特許 7538372 補強鋼板及び排土方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】補強鋼板及び排土方法

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20240814BHJP

   E02D 27/32 20060101ALI20240814BHJP

   E02D 27/34 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 B

E02D27/32 A

E02D27/34 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024061379

(22)【出願日】2024-04-05

【審査請求日】2024-04-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】森 省吾

(72)【発明者】

【氏名】古賀 義樹

(72)【発明者】

【氏名】藤田 国之

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１７７６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８３４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１６５９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６７７３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｄ １／００－２４／００

Ｅ０２Ｄ ２７／００－２７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

補修又は補強のために既設柱状コンクリート構造物の廻りに設置される補強鋼板であって、
前記既設柱状コンクリート構造物との間隔を保持するための複数の間隔保持材が内面から突設されているとともに、
前記複数の間隔保持材の一部の脇に、前記既設柱状コンクリート構造物との隙間を一定範囲に区切る仕切り板が内面に取り付けられていること
を特徴とする補強鋼板。

【請求項2】

前記仕切り板の内面からの突出長は、前記間隔保持材の突出長より短く設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の補強鋼板。

【請求項3】

排土に用いるエアリフトの圧縮空気やウォータージェットを地盤付近に圧送するジェットガイドが設けられていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の補強鋼板。

【請求項4】

既設柱状コンクリート構造物の廻りに設置される補強鋼板と既設柱状コンクリート構造物とのクリアランスから土砂を排土する排土方法であって、
請求項１又は２に記載の補強鋼板を用いて、前記間隔保持材で前記既設柱状コンクリート構造物との間隔を一定に保ったまま前記補強鋼板を圧入装置で地盤に圧入する補強鋼板圧入工程を行うとともに、
前記補強鋼板に設けられた前記仕切り板で前記既設柱状コンクリート構造物との隙間を一定範囲に区切った状態でエアリフトの圧縮空気やウォータージェットの圧力を利用して排土すること
を特徴とする排土方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補修又は補強のために既設柱状コンクリート構造物の廻りに設置される補強鋼板及びそれを用いた既設柱状コンクリート構造物廻りの排土方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、橋脚やその基礎などの柱状の既設構造物を補強する補強工法としては、予め既設構造物の廻りに仮締切体を設置してドライエリアを構築した後、土砂を掘削して補強物を巻き立てるＲＣ巻立て工法や鋼板巻立て工法が行われていた。しかし、補強工事と直接関係ない仮締切体などを設置する仮設工事に時間と費用がかかるという問題があった。

【0003】

そこで、既設橋脚・基礎などの柱状の既設構造物を補強するために補強鋼板を地中に圧入して補強する補強鋼板圧入工法が開発されるに至った。この補強鋼板圧入工法は、仮設締切体を設置して掘削する従来のＲＣ巻立て工法や鋼板巻立て工法と比べて、施工性・経済性に優れていることから近年、柱状のＲＣ構造物の補強工法の主流となっている。

【0004】

この補強鋼板圧入工法における補強鋼板内の土砂の排土方法としては、鋼管内の土砂混じりの水に圧縮空気やガスを吹き込んで管内の気泡混合液の見掛け比重を外部の液よりも小さくすることで相対的な揚力を発生させて排土するエアリフト工法などが知られている。しかし、単純にエアリフト工法を適用しただけでは、橋脚などの構造物と補強鋼板との間の狭隘な隙間においては、排土管の管径が限定されるため、排土効率が悪く、施工性も悪いという問題があった。

【0005】

例えば、特許文献１には、柱状構造物外周の環状空間からのエアリフト効果を用いた排土装置において、前記環状空間の水位を所定水位に保つ水供給手段と、前記環状空間をその下部の連通を許容して所定間隔に仕切り縦方向に伸びる排出流路を形成する着脱自在な仕切部材と、排出流路の底部に向けて空気又は空気と水の混合流体を下向きに噴射する流体供給管と、仕切部材の最下端部より上部位置で水平又は斜め上向きに高圧空気を噴射する高圧空気供給管とを前記排出流路内に配置したエアリフト効果を用いた排土装置が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００１１］～［００２１］、図面の図２，図３等参照）。

【0006】

しかし、特許文献１に記載のエアリフト効果を用いた排土装置は、排土効率は改善されているが、圧入が完了した補強鋼板の下端から補強鋼板外部の土砂を引き込んでしまい、最終段階の排土掘削の作業性が良好ではないという問題があった。

【0007】

このような問題を解決するべく、本願出願人は、特許文献２に、柱状の既設構造物の廻りに補強鋼板を圧入する際に、この補強鋼板と前記既設構造物の隙間の土砂を排土する排土装置の排土治具において、上下端が開放された筒状の排土治具本体を備え、この排土治具本体の側面板に、圧縮気体を注入する注入口を形成するとともに、前記排土治具本体の既設構造物側となる正面板に、上下方向に開口した土砂吸引用の吸引欠込みを形成し、反対側となる背面板に、下端が前記吸引欠込みの上端より下方へ下がった直線状となっており欠込みを形成しない排土治具を用いて、前記補強鋼板の前記既設構造物側の最下部の土砂を前記吸引欠込みから吸引して排土する排土方法を提案した（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２４］～［００４０］、図面の図２～図４等参照）。

【0008】

特許文献２に記載の排土治具及び排土方法は、補強鋼板外部の土砂を引き込んでしまうという問題を解消して、最終段階の排土作業の作業性が良好で、隅角部や補強鋼板最下部の土砂もきれいに排土することができるものであった。しかし、特許文献２に記載の排土治具及び排土方法は、圧入する補強鋼板に補剛材Ｓｔが設けられているもののこれはあくまでも補剛材であり、効率よくエアリフト効果により排土するためにはエアリフトの範囲を限定する排土治具が必要であった。

【0009】

一方、特許文献３には、地中構造物に対する補強鋼板の圧入により支障物を排除し、また、鋼板設置精度を確保するとともに、土砂掘削の簡素化を図ることを目的として、橋脚等の柱状構造物の廻りにスペーサーとして間隔材を設けた補強鋼板を圧入して設置する柱状構造物の耐震補強鋼板設置方法が開示されている。

【0010】

しかし、特許文献３に記載されている補強鋼板は、圧入時の圧力に対抗して間隔を保持する間隔材（間隔保持材）が設けられているものの、間隔材は、間隔を保持するためのスペーサーであり、エリアを限定できるものではなく、エアリフトの範囲を限定して効率よくエアリフト効果により排土することは全く考慮されていなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２００３－３２８３８５号公報

【文献】特許第６９１５１８６号公報

【文献】特開２００９－７４２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

そこで、本発明は、前述した問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、圧入時の圧力に対抗して間隔を保持できるとともに、エアリフトの範囲を限定して効率よくエアリフトにより排土可能な補強鋼板及び排土方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

第１発明に係る補強鋼板は、補修又は補強のために既設柱状コンクリート構造物の廻りに設置される補強鋼板であって、前記既設柱状コンクリート構造物との間隔を保持するための複数の間隔保持材が内面から突設されているとともに、前記複数の間隔保持材の一部の脇に、前記既設柱状コンクリート構造物との隙間を一定範囲に区切る仕切り板が内面に取り付けられていることを特徴とする。

【0014】

第２発明に係る補強鋼板は、第１発明において、前記仕切り板の内面からの突出長は、前記間隔保持材の突出長より短く設定されていることを特徴とする。

【0015】

第３発明に係る補強鋼板は、第１発明又は第２発明において、排土に用いるエアリフトの圧縮空気やウォータージェットを地盤付近に圧送するジェットガイドが設けられていることを特徴とする。

【0016】

第４発明に係る排土方法は、既設柱状コンクリート構造物の廻りに設置される補強鋼板と既設柱状コンクリート構造物とのクリアランスから土砂を排土する排土方法であって、請求項１又は２に記載の補強鋼板を用いて、前記間隔保持材で前記既設柱状コンクリート構造物との間隔を一定に保ったまま前記補強鋼板を圧入装置で地盤に圧入する補強鋼板圧入工程を行うとともに、前記補強鋼板に設けられた前記仕切り板で前記既設柱状コンクリート構造物との隙間を一定範囲に区切った状態でエアリフトの圧縮空気やウォータージェットの圧力を利用して排土することを特徴とする。

【0017】

第１発明～第４発明によれば、間隔保持材で補強鋼板の圧入時の圧力に対抗して間隔を保持できるとともに、仕切り板で柱状コンクリート構造物と補強鋼板との隙間を一定範囲に区切ることができ、ウォータージェットやエアリフトの圧力が及ぶ範囲を限定して効率よくクリアランス内の土砂を排土することができる。

【0018】

特に、第２発明によれば、仕切り板の内面からの突出長が間隔保持材の突出長より短く設定されているので圧入時に仕切り板が損傷するおそれが少ない。

【0019】

特に、第３発明によれば、ジェットガイドが設けられているので、ジェットガイドで任意の地盤の土塊をほぐすことができ、効率的に排土することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る補強鋼板をＰＣウェル（柱状コンクリート構造物）の廻りに設置した状態で示す平面図である。

【図2】図１のＡ部拡大図である。

【図3】図１のＢ部拡大図である。

【図4】図４（ａ）は、最下段（１ロット目）の補強鋼板を内面から見た展開図であり、図４（ｂ）は、その側面図である。

【図5】図５（ａ）は、一般部の補強鋼板を内面から見た展開図であり、図５（ｂ）は、その側面図である。

【図6】図６（ａ）は、最上段の補強鋼板を内面から見た展開図であり、図６（ｂ）は、その側面図である。

【図7】図７は、ＰＣウェル－リフレ工法により補強鋼板を設置する施工方法の概要を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る補強鋼板及びそれを用いた排土方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0022】

［補強鋼板］
先ず、図１～図６を用いて、本発明の実施形態に係る補強鋼板１について説明する。後述のＰＣウェル－リフレ工法（PC well Refresh Method）よりＰＣウェル橋脚のＰＣウェル１１に補強鋼板１を設置して補強又は補修する場合を例示して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る補強鋼板１をＰＣウェル１１の廻りに設置した状態で示す平面図である。また、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、図１のＢ部拡大図である。図４（ａ）は、最下段（１ロット目）の補強鋼板１’を内面から見た展開図であり、図４（ｂ）は、その側面図である。また、図５（ａ）は、一般部の補強鋼板１を内面から見た展開図であり、図５（ｂ）は、その側面図である。そして、図６（ａ）は、最上段の補強鋼板１”を内面から見た展開図であり、図６（ｂ）は、その側面図である。

【0023】

（鋼板本体）
半径１５００ｍｍのＰＣウェル１１の廻りに設置する場合を例示すると、図１～図６に示すように、本実施形態に係る補強鋼板１は、厚さ１２ｍｍ～１６ｍｍ程度の展開状態で幅Ｗ１＝３４８５ｍｍ×高さＨ１＝１５００ｍｍ（最下段だけ１４９８ｍｍ）の矩形状の鋼板から半径１６５０ｍｍ（内径が３３００ｍｍ）の円筒状に形成された鋼板本体１０を基体とする鋼板である。勿論、各寸法はあくまでも例示であり、本実施形態では、最上段のロットとその下段のロットの２枚で高さ調整を行う場合は、それぞれのロットの高さＨ１＝１０００ｍｍ程度とする。

【0024】

（補剛材）
また、図２等に示すように、この鋼板本体１０の外側には、輸送時の剛性を保つための厚さ９ｍｍ×幅６５ｍｍの帯鋼板を幅Ｗ２＝３２８５ｍｍ×高さＨ２＝１３００の矩形枠体状に接合した補剛材２が、鋼板本体１０に対して現場で取り外し可能なように仮止め溶接されている。また、図示しないが鋼板本体１０の水平及び垂直の縁沿いには、厚さ６ｍｍ×幅５０のフラットバーが溶接時の裏当て金として取り付けられている。

【0025】

（スペーサーガイド）
また、図１，図２等に示すように、補強鋼板１の内周面には、ＰＣウェル１１との間隔（クリアランス）を保つための間隔保持材として厚さＴ１＝３０ｍｍの鋼材からなる複数のスペーサーガイド３が所定間隔毎に（図示形態では、水平間隔Ｗ３＝８７２ｍｍ、垂直間隔Ｈ３＝６５０ｍｍ）突設されている。

【0026】

図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、このスペーサーガイド３は、第１ロットとなる最下段の補強鋼板１’では、地盤に圧入する関係上、下端が尖った楔状のスペーサーガイド３’となっており、図５（ａ），図５（ｂ），図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、第２ロットからの２段目以上の一般部の補強鋼板１及び最上段の補強鋼板１”では、半円状のスペーサーガイド３となっている。また、ＰＣウェル１１と鋼板本体１０との設計上の隙間Ｇ＝１５０ｍｍに設定され、スペーサーガイド３の鋼板本体１０の内周面からの突出長Ｌ１＝１４０ｍｍは設定されている。

【0027】

（仕切り板）
また、図１，図２，図４～図６に示すように、一部のスペーサーガイド３の脇には、厚さＴ２＝６ｍｍ又は９ｍｍの突出幅Ｌ２＝１３５ｍｍの帯鋼板からなる仕切り板４が取り付けられている。この仕切り板４は、ＰＣウェル１１と鋼板本体１０との隙間を一定範囲に区切ることでエアリフトの範囲を限定する機能を有している。

【0028】

本実施形態に係る補強鋼板１では、前述のようにスペーサーガイド３の鋼板本体１０の内周面からの突出長Ｌ１＝１４０ｍｍは設定されているとともに、その脇に設置されている仕切り板４の突出幅Ｌ２は、スペーサーガイド３より突出長が短いＬ２＝１３５ｍｍに設定されている。このため、仕切り板４には、補強鋼板１の圧入時にも圧力が入力されず、厚さＴ２＝６ｍｍ又は９ｍｍの鋼板であっても、圧入時に損傷するおそれがない。

【0029】

（ジェットガイド）
また、図１，図３に示すように、図示形態では、鋼板本体１０の内周面には、均等の所定間隔で２４カ所のジェットガイド５が取り付けられている。このジェットガイド５は、圧縮空気又はウォータージェットを最下段の補強鋼板１’の下部に送るガイド管５０と、そのガイド管５０を鋼板本体１０の内周面から離間して固定するためのスペーサーである鋼棒５１とからなり、最上段の補強鋼板１の天端にエアー管等をキャッチクランプ等で接続して排土できるよう任意の地盤の土塊をほぐす機能を有している。このため、ジェットガイド５の取付位置は、図示形態に限られず、現場の地盤等の状況に応じて任意の位置に設けられるものである。

【0030】

［補強鋼板の施工方法及び排土方法］
次に、図７を用いて、前述の補強鋼板１の施工方法及び本発明の実施形態に係る排土方法について説明する。図７は、ＰＣウェル－リフレ工法により補強鋼板１を設置する施工方法の概要を示す斜視図である。図７に示すように、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法は、既設柱状コンクリート構造物であるＰＣウェル橋脚Ｂ１の脚頭部から圧入架台１３を吊り下げ、その圧入架台１３に圧入リング１２をボルト固定するとともに、圧入架台１３に複数の圧入ジャッキ１４を装着し、その圧入ジャッキ１４によりグラウンドアンカー１５で反力を取りつつ、ＰＣウェル１１の廻りに補強鋼板１を巻き立てて地盤Ｇ１に圧入し、水中不分離無収縮モルタルになどの充填材によりＰＣウェル橋脚Ｂ１と一体化して耐震性能の向上を図るＰＣウェル－リフレ工法（PC well Refresh Method）より行う。

【0031】

（圧入装置設置工程）
先ず、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法では、ＰＣウェル橋脚Ｂ１の脚頭部に圧入架台１３を吊り下げ支持し、その圧入架台１３に圧入リング１２及び複数の圧入ジャッキ１４を装着する圧入装置設置工程を行う。本工程では、地盤Ｇ１にグラウンドアンカー１５を設置し、圧入ジャッキ１４で圧入する際の反力を地盤Ｇ１からとれるようにもしておく。

【0032】

（第１ロット組立工程）
次に、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法では、前述の補強鋼板の第１ロットを組み立てる第１ロット組立工程を行う。具体的には、本工程では、最下段となる前述の複数枚の補強鋼板１’を溶接してＰＣウェル１１の廻りに円筒状に組み立てる。

【0033】

（補強鋼板圧入工程）
次に、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法では、円筒状に組み立て補強鋼板の第１ロットを、圧入ジャッキ１４を用いて地盤Ｇ１に圧入する補強鋼板圧入工程を行う。

【0034】

このとき、前述のように、補強鋼板１には、スペーサーガイド３が取り付けられているので、ＰＣウェル１１と補強鋼板１との間のクリアランスを一定に保ったまま、鉛直に補強鋼板１を地盤Ｇ１に圧入することができる。

【0035】

その上、前述のように、スペーサーガイド３の脇に設けられた仕切り板４の突出幅Ｌ２は、スペーサーガイド３の突出長Ｌ１＝１４０ｍｍより僅かに短い突出幅Ｌ２＝１３５ｍｍに設定されているので（図２参照）、仕切り板４には圧入時にも圧力が入力されず、圧入時に損傷するおそれがない。

【0036】

（次ロット組立工程）
次に、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法では、複数の補強鋼板１を溶接してＰＣウェル１１の廻りに円筒状に第２ロット等の補強鋼板１の次ロットを組み立てる次ロット組立工程を行う。

【0037】

（補強鋼板圧入工程）
次に、円筒状に組み立てた補強鋼板１のロットを、圧入ジャッキ１４を用いて地盤Ｇ１に圧入する補強鋼板圧入工程を行う。このとき、地盤Ｇ１の硬さや状況に応じて、ウォータージェットやエアリフト等を併用して部分的に地盤Ｇ１の上部から土砂を排土しながら圧入する。

【0038】

その後、次ロット組立工程と補強鋼板圧入工程を繰り返し、所定の高さ（所定段）の補強鋼板組立体を形成する。

【0039】

（クリアランス洗浄工程）
その後、ＰＣウェル１１と補強鋼板１との間のクリアランスをウォータージェット等で洗浄するクリアランス洗浄工程を行う。具体的には、ウォータージェットや圧縮空気を圧送し、泥水としてクリアランス内の土砂を補強鋼板１の上端からエアリフトで排土し、吹き上がる泥水が清水となるまで継続することでＰＣウェル１１と補強鋼板１との間のクリアランスを洗浄する。

【0040】

このとき、補強鋼板１には、前述のように、帯鋼板からなる仕切り板４が取り付けられているので、この仕切り板４により、ＰＣウェル１１と鋼板本体１０との隙間を一定範囲に区切ることができ、ウォータージェットやエアリフトの圧力が及ぶ範囲を限定して効率よくクリアランス内の土砂を排土することができる。

【0041】

（充填材充填工程）
次に、本実施形態に係る補強鋼板の施工方法では、クリアランス洗浄工程で洗浄したＰＣウェル１１と補強鋼板１との間のクリアランスに水中不分離無収縮モルタルなどの充填材を充填する充填材充填工程を行う。

【0042】

その後、充填材充填工程で充填した充填材が硬化し、設置した補強鋼板１とＰＣウェル橋脚Ｂ１とが一体化することにより本実施形態に係る補強鋼板の施工方法が完了する。

【0043】

但し、圧入リング１２、圧入架台１３及び圧入ジャッキ１４等の圧入装置を設置していたＰＣウェル１１の上部に補強が必要な場合は、上部にも補強鋼板を巻き立てた上、必要な防食塗装等を施す。

【0044】

以上説明した本発明の実施形態に係る補強鋼板１及びそれを用いた排土方法では、間隔保持材であるスペーサーガイド３圧入時の圧力に対抗して間隔を保持できるとともに、補強鋼板１の内側に帯鋼板からなる仕切り板４が取り付けられているので、ＰＣウェル１１と鋼板本体１０との隙間を一定範囲に区切ることができ、ウォータージェットやエアリフトの圧力が及ぶ範囲を限定して効率よくクリアランス内の土砂を排土することができる。

【0045】

また、本実施形態に係る補強鋼板１及びそれを用いた排土方法では、スペーサーガイド３の脇に設けられた仕切り板４の突出幅Ｌ２が、スペーサーガイド３の突出長Ｌ１＝１４０ｍｍより僅かに短い突出幅Ｌ２＝１３５ｍｍに設定されているので、補強鋼板１の圧入時にも仕切り板４には圧力が入力されず、圧入時に損傷するおそれがない。

【0046】

以上、本発明の実施形態に係る補強鋼板１及びそれを用いた排土方法について詳細に説明した。しかし、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【符号の説明】

【0047】

１，１’，１”：補強鋼板
１０：補強鋼板本体
２：補剛材
３，３’：スペーサーガイド（間隔保持材）
４：仕切り板
５：ジェットガイド
５０：ガイド管
５１：鋼棒
Ｇ：隙間（クリアランス）
１１：ＰＣウェル（柱状コンクリート構造物）
１２：圧入リング
１３：圧入架台
１４：圧入ジャッキ
１５：グラウンドアンカー
Ｐ１：ＰＣウェル橋脚
Ｇ１：地盤

【要約】

【課題】圧入時の圧力に対抗して間隔を保持できるとともに、エアリフトの範囲を限定して効率よくエアリフトにより排土可能な補強鋼板及び排土方法を提供する。
【解決手段】補修又は補強のために既設柱状コンクリート構造物（ＰＣウェル１１）の廻りに設置される補強鋼板１において、既設柱状コンクリート構造物（ＰＣウェル１１）との間隔を保持するための複数の間隔保持材（スペーサーガイド３，３’）を内面から突設するとともに、複数の間隔保持材（スペーサーガイド３，３’）の一部の脇に、既設柱状コンクリート構造物（ＰＣウェル１１）との隙間Ｇを一定範囲に区切る仕切り板４を内面に取り付ける。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】