JP4810959B2 - 埋設型枠の取付構造、取付方法、コンクリート構造物の補強方法、及びコンクリート構造物 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の表面にコンクリートを打設して補強する際に用いられる埋設型枠の取付方法、取付構造、埋設型枠を用いたコンクリート構造物の補強方法及びコンクリート構造物に関する。

従来より、既存のコンクリート構造物の補強方法として、コンクリート構造物と、一定の間隔をあけて埋設型枠を設置し、コンクリート構造物と埋設型枠の間にコンクリートを打設後、型枠を外さずにそのまま埋設することで、コンクリートの耐久性を向上させるとともに、施工性を向上する埋設型枠工法が広く用いられている。このような埋設型枠を設置するためには、埋設型枠に予め設けられている貫通孔に、コンクリート構造物に打設したアンカーを貫通させて固定する。このため、アンカーを高い位置精度で打設しなければならないため、高い熟練技能が必要となる。

そこで、容易に埋設型枠を取付けることを目的として、例えば特許文献１には、コンクリート構造物の補強面に並列して固定される複数の調整型枠ボードと、隣接する調整型枠ボード間に設置されるとともに、両端縁部が隣接する調整型枠ボードの端縁部と重なり合うように設置されたる主型枠ボードとで埋設型枠を構成する埋設型枠の取付方法が記載されている。
特開２００５―１３３３７８号公報

しかしながら、このような埋設型枠の取付方法では、埋設型枠を複数の部材で構成するため、部材数が増加してしまう。このため、取付作業に時間がかかる等、施工性が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成により良好な施工性で埋設型枠を取付けることができるようにすることである。

本発明の埋設型枠の取付構造は、コンクリート構造物の補強を行うための埋設型枠の取付構造であって、前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置された前記埋設型枠と、前記埋設型枠に前記コンクリート構造物の反対側から当接するとともに、横方向に連結された、少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルと、前記鋼板パネルに前記コンクリート構造物の反対側から当接するとともに、縦方向に連結された平板材と、前記コンクリート構造物の表面に打設され、前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材に設けられた貫通孔を貫通するアンカーと、前記アンカーに取り付けられ、前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定する固定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート構造物に打設したアンカーに鋼板パネルと平板材とを固定するだけの簡単な構成で埋設型枠を取付けることができる。

上記の埋設型枠の取付構造において、前記埋設型枠の貫通孔と前記アンカーとの間の空隙を塞ぐように取り付けられたシール部材を備えてもよい。

埋設型枠の貫通孔とアンカーとの間の空隙を塞ぐようにシール部材を取付けることで、コンクリートの打設の際に、空隙よりコンクリートが漏れることを防止できる。

また、前記埋設型枠は、高靭性セメントボードからなるものであってもよい。高靭性セメントボードによれば、製造コストを抑えることができ、また、薄板で保護材としての機能を十分発揮するため、施工性が向上する。

また、前記コンクリート構造物の表面は湾曲しており、前記埋設型枠が、前記コンクリート構造物の表面の湾曲に合わせて湾曲するように、前記埋設型枠と前記鋼板パネルの間に挟みこまれた弾性部材を備えてもよい。

また、本発明の埋設型枠の取付方法は、コンクリート構造物の補強を行うために埋設型枠を取付ける方法であって、前記コンクリート構造物の表面にアンカーを打設し、 前記埋設型枠に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記埋設型枠を前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置し、少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルに設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記鋼板パネルを前記埋設型枠に当接させるとともに横方向に隣接する鋼板パネル同士を連結し、平板材に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記平板材を前記鋼板パネルに当接させるとともに縦方向に隣接する平板材同士を連結し、 前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定することを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物の補強方法は、埋設型枠を用いてコンクリート構造物の補強を行う方法であって、前記コンクリート構造物の表面にアンカーを打設し、前記埋設型枠に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記埋設型枠を前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置し、少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルに設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記鋼板パネルを前記埋設型枠に当接させるとともに横方向に隣接する鋼板パネル同士を連結し、平板材に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、前記平板材を前記鋼板パネルに当接させるとともに縦方向に隣接する平板材同士を連結し、前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定し、前記コンクリート構造物と、埋設型枠の間に補強コンクリートを打設し、前記補強コンクリートの硬化後、前記鋼板パネル及び前記平板材を取り外し、前記アンカーを適宜な長さに切断することを特徴とする。

また、本発明は、上記のコンクリート構造物の補強方法により、補強されたことを特徴とするコンクリート構造物を含むものとする。

本発明によれば、簡単な構成により埋設型枠を取付けることができ、施工性を向上することができる。

以下、本発明の埋設型枠の取付構造の一実施形態を、コンクリート構造物の一例としてトンネル１を補強対象として、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態の埋設型枠の取付構造１０により埋設型枠１１を取り付けたトンネル１の壁面の断面図であり、図２は、トンネル１内部側の埋設型枠の取付構造１０の立面図である。また、図３（Ａ）、は埋設型枠の取付構造１０のアンカー１２周辺の拡大図であり、同図（Ｂ）は、硬質ゴム１８及びスポンジ１９の配置された面における断面図である。

本実施形態の埋設型枠の取付構造１０は、図１に示すトンネル１等のような既存のコンクリート構造物の表面に補強コンクリートを打設するためのものである。図２及び図３に示すように、埋設型枠の取付構造１０は、トンネル１の表面に打設されたアンカー１２と、トンネル１の表面から所定の間隔をあけて設置された埋設型枠１１と、埋設型枠１１にトンネル１の表面とは反対側（以下、トンネル内壁側という）から当接するように設置されたメタルフォーム１３と、メタルフォーム１３にトンネル内壁側から当接するように設けられたフラットバー１４と、アンカー１２に取付けられたナット１５及びワッシャ１６とにより構成される。埋設型枠１１、メタルフォーム１３、及びフラットバー１４はナット１５及びワッシャ１６により、埋設型枠１１とトンネル壁面との間に所定の間隔が保たれるようにアンカー１２に固定されている。図３（Ａ）におけるトンネル１の表面と埋設型枠１１との間にコンクリートを打設し、このコンクリートが硬化することにより、トンネル１と硬化したコンクリートと埋設型枠１１とが一体に形成され、トンネル１を補強することができる。

埋設型枠１１は、例えば高靭性セメントボード等の高い曲げ強度及び変形性能を有する平板状の板材である。埋設型枠１１には、予めアンカー１２に相当する位置にアンカー１２の径よりも若干大きな径の貫通孔１１Ａが設けられている。

メタルフォーム１３は、その片面に、外周縁に沿ってリブが設けられ、さらにその内側に適宜な間隔で縦横方向にリブが設けられた鋼製の平板長方形状のパネル部材である。なお、以下の記載において、メタルフォーム１３のリブが設けられた側の面をリブ面といい、その反対側の面を平坦面という。メタルフォーム１３は型枠材として広く用いられており、低コストで容易に入手することができる。また、メタルフォーム１３のアンカー１２に相当する位置には、アンカー１２の径よりも若干大きい径の貫通孔１３Ａが設けられている。メタルフォーム１３は、その平坦面がトンネル壁面側となり、かつ長手方向がトンネル１の横に延びる向きに並べられており、横方向に隣接するメタルフォーム１３同士は、ボルト等により連結されている。

フラットバー１４は、鋼製の平板状のパネルであり、アンカー１２に相当する位置に貫通孔１４Ａが設けられている。フラットバー１４はその長手方向がトンネル１の縦方向に延びる向きにメタルフォーム１３のリブ面のリブ先端に当接するように並べられており、縦方向に隣接するフラットバー１４同士は、補強材１７により連結されている。

アンカー１２は、トンネル１の表面に縦横に所定の間隔ごとに打設されており、表面に螺条を有し、ナット１５及びワッシャ１６が取付けられている。アンカー１２は、埋設型枠１１、メタルフォーム１３、及びフラットバー１４の貫通孔１１Ａ，１３Ａ，１４Ａを貫通している。そして、埋設型枠１１と、メタルフォーム１３の平坦面側の板部とがアンカー１２の螺条と螺合するナット１５によりワッシャ１６を介して挟み込まれ、さらに、フラットバー１４の表面からナット１５がワッシャ１６を介してアンカー１２に螺合することで埋設型枠１１、メタルフォーム１３、及びフラットバー１４が固定されている。

このように埋設型枠の取付構造１０によれば、コンクリート打設時に埋設型枠１１に作用する力を、横方向に連結されたメタルフォーム１３及び縦方向に連結されたフラットバー１４により負担するため、埋設型枠１１を強固に支持することができる。これにより、トンネル壁面と埋設型枠１１との間に打設されたコンクリートの圧力によって、埋設型枠１１が変形や破損することを防止できる。

また、図１に示すように、トンネル１の表面は湾曲している。このため、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、メタルフォーム１３と埋設型枠１１との間に、埋設型枠１１の中央部を横方向に延びるように硬質ゴム１８を挟み込み、両側よりナット１５及びワッシャ１６により締め付けている。これにより、メタルフォーム１３の中央付近において、メタルフォーム１３と埋設型枠１１との間隔が確保され、一方、メタルフォーム１３の上下端部ではメタルフォーム１３と埋設型枠１１とが接することとなり、埋設型枠１１をトンネル１の形状に合わせて湾曲させた状態で保持することができる。なお、硬質ゴム１８の厚さや位置を適宜調整することで、埋設型枠１１の湾曲形状を調整することができる。

また、トンネル１表面と、埋設型枠１１の間にコンクリートを打設する際に、埋設型枠１１に設けられた貫通孔１１Ａと、アンカー１２との隙間からコンクリートが漏れ出す恐れがある。そこで、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、埋設型枠１１を両側から挟むように円環状のスポンジ部材１９をアンカー１２に挿通させることによって、埋設型枠１１の貫通孔１１Ａとアンカー１２との隙間を塞ぎ、これにより、上記隙間からコンクリートが漏出するのを防止している。

次に、以上説明した埋設型枠の取付構造１０を用いて、トンネル１を補強する方法について簡単に説明する。
まず、補強の対象となるトンネル１の表面に、縦横両方向に所定の間隔でアンカー１２を打設する。次に、トンネル１の表面と、埋設型枠１１との間隔が所定の間隔となるように、アンカー１２にナット１５とワッシャ１６を取り付ける。そして、埋設型枠１１に設けられた貫通孔１１Ａにアンカー１２を挿通させる。その際、埋設型枠１１の両側にスポンジ１９が配置されるように２枚のスポンジ１９をアンカー１２に挿通させておく。

次に、メタルフォーム１３の貫通孔１３Ａにアンカー１２を挿通させ、メタルフォーム１２を埋設型枠１１に当接させる。その際、予めメタルフォーム１３には、埋設型枠１１の湾曲に合わせて、適宜な厚さに形成した硬質ゴム１８を取付けておく。メタルフォーム１３を配置したのち、トンネル内壁側よりナット１５とワッシャ１６を締めることにより、埋設型枠１１をトンネル１の形状に沿わせて湾曲させることができる。また、横方向に隣接するメタルフォーム１３同士をボルトにより連結する。

次に、フラットバー１４に設けられた貫通孔１４Ａにアンカー１２を挿通させ、フラットバー１４を埋設型枠１１に当接させる。そして、トンネル内壁側よりナット１５とワッシャ１６により締め付ける。これにより、埋設型枠１１、メタルフォーム１３及びフラットバー１４とがアンカー１２に固定される。

また、縦方向に隣接するフラットバー１４同士を補強材１７で接続する。これにより、縦方向に並ぶフラットバー１４同士は連結される。以上の工程により、埋設型枠の取付構造１０が形成され、埋設型枠１１が支持される。

次に、トンネル１の表面と、埋設型枠１１との間にコンクリート２０を打設する。この打設したコンクリート２０が硬化することで、既存のトンネル１と、埋設型枠１１と、硬化したコンクリート２０とが一体に形成される。次に、図４に示すように、フラットバー１４及びメタルフォーム１３を取り外し、アンカー１２のトンネル内壁側に突出している不要な部分を、ベビーサンダーで切断する。そして、埋設型枠１１の剥離を防止するため、トンネル内壁側からナット１５及びワッシャ１６をアンカー１２に取付けることにより、トンネル１の補強が完了する。

なお、図５は、比較例として、従来の一般的な埋設型枠の取付構造３０を示す断面図である。同図に示すように、従来の埋設型枠の取付構造３０は、コンクリート構造物から所定の間隔をあけて埋設型枠３１を配置し、この埋設型枠３１に当接するように塩ビ管３２を縦方向に並列させ、この塩ビ管３２に当接するとともに、横方向に延びるように角柱状の角鋼管３３を配置し、コンクリート構造物表面に取付けられたアンカー３４及びアンカー３４に取り付けたフォームタイ３５により角鋼管３３を押さえつける構成であった。これに対して、図３(Ｂ)に示すように、本実施形態の埋設型枠１１の取付構造１０では、埋設型枠１１をフラットバー１４を介してメタルフォーム１３により支持している。フラットバー１４は角鋼管３３に比べて厚さが薄く、また、直接、ワッシャ１６を介してナット１５により固定されている。このため、本実施形態の埋設型枠の取付構造１０のトンネル１表面からの突出の大きさは、図５に示す従来の構成に比べて、大きく減少していることがわかる。

例えば、鉄道営業線のトンネル１では、列車の運行を休止せずに、一日の運行が終了した深夜や早朝に補強工事を行うが、このようなコンクリート構造物の補強工事は、このような工事は一日では終了しないため、日中は図３（Ａ）に示す状態で、埋設型枠の取り付け構造１０がトンネル表面に設置されたまま、列車が運行することになる。このような場合には、トンネル表面からの突出が大きいと列車の走行に支障をきたす恐れがあるため、この突出は小さいことが望まれる。これに対して、本実施形態の埋設型枠の取付構造１０によれば、上記説明したようにトンネル１表面からの突出を小さくできるため、鉄道のトンネル１の補強工事の際に、列車の走行を妨げることがなくなる。

以上説明したように、本実施形態の埋設型枠の取付構造１０によれば、トンネル１に打設したアンカー１２にメタルフォーム１３及びフラットパネル１４を固定するだけの簡単な構成で埋設型枠１１を取付けることができるため、組立及び解体が容易になり、施工性が向上する。また、メタルフォーム１３に硬質ゴム１８を取付けることにより、トンネル１のような湾曲形状の表面に合わせて湾曲させることができる。これにより、補修後のトンネル１の表面を滑らかに湾曲した形状にできる。さらに、従来の埋設型枠の取付構造３０に比べて薄型であるため、鉄道営業線のトンネル等の補強工事を行う場合に、列車の運行を妨げることがなくなる。

なお、本実施形態では、湾曲したトンネル１の内壁の補強工事を行う場合について説明したが、これに限らず、コンクリート構造物の壁面のような平面であっても、本発明の埋設型枠の取付構造により埋設型枠を取り付けて補強工事を行うことができる。このような場合には、埋設型枠１１が平板状であるので、メタルフォーム１３と密着するため、硬質ゴム１８を取り付けなくてよい。

埋設型枠を取り付けたトンネルの壁面の断面図である。 本発明の埋設型枠の取付構造をトンネル内部側から見た立面図である。 （Ａ）は、埋設型枠の取付構造のアンカー周辺の拡大図であり、（Ｂ）は、硬質ゴム及びスポンジの配置された面における断面図である。 補強後のトンネル壁面の断面図である。 従来の埋設型枠の取付構造を示す断面図である。

符号の説明

１ トンネル １０ 埋設型枠の取付構造
１１ 埋設型枠 １１Ａ 貫通孔
１２ アンカー
１３ メタルフォーム １３Ａ 貫通孔
１４ フラットバー １４Ａ 貫通孔
１５ ナット １６ ワッシャ
１７ 補強材 １８ 硬質ゴム
１９ スポンジ ２０ コンクリート
３０ 従来の取付構造 ３１ 高靭性セメントボード
３２ 塩ビ管 ３３ 角鋼管
３４ アンカー ３５ フォームタイ

Claims (7)

1. コンクリート構造物の補強を行うための埋設型枠の取付構造であって、
   前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置された前記埋設型枠と、
   前記埋設型枠に前記コンクリート構造物の反対側から当接するとともに、横方向に連結された、少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルと、
   前記鋼板パネルに前記コンクリート構造物の反対側から当接するとともに、縦方向に連結された平板材と、
   前記コンクリート構造物の表面に打設され、前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材に設けられた貫通孔を貫通するアンカーと、
   前記アンカーに取り付けられ、前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定する固定手段とを備えることを特徴とする埋設型枠の取付構造。
2. 前記埋設型枠の貫通孔と前記アンカーとの間の空隙を塞ぐように取り付けられたシール部材を備えることを特徴とする請求項１記載の埋設型枠の取付構造。
3. 前記埋設型枠は、高靭性セメントボードからなることを特徴とする請求項１又は２記載の埋設型枠の取付構造。
4. 前記コンクリート構造物の表面は湾曲しており、
   前記埋設型枠が前記コンクリート構造物の表面の湾曲に合わせて湾曲するように、前記埋設型枠と前記鋼板パネルの間に挟みこまれた弾性部材を備えることを特徴とする請求項１から３何れか記載の埋設型枠の取付構造。
5. コンクリート構造物の補強を行うために埋設型枠を取付ける方法であって、
   前記コンクリート構造物の表面にアンカーを打設し、
   前記埋設型枠に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記埋設型枠を前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置し、
   少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルに設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記鋼板パネルを前記埋設型枠に当接させるとともに横方向に隣接する鋼板パネル同士を連結し、
   平板材に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記平板材を前記鋼板パネルに当接させるとともに縦方向に隣接する平板材同士を連結し、
   前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定することを特徴とする埋設型枠の取付方法。
6. 埋設型枠を用いたコンクリート構造物の補強方法であって、
   前記コンクリート構造物の表面にアンカーを打設し、
   前記埋設型枠に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記埋設型枠を前記コンクリート構造物の表面と所定の間隔をあけて配置し、
   少なくとも周囲にリブを有する鋼板パネルに設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記鋼板パネルを前記埋設型枠に当接させるとともに横方向に隣接する鋼板パネル同士を連結し、
   平板材に設けられた貫通孔に前記アンカーを挿通させ、
   前記平板材を前記鋼板パネルに当接させるとともに縦方向に隣接する平板材同士を連結し、
   前記埋設型枠、前記鋼板パネル、及び前記平板材を前記アンカーに固定し、
   前記コンクリート構造物と、埋設型枠の間に補強コンクリートを打設し、
   前記補強コンクリートの硬化後、前記鋼板パネル及び前記平板材を取り外し、
   前記アンカーを適宜な長さに切断することを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
7. 請求項６記載のコンクリート構造物の補強方法により補強されたことを特徴とするコンクリート構造物。