JP2010037792A - 構造物の押上げ工法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の所定範囲のみを確実に押圧することにより、所定の範囲の構造物のみを押し上げることが可能となり、また、構造物を押上げた後の沈下を抑制することができる構造物の押上げ工法を提供すること。
【解決手段】沈下した構造物の下方まで到達する注入孔を穿孔し、穿孔した注入孔に、折り畳まれた状態の袋体を先端に取り付けた注入管を挿入する。次に、注入管を介して袋体内に膨張性樹脂を注入する。袋体は、膨張性樹脂をその袋体内にとどめて、不必要な周辺地盤に流出するのを防止する。そして、膨張性樹脂は袋体内で膨張、固化するとともに、構造物に膨張圧を作用させて、構造物を押し上げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、膨張性樹脂を用いた構造物の押上げ工法に関する。

基礎の一部が沈下した建築物を正常に戻すために、例えば特許文献１に開示された建築物を浮上させる工法がある。この工法は、地盤にボーリング孔を形成し、このボーリング孔に袋体を収縮した状態で挿入した後、該袋体に薬液剤を注入して袋体を膨張させることにより、建築物を浮上させることができる。

特許文献１に開示された発明は、薬液剤を袋体内に注入して膨張させるため、目的箇所の地盤のみを隆起させることができ、また、薬液剤が目的箇所以外に流出することがないため、地下の埋設物への悪影響がなく、さらに施工コストも低減できるとされている。
特開平７−２３８５６４号公報

ところで、特許文献１に開示された発明は、袋体内に注入する薬液剤に発生した圧力で地盤を隆起させるため、薬液剤を相当の圧力で注入する必要がある。そのため、仮に袋体が破損すれば未固化状態である薬液剤は、地盤の弱部に浸透し、さらに注入を続ければ広範な地盤を隆起させることとなる。また、固化した薬液剤自体も相当の重量があるため、地盤を隆起させた後に、固化した薬液剤の重量で沈下を生じる恐れがある。また、薬液剤が所定の強度を発現するまで数日がかかり、建築物の供用に支障が生ずる恐れもある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、地盤に注入する膨張性樹脂の流出が少なく構造物の所定範囲のみを確実に押し上げることができ、また、構造物を押上げた後の構造物の再沈下を抑制することができる構造物の押上げ工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る構造物の押上げ工法は地盤中を沈下した構造物の下方まで到達する注入孔を穿孔する注入孔穿孔工程と、前記注入孔に、折り畳まれた状態の袋体を先端に接続した注入管を挿入する注入管挿入工程と、前記注入管を介して前記袋体内に未固化状態の膨張性樹脂を注入する膨張性樹脂注入工程と、を備え、前記膨張性樹脂は前記袋体内で膨張、固化するとともに、前記地盤を介して、または直接前記構造物に膨張圧を作用させて、該構造物を押し上げることを特徴とする。

また、前記膨張性樹脂は、未固化の状態から地盤内で固化するまでに体積が２乃至２０倍に膨張してもよい。

前記膨張性樹脂は、発泡性のウレタン樹脂であってもよい。

また、前記袋体の口元にはガイドパイプが取り付けられ、前記注入管は該ガイドパイプ内部を挿通可能としてもよい。

また、前記ガイドパイプの内径と、前記注入管の外径とのクリアランスは１ｍｍ以下としてもよい。

また、前記袋体は、アラミド製の布地から構成してもよい。

本発明によれば、地盤に注入する膨張性樹脂の流出が少なく構造物下の地盤の所定範囲のみを確実に押し上げることができ、また、構造物を押上げた後の再沈下を抑制することができる構造物の押上げ工法を提供できる。

本発明の実施形態に係る構造物の押上げ工法について添付図を参照して説明する。

図１各図は、本発明の実施形態に係る構造物の押上げ工法の施工順序図を示している。図１（ａ）に示すように、戸建ての建物１０は布基礎１１に支えられている。地盤に発生した不同沈下により建物１０の布基礎１１の一部が沈下したため、建物１０は図示した水平面Ｈに対して沈下した布基礎１１側にわずかに傾いた状態にある。

この状態において、本願発明に係る工法を適用する。まず、図１（ａ）に示すように、沈下した布基礎１１の外側地上部から、布基礎１１の直下に向けて、ボーリングマシン１２により斜孔を掘削する。斜孔１３の掘削径は、持ち上げる構造物の大きさや重量により適宜設定可能であるが、戸建て建物の布基礎の一部を持ち上げるためには、３５〜１００ｍｍ程度で十分である。

次に、図１（ｂ）に示すように、布基礎１１の直下まで斜孔１３を掘削した後、後述する膨張性樹脂を注入するための注入管２０を斜孔１３に挿入する。注入管２０の一端には、折り畳まれた袋体２１（図２（ａ）参照）が取り付けられており、また、注入管２０の他端には、膨張性樹脂の各材料を混合して地盤に注入する混合注入装置２２が接続されている。さらに混合注入装置２２には、膨張性樹脂の材料を蓄えて該混合注入装置２２に供給する２つの供給ポンプ２３が接続されている。

続いて、図１（ｃ）に示すように、供給ポンプ２３により供給された膨張性樹脂の各材料を混合注入装置２２で混合し、注入管２０を介して袋体２１に注入する。

ここで、袋体２１に注入する膨張性樹脂について説明する。
膨張性樹脂は、例えば発泡性のポリウレタン樹脂の混合物から構成されている。本発明を実施するに当たり求められる膨張性樹脂の性能としては、混合注入装置２２で混合した初期の状態から地盤内で固化するまでにその体積がおおよそ２倍〜２０倍に膨張すること、膨張性樹脂の膨張圧が４００ｋＮ／ｍ^２以上であること、４乃至５０秒で固化が始まること、５分以内でおおよその膨張が終了すること、１５分以内で９０％程度の強度が得られること、３０分程度の養生で固化すること、さらに二次発泡が生じないことが好ましい。ここで、膨張圧とは、注入した膨張性樹脂の地盤との接触面で働く地盤を押そうとする力と規定している。
このような膨張性樹脂としては、例えば、注入管２０に接続された混合注入装置２２から噴出、混合される２つの材料によって構成される。第１の材料は、水溶性のポリオール系の混合物で、例えばオランダのベイシステム社製のウレテックレジンである。第２の材料は、例えばオランダのベイシステム社製のイソシアネート混合物のユリステル１０である。これらの２つの材料をそれぞれの供給ポンプ２３に蓄え、膨張性樹脂の種類や適用箇所、あるいは所望の性能に応じて、第１の材料の体積：第２の材料の体積を１：１〜１．５の範囲で配合することが好ましい。特に、膨張性樹脂の施工上、支持体としての強度や発泡性能の観点から１：１．２〜１．３程度として両材料を混合注入装置２２で衝突混合することで、上述した性能に適合した膨張性樹脂を製造することができる。

このようにして製造された膨張性樹脂は、図１（ｄ）に示すように袋体２１内で膨張、固化しながら周辺地盤を押圧する。膨張性樹脂により押圧された周辺地盤は締め固められ、その押圧力を布基礎１１に伝達して沈下した布基礎１１の一部を上方に押し上げる。この際、布基礎１１を所定の高さ位置まで押し上げるため、布基礎１１の高さの変化をレベルや標尺等を用いて確認しながら、膨張性樹脂の注入を行なう。

布基礎１１が所定の高さ位置まで押し上げられたことを確認すると、膨張性樹脂の注入を止め、注入管２０を斜孔１３から取り出す。このように、建物１０を支持する布基礎１１を所定の高さ位置まで押し上げることで、建物１０の傾きを修正することができる。そして、注入した膨張性樹脂は、固化すると、図１（ｄ）に示すように、布基礎１１の直下で直径３０乃至２００ｃｍ程度の略球状の膨張固化体２５となる。

最後に、掘削した土砂を埋め戻し材１４として斜孔１３に投入する。

次に、斜孔１３に挿入する注入装置１を図２を参照して説明する。図２は、注入装置を模式的に示した図で、（ａ）は注入装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＩＩｂ−ＩＩｂで示した注入装置の断面図、（ｃ）は袋体に膨張性樹脂が注入された注入装置１の斜視図を示している。
図２に示すように、注入装置１は、混合注入装置２２から注入された膨張性樹脂を袋体２１まで送るための注入管２０と、注入された膨張性樹脂を留める袋体２１と、袋体２１の口元２１ａに取り付けられ注入管の挿入口を形成するガイドパイプ２８と、ガイドパイプ２８を袋体２１の口元２１ａで締めつける第１の締付具２６と、袋体２１の先端２１ｂに取り付けられた芯棒２９と、芯棒２９を袋体２１の先端２１ｂで締め付ける第２の締付具２７とから構成されている。

注入管２０は、例えば、アルミニウム製のパイプから構成されている。上述したように膨張性樹脂は自己膨張して地盤を押圧して構造物を押し上げるため、膨張性樹脂の注入の際は膨張性樹脂を袋体２１に送り込めるだけの圧力をかければよい。例えば膨張性樹脂の注入箇所が浅い場合は膨張性樹脂の注入圧力を高くする必要はないが、注入箇所が深く上載荷重が大きい場合は相応の注入圧力をかける必要がある。注入管２０は、このように注入箇所の条件より設定した注入圧力を基に、適宜その材質を決定することができる。注入管２０に用いることができるものとしては、上記の他、フッ素樹脂チューブ、シリコンチューブ、硬質塩化ビニルパイプ、ステンレスパイプ等があげられ、入手容易で耐久性のある材料のものから選択することができる。

袋体２１は、例えば、筒形のアラミド繊維から形成された布地が使用されている。袋体２１は、構造物荷重や膨張性樹脂の注入深さ、及び構造物を押上げる範囲等を基にして想定した膨張固化体２５の体積に若干の余裕代を考慮した大きさに設定されており、注入時に膨張性樹脂が袋体２１から流出するのを抑制できる程度の強度を備えたものが好ましい。また、上述したように、膨張性樹脂は数乃至数十秒でゲル化から固化が開始するため、最低限注入初期の段階で膨張性樹脂を袋体２１内に留めておけば、膨張性樹脂が地盤の隙間や脆弱部に浸透するのを防止できる。このような性能を満たす袋体２１の材質としては上記の他、例えば麻袋や、袋状に形成された塩化ビニル製シート等を使用することもでき、膨張性樹脂の注入圧力を考慮して適宜袋体２１の材質を決定することができる。

ガイドパイプ２８は、注入管２０を挿通可能な内径を有し、例えば、アルミニウム製などのパイプから形成されている。ガイドパイプ２８の内径は、注入管２０を挿入した際に両者の間に１ｍｍ程度のクリアランスが形成される大きさに設定されている。これにより、注入管２０にガイドパイプ２８に抜き差し自在とすることができるとともに、注入管２０とガイドパイプ２８とのクリアランスから膨張性樹脂の流出を抑制することができる。

第１の締付具２６は、袋体２１の口元２１ａにガイドパイプ２８を締め付けて固定するとともに、袋体２１とガイドパイプ２８との間から膨張性樹脂が漏れ出すことを防止する。また、第１の締付具２６は折り畳んだ袋体２１の図中上部を締め付けることで、袋体２１が膨張する際の袋体２１の図中上部の形状を確定し、図中下部で第２の締付具２７が袋体２１を締め付けるため、図２（ｃ）に示したように、膨張性樹脂が膨張した際に袋体２１の形状を略球状とすることができる。
なお、第１の締付具２６は、上述したように膨張性樹脂が漏れ出すのを防止するため、強固に締め付けることが望ましい。例えば、第１の締付具２６は、後述する芯棒の外径より若干大きな内径を有するアルミニウム製などのパイプから形成されており、第1の締付具２６をかしめ加工することで袋体２１とガイドパイプ２８とを締め付ける。

芯棒２９は、例えば、アルミニウム製などの丸棒から形成されている。芯棒２９を袋体２１の先端２１ｂに取り付けることで、第２の締付具２７により袋体２１の図中下部を容易に締め付けることができる。

第２の締付具２７は、第１の締付具２６と同様に袋体２１の先端２１ｂと芯棒２９とを圧着して、袋体２１と芯棒２９との間から膨張性樹脂が漏れ出すことを防止するとともに、袋体２１が膨張する際の袋体２１の図中下部の形状を確定する。

上述した本発明に係る構造物の押上げ工法を用いることで、次のような効果を奏する。
（１）地盤を押圧して構造物を押し上げる力は、注入する薬液の注入圧ではなく膨張性樹脂の膨張力であるため、膨張性樹脂の注入圧力を低減することができる。そのため、膨張性樹脂が目的の範囲外の箇所に浸透することを抑制することができ、構造物の所定範囲のみを押し上げることが可能となる。また、膨張性樹脂を目的外の地盤に浸透させることがないため、膨張性樹脂を無駄にすることなく施工費を低減することができる。さらに、注入材の高圧注入という作業をなくすことができるため、作業者の安全を確保できるとともに、隣地の地盤が隆起する等の悪影響を少なくすることができる。
（２）また、構造物の下方に形成された膨張固化体２５は、膨張性樹脂が数倍から数十倍に膨張して形成されたものである。そのため、本発明を実施したことにより形成された膨張固化体２５は従来の充填材が固化したものと比べて軽い。これにより、従来の工法と比べて膨張固化体の自重により構造物が沈下するのを抑制することができる。

本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。以上の説明では、図３（ａ）に示した第１の注入管３１のように、斜め方向に形成した掘削孔に注入管３１を挿入する場合を例に説明したが、例えば、第２の注入管３２のように鉛直方向に形成した掘削孔に注入管３２を挿入するようにしてもよいし、また、第３の注入管３３のように水平方向に形成した掘削孔に注入管３３を挿入するようにしてもよい。さらに、これら複数の方向から注入管を挿入して、それらの先端部に膨張固化体３５を形成してもよい。なお、第２の注入管３２が布基礎３０の底面部３０ａと干渉する場合には、布基礎３０の底面部３０ａに生じた断面欠損による安全性が確保されるか、あるいは断面欠損部の補修が確実にできる場合には、底面部３０ａに貫通孔３４を形成して注入管３２を挿入することができる。

また、上述の実施形態では、布基礎３０の直下に一つの膨張固化体３５を形成したが、一つの膨張固化体３５では十分に構造物を押し上げることができない場合には、図３（ｂ）に示すように、複数体の膨張固化体３５を鉛直方向に重ねて形成してもよい。

また、長手方向にわたって布基礎３０を押し上げる場合には、図４（ａ）に示すように膨張固化体３５を水平方向に並べて形成してもよい。

また、上述の実施形態では、形成された膨張固化体３５は略球状であると説明したが、特に膨張固化体３５の形状を限定するものではない。例えば、袋体の注入管軸方向の長さを長くすることにより、袋体の膨張後の断面形状を略楕円体形状あるいは長円形状とすることができる。このような注入管軸方向に長い袋体が取り付けられた注入装置を、図４（ｂ）に示すような布基礎３０の長手方向に沿わせて挿入し、袋体２１に膨張性樹脂を注入することで、布基礎３０を長手方向に沿って押し上げることができる。なお、このような袋体に膨張性樹脂を注入する際は、注入管の先端を袋体の先端に合わせ、膨張性樹脂の注入とともに注入管を徐々に袋体から引き出すようにするか、あるいは袋体に複数本の注入管を接続して袋体に満遍なく膨張性樹脂を注入するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、地盤に形成する掘削孔をボーリングマシンを用いて掘削する場合について説明したが、例えばコアカッターや地盤掘削用ドリル等を使用して掘削孔を形成してもよい。

なお、上述の実施形態では、建物の布基礎を押し上げる工法を例として説明したが、これは一例に過ぎず、例えば、他の基礎工法による建築物や擁壁、ボックスカルバート、あるいは地中に埋設された配管等の構造物本体にも本発明に係る押上げ工法を採用することができる。この場合、押し上げる構造物の重量や膨張性樹脂を注入する深さを考慮して、地盤に形成する注入孔の径や、形成する膨張固化体の寸法や形状を自在に設定することが可能である。

本発明の実施形態に係る構造物の押上げ工法の施工順序図。 注入管の斜視図を示しており、（ａ）は折り畳まれた袋体が先端に取り付けられた注入管、（ｂ）は矢視IIｂ−IIｂで示した断面図、（ｃ）は袋体に膨張性樹脂が注入された注入管。 本発明の他の実施形態を示した図面で、（ａ）は複数の方向から注入管を挿入した断面図、（ｂ）は膨張固化体を複数段形成した断面図。 本発明の他の実施形態を示した図面で、（ａ）は基礎の長手方向に沿って複数の膨張固化体を形成した斜視図、（ｂ）は基礎の長手方向に沿って一つの膨張固化体を形成した斜視図。

符号の説明

１ 注入装置
１０ 建物
１１ 布基礎
１２ ボーリングマシン
１３ 斜孔
１４ 埋め戻し材
２０ 注入管
２１ 袋体
２２ 混合注入装置
２３ 供給ポンプ
２５ 膨張固化体
２６ 第１の締付具
２７ 第２の締付具
２８ ガイドパイプ
２９ 芯棒

Claims (6)

1. 地盤中を沈下した構造物の下方まで到達する注入孔を穿孔する注入孔穿孔工程と、
   前記注入孔に、折り畳まれた状態の袋体を先端に接続した注入管を挿入する注入管挿入工程と、
   前記注入管を介して前記袋体内に未固化状態の膨張性樹脂を注入する膨張性樹脂注入工程と、を備え、
   前記膨張性樹脂は前記袋体内で膨張、固化するとともに、前記地盤を介して、または直接前記構造物に膨張圧を作用させて、該構造物を押し上げることを特徴とする構造物の押上げ工法。
2. 前記膨張性樹脂は、未固化の状態から地盤内で固化するまでに体積が２乃至２０倍に膨張することを特徴とする請求項１に記載の構造物の押上げ工法。
3. 前記膨張性樹脂は、発泡性のウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の構造物の押上げ工法。
4. 前記袋体の口元にはガイドパイプが取り付けられ、前記注入管は該ガイドパイプ内部を挿通可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構造物の押上げ工法。
5. 前記ガイドパイプの内径と、前記注入管の外径とのクリアランスは１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の構造物の押上げ工法。
6. 前記袋体は、アラミド製の布地から構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構造物の押上げ工法。

Images