JP3774595B2 - 地中中空構造物の構築方法及び地中中空構造物構築用筒状袋体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中中空構造物の構築方法およびその構築方法に使用する地中中空構造物構築用筒型袋体に関し、さらに詳しくは地盤に形成した溝内にコンクリートを打設して暗渠等の中空構造物を構築する方法及びその構築に使用する筒型袋体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物からなる暗渠を構築するには、地面を掘削して長溝を形成し、この長溝を長手方向に区切って型枠を設置し、型枠内に生コンクリートを打設して硬化させることにより暗渠の一部を構築し、この暗渠の一部を順次多数回繰り返し構築することにより、長手方向に連続させていた。繰り返しの回数は暗渠の長さに応じて異なるが、１ｋｍを越えるような長い暗渠の場合、数十回以上となる。
【０００３】
このような暗渠の構築においては、暗渠の外形成形用の型枠と内壁面成形用の型枠とを繰り返す回数だけ組立て設置するとともに、コンクリートの硬化後に撤去していた。この型枠はコンクリートの重量や圧力に耐えられる強固なものであるため、型枠の設置及び撤去は手間を要する作業であり、重労働であった。そのため、このような作業を多数回繰り返すことは、工期や工費の増加の原因となっていた。
【０００４】
上記のような型枠の組立作業や撤去作業を簡略化するために、型枠の代わりに可撓性のシート材を使用するトンネル工法が提案されている（特開平８−１３５３８４号公報）。
【０００５】
この工法は、スラブコンクリートからなる土台上に、可撓性材料からなるシート材を配置し、このシート材の両側縁をスラブコンクリートに気密に固定して開口部を封鎖し、内部に空気を圧入することによりトンネルの形状に膨張させ、その外周面に生コンクリートを吹き付けてトンネル壁を形成するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなトンネル工法では、シート材の両側縁をスラブコンクリートに気密状態で固定するため、気密性を保つことが容易ではなく、完全に気密にするには手間がかかり、その作業が工期や工費の増加の原因となるという問題点があった。
【０００７】
この発明の目的は、地中中空構造物の構築を容易にして、工期を短縮できるとともに工費を低減することが可能な地中中空構造物の構築方法を提案することにある。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、上記構築方法に好適に使用でき、地中中空構造物の構築を容易にすることが可能な地中中空構造物構築用筒状袋体を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するこの発明の地中中空構造物の構築方法は、長溝の底部にスラブコンクリートを打設し、該スラブコンクリート上の長溝の幅の中心部に長手方向に沿って凹部を形成し、該凹部に膨張収縮可能な筒型袋体を載置し、該筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより該筒型袋体の筒部の外周面を前記地中中空構造物の内壁面に対応した形状にし、前記筒部の外周面と前記長溝の側面との間に、補強鉄筋及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠を配置して空間を構成すると共に、この空間に上部コンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物の一部を構築し、そして中空構造物を構築後、前記筒型袋体を収縮させて、少なくとも前記筒部の端部が前記中空構造物の内壁面内に残るように前記スラブコンクリート上の長手方向の任意位置まで移動させる際、前記凹部に液体を注入して該筒型袋体に浮力を与えた状態で移動させ、上記の工程を繰り返し行なうことで長尺の中空構造物を構築することを要旨とするものである。
【００１０】
ここで、前記筒型袋体の移動時に、該筒型袋体に気体を充填して前記筒部の外周面を前記中空構造物の内壁面まで膨張させ、該中空構造物に連続した既設の中空構造物の内壁面内に膨張収縮可能な押圧用袋体を配置し、該押圧用袋体に気体を充填して外周面を内壁面に圧接させて前記筒型袋体との間に閉鎖空間を区画形成し、該閉鎖空間に圧空を供給することにより該閉鎖空間の内圧で前記筒型袋体を移動させる。また、前記押圧用袋体と前記既設の中空構造物の内壁面との摩擦力が、前記筒型袋体と前記中空構造物の内壁面との摩擦力の１．１倍以上であることを要旨とするものである。
【００１１】
この発明によれば、スラブコンクリート上に膨張収縮可能な筒型袋体を載置して、この筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより、筒型袋体の筒部の外周面を地中中空構造物の内壁面に対応した形状にするだけで、上部コンクリートを打設できるため、内壁面成形用の型枠を用いる必要がなく、型枠を設置する手間を省くことができる。また、筒型袋体を収縮させれば、容易に中空構造物から除去することができるため、内壁面の型枠を撤去するような手間はない。そのため、地中中空構造物を容易に構築することができる。
【００１２】
またこの発明によれば、中空構造物の一部を構築した後、筒型袋体を収縮させ、筒部の端部が中空構造物の内壁面内に残るようにして、スラブコンクリート上の長手方向の異なる位置まで移動し、次の中空構造物の一部を構築する工程を順次繰り返すので、中空構造物の内壁面成形用の型枠を用いないため型枠の設置及び撤去の手間を繰り返すことがなく、長尺の中空構造物を容易に構築することができる。しかも、筒型袋体は収縮、移動及び膨張を繰り返すだけであり、１つの筒型袋体を繰り返し使用することができる。
【００１３】
さらに、この発明の地中中空構造物構築用筒状袋体は、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形され、両端に鏡部を備えた中空円筒状の袋体であって、前記鏡部に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備え、前記筒型袋体の内部に、前記流体給排口に接続して端末にフロートを備えた送気管と他の流体給排口に接続した送液管とを収容したことを要旨とするものである。
【００１４】
この地中中空構造物構築用筒状袋体によれば、袋体が、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形されていて、鏡面に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備えているため、少なくとも１つの流体給排口から袋体内部の空気を放出させて他の流体給排口から圧力流体を導入すれば、袋体内に圧力流体を充填して筒部の外周面を膨張させることができる。そのため、筒部の外周面を膨張させた状態で、外周面にコンクリートを打設して硬化して中空構造物の内壁面を構築することができる。また、流体給排口から空気を導入して、他の流体給排口から内部の流体を放出させれば、筒部の外周面を収縮させることができ、収縮させた状態で中空構造物内から容易に筒状袋体を移動させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、この発明の地中中空構造物構築用袋体の一実施形態を示す袋体１の半断面図である。
【００１７】
この地中中空構造物構築用の袋体１は、繊維で補強したゴム状弾性体により一体的に成形され、軸方向に断面形状が略一定の円筒状の筒部２と、その両端側の鏡部３とを有し、全体的に気密に成形されていて、圧力流体等の注入、排出により、内圧の変動で膨張、収縮するように構成されている。
【００１８】
前記鏡部３には、図２に示すように、流体給排口部８が設けられていて、この流体給排口部８にカップリング、ボールバルブ等からなる注水給気弁４、給排気弁５、排水弁６、及び圧力測定用の補助弁７を備えている。また、この流体給排口部８には引張り具９の装着可能なフランジ部１０が設けられている。
【００１９】
一方、袋体１の内部には、一方の端末１１ａが給排気弁５に接続され、他方の端末１１ｂがフロート１２に取付けられた送気管１１と、一方の端末１３ａが排水弁６に接合された送液管１３とが収容されている。
【００２０】
このような袋体１では、排水弁６を閉じて給排気弁５を開けた状態で、給排気弁５から内部の空気を排出しつつ、注水給気弁４に注水給気路１４から水等を加圧した圧力流体を導入し、満水状態で給排気弁５を閉じてさらに導入することにより、袋体１の内部に圧力流体を充填することができる。袋体１がゴム状弾性体から構成されているため、圧力流体を充填することにより、袋体１の外周面１ａを膨張させて、所望の径を有する外周面１ａを形成することができ、袋体１を重量化することができる。
【００２１】
この圧力流体の導入時には、送気管１１にフロート１２が取付られているため、圧力流体の液面が上昇すると、フロート１２が圧力流体の液面に浮き、送気管１１の端末１１ｂが常に液面より高い位置に維持される。そのため、内部が満水になるまで、内部の空気を排出しつつ圧力流体を充填することができる。なお、袋体１の外周面１ａが円柱状のため、載置する際の上下面が特定されないが、外周面１ａのどの位置を下向きに載置しても、フロート１２が浮上して、送気管１１の端末１１ｂが液面より高い位置に維持される。
【００２２】
一方、内部の圧力流体を放出するには、給排気弁５を開いた状態で排水弁６を開くことにより、あるいは給排気弁５を閉じて排水弁６を開いた状態で注水給気弁４より圧空を導入することにより、送液管１３から内部の圧力流体を放出させることができる。このとき送液管１３の端末１３ｂは重力により常に袋体１内部の底部に配置されるため、袋体１の内部の流体の略全量を排出させることが可能である。
【００２３】
このように内部の圧力流体を放出することにより袋体１の外周面１ａを収縮させることができ、圧力流体を空気で置換することにより袋体１の重量を軽くすることができる。
【００２４】
次に上記のような袋体１を用いた地中中空構造物の構築方法の参考例を説明する。この参考例では、全長が袋体の全長より短い地中中空構造物を構築する。
【００２５】
まず、図３及び図４に示すように、地盤２０に、袋体１の少なくとも２倍以上の長さを有する溝２１を掘削し、この溝２１の底部２１ａに所定厚さでスラブコンクリート２２を打設し、溝壁２１ｂに、中空構造物の側壁面を形成する型枠２３を設置する。そして、スラブコンクリート２２上に、前記の袋体１を載置し、袋体１内に水等の加圧した圧力流体を充填して膨張させ、袋体１の筒部２の外周面１ａを中空構造物の内壁面に対応した形状にするとともに、重量化する。
【００２６】
次に、筒部２の外周面１ａと型枠２３との間に、所望の中空構造体が得られるように筒型袋体の筒部の長手方向に交差する方向に仕切り枠２４を設置し、さらに、筒部２の外周面１ａに沿って長手方向及びこれと交差する方向に補強鉄筋２５を配置する。そして、型枠２３、筒部２の外周面１ａ、及び仕切り枠２４で囲まれる空間に上部コンクリート１９を打設し、硬化させることにより、中空構造物２７を構築する。
【００２７】
上部コンクリートの打設時には、上部コンクリート１９の比重が大きいため、袋体１に浮力が働く。圧力流体として水等の液体を用いて重量化していても、一度に打設すると袋体１が浮上することがある。そのため、上部コンクリート１９を、袋体１を浮上させない量で、複数回に分けて打設して硬化させるのが好ましい。
【００２８】
ここで、袋体１を浮上させない量とは、例えば、１回の上部コンクリート１９の打設時に、未硬化の上部コンクリート１９中に浸漬される袋体１の体積に相当するコンクリートの重量が、袋体１の重量より小さい範囲となる量である。この実施形態では、上部コンクリート１９を、液面１９ａ、１９ｂ、１９ｃのように３回に分けて打設している。
【００２９】
上部コンクリート１９の硬化後、袋体１の圧力流体を上述したように放出することにより、筒部２の外周面１ａを収縮させて中空構造物２７の内壁との間に間隙を形成し、圧力流体を空気に置換して軽量化する。そして鏡部３の流体給排口部８に引張り具９を装着して、孔９ａを用いてウインチ等で袋体１を引張り、中空構造物２７の内壁面２７ａの内側から袋体１を引き出して除去する。その後、必要により掘削土で埋め戻し、地中中空構造物を構築する。
【００３０】
このようにして、中空構造物２７を構築すると、袋体１の内部に水等の圧力流体を充填して膨張させるだけで、中空構造物２７の内壁面２７ａに対応した形状にすることができるため、内壁面２７ａを形成するための型枠を使用する必要がなく、型枠を設置する手間を省くことができる。
【００３１】
また、中空構造物２７を構築後に、袋体１の内部の圧力流体を排出するだけで、外形を収縮させることができるととともに、重量を軽量化することができるため、容易に袋体１を中空構造物２７の内壁面２７ａの内側から移動させて除去することができる。そのため型枠の撤去のような手間を要しない。
【００３２】
さらに、中空構造物２７の内壁面２７ａから引き出した袋体１は、収縮させているだけであり、繰り返し使用することができる。
【００３３】
従って、中空構造物２７を構築するための工期及び工費を低減することが可能である。
【００３４】
次に、この発明の地中中空構造物の構築方法により、暗渠を構築する第１実施形態について説明する。
【００３５】
前記中空構造物２７より長い暗渠を構築するには、図５に示すように、まず、地盤２０を掘削して、上記実施形態より長い距離の長溝２８を形成し、この長溝の底部２８ａにスラブコンクリート２２を打設する。
【００３６】
そして、前記実施形態と同様に、袋体１を図５中のＡの位置に載置して水等の圧力流体を充填して膨張させ、袋体１の筒部２の外周面１ａと長溝２８との間に補強鉄筋２５及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠２４ａを設置し、上部コンクリート１９を打設して硬化させて暗渠の一部３０ａを構築する。
【００３７】
次に、仕切り枠２４ａを取り外して袋体１の圧力流体を放出し、筒部２を収縮させるとともに軽量化し、引張り具９により袋体１をスラブコンクリート２２上の図５のＢの位置まで移動させる。この位置では、既設の暗渠の一部３０ａの内壁面３０ｗ内に、袋体１の筒部２の端部２ａが残った状態となっている。
【００３８】
この位置Ｂで、再び、前記と同様に、袋体１を膨張させ、一方側に仕切り枠２４ｂを配置するとともに補強鉄筋２５を配置し、既設の暗渠の一部３０ａの端面３０ｅ、仕切り枠２４ｂ、筒部２の外周面１ａ及び側面の型枠２３で囲まれる空間に、上部コンクリート１９を複数回に分けて打設して硬化させ、次の暗渠の一部３０ｂを構築する。この暗渠の一部３０ｂは既設の暗渠の一部３０ａと連続している。
【００３９】
そして、このような工程を，袋体１の圧力流体を放出した後、袋体１を次の位置Ｃ及びそれ以降の位置に順次移動させて繰り返し行なうことにより、長い暗渠を容易に構築することができる。
【００４０】
このようにして長い暗渠を構築すると、従来、暗渠の一部を構築する毎に必要だった内壁面成形用の型枠が不要になるため、繰り返し型枠を設置するとともに撤去する手間を省くことができ、暗渠全体の構築において大幅に手間を減少させることができる。また、袋体１は圧力流体の充填及び放出により、膨張及び収縮させて使用するだけであるため、容易に繰り返し使用することが可能である。従って、暗渠の構築の工期及び工費を大幅に低減することが可能となる。
【００４１】
なお、この暗渠の構築において、図６に示すように、スラブコンクリート２２上の長溝２８の幅の中心部に長手方向に沿って凹部３１を形成しておき、この凹部３１に袋体１を載置して暗渠の一部を形成するようにしてもよい。この凹部３１は、特に限定されないが、袋体１を膨張させた状態の筒部２の曲率と実質的に同じか、筒部２の曲率より大きい曲率の断面形状とするのが好ましい。
【００４２】
このように凹部３１を形成しておくと、暗渠の一部を構築後に袋体１を移動させる際、凹部３１に堰等を形成して水等の液体を注入することにより、袋体１に浮力を与えることができ、袋体１とスラブコンクリート２２との間の摩擦力を著しく低減することができる。そのため、少ない力で袋体１を容易に移動させることができ、移動時の袋体１の外表面１ａの摩耗を少なくすることができる。また、移動時に、袋体１が凹部３１に案内されて移動するため、移動後に袋体１をスラブコンクリート２２上に載置する際、位置ずれが生じにくく、暗渠の内壁面の軸心がずれることがない。
【００４３】
また、袋体１の移動時に、図７（ａ）に示すように、膨張収縮可能な押圧用袋体３３を用いて、空気圧により袋体１を移動させてもよい。
【００４４】
空気圧により移動させるには、まず、袋体１の内部の圧力流体を放出後、圧空を注入して、暗渠の一部３０ｂの内壁面３０ｗに筒部２の外周面１ａが接触するように袋体１を膨張させておく。そして、既設の暗渠の一部３０ａの内壁面３０ｗの内側に、圧縮空気の導入管３２を備えた押圧用袋体３３を配置し、この押圧用袋体３３を膨張させて、袋体１との間に閉鎖空間３４を区画形成する。このとき、袋体１及び押圧用袋体３３は暗渠の内壁面３０ｗに必ずしも全周において密着している必要はなく、閉鎖空間３４に導入管３２から供給される空気量が隙間から漏れる空気量より多くなる程度の気密性を有していればよい。
【００４５】
そして、閉鎖空間３４に導入管３２から圧空を供給することにより、閉鎖空間３４の内圧を高くし、その圧力により袋体１を移動させる。なお、移動後には、押圧用袋体３３の内部の圧空を放出し、繰り返し使用に供する。
【００４６】
このようにして、袋体１を空気圧により移動させると、鏡面３全面に閉鎖空間３４の空気圧を均一に与えて、暗渠の内壁面と同じ形状で袋体１を移動させるため、力が偏らずスムースに移動させることができ、容易に袋体１を移動させることができる。
【００４７】
この移動時には、押圧用袋体３３の内壁面３０ｗとの摩擦力が、袋体１の筒部２の外周面１ａと内壁面３０ｗとの摩擦力より大きい必要があり、例えば、押圧用袋体３３の内圧を袋体１の内圧より高くする必要がある。好ましくは、押圧用袋体３３の内壁面３０ｗとの摩擦力が、袋体１の筒部２の外周面１ａと内壁面３０ｗとの摩擦力の１．１倍以上であるのが好適である。なお、袋体１の移動速度は、導入管３２のバルブ３２ｂの調整により行うことができる。
【００４８】
また、図７（ａ）では、導入管３２が押圧用袋体３３の中心部を貫通して、鏡部３に気密に固定されているが、図７（ｂ）のように、押圧用袋体３３の外周面と内壁面３０ｗとの間に気密に挟持させて配置してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
この発明は上記のような構成であるので、以下のような優れた効果を奏するものである。
【００５１】
この発明の地中中空構造物の構築方法によれば、長溝の底部にスラブコンクリートを打設し、該スラブコンクリート上の長溝の幅の中心部に長手方向に沿って凹部を形成し、該凹部に膨張収縮可能な筒型袋体を載置し、該筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより該筒型袋体の筒部の外周面を前記地中中空構造物の内壁面に対応した形状にし、前記筒部の外周面と前記長溝の側面との間に、補強鉄筋及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠を配置して空間を構成すると共に、この空間に上部コンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物の一部を構築し、そして中空構造物を構築後、前記筒型袋体を収縮させて、少なくとも前記筒部の端部が前記中空構造物の内壁面内に残るように前記スラブコンクリート上の長手方向の任意位置まで移動させる際、前記凹部に液体を注入して該筒型袋体に浮力を与えた状態で移動させ、上記の工程を繰り返し行なうことで長尺の中空構造物を構築するので、長い中空構造物を容易に構築することができ、内壁面成形用の型枠を繰り返し設置及び撤去する手間を省くことができ、長い地中中空構造物の構築の工期及び工費を低減すことができる。
【００５２】
この発明の地中中空構造物構築用袋体によれば、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形され、両端に鏡部を備えた中空円筒状の袋体であって、前記鏡部に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備え、前記筒型袋体の内部に、前記流体給排口に接続して端末にフロートを備えた送気管と他の流体給排口に接続した送液管とを収容したので、内部に圧力流体を充填して筒部の外周面を膨張させることができるとともに、圧力流体を放出させて収縮させることができ、上記のような地中中空構造物の構築方法に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の地中中空構造物構築用袋体の一実施形態を示す半断面図である。
【図２】 図１の地中中空構造物構築用袋体の流体給排口部の正面図である。
【図３】 この発明の地中中空構造物の構築方法の参考例を説明する溝内部の断面図である。
【図４】 この発明の参考例の地中中空構造物の構築方法の実施形態を説明する溝内部の軸方向断面図である。
【図５】 この発明の第１実施形態の地中中空構造物の構築方法の実施形態を説明する長溝内部の軸方向断面図である。
【図６】 地中中空構造物構築用袋体の移動方法を示し、長溝内部の断面図である。
【図７】 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ地中中空構造物構築用袋体の移動方法を示し、長溝内部の軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ 袋体 １ａ 外周面
２ 筒部 ２ａ 端部
３ 鏡部 ４ 注水給気弁
５ 給排気弁 ６ 排水弁
７ 補助弁 ８ 流体給排口部
９ 引張り具 ９ａ 孔
１０ フランジ部 １１ 送気管
１１ａ、１１ｂ 端末 １２ フロート
１３ 送液管 １３ａ、１３ｂ 端末
１４ 注水給気路 １９ 上部コンクリート
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 液面
２０ 地盤 ２１ 溝
２１ａ 底部 ２１ｂ 溝壁
２２ スラブコンクリート ２３ 型枠
２４、２４ａ、２４ｂ 仕切り枠
２５ 補強鉄筋 ２７ 中空構造物
２７ａ 内壁面 ２８ 長溝
２８ａ 底部 ２８ｂ 溝壁
３０ａ、３０ｂ 暗渠の一部
３０ｅ 端面 ３０ｗ 内壁面
３１ 凹部 ３１ａ 縁部
３２ 導入管 ３２ｂ バルブ
３３ 押圧用袋体 ３４ 閉鎖空間
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中中空構造物の構築方法およびその構築方法に使用する地中中空構造物構築用筒型袋体に関し、さらに詳しくは地盤に形成した溝内にコンクリートを打設して暗渠等の中空構造物を構築する方法及びその構築に使用する筒型袋体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物からなる暗渠を構築するには、地面を掘削して長溝を形成し、この長溝を長手方向に区切って型枠を設置し、型枠内に生コンクリートを打設して硬化させることにより暗渠の一部を構築し、この暗渠の一部を順次多数回繰り返し構築することにより、長手方向に連続させていた。繰り返しの回数は暗渠の長さに応じて異なるが、１ｋｍを越えるような長い暗渠の場合、数十回以上となる。
【０００３】
このような暗渠の構築においては、暗渠の外形成形用の型枠と内壁面成形用の型枠とを繰り返す回数だけ組立て設置するとともに、コンクリートの硬化後に撤去していた。この型枠はコンクリートの重量や圧力に耐えられる強固なものであるため、型枠の設置及び撤去は手間を要する作業であり、重労働であった。そのため、このような作業を多数回繰り返すことは、工期や工費の増加の原因となっていた。
【０００４】
上記のような型枠の組立作業や撤去作業を簡略化するために、型枠の代わりに可撓性のシート材を使用するトンネル工法が提案されている（特開平８−１３５３８４号公報）。
【０００５】
この工法は、スラブコンクリートからなる土台上に、可撓性材料からなるシート材を配置し、このシート材の両側縁をスラブコンクリートに気密に固定して開口部を封鎖し、内部に空気を圧入することによりトンネルの形状に膨張させ、その外周面に生コンクリートを吹き付けてトンネル壁を形成するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなトンネル工法では、シート材の両側縁をスラブコンクリートに気密状態で固定するため、気密性を保つことが容易ではなく、完全に気密にするには手間がかかり、その作業が工期や工費の増加の原因となるという問題点があった。
【０００７】
この発明の目的は、地中中空構造物の構築を容易にして、工期を短縮できるとともに工費を低減することが可能な地中中空構造物の構築方法を提案することにある。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、上記構築方法に好適に使用でき、地中中空構造物の構築を容易にすることが可能な地中中空構造物構築用筒状袋体を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するこの発明の地中中空構造物の構築方法は、長溝の底部にスラブコンクリートを打設し、該スラブコンクリート上の長溝の幅の中心部に長手方向に沿って凹部を形成し、該凹部に膨張収縮可能な筒型袋体を載置し、該筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより該筒型袋体の筒部の外周面を前記地中中空構造物の内壁面に対応した形状にし、前記筒部の外周面と前記長溝の側面との間に、補強鉄筋及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠を配置して空間を構成すると共に、この空間に上部コンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物の一部を構築し、そして中空構造物を構築後、前記筒型袋体を収縮させて、少なくとも前記筒部の端部が前記中空構造物の内壁面内に残るように前記スラブコンクリート上の長手方向の任意位置まで移動させる際、前記凹部に液体を注入して該筒型袋体に浮力を与えた状態で移動させ、上記の工程を繰り返し行なうことで長尺の中空構造物を構築することを要旨とするものである。
【００１０】
ここで、前記筒型袋体の移動時に、該筒型袋体に気体を充填して前記筒部の外周面を前記中空構造物の内壁面まで膨張させ、該中空構造物に連続した既設の中空構造物の内壁面内に膨張収縮可能な押圧用袋体を配置し、該押圧用袋体に気体を充填して外周面を内壁面に圧接させて前記筒型袋体との間に閉鎖空間を区画形成し、該閉鎖空間に圧空を供給することにより該閉鎖空間の内圧で前記筒型袋体を移動させる。また、前記押圧用袋体と前記既設の中空構造物の内壁面との摩擦力が、前記筒型袋体と前記中空構造物の内壁面との摩擦力の１．１倍以上であることを要旨とするものである。
【００１１】
この発明によれば、スラブコンクリート上に膨張収縮可能な筒型袋体を載置して、この筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより、筒型袋体の筒部の外周面を地中中空構造物の内壁面に対応した形状にするだけで、上部コンクリートを打設できるため、内壁面成形用の型枠を用いる必要がなく、型枠を設置する手間を省くことができる。また、筒型袋体を収縮させれば、容易に中空構造物から除去することができるため、内壁面の型枠を撤去するような手間はない。そのため、地中中空構造物を容易に構築することができる。
【００１２】
またこの発明によれば、中空構造物の一部を構築した後、筒型袋体を収縮させ、筒部の端部が中空構造物の内壁面内に残るようにして、スラブコンクリート上の長手方向の異なる位置まで移動し、次の中空構造物の一部を構築する工程を順次繰り返すので、中空構造物の内壁面成形用の型枠を用いないため型枠の設置及び撤去の手間を繰り返すことがなく、長尺の中空構造物を容易に構築することができる。しかも、筒型袋体は収縮、移動及び膨張を繰り返すだけであり、１つの筒型袋体を繰り返し使用することができる。
【００１３】
さらに、この発明の地中中空構造物構築用筒状袋体は、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形され、両端に鏡部を備えた中空円筒状の袋体であって、前記鏡部に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備え、前記筒型袋体の内部に、前記流体給排口に接続して端末にフロートを備えた送気管と他の流体給排口に接続した送液管とを収容したことを要旨とするものである。
【００１４】
この地中中空構造物構築用筒状袋体によれば、袋体が、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形されていて、鏡面に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備えているため、少なくとも１つの流体給排口から袋体内部の空気を放出させて他の流体給排口から圧力流体を導入すれば、袋体内に圧力流体を充填して筒部の外周面を膨張させることができる。そのため、筒部の外周面を膨張させた状態で、外周面にコンクリートを打設して硬化して中空構造物の内壁面を構築することができる。また、流体給排口から空気を導入して、他の流体給排口から内部の流体を放出させれば、筒部の外周面を収縮させることができ、収縮させた状態で中空構造物内から容易に筒状袋体を移動させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、この発明の地中中空構造物構築用袋体の一実施形態を示す袋体１の半断面図である。
【００１７】
この地中中空構造物構築用の袋体１は、繊維で補強したゴム状弾性体により一体的に成形され、軸方向に断面形状が略一定の円筒状の筒部２と、その両端側の鏡部３とを有し、全体的に気密に成形されていて、圧力流体等の注入、排出により、内圧の変動で膨張、収縮するように構成されている。
【００１８】
前記鏡部３には、図２に示すように、流体給排口部８が設けられていて、この流体給排口部８にカップリング、ボールバルブ等からなる注水給気弁４、給排気弁５、排水弁６、及び圧力測定用の補助弁７を備えている。また、この流体給排口部８には引張り具９の装着可能なフランジ部１０が設けられている。
【００１９】
一方、袋体１の内部には、一方の端末１１ａが給排気弁５に接続され、他方の端末１１ｂがフロート１２に取付けられた送気管１１と、一方の端末１３ａが排水弁６に接合された送液管１３とが収容されている。
【００２０】
このような袋体１では、排水弁６を閉じて給排気弁５を開けた状態で、給排気弁５から内部の空気を排出しつつ、注水給気弁４に注水給気路１４から水等を加圧した圧力流体を導入し、満水状態で給排気弁５を閉じてさらに導入することにより、袋体１の内部に圧力流体を充填することができる。袋体１がゴム状弾性体から構成されているため、圧力流体を充填することにより、袋体１の外周面１ａを膨張させて、所望の径を有する外周面１ａを形成することができ、袋体１を重量化することができる。
【００２１】
この圧力流体の導入時には、送気管１１にフロート１２が取付られているため、圧力流体の液面が上昇すると、フロート１２が圧力流体の液面に浮き、送気管１１の端末１１ｂが常に液面より高い位置に維持される。そのため、内部が満水になるまで、内部の空気を排出しつつ圧力流体を充填することができる。なお、袋体１の外周面１ａが円柱状のため、載置する際の上下面が特定されないが、外周面１ａのどの位置を下向きに載置しても、フロート１２が浮上して、送気管１１の端末１１ｂが液面より高い位置に維持される。
【００２２】
一方、内部の圧力流体を放出するには、給排気弁５を開いた状態で排水弁６を開くことにより、あるいは給排気弁５を閉じて排水弁６を開いた状態で注水給気弁４より圧空を導入することにより、送液管１３から内部の圧力流体を放出させることができる。このとき送液管１３の端末１３ｂは重力により常に袋体１内部の底部に配置されるため、袋体１の内部の流体の略全量を排出させることが可能である。
【００２３】
このように内部の圧力流体を放出することにより袋体１の外周面１ａを収縮させることができ、圧力流体を空気で置換することにより袋体１の重量を軽くすることができる。
【００２４】
次に上記のような袋体１を用いた地中中空構造物の構築方法の参考例を説明する。この参考例では、全長が袋体の全長より短い地中中空構造物を構築する。
【００２５】
まず、図３及び図４に示すように、地盤２０に、袋体１の少なくとも２倍以上の長さを有する溝２１を掘削し、この溝２１の底部２１ａに所定厚さでスラブコンクリート２２を打設し、溝壁２１ｂに、中空構造物の側壁面を形成する型枠２３を設置する。そして、スラブコンクリート２２上に、前記の袋体１を載置し、袋体１内に水等の加圧した圧力流体を充填して膨張させ、袋体１の筒部２の外周面１ａを中空構造物の内壁面に対応した形状にするとともに、重量化する。
【００２６】
次に、筒部２の外周面１ａと型枠２３との間に、所望の中空構造体が得られるように筒型袋体の筒部の長手方向に交差する方向に仕切り枠２４を設置し、さらに、筒部２の外周面１ａに沿って長手方向及びこれと交差する方向に補強鉄筋２５を配置する。そして、型枠２３、筒部２の外周面１ａ、及び仕切り枠２４で囲まれる空間に上部コンクリート１９を打設し、硬化させることにより、中空構造物２７を構築する。
【００２７】
上部コンクリートの打設時には、上部コンクリート１９の比重が大きいため、袋体１に浮力が働く。圧力流体として水等の液体を用いて重量化していても、一度に打設すると袋体１が浮上することがある。そのため、上部コンクリート１９を、袋体１を浮上させない量で、複数回に分けて打設して硬化させるのが好ましい。
【００２８】
ここで、袋体１を浮上させない量とは、例えば、１回の上部コンクリート１９の打設時に、未硬化の上部コンクリート１９中に浸漬される袋体１の体積に相当するコンクリートの重量が、袋体１の重量より小さい範囲となる量である。この実施形態では、上部コンクリート１９を、液面１９ａ、１９ｂ、１９ｃのように３回に分けて打設している。
【００２９】
上部コンクリート１９の硬化後、袋体１の圧力流体を上述したように放出することにより、筒部２の外周面１ａを収縮させて中空構造物２７の内壁との間に間隙を形成し、圧力流体を空気に置換して軽量化する。そして鏡部３の流体給排口部８に引張り具９を装着して、孔９ａを用いてウインチ等で袋体１を引張り、中空構造物２７の内壁面２７ａの内側から袋体１を引き出して除去する。その後、必要により掘削土で埋め戻し、地中中空構造物を構築する。
【００３０】
このようにして、中空構造物２７を構築すると、袋体１の内部に水等の圧力流体を充填して膨張させるだけで、中空構造物２７の内壁面２７ａに対応した形状にすることができるため、内壁面２７ａを形成するための型枠を使用する必要がなく、型枠を設置する手間を省くことができる。
【００３１】
また、中空構造物２７を構築後に、袋体１の内部の圧力流体を排出するだけで、外形を収縮させることができるととともに、重量を軽量化することができるため、容易に袋体１を中空構造物２７の内壁面２７ａの内側から移動させて除去することができる。そのため型枠の撤去のような手間を要しない。
【００３２】
さらに、中空構造物２７の内壁面２７ａから引き出した袋体１は、収縮させているだけであり、繰り返し使用することができる。
【００３３】
従って、中空構造物２７を構築するための工期及び工費を低減することが可能である。
【００３４】
次に、この発明の地中中空構造物の構築方法により、暗渠を構築する第１実施形態について説明する。
【００３５】
前記中空構造物２７より長い暗渠を構築するには、図５に示すように、まず、地盤２０を掘削して、上記実施形態より長い距離の長溝２８を形成し、この長溝の底部２８ａにスラブコンクリート２２を打設する。
【００３６】
そして、前記実施形態と同様に、袋体１を図５中のＡの位置に載置して水等の圧力流体を充填して膨張させ、袋体１の筒部２の外周面１ａと長溝２８との間に補強鉄筋２５及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠２４ａを設置し、上部コンクリート１９を打設して硬化させて暗渠の一部３０ａを構築する。
【００３７】
次に、仕切り枠２４ａを取り外して袋体１の圧力流体を放出し、筒部２を収縮させるとともに軽量化し、引張り具９により袋体１をスラブコンクリート２２上の図５のＢの位置まで移動させる。この位置では、既設の暗渠の一部３０ａの内壁面３０ｗ内に、袋体１の筒部２の端部２ａが残った状態となっている。
【００３８】
この位置Ｂで、再び、前記と同様に、袋体１を膨張させ、一方側に仕切り枠２４ｂを配置するとともに補強鉄筋２５を配置し、既設の暗渠の一部３０ａの端面３０ｅ、仕切り枠２４ｂ、筒部２の外周面１ａ及び側面の型枠２３で囲まれる空間に、上部コンクリート１９を複数回に分けて打設して硬化させ、次の暗渠の一部３０ｂを構築する。この暗渠の一部３０ｂは既設の暗渠の一部３０ａと連続している。
【００３９】
そして、このような工程を，袋体１の圧力流体を放出した後、袋体１を次の位置Ｃ及びそれ以降の位置に順次移動させて繰り返し行なうことにより、長い暗渠を容易に構築することができる。
【００４０】
このようにして長い暗渠を構築すると、従来、暗渠の一部を構築する毎に必要だった内壁面成形用の型枠が不要になるため、繰り返し型枠を設置するとともに撤去する手間を省くことができ、暗渠全体の構築において大幅に手間を減少させることができる。また、袋体１は圧力流体の充填及び放出により、膨張及び収縮させて使用するだけであるため、容易に繰り返し使用することが可能である。従って、暗渠の構築の工期及び工費を大幅に低減することが可能となる。
【００４１】
なお、この暗渠の構築において、図６に示すように、スラブコンクリート２２上の長溝２８の幅の中心部に長手方向に沿って凹部３１を形成しておき、この凹部３１に袋体１を載置して暗渠の一部を形成するようにしてもよい。この凹部３１は、特に限定されないが、袋体１を膨張させた状態の筒部２の曲率と実質的に同じか、筒部２の曲率より大きい曲率の断面形状とするのが好ましい。
【００４２】
このように凹部３１を形成しておくと、暗渠の一部を構築後に袋体１を移動させる際、凹部３１に堰等を形成して水等の液体を注入することにより、袋体１に浮力を与えることができ、袋体１とスラブコンクリート２２との間の摩擦力を著しく低減することができる。そのため、少ない力で袋体１を容易に移動させることができ、移動時の袋体１の外表面１ａの摩耗を少なくすることができる。また、移動時に、袋体１が凹部３１に案内されて移動するため、移動後に袋体１をスラブコンクリート２２上に載置する際、位置ずれが生じにくく、暗渠の内壁面の軸心がずれることがない。
【００４３】
また、袋体１の移動時に、図７（ａ）に示すように、膨張収縮可能な押圧用袋体３３を用いて、空気圧により袋体１を移動させてもよい。
【００４４】
空気圧により移動させるには、まず、袋体１の内部の圧力流体を放出後、圧空を注入して、暗渠の一部３０ｂの内壁面３０ｗに筒部２の外周面１ａが接触するように袋体１を膨張させておく。そして、既設の暗渠の一部３０ａの内壁面３０ｗの内側に、圧縮空気の導入管３２を備えた押圧用袋体３３を配置し、この押圧用袋体３３を膨張させて、袋体１との間に閉鎖空間３４を区画形成する。このとき、袋体１及び押圧用袋体３３は暗渠の内壁面３０ｗに必ずしも全周において密着している必要はなく、閉鎖空間３４に導入管３２から供給される空気量が隙間から漏れる空気量より多くなる程度の気密性を有していればよい。
【００４５】
そして、閉鎖空間３４に導入管３２から圧空を供給することにより、閉鎖空間３４の内圧を高くし、その圧力により袋体１を移動させる。なお、移動後には、押圧用袋体３３の内部の圧空を放出し、繰り返し使用に供する。
【００４６】
このようにして、袋体１を空気圧により移動させると、鏡面３全面に閉鎖空間３４の空気圧を均一に与えて、暗渠の内壁面と同じ形状で袋体１を移動させるため、力が偏らずスムースに移動させることができ、容易に袋体１を移動させることができる。
【００４７】
この移動時には、押圧用袋体３３の内壁面３０ｗとの摩擦力が、袋体１の筒部２の外周面１ａと内壁面３０ｗとの摩擦力より大きい必要があり、例えば、押圧用袋体３３の内圧を袋体１の内圧より高くする必要がある。好ましくは、押圧用袋体３３の内壁面３０ｗとの摩擦力が、袋体１の筒部２の外周面１ａと内壁面３０ｗとの摩擦力の１．１倍以上であるのが好適である。なお、袋体１の移動速度は、導入管３２のバルブ３２ｂの調整により行うことができる。
【００４８】
また、図７（ａ）では、導入管３２が押圧用袋体３３の中心部を貫通して、鏡部３に気密に固定されているが、図７（ｂ）のように、押圧用袋体３３の外周面と内壁面３０ｗとの間に気密に挟持させて配置してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
この発明は上記のような構成であるので、以下のような優れた効果を奏するものである。
【００５１】
この発明の地中中空構造物の構築方法によれば、長溝の底部にスラブコンクリートを打設し、該スラブコンクリート上の長溝の幅の中心部に長手方向に沿って凹部を形成し、該凹部に膨張収縮可能な筒型袋体を載置し、該筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより該筒型袋体の筒部の外周面を前記地中中空構造物の内壁面に対応した形状にし、前記筒部の外周面と前記長溝の側面との間に、補強鉄筋及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠を配置して空間を構成すると共に、この空間に上部コンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物の一部を構築し、そして中空構造物を構築後、前記筒型袋体を収縮させて、少なくとも前記筒部の端部が前記中空構造物の内壁面内に残るように前記スラブコンクリート上の長手方向の任意位置まで移動させる際、前記凹部に液体を注入して該筒型袋体に浮力を与えた状態で移動させ、上記の工程を繰り返し行なうことで長尺の中空構造物を構築するので、長い中空構造物を容易に構築することができ、内壁面成形用の型枠を繰り返し設置及び撤去する手間を省くことができ、長い地中中空構造物の構築の工期及び工費を低減すことができる。
【００５２】
この発明の地中中空構造物構築用袋体によれば、ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形され、両端に鏡部を備えた中空円筒状の袋体であって、前記鏡部に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備え、前記筒型袋体の内部に、前記流体給排口に接続して端末にフロートを備えた送気管と他の流体給排口に接続した送液管とを収容したので、内部に圧力流体を充填して筒部の外周面を膨張させることができるとともに、圧力流体を放出させて収縮させることができ、上記のような地中中空構造物の構築方法に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の地中中空構造物構築用袋体の一実施形態を示す半断面図である。
【図２】 図１の地中中空構造物構築用袋体の流体給排口部の正面図である。
【図３】 この発明の地中中空構造物の構築方法の参考例を説明する溝内部の断面図である。
【図４】 この発明の参考例の地中中空構造物の構築方法の実施形態を説明する溝内部の軸方向断面図である。
【図５】 この発明の第１実施形態の地中中空構造物の構築方法の実施形態を説明する長溝内部の軸方向断面図である。
【図６】 地中中空構造物構築用袋体の移動方法を示し、長溝内部の断面図である。
【図７】 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ地中中空構造物構築用袋体の移動方法を示し、長溝内部の軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ 袋体 １ａ 外周面
２ 筒部 ２ａ 端部
３ 鏡部 ４ 注水給気弁
５ 給排気弁 ６ 排水弁
７ 補助弁 ８ 流体給排口部
９ 引張り具 ９ａ 孔
１０ フランジ部 １１ 送気管
１１ａ、１１ｂ 端末 １２ フロート
１３ 送液管 １３ａ、１３ｂ 端末
１４ 注水給気路 １９ 上部コンクリート
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 液面
２０ 地盤 ２１ 溝
２１ａ 底部 ２１ｂ 溝壁
２２ スラブコンクリート ２３ 型枠
２４、２４ａ、２４ｂ 仕切り枠
２５ 補強鉄筋 ２７ 中空構造物
２７ａ 内壁面 ２８ 長溝
２８ａ 底部 ２８ｂ 溝壁
３０ａ、３０ｂ 暗渠の一部
３０ｅ 端面 ３０ｗ 内壁面
３１ 凹部 ３１ａ 縁部
３２ 導入管 ３２ｂ バルブ
３３ 押圧用袋体 ３４ 閉鎖空間
Claims (4)
- 地盤に中空構造物構築用の長溝を掘削し、該長溝中にコンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物を構築する方法において、
前記長溝の底部にスラブコンクリートを打設し、該スラブコンクリート上の長溝の幅の中心部に長手方向に沿って凹部を形成し、該凹部に膨張収縮可能な筒型袋体を載置し、該筒型袋体内に圧力流体を充填して膨張させることにより該筒型袋体の筒部の外周面を前記地中中空構造物の内壁面に対応した形状にし、前記筒部の外周面と前記長溝の側面との間に、補強鉄筋及び筒型袋体の筒部の長手方向に交差する仕切り枠を配置して空間を構成すると共に、この空間に上部コンクリートを打設して硬化させることにより中空構造物の一部を構築し、そして中空構造物を構築後、前記筒型袋体を収縮させて、少なくとも前記筒部の端部が前記中空構造物の内壁面内に残るように前記スラブコンクリート上の長手方向の任意位置まで移動させる際、前記凹部に液体を注入して該筒型袋体に浮力を与えた状態で移動させ、上記の工程を繰り返し行なうことで長尺の中空構造物を構築する地中中空構造物の構築方法。 - 前記筒型袋体の移動時に、該筒型袋体に気体を充填して前記筒部の外周面を前記中空構造物の内壁面まで膨張させ、該中空構造物に連続した既設の中空構造物の内壁面内に膨張収縮可能な押圧用袋体を配置し、該押圧用袋体に気体を充填して外周面を内壁面に圧接させて前記筒型袋体との間に閉鎖空間を区画形成し、該閉鎖空間に圧空を供給することにより該閉鎖空間の内圧で前記筒型袋体を移動させる請求項１に記載の地中中空構造物の構築方法。
- 前記押圧用袋体と前記既設の中空構造物の内壁面との摩擦力が、前記筒型袋体と前記中空構造物の内壁面との摩擦力の１．１倍以上である請求項２に記載の地中中空構造物の構築方法。
- ゴム状弾性体からなる材料により気密に成形され、両端に鏡部を備えた中空円筒状の袋体であって、前記鏡部に少なくとも２つ以上の開閉可能な流体給排口を備え、前記筒型袋体の内部に、前記流体給排口に接続して端末にフロートを備えた送気管と他の流体給排口に接続した送液管とを収容した地中中空構造物構築用筒型袋体。
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