JP2016151162A - 杭頭処理工法および装薬ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート杭の施工が装薬ホルダに及ぶ影響を皆無とし、杭頭処理を確実に実施できる杭頭処理工法およびそのための装薬ホルダを提供する。【解決手段】この杭頭処理工法は、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法であって、杭鉄筋の建て込み後にコンクリートを打設する工程と、打設されたコンクリート杭の杭頭に装薬ホルダ設置のための複数の孔を形成する工程と、複数の孔に装薬ホルダを設置する工程と、孔内に設置され動的破砕剤が装填された装薬ホルダと孔との間の隙間に硬化材を充填する工程と、動的破砕剤を点火することでコンクリート杭の杭頭を破砕する工程と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法およびそのための装薬ホルダに関する。

場所打ちコンクリート杭の杭頭処理に関する従来の工法として次のものが知られている。
（１）はつり工法
杭頭の余盛り部を手動式の破砕機を用いて人力によりはつり、発生したコンクリートガラを処理する工法で、作業時間に制限があるなどして時間を要するばかりでなく、騒音・振動が著しく、周辺環境に大きく影響する。また、作業中に、杭頭の鉄筋を傷めるなど、工法的な問題もある。
（２）静的破砕剤による工法
あらかじめ杭頭に設置したシース管などに挿入した静的破砕剤の膨張作用により、杭頭のコンクリートを小割にし、処理する工法であるが、後施工となるため、破砕剤が適度に作用することが難しく、また、水平面がうまく構成され難いため、結果的に人力による仕上げはつりの量が多くなる傾向にある。
（３）動的破砕剤による水平破砕工法（前施工方式）
装薬ホルダをあらかじめ杭鉄筋に組み込んだ後、杭鉄筋建込みやコンクリート打設など杭施工を行い、工程進捗に伴い杭頭が表出した時点で、同ホルダに動的破砕剤を装薬し、その水平フィンから破砕力を水平方向に導出し、所定のレベルで杭頭を水平破断する方式である（特許文献１参照）。

特開２０１３−１２４５０９号公報

市街地での杭頭処理工事は、発生する騒音や振動が規定値以内であることはもとより、近隣周辺へ不安や不快感を与えないよう極力低減する必要がある。そのためには、破砕機によるはつり作業を極力回避することが望ましく、したがって、静的破砕剤あるいは動的破砕剤の適用が前提条件となる。一方、静的破砕剤による工法は、破砕剤挿入が後行作業となり、先行作業であるシース管取付けやコンクリート打設などによる影響も大きいことなどから、破砕の確度が高いとは言えなく、環境面、工程面から動的破砕の方が有効性は高いと判断できる。

動的破砕剤による工法は、現行の工法としては、水平破断方式の装薬ホルダを杭鉄筋の杭頭部にあらかじめ設置し、コンクリート打設後に、杭頭が表出した時点で、装薬ホルダに動的破砕剤を装填し、上方へ破砕力が抜けないように杭頭部内の装薬ホルダ上部を超速硬性無収縮モルタルにより拘束し、所要時間後の同モルタルの硬化後に杭頭を水平破断する方式となっている。しかし、かかる前施工方式によれば、コンクリート打設等の杭施工時や掘削工事時に施工関連機器が装薬ホルダに接触する可能性が高く、装薬ホルダ内にコンクリートや土砂・水などが混入するおそれがあり、その後の破砕施工に影響を及ぼす可能性が指摘されている。また、杭径が大きい場合には、破砕時に杭鉄筋が外側に傾斜する場合も多く、その場合、鉄筋とのせり合いにより破砕後に杭頭の破砕片が揚重できなくなる可能性が考えられる。前施工により動的破砕剤を挿入する装薬ホルダを取り付けた場合、コンクリート杭施工の期間中、杭鉄筋の建込み、コンクリート打設、地下部分掘削など、装薬ホルダに何らかの接触が発生する可能性は高く、装薬ホルダの位置や取付け状態を保持するのは非常に困難であると考えられる。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、コンクリート杭の施工が装薬ホルダに及ぶ影響を皆無とし、杭頭処理を確実に実施できる杭頭処理工法およびそのための装薬ホルダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための杭頭処理工法は、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法であって、杭鉄筋の建て込み後にコンクリートを打設する工程と、前記打設されたコンクリート杭の杭頭に装薬ホルダ設置のための複数の孔を形成する工程と、前記複数の孔に装薬ホルダを設置する工程と、前記孔内に設置され動的破砕剤が装填された前記装薬ホルダと前記孔との間の隙間に硬化材を充填する工程と、前記動的破砕剤を点火することで前記コンクリート杭の杭頭を破砕する工程と、を含む。

この杭頭処理工法によれば、装薬ホルダの設置自体をコンクリート打設後にコンクリート杭の杭頭が表出した後の後施工とすることで、コンクリート杭の施工による影響が装薬ホルダやその設置に及ぶことはまったくなく、動的破砕剤を装薬ホルダ内に装填して行う杭頭処理を確実に実施することができる。

上記杭頭処理工法において、前記装薬ホルダは、その上部に横方向に貫通する貫通孔を有し、前記充填工程において、前記杭頭の上面から露出した前記装薬ホルダの前記貫通孔にピン状部材を挿入し、型枠を前記装薬ホルダの上部に配置してから、前記型枠内へ硬化材を充填し硬化させることで前記装薬ホルダを前記ピン状部材および前記硬化材により拘束することが好ましい。コンクリート杭の杭頭に後施工で孔を形成し、その孔内に設置した装薬ホルダを拘束することができるので、動的破砕剤による破砕時に装薬ホルダの下端から全破砕力が杭頭内部へと作用する。

また、前記装薬ホルダは、前記動的破砕剤が内部に装填可能でありその上部に前記貫通孔を有する円筒部と、前記円筒部の下端に配置される二枚重ねの円形板から構成されるフィン部と、を備え、前記円筒部の内部空間と前記円形板間の隙間とが連通していることが好ましい。これにより、動的破砕剤による破砕時に破砕力が円筒部の内部空間から円形板間の隙間へと水平方向に作用する。

また、前記杭鉄筋に、前記杭頭の水平破断レベルに相当する位置に水平ガイド部材を配置し、前記孔形成時に前記孔を前記水平ガイド部材に達するように形成することが好ましい。これにより、杭頭内部において動的破砕剤による破砕時に装薬ホルダの下端から破砕力が水平ガイド部材と同じレベルで水平方向へと作用する。

この場合、前記水平ガイド部材は、前記コンクリート打設時のトレミー管の位置を避けるように配置されることが好ましい。これにより、水平ガイド部材がコンクリート打設に影響を及ぼさない。

また、吊り上げ部をあらかじめ前記杭頭に取り付けておき、前記破砕後の破砕片を、前記吊り上げ部を用いて撤去することが好ましい。これにより、破砕後の破砕片をクレーンや重機等を用いて容易に撤去することができる。

上記目的を達成するための装薬ホルダは、上述の杭頭処理工法に使用可能なものである。この装薬ホルダを、コンクリート打設後にコンクリート杭の杭頭が表出した後の後施工で形成した孔内に設置することで、コンクリート杭の施工による影響が装薬ホルダやその設置に及ぶことはまったくなく、動的破砕剤を装薬ホルダ内に装填して行う杭頭処理を確実に実施することができる。

本発明によれば、装薬ホルダの設置自体をコンクリート打設後にコンクリート杭の杭頭が表出した後の後施工とすることで、コンクリート杭の施工による影響が装薬ホルダやその設置に及ぶことはまったくなく、動的破砕剤を装薬ホルダ内に装填して行う杭頭処理を確実に実施できる杭頭処理工法およびそのための装薬ホルダを提供することができる。

本実施形態による杭頭処理工法に使用可能な装薬ホルダを示す側面図（ａ）および上面図（ｂ）である。 本実施形態によるコンクリート杭の杭鉄筋を示す上面図である。 本実施形態によるコンクリート杭の杭頭部を示す側面図である。 図３のコンクリート杭の杭頭部の余盛部に装薬ホルダが設置される様子を示す要部断面図である。 本実施形態による杭頭処理工法の工程Ｓ０１〜Ｓ１７を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による杭頭処理工法に使用可能な装薬ホルダを示す側面図（ａ）、上面図（ｂ）および要部縦断面図（ｃ）である。図１（ａ）〜（ｃ）のように、装薬ホルダ１０は、動的破砕剤が内部に装填可能な円筒部１１と、円筒部１１の下端に水平方向に突き出るように配置された水平フィン部１２と、を備える。円筒部１１は、その上部に貫通孔１１ａを有する。水平フィン部１２は、図１（ｃ）のように、円形状の上部フィン１２ａと、上部フィン１２ａの下側に配置される円形状の下部フィン１２ｂとの二枚重ねの構成を有する。上部フィン１２ａは、その中心に孔を有し、この孔に円筒部１１が溶接等により取り付けられる。上部フィン１２ａと下部フィン１２ｂとは、重ね合わされてその間にわずかな隙間１２ｃが形成された状態で、防水のためガムテープ等で全周が密閉される。円筒部１１の内部空間と隙間１２ｃとは連通しており、破砕時に破砕力が隙間１２ｃを水平に流れるようになっている。

次に、本実施形態によるコンクリート杭の杭鉄筋と杭頭部について、図２，図３を参照して説明する。図２は、本実施形態によるコンクリート杭の杭鉄筋を示す上面図である。図３は、本実施形態によるコンクリート杭の杭頭部を示す側面図である。

図２のように、破線で示す場所打ちのコンクリート杭２０を施工するための杭鉄筋は、コンクリート杭２０の長手方向に延びる複数の杭主筋２１が平面的に円周上に等間隔に配置され、複数の杭主筋２１を包囲するようにリング状のせん断補強筋２２が配置されることで、組み立てられる。複数のせん断補強筋２２は、図３のように、コンクリート杭２０の長手方向に等間隔に配置される。

図２の破線で示すように、コンクリート打設前に、杭鉄筋の上面の中心であってその上方にはコンクリート打設のためのトレミー管ＴＭが配置される。

また、図２の杭鉄筋の上部には、一対の帯状の水平ガイド板２３，２３が水平に配置されている。また、一対の帯状の水平支持板２４，２４が各水平ガイド板２３に直交するように配置され、各水平ガイド板２３を水平に支持している。水平支持板２４は、最上段のせん断補強筋２２により水平に支持され固定される。水平ガイド板２３には、図２の破線で示すように後工程で形成される有底の孔４０内に設置される装薬ホルダ１０が載る。水平ガイド板２３は、装薬ホルダ１０内の動的破砕剤の点火による破砕力を水平方向に誘導し、さらに水平ガイド板２３に直交する水平支持板２４も同様に水平方向に誘導する。

また、複数箇所に吊り筋２５が配置され、吊り上げ部として破砕後のコンクリート破砕片の撤去に利用される。各水平ガイド板２３と各水平支持板２４と各吊り筋２５の平面位置は、図２のように、杭鉄筋の上面中心に位置するトレミー管ＴＭを避けるように中心から離れている。これにより、水平ガイド板２３や水平支持板２４等がコンクリート打設に影響を及ぼさない。

図２の杭鉄筋にコンクリートを打設してコンクリート杭２０を施工するが、図３のように、コンクリート杭２０の杭頭部３０では、コンクリート杭２０の天端面３２の上部に余盛部３１が位置し、余盛部３１の上面３３から複数の杭主筋２１と複数の吊り筋２５が突き出ている。本実施形態による杭頭処理で破砕する対象は、杭頭部３０のうち、端部のため欠陥が含まれると予想される最上部の余盛部３１である。このため、各水平ガイド板２３と各水平支持板２４の高さ方向位置は、コンクリート杭２０の天端面３２に合わせられる。

図２，図３の破線のように、余盛部３１内には二箇所に装薬ホルダ１０が設置されるが、かかる装薬ホルダ１０の設置および拘束について図４を参照して説明する。図４は図３のコンクリート杭の杭頭部の余盛部に装薬ホルダが設置される様子を示す要部断面図である。

図３の余盛部３１には、図４のように、余盛部３１の上面３３から水平ガイド板２３に達するように削孔されて有底の孔４０が形成される。孔４０の平面位置は、図２のように、水平ガイド板２３と同じ位置である。孔４０内に装薬ホルダ１０を挿入し、水平フィン部１２から水平ガイド板２３に載せる。装薬ホルダ１０の上部の貫通孔１１ａに鋼製の拘束ピン４１を貫通させて取り付け、孔４０の径よりも大きい径の円形ボイド型枠４２を上面３３に取り付けてから、孔４０と装薬ホルダ１０との間の隙間４３および型枠４２内に無収縮モルタルを充填し硬化させる。これにより、装薬ホルダ１０を拘束ピン４１および硬化したモルタルにより拘束することができるので、動的破砕剤による破砕時に装薬ホルダ１０の下端から全破砕力が水平方向に杭頭内部へと作用する。

また、モルタル充填前には、装薬ホルダ１０内に動的破砕剤と点火具が装填される。すなわち、図４の破線のように、装薬ホルダ１０の円筒部１１の上部から、ビニール管に動的破砕剤と点火具とを挿入し両端を防水のため密閉したユニット４５を挿入し、その上部を砂４６等で充填する。さらに、その上部空間４７には無収縮モルタルが充填され硬化することで、装薬ホルダ１０内が密閉される。また、動的破砕剤の点火具からリード線（図示省略）が外部へと導出されている。

円筒部１１内においてビニール管の配置により動的破砕剤と水平フィン部１２との間にスペースを確保することで、動的破砕剤の下部は体積デカップリング（空隙を設けること）の状態となり、点火によって生じた燃焼ガスが水平フィン部１２の隙間１２ｃ（図１）から水平ガイド板２３，水平支持板２４へと水平方向に杭頭部３０の内部に膨張圧を作用させることができる。

次に、図１〜図５を参照して本実施形態による杭頭処理工法の工程Ｓ０１〜Ｓ１７について説明する。図５は、本実施形態による杭頭処理工法の工程Ｓ０１〜Ｓ１７を説明するためのフローチャートである。

まず、図２，図３のような杭鉄筋を工場等で組み立てる（Ｓ０１）。このとき、杭鉄筋の上部に、杭頭部３０内での水平破断面形成のための水平ガイド板２３、水平支持板２４を設置する（Ｓ０２）。また、杭主筋２１の付着切り処置をボイド材により行い（Ｓ０３）、また、破砕後に破砕片を揚重する逆Ｕ字形の吊り筋２５を４箇所に取り付ける（Ｓ０４）。

上述のような杭鉄筋を杭設置位置に建て込み（Ｓ０５）、図２のトレミー管ＴＭを通して杭鉄筋内へとコンクリートを打設する（Ｓ０６）。

次に、掘削工事を行い（Ｓ０７）、図３の杭頭部３０が表出した後、図４のように、余盛部３１の上面３３の所定位置で削孔により孔４０を２箇所に形成する（Ｓ０８）。

あらかじめ、図４のように装薬ホルダ１０内に動的破砕剤等を挿入したユニット４５を装填しておき（Ｓ０９）、次に、装薬ホルダ１０を孔４０内へ挿入し設置する（Ｓ１０）。なお、動的破砕剤の点火具からのリード線を外部へ取り出し、破砕信号器から延長されたケーブルに接続する。

次に、図４のように、余盛部３１の上面３３から突き出た装薬ホルダ１０の上部の貫通孔１１ａに拘束ピン４１を貫通させて取り付け、装薬ホルダ１０の上部を包囲するように孔４０の径よりも大きい径の円形ボイド型枠４２を上面３３に取り付けてから、孔４０と装薬ホルダ１０との間の隙間４３、型枠４２内へと、たとえば、約１時間で硬化する超速硬性の無収縮モルタルを充填するとともに、装薬ホルダ１０の円筒部１１内の上部の空間４９にも同モルタルを充填する（Ｓ１１）。

次に、たとえば、約60分間養生した後に、充填したモルタルが硬化したことを確認し、防爆・防音養生を施す（Ｓ１２）。次に、周囲から完全に作業者を遠ざけたことを確認した後、破砕信号器による遠隔操作にて図３の杭頭部３０の余盛部３１を破砕する（Ｓ１３）。

次に、破砕が確実に発生したことを確認した後、杭頭部３０にあらかじめ敷設された複数の吊り筋２５を吊り上げ部としてコンクリート破砕片を揚重し、撤去する（Ｓ１４）。

次に、コンクリート杭２０の天端面３２について仕上げはつりをし（Ｓ１６）、杭鉄筋が変形等していた場合には、手直しを行う（Ｓ１６）。次に、杭鉄筋の検査を行う（Ｓ１７）。

以上のように、本実施形態による杭頭処理工法によれば、装薬ホルダ１０の設置自体をコンクリート打設後にコンクリート杭２０の杭頭部３０が表出した後の後施工とすることで、コンクリート杭２０の施工による影響が装薬ホルダ１０やその設置に及ぶことはまったくなく、動的破砕剤を装薬ホルダ１０内に装填して行う杭頭処理を確実に実施することができる。

従来のように、前施工により動的破砕剤を挿入する装薬ホルダを杭鉄筋にあらかじめ取り付けた場合、コンクリート杭施工の期間中における、杭鉄筋の建込み、コンクリート打設、地下部分掘削などによって、装薬ホルダに何らかの接触が発生する可能性が高く、装薬ホルダの位置や取付け状態を保持するのは非常に困難であったのに対し、本実施形態による杭頭処理工法によれば、装薬ホルダ１０の設置自体をコンクリート打設後にコンクリート杭２０の杭頭部３０が表出した後の後施工とすることで、かかる従来の問題をすべて解決することができる。

また、後施工で余盛部３１に形成した孔４０内に装薬ホルダ１０を設置し、装薬ホルダ１０の上部を硬化モルタルと装薬ホルダ１０を貫通する鋼製ピン４１とにより拘束することができるので、最下位置の水平フィン部１２から水平方向に全破砕力が向かうようになる。

また、杭鉄筋の組立て時に、装薬ホルダ１０の設置位置２箇所に、水平破断レベルに相当する高さ位置（天端面３２の高さ位置）に水平破砕力をガイドする水平ガイド板２３を配置し、その直交方向にも水平破砕力を誘導するとともに水平ガイド板２３を水平に支持する水平支持板２４を配置することで、最下位置の水平フィン部１２から水平方向に全破砕力が向かうようにできる。このようにして、水平フィン部１２の設置位置における水平方向の破砕効果の最大化・最適化を図ることができる。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、図５では、装薬ホルダ１０内に動的破砕剤等を装填してから装薬ホルダ１０を孔４０内に設置したが、本発明はこれに限定されず、装薬ホルダ１０を孔４０内に設置してから、装薬ホルダ１０内に動的破砕剤等を装填するようにしてもよい。

本発明によれば、コンクリート杭の施工が装薬ホルダに及ぶ影響を皆無とし、杭頭処理を確実に実施できるので、高品質なコンクリート杭の施工を効率的に行うことができる。

１０ 装薬ホルダ
１１ 円筒部
１１ａ 貫通孔
１２ 水平フィン部
２０ コンクリート杭
２３ 水平ガイド板
２４ 水平支持板
２５ 吊り筋
３０ 杭頭部
３１ 余盛部
３２ コンクリート杭２０の天端面
３３ 余盛部３１の上面
４０ 孔
４１ 拘束ピン、鋼製ピン
４２ 円形ボイド型枠
４３ 隙間
４６ 動的破砕剤
ＴＭ トレミー管

Claims (7)

1. 場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法であって、
   杭鉄筋の建て込み後にコンクリートを打設する工程と、
   前記打設されたコンクリート杭の杭頭に装薬ホルダ設置のための複数の孔を形成する工程と、
   前記複数の孔に装薬ホルダを設置する工程と、
   前記孔内に設置され動的破砕剤が装填された前記装薬ホルダと前記孔との間の隙間に硬化材を充填する工程と、
   前記動的破砕剤を点火することで前記コンクリート杭の杭頭を破砕する工程と、を含む杭頭処理工法。
2. 前記装薬ホルダは、その上部に横方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記充填工程において、前記杭頭の上面から露出した前記装薬ホルダの前記貫通孔にピン状部材を挿入し、型枠を前記装薬ホルダの上部に配置してから、前記型枠内へ硬化材を充填し硬化させることで前記装薬ホルダを前記ピン状部材および前記硬化材により拘束する請求項１に記載の杭頭処理工法。
3. 前記装薬ホルダは、前記動的破砕剤が内部に装填可能でありその上部に前記貫通孔を有する円筒部と、前記円筒部の下端に配置される二枚重ねの円形板から構成されるフィン部と、を備え、前記円筒部の内部空間と前記円形板間の隙間とが連通している請求項２に記載の杭頭処理工法。
4. 前記杭鉄筋に前記杭頭の水平破断レベルに相当する位置に水平ガイド部材を配置し、
   前記孔形成時に前記孔を前記水平ガイド部材に達するように形成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の杭頭処理工法。
5. 前記水平ガイド部材は、前記コンクリート打設時のトレミー管の位置を避けるように配置される請求項４に記載の杭頭処理工法。
6. 吊り上げ部をあらかじめ前記杭頭に取り付けておき、前記破砕後の破砕片を、前記吊り上げ部を用いて撤去する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の杭頭処理工法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の杭頭処理工法に使用可能な装薬ホルダ。

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