JP2012172937A - 採熱管施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】杭中空部内の杭内熱伝導材中に採熱管を所定深度まで確実かつ容易に到達させることができる採熱管施工方法を提供する。
【解決手段】中空に形成された既製コンクリート杭11を地中に埋設する際に杭11の中空部12に杭内熱伝導材13が流入する。杭埋設後速やかに、杭内熱伝導材13中に洗浄用配管16をその管先端より水24aを噴射しつつ挿入する。所定深度まで洗浄用配管16を挿入した後、その洗浄用配管16を引き抜いて、杭内熱伝導材13中に採熱管挿入部26を形成する。洗浄用配管16の引き抜き後速やかに、採熱管挿入部26内に、地中熱と熱交換可能な熱媒体が内部に供給される採熱管を挿入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中熱利用システムに用いる採熱管を杭中空部内に挿入する採熱管施工方法に関する。

地中に基礎杭の鋼管杭を設置し、その杭設置後に、その設置施工で杭内部に生じた空洞に樹脂製のＵ字状チューブからなる対地中熱交換器を杭上端部から挿入して配置し、その後、杭内の空洞にセメントミルクや土砂などの充填材を充填する対地中熱交換設備の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、地中に基礎杭のコンクリート円筒体を埋設し、このコンクリート円筒体内に２重管を挿入し、この２重管とコンクリート円筒体との間にベントナイトセメントを充填し、２重管の外管内で下降させた熱媒体を内管内で上昇させ、外部へ取り出すようにした地中熱利用システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１４８０７９号公報 特許第３１４３６１９号公報

一方、地中に既製コンクリート杭を埋設する際に、プレボーリング工法の場合は、既製コンクリート杭挿入のため掘削された掘削孔の土壁面と杭挿入後の杭外周面との間の隙間を充填する目的等でソイルセメントを掘削孔内に流入させることが行なわれている。

このようなソイルセメントは、既製コンクリート杭の挿入とともに杭先端の開口部分から杭中空部内に押し上がり、数日経過後に固化に近い状態となり、このソイルセメント中に採熱管を杭先端部まで施工せざるを得ない場合もある。

また、中掘工法の場合は、杭中空部内から掘り出す土を減らすために、通常、杭中空部内に掘削土の一部を残すが、この杭中空部内に残される残置土は土塊混じりの泥土であり、特に杭先端部に近いほど土塊が多くなる。

いずれの場合も、採熱管を杭先端部へ確実に到達させるために、杭中空部内のソイルセメントや、土塊混じりの残置土を、別途用意したオーガにより掘削するが、オーガを新たに準備して用いるので、時間と費用がかかる問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、杭中空部内に採熱管を所定深度まで確実かつ容易に到達させることができる採熱管施工方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、中空に形成された杭を地中に埋設する際に上記杭の中空部内に流入した杭内熱伝導材中に、杭埋設後速やかに、通水管をその管先端より水を噴射しつつ挿入し、所定深度まで上記通水管を挿入した後、その通水管を引き抜いて、上記杭内熱伝導材中に採熱管挿入部を形成し、上記通水管を引き抜いた後速やかに、上記採熱管挿入部内に、地中熱と熱交換可能な熱媒体が内部に供給される採熱管を挿入する採熱管施工方法である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の採熱管施工方法における上記採熱管が、Ｕ字形に折返した先端部を有し、上記採熱管の先端部に浮き防止の重錘を取り付け、上記重錘の重みにより上記採熱管挿入部内に上記採熱管を挿入する採熱管施工方法である。

請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の採熱管施工方法において、上記杭内熱伝導材で満たされた上記杭の上部に杭中心軸に沿ってガイド管を差し込み、上記ガイド管を通して上記通水管を挿入する採熱管施工方法である。

請求項１記載の発明によれば、中空に形成された杭を地中に埋設する際に杭中空部内に流入した杭内熱伝導材中に、杭埋設後速やかに、通水管をその管先端より水を噴射しつつ所定深度まで挿入するので、上記通水管より噴射する水により、上記杭内熱伝導材中の充填物の粘性を薄めるとともに上記杭内熱伝導材中の土塊を粉砕または移動させるようにして、上記通水管を引き抜いたときに採熱管を挿入しやすい状態となった採熱管挿入部を上記杭内熱伝導材中に容易に形成でき、さらに、この採熱管挿入部を形成した後速やかに、この採熱管挿入部内に、地中熱と熱交換可能な熱媒体が内部に供給される採熱管を挿入することで、この採熱管を容易に挿入でき、オーガを用いることなく、杭中空部内の杭内熱伝導材中に採熱管を所定深度まで確実かつ容易に到達させることができ、時間や費用がかからない。

請求項２記載の発明によれば、採熱管のＵ字形に折返した先端部に浮き防止の重錘を取り付け、この重錘の重みにより杭内熱伝導材中の採熱管挿入部内に採熱管を挿入するので、杭内に採熱管を所定深度までいっそう確実かつ容易に到達させることができる。

請求項３記載の発明によれば、杭内熱伝導材で満たされた杭の上部に杭中心軸に沿って差し込んだガイド管を通して通水管を挿入するので、ガイド管の案内により杭の中心軸上で通水管を確実かつ容易に下降させることができる。

本発明に係る採熱管施工方法の一実施の形態を示す断面図である。 同上施工方法の工程を示す断面図であり、（ａ）は採熱管の挿入開始時、（ｂ）はフーチング施工時の図である。

以下、本発明の採熱管施工方法を、図１及び図２に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図１に示されるように、プレボーリング工法または中掘工法によって、中空に形成された杭としての既製コンクリート杭11を、フーチングなどの基礎杭として地中に埋設する際に、上記杭11の中空部12内に、ソイルセメント（プレボーリング工法の場合）または泥土状態の残置土（中掘工法の場合）が、粘性の高い充填物13aとして流入し、これらの充填物13a中には土塊13bが混入している。これらの充填物13aおよび土塊13bは、杭内熱伝導材13を構成する。既製コンクリート杭11も熱伝導材として機能する。

上記杭内熱伝導材13の固化が進行して硬化する前に、望ましくは既製コンクリート杭11を施工した後速やかに、上記杭内熱伝導材13で満たされた上記既製コンクリート杭11の上部に杭中心軸に沿ってガイド管14を差し込む。このガイド管14は、少なくとも地表面15から杭頭までの距離より長く、かつ後述する通水管の外径より大きな内径を有する。

そして、上記ガイド管14の施工後速やかに、上記ガイド管14を通して杭内熱伝導材13中に直管状の通水管としての洗浄用配管16を挿入する。この洗浄用配管16としては、例えば、軟質水道管４０φなどを用いる。

上記洗浄用配管16の上端には高圧ホース17の一端が接続され、この高圧ホース17の他端は、ホースリール18を経て多段渦巻きポンプ19の吐出口に接続され、この多段渦巻きポンプ19の吸込口には吸込ホース21が接続され、この吸込ホース21の吸込口22は、水槽23内の水24中に挿入されている。

上記洗浄用配管16は、上記多段渦巻きポンプ19により加圧供給された上記水槽23内の水24を管先端より噴射しつつ、杭内熱伝導材13中に挿入される。

その際、洗浄用配管16は、管先端より水24aを噴射することにより、充填物（ソイルセメントや泥土）13aの粘性を薄めるとともに、噴射する水24aの水圧により、土塊13bを粉砕または移動させながら、洗浄用配管16の自重、人手による押込み力などにより杭頭から例えば２０ｍ程度の所定深度まで下降させる。

所定深度まで上記洗浄用配管16を到達させた後、その洗浄用配管16を引き抜くと、上記杭内熱伝導材13中に、下記採熱管を挿入しやすい状態にした採熱管挿入部26が形成される。

すなわち、洗浄用配管16を引き抜くと、一時的にできた空間は直ぐに流動性の高い未硬化の充填物（ソイルセメントや泥土）で埋まってしまうが、この洗浄用配管16の引抜き直後の杭内熱伝導材13中にあって流動性の高い未硬化の杭内熱伝導材で埋まった採熱管挿入部26は、下記の採熱管27を挿入しやすい状態となっている。

そこで、図２に示されるように、上記洗浄用配管16を引き抜いた後速やかに上記採熱管挿入部26内にポリエチレン製の採熱管27を挿入する。この採熱管27の内部には、地中熱と熱交換可能な不凍液などの熱媒体が供給されることになる。

上記採熱管27の挿入の際には、図２（ａ）に示されるように、上記採熱管27の中間部をＵ字形に折返して形成した先端部から挿入し、この採熱管27の先端部に浮き防止の重錘28を取り付け、上記採熱管挿入部26内に水が残っていても、上記重錘28の重みにより上記採熱管挿入部26内に上記採熱管27を沈めるようにして挿入する。

このように、杭埋設後、杭内熱伝導材13が硬化する前に、速やかに、洗浄用配管16の管先端から水24aを噴射させながら洗浄用配管16を所定深度まで挿入することにより、充填物13aの粘性を薄めるとともに、土塊13bを粉砕または移動させるようにして、採熱管27の挿入を容易にする採熱管挿入部26内を容易に形成でき、さらに、この採熱管挿入部26の形成後に速やかに、採熱管挿入部26内に採熱管27を挿入する。

図２（ｂ）に示されるように、上記既製コンクリート杭11を基礎杭としてフーチングを施工するときは、地表面15を既製コンクリート杭11の杭頭まで掘り下げて、フーチング用配筋31を施工した後に、採熱管27の上部を保護用鉄管32により保護しつつフーチング用配筋31の側方外部に引き出す。

そして、上記採熱管27内には熱媒体としての不凍液を充填して、この不凍液をヒートポンプ（図示せず）により循環させることによって、年間を通してほぼ一定の地中熱を利用して暖房および冷房を行なうようにする。

すなわち、暖房時は、年間を通じてほぼ一定の地中温度を保つ大地が有する地中熱を、既製コンクリート杭11、杭内熱伝導材13を通して採熱管27内の熱媒体に吸収させ、また、冷房時は、採熱管27内の熱媒体が有する熱を杭内熱伝導材13および既製コンクリート杭11を通して大地に放熱させる。

このような地中熱を利用した冷暖房方式は、大気中へ放熱しないことによるヒートアイランド現象の抑制に寄与できる。

次に、上記実施の形態の効果を説明する。

中空に形成された既製コンクリート杭11を地中に埋設する際に杭11の中空部12内に流入した杭内熱伝導材13中に、杭埋設後速やかに、洗浄用配管16を、その管先端より水24aを噴射しつつ所定深度まで挿入するので、上記洗浄用配管16より噴射する水により、上記杭内熱伝導材13中の充填物13aの粘性を薄めるとともに上記杭内熱伝導材13中の土塊13bを粉砕または移動させるようにして、上記洗浄用配管16を引き抜いたときに採熱管27を挿入しやすい状態となった採熱管挿入部26を杭内熱伝導材13中に容易に形成でき、さらに、この採熱管挿入部26を形成した後速やかに、この採熱管挿入部26内に、地中熱と熱交換可能な熱媒体としての不凍液が内部に供給される採熱管27を挿入することで、この採熱管27を容易に挿入でき、オーガを用いることなく、既製コンクリート杭11内の杭内熱伝導材13中に採熱管27を所定深度まで確実かつ容易に到達させることができ、時間や費用がかからない。

採熱管27のＵ字形に折返した先端部に浮き防止の重錘28を取り付け、この重錘28の重みにより杭内熱伝導材13中の採熱管挿入部26内に採熱管27を挿入するので、既製コンクリート杭11内の杭内熱伝導材13中に採熱管27を所定深度までいっそう確実かつ容易に到達させることができる。

杭内熱伝導材13で満たされた既製コンクリート杭11の上部に杭中心軸に沿って差し込んだガイド管14を通して洗浄用配管16を挿入するので、ガイド管14の案内により既製コンクリート杭11の中心軸上で洗浄用配管16を確実かつ容易に下降させることができる。

以上のように、採熱管27の挿入に洗浄用配管16を利用することにより、施工が確実かつ容易になり、その結果、工程も簡素化され、オーガなどの建機稼働の減少などを図れることから、工期短縮および工事費削減などの効果が得られる。

次に、図に示されない他の実施の形態を説明する。

既製コンクリート杭11は、他の材質の杭にしても良く、例えば鋼管杭に本発明の採熱管施工方法を適用しても良い。

採熱管挿入部26は、複数穿設して、それぞれの採熱管挿入部26に採熱管27を設置しても良い。

ポリエチレン製の採熱管27は、他の材質の管にしても良く、例えば、より硬質のプラスチック製の管や、金属製の管などを用いても本発明の採熱管施工方法を適用できる。

また、採熱管27の引き出し方法は、図２（ｂ）に示した形態に限られず、例えば、保護用鉄管32を用いず直接引き出しても良いし、フーチングの上方から引き出すようにしても良い。

本発明は、地中熱利用システムに必要な採熱管27を地中に挿入施工する際に利用可能である。

11 杭としての既製コンクリート杭
12 中空部
13 杭内熱伝導材
14 ガイド管
16 通水管としての洗浄用配管
24a 噴射する水
26 採熱管挿入部
27 採熱管
28 重錘

Claims (3)

1. 中空に形成された杭を地中に埋設する際に上記杭の中空部内に流入した杭内熱伝導材中に、杭埋設後速やかに、通水管をその管先端より水を噴射しつつ挿入し、
   所定深度まで上記通水管を挿入した後、その通水管を引き抜いて、上記杭内熱伝導材中に採熱管挿入部を形成し、
   上記通水管を引き抜いた後速やかに、上記採熱管挿入部内に、地中熱と熱交換可能な熱媒体が内部に供給される採熱管を挿入する
   ことを特徴とする採熱管施工方法。
2. 上記採熱管は、Ｕ字形に折返した先端部を有し、
   上記採熱管の先端部に浮き防止の重錘を取り付け、
   上記重錘の重みにより上記採熱管挿入部内に上記採熱管を挿入する
   ことを特徴とする請求項１記載の採熱管施工方法。
3. 上記杭内熱伝導材で満たされた上記杭の上部に杭中心軸に沿ってガイド管を差し込み、
   上記ガイド管を通して上記通水管を挿入する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の採熱管施工方法。

Images