JP2020159004A - 出来形管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤中に打設もしくは建込んだ芯材に形成する根固め部の出来形をリアルタイムで管理することの可能な、根固め部の出来形管理装置を提供する。【解決手段】地盤中に打設もしくは建込まれた芯材に形成する根固め部の出来形を管理するための、出来形管理装置１であって、芯材と地盤の間に充填される根固め液を検知する根固め液検知手段２と、芯材の外周面に設置され、根固め液検知手段２が配置されるとともに根固め液が流動する根固め液流路が形成される検知空間を確保する保護部材４と、を備え、保護部材４は、芯材の外周面との間に検知空間となる隙間を設けて配置される蓋材５と、検知空間を芯材の先端側から塞ぐ蓋防護部材７と、を備え、芯材を地盤の所定深度に配置した状態で予定する根固め液の液面高さに、検知空間が配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、地盤中に打設もしくは建込んだ芯材に形成する根固め部の出来形を管理する、出来形管理装置に関する。

従来より、鋼管杭等の既製杭を地盤中に打設する方法のなかでも、岩盤層に打設する方法の１つとして、ガンパイル工法（登録商標）が知られている。この方法は、特許文献１に開示されているように、既製杭の上端に振動杭打設機を取り付けるとともに杭先端近傍に水を噴射する先端ノズルを取り付け、水を噴射させて岩粉砕を除去しつつ、既製杭を振動させて岩盤中に打ち込んでいく。

このような方法で地盤中に打設した既製杭は、その杭周面及び杭先端と岩盤との間に隙間が形成された状態にあることから、そのままでは周面摩擦が期待できない。このため、例えば支持杭として長期にわたって使用する場合には一般に、杭先端及び杭先端近傍の杭周面と岩盤との隙間を、硬化すると所定の強度を発現するよう調整された根固め液で充填し、根固め部を形成して両者を一体化させる。

特許文献１に開示されている岩盤への杭打設工法においても、杭先端が所定深度に到達したところで、水の噴射に代えてセメントミルクの注入作業を開始し、所定量を注入し終えた後に、所定時間の養生を行ってセメントミルクを固化させている。

特開２０１８−１７８３８２号公報

特許文献１の工法に限らず、プレボーリング工法や中堀工法等においても、打設もしくは建て込んだ既製杭を支持杭として用いる場合には、杭先端を含むその近傍に根固め部を形成し、地盤との一体化を図る方法が一般に採用される。しかし、地盤中で構築される根固め部の出来形を視覚的に確認することは困難であるため、現状では根固め液の注入量を管理することで所望の出来形を満足しているものと見做している。

ところが、杭先端部近傍の地盤に、例えば割裂が生じていたり空洞が存在している場合には、注入した根固め液は既製杭と地盤との間の隙間に留まることなく流亡し、充填不足となることが想定される。すると、根固め液が硬化して形成される根固め部の出来形も、設計上の形状寸法に適合せず、設計支持力を発揮できない恐れが生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、地盤中に打設もしくは建込んだ芯材に形成する根固め部の出来形をリアルタイムで管理することの可能な、根固め部の出来形管理装置を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の出来形管理装置は、地盤中に打設もしくは建込まれた芯材に形成する根固め部の出来形を管理するための、出来形管理装置であって、前記芯材と地盤の間に充填される根固め液を検知する根固め液検知手段と、前記芯材の外周面に設置され、前記根固め液検知手段が配置されるとともに前記根固め液が流動する根固め液流路が形成される検知空間を確保する保護部材と、を備え、前記保護部材は、前記芯材の外周面との間に前記検知空間となる隙間を設けて配置される蓋材と、前記検知空間を前記芯材の先端側から塞ぐ蓋防護部材と、を備え、前記芯材を地盤の所定深度に配置した状態で予定する根固め液の液面高さに、前記検知空間が配置されることを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、検知空間が、芯材を地盤の所定深度に配置した状態で予定する根固め液の液面高さに配置され、この検知空間に根固め液検知手段が配置される。これにより、施工時にリアルタイムで根固め液の充填状況を確認できるとともに、根固め液が硬化した後に形成される根固め部の出来形も併せて管理することができる。したがって、設計上の形状寸法に適合する根固め部を精度よく構築することが可能になり、根固め部を形成した芯材を支持杭として用いる場合には、確実な設計支持力の発揮を期待することが可能となる。

本発明の出来形管理装置は、前記保護部材に、前記根固め液検知手段の少なくとも一部を収納可能な内径を有する収納パイプを備え、該収納パイプは、前記芯材の外周面に、前記芯材の軸心方向に延在し一端を前記検知空間に対向させて設置されることを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、収納パイプを介して根固め液検知手段を検知空間に配置することができ、根固め液検知手段を効率よくかつ正確に、検知空間に案内することが可能となる。また、用いる根固め液検知手段の性能や種類に応じて、検知空間に配置する時期を、例えば、芯材を地中に打設もしくは建て込む前、または根固め液が注入された後等自在に選択することも可能となる。

本発明の出来形管理装置は、前記保護部材に、前記蓋材と前記芯材との間に配置される蓋受け部材を備え、該蓋受け部材と前記蓋防護部材が、前記芯材に固着されるとともに、前記蓋材が、前記蓋受け部材に対して着脱自在に固定されることを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、工場等においてあらかじめ蓋受け部材と蓋防護部材とを芯材に固着しておき、作業現場にて地盤に打設もしくは建て込む直前の芯材に、根固め液検知手段を設置することができる。これにより、作業現場における芯材への出来形管理装置の装着作業を簡略化することが可能になる。

本発明の出来形管理装置は、前記蓋防護部材に、地盤への貫入抵抗を低減する抵抗低減部を備えることを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、芯材を岩盤層のような硬質地盤に打設する場合、芯材の外周面に設置された状態の蓋防護部材は硬質地盤と接触しやすい環境下に置かれるが、蓋防護部材に抵抗低減部を備えることにより、芯材の貫入を妨げる現象を回避することが可能となる。

本発明の出来形管理装置は、前記根固め液検知手段が、前記根固め液を検知する検知面を備える根固め液検知センサであることを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、根固め液検知センサは、検知空間に配置されることにより保護部材で保護される。このため、地中に打設もしくは建て込む前の芯材に根固め液検知センサを配置し、この芯材を地盤中に打設もしくは建て込んでも根固め液検知センサが地山に直接接触することがない。

したがって、芯材の打設工法に打込み工法や貫入工法等を採用することにより、地盤中で芯材が様々な方向に揺動する場合にも、根固め液検知センサを健全な状態に保持しながら芯材を地盤の所望深度に到達させることが可能となる。また、芯材を岩盤層に対してバイブロハンマの振動を利用して打撃貫入する場合、芯材の先端から根固め液検知センサの近傍に岩砕粉が飛散するが、岩砕粉が根固め液検知センサに直接衝突する現象を保護部材により回避できるため、根固め液検知センサの損傷を抑制することが可能となる。

このように、保護部材によって根固め液検知センサを保護できるため、根固め液検知センサに特別な加工を施すことなく、一般にコンクリートの充填確認に使用されている市場で入手可能なセンサを使用でき、簡略な構成及び低コストで根固め部の出来形を管理することが可能となる。

本発明の出来形管理装置は、前記根固め液検知センサに、電気ケーブルが接続されており、該電気ケーブルは、余長をとりつつ前記芯材に配置されることを特徴とする。

また、本発明の出来形管理装置は、前記根固め液検知センサに、電気ケーブルが接続されており、該収納パイプの内方に、前記電気ケーブルの余長部分を収納することを特徴とする。

本発明の出来形管理装置によれば、芯材を地盤中に打設する際の振動等の影響を受けて、電気ケーブルに緊張力が作用した場合にも、断線する等の事態を回避することが可能となる。

本発明によれば、芯材の外周面に保護部材を設置し、根固め液検知手段が配置されるとともに根固め液が流動する根固め液流路が形成される検知空間を確保するから、施工時にリアルタイムで根固め液の充填状況を確認できるとともに、根固め液が硬化した後に形成される根固め部の出来形も併せて管理することが可能となる。

本実施の形態における既製杭の打設方法および根固め液の充填方法を示す図である。 本実施の形態における根固め部の出来形管理装置の構成部材を示す図である。 本実施の形態における根固め部の出来形管理装置の正面からみた図である（蓋材の設置前）。 本実施の形態における根固め部の出来形管理装置の正面からみた図である（蓋材の設置後）。 本実施の形態における根固め部の出来形管理装置の側方からみた断面を示す図である。 本実施の形態における蓋防護部材の他の実施の形態を示す図である。 本実施の形態における鋼管杭の軸線方向からみた蓋防護部材を示す図である。 本実施の形態における鋼管杭の軸線方向からみた蓋材及び蓋受け部材を示す図である。 本実施の形態における根固め液検知センサ及び電気ケーブルを示す図である。

本発明は、地盤中に打設もしくは建込まれた芯材の先端部近傍に形成される根固め部の出来形を管理する出来形管理装置であり、芯材の先端部近傍と地盤との間に充填される根固め液が予定する液面高さに達したことを、出来形管理装置に備える根固め液検知センサで確認することによって、充填された根固め液が硬化することにより形成される根固め部の出来形を管理するものである。

根固め部の出来形管理装置が設置される芯材は、鋼管杭やコンクリート杭等の既製杭、鋼矢板やＨ形鋼等の鋼材等、いずれの芯材にも適用可能である。また、出来形管理装置は、芯材を地盤中に打設もしくは建て込む工法に、中堀工法や打込み工法、プレボーリング工法等いずれの工法を採用した場合にも適用可能である。

本実施の形態では、根固め液検知手段として根固め液検知センサを採用するとともに芯材として鋼管杭を採用し、根固め部の出来形管理装置を設置した鋼管杭をガンパイル工法（登録商標）により地盤に打設した後、鋼管杭の先端部に根固め部を形成する場合を事例に挙げ、出来形管理装置の詳細を以下に詳細を説明する。

まず、鋼管杭１０の基端部近傍（上端近傍）にバイブロハンマ等の振動杭打機１２を取り付けるとともに、給水パイプ（図示せず）の先端に設置された噴射ノズル１３を鋼管杭１０の先端部近傍（下端近傍）に取り付け、鋼管杭１０を振動させつつ地盤中に打ち込む。次に、図１（ａ）で示すように、岩盤層Ｂに到達したところで噴射ノズル１３からジェット水Ｗを噴射させ、鋼管杭で岩盤層Ｂを打撃することにより生じる岩砕粉を洗浄除去しつつ、鋼管杭１０を振動させて地盤中に打ち込む。

そして、地盤中に打設された鋼管杭１０と地盤との間に根固め部１１を形成するには、図１（ｂ）で示すように、鋼管杭１０の杭先端が岩盤層Ｂの所望深度に到達したところでジェット水Ｗの噴射を停止し、図１（ｃ）で示すように、これに代えて根固め液Ｇを吐出しながら鋼管杭１０を所定量だけ吊り上げる。

根固め液Ｇは一般に、硬化すると必要強度を発現するようあらかじめ調整されたセメントミルクが採用される。そして、その注入量は、設計時に定まる岩盤層Ｂの余掘り幅を含めた掘削径（例えば、図１（ｃ）の鋼管杭１０の引抜き跡の径）と鋼管杭１０の杭径との差分、施工時に定まる地盤の掘削下端深度、及び杭工法ごと規定される根固め液Ｇの上端深度を計測し、注入作業を実施する前にあらかじめ算定しておく。

こうしてあらかじめ算定した注入量の根固め液Ｇで、図１（ｄ）で示すように、鋼管杭１０の引抜き跡を充填した後、鋼管杭１０を岩盤層Ｂの所望深度まで吊り下ろす。すると、鋼管杭１０の先端部近傍の岩盤層Ｂに根固め液Ｇが流亡するような割裂や空隙部が存在しなければ、鋼管杭１０の体積分だけ根固め液Ｇの液面は予定した高さまで上昇し、その高さ位置は設計上の根固め部１１の上端と同等の高さ位置となる。これにより、根固め液Ｇが硬化すると鋼管杭１０の杭先端には、図１（ｅ）で示すように、設計上の形状寸法に適合する大きさ及び形状の根固め部１１が形成される。

上記の方法により形成される根固め部１１の出来形を管理する際に用いる出来形管理装置１は、図２（ａ）で示すように、根固め液Ｇの圧力及び温度を検知する検知面２１を備える根固め液検知センサ２と、図２（ｂ）で示すように、鋼管杭１０の外周面に設置され、根固め液検知センサ２を保護する保護部材４と、を備える。

保護部材４は、図４及び図５で示すような、根固め液検知センサ２を配置するとともに根固め液Ｇが流動する根固め液流路Ｆを形成するための検知空間Ａを確保する部材であり、板状の蓋材５と、図２（ｂ）で示すような、根固め液検知センサ２を取り付ける前にあらかじめ鋼管杭１０の外周面に設置しておく一対の蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８とを備える。一対の蓋受け部材６は、根固め液検知センサ２を設置する予定位置２’を挟んで配置され、また、この予定位置２’より鋼管杭１０の先端側には、蓋防護部材７が配置される。さらに、収納パイプ８は、一端を検知空間Ａに対向させて当該検知空間Ａより鋼管杭１０の基端側に配置される。

そして、図３で示すように、あらかじめ一対の蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８が設置された鋼管杭１０における、一対の蓋受け部材６の間に根固め液検知センサ２を設置し、また、電気ケーブル２３を収納パイプ８に収納する。この状態で、図４で示すように、蓋受け部材６に対して蓋材５を重ねるように配置し固定することにより、鋼管杭１０の外周面に出来形管理装置１が形成される。

上記のとおり鋼管杭１０に配置される根固め液検知センサ２、及び保護部材４を構成する蓋材５、一対の蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８について、詳細を以下に説明する。

根固め液検知センサ２は、型枠内や地盤中孔等に設置してコンクリートの充填状況を検知する際に広く用いられているコンクリート充填検知センサと同様のセンサであり、図２（ａ）で示すように、接触物の圧力及び温度を同時に検知する検知面２１と、検知した圧力及び温度の大きさを数値化するセンサ本体２２とを備える。検知面２１で検知した圧力及び温度の大きさによって接触物が根固め液Ｇであるか否かを確認するが、数値化された圧力及び温度のデータは、センサ本体２２に接続される電気ケーブル２３を介して、例えば地上に設置されるコネクションボックス３に送信される。

蓋材５は、図５の側面から見た図で示すように、鋼管杭１０に根固め液検知センサ２を配置した状態において、根固め液検知センサ２の検知面２１に対向する裏面と、地盤中で地盤と対向する表面とを有する鋼板よりなり、根固め液検知センサ２を配置するに十分な面積を有する大きさに形成されている。また、その性質は、鋼管杭１０の外周面に設置された状態において、鋼管杭１０の打設作業時に地盤と接触する、もしくは岩砕粉が衝突する等の事象が発生した場合にも、変形しない程度の強度及び硬度を有している。

さらに、蓋材５には、図２（ａ）で示すように、皿ネジボルト９の軸部９１が貫通するネジ孔５１と、皿ネジボルト９の頭部９２を収納する収納孔５２が形成されており、皿ネジボルト９を介して蓋受け部材６に着脱自在に固定される。これにより、図４及び図５で示すような、蓋材５と鋼管杭１０の外周面との間に、根固め液検知センサ２が配置されるとともに根固め液Ｇが流動する根固め液流路Ｆが形成される検知空間Ａとなる隙間が形成される。なお、蓋材５を蓋受け部材６に締結するための締結部材は必ずしも皿ネジボルト９に限定されるものではなく、頭部が蓋材５より突出しない態様で両者を固定できる部材であれば、いずれを採用してもよい。

蓋受け部材６は、図５で示すように、蓋材５の裏面が当接する表面と、鋼管杭１０の外周面に当接する裏面とを有するブロック状の鋼材よりなり、図２（ａ）で示すように、表面側に皿ネジボルト９の軸部９１が螺号するネジ孔６１を有する。また、蓋受け部材６の部材厚（表面と裏面との間隔）は、根固め液検知センサ２の部材厚Ｌ１より大きく、少なくとも、蓋材５を取り付けた際に、蓋材５と根固め液検知センサ２との間に根固め液Ｇが流動可能な幅の隙間Ｌ２を確保できる大きさに形成されている。

このような形状の一対の蓋受け部材６は、図３で示すように、根固め液検知センサ２を挟んで並列配置した際に、根固め液Ｇが流動可能な幅を確保した隙間Ｌ３が形成されるように配置されている。また、一対の蓋受け部材６における鋼管杭１０の先端側には、同じく根固め液Ｇが流動可能な幅を確保した隙間Ｌ４を設けて、蓋防護部材７が設置されている。

蓋防護部材７は、蓋材５の裏面側に設けた検知空間Ａを、鋼管杭１０の先端側から塞ぐ部材であり、図５で示すように、鋼管杭１０の外周面に当接する裏面と、地盤中で地盤と対向する表面とを有するブロック状の鋼材よりなる。鋼管杭１０の基端側に位置する端部は、蓋材５と隙間なく当接することの可能な形状に形成され、鋼管杭１０の先端側に位置する端部には、図４で示すように、抵抗低減部７２が形成されている。

これは、蓋防護部材７が、保護部材４を構成する部材のうち最も鋼管杭１０の先端側に位置することから、鋼管杭１０を振動させつつ地盤中に打設する際に、岩盤層Ｂに当接する可能性が高いことを考慮したものである。抵抗低減部７２は、図４で示すように表面側から見ると、鋼管杭１０の先端側に向けて凸となるように形成されており、鋼管杭１０の打設作業時に、鋼管杭１０の外周面に設置された状態で蓋防護部材７と岩盤層Ｂとが接触した場合にも、蓋防護部材７が鋼管杭１０の貫入を妨げることがない形状となっている。

したがって、鋼管杭１０の貫入抵抗を低減できれば、抵抗低減部７２の形状はいずれでもよく、例えば、図６で示すように、部材厚にテーパーを設けて鋼管杭１０の先端側に向けて漸次薄くなるよう形成してもよい。この場合には、表面側から見た抵抗低減部７２の形状は、鋼管杭１０の先端側に向けて凸となるように形成されていなくてもよい。

また、蓋防護部材７に採用する鋼材は、岩盤層Ｂと接触した際に破損することのない程度の強度および硬度を有するものを採用しており、本実施の形態では、鋼管杭１０の先端を保護する保護金具等に採用されるような高強度特殊鋼を採用している。

さらに、蓋防護部材７は、鋼管杭１０の打設作業時に、蓋材５における鋼管杭１０の先端側に位置する端部で岩盤層Ｂを打撃することのないよう、蓋材５の部材厚と蓋受け部材６の部材厚とを足し合わせた大きさと同等、もしくはそれより大きい部材厚（表面と裏面との間隔）を少なくとも一部分に確保している。これにより蓋防護部材７は、鋼管杭１０の打設中に蓋材５が破損することのないよう保護している。

そして、収納パイプ８は、図３で示すように、蓋防護部材７の部材厚より小さい外径の中空鋼管よりなり、図２（ｂ）で示すように、蓋防護部材７の幅方向（鋼管杭１０の周方向）の範囲内であって、一端を検知空間Ａに対向させるようにして、鋼管杭１０の基端部近傍に向けて鋼管杭１０の軸心方向に延在するように配置されている。

上記の構成を有する保護部材４と根固め液検知センサ２とを備える出来形管理装置１の装着方法は、以下のとおりである。

まず、図２（ｂ）で示すように、例えば工場等において根固め液検知センサ２を取り付ける前の鋼管杭１０の外周面に対して、一対の蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８を溶接により固着する。こうすると、溶接に起因して根固め液検知センサ２に精度不良が生じることを防止することができる。なお、固着手段は、溶接に限定されるものではなく、鋼管杭１０に対して一対の蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８を強固に固着させることの可能な手段であれば、接着剤等いずれを採用してもよい。

ここで、本実施の形態では、芯材に鋼管杭１０を採用していることから、出来形管理装置１を設置する外周面は凸面となっている。そこで、鋼管杭１０の外周面に直接溶接される蓋防護部材７は、例えば、２枚の鋼板７１、７１を溶接等により接合して、図７（ａ）で示すように、鋼管杭１０の軸線方向からみた断面が裏面に凹部を有する山型形状に製作し、これを鋼管杭１０に溶接固定している。

なお、蓋防護部材７を鋼管杭１０に設置するための形状は、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、図７（ｂ）で示すように、蓋防護部材７を１枚の鋼板もしくは１個のブロック状鋼材で製作し、裏面に鋼管杭１０の外周面に沿う曲面を設ける加工を施してもよい。また、蓋防護部材７に対して鋼管杭の１０の断面径が十分大きい場合には、図７（ｃ）で示すように、蓋防護部材７に１枚の鋼板もしくは１個のブロック状鋼材を採用し、鋼管杭１０の外周面に沿わせる加工を施すことなく、鋼管杭１０に溶接固定してもよい。

また、蓋材５及び一対の蓋受け部材６も同様であり、例えば図８（ａ）で示すように、一対の蓋受け部材６を１枚の鋼板もしくは１個のブロック状鋼材で製作し、鋼管杭１０の外周面に溶接固定する場合には、蓋材５を、鋼管杭１０の軸線方向からみた断面が裏面に凹部を有する山型形状に製作する。具体的には、２枚の鋼板５３、５３を溶接等により接合して山型形状に形成し、裏面に一対の蓋受け部材６の表面各々に接する凹部を設ける。こうして成形した蓋材５を皿ネジボルト９を介して、一対の蓋受け部材６に設置する。

もしくは、図８（ｂ）で示すように、一対の蓋受け部材６もしくは１個のブロック状鋼材を、鋼管杭１０に配置した際に表面が同一平面を形成するとともに、裏面が鋼管杭１０の外周面に沿う凹曲面となるよう加工を施してもよい。こうすると、一対の蓋受け部材６に設置する蓋材５は、１枚の鋼板を採用することができる。

なお、一対の蓋受け部材６に対して鋼管杭１０の断面径が十分大きい場合には、図８（ｃ）で示すように、一対の蓋受け部材６各々に鋼管杭１０の外周面に沿わせる加工を施すことなく、表面が同一平面を形成するよう、鋼管杭１０の外周面に溶接固定する。この場合にも、一対の蓋受け部材６に設置する蓋材５は、１枚の鋼板を採用することができる。

上記のとおり、蓋材５、一対の蓋受け部材６及び蓋防護部材７を製作し、図２（ｂ）で示すように、蓋受け部材６、蓋防護部材７及び収納パイプ８を鋼管杭１０に溶接固定した後、作業現場にて地盤に打設する直前の鋼管杭１０に対して、図３で示すように、根固め液検知センサ２を接着剤等を用いて固定するとともに、収納パイプ８に電気ケーブル２３を挿通させておく。

このとき、根固め液検知センサ２は、鋼管杭１０の杭先端が岩盤層Ｂの所望深度に配置された状態で予定する根固め液Ｇの液面高さに検知面２１が位置するよう配置する。この後、図４で示すように、皿ネジボルト９を介して蓋受け部材６に蓋材５を緊結することで、鋼管杭１０に出来形管理装置１が装着される。

これにより、作業現場における鋼管杭１０への出来形管理装置１の装着作業を簡略化することが可能になる。また、根固め液検知センサ２を鋼管杭１０に設置する前に、蓋受け部材６と蓋防護部材７を鋼管杭１０に溶接固定することができ、根固め液検知センサ２の精度に高い信頼性を確保しつつ、保護部材４を鋼管杭１０に対して強固に固定することが可能となる。

こうして装着された出来形管理装置１は、保護部材４で検知空間Ａを確保するだけでなく、根固め液検知センサ２の検知面２１を蓋材５により保護するとともに、鋼管杭１０の先端側に位置する根固め液検知センサ２の端面を蓋防護部材７により保護している。このため、鋼管杭１０地盤中に配置されても根固め液検知センサ２が地山に直接接触することがない。したがって、図１（ａ）（ｂ）で示すように、鋼管杭１０を振動させつつ地盤中に打ち込むことにより、地盤中で鋼管杭１０が様々な方向に揺動しても、根固め液検知センサ２を健全な状態に保持しながら鋼管杭１０を地盤の所望深度に到達させることが可能となる。

また、鋼管杭１０を岩盤層Ｂに対して振動杭打機１２の振動を利用して打撃貫入すると、鋼管杭１０の先端から根固め液検知センサ２の近傍に向けて岩砕粉が飛散するが、根固め液検知センサ２は保護部材４により保護されているため、岩砕粉が直接衝突する現象を回避でき、根固め液検知センサ２の損傷を効率よく抑制することが可能となる。

このように、保護部材４によって根固め液検知センサ２を保護できるため、根固め液検知センサ２は、特別な加工を施すことなく、コンクリートの充填確認に使用されている市場で入手可能なセンサを使用できる。

そして、根固め液検知センサ２は、保護部材４により保護される一方で、蓋材５、蓋受け部材６及び蓋防護部材７それぞれと根固め液検知センサ２との間には隙間Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が設けられて根固め液流路Ｆが形成されている。したがって、図１（ｃ）（ｄ）で示すように、鋼管杭１０の引抜き跡に根固め液Ｇを所望の注入量だけ充填した後、鋼管杭１０を吊り下ろすと、図４で示すように、根固め液Ｇは、保護部材４と根固め液検知センサ２との間に形成した根固め液流路Ｆを経由して、根固め液検知センサ２の周囲に流入する。

これにより、鋼管杭１０の杭先端が岩盤層Ｂの所望深度に到達したところで、根固め液Ｇが予定した液面高さに達していれば、根固め液検知センサ２の検知面２１に根固め液Ｇが接触する。根固め液検知センサ２の検知面２１で根固め液Ｇの接触が確認できた場合には、養生後に根固め液Ｇが硬化することにより形成される根固め部１１の出来形も、設計上の大きさ及び形状に適合するものと推定することができる。

一方で、根固め液検知センサ２の検知面２１で根固め液Ｇの接触が確認できない場合には、岩盤層Ｂに割裂がある等して根固め液Ｇが流亡している可能性があるものと推定できる。したがって、根固め液Ｇを追加充填して、再度、根固め液検知センサ２の検知面２１で根固め液Ｇの接触を確認するなど、施工時に対策工を行う。

このように、施工時にリアルタイムで根固め液Ｇの充填状況を確認しつつ、充填作業を実施することが可能になるとともに、根固め液Ｇが硬化した後に形成される根固め部１１の大きさや形状等の出来形も併せて管理することができる。したがって、設計上の形状寸法に適合する根固め部１１を精度よく構築することが可能になり、根固め部１１を形成した鋼管杭１０を支持杭として用いる場合には、確実な設計支持力の発揮を期待することが可能となる。

本発明の出来形管理装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、電気ケーブル２３は収納パイプ８に収納する際、図９（ａ）で示すように、余長を取ってこの余長部分２３１を収納してもよい。こうすると、鋼管杭１０を地盤中に打設する際の振動等の影響を受けて、電気ケーブル２３に緊張力が作用した場合にも、断線する等の事態を回避することが可能となる。

ここで、電気ケーブル２３の余長部分２３１を収納するべく内径の大きい収納パイプ８を採用する場合には、収納パイプ８の内径より長大な板材もしくはブロック材よりなる浮上り防止羽根１５を根固め液検知センサ２と収納パイプ８との間に配置し、根固め液検知センサ２が収納パイプ８の内方に引き込まれることのないよう防護するとよい。

また、電気ケーブル２３に余長を取る構成とすることに併せて、根固め液検知センサ２も、鋼管杭１０の外周面上を鋼管杭１０の軸線方向に移動可能に設置すると、電気ケーブル２３の断線をより効果的に回避することができる。根固め液検知センサ２の設置方法はいずれもでもよいが、例えば図９（ａ）（ｂ）で示すように、鉤型の断面形状を有する２本の鋼材を間隔を設けて鋼管杭１０の外周面に溶接し、一対のレール１４を形成する。こうすると、根固め液検知センサ２を、鋼管杭１０の軸線方向に移動する挙動を許容しつつ保持することができる。

さらに、電気ケーブル２３の余長は、必ずしも収納パイプ８内で取らなくてもよく、例えば図９（ｃ）で示すように、根固め液検知センサ２を鋼管杭１０の外周面上で回転自在に設置するとともに、電気ケーブル２３の余長部分２３１を根固め液検知センサ２に対して巻きつけるように配置して余長を取ってもよい。

なお、予定する根固め液Ｇの液面高さが浅く、根固め液検知センサ２に対する送受信が無線でも可能である場合には、収納パイプ８は必ずしも設けなくてもよい。

また、本実施の形態では、鋼管杭１０に蓋受け部材６を固着し、この蓋受け部材６に蓋材５を皿ネジボルト９を介して着脱自在に設置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、蓋材５と蓋受け部材６とを一体に形成し、根固め液検知センサ２を覆うようにして蓋材５を鋼管杭１０の外周面に直接固着してもよい。この場合には、溶接と同程度以上の固着力で蓋材５を鋼管杭１０に固着することのできる固着手段を用いるとよい。

芯材としてコンクリート杭を採用する場合には、コンクリート杭の適宜位置に鋼板を撒きつけ、この鋼板に出来形管理装置１を設置してもよい。

また、本実施の形態では、あらかじめ鋼管杭１０に根固め液検知センサ２を設置し、出来形管理装置１が形成された鋼管杭１０を地盤中に打設した。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、保護部材４を設置した状態の鋼管杭１０を地盤中に打設し、図１（Ｃ）で示すような根固め液Ｇを注入する前、もしくは図１（ｄ）で示すような、根固め液Ｇを注入した後に、根固め液検知センサ２を検知空間Ａに配置して出来形管理装置１を形成してもよい。

この場合には、根固め液検知センサ２を通過させることの可能な内径を有する収納パイプ８をあらかじめ鋼管杭１０に設置しておき、この収納パイプ８を介して根固め液検知センサ２を検知空間Ａに配置する。

このように収納パイプ８をあらかじめ鋼管杭１０に設置しておくと、鋼管杭１０を地中に打設する前だけでなく根固め液Ｇが注入された後であっても、根固め液検知手段を検知空間Ａに配置できる。このため、出来形管理装置１に用いる根固め液検知手段は、根固め液検知センサ２に限定されず、例えば、先端に錘が装着された検尺付きの紐材、先端にカメラが装着された検尺付きの紐材等、様々な手段を採用することが可能となる。

先端に錘が装着された検尺付きの紐材を採用する場合には、いわゆる手計り計測を行えばよく、具体的には、図１（ｃ）で示すように、あらかじめ算定した注入量の根固め液Ｇで鋼管杭１０の引抜き跡を充填し、鋼管杭１０を岩盤層Ｂの所望深度まで吊り下ろした後、作業員が収納パイプ８の内方を利用して先端に錘が装着された検尺付きの紐材を吊り下ろす。

そして、錘が検知空間Ａに到達し根固め液Ｇに貫入したことを感知した作業員は、その時点における紐材の長さを計測することにより、予定した根固め液Ｇの液面高さに錘が到達しているか否かを判断する。なお、予定した根固め液の液面高さより錘の位置が低い場合には、根固め液Ｇが流亡している可能性があるものと推定できる。

また、先端にカメラが装着された検尺付きの紐材を採用する場合には、根固め液Ｇの液面高さを視認すればよい。具体的には、手計り計測と同様に、図１（ｃ）で示すように、あらかじめ算定した注入量の根固め液Ｇで鋼管杭１０の引抜き跡を充填し、鋼管杭１０を岩盤層Ｂの所望深度まで吊り下ろした後、作業員が収納パイプ８の内方を利用して先端にカメラが装着された検尺付きの紐材を吊り下ろす。

そして、紐材の長さが、予定した根固め液の液面高さの深度位置と等しくなったところで撮像を行い、画像上で根固め液Ｇが確認できるか否かを視認する。なお、画像上で根固め液Ｇが確認できない場合には、根固め液Ｇが流亡している可能性があるものと推定できる。

上記のとおり、収納パイプ８を利用すると、検尺付きの紐材根の先端に装着された錘やカメラを、効率よくかつ正確に検知空間Ａに案内することが可能となる。なお、この場合には、収納パイプ８に、錘もしくはカメラが通過可能な内径を有するパイプ材を用いる。

１ 出来形管理装置
２ 根固め液検知センサ（根固め液検知手段）
２１ 検知面
２２ センサ本体
２３ 電気ケーブル
２３１ 余長部分
３ コネクションボックス
４ 保護部材
５ 蓋材
５１ ネジ孔
５２ 収納孔
５３ 鋼板
６ 蓋受け部材
６１ ネジ孔
７ 蓋防護部材
７１ 鋼板
７２ 抵抗低減部
８ 収納パイプ
９ 皿ネジボルト
９１ 軸部
９２ 頭部
１０ 鋼管杭（芯材）
１１ 根固め部
１２ 振動杭打機
１３ 噴射ノズル
１４ レール
１５ 浮上り防止羽根
Ｗ ジェット水
Ｇ 根固め液
Ｂ 岩盤層
Ａ 検知空間

Claims (7)

1. 地盤中に打設もしくは建込まれた芯材に形成する根固め部の出来形を管理するための、出来形管理装置であって、
   前記芯材と地盤の間に充填される根固め液を検知する根固め液検知手段と、
   前記芯材の外周面に設置され、前記根固め液検知手段が配置されるとともに前記根固め液が流動する根固め液流路が形成される検知空間を確保する保護部材と、を備え、
   前記保護部材は、
   前記芯材の外周面との間に前記検知空間となる隙間を設けて配置される蓋材と、
   前記検知空間を前記芯材の先端側から塞ぐ蓋防護部材と、を備え、
   前記芯材を地盤の所定深度に配置した状態で予定する根固め液の液面高さに、前記検知空間が配置されることを特徴とする出来形管理装置。
2. 請求項１に記載の出来形管理装置において、
   前記保護部材に、前記根固め液検知手段の少なくとも一部を収納可能な内径を有する収納パイプを備え、
   該収納パイプは、前記芯材の外周面に、前記芯材の軸心方向に延在し一端を前記検知空間に対向させて設置されることを特徴とする出来形管理装置。
3. 請求項１または２に記載の出来形管理装置において、
   前記保護部材に、前記蓋材と前記芯材との間に配置される蓋受け部材を備え、
   該蓋受け部材と前記蓋防護部材が、前記芯材に固着されるとともに、
   前記蓋材が、前記蓋受け部材に対して着脱自在に固定されることを特徴とする出来形管理装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の出来形管理装置において、
   前記蓋防護部材に、地盤への貫入抵抗を低減する抵抗低減部を備えることを特徴とする出来形管理装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の出来形管理装置において、
   前記根固め液検知手段が、前記根固め液を検知する検知面を備える根固め液検知センサであることを特徴とする出来形管理装置。
6. 請求項５に記載の出来形管理装置において、
   前記根固め液検知センサに、電気ケーブルが接続されており、
   該電気ケーブルは、余長をとりつつ前記芯材に配置されることを特徴とする出来形管理装置。
7. 請求項２を引用する請求項５に記載の根固め部の出来形管理装置において、
   前記根固め液検知センサに、電気ケーブルが接続されており、
   該収納パイプの内方に、前記電気ケーブルの余長部分を収納することを特徴とする出来形管理装置。