JP5960715B2 - 型枠要素 - Google Patents

Description

本発明は建設現場の杭に関連するジオメンブレンの隙間を封止するための方法に関する。

本発明および本発明に関する問題点は、いかなる所定の建設分野にも適用することが可能であるが、以下では埋め込み杭に関連して、より詳細に説明する。

埋め込み杭は、例えば、特に軟弱な地盤における基礎として使用される。その製作には、掘削孔を所望の深度まで掘削後、掘削穴に埋め込み杭を挿入するか、埋め込み杭をただちに直接地盤へ打ち込む。

コンクリート構造物を建設する際は、地盤より構造物内に水が入り込むのを防ぐために、一般的には地盤はジオメンブレンで被覆される。

典型的には、埋め込み杭は直接または間接に構造物に接合されるため、ジオメンブレンには穴を打ち抜かなければならない。これにより、穴部分におけるジオメンブレンと埋め込み杭との間に、水分がそれを通じて地盤から構造物内に入り込むことが可能になる部分が作り出される。

したがって、本発明の課題は、穴部分におけるジオメンブレンと埋め込み杭との間の地盤から水分が入り込まないように上記の種類の方法を改善することである。

本発明によれば、これは最初の請求項の特徴により成し遂げられる。

かくして、本発明の中心概念は、中空体の型枠要素を使用して、建設現場の地盤で杭を封止する方法である。本方法は、
１）地盤に障壁層を適用するステップと、
２）地盤に、障壁層を貫通するように配置される杭を導入するステップと、
３）杭の中央長手軸に沿って杭を包囲する中空体の型枠要素を適用するステップと、
４）杭と前記中空体の型枠要素との間の中間空隙に鉱物結合剤を導入するステップと、
５）障壁層と前記中空体の型枠要素とを結合するステップと、を含む。
中空体の型枠要素は、杭に面した側面に、多孔質材料および／または封止材の複合材層を含む接触層を有する。

導入された鉱物結合剤が実質的に堅固に接触層に結合し、それにより地盤からの水分が中空体の型枠要素の裏に入り込むのを防ぐことが有利である。

さらに、この方法により、中空体の型枠要素が構造物の一部として残って封止機能を果たすため、型枠の取り外し、ひいては付加的な作業ステップを削除することができる。

本発明のさらに有利な実施形態は、従属請求項で明示される。

本発明のさらなる態様は他の独立請求項の主題である。

以下で、本発明の見本となる実施形態を図面によって、より詳しく説明するものとする。

封止された杭の側面の断面を示す図である。 封止された杭の側面の断面を示す図である。 封止された杭の側面の断面を示す図である。 中空体の型枠要素の側面正面図である。 シート状体を横方向に重ね合わせて、中空体の型枠要素へと成形する前の、シート状体の側面正面図である。 シート状体を横方向に重ね合わせて、中空体の型枠要素へと成形した後の、シート状体の側面正面図である。

本発明の迅速な理解のために不可欠な要素のみを示した。

図１ａ、１ｂおよび１ｃに、本発明の方法にしたがって封止された杭の側面の断面を示す。

典型的に、杭１は建設現場において地盤２に挿入される杭である。使用目的に応じて、杭の長さ、直径、材料および構造は変化し得る。典型的には、杭は木材、金属および硬化した鉱物結合剤からなる群から選択される材料からなり、好ましくは硬化した鉱物結合剤、特に好ましくはコンクリートからなる。このような杭は長さが５〜２５ｍであるのが好ましく、直径が０.３〜２ｍ、０.６〜１.２ｍであるのが特に好ましい。

これは埋め込み杭であるのが好ましい。杭１はさらに、障壁層４に面するその端部に、例えばベアリング荷重またはアンカー荷重を広く分散させるために必要な支持要素１１を含むことができる。

本発明の方法は、障壁層４を地盤２に適用するステップ１）を含む。地盤２は典型的には土である。地盤は水平であってもなくてもよく、地盤は実質的に水平であるのが好ましい。

障壁層４は典型的には構造物を地盤の水分に対して封止するのに適したジオメンブレンである。障壁層は、高液体圧下であっても十分な耐漏れ性（tightness）をも備えるあらゆる材料からなってよい。典型的には、障壁層は良好な耐水圧性のみならず亀裂伝播試験および打ち抜き試験での良好な値を有する。

典型的には、障壁層は熱可塑性層であり、障壁層は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、クロロスルホン化ポリエチレン、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）およびこれらの混合物からなる群からの材料から選択されることが好ましい。

障壁層は０.１〜５ｍｍ、特に０.５〜３.５ｍｍ、好ましくは１.５〜２.５ｍｍの厚みを有してよい。

本発明の方法はさらに、杭１を地盤２に導入するステップ２）を含む。これはステップ１）の前または後に実行してよい。典型的には、導入は、地盤内でボーリング技術またはラミング技術により行われる。このような技術は当業者に周知である。

杭１は障壁層４を貫通するように配置される。これは、杭１が地盤２に導入される時に、杭が障壁層４を貫通することで成し遂げることができる。しかしながら、これは、杭を地盤中に導入した後に地盤上に障壁層を配置し、杭を設置した地盤の領域に障壁層を配置しないことでも成し遂げることができる。これは例えば、これらの領域において切り取り部（cutouts）が障壁層から切り取られ、左記の切り取り部が杭の端部よりも上部にあるように障壁層を地盤に面して設置することで成し遂げることができる。

さらに、本発明の方法は、中空体の型枠要素が杭を包囲するように、中空体の型枠要素３を杭１の中央長手軸に沿って適用するステップ３）を含む。

地盤の外部に位置する杭の一部は、典型的には図１ａまたは１ｃに示される通り本質的に全長にわたり、または図１ｂに示される通り長さの一部のみにわたり、本質的に全長にわたり中空体の型枠要素に包囲されていることが好ましい。「本質的に全長」とは、本件においては、地盤に近い杭の長手軸にわたる数ｃｍまたは数ｍｍの領域が、中空体の型枠要素によって包囲され得ないことであり、例えば、中空体の型枠要素が図１ａに示す障壁層に面して配置される場合、図１ａの障壁層の厚みに対応する領域内の杭が中空体の型枠要素に包囲されていない場所を意味する。

地盤の外部に位置する杭の一部が、本質的に全長にわたり中空体の型枠要素に包囲される場合、鉱物結合剤５を杭と中空体の型枠要素との間の中間領域１２に導入することで、杭を鉱物結合剤で完全に覆うことができる。これは、その背後での浸出を防ぐのに役立つ。

したがって、障壁層４に面した杭１の端部が本質的に完全に、特にステップ４）の鉱物結合剤５で完全に被覆されることは有利である。さらにその後、硬化した鉱物結合剤をエポキシ樹脂の層で被覆し、それから典型的には０.５〜５ｃｍ、好ましくは１〜２ｃｍの厚さの層でこのように封止することは有利である。この封止は、地盤の外部に位置する杭の一部が、本質的に全長にわたり中空体の型枠要素に包囲されている場合と、これが長さの一部にのみ当てはまる場合の実施形態とのどちらにも好適である。

本発明の方法は、杭１と中空体の型枠要素３との間の中間領域１２で鉱物結合剤５を適用するステップ４）をさらに含む。

鉱物結合剤は水硬性結合剤および／または潜在水硬性結合剤および／またはけい酸質結合剤である。本書において用語「水硬性結合剤」とは、水硬性石灰またはセメントなどの、水中でも結合または硬化する結合剤を意味する。本書において用語「潜在水硬性結合剤」とは、高炉スラグなどの添加剤（活性化剤）の作用でのみ結合または硬化する結合剤を意味する。本書において用語「けい酸質結合剤」とは、フライアッシュ、シリカフューム、のみならずトラスなどの天然ポゾランなどの、それ自体は結合しないが、水酸化カルシウム結合による湿性保存（moist storage）後に強度形成反応生成物を提供する結合剤を意味する。

鉱物結合剤は典型的にはセメント系結合剤、好ましくは高強度注入モルタルである。これらは典型的には注入により導入する。このような方法は、当業者に周知である。

さらに、ステップ４）で中間領域１２に導入した鉱物結合剤にとって、そこに残留してそこで硬化することは有利である。

さらに、ステップ４）で導入した鉱物結合剤５にとって、接触層６と実質的に堅固に結合すること、および特に地盤の浸出水１０が中空体の型枠要素３の後ろに入り込むのを防ぐことは有利である。

例えば図１ａ、１ｂ、および１ｃに明らかであるように、中空体の型枠要素は杭に面した側に接触層６を有する。接触層６は多孔質材料および／または封止材８からなる複合材層７を含む。

複合材層は、特に液体鉱物結合剤によって容易に貫通されるもの、特にコンクリート、また硬化した鉱物結合剤と良好な複合材を形成するあらゆる材料からなってよい。

本書において用語「複合材層」とは、適用された鉱物結合剤を有する複合材を確保する層を意味する。

かくして、複合材層は、前記鉱物結合剤が硬化する前に複合材層と接触させられるとき、鉱物結合剤を有する実質的に固い複合材の一部となることができる。

複合材層は多孔質鉱物からなる。複合材層の弾性に多孔質構造は有益であり、そのため引張力および剪断力に対して、よりよく耐えることができる。他方では、それは液体鉱物結合剤の良好な取り込みをもたらし、したがって液体および硬化した鉱物結合剤を有する良好な複合材をもたらす。

複合材層は繊維性物質であるのが好適である。本書全体において、繊維性物質とは、繊維からなる物質を意味する。繊維類は、有機または合成物質を含む、または有機または合成物質からなる。特に、ここでは、セルロース、木綿、たんぱく繊維または合成繊維が含まれる。合成繊維として特に好ましいのは、ポリエステル繊維またはエチレンおよび／もしくはプロピレンもしくはレーヨンのホモまたはコポリマーである。繊維は短繊維もしくは長繊維、紡糸、織もしくは不織繊維またはフィラメントであってよい。さらに、繊維は配向繊維または延伸繊維であってよい。さらに、幾何学的配置のみならず組成も互いに異なる繊維を使用するのは有利である。

さらに、繊維材料は空間を含む。これらの空間は好適な製造方法で作られる。空間は少なくとも部分的に開いており、液体鉱物結合剤が入り込めるようになっていることが好ましい。
繊維からなる円筒部（body）は当業者に周知のあらゆる方法で作られてよい。特に、織物繊維、レイド繊維およびニット繊維の円筒部が使用される。

フェルトまたはフリースは繊維材料として特に好ましい。

有利なことに、複合材層は熱可塑性材料であり、材料は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）およびこれらの組み合わせを含む群から選択される。

さらに、複合材層７は０.５〜３０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍの厚みを有してもよい。

封止材８として、硬化した鉱物結合剤と中空体の型枠要素との間での液体、特に水の浸透を減少または防止するのに好適な、あらゆる材料が検討されるであろう。

封止材は熱可塑性プラスチックまたは熱可塑性エラストマーであることが好ましい。熱可塑性エラストマーは、封止材が水平および垂直変位、特に構造物内の機械的応力によって発生した変位に対して良好な弾性を有する利点がある。封止材の良好な弾性は封止材の粗砕または剥離、したがって封止の故障を防ぐ。

本明細書において熱可塑性エラストマーとは、加硫エラストマーの機械的特性と熱可塑性プラスチックの処理の容易さを兼ね備えたプラスチックを意味する。典型的には、このような熱可塑性エラストマーはハードおよびソフトセグメントを有するブロックコポリマー、または相当する熱可塑性プラスチックおよびエラストマー成分を有する、いわゆるポリマーアロイである。

他の有利な封止材はアクリル酸化合物、ポリウレタンポリマー、シラン末端ポリマーおよびポリオレフィンからなる群から選択される封止材である。

感圧接着剤および／またはホットメルト粘着剤であることは封止材８にとってさらに有利である。これにより良好な複合材および鉱物結合剤と中空体の型枠要素との間の良好な粘着力が確保され、したがって封止材の剥離、ひいては封止の故障が減少する。

感圧接着剤およびホットメルト粘着剤は一般に当業者に周知であり、CD Rompp Chemie Lexikon, version 1.0, Georg Thieme Press, Stuttgartで説明されている。

封止材が水と接触するとその体積が何倍にも、典型的には原体積の２００〜１０００％増加する充填剤を含むことはさらに有利である。体積の増加に加え、一部の充填剤は水と化学反応を起こすこともできる。このような充填剤の例は、ポリウレタンベースの、特に、水分によって硬化し弾性生成物となるシラン修飾ポリマーである。別の充填剤の例はベントナイトブチルゴムである。

有利なことは、充填剤が、例えば塗装に適用される際、特に鉱物結合剤と接触している間は充填剤が膨張しなく、またはわずかにしか膨張しなく、浸出水１０が中空体の封止要素の後ろに入り込もうとする場合に、膨張が可能であり続けるよう水と時間遅延して反応する。

さらに、封止材は０.５〜３０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍの厚みを有してもよい。

中空体の型枠要素３が、杭１に面した中空体の型枠要素３の側面に配置された少なくとも１つの注入ホースを有することはさらに有利となり得る。注入ホースがあるために、地盤の浸出水１０が中空体の型枠要素３の後ろに入り込もうとした場合、クリル酸化合物、ポリウレタンポリマーまたはセメントなどの好適な注入材料は、鉱物結合剤の硬化後も依然として導入して、ひいてはいかなる浸出も制限または特に防ぐことができる。

中空体の型枠要素３は、さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、クロロスルホン化ポリエチレン、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）およびエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）からなる群から選択される金属、特に鋼鉄、またはプラスチック、特に熱可塑性プラスチックからなる支持層９を有することができる。

典型的には、支持層９は０.２〜５ｍｍの厚みがあり、金属の支持層である場合は、特に０.６〜２ｍｍであり、プラスチックの支持層である場合は、特に０.５〜５ｍｍである。

ステップ４）の間またはその後に、もし中空体の型枠要素３が本質的に湾曲または屈曲されない、特に、湾曲または屈曲されない場合は特に有利である。これは、制御された充填高さ（fill height）および鉱物結合剤を充填した型枠要素の容積をその際に保証できるため有利である。さらに、これは、結合剤の重みで作り出された力で型枠要素の破損を防ぐ。

さらに、中空体の型枠要素３が２〜５０ｃｍ、特に５〜３０ｃｍの高さを有することは有利である。

図１ａおよび１ｂにあるように、中空体の型枠要素３は、地盤２に接していない障壁層４の側面に本質的に配置できる。図１ｃに示す通り、中空体の型枠要素は、地盤２に面した側面と同様に接していない障壁層４の側面に配置することもできる。

さらに、もし中空体の型枠要素３が地盤２と接していない障壁層４の側面に本質的に配置されていれば有利である。この場合において「地盤２と接していない障壁層４の側面に本質的に」とは、８０％超、好ましくは９０％超、特に好ましくは９５％超の高さの中空体の型枠要素が、地盤２に面していない障壁層４の側に面して配置されていることを意味する。もし中空体の型枠要素３が地盤２と接していない障壁層４の側面に完全に配置されていればさらに好適である。

さらに、本発明の方法は、障壁層４と中空体の型枠要素３と結合するステップ５）を含む。結合は、障壁層４と中空体の型枠要素３との間で本質的に防水結合を保証する任意の形態および方法で行なってもよい。結合は溶接および／または粘着剤による粘着および／または機械的接合によって行われるのが好ましい。ステップ５）はステップ４）の前または後で実行してよい。ステップ５）はステップ４）の後で実行するのが好ましい。

図１ａおよび１ｂに示す通り、中空体の型枠要素は、中空体の型枠要素３を障壁層４に接続する少なくとも１つの結合要素１３を有するのが好ましい。結合要素は、中空体の型枠要素上に外側に向けられて放射状に設置され、中空体の型枠要素を取り囲むバンドであるのが好ましい。バンドは典型的には２〜５０ｃｍ幅、特に５〜３０ｃｍで、０.２〜５ｍｍ厚である。

ステップ５）で、障壁層４と中空体の型枠要素３の結合は、結合要素１３と障壁層４との溶接および／または粘着剤による粘着および／または機械的接合によって実施されるのが好ましい。典型的には、結合は結合要素の重なり領域と２〜１５ｃｍの障壁層をもたらす。図１ａおよび１ｂで見ることができるように結合要素が、障壁層に面した中空体の型枠要素の縁部に配置されるのは、さらに有利である。

中空体の型枠要素３は２つ穴を有する中空体、特に円筒形の中空体、特に好ましくは本質的に円形で円筒形の中空体、最も好ましくは円形で円筒形の中空体であるのが好ましい。

中空体の型枠要素３は、図２に示すように深絞りまたは押出成形で作られた中空体、または長手方向に重なった湾曲シート状体であることが好ましい。図３ａは、側面をそれ自体に重ね合わせて中空体の型枠要素に形成する前、図３ｂはその後のひとつ可能なシート状体を示す。シート状体は様々な方法でそれ自体と重なり領域１４で接合されて、例えば、粘着または機械的結合手段で中空体を形成することができる。好ましくは、図３ｂに示す通り、重なり領域は、少なくとも１のクランプ状保持要素で固定される。

シート状体に沿って長手方向に軸方向の長手方向縁部から測定した重なり領域（１４）は２〜３０ｃｍが好ましい。

ステップ４）で導入された鉱物結合剤の硬化後も中空体の型枠要素３が除去されない場合、これは、この方法では中空体の型枠要素が構造物の一部として残り、封止機能をもたらすため、型枠の取り外し、ひいては付加的な作業ステップを削除することができるという大きな利点を有する。

１ 杭
２ 地盤
３ 中空体の型枠要素
４ 障壁層
５ 鉱物結合剤
６ 接触層
７ 複合材層
８ 封止材
９ 支持層
１０ 浸出水
１１ 支持要素
１２ 杭と中空体の型枠要素との間の中間領域
１３ 結合要素
１４ 重なり領域

Claims (12)

1. 中空体の型枠要素（３）を使用して、建設現場における地盤（２）において、杭（１）を封止するための方法であって、
   １）前記地盤（２）に障壁層（４）を適用するステップと、
   ２）前記地盤（２）に、前記障壁層（４）を貫通するように配置される杭（１）を導入するステップと、
   ３）前記杭（１）の中央長手軸に沿って、前記杭（１）を包囲する中空体の型枠要素（３）を適用するステップと、
   ４）前記杭（１）と前記中空体の型枠要素（３）との間の中間空隙（１２）に鉱物結合剤（５）を導入するステップと、
   ５）前記障壁層（４）と前記中空体の型枠要素（３）とを結合するステップと、を含み、
   前記中空体の型枠要素（３）が、前記杭（１）に面した側面に、多孔質材料および／または封止材（８）の複合材層（７）を含む接触層（６）を有する、方法。
2. 前記中空体の型枠要素（３）が、前記障壁層（４）の前記地盤（２）に接していない側面に本質的に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ステップ４）で、前記障壁層（４）に面する前記杭（１）の端部が鉱物結合剤（５）で本質的に完全に被覆されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. ステップ４）の間またはその後に、前記中空体の型枠要素（３）が本質的に湾曲または屈曲されないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記中空体の型枠要素（３）が金属製またはプラスチック製の支持層（９）を有し、前記支持層（９）が０.２〜５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記中空体の型枠要素（３）が２〜５０ｃｍの高さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記中空体の型枠要素（３）が、ステップ４）で導入された鉱物結合剤の硬化後も除去されないことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップ４）で導入された鉱物結合剤（５）が前記接触層（６）と実質的に堅固に接合され、特に、それにより地盤の浸出水（１０）が前記中空体の型枠要素（３）の裏に入り込むのを防ぐことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記中空体の型枠要素（３）が円筒形の中空体であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記中空体の型枠要素（３）が、
    深絞りもしくは押出により成形された中空体であるか、または
    湾曲シート状体であって、その長手方向で重なり、前記重なり領域が少なくとも１つのクランプ状保持要素で固定され、前記シート状体に沿って長手方向に軸方向の長手方向縁部から測定した前記重なり領域（１４）が２〜３０ｃｍである、湾曲シート状体であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記中空体の型枠要素（３）が、前記障壁層（４）に面した前記中空体の型枠要素（３）の縁部に配置され、前記中空体の型枠要素（３）を前記障壁層（４）に結合する少なくとも１つの結合要素（１３）を有し、ステップ５）において、障壁層（４）と中空体の型枠要素（３）との前記結合が、結合要素（１３）と障壁層（４）との溶接および／または粘着剤による粘着および／または機械的接合によって行われることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記中空体の型枠要素（３）が、前記中空体の型枠要素（３）の前記杭（１）に面している側面に配置された少なくとも１つの注入ホースを有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。

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