JP2017128872A - 場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に杭底に展開して設置することができる場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法を実現する。【解決手段】場所打ち杭用の注入バッグ１００は、伸縮可能な伸縮バンド６０を用いて鉄筋籠２の下部先端に取り付けるようになっており、その注入バッグ１００を取り付けた鉄筋籠２を杭孔１に建て込んだ後、杭孔１内にコンクリート４を打設することで、その打設したコンクリート４の重量によって伸縮バンド６０を伸ばして、鉄筋籠２の下部先端を覆っていた袋体１０を杭孔１の底部１ｂに展開して設置することができる。杭孔１の底部１ｂに展開して設置した袋体１０に所定量の注入材Ｇを注入すれば注入バッグ１００を好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、場所打ち杭の杭孔の底部の地盤に予め荷重を付与して場所打ち杭の沈下を抑制するのに用いる注入バッグ及びその注入バッグの設置方法に関する。

場所打ちコンクリート杭は、地盤に地表から杭孔を削孔し、その杭孔内に鉄筋籠等の補強部材を配設した後にコンクリートを打設して地中にコンクリート構造の杭を形成したものである。このため、工場で製作された杭を地中に打ち込む打込み杭に比べ、杭の径や長さを大きくすることができるので、大きな支持力を必要とする基礎の施工に用いられている。

そして、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないように、杭孔の底部の地盤の支持力を簡易かつ低コストで増強する方法として、杭先端位置となる杭底に注入バッグを設置した状態でコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に注入バッグ内に注入材を注入して注入バッグを杭先端から下方に向けて膨張させることによって杭先端の地盤に荷重（プレロード）を付与し、その地盤を予め圧縮させて以後の杭の沈下を抑制する工法（以下、「先端プレロード場所打ち杭工法」という）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２１４４３８号公報

上記特許文献１の技術では、杭孔に建て込む鉄筋籠の先端（下端）に注入バッグを固定したフレームを取り付けておき、そのフレームが杭底に到達した際に鉄筋籠から分離し、杭底を覆う形状に変形したフレームを着底させることで、注入バッグを杭底に展開した状態に設置するようになっている。注入バッグを展開した状態で設置できれば、杭底で注入バッグを好適に膨らませることができる。
しかしながら、フレームが杭底に到達した際に鉄筋籠からフレームを分離させる機構の構造が複雑であるため、鉄筋籠からフレームを分離させて、注入バッグを杭底に設置する作業は煩雑であるという問題があった。

本発明の目的は、容易に杭底に展開して設置することができる場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る注入バッグは、
場所打ち杭のための杭孔に建て込む鉄筋籠とともにその杭孔内に配設され、前記杭孔の底部に設置された状態で、その内部に注入材が注入されることで膨張して杭先端地盤を加圧圧縮する場所打ち杭用の注入バッグであって、
外縁に複数のバンド装着部が設けられている不透水性の袋体と、
前記複数のバンド装着部に一端部が繋がれて、他端部に連結部材が設けられている複数の伸縮バンドと、を備え、
前記連結部材を前記鉄筋籠の所定箇所に取り付けて、前記袋体で前記鉄筋籠の下部先端を覆うように構成されているようにした。

かかる構成の注入バッグは、袋体の外縁に設けられている複数のバンド装着部に繋がれている伸縮可能な伸縮バンドを用いて、その袋体を鉄筋籠の下部先端に取り付けるようになっている。
袋体で鉄筋籠の下部先端を覆うように注入バッグを鉄筋籠に取り付けた状態で、その鉄筋籠を杭孔に建て込み、杭孔にコンクリートを流し込めば、コンクリートの重量によって注入バッグの伸縮バンドが伸びて、鉄筋籠の下部先端を覆っていた袋体の外縁が広がるように展開する。
つまり、注入バッグの袋体を鉄筋籠の下部先端に取り付けた状態でその鉄筋籠を杭孔に建て込んだ後、杭孔内にコンクリートを打設することによって、容易に袋体を杭孔の底部に展開して設置することができる。

そして、杭孔の底部に展開して設置した袋体に所定量の注入材を注入すれば注入バッグを好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグが杭孔の底部を加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。
このような注入バッグであれば、注入材の注入によって好適に膨らみ、地盤に所定の荷重を付与することができるので、この注入バッグを先端プレロード場所打ち杭工法に用いることで、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないようにすることができる。

また、望ましくは、
前記袋体は、前記鉄筋籠の下部先端を覆うとともに前記鉄筋籠の側面側の一部を覆うことが可能なサイズを有するようにする。
注入バッグの袋体が、鉄筋籠の下部先端を覆うとともに鉄筋籠の側面側の一部を覆うことが可能なサイズを有していれば、その袋体を杭孔の底部に展開した際に、例えば底部のほぼ全域を被覆するように設置することが可能になる。このような注入バッグであれば、注入材を注入して膨張させて、杭孔の底部を良好に加圧圧縮することができる。

また、本出願に係る注入バッグの設置方法は、上記した場所打ち杭用の注入バッグを杭孔の底部に設置する方法であって、
前記連結部材を前記鉄筋籠に取り付けて、前記袋体を前記鉄筋籠の下部先端に取り付けた状態でその鉄筋籠を前記杭孔に建て込んだ後、前記杭孔内に打設するコンクリートの重量によって前記伸縮バンドを伸ばして、前記袋体を前記杭孔の底部に展開して設置するようにした。

かかる構成の注入バッグの設置方法であれば、上記した場所打ち杭用の注入バッグを用い、注入バッグの袋体を鉄筋籠の下部先端に取り付けた状態でその鉄筋籠を杭孔に建て込んで、杭孔内にコンクリートを打設すれば、コンクリートの重量によって伸縮バンドを伸ばして、袋体を杭孔の底部に展開して設置することができるので、例えば従来技術のような、杭底に到達したフレームを鉄筋籠から分離させて注入バッグを杭底に設置する手法よりも、容易に注入バッグの袋体を杭底に展開して設置することができる。
そして、杭孔の底部に展開して設置した袋体に所定量の注入材を注入すれば注入バッグを好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグが杭孔の底部を加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。

また、望ましくは、
前記鉄筋籠の下部先端に杭底フレームを上下に移動可能に設け、前記杭底フレームを介して前記袋体を前記鉄筋籠に取り付け、
前記鉄筋籠を前記杭孔に建て込んで前記袋体が前記杭孔の底部に到達した後、前記杭底フレームの配置が切り替わることで、前記杭孔内に配設する前記鉄筋籠の位置を調整可能とする。
杭孔内に配設する鉄筋籠の位置を適正に調整できれば、その鉄筋籠を内蔵する場所打ちコンクリート杭を好適に形成することができる。

本発明によれば、場所打ち杭用の注入バッグを容易に杭底に展開して設置することができる。

先端プレロード場所打ち杭工法に関する説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。 本実施形態の場所打ち杭用の注入バッグを示す斜視図である。 注入バッグの断面図であり、注入材を注入する前の注入バッグ（ａ）と、注入材を注入した後の注入バッグ（ｂ）を示している。 注入バッグを鉄筋籠に取り付けた状態（ａ）と、コンクリートの打設によって注入バッグの袋体を展開した状態（ｂ）を示す説明図である。 鉄筋籠と杭底フレームと注入バッグを分解して示す説明図である。 鉄筋籠に対する杭底フレームの配置の切り替えに関する説明図（ａ）（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

まずは、先端プレロード場所打ち杭工法について説明する。
先端プレロード場所打ち杭工法では、まず、図１（ａ）に示すように、場所打ちコンクリート杭のための杭孔１を地盤に削孔する。この工程を「杭孔削孔工程」という。
杭孔１の削孔は、杭孔側壁１ａの崩落を防止するため、ベントナイト等の粒子を混合させた水（削孔用液体）を杭孔１内に満たしながら行う。このため、杭の先端（下端）となる杭孔１の底部１ｂには、地盤が削孔された微細な土粒子が沈澱した柔らかい泥状のスライム部１ｃが形成される。

また、鉄筋籠２を杭孔１の外部で予め作製する。鉄筋籠２は、長手方向に配置される複数の棒状の主鉄筋と、環状に配置される複数のフープ鉄筋（帯鉄筋）をナマシ鉄線で結束するなどして、円筒カゴ状に組み立てて作製する。
この鉄筋籠２の下部先端に後述する注入バッグ１００を取り付け、図１（ｂ）に示すように、鉄筋籠２とともに注入バッグ１００をクレーン３等によって吊り込み、杭孔１内に建て込む。こうして注入バッグ１００を杭孔１の底部１ｂ（杭先端地盤）に設置する。この工程を「鉄筋カゴ・注入バッグ沈設工程」という。
なお、鉄筋籠２の下部先端には後述する杭底フレーム２１が出没可能に設けられており、注入バッグ１００はその杭底フレーム２１を介して鉄筋籠２に取り付けられている。

次いで、図１（ｃ）に示すように、予めコンクリートプラントで製造した流動状態のコンクリート４をコンクリートポンプ４ａとコンクリート圧送管４ｂ等を用いて杭孔１内に流し込んで打設する。その打設したコンクリート４を硬化させることにより、地盤内に場所打ちコンクリート杭が形成される。この工程を「コンクリート打設工程」という。

次いで、図１（ｄ）に示すように、注入ポンプ４１を注入ホース４０に繋ぎ、排出機５１を排出ホース５０に繋いで、注入バッグ１００に注入材Ｇを送液する。このとき、注入バルブＢ１と排出バルブＢ２を開いている。
排出機５１側に注入材Ｇが到達し、注入バッグ１００内の気泡が抜けたことが確認されたら排出バルブＢ２を閉じ、更に注入ポンプ４１による送液を継続し、注入バッグ１００に注入材Ｇを注入する。
そして、所定量の注入材Ｇを注入して注入バッグ１００を膨らませ、注入バック１００内に所定の圧力が所定時間が加わったことを確認した後、注入バルブＢ１を閉じて注入ポンプ４１を止める。
このようにして、注入バッグ１００の内部に注入材Ｇを注入して、注入バッグ１００を膨らませる。こうして膨らんだ注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮し、杭先端地盤に荷重（プレロード）が載荷される。この工程を「プレロード工程」という。このプレロードによって、杭先端地盤の支持力が増強されるとともに杭沈下量が低減する。

次に、本実施形態の場所打ち杭用の注入バッグ１００について説明する。
図２、図３（ａ）（ｂ）に示すように、注入バッグ１００は、不透水性の袋体１０と、その袋体１０に接続されている注入ホース４０及び排出ホース５０等を備えている。
袋体１０の外縁には、複数（本実施形態では６つ）のバンド装着部１０ｄが設けられている。

注入ホース４０及び排出ホース５０は注入材Ｇの流路であって、注入ホース４０は注入ポンプ４１から袋体１０内へ注入材Ｇを送液する流路となり、排出ホース５０は袋体１０内から排出機５１へ注入材Ｇを送液する流路となる。
この注入ホース４０及び排出ホース５０は、例えば、袋体１０を貫通し、その袋体１０内に収容されている図示しない有孔管の両端部にそれぞれ接続されている。図示しない有孔管は、例えば樹脂材料や金属材料からなる管状部材の周面に多数の孔が形成されたものであり、注入ホース４０を通じて送液された注入材Ｇを排出ホース５０に向けて流す流路となり、その孔から注入材Ｇが袋体１０内に流入するようになっている。
そして、排出バルブＢ２が閉じられて排出ホース５０に注入材Ｇが流れなくなった状態では、図示しない有孔管の孔から加圧された注入材Ｇが袋体１０内に流れ込み、袋体１０（注入バッグ１００）を膨らませるようになっている（図３（ｂ）参照）。

袋体１０は、不透水性（止水性）と耐圧性と可撓性を有するシート材を貼り合わせて袋状に形成した部材である。
この袋体１０は、中央に丸穴を有する円形の上面シート材と下面シート材の外周縁と内周縁をそれぞれ貼り合わせて、浮き輪のような袋状に形成されている。
また、中央の丸穴（内周縁）には、水抜き用のメッシュシート１０ｃが着設されており、外縁（外周縁）には、複数のバンド装着部１０ｄが着設されている。このバンド装着部１０ｄは、袋体１０のシート材と同じ材料を用いて形成された舌状の部材であり、伸縮バンド６０を取り付けるための開口が設けられている。なお、メッシュシート１０ｃは、杭孔１の底部１ｂの泥（スライム部１ｃ）対策のために設けられている周知の部材である。
シート材の貼り合わせは、接着剤による接着、または加圧による圧着、または加熱による熔着、或いはそれらを複合した貼着手法などによって行うことができる。なお、上面シート材には、注入ホース４０及び排出ホース５０が通される貫通孔が形成されているが、その貫通孔の縁は注入ホース４０と排出ホース５０の周面にそれぞれ着設されている。
袋体１０を構成するシート材の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の合成樹脂材料、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、ポリアミドなどを用いることができる。また、ゴム系材料（天然ゴムの他、合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）も使用可能である。

そして、図３（ａ）（ｂ）に示すように、袋体１０内に注入材Ｇを注入することで、袋体１０（注入バッグ１００）を膨らますことができる。
こうして、所定量の注入材Ｇを袋体１０に注入して注入バッグ１００を膨らませることで、膨張した注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮し、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。

注入材Ｇは、流動性を有する状態で袋体１０内に注入された後、硬化する物質を用いることができる。
本実施形態では、注入材Ｇとしてセメントミルクを用いた。またセメントミルクの他のグラウト材や、硬化性樹脂材料等も注入材Ｇとして用いることができる。

伸縮バンド６０は、例えば天然ゴムや合成ゴムからなる帯状あるいは紐状の伸縮部材であり、一端部が袋体１０のバンド装着部１０ｄに繋がれており、他端部には連結部材７０が設けられている。なお、伸縮バンド６０としてコイルばね等のばね部材を用いることもできる。
連結部材７０は、例えばフックであり、鉄筋籠２の任意の箇所に取り付けることができる。

そして、図４（ａ）に示すように、連結部材７０を鉄筋籠２の所定箇所に取り付けて、袋体１０で鉄筋籠２の下部先端を覆うように注入バッグ１００を鉄筋籠２に取り付けた状態で、その鉄筋籠２を杭孔１に建て込み、杭孔１の底部１ｂに注入バッグ１００を設置するようになっている。
特に、本実施形態の注入バッグ１００は、伸縮可能な伸縮バンド６０を用いて鉄筋籠２の下部先端に取り付けられているので、鉄筋籠２とともに注入バッグ１００を杭孔１に配設した後、図４（ｂ）に示すように、その杭孔１にコンクリート４を流し込めば、コンクリート４の重量によって注入バッグ１００の伸縮バンド６０が伸びることで、袋体１０を杭孔１の底部１ｂに展開して設置することが可能になっている。
また、注入バッグ１００の袋体１０は、図４（ａ）に示すように、鉄筋籠２の下部先端を覆うとともに鉄筋籠２の側面側の一部を覆うことが可能なサイズを有しているので、この袋体１０を杭孔１の底部１ｂに展開した際に、底部１ｂの全域を被覆するように設置することが可能になっている。
なお、図４（ａ）（ｂ）では、注入ホース４０及び排出ホース５０の図示を省略している。

また、図４、図５、図６に示すように、本実施形態の鉄筋籠２の下部先端には杭底フレーム２１が上下に移動可能に設けられており、袋体１０は杭底フレーム２１を介して鉄筋籠２に取り付けられている。
ここで、鉄筋籠２に設けられている杭底フレーム２１について説明する。

杭底フレーム２１は、図５に示すように、杭孔１の底部１ｂに対向する位置に配されるフレーム本体２１ａと、そのフレーム本体２１ａを鉄筋籠２の下部先端で上下にスライド移動可能に保持するフレーム保持部２１ｂとを備えている。
フレーム保持部２１ｂは、鉄筋籠２の下端に固定される枠部２ａと、枠部２ａに上下動可能に挿通されている複数（本実施形態では６本）のスライドバー２ｂと、そのスライドバー２ｂの上部に固設されている抜止部材２ｃ等を備えて構成されており、スライドバー２ｂの下部にフレーム本体２１ａが固設されている。

この杭底フレーム２１が設けられている鉄筋籠２をクレーン等で吊り込んだ状態では、図６（ａ）に示すように、フレーム本体２１ａが鉄筋籠２の下方に突出するようになっている。このとき、スライドバー２ｂの上部に固設されている抜止部材２ｃが枠部２ａの上面に当接し、フレーム本体２１ａがそれ以上突出しないように移動を規制している。
また、その鉄筋籠２を杭孔１に建て込むなどしてフレーム本体２１ａが杭孔１の底部１ｂに接触すると、図６（ｂ）に示すように、フレーム本体２１ａを相対的に上方に移動させるようにスライドバー２ｂが枠部２ａの上方に抜け出して鉄筋籠２側に引っ込んで、フレーム本体２１ａが鉄筋籠２に近接する方向に移動するようになっている。
このように、鉄筋籠２に対し、フレーム本体２１ａが上下に移動可能に備えられているので、杭孔１に建て込んだ鉄筋籠２の袋体１０が杭孔１の底部１ｂに到達した後、杭底フレーム２１のフレーム本体２１ａの配置が切り替わることで、杭孔１内に配設する鉄筋籠２の位置を調整することが可能になっている。こうすることで、場所打ちコンクリート杭を好適に形成することができる。

次に、本実施形態の場所打ち杭用の注入バッグ１００を杭孔１の底部１ｂに設置する注入バッグの設置方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、連結部材７０を鉄筋籠２の所定箇所に取り付けて、袋体１０で鉄筋籠２の下部先端を覆うように注入バッグ１００を鉄筋籠２に取り付ける。
そして、注入バッグ１００を取り付けた鉄筋籠２を、図１（ｂ）に示すように、杭孔１に建て込む。
また、杭孔１に建て込んだ鉄筋籠２の下部先端の袋体１０が杭底（底部１ｂ）に到達した後、杭底フレーム２１のフレーム本体２１ａが上下に移動するのを利用して、杭孔１内に配設する鉄筋籠２の位置を調整する。

次いで、図１（ｃ）に示すように、杭孔１内にコンクリート４を打設する。
このとき、図４（ｂ）に示すように、杭孔１内に打設したコンクリート４の重量によって注入バッグ１００の伸縮バンド６０が伸びて、鉄筋籠２の下部先端を覆っていた袋体１０の外縁が広がるように展開する。
つまり、注入バッグ１００の袋体１０を鉄筋籠２の下部先端に取り付けた状態でその鉄筋籠２を杭孔１に建て込んだ後、杭孔１内にコンクリート４を打設することで、袋体１０を杭孔１の底部１ｂに展開して設置することができる。
そして、打設したコンクリート４を硬化させて、地盤内に場所打ちコンクリート杭を形成した後、所定量の注入材Ｇを袋体１０内に注入して、注入バッグ１００を膨らませる。こうして膨らませた注入バッグ１００によって杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮し、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷する。

このように、本実施形態の注入バッグ１００は、伸縮可能な伸縮バンド６０を用いて鉄筋籠２の下部先端に取り付けるようになっており、その注入バッグ１００を取り付けた鉄筋籠２を杭孔１に建て込んだ後、杭孔１内にコンクリート４を打設することで、袋体１０を杭孔１の底部１ｂに展開して設置することができる。
つまり、伸縮可能な伸縮バンド６０を用いて鉄筋籠２の下部先端に取り付けて使用する場所打ち杭用の注入バッグ１００であれば、従来技術のような、杭底に到達したフレームを鉄筋籠から分離させて注入バッグを杭底に設置する手法よりも、より簡便に注入バッグ１００（袋体１０）を杭底１ｂに展開して設置することができる。
そして、杭孔１の底部１ｂに展開して設置した袋体１０に所定量の注入材Ｇを注入すれば注入バッグ１００を好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。

以上のように、本実施形態の注入バッグ１００は、注入材Ｇの注入によって好適に膨らみ、地盤に所定の荷重を付与することができる。
つまり、先端プレロード場所打ち杭工法に、この注入バッグ１００を用いれば、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないようにすることができる。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 杭孔
１ａ 杭孔側壁
１ｂ 底部
１ｃ スライム部
２ 鉄筋籠
２１ 杭底フレーム
３ クレーン
４ コンクリート
４ａ コンクリートポンプ
４ｂ コンクリート圧送管
１００ 注入バッグ
１０ 袋体
１０ｃ メッシュシート
１０ｄ バンド装着部
４０ 注入ホース
４１ 注入ポンプ
５０ 排出ホース
５１ 排出機
６０ 伸縮バンド
７０ 連結部材
Ｇ 注入材
Ｂ１ 注入バルブ
Ｂ２ 排出バルブ

Claims (4)

1. 場所打ち杭のための杭孔に建て込む鉄筋籠とともにその杭孔内に配設され、前記杭孔の底部に設置された状態で、その内部に注入材が注入されることで膨張して杭先端地盤を加圧圧縮する場所打ち杭用の注入バッグであって、
   外縁に複数のバンド装着部が設けられている袋体と、
   前記複数のバンド装着部に一端部が繋がれて、他端部に連結部材が設けられている複数の伸縮バンドと、を備え、
   前記連結部材を前記鉄筋籠の所定箇所に取り付けて、前記袋体で前記鉄筋籠の下部先端を覆うように構成されていることを特徴とする場所打ち杭用の注入バッグ。
2. 前記袋体は、前記鉄筋籠の下部先端を覆うとともに前記鉄筋籠の側面側の一部を覆うことが可能なサイズを有していることを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭用の注入バッグ。
3. 請求項１又は２に記載の場所打ち杭用の注入バッグを杭孔の底部に設置する注入バッグの設置方法であって、
   前記連結部材を前記鉄筋籠に取り付けて、前記袋体を前記鉄筋籠の下部先端に取り付けた状態でその鉄筋籠を前記杭孔に建て込んだ後、前記杭孔内に打設するコンクリートの重量によって前記伸縮バンドを伸ばして、前記袋体を前記杭孔の底部に展開して設置することを特徴とする注入バッグの設置方法。
4. 前記鉄筋籠の下部先端に杭底フレームを上下に移動可能に設け、前記杭底フレームを介して前記袋体を前記鉄筋籠に取り付け、
   前記鉄筋籠を前記杭孔に建て込んで前記袋体が前記杭孔の底部に到達した後、前記杭底フレームの配置が切り替わることで、前記杭孔内に配設する前記鉄筋籠の位置を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の注入バッグの設置方法。

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