プレキャスト構築工法「PPCaボックスカルバート」
部分プレキャスト構造を採用し、生産性の向上、現場打ちと同等な構造性能を有するPPCaボックスカルバートについてご紹介します。
開発の背景・目的
当社の開発した大規模ボックスカルバートのプレキャスト構築工法、PPCaボックスカルバート。
本工法の開発の背景と目的からご説明します。
近年の社会情勢から、国土交通省を中心とした、建設現場の生産性向上を目的とした施策が推進されており、プレキャスト製品などの工場製品が注目されています。
ここで、土木構造物として利用されるボックスカルバートでは、これまでにもプレキャスト製品が用いられてきましたが、運搬車両や揚重機などの制約により中型以下のボックスカルバートに適用が限られていました。
部分プレキャスト構造を採用
そこで大型ボックスカルバートの構築に部分プレキャスト構造を採用し、施工条件・機械の制約下でも生産性の向上が図れ、現場打ちコンクリートにより構築したボックスカルバートと、同等な構造性能を有するPPCaボックスカルバートを開発しました。
工法概要
PPCaボックスカルバートは、側壁及び頂版の一部を部分的にプレキャスト部材に置き換えたボックスカルバートの構築工法です。
側壁は、現場打ちで構築した底版上に側壁を部分的にプレキャスト化した側壁部材を設置し、プレキャスト側壁部材を型枠として中詰めコンクリートを打ち込んで構築します。
頂版は、頂版の下側を部分的にプレキャスト化した門型部材を側壁部材に設置し、一部の鉄筋を組み立て、妻側などの型枠を設置して、プレキャスト門型部材を底枠として中詰めコンクリートを打ち込んで構築します。
詳細情報
プレキャスト側壁部材は、プレキャスト側壁部材①・②があり、ともに軸方向鉄筋、配力鉄筋および幅止め鉄筋が内蔵されています。
プレキャスト側壁部材①は、工場にて側壁の内側・外側の2枚をユニット化した状態で現場に搬入、据付を行います。
プレキャスト側壁部材②は側壁の最上段に使用するもので、頂版の上側、軸方向鉄筋と接合できるような形状としています。
プレキャスト門型部材は、頂版の下側をプレキャスト化したもので、下側の軸方向鉄筋・配力鉄筋・幅止め鉄筋が内蔵されています。
側壁、頂版ともプレキャスト部材に軸方向鉄筋を内蔵していますので、プレキャスト部材同士は機械式継手を用いて接合をします。
機械式継手には、側壁・鉛直方向ではモルタル充填継手、頂版の上側の鉄筋とはスリーブ圧着ねじ継手を用いて接合します。
構築方法
施工手順をご説明します。
底版の構築（現場打ちコンクリート）
現場打ちにて底版を構築し、その上に隙間を設けるため、ブチルゴムやモルタルなどを設置します。
プレキャスト側壁部材①の架設
工場にて側壁の内側と外側をユニット化した、プレキャスト側壁部材①を設置します。
プレキャスト側壁部材①の接合（モルタル充填継手）
プレキャスト部材①の部材軸方向の接合はモルタル充填継手により行います。
注入口からモルタルを注入し、部材間の隙間を通じて連続的に注入し接合します。
離隔部配筋の設置
プレキャスト側壁部材①の部材軸直角方向の接合は、部材間に配力鉄筋を配置して接合します。
プレキャスト側壁部材①の架設
その後、所定の高さまでプレキャスト側壁部材①の積層を繰り返します。
型枠組立、中詰コンクリートの打設
所定の高さまでプレキャスト部材を積層後、型枠を組み立て、側壁の中詰めコンクリートを打ち込みます。
プレキャスト門形部材の架設
頂版にはプレキャスト門型部材を設置します。
プレキャスト門形部材の接合
プレキャスト門型部材と側壁の接合は、側壁と同様にモルタル充填継手を用います。
プレキャスト側壁部材②の架設
プレキャスト門型部材の接合後、プレキャスト側壁部材②を設置し、接合します。
鉄筋組立
プレキャスト部材の配置完了した後、頂版上側鉄筋と配力鉄筋を配置します。
型枠組立、中詰コンクリートの打設
鉄筋組立完了後、型枠を組み立て、頂版の中詰めコンクリートを打設し完成となります。
PPCaボックスカルバートの特徴
構造性能
構造性能は、地震時を模した側壁部材の実大、正負交番載荷試験を実施しています。
正負交番載荷試験の結果により、 PPCaボックスカルバートが場所打ちボックスカルバートと同等以上の耐力・変形性能を有することが確認されています。
また正負交番載荷試験により、軸方向鉄筋には地震時の損傷部位である塑性ヒンジ部を含め、同一断面に継手を設けることが可能であることを確認しています。
加えて、場所打ちボックスカルバートからの変更の際には、断面寸法や鉄筋量などの断面諸元を変更しないため、変更に伴う構造計算が不要です。
施工性
施工性はプレキャスト化により、鉄筋組立、型枠組立及び足場支保工が削減可能です。
特に頂版では、プレキャスト門型部材が施工時の荷重を負担するため、支保工が不要となります。
これらの効果から現場打ちボックスカルバートと比較して、35%の工期短縮が可能です。
PPCaボックスカルバートのこれらの特徴は、先端建設技術・技術審査証明事業において審査され、技術審査証明を取得しています。
大規模ボックスカルバードのプレキャスト構築方法「PPCaボックスカルバード」についての記事はここまでとなります。
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