JP6161914B2 - 地中熱交換器の設置工法とその設置装置 - Google Patents
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Description
本発明1の地中熱交換パイプの設置方法は、
掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記支持装置又は前記支持部材に設けた制止部材を前記杭体又は前記杭孔の孔壁に制止させ、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程であり、
前記制止部材は、一端が前記支持装置又は前記支持部材に固定され、他端に歯形部材を有する弾性変形可能な部材であり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記制止部材を前記浮力により前記杭体側に付勢し、前記歯形部材が前記杭体の壁面を押圧することで制止し、固定する工程である。
掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記支持装置又は前記支持部材に設けた制止部材を前記杭体又は前記杭孔の孔壁に制止させ、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程であり、
前記制止部材は、一端が前記支持装置又は前記支持部材に固定され、他端に係止部を有する弾性変形可能な部材であり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記制止部材を前記浮力により前記杭体又は前記杭孔側に付勢し、前記係止部を前記杭体の結合部に設けられた被係止部又は前記杭孔の前記孔壁に係止させて、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程であることを特徴とする。
掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記錘体は、磁石製のガイドリングを介して昇降動作可能なものである ことを特徴とする。
前記高比重・高粘性流体は、高比重・高粘性のソイルセメント、コンクリート、高粘性掘削安定流体、ベンナイトから選択される1種、又は、これらの混合物の流体である ことを特徴とする。
掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する地中熱交換器の設置装置であって、
前記地中熱交換器の先端部を支持している支持装置と、
前記支持装置の上部に当接して自重を付与し、前記自重により前記支持装置に支持された前記地中熱交換器を、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させるための錘体と、
前記錘体を昇降動作させる錘体昇降装置と、
一端が前記支持装置に固定され、他端に歯形部材又は係止部を有する弾性変形可能な部材であって、前記地中熱交換器が前記高比重・高粘性流体から浮力を受け上昇しようとするとき前記浮力の作用により弾性変形して、前記歯形部材が前記杭体に押圧、又は、前記係止部が前記杭体に設けられた被係止部又は前記杭孔の孔壁に係止され、前記地中熱交換器が前記浮力により上昇することを制止するための制止部材とからなり、
前記錘体は、前記地中熱交換器を前記制止部材の作用により前記高比重・高粘性流体内に固定させた後、前記錘体昇降装置の作用により地上に引き上げられるものである ことを特徴とする。
リング体8はUチューブの上下方向に複数個配置していて、複数のセット構成をなすUチューブ2を上下方向の所定位置で間隔をおいて複数ヶ所で保持している。Uチューブ2の下端は先端部2aを介して支持装置5に取り付けられていて、このUチューブ2の先端部2aに形成された支持装置5の上部に取り付けられた連結部材9を介して支持されている。
錘体4と支持装置5とは、挿入時に円周方向に大きくぶれが生じないように、錘体4の軸方向端部を凸状にして、支持装置5の円筒体10に嵌め込むように構成している。即ち、支持装置5のベースは円筒体10で構成されるが、この円筒体10内に錘体4の下部の軸部4aを挿入させる構成としている。従って、Uチューブ2が地中に設置される場合は、錘体4の軸部4bの段差部が円筒体10の端部10aに当接する。支持装置5の上部外周には、即ち円筒体10外部に、杭体3の内壁3a方向に張り出す形の支持部材11が固定されている。
錘体4が切り離されても、前述のとおりUチューブ2は制止部材12の歯形部材12aの押圧動作で高比重・高粘性流体13内に留まっている。各々のUチューブ2はリング体8により保持されている。錘体4が切り離されると、図3に示したように、高比重・高粘性流体13からの受ける浮力によりUチューブ2等に浮き上がり力が生じ、支持装置5への上向きの力がバネ部材12bを介して分力となり、歯形部材12aを杭体3の内壁3aに押し付ける力が発生する。このため浮き上がり力が生じてもUチューブ2は浮き上がることなく杭体3に設置される。
杭体3は長い場合であると、短い杭体を連結して構成されるが、この制止部材の変形例では連結部に被係止部材14が設けられている。この場合、被係止部材14には、内壁3aより突出している係止凸部が設けられている。制止部材22は、図4に示したような所定の形状に変形可能なバネ部材であり、制止部材22の一端(下端)22aが円筒体10に固定されている。制止部材22の他端が係止部22bであり、係止部22bは、制止部材22の弾性により一端22aを支点にして他端側が弾性変形が可能になっている。従って、支持装置5が降下する場合、制止部材22の他端が弾性変形して2点鎖線で示す制止部材22’のように弾性変形する。このとき、係止部22bは、被係止部材14を乗り越えて降下することができる。
この他の実施の形態1は、図6、7に示すように杭体30の外側にUチューブ2を設置する場合の形態例である。錘体31及びUチューブ2は杭体30の外側の壁面に沿って配置されることになる。Uチューブ2は杭体30の外側に複数個設置可能である。
図6、7に示すように錘体31は杭体30の外側に配置され、その下部にフリーの状態で先端金具32が設けられている。先端金具32の上面32bが、錘体31の当接端面31bに当接するとともに、先端金具32の穴部32aに、錘体31の軸部31aが嵌り込み挿入時の相互のぶれを防止している。Uチューブ2を高比重・高粘性流体13内に降下させる場合は、前述同様にこの他の形態1においても錘体31の当接端面31bを先端金具32の上面32bに当接させて、錘体31の自重で降下させる。
図8、9に基づいて、他の実施の形態2の説明を行う。この他の形態2は、一つのUチューブ2を配置する場合に適した形態例である。
図8に示すように、Uチューブ2は、先端部2aを取り付ける支持装置(支持部材)の機能を兼ねる先端金具42に固定部材42aにより固定されている。Uチューブ2の中間部は、針金、テープ、結束バンド等中間固定部材44を巻き付けたり、テーピングしたりすることで、先端金具42に固定されている。先端金具42の先端部43は、側面視下側が尖った三角形状に形成され、高比重・高粘性流体13に挿入し易くなっている。なお、先端金具の先端部は、フォーク状、槍状、パイプ状等他の形状のものであってもよい。この先端金具42に浮力防止機能を付与する場合には、例えば先端部を矢じり状にし、高比重・高粘性流体13の下方の地盤に矢じり状の先端部を突き刺して固定する方法をとるとよい。
更に、図9は、他の実施の形態2の変形例を示す図である。図9に示すように、錘体と先端金具とは、上部に凹部142aが設けられた先端金具142と、この先端金具142の凹部142aに挿入される凸部141bが形成された錘体141とからなるものであってもよい。この他の形態2の変形例では、先端金具142の上面142bと錘体141の端部141aとが当接し、錘体141の自重が先端金具142に付与される。
図10、11に基づいて、他の実施の形態3の説明を行う。
この他の実施の形態3は、錘体の変形例で、図10、11にその構成を示す。SMW(ソイルミキシングウォール)の芯材であるH形鋼50の溝空間50c内に、H形鋼50に沿ってUチューブ2を設置する場合に適用した例である。図10に示すようにUチューブ2を設置する対象は円形状の杭体3と異なり、H形鋼50の平坦な壁に沿って設置する構成である。このH形鋼50の溝空間50c内に設置する形態は、前述した他の実施の形態1の円筒状の連結体、支持部材等の構成を平面状に引き延ばした構成のものである。
Uチューブ2は、H形鋼50のフランジ50b間の溝空間50c内に錘体51の両側に配置している。錘体51の下部には支持装置の円筒体56が設けられ、円筒体56に固定された連結体57にUチューブ2の先端部が固定されている。この他の形態3では、支持装置が円筒体56、連結体57等から構成されている。Uチューブ2の姿勢を維持するため中間部に複数の中間支持部材55が設けられていてもよい。すなわち、Uチューブ2は、中間部が、中間支持部材55に結束バンド、針金等の結紮部材58を介して結紮されていてもよい。円筒体56は、前述した円筒体10に相当するものであり、中間支持部材55は、前述したリング体8に相当するものである。支持装置の連結体57、複数の中間支持部材55に取り付けられたUチューブ2は、ウェブ面50aに沿って降下できるようになっている。なお、支持装置は、図8に示すような他の実施の形態2の構成のようなもの(例えば、円筒体が図8に示す三角状の先端部を有する先端金具状になっているもの、円筒体の下部に三角形状等の先端部が形成されたもの等)であってもよい。
2…地中熱交換器(Uチューブ)
3、30…杭体
4、31、41、51、141…錘体
5…支持装置
6…ワイヤ
7…錘体昇降装置
8…リング体
12、22、35、45…制止部材
13…高比重・高粘性流体
38、48…孔壁
Claims (5)
- 掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記支持装置又は前記支持部材に設けた制止部材を前記杭体又は前記杭孔の孔壁に制止させ、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程であり、
前記制止部材は、一端が前記支持装置又は前記支持部材に固定され、他端に歯形部材を有する弾性変形可能な部材であり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記制止部材を前記浮力により前記杭体側に付勢し、前記歯形部材が前記杭体の壁面を押圧することで制止し、固定する工程である
ことを特徴とする地中熱交換器の設置工法。 - 掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記支持装置又は前記支持部材に設けた制止部材を前記杭体又は前記杭孔の孔壁に制止させ、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程であり、
前記制止部材は、一端が前記支持装置又は前記支持部材に固定され、他端に係止部を有する弾性変形可能な部材であり、
前記地中熱交換器を固定する工程は、前記制止部材を前記浮力により前記杭体又は前記杭孔側に付勢し、前記係止部を前記杭体の結合部に設けられた被係止部又は前記杭孔の前記孔壁に係止させて、前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程である
ことを特徴とする地中熱交換器の設置工法。 - 掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する工法であって、
錘体昇降装置により昇降動作可能な錘体を、前記地中熱交換器を支持している支持装置又は支持部材に当接させて、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内に、前記地中熱交換器及び前記錘体を前記錘体の自重で降下させる工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させた後、前記高比重・高粘性流体から受ける浮力により前記地中熱交換器が浮上することを制止して前記地中熱交換器を前記杭体又は前記杭孔に固定する工程と、
前記地中熱交換器を前記高比重・高粘性流体内に固定した状態で、前記錘体のみを地上に引き上げる工程とからなり、
前記錘体は、磁石製のガイドリングを介して昇降動作可能なものである
ことを特徴とする地中熱交換器の設置工法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の地中熱交換器の設置工法において、
前記高比重・高粘性流体は、高比重・高粘性のソイルセメント、コンクリート、高粘性掘削安定流体、ベンナイトから選択される1種、又は、これらの混合物の流体である
ことを特徴とする地中熱交換器の設置工法。 - 掘削された杭孔内に設けられた杭体の内側又は外側に、地中熱利用システムにおける地中熱交換器を挿入し所定の深さ位置に設置する地中熱交換器の設置装置であって、
前記地中熱交換器の先端部を支持している支持装置と、
前記支持装置の上部に当接して自重を付与し、前記自重により前記支持装置に支持された前記地中熱交換器を、前記杭体の内側又は外側に充填された高比重・高粘性流体内の所定の深さ位置に降下させるための錘体と、
前記錘体を昇降動作させる錘体昇降装置と、
一端が前記支持装置に固定され、他端に歯形部材又は係止部を有する弾性変形可能な部材であって、前記地中熱交換器が前記高比重・高粘性流体から浮力を受け上昇しようとするとき前記浮力の作用により弾性変形して、前記歯形部材が前記杭体に押圧、又は、前記係止部が前記杭体に設けられた被係止部又は前記杭孔の孔壁に係止され、前記地中熱交換器が前記浮力により上昇することを制止するための制止部材とからなり、
前記錘体は、前記地中熱交換器を前記制止部材の作用により前記高比重・高粘性流体内に固定させた後、前記錘体昇降装置の作用により地上に引き上げられるものである
ことを特徴とする地中熱交換器の設置装置。
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