JP3688546B2 - 場所打ちコンクリート杭の施工方法、及び場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置 - Google Patents
場所打ちコンクリート杭の施工方法、及び場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭孔の底部の地盤（以下、「杭底地盤」という。）に予め荷重（以下、「プレロード」という。）を付与して場所打ちコンクリート杭の沈下を抑制する場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
場所打ちコンクリート杭は、地盤中に地表から杭孔を削孔し、杭孔内に鉄筋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するものである。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、大きな支持力を必要とする基礎の場合等に有利であった。
【０００３】
しかし、場所打ちコンクリート杭は、下記の理由により、コンクリートを打設して杭を形成した後に杭上方から荷重をかけると、沈下を生じる。
【０００４】
（ａ）地中の地盤は上方に積層された土等の荷重により圧密されているが、杭孔を削孔すると杭の底部の地盤の応力が開放されるため緩みが生じる。
【０００５】
（ｂ）地下水が帯水した砂礫層を貫通して杭孔の削孔を行った場合に、地下水の噴出（ボイリング）が生じ、砂礫粒子が流出した部分が不均一に緩む。
【０００６】
（ｃ）杭孔の削孔は孔壁の崩落を防止するためにベントナイト等の粒子を混合させた水を杭孔内に満たしながら行うが、杭の先端となる杭孔の底部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不均質な部分（スライム部）が形成される。
【０００７】
（ｄ）杭孔が削孔される地盤自体が場所によって不均質であり、地盤強度にはバラツキがある。
【０００８】
杭が沈下すると、杭上部に設けられる構造物に過大な力が作用するなど悪影響を及ぼすため、従来は、設計上、場所打ちコンクリート杭の先端支持力を打込み杭の先端支持力よりも小さく評価していた。
【０００９】
また、場所打ちコンクリート杭の沈下を抑制する方法として、「先端パイル工法」が提案されているが、非常に高価である。
【００１０】
このため、杭底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、杭先端部に注入袋体を配置した状態で上方にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に注入袋体内に注入材を注入させて注入袋体を杭先端から下方に向けて膨張させることにより杭底地盤にプレロードを与え、杭底地盤をあらかじめ圧縮させて以後の杭の沈下を抑制する工法（以下、「注入袋体膨張工法」という。）が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した注入袋体膨張工法においては、以下のような問題点があった。
【００１２】
（ｉ）注入袋体を杭の先端部（杭底）に設置しかつ維持する技術が確立されていないため、その実用化が困難である、という問題を抱えていた。
【００１３】
（ｉｉ）注入袋体は膨張を可能とするため柔軟な材料により形成されている。したがって、杭のコンクリート打設時に、打設された流動状態のコンクリートが注入袋体の外周から注入袋体の下部に回り込むことがある。この場合には、注入袋体の下部にも硬化したコンクリートの部分ができる。このため、注入袋体内に注入材を注入しても、硬化したコンクリートにより注入袋体が下方に膨張することが阻まれ、杭底地盤に有効なプレロードを与えることができない、という問題があった。
【００１４】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、注入袋体の杭孔底部への設置・維持が容易で、かつ打設コンクリートの回り込みが防止できる工法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の施工方法は、場所打ちコンクリート杭のための杭孔を地盤に削孔する杭孔削孔工程と、次いで、鉄筋カゴと、前記鉄筋カゴの下端に取り付けられた注入袋体を前記杭孔内に沈設し、前記注入袋体を前記杭孔の底部の杭底地盤に対向するように設置する鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程と、次いで、前記杭孔内にコンクリートを打設して硬化させ前記地盤内に場所打ちコンクリート杭を形成するコンクリート打設工程と、次いで、注入手段により前記注入袋体の内部に注入材を注入し、杭底へ向かう方向である杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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プレロード工程を有する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、前記注入袋体の底面は、前記杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させることを特徴とする。
【００１６】
上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体は、底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する貫通開口を少なくとも一つ有し、前記沈設時抵抗力をさらに低減させる。
【００１７】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体の本体上部を形成する袋体上部形成用シートと、前記注入袋体の本体底部を形成する袋体底部形成用シートのそれぞれに、シート開口を設けるとともに、他のシート開口を有し略環状に形成された貫通開口形成用シートをｎ枚（ｎ：２以上の整数）用い、これらを重ね合わせた状態で蛇腹状に接合し、前記貫通開口を構成する。
【００１８】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体の内部には、前記コンクリート打設時の圧縮力によっても形状を維持可能な程度の強度を有するとともに前記注入材が入り込める通路空間を前記注入袋体の内部に確保し得る注入袋体圧縮防止部材が少なくとも一つ設けられ、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が前記杭底地盤へ押圧されてつぶれることを防止する。
【００１９】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、シート状に形成された注入袋体付着防止部材が前記場所打ちコンクリート杭の下端と前記注入袋体との間に配置され、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が打設されたコンクリートに付着することを防止する。
【００２０】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部が押圧を行い、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される。
【００２１】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、塑性変形可能に構成された注入袋体入込防止部材が前記フレームに取り付けられ、前記フレームが前記塑性変形を生じたとき前記注入袋体入込防止部材も連動して塑性変形を生じ、前記注入袋体が前記フレームの隙間から入り込み前記鉄筋カゴの下端に接近することを防止する。
【００２２】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記フレームにフック状部材を設けるとともに、前記鉄筋カゴの下端に一端が固定され他端付近にループ部を有するフレーム保持部材の前記ループ部を前記フック状部材に引掛けて前記鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程時に保持し、前記杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記ループ部が前記フック状部材から外れ、前記フレームとともに前記注入袋体が杭底に着底する。
【００２３】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記フレームの上部に略Ｕ字状に形成された位置決め部材を設けるとともに、前記位置決め部材を前記鉄筋カゴの下端のフープ鉄筋に嵌合させ、前記フレームを前記フレーム保持部材により保持する期間中に、前記フレームが前記鉄筋カゴの下端からずれることを防止する。
【００２４】
また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置は、場所打ちコンクリート杭の鉄筋カゴの下端に取り付けられて杭孔内に沈設される注入袋体であって、前記注入袋体の底面が、杭底へ向かう方向である杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させるように構成された注入袋体と、前記注入袋体の内部に注入材を注入する注入手段を備え、前記注入袋体に注入材を注入することにより、前記杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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ことを特徴とする。
【００２５】
上記した場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置において、好ましくは、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部の押圧を行わせ、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の施工方法、及び場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この工法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の施工方法では、まず、場所打ちコンクリート杭のための杭孔１０を地盤に削孔する（図１（Ａ）参照。以下、この工程を「杭孔削孔工程」という。）杭孔１０の削孔は、杭孔側壁１０ａ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（以下、「杭孔内液体」という。）を杭孔１０内に満たしながら行う。この場合、杭の先端（下端）となる杭孔１０の底部１０ｂ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不均質な部分であるスライム部１０ｃが形成される。
【００２９】
次に、鉄筋カゴ１１を杭孔１０の外部で予め製作する。鉄筋カゴ１１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等により、円筒カゴ状に組み立てられる。この鉄筋カゴ１１の下端に、後述する注入袋体１とフレーム２を有するプレロード付与部１２を取り付け、プレロード付与部１２を下端に取り付けた鉄筋カゴ１１を、クレーン１３等によって吊り込み、杭孔１０内に沈設する。これにより、プレロード付与部１２を杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に対向するように設置する（図１（Ｂ）参照。以下、この工程を「鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程」という。）。なお、杭孔１０の底部１０ｂの上にはスライム部１０ｃが沈澱しているため、注入袋体１は、スライム部１０ｃの上に載置され、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に対向するように設置される。
【００３０】
ここでプレロード付与部１２について説明する。図２は、図１に示す場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部のさらに詳細な構成を示す図であり、図２（Ａ）は斜視図を、図２（Ｂ）は断面図を、それぞれ示している。
【００３１】
図２に示すように、プレロード付与部１２は、注入袋体１とフレーム２を有して構成されている。
【００３２】
注入袋体１は、耐圧性と可撓性を有する材料からなりシート状に形成された素材を縫製するなどして製作した中空の袋である。注入袋体１を構成する素材としては、合成樹脂材料、ゴム系材料（合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）等からなるシート状部材、織布状部材、不織布状部材等が挙げられる。注入袋体１には、注入ホース１７ｂと接続するための開口である注入口１ｅが設けられている。
【００３３】
フレーム２は、鋼を含む金属等の材料からなり、複数の環状部２ａと、環状部２ａを接合する複数の放射状部２ｂを有し、全体として略ザル状に形成されている。また、フレーム２は、鉄筋カゴ１１の下端と注入袋体１との間に配置され、鋼線等の固定具３により、注入袋体１はフレーム２に固定される。
【００３４】
このような構成により、プレロード付与部１２の底部となる注入袋体１の下部（底部１ａ及び側部１ｂ）は、杭孔底部１０ｂへ向かう方向（以下、「杭底方向」という。）に凸となるような形状、例えば椀状、半球状、回転放物面状、円錐台形状等に形成されている。このため、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程において、プレロード付与部１２が杭孔１０内に沈設されるときの杭孔内液体からの抵抗力（以下、「沈設時抵抗力」という。）を低減させることができる（図４参照）。
【００３５】
また、図２に示すように、注入袋体１は、注入袋体１の中央部の底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する底部中央貫通開口１ｃを有している。このため、プレロード付与部１２が杭孔１０内に沈設されるときには、杭孔内液体は、これらの貫通開口１ｃ、１ｄ等から抜けて上方へ逃げるため、杭孔内液体からの沈設時抵抗力をさらに低減させることができる（図４参照）。
【００３６】
注入袋体１には、注入袋体１の外周部の底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する底部外周貫通開口１ｄを１個又は複数個設けてもよい。このようにすれば、プレロード付与部１２の杭孔１０内への沈設時に、杭孔内液体からの沈設時抵抗力を一層低減させることができる。なお、貫通開口は、１ｃ又は１ｄのいずれかを少なくとも１個設ければよい。
【００３７】
貫通開口１ｃ又は１ｄは、図３に示すような構成を有している。すなわち、図３（Ａ）に示すように、注入袋体１の本体上部を形成する袋体上部形成用シート１ｆと、注入袋体１の本体底部を形成する袋体底部形成用シート１ｇのそれぞれに、シート開口１ｃ１、１ｃ４を設けるとともに、シート開口１ｃ２を有し略環状に形成された貫通開口形成用シート１ｈと、シート開口１ｃ３を有し略環状に形成された貫通開口形成用シート１ｉを用い、図３（Ｂ）に示すように、これらを重ね合わせた状態で箇所１ｋ、１ｍ、１ｎを縫合する。あるいは、箇所１ｋ、１ｍ、１ｎを接着、溶着、圧接等により接合してもよい。なお、貫通開口形成用シートを３枚以上用いて、貫通開口を蛇腹状（アコーディオン状）に形成してもよい。
【００３８】
このように構成することにより、注入袋体１の内部に注入が行われない場合には、厚みの薄い扁平な状態を容易に維持することができるとともに、注入袋体１の内部に注入材Ｇの注入が行われて膨張すると、図３（Ｃ）に示すように、立体的な貫通開口１ｃが形成される。貫通開口１ｄの場合も全く同様である。
【００３９】
また、１ｃや１ｄのような貫通開口ではなく、切欠部等を設けて杭孔内液体の沈設時抵抗力を低減させるようにしてもよい。
【００４０】
上記した鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程の後、予めコンクリートプラント（図示せず）で製造した流動状態の生コンクリート１５ａをコンクリートポンプ１４ａとコンクリート圧送管１４ｂ等を用いて杭孔１０内にコンクリートを打設し、硬化させる。これにより、地盤内に場所打ちコンクリート杭が形成される（図１（Ｃ）参照。以下、この工程を「コンクリート打設工程」という。）
【００４１】
次に、コンクリートが、１５ｂのように硬化して所定の強度を発現したことを確認した後、注入ポンプ１７ａと注入ホース１７ｂ等を用いて、プレロード付与部１２の注入袋体の内部に注入材（図示せず）を注入し、注入袋体の底部を杭底方向に押圧させ、杭底地盤にプレロードを載荷する。これにより、杭底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ことができる。（図１（Ｄ）参照。以下、この工程を「プレロード工程」という。）この場合、注入袋体１は、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤上のスライム部１０ｃの上からプレロードを載荷することになる。また、注入ポンプ１７ａと注入ホース１７ｂは、注入手段を構成している。
【００４２】
注入ポンプ１７ａは、流動状の注入材に圧力を付与して押し出し、注入ホース１７ｂを介して注入袋体１内に注入する装置である。注入材としては、流動状で注入された後に硬化する材料であり、無収縮モルタルや樹脂系注入材等が使用される。また、注入ホース１７ｂは、可撓性を有する材料により形成されたパイプであり、その一端が注入ポンプ１７ａの出口に取り付けられ、他端は、注入袋体１の注入口１ｅから注入袋体１内部に挿入されている。注入口１ｅにおいては、注入材が注入袋体１の外部に漏れることを防止するためにシール部材等が取り付けられる。
【００４３】
なお、図示はしていないが、注入袋体１には、排気ホースと排気装置が取り付けられ、注入袋体１内の空気が外部に排出できるようになっている。これは、注入開始前は、注入袋体１の内部には空気が入っており、この空気を除去し、注入袋体１の内部をすべて注入材で充填させる必要があるからである。このため、注入作業時には、同時に、排気装置（図示せず）から排気ホース（図示せず）を介して注入袋体１内の空気が外部に排出される。これにより、注入袋体１への注入材の注入がより容易となる。また、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程においては、注入袋体１の中の空気は、排気装置（図示せず）等によって抜かれており、注入袋体１は、縮んで厚みの薄い状態となっている。
【００４４】
上記のプレロード工程により、杭底地盤が圧縮される。その後、この状態を維持しつつ時間の経過により注入袋体１内の注入材が硬化する。注入材の硬化後、杭の上部に構造物を建設し、上部構造物からの荷重を杭に作用させても、杭底地盤はプレロードによりあらかじめ圧縮されているため、杭の沈下が抑制される。
【００４５】
また、フレーム２は、図５（Ｂ）に示すように、例えば放射状部２ｂ等に、穴又は切欠部若しくは断面減少部等による断面弱化部２１が形成されており、この断面弱化部２１で塑性変形可能に構成されている。このため、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程により、プレロード付与部１２が杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に着底した際に、杭の長軸の方向Ｄ１（以下、「杭軸方向」という。）の力がフレーム２に作用すると、フレーム２の例えば放射状部２ｂ等は図５（Ｂ）において２ｂ´で示すように変形する。
【００４６】
これにより、フレーム２の全体は、図５（Ａ）に示すように杭軸方向Ｄ１につぶれるように変形する。このようなフレーム２の「つぶれ変形」を起こすことにより、杭孔１０の深さが施工誤差等により設計値から変動し、杭孔が設計値より浅くなっても、それに応じてプレロード付与部１２の高さ調整が可能となる。また、注入袋体１に注入材Ｇが注入された場合に、杭孔１０の内壁１０ａへ向かう方向Ｄ２（以下、「杭壁方向」という。）へも注入袋体１の底部が押圧を行い、杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される（図５（Ａ）参照）。
【００４７】
また、フレーム２がつぶれ変形を起こし、注入袋体１の側部が杭孔１０の内壁１０ａへ押し付けられるため、杭コンクリート１５ａの打設時に、打設された流動状態のコンクリート１５ａが注入袋体１の上部に回り込むことがなく、硬化したコンクリートにより杭底１０ｂの地盤にプレロードを与えることが阻まれる、という問題は発生せず、注入袋体１の膨張力をそのまま杭底地盤１０ｂへのプレロードの載荷に当てることができる、という利点も有している。
【００４８】
なお、フレーム２は、断面弱化部（２１等）を設けなくても、単に鋼材等の金属材料で作製するだけでも、塑性変形可能に構成することができる。
【００４９】
（２）第２実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図６は、本発明の第２実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部１２Ａの構成とその作用を示す図である。
【００５０】
この第２実施形態のプレロード付与部１２Ａの特徴は、第１実施形態のフレーム２の杭壁側（外周部）に注入袋体入込防止部材４が設けられた異なるフレーム２Ａを備えている点である（図６（Ａ）参照）。
【００５１】
注入袋体入込防止部材４は、鋼材等からなり、塑性変形可能に構成されている。あるいは、積極的に断面弱化部（図５（Ｂ）の２１を参照）等を設けることにより、塑性変形可能に構成してもよい。これにより、フレーム２の部分が、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に着底等して塑性変形を生じたときに、注入袋体入込防止部材４も連動して塑性変形を生じる（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）を参照。）。注入袋体入込防止部材４が設けられていない場合には、杭底地盤着底時にフレーム２がつぶれ変形すると、注入袋体１がフレーム２の部分の隙間から入り込んで、鉄筋カゴ１１の下端に接近してしまい、その後のプレロード時に有効なプレロードを杭底地盤に付与できなくなる場合がある。注入袋体入込防止部材４が設けられている場合には、このようなことを防止することができる。
【００５２】
第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、第２の特徴を有している。第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、第１実施形態のフレーム２にフック状部材２ｃが設けられるとともに、フレーム保持部材５を備えている（図６（Ａ）参照）。
【００５３】
フレーム保持部材５は、鉄筋カゴ１１の下端に一端が固定され、他端付近にループ部５ａを有している。このループ部５ａは、フック状部材２ｃに引掛けられ、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程時に、フレーム２Ａが鉄筋カゴ１１の下端に保持される（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照。）。その後、鉄筋カゴ１１及びプレロード付与部１２Ａの杭孔底部１０ｂへの着底時に杭軸方向の力がフレーム２Ａに作用すると、ループ部５ａがフック状部材２ｃから外れ、フレーム２Ａとともに注入袋体１が鉄筋カゴ１１から分離して杭孔底部１０ｂに着底する（図６（Ｃ）参照）。
【００５４】
このように構成することにより、杭孔１０の深さが施工誤差等により設計値から変動し、杭孔が設計値より深くなっても、それに応じてプレロード付与部１２Ａの高さ調整が可能となる。
【００５５】
第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、さらに第３の特徴を有している。第２実施形態のプレロード付与部１２Ａでは、第１実施形態のフレーム２に位置決め部材２ｄが設けられている（図６（Ａ）〜図６（Ｃ）参照）。
【００５６】
位置決め部材２ｄは、フレーム２Ａの上部に取り付けられ、略Ｕ字状に形成されている。この位置決め部材２ｄは、鉄筋カゴ１１の下端のフープ鉄筋１１ａに嵌合されるようになっており、フレーム２Ａをフレーム保持部材５により保持する期間中に、フレーム２Ａが鉄筋カゴ１１の下端からずれることを防止している。
【００５７】
（３）第３実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図７は、本発明の第３実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置における注入袋体の構成を示す図である。
【００５８】
この第３実施形態の注入袋体の特徴は、第１実施形態の注入袋体１の内部に注入袋体圧縮防止部材６を少なくとも１個備えている点である（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照。）。
【００５９】
この注入袋体圧縮防止部材６は、コンクリート打設時の圧縮力によっても形状を維持可能な程度の強度を有している。また、注入袋体圧縮防止部材６は、間隙、空隙、連通孔、凹部、内室等の適宜の組み合わせからなる注入材収容部６ａを内部に持っている。注入材収容部６ａは、注入材Ｇが入り込める形状又は寸法を有している。このような構成により、注入袋体圧縮防止部材６は、注入袋体１の内部に、注入材Ｇが入り込める通路空間（例えば、注入材収容部６ａ、注入袋体圧縮防止部材６の外部）を確保することができ、コンクリート打設時に注入袋体１が杭底地盤１０ｂへ押圧されてつぶれることを防止することができる。
【００６０】
注入袋体圧縮防止部材としては、上記した６ａのような構成のもののほか、ＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）等からなるネットのような網状部材、軽石状の多孔質の部材、菓子の「おこし」状の部材などが使用可能である。さらに、内部に注入材を収容する空間を持っていないブロック状部材、岩石、砂等、あるいはこれらの適宜の混合物などであっても、注入袋体１の内部に配置されれば、コンクリート打設時に注入袋体１が杭底地盤１０ｂへ押圧されてつぶれることを防止することができ、かつ注入材が入り込める通路空間を注入袋体１の内部（例えば、注入袋体圧縮防止部材の外部）に確保することが可能であるから、これらも注入袋体圧縮防止部材として使用可能である。
【００６１】
（４）第４実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図８は、本発明の第４実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成を示す図である。
【００６２】
この第４実施形態の注入袋体の特徴は、場所打ちコンクリート杭のコンクリート部分１５ａの下端と注入袋体１との間に、注入袋体付着防止部材７が配置されている点である（図７参照。）。
【００６３】
注入袋体付着防止部材７は、シート状に形成されている。この注入袋体付着防止部材７は、コンクリート打設時において、注入袋体１が、すでに打設されたコンクリートに付着することを防止する。
【００６４】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６５】
例えば、注入ポンプ１７ａ、注入ホース１７ｂのいずれかの箇所に逆流防止弁を設けてもよい。このように構成すれば、杭底地盤にプレロードを載荷する場合に注入材にかかる圧力を逆流防止弁の閉鎖により負担することができ、注入材の逆流を防止することができる。
【００６６】
また、上記各実施形態では、杭孔１０の削孔工程において、杭孔側壁の崩落防止の手段としてベントナイト泥水を用いる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の方法による杭孔削孔工程、例えば、杭孔側壁の崩落防止の手段としてケーシングチューブを用いる杭孔削孔工程、杭孔側壁の崩落防止の手段として静水圧を利用する杭孔削孔工程等であってもよい。また、杭孔削孔工程によっては、杭孔の底部にスライム部が形成されない場合があり、この場合には、プレロード付与部は杭孔底部の上に直接設置されることになる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鉄筋カゴの下端に取り付けられて杭孔内に沈設された注入袋体の内部に注入材を注入して杭底地盤にプレロードを載荷する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、注入袋体の底面を、杭底方向に凸となるように形成し、注入袋体が杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させるようにしたので、注入袋体の杭孔底部への設置・維持が容易である、という利点を有している。
【００６８】
また、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームを、鉄筋カゴの下端と注入袋体との間に配置し、杭軸方向の力がフレームに作用するとフレームが杭軸方向につぶれ変形するようにしたので、打設コンクリートの回り込みが防止でき、杭底地盤にプレロードを有効に載荷して杭の沈下を確実に抑制することができる、という利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この工法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部のさらに詳細な構成を示す図である。
【図３】図２に示す注入袋体における貫通開口のさらに詳細な構成を示す図である。
【図４】図１に示す場所打ちコンクリート杭の施工方法の手順のうち、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程の状況を示す図である。
【図５】図１に示す場所打ちコンクリート杭の施工方法の手順のうち、プレロード工程の状況を示す概念図である。
【図６】本発明の第２実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成とその作用を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置における注入袋体の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 注入袋体
１ａ 底部
１ｂ 側部
１ｃ 底部中央貫通開口
１ｃ１〜１ｃ４ シート開口
１ｄ 底部外周貫通開口
１ｅ 注入口
１ｆ 袋体上部形成用シート
１ｇ 袋体底部形成用シート
１ｈ、１ｉ 貫通開口形成用シート
１ｋ〜１ｎ 縫合部
２、２Ａ、２Ａ´、２Ａ″ フレーム
２ａ 環状部
２ｂ、２ｂ´ 放射状部
２ｃ フック状部材
２ｄ 位置決め部材
３ 固定具
４ 注入袋体入込防止部材
５ フレーム保持部材
５ａ ループ部
６ 注入袋体圧縮防止部材
６ａ 注入材収容部
７ 注入袋体付着防止部材
１０ 杭孔
１０ａ 杭孔側壁
１０ｂ 杭孔底部
１０ｃ スライム部
１１ 鉄筋カゴ
１１ａ 下端フープ鉄筋
１２ プレロード付与部
１３ クレーン
１４ａ コンクリートポンプ
１４ｂ コンクリート圧送管
１５ａ 生コンクリート
１５ｂ 硬化後コンクリート
１７ａ 注入ポンプ
１７ｂ 注入ホース
２１ 断面弱化部
１００ コンクリート杭底地盤プレロード装置
Ｄ１ 杭底方向
Ｄ２ 杭壁方向
Ｇ 注入材
【発明の属する技術分野】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭孔の底部の地盤（以下、「杭底地盤」という。）に予め荷重（以下、「プレロード」という。）を付与して場所打ちコンクリート杭の沈下を抑制する場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
場所打ちコンクリート杭は、地盤中に地表から杭孔を削孔し、杭孔内に鉄筋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するものである。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、大きな支持力を必要とする基礎の場合等に有利であった。
【０００３】
しかし、場所打ちコンクリート杭は、下記の理由により、コンクリートを打設して杭を形成した後に杭上方から荷重をかけると、沈下を生じる。
【０００４】
（ａ）地中の地盤は上方に積層された土等の荷重により圧密されているが、杭孔を削孔すると杭の底部の地盤の応力が開放されるため緩みが生じる。
【０００５】
（ｂ）地下水が帯水した砂礫層を貫通して杭孔の削孔を行った場合に、地下水の噴出（ボイリング）が生じ、砂礫粒子が流出した部分が不均一に緩む。
【０００６】
（ｃ）杭孔の削孔は孔壁の崩落を防止するためにベントナイト等の粒子を混合させた水を杭孔内に満たしながら行うが、杭の先端となる杭孔の底部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不均質な部分（スライム部）が形成される。
【０００７】
（ｄ）杭孔が削孔される地盤自体が場所によって不均質であり、地盤強度にはバラツキがある。
【０００８】
杭が沈下すると、杭上部に設けられる構造物に過大な力が作用するなど悪影響を及ぼすため、従来は、設計上、場所打ちコンクリート杭の先端支持力を打込み杭の先端支持力よりも小さく評価していた。
【０００９】
また、場所打ちコンクリート杭の沈下を抑制する方法として、「先端パイル工法」が提案されているが、非常に高価である。
【００１０】
このため、杭底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、杭先端部に注入袋体を配置した状態で上方にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に注入袋体内に注入材を注入させて注入袋体を杭先端から下方に向けて膨張させることにより杭底地盤にプレロードを与え、杭底地盤をあらかじめ圧縮させて以後の杭の沈下を抑制する工法（以下、「注入袋体膨張工法」という。）が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した注入袋体膨張工法においては、以下のような問題点があった。
【００１２】
（ｉ）注入袋体を杭の先端部（杭底）に設置しかつ維持する技術が確立されていないため、その実用化が困難である、という問題を抱えていた。
【００１３】
（ｉｉ）注入袋体は膨張を可能とするため柔軟な材料により形成されている。したがって、杭のコンクリート打設時に、打設された流動状態のコンクリートが注入袋体の外周から注入袋体の下部に回り込むことがある。この場合には、注入袋体の下部にも硬化したコンクリートの部分ができる。このため、注入袋体内に注入材を注入しても、硬化したコンクリートにより注入袋体が下方に膨張することが阻まれ、杭底地盤に有効なプレロードを与えることができない、という問題があった。
【００１４】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、注入袋体の杭孔底部への設置・維持が容易で、かつ打設コンクリートの回り込みが防止できる工法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の施工方法は、場所打ちコンクリート杭のための杭孔を地盤に削孔する杭孔削孔工程と、次いで、鉄筋カゴと、前記鉄筋カゴの下端に取り付けられた注入袋体を前記杭孔内に沈設し、前記注入袋体を前記杭孔の底部の杭底地盤に対向するように設置する鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程と、次いで、前記杭孔内にコンクリートを打設して硬化させ前記地盤内に場所打ちコンクリート杭を形成するコンクリート打設工程と、次いで、注入手段により前記注入袋体の内部に注入材を注入し、杭底へ向かう方向である杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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プレロード工程を有する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、前記注入袋体の底面は、前記杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させることを特徴とする。
【００１６】
上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体は、底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する貫通開口を少なくとも一つ有し、前記沈設時抵抗力をさらに低減させる。
【００１７】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体の本体上部を形成する袋体上部形成用シートと、前記注入袋体の本体底部を形成する袋体底部形成用シートのそれぞれに、シート開口を設けるとともに、他のシート開口を有し略環状に形成された貫通開口形成用シートをｎ枚（ｎ：２以上の整数）用い、これらを重ね合わせた状態で蛇腹状に接合し、前記貫通開口を構成する。
【００１８】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入袋体の内部には、前記コンクリート打設時の圧縮力によっても形状を維持可能な程度の強度を有するとともに前記注入材が入り込める通路空間を前記注入袋体の内部に確保し得る注入袋体圧縮防止部材が少なくとも一つ設けられ、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が前記杭底地盤へ押圧されてつぶれることを防止する。
【００１９】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、シート状に形成された注入袋体付着防止部材が前記場所打ちコンクリート杭の下端と前記注入袋体との間に配置され、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が打設されたコンクリートに付着することを防止する。
【００２０】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部が押圧を行い、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される。
【００２１】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、塑性変形可能に構成された注入袋体入込防止部材が前記フレームに取り付けられ、前記フレームが前記塑性変形を生じたとき前記注入袋体入込防止部材も連動して塑性変形を生じ、前記注入袋体が前記フレームの隙間から入り込み前記鉄筋カゴの下端に接近することを防止する。
【００２２】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記フレームにフック状部材を設けるとともに、前記鉄筋カゴの下端に一端が固定され他端付近にループ部を有するフレーム保持部材の前記ループ部を前記フック状部材に引掛けて前記鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程時に保持し、前記杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記ループ部が前記フック状部材から外れ、前記フレームとともに前記注入袋体が杭底に着底する。
【００２３】
また、上記した場所打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記フレームの上部に略Ｕ字状に形成された位置決め部材を設けるとともに、前記位置決め部材を前記鉄筋カゴの下端のフープ鉄筋に嵌合させ、前記フレームを前記フレーム保持部材により保持する期間中に、前記フレームが前記鉄筋カゴの下端からずれることを防止する。
【００２４】
また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置は、場所打ちコンクリート杭の鉄筋カゴの下端に取り付けられて杭孔内に沈設される注入袋体であって、前記注入袋体の底面が、杭底へ向かう方向である杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させるように構成された注入袋体と、前記注入袋体の内部に注入材を注入する注入手段を備え、前記注入袋体に注入材を注入することにより、前記杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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ことを特徴とする。
【００２５】
上記した場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置において、好ましくは、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部の押圧を行わせ、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の施工方法、及び場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この工法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の施工方法では、まず、場所打ちコンクリート杭のための杭孔１０を地盤に削孔する（図１（Ａ）参照。以下、この工程を「杭孔削孔工程」という。）杭孔１０の削孔は、杭孔側壁１０ａ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（以下、「杭孔内液体」という。）を杭孔１０内に満たしながら行う。この場合、杭の先端（下端）となる杭孔１０の底部１０ｂ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不均質な部分であるスライム部１０ｃが形成される。
【００２９】
次に、鉄筋カゴ１１を杭孔１０の外部で予め製作する。鉄筋カゴ１１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等により、円筒カゴ状に組み立てられる。この鉄筋カゴ１１の下端に、後述する注入袋体１とフレーム２を有するプレロード付与部１２を取り付け、プレロード付与部１２を下端に取り付けた鉄筋カゴ１１を、クレーン１３等によって吊り込み、杭孔１０内に沈設する。これにより、プレロード付与部１２を杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に対向するように設置する（図１（Ｂ）参照。以下、この工程を「鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程」という。）。なお、杭孔１０の底部１０ｂの上にはスライム部１０ｃが沈澱しているため、注入袋体１は、スライム部１０ｃの上に載置され、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に対向するように設置される。
【００３０】
ここでプレロード付与部１２について説明する。図２は、図１に示す場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部のさらに詳細な構成を示す図であり、図２（Ａ）は斜視図を、図２（Ｂ）は断面図を、それぞれ示している。
【００３１】
図２に示すように、プレロード付与部１２は、注入袋体１とフレーム２を有して構成されている。
【００３２】
注入袋体１は、耐圧性と可撓性を有する材料からなりシート状に形成された素材を縫製するなどして製作した中空の袋である。注入袋体１を構成する素材としては、合成樹脂材料、ゴム系材料（合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）等からなるシート状部材、織布状部材、不織布状部材等が挙げられる。注入袋体１には、注入ホース１７ｂと接続するための開口である注入口１ｅが設けられている。
【００３３】
フレーム２は、鋼を含む金属等の材料からなり、複数の環状部２ａと、環状部２ａを接合する複数の放射状部２ｂを有し、全体として略ザル状に形成されている。また、フレーム２は、鉄筋カゴ１１の下端と注入袋体１との間に配置され、鋼線等の固定具３により、注入袋体１はフレーム２に固定される。
【００３４】
このような構成により、プレロード付与部１２の底部となる注入袋体１の下部（底部１ａ及び側部１ｂ）は、杭孔底部１０ｂへ向かう方向（以下、「杭底方向」という。）に凸となるような形状、例えば椀状、半球状、回転放物面状、円錐台形状等に形成されている。このため、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程において、プレロード付与部１２が杭孔１０内に沈設されるときの杭孔内液体からの抵抗力（以下、「沈設時抵抗力」という。）を低減させることができる（図４参照）。
【００３５】
また、図２に示すように、注入袋体１は、注入袋体１の中央部の底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する底部中央貫通開口１ｃを有している。このため、プレロード付与部１２が杭孔１０内に沈設されるときには、杭孔内液体は、これらの貫通開口１ｃ、１ｄ等から抜けて上方へ逃げるため、杭孔内液体からの沈設時抵抗力をさらに低減させることができる（図４参照）。
【００３６】
注入袋体１には、注入袋体１の外周部の底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する底部外周貫通開口１ｄを１個又は複数個設けてもよい。このようにすれば、プレロード付与部１２の杭孔１０内への沈設時に、杭孔内液体からの沈設時抵抗力を一層低減させることができる。なお、貫通開口は、１ｃ又は１ｄのいずれかを少なくとも１個設ければよい。
【００３７】
貫通開口１ｃ又は１ｄは、図３に示すような構成を有している。すなわち、図３（Ａ）に示すように、注入袋体１の本体上部を形成する袋体上部形成用シート１ｆと、注入袋体１の本体底部を形成する袋体底部形成用シート１ｇのそれぞれに、シート開口１ｃ１、１ｃ４を設けるとともに、シート開口１ｃ２を有し略環状に形成された貫通開口形成用シート１ｈと、シート開口１ｃ３を有し略環状に形成された貫通開口形成用シート１ｉを用い、図３（Ｂ）に示すように、これらを重ね合わせた状態で箇所１ｋ、１ｍ、１ｎを縫合する。あるいは、箇所１ｋ、１ｍ、１ｎを接着、溶着、圧接等により接合してもよい。なお、貫通開口形成用シートを３枚以上用いて、貫通開口を蛇腹状（アコーディオン状）に形成してもよい。
【００３８】
このように構成することにより、注入袋体１の内部に注入が行われない場合には、厚みの薄い扁平な状態を容易に維持することができるとともに、注入袋体１の内部に注入材Ｇの注入が行われて膨張すると、図３（Ｃ）に示すように、立体的な貫通開口１ｃが形成される。貫通開口１ｄの場合も全く同様である。
【００３９】
また、１ｃや１ｄのような貫通開口ではなく、切欠部等を設けて杭孔内液体の沈設時抵抗力を低減させるようにしてもよい。
【００４０】
上記した鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程の後、予めコンクリートプラント（図示せず）で製造した流動状態の生コンクリート１５ａをコンクリートポンプ１４ａとコンクリート圧送管１４ｂ等を用いて杭孔１０内にコンクリートを打設し、硬化させる。これにより、地盤内に場所打ちコンクリート杭が形成される（図１（Ｃ）参照。以下、この工程を「コンクリート打設工程」という。）
【００４１】
次に、コンクリートが、１５ｂのように硬化して所定の強度を発現したことを確認した後、注入ポンプ１７ａと注入ホース１７ｂ等を用いて、プレロード付与部１２の注入袋体の内部に注入材（図示せず）を注入し、注入袋体の底部を杭底方向に押圧させ、杭底地盤にプレロードを載荷する。これにより、杭底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ことができる。（図１（Ｄ）参照。以下、この工程を「プレロード工程」という。）この場合、注入袋体１は、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤上のスライム部１０ｃの上からプレロードを載荷することになる。また、注入ポンプ１７ａと注入ホース１７ｂは、注入手段を構成している。
【００４２】
注入ポンプ１７ａは、流動状の注入材に圧力を付与して押し出し、注入ホース１７ｂを介して注入袋体１内に注入する装置である。注入材としては、流動状で注入された後に硬化する材料であり、無収縮モルタルや樹脂系注入材等が使用される。また、注入ホース１７ｂは、可撓性を有する材料により形成されたパイプであり、その一端が注入ポンプ１７ａの出口に取り付けられ、他端は、注入袋体１の注入口１ｅから注入袋体１内部に挿入されている。注入口１ｅにおいては、注入材が注入袋体１の外部に漏れることを防止するためにシール部材等が取り付けられる。
【００４３】
なお、図示はしていないが、注入袋体１には、排気ホースと排気装置が取り付けられ、注入袋体１内の空気が外部に排出できるようになっている。これは、注入開始前は、注入袋体１の内部には空気が入っており、この空気を除去し、注入袋体１の内部をすべて注入材で充填させる必要があるからである。このため、注入作業時には、同時に、排気装置（図示せず）から排気ホース（図示せず）を介して注入袋体１内の空気が外部に排出される。これにより、注入袋体１への注入材の注入がより容易となる。また、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程においては、注入袋体１の中の空気は、排気装置（図示せず）等によって抜かれており、注入袋体１は、縮んで厚みの薄い状態となっている。
【００４４】
上記のプレロード工程により、杭底地盤が圧縮される。その後、この状態を維持しつつ時間の経過により注入袋体１内の注入材が硬化する。注入材の硬化後、杭の上部に構造物を建設し、上部構造物からの荷重を杭に作用させても、杭底地盤はプレロードによりあらかじめ圧縮されているため、杭の沈下が抑制される。
【００４５】
また、フレーム２は、図５（Ｂ）に示すように、例えば放射状部２ｂ等に、穴又は切欠部若しくは断面減少部等による断面弱化部２１が形成されており、この断面弱化部２１で塑性変形可能に構成されている。このため、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程により、プレロード付与部１２が杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に着底した際に、杭の長軸の方向Ｄ１（以下、「杭軸方向」という。）の力がフレーム２に作用すると、フレーム２の例えば放射状部２ｂ等は図５（Ｂ）において２ｂ´で示すように変形する。
【００４６】
これにより、フレーム２の全体は、図５（Ａ）に示すように杭軸方向Ｄ１につぶれるように変形する。このようなフレーム２の「つぶれ変形」を起こすことにより、杭孔１０の深さが施工誤差等により設計値から変動し、杭孔が設計値より浅くなっても、それに応じてプレロード付与部１２の高さ調整が可能となる。また、注入袋体１に注入材Ｇが注入された場合に、杭孔１０の内壁１０ａへ向かう方向Ｄ２（以下、「杭壁方向」という。）へも注入袋体１の底部が押圧を行い、杭底地盤の側方にもプレロードが載荷される（図５（Ａ）参照）。
【００４７】
また、フレーム２がつぶれ変形を起こし、注入袋体１の側部が杭孔１０の内壁１０ａへ押し付けられるため、杭コンクリート１５ａの打設時に、打設された流動状態のコンクリート１５ａが注入袋体１の上部に回り込むことがなく、硬化したコンクリートにより杭底１０ｂの地盤にプレロードを与えることが阻まれる、という問題は発生せず、注入袋体１の膨張力をそのまま杭底地盤１０ｂへのプレロードの載荷に当てることができる、という利点も有している。
【００４８】
なお、フレーム２は、断面弱化部（２１等）を設けなくても、単に鋼材等の金属材料で作製するだけでも、塑性変形可能に構成することができる。
【００４９】
（２）第２実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図６は、本発明の第２実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部１２Ａの構成とその作用を示す図である。
【００５０】
この第２実施形態のプレロード付与部１２Ａの特徴は、第１実施形態のフレーム２の杭壁側（外周部）に注入袋体入込防止部材４が設けられた異なるフレーム２Ａを備えている点である（図６（Ａ）参照）。
【００５１】
注入袋体入込防止部材４は、鋼材等からなり、塑性変形可能に構成されている。あるいは、積極的に断面弱化部（図５（Ｂ）の２１を参照）等を設けることにより、塑性変形可能に構成してもよい。これにより、フレーム２の部分が、杭孔１０の底部１０ｂの杭底地盤に着底等して塑性変形を生じたときに、注入袋体入込防止部材４も連動して塑性変形を生じる（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）を参照。）。注入袋体入込防止部材４が設けられていない場合には、杭底地盤着底時にフレーム２がつぶれ変形すると、注入袋体１がフレーム２の部分の隙間から入り込んで、鉄筋カゴ１１の下端に接近してしまい、その後のプレロード時に有効なプレロードを杭底地盤に付与できなくなる場合がある。注入袋体入込防止部材４が設けられている場合には、このようなことを防止することができる。
【００５２】
第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、第２の特徴を有している。第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、第１実施形態のフレーム２にフック状部材２ｃが設けられるとともに、フレーム保持部材５を備えている（図６（Ａ）参照）。
【００５３】
フレーム保持部材５は、鉄筋カゴ１１の下端に一端が固定され、他端付近にループ部５ａを有している。このループ部５ａは、フック状部材２ｃに引掛けられ、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程時に、フレーム２Ａが鉄筋カゴ１１の下端に保持される（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照。）。その後、鉄筋カゴ１１及びプレロード付与部１２Ａの杭孔底部１０ｂへの着底時に杭軸方向の力がフレーム２Ａに作用すると、ループ部５ａがフック状部材２ｃから外れ、フレーム２Ａとともに注入袋体１が鉄筋カゴ１１から分離して杭孔底部１０ｂに着底する（図６（Ｃ）参照）。
【００５４】
このように構成することにより、杭孔１０の深さが施工誤差等により設計値から変動し、杭孔が設計値より深くなっても、それに応じてプレロード付与部１２Ａの高さ調整が可能となる。
【００５５】
第２実施形態のプレロード付与部１２Ａは、さらに第３の特徴を有している。第２実施形態のプレロード付与部１２Ａでは、第１実施形態のフレーム２に位置決め部材２ｄが設けられている（図６（Ａ）〜図６（Ｃ）参照）。
【００５６】
位置決め部材２ｄは、フレーム２Ａの上部に取り付けられ、略Ｕ字状に形成されている。この位置決め部材２ｄは、鉄筋カゴ１１の下端のフープ鉄筋１１ａに嵌合されるようになっており、フレーム２Ａをフレーム保持部材５により保持する期間中に、フレーム２Ａが鉄筋カゴ１１の下端からずれることを防止している。
【００５７】
（３）第３実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図７は、本発明の第３実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置における注入袋体の構成を示す図である。
【００５８】
この第３実施形態の注入袋体の特徴は、第１実施形態の注入袋体１の内部に注入袋体圧縮防止部材６を少なくとも１個備えている点である（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照。）。
【００５９】
この注入袋体圧縮防止部材６は、コンクリート打設時の圧縮力によっても形状を維持可能な程度の強度を有している。また、注入袋体圧縮防止部材６は、間隙、空隙、連通孔、凹部、内室等の適宜の組み合わせからなる注入材収容部６ａを内部に持っている。注入材収容部６ａは、注入材Ｇが入り込める形状又は寸法を有している。このような構成により、注入袋体圧縮防止部材６は、注入袋体１の内部に、注入材Ｇが入り込める通路空間（例えば、注入材収容部６ａ、注入袋体圧縮防止部材６の外部）を確保することができ、コンクリート打設時に注入袋体１が杭底地盤１０ｂへ押圧されてつぶれることを防止することができる。
【００６０】
注入袋体圧縮防止部材としては、上記した６ａのような構成のもののほか、ＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）等からなるネットのような網状部材、軽石状の多孔質の部材、菓子の「おこし」状の部材などが使用可能である。さらに、内部に注入材を収容する空間を持っていないブロック状部材、岩石、砂等、あるいはこれらの適宜の混合物などであっても、注入袋体１の内部に配置されれば、コンクリート打設時に注入袋体１が杭底地盤１０ｂへ押圧されてつぶれることを防止することができ、かつ注入材が入り込める通路空間を注入袋体１の内部（例えば、注入袋体圧縮防止部材の外部）に確保することが可能であるから、これらも注入袋体圧縮防止部材として使用可能である。
【００６１】
（４）第４実施形態
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。図８は、本発明の第４実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成を示す図である。
【００６２】
この第４実施形態の注入袋体の特徴は、場所打ちコンクリート杭のコンクリート部分１５ａの下端と注入袋体１との間に、注入袋体付着防止部材７が配置されている点である（図７参照。）。
【００６３】
注入袋体付着防止部材７は、シート状に形成されている。この注入袋体付着防止部材７は、コンクリート打設時において、注入袋体１が、すでに打設されたコンクリートに付着することを防止する。
【００６４】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６５】
例えば、注入ポンプ１７ａ、注入ホース１７ｂのいずれかの箇所に逆流防止弁を設けてもよい。このように構成すれば、杭底地盤にプレロードを載荷する場合に注入材にかかる圧力を逆流防止弁の閉鎖により負担することができ、注入材の逆流を防止することができる。
【００６６】
また、上記各実施形態では、杭孔１０の削孔工程において、杭孔側壁の崩落防止の手段としてベントナイト泥水を用いる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の方法による杭孔削孔工程、例えば、杭孔側壁の崩落防止の手段としてケーシングチューブを用いる杭孔削孔工程、杭孔側壁の崩落防止の手段として静水圧を利用する杭孔削孔工程等であってもよい。また、杭孔削孔工程によっては、杭孔の底部にスライム部が形成されない場合があり、この場合には、プレロード付与部は杭孔底部の上に直接設置されることになる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鉄筋カゴの下端に取り付けられて杭孔内に沈設された注入袋体の内部に注入材を注入して杭底地盤にプレロードを載荷する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、注入袋体の底面を、杭底方向に凸となるように形成し、注入袋体が杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させるようにしたので、注入袋体の杭孔底部への設置・維持が容易である、という利点を有している。
【００６８】
また、塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームを、鉄筋カゴの下端と注入袋体との間に配置し、杭軸方向の力がフレームに作用するとフレームが杭軸方向につぶれ変形するようにしたので、打設コンクリートの回り込みが防止でき、杭底地盤にプレロードを有効に載荷して杭の沈下を確実に抑制することができる、という利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法と、この工法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部のさらに詳細な構成を示す図である。
【図３】図２に示す注入袋体における貫通開口のさらに詳細な構成を示す図である。
【図４】図１に示す場所打ちコンクリート杭の施工方法の手順のうち、鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程の状況を示す図である。
【図５】図１に示す場所打ちコンクリート杭の施工方法の手順のうち、プレロード工程の状況を示す概念図である。
【図６】本発明の第２実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成とその作用を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置における注入袋体の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態である場所打ちコンクリート杭の施工方法に用いる場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置におけるプレロード付与部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 注入袋体
１ａ 底部
１ｂ 側部
１ｃ 底部中央貫通開口
１ｃ１〜１ｃ４ シート開口
１ｄ 底部外周貫通開口
１ｅ 注入口
１ｆ 袋体上部形成用シート
１ｇ 袋体底部形成用シート
１ｈ、１ｉ 貫通開口形成用シート
１ｋ〜１ｎ 縫合部
２、２Ａ、２Ａ´、２Ａ″ フレーム
２ａ 環状部
２ｂ、２ｂ´ 放射状部
２ｃ フック状部材
２ｄ 位置決め部材
３ 固定具
４ 注入袋体入込防止部材
５ フレーム保持部材
５ａ ループ部
６ 注入袋体圧縮防止部材
６ａ 注入材収容部
７ 注入袋体付着防止部材
１０ 杭孔
１０ａ 杭孔側壁
１０ｂ 杭孔底部
１０ｃ スライム部
１１ 鉄筋カゴ
１１ａ 下端フープ鉄筋
１２ プレロード付与部
１３ クレーン
１４ａ コンクリートポンプ
１４ｂ コンクリート圧送管
１５ａ 生コンクリート
１５ｂ 硬化後コンクリート
１７ａ 注入ポンプ
１７ｂ 注入ホース
２１ 断面弱化部
１００ コンクリート杭底地盤プレロード装置
Ｄ１ 杭底方向
Ｄ２ 杭壁方向
Ｇ 注入材
Claims (11)
- 場所打ちコンクリート杭のための杭孔を地盤に削孔する杭孔削孔工程と、
次いで、鉄筋カゴと、前記鉄筋カゴの下端に取り付けられた注入袋体を前記杭孔内に沈設し、前記注入袋体を前記杭孔の底部の杭底地盤に対向するように設置する鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程と、
次いで、前記杭孔内にコンクリートを打設して硬化させ前記地盤内に場所打ちコンクリート杭を形成するコンクリート打設工程と、
次いで、注入手段により前記注入袋体の内部に注入材を注入し、杭底へ向かう方向である杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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プレロード工程を
有する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入袋体の底面は、前記杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入袋体は、底方の外部と上方の外部を連絡するように貫通する貫通開口を少なくとも一つ有し、前記沈設時抵抗力をさらに低減させること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項２記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入袋体の本体上部を形成する袋体上部形成用シートと、前記注入袋体の本体底部を形成する袋体底部形成用シートのそれぞれに、シート開口を設けるとともに、他のシート開口を有し略環状に形成された貫通開口形成用シートをｎ枚（ｎ：２以上の整数）用い、これらを重ね合わせた状態で蛇腹状に接合し、前記貫通開口を構成すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入袋体の内部には、前記コンクリート打設時の圧縮力によっても形状を維持可能な程度の強度を有するとともに前記注入材が入り込める通路空間を前記注入袋体の内部に確保し得る注入袋体圧縮防止部材が少なくとも一つ設けられ、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が前記杭底地盤へ押圧されてつぶれることを防止すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
シート状に形成された注入袋体付着防止部材が前記場所打ちコンクリート杭の下端と前記注入袋体との間に配置され、前記コンクリート打設時に前記注入袋体が打設されたコンクリートに付着することを防止すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部が押圧を行い、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷されること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項６記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
塑性変形可能に構成された注入袋体入込防止部材が前記フレームに取り付けられ、前記フレームが前記塑性変形を生じたとき前記注入袋体入込防止部材も連動して塑性変形を生じ、前記注入袋体が前記フレームの隙間から入り込み前記鉄筋カゴの下端に接近することを防止すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項６記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記フレームにフック状部材を設けるとともに、前記鉄筋カゴの下端に一端が固定され他端付近にループ部を有するフレーム保持部材の前記ループ部を前記フック状部材に引掛けて前記鉄筋カゴ・注入袋体沈設工程時に保持し、前記杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記ループ部が前記フック状部材から外れ、前記フレームとともに前記注入袋体が杭底に着底すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 請求項８記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記フレームの上部に略Ｕ字状に形成された位置決め部材を設けるとともに、前記位置決め部材を前記鉄筋カゴの下端のフープ鉄筋に嵌合させ、前記フレームを前記フレーム保持部材により保持する期間中に、前記フレームが前記鉄筋カゴの下端からずれることを防止すること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。 - 場所打ちコンクリート杭の鉄筋カゴの下端に取り付けられて杭孔内に沈設される注入袋体であって、前記注入袋体の底面が、杭底へ向かう方向である杭底方向に凸となるように形成され、前記注入袋体が前記杭孔内に沈設されるときの杭孔内液体からの沈設時抵抗力を低減させるように構成された注入袋体と、
前記注入袋体の内部に注入材を注入する注入手段を備え、
前記注入袋体に注入材を注入することにより、前記杭底方向に前記注入袋体の底部を押圧させ、前記杭底地盤にプレロードを載荷して前記杭底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こと
を特徴とする場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置。 - 請求項１０記載の場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置において、
塑性変形可能に構成され略ザル状に形成されたフレームが前記鉄筋カゴの下端と前記注入袋体との間に配置され、杭の長軸の方向である杭軸方向の力が前記フレームに作用すると前記フレームが前記杭軸方向につぶれるように変形し、前記杭孔の深さに応じて高さ調整を可能とするとともに、前記注入袋体に前記注入材が注入された場合に、杭孔の内壁へ向かう方向である杭壁方向へも前記注入袋体の底部の押圧を行わせ、前記杭底地盤の側方にもプレロードが載荷されること
を特徴とする場所打ちコンクリート杭底地盤プレロード装置。
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