JP4003152B2 - 袋詰コンクリートを用いた深礎工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は深礎工法に係り、特に、深礎杭工事の山留工法に好適な袋詰コンクリートを用いた深礎工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭基礎工事や立坑掘削工事では、深礎工法が有効な施工手段となる。この工法は、図６に示すように、機械１０あるいは人力で縦孔を所定深さまで掘削したら、孔壁に波形鋼板１１とリング枠で山留材を形成し、再び掘削を進める工法で、これを繰り返して地中深くまで山留材を組み立て、立坑としてシールド発進の基地にしたり、あるいは、立坑内に鉄筋コンクリートを施工して深礎杭を形成する。山留材としては、波形鋼板およびリング枠以外に、ライナプレートやケーシングチューブなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には、以下のような問題点があった。
例えば、山留材に波形鋼板とリング枠を用いた場合、掘削径は杭の設計径より１０ｃｍ程度大きく余掘りすることが必要である。なぜなら、地中鉛直方向には種々の地層があり、余掘りが大きくならないように掘削することは、現実には困難であった。しかし、この余掘りが大き過ぎると、地山孔壁が波形鋼板と密着しないため、山留材のピンが利かなくなったり、地山の崩壊原因になる。そこで、地山孔壁と山留材との間の空隙に、モルタル等の裏込材を注入して対処しているのが現況である。
【０００４】
この裏込材の施工にあたっては、ライナプレートを組立てた後、下端部からモルタルが抜けないように間詰めをする必要があった。また、間詰めを行っても、裏込材が抜け漏れた場合は、掘削孔底にモルタルが固結し、ライナプレートの直下の掘削は難しく、掘削能力の低下がみられた。そのため、裏込モルタルを孔底より多少高い位置で止め、ライナプレート下端開口部には掘削した土砂を盛り上げて間詰めを行ったりする方法があるが、間詰め作業に手間がかかり、掘削能力の向上にはならなかった。
また、現実には、孔径４.０ｍの深礎においては、深さ１ｍのライナプレートを組み立てるのに、４６０本あまりのボルトナットで締め付ける必要があり、生産性が極めて悪かった。
【０００５】
本発明の目的は、深礎工法において、山留材と地山孔壁との間の空隙が解消され、裏込材を省略でき、かつ、施工の簡単な袋詰コンクリート深礎工法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を以下のように解決する。すなわち、本発明は、地中を鉛直方向に掘削し、掘削孔の孔壁に沿って配置される柔軟性で透水性のあるリング状袋内にコンクリートを打設して山留材を組み立て、杭基礎工事や立坑掘削工事を行う深礎工法において、前記コンクリートが打設されたリング状袋の高さに相当する深さの掘削孔を掘削する作業と、該掘削孔の孔底に前記リング状袋を配置してコンクリートを打設する作業とを繰り返して前記山留材を形成し、前記リング状袋にコンクリートを打設する際に、前記リング状袋の設置位置の内側にエキスパンドメタルを使用した型枠を仮設してコンクリートを打設することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、リング状袋にコンクリートを打設することにより、袋がふくらみ、掘削孔の孔壁に密着させることができるので、裏込材を省略できる。また、孔壁に対して突っ張り力が生じるので、地山孔壁の崩壊を防止できる。なお、袋を透水性にすることにより、コンクリート打設圧による脱水作用で、スランプがほぼ零に近いコンクリートを形成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の深礎工法の一実施形態を示す断面図である。図１はコンクリートの打設時、図２は孔底の掘削時の状態を示している。
【０００９】
これらの図に示すように、本発明の袋詰コンクリートを用いた深礎工法は、地中を鉛直方向に掘削し、掘削孔の孔壁に沿って透水性のリング状袋２０を配置し、この袋内にコンクリートを打設し、打設圧によって水分を脱水して袋詰コンクリート２１を形成する。これを１リングもしくは数リング分づつ繰り返し、袋詰コンクリート２１を孔壁に沿って上下に重なるように設置して山留材とする。
【００１０】
なお、図１では、掘削孔内にコンクリート打設装置２２がケーブル２３により吊り下げられ、打設シュート２４（あるいは打設管）により、移動可能な型枠２５内に設置した袋２０にコンクリートを打設するようになっている。また、図２では、コンクリート打設装置２２に掘削機２６を装備し、これにより孔底２７を掘削するようになっている。ここで説明した装置および機械は一例であって、例えば、掘削機は必ずしもコンクリート打設装置と一体化する必要はない。また、これらの装置および機械は、ロボット式、あるいは手動式でもよいし、あるいは人力によって作業することもできる。
【００１１】
本例に用いる透水性の袋２０は、打設する生コンのコンクリート分を袋内に留め、水分のみが透過する性質を備えている。本例に用いる透水性の袋２０の材質は、コンクリート打設時の圧力に耐え、破断しないものであれば何でもよく、例えば、天然繊維、再生繊維、無機繊維や、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成繊維などの織物や編み物、不織布等のシート状物や紙等があげられるが、柔軟性で透水性のあるものが好ましい。また、布製袋体の引張強度は、１００〜１０００ｋｇｆ／３ｃｍ幅のものを用いることができ、特に、３００〜７００ｋｇｆ／３ｃｍ幅のものが、耐圧性、施工性および経済性の点で好ましい。
【００１２】
また、リング状袋とするには、例えば、上記材質の布帛を筒状に縫製し、その両端部を連結してリングを形成してもよいし、また、環状織り機などを用いて接続結合部のないシームレス等のものが用いられる。
また、浮き輪のようにエンドレスでもよいし、端部を連結してリング状にすることもできる。
【００１３】
また、型枠２５も、本例では移動可能なリング状型枠を用いているが、別の例としては、簡易なエキスパンドメタルを使用し、簡易な支保工を組み立て、その後、袋をセットしてコンクリートを袋の中に打設し山留壁とする。袋詰コンクリートの強度が発現した後、支保工と型枠を解体し、次段階の掘削にとりかかる方法でもよい。
【００１４】
山留作業としては、例えば、１リング分の掘削を行った後、孔底２７に袋を配置し、袋内にコンクリートを打設する。コンクリートの打設圧により、袋は浮き輪のようにリングの外側に向かってはらみ、孔壁に密着する。こうして、袋詰コンクリートを隙間なく孔壁に密着させることができるので、裏込材の施工を省略できる。しかも、打設圧により、コンクリートはリング外側に突っ張る状態で脱水硬化し、スランプがほぼ零に近い自立性の袋詰コンクリートによる山留材が孔壁に沿って構築され、地山孔壁の崩壊も防止できる。この袋詰コンクリートによる山留を実施した後、孔内に組立鉄筋を配置し、杭コンクリートを打設することにより、鉄筋コンクリート製の深礎杭が形成される。
【００１５】
また、上記説明では、袋詰コンクリートを１リング分づつ施工する説明をしたが、数リング分づつ施工することもできる。例えば、図３に示すように、孔底を３リング分掘削し、孔底２７に設置した１番目の袋３０ａにコンクリートを打設し、加圧脱水後、その袋詰コンクリート３０ａの上に次の袋３０ｂを配置し、同様にコンクリートを打設加圧後、その２番目の袋詰コンクリート３０ｂの上に３番目の袋３０ｃを配置し、同様にコンクリート３１を打設加圧して、３リングの袋詰コンクリートを形成できる。なお、これら３つの袋３０ａ〜ｂは、上下に連結させておくと便利である。
【００１６】
また、数リング分の同時施工の方法として、例えば、図４に示すように、上下に数リング（図では３リング）を連結した幅広の袋３２を使用することもできる。この場合、図示するように、それぞれのリング間をコンクリートが流通するようにしてもよいし、あるいは、３リング分を一体化させ、かつ各リングが独立したものでもよく、図３に示すようにコンクリートを打設できる。
【００１７】
上記は、袋詰コンクリートを深礎杭工法の山留材に適用した例の説明であるが、図５に示すように、袋詰コンクリートを立坑の一次覆工として形成し、さらに、その内側に鉄筋コンクリート壁を形成して、シールド発進基地などの立坑を施工することもできる。一例として、袋詰コンクリート２１が掘削孔の地山孔壁に沿って、一次覆工として形成されている。この内側に鉄筋（図示省略）を配筋し、型枠３３を設置してコンクリート３１を打設し、鉄筋コンクリート壁３４を構築する。
【００１８】
以上説明したように、本発明の袋詰コンクリートを用いた深礎工法によれば、次のような優れた作用効果がある。
▲１▼ 掘削孔の地山孔壁に密着する自立性山留材を形成できるので、地山の崩壊が防止され、かつ、裏込材を省略できる。
▲２▼ 従来方式は、ライナプレート等の組立は人力で行い、また、ボルトナットの締付作業が手間取る欠点があった。これに比較して、袋を設置しコンクリートを打設するだけなので、作業性が大幅に向上する。
【００１９】
▲３▼ 従来に比較して、余掘りが不用となるため、経済性が向上し、施工自由度も大きい。
▲４▼ 袋は水分のみを透過し、コンクリート分は透過しないので、作業現場が汚染されず、健全な作業環境を維持できる。
【００２０】
▲５▼ 立坑を構築する場合、ＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）形式（ロックボルトと吹付コンクリートで内壁を自立させる方式）の吹付コンクリートに比較して、はね返りやコンクリートのロスがないので、経済的で作業環境が良好なものとなる。
▲６▼ 従来方式の規格化されたライナプレートに比較して、高さ方向で厳格な寸法にとらわれることがなく、施工性がよい。
【００２１】
▲７▼ 従来の工法では、ライナプレートを組立て、下端部はグラウト材が抜けないように間詰めをする必要があった。また、間詰めを行っても、グラウト材が抜け漏れた場合は、掘削孔底にグラウト材が固結し、ライナプレートの直下の掘削は難しく、掘削能力の低下がみられた。これを袋詰めにすることにより、グラウト材は不要で、かつ、袋があるため、コンクリートが漏れることもなく、掘削能力の低下にはならない。
【００２２】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば、深礎工法において、袋詰コンクリートで山留壁を構築するので、山留材と地山孔壁との間の空隙が解消され、裏込材が省略でき、かつ、健全な作業環境で、施工の簡単な袋詰コンクリートを用いた深礎工法を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の深礎工法の一実施形態を示し、袋詰コンクリート打設時の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の深礎工法の一実施形態を示し、孔底の掘削時の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の深礎工法の一実施形態を示し、数リング分の袋詰コンクリートを連続して形成する方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の深礎工法の一実施形態を示し、数リング分の袋詰コンクリートを一体的に形成する方法の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の深礎工法の一実施形態を示し、袋詰コンクリート山留壁を立坑の一次覆工に適用する例の断面図である。
【図６】従来の深礎工法において、波形鋼板による山留工法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 掘削機
１１ 波形鋼板
２０ 透水性袋
２１ 袋詰コンクリート
２２ コンクリート打設装置
２３ ケーブル
２４ 打設シュートあるいは打設管
２５ 移動型枠
２６ 掘削機
２７ 孔底
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 透水性袋
３１ コンクリート
３２ 幅広の袋
３３ 型枠
３４ 鉄筋コンクリート壁

Claims (3)

1. 地中を鉛直方向に掘削し、掘削孔の孔壁に沿って配置される柔軟性で透水性のあるリング状袋内にコンクリートを打設して山留材を組み立て、杭基礎工事や立坑掘削工事を行う深礎工法において、
   前記コンクリートが打設されたリング状袋の高さに相当する深さの掘削孔を掘削する作業と、該掘削孔の孔底に前記リング状袋を配置してコンクリートを打設する作業とを繰り返して前記山留材を形成し、前記リング状袋にコンクリートを打設する際に、前記リング状袋の設置位置の内側にエキスパンドメタルを使用した型枠を仮設してコンクリートを打設することを特徴とする袋詰コンクリートを用いた深礎工法。
2. 前記リング状袋内に打設したコンクリートは、打設圧及び加圧によりスランプがほぼ零になる請求項１に記載の深礎工法。
3. 前記リング状袋は、両端部を有する細長い形状を有し、端部どうしを連結してリング状に形成する請求項１に記載の深礎工法。

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