特許 6474994 コンクリート構造物のせん断補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6474994

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】コンクリート構造物のせん断補強方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20190218BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-226811(P2014-226811)

(22)【出願日】2014年11月7日

(65)【公開番号】特開2016-89528(P2016-89528A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年10月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 薫

(72)【発明者】

【氏名】平林 雅也

【審査官】 西村 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１４０８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５２３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０２Ｄ ３７／００

Ｅ０１Ｄ １９／０２

Ｅ０１Ｄ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設のコンクリート構造物を補強するせん断補強方法であって、
前記コンクリート構造物の片面側に前記コンクリート構造物を貫通しない掘削孔を形成する工程と、
前記掘削孔に止水弁を有する止水パッカーを取り付け、前記止水弁を通した掘削工具によって、前記掘削孔の奥に前記コンクリート構造物の反対面側に向けて貫通する貫通孔を形成するとともに、その反対面側の地盤の一部を掘削してなる挿入孔を形成する工程と、
前記挿入孔に、パイプ状の芯材と、前記芯材の先端側で膨張可能な袋体と、を有している補強部材を挿入する工程と、
前記芯材内を通して前記袋体内に固化材料を供給し、前記補強部材の一部が前記コンクリート構造物を貫通した前記地盤の位置で、前記挿入孔の反対面側の径よりも大きく拡開してなる定着体を形成する工程と、
前記挿入孔に充填材を充填する工程と、
を備えたことを特徴とするコンクリート構造物のせん断補強方法。

【請求項2】

前記挿入孔を通じて前記コンクリート構造物の反対面側に止水剤を注入し、地盤を改質してなる止水体を形成する工程を有す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せん断補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、せん断力が作用する既設のコンクリート構造物を補強するせん断補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、既設のコンクリート構造物に形成した挿入孔に補強鉄筋を挿入するとともに、その挿入孔に充填材を充填して、コンクリート構造物の耐震補強を図る方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、コンクリート構造物の耐震補強を図るため、コンクリート構造物を貫通する挿入孔を形成し、一端部に断面形状が大きい定着部材が設けられている補強鉄筋をコンクリート構造物の一面側から挿入孔に挿入して、コンクリート構造物の他面側に突き出た補強鉄筋の他端部に断面形状が大きい定着部材を取り付け、挿入孔には充填材を充填する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２８０７６０号公報

【特許文献2】特開２００６−５７２６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１の場合、挿入孔は地盤側に貫通しておらず、挿入孔に挿入した補強鉄筋をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させることができないため、補強鉄筋の強度を十分に活用した補強になっていない。
また、上記特許文献２の場合、補強鉄筋をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させることができるものの、コンクリート構造物の内側と外側の両側で作業を行うことができる現場での施工に限られるので、例えば、前述した特許文献１にある、裏面が地盤に接しているようなコンクリート構造物の補強には適応できなかった。

【0005】

本発明の目的は、コンクリート構造物の片面からの施工によって、補強鉄筋をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させることができるコンクリート構造物のせん断補強方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、この発明は、
既設のコンクリート構造物を補強するせん断補強方法であって、
前記コンクリート構造物の片面側に前記コンクリート構造物を貫通しない掘削孔を形成する工程と、
前記掘削孔に止水弁を有する止水パッカーを取り付け、前記止水弁を通した掘削工具によって、前記掘削孔の奥に前記コンクリート構造物の反対面側に向けて貫通する貫通孔を形成するとともに、その反対面側の地盤の一部を掘削してなる挿入孔を形成する工程と、
前記挿入孔に、パイプ状の芯材と、前記芯材の先端側で膨張可能な袋体と、を有している補強部材を挿入する工程と、
前記芯材内を通して前記袋体内に固化材料を供給し、前記補強部材の一部が前記コンクリート構造物を貫通した前記地盤の位置で、前記挿入孔の反対面側の径よりも大きく拡開してなる定着体を形成する工程と、
前記挿入孔に充填材を充填する工程と、
を備えるようにした。
なお、ここでの掘削孔と貫通孔は、挿入孔の一部を成している。

【0007】

かかる構成のせん断補強方法であれば、コンクリート構造物の片面側（例えば内側）からの施工によって、補強部材をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させることができるので、補強部材の強度を十分に活用してコンクリート構造物を補強することができる。
具体的には、挿入孔に補強部材を挿入し、コンクリート構造物を貫通した位置に配した袋体内に固化材料を供給し、その袋体を膨らませるようにしてコンクリート構造物の外側に定着体を形成することができるので、芯材をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させて、コンクリート構造物を補強することができる。
また、掘削孔に止水パッカーを取り付けた状態で、掘削孔の奥に貫通孔を形成する手順であれば、コンクリート構造物の内側に地下水が侵入することを危惧することなく、挿入孔を形成することができる。
なお、ここで言うコンクリート構造物の片面側とは、例えば、作業者がコンクリート構造物を補強する作業を行うことができるコンクリート構造物の内側のことであり、コンクリート構造物の反対面側とは、土砂などで埋まったコンクリート構造物の外側（背面側）や、水などが満たされているコンクリート構造物の外側（背面側）のことである。

【0010】

また、望ましくは、
前記止水弁を通した薬液注入パイプによって、前記挿入孔を通じて前記コンクリート構造物の反対面側に止水剤を注入し、地盤を改質してなる止水体を形成する工程を有するようにした。
例えば、コンクリート構造物の外側の地盤を改質して止水体を形成すれば、コンクリート構造物の内側に地下水が侵入することを危惧することなく、補強部材を挿入孔に配設する施工を行うことができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、コンクリート構造物の片面からの施工によって、補強鉄筋をコンクリート構造物に貫通させた状態で定着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態のコンクリート構造物のせん断補強方法によって補強したボックスカルバートを示す断面図である。

【図2】実施形態１のコンクリート構造物のせん断補強方法によってボックスカルバートを補強する手順を示す工程図（ａ）〜（ｅ）である。

【図3】補強部材の変形例を示す斜視図である。

【図4】構造の異なる補強部材を用いてボックスカルバートを補強する手順を示す工程図（ａ）（ｂ）である。

【図5】実施形態２のコンクリート構造物のせん断補強方法によってボックスカルバートを補強する手順を示す工程図（ａ）〜（ｄ）である。

【図6】構造の異なる補強部材を用いてボックスカルバートを補強する手順を示す工程図（ａ）（ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明に係るコンクリート構造物のせん断補強方法の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

【0014】

（実施形態１）
図１は既設のコンクリート構造物であるボックスカルバート１を示す断面図である。
地中に埋設されているボックスカルバート１にはせん断力が作用するので、せん断補強筋としての芯材をボックスカルバート１に配設するなどして、その補強が行われる。

【0015】

図１に示すボックスカルバート１には、ボックスカルバート１を貫通している補強鉄筋である芯材１０ｂと、ボックスカルバート１の外側に突き出た芯材１０ｂの一端部をボックスカルバート１の外面に定着させる定着体３０と、ボックスカルバート１の内側で芯材１０ｂの他端部をボックスカルバート１の内面に固定する固定板５０等を有するせん断補強構造体１００が取り付けられており、このせん断補強構造体１００によってボックスカルバート１は補強されている。
せん断補強構造体１００は、地中に埋設されたボックスカルバート１の内側の空間内に作業者が入り、その内側からの施工によってボックスカルバート１に取り付けられている。

【0016】

なお、地中に埋設されるボックスカルバート１は、地下道（歩道および車道）として利用される他、下水および排水用管路や、通信ケーブルを収容する通信線用管路など、多岐に亘って利用することが可能なコンクリート構造物である。

【0017】

本実施形態のせん断補強方法によってボックスカルバート１を補強する手順を、図２（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。

【0018】

まず、図２（ａ）に示すように、ボックスカルバート１の内側にボックスカルバート１を貫通しない掘削孔２ａを形成し、その掘削孔２ａに止水パッカー３を取り付ける。
止水パッカー３は、例えばドーナツ状の注入式バッグであり、その中央側に止水弁３ａを有している。この止水パッカー３は、内部に気体や液体を注入して膨らまして使用する止水用具であり、周知の止水パッカーを用いることができる。

【0019】

次いで、図２（ｂ）に示すように、止水パッカー３の止水弁３ａを通した掘削工具（図示省略）によって、掘削孔２ａの奥にボックスカルバート１の外側に通じる貫通孔２ｂを形成する。
こうして、掘削孔２ａと、掘削孔２ａよりも小口径の貫通孔２ｂを順に形成するようにして、ボックスカルバート１の内側から外側に向けて貫通する挿入孔２を形成する。
なお、ボックスカルバート１の外側の地盤Ｇが地下水を多く含んでいる場合でも、掘削孔２ａに止水パッカー３を取り付けているので、ボックスカルバート１内に地下水が侵入し難くなっている。

【0020】

次いで、図２（ｃ）に示すように、止水パッカー３の止水弁３ａを通して、補強部材１０を挿入孔２に挿入する。
補強部材１０は、先端部にナット状の抜止具１０ａが螺着されている芯材１０ｂと、芯材１０ｂの先端側で膨張可能な袋体１０ｃと、を有している。芯材１０ｂはパイプ状の部材であって、鋼等の公知の材料からなるものとする。袋体１０ｃは、例えばゴム製の風船状部材であり、抜止具１０ａ及び芯材１０ｂに被せられている。抜止具１０ａは、芯材１０ｂよりも大径なサイズを有している。
この補強部材１０は、先端側の抜止具１０ａがボックスカルバート１の外側の貫通した位置に達するように、挿入孔２に挿入されている。
なお、貫通孔２ｂを形成した際に地盤Ｇから地下水が侵入してこないことを確認できた場合には、止水パッカー３を取り外して補強部材１０を挿入孔２に挿入してもよい。また、ボックスカルバート１の外側の地盤Ｇの含水率が低いことを予め確認できている場合には、止水パッカー３を使用せずに貫通孔２ｂを形成することができる。

【0021】

次いで、図２（ｄ）に示すように、芯材１０ｂ内を通して、芯材１０ｂの先端側の袋体１０ｃ内に固化材料２０を供給して袋体１０ｃを膨らまし、挿入孔２の外側の径（つまり貫通孔２ｂの径）よりも大きく拡開してなる定着体３０を配設する。なお、止水パッカー３を使用している場合には、定着体３０を配設した後に止水パッカー３を撤去すればよい。
固化材料２０は、例えば、モルタルや硬化性樹脂などを用いることができる。そして、流動性を有している固化材料２０をパイプ状の芯材１０ｂを通じて先端側の袋体１０ｃ内に注入した後に固化させる。

【0022】

次いで、図２（ｅ）に示すように、袋体１０ｃ内に注入した固化材料２０を固化させることで、芯材１０ｂと一体化した定着体３０を形成する。この定着体３０は、袋体１０ｃと固化材料２０とで構成されており、芯材１０ｂの先端部（抜止具１０ａ）をボックスカルバート１の外面に定着させる機能を有している。
なお、固化した固化材料２０内に抜止具１０ａが拘束されることで、芯材１０ｂがボックスカルバート１の内側に抜け難くなっている。
更に、挿入孔２（掘削孔２ａ、貫通孔２ｂ）内に充填材４０を充填する。充填材４０としては、例えばモルタルやコンクリートなどを用いることができる。
この充填材４０を硬化させた後、芯材１０ｂの後端部に固定板５０を固設する。
このような手順で、ボックスカルバート１にせん断補強構造体１００を取り付けることができ、ボックスカルバート１を補強することができる。

【0023】

このように、ボックスカルバート１の内側片面からの施工によって、補強鉄筋である芯材１０ｂをボックスカルバート１に貫通させた状態で定着させることができ、芯材１０ｂの強度を十分に活用し、適切にボックスカルバート１を補強することができる。

【0024】

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３、図４（ａ）（ｂ）に示すように、先端側に複数（ここでは４つ）の開口１０ｄが形成されているパイプ状の芯材１０ｂと、芯材１０ｂの中空部分に収容されている袋体１０ｃとを有する補強部材１０を用いてもよい。なお、芯材１０ｂの先端部には、芯材１０ｂの径よりも幅広な抜止具１０ａが芯材の先端開口を塞ぐように螺着されている。

【0025】

このような補強部材１０を、図４（ａ）に示すように、止水パッカー３の止水弁３ａを通して挿入孔２に挿入する。
この補強部材１０も、先端側の抜止具１０ａがボックスカルバート１の外側の貫通した位置に達するように、挿入孔２に挿入する。

【0026】

次いで、図４（ｂ）に示すように、芯材１０ｂ内を通して、芯材１０ｂの先端側の袋体１０ｃ内に固化材料２０を供給する。流動性を有する固化材料２０が注入された袋体１０ｃは膨らんで芯材１０ｂの開口１０ｄから膨出し、挿入孔２の外側の径（つまり貫通孔２ｂの径）よりも大きく拡開してなる定着体３０が形成される。
そして、袋体１０ｃ内に注入した固化材料２０を固化させることで、芯材１０ｂと一体化した定着体３０を形成することができる。
定着体３０を形成した後、適宜、止水パッカー３を撤去して、挿入孔２内に充填材４０を充填し、充填材４０を硬化させた後に芯材１０ｂの後端部に固定板５０を固設する。

【0027】

このような手法でも、ボックスカルバート１にせん断補強構造体１００を取り付けることができ、ボックスカルバート１を補強することができる。
特に、この補強部材１０では、芯材１０ｂの中空部分に袋体１０ｃが収容されているので、例えば、補強部材１０を挿入孔２に挿入する際に、袋体１０ｃが挿入孔２の内壁に擦れるなどして損傷してしまうことはない。

【0028】

（実施形態２）
次に、本発明に係るコンクリート構造物のせん断補強方法の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。

【0029】

本実施形態２のせん断補強方法によってボックスカルバート１を補強する手順としては、まず、実施形態１と同様に、ボックスカルバート１の内側にボックスカルバート１を貫通しない掘削孔２ａを形成し、掘削孔２ａに止水パッカー３を取り付けた後、その掘削孔２ａの奥にボックスカルバート１の外側に通じる貫通孔２ｂを形成する（図２（ａ）（ｂ）参照）。

【0030】

次いで、図５（ａ）に示すように、止水パッカー３の止水弁３ａを通して、薬液注入パイプ５を挿入孔２に挿入する。この薬液注入パイプ５の先端側の薬液噴出口５ａは、ボックスカルバート１の外側の貫通した位置に達している。
そして、薬液注入パイプ５を回転させながら薬液噴出口５ａから止水剤６を噴射するようにして、貫通孔２ｂを通じてボックスカルバート１の外側に止水剤６を注入し、地盤Ｇと止水剤６とを混合する。

【0031】

次いで、図５（ｂ）に示すように、ボックスカルバート１の外側の貫通孔２ｂの周囲に、止水剤６によって地盤Ｇを改質してなる止水体６ｇを形成する。
この止水体６ｇを形成した後、止水パッカー３を撤去する。

【0032】

次いで、図５（ｃ）に示すように、図示しない掘削工具によって掘削孔２ａを掘り進めるようにして挿入孔２を広げて、止水体６ｇの一部まで掘削する。

【0033】

次いで、図５（ｄ）に示すように、先端側の抜止具１０ａがボックスカルバート１の外側の貫通した位置に達するように、補強部材１０を挿入孔２に挿入する。
そして、芯材１０ｂ内を通して、芯材１０ｂの先端側の袋体１０ｃ内に固化材料２０を供給して袋体１０ｃを膨らまし、挿入孔２の外側の径よりも大きく拡開してなる定着体３０を配設する。なお、袋体１０ｃ内に注入した固化材料２０を固化させることで、芯材１０ｂと一体化した定着体３０を形成することができる。この袋体１０ｃは芯材１０ｂの外周面に固定リング１０ｅによって定着されている。
定着体３０を形成した後、挿入孔２内に充填材４０を充填し、充填材４０を硬化させた後に芯材１０ｂの後端部に固定板５０を固設する。

【0034】

このような手法でも、ボックスカルバート１にせん断補強構造体１００を取り付けることができ、ボックスカルバート１を補強することができる。

【0035】

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、先端基部６０ａに一端が固定されている鋼材である芯材６０ｂと、先端基部６０ａに回動可能に軸支されている一対の定着体６０ｃと、一対の定着体６０ｃ間に掛け渡されているバネ部材６０ｄとを有する補強部材６０を用いてもよい。

【0036】

そして、図６（ａ）に示すように、この補強部材６０を挿入孔２に挿入し、先端基部１０ａを止水体６ｇに向けて押し込んでいく。
このとき、一対の定着体６０ｃは挿入孔２の内壁に当接して芯材６０ｂ寄りに窄められており、バネ部材６０ｄは収縮している。

【0037】

次いで、図６（ｂ）に示すように、一対の定着体６０ｃが挿入孔２を通過して、ボックスカルバート１を貫通した位置に達すると、バネ部材６０ｄに付勢された一対の定着体６０ｃが拡開して、挿入孔２の外側の径よりも大きく変形する。
こうして拡開した一対の定着体６０ｃをボックスカルバート１の外面に定着させた後、挿入孔２内に充填材４０を充填し、充填材４０を硬化させた後に芯材６０ｂの後端部に固定板５０を固設する。

【0038】

このような手法でも、ボックスカルバート１にせん断補強構造体１００を取り付けることができ、ボックスカルバート１を補強することができる。

【0039】

以上のように、本発明に係るコンクリート構造物のせん断補強方法によれば、ボックスカルバート１の内側片面からの施工によって、補強鉄筋である芯材１０ｂ，６０ｂをボックスカルバート１に貫通させた状態で定着させることができ、芯材１０ｂ、６０ｂの強度を十分に活用し、適切にボックスカルバート１を補強することができる。

【0040】

なお、以上の実施の形態においては、補強部材１０の抜止具１０ａは芯材１０ｂに螺着されているとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、抜止具１０ａは溶着等の公知の接続方法や、鍛造や鋳造等の公知の整形方法によって芯材１０ｂの先端部に設けられていてもよい。

【0041】

また、以上の実施の形態においては、既設のコンクリート構造物であるボックスカルバート１の壁体を補強する施工の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボックスカルバート１の床体や天井体を補強することや、背面が土砂で埋まっている橋台や橋脚などのコンクリート構造物を補強することにも、本発明を適用することができる。また、内部に液体や気体が満たされているコンクリート製の貯蔵構造物を外側から補強することにも、本発明を適用することができる。

【0042】

また、以上の実施の形態においては、既設のコンクリート構造物であるボックスカルバート１の内面に固定板５０や芯材１０ｂの端部が突出しているが、固定板５０や芯材１０ｂの端部を充填材４０に埋め込むように施工することで、ボックスカルバート１の内面に突出する部分が無いようにすることができる。

【0043】

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0044】

１ ボックスカルバート（コンクリート構造物）
２ 挿入孔
２ａ 掘削孔
２ｂ 貫通孔
３ 止水パッカー
３ａ 止水弁
５ 薬液注入パイプ
５ａ 薬液噴出口
６ 止水剤
６ｇ 止水体
１０ 補強部材
１０ａ 抜止具
１０ｂ 芯材
１０ｃ 袋体
１０ｄ 開口
１０ｅ 固定リング
２０ 固化材料
３０ 定着体
４０ 充填材
５０ 固定板
６０ 補強部材
６０ａ 先端基部
６０ｂ 芯材
６０ｃ 定着体
６０ｄ バネ部材
１００ せん断補強構造体
Ｇ 地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】