JP2004204572A

JP2004204572A - アーチ構造物の施工方法

Info

Publication number: JP2004204572A
Application number: JP2002375709A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ishikawa; 大石川; Toshiya Maeda; 敏也前田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】コンクリート造アーチ構造物を１回のコンクリート打設で施工する。
【解決手段】打設開始時点に打設されたコンクリートＣが打設完了時点においても再振動を与えることが可能な程度の未硬化状態を維持するようにそのコンクリートの凝結時間を設定する。凝結時間を設定するための指標としてプロクター貫入抵抗値を採用し、その値が打設開始から打設完了までの所要時間を経過した時点で３．５Ｎ／ｍｍ^２以下であるように設定する。凝結時間の設定を凝結遅延機能を有する混和剤を配合することで行う。先に打設するコンクリートの凝結時間の設定値を後に打設するコンクリートの凝結時間の設定値よりも長く設定する。少なくとも一部のコンクリートとして高流動コンクリートを用いる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート造のアーチ構造物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木・建築の分野においては様々な形態、規模のコンクリート造のアーチ構造物が施工される。図４はその一例としてコンクリート橋におけるアーチリブとしてのアーチ構造物１を示すもので、そのアーチ構造物１をアーチアバット２間に設けて橋桁３を下方から支持するようにしたものである。
【０００３】
上記のようなコンクリート造のアーチ構造物１の施工は、たとえば図５に示すように、アーチ状の型枠４（底型枠）を大がかりな型枠支保工５により支持して設けて、その型枠４上に配筋し必要に応じて上部型枠を設けたうえでコンクリートを打設することで行うことが通常であるが、支保工の簡略化を目的として、たとえば特許文献１には図６に示すようにトラスからなるアーチ状型枠支保工６を用いて型枠４を支持する工法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８４１２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、いずれにしても上記のようなコンクリート造のアーチ構造物１を施工する際にはコンクリート打設に長時間を要することが通常であるので、その全体を１回のコンクリート打設により施工することは通常は困難であり、一般的にはアーチ構造物１の全体をいくつかの領域に区分してコンクリート打設を数回に分けて順次行わざるを得ない。しかし、そのようなことでは、全体を１回のコンクリート打設で施工する場合に較べて工事期間が長くなるばかりでなく、打継部にコールドジョイント等の欠陥が生じることを防止するための対策が必要となることをはじめとして手間と費用が著しく増大することが不可避である。
【０００６】
しかも、特にアーチ構造物１の施工に際してコンクリート打設を複数回に分けて行う場合には、コンクリート打設を飛び飛びに行う必要もあって作業がより一層面倒になる。そのことについて、型枠４の支保工としてアーチ状型枠支保工６を採用した場合を例にとって図６〜図７を参照して説明する。
【０００７】
一般に、コンクリート打設は下部から上部へと向かって行うものであり、アーチ構造物１の施工に際しても同様に下部（脚部側）から上部（頂部側）に向かって行うことができれば都合が良いのであるが、それは好ましくないとされている。すなわち、アーチ状に組み立てた型枠４の脚部側にまずコンクリートを打設した場合には、その荷重により図６に破線で示すように型枠４の両脚部側が沈み込み頂部側が盛り上げるような変形が多少なりとも生じ、その形状なりにコンクリートが硬化して脚部が形成されてしまうことになる。そして、その後に頂部側にコンクリートを打設すると、今度は型枠４の頂部側が沈み込み脚部側が浮き上がろうとするような変形が生じ、そのような変形によって施工済みの脚部に対して大きな曲げモーメントが生じて亀裂の発生等の事態が生じることが想定される。
【０００８】
そのため、従来においてはコンクリート打設による型枠４の過大な変形が生じることを抑制するために、たとえば図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、まず頂部に対してコンクリートＣを先行打設し、次いで中間部に対してコンクリートＣを飛び飛びに打設し、脚部に対するコンクリートＣの打設は特許文献１にも示されているように最後に行う、という順序で打設することが好ましいとされている。しかし、そのような順序で打設することでは、打設のたびに妻枠７の組み立てと解体を必要とするし、後打ちする部分では逆打ちとなる部分が各所に生じるので極めて施工性が良くなく、このことがこの種のアーチ構造物１の施工に際して工期短縮や工費削減を図る上での大きな障害となっていた。
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明はコンクリート造のアーチ構造物を１回のコンクリート打設で施工することを可能とする合理的な施工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、アーチ状に組み立てた型枠上に実質的に連続的にコンクリートを打設することで、コンクリート造のアーチ構造物の全体を打継部を設けることなく一体に形成するようにしたアーチ構造物の施工方法であって、打設開始時点に打設されたコンクリートが打設完了時点においても再振動を与えることが可能な程度の未硬化状態を維持するようにそのコンクリートの凝結時間を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明のアーチ構造物の施工方法において、コンクリートの凝結時間を設定するための指標としてプロクター貫入抵抗値を採用し、打設開始から打設完了までの所要時間を経過した時点でそのコンクリートのプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２以下であるように凝結時間を設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明のアーチ構造物の施工方法において、コンクリートの凝結時間の設定を、凝結遅延機能を有する混和剤を配合することで行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明のアーチ構造物の施工方法において、凝結時間の設定値の異なる異配合のコンクリートを使用し、先に打設するコンクリートの凝結時間の設定値を、後に打設するコンクリートの凝結時間の設定値よりも長く設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１，２，３または４の発明のアーチ構造物の施工方法において、少なくとも一部のコンクリートとして高流動コンクリートを用いることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。本実施形態は、図４に示したコンクリート橋におけるアーチリブとしてのアーチ構造物１を、図６に示したようなアーチ状型枠支保工６を用いて施工する場合に適用したものであるが、これはあくまで一例であり、本発明は様々な用途、規模、形態のアーチ構造物の施工に際して広く適用できるものであるし、例えば図５に示したような型枠支保工５を採用する等、型枠支保工の構造や形態も任意である。
【００１６】
本実施形態では、アーチ状に組み立てた型枠４上に実質的に連続的に１回のコンクリート打設を行うことにより、アーチ構造物１の全体を打継部を設けることなく一体に形成することを基本とするものであるが、それを可能とするために、打設するコンクリートの凝結時間（換言すれば硬化速度）を適正に設定することを主眼とする。
【００１７】
すなわち、本実施形態では、型枠４の下部（脚部側）から上部（頂部側）までコンクリートを図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように層状に順次打設していくが、打設開始から打設完了までの所要時間は数時間から十数時間にも及ぶものとなるので、打設開始時点に打設したコンクリートが打設完了時点においても再振動を与えることが可能な程度の未硬化状態を維持するように、そのコンクリートの凝結時間を設定することとする。
【００１８】
本実施形態では、コンクリートの凝結時間を表す指標としてプロクター貫入抵抗値を採用する。これはＪＩＳＡ１１４７−２００１に規定される「コンクリートの凝結時間試験方法」により求められるもので、その値が３．５Ｎ／ｍｍ^２になるまでの所要時間は特に「凝結の始発時間」とされ、その時間内においては打設したコンクリートに対してバイブレータによる再振動を与えることができるとされている。したがって本実施形態においては、打設開始から打設完了までの所要時間を経過した時点でそのコンクリートのプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２以下であるように凝結時間を設定する。具体的には、たとえば打設所要時間が７時間である場合、プロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２となるまでに７時間以上を要するように（換言すれば、打設後７時間経過してもそのプロクター貫入抵抗値が未だ３．５Ｎ／ｍｍ^２には達しないように）コンクリートの凝結時間を設定する。
【００１９】
上記のように、本実施形態においては、打設開始から打設完了までの所要時間に対応させてコンクリートの凝結時間を通常よりも充分に長く設定して、その時間内においてコンクリート打設を完了させることにより、仮に打設完了後に充填不良や型枠の変形等に起因する亀裂の発生等の不具合が発生したとしても、「凝結の始発時間」に達する以前であれば再振動を与えることによってそのような不具合を解消させることができる。
【００２０】
上記のようなコンクリートの凝結時間の設定は、コンクリートに凝結遅延機能を有する混和剤を配合することで行うことができるし、配合設計に際して試験練りを行って所望の凝結時間とするための適正な配合量を決定することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、施工するべきアーチ構造物１の頂部と頂部以外の一般部とでは異配合のコンクリートを用いることとしており、そのコンクリートの仕様の一例を図２に示し、配合の一例を図３に示す。
【００２２】
すなわち、本実施形態では、一般部においては上部型枠８を設置するが頂部に対しては上部型枠を設置せずに打設を行うこととし、図２に示すようにそれぞれに対応するコンクリートのスランプを１５±２．５ｃｍおよび８±２．５ｃｍに設定している。また、脚部に対する打設開始から頂部での打設完了までの総打設所要時間を７時間と想定し、一般部に打設するコンクリートの凝結時間としては７時間経過後においてもプロクター貫入抵抗値が０．５Ｎ／ｍｍ^２以下となるように設定し、そのため、図３に示すように一般部のコンクリートには凝結遅延機能を有する混和剤として遅延型減水剤、たとえば株式会社ポゾリス物産製Ｎｏ．８９相当品を採用し、その配合量を０．２％としている。
【００２３】
なお、この場合の凝結時間の設定値としては、上述したようにコンクリートの凝結の始発時間（プロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２となるまでの所要時間）が７時間以上となるように設定すれば充分であるが、ここでは作業が遅れることも想定して充分な余裕を見て上記のような設定値（プロクター貫入抵抗値が０．５Ｎ／ｍｍ^２以下）としている。また、頂部の打設にはさほどの時間を要しないので、頂部に打設するコンクリートとしては特に凝結時間の設定は必要とせず、また、仕上げもあるため遅延型減水剤を配合しない通常のコンクリートを用いれば良い。
【００２４】
具体的な打設工程としては、型枠４をアーチ状型枠支保工６により支持して設置し、その上に配筋を行った後、まず図１（ａ）に示すように頂部を残して上部型枠８を設置するとともに、その上部型枠８にはコンクリートを層状に打設するためのスリット状の開口部９を設けておく。そして、（ｂ）に示すように最下段の開口部９から１層目のコンクリートＣを層状に打設し、必要に応じて開口部９からバイブレータを差し込んで打設作業を行い、１層目の打設が完了したら最下段の開口部９を閉じる。続いて、２段目の開口部９から２層目のコンクリートＣの打設を行う。
【００２５】
上記の工程を繰り返してコンクリートＣを層状に打設していき、（ｃ）に示すように頂部を残すのみとなったら、（ｄ）に示すように頂部に対しては上部型枠を設置することなく、今までに打設したコンクリートＣとは異配合のコンクリートＣ’（低スランプかつ通常の凝結時間のもの）を打設する。所定の養生期間を確保して打設した全てのコンクリートＣ，Ｃ’が所定強度に達したら上部型枠８、型枠４を解体し、アーチ構造物１の完成となる。
【００２６】
なお、上記のように上部型枠８を予め組み立てることに代えて、コンクリートＣを層状に打設する工程に合わせて上部型枠８も各段ごとに段階的に組み立てるようにしても良い。
【００２７】
上記方法によれば、打設完了時点においても再振動が可能な程度の未硬化状態を維持するように凝結時間を長く設定したコンクリートを用いることで、打設作業の途中で型枠４の変形等に起因して打設済みのコンクリートに亀裂等の不具合が生じたとしても、打設完了後に型枠４や上部型枠８やアーチ側面型枠の外側から再振動を与えたり、あるいは開口部９を開けてコンクリートの再投入、バイブレータによる再振動を与えることで、不具合を容易にかつ支障なく解消させることができる。
【００２８】
それ故に、上記方法ではコンクリート打設を長時間にわたって連続的に行うことが可能となり、それによってアーチ構造物１の全体を打継部を設けることなく実質的に１回のコンクリート打設で一体に施工することが可能となり、従来のようにコンクリート打設を複数回に分けて行う場合に較べて作業性を大きく改善でき、工期短縮、工費削減を充分に図ることが可能である。
【００２９】
なお、上記実施形態のようにコンクリートの凝結時間はプロクター貫入抵抗値を指標として設定し、特に打設完了までの所要時間よりも「凝結の始発時間」が長くなるように設定することが好ましいが、凝結時間の設定は少なくとも打設完了時点において再振動が可能な程度の未硬化状態を維持するように設定する限りにおいて任意であり、施工するべきアーチ構造物１の規模や形態に応じて、また作業が遅延することも考慮して充分な余裕を持たせて、最適に設定すれば良い。
【００３０】
また、上記実施形態では、遅延型減水剤を配合することで凝結時間を調節し設定するものとしたが、凝結時間は遅延型減水剤のみならず通常の減水剤やその他の混和剤の影響も受けるので、様々な配合設計や試験練りを行って凝結時間を最適に設定すれば良い。
【００３１】
また、上記実施形態では、頂部に打設するコンクリートは一般部のコンクリートと異配合のものとしてその凝結時間の設定は特に行わないものとしたが、頂部にも一般部と同じコンクリートを打設しても差し支えない。また、可能であれば、打設するタイミングに合わせて凝結時間をより厳密に設定した様々な配合のコンクリートを使用しても良いが、いずれにしても先に打設するコンクリートの凝結時間の設定値を後に打設するコンクリートの凝結時間の設定値よりも長く設定する必要があることは言うまでもない。
【００３２】
また、上記実施形態のようにコンクリート打設は上部型枠８を組み立てて脚部側から頂部側から順次層状に行うことが現実的であり、上部型枠８には各層ごとに作業用の開口部９を設けることが好ましいが、各層のコンクリート打設量、上部型枠８やそれに設ける開口部９の有無等の具体的な打設工程は、施工するべきアーチ構造物１の規模や形態に応じて適宜設定すれば良い。さらに、コンクリートの全てもしくは一部として自己充填性に優れる高流動コンクリートを採用することも好適である。
【００３３】
さらに、本発明においては、アーチ構造物の全体を実質的に１度のコンクリート打設で施工できることから、支保工を撤去できるコンクリート強度に達した時点で支保工をジャッキダウンすることが可能であり、そのようにすれば、アーチ構造物に早期に圧縮応力を作用させることができ、温度応力によるひび割れを防止することができる効果が得られる。
【００３４】
また、本発明を橋梁に適用した場合には、支保工の上げ越し量を計算によって明確に算出することができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、コンクリート造のアーチ構造物の施工に際し、打設開始時点に打設されたコンクリートが打設完了時点においても再振動を与えることが可能な程度の未硬化状態を維持するようにそのコンクリートの凝結時間を設定するので、型枠の変形等に伴う不具合が打設完了時点で生じていても再振動を与えることでその不具合を解消させることが可能であり、したがってコンクリート打設を長時間にわたって連続的に行うことが可能となり、それによってアーチ構造物の全体を打継部を設けることなく一体に施工することが可能であり、従来のようにコンクリート打設を複数回に分けて行う場合に較べて作業性を大きく改善でき、工期短縮、工費削減を充分に図ることができる。
【００３６】
請求項２の発明は、コンクリートの凝結時間を設定するための指標としてプロクター貫入抵抗値を採用し、打設開始から打設完了までの所要時間を経過した時点でそのコンクリートのプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２以下であるように凝結時間を設定するので、凝結時間を定量的に確実に設定することができる。
【００３７】
請求項３の発明は、コンクリートの凝結時間の設定を凝結遅延機能を有する混和剤を配合することで行うので、凝結時間を自由にかつ幅広く設定することができる。
【００３８】
請求項４の発明は、凝結時間の設定値の異なる異配合のコンクリートを使用し、先に打設するコンクリートの凝結時間の設定値を、後に打設するコンクリートの凝結時間の設定値よりも長く設定するので、各コンクリートの凝結時間をそれぞれの打設のタイミングに合わせて最適に設定することができ、合理的である。
【００３９】
請求項５の発明は、コンクリートとして自己充填性に優れる高流動コンクリートを用いるので、打設作業をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工方法の実施形態を示す工程図である。
【図２】同、コンクリートの仕様を示す図である。
【図３】同、コンクリートの配合を示す図である。
【図４】コンクリート造のアーチ構造物の一例を示す図である。
【図５】同、施工方法の一例を示す図である。
【図６】同、施工方法の他の例を示す図である。
【図７】同、その工程を示す図である。
【符号の説明】
１アーチ構造物
４型枠
５型枠支保工
６アーチ状型枠支保工
８上部型枠
９開口部
Ｃコンクリート

Claims

アーチ状に組み立てた型枠上に実質的に連続的にコンクリートを打設することで、コンクリート造のアーチ構造物の全体を打継部を設けることなく一体に形成するようにしたアーチ構造物の施工方法であって、打設開始時点に打設されたコンクリートが打設完了時点においても再振動を与えることが可能な程度の未硬化状態を維持するようにそのコンクリートの凝結時間を設定することを特徴とするアーチ構造物の施工方法。
コンクリートの凝結時間を設定するための指標としてプロクター貫入抵抗値を採用し、打設開始から打設完了までの所要時間を経過した時点でそのコンクリートのプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２以下であるように凝結時間を設定することを特徴とする請求項１記載のアーチ構造物の施工方法。
コンクリートの凝結時間の設定を、凝結遅延機能を有する混和剤を配合することで行うことを特徴とする請求項１または２記載のアーチ構造物の施工方法。
凝結時間の設定値の異なる異配合のコンクリートを使用し、先に打設するコンクリートの凝結時間の設定値を、後に打設するコンクリートの凝結時間の設定値よりも長く設定することを特徴とする請求項１，２または３記載のアーチ構造物の施工方法。
少なくとも一部のコンクリートとして高流動コンクリートを用いることを特徴とする請求項１，２，３または４記載のアーチ構造物の施工方法。