JP2013194374A - 場所打杭の施工方法、場所打杭の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、杭先端部地盤の支持力の増強や杭沈下量の低減効果を十分に得る。
【解決手段】浸透性セメントミルクを注入ホース２１、袋体２０、排出ホース２２に満たした後に、注入するセメントミルクを非浸透性セメントミルクに切り替えると、袋体２０が破れてセメントミルクが外部に漏出した場合に、非浸透性セメントミルクに含まれる粒度調整材が、周囲地盤Ｇｂの目に詰まる。これにより、セメントミルクの周囲地盤Ｇｂ中への浸透が抑えられる。その結果、セメントミルクの消費量を抑えつつ、低コストで、基礎杭の先端部の周囲地盤Ｇｂの支持力増強や基礎杭の沈下量の低減効果を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、高架橋をはじめとする各種構造物に用いられる場所打杭の施工方法、場所打杭の製造方法に関する。

高架橋等をはじめとする各種構造物の基礎として、地盤中に基礎杭が設けられている。この基礎杭には、地盤に掘削した縦坑に鉄筋を配筋するとともにコンクリートを打設することで形成する、場所打杭がある。

複数本の場所打杭における不同沈下を防ぐため、杭先端部に袋体を沈設しておき、コンクリートの打設後、袋体にセメントミルク等の流体を送り込んで袋体を膨張させることで杭先端部地盤にプレロードを載荷し、杭先端部地盤の支持力を増強させるとともに杭沈下量を低減させる手法がある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３６８８５４６号公報

しかしながら、上記したような袋体を杭先端部に設ける工法において、袋体が破れる等してセメントミルクが流出し、袋体から周囲の地盤中に浸透してしまうことがある。この結果、セメントミルクが無駄に使用されてコストの増大を招き、あるいは、袋体の膨張による杭先端部地盤の支持力の増強や杭沈下量の低減効果が十分に得られないことがある。

これに対し、本発明者らは、袋体の強度を高める等の改善を試みたが、問題の完全な解決には至らず、依然として改善の余地があった。
そこでなされた本発明の目的は、コストを抑えつつ、杭先端部地盤の支持力の増強や杭沈下量の低減効果を十分に得ることのできる場所打杭の施工方法、場所打杭の製造方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の場所打杭の施工方法は、先端に袋体が装着された基礎杭と、袋体へのセメントミルク流入管および袋体からのセメントミルク流出管と、袋体と地盤との間の空間から流体を排出する排出管とを、地盤に形成した縦坑内に設置する工程と、袋体に地盤の粒度より細かい粒度の粒度調整材を含むセメントミルクを注入して袋体を膨張させつつ、袋体と地盤との間の流体を排出管を通して排出させる工程と、を有することを特徴とする。
粒度調整材が含まれたセメントミルクを袋体に注入すると、万が一袋体が破れても、袋体から漏出したセメントミルクに含まれる粒度調整材が周囲地盤に留まる。これによって、セメントミルクの周囲地盤への浸透性を抑えることができる。

ここで、袋体には、当初から粒度調整材を含むセメントミルクを注入しても良いが、袋体に、粒度調整材を非含有のセメントミルクを予め定めた量だけ注入した後、粒度調整材を含有するセメントミルクを注入しても良い。

本発明は、先端に袋体を装着した鉄筋カゴと、袋体へのセメントミルク流入管および袋体からのセメントミルク流出管と、袋体と地盤との間の空間から流体を排出する排出管とを、地盤に形成した縦坑内に設置する工程と、縦坑内にコンクリートを注入して基礎杭を形成する工程と、コンクリートの硬化後、セメントミルク流入管から袋体内に袋体用セメントミルクを注入して袋体を膨張させることによって、排出管から流体を排出する工程と、を有し、袋体用セメントミルクは、地盤の粒度より細かい粒度の粒度調整材を含むことを特徴とする場所打杭の製造方法とすることもできる。

この製造方法においても、袋体用セメントミルクを注入する工程では、袋体に、粒度調整材を非含有のセメントミルクを予め定めた量だけ注入した後、粒度調整材を含有するセメントミルクを注入することもできる。

本発明によれば、粒度調整材が含まれたセメントミルクを袋体に注入すると、万が一袋体が破れても、袋体から漏出したセメントミルクに含まれる粒度調整材が周囲地盤に留まる。これによって、セメントミルクの周囲地盤への浸透性を抑えることができる。その結果、コストを抑えつつ、杭先端部地盤の支持力の増強や杭沈下量の低減効果を十分に得ることが可能となる。

本実施形態における基礎杭を示す断面図である。 場所打杭の施工方法の流れを示す図である。 場所打杭の鉄筋カゴの平断面図、および鉄筋カゴの先端部の構成を示す立面図である。 場所打杭の袋体にセメントミルクを注入するための構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による場所打杭の施工方法、場所打杭の製造方法を実施するための最良の形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
図１に示すように、基礎杭１０は現場打コンクリートからなる鉄筋コンクリート造で、地盤Ｇに形成された縦坑１１内に形成されている。
図２は、上記したような基礎杭１０の構築方法の流れを示す図である。
この図２（ａ）に示すように、基礎杭１０を地盤Ｇ中に構築するには、地盤Ｇに縦坑１１を掘削する。

次いで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、縦坑１１中に、予め組み立てておいた円筒状の鉄筋カゴ１２を建て込む。
ここで、図３に示すように、鉄筋カゴ１２は、上下方向に延び、鉄筋カゴ１２の周方向に間隔を隔てて複数本配置された主筋１２ａと、環状の環状筋１２ｂとからなる。鉄筋カゴ１２の下端部には、上下方向に伸縮可能なシリンダ等からなるスライド機構１３を介し、底部フレーム１４を有している。これにより、鉄筋カゴ１２の上下方向の高さが変更可能とされ、縦坑１１の深さが設計値よりも浅かった場合に、底部フレーム１４が縦坑１１の底部に接地するに伴い、スライド機構１３が縮むようになっている。

鉄筋カゴ１２の下端部には、底部フレーム１４の下端側に、袋体２０をセットしておく。この袋体２０は、非透水性、耐圧性および可撓性を有した材料から形成されている。このような袋体２０を形成する材料としては、合成樹脂材料、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等のプラスチック、具体的には、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。また、袋体素材としては、ゴム系材料（合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）等も使用可能である。また、袋体素材としては、これらの材料からなるシート状部材、フィルム状部材、膜状部材等が挙げられる。この場合、袋体２０は、上記した袋体素材を、接着剤による接着、又は加圧による圧着、若しくは加熱による溶着、加圧と加熱による加熱圧着等によって、袋状に形成され、この実施形態の場合、縫製は用いられない。

また、袋体２０には、袋体２０の内部にセメントミルクを注入するための注入ホース（セメントミルク流入管）２１と、袋体２０の内部からセメントミルクを排出するための排出ホース（セメントミルク流入管）２２と、が接続されている。これら注入ホース２１および排出ホース２２は、縦坑１１の内壁面と鉄筋カゴ１２との間の空間に挿通され、縦坑１１の上部から地上に導出されている。
また、注入ホース２１、排出ホース２２は、セメントミルクを注入・排出するポンプに接続されている。また、図４に示すように、注入ホース２１、排出ホース２２には、開閉可能なバルブ２３、２４と、内部の圧力を計測する圧力センサ２５、２６とが設けられている。

また、図３に示したように、鉄筋カゴ１２には、スライム排出ホース３０が備えられている。スライム排出ホース３０は、その一端３０ａが袋体２０の下方の外周面２０ａの近傍に位置し、他端３０ｂが鉄筋カゴ１２の上方に位置するよう配置されている。ここで、スライム排出ホース３０の一端３０ａおよび他端３０ｂは、開放端とされている。

図２（ｄ）に示すように、このような袋体２０および注入ホース２１、排出ホース２２、スライム排出ホース３０を備えた鉄筋カゴ１２を縦坑１１中に挿入・配置された状態で、縦坑１１内に、コンクリートＣを注入する。コンクリートＣは、セメント、骨材、添加剤等を、予め定めた所定の配合とし、ミキサーにより予め混練したものを、ポンプ、注入ホースを介して縦坑１１内に注入する。すると、縦坑１１の掘削時に縦坑１１内に漏出したスラリー（汚泥等）が、縦坑１１上部から縦坑１１外に押し出される。

図２（ｅ）に示すように、コンクリートＣが縦坑１１の上部の所定レベルまで打設され、これが硬化して所定の強度が発現した後、袋体２０の内部にセメントミルクを注入する。これには、縦坑１１へのコンクリートＣの注入と同様、セメント、骨材、添加剤等を、予め定めた所定の配合とし、ミキサーにより予め混練して得たセメントミルクを、図示しないポンプにより注入ホース２１に注入する。このとき、注入ホース２１のバルブ２３と、排出ホース２２のバルブ２４は両方とも開いておく。すると、セメントミルクは、注入ホース２１から袋体２０内に流れ込み、排出ホース２２へと流れる。

そして、注入したセメントミルクが、排出ホース２２の出口から溢れ出てきて、溢れ出たセメントミルクの比重が予め定めた範囲内であることが確認された時点で、排出ホース２２側のバルブ２４を閉じる。
この後も、セメントミルクを、注入ホース２１から供給し続ける。すると、これによって袋体２０が膨張する。

袋体２０が膨張すると、袋体２０の外周面２０ａと、縦坑１１の底部との間に挟み込まれた空間のスライムＳが押圧され、これによって、このスライムＳは、スライム排出ホース３０の一端３０ａに流れ込む。流れ込んだスライムＳは、スライム排出ホース３０の他端３０ｂから、縦坑１１の外部に排出される。

また、膨張した袋体２０により、縦坑１１の底部の周囲地盤Ｇｂが締め固められる。

このようにしてセメントミルクを袋体２０に注入し続けていくと、セメントミルクの圧力が高まっていく。その圧力値を、圧力センサ２５、２６により検出し、これをモニタリングする。そして、検出されたセメントミルクの圧力値が、規定値に到達したら、セメントミルクの注入を停止する。
セメントミルクの注入を停止する圧力値としては、例えば、基礎杭１０の沈下防止が目的の場合であれば１．０ＭＰａ、基礎杭１０の先端支持力向上が目的であれば１．５ＭＰａ等に設定することができる。すなわち、実施形態の場合、注入側の圧力センサ２５、排出側の圧力センサ２６によって測定された圧力の平均値を用いて前記セメントミルクの圧力値として用い、例えば、圧力センサ２５、２６の平均圧力１．０Ｍｐａ、あるいは１．５Ｍｐａを１０分保持することができたことを以て注入完了と判断しているが、この規定値については、何ら限定するものではない。

この後、注入ホース２１のバルブ２３と、排出ホース２２のバルブ２４とを閉じる。これにより、基礎杭１０の地盤Ｇ中への構築が完了する。

さて、上記のように袋体２０にセメントミルクを注入していくときに、本実施形態においては、セメントミルクは、以下に示すような性状のものを用いる。
すなわち、セメントミルクを注入ホース２１に注入し始めて、排出ホース２２の出口から溢れ出てくるまでは、袋体２０が破れてセメントミルクが漏れ出た場合には、周囲地盤Ｇｂに浸透する浸透性セメントミルクを用いる。
そして、セメントミルクが排出ホース２２の出口から溢れ出た後、バルブ２４を閉じた後に、袋体２０が破れてセメントミルクが漏れ出た場合には、周囲地盤Ｇｂに浸透しにくい非浸透性セメントミルクを用いる。

ここで、浸透性セメントミルクには、例えば、セメント、水、分離低減剤（助剤）、減水剤を所定の配合としたものを用いる。
一方、非浸透性セメントミルクは、例えば、セメント、水、分離低減剤（助剤）、粒度調整材、減水剤を所定の配合としたものを用い、粒度調整材は、周囲地Ｇｂの粒径よりも小さな粒径の、例えば砂等の細骨材を用いることができる。
表１は、このような浸透性セメントミルク、非浸透性セメントミルクの配合例を示す。

上記のように、浸透性セメントミルクを注入ホース２１、袋体２０、排出ホース２２に満たした後に、注入するセメントミルクを非浸透性セメントミルクに切り替えると、袋体２０が破れてセメントミルクが外部に漏出した場合に、非浸透性セメントミルクに含まれる粒度調整材が、周囲地盤Ｇｂの目に詰まる。これにより、セメントミルクの周囲地盤Ｇｂ中への浸透が抑えられる。その結果、周囲地盤Ｇｂへ浸透することによるセメントミルクの消費量を抑えつつ、低コストで、基礎杭１０の先端部の周囲地盤Ｇｂの支持力増強や基礎杭１０の沈下量の低減効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、まず浸透性セメントミルクを注入した後に、非浸透性セメントミルクを注入するようにしたが、当初より非浸透性セメントミルクを注入しても良い。

また、注入したセメントミルクが、排出ホース２２の出口から溢れ出てきて、溢れ出たセメントミルクの比重が予め定めた範囲内であることが確認された時点で、排出ホース２２側のバルブ２４を閉じるようにしたが、排出ホース２２の出口から溢れ出てくるのを確認するのではなく、予め定めた量、例えば袋体２０の容積は既知であるから、これを満たす程度の量のセメントミルクを注入した時点で、バルブ２４を閉じるようにしても良い。

さらに、セメントミルクを袋体２０に注入していき、その圧力値を、圧力センサ２５、２６により検出し、モニタリングすることで、セメントミルクの注入を停止するようにしたが、これについても、予め定めた量のセメントミルクを注入した時点で、セメントミルクの注入を停止するようにしても良い。

また、浸透性セメントミルク、非浸透性セメントミルクの性状は、上記に例示した以外のものとしても良く、さらに、非浸透性セメントミルクの周囲地盤Ｇｂへの浸透を抑えるために、上記した以外の添加物等を添加しても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０ 基礎杭
１１ 縦坑
１２ 鉄筋カゴ
１２ａ 主筋
１２ｂ 環状筋
１３ スライド機構
１４ 底部フレーム
２０ 袋体
２０ａ 外周面
２１ 注入ホース（セメントミルク流入管）
２２ 排出ホース（セメントミルク流出管）
２３ バルブ
２４ バルブ
２５ 圧力センサ
３０ スライム排出ホース（排出管）
３０ａ 一端
３０ｂ 他端
Ｃ コンクリート
Ｇ 地盤
Ｇｂ 周囲地盤
Ｓ スライム

Claims (6)

1. 先端に袋体が装着された基礎杭と、前記袋体へのセメントミルク流入管および前記袋体からのセメントミルク流出管と、前記袋体と地盤との間の空間から流体を排出する排出管とを、前記地盤に形成した縦坑内に設置する工程と、
   前記袋体に前記地盤の粒度より細かい粒度の粒度調整材を含むセメントミルクを注入して前記袋体を膨張させつつ、前記袋体と前記地盤との間の前記流体を排出管を通して排出させる工程と、
   を有することを特徴とする場所打杭の施工方法。
2. 前記袋体に、前記粒度調整材を非含有のセメントミルクを注入した後、前記粒度調整材を含有するセメントミルクを注入することを特徴とする請求項１記載の場所打杭の施工方法。
3. 前記粒度調整材を非含有のセメントミルクの圧力が所定値になった後、前記粒度調整材を含有するセメントミルクを注入することを特徴とすする請求項２記載の場所打杭の施工方法。
4. 前記粒度調整材を非含有のセメントミルクを予め定めた量だけ注入した後、前記粒度調整材を含有するセメントミルクを注入することを特徴とすする請求項２記載の場所打杭の施工方法。
5. 先端に袋体を装着した鉄筋カゴと、前記袋体へのセメントミルク流入管および前記袋体からのセメントミルク流出管と、前記袋体と地盤との間の空間から流体を排出する排出管とを、前記地盤に形成した縦坑内に設置する工程と、
   前記縦坑内にコンクリートを注入して基礎杭を形成する工程と、
   前記コンクリートの硬化後、前記セメントミルク流入管から前記袋体内に袋体用セメントミルクを注入して前記袋体を膨張させ、前記袋体と前記地盤との間から前記流体を排出させる工程と、を有し、
   前記袋体用セメントミルクは、前記地盤の粒度より細かい粒度の粒度調整材を含むことを特徴とする場所打杭の製造方法。
6. 前記袋体用セメントミルクを注入する工程では、前記袋体に、前記粒度調整材を非含有のセメントミルクを予め定めた量だけ注入した後、前記粒度調整材を含有するセメントミルクを注入することを特徴とする請求項５記載の場所打杭の製造方法。

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