JP6502191B2 - コンクリート構造物の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋を内包するコンクリート構造物の補修方法に関する。

多くのコンクリート構造物には補強用の鉄筋が埋め込まれている。例えば、地中に埋設され、鉄道用地下トンネルや自動車用地下トンネルその他の地下構造物を構築するボックスカルバートの壁部には、互いに対向する内側鉄筋及び外側鉄筋と、これら内側鉄筋と外側鉄筋とを連結するせん断補強筋と、が埋め込まれている場合がある。また、ボックスカルバート以外のコンクリート構造物の壁部にも上記内側鉄筋，外側鉄筋及びせん断補強筋と同一又は実質的に同一の鉄筋が埋め込まれている場合がある。内側鉄筋は壁部の内面寄りに配置され、外側鉄筋は壁部の外面寄りに配置されている。換言すれば、内側鉄筋は壁部の中立軸よりも内側に配置され、外側鉄筋は壁部の中立軸よりも外側に配置されている。

内側鉄筋及び外側鉄筋は、鉛直に延びる複数の主筋と水平に延びる複数の横補強筋とによって格子状に形成されている。一方、せん断補強筋は、内側鉄筋における主筋と横補強筋との交差部と、外側鉄筋における主筋と横補強筋との交差部とに跨るように配置されている。換言すれば、せん断補強筋は側壁部の中立軸を横断している。中立軸を横断して延びるせん断補強筋の一端側は内側鉄筋の交差部に係合され、せん断補強筋の他端側は外側鉄筋の交差部に係合されている。

具体的には、せん断補強筋の一端側は略９０度折り曲げられて内側鉄筋又は外側鉄筋の交差部に引っ掛けられ、せん断補強筋の他端側は略１８０度折り曲げられて外側鉄筋又は内側鉄筋の交差部に引っ掛けられている。

せん断補強筋両端の曲げ角が上記のように異なるのは、主に施工上の制約に基づく。すなわち、せん断補強筋と内側鉄筋及び外側鉄筋との係合力を高めるためには、せん断補強筋の両端を略１８０度、少なくとも９０度よりも大きく折り曲げることが望ましい。

しかし、せん断補強筋の両端が９０度よりも大きく折り曲げられていると、内側鉄筋の交差部及び外側鉄筋の交差部の双方にせん断補強筋の端部を引っ掛けることが非常に困難になる。

そこで従来は、せん断補強筋の一端側は略１８０度折り曲げられている一方、せん断補強筋の他端側は略９０度折り曲げられている。せん断補強筋を内側鉄筋及び外側鉄筋に係合させる際には、略１８０度折り曲げられているせん断補強筋の一端側を内側鉄筋の交差部に引っ掛けた後に、略９０度折り曲げられているせん断補強筋の他端側を外側鉄筋の交差部に引っ掛ける。或いは、略１８０度折り曲げられているせん断補強筋の一端側を外側鉄筋の交差部に引っ掛けた後に、略９０度折り曲げられているせん断補強筋の他端側を内側鉄筋の交差部に引っ掛ける。

以下の説明では、せん断補強筋の両端部のうち、相対的に曲げ角が大きい端部を“折り返しフック部”と呼び、相対的に曲げ角が小さい端部を“折り曲げフック部”と呼んで区別する場合がある。

特開２０１５−２１２９０号公報

上記のように、せん断補強筋の一端側には折り返しフック部が設けられ、せん断補強筋の他端側には折り曲げフック部が設けられている。地震等によってコンクリート構造物に大きな力が及ぶと、内部の鉄筋にも大きな力が及ぶ。このとき、曲げ角が小さい折り曲げフック部は、曲げ角が大きい折り返しフック部に比べて曲げ戻りしやすい。折り曲げフック部が曲げ戻ると、すなわち折り曲げフック部の曲げ角が減少すると、内側鉄筋又は外側鉄筋との係合力が弱まり、補強筋としての機能が失われ、又は低下する。

本発明の目的は、折り曲げフック部の変形によって弱まったせん断補強筋と内側鉄筋又は外側鉄筋との係合力を回復させてコンクリート構造物の耐力低下を防止することである。

本発明のコンクリート構造物の補修方法は、格子状に組まれた主筋と横補強筋とを含み、互いに対向する第１鉄筋群及び第２鉄筋群と、前記第１鉄筋群に掛けられる第１端部と、前記第２鉄筋群に掛けられる第２端部と、これら第１端部と第２端部との間の中間部と、を備え、前記第１鉄筋群と前記第２鉄筋群とに跨って配置されるせん断補強筋と、を有するコンクリート構造物の補修方法である。この補修方法は、コンクリートの剥落によって露出し、かつ、変形によって前記中間部に対する曲げ角が減少した前記第１端部又は前記第２端部を前記曲げ角がさらに減少するように曲げ戻す矯正工程と、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部に定着具を取り付ける装着工程と、前記定着具から突出する前記せん断補強筋の余長部分を除去する切断工程と、少なくとも前記定着具を覆う被りコンクリートを打設する打設工程と、を有する。

本発明の一態様では、前記矯正工程において、前記第１端部又は前記第２端部の根元部分又はその近傍を加熱により軟化させて前記第１端部又は前記第２端部を曲げ戻す。

本発明の他の態様では、前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、前記定着具と該定着具に挿入された前記せん断補強筋とを溶接によって固定する。

本発明の他の態様では、前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、前記定着具と該定着具に挿入された前記せん断補強筋とを接着によって固定する。

本発明の他の態様では、前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、前記定着具に挿入された前記せん断補強筋に抜け止め部を設けて、前記定着具と前記せん断補強筋とを固定する。

本発明の他の態様では、前記定着具の前記貫通孔の内周面には、前記せん断補強筋の外周面に向かって次第に縮径するテーパ部が設けられている。

本発明の他の態様では、前記定着具は、該定着具が取り付けられた前記せん断補強筋に隣接する前記主筋と前記横補強筋の少なくとも一方と係合するフランジ部を有する。

本発明によれば、折り曲げフック部の変形によって弱まったせん断補強筋と内側鉄筋又は外側鉄筋との係合力が回復され、コンクリート構造物の耐力低下が防止される。

補修対象の一例であるコンクリート壁の内部構造を模式的に示す斜視図である。 図１に示されている鉄筋のより現実的な位置関係などを示す図であって、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 変形して露出した折り曲げフック部を示す斜視図である。 折り曲げフック部が変形したせん断補強筋の補修工程を示す図であって、（ａ），（ｂ）は矯正工程を示す説明図、（ｃ）は装着工程及び切断工程を示す説明図、（ｄ）は打設工程を示す説明図である。 定着具の拡大斜視図である。 定着具の拡大断面図である。 定着具の変形例の一つを示す拡大斜視図である。 定着具の変形例の他の一つを示す拡大斜視図である。 抜け止め部の一例を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。本実施形態におけるコンクリート構造物は、図１に示されるように、一面が地盤Ｇによって覆われたコンクリート壁１であって、地下トンネル２の側壁を形成している。以下の説明では、地盤Ｇに覆われているコンクリート壁１の一面を“外面３”と呼び、外面３と反対側の一面を“内面４”と呼ぶ。すなわち、図示されているコンクリート壁１の内面４は、地下トンネル２の内壁の一部を形成している。

図１に示されるように、コンクリート壁内部の内面寄りには第１鉄筋群１０が埋め込まれており、外面寄りには第２鉄筋群２０が埋め込まれている。そこで、以下の説明では、第１鉄筋群１０を“内側鉄筋群１０”と呼び、第２鉄筋群２０を“外側鉄筋群２０”と呼ぶ場合がある。

内側鉄筋群１０は、格子状に組まれた複数本の主筋１１と横補強筋１２とを含んでいる。換言すれば、内側鉄筋群１０は、鉛直に延びる主筋１１と水平に延びる横補強筋１２とから構成されている。同様に、外側鉄筋群２０は、格子状に組まれた複数本の主筋２１と横補強筋２２とを含んでいる。換言すれば、外側鉄筋群２０は、鉛直に延びる主筋２１と水平に延びる横補強筋２２とから構成されている。

内側鉄筋群１０と外側鉄筋群２０とは、コンクリート壁１の中立軸Ｘを挟んで互いに対向しており、これら内側鉄筋群１０と外側鉄筋群２０との間には複数本のせん断補強筋３０が掛け渡されている。

図１では、内側鉄筋群１０（主筋１１及び横補強筋１２），外側鉄筋群２０（主筋２１及び横補強筋２２），せん断補強筋３０が模式的に示されている。そこで、より現実に近い内側鉄筋群１０，外側鉄筋群２０及びせん断補強筋３０の位置関係や本数などを図２に示す。

図１，図２に示されるように、せん断補強筋３０は、内側鉄筋群１０に掛けられる第１端部３１と、外側鉄筋群２０に掛けられる第２端部３２と、これら第１端部３１と第２端部３２との間の中間部３３と、備えており、内側鉄筋群１０と外側鉄筋群２０とに跨って配置されている。

図２（ａ），（ｃ）に最も明確に示されるように、一部のせん断補強筋３０の第１端部３１は中間部３３に対して略９０度折り曲げられており、第２端部３２は中間部３３に対して略１８０度折り曲げられている。また、残りのせん断補強筋３０の第１端部３１は中間部３３に対して略１８０度折り曲げられており、第２端部３２は中間部３３に対して略９０度折り曲げられている。

上記のように、それぞれのせん断補強筋３０は、中間部３３に対して略９０度折り曲げられた端部と、中間部３３に対して略１８０度折り曲げられた端部と、を備えている。換言すれば、それぞれのせん断補強筋３０は、中間部３３に対する曲げ角が相対的に小さい端部と、中間部３３に対する曲げ角が相対的に大きい端部と、を備えている。以下の説明では、それが第１端部３１であるか第２端部３２であるかを問わず、中間部３３に対する曲げ角が相対的に小さい端部を“折り曲げフック部４０”と呼び、中間部３３に対する曲げ角が相対的に大きい端部を“折り返しフック部４１”と呼ぶ場合がある。尚、かかる呼称は説明の便宜上の呼称に過ぎない。例えば、折り曲げフック部は“９０度フック”と呼ばれ、折り返しフック部は“１８０度フック”などと呼ばれることもある。

上記のように、それぞれのせん断補強筋３０の一端側には折り曲げフック部４０が設けられ、他端側には折り返しフック部４１が設けられている。そして、一部のせん断補強筋３０については、その折り曲げフック部４０が内側鉄筋群１０に掛けられ、折り返しフック部４１が外側鉄筋群２０に掛けられている。また、残りのせん断補強筋３０については、その折り曲げフック部４０が外側鉄筋群２０に掛けられ、折り返しフック部４１が内側鉄筋群１０に掛けられている。尚、以下の説明では、折り曲げフック部４０と折り返しフック部４１とを特に区別しない場合には、これらを“フック部”と総称する場合がある。

上記構造のコンクリート壁１に地震などによって大きな力が及ぶと、コンクリート及びその内部の鉄筋にも大きな力が及ぶ。その結果、図３に示されるように、コンクリートの一部（被りコンクリートなど）が剥落するとともに、せん断補強筋３０のフック部が変形して外部に露出する場合がある。このとき、折り返しフック部４１に比べて中間部３３に対する曲げ角が小さい折り曲げフック部４０は特に変形しやすい。具体的には、折り曲げフック部４０は、中間部３３に対する曲げ角が減少するように変形する。かかる変形状態は「フックが開口する」又は「フックが開く」などと称されることもある。

上記のようにせん断補強筋３０の折り曲げフック部４０が変形すると、つまり、せん断補強筋３０のフックが開くと、せん断補強筋３０と内側鉄筋群１０又は外側鉄筋群２０との係合力が低下し、せん断補強筋３０の補強筋として機能が失われ、又は低下する。

次に、上記のように折り曲げフック部４０が変形したせん断補強筋３０の補修工程について説明する。

図４（ａ）に示されるように、変形した折り曲げフック部４０の根元部分又はその近傍（図中において点線で囲まれた部分）を加熱により軟化させて中間部３３に対する曲げ角がさらに減少するように曲げ戻す（矯正工程）。すなわち、図４（ｂ）に示されるように、折り曲げフック部４０を真っ直ぐ又は略真っ直ぐに戻す。例えば、当初は９０度であった折り曲げフック部４０の中間部３３に対する曲げ角が変形によって４５度前後に減少した場合、曲げ角を０度又は略０度までさらに減少させる。上記加熱には、例えばガスバーナーを用いる。

次に、図４（ｃ）に示されるように、曲げ戻された折り曲げフック部４０に定着具５０を取り付ける（装着工程）。図５に示されるように、本実施形態で用いられる定着具５０は、筒部５１と、筒部５１の一端に設けられたフランジ部５２と、筒部５１及びフランジ部５２を貫く貫通孔５３と、を備えた金物である。図４（ｃ）に示されるように、装着工程では、定着具５０の貫通孔５３（図５）に曲げ戻された折り曲げフック部４０が挿入される。また、定着具５０のフランジ部５２が該定着具５０が取り付けられたせん断補強筋３０に隣接する横補強筋１２に係合する。つまり、折り曲げフック部４０に代わって定着具５０が横補強筋１２に係合し、せん断補強筋３０と内側鉄筋群１０との係合力が回復する。

その後、定着具５０と該定着具５０の貫通孔５３（図５）に挿入されたせん断補強筋３０とを固定する。本実施形態では、定着具５０と該定着具５０の貫通孔５３に挿入されたせん断補強筋３０とを溶接によって固定する。このため、図６に示されるように、貫通孔５３の内周面には、せん断補強筋３０の外周面に向かって次第に縮径するテーパ部５３ａが設けられている。テーパ部５３ａは貫通孔５３のフランジ部側に設けられており、その直径はフランジ部５２から離反するに従って次第に小さくなっている。このテーパ部５３ａは溶接時に液溜まりとして機能し、溶接作業を容易にするとともに、定着具５０とせん断補強筋３０との確実かつ強固な溶着を担保する。

次に、図４（ｃ）に示されるように、定着具５０から突出しているせん断補強筋３０の余長部分３０ａを除去する（切断工程）。

次いで、図４（ｄ）に示されるように、定着具５０及びコンクリート剥落によって露出した鉄筋を覆う被りコンクリート６０を打設する（打設工程）。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図４（ｃ），（ｄ）に示されている定着具５０のフランジ部５２を横補強筋１２及び主筋１１の双方に係合させてもよく、主筋１１のみに係合させてもよい。すなわち、フランジ部５２は、定着具５０が取り付けられたせん断補強筋３０と隣接する主筋１１と横補強筋１２の少なくとも一方と係合すればよい。フランジ部５２を主筋１１や横補強筋１２により確実かつ容易に係合させるべく、フランジ部５２の形状を変更してもよい。例えば、図７に示されるように、フランジ部５２の形状を貫通孔５３と同心の円形に変更してもよい。また、図８に示されるように、フランジ部５２の形状を貫通孔５３に対して偏心した円形に変更してもよい。さらに、定着具５０とせん断補強筋３０とは接着によって固定してもよい。定着具５０とせん断補強筋３０とを接着によって固定する場合にも、定着具５０のテーパ部５３ａは、接着剤が溜まる液溜まりとして機能し、接着作業を容易にするとともに、定着具５０とせん断補強筋３０との確実かつ強固な溶着を担保する。

また、図９に示されるように、定着具５０を貫通するせん断補強筋３０の端部に抜け止め部６１を設けて定着具５０とせん断補強筋３０とを固定してもよい。

本発明の補修方法によって補修可能なコンクリート構造物はコンクリート壁に限定されない。本発明の補修方法は、例えば、地中に埋設されているボックスカルバートの壁部（側壁）の補修や、地盤に掘削された溝にコンクリートを現場打ちすることにより、又はプレキャスト部材を並べることにより構築された掘割道路の壁部（側壁）の補修にも適用できる。また、本発明の補修方法は、底部（床版）から起立する擁壁の壁部（縦壁）の補修にも適用できる。

１ コンクリート壁
２ 地下トンネル
３ 外面
４ 内面
１０ 第１鉄筋群（内側鉄筋群）
２０ 第２鉄筋群（外側鉄筋群）
１１，２１ 主筋
１２，２２ 横補強筋
３０ せん断補強筋
３０ａ 余長部分
３１ 第１端部
３２ 第２端部
３３ 中間部
４０ 折り曲げフック部
４１ 折り返しフック部
５０ 定着具
５１ 筒部
５２ フランジ部
５３ 貫通孔
５３ａ テーパ部
６０ 被りコンクリート
６１ 抜け止め部
Ｇ 地盤
Ｘ 中立軸

Claims (7)

1. 格子状に組まれた主筋と横補強筋とを含み、互いに対向する第１鉄筋群及び第２鉄筋群と、
   前記第１鉄筋群に掛けられる第１端部と、前記第２鉄筋群に掛けられる第２端部と、これら第１端部と第２端部との間の中間部と、を備え、前記第１鉄筋群と前記第２鉄筋群とに跨って配置されるせん断補強筋と、を有するコンクリート構造物の補修方法であって、
   コンクリートの剥落によって露出し、かつ、変形によって前記中間部に対する曲げ角が減少した前記第１端部又は前記第２端部を前記曲げ角がさらに減少するように曲げ戻す矯正工程と、
   曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部に定着具を取り付ける装着工程と、
   前記定着具から突出する前記せん断補強筋の余長部分を除去する切断工程と、
   少なくとも前記定着具を覆う被りコンクリートを打設する打設工程と、を有する、
   コンクリート構造物の補修方法。
2. 請求項１に記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記矯正工程では、前記第１端部又は前記第２端部の根元部分又はその近傍を加熱により軟化させて前記第１端部又は前記第２端部を曲げ戻す、
   コンクリート構造物の補修方法。
3. 請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、
   前記定着具と該定着具に挿入された前記せん断補強筋とを溶接によって固定する、
   コンクリート構造物の補修方法。
4. 請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、
   前記定着具と該定着具に挿入された前記せん断補強筋とを接着によって固定する、
   コンクリート構造物の補修方法。
5. 請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記定着具は、曲げ戻された前記第１端部又は前記第２端部が挿入される貫通孔を有し、
   前記定着具に挿入された前記せん断補強筋に抜け止め部を設けて、前記定着具と前記せん断補強筋とを固定する、
   コンクリート構造物の補修方法。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記定着具の前記貫通孔の内周面には、前記せん断補強筋の外周面に向かって次第に縮径するテーパ部が設けられている、
   コンクリート構造物の補修方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート構造物の補修方法において、
   前記定着具は、該定着具が取り付けられた前記せん断補強筋に隣接する前記主筋と前記横補強筋の少なくとも一方と係合するフランジ部を有する、
   コンクリート構造物の補修方法。

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