JP2019120095A - 杭頭処理工法 - Google Patents

Abstract

【課題】水平破断した杭頭余盛部を小割にして場外にそのまま搬出可能な形状・寸法にする杭頭処理工法を提供する。【解決手段】水平破断された杭頭余盛部２１の上面から複数の装薬孔５０〜５４を縦方向に削孔し、複数の装薬孔５０〜５４に装薬材４０を装填し、装薬材内の動的破砕剤により杭頭余盛部２１を小割破砕する。複数の装薬孔５０〜５４は、杭頭余盛部２１の杭断面中心に設けられた縦方向の装薬孔５０、および、杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられた少なくとも３つの縦方向の装薬孔である。【選択図】図４

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法に関する。

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）静的破砕剤による破砕工法
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、水平面がうまく形成され難いため、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）動的破砕剤による鉛直破砕工法
動的破砕剤を鉛直方向に装着し、動的破砕により杭頭を鉛直方向に破砕し、補助的に手動破砕機によるはつり作業を伴い、発生するコンクリートガラを処理する工法が提案されているが、まだ諸条件の最適化には到っていない。

（４）竪管方式水平フィン付装薬ホルダ方式による動的破砕適用の水平破断工法
杭筋組立て時に、竪管方式の水平フィン（平鋼２枚重ね）付装薬ホルダ４本を杭外周の杭主筋内側に配置し、密閉状態とし、杭工事、掘削工事以降における杭頭表出後に、動的破砕剤を装薬ホルダに挿入し、天端部を速硬モルタルで拘束した後、遠隔操作にて杭頭余盛部を動的破砕により水平破断する（たとえば、特許文献１，２参照）。この方法も杭施工前に関連機器材を装着する必要があり、上記（３）と同様の短所が指摘されている。

（５）横孔方式による動的破砕適用の水平破断工法
あと施工となる横孔方式により動的破砕剤を装薬し、杭頭余盛部を水平破断する工法であるが、杭頭余盛部をさらに細分するまでの手法とはなっていない。したがって、引き続いて、横孔方式による水平破断工法を適用して分離された杭頭余盛部を対象として小割工法が実施されることになる（たとえば、特許文献３参照）。

特開2016-151162号公報 特開2013-124509号公報 特開2014-227675号公報

従来、杭頭処理工法に動的破砕を適用するにあたっては、まず杭頭余盛部を所定位置において水平破断し、予め取り付けた吊り元により破断された杭頭余盛部を一体として揚重移動する工法を採用していた。その際、各主筋に鉄筋カバーやボイド材を取り付けることにより、鉄筋とコンクリートの縁を切っておくことが必要条件となる。しかしながら、実際には杭頭余盛部は、通常直径が1mを超え、高さも80cmから1m近辺であることから、そのまま場外に搬出すると言う訳には行かない。通常は、場内で15〜20cm大程度に小割した上で搬出する。したがって、杭頭部に関しては、水平破断後の杭頭余盛部を小割破砕する方法が望まれる。もちろん、その方法は、騒音・粉塵が発生するようなものでなく、かつ、手間を要さずに、簡易に、瞬時にコンクリート片を破砕するような方法が望ましい。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、水平破断した杭頭余盛部を小割にして場外にそのまま搬出可能な形状・寸法にする杭頭処理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の杭頭処理工法は、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理を行う杭頭処理工法であって、杭頭部の杭頭余盛部を水平破断する工程と、前記水平破断された杭頭余盛部を前記杭頭部から分離する工程と、前記分離された杭頭余盛部の上面から複数の装薬孔を縦方向に削孔する工程と、前記複数の装薬孔に装薬材を装填する工程と、前記装薬材内の動的破砕剤により前記杭頭余盛部を小割破砕する工程と、を含み、前記複数の装薬孔は、前記杭頭余盛部の杭断面中心に設けられた縦方向の装薬孔、および、前記杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられた少なくとも３つの縦方向の装薬孔である。

この杭頭処理工法によれば、場所打ちコンクリート杭の杭頭処理部から水平破断され分離された杭頭余盛部の上面に複数の装薬孔を縦方向に削孔し、複数の装薬孔は、杭頭余盛部の杭断面中心に設けられた縦方向の装薬孔、および、杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられた少なくとも３つの縦方向の装薬孔であることで、複数の装薬孔における各動的破砕剤による破砕力がほぼ同時に発生すると、一の装薬孔からの破砕力による亀裂が別の破砕力の発生元である最近接の他の装薬孔に向かうため、杭頭余盛部を小割破砕することができる。

上記杭頭処理工法において、前記杭頭余盛部は、前記各装薬孔における前記動的破砕剤による破砕力により、前記杭断面中心の装薬孔から前記少なくとも３つの装薬孔に向けて放射状に鉛直破断されるようにすることが好ましい。

杭断面中心の装薬孔と、杭断面中心を中心とした円周上に等間隔に設けられた少なくとも３つの装薬孔の各々とが最近接の装薬孔同士の関係となって、杭頭余盛部は、各装薬孔における動的破砕剤による破砕力により、杭断面中心の装薬孔から少なくとも３つの装薬孔に向けて放射状に鉛直破断される。

また、前記複数の装薬孔内の前記動的破砕剤を複数の脚線の直列連結により同時に点火することで、複数の装薬孔における各動的破砕剤による破砕力をほぼ同時に発生させることができる。

また、複数の前記コンクリート杭が打設され、前記杭頭部から水平破砕されて分離された小割破砕前の他の杭頭余盛部を小割破砕対象の前記杭頭余盛部の上に載せて破砕時の前記動的破砕剤による上方へのガス噴出を防止するようにすることが好ましい。

本発明の杭頭処理工法によれば、水平破断した杭頭余盛部を小割にして場外にそのまま搬出可能な形状・寸法にすることができる。

本実施形態による杭頭処理工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１３を説明するためのフローチャートである。 本実施形態におけるコンクリート杭の杭頭余盛部を説明するために杭鉄筋と杭頭部を水平方向に切断して見た要部断面図（ａ）および鉛直方向に切断して見た要部断面図（ｂ）である 本実施形態による杭頭処理工法に用いる装薬材を概略的に示す縦断面図である。 水平破断後で小割破砕前の杭頭余盛部の上面を示す平面図（ａ）、b-b線方向に切断して見た断面図（ｂ）および装薬孔の拡大平面図（ｃ）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の各工程Ｓ０１〜Ｓ１３を説明するためのフローチャートである。図２は、本実施形態におけるコンクリート杭の杭頭余盛部を説明するために杭鉄筋と杭頭部を水平方向に切断して見た要部断面図（ａ）および鉛直方向に切断して見た要部断面図（ｂ）である。

まず、本実施形態における場所打ちコンクリート杭について図２を参照して説明する。図２（ａ）（ｂ）のように、破線で示す場所打ちのコンクリート杭１０を施工するための杭鉄筋は、コンクリート杭１０の杭軸方向に延びる複数の杭主筋１１が上面から見て円周上に等間隔に配置されるとともに、複数の杭主筋１１を包囲するようにリング状のせん断補強筋１２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１２は、図２（ｂ）のように、コンクリート杭１０の杭軸方向に等間隔に配置される。

図２（ａ）（ｂ）のように、コンクリート打設により形成されたコンクリート杭１０の杭頭部２０において杭頭余盛部２１が杭天端２２と余盛天端２３との間に位置するが、杭頭余盛部２１には、水平破断後に揚重する際の埋め込み式吊りアンカー１３が４箇所に設けられている。吊りアンカー１３は、吊り具ネジ込み方式のアンカーで、杭１０の外周で等間隔四箇所のかぶり部分に杭主筋１１に固定されて設けられる。

また、杭頭部２０の破断処理後、水平破断された杭頭余盛部２１を円滑に揚重するため、杭鉄筋の組立て時に、杭頭余盛部２１に相当する部分において杭主筋１１の全数に鉄筋カバーと鉄筋径に合わせたボイド材（紙製）を２重に巻いておく。

図３は本実施形態による杭頭処理工法に用いる装薬材を概略的に示す縦断面図である。図３のように、装薬材４０内には動的破砕剤４１と点火具４２とが配置されている。すなわち、装薬材４０は、可撓性のあるビニル管４３内に、粒状物からなる動的破砕剤４１と点火具４２とが収容されており、ビニル管４３の両端は、プラスチック製の栓４５ａ，４５ｂがはめ込まれてからシール材４６ａ，４６ｂにより止水され密閉されている。また、点火具４２から脚線４４が外部へと延びている。

なお、動的破砕剤４１は、公知の各種破砕剤を使用でき、たとえば、酸化第２銅、アルミニウム、硫酸マグネシウム７水和物を主成分としたものを使用でき、点火すると、テルミット反応により激しい還元反応とともに高温・高圧の水蒸気が発生し、この発生した膨張圧を破砕力として利用する。また、臭素酸塩等のガス発生剤を主剤とした薬筒と点火具が一体となったものも使用でき、密閉状態で点火すると、高温・高圧ガスを発生する。

次に、本実施形態による場所打ちコンクリート杭の杭頭処理工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１３について図１〜図４を参照して説明する。図４は、水平破断後で小割破砕前の杭頭余盛部の上面を示す平面図（ａ）、b-b線方向に切断して見た断面図（ｂ）および装薬孔の拡大平面図（ｃ）である。

図２（ａ）（ｂ）のような杭鉄筋を杭設置位置に建て込み、トレミー管を通して杭鉄筋内へコンクリートを打設する。次に、掘削工事を行い、図２（ｂ）のコンクリート杭１０の杭頭部２０が表出した後、杭頭部２０の想定破断面高さ（たとえば、約50mm）において図２（ａ）のように外周面４点につき放射状に装薬孔３０を電動ドリル等で削孔する。装薬孔３０は、図２（ａ）のように、端部のある孔であり、杭断面中心Ｐから放射状に略等角間隔に形成される。

次に、装薬孔３０内に、装薬口３０ａから、ビニル管内に動的破砕剤と点火具を詰めて密閉した装薬材を挿入し、点火具に接続した脚線を装薬孔３０の外部に取り出した後、砂等からなる込め物を残りの間隙に充填し装薬孔を密閉する。点火具から外部へ取り出した脚線を発破器から延長された発破母線に接続し、発破器による遠隔操作にて図２（ｂ）の杭頭部２０の杭頭余盛部２１を水平破断する（Ｓ０１）。

次に、杭頭部２０にあらかじめ設置した複数の吊りアンカー１３を用いて、水平破断された杭頭余盛部２１を揚重し、コンクリート杭１０から分離し撤去する（Ｓ０２）。次に、分離された杭頭余盛部２１を小割破砕するためにコンクリート杭の設置位置から離れた場所に移動する（Ｓ０３）。

次に、図４（ａ）（ｂ）のように、水平破断された杭頭余盛部２１の上面Ｓから電動ドリルで縦方向に削孔を行い、杭断面中心Ｐ（図２（ａ））に縦方向の装薬孔５０を形成し、また、杭断面中心Ｐを中心とする同一の円周Ｃ上に等間隔で４つの縦方向の装薬孔５１，５２，５３，５４を形成する（Ｓ０４）。

図３のように、ビニル管４３内に動的破砕剤４１と点火具４２とを詰めて密閉した装薬材４０を予め用意し（Ｓ０５）、次に、図４（ａ）〜（ｃ）のように、装薬孔５０〜５４内に図３の装薬材４０を装薬孔５０〜５４の底部まで挿入する（Ｓ０６）。

次に、図４（ｂ）のように、装薬孔５０〜５４内の各装薬材４０の上部空間に砂等からなる込め物４９を詰めて充填する（Ｓ０７）。なお、各装薬材４０の点火具４２から脚線４４が外部へと取り出される。

次に、同一の施工現場では、複数のコンクリート杭が打設されるので、上述と同様にして水平破断された他の杭頭余盛部２１Ａを用意し（Ｓ０８）、図４（ｂ）のように、小割破砕対象の杭頭余盛部２１の上面Ｓに載せる（Ｓ０９）。このように、小割破砕時の安全対策として他の杭頭余盛部２１Ａを杭頭余盛部２１に載せることで小割破砕時の動的破砕剤による上方へのガスの噴き出しを防止することができる。

次に、防爆シート（図示省略）を、図４（ｂ）の小割破砕対象の杭頭余盛部２１と別の杭頭余盛部２１Ａとを全体に包むように上方から巻き付けて防爆養生をする（Ｓ１０）。

次に、装薬孔５０〜５４内の各装薬材４０の点火具４２から外部に取り出された各脚線４４を直列に連結し、発破器（図示省略）から延長された発破母線（図示省略）に接続する（Ｓ１１）。

次に、発破器による遠隔操作で各点火具４２を点火し、装薬孔５０〜５４内の各動的破砕剤４１が各脚線４４の直列連結により同時に点火されることで、装薬孔５０〜５４内で各動的破砕剤４１によりほぼ同時に発生する破砕力によって杭頭余盛部２１を小割破砕する（Ｓ１２）。

すなわち、図４（ａ）（ｂ）のように、杭断面中心の装薬孔５０と、杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられた４つの装薬孔５１〜５４の各々とが最近接に位置する関係になっているが、各装薬孔５０〜５４内で各装薬材４０の動的破砕剤４１による膨張を伴う燃焼ガスのガス圧による破砕力がほぼ同時に発生すると、杭断面中心の装薬孔５０からの破砕力による亀裂が別の破砕力の発生元である最近接の他の装薬孔５１〜５４に向かい、同時に、４つの装薬孔５１〜５４からの破砕力による亀裂が別の破砕力の発生元である最近接の杭断面中心の装薬孔５０に向かい、また杭頭余盛部２１の最近接の外周面にも向かうことで、杭頭余盛部２１は、図４（ａ）の破線で示す破砕ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に沿ったようにして放射状四方向に鉛直破断される。

次に、小割破砕された杭頭余盛部２１のコンクリート片を施工現場から外部に搬出する（Ｓ１３）。

なお、杭頭余盛部２１の高さは、たとえば、約800mmであり、各装薬孔５０〜５４は貫通せずに有底孔で、各装薬孔５０〜５４の底部は50mm程度のコンクリートを残し、小割破砕により装薬孔５０〜５４の底部が抜けないようにしておく。また、各装薬孔５０〜５４の直径は25mm、装薬材４０のビニル管４３の直径は15mmである。ただし、これらの数値は、一例であって、状況・必要に応じて適宜変更される。

本実施形態の杭頭処理工法によれば、動的破砕剤の使用により騒音・粉塵が発生せずに、手間を要さずに簡易に瞬時に、水平破断後の杭頭余盛部片を小割にして場外にそのまま搬出可能な形状・寸法にすることができる。

また、本実施形態では、水平破断した他の杭頭余盛部２１Ａを、小割破砕対象の杭頭余盛部２１の天端に載せて破砕時のガス噴き出し防止とするので、従来のように上方へのガス噴出防止のため装薬材の上部を速硬モルタルなどの硬化材料で拘束する手間および硬化するまでの時間を省くことができる。

また、図４（ｂ）の装薬孔５０〜５４内の砂等からなる込め物４９の縦方向の長さは、装薬孔５０〜５４の深さの40％程度となるようにビニル管４３の径を調整することが好ましい。この場合、装薬量を決める際に対象となる破断面は破砕ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に沿った鉛直破断面４面であり、破断面の総断面積は、杭半径×余盛り高さ×４となる。

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、杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられる装薬孔は、図４（ａ）では、４つとしたが、本発明はこれに限定されず、３，５，６，・・・であってもよい。このように、装薬孔の配置・数を替えて小割破砕を行う場合、装薬量は、発生する破断面の総断面積に応じて全体の装薬量で調整することが好ましい。

また、図４（ｂ）のように小割破砕対象の杭頭余盛部２１の上面Ｓにガス噴出防止のために載せる他の杭頭余盛部２１Ａは、水平破断された他の杭頭余盛部に限定されず、別に用意した同じような寸法を有する同程度のダミー重量物であってもよい。

本発明の杭頭処理工法によれば、杭頭処理において水平破断後の杭頭余盛部を簡単かつ確実に小割にして場外にそのまま搬出可能な形状・寸法にすることができるので、杭頭余盛部を施工現場から外部に容易に搬出でき、廃棄処分を簡単に行うことができる。

１０ コンクリート杭
１１ 杭主筋
１２ せん断補強筋
２０ 杭頭部
２１ 杭頭余盛部
２１Ａ 他の杭頭余盛部
４０ 装薬材
４１ 動的破砕剤
４２ 点火具
４３ ビニル管
４４ 脚線
５０ 杭断面中心の装薬孔
５１，５２，５３，５４ 装薬孔
Ｃ 円周
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 破砕ライン
Ｐ 杭断面中心
Ｓ 上面

Claims (4)

1. 場所打ちコンクリート杭の杭頭処理を行う杭頭処理工法であって、
   杭頭部の杭頭余盛部を水平破断する工程と、
   前記水平破断された杭頭余盛部を前記杭頭部から分離する工程と、
   前記分離された杭頭余盛部の上面から複数の装薬孔を縦方向に削孔する工程と、
   前記複数の装薬孔に装薬材を装填する工程と、
   前記装薬材内の動的破砕剤により前記杭頭余盛部を小割破砕する工程と、を含み、
   前記複数の装薬孔は、前記杭頭余盛部の杭断面中心に設けられた縦方向の装薬孔、および、前記杭断面中心を中心とした同一円周上に等間隔に設けられた少なくとも３つの縦方向の装薬孔である杭頭処理工法。
2. 前記杭頭余盛部は、前記各装薬孔における前記動的破砕剤による破砕力により、前記杭断面中心の装薬孔から前記少なくとも３つの装薬孔に向けて放射状に鉛直破断される請求項１に記載の杭頭処理工法。
3. 前記複数の装薬孔内の前記動的破砕剤を同時に点火する請求項１または２に記載の杭頭処理工法。
4. 複数の前記コンクリート杭が打設され、
   前記杭頭部から水平破砕されて分離された小割破砕前の他の杭頭余盛部を小割破砕対象の前記杭頭余盛部の上に載せて破砕時の前記動的破砕剤による上方へのガス噴出を防止する請求項１乃至３のいずれかに記載の杭頭処理工法。

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