打設方向を鉄筋の組み方に合わせて決めることが望ましい。図５（１）に示すように、車輪３が配力筋２Ｂに直交する方向に走行する場合は、鉄筋交差部４の結束筋に直接荷重がかからないため、結束筋が切断する可能性はほぼない。一方、図５（２）に示すように、車輪３が主筋２Ａに直交する方向に走行する場合は、配力筋２Ｂの交差部４の結束筋に引っ張り力がかかるので、切断に至らないまでもダメージが与えられる。したがって、主筋２Ａの上に配力筋２Ｂを直交させることにより鉄筋を格子状に配置する場合は、交差部４を結束筋で固定するとともに、レーザースクリードの走行方向を配力筋２Ｂに直交する方向に設定することが望ましい。

また、施工面積などの施工条件によっては、レーザースクリードの走行方向を鉄筋上で変える必要があり、その場合は車輪を鉄筋上で据え切り状態にするケースがある。据え切りは、鉄筋の結束部に大きな横方向の力が掛かるので、補強しておくことが望ましい。したがって、コンクリートの打設計画に合わせて、レーザースクリードが鉄筋上で方向を変える範囲（例えば幅３ｍ程度）をあらかじめ計画しておき、その部分はすべての鉄筋の交差部を結束筋で固定するようにする。

図６は、本実施の形態のコンクリートスラブ内部の配筋構造を示したものである。この図に示すように、左右方向に延びる主筋２Ａの上に、前後方向に延びる配力筋２Ｂを直交配置することにより鉄筋を格子状に配置し、所定の交差部４を結束筋で固定している。主筋２Ａは、下のバー型スペーサー１によって所定の高さに設置している。レーザースクリードは、このコンクリートスラブ上を主筋２Ａの延在方向に沿って左右方向に走行する。コンクリートスラブの右側の領域には、レーザースクリードが方向転換を行えるように転回スペースＲを設けている。主筋２Ａ、配力筋２ＢはＤ１３であり、配置間隔は２００ｍｍである。結束筋は直径１．０ｍｍを用い、配置間隔は４００ｍｍである。ただし転回スペースＲでは配置間隔を２００ｍｍに設定している。バー型スペーサー１はプレート付きバー型スペーサーであり、その配置間隔は６００ｍｍである。

本実施の形態によれば、レーザースクリードを用いた均し施工において、車輪の通過によって鉄筋が曲がったり破損したりしない。ポイントを押えた最小限の補強であるため、大幅なコストアップとなる事態を避けることができる。

以上説明したように、本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造によれば、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の配筋構造であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋と、主筋と配力筋の交差部を所定の間隔で結束する結束筋と、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーとを備え、主筋が延びる方向は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設定されており、結束筋の太さは、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定されており、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔は、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔に設定されているので、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を簡易かつ安価に実現することができる。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造によれば、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであるので、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであるコンクリート構造物の均し施工の省力化を実現することができる。

また、本発明に係る他のコンクリート構造物の配筋構造によれば、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部は結束筋で固定されるので、車輪の据え切りによって鉄筋にかかる横方向の力に効果的に抵抗することができる。

また、本発明に係る鉄筋施工方法によれば、コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の施工方法であって、水平方向に延びる複数の主筋と、主筋の上に直交して配置される複数の配力筋の交差部を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行することによる切断を防止する太さに設定された結束筋を用いて、所定の間隔おきに結束機で結束するステップと、主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために主筋とコンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーを、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が通過した後の主筋の上下方向の変形量を所定の許容範囲内に収める配置間隔おきに設置するステップと、主筋が延びる方向を、硬化途中のコンクリート構造物の上を均し施工機械の車輪が走行する方向に設置するステップとを有するので、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を簡易かつ安価に実現することができる。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法によれば、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであるので、主筋と配力筋の配置間隔が２００ｍｍであるコンクリート構造物の均し施工の省力化を実現することができる。

また、本発明に係る他の鉄筋施工方法によれば、硬化途中のコンクリート構造物の上を走行する均し施工機械の走行方向を変えるための領域が設定されており、その領域におけるすべての交差部を結束筋で固定するので、車輪の据え切りによって鉄筋にかかる横方向の力に効果的に抵抗することができる。

以上のように、本発明に係るコンクリート構造物の配筋構造および鉄筋施工方法は、土間コンクリートスラブの施工に有用であり、特に、均し施工機械の走行に耐え得る鉄筋を実現するのに適している。

１バー型スペーサー
２鉄筋
２Ａ主筋
２Ｂ配力筋
３車輪
４交差部
Ｒ転回スペース

Claims

コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の配筋構造であって、
水平方向に延びる複数の主筋と、前記主筋の上に直交して配置される複数の配力筋と、前記主筋と前記配力筋の交差部を所定の間隔で結束する結束筋と、前記主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために前記主筋と前記コンクリート打設面との間に設けられるプレート付きバー型スペーサーとを備え、
前記主筋と前記配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、前記結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、前記プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであることを特徴とするコンクリート構造物の配筋構造。
所定の領域におけるすべての前記交差部は前記結束筋で固定されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の配筋構造。
コンクリート構造物の内部に設けられる鉄筋の施工方法であって、
水平方向に延びる複数の主筋と、前記主筋の上に直交して配置される複数の配力筋の交差部を、所定の太さに設定された結束筋を用いて、所定の間隔おきに結束機で結束するステップと、前記主筋をコンクリート打設面から所定の高さに設置するために前記主筋と前記コンクリート打設面との間にプレート付きバー型スペーサーを所定の配置間隔おきに設置するステップとを有し、
前記主筋と前記配力筋の配置間隔が２００ｍｍであり、前記結束筋の直径が１．０ｍｍ以上であり、前記プレート付きバー型スペーサーの配置間隔が６００ｍｍであることを特徴とする鉄筋施工方法。
所定の領域におけるすべての前記交差部を前記結束筋で固定することを特徴とする請求項３に記載の鉄筋施工方法。